JPH0765878A

JPH0765878A - 回路基板へのリード端子接合方法及びリード端子付き回路基板

Info

Publication number: JPH0765878A
Application number: JP5211936A
Authority: JP
Inventors: Masao Kubo; 雅男久保; Sakuo Kamata; 策雄鎌田; Masanobu Ogasawara; 正信小笠原; Yoshimitsu Nakamura; 良光中村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1995-03-10
Anticipated expiration: 2015-09-18
Also published as: JP3090386B2

Abstract

(57)【要約】【目的】回路基板のスルホールとリード端子との接合
を安定して行う。【構成】回路基板１のスルホール２にリード端子３を
接合する回路基板１へのリード端子３接合方法である。
半田層４を形成したリード端子３を半田層４を形成した
回路基板１のスルホール２に挿入し、リード端子３とス
ルホール２の内壁面とを接触させる。この状態でエネル
ギービーム５を照射してリード端子３をスルホール２に
フラックスレスで接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板へのリード端
子接合方法及びリード端子付き回路基板に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来は、半田めっきしたリードを回路基
板のスルホールに圧入し、噴流式またはディップ式の半
田付け装置で半田付けを行っている。この回路基板への
リード接合方法では、良好な半田付けを行うために回路
基板の半田付け面にフラックスを塗布または浸漬させて
いるので、多量のフラックスを必要としている。また、
リードの５〜１０μｍの半田めっきもディップ層に浸漬
した時に半田厚みが１〜２μｍと薄くなってしまう。更
に回路基板のサイズが大きくなると、リードの位置によ
る半田不良が発生する。

【０００３】このような従来例を解決するものとしてリ
ード端子の外面にのみ半田層を形成し、これを回路基板
のスルホールに挿入して仮固定し、回路基板の上面側に
おいてのみレーザを照射してリード端子の頭部にある半
田のみを溶かして本固定するものが特開平４ー１７１９
７３号公報に開示してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、リード端子
の外面にのみ半田層を形成し、これを回路基板のスルホ
ールに挿入するものにおいては、リード端子の接合に当
たり、十分な濡れ接合が得られず、接合安定性が良くな
かった。本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明し
たものであって、回路基板のスルホールとリード端子と
の接合が安定して行える回路基板へのリード端子接合方
法及びリード端子付き回路基板を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の従来例の問題点を
解決するため、本発明は、回路基板１のスルホール２に
リード端子３を接合する回路基板１へのリード端子３接
合方法において、リード端子３及びスルホール２の双方
に半田層４を形成し、リード端子３をスルホール２に挿
入させ、リード端子３とスルホール２の内壁面とを接触
させた後エネルギービーム５を照射してリード端子３を
スルホール２にフラックスレスで接合することを特徴と
するものである。

【０００６】また、回路基板１のスルホール２にリード
端子３を接合する回路基板１へのリード端子３接合方法
において、リード端子３のフランジ６近傍の径が他の部
位より小さくなり、フランジ６に袋状の段差を設け、リ
ード端子３及びスルホール２の少なくとも一方に半田層
４を形成し、リード端子３をスルホール２に挿入させ、
リード端子３とスルホール２の内壁面とを接触させた後
エネルギービーム５を照射してリード端子３をスルホー
ル２にフラックスレスで接合することも好ましい。

【０００７】また、本発明のリード端子３付き回路基板
１は半田層４を有するスルホール２を備えた回路基板１
と、スルホール２との接触領域に半田層４を設けられた
前記スルホール２に挿入可能なリード端子３とを備え、
リード端子３とスルホール２との接触部位に、半田層４
を介在させてエネルギービーム５を照射してリード端子
３とスルホール２とをフラックスレスで接合可能に構成
されて成るものである。

【０００８】

【作用】上記のような方法の本発明によれば、リード端
子３及びスルホール２の双方に半田層４を形成し、リー
ド端子３をスルホール２に挿入させ、リード端子３とス
ルホール２の内壁面とを接触させ、この状態でエネルギ
ービーム５を照射することで、接合安定性良くフラック
スレスにより接合することができることになる。

【０００９】また、リード端子３のフランジ６近傍の径
が他の部位より小さくなり、フランジ６に袋状の段差を
設け、リード端子３及びスルホール２の少なくとも一方
に半田層４を形成し、リード端子３をスルホール２に挿
入させ、リード端子３とスルホール２の内壁面とを接触
させた後エネルギービーム５を照射することでリード端
子３をスルホール２にフラックスレスで接合するのであ
るが、この場合、リード端子３をスルホール２に圧入す
る際にフランジ６近傍の小径部７の存在により発生する
バリ８量を減少させることができる。そして、発生した
バリ８を上記リード端子３の小径部７とフランジ６の袋
状の段差部９とに収納することができる。そして、仮に
バリ８がフランジ６から外にはみ出してもフランジ６の
先端でバリ８を挟み込んでバリ８が後で外れないように
できる。また、フランジ６にエネルギービーム５を照射
して入熱して接合する場合、フランジ６の外周部を熱が
移動し、そこに接する回路基板１への熱が伝わり易く、
フィレット１０の形成が容易にできてリード端子３の接
合性が向上する。

