JPS62271496A

JPS62271496A - 表面マウント技術の修理ステ−ションおよび表面マウント技術の回路ボ−ドの修理方法

Info

Publication number: JPS62271496A
Application number: JP62031321A
Authority: JP
Inventors: マイケル　ジェイ　コルサー; フィリップ　ジェイ　ボイス
Original assignee: Digital Equipment Corp
Current assignee: Digital Equipment Corp
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1987-11-25
Also published as: JPH0453118B2; EP0233125A2; DE3787658D1; CA1268022A; EP0233125A3; EP0233125B1; DE3787658T2

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】３、発明の詳細な説明本発明は表面にマウントされた部品を有するプリント回
路ボードの修理装置および修理方法に関する。

複数の異なる電子部品がマウントされた電子回路組立体
は、しばしば回路ボードと呼ばれ、コンピューターおよ
び他の電子装置において一般的なものである。このボー
ドは通常グラスファイバーが充填された物質から形成さ
れている。ボード上の各電子部品は、ボード上に直接形
成された導体によって他の部品のリード線に電気的に相
互接続されている。

このタイプの通常の組立体においては、電子部品ボード
の一方の表面に電子部品がマウントされ、部品のリード
線はメンキホールを介してボードの反対側の面に通され
、ここで半田付けされて部品がボードに固定され、所望
の電気結合が形成される。表面マウント技術（ＳＭＴ）
ボードは、部品のリード線が、特定の部品が取り付けら
れるべき表面上に設けられた導電パッドに半田付される
という点において従来のボードと異なる。リード線は、
従って、ホールを通してボードの反対側の表面に抜ける
必要はなく、一般には抜けていない。

この表面マウント技術の使用が、回路ボード組立体の製
造において増大しているようだが、これは、従来技術に
対して顕著な利点を有するからである。

特に、ＳＭＴボード組立体の製造手順は、従来のボード
組立体を製造する手順よりも一般的により簡単であり且
つより経済的である。

更に、ＳＭＴボード組立体は、ボード上にマウントされ
た個々の部品の大きさを減少し、また、ボードの大きさ
を同様に減少する。更に、ボードの両面に部品を取り付
けることが可能となり、高密度な集合体を提供すること
、即ち、より小さいスペースにより複雑な回路を設ける
ことが可能になる。

典型的なＳＭＴボード修理装置においては、取り外すべ
き構成部品は、その構成部品のリード線をＳＭＴボード
の半田パッドに接合している半田が溶融するような温度
まで、手持ち型熱風プロワ−によって加熱される。それ
から、その構成部品を取り外す。同様にして、各構成部
品は、半田ペーストを付与したリード線を、ＳＭＴボー
ドのパッドの上に配置してそれからその構成部品および
リード線の上に対して熱風流を吹き付けて半田ペースト
が液体化するようにすることによって、ＳＭＴボード組
立て体に付加される。それから、熱源を除（と、半田は
固化してその構成部品がボードに固着させられる。

別の修繕方法としては、一対のピンセフ）に非常によく
似た機能を果たす手持ち型アイロンを使う方法がある。

そのアイロンの先端を締め付けた時の形状は、ＳＭＴボ
ードから取り外すべき構成部品の周辺形状にあった形と
なる。作業者は、アイロンの先端を、取り外すべき構成
部品のリード線の上に位置させて、その構成部品をその
ボードから取り外せるのに十分に半田が溶融したと見ら
れるまで、そのアイロンを加熱する。ＳＭＴボードに構
成部品を取り付ける場合には、この手順の逆を行う。

前述した修繕方法は、どちらも、時間がかかるものであ
り、また、相当に手先のＰ練を要するものである。半田
を溶融させるために熱を加えることが必要であるため、
ＳＭＴボード自体、およびそのボード上の導体がゆがん
だり、はがれたりしてしまうというような損傷を受ける
結果となることがありうる。また、ボード上に対して熱
風を流すので、ある場合には、その熱風中に存在するイ
オンのために、そのボード上に配置された構成部品が静
電放電による損傷を受けることがある。

前述したことにかんがみて、本発明の目的は、表面マウ
ント型回路ボード組立て体を修繕するための改良された
装置および方法を提供することである。本発明の別の目
的は、半自動的であって、且つ作業者の熟練を要さず、
きまりきった通常の作業だけでよいようなＳＭＴ回路ボ
ード修繕装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、回路ボードおよび回路ボー
ド上の構成部品が損傷させられる可能性を最少としたＳ
ＭＴ回路ボード修繕装置および方法を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、次の本発明の実施例に関する詳細
な説明において説明され、または、その説明から明らか
であろう。

