(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の上面に塗布されたクリーム半田上に半田チップを載置してリフローを行うことにより、前記回路基板に形成されたスルーホールを構成する内壁およびこの内壁の両端部に連なる一対のランドに端子が接続された端子接続部の製造方法であって、
前記クリーム半田は、前記スルーホールにおける前記端子の挿入経路と交差するように前記スルーホールの端部開口の一部を覆った状態で前記回路基板の上面に塗布されており、
前記端子は、金属板の表面に同金属板とは異種金属のめっきが施されためっき金属板を打ち抜くことで、前記金属板が露出した露出面と前記めっきが施されためっき面の双方を含んで構成されており、
前記露出面と前記めっき面のうち半田に対する濡れ性が悪い方の面に前記クリーム半田が接触するように前記端子を前記スルーホールに挿入することを特徴とする端子接続部の製造方法。
【請求項２】
前記めっき金属板は、銅板の表面にニッケルめっきが施されたニッケルめっき銅板とされており、前記ニッケルめっきが施された前記めっき面に前記クリーム半田が接触するように前記端子を前記スルーホールに挿入することを特徴とする請求項１に記載の端子接続部の製造方法。
【請求項３】
前記ランドと前記半田チップは、いずれもリング状をなし、前記ランドと前記半田チップの間に前記クリーム半田が挟まれた状態でリフローが行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端子接続部の製造方法。
【請求項４】
前記クリーム半田は、前記端子を挟む両側に一対塗布されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の端子接続部の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田チップを用いた端子接続部の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半田チップを用いてリフロー半田付けを行う技術として、下記特許文献１ないし３に記載のものが知られている。リフロー半田付けによる実装方法としては、一般に、回路基板の上面に形成されたランドにクリーム半田を印刷しておき、このクリーム半田上に実装部品を載置してリフロー炉に通すことによって行われる。ここで、実装部品の種類としては、チップコンデンサやチップ抵抗のようにサイズの小さいものから、水晶振動子やコネクタのようにサイズの大きいものまで様々なサイズのものが存在している。そして、実装部品のサイズが大きくなると、その分だけ接続に必要となる半田の量が多くなるため、たくさんのクリーム半田を回路基板の上面に塗布する必要がある。しかしながら、印刷によって塗布できるクリーム半田の量には限界があり、印刷のみによっては接続に十分な量のクリーム半田を塗布することができない場合がある。そこで、半田が不足する部分に半田チップを載置して半田の量を補うことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２６１５７３号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７５３５号公報
【特許文献３】特開２００３−３２４２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スルーホールに端子を貫通させて半田で接続してなる端子接続部を形成するにあたっては、スルーホールを構成する内壁およびこの内壁に連なる上下一対のランドに端子を接続する必要があり、回路基板の上下両側にフィレット状の半田接続部を形成する必要がある。一般的な半田付け方法としては、フロー半田槽を用いた方法があるものの、この方法では基板上に実装禁止領域を設ける必要があること、工程が増すことなどが短所となる。したがって、スルーホールに端子を貫通させた状態でリフロー炉を用いた半田接続がしばしば行われるが、スルーホール部にもクリーム半田を印刷する必要がある。