【００１０】

【実施例】以下本発明を添付図面に示す実施例に基づい
て詳述する。図１には回路基板１のスルホール２及びリ
ード端子３の双方に半田めっきをしてそれぞれ半田層４
を形成し、上記半田層４を形成したリード端子３を半田
層４を形成したスルホール２に圧入してエネルギービー
ム５を照射して接合する基本的な例を示しており、
（ａ）は回路基板１の一例を示す斜視図であり、
（ｂ）、（ｃ）は回路基板１の断面図である。すなわ
ち、図１（ｂ）のように半田層４を形成したリード端子
３を半田層４を形成したスルホール２に圧入してリード
端子３とスルホール２の内壁面とを接触させ、その後に
図１（ｃ）のようにエネルギービーム５（例えば、レー
ザビーム、光ビーム、電子ビーム等）を照射することに
より、スルホール２の半田層４とリード端子３の半田層
４とをフラックスを使用しないで接合する。ここで、ス
ルホール２及びリード端子３に半田層４を形成するため
の半田としては、ＳｎーＰｂのみでなく、Ｓｎ及びＳｎ
の合金も含むものである。そして、スルホール２及びリ
ード端子３に半田層４を形成することで、リード端子３
の圧入時に双方の半田層４が塑性変形流動しやすくて密
着が得られやすく、また、圧入により半田層４の新生面
の形成でフラックスレスでぬれ性及び拡散反応が生じ、
これらの結果接合安定性が向上することになる。また、
このようにフラックスレスで接合するので、洗浄工程が
要らず、また半田ディップ槽に浸漬しないので、半田め
っきのやせ細りがなく、更に、半田の供給が１ピンづつ
独立しているので、半田ディップ方式に見られるような
ピン位置による半田付けのばらつきがなくなることにな
る。

【００１１】上記のようにスルホール２及びリード端子
３に半田層４を形成するのが好ましいが、接合材の組み
合わせ例としては他に下記の表１のような種々の組み合
わせが考えられる。

【００１２】

【表１】

【００１３】ここで、リード端子３のスルホール２への
圧入に当たっては、半田層４を形成したリード端子３の
径を半田層４を形成したスルホール２の径よりも若干大
きくし、リード端子３をスルホール２に圧入するものに
のみ限定されるものではなく、これと同等の効果が得ら
れる他の圧入方式を採用することもできる。例えば、図
２に示す圧入方式は、半田層４を形成したリード端子３
を半田層４を形成したスルホール２に挿入した後、図２
（ａ）のようにリード端子３の先端を矢印イ方向に押圧
すると共にリード端子３の後部のスルホール２に挿入さ
れていない部分を矢印ロ方向にプレス具１１ａによりプ
レスして挟持し、次に、図２（ｂ）のようにプレス具１
１ｂによりリード端子３の先端を矢印イ方向に押圧する
と共にプレス具１１ａをリード端子３のスルホール２に
挿入されていない部分を挟持した状態で矢印ハ方向に押
圧することで、リード端子３が圧縮されてスルホール２
の内面に圧接すると共にスルホール２の開口縁の外側部
分においてリード端子３が潰されて外に広がってかしめ
による変形密着固定がなされることになる。

【００１４】また、図３の実施例においては半田層４を
形成したリード端子３を半田層４を形成したスルホール
２に挿入した後、リード端子３とスルホール２との間に
断面円状又は断面Ｃ状の半田ブッシュ１２を圧入する例
である。また、図４の実施例においては半田層４を形成
したリード端子３を半田層４を形成したスルホール２に
挿入する際、図４（ａ）のように半田シート１３をスル
ホール２の挿入側の開口付近に配置し、半田シート１３
をリード端子３で押しながら半田シート１３とリード端
子３とを同時にスルホール２に圧入する例である。

【００１５】上記図３、図４の実施例においては、半田
ブッシュ１２や半田シート１３を介在することで、フラ
ックスレスによる接合がより安定して確実に行われるこ
とになる。また、上記図２乃至図４に示す実施例におい
ては、半田層４を形成したリード端子３の径を半田層４
を形成したスルホール２の径よりも若干小さいものを用
いることができ、挿入作業が容易になる。