本発明においては、ＳＭＴ回路ボード上の部品を置き換
えるための表面マウント技術の修理ステーションが制御
可能な加熱要素を含み、これを通して修理が行われるべ
き表面と反対側のボード表面上に脱イオン化された空気
が吹きつけられる。

これによって、ボード全体の温度が相当上昇するが、半
田の融点よりは低（保たれる。脱イオン化された空気が
通過する第２０）加熱要素がボード上に位置する選択さ
れた部品のリード線上に位置している。この加熱要素は
ボードから取り除くこともでき、ボードに固定すること
もできる。第２０）加熱要素によってリード線を加熱す
ると、リード線に付着する半田が溶け、部品を置き換え
ることが可能となる。この部品を取り除くために、ビン
セットの様な器具を使用して作業者は部品をつかんでこ
れをボードから取り除く。部品を取り付けるために、作
業者は、リード線に付く半田を溶かした後、部品の加熱
が中止される。

ボード全体の温度が上昇されるので、半田付は半田除去
が行われる部分とボードの他の部分との温度差が従来方
法におけるよりも小さい。この温度差が小さいことによ
り、従来、熱膨張が異なることにより発生する剥離およ
び関連する損傷を防ぐことができる。また、熱をボード
に供給するのに使用される空気を脱イオン化することに
より、静電気放電による損傷の発生を著しく減少される
。

本発明の方法は、表面マウント技術のボードをかなり高
い温度に加熱するステップおよび、置き換えるべき選択
された部品のリード線を加熱してリード線に付着する半
田を溶かすステップを含む。

この方法は脱イオン化された空気をボードおよびこれに
設けられた部品に向けるステップを更に含むことができ
る。

実施例本発明の上記の目的、特徴及び効果は、添付図面と共に
述べる以下の実施例の詳細な説明から更に良く理解され
よう。

第１図を参照すれば、本発明による表面取付技術による
修理ステーションは、基部１を有していて、これには、
穴のあいた赤外線パネル３が配置されている。モジュー
ル保持器具７は、基部１に配置されており、ＳＭＴ回路
板６３を支持している。このモジュール保持器具７は、
基部１の細長いスロット９においてスライド可能である
。

上部ハウジング２１は、横棒２３にスライド可能に配置
されている。この横棒２３は、取付はブロック２５によ
って、その縦軸に垂直に動くように支持されている。特
に、取付はブロック２５の各々は、横棒２３の端部を受
は入れて支持するための開口２７を有している。このよ
うにして、上部ハウジング２１と横棒２３は、ハウジン
グをＳＭＴ回路板６３上の希望する位置にもっていかれ
るように簡単に移動することができる。

第２図を参照すれば、開口部を有する赤外線パネル３１
は、上部ハウジング２１に取付けられている。フレクシ
プルで拡張可能な空気流路３３は、取付ブロック２５と
横棒２３とを経て延びていて、流路３３に流れる空気が
パネル３１の開口を通過するようになっている。このハ
ウジング２１は、取付リセプタクル３５を備えており、
この取付リセプタクル３５は、参照番号３９で示された
（第２Ａ図参照）オリフィスプレートのような交換可能
なオリフィスプレートを受は入れるように寸法法めされ
た細長いＵ字型の部材３７を有している。ＳＭＴ回路板
６３に対するハウジング２１の手動の位置設定は、高輝
度光源４１によって容易に行なわれる。この高輝度光源
４１は、ハウジング２１に支持されており、穴開きプレ
ート３９の中央の直下に相当するＳＭＴ回路板６３の点
に光を向ける。

第３図を参照すれば、ファン４２は、基部１を通じて周
囲から空気を取り入れ、この空気を。

空気流路４３と空気流路３３とをそれぞれ通じて赤外線
パネル３及び３１の開口に通す。従って、回路板６３の
下面は、赤外線パネル３によって加熱される。これは、
赤外線エネルギの伝達と赤外線パネル３を通過する加熱
された空気との両方によるものである。回路板６３の上
面でプレート３９の穴の下に相当する部分は（第２ａ図
）、赤外線エネルギの伝達とプレート３９を通過する空
気の流れとの両方により、赤外線パネル３１によって加
熱される。基部１に入った空気は、ファン４２によって
脱イオン化チャンバ５５を通じて引き出される。この脱
イオン化チャンバ５５は、そこを通過する空気を既知の
方法で脱イオン化する。

