(57)【要約】      （修正有）【課題】第１パッドと第２パッドとを備える基板に対し、端子と固定部とを備える電子部品を実装する工程における管理の煩雑化を抑える実装方法を提供する。【解決手段】実装方法は、第１パッド１０２の上に第１半田３０２を塗布する工程と、第１パッド１０２と端子２０２とが第１半田３０２を介して重なり、第２パッド１０１と固定部２０１とが重なるように、基板１００と電子部品２００とを配置する工程と、加熱手段４００によって第１パッド１０２の上の第１半田３０２を加熱して溶融し、第１半田３０２を介して第１パッド１０２と端子２０２とを接続する工程と、第２パッド１０１と重なるように配置された固定部２０１の近傍に第２半田３０３を供給し、加熱手段４００によって第２半田３０３を加熱し、第２半田３０３を介して第２パッド１０１と固定部２０１とを接続する工程と、を有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パッドと第２パッドとを備える基板に対し、端子と固定部とを備える電子部品を実装する、電子部品の実装方法であって、
前記第１パッドの上に第１半田を塗布する工程と、
前記第１パッドと前記端子とが前記第１半田を介して重なり、前記第２パッドと前記固定部とが重なるように、前記基板と前記電子部品とを配置する工程と、
加熱手段によって前記第１パッドの上の前記第１半田を加熱して溶融し、前記第１半田を介して前記第１パッドと前記端子とを接続する工程と、
前記第２パッドと重なるように配置された前記固定部の近傍に第２半田を供給し、前記加熱手段によって前記第２半田を加熱し、前記第２半田を介して前記第２パッドと前記固定部とを接続する工程と、
を有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
前記加熱手段によって前記第１半田を加熱しながら、前記加熱手段によって前記第２半田を加熱する、請求項１に記載の電子部品の実装方法。
【請求項３】
前記第１パッドの上に塗布される前記第１半田はペースト状の半田であり、前記固定部の近傍に供給される前記第２半田は糸半田である、請求項１または請求項２に記載の電子部品の実装方法。
【請求項４】
前記加熱手段を前記端子に接触させ、前記端子を介して前記第１半田を加熱する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
【請求項５】
前記加熱手段によって前記第１半田を介して前記端子を前記第１パッドに対して押し付けながら、前記第１半田を加熱する、請求項４に記載の電子部品の実装方法。
【請求項６】
前記加熱手段を前記端子に接触させるとともに、前記第２半田を供給し始める、請求項４または請求項５に記載の電子部品の実装方法。
【請求項７】
前記第２パッドと前記固定部とを接続する前記第２半田の体積は、前記第１パッドと前記端子とを接続する第１半田の体積よりも大きい、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
【請求項８】
前記電子部品は、複数の前記端子が配列された端子列と、前記端子列の方向において前記端子列よりも外側に位置する複数の前記固定部と、を備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の電子部品の実装方法を行うための実装装置であって、
前記電子部品における前記端子および前記固定部の配置に応じた形状である前記加熱手段と、
前記第２半田を供給するための供給手段と、
を有する実装装置。
【請求項１０】
前記加熱手段は、前記第１パッドが備えられた前記基板の面に沿い、前記端子と接触する接触面を備える、請求項９に記載の実装装置。
【請求項１１】
前記加熱手段は、モリブデンまたはタングステンを含んで構成されている、請求項９または請求項１０に記載の実装装置。
【請求項１２】
前記加熱手段と前記供給手段とは連動可能に構成されている、請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に電子部品を実装する電子部品の実装方法およびこれを行う実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品実装体の製造では、プリント配線基板上の配線パターンに対応する位置に半田粉末とフラックスとを混ぜ合わせたペースト状の半田を塗布する。そして、この半田を介して電子部品をプリント配線基板上に配置させた後に、リフロー炉の内部で加熱して、半田を溶融・再固化（リフロー）させることにより、プリント配線基板上に電子部品が配線パターンに接続された状態で実装される。
【０００３】
