JPH0621646A - 薄板配線板の半田付け方法およびその半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、薄板配線板の半田付け方法お
よびその半田付け装置に関し、薄板配線板を焼損するこ
となく半田付けさせることにある。 【構成】 薄板配線板５と厚板配線板３１の配線パ
ターン６，３３同士を対向させ該パターン同士間をヒー
タ加熱によって半田付けする半田付け方法であって、上
記厚板配線板３１の配線パターン３３の露出された部分
Ｈをヒータ１１によって加熱することで上記両者を半田
付けするようにしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄板配線板と厚板配線
板の配線パターン同士を対向させて該パターン同士間を
ヒータ加熱によって半田付けする半田付け方法およびそ
の半田付け装置に関する。

【０００２】電子部品の搭載された厚板の配線板を、た
とえば他の配線板と配線接続する必要がある場合、多数
本の絶縁被覆された導体ワイヤの配線材を用いて個々に
配線接続するか、配線材の集合体を用いて一括接続する
ことは必要に応じて選択的に実施されることである。

【０００３】一方、着脱可能に接続するにはコネクタが
用いられるが、永久的な接続には半田付けによる接続が
なされる。本発明は配線材の集合体を用いた半田付け接
続に関するものである。

【０００４】図７の（ａ）図に示されるように、プリン
ト板でなる配線板１に各種電子部品２を半田付け実装
し、この配線板１を他の配線板３などと複数の配線材で
配線接続するためにフイルム状のごく薄く柔軟な合成樹
脂板に配線パターンの形成された接続用のプリント配線
板（フレキシブルプリント板）５を用い、これらの配線
パターン同士を半田付けして回路接続を行なう。

【０００５】この接続部分は（ｂ）図の部分斜視図に示
されるような薄板配線板５の配線パターン６とこの薄板
配線板５に比較してこれよりも厚い板厚さを有し、薄板
配線板５と接続されるプリント配線板の厚板配線板１，
３の配線パターン７とを対向位置合わせさせ、これらの
配線パターン同士６，７を半田付け接続する。

【０００６】（ｃ）図の断面図に示されるように、薄板
配線板５はポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂の内部に配
線パターン６がサンドイッチ状に形成されており、その
端部の片面が除去されて配線パターンが露出されてい
る。また、厚板配線板１，３の表面には半田付けすべき
部分以外には半田が付着しないように半田レジスト８で
覆われているが、半田付け接続用の配線パターン７の部
分は露出されている。

【０００７】したがって、この露出されているパターン
６，７の部分に半田９を供給し、この半田９を加熱溶融
させることで両パターンが半田付け接続される。この接
続方法によれば、ワイヤを用いた個々の接続に比べて一
括配線が可能なので能率的であり高密度な接続構成が得
られる。

【０００８】厚板配線板１，３の部品２の実装部分は部
品２のリード端子を半田付け接続するために、配線パタ
ーンが露出されており、ここにフラックスを含んだクリ
ーム状の半田を印刷法によって供給する。このとき接続
パターン７にもそれぞれに半田を供給しておく。部品２
を搭載しリフロ炉に送り込み全体を加熱して半田を溶融
状態にすることで部品２を厚板配線板１，３に半田付け
接続させる。接続パターン７上の半田は溶融されて半田
成分が固化融着するのみである。

【０００９】上記薄板配線板５の接続にはこの溶融固化
された半田９が利用される。溶融接続のために必要なフ
ラックスは、クリーム状の半田から分離し固化半田９の
上や周囲に残留しており、これで配線パターン６の面が
活性化され、半田付けが達せられるから全体を洗浄剤で
洗浄し残留フラックスを除去し清浄にする。

【００１０】上記の接続方法で半田９を溶融させるため
に図８の斜視図に示される加熱ヒータ１１が用いられ
る。この加熱ヒータ１１はコの字形の両脚１２の先端に
接続片１３，１３を有し、この接続片には取り付けねじ
用の孔１５が複数個形成されている。コの字形の本体１
６の底面は平坦面である。

【００１１】加熱ヒータ１１は、たとえば、Ｃｏ、Ｗな
どの融点が高く、しかも電気抵抗の大きな金属で形成さ
れている。この接続片１３，１３を図示省略のロボット
アームなどの個々の電極部分にねじ止め固定する。電極
部分に電流を与えることにより加熱ヒータ１１に電流が
流れ細い本体１６部分の抵抗で発熱しここが高温とな
る。電流量を制御することで必要な温度を比較的短時間
に得ることができる。図示省略したが本体１６の部分に
サーミスタ温度測定素子を設けることで、所要の温度を
検出することができる。

