(57)【要約】【課題】多層プリント配線板のスルーホールに溶融はんだを確実に濡れ上がらせて、はんだ付け実装品質の高い多層プリント配線板を実現する。【解決手段】少なくとも内層にグランド層または電源層を有すると共にこれらグランド層または電源層に接続されたスルーホールを有する多層プリント配線板Ｗのフローはんだ付け方法であって、前記多層プリント配線板Ｗの被はんだ付け面をフローディップ平面噴流波に浸漬させると共にこの浸漬深さを少なくとも前記グランド層または電源層を前記フローディップ平面噴流波の波面よりも低くなる位置まで浸漬させる浸漬工程を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010258100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内層にグランド層または電源層を有すると共にこれらグランド層または電源層に接続されたスルーホールを有する多層プリント配線板のフローはんだ付け方法であって、
前記多層プリント配線板の被はんだ付け面をフローディップ平面噴流波に浸漬させると共にこの浸漬深さを少なくとも前記グランド層または電源層を前記フローディップ平面噴流波の波面よりも低くなる位置まで浸漬させる浸漬工程
を有することを特徴とする多層プリント配線板のフローはんだ付け方法。
【請求項２】
少なくとも前記多層プリント配線板の周縁部を密閉すると共に前記プリント配線板の被はんだ付け面側とは反対側の面側に前記多層プリント配線板の周縁部を囲む凸部を有する保持部材により前記多層プリント配線板を保持する保持工程をさらに有し、
前記浸漬工程では、前記保持部材に保持された前記多層プリント配線板の被はんだ付け面を前記フローディップ平面噴流波に浸漬させると共にこの浸漬深さを少なくとも前記保持部材に保持された多層プリント配線板の被はんだ付け面側とは反対側の面を前記フローディップ平面噴流波の波面以下の位置まで浸漬させること
を特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板のフローはんだ付け方法。
【請求項３】
少なくとも内層にグランド層または電源層を有すると共にこれらグランド層または電源層に接続されたスルーホールを有する多層プリント配線板のフローはんだ付け装置であって、
前記多層プリント配線板の板形状よりも大きい吹き口からフローディップ平面噴流波を噴流する噴流波形成装置と、
前記多層プリント配線板および前記フローディップ平面噴流波の少なくとも何れかを昇降させて、前記多層プリント配線板のグランド層または電源層を前記フローディップ平面噴流波の波面よりも低くなる位置まで浸漬させる昇降装置とを有すること
を特徴とする多層プリント配線板のフローはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常のプリント配線板よりも板厚の大きい多層プリント配線板を平面噴流波に浸漬してフローはんだ付けを行う方法およびその装置に関する。通常、最も多用されるプリント配線板の板厚は、１．６ｍｍ以下であるが、本発明が対象とする多層プリント配線板の板厚は、３ｍｍを越え１０数ｍｍにもおよぶものである。
【背景技術】
【０００２】
フローはんだ付け方法は、プリント配線板の被はんだ付け部が存在する被はんだ付け面を溶融はんだの噴流波に接触させ浸漬させることで、その被はんだ付け部に溶融はんだを供給してはんだ付けを行う方法である。
このフローはんだ付け方法に使用される噴流波には各種の態様があり、例えば、非特許文献１の第４８頁〜第４９頁に開示されているような「（ｃ）フロー式」、「（ｄ）ウェーブ式」、「（ｅ）二段ウェーブ式」、「（ｆ）フローディップ式」、「（ｇ）カスケード式」等がある。
【０００３】
一方、プリント配線板には、その一方の面にのみ回路パターンを形成した片面プリント配線板、また、その両方の面に回路パターンを形成した両面プリント配線板、その両面とさらに内部に回路パターンを形成した多層プリント配線板とに分類される。
多層プリント配線板は、多くの回路パターンを形成することができるので、軽薄短小の電子装置を実現する高密度実装技術にとって必須の技術になっている。また、回路の特性インピーダンスを目的とする値に揃えて高速データ伝送回路（高速デジタル回路）またマイクロ波、ミリ波等の高周波回路を形成するためにも必須の技術になっている。
この多層プリント配線板の厚さには各種のものがあるが、産業用としては信頼性を重視して機械的強度に優れた数ｍｍ程度から１０ｍｍを越える厚さを有するものが用いられている。また、その層数は数１０層以上におよび、この層数とプリント配線板の厚さは増加する一方である。
【０００４】