しかし、例えば難燃性樹脂を用いたプリント配線基板などは熱膨張係数が大きくなる傾向があるので、電子部品が配線パターンへの接続が不十分である状態でプリント配線基板上に実装されてしまう恐れがある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、半田ペーストを用いてリフロー工程において電子部品の端子と基板の第１配線パターンとを接続すると共に、糸半田を用いて半田付け工程において電子部品の各固定部と基板の第２配線パターンとを接続することが記載されている。これにより、電子部品の端子と基板の配線パターンとを確実に接続させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０１１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、半田ペーストによる接続を行うリフロー工程ではリフロー炉を用い、糸半田による接続を行う半田付け工程では半田ごてを用いている。このようにそれぞれの工程で別の装置や器具を用いるため、そのための管理が煩雑化する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は、電子部品の実装工程における管理の煩雑化を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子部品の実装方法は、第１パッドと第２パッドとを備える基板に対し、端子と固定部とを備える電子部品を実装する、電子部品の実装方法であって、前記第１パッドの上に第１半田を塗布する工程と、前記第１パッドと前記端子とが前記第１半田を介して重なり、前記第２パッドと前記固定部とが重なるように、前記基板と前記電子部品とを配置する工程と、加熱手段によって前記第１パッドの上の前記第１半田を加熱して溶融し、前記第１半田を介して前記第１パッドと前記端子とを接続する工程と、前記第２パッドと重なるように配置された前記固定部の近傍に第２半田を供給し、前記加熱手段によって前記第２半田を加熱し、前記第２半田を介して前記第２パッドと前記固定部とを接続する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、電子部品の実装工程における管理の煩雑化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るコネクタ部品をプリント配線基板に実装した電子部品実装体を説明するための斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るコネクタ部品を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る電子部品実装体の半田付け装置を説明するための正面図である。
【図４】第１の実施形態に係る電子部品の実装方法を説明するための工程フロー図である。
【図５】第１の実施形態に係る半田塗布工程におけるプリント配線基板を示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係る電子部品配置工程におけるプリント配線基板およびコネクタ部品を示す斜視図である。
【図７】第１の実施形態に係る半田付け工程における加熱ツール接触前のプリント配線基板およびコネクタ部品を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係る半田付け工程における加熱ツール接触後および糸半田供給後の、プリント配線基板およびコネクタ部品を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線における断面図、（ｃ）は側面図である。
【図９】第２の実施形態に係るコネクタ部品をプリント配線基板に実装した電子部品実装体を説明するための上面図である。
【図１０】第２の実施形態に係る半田付け工程における加熱ツール接触後および糸半田供給後の、プリント配線基板およびコネクタ部品を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明における実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
以下の実施形態では、一例として、画像読取装置等に使用されるイメージセンサーの外部回路が形成された基板としてのプリント配線基板に、信号を入出力するための電子部品としてのコネクタ部品を実装する方法について説明する。なお、本発明は、以下で説明する基板や電子部品に限定されるものではない。
【００１３】
［第１の実施形態］
（電子部品実装体の構成）