【００１２】

【従来の技術】従来は図９の側断面図に示されるよう
に、厚板配線板１（便宜上一方のみを記す）の配線パタ
ーン７の上に薄板配線板５の配線パターン６を、詳細を
図示省略の位置決め治具などによって位置合わせし対向
状態に重ね合わせ、この治具の台２１上に固定する。

【００１３】加熱ヒータ１１の本体部１６を、厚板配線
板１と重ね合わされた薄板配線板５の上面に当て、適宜
の圧力を加えて押さえつける。この状態で加熱ヒータ１
１に図示省略の通電装置から電流を流すことにより本体
部１６が発熱し、これによって薄板配線板５を介して半
田９の溶融状態が得られるから適宜時間後に通電を断
ち、半田９が固化した状態で加熱ヒータ１１を退避させ
る。

【００１４】薄板配線板５の絶縁層である耐熱性のポリ
イミド樹脂はきわめて薄いが熱伝導性はあまりよいとは
いえず、一方、半田９は厚板配線板１上の配線パターン
７に接していることから、加熱されても熱容量が大きく
熱伝導性の良好な銅箔からなる配線パターン７と、ガラ
ス繊維を含むエポキシ樹脂とでなる厚板の基板とに熱が
奪われ、容易には短時間で溶融状態となり難い。

【００１５】このために加熱ヒータ１１の温度を高くす
るか、加熱時間を長くするか、或いはその両方を行なう
ようにしていた。さらには、厚板配線板１を別のヒータ
などで適宜温度に予熱し加熱ヒータ１１による加熱温度
を適正温度として半田９の溶融が得られるようにするこ
とも併用することが考えられる。

【００１６】温度を高くすると薄板配線板５の樹脂絶縁
層が焦げて炭化する部分ができ、品質上問題である。加
熱時間を長くすることは作業時間が長くなり、非能率的
なものとなる。時間の程度によっては薄板配線板５の樹
脂絶縁層の焦げることも発生する。

【００１７】予熱することはすでに実装されている部品
２類への影響が不明であり、予熱方法についてもどのよ
うなものが最適なのかの検討を要し、この設定が困難か
つ厄介である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の不
都合な問題点を解決し、品質の良好な半田付けが短時間
に行なえる薄板配線板の半田付け方法および半田付け装
置の提供をすることを発明の課題とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の薄板配線板の半田付け方法および半田付け装
置の構成要旨は、薄板配線板と厚板配線板の配線パター
ン同士を対向させ該パターン同士間をヒータ加熱によっ
て半田付けする半田付け方法であって、上記厚板配線板
の配線パターンの露出された部分をヒータによって加熱
することで上記両者を半田付けするようにした薄板配線
板の半田付け方法である。

【００２０】上記方法によると、上記薄板配線板の半田
付け部分を押厚する押厚手段によって押厚しながら半田
付けすることが適用される。また、上記のの押圧手段に
おいて、上記押厚手段が加熱ヒータであることが適用さ
れる。

【００２１】上記半田付け方法に適用される半田付け装
置は、薄板配線板と厚板配線板の配線パターン同士を対
向させ該パターン同士間をヒータ加熱によって半田付け
する半田付け装置であって、上記厚板配線板の配線パタ
ーンの露出された部分を加熱するヒータをそなえたもの
である。

【００２２】さらに上記装置には、上記薄板配線板の半
田付け部分を押厚する押厚手段をそなえることが適用さ
れる。

【００２３】

【作用】上記本発明の構成要旨によると、薄板配線板の
絶縁層の上から加熱ヒータをあてがうのではなく、厚板
配線板の配線パターンの露出部分に加熱ヒータを当て、
これによって隣接する配線パターン上の半田を溶融させ
るから熱伝導性の良好な配線パターンで熱伝導され、短
時間で容易に半田が溶融される。したがって、薄板配線
板の損傷されることがなくなる。

【００２４】この加熱にともなう半田溶融部分を薄板配
線板の上から押圧手段で押圧することにより、多くの配
線パターンが確実に接続される。上記押圧手段も加熱ヒ
ータとすることにより、押圧と同時にこれからも熱が供
給されるからさらに一段と加熱時間の短縮された半田付
け接続が行なえる。