プリント配線板に搭載されたリード型電子部品のはんだ付けには、フローはんだ付け方法が用いられている。そのリード端子が挿入されたスルーホールに溶融はんだを濡れ上がらせて（フローアップさせて）はんだ付け実装の機械的接続と電気的接続を確実に行うと共に温度サイクル等によるストレスによってスルーホールの角部等に発生することがあるクラックを防止する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電子技術  臨時増刊号、１９８１年６月、Ｖｏｌ．２３  Ｎｏ．７、ｐ４８−４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、図５を参照して、多層プリント配線板に挿入されたリード端子がフローはんだ付けされた状態について説明する。図５は、多層プリント配線板の断面を示す図である。図５（ａ）は、多層プリント配線板の下方側のランドから上方側のランドに溶融はんだが濡れ上がった状態を示す図である。図５（ｂ）は、溶融はんだが濡れ上がらない状態を示す図である。
すなわち、図５（ａ）は、多層プリント配線板Ｗ１の下方側のランド１２１とリード端子１２２とから成る被はんだ付け部１２３を溶融はんだの噴流波に接触させ浸漬させた際、溶融はんだがスルーホール１２０を濡れ上がって多層プリント配線板Ｗ１の上方側のランド１２４まで濡れ上がり、さらに上方側のランド１２４に濡れ広がった状態であり、良好なはんだ付け状態であることを示している。
一方、図５（ｂ）では、スルーホール１２０を濡れ上がろうとする溶融はんだが電源層１２５とグランド層１２６との間までしか濡れ上がらず、はんだ付け品質が悪い状態であることを示している。すなわち、図５（ｂ）のような状態では、当該の多層プリント配線板Ｗ２が装置に搭載されて温度サイクル等の熱ストレスが加わると、スルーホール１２０の角部に応力が集中してクラック１３０を発生することがある。
図５（ｂ）のようなはんだ付け状態が発生する要因は複数あり、そのうちの１つに温度要因がある。すなわち、溶融はんだが濡れ上がろうとするスルーホール１２０の温度が十分に上昇しないと、溶融はんだが濡れ難くなって濡れ上がらなくなるのである。
【０００７】
多層プリント配線板は、プリント配線板の板厚が大きいため、スルーホール１２０の長さが長く、溶融はんだの濡れ上がりが基本的に困難である。しかも、電源層１２５やグランド層１２６は、所謂ベタパターンであり、当該配線層が層面の全域に広がっている。すなわち、多層プリント配線板は、板厚が大きいためそれ自体で熱容量が大きいにもかかわらず、さらに電源層１２５やグランド層１２６すなわち数１０μｍ程度の厚さの銅層が内層として設けられ、熱容量が一層大きくなっている。特に、高速データ伝送回路（高速デジタル回路）では、幾重にも電源層やグランド層が設けられ、さらに熱容量を増加させている。そのため、多層プリント配線板の各部の温度が上昇しにくいのである。
【０００８】
プリント配線板のフローはんだ付けを行う場合においては、赤外線等の熱線や熱風等を利用してプリント配線板を１００〜１５０℃程度まで加熱する予備加熱工程と、プリント配線板の被はんだ付け部を温度が２５０℃程度の溶融はんだに接触させ浸漬することで当該被はんだ付け部に溶融はんだを供給するはんだ付け工程とを有して構成されるのが通常である。なお、予備加熱工程では、はんだ付け工程においてプリント配線板に発生する温度ストレスを緩和する目的と、予めプリント配線板に塗布されているフラックスの前置的活性化を行う目的、さらにははんだ付け工程におけるはんだ濡れを向上させる目的とがある。ちなみに、フラックスははんだ濡れ性を向上させる作用を有する薬物である。
しかし、板厚が大きく電源層１２５やグランド層１２６を有する多層プリント配線板では、予備加熱工程やはんだ付け工程で多層プリント配線板、ひいてはスルーホール１２０の温度がはんだ濡れを生じさせる温度まで上昇しにくいのである。特に、はんだ付け工程において噴流波すなわち温度が２５０℃程度の溶融はんだに接触した際に、スルーホール１２０の温度上昇が十分に得られないと溶融はんだの濡れ上がりを生じにくい。
【０００９】
すなわち、予備加熱が完了した多層プリント配線板の被はんだ付け部１２３ひいては被はんだ付け面（図５（ａ）の下方側の面）に溶融はんだの噴流波が接触して熱量供給が開始されると、多層プリント配線板の下方側の面から上方側の面へ向かって熱量供給が開始されて温度上昇が始まる。しかし、板厚が大きいと多層プリント配線板の上方側の面の温度上昇は遅く、さらに内層として電源層１２５やグランド層１２６があると当該層の熱容量が特別に大きいため一層温度上昇が遅くなる。すなわち、電源層１２５やグランド層１２６が温度上昇の障壁層として作用し、温度上昇を一層遅くさせているのである。
【００１０】
多層プリント配線板を溶融はんだの噴流波に接触させ浸漬する時間を長くすれば、やがては目的とする温度にまで上昇する。しかし、それでは搭載されている電子部品の品質が保障される高温許容時間（通常数秒程度）を越え、はんだ付け実装の完了したプリント配線板の信頼性を損なうことになる。また、予め塗布されているフラックスの活性時間（通常数秒程度）を越え、濡れ性向上作用が喪失して溶融はんだの濡れ上がりに期待できなくなる。
