JPS5974696A - 印刷回路板に電子要素を載置する方法 - 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】 本発明は、印刷回路板上に電子要素の取付けに関し、特
に印刷回路板の一方の側にリード・マウントする構成要
素（ｌｅａｄｅｄ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）をまた他の
側には面マウントする構成要素（ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏ
ｕｎｔａｄ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）の取付けに関する
。

印刷回路板（ＰＣＢ）は、片方または両方の面一ヒに電
気回路パターンを設けた平坦なシート状の支持部材、例
えばガラス繊維で補強した樹脂を含んでいる。このＰ　
ＣＢ　、ｈに取付けられた構成要素は、リード・マウン
トした構成要素または面マウントした構成要素である。

リード・マウント要素は要素から下ブ］に延在するリー
ド線を有し、このリード線はＰＣＢの開口内に挿入され
る。リード線の端部は、要素から遠いＰＣＢの表面まで
貫通して延在し、この表面−ｊ−の回路パターンに対し
てハンダ付けされている。面マウント要素は、ＰＣＢ上
の回路パターンの一部を形成するツルター舎パッドに対
してハンダ付けにより接続される要素−ヒに接着面を冶
する。面マウント要素はしばしばハンダ付けに先立って
最初に接着剤によりＰＣＢに対して取付けられる。

面マウント要素はそれ自体に容易に増刊けることができ
る。ハング用ペーストはマスクを介して構成要素を位置
付けした接触パッドに対して塗布することができ、次い
でリフロー自ンルダー法によりハンダが溶かされる。あ
るいはまた、面マウント要素は、要素と回路板の間の接
着剤のビードによってＰ　ＣＢ　、ｌ二に定置される。

接着剤の硬化後　構成要素はウェーブ・ソルダー法によ
り回路パダ−ンに対して・＼ンダ付けされる。

リード・マウントｙ素は挿入後容易につ、−ブ・ソルダ
ー法で固定される。リード・マウント要素はＰＣＢのと
［［ＪＪ上二にあり、リード線の端部はＰＣＢの開口お
よびＰＣＢの下面における回路パターンの開口を経て突
出する。従って、ウェーブ・ツルター法は容易かつ便利
でありまたイラ効である。

面マウント要素が最初に接着剤によって取付けられ、次
いでＰＣＢを反転させて、前述の如くウェーブ・ソルダ
ー法が容易に実施されるが、ハンダのウェーブか湾曲面
を有するため１回路板がこのウェーブ］−を移動する時
ウェーブか構成要素の垂直方向縁部に当るという問題が
生じる。空気が混入されるおそれがあり、その結果品質
の劣ったハンダ付は接合点が生じることになる。

リード・マウント要素および面マウント要素を同じＰ　
ＣＢ−１＝に取付けることが必要な時間類は複雑となり
、この問題は、もしＰＣＢの反対側にある面マウント要
素をリード・マウント要素に対して取付けることが望ま
れる場合に更に悪化する。

リード・マウント要素が片側にあり面マウント要素が他
の側にある場合に、もしウェーブ・ソルダー法が使用さ
れるならば、面マウント要素のハンダ付は点の品質が低
下する結果となる。リフロー・ソルダー法を可能にする
ため面マウント要素か上方になるようにＰＣＢを反転さ
せるならば、リード・マウント要素が落下し易くなる。

例えこれら要素が落下しなくとも、マスクがＰＣＢと接
触するように下方に置かなければならないため、ＰＣＢ
を貫通して延在するリードの端部はハンダ参ペーストの
塗布のためのマスクの使用の妨げとなる。

本発明は、ＰＣＢの両側に異なる形態の要素を用いてＰ
ＣＢ上へのリード番マウント要素および面マウント要素
を取付けるだめの非常に有効がっ効率的な方法を提供す
る。ウェーブ・ツルター法の使用を避け、高品質のハン
タ伺は接合が得られる。