図１は、本実施形態に係る電子部品実装体５００の斜視図である。電子部品実装体５００は、板状のプリント配線基板１００と、そのプリント配線基板１００の端部に実装されたコネクタ部品２００とを備えている。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るコネクタ部品２００を示す斜視図である。コネクタ部品２００は、細長い直方体のような形状である絶縁体２０３を有しており、この絶縁体２０３は、例えばポリアミド系のエンジニアリングプラスチックにより構成されている。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、コネクタ部品２００の長さ方向に沿った一方の側面の下端部には、互いに平行に複数の外部接続端子２０２（端子）が突出するように設けられている。すなわち、コネクタ部品２００の側面には、複数の外部接続端子２０２が配列された端子列が設けられている。また、この側面の下端部には、複数の外部接続端子２０２を挟み、固定部として機能する固定金具２０１が側面から突出するように設けられている。すなわち、端子列の方向における端子列の外側にそれぞれ固定金具２０１が設けられている。なお、外部接続端子２０２および固定金具２０１は、例えば、銅および錫の合金などにより構成され、表面に錫メッキが施されている。
【００１６】
また、図２（ｂ）に示すように、コネクタ部品２００の外部接続端子２０２が設けられた側面の裏面側には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）端子などが挿入される挿入面２０４が設けられている。
【００１７】
図５は、本実施形態に係るプリント配線基板１００を示す斜視図であり、後述する半田塗布工程後のプリント配線基板１００を示している。プリント配線基板１００は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた複数のガラスクロスが積層されて構成される。また、プリント配線基板１００の表面には、実装されるコネクタ部品２００を固定するための第１配線パターン１０１（第２パッド）が設けられている。さらに、プリント配線基板１００の表面には、互いに並行に延び、信号を入出力するための複数の第２配線パターン１０２（第１パッド）が設けられている。第１配線パターン１０１はコネクタ部品２００の固定金具２０１と接続され、第２配線パターン１０２は外部接続端子２０２と接続される。なお、第１配線パターン１０１および第２配線パターン１０２は、例えば、銅の薄膜により構成され、表面に金およびニッケルメッキが施されている。
【００１８】
図１に示すように、プリント配線基板１００にコネクタ部品２００が実装された電子部品実装体５００では、外部接続端子２０２のそれぞれと第２配線パターン１０２のそれぞれとが半田３００を介して接続されている。また、固定金具２０１のそれぞれと第１配線パターン１０１のそれぞれとが半田３０１を介して接続されている。ここで、１つの固定金具２０１と１つの第１配線パターン１０１とを接続するための半田３０１の体積は、１つの外部接続端子２０２と１つの第２配線パターン１０２とを接続するための半田３００の体積よりも大きくなっている。本実施形態は、外部接続端子２０２と第２配線パターン１０２とが確実に電気接続されるとともに、固定金具２０１と第１配線パターン１０１との接続によって強い接合強度でコネクタ部品２００がプリント配線基板１００に対して固定されている。
【００１９】
（半田付け装置の構成）
図３は、本実施形態に係る電子部品実装体５００の半田付け装置（実装装置）の正面図である。なお、図３では、半田付け装置に含まれる加熱手段としての加熱ツール４００がコネクタ部品２００を接触加熱する前の状態を示している。
【００２０】
加熱ツール４００は、コネクタ部品２００の固定金具２０１および外部接続端子２０２を覆う形状をしている。加熱ツール４００はカートリッジヒーター等の熱源４２５を有しており、電源４２２を介して３５０〜４５０℃程度に加熱される。また、加熱ツール４００の内部もしくはその表面に熱電対４２６が設けられている。温度調節器４２３およびリレー４２４を用い、熱電対４２６の測定温度に応じて熱源４２５の出力を制御することで、加熱ツール４００の加熱温度の制御を行うことができる。さらに、加熱ツール４００は、断熱ブロック４０３に接続され、ロッド４２１を介してアクチュエータ４２０に接続されている。そして、加熱ツール４００はアクチュエータ４２０によって図３の上下方向に移動し、半田付け時にコネクタ部品２００に接触し加熱する。なお、加熱ツール４００は、半田の付着を低減するため、モリブデンやタングステンなどの半田が付着しにくい材質で構成されることが好ましい。
【００２１】
糸半田送り機構４１０は、糸半田リール４１１に巻かれている糸半田３０３をモーター（図示せず）に接続された糸半田送りローラー４１２で送り、糸半田供給チューブ４０２を通して糸半田供給ノズル４０１の先端から供給する。糸半田送り機構４１０は糸半田送り機構固定部４１３によって断熱ブロック４０３に固定され、糸半田供給ノズル４０１は糸半田供給ノズル固定部４０４によって断熱ブロック４０３に固定されている。糸半田送り機構４１０や糸半田供給ノズル４０１（供給手段）は、加熱ツール４００と共にアクチュエータ４２０によって上下方向に移動する。すなわち、糸半田送り機構４１０や糸半田供給ノズル４０１は、加熱ツール４００と連動可能な構成となっている。半田付け工程の際に、糸半田供給ノズル４０１の先端は、加熱ツール４００のコネクタ部品２００の固定金具２０１に対応した箇所の近傍に糸半田を供給可能な位置に固定される。