【００１６】次に、図５にはフランジ６を有する半田層
４を形成したリード端子３を半田層４を形成したスルホ
ール２に圧入する例が示してあり、（ａ）は回路基板１
の斜視図であり、（ｂ）はリード端子３の先端（頭部）
を回路基板１内部に設定した場合の回路基板１の断面図
であり、（ｃ）はリード端子３の先端（頭部）を回路基
板１表面から突出した場合の回路基板１の断面図であ
り、（ｄ）はリード端子３のフランジ６にフィレット１
０を形成した場合の回路基板１の断面図である。この実
施例のようにリード端子３にフランジ６を設けること
で、リード端子３の先端（頭部）をスルホール２の任意
の位置に設定、もしくは回路基板１の表面から任意の位
置に突出させることが可能で、各種条件に合わせた位置
設定が可能となる。そして、リード端子３にエネルギー
ビーム５を照射して、リード端子３の半田層４とスルホ
ール２の半田層４とをフラックスレスで接合する。この
実施例の場合にも半田層４を形成したフランジ６を有す
るリード端子３を半田層４を形成したスルホール２に圧
入することで、フラックスレスによる接合で接合安定性
が向上するのはもちろんである。そして、エネルギービ
ーム５をフランジ６に照射することでリード端子３への
入熱が容易になり且つスルホール２内は勿論のことフラ
ンジ６で図５（ｄ）のようにフィレット１０が容易に形
成され、リード端子３と回路基板１が確実に接合される
ので、接合の信頼性が向上する。

【００１７】図６にはフランジ６を有する半田層４を形
成したリード端子３を半田層４を形成したスルホール２
に圧入するものにおいて、フランジ６に回路基板１と平
行な平坦面１４を形成した例を示している。この実施例
においては、図６（ａ）のようにフランジ６を有するリ
ード端子３をスルホール２に圧入した後、図６（ｂ）の
ようにエネルギービーム５をフランジ６に照射して加熱
昇温させた場合、図６（ｃ）のように回路基板１とフラ
ンジ６の側端面との間及びフランジ６の内周端部とリー
ド端子３との間にフィレット１０が形成され、且つフラ
ンジ６の外面に平坦面１５が形成されるようになってい
る。この場合、フィレット１０はリード端子３の半田層
４またはスルホール２の半田層４から供給されるのでコ
ーナ部分にのみ局部的にフィレット１０が形成され、フ
ランジ６の外面に平坦面１４が形成されることになる。
そして、上記平坦面１４は０．１ｍｍ以上形成するよう
にする。このように、フランジ６へのフィレット１０の
形成で、リード端子３が回路基板１に確実に接合され、
且つフランジ６に平坦面１４を形成することで、フラン
ジ６で回路基板１への実装時の高さ管理が容易にできる
ことになる。

【００１８】図７には本発明の更に他の実施例が示して
ある。半田層４を形成したリード端子３を半田層４を形
成したスルホール２に圧入し、その後エネルギービーム
５を照射して接合する際、図７（ａ）のようにリード端
子３先端に半田ボール２１又はろう材ボールを置き、エ
ネルギービーム５を照射してリード端子３の半田層４と
スルホール２の半田層４とを接合一体化する。この場
合、更に半田ボール２１又はろう材ボールを溶融して上
記半田層４と接合一体化すると共に図７（ｂ）のように
大きなフィレット１０を形成して接合強度を向上させる
ようにしている。この場合、図７（ｃ）のようにリード
端子３先端に置いた半田ボール２１又はろう材ボール２
１をパンチ２２により押圧変形し、その後、エネルギー
ビーム５を照射して図７（ｂ）のように大きなフィレッ
ト１０を形成してもよい。図７に示す実施例においては
リード端子３にフランジ６を設けない実施例を示してい
るが、フランジ６を設けたものであってもよいのは勿論
である。

【００１９】図８、図９には本発明の更に他の実施例が
示してある。この実施例においては、回路基板１のスル
ホール２にリード端子３を接合する回路基板１へのリー
ド端子接合方法において、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
すようなリード端子３を用いる点に特徴がある。すなわ
ち、リード端子３のフランジ６近傍に他の部位より径が
小さくなった段差を少なくとも１箇所以上設けて小径部
７を形成してあり、また、リード端子３にフランジ６を
設けると共に該フランジ６に袋状の段差を設けてある。
そして、上記のような構成のリード端子３及びスルホー
ル２の少なくとも一方に半田層４を形成し、リード端子
３をスルホール２に挿入させ、リード端子３とスルホー
ル２の内壁面とを接触させた後エネルギービーム５を照
射してリード端子３をスルホール２にフラックスレスで
接合するようにしたものである。上記リード端子３には
更に側面に圧入方向の溝加工又はリブ加工を施してもよ
い。また、リード端子３の先端（頭部）には面取り又は
まるみを持たせてある。そして、添付図面に示す実施例
においては、回路基板１のスルホール２及びリード端子
３の双方に半田めっきをしてそれぞれ半田層４を形成
し、上記半田層４を形成したリード端子３を半田層４を
形成したスルホール２に圧入する例が示してあり、例え
ば、リード端子３及びスルホール２にＳｎーＰｂ半田、
又はＳｎ、又はＳｎ合金を１〜３０μｍ被覆したものの
例が示してある。この実施例においては、フランジ６近
傍に少なくとも１箇所以上段差を設けてあるので、段部
分で図８（ｅ）のようにバリ８が切断され、エアーブロ
ー等で除去が可能であり、また、フランジ６近傍に少な
くとも１箇所以上段差を設けて形成した小径部７が存在
するので、リード端子３をスルホール２に圧入する際に
発生するバリ８量を上記小径部７の存在により減少させ
ることができる。また、発生したバリ８を図９（ａ）の
ように上記リード端子３の小径部７とフランジ６の袋状
の段差部９とに収納することができる。そして、仮にバ
リ８がフランジ６から外にはみ出しても図９（ｂ）のよ
うにフランジ６の先端でバリ８を挟み込んでバリ８が後
で外れないようにできる。また、フランジ６にエネルギ
ービーム５を照射して入熱して接合する場合、図９
（ｃ）の図中左半部のようにフランジ６の外周部を熱が
移動し、そこに接する回路基板１への熱が伝わり易く、
図９（ｃ）の図中右半部のようにフィレット１０の形成
が容易にできることになる。なお、リード端子３の側面
に圧入方向に溝２４を形成したり、リブを形成したりす
ると、リード端子３のスルホール２への圧入が容易にで
きる。この場合、リード端子３の先端部の側面には溝２
４やリブを形成しないようにして断面が円状となるよう
にしておくことで引き抜き強度の低下を防止できること
になる。また、リード端子３の先端（頭部）を面取り、
又は丸みを持たせておくことで、エネルギービーム５が
リード端子３の頭部で多重反射をし、スルホール２の内
壁面で安定したエネルギーを吸収し、効率良く安定した
エネルギービーム５による接合が実現できる。また、頭
部が平面のリード端子３とは異なり、リード端子３の頭
部の面粗さ、汚れ等の表面状態を厳格に管理する必要が
なく、更に、リード端子３の頭部が細いのでスルホール
２への圧入が容易で安定した圧入が実現できることにな
る。