第３図にも示されているように、サーモカップル６１は
、取付器具の１つに、回路板６３と接触するように配置
されている。サーモカップル６１が接続された制御ユニ
ット６４は、以下に述べるようにパネルをある高い温度
に維持するために赤外線パネル３によって回路板６３に
供給される熱を制御するように動作する。電流は、ユニ
ットの外部のソースから変成器６５を通じて赤外線パネ
ル３を加熱するように供給される。手動オン−オフスイ
ッチ７５によりオペレータは赤外線パネル３を制御する
ことができ、同様に、スイッチ７７により、オペレータ
は赤外線パネル３１を制御することができる。

上記ユニットの使い方及び機能は、次の通りである０回
路板６３のようなモジュールで、そこに集積回路チップ
８５のような表面取付部品が配置されているようなモジ
ュールは、可動器具７に配置される。この回路板６３は
、赤外線パネル３によって下から加熱される。回路板６
３の温度は。

当該温度範囲にわたってその熱膨張限界に達するように
実質的に高い温度まで加熱されるのが望ましい。回路板
６３がこのような熱膨張限界をもたない成分によって構
成される場合は、選択された交換すべきリード線におけ
る半田の溶融による熱膨張が最小となるように回路板が
実質的に高い温度まで加熱される。この高い温度は、い
かなる場合にも１部品を回路板に固定するために用いら
れる半田の溶融温度より低くなければならない。

従って、回路板６３は、一般的なファイバーグラス回路
板については、選択された交換すべき部品のリード線に
おける半田の溶融によって基板６３の熱膨張が最小とな
るように、通常１回路板の「ガラス変移温度」を越える
およそ２８５°Ｆから３（１０）°Ｆの間の温度に加熱
される。修理組立体のオペレータは、プレート３９等の
オリフィスプレートをブラケット３７に挿入する。この
プレート３９は、選択された取り外すべき部品８５のリ
ード線に対応する開口を有している。このオリフィスプ
レートは、繰返し加熱によって変形することのないアル
ミニウム等の材料によって形成されることが望ましい。

次いで、上部ハウジング２１は、選択された取り外すべ
き部品８５の上にオペレータによって配置される。高輝
度の光は、この作業においてオペレータの助けとなる。

次いで、上部の赤外線パネル３１が加熱され、脱イオン
化された空気がパネルの開口を通過するように流される
。パネル３１の放射エネルギ及び脱イオン化された空気
は、オリフィスプレート３９により部品８５のリード線
に向けられる。通常、約５（１０）°Ｆの温度で半田が
溶けた際には、部品８５を回路板６３から外すことがで
きる。

部品の取付けも、本質的に同様である。回路板６３を設
置しそして加熱した後に、そのリード線に半田ペースト
をのせた取り付けるべき部品８５は、回路板６３上に置
かれた半田付はパッドにそのリード線がのるように配置
される。次いで、オペレータは、部品８５のリード線に
対応する開口を有するオリフィスプレート３９をブラケ
ット３７に挿入する。上部ハウジング２１は、オペレー
タによって、部品の上で、高輝度光源４１の基準ビーム
と整列される。次いで、赤外線パネル３１がオンにされ
、脱イオン化された空気がオリフィスプレート３９を経
て部品８５のリード線に流される。半田ペーストが液化
した際には、加熱が停止され、部品は、続いて起こる半
田の凝固によって回路板に固定される。