一般に、本発明は、リード・マウントｙ素をＰＣＢの片
側に挿入し、リードの端部をＰＣＢの他の側で裁断して
先を折曲げ、ＰＣＢを反転させ、個々の塗布機ノズルか
らハンタφペーストヲ個別に押出すことにより、ハンダ
曇ペーストをリードの端部およびＰＣＢの他の側の回路
パターン上の予め定めた位置におけるソルダー・パッド
Ｉ−に塗布し、前記の他の側に面マウント要素を配置し
、リードおよび面マウンＩ・要素の双方をリフコー串ツ
ルター法によりハンダ付けする工程からなる。

異なる融解温度を有するハンダ・ペーストを使用するこ
とにより１次に面マウント要素をリード・マウント要素
が取付けられる側−１農こハ〉・ダ付けすることができ
る。更に、リード・マウント要素を他の側から挿入し面
マウントｃ素を一方の側に取付けて、反対の位置即ち裏
返し位置にしたＰＣＢから始めて前述の工程を反復する
ことができる。

本発明については、添付の図面に関して以下の記述によ
り容易に理解することができる。

第１図は、面マウント要素に対するウェーブ・ソルダー
法の使用状態を示している。ＰＣＢ支持部材は番号１０
で示され、電気回路パターンは１１で、また回路パター
ン上のソルダー・パッド１３を画成するマスク層は１２
で示される。第１（ａ）図においては、接着剤のビード
が１４により示されている。次いで、点線の輪郭１５に
より示された構成要素がＰＣＢに対して構成要素を取付
けるため硬化させられる接着剤上に位置づけされる。次
にＰＣＢをウェーブ・ソルダー法の実施のため反転する
。この状態は第１（ｂ）図に示されている。ハンダのウ
ェーブは１６で示され、構成要素を取付けたＰＣＢはこ
のハンダのウェーブ上を矢印Ａにより示されるように運
動される。このハンダのウェーブは最終的にはｔｅａで
示されるように構成要素の前端部即ち前縁部と遭遇する
。理想的には、パンダの平滑な隅肉は関連する回路パタ
ーンと良好に接触状態で要素の金属メッキされた端部か
らソルダー・バンドまで延長しなければならない。しか
し、第１ａ図から判るように、ハンダ付は点において空
気を捕捉する可能性がかなり高い。同じような問題は、
ハンダのウェーブが構成要素の後部を通過する時後端部
即ち後縁部において牛しるおそれがある。また、ある殖
の接着剤をパ・ンド１３−１−にスパフタリングにより
塗布しもしくは流すことが１工能である。回路と前記構
成要素間に良好な電気的接触を得ることとは別に、ハン
ダの接合は要素とＰＣＢの間の熱的な不均衡から生しる
応力に耐えるに充分な強ざでなければならない。しばし
ば、良好な接合部を提供するため時には手で修整する必
要がある。更にまた重要な問題は、要素とＰＣＢの間に
捕捉されたハンダフラックスの除去はほとんど問題とな
らず、後Ｆ３腐食の問題を生ずるおそれがあることであ
る。前述の如く、スクリーンまたは型板印刷に適用され
るハンターペーストを用いるリフロ一番ツルター法を用
いて１表面に載置された構成要素のウェーブ・ソルダー
法に代って用いられるが、スクリーンまたは、ｊ（ＩＩ
板印刷はＰＣＢと接触しなければならない。

しかし、現７「の技術の発展と共に、はとんどのＰＣＢ
は、リードのないチンプ要素即ち面マウント要素に加え
て、大出力抵抗、変成器および他のリードマウント要素
を用いてポピュレートされる。このリード番マウン）・
要素は、しばしばり−ｌ：・マウント要素とは反対側の
ＰＣＢの側に取付けられる。ハンダ・ペーストがこれを
介して塗布されるスクリーンまたは型板は、リードマウ
ント要素のリード端部のためＰＣＢと接触する状態に置
くことができない。従って、このような構成においては
優れた望ましいりフロー・ソルダー法は使用することが
できない。

