JPH1065329A

JPH1065329A - 電子部品のはんだ付け方法およびその装置、ならびに基板

Info

Publication number: JPH1065329A
Application number: JP22255396A
Authority: JP
Inventors: Yohei Kurashima; 羊平倉島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電子挿入部品の基板へのはんだ付けを、高品
質・安価・容易に自動化する。【解決手段】ＩＣ４を挿入する基板１のスルーホール
２に、ディップ槽により、均一に一定量のはんだ３を供
給する。次に、ライン型の光ビーム加熱装置５により、
ＩＣ４の挿入側の反対側より、スルーホール２面を加熱
する。スルーホール２内のはんだ３が全て溶融した後、
ＩＣ４のリード４２を溶融はんだ内に挿入する。この間
加熱を続けることで、溶融したはんだ３をＩＣ４のリー
ド４２に濡らし、スルーホール２内からリード４２のＩ
Ｃ４側に濡れ上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板の実装に関する
ものであり、特に基板のスルーホールで電子部品をはん
だ付けすることに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子挿入部品のはんだ付けは、ディップ
方式が一般的であり、はんだ溶融槽（ディップ槽）には
んだ付け面を浸漬させることにより行っている。自動化
の場合は、ベルト搬送により基板を傾斜させて移動し、
ディップ槽のはんだ噴流部にはんだ付け面を当てること
ではんだ付けを行っている。

【０００３】一方、実装基板の表面実装化に伴って、表
面実装部品と挿入部品の混載化が進んでいるが、この場
合、表面実装部品をディップ方式により品質よくはんだ
付けすることが難しく、両面のはんだ付けがリフロー工
程により行われる。これは、ディップ方式でははんだの
安定供給が難しく、はんだ付け部ではんだの不足、過多
による隣接するリードとのはんだによるショートが起き
てしまうためである。その点、リフロー工程では、はん
だクリームの印刷によりはんだが安定して供給され、品
質も良い。そこで、後付けとして、特定の場所のみの挿
入部品のはんだ付けが求められ、その自動化したはんだ
付け方法として、次のようなものが提案されている。

【０００４】一つは、はんだ付けロボットによる方法で
あり、挿入部品を基板に挿入した後、糸半田を供給しな
がら、ロボットに制御させたはんだごてをはんだ付け部
に当てる方法である。この方式の一例として、例えばア
ポロ社製のはんだ付けロボットは、Ｘ−Ｙロボットには
んだごてを持たせ、多方向からのはんだ付けを可能に
し、はんだ付けを自動化している。はんだごての変わり
に非接触加熱として光ビームやトーチ等を用いる場合も
ある。また、別の方法として、部分ディップ槽を用い、
槽の上面にマスクを設け、はんだ付け面のみに溶融はん
だが浸漬できるようにしたものがある。この方式の一例
として、例えば、エレクトロバード・セイテック社製の
後付け部品専用自動はんだ付け装置は、通常のディップ
槽のはんだ槽部にノズルを用いて部分的にはんだ付け出
来るようにしている。

【０００５】また、スポットリフロー方式と呼ばれるも
のもある。この例として、ソニー製マルチスポットリフ
ロー方式が、特開昭６２−８４８７０号公報の、問題点
を解決するための手段の２行目から６行目に記載されて
いる。この方法は、はんだクリーム塗布し、部品を配置
した基板を、熱風により局所的にはんだを溶融させて、
はんだ付けを行う方式である。

【０００６】このように、はんだ付けの自動化に対して
は、ディップ面でマスクを設け特定の場所のみにはんだ
付けが出来るようにしたものと、はんだクリームまたは
糸半田ではんだを供給し、はんだごてあるいは非接触の
加熱手段により、特定の場所のみに加熱してはんだ付け
が出来るようにしたものが、採用されている。

【０００７】もちろん、自動化方法は提案されてはいる
が、一般的には、人による手付けが一般的である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来法
によって行うはんだ付け方法は、次のような課題を有し
ていた。

【０００９】まず、ディップ槽を用いるはんだ付け方法
では、ディップ面全体が溶融はんだと接触するために、
耐熱に問題のあるような部品搭載面、はんだにさらした
くない実装面では採用できない。つまり、電子部品に樹
脂が使われ耐熱性のないもの、部品の製造で接着剤や低
温はんだのような融点の低いもので接合されたもの、電
気特性が高熱により変化するものに対しては、はんだ溶
融槽に漬けることができない。また、部品内にはんだが
付いてしまうもの、前工程ではんだ付けされ、ディップ
するとはんだ付け不良が起きてしまうものでは、はんだ
を触れさせたくない。

