JPH06503681A - プリント配線板を浸漬はんだ付けするための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プリント配線板を浸漬はんだ付けするための方法本発明は、プリント配線板を浸 漬はんだ付けするための方法並びにはんだ塗布区分を側方で規定する制限層を備 えたプリント配線板を浸漬はんだ付けするたの装置に関する。

ヨーロッパ特許出願公開ｌｌ０３３６２３２号明細書からプリント配線板を浸種 はんだ付けするための方法が公知であり、この場合次の方法ステップが行われる イ）はんだを塗布される導電性の範囲（はんだパッド）を有するプリント配線板 を製作する。

口）！！！布されるはんだの高さに相応する所定の層厚さのはんだ付けを阻止す る制限層を有する範囲を限定する。

ハ）このように準備されたプリント配線板を適当なはんだ合金を有するはんだ浴 内に浸漬する。

二）所定の圧着圧で密閉部材によってはんだ付けすべぎ範囲をカバーする。

ホ）カバーされたプリント配線板をはんだ浴から取り出し、次いでカバー状態で はんだ合金の凝固温度を下げ、これにより塗布されたはんだを成形する。

へ）次いで！閉部材及び制限層を取り除（。

密閉過程及び成形過程は公知の方法ではほぼ同時に行われ、これによって自体極 めて有利な処理特性が得られるが、はんだパッドの均一な良好な表面形成と関連 した均一な良好な密閉作用に関して問題が生ずる。

更に、少なくとも部分的にはんだ浴内に位置する密閉装置が同時にはんだパッド ・表面・成形プロセスを実施しかつそれ故冷却過程全体に亘ってカバー作用が維 持されねばならない場合には、機械的な困難性が生ずる。

本発明の課題は、カバーを簡単な手段で実施できかつはんだパッドの成形プロセ スを本来の浸種はんだ付はプロセスから分離して実施できるように、従来の方法 を改良することにある。

前記課題は、カバーされた範囲がはんだ浴から取り出されひいては浸種浴内に残 された液状のはんだと閉じ込められた規定されたはんだ容積との結合が最早生じ なくなるまで、カバープロセスが維持されることによって解決された。

本発明により、はんだ容積をまだ凝固していない状態でカバー解除し、次いで基 板の空間位置及び表面張力に関連した形状で中間段階で凝固させることがきるこ とが明かとなった。これによって、小さな丸い隆起部が形成され、この隆起部の 高さは取り囲む層の厚さよりも多少大きい、二の場合特に有利には付加的に、密 閉範囲で圧縮されたはんだ材料がはんだ容積内に引き込まれひいては回路のため に不都合な結果をもたらす個々のはんだパッド間のブリッジ形成が阻止されると いう利点が得られる。

更に本発明の方法では有利には、はんだ容積を平面化するために、本来の密閉材 料とは異なる特別な材料を使用できるという利点が得られる。成形材料は直接は んだ浴内に浸漬する必要はなくかつ従って常時極めて高い温度にさらされること はない、はんだ容積を平面化するために必要な凝固したはんだ容積の新たな加熱 は所望のようにしかも極めて慎重に行われるので、成形プロセスを異なる要求に 適合させることができる請求項第２項によれば有利には、プリント配線板ははん だ容積を最初に凝固させた後でクリーニング過程にさらされる。この場合、層範 囲で形成されかつ次いで行われる成形プロセスの際に同様にブリッジ形成を生せ しめる流れ材料が洗い流される。

密閉部材は、はんだ容積をできるだけ正確に規定するという課題のみを有し、し かも密閉部材は長い時間はんだバンド上に残す必要はなく、それ枚方法を実施す るために極めて簡単に構成された密閉部材を利用でき、この密閉部材は例えばプ リント配線板もしくは層表面を条片状に負荷しかっこの際規定されたはんだ容積 とばんだ浴内を占めるはんだとの所要の短時間の分離を生ぜしめる。