効果本発明は、ＳＭＴ回路板とそこに配置された部品への損
傷を最小化することが理解されよう。

回路板全体を加熱することにより、不均一な加熱によっ
て起こり得る層の剥がれ或いは歪みのような回路板への
損傷のおそれが少なくなる。又、脱イオン化した空気を
回路板とその上の部品とに向けることによって、回路板
に配置された部品への静電気の放電による損傷のおそれ
も減少する。本発明は、更に、装置のオペレータによっ
て行われるべき手操作を従来の装置と比較して簡単にす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるＳＭＴ修理ステーションの斜視
図、第２図は、第１図のＳＭＴ修理ステーションの横アーム
の、上部ハウジングを取付けた状態の拡大破断図、第２Ａ図は、第２図の上部ハウジングに配置できるオリ
フィスプレートの拡大図、そして第３図は、第１図のＳ
ＭＴ修理ステーションの部分図である。１・・・基部３．３１・・・赤外線パネル７・・・モジュール保持器具９・・・細長いスロット２１・・・ハウジング　　　　２３・・・横棒２５・・
・取付ブロック　　　２７・・・開口３３．４３・・・
空気流路３５・・・取付リセプタクル３７・・・取付部材３９・・・オリフィスプレート４１・・・高輝度光源　　４２・・・ファン５５・・・
脱イオン化チャンバ６１・・・サーモカップル６３・・・ＳＭＴ回路板６４・・・制御ユニット　６５・・・変成器７５・・・
手動オン／オフスイッチ７７・・・スイッチ８５・・・選択された部品手続補正書（方式）６２．５．２０昭和　　年　　月　　日１、事件の表示　　　昭和６２年特許願第３１３２１号
３、補正をする者事件との関係　　出願人４、代理人７、補正の内容　　　　別紙のとおり手続補正書６２．５．２０昭和　　年　　月　　日３、補正をする者事件との関係　　出願人４、代理人特許請求の範囲（１）複数の電子部品をを有するＳＭＴボードを修理す
る方法であって、前記ボードを、充分高いが前記部品を前記ボードに取り
付けるのに使用された半田の融点よりも低い温度に加熱
し、脱イオン化された空気を前記半田の融点よりも高い温度
まで加熱し、前記脱イオン化された空気を選択された部品のリード線
に向け、これによって前記リード線に付着する半田を溶
かすＳＭＴボードを修理する方法。（２）　　前記リード線に付着する半田が溶けた後、前
記ボードから前記選択された部品を取り除（ステップを
をする特許請求の範囲第〔１）項記載の方法。（３）　　選択された部品のリード線に半田ペーストを
付け、脱イオン化された空気を選択された部品のリード線に向
ける前記ステップの前に、前記ボード上の選択された位
置に前記選択された部品を設置し、そして前記部品のリード線に脱イオン化された空気を向けるこ
とを中止するステップを更に含むことを特徴とする特許
請求の範囲第（１）記載の方法。（４）　　半田によってＳＭＴボードに電気的に接続可
能なリード線を有する複数の電子部品を備えるＳＭＴボ
ードを修理するための修理ステーションであって、ＳＭＴボードをマウントするフレーム、前記フレーム内
に位置するボード全体を、充分高いが前記部品のリード
線を前記ボードに固定するのに使用される半田の融点よ
りは低い温度に加熱する第１の加熱手段、脱イオン化された空気を加熱するための手段を含む第２
０）加熱手段、および前記脱イオンされた空気を選択された部品のリード線に
向け、この選択された部品のリード線を充分高い温度に
加熱し、前記部品のリード線を前記ボードに固定するの
に使用された半田を溶かす手段からなり、前記ステーシ
ョンの使用者が前記ＳＭＴボード上の部品を置き換えた
り取り付けたりすることを可能とする修理ステー／コン
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）部品のリード線をＳＭＴボードに取り付けるのに
使用される半田の融点以下にＳＭＴボード全体を加熱す
る第１の手段、および選択された部品のリード線を加熱し、この選択された部
品のリード線に付着する半田を溶かす第２の手段から構
成され、前記ＳＭＴボードの剥離、変形の発生が著しく
減少されるＳＭＴボード上の部品を置き換えるための修
理ステーション。
（２）前記ボードがファイバーグラスから形成されおり
、前記第１の加熱手段が前記ボードを加熱する温度が前
記ボードのガラス転移点よりも高いことを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載の修理ステーション。
（３）前記第１および第２の加熱手段が赤外線加熱パネ
ルであり、前記第１の赤外線パネルが前記第２の赤外線
パネルよりもかなり大きいことを特徴とする特許請求の
範囲第（２）項記載の修理ステーション。
（４）前記マウント手段内に位置するボードに、脱イオ
ン化された空気を吹きつける手段を更に含むことを特徴
とする特許請求の範囲第（２）項記載の修理ステーショ
ン。
（５）修理されるＳＭＴボードが、前記第１および第２
の加熱手段の間に設置されており、前記第１の加熱手段
が前記第２の加熱手段よりもかなり大きいことを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の修理ステーション
。
（６）修理されるＳＭＴボードに脱イオン化された空気
を吹きつける手段が更に含むまれることを特徴とする特
許請求の範囲第（５）項記載の修理ステーション。