【００１１】
本発明は、多層プリント配線板のスルーホールに溶融はんだを濡れ上がらせるプロセス条件を見出すことによって確実に溶融はんだを濡れ上がらせ、はんだ付け実装品質の高い多層プリント配線板を実現することにある。その結果、高速回路の高密度実装を高信頼で可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、多層プリント配線板において熱容量が大きい電源層やグランド層への熱量供給が迅速に行われるプロセス条件を見出したところに特徴がある。
（１）少なくとも内層にグランド層または電源層を有すると共にこれらグランド層または電源層に接続されたスルーホールを有する多層プリント配線板のフローはんだ付け方法であって、前記多層プリント配線板の被はんだ付け面をフローディップ平面噴流波に浸漬させると共にこの浸漬深さを少なくとも前記グランド層または電源層を前記フローディップ平面噴流波の波面よりも低くなる位置まで浸漬させる浸漬工程を有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、多層プリント配線板の電源層やグランド層がフローディップ平面噴流波の溶融はんだに包み込まれ、多層プリント配線板への熱量供給を迅速に行うことができる。また、スルーホールに加わる噴流波の動圧も大きくなり、電源層やグランド層を越えて濡れ上がる噴流動圧を与えることができる。したがって、スルーホールにおける溶融はんだの濡れ上がりが確実に行われるようになる。
ここで、フローディップ平面噴流波とは、多層プリント配線板の板面形状よりも大きい形状の平面噴流波のことを意味し、多層プリント配線板の被はんだ付け面（下方側の全面）が一括して平面噴流波に接触可能な平面噴流波であることを意味する。
【００１４】
（２）少なくとも前記多層プリント配線板の周縁部を密閉すると共に前記プリント配線板の被はんだ付け面側とは反対側の面側に前記多層プリント配線板の周縁部を囲む凸部を有する保持部材により前記多層プリント配線板を保持する保持工程をさらに有し、前記浸漬工程では、前記保持部材に保持された前記多層プリント配線板の被はんだ付け面を前記フローディップ平面噴流波に浸漬させると共にこの浸漬深さを少なくとも前記保持部材に保持された多層プリント配線板の被はんだ付け面側とは反対側の面を前記フローディップ平面噴流波の波面以下の位置まで浸漬させることを特徴とする。
【００１５】
これにより、多層プリント配線板の上方側の面に電源層やグランド層が形成された場合であっても確実に平面噴流波の波面以下の位置まで浸漬させることで、多層プリント配線板への熱量供給を迅速に行うことができると共にスルーホールには電源層やグランド層を越えて濡れ上がる噴流動圧を与えることができる。したがって、スルーホールにおける溶融はんだの濡れ上がりが確実に行われるようになる。
しかも、多層プリント配線板はその周縁部を囲む凸部を有する保持部材に保持されているので、平面噴流波が多層プリント配線板の上方側の面に流れ込むようなこともなく、安全な浸漬が可能である。
【００１６】
（３）少なくとも内層にグランド層または電源層を有すると共にこれらグランド層または電源層に接続されたスルーホールを有する多層プリント配線板のフローはんだ付け装置であって、前記多層プリント配線板の板形状よりも大きい吹き口からフローディップ平面噴流波を噴流する噴流波形成装置と、前記多層プリント配線板および前記フローディップ平面噴流波の少なくとも何れかを昇降させて、前記多層プリント配線板のグランド層または電源層を前記フローディップ平面噴流波の波面よりも低くなる位置まで浸漬させる昇降装置とを有することを特徴とする。
【００１７】
これにより、多層プリント配線板の電源層やグランド層がフローディップ平面噴流波の溶融はんだに包み込まれ、多層プリント配線板への熱量供給を迅速に行うことができる。
また、多層プリント配線板のスルーホールには、主に水平方向に流れる平面噴流波への浸漬深さで決まる溶融はんだの圧力の他に、さらに噴流波形成装置の吹き口内で垂直方向に上昇して押し上げられる大きな噴流動圧とが加わる。その結果、熱量供給が迅速に行われて温度上昇したスルーホールに溶融はんだが容易に濡れ上がるようになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、多層プリント配線板のフローはんだ付けにおいて熱量供給を迅速に行うための条件が確実に満足され、さらに被はんだ付け面ひいてはスルーホールに加わる噴流波すなわち平面噴流波の圧力を従来以上に大きくすることができるようになり、当該スルーホールに溶融はんだを確実に濡れ上がらせることができるようになる。その結果、高速デジタル回路やマイクロ波帯、ミリ波帯等の超高周波回路を高密度かつ高信頼ではんだ付け実装することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】フローはんだ付け装置の構成を示す図である。