【００２０】上記図８、図９に示した実施例において、
半田層４を形成したリード端子３を半田層４を形成した
スルホール２に圧入し、その後エネルギービーム５を照
射して接合しているが、このリード端子３及びスルホー
ル２の双方に半田層４を形成して圧入後エネルギービー
ム５を照射して接合した場合の効果はすでに図１の実施
例において説明したのと同様の効果がある。

【００２１】なお、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
なリード端子３を用いた場合にはリード端子３及びスル
ホール２のいずれか一方に半田層４を形成し、他方には
他のめっき層を形成するようにしてもよい。次に、エネ
ルギービーム５の照射の各実施例につき説明する。図１
０にはエネルギービーム５の照射の一例が示してある。
すなわち、この実施例においては、図１０（ａ）のよう
に半田層４を形成したリード端子３を半田層４を形成し
たスルホール２に圧入し、その後、図１０（ｂ）のよう
にエネルギービーム５を照射してリード端子３を回路基
板１にフラックスレスで接合するに当たり、エネルギー
ビーム５による照射をスルホール２の開口端の近傍とこ
れに対応するリード端子３の部位との接触領域の輪郭に
対応させて円環状に行うようにしたものであり、上記接
触部においてはリード端子３及びスルホール２の双方又
は少なくとも一方に半田層４が形成してあって、該半田
層４の接触領域の輪郭に対応させて円環状にエネルギー
ビーム５を照射するものである。また、エネルギービー
ム５の照射はリード端子３の軸方向の片側から又は両側
から照射するが、図１０（ｂ）の実施例ではリード端子
３の軸方向の両側からエネルギービーム５ａ、５ｂを照
射する実施例が示してある。この場合、リード端子３の
径が約φ０．５ｍｍ、リード端子３及びスルホール２両
方とも半田めっきをして半田層４を形成した場合、エネ
ルギービーム５ａは約１Ｊ、エネルギービーム５ｂは約
１〜５Ｊ程度で良好なフラックスレスの半田付けができ
る。ここで、エネルギービーム５ａ、５ｂの照射は別々
に、又は同時に、又は片側のみでもよい。そして、図１
０（ｂ）におけるＡ部分の断面及びＢ部分の断面は通常
のエネルギービームの場合図１０（ｃ）のようなビーム
分布となってリード端子３の先端及び中央部が溶融する
可能性があるが、本実施例のようにエネルギービーム５
による照射をスルホール２の開口端の半田層４近傍とこ
れに対応するリード端子３の半田層４の部位との接触領
域の輪郭に対応させて円環状に行うよう図１０（ｄ）の
ようにリング状モードにすることで、リード端子３の先
端のダメージを回避し、接合部のみに集中して入熱する
ことが可能となって接合性が向上することになる。ま
た、上記のようにエネルギービーム５のリング状モード
による急熱、急冷で昇温時の酸化が抑制され、更に、フ
ラックスレスで安定した接合が確保され、また、接合組
織、例えば、半田の結晶粒が微細化して強度及び熱疲労
特性が向上するものである。