密閉部材として、プリント配線板又は層表面を転勤するように負荷する単純なロ ーラが使用される。規定されたはんだ容積がはんだ浴表面から引き出されるか又 は別の形式ではんだ浴から取り出されるとＣ側方で一種の密閉スルースゲートを 介して）、カバーされた範囲がいわば再びカバー解除され、第１のはんだ凝固プ ロセスが表面張力に基づきはんだドームを形成して支障なく行われる。

更に、規定されたはんだ容積が開放状態でもう一度短時間溶融温度以上に加熱さ れると有利である。それというのもこの場合中空室範囲から突出する硬化したは んだ残さが確実に中空室範囲内に引き込まれるか又は適当な措置によって層表面 から取り除かれるからである。

密閉部材は一方でははんだ浴面の範囲に配置されるが、カバ一部材を有するはん だ浴側壁を介してはんだ浴面の下側ではんだ浴からプリント配線板を取り出すこ ともできる。

中空室を備えたプリント配線板表面が水平に位置している場合には、重力に基づ いて凝固したはんだドームは対称的に形成される。このことは次いで行われる成 形プロセスのために有利である。

カバ一部材とは別個に構成される成形部材は成形ローラとして構成されているが 、振動する成形ローラセグメント、成形ベルト又は例えば成形ポンチを使用する こともでき、これら部材は成形作用を以って連続運転製作中製作ラインの所定の 区分を基板と共に移動する。

有利には成形プロセスは成形部材の少なくとも部分的な又は一時的な加熱によっ て有利な影響を及ぼされる。成形部材が搬送ベルトとして構成されている場合、 搬送範囲で異なる温度帯域を設けることができる。これに対して成形のために成 形ポンチが使用される場合には、成形ポンチはσ５ｌｌｌＪ：Ａ上に短時間加熱 されかつ冷媒によって所望のように再び−Ｅ「以下に冷却される。

請求項１６項以降のいずれか１項に記載の装置の特徴は、カバー装置がはんだ付 けのために与えられたプリント配線板範囲を取り出し過程自体中のみカバーし、 かつ、はんだ表面を成形するために別個の成形装置が設けられていて、この成形 装置が有利には空間的にカバー装置とは別個に配置されていることにある。

特に、装置が製作ラインとして構成されていると有利であり、この製作ラインは 次の製作ステーションを有している：即ち、 基板を搬送ベルトに供給しかつ搬送ライン内に押入する基板供給装置： 準備されたプリント配線板がはんだ付けのために揮入されかつ密閉部材によって 密閉して再び取り出されるはんだ容器。

搬送方向でみて終端に基板放出ステーションを配置された、搬送方向でみて前方 に配置された成形装置。

個々のステーションは一平面内に順次配置することができ、しかも付加的にクリ ーニング装置を設けることもでき、このクリーニング装置においては成形過程と はんだ容積規定との間で基板のクリーニング過程が実施される。

別の有利な特徴はその他の請求項に記載されている次ぎに図示の実施例につき本 発明を説明する。この場合第１図は、本発明の方法ステップを概略的に示した図 、第２図は、基板が垂直位置ではんだ浴から取り出されて成形される、方法を実 施するための装置の概略的な断面図、！３図は、基板が垂直方向ではんだ浴から 取り出されて水平位置で成形される、第２図に相応する図、第４図は、連続運転 装置内で使用される修正された装置の概略的な断面図、第５図は、仮のはんだス トップマスクを塗布しかつ露光した後でしかもはんだ浴内にＳＤＭ・はんだ面を 露出させた後での浸種前のプリント配線板の断面図、第６図は、はんだ浴内に浸 漬されたプリント配線板の概略的な断面図、第７図は、はんだ省内に浸漬された プリント配線板の概略的な断面図であり、この場合キャビティが液状のはんだで 充填されていてかつ密閉部材によってカバーされている、第８図は、未成形の凝 固したはんだ容積の概略的な断面図、第９図は、成形過程後のプリント配線板の 概略的な断面図、第１０図は、仮のストップマスクを除去した後の最終段階での プリント配線板の概略的な断面図、第１１図は、閉じられたはんだ室を有する修 正された装置の概略的な断面図、第１２図は、はんだ室がノズル装置として構成 されている修正された装置の概略的な断面図である。