【図２】平面噴流波を接触させてはんだ付けを行う態様例を説明するための図である。
【図３】フローはんだ付け装置による浸漬手順を示すフローチャートである。
【図４】浸漬深さとスルーホールのフローアップ率との関係を示す図である。
【図５】多層プリント配線板に挿入されたリード端子がフローはんだ付けされた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明に係るフローはんだ付け方法およびフローはんだ付け装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
（１）構成
図１は、本実施形態に係るフローはんだ付け装置の構成を示す図であり、搬送コンベアの搬送方向に対する縦断面で示している。なお、図１では、図をわかり易くするために搬送コンベアを一点鎖線で示し、制御系やガス供給系をブロック図で示している。
フローはんだ付け装置１００によるフローはんだ付け方法は、大きく分けて予備加熱工程とはんだ付け工程とを有している。
【００２２】
予備加熱工程は、予備加熱部１０にて行われ、はんだ付け工程は、はんだ付け部２０にて行われる。予備加熱部１０には、第１のチャンバ体１を備えている。また、はんだ付け部２０には、第２のチャンバ体２１を備えている。これら第１のチャンバ体１と第２のチャンバ体２１とは、大気に対する雰囲気遮蔽を行って保温作用を得る目的と、特にはんだ付け工程では低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する目的とがある。なお、第１のチャンバ体１と第２のチャンバ体２１内に設けられているラビリンス部材２、ラビリンス部材２２は、これらチャンバ体内にラビリンス構造を形成し、チャンバ内の封止性を向上させるためのものである。
【００２３】
予備加熱部１０には、第１の搬送コンベア３を備えている。また、はんだ付け部２０には、第２の搬送コンベア２３を備えている。これらの搬送コンベアの連動により被はんだ付けワークである多層プリント配線板Ｗを予備加熱部１０からはんだ付け部２０に矢印Ａ方向に連続して搬送する。
すなわち、第１のチャンバ体１の搬入口４から搬入された多層プリント配線板Ｗは、予備加熱が完了するとその搬出口５から搬出され、続いて第２のチャンバ体２１の搬入口２４から搬入される。そして、はんだ付けが完了した多層プリント配線板Ｗは、第２のチャンバ体２１の搬出口２５から搬出されてはんだ付けが完了する仕組みである。
【００２４】
予備加熱部１０の第１のチャンバ体１内には、パネルヒータ６が設けられている。パネルヒータ６は、第１の搬送コンベア３で搬送される多層プリント配線板Ｗの予備加熱手段であり、多層プリント配線板Ｗを通常約１５０℃程度まで加熱する。なお、この予備加熱部１０では、保温作用を有するチャンバ体を備えているので、多層プリント配線板を包み込む態様で加熱を行うことが可能である。したがって、予備加熱部１０では、多層プリント配線板Ｗの下方側の面すなわち被はんだ付け面と多層プリント配線板Ｗの上方側の面（部品面）とを概ね同じ温度に加熱することができる。なお、図示しないが、パネルヒータ６には温度センサが設けられており、温度制御装置によりその表面温度が予め決めた所定の温度に維持されるように各パネルヒータ６への供給電力がそれぞれ制御される。
【００２５】
はんだ付け部２０には、フローディップ平面噴流波を形成する噴流波形成装置２６が設けられている。噴流波形成装置２６は、多層プリント配線板Ｗの板形状よりも大きい開口形状の吹き口体２７を有し、はんだ槽２９内の溶融はんだ３３をポンプ３０により吹き口体２７へ供給することにより吹き口体２７の吹き口２８端から溶融はんだを溢流させ、吹き口２８上に溶融はんだの平面形状の噴流波すなわちフローディップ平面噴流波３１を形成する。また、吹き口体２７内には、平面噴流波３１の波形を整えるための多孔板３２が設けられている。
なお、図示しないが、噴流波形成装置２６のはんだ槽２９には溶融はんだ３３を加熱して溶融状態に維持するヒータが設けられている。また、溶融はんだ３３の温度を検出するセンサと温度制御装置とにより、はんだを予め決めた所定の温度の溶融状態に維持するようにヒータへの供給電力が制御される。また、ポンプ３０は、電動モータにより駆動され、その回転速度を制御することで平面噴流波の波高、すなわち吹き口２８の上端から平面噴流波３１の波面までの距離を調節する仕組みである。
【００２６】
はんだ付け部２０の第２のチャンバ体２１には、噴流波形成装置２６の吹き口体２７を臨む開口３４とこの開口３４からはんだ槽２９へ向けて伸び、吹き口体２７を囲んではんだ槽２９内の溶融はんだ３３中に浸漬されるスカート３５が設けられている。これにより、第２のチャンバ体２１内に平面噴流波３１を位置させると共にチャンバ体に設けられた開口３４を完璧に封止する。