第２図乃至第５図は、これによりリフロー・ソ）レダー
法か適用できるプロセスにおける諸ステップを例月べし
ている。各図において、ＰＣＢ支持部材はＩＩ）び番号
１０により、また回路パターンは工１によって示されて
いる。その１つが番号２０で示されるリード・マウント
要素はＰＣＢおよび回路パターンの開口２２にリード２
１を挿入することにより取付けられ、リードは裁断され
て番号２３で示されるように折曲げもしくはかしめられ
る。この折曲げまたはかしめは、ＰＣＢが反転される時
各要素が落下することを防止する。第３図は、裏返され
そしてハンタ・ペーストが２４においてはり一ド２１端
部に対し、また２５においては面マウント要素即ちり−
１・のない要素に対して点状に塗布されたＰＣＢを示し
ている。点状のハンダ・ペーストは。

これを正確な位置にかつ正確に計量された量だけ定置す
る自動塗布装置によって塗布される。

第４図は、リートのない即ち面マウント要素２６がその
金属メッキされた端部をハンターペーストの点２５と接
触させてＰＣＢ上に定置されるステップな示している。

次に、ＰＣＢおよび構成要素が「リフローΦソルダー法
によりハンダ付けされる。」このことにより、ハンダ・
ペーストが融解して構成要素を回路パターンに対して接
続する温度までＰＣＢ、構成要素およびハンダ・ペース
トが加熱されることを意味する。この状態は第５図にお
いて示され１．υまたにハンダ付けされた接合点が２７
で示される。加熱は種々の方法で行なうことができるが
、典型的な方法は「気相リフロー・ソルダー法」であり
、これにおいては、ＰＣＢおよび構成要素が予め定めた
温度の蒸気内を通過させられる。蒸気およびハンタ・ペ
ーストの特性については後で述べる。

第６図乃至第９図は、第２図乃至第５図に示された如き
リード・マウント要素と反対のＰＣＢの側にリード・マ
ウント要素がまた載置される時に行なわれる別のステッ
プを示している。第６図乃至第９図においては、更に別
の一連の回路パターン３０がパターン１１と反対側に形
成されている。−・を中の第１のステップにおいて取イ
」けられた構成要素は、第２図乃全第５図におけるよう
に、第２図乃全第５図におけると同じ照合番号によって
示されている。

第６図においては、リードマウント要素３１が開口３２
を通して挿入され、リート３３が裁断されて番す−３４
でノ】Ｘされるように折曲げられる。次にＰＣＢを反転
してハンダ・ペーストをリード３３の端部３５上および
リードのない即ち面マウント要素の端部と−・致する位
置３６において点状に塗布する。第８図においては、リ
ードのない要素３７がＰＣＢ状に？置され、第９図にお
いてはＰＣＢがリフロー・ソルダー法を施され、ハンダ
の接合点が３８において示される。

ＰＣＢの第１の一連の要素２０の反対側において、一連
の第２のリード・マウント要素３１のみか必要とされる
可能性がある。この場合のステップは第６図となり、次
いで第７図となるが、ハンダ点は３５だけである。第８
図のステップは省略され、組立ては第９図に示されるよ
うにリフロー◆ソルダー法によるも構成要素３７は存在
しない。同様に、要素２６の反対側ではリードのない即
ち面マウント要素３７しか必要でない。この場合、第６
図のステップは省略され、第７図のステップではハンダ
・ペースト点３６シか塗布されず、構成要素は第８図に
示されるように定１位され、組立てはりフロー・ツルタ
ー法による。

リフロー◆ソルダー法の２ステップ即ち２段階において
は、融解温度が異なるハンダが必要となることは明らか
であろう。唯一回のりフロー争ツルター・ステップしか
必要がない時、更に自由な速択が生しる。

リフロー・ソルダー法が２ステツプとなる場合には、最
初のりフロー・ソルダー争ステップは６５％の鉛および
３４％の錫からなるハンダを用いて実施されるが、これ
は共融合金であり、融点が１８３００である。二回目の
りフロー・ソルダー・ステ。