しかしながら、クリーム半田をスルーホール内部に印刷すると半田の脱落などが懸念されるため、端子に非接触の状態で回路基板の上面のみに塗布すると、クリーム半田に含有されたフラックスを端子に付着させることができない。このため、半田に対する濡れ性が悪い端子を用いる場合には、端子の濡れ性を改善することができない。また、半田チップにはフラックスが含有されていないため、半田チップを溶かし、溶けた半田をそのままスルーホール内に流し込むことは困難である。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、半田チップを溶かして回路基板の上面側から下面側に半田を流し込むことにより、スルーホール内に半田を充填した上で、回路基板の上下両側にフィレット状の半田接続部を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、回路基板の上面に塗布されたクリーム半田上に半田チップを載置してリフローを行うことにより、回路基板に形成されたスルーホールを構成する内壁およびこの内壁の両端部に連なる一対のランドに端子が接続された端子接続部の製造方法であって、クリーム半田は、スルーホールにおける端子の挿入経路と交差するようにスルーホールの端部開口の一部を覆った状態で回路基板の上面に塗布されており、端子は、金属板の表面に同金属板とは異種金属のめっきが施されためっき金属板を打ち抜くことで、金属板が露出した露出面とめっきが施されためっき面の双方を含んで構成されており、露出面とめっき面のうち半田に対する濡れ性が悪い方の面にクリーム半田が接触するように端子をスルーホールに挿入するところに特徴を有する。
【０００７】
このような製造方法によると、端子をスルーホールに挿入した際にフラックスを含有したクリーム半田を端子に接触させることができる。このため、リフローを行って半田チップを溶かした際に、フラックスが端子に濡れ広がり、溶けた半田が端子を伝って回路基板の上面側から下面側に流れやすくなる。また、半田チップによって接続に必要とされる十分な量の半田を供給できるため、スルーホール内に半田を充填した上で、回路基板の上下両側にフィレット状の半田接続部を形成することができる。
また、クリーム半田に含有されたフラックスを、濡れ性が悪い方の面に接触させることができるため、この面の濡れ性を改善した上で回路基板の上面側から下面側に半田を流し込むことができる。一方、半田に対する濡れ性が良い方の面は、フラックスがない状態であっても回路基板の上面側から下面側に半田を流し込むことができる。したがって、回路基板の上面側からスルーホール内に半田を効率よく流し込むことができる。
【０００８】
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
【００１０】
めっき金属板は、銅板の表面にニッケルめっきが施されたニッケルめっき銅板とされており、ニッケルめっきが施されためっき面にクリーム半田が接触するように端子をスルーホールに挿入するのが好ましい。
【００１１】
一般に鉛フリー半田はニッケルに対して濡れにくいため、フラックスを用いて半田付けを行う必要がある。その点、上記の方法によると、ニッケルめっきが施されためっき面にクリーム半田が接触するため、鉛フリー半田を用いた場合であっても、めっき面からスルーホール内に半田を流し込むことができる。
【００１２】
ランドと半田チップは、いずれもリング状をなし、ランドと半田チップの間にクリーム半田が挟まれた状態でリフローが行われるようにしてもよい。
このようにすると、半田チップによって端子の回りを全周に亘って囲むことができる。したがって、スルーホール内に半田を流し込みやすくなる。
【００１３】
クリーム半田は、端子を挟む両側に一対塗布されるようにしてもよい。
このようにすると、一対のクリーム半田をそれぞれ端子に接触させることができる。したがって、端子にフラックスを供給しやすくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半田チップを溶かして回路基板の上面側から下面側に半田を流し込むことにより、スルーホール内に半田を充填した上で、回路基板の下面にフィレット状の半田接続部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】回路基板に形成されたスルーホールを上方から見た平面図