さらに、はんだ付け部２０の第２の搬送コンベア２３と第２のチャンバ体２１とは一体に設けられている。そして、搬出口２５側に設けられた昇降装置としての第１のエレベータ３６と搬入口２４側に設けられた昇降装置としての第２のエレベータ３７とが、第２の搬送コンベア２３と第２のチャンバ体２１とを上下方向に昇降する。第１、第２のエレベータ３６、３７とが、第２の搬送コンベア２３と第２のチャンバ体２１とを下降させることで、第２の搬送コンベア２３に保持された多層プリント配線板Ｗを噴流波形成装置２６の平面噴流波３１に接触させ浸漬させる仕組みである。
【００２７】
また、第２のチャンバ体２１の中は、ノズル４０から窒素ガスが供給され低酸素濃度の不活性ガス雰囲気が形成される。すなわち、ボンベやＰＳＡ方式の窒素ガス供給装置４１から供給される窒素ガスは、開閉弁４２を通った後にフィルタ４３により不純物が除去され、圧力制御弁４４により予め決めた所定の一定圧力に維持される。そして、流量調節弁４５と流量計４６とにより流量調節された窒素ガスが第２のチャンバ体２１中へ供給される仕組みである。なお、圧力計４７は、圧力モニタ用である。
【００２８】
制御系の制御装置５０は、コンピュータシステムにより構成されている。制御装置５０は、通信ポートを介してセンサ情報を取得し、被制御装置の状態を認識しながら制御を行う。制御装置５０の指示操作部５１は、キーボード、マウス等の入力装置である。また、制御装置５０の表示部５２は、ＬＣＤ等である。なお、制御装置５０は、搬入センサ５３、５４や位置センサ５５等からセンサ情報を取得する。
例えば、搬入センサ５３によりプリント配線板Ｗが第１のチャンバ体１への搬入を検出することにより、制御装置５０は駆動部５６を介して第１の搬送コンベア３を制御する。また、搬入センサ５４によりプリント配線板Ｗが第２のチャンバ体２１への搬入を検出することにより、制御装置５０は駆動部５７を介して第２の搬送コンベア２３を制御する。
すなわち、制御装置５０は、駆動部５６、５７を介して、第１の搬送コンベア３と第２の搬送コンベア２３とを、図示しない電動モータで搬送駆動して、搬送速度や運転／停止、搬送方向を制御する。なお、位置センサ５５は、フローはんだ付けを行うためのプリント配線板Ｗの停止位置を検出する。
【００２９】
第１、第２のエレベータ３６、３７は、それぞれ図示しない電動モータとアブソリュート型位置センサとを有している。第１、第２のエレベータ３６、３７は、電力駆動回路を有する駆動部５８、５９を介して、制御装置５０からの指示速度で指示位置に第２のチャンバ体２１、ひいてはプリント配線板Ｗの位置を上下方向に移動させる。
【００３０】
図２は、プリント配線板の特定の領域にのみ溶融はんだの噴流波を接触させてはんだ付けを行う態様例を説明するための図である。図２（ａ）は、マスクパレットに多層プリント配線板を嵌め合わせた状態を示す図であり、多層プリント配線板およびマスクパレットの縦断面を示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩ−Ｉ断面から見てマスクパレットに嵌め合わされた多層プリント配線板を平面噴流波に接触させ浸漬させた状態を示す図であり、多層プリント配線板およびマスクパレットの縦断面を示している。
図２に示すように、多層プリント配線板Ｗは、グランド層６０や電極層６１等の複数の層が重ねられたプリント配線板である。多層プリント配線板Ｗは、スルーホール６２にリード型電子部品６３のリード端子６４が挿入され、フローはんだ付けによる被はんだ付け部６５が形成されている。また、プリント配線板Ｗの周縁部には、周縁部を密閉して保持する保持部材としてのマスクパレット７０が嵌め合わされている。マスクパレット７０には、被はんだ付け部６５に開口６６領域が設けられ、被はんだ付け部６５の領域にのみ溶融はんだの平面噴流波３１が接触するように構成されている。所謂ポイントはんだ付けや部分はんだ付けと呼称されているはんだ付け態様である。
【００３１】
マスクパレット７０には、嵌め合わされた多層プリント配線板Ｗを固定する抑えバー７１と、プリント配線板Ｗの周縁部を囲む凸部７２と、第２の搬送コンベア２３に係合するコンベア保持部７３とを備えている。抑えバー７１は、ピン７４を回動軸として回動し、ピン７４により圧縮状態に保持されたバネ７５により多層プリント配線板Ｗをマスクパレット７０に押圧するテンションが付加されている。また、図２（ａ）に示すマスクパレット７０の凸部７２は、プリント配線板Ｗの上方側の面よりも高くなるように形成されている。なお、通常、多層プリント配線板Ｗの両側部を第２の搬送コンベア２３が保持して搬送するので、図２（ａ）をＩ−Ｉ断面でみた図２（ｂ）では、マスクパレット７０の他の両端部にはコンベア保持部が設けられていない。