プには、使用ネれるハンダは４３％の鉛と４３％の錫と
１４％のビスマスからなり、これもまた共融合金であ“
る。このハンダの融点は１７３乃全１７４℃の範囲内に
ある。

■１１述の如く、リフロー・ツルターステップは種／、
の加熱形態により実施することができる。上記の両あの
ハンダに対して使用できる便利な方法は、気相リフロー
・ソルダー法である。この方法においては、ある特定の
液体を蒸発温度まで加熱し、熱を周毎に対しても加える
。液体の種類に従って、またその結果書られるｐｉ気に
従って、ある特定の温１隻が得られる。

例えば、６３／　３？ハングの場合は、３Ｍ社から提供
される名称ＦＣ？０と呼ばれる液体は、最高温度か２１
５°Ｃである蒸気を生じる。この温度は８３／　３？ハ
ンタのリフロー・ツルター法において使用される。この
温度は、蒸気が得ることができる最高温度である。４３
／４３／１４ハンダの場合は、３Ｍ社から提供されるＦ
　Ｃ４３なる名称の液体が使用される。この液体の蒸気
が達し得る最高温度は１７４°Ｃである。ハンダは共融
合金であるため、融点は充分にかつ厳密に規定される。

このため、蒸気温度１７４°Ｃは一連の第２の構成要素
に対して使用される４３／　４３／　１４ハンダを容易
に綴流させるが、一連の第１の構成要素に対する８３／
３７ハンダの接合点には何の影響も及ぼさない。

別の加熱形態は赤外線による加熱である。この形態の加
熱方法は厳密に制御することができ、異なる融点のハン
ダに対して異なる温度を得ることができる。赤外線によ
る加熱はまた、ノに気により得ることができない温度を
達成することができる。あるハンダは蒸気により得るこ
とができる温度よりも高い温度を必要とし、赤外線加熱
はこのような要件を満たす唯一の方法である。他の形態
の加熱もまた使用できる。

本発明は、諸問題が付随するウェーブ・ソルダー法の使
用を避けるものである。リード・マウント要素の挿入、
裁断および折曲げ、ハンダ・ペーストの塗ＩＨｉ　、　
　リードのない即ち面マウント要素の定置、およびリフ
ロー・ツルター法によるｌ＼ンダイ・１けの工程を含む
プロセス全体を自動化することができる。高い収早が得
られる。ハング争ペーストの塗布は、光学的な走査等に
よりＮおよび位置を正確に制御することができる。処理
されるべき回路板の数量、およびハンダ接合点の数およ
び位置決めに従って、多重ヘット塗布装置を使用するこ
とがで与る。