【図２】図１の回路基板の上面に一対のクリーム半田を塗布した状態を示す平面図
【図３】図２のスルーホールに端子を挿入した状態を上方から見た一部切り欠き平面図
【図４】図３のクリーム半田上に半田チップを載置した状態を示す平面図
【図５】図３におけるＡ−Ａ線断面図
【図６】図４におけるＢ−Ｂ線断面図
【図７】図６の回路基板をリフロー炉に通すことにより、端子接続部が形成された状態を示す断面図
【図８】半田チップの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図８の図面を参照しながら説明する。本実施形態の回路基板１０は、絶縁性の合成樹脂材からなる板状基材の上下両面に銅箔を貼り付けた両面基板からなる。この回路基板１０は、図５に示すように、同回路基板１０の上面１１と下面１２の間を上下方向（図１における紙面と直交する方向）に貫通するスルーホール１３を有している。スルーホール１３は、内壁１３Ａと、この内壁１３Ａの上下両端部に連なる一対のランド１３Ｂとを備えて構成されている。また、図１に示すように、スルーホール１３は円孔形状とされており、両ランド１３Ｂはいずれも同一形状であって、リング状とされている。
【００１７】
端子２０は断面略方形の柱状をなし、図５に示すように、銅板２１と、銅板２１の表面に施されたニッケルめっき２３とからなる。図３に示すように、銅板２１の図示左右両側面は、銅板２１が露出した露出面２２とされている。一方、ニッケルめっき２３は、銅板２１の図示上下両側面に形成されており、ニッケルめっき２３の表面は、めっき面２４とされている。すなわち、端子２０は、銅板の表面にニッケルめっきが施されたニッケルめっき銅板を母材として、このニッケルめっき銅板を打ち抜くことで、銅板２１が露出した一対の露出面２２とニッケルめっき２３が施された一対のめっき面２４とを含む構成とされている。
【００１８】
端子２０は、図７に示すように、端子接続部３０によって回路基板１０に接続されている。端子接続部３０は、鉛フリー半田からなる半田接続部３１を有している。半田接続部３１は、回路基板１０の上面１１側に形成されたフィレット状の第１接続部３１Ａと、スルーホール１３内に充填された第２接続部３１Ｂと、回路基板１０の下面１２側に形成されたフィレット状の第３接続部３１Ｃとから構成されている。端子２０は、半田接続部３１を介して内壁１３Ａと両ランド１３Ｂに対して導通可能に接続されている。
【００１９】
次に、端子接続部３０の構成について詳細に説明する。図２に示すように、回路基板１０の上面１１には、鉛フリー半田からなるクリーム半田１４がスクリーン印刷機（図示せず）によって塗布されている。クリーム半田１４は、図２に示すように、略方形をなして対向状態で一対配置されている。両クリーム半田１４における対向辺１４Ａは、いずれもスルーホール１３の端部開口の一部を覆うようにスルーホール１３側に迫り出した状態で配置されている。両対向辺１４Ａは、所定の間隔を空けて互いに平行に配置されている。このため、両対向辺１４Ａの間に、端子２０の先端が進入可能とされている。
【００２０】
対向辺１４Ａの長さは、ランド１３Ｂの外径寸法とほぼ同じとなるように設定されており、対向辺１４Ａと隣り合う辺（対向辺１４Ａに対して垂直に配された辺であって対向辺１４Ａに連続している辺）の長さは、ランド１３Ｂの外径寸法の１／２以上となるように設定されている。例えば、対向辺１４Ａの長さを２．４ｍｍとし、対向辺１４Ａと隣り合う辺の長さを１．５ｍｍとし、ランド１３Ｂの外径をφ２．４ｍｍとし、ランド１３Ｂの内径をφ１．４ｍｍとしてもよい。したがって、ランド１３Ｂは、両対向辺１４Ａに挟まれた領域を除く全ての領域が両クリーム半田１４に覆われた状態となっている。このため、リフロー時にクリーム半田１４が溶けて生じた半田は、表面張力の作用によって両ランド１３Ｂ上に流れ込むことになる。
【００２１】
