(57)【要約】【課題】挿入実装型部品を確実にプリント基板にハンダ付けする。【解決手段】プリント基板２のスルーホール３１に挿入実装型部品２１のリード２２を挿入し、リード２２の先端を熱源４の凹部２５に挿入する。熱源４を振動させると、リード２２がプリント基板２に対して振動し、スルーホール３１とリード２２の間の隙間を周期的に狭くする。スルーホール３１とリード２２の間の狭くなると、毛細管現象によって、熱源４で溶かされたハンダペースト３７が進入し易くなる。リード２２の振動に伴ってハンダペースト３７がスルーホール３１の下端まで導かれるので、ボイドの発生が防止される。【選択図】図４Ｄ
2014036176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルーホールを有し、ハンダが塗布されたプリント基板を固定するベースと、
前記プリント基板の前記スルーホールに挿入された挿入実装型部品のリードの先端を収容する凹部を有し、前記リードを加熱する加熱媒体を備える熱源と、
前記熱源を振動させることによって、前記凹部に収容された前記リードを前記プリント基板に対して振動させる振動機構と、
を含むことを特徴とするハンダ付け装置。
【請求項２】
前記振動機構は、前記熱源を並進往復運動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のハンダ付け装置。
【請求項３】
プリント基板のスルーホールに挿入実装型部品のリードを挿入し、前記リードの先端部を前記スルーホールから突出させる工程と、
前記リードの先端部を加熱媒体が収容された熱源の凹部に挿入する工程と、
前記熱源で前記リードを加熱してハンダを溶かすと共に、前記熱源を振動させることによって前記リードを前記プリント基板に対して振動させる工程と、
を含むことを特徴とするハンダ付け方法。
【請求項４】
前記スルーホールの幅をＤ０、前記リードの幅をＤ１、前記スルーホールと前記リードに配置された前記ハンダに毛細管現象を発現させるために必要な隙間の大きさをｄｗとしたとき、
前記振動機構の振幅Ａ１は、（Ｄ０−（ｄｗ×２＋Ｄ１））≦Ａ１＜（Ｄ０−Ｄ１）であることを特徴とする請求項３に記載のハンダ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ付け装置及びハンダ付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に実装される部品としては、例えば、挿入実装型部品（ＩＭＤ: Insertion Mount Device）や、表面実装部品（ＳＭＤ:Surface Mount Device）がある。挿入実装型部品は、回路などに接続された導電性のリードを有し、プリント基板に予め形成されたスルーホールにリードを挿入した後、フローハンダ付け方式を用いてプリント基板にハンダ接合される。フローハンダ付け方式では、挿入実装型部品をプリント基板に搭載させたら、ハンダを溶融させた加熱槽の上方にプリント基板を搬送し、ハンダをプリント基板の下面に接触させる。これによって、スルーホールとリードの間にハンダが進入する。この後、ハンダを凝固させると、挿入実装型部品にプリント基板が接合される。
【０００３】
また、挿入実装型部品をプリント基板に接合するときにハンダを溶融させる方法には、挿入実装型部品の実装面と反対側、即ち、プリント基板の裏面側からハンダコテを当てて、ハンダを溶融させるものがある。この場合には、ハンダコテに加えて、次にハンダ付けを実行するスルーホールに塗布されたハンダを予備加熱するヒータが設けられる。ヒータをハンダコテと共に移動させることによって、ヒータで予め予備加熱したハンダをハンダコテで溶融させることが可能になるので、ハンダの溶融時間が短縮化する。
【０００４】
ここで、プリント基板には、挿入実装型部品の他にも表面実装部品（ＳＭＤ:Surface Mount Device)が実装されることがある。一般に、表面実装部品の耐熱温度は、フローハンダ付け時に部品が加熱される温度以下である。従って、表面実装部品を搭載したプリント基板にフローハンダ付け方式を用いると、表面実装部品が熱によるダメージを受け易い。このために、挿入実装型部品に加えて表面実装部品を実装するタイプのプリント基板では、フローハンダ付けに代わるハンダ付け方法が必要になる。そこで、耐熱温度が低い表面実装部品を搭載した状態でハンダ付けを行う手法として、ＴＨＲ（スルーホールリフロー）を用いた実装方法が開発されている。
【０００５】
ＴＨＲ実装では、プリント基板の上にメタルマスクを置き、その上からハンダとフラックスを含むハンダペーストをスキージで塗布する。続いて、挿入実装型部品のリードをスルーホールに挿入した後、プリント基板を高温の炉に導入し、各スルーホールのハンダを溶融させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−９１５５７号公報