【００２２】なお、上記接合工程中に不活性ガス（例え
ばＮ₂、Ａｒ、Ｈｅ等）を吹き付けることで酸化を抑制
し、更に接合性を向上することができる。また、リード
端子３が多数の場合には例えば、ＸＹガルバノミラーを
用いてレーザ光を高速でスキャンさせる等の方式で対応
することが可能である。図１１にはエネルギービーム５
をリング状モードで照射する場合の例が示してある。図
１１（ａ）は例えばエネルギービーム５がレーザ光の場
合、リング状マスク１７でレーザ光をカットし、このカ
ットしたレーザ光をレンズ１８でリング状に接合部にの
み集中させるようにした例が示してある。また、図１１
（ｂ）は例えばエネルギービーム５がレーザ光の場合、
反射ミラー１９によりレーザ光をリング状に集光し、こ
のリング状に集光したレーザ光をレンズ１８により接合
部にのみリング状に集中させるようにした例が示してあ
る。このようにすることで、図１１（ａ）、（ｂ）のＡ
部分におけるエネルギービーム５のビーム分布は図１０
（ｄ）のようになって、リング状モードとなり、リード
端子３の先端のダメージを回避し、接合部のみに集中し
て入熱することが可能となって接合性が向上することに
なる。

【００２３】また、図１２にはプリズム方式によりエネ
ルギービーム５をリング状モードで照射する場合の例が
示してある。図１２においては２枚のプリズム２６ａ、
２６ｂを用いた例が示してある。また、エネルギービー
ム５をリング状モードで照射する場合の他の例として
は、ＹＡＧレーザを用いる場合、通常のＹＡＧロッドの
形状は円柱状であるが、ＹＡＧロッドを中空のドーナツ
状断面形状にすることでリング状モードのレーザ光を発
振させるようにしてもよい。また、ＹＡＧレーザを用い
る場合、通常のＹＡＧロッド（円柱状）を用いるが、共
振器ミラーをリング状にすることでリング状モードのレ
ーザ光を発振させるようにしてもよい。また、ＣＯ₂レ
ーザを用いる場合には、不安定形の共振発振器を設ける
ことでリング状モードのレーザ光を発振させるようにし
てもよい。

【００２４】また、図１３にはエネルギービーム５とし
てレーザビームや電子ビームを用いた他の照射例が示し
てある。図１３（ａ）は一斜め方向からエネルギービー
ム５を接合部に照射する例が示してある。また、図１３
（ｂ）には斜め複数方向から同時又は別々にエネルギー
ビーム５を接合部に照射する例が示してある。また、図
１３（ｃ）は斜め方向から接合部にエネルギービーム５
を照射する際にエネルギービーム５の軌跡がリング状と
なるように移動させながら照射する例が示してある。

【００２５】図１４にはエネルギービーム５をフランジ
６を有するリード端子３に照射する例が示してあり、実
施例ではリード端子３の軸方向の両側から照射する例が
示してある。この場合、エネルギービーム５ａとエネル
ギービーム５ｂとは別々に又は同時に照射することがで
きる。もちろん、エネルギービーム５ａ、エネルギービ
ーム５ｂのいずれか片側のみでよい。上記のようにフラ
ンジ６を有するリード端子３に照射する場合もエネルギ
ービーム５の強度分布はリンク状モードになるようにす
るのがより好ましい。そして、リード端子３にフランジ
６を設けることで、リード端子３を圧入してフランジ６
により圧入の位置決めができるので、各種エネルギービ
ーム５の照射条件に合わせることができる。

【００２６】図１５にはリード端子３に２段にフランジ
６、６ａを設けた例が示してある。ここで、図１５
（ａ）に示すフランジ６ａは他の回路基板１への実装時
の位置決め用となる。この場合、図１５（ｂ）のように
レンズ１８でエネルギービーム５の強度分布をリング状
モードにしたり、図１５（ｃ）のように反射ミラー２０
でエネルギービーム５の強度分布をリング状モードにし
たりする場合、図１５（ｂ）、（ｃ）のＡにおいてリン
グ状に集光したエネルギービーム５の外径が２段目のフ
ランジ６ａの径より大きくなるようにしてあり、このこ
とで２段目のフランジ６ａでエネルギービーム５が遮ら
れることなく接合部のフランジ６にエネルギービーム５
を照射できるものである。この場合も実施例のようにエ
ネルギービーム５をリング状モードにして接合部に照射
するのが好ましいが、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の
ように斜めからエネルギービーム５を照射する際に２段
目のフランジ６ａを避けて接合部に向けて斜めに照射す
るようにしてもよい。