リード・マウント“及素はチ、２プＬの大規模な集積回
路および他の電子素子−の如き゛亀子作用要素と、また
コネクタ、変成器その他の素子の如き電気的實素からな
る。リートのない構成霊素即ち面マウント要素は、抵抗
、コンデンサ、またり−１・のない密閉部を有する集積
回路からなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は面マウント要素のウェーブ・ソルダー法の実施
状態を示す図、第２図乃至第５図はＰＣＢの片側にリー
ド・マウント要素を、また他の側に面マウント要素を設
けた本発明の各ステップを示す図、および第６図乃至第
９図は第５図の場合と反対の位置関係にリード・マウン
ト要素および面マウント要素を載置する別の種々のステ
ップを示す図である。 １０・・・ＰＣＢ支持部材、１１・・・電気回路パター
ン。 １２・・・マスク層、１３・・・ソルダー・パッド、１
４・・・接着剤ビード、１６・・・ハンダのウェーブ１
．２０・・・リード・マウント要素、２１・・・リード
、２２・・・開口、２３．　３４・・・折曲げ部、２５
・・・ハンダやペースト点、２６・・・面マウント要素
、２７・・・接合点、３０・・・回路パターン、３１・
・・リード・マウント要素、３２・・・開口、３３・・
・リード、３５・・・ｉ％、３６・・・ハンダ）ペース
ト点、３７・・・リートのない要素。 第１α図　　　　　　第１ｂ図 第２図　　　　　　第３図 第４図　　　　　第５図 多６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、印刷回路板上に電子要素を載置する方法において、
   回路板（１０）の第１の側にリード拳マウント要素（２
   ０）を挿入し、リード（２１）は前記回路板（１０）の
   開口（２２）を通過し、前記第１の側を〜・番Ｊ農こ置
   き、回路板（１０）の第２の側でリード（２１）を裁断
   し、て折曲げ；回路板（１０）を回転し；個々の塗布ノ
   ズルを介してツルター・ペースｌ−（２４，２５）をリ
   ード（２１）の端部および回路板（ｌＯ）の第２の側に
   おける回路パターン（１１）の予め定めた位置にあるソ
   ルダー中パッドに塗布し；第２の側において前記ソルダ
   ー・パッドと整合された構成要素（２６）上の接触位置
   に面マウント要素（２Ｂ）を定置し；回路パターン（１
   １）に対してリード（２１）および面マウント要素（２
   ６）の双方をリフローφソルダー法によりハンダ付けす
   ることを特徴とする方法。 ２　、１ｍｍ根板１０）の第２の側において更に別のリ
   ード・マウント要素（３１）を回路板（ｔｏ）　４こ挿
   込し、リード（３３）は回路板（ｌＯ）の開口（３３）
   を通過し、前記第２の側を一番−Ｈに置き；前記回路板
   （１０）の第１の側において更に別のり一ド・マウント
   要素（３１）のリード（３３）を裁断してこれな折曲げ
   ：前記回路板（１０）を反転い個々の塗布ノズルを介し
   て前記の別のり−１・・マウント５９ｉ　（３１）のリ
   ード（３３）の端部にソルダー・ペースト（３５）を塗
   布し；前記の別のリード・マウント要素（３１）のり−
   １”　（３３）を前記の第１の側の回路パターン（３０
   ）に対してリフロー−ソルダー法によりハンダ付けし、
   前記第２のりフロー・ソルダ一工程は第１のりフロー・
   ソルダ一工程よりも低い温度で実施されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、回路板（１０）の第１の側における回路、＜ターン
   （３０）上の予め定めた位置におけるソルダー・パッド
   において、ハンダ・ペースト（３５，３６）ヲ更に別の
   リード・マウント要素（３１）のリード（３３）の端部
   に対して塗布し；更に別の面マウント要素（３７）を前
   記第１の側に定置して面マウント要素の接触位置をソル
   ダー・バンドと整合させ：回路板（ｌＯ）の第１の側に
   おける回路パターン（３０）に対して更に別のり一ド争
   マウント要素（３１）のり−１”　（３３）および更に
   別の面マウント要素（３７）の双方をリフロー・ソルダ
   ー法によりハンダ付けする特許請求の範囲第２項記載の
   方法。 ４、個々の塗布ノズルを介して前記回路板（１０）の？
   ５１の側において回路パターン（３０）上の予め定めた
   位置におけるソルダー・パッド上にハンダ・ペース）　
   Ｃ３６）を塗布し；前記第１の側止に別の面マウント要
   素（３７）を定置し、該面マウント要素（３７）上の接
   触位置が第１の側における回路パターン（３０）におけ
   るソルダー・パッドと整合され：前記別の面マウント要
   素（３７）を前記第１の側における回路パターン（３０
   ）に対してリフロー・ツルター／１：によりハンダ付け
   する［程からなり、・第２のりフロｍ−ソルダー丁程は
   前記第１のりフロー・ソルダ一工程よりも低い温度にお
   いて実施される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、気相再ツルター法または赤外線加熱法によってリフ
   ロー・ツルグー法が実施される特許請求の範囲第１項乃
   至第４項のいずれかに記載の方０、。