【特許文献２】特開平１１−８６９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、プリント基板が厚かったり、挿入実装型部品の熱容量が大きかったりした場合には、スルーホール内で温度分布が生じることがある。この場合には、スルーホール内にハンダが十分に入り込まなかったり、ハンダが偏ったり、ボイドが発生したりすることがあった。スルーホール内でハンダが偏ったりすると、挿入実装型部品の接合強度にバラツキが生じ易くなる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、挿入実装型部品を確実にプリント基板にハンダ付けすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、スルーホールを有し、ハンダが塗布されたプリント基板を固定するベースと、前記プリント基板の前記スルーホールに挿入された挿入実装型部品のリードの先端を収容する凹部を有し、前記リードを加熱する加熱媒体を備える熱源と、前記熱源を振動させることによって、前記凹部に収容された前記リードを前記プリント基板に対して振動させる振動機構と、を含むことを特徴とするハンダ付け装置が提供される。
【０００９】
また、実施形態の別の観点によれば、プリント基板のスルーホールに挿入実装型部品のリードを挿入し、前記リードの先端部を前記スルーホールから突出させる工程と、前記リードの先端部を加熱媒体が収容された熱源の凹部に挿入する工程と、前記熱源で前記リードを加熱してハンダを溶かすと共に、前記熱源を振動させることによって前記リードを前記プリント基板に対して振動させる工程と、を含むことを特徴とするハンダ付け方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
熱源でリードに振動を与えることによってスルーホールとリードの間の隙間を周期的に変化させることができる。これによって、スルーホールとリードの間に、ハンダが侵入し易くなるので、ハンダの偏りや、ボイドの発生が抑制され、部品をプリント基板に確実にハンダ付けできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け装置の並進機構５の構成の一例を示す底面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を底面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その１）。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その２）。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その３）。
【図４Ｄ】図４Ｄは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その４）。
【図４Ｅ】図４Ｅは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その５）。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その６）。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その７）。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法におけるスルーホールとリードの寸法の一例を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け方法においてハンダ充填率を良好にする隙間を検討した結果の一例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るハンダ付け装置の回転揺動機構の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その２）。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その３）。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その４）。