【００２７】図１６にはエネルギービーム５を照射する
場合の更に他の例が示してある。すなわち、通常のエネ
ルギービーム５を照射すると、特にエネルギービーム５
の中心部分の強度が強いため、図１６（ａ）のように例
えばエネルギービーム５としてレーザ光を用い、レンズ
１８として長焦点レンズ（ＮＡ＝１／２以下）を使用し
てエネルギービーム５を照射した場合、リード端子３の
出っ張り部分（つまりスルホール２に圧入されないで外
部突出したままの部分）も入熱が大きく、このため接合
部のみならずリード端子３自体への入熱が大きくなっ
て、図１６（ａ）から明らかなようにリード端子３の出
っ張り部分の先端部中央のエネルギービーム５のエネル
ギー密度が大きく、リード端子３の出っ張り部分が溶融
するなどの熱的ダメージを受け易いので、図１６（ｂ）
のようにレンズ１８として短焦点レンズ（ＮＡ＝３／４
以上）のものを用いる。このようにレンズ１８として短
焦点レンズを用いると、図１６（ｂ）から明らかなよう
に図１６（ａ）に比べてリード端子３の出っ張り部の先
端部中央のエネルギービーム５のエネルギー密度が低く
なり、リード端子３の出っ張り部の先端部が溶融しない
ようにできるものである。

【００２８】図１７にはエネルギービーム５を照射する
場合に、複数のリード端子３（又は複数のリード端子３
の各スルホール２との接合部）に高速で照射する例が示
してある。複数のリード端子３（又は複数のリード端子
３の各スルホール２との接合部）に高速で照射する場
合、ビームを一箇所で固定し多数のリード端子３を有す
る回路基板１を載置しているテーブルをＸ軸、Ｙ軸の両
方に移動させてエネルギービーム５を照射する。更に高
速化するには図１７（ａ）に示すようにエネルギービー
ム５としてレーザ光を用いた多焦点レンズ２８を用いて
同時に複数のリード端子３（又は複数のリード端子３と
各スルホール２との接合部）に照射する。また、図１７
（ｂ）のようにガルバノミラー２９でエネルギービーム
５を反射させ高速でスキャンさせるようにしてもよい。
この場合、一軸のみガルバノミラー２９をスキャンさ
せ、もう一軸は回路基板１を載置しているテーブルをス
キャンさせるようにしてもよい。この実施例では例えば
リード端子３のピッチが２．５４ｍｍのときは５０Ｈｚ
程度で照射可能である。また、図１７（ｃ）のようにフ
ァイバーを多数に分岐させて分岐ファイバー３０ａと
し、同時に複数のリード端子３（又は複数のリード端子
３と各スルホール２との接合部）に照射するようにして
もよい。この場合、図１７（ｃ）では各分岐ファイバー
３０ａからレーザ光を集光レンズにより集光している
が、各分岐ファイバー３０ａの端面を集光レンズ形状に
加工すると集光レンズを不要とし装置の簡略化が図れ
る。また、各分岐ファイバー３０ａへの入射は図１７
（ｃ）のように同時でもよいが、ガルバノミラー２９を
スキャンさせて高速個別入射でもよい。これらのエネル
ギービーム５の照射は図１７に示す実施例ではリード端
子３のフランジ６側に照射する例を示しているが、フラ
ンジ６と反対側（つまり、リード端子３の圧入方向の先
端側において複数のリード端子３（又は複数のリード端
子３の各スルホール２との接合部）に上記と同様にして
エネルギービーム５を照射してもよいものである。

【００２９】図１８にはリード端子３（又はリード端子
３の各スルホール２との接合部）に上記と同様にしてエ
ネルギービーム５を照射する際にＮ₂、Ａｒ、Ｈｅ等の
不活性ガスＧを吹き付けることで酸化を抑制し、接合性
を向上させる場合の例を示している。不活性ガスＧを吹
き付ける場合横から吹き付けてもよいが、図１８におい
ては上方から吹き付けている。図１８（ａ）において３
３は不活性ガスＧの噴射ノズルであり、この筒状をした
噴射ノズル３３の上部にレンズ１８が設けてある。筒状
をした噴射ノズル３３の径はφ１０〜１００ｍｍで上方
から５〜１００リットル／ｍｉｎ吹き付ける。図１８
（ｂ）は筒状をした噴射ノズル３３を内側ノズル部３３
ａと外側ノズル部３３ｂとの２重ノズル構造とし、内側
ノズル部３３ａと外側ノズル部３３ｂからそれぞれ不活
性ガスＧを吹き付けるようにしている。このように不活
性ガスＧを２重に吹き付けてエネルギービーム５の照射
部を２重シールド構造にすることで、大気の巻き込みを
低減でき、シールド効果を向上させることができる。こ
の場合、更に、外側ノズル部３３ｂから吹き出される流
量を内側ノズル部３３ａから噴き出される流量よりも多
くするとより効果が向上する。なお、不活性ガスＧの中
に微量のＨ₂ガスを混ぜることで還元効果が得られ、よ
り半田のぬれ性が向上する。