【００２５】上記方法に用いられる半田付け装置は厚板
配線板の露出された配線パターンの部分を加熱する加熱
ヒータをそなえたものである。さらには、薄板配線板の
半田付け部分をその上から押圧する押圧手段をもそなえ
たものである。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の薄板配線板の半田付け方法お
よび半田付け装置について上記構成の要旨にもとづき、
図を参照して具体的に実施例で詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明の第１の一実施例である。図
１において（ａ）図は（ｂ）図の厚板配線板のみの平面
図であり、（ｂ）図は側断面図である。（ａ）図におい
て厚板配線板３１はガラス繊維を含むエポキシ樹脂でな
る厚板基板３２上に銅箔パターン３３が並列にパターン
形成されている。

【００２８】この銅箔パターン３３は連続された回路パ
ターン３５の部分よりも幅が広く形成され、しかも従来
のそれよりも十分に長く形成されて露出されている。回
路パターン３５の部分は半田レジスト３６で覆われてい
る。この銅箔パターン３３の符号Ｓで示される部分が半
田接続される範囲であり、符号Ｈで示される部分が後述
の加熱ヒータによって加熱される範囲である。

【００２９】（ｂ）図に示される薄板配線板５は図７に
示されたものと同様であるから同一の符号を付して示
す。この配線パターン６を厚板配線板３１の銅箔パター
ン３３の範囲Ｓに一致させるように、図示省略の位置合
わせ治具などによってパターン同士を対向させて位置合
わせし、この治具の台２１上に位置固定させる。

【００３０】半田９は前述のようにして供給されたもの
でもよいが、このためにクリーム状半田を新たに供給す
ることであってもよい。図から明らかなように、この銅
箔パターン３３の列を横断するようにして半田９に接近
した位置のＨ上に加熱ヒータ１１を圧接状態に接触させ
る。

【００３１】この加熱ヒータ１１に電流を通電させ発熱
させる。加熱ヒータ１１の熱は銅箔パターン３３を加熱
しこの熱は隣接する半田９に集中して直接的に伝熱さ
れ、この半田９をただちに溶融する。このことは、銅箔
が熱伝導性のきわめて良好であることと適当な広い幅を
有し、回路パターン３５の幅が狭いことにより回路パタ
ーン３５の方向に伝導される熱が少ないことによるもの
である。

【００３２】このように半田９は急速に溶融されて両配
線パターン３３，６に融着し半田付けが行なわれるから
適宜の時間を見計らって通電を断つ。半田９の固化をま
って加熱ヒータ１１を退避させる。図１の（ｃ）図は本
発明の第２の一実施例である。本実施例は基本的には第
１の実施例と同様であるが、範囲ＳとＨとの間に帯状の
半田レジスト３８層を設けたことにある。このようにし
たことで半田９が溶融されても範囲Ｈの部分に流れ出る
ことが防止され、加熱ヒータ１１に半田の付着すること
がない。クリーム状半田に含まれるフラックスについて
も同様に加熱ヒータ１１に付着しないから、加熱ヒータ
１１をその都度清掃する必要から開放される。

【００３３】この第２の発明は本発明のすべての実施態
様に適用実施可能なものである。図２は本発明の第３の
一実施例の側断面図を示す。（ａ）図によれば図１の
（ｂ）図と同様な構成に加えて、厚板配線板３１の銅箔
パターン３３上に重ね合わせられた薄板配線板５の上に
第２の加熱ヒータ４１を配置させている。

【００３４】この第２の加熱ヒータ４１を（ｂ）図に示
されるように薄板配線板５の上に圧接させて通電して発
熱させる。この第２の加熱ヒータ４１は半田９を直接に
溶融させるためのものではなく、予備的に加熱するもの
であるから温度は低く、たとえば、１００〜１５０°Ｃ
程度である。半田９はたとえば、鉛−錫の共晶半田で溶
融温度は１８０°Ｃ程度の一般的なものが用いられる。

【００３５】このような比較的低温なものであるから薄
板配線板５の絶縁層を焼損するものでなく、半田９は加
熱される。ここで（ｃ）図に示されるように半田９に隣
接する銅箔パターン３３上に加熱ヒータ１１を圧接させ
るとともに、この加熱ヒータ１１に通電して発熱させ
る。この加熱ヒータ１１は半田９を速やかに溶融させる
に十分な温度に設定されている。