【図８Ｅ】図８Ｅは、本発明の第１の実施の形態の変形例に係るハンダ付け方法の一例を示す断面図である（その５）。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係るハンダ付け装置において、リード挿入時の熱源の動作の一例を説明する図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るハンダ付け装置において、リード挿入時の熱源の動作の一例を説明する図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第３の実施の形態に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の第３の実施の形態に係るハンダ付け装置において、リード挿入時の熱源の作用の一例を説明する図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第３の実施の形態の変形例に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の第３の実施の形態の変形例に係るハンダ付け装置において、リード挿入時の熱源の作用の一例を説明する図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の第４の実施の形態に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の第４の実施の形態に係るハンダ付け装置において、熱源にリードを挿入した状態の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第４の実施の形態の変形例に係るハンダ付け装置の熱源の構成と作用の一例を示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本発明の第５の実施の形態に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である（その１）。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本発明の第５の実施の形態に係るハンダ付け装置の熱源の構成の一例を示す図である（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
【００１３】
図１に概略構成を示すように、ハンダ付け装置１は、プリント基板２を支持するベース３を有する。ベース３には、プリント基板２を位置決めして固定する開口部３Ａが形成されており、開口部３Ａの縁部はプリント基板２を下側から支えるように延びている。さらに、ベース３内には、プリント基板２１に実装される挿入実装型部品２１のリードとハンダを加熱する熱源４が複数も受けられている。これら熱源４は、ベース３内に収容された並進機構５に支持されている。さらに、ハンダ付け装置１には、熱源４及び並進機構５をコントロールする制御装置６を有する。
【００１４】
図１と、図２の底面図とに示すように、振動機構である並進機構５は、モータ１０を有し、モータ１０の回転軸１０Ａには、回転盤１１が取り付けられている。回転盤１１の外周部分には、細長の変換軸１２の一端部がピン１３で回動自在に連結されている。変換軸１２の他端部は、ピン１４でステージ１５に回動自在に連結されている。このために、モータ１０を回転運動が、回転盤１１及び変換軸１２によってステージ１５の直線方向の往復運動に変換される。ステージ１５は、ベース３に取り付けられたガイドレール１６に沿って往復移動可能に支持されている。
【００１５】
図１と、図３の断面図とに示すように、熱源４は、ステージ１５の上面に固定されており、熱源４の上面とプリント基板２の下面との間には所定の間隔が形成されている。さらに、熱源４には、挿入実装型部品２１のリード２２を挿入可能な凹部２５が、リード２２の数及び配置に合わせて形成されている。
【００１６】
熱源４は、融点の高い材料、例えばセラミックスを用いて製造された本体部４Ａを有し、本体部４Ａには少なくとも１つの凹部２５を有する。凹部２５の幅及び奥行き方向の長さは、リード２２を挿入可能な大きさを有する。さらに、凹部２５の上端部分は、上側が斜めに開くように傾斜する平面２５Ａが形成されており、リード２２を挿入し易いように幅広になっている。熱源４の傾斜した平面２５Ａ及び上面には、金属板２６が取り付けられている。また、熱源４内には、複数の加熱媒体２７が凹部２５を囲むように埋め込まれている。加熱媒体２７は、電流を流すことで発熱したり、高温の流体を流すことでリード２２に熱を伝達したりするもので、例えば、ニクロム線が用いられる。加熱媒体２７の数及び配置は、図３に限定されない。また、加熱媒体２７は、本体部４Ａに１つだけ設けても良い。
【００１７】
さらに、熱源４には、熱風を流す熱風流路２８が形成されている。熱風流路２８は、加熱媒体２７を避けて複数に分岐しており、凹部２５の側面と底面のそれぞれに複数開口する噴出孔２８Ａを有する。しかしながら、熱風流路２８は、凹部２５の傾斜した平面２５Ａと上面には開口していない。このような熱風流路２８は、熱源４から配管２９を介して不図示の熱風発生源に接続されている。熱風には、高温の空気や不活性ガス、例えば窒素などが用いられる。
【００１８】
次に、ハンダ付け方法について説明する。
最初に、図４Ａに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