【００１０】そのため、選択的にマスクを用いてはんだ
付けする部分ディップ法が採用されるが、装置は大がか
りとなってしまう。また、マスクを用いるために、その
ための逃げ部分を実装基板に設けなくてはならない。

【００１１】また、ロボットによる方法では、はんだ付
けが一端子毎に行われるので生産性が悪い。はんだごて
を使用する場合は小手先等が汚れ、メンテナンスが必要
である。部分ディップ槽を用いる方法では、装置が大型
化する。また、マスクを基板レイアウト毎に作り替える
必要があるので、納期、ランニングコストに課題があ
る。また、マスクをとる部分が取られるので、挿入部品
とそのまわりの表面実装部品を近くに配置できない。ま
た、ディップによるはんだ付け方式そのものはんだ付け
品質があまりよくない。スポットリフロー方式では、は
んだクリーム供給の安定性、装置の大型化により装置の
コストが高い。

【００１２】以上のように、装置のスペース面、コスト
面、はんだ付け品質面でどの方式でも課題を有してい
た。

【００１３】本発明は、前に記したような課題を解決
し、電子部品の挿入によるはんだ付けを、安価で容易に
自動化することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による電子部品の
はんだ付け方法は、電子部品のリードを基板に挿入し
て、電子部品を基板にはんだ付けする方法において、基
板のスルーホールにはんだを供給し、スルーホール内の
はんだを非接触加熱により溶融させながらリードを挿入
し、はんだ付けすることを特徴とする。また、前記非接
触加熱の補助加熱方法として、ホットガス加熱を用いる
ことを特徴とする。

【００１５】また、前記非接触加熱方法が、光ビーム加
熱であることを特徴とし、光ビーム加熱をライン照射型
のハロゲン管による加熱を用いて行うことも特徴とす
る。

【００１６】さらに、前記スルーホールへのはんだ供給
を、ディップ工程により行うことを特徴とする。

【００１７】本発明による電子部品のはんだ付け装置
は、電子部品の供給機構と、はんだ付け基板の部品供給
方向の反対側に非接触加熱装置を備えることを特徴と
し、前記電子部品の供給機構に、加熱源が含まれている
ことも特徴とする。

【００１８】本発明による基板は、電子部品挿入用のス
ルーホールをはんだにより充填したことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明における一実施例
の電子部品のはんだ付け方法および装置を、図面を用い
て詳細に説明する。

【００２０】はんだ付けする挿入電子部品の一例とし
て、ＤＩＰ（ＤｕａｌＩｎｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）
ＩＣについて、図１を用いて説明する。

【００２１】図１は、本発明におけるはんだ付け方法の
一実施例を模式的に示す図である。図１（ａ）、（ｂ）
に示すように、ＩＣ４を挿入する基板１のスルーホール
２には、事前にディップ槽によりはんだ３を供給する。

【００２２】ディップ工程によるはんだ供給により、ス
ルーホール２には、均一に一定量のはんだを安定して供
給することが出来る。量が均一になるのは、はんだの表
面張力の関係から、スルーホール（貫通穴部）２にはん
だが流れ込み、その量が安定することによる。この供給
方法は、連続安定性として、ディスペンサーによるはん
だクリーム供給よりも優れる。従って、スルーホール２
内に必ずはんだが供給され、未はんだとなることは絶対
にありえない。また、はんだ量も適量（スルーホール２
にはんだが埋まる分）で安定しており、隣合うスルーホ
ール２ではんだショートになることもない。

【００２３】次に、はんだ付けをする工程について説明
する。まず、図１（ｃ）に示すように、非接触加熱装置
５により、ＩＣ４挿入側の反対側より、スルーホール２
面を加熱する。スルーホール２内のはんだが全て溶融す
るのには５秒程度必要となるため、約５秒後に、図１
（ｄ）のようにＩＣ４を溶融はんだ内に挿入する。この
間加熱を続けることにより、溶融したはんだがＩＣ４の
リード４２に濡れ、図１（ｅ）に示すように、スルーホ
ール２内からリード４２のＩＣ４側に濡れ上がって行
く。本実験では、非接触加熱方法として、ライン型の光
ビーム加熱装置（ハイベック社製）を用いた。そして、
挿入後２秒程度ではんだ付けを完了した。加熱方法とし
ては、光ビームを採用することで、加熱面線方向の温度
分布が均一となっている。また、光ビームが輻射による
熱伝達方式を用いることにより、加熱部以外への熱影響
を最小限にすることが出来る。