（７）前記第１および第２の加熱手段に開口が設けられ
ており、前記脱イオン化された空気が前記各々の手段を
通してＳＭＴボードに供給されることを特徴とする特許
請求の範囲第（６）項記載の修理ステーション。
（８）前記第１および第２の加熱手段が、赤外線エネル
ギーをＳＭＴボードに向ける赤外線加熱パネルであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲（５）項記載の修理ステ
ーション。
（９）基部、前記基部内に配されたファン、前記ファンにより引き込まれた空気を脱イオン化する手
段、前記基部によって支持され、回路ボードを離脱可能にマ
ウントするマウント手段前記基部によって支持され、ボードが前記マウント手段
内にマウントされた時、前記ボード上に設置される移動
可能な加熱要素、および前記移動可能な加熱要素を通し
て前記ファンからの脱イオン化された空気を、前記マウ
ント手段にマウントされたボード上の選択された部品に
向ける手段から構成され、これによって前記移動可能な
加熱要素が前記選択された部品のリード線に付着する半
田を溶かすことを特徴とするＳＭＴ上のＳＭＴ部品を置
き換えるための修理ステーション。
（１０）ボードが前記マウント手段内にマウントされた
時ボードより下方に位置し、前記基部内に位置する下方
加熱要素、および前記ファンからの脱イオン化された空気の一部を前記下
方加熱手段要素を通して前記ボードに向ける手段を更に
有することを特徴とする特許請求の範囲第（９）項記載
の修理ステーション。
（１１）前記マウント手段内にマウントされたボードの
温度を制御する手段をさらに備えている特許請求の範囲
第（１１）項記載の修理ステーション。
（１２）前記上方加熱手段が開口を有する赤外線パネル
であり、前記ファンからの空気が前記開口を通して前記
ボードに至る特許請求の範囲第（９）項記載の修理ステ
ーション。
（１３）前記マウント手段が、異なるサイズの回路ボー
ドに適合し、これをマウントする移動可能な固定手段で
あることを特徴とする特許請求の範囲第（１２）項記載
の修理ステーション。
（１４）前記第１の加熱要素および前記下方の加熱要素
が開口を有する赤外線パネルであることを特徴とする特
許請求の範囲第（１０）項記載の修理ステーション。
（１５）前記第１の赤外線パネルが前記上方赤外線パネ
ルよりもかなり大きいサイズを有していることを特徴と
する特許請求の範囲第（１４）項記載の修理ステーショ
ン。
（１６）前記上方赤外線パネルの下方に位置する除去可
能なオリフィスプレートを更に有し、このオリフィスプ
レートが置き換えられるべく選択された部品のリード線
に対応する開口を有しており、前記選択された部品の上
に前記赤外線パネルが位置されており、これによって前
記オリフィスプレートによって赤外線が前記選択された
部品のリード線に与えられる特許請求の範囲第（１５）
項記載の修理ステーション。
（１７）前記上方赤外線パネルの下方に位置する除去可
能なオリフィスプレートを更に有しており、このプレー
トは、置き換えられるべき選択された部品のリード線に
対応する開口を有することを特徴とする特許請求の範囲
第（１２）項記載の修理ステーション。
（１８）基部、横断軸に垂直な方向に移動可能な、前記基部の端部で支
持される横棒、前記基部に設置されたファン、前記基部と前記横棒の間でＳＭＴ回路ボードを除去可能
に支持する前記基部に固定されたマウント固定手段、前記横棒にスライド可能に位置するハウジング、開口を有し、前記ハウジング内にマウントささた赤外線
加熱パネル、および前記ファンによって空気が前記パネル中の開口を通るよ
うにする、前記ファンから前記パネルまでの空気通路か
ら構成され、前記ハウジングが前記固定装置内に設置されるボード上
の部品のリード線上に位置する時、前記部品のリード線
に付着する半田が液化されることを特徴とするＳＭＴボ
ード上の部品を置き換えるための修理ステーション。
（１９）開口を有し、前記基部内の前記マウント固定手
段の間にマウントされる下方赤外パネル、および前記ファンによって空気が前記パネル中の開口を通るよ
うにする、前記ファンから前記パネルまでの空気通路を
更に有し、前記ボードが前記固定手段内に設置される時、前記ボー
ドが前記下方パネルによって加熱されることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１８）項記載の修理ステーション
。
（２０）前記ファンから前記ボードに向けられる前記空
気を脱イオン化する手段を更に含み、これによって前記
ステーションで修理されるボードに静電気放電破損の発
生が減少されることを特徴とする特許請求の範囲第（１
９）項記載の修理ステーション。
（２１）ＳＭＴボードおよびこのボード上の部品を、充
分高いが、前記部品のリード線を前記ＳＭＴボードに接
続する半田の融点よりも低い温度まで加熱するステップ
、および置き換えられるべき選択された部品のリード線を、前記
部品のリード線に付着する半田の融点以上の温度まで加
熱するステップから成り、前記選択された部品を前記Ｓ
ＭＴボード上で置き換えることができるＳＭＴボード上
の選択された部品を置き換えるための方法。
（２２）脱イオン化された空気を前記ボードおよびこの
上の部品に向けるステップを更に含むことを特徴とする
特許請求の範囲第（２１）項記載の方法。