【００３０】ところで、エネルギービーム５を照射して
半田層４を溶融して接合する際に、エネルギービーム５
の入熱部近傍のみ半田層４が溶融するようにし、他の部
分は当該エネルギービーム５の照射では半田層４が溶融
しないようにすることも好ましい。図１９においては上
記のようにエネルギービーム５の入熱部近傍のみ半田層
４が溶融するようにしたものにおいて、リード端子３の
軸方向の両側からエネルギービーム５を照射した例が示
してある。図１９においては一方の片側からのエネルギ
ービーム５の照射では、当該エネルギービーム５の入熱
部近傍において半田層４が溶融し、他の片側からのエネ
ルギービーム５の照射では、当該他方のエネルギービー
ム５の入熱部近傍において半田層４が溶融し、スルホー
ル５の軸方向の略中間部分においてはリード端子３の半
田層４及びスルホール５の半田層４が溶融しないように
なっている。つまり、図１９において上下２箇所におい
てＨで示す範囲は半田層４が溶融して接合一体化してい
る部分であり、Ｋで示す部分は半田層４が溶融一体化し
ていない部分である。ここで図１９において４ａはそれ
ぞれエネルギービーム５の照射で溶融一体化した部分を
示し、４ｂはエネルギービーム５の照射で溶融一体化し
ていない部分を示している。このようにすると、エネル
ギービーム５を照射して図１９における上のＨの範囲で
溶融した溶融半田と下のＨの範囲で溶融した溶融半田と
が溶融状態で一緒にならず、このため、半田全体が溶融
して一緒になって、溶融半田の重量が重くなって重力の
影響を受けて下方に溶融半田が流出したりするのが防止
されることになる。また、入熱部近傍のみが接合される
ので、狙い通りの接合位置の管理ができることになる。

【００３１】

【発明の効果】本発明にあっては、上述のように、リー
ド端子及びスルホールの双方に半田層を形成し、リード
端子をスルホールに挿入させ、リード端子とスルホール
の内壁面とを接触させた後エネルギービームを照射して
リード端子をスルホールの内壁面にフラックスレスで接
合するので、リード端子圧入時に双方の半田層が塑性変
形流動しやすくて密着性が向上し、また、圧入により双
方の半田層の新生面の形成でフラックスレスでぬれ性及
び拡散反応が生じ、これらの結果フラックスレスにより
リード端子を回路基板に接合安定性良く接合できるもの
である。また、フラックスレスであるので、従来のよう
に洗浄工程が要らず、また半田ディップ槽に浸漬しない
ので、半田めっきのやせ細りがなく、更に、半田の供給
が１ピンづつ独立しているので、半田ディップ方式に見
られるようなピン位置による半田付けのばらつきがなく
なるものである。

【００３２】また、リード端子のフランジ近傍の径が他
の部位より小さくなり、フランジに袋状の段差を設け、
リード端子及びスルホールの少なくとも一方に半田層を
形成し、リード端子をスルホールに挿入させ、リード端
子とスルホールの内壁面とを接触させた後エネルギービ
ームを照射してリード端子をスルホールにフラックスレ
スで接合するものにおいては、フラックスレスであるの
で、従来のように洗浄工程が要らず、また半田ディップ
槽に浸漬しないので、半田めっきのやせ細りがなく、更
に、半田の供給が１ピンづつ独立しているので、半田デ
ィップ方式に見られるようなピン位置による半田付けの
ばらつきがなくなるのは勿論のこと、リード端子をスル
ホールに圧入する際にフランジ近傍の小径部の存在によ
り発生するバリ量を減少させることができる。また、バ
リが発生しても上記リード端子の小径部とフランジの袋
状の段差部とに収納することができる。更に、仮にバリ
がフランジから外にはみ出してもフランジの先端でバリ
を挟み込んでバリが後で外れないようにできる。また、
フランジにエネルギービームを照射して入熱して接合す
ると、フランジの外周部を熱が移動し、そこに接する回
路基板への熱が伝わり易く、フィレットの形成が容易に
できて、リード端子の接合が強固に且つ確実にできる。

【００３３】また、エネルギービームの照射をスルホー
ルの開口端の近傍とこれに対応するリード端子の半田層
の部位との接触領域の輪郭に対応させて円環状に行う
と、リード端子の端面を溶融することなく接合部のみを
効率的に溶融して半田付けできるものである。また、半
田層を有するスルホールを備えた回路基板と、スルホー
ルとの接触領域に半田層を設けられた前記スルホールに
挿入可能なリード端子とを備え、リード端子とスルホー
ルとの接触部位に、半田層を介在させてエネルギービー
ムを照射してリード端子とスルホールの内壁面とをフラ
ックスレスで接合可能に構成されたリード線付き回路基
板においては、半田層部分がフラックスレスで確実に接
合されたリード線付き回路基板を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、（ａ）は回路基板の
斜視図であり、（ｂ）はリード端子をスルホールに圧入
した状態の断面図であり、（ｃ）はエネルギービームを
照射している状態の断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は同上のリード端子をかしめて圧
入する例を示す断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上のリード端子の他の圧入例
を示す断面図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は同上のリード端子の更に他の圧
入例を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示し、（ａ）は回路基板
の斜視図であり、（ｂ）はリード端子の先端がスルホー
ル内に位置するように圧入してエネルギビームを照射し
ている状態の断面図であり、（ｃ）はリード端子の先端
がスルホールから突出するように圧入してエネルギビー
ムを照射している状態の断面図であり、（ｄ）は同上の
フランジの外周端部にフィレットを形成する例の断面図
である。