まず、プリント基板２の上にメタルマスク３５を位置決めして載置する。プリント基板２は、例えばガラスエポキシ製の基板を複数張り合わせた多層配線基板であり、複数のスルーホール３１が形成されている。プリント基板２の上面にメタルマスク３５を載せたら、スキージ３６を用いてハンダペースト３７をメタルマスク３５の開口部３５Ａを埋めるように塗布する。
【００１９】
さらに、図４Ｂに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
最初に、メタルマスク３５を取り除く。これによって、スルーホール３１及びランド３３を覆うように、ハンダペースト３７が配置される。この後、挿入実装型部品２１のリード２２をスルーホール３１に挿入する。リード２２は、スルーホール３１の上部を覆っているハンダペースト３７を貫通してスルーホール３１内に進入し、さらに先端部分がプリント基板２の下面側に所定の長さで突出する。
【００２０】
続いて、プリント基板２を図１に示すハンダ付け装置１の開口部３Ａに位置決めして載置する。これによって、図４Ｃに示すように、スルーホール３１を貫通してプリント基板２の下側に突出するリード２２の先端部分が熱源４の凹部２５に挿入される。
【００２１】
この状態で、制御装置６が熱源４の加熱媒体２７に通電し、熱源４の全体を加熱する。熱源４のセラミックス材を使用した遠赤外線による輻射熱によって、凹部２５内のリード２２が加熱される。さらに、制御装置６は、熱源４の熱風流路２８に熱風を流し、凹部２５内のリード２２に吹き付ける。その結果、熱風によって伝達される熱によってもリード２２を加熱する。ここで、熱風には、空気や不活性ガスが用いられるので、リード２２やその周囲に熱風が吹き付けられることによって、リード２２やハンダペースト３７の酸化が抑制される。そして、リード２２とプリント基板２が熱源４によって加熱されることによって伝達された熱により、ハンダペースト３７が溶融して一部がスルーホール３１とリード２２の間に進入する。
【００２２】
さらに、ハンダ付け装置１の制御装置６は、熱源４でハンダペースト３７を加熱する。これと同時に、制御装置６は、並進機構５を用いて熱源４を所定の振幅及び周期で並進往復移動させる。この実施の形態において、熱源４の振動は、図４Ｃに矢印で示すような直線の往復運動である。ここで、凹部２５は、リード２２との間の隙間が往復運動の振幅より小さく、熱源４の振動をリード２２に伝達可能な大きさを有する。このために、熱源４が移動することによって、凹部２５の側壁に押されるようにリード２２も移動させられる。その結果、挿入実装型部品２１が熱源４の移動に伴って並進往復移動、即ち振動する。一方、プリント基板２はベース３に固定されているので移動しない。その結果、スルーホール３１に対してリード２２が相対的に振動し、リード２２スルーホール３１とリード２２の間の間隔が周期的に狭くなったり、広がったりする。
【００２３】
例えば、図４Ｄに示すように、熱源４及び挿入実装型部品２１がプリント基板２に対して相対的に左側に移動すると、スルーホール３１の左側壁とリード２２の間の間隔が狭くなる。このとき、溶融状態にあるハンダペースト３７が毛細管現象によって、スルーホール３１とリード２２の間でハンダペースト３７の塗れ性が向上し、下向きの矢印に示すように、スルーホール３１の左側壁とリード２２の間の間隔にハンダペースト３７が吸い込まれるように進入する。反対側の領域、即ちスルーホール３１の右側壁とリード２２の間の隙間は大きくなるが、熱源４及び挿入実装型部品２１は、並進往復運動するので、図４Ｅに示すように、スルーホール３１の右側壁とリード２２の間の隙間が狭くなることがある。このタイミングで、スルーホール３１の右側壁とリード２２の間の隙間に、毛細管現象によってハンダペースト３７が吸い込まれるように進入する。
【００２４】
このように、熱源４の並進往復運動によって挿入実装型部品２１がプリント基板２に対して振動させられることによって、スルーホール３１の左側壁側の隙間と右側壁側の隙間とが交互に狭くなる。例えば、１回目にスルーホール３１の左側壁とリード２２の間の間隔が狭くなったときに、毛細管現象によって降下したハンダペースト３７が、２回目に同じように隙間が狭くなったときに、毛細管現象によってさらに下側に吸い込まれるようにして流れ込む。このようにして、溶融状態にあるハンダペースト３７が徐々にスルーホール３１の下側に向かって移動する。このように、プリント基板２に対してリード２２を振動させることによって、ハンダペースト３７に含まれるハンダの塗れ性が良好になり、スルーホール３１とリード２２の間の隙間にハンダが確実に充填される。これによって、ハンダ付け工程におけるハンダの偏りや、ボイドの発生が抑制される。
【００２５】
その結果、図５Ａに示すように、スルーホール３１とリード２２の間の隙がハンダペースト３７で埋められる。このとき、溶融したハンダペースト３７の一部がプリント基板２と熱源４の傾斜した平面２５Ａとで形成される空間に流出してフィレット３７Ａを形成する。
【００２６】