【００２２】
（電子部品の実装方法）
本実施形態に係る電子部品実装体５００の製造方法、すなわち、プリント配線基板１００にコネクタ部品２００を実装する方法（電子部品の実装方法）について説明する。この実装方法は、図４に示すように、半田塗布工程、電子部品配置工程、および半田付け工程の順で行われる。
【００２３】
なお、本明細書では、電子部品配置工程の前に塗布される半田３０２や半田付け工程後の半田３０２である半田３００を「第１半田」とも称する。また、電子部品配置工程の後に供給される半田３０３や半田付け工程後の半田３０３である半田３０１を「第２半田」とも称する。
【００２４】
＜半田塗布工程＞
印刷用スクリーンおよびスキージを用いて、図５に示すように、プリント配線基板１００の各第２配線パターン１０２に半田粉末およびフラックスを混ぜ合わせたペースト状の半田３０２を印刷塗布する。なお、半田の塗布にはディスペンサを用いて各第２配線パターン１０２にペースト状の半田３０２を塗布しても良い。
【００２５】
＜電子部品配置工程＞
図６に示すように、ペースト状の半田３０２が塗布されたプリント配線基板１００の上にコネクタ部品２００を配置する。この際、第２配線パターン１０２と外部接続端子２０２とが半田３０２を介して重なり、第１配線パターン１０１と固定金具２０１とが重なるように、コネクタ部品２００を配置する。
【００２６】
＜半田付け工程＞
図７に示すように、コネクタ部品２００が配置されたプリント配線基板１００を、３５０〜４５０℃程度に加熱された加熱ツール４００および糸半田供給ノズル４０１の直下に配置する。なお、図７や図８では、加熱ツール４００や糸半田供給ノズル４０１といった半田付け装置の一部を示している。
【００２７】
そして、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、加熱ツール４００および糸半田供給ノズル４０１を下降させ、加熱ツール４００をコネクタ部品２００の外部接続端子２０２および固定金具２０１に接触させる。そして、加熱ツール４００によって、第２配線パターン１０２に対してペースト状の半田３０２を介して外部接続端子２０２を押し付けて加熱する。各外部接続端子２０２の直下では、ペースト状の半田３０２が外部接続端子２０２を介して加熱され、半田３０２中の半田粉末が溶融する。
【００２８】
なお、加熱ツール４００による加熱時間は、外部接続端子２０２の第２配線パターン１０２との接続箇所の寸法やプリント配線基板１００への熱の逃げなどに応じ、適宜変更すればよい。例えば、外部接続端子２０２の第２配線パターン１０２との接続箇所の寸法が幅０．４ｍｍ×長さ０．７ｍｍ×高さ０．２５ｍｍ、第２配線パターン１０２の寸法が幅０．６ｍｍ×長さ１．７ｍｍの場合、加熱温度４００℃において２．０秒程度で接続が可能である。
【００２９】
また、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、加熱ツール４００を外部接続端子２０２および固定金具２０１に接触させるとともに、加熱ツール４００と固定金具２０１とが接触する部分の近傍に対し、糸半田供給ノズル４０１から糸半田３０３を供給する。加熱ツール４００は、第１配線パターン１０１と固定金具２０１との重なり部分および供給された糸半田３０３を加熱し溶融させ、第１配線パターン１０１と固定金具２０１とを半田付けする。
【００３０】
なお、糸半田３０３の供給を開始するタイミングは加熱ツール４００が固定金具２０１と接触している間であればよい。すなわち、加熱ツール４００を接触させるとともに糸半田３０３の供給を開始してもよく、加熱ツール４００を接触させた後に糸半田３０３の供給を開始してもよい。
【００３１】
その後、加熱ツール４００および糸半田供給ノズル４０１を上昇させるとペースト状の半田３０２が凝固して、コネクタ部品２００の外部接続端子２０２とプリント配線基板１００の第２配線パターン１０２とが半田３００を介して接続される。また、コネクタ部品２００の固定金具２０１とプリント配線基板１００の第１配線パターン１０１とが半田３０１を介して接続される（図１）。
【００３２】
以上の通り、本実施形態では、半田付け工程において、熱源を有する加熱ツール４００を用いてペースト状の半田３０２を溶融し、コネクタ部品２００の外部接続端子２０２とプリント配線基板１００の第２配線パターン１０２とを接続する。また、同じ加熱ツール４００を用いて糸半田３０３を溶融し、コネクタ部品２００の固定金具２０１とプリント配線基板１００の第１配線パターン１０１とを半田付けして接続する。すなわち、ペースト状の半田３０２と糸半田といった異なる種類の半田を用いて電子部品の実装を行っているが、これらを溶融するために用いる加熱ツール４００を共通化している。したがって、リフロー工程と半田付け工程といった別々の工程を経て電子部品を基板の配線パターンと接続する方法と比べ、実装工程における装置や器具の管理の煩雑化を抑えることができる。また、装置を配置するためのスペースの増大を抑制することができる。