スルーホール１３とクリーム半田１４が上下方向に重なる重なり領域１５は、スルーホール１３の端部開口の面積の１／２以下となるように設定されている。このため、スルーホール１３の端部開口の全体が両重なり領域１５によって閉止されることはない。両重なり領域１５の間に形成された空隙１６の間隔は、端子２０における両めっき面２４間の距離よりも小さめとされている。例えば、空隙１６の間隔を０．６ｍｍとし、両めっき面２４間の距離を０．６４ｍｍとしてもよい。また、両重なり領域１５は、スルーホール１３に挿入される端子２０の挿入経路と重なる配置とされている。このため、図３に示すように、両めっき面２４の並び方向と両対向辺１４Ａの並び方向とが揃うようにして端子２０をスルーホール１３に挿入すると、両重なり領域１５において端子２０の両めっき面２４がクリーム半田１４に接触することになる。
【００２２】
リフローによってクリーム半田１４が溶けると、クリーム半田１４に含有されたフラックスがめっき面２４に濡れ広がり、溶けた半田がめっき面２４を伝って回路基板１０の上面１１側から下面１２側へ流れることになる。一方、端子２０の両露出面２２にはクリーム半田１４が直接接触していないものの、両めっき面２４側から両露出面２２側に半田が回り込み、この半田が両露出面２２を伝って回路基板１０の上面１１側から下面１２側へ流れることになる。したがって、リフローによって回路基板１０の上面１１側から下面１２側へ半田を流し込むことができる。
【００２３】
ところで、本実施形態ではスルーホール１３内に充填される第２接続部３１Ｂと回路基板１０の上下両側に位置する両接続部３１Ａ，３１Ｃとを形成するのに必要となる半田を全て回路基板１０の上面１１側から供給する必要があるため、これらの半田を全てクリーム半田１４によって供給することは困難である。そこで、本実施形態ではクリーム半田１４の上面に、鉛フリー半田からなる半田チップ４０を載置し、この半田チップ４０によって十分な量の半田を供給している。半田チップ４０は、図８に示すように、リング状をなし、上下両側に平坦面４１を有している。両平坦面４１は、ほぼ平行に配置されている。これにより、半田チップ４０の上側平坦面４１を部品実装機（図示せず）で吸着して半田チップ４０をスルーホール１３上に搬送し、下側平坦面４１をクリーム半田１４上に載置することが可能となっている。
【００２４】
半田チップ４０は、図４に示すように、ランド１３Ｂとほぼ同軸で載置される。半田チップ４０の外径寸法は、ランド１３Ｂの外径寸法よりも大きめとされている。また、半田チップ４０の内径寸法は、ランド１３Ｂの内径寸法とほぼ同等でかつ端子２０の断面形状よりも大きめとされている。このため、クリーム半田１４上に半田チップ４０を載せると、図６に示すように、クリーム半田１４がランド１３Ｂと半田チップ４０との間に挟まれた状態となる。例えば、半田チップ４０の外径をφ３．５ｍｍとし、半田チップ４０の内径をφ１．５ｍｍとし、半田チップ４０の厚さを０．５〜１．０ｍｍとしてもよい。
【００２５】
半田チップ４０はフラックスを含有していないため、半田チップ４０が溶けた際における半田の濡れ性は、クリーム半田１４に含有されるフラックスによって担保される。フラックスの含有比率は、半田全体の量に対して１１〜１５ｖｏｌ％以上とすることが望ましい。半田全体の量とは、クリーム半田１４中の半田と、半田チップ４０の半田とを合わせた半田の量のことである。半田チップ４０が溶けると、クリーム半田１４から供給されるフラックスによって端子２０を伝ってスルーホール１３内に流れ込み、この半田の一部はスルーホール１３内からさらに下方に流れて第３接続部３１Ｃとなる。こうして、クリーム半田１４中の半田と半田チップ４０の半田とによって図７に示す半田接続部３１が形成される。
【００２６】
本実施形態は以上のような構成であって、続いて端子接続部３０の製造方法について説明する。まず、図１に示す回路基板１０の上面１１に、スクリーン印刷機でクリーム半田を印刷することにより、図２に示す一対のクリーム半田１４がランド１３Ｂ上に塗布される。次に、スルーホール１３に端子２０を挿入する。このとき、端子２０の両めっき面２４が両対向辺１４Ａに接触し、図３に示すように、両めっき面２４が両重なり領域１５においてクリーム半田１４に接触した状態となる。引き続き、部品実装機によって半田チップ４０の上側平坦面４１を吸着してスルーホール１３上に搬送し、下側平坦面４１をクリーム半田１４上に載置する。