【００３２】
（２）作動
［予備加熱工程］
マスクパレット７０に嵌め合わされて保持された多層プリント配線板Ｗが、図示しない前工程、例えばフラックス塗布工程から第１のチャンバ１の搬入口４に搬入されると、搬入センサ５３により検出され、制御装置５０は、第１の搬送コンベア３を運転して予備加熱部１０に多層プリント配線板Ｗを搬入する。
【００３３】
予備加熱部１０では、パネルヒータ６から放射される熱線と第１のチャンバ体１内の加熱雰囲気に包まれながらすなわち加熱雰囲気からの熱伝導が行われながら、多層プリント配線板Ｗ及びマスクパレット７０が加熱される。この場合、多層プリント配線板Ｗを連続搬送または間欠搬送により予備加熱部１０内を予め決められた所定時間で搬送し、目的とする温度、例えば多層プリント配線板Ｗの上方側の面（部品面）の表面温度で１５０℃程度にまで予備加熱する。
ここで、多層プリント配線板Ｗの上方側の面の表面温度を管理パラメータとするのは、この温度が溶融はんだの当該面への濡れ上がりを最終的に規定するからであり、温度が低いと溶融はんだは濡れ上がらないからである。
【００３４】
予備加熱が完了した多層プリント配線板Ｗとマスクパレット７０は、第１のチャンバ体１から搬出され、続いて第２のチャンバ体２１に搬入される。すなわち、多層プリント配線板Ｗとマスクパレット７０は、第１の搬送コンベア３から第２の搬送コンベア２３に移載される。
【００３５】
［はんだ付け工程］
図３は、マスクパレット７０に嵌め合わされた多層プリント配線板Ｗのはんだ付け部２０における浸漬手順を説明するフローチャートである。制御装置５０は、コンピュータシステムにより構成されているので、その制御手順はソフトウェア上で実現できる。すなわち、制御装置５０の図示しないＣＰＵが、ＲＯＭ等に格納されたソフトウェア（プログラム）を実行することにより実現する。
まず、ステップＳ１において、フローはんだ付け装置１００の制御装置５０は、搬入センサ５４のセンサ情報に基づいて、多層プリント配線板Ｗが第２のチャンバ体２１、すなわちはんだ付け部２０に搬入されたか否かを判断する。搬入された場合のみ、ステップＳ２へ移行し、制御装置５０は、駆動部５７を介して第２の搬送コンベア２３を運転開始する。
【００３６】
続いて、ステップＳ３へ移行し、制御装置５０は、指示操作部５１から予め入力され指示された浸漬深さを読み込み、ステップＳ４へ移行する。
ステップＳ４では、制御装置５０は、位置センサ５５のセンサ情報に基づいて、多層プリント配線板Ｗが予め決めた所定位置に到達したか否かを判断する。到達した場合のみ、ステップＳ５へ移行し、制御装置５０は、駆動部５７を介して第２の搬送コンベア２３を停止する。
【００３７】
その後、ステップＳ６へ移行し、制御装置５０は、駆動部５８を介して第１のエレベータ３６を作動させて予め決めた所定の速度で多層プリント配線板Ｗの前端側（第２の搬送コンベア２３による搬送方向の前方側）を下降させ、平面噴流波３１に接触させる。
続いて、ステップＳ７へ移行し、制御装置５０は、同様に駆動部５９を介して第２のエレベータ３７を作動させて予め決めた所定の速度で多層プリント配線板Ｗの後端側（第２の搬送コンベア２３による搬送方向の後方側）を下降させ、平面噴流波３１に接触させる。このように制御装置５０が、第１、第２のエレベータ３６、３７を作動させることで、図２（ｂ）に示すように、多層プリント配線板Ｗの被はんだ付け部６５を平面噴流波３１に浸漬させることができる。なお、図示しないが、多層プリント配線板Ｗを保持するマスクパレット７０は、第２の搬送コンベア２３から下方側に延設された部材等を介して第２の搬送コンベア２３と接続されているので、多層プリント配線板Ｗが平面噴流波３１に浸漬したとき、第２の搬送コンベア２３の図示しないチェーン等の駆動部材が平面噴流波３１に浸漬することはない。
【００３８】
なお、第１のエレベータ３６と第２のエレベータ３７の下降開始時刻の差と下降速度およびその差によって、多層プリント配線板Ｗが平面噴流波３１に接触開始する際の当該多層プリント配線板Ｗの接触姿勢（平面噴流波３１と多層プリント配線板Ｗの板面とが成す角度）と接触速度を制御することができる。また、第１のエレベータ３６と第２のエレベータ３７とにより、多層プリント配線板Ｗの下降開始時刻に差を設けているのは、多層プリント配線板Ｗが平面噴流波３１に接触した際に、多層プリント配線板Ｗと平面噴流波３１との間に空気が入り込まないようにして、多層プリント配線板Ｗと平面噴流波３１とを面接触できるようにするためである。
【００３９】
また、制御装置５０は、各エレベータに設けられたアブソリュート型位置センサのセンサ情報、すなわち多層プリント配線板Ｗの下降位置情報に基づいて、多層プリント配線板Ｗの平面噴流波３１への浸漬深さをステップＳ３で読み込んだ値に制御する。より具体的には、平面噴流波３１の波面高さは予め所定の高さに設定されているので、制御装置５０は、アブソリュート型位置センサのセンサ情報に基づいて、多層プリント配線板Ｗの平面噴流波３１への浸漬深さを制御することができる。