第１図１−よる本発明による方法の概略図では１５の個々の方法ステップが図示 されている。

第１の方法ステップとしてまずプリン１〜配線板が従来の形式で積層化されかつ 第２の方法ステップでプリント配線板が露光され、次いで第３の方法ステップと してＳＤＭ・はんだパッドの露出によって、同様にプリント配線板製作の公知の 方法ステップが行われる。

このように準備されたプリント配線板は第４の方法ステップではんだ浴内に浸漬 され、このことははんだ浴面を介して行われるが、押入スルースゲートを介して プリント配線板を浸漬することもでき、この挿入スルースゲートははんだ浴面の 下側ではんだ容器の側壁内に配置されていてかつスルースゲートを介して流出す る液状のはんだ用の適当なはんだシール部材及びはんだ収容部材を有している。

はんだ浴内ではＳＤＭ・はんだパッドに亘ってキャビティが液状のはんだによっ て充填され、必要であれば、小さな面のはんだパッドに亘ってキャビティを完全 に充填するために、付加的な乱流発生部材が使用される。

次の方法ステップでは、キャビティ内を占めるはんだ容積がはんだ浴内を占める 液状のはんだに対して密閉され、このことは適当な形式の密閉部材によって行わ れる。第７の方法ステップによれば次いでプリント配線板がはんだ浴内から取り 出され、この場合このために、丁度はんだ浴から離れるキャビティが密閉される ようにする必要がある。プリント配線板全体を密閉する必要はな（、方法のため に丁度はんだ浴から現れるキャビティが密閉されれば十分であるので、キャビテ ィ内部ではんだ容積規定が行われる。規定されたはんだ容積とはんだ浴との間の 分離が行われた場合には、密閉作用が再び解除され、表面張力に基づいて規定さ れたはんだ容積がキャビティの底部に残される、即ち規定されたはんだ容積はＳ ＤＭ・はんだパッド上に付着しかつ第８の本発明の方法ステップにより密閉作用 を取り除いた後で表面張力及びプリント配線板の空間位置に基づいてドームが形 成され、このドームは第１２の方法ステップによれば別個の成形部材によって平 面化されるか又は平に押しつぶされるので、はんだ容積はキャビティの形状に適 合される。冷却後成形部材が取り除かれ、更にｌＩ［１４の本発明の方法ステッ プによれば層が除かれ、プリント配線板のはんだ付けが完了する。

選択的に、第７及び第８の方法ステップによる取り出し過程と密閉作用除去との 間では第９の方法ステップとしてまずはんだ容積をドーム形状で凝固せしめるこ とができる。このことが行われた場合には、第１１の方法ステップによれば第１ ２の方法ステップによるはんだ容積の平面化の前にプリント配線板の新たな加熱 が行われなければならない。

更に選択的に、第９と第１１の方法ステップの間で第１０の方法ステップにより プリント配線板がクリーニング過程にさらされる。

方法を実施するための第２図で図示の装置は液状のはんだ２で充填されたはんだ 容器１を有している。更に電動式の駆動装置４を有する概略的にのみ図示された 搬送装置３が設けられていて、この搬送装置によってプリント配線板５がはんだ ２内に浸漬される。カバー装置６は、はんだ浴面７の下側で制限層２３によって 制限されたはんだ付けのために与えられたプリント配線板範囲（ＳＤＭ・はんだ パッド２２）をカバーする。カバー装置６は、はんだ付けのために与えられたプ リント配線板範囲をはんだ浴面７を通過する間にのみカバーするように構成され ていて、更にはんだ表面を成形するために、第１図による第１２及び第１３、必 要であれば第１１の方法ステップを実施する別個の成形装置８が設けられている 。

重要なことは、カバー装置６と成形装置８とが空間的に互いに別個に配置された 別個の装置であることにある。

カバー装置６は第２図及び第３図によれば、軸線をほぼはんだ浴面７の高さで配 置された密閉ローラ９を有している。密閉ローラの弾性に基づいてはんだ浴面７ を介してキャビティが通過する瞬間に規定されたはんだ容積２５とはんだ容器ｌ 内のはんだ２との間の完全な分離が得られるので、密閉ローラ対から走出した後 でキャビティは、キャビティ内のはんだ容積変化を生ゼしぬることなしに、再び カバー解除される。