【００２７】
次に、この回路基板１０をリフロー炉（図示せず）に通してリフロー半田付けを行う。半田チップ４０とクリーム半田１４はリフロー炉の熱によって溶融し、クリーム半田１４に包含されるフラックスがめっき面２４に濡れ広がる。一方、露出面２２については銅板２１が露出した面であり、元々半田との濡れ性がよいため、フラックスがない状態でも半田付けに必要な濡れ性を確保することができる。したがって、リフローによって溶けた半田は、端子２０を伝ってスルーホール１３内に充填されて第２接続部３１Ｂが形成され、さらにスルーホール１３の下方にフィレット状の第３接続部３１Ｃが形成される。そして、残りの半田は、スルーホール１３の上方に留まってフィレット状の第１接続部３１Ａとなる。
【００２８】
以上のように本実施形態では、回路基板１０の上面１１側に一対のクリーム半田１４を塗布し、両クリーム半田１４上に半田チップ４０を載置したから、リフロー半田付けによって回路基板１０の上面１１側から下面１２側へ半田を流し込み、スルーホール１３内を半田で充填しつつスルーホール１３の上下両側に一対のフィレット状の半田が形成されてなる半田接続部３１を形成できる。
【００２９】
ここで、めっき面２４はニッケルめっきが施された面であり、鉛フリー半田との濡れ性がよくないものの、フラックスを含有したクリーム半田１４がめっき面２４に接触しているため、めっき面２４の半田に対する濡れ性を改善することができる。したがって、鉛フリー半田を用いる場合であっても、回路基板１０の上面１１側から下面１２側に半田を流し込むことで半田接続部３１を形成できる。
【００３０】
また、ランド１３Ｂと半田チップ４０がいずれもリング状をなしているため、端子２０の回りからスルーホール１３内に半田を流し込むことができる。したがって、スルーホール１３内に効率よく半田を流し込むことができる。さらに、端子２０を挟む両側に一対のクリーム半田１４が塗布されているから、端子２０の両めっき面２４にフラックスを供給しやすくなる。
【００３１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では端子２０を挟む両側に一対のクリーム半田１４を塗布しているものの、本発明によると、端子２０の片側に一つのクリーム半田１４を塗布してもよい。
【００３２】
（２）上記実施形態では端子２０を挟む両側に一対のクリーム半田１４を塗布しているものの、本発明によると、端子２０を挟む両側に加えてその垂直方向からも端子２０を挟む両側に、合わせて四箇所に分割した状態でクリーム半田１４を塗布してもよい。
【００３３】
（３）上記実施形態では断面略方形の柱状をなす端子２０を例示しているものの、本発明によると、丸棒状の端子を使用してもよい。この場合、端子の全周に亘ってクリーム半田が接触するように、クリーム半田をリング状に塗布してもよい。
【００３５】
（５）上記実施形態ではリング状をなす半田チップ４０を用いているものの、本発明によると、半田チップの形状は問わない。例えば、クリーム半田１４上に球状の半田チップを載置してもよい。
【００３６】
（６）上記実施形態では鉛フリー半田を用いているものの、本発明によると、鉛入りの半田を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０…回路基板
１１…上面
１２…下面
１３…スルーホール
１３Ａ…内壁
１３Ｂ…ランド
１４…クリーム半田
２０…端子
２１…銅板（金属板）
２２…露出面
２３…ニッケルめっき
２４…めっき面
３０…端子接続部
３１…半田接続部
４０…半田チップ
４１…平坦面
【図１】
0005500373.tif 000002
【図２】
0005500373.tif 000003
【図３】
0005500373.tif 000004
【図４】
0005500373.tif 000005
【図５】
0005500373.tif 000006
【図６】
0005500373.tif 000007
【図７】
0005500373.tif 000008
【図８】
0005500373.tif 000009