制御装置６は、ハンダペースト３７が溶融し、かつプリント基板２の下面側でフィレット３７Ａを形成するのに十分な時間が経過したら、並進機構５を停止させる。その後、プリント基板２をベース３から取り出すと、図５Ｂに示すように、挿入実装型部品２１のハンダ付けが完了する。
【００２７】
ここで、並進往復運動の周期及び振動時間の一例を以下に説明する。
図６に示すように、スルーホール３１の幅がＤ０で、リード２２の径がＤ１、毛細管現象を実現させるための隙間の大きさをｄｗとした場合、この実施の形態に好適な振動の振幅Ａ１は、（Ｄ０−（ｄｗ×２＋Ｄ１））≦Ａ１＜（Ｄ０−Ｄ１）である。振幅Ａ１がこの範囲を超えると、毛細管現象を利用したハンダペースト３１の充填効率が低下する。ここで、隙間ｄｗについて検証した結果を図７に示す。図７の横軸は隙間ｄｗを示し、縦軸は隙間ｄｗへのハンダペースト３７の重点率を示す。隙間ｄｗが０．０５ｍｍ以下であれば、充填率が１００％で安定する。このために、この実施の形態で隙間ｄｗは０．０５にした。ここで、図６に示すリード２２の断面形状は円形に限定されない。リード２２の断面が角形である場合には、Ｄ０はリード２２の幅、又は対角の長さになる。
【００２８】
また、ハンダ付けに必要な加熱時間をｔｎとしたとき、並進機構の振動時間ｔは、例えば、ｔ≦ｔｎ−５になる。これには、ハンダペースト３７の融点に到達した後、遅くともハンダペースト３７の加熱を終了する前に、リード２２やハンダペースト３７の均衡を取るために、５秒前に振動を停止することを示している。加熱時間ｔｎは、ハンダペースト３７の種類によって異なるが、例えば、６０秒〜１２０秒である。
【００２９】
さらに、並進機構５の振動周期の一例について説明する。振動周期をＴ１とした場合、例えば、Ｔ１≧（ｔｎ−５）／４とすることができる。例えば、加熱時間ｔｎが２５のとき、振動周期Ｔ１は５秒より大きくなる。また、このときの振動の周波数は０．２Ｈｚ以下になる。この実施の形態では、振幅Ａ１や、振動時間ｔ、例えば振動周期Ｔ１が実現できるように、制御装置６が並進機構５を制御する。
【００３０】
以上、説明したように、ハンダ付け装置１は、スルーホール３１を貫通したリード２２の先端を挿入する熱源４を有し、熱源４でリード２２を往復運動させながらハンダを含むハンダペースト３７を溶融させるようにした。並進機構５で発生させた振動が熱源４を介してリード２２に伝達されることによって、スルーホール３１とリード２２の間の隙間が周期的に狭くなる。そして、隙間が狭くなった領域において発生する毛細管現象によって、ハンダが侵入し易くなる。そして、リード２２の振動に伴ってハンダペースト３７がスルーホール３１の下端まで導かれるので、ハンダの偏りや、ボイドの発生が抑制される。これによって、プリント基板２とリード２２の外形の間で形成される隙間の大きさに影響を受けることなく、挿入実装型部品２１をプリント基板２に確実に、かつ高品質にハンダ付けできる。
【００３１】
また、挿入実装型部品２１が小型化し、リードの２２配置間隔が狭くなった場合や、挿入実装型部品２１をプリント基板２に千鳥配置することで更なる狭ピッチ化が図れた場合であっても、プリント基板２の厚さや、実装部品の熱容量などによらずに安定した品質でハンダ付けが行える。さらに、温度上昇を熱源４の周囲のみに限定することができるので、表面実装部品をプリント基板に実装することも可能である。また、温度上昇を熱源４の周囲のみに抑えることができることから、この実施形態はリペア装置又はリペア方法として実施することも可能である。
【００３２】
ここで、熱源４は、熱風流路２８を設けずに、加熱媒体２７のみでリード２２を加熱しても良い。また、熱源４は、上面に金属板２６を有しなくても良い。
【００３３】
また、図８Ａ〜図８Ｃを参照して、第１の実施の形態の変形例について説明する。
ハンダ付け装置１は、振動機構として、並進機構の変わりに、熱源４を回転運動させる回転揺動機構を有する。図８Ａに一例を示すように、回転揺動機構５１は、モータ５２の回転軸５２Ａが固定された回転ステージ５３を有する。回転ステージ５３は、中心に回転軸５２Ａが取り付けられている。さらに、回転ステージ５３の回転中心からずれた位置に熱源４が配置される。ここで、この実施の形態では、リード２２の回転半径が振幅Ａ１に略等しく、かつ振動時間ｔや、振動周期Ｔ１を実現できるように、制御装置６が回転揺動機構５１を制御する。
【００３４】
ハンダ付け時には、プリント基板２の位置を固定した状態で、モータ５２を用いて回転ステージ５３を回転させる。熱源４は、回転ステージ５３の中心からずれた位置に固定されているので、回転運動する。また、熱源４の凹部２５の側壁に押されることによって、挿入実装型部品２１も回転運動する。このときのリード２２の回転運動は、リード２２の軸線が円運動するような動きであり、リード２２とスルーホール３１の間の隙間ｄｗが０．０５ｍｍ以下になる。さらに、リード２２の軸線が円運動させられることによって、スルーホール３１とリード２２の間の距離が回転運動に伴って全ての方向で、順番に小さくなる。その結果、溶融状態にあるハンダペースト３７が下方に移動し、スルーホール３１とリード２とがハンダペースト３７で接合される。