【００３３】
なお、実装に要する時間の短縮を図るため、上述したように、加熱ツール４００でペースト状の半田３０２を加熱溶融しながら糸半田３０３を加熱溶融することが好ましい。
【００３４】
また、上述したように、リフロー工程のような非接触の加熱方法ではなく、半田付け工程において加熱ツール４００を外部接続端子２０２に接触させ、第２配線パターン１０２に外部接続端子２０２を押し付けて加熱することが好ましい。これにより、加熱によるプリント配線基板１００の反りによる影響を抑え、外部接続端子２０２と第２配線パターン１０２とのそれぞれを確実に接触させた状態で両者を接続することができる。さらに、加熱ツール４００の外部接続端子２０２との接触面は、プリント配線基板１００の第２配線パターン１０２が設けられた表面に沿っていることがより好ましい。
【００３５】
なお、本実施形態では、一側面に複数の外部接続端子２０２を有する電子部品（コネクタ部品２００）を実装する方法を例示したが、一側面に１つの外部接続端子を有する電子部品を実装してもよい。
【００３６】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について図９および図１０を参照して説明する。本実施形態は、上述の実施形態とは、コネクタ部品２００における固定金具２０１が設けられる位置が異なっており、これに伴って、加熱ツール４００の形状も異なっている。なお、本実施形態の基本的な電子部品実装体の構成や半田付け装置の構成、およびコネクタ部品２００の実装方法は上述の実施形態と同様である。
【００３７】
図９は、コネクタ部品２００をプリント配線基板１００に実装した電子部品実装体５００を説明するための上面図である。コネクタ部品２００の長さ方向に沿った一対の側面における一方の下端部には、互いに平行に複数の外部接続端子２０２が突出するように設けられている。さらに、コネクタ部品２００の長さ方向に沿った一対の側面における他方は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）端子などが挿入される挿入面となっている。また、コネクタ部品２００の幅方向に沿った一対の側面における各下端部には、固定部として機能する固定金具２０１が側面から突出するように設けられている。
【００３８】
プリント配線基板１００の表面には、実装されるコネクタ部品２００を固定するための第１配線パターン１０１が設けられていると共に、互いに並行に延び、信号を入出力するための複数の第２配線パターン１０２が設けられている。
【００３９】
図１０に示すように、半田付け工程で用いる加熱ツール４００はコネクタ部品２００の外部接続端子２０２および固定金具２０１の配置に応じ、これらに接触するようにコの字型の形状である。加熱ツール４００をコネクタ部品２００の外部接続端子２０２および固定金具２０１と接触させて加熱する。また、加熱ツール４００の固定金具２０１と接触する部分の近傍に、糸半田供給ノズル４０１から糸半田３０３を供給する。
【００４０】
本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、加熱ツール４００を用いて、コネクタ部品２００の外部接続端子２０２を加熱し、溶融したペースト状の半田３０２を介してプリント配線基板１００の第２配線パターン１０２と接続する。また、これとともに、同じ加熱ツール４００を用いて、加熱ツール４００の近傍に糸半田３０３を供給して溶融し、コネクタ部品２００の固定金具２０１をプリント配線基板１００の第１配線パターン１０１と半田付けし接続する。
【００４１】
本実施形態によれば、上述の実施形態と同様の効果を得られる他、プリント配線基板１００の配線制約による配線パターンの変更や搭載される画像読取装置のスペースに応じたコネクタ部品２００の変更に対応できる。また、コネクタ部品２００の一側面にのみ外部接続端子２０２および固定金具２０１を有する上述の実施形態よりも高い接合強度を得ることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  プリント配線基板（基板）
１０１  第１配線パターン（第２パッド）
１０２  第２配線パターン（第１パッド）
２００  コネクタ部品（電子部品）
２０１  固定金具（固定部）
２０２  外部接続端子（端子）
３００  半田（第１半田）
３０１  半田（第１半田）
３０２  ペースト状の半田（第１半田）
３０３  糸半田（第２半田）
４００  加熱ツール（加熱手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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