【図６】同上のフランジに平坦部を形成する例を示し、
（ａ）はリード端子を圧入した状態を示す断面図であ
り、（ｂ）はエネルギビーム照射後の結合状態を示す断
面図であり、（ｃ）はフランジに形成された平坦部部分
の拡大断面図である。

【図７】本発明において半田ボールを用いた実施例を示
し、（ａ）（ｂ）は同上の方法の順序を示す断面図であ
り、（ｃ）は半田ボールをパンチで押圧変形した例の断
面図である。

【図８】本発明の更に他の実施例を示し、（ａ）は本実
施例に用いるリード端子の斜視図であり、（ｂ）は同上
の平面図であり、（ｃ）は同上の正面図であり、（ｄ）
は同上のスルホールの断面図であり、（ｅ）は同上のリ
ード端子の圧入時にばりが生じた場合の断面図であり、
（ｆ）は同上の圧入後の状態を示す断面図である。

【図９】（ａ）は同上のばりを収納している例を示す断
面図であり、（ｂ）はばりをフランジの縁で挟持してい
る状態の断面図であり、（ｃ）はフランジの外周部を熱
が移動して接合してフィレットを形成している例の断面
図である。

【図１０】同上のエネルギービームを円環状に照射する
例を示し、（ａ）はリード端子の圧入状態の断面図であ
り、（ｂ）はエネルギービームを円環状に照射している
例を示す断面図であり、（ｃ）は図１０（ｂ）のＡ又は
Ｂにおけるエネルギービームを円環状に照射しない場合
におけるビーム分布を示すグラフであり、（ｄ）は図１
０（ｂ）のＡ又はＢにおけるエネルギービームを円環状
に照射した場合におけるビーム分布を示すグラフであ
る。

【図１１】同上のエネルギービームを円環状に照射する
実施例を示し、（ａ）（ｂ）はそれぞれ断面図である。

【図１２】同上のエネルギービームを円環状に照射する
他の実施例を示す断面図である。

【図１３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ同上のエネル
ギービームを照射する他の実施例を示す断面図である。

【図１４】同上のエネルギービームを照射する更に他の
実施例を示す断面図である。

【図１５】（ａ）は２段にフランジを設けたリード端子
を圧入した状態の断面図であり、（ｂ）（ｃ）はそれぞ
れ２段にフランジを設けた場合におけるエネルギービー
ムの照射状態を示す断面図である。

【図１６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上のエネルギービ
ームを照射する更に他の実施例を示す説明図である。

【図１７】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ同上のエネル
ギービームを照射する更に他の実施例を示す断面図であ
る。

【図１８】（ａ）（ｂ）はそれぞれ不活性ガスを吹き付
ける例を示す断面図である。

【図１９】（ａ）（ｂ）はそれぞれエネルギービームの
入熱部近傍のみを半田を溶融して接合する例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１回路基板２スルホール３リード端子４半田層５エネルギービーム６フランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村良光大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回路基板のスルホールにリード端子を接
合する回路基板へのリード端子接合方法において、リー
ド端子及びスルホールの双方に半田層を形成し、リード
端子をスルホールに挿入させ、リード端子とスルホール
の内壁面とを接触させた後エネルギービームを照射して
リード端子をスルホールにフラックスレスで接合するこ
とを特徴とする回路基板へのリード端子接合方法。
【請求項２】回路基板のスルホールにリード端子を接
合する回路基板へのリード端子接合方法において、リー
ド端子のフランジ近傍の径が他の部位より小さくなり、
フランジに袋状の段差を設け、リード端子及びスルホー
ルの少なくとも一方に半田層を形成し、リード端子をス
ルホールに挿入させ、リード端子とスルホールの内壁面
とを接触させた後エネルギービームを照射してリード端
子をスルホールにフラックスレスで接合することを特徴
とする回路基板へのリード端子接合方法。
【請求項３】エネルギービームの照射をフランジ方向
から行うことを特徴とする請求項２記載の回路基板への
リード端子接合方法。
【請求項４】エネルギービームの照射をリード端子の
長手方向の両端部から行うことを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の回路基板へのリード端子接合方法。
【請求項５】エネルギービームの照射をスルホールの
開口端の近傍とこれに対応するリード端子の半田層の部
位との接触領域の輪郭に対応させて円環状に行うことを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の回路基板へのリ
ード端子接合方法。
【請求項６】半田層を有するスルホールを備えた回路
基板と、スルホールとの接触領域に半田層を設けられた
前記スルホールに挿入可能なリード端子とを備え、リー
ド端子とスルホールとの接触部位に、半田層を介在させ
てエネルギービームを照射してリード端子とスルホール
とをフラックスレスで接合可能に構成されて成ることを
特徴とするリード端子付き回路基板。
【請求項７】リード端子のフランジ近傍の径が他の部
位よりも小さくなり、フランジに袋状の段差を設けて成
ることを特徴とする請求項６記載のリード端子付き回路
基板。