【００２４】次に、図２に、本発明のはんだ付け方法の
別の実施例の模式図を示す。スルーホールのはんだ溶
融、ＩＣ４挿入、はんだ付け時に補助加熱として、ＩＣ
４挿入側より、ＩＣ４のリード４２、スルーホール２面
にホットガス６を当てる。これにより、はんだ付け時間
の短縮が図れる。また、あらかじめＩＣ４を加熱するこ
とにより、リード４２の濡れ性が安定する。その結果、
片側２０ピン計４０ピンのＤＩＰＩＣにおいて、５秒
以下でのはんだ付けが可能となった。はんだ付けロボッ
ト等のスポット加熱では、リード当たり、０．５秒程度
のはんだ付け時間がかかることから、ピン数が多くなる
につれてはんだ付け時間が増大する。例えば、４０ピン
程度では２０秒以上かかることになる。したがって、本
方式のはんだ付けはピン数が多くなるほど、生産性の面
で有利である。

【００２５】次に、本発明の一実施例の光ビーム加熱装
置の模式図を図３に示す。ハロゲン管１１を楕円の２つ
の焦点のうち一点に来るようにし、もう一点１３に加熱
面が来るように加工した断面が楕円の筒１２を用いてい
る。

【００２６】光ビームの光源としては、ハロゲン、キセ
ノン等があるが、本方式では、波長が長く、基板・部品
を均一に加熱することが出来、また小型化が容易に行え
るハロゲンを採用した。

【００２７】本発明の一実施例の加熱装置の模式図を図
４に示す。ホットガスは、図４に示すように、ホットガ
ス用のヒーターの出口２１をガラス加工により扇形２２
に広げ、ライン加熱に対応できるようにしている。

【００２８】また、本発明の一実施例のはんだ付け装置
の模式図を図５（ａ）、（ｂ）に示す。基板１の位置決
めを行うＸ−Ｙテーブル３１と、搭載角度調整用の軸を
持つ部品供給機構３２を設ける。スルーホール２への部
品４の挿入精度は、０．１ｍｍレベルであり、位置認識
用の画像処理を必要としない。装置としては、ＩＣ４の
リード４２、それを挿入する基板１のスルーホール２、
ライン加熱形の加熱装置が相対的に位置合わせされれば
よいので、基板１に位置合わせ機構があっても、部品供
給機構部、加熱部に位置合わせ機構があってもよい。

【００２９】また、ＤＩＰＩＣ４の基板１への挿入機
構部において、熱源を持たせ、パッケージを加熱し、基
板１に挿入することにより、はんだの濡れ時間の短縮が
計れる。挿入ヘッドにコンスタントヒート用の熱源を入
れ、温度１５０℃に加熱することにより、パッケージへ
のはんだの濡れ性が向上した。

【００３０】上記、方法でのはんだ付けは、はんだがあ
らかじめ適量供給されること、はんだの濡れ性が良いこ
とにより、不良がでることはありえず、１００％良品は
んだ付けとなる。このことは、はんだ付けでは画期的な
ことである。

【００３１】本方式では、ディップ槽に通してはんだを
供給することにより、あらかじめフラックスが供給され
ることになり、このはんだ付け工程ではフラックスを塗
布しなくてもよい。はんだ付け時にフラックスを供給し
ないにもかかわらずはんだの濡れは良好であった。これ
により、装置のコンパクト化、低価格化が図れる。

【００３２】また、本装置では、はんだ付けを一工程で
完了することが出来る。その他の方式では、フラックス
塗布、はんだ供給、電子部品の挿入、はんだ付けが、工
程内で組み合わされてはんだ付けが完了するものであ
る。従って、装置のコンパクト化、構造の簡単化を大幅
に図ることができ、スペース面、コスト面で有利であ
る。また、生産性も高い。