第４図から明らかなように、密閉ローラ９ははんだ容器１の側壁１０内にも配置 でき、側壁区分と密閉ローラ９との間には別のシール部材１２を配置することが でき、このシール部材はこのように形成されたスルースゲート範囲での過度に激 しいはんだ流出を阻止する。いずれにせよプリント配線板５が通過する場合はん だ容器１１からの液状のはんだの流出を考慮する必要があるので、加熱される収 容容器１３が設けられ、この収容容器内には流出するはんだ１４が受容されて、 液状状態で維持されかつはんだ導管１６内に配置されたはんだポンプ１５を介し てはんだ容器１１内に汲み戻される。第４図で図示の実施例でははんだ浴面７を 介してプリント配線板５の挿入が行われるが、例えば側壁１０とは反対側の側壁 １０’　にスルースゲートを設け、このスルースゲートを介してプリント配線板 ５をはんだ浴面７の下側ではんだ２内に押入することができる、挿入スルースゲ ートはカバー装置６とほぼ同様に構成できる。

搬送方向１７でみてカバー装置６の前方には、第２図及び第３による成形装置８ に相応して構成できる成形装置８が配置されている。

第３図による装置は第２図で図示の装置とは、プリント配線板が取り出し後フラ ットに置かれかつこのフラットな状態で成形プロセスに供給されるということの みが異なっている。

成形装置は搬送ベルト装置として構成され、この場合ベルトローラ１８．１８’ 　の間には、成形装置８の挿入範囲に加熱装置１９（詳細に図示せず）が設けら れかつこの加熱装置に続いて搬送方向１７で冷却帯域２０が設けられることによ って、異なる温度帯域が形成される。

更にはんだ２内にはカバー装置６の手前ではんだ乱流発生ノズル２１が配置され ていて、このノズルはカバー装置６の手前のはんだ範囲で乱流運動を発生させる のに用いられかつこのためにはんだポンプ１５（詳細に図示せず）に接続されて いる。

第５図〜第１０図のプリント配線板の概略的な断面図を第１図の方法概略図に関 連して説明する。

Ｉ！５図で図示のプリント配線板５は露出したＳＤＭ・はんだパッド２２を有し ていて、このＳＤＭ・はんだパッドは塗布すべきはんだの高さに相応する高さ２ ４を有する制限層２３によって取り囲まれている。詳細はコーロツバ特許出願公 開第０３３６２３２号明細書参照、このように形成されたプリント配線板は第１ 図による第１−１１３の方法ステップで製作される。

第６図ではこのように準備されたプリント配線板はばんだ２内に浸漬され、必要 であれば乱流発生ノズル２１を介してはんだ２がＳＤＭ・はんだパッド２２に亘 ってキャビティを完全に充填する。ｊＩ６図は第１図による第４及び第５の方法 ステップに相応する。

ｌＩ７図では浸漬されたプリント配線板がカバー装置によってカバーされ、キャ ビティ内でははんだ容積２５が規定され、このはんだ容積２５はカバー装置６に よってはんだ容器ｌ内に残されるはんだ２から分離される。この状態でプリント 配線板５ははんだ浴から取り出される。＄７図は第１図による第６及び第７の方 法ステップに相応している。

カバー装置６から離れた後で、はんだ容積２５は第８図で図示の形状をとり、従 って１１８図は第１図による第８及びＩＦ５の方法ステップに相応する。第１図 の第１２の方法ステップによるはんだ容積２５の平面化の前にはんだ容積の凝固 を必ず行う必要はな（、まだ液状のドーム状のはんだ容積を、同様に適当な形状 のカバ一部材からなる成形装置８によって平面化することができる。