【００３６】半田９は第２の加熱ヒータ４１によって予
備加熱されているから加熱ヒータ１１による銅箔パター
ン３３からの加熱で即座に溶融され、両パターン６，３
３を短時間に半田付け接続することができる。両加熱ヒ
ータ１１，４１への通電を断ち、半田９の固化をまって
（ｄ）図に示されるように、両加熱ヒータ１１，４１を
退避させる。

【００３７】半田９の部分は第２の加熱ヒータ４１によ
って押圧されているので、溶融半田９はすべての両パタ
ーン６，３３に確実に融着される。上記加熱ヒータ１１
への通電に先だって第２の加熱ヒータ４１への通電を遮
断しても半田９は十分に熱せられているから、加熱ヒー
タ１１からの加熱により容易に溶融されるので状況によ
ってはこのようにすることも可能である。

【００３８】図３は本発明の第４の一実施例の側断面図
である。厚板配線板３１と薄板配線板５との構成関係は
基本的に図１と同様である。本実施例は（ａ）図に示さ
れるように、厚板配線板３１の銅箔パターン３３の上に
重ね合わせられた薄板配線板５の上に加熱ヒータ１１を
配置し、露出された銅箔パターン３３の上に第２の加熱
ヒータ４１を配置させた構成である。

【００３９】まず、（ｂ）図に示されるように第２の加
熱ヒータ４１を銅箔パターン３３の上に圧接させるとと
もに通電して発熱させる。この発熱温度は半田９の溶融
温度の１８０°Ｃ程度に対し、１５０°Ｃ程度に設定さ
れるから半田９を溶融することなく短時間に半田９を予
備的に加熱する。

【００４０】つぎに、（ｃ）図に示されるように加熱ヒ
ータ１１を薄板配線板５の上に圧接させ、これに通電し
て発熱させる。この加熱ヒータ１１の温度は半田９を溶
融させる以上に高温度に設定されており、したがって、
薄板配線板５の絶縁層を短時間に高温度として半田９を
溶融させる。

【００４１】このような高温度としても短時間な加熱状
態であるから、薄板配線板５の絶縁層を焼損に到らせる
までには達しない。そこで両加熱ヒータ１１，４１の通
電を断ち、（ｄ）のように半田９の固化をまって両加熱
ヒータを退避させる。

【００４２】このように、二つの加熱ヒータ１１，４１
を併用することにより、きわめて短時間に、しかも品質
の良好な半田付けを行なうことができる。図４は本発明
の第５の一実施例の側断面図を示す。厚板配線板３１と
薄板配線板５の構成関係は図１と同様である。本実施例
は（ａ）図に示されるように、露出された銅箔パターン
３３の上に加熱ヒータ１１を配置し、厚板配線板３１の
銅箔パターン３３上に重ね合わせられた薄板配線板５の
上に平板状の押圧具４３を配置させた構成である。

【００４３】まず、（ｂ）図に示されるように、薄板配
線板５の上を押圧具４３で押圧させる。ついで（ｃ）図
に示されるように、銅箔パターン３３の上を加熱ヒータ
１１で押圧させるとともに加熱ヒータ１１に通電してこ
れを発熱させる。これによって銅箔パターン３３を介し
て半田９は溶融され、両パターン６，３３は半田付け接
続される。

【００４４】（ｄ）図に示されるように、加熱ヒータ１
１への通電を断ちこれ退避させる。押圧具４３による押
圧により両パターン６，３３間は確実に半田付け接続さ
れ、浮き上がったり隙間が生じるようなことがない。半
田９の固化をまって（ｅ）のように押圧具４３も退避さ
せる。

【００４５】本実施例では加熱ヒータ１１が一種類であ
るから電源も一種類で済む。加熱ヒータ１１を押圧状態
としてから通電すると短いながらも発熱にその分の時間
を要するので、あらかじめ通電して発熱させておくのが
好ましい。

【００４６】図５は本発明の第６の一実施例の側断面図
を示す。本実施例は図４の実施例における押圧具４３の
改良に関する。本実施例の押圧具４５は下端部を自在に
可動な状態としたものである。

【００４７】具体的には側面視凸形の可動部材４６を押
圧具本体４７の凹所４８内に可動自在に嵌合させ、凹所
４８内のばね４９により可動部材４６を下方向に押圧賦
勢させている。