本実施形態では、ステップＳ６とステップＳ７とにより、制御装置５０が多層プリント配線板Ｗをその電源層やグランド層よりも深く平面噴流波３１に浸漬させる。例えば、図２（ｂ）に示すように、多層プリント配線板Ｗの上方側の面を平面噴流波３１の波面と同じ位置、さらにはそれよりも深く浸漬させる。この場合において、マスクパレット７０に設けた凸部７２が多層プリント配線板Ｗの周縁部を囲んでいるので、平面噴流波３１を構成する溶融はんだ３３が多層プリント配線板Ｗの上方側の面に流れ込んでリード型電子部品６３等を破損することがない。
【００４０】
これにより、多層プリント配線板Ｗは、その下方側の面および側面が完全に溶融はんだの平面噴流波３１に包み込まれ、多層プリント配線板Ｗへの熱量供給が迅速に行われる。すなわち、電源層やグランド層という熱量供給の障壁を容易に超えた熱量供給が可能になる。
【００４１】
一方、図２（ｂ）に示すように、平面噴流波３１の波高ΔＨ（吹き口体２７の吹き口２８端から平面噴流波３１の波面までの距離）は、３〜５ｍｍで使用する。この波高ΔＨは、被はんだ付けワークである多層プリント配線板Ｗの板厚Ｔによって調節する。波高ΔＨの設定は、はんだ付け工程を行う前にポンプの回転速度を調節して予め決められた高さになったかを作業者が実測したり、ポンプの回転速度と波高ΔＨとが関連付けられたデータから予め決められた高さになるようにポンプの回転速度を調節したりする。また、波高ΔＨを随時、測定するセンサを設け、そのセンサ情報をフィードバックして、制御装置５０がポンプの回転速度を調節してもよい。
【００４２】
なお、波高ΔＨが７ｍｍを越えると、平面噴流波３１の表面が平坦ではなく時間的に変動する凸凹を生じ易くなり、これによりはんだ付け品質が不安定に変化し易くなる。したがって、平面噴流波３１の波高ΔＨを、３〜５ｍｍに設定しておいて、多層プリント配線板Ｗの下方側の面すなわち被はんだ付け面を吹き口体２７の吹き口２８端よりも下方位置まで浸漬できるようにする。このようにすることで、多層プリント配線板Ｗの被はんだ付け部６５、すなわちマスクパレット７０の開口６６部分のスルーホール６２には、吹き口体２７上を水平方向に流れる平面噴流波３１への浸漬深さで決まる圧力と、吹き口体２７の下方側からポンプ３０により送給される溶融はんだ３３の動圧とが加わり、単に平面噴流波３１に浸漬する場合よりも大きい圧力で溶融はんだ３３を供給することができるようになる。
そのため、多層プリント配線板Ｗが迅速に加熱されスルーホール６２の温度も十分に上昇した状態で高い圧力の溶融はんだ３３の供給が可能になり、図５（ａ）に示すような良好なはんだ濡れ上がり状態を得ることができるようになる。
【００４３】
そして、ステップＳ８では、制御装置５０は、予め決められた所定の時間すなわちウエッティングバランス法におけるゼロクロスタイムを越えた接触時間が経過したか否かを判断する。所定の時間にわたって多層プリント配線板Ｗを平面噴流波３１に浸漬した場合のみステップＳ９へ移行する。
ステップＳ９では、制御装置５０は、駆動部５８を介して第１のエレベータ３６を作動させて予め決めた所定の速度で多層プリント配線板Ｗの前端側を上昇させて、平面噴流波３１からの離脱を開始する。
続いて、ステップＳ１０へ移行して、制御装置５０は、同様に駆動部５９を介して第２のエレベータ３７を作動させて予め決めた所定の速度で多層プリント配線板Ｗの後端側を上昇させ、多層プリント配線板Ｗを平面噴流波３１から完全に離脱させる。
【００４４】
なお、ステップＳ６とステップＳ７と同様に、第１のエレベータ３６と第２のエレベータ３７の上昇開始時刻の差と上昇速度およびその差によって、多層プリント配線板Ｗが平面噴流波３１から離脱開始する際の当該多層プリント配線板の離脱姿勢と離脱速度を制御することができる。また、第１のエレベータ３６と第２のエレベータ３７により、多層プリント配線板Ｗの上昇開始時刻に差を設けているのは、プリント配線板Ｗの前端側と後端側とで接触時間を同じにするためと、平面噴流波３１からプリント配線板Ｗを均一に離脱させるためである。すなわち、平面噴流波３１をプリント配線板Ｗの一端側から離脱させることで、離脱点が一端側から他端側に直線的に移動するので、平面噴流波３１から均一に離脱させることができる。
【００４５】
ステップＳ１１では、制御装置５０は、駆動部５７を介して第２の搬送コンベア２３を運転し平面噴流波３１から離脱した多層プリント配線板Ｗを第２のチャンバ体２１から搬出する。
ステップＳ１２では、制御装置５０は、駆動部５７を介して第２の搬送コンベア２３の運転を停止する。その後、フローはんだ付け装置１００の制御装置５０は、ステップＳ１に戻り、以上の処理を繰り返す。
【００４６】