第９図では第１図の第１２の方法ステップによる平面化プロセス及び第１図の第 １３の方法ステップによる冷却プロセスを終了している。

第１０図は、第１４の方法ステップ（第１の第１５の方法ステップによる屑除去 〕を実施した後で得られるようなはんだ付けし終えたプリント配線板を図示して いる。

ｌｌ１１図は閉じられたはんだ室を有する修正された装置の概略的な断面図を図 示している。第１１図の装置はほぼ第４図で図示された装置に相応しているが、 プリント配線板は密閉ローラ対によって閉じられたはんだ室内に挿入され、そこ で全面で又は部分的に液状のはんだを両側で塗布されかつ別の側でローラ対９′ を介して再び取り出される。従って液状のはんだ内への浸漬ははんだ浴面の下側 で行われる。

第１２図で第１１図に類似した装置を図示しているが、いずれにせよはんだ室は 挿入及び密閉ローラ対の間に配置されたノズル装置として構成されている。プリ ント配線板は両側で圧力下でノズル装置内に導かれる液状のはんだによって負荷 され、はんだは密閉ローラ対９９′によって圧縮されるので、はんだははんだパ ッドに亘って所定のキャビティ内にのみ残される。

ノズル装置の形状は、はんだ流がローラ対のくさびスペース内に進入し、これに よって特に有利なはんだ付は結果が得られるように選択されている。

ｊ１１１図及び５１１２図では、過剰のはんだがローラ対から加熱される収容容 器内に落下することが共通している。導管１６及びポンプ１５を介して液状のは んだがはんだ室内にもしくははんだノズル装置内に押し入られかつそこで圧力下 ではんだ付は過程のために使用される。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．プリント配線板をはんだ付けするための方法において、 イ）はんだを塗布される導電性の範囲（はんだパッド）を有するプリント配線板 を製作し；ロ）前記範囲を取り囲む、はんだ付けを阻止する所定の層厚さの層を 設け； ハ）このように準備されたプリント配線板を適当なはんだ合金を有するはんだ洛 内又ははんだ室内に浸漬又は部分的に挿入し； ニ）はんだ付けすべき範囲に亘って位置する、浸漬浴又ははんだ室内で液状のは んだを充填された中空室をカバーし、このようなカバーによって取り出しもしく は引出しの際に閉じ込められたはんだ容積をはんだ浴又ははんだ室内を占める液 状のはんだから分離しかつこの際中空室内で適当なはんだ容積を規定し；ホ）少 なくとも部分的にカバーされたプリント配線板の取り出し又は引出しにより、規 定されたはんだ容積が浸漬浴内を占める液状のはんだに最早接触しない場合に初 めて、前記範囲から密閉作用を除き；へ）必要であれば表面張力、プリント配線 板空間位置及びはんだ容積サイズに関連した形状ではんだ容積を凝固させ； ト）必要であれば凝固したはんだ容積を新たに加熱し； チ）成形部材による負荷によってはんだ容積を平面化し； リ）成形部材の作用下で冷却及びはんだ凝固を行いヌ）制限層を除去する 方法ステップを実施することを特徴とする、プリント配線板をはんだ付けするた めの方法。
2. ２．方法ステップ（へ）によりはんだ容積を最初に凝固させた後でブリント配線 板をクリーニング過程にさらす、請求項１記載の方法。
3. ３．成形部材が別個の密閉部材として構成されている、請求項１又は２記載の方 法。
4. ４．密閉部材がブリント配線板表面又は層表面を条片状に負荷する、請求項１か ら３までのいずれか１項記載の方法。
5. ５．密閉部材がブリント配線板表面又は層表面を転動するように負荷する、請求 項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. ６．密閉過程を終了した後ではんだ容積を開放状態で溶融温度以上に加熱しかつ この場合中空室範囲から突出する硬化したはんだ残さを中空室範囲内に引き込む 、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. ７．放射加熱によって中間加熱を行う、請求項６記載の方法。
8. ８．はんだ浴からのプリント配線板の取り出しをはんだ浴面の範囲に配置された 密閉部材によって行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. ９．はんだ浴からのプリント配線板の取り出しをはんだ浴面の下側ではんだ側壁 を介してカバー／密閉部材によって行う、請求項１から８までのいずれか１項記 載の方法。