【００３３】さらに、コンパクト化により、本はんだ付
け装置を製品の組立ラインにつなげることが可能とな
る。これは、挿入部品が少なくなる現状をふまえて、部
品入手のタイミングから最終工程である製品組立工程で
はんだ付けができれば、納期的に有効であることから
も、合理化面で優れている。特に、現状、製造現場が専
門外注により分割化され、実装工場と組立工場が別にな
ることが多い。従って、工場間の流通の面の合理化効果
が大きくなる。

【００３４】本実施例では、スルーホール内はんだをデ
ィップ工程により供給したが、基板の製造工程であるは
んだ剥離法を用いたときのスルーホール部のはんだを除
去しない場合でも供給は可能である。

【００３５】また、表面実装部品はんだ付け工程でのは
んだクリーム印刷工程において、スルーホール部にはん
だクリームを印刷することによっても、はんだを事前に
供給することが可能である。スルーホールには穴が空い
ているので、はんだクリーム印刷時、穴にはんだクリー
ムが充填される形で、印刷が完了し、はんだ量として、
十分な量を供給することができる。

【００３６】また、上記の実施例はＤＩＰＩＣである
が同様に挿入部品であれば、どの部品でも使用できる。
特に、コネクタ部品などは、表面実装部品化が難しく、
また、多ピン化が進んでおり、本方式が有効に使用でき
る。

【００３７】

【発明の効果】以上記してきたように、本発明によれ
ば、挿入部品のはんだ付けを、少ない工程で品質よく実
現できる。そのため、製品組立工程ではんだ付け装置を
使用することができ、納期短縮が図れる。また、はんだ
の供給量が一定、はんだの濡れ品質がよいことから、ほ
とんど１００％のはんだ付け品質が得られ、検査、修正
などの実装工数を必要としない。

【００３８】装置的にも低価格を実現し、基板の機種切
り替えに対応しやすい。また、工程が簡単であり、メン
テナンス性に優れる。また、基板メーカ、プリコートメ
ーカに対するプリコート費用が発生しない。特に、他の
実装部品のはんだ付け工程と同時にはんだプリコートを
達成することができ、費用的にはほとんどゼロでプリコ
ートが得られることになる。

【００３９】また、プリコート作成が、局部リフローの
直前の工程で行われることになり、熱履歴が少なく、は
んだ付け品質がよくなる。フラックス供給も必要としな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるはんだ付け方法を模
式的に示す図である。

【図２】本発明の別の実施例におけるはんだ付け方法を
模式的に示す図である。

【図３】本発明の一実施例における加熱装置を模式的に
示す図である。

【図４】本発明の一実施例における加熱装置を模式的に
示す図である。

【図５】本発明の一実施例におけるはんだ付け装置を模
式的に示す図である。

【符号の説明】

１基板２スルーホール３スルーホール内はんだ４電子部品５光ビーム加熱装置６ホットガス加熱装置１１ハロゲン管１２反射板１３加熱焦点２１ヒーター出口２２ホットガス噴出口３１Ｘ−Ｙテーブル３２部品吸着ユニット４２リード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品のリードを基板に挿入して、該
電子部品を該基板にはんだ付けする方法において、前記
基板のスルーホールに、はんだを供給し、スルーホール
内のはんだを非接触加熱により溶融させながらリードを
挿入し、はんだ付けすることを特徴とする電子部品のは
んだ付け方法。
【請求項２】前記非接触加熱方法が、光ビーム加熱で
あることを特徴とする請求項１記載の電子部品のはんだ
付け方法。
【請求項３】前記非接触加熱方法として、光ビーム加
熱とホットガス加熱を用いることを特徴とする請求項１
記載の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項４】前記光ビーム加熱を、ライン照射型のハ
ロゲン管による加熱を用いて行うことを特徴とする請求
項２または３記載の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項５】前記スルーホールへのはんだ供給を、デ
ィップ工程により行うことを特徴とする請求項１ないし
４のいずれか記載の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項６】電子部品の供給機構と、はんだ付け基板
の部品供給方向の反対側に非接触加熱装置を備えること
を特徴とする電子部品のはんだ付け装置。
【請求項７】前記電子部品の供給機構に、加熱源が含
まれていることを特徴とする請求項６記載の電子部品の
はんだ付け装置。
【請求項８】電子部品挿入用のスルーホールをはんだ
により充填したことを特徴とする基板。