なお、ステップＳ６において第２のエレベータ３７を作動させ、ステップＳ７において第１のエレベータ３６を作動させて、多層プリント配線板Ｗを下降させてもよい。ただし、この場合、プリント配線板Ｗの前端側と後端側とで接触時間を同じにするために、ステップＳ９において、はじめに第２のエレベータ３７を作動させ、次に、ステップＳ１０において、第１のエレベータ３６を作動させて、多層プリント配線板Ｗを上昇させる。
また、ステップＳ６において第１のエレベータ３６を作動させ、ステップＳ７において第２のエレベータ３７を作動させ、多層プリント配線板Ｗを下降させ、多層プリント配線板Ｗを平面噴流波３１に浸漬して、多層プリント配線板Ｗを水平面で１８０度回転させてもよい。この場合、プリント配線板Ｗの前端側と後端側とで接触時間を同じにするために、ステップＳ９において、第２のエレベータ３７を作動させ、ステップＳ１０において第１のエレベータ３６を作動させて、多層プリント配線板Ｗを上昇させる。
【００４７】
また、はんだ付け部２０は、第２のチャンバ体２１で覆われているため、チャンバ体内の雰囲気温度が大気温度よりも高い予備加熱温度に近い温度に維持され、予備加熱部１０で温度上昇した多層プリント配線板Ｗの温度を低下させることがない。そのため、多層プリント配線板Ｗの予備加熱温度が低下することによるスルーホールへの溶融はんだの濡れ上がり低下を生じることがない。
【００４８】
また、上述の実施形態では、エレベータは、第１および第２のエレベータの２つで構成される場合について説明したが、１つであってもよい。また、上述の実施形態では、エレベータが、第２のチャンバ体２１と第２の搬送コンベア２３とを昇降させることにより、プリント配線板Ｗを平面噴流波３１に浸漬させる場合について説明したが、噴流波形成装置２６を上下に昇降させるエレベータであってもよい。すなわち、エレベータが、噴流波形成装置２６を上方に上昇させることにより、プリント配線板Ｗを平面噴流波３１に浸漬させるように構成してもよい。
また、第２の搬送コンベア２３とマスクパレット７０との間に設けられ、マスクパレット７０を上下に昇降させる小型のエレベータであってもよい。すなわち、エレベータがマスクパレット７０を下方に下降させることにより、プリント配線板Ｗを平面噴流波３１に浸漬させるように構成してもよい。
このように、エレベータにより、プリント配線板Ｗおよび平面噴流波３１の少なくとも何れかを昇降させて、プリント配線板Ｗを平面噴流波３１に浸漬させることができれば、どのような構成であってもよい。
【実施例】
【００４９】
図４は、多層プリント配線板の浸漬深さとスルーホールのフローアップ率との関係を示す図である。図４において、横軸は多層プリント配線板の平面噴流波への浸漬深さである。また、縦軸は、フローアップ率すなわち図５（ａ）に示すような溶融はんだの良好な濡れ上がり状態が得られるスルーホールの数の割合である。また、用いた多層プリント配線板は、内層に電源層とグランド層を有する板厚３ｍｍの多層プリント配線板であり、平面噴流波の波高を３ｍｍとしている。
図４に示すように、浸漬深さが０ｍｍ（接触状態）〜２ｍｍまでは電源層やグランド層が障壁となってフローアップ率に格別な変化はない。次に、浸漬深さが２ｍｍから３ｍｍへ移行して深くなるとフローアップ率が１００％になる。
【００５０】
すなわち、電源層やグランド層を越えてスルーホールに溶融はんだを濡れ上がらせるには、多層プリント配線板をその電源層やグランド層を越えて平面噴流波に浸漬させる必要があり、望ましくは多層プリント配線板の下方側の面すなわち被はんだ付け面が吹き口体の吹き口端よりも下方位置へ浸漬されるように構成すればよい。
また、多層プリント配線板で、上方側の面すなわち部品面にグランド層や電源層がある場合には、この多層プリント配線板の上方側の面が平面噴流波の波面以下に位置するように浸漬深さを決めればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の多層プリント配線板のフローはんだ付け方法とフローはんだ付け装置の技術は、高速デジタル回路や超高周波回路が高密度実装された板厚の大きい産業用の多層プリント配線板の高信頼フローはんだ付けに利用される。
【符号の説明】
【００５２】
１００    フローはんだ付け装置
１０      予備加熱部
２０      はんだ付け部
２１      第２のチャンバ体
３１      フローディップ平面噴流波
３６      第１のエレベータ
３７      第２のエレベータ
５０      制御装置
６０      グランド層
６１      電源層
７０      マスクパレット
７２      凸部
７３      コンベア保持部
【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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