10. １０．中空室を備えたプリント配線板表面が下向きに向くように、ブリント配線 板の取り出しを行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. １１．成形部材が必要であれば弾性的な成形ローラとして構成されている、請求 項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. １２．成形部材が振動する成形ローラセグメントとして構成されている、請求項 １から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. １３．成形部材が成形ベルト（搬送ベルト）として構成されている、請求項１か ら１２までのいずれか１項記載の方法。
14. １４．成形部材が少なくとも部分的に冷却される、請求項１から１３までのいず れか１項記載の方法。
15. １５．通過運転部材として構成された成形部材の場合まず少なくとも１つの加熱 帯域および次いで少なくとも１つの冷却帯域が設けられている、請求項１から１ ４までのいずれか１項記載の方法。
16. １６．はんだ塗布区分を側方で規定する制限層を有するプリント配線板を浸漬は んだ付けするための装置であって、 イ）液状のはんだ（２）を有するはんだ容器（１）又ははんだ室（１０１）と、 ロ）ブリント配線板（５）をはんだ容器（１）内に浸漬もしくは挿入する搬送装 置（３）と、ハ）はんだ浴面（７）の下側で制限層（２３）によって制限された はんだ付けのために与えられた範囲を（ＳＤＭ・はんだパッド２２）を密閉する カバー装置（６）とが設けられている形式のものにおいて、カバー装置（６）が 、はんだ付けのために与えられたブリント配線板範囲（ＳＤＭ・はんだパッド２ ２）を取り出し過程中もしくは引出し過程中にのみカバーするように構成されて いて、かつ、はんだ表面を成形するために別個の成形装置（８）が設けられてい ることを特徴とする、プリント配線板を浸漬はんだ付けするための装置。
17. １７．成形装置（８）が空間的にカバー装置（６）とは別個に配置されている、 請求項１６記載の装置。
18. １８．カバー装置（６）が少なくとも１つの密閉ローラ（９）を有している、請 求項１６又は１７記載の装置。
19. １９．少なくとも１つの密閉ローラ（９）がはんだ浴面（７）の範囲に配置され ている、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の装置。
20. ２０．少なくとも１つの密閉ローラ（９）が別のシール部材（１２）と共にはん だ浴面（７）の下側ではんだ容器（１）又ははんだ室の側壁（１０）内に配置さ れている、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の装置。
21. ２１．搬送方向でみて密閉装置の直後に成形部材（８）が配置されている、請求 項１６から２０までのいずれか１項記載の装置。
22. ２２．はんだ容器（１）又ははんだ室がはんだ浴面（７）の下側で第１の側に基 板案内のために適した第１の密閉部材をかつ反対側で基板取り出しのために適し た別の密閉部材を備えていて、この別の密閉部材がカバー装置を有しているか又 は形成している、請求項１６から２１までのいずれか１項記載の装置。
23. ２３．密閉部材の下側にはんだ収容容器（１３）が配置されている、請求項１６ から２２までのいずれか１項記載の装置。
24. ２４．成形部材が水平方向にのびる搬送ベルト装置として構成されている、請求 項１６から２３までのいずれか１項記載の装置。
25. ２５．製作ラインが、 イ）基板を搬送ベルトに供給しかつ搬送ライン内に挿入する基板供給装置と、 ロ）準備されたブリント配線板がはんだ付けのために挿入されかつ密閉部材を介 して密閉して取り出される、少なくともはんだ容器と、 ハ）搬送方向でみて終端に基板放出装置を配置された、搬送方向でみて前方に配 置された成形装置とから成る製作ステーションを有している、請求項１６から２ ３までのいずれか１項記載の装置。
26. ２６．カバー装置（６）と成形装置（８）との間に未成形の塗布はんだを備えた 基板をクリーニングするためのクリーニング装置が配置されている、請求項２５ 記載の装置。
27. ２７．はんだ容器（１）のカバー装置（６）と成形部材との間に加熱装置（放射 加熱、加熱空気源等）が配置されている、請求項１６から２５までのいずれか１ 項記載の装置。
28. ２８．はんだ容器（１）内に搬送方向でみてカバー装置（６）の手前にはんだ乱 流発生ノズル（２１）が配置されている、請求項１６から２６までのいずれか１ 項記載の装置。
29. ２９．請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法により製作されることを 特徴とするプリント配線板。