【００４８】上記押圧具４５で薄板配線板５を押圧させ
ると厚板配線板３１と薄板配線板５との重なりに不平行
や凹凸があったたとしても、可動部材がその状態に応じ
て傾き、ばね４９の反力で均等に押圧する。また、多く
の配線板には厚さの誤差があり、そのために重ならせる
組み合わせに厚さのばらつきがあっても、容易に追従し
て応じることが可能である。

【００４９】図６は本発明の第７の一実施例の要部正面
図を示す。この図は薄板配線板５を押圧する加熱ヒータ
または押圧具を正面（または背面）側から見た状態が示
される。

【００５０】押圧具５１を代表的に示すと、薄板配線板
５を横断して跨ぐようにその両端部に脚５３，５３を設
ける。脚５３，５３は厚板配線板３１の樹脂基板の上に
接している。

【００５１】この脚５３の高さＫは、薄板配線板５の絶
縁層と配線パターン６の厚さおよび厚板配線板３１の銅
箔パターンの厚さと半田９の厚さの総和に相当して設定
されている。この半田９の厚さは適宜の厚さであり、脚
５３の存在により押し潰されて無くならないように、ま
たは多過ぎて隙間の生じないような値に決定される。

【００５２】この脚５３を設けることで押圧し過ぎるお
それがなく、適正かつ安定した品質のよい半田付け状態
が得られる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明の薄板
配線板の半田付け方法および半田付け装置によれば、半
田付けの信頼性ならびに品質が向上するとともに半田付
け時間の短縮化が図れ、この種の半田付け接続部分に適
用してその実用上の効果はきわめて著しいものがある。

【００５４】本発明は上記各実施例のものに限定される
ものではなく、また、各実施例についてもそれぞれを組
み合わせて実施し得るものでもある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１，第２の実施例

【図２】本発明の第３の実施例

【図３】本発明の第４の実施例

【図４】本発明の第５の実施例

【図５】本発明の第６の実施例

【図６】本発明の第７の実施例

【図７】配線板接続の説明図

【図８】加熱ヒータの斜視図

【図９】従来の半田付け方法を説明する側断面図

【符号の説明】

１ 厚板配線板 ２ 部品 ５ 薄板配線板 ６ 配線パターン ９ 半田 １１ 加熱ヒータ ２１ 台 ３１ 厚板配線板 ３２ 基板 ３３ 銅体パターン ３５ 回路パターン ３６，３８ 半田レジスト ４１ 第２の加熱ヒータ ４３，４５ 押圧具 ４６ 可動部材 ４７ 押圧具本体 ４８ 凹所 ４９ ばね ５１ 押圧具 ５３ 脚 Ｈ 加熱ヒータの接触範囲 Ｋ 脚の高さ Ｓ 半田付け範囲

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄板配線板（５）と厚板配線板（３１）
   の配線パターン（６）（３３）同士を対向させ該パター
   ン同士間をヒータ加熱によって半田付けする半田付け方
   法であって、 上記厚板配線板（３１）の配線パターン（３３）の露出
   された部分（Ｈ）をヒータ（１１）によって加熱するこ
   とで上記両者を半田付けするようにしたことを特徴とす
   る薄板配線板の半田付け方法。
2. 【請求項２】 上記薄板配線板（５）の半田付け部分
   （Ｓ）を押厚する押厚手段（４１）（４３）によって押
   厚しながら半田付けすることを特徴とする請求項１に記
   載の薄板配線板の半田付け方法。
3. 【請求項３】 上記押厚手段が加熱ヒータ（１１）（４
   １）であることを特徴とする請求項２に記載の薄板配線
   板の半田付け方法。
4. 【請求項４】 薄板配線板（５）と厚板配線板（３１）
   の配線パターン（６）（３３）同士を対向させ該パター
   ン同士間をヒータ加熱によって半田付けする半田付け装
   置であって、 上記厚板配線板（３１）の配線パターン（３３）の露出
   された部分（Ｈ）を加熱するヒータ（１１）をそなえた
   ことを特徴とする薄板配線板の半田付け装置。
5. 【請求項５】 上記薄板配線板（５）の半田付け部分
   （Ｓ）を押厚する押厚手段（４１）（４３）をそなえた
   ことを特徴とする請求項４に記載の薄板配線板の半田付
   け装置。