【００３５】
例えば、図８Ｂ（ａ）と、図８Ｂ（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である図８Ｂ（ｂ）に示すように、熱源４と共に挿入実装型部品２１が回転し、スルーホール３１の左側壁とリード２２の間の間隔が狭くなると、この領域におけるスルーホール３１とリード２２の間でハンダペースト３７の塗れ性が向上する。
この後、挿入実装型部品２１の回転振動に伴って、図８Ｃに示すように、スルーホール３１の前側壁と、リード２２の間の隙間が狭くなり、この領域に溶融したハンダペースト３７が進入する。
【００３６】
さらに、挿入実装型部品２１の回転振動に伴って、図８Ｄ（ａ）及び図８Ｄ（ｂ）に示すように、スルーホール３１の右側壁とリード２２の間の間隔が狭くなって、ハンダペースト３７の塗れ性が向上する。
そして、挿入実装型部品２１の回転振動に伴って、図８Ｅに示すように、スルーホール３１の後側壁と、リード２２の間の隙間が狭くなり、この領域に溶融したハンダペースト３７が進入する。この後は、図８Ｂに示す状態に戻る。このように、熱源４の回転運動に伴って、スルーホール３１とリード２２の間の距離が狭くなる領域が、螺旋状に変化する。その結果、ハンダペースト３７の偏りやボイドの発生を防止できる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態について図面を参照して説明する。第１の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付す。また、第１の実施の形態と重複する説明は省略する。
この実施の形態の熱源は、リードの加熱機能と、リードのクランプ機能とを有することを特徴とする。図９Ａに示すように、熱源６１は、リード２２を挟むように配置された一対の側部６２，６３と、底部６４を有する。各側部６２，６３及び底部６４は、セラミックス等から製造されており、内部に加熱媒体６５が埋め込まれている。さらに、各側部６２，６３の対向する内側の面には、突起６６が複数形成されている。
【００３８】
一方の側部６２は、並進機構５のステージ１５に固定されており、他方の側部６３は、左右方向、即ち、一方の側部６２に近接又は離間する方向にスライド可能にステージ１５に支持されている。さらに、底部６４は、他方の側部６３の移動方向と直交する上下方向にスライド可能にステージ１５に支持されている。そして、底部６４の下面と、他方の側部６３の外面のそれぞれに当接するＬ字形の調整部材６７がピン６８でステージ１５に回動自在に取り付けられている。また、初期段階における底部６４の位置は、加熱時の底部６４の位置より高い位置に設定されている。さらに、底部６４の側面と、他方の側部６３の底面と調整部材６７とで囲まれる領域には、隙間６９が設けられている。
【００３９】
図９Ｂに示すように、プリント基板２のスルーホール３１に挿入実装型部品２１を挿入すると、スルーホール３１から下方に突出するリード２２によって底部６４が下方に押し下げられる。このとき、底部６４によって調整部材６７の一方の端部６７Ａも下方に押し下げられるので、調整部材６７の全体がピン６８を軸にして回動する。これによって、調整部材６７の他方の端部６７Ｂが他方の側部６３を押す。これによって、他方の側部６３が一方の側部６２に向かって移動し、リード２２が一対の側部６２，６３によって把持される。
【００４０】
続いて、並進機構５を駆動させ、熱源６１を振動させながら、リード２２を加熱してハンダペースト３７を溶融させる。熱源６１を介して並進機構５で発生させた振動をリード２２に伝達することによって、スルーホール３１とリード２２の間の隙間を周期的に変化させることによって、スルーホール３１とリード２２の隙間にハンダペースト３７が確実に進入する。熱源６１の振動は、図２に示す並進機構５又は図８Ａに示す回転揺動機構５１でも良い。また、図９Ａに示す熱源６１は、熱風流路２８や、金属板２６を設けても良い。
【００４１】
以上、説明したように、この実施の形態では、リード２２を熱源６１で把持することができるので、リード２２と熱源６１の間の熱伝達面積を増大できる。これによって、リード２２への熱伝達性が向上する。熱源６１を振動させることによる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
ここで、図１０Ａ、及び図１０Ｂを参照して変形例について説明する。
図１０Ａに示すように、熱源７１は、他方の側部６３及び底部６４を覆う容器７２を有し、他方の側部６３及び底部６４と容器７２の間の隙間には袋体に空気を充填したエアマット７４が挿入されている。エアマット７４は、ゴムや油でも良い。
図１０Ｂに示すように、リード２２を熱源７１に挿入すると、底部６４が下方に押される。底部６４の下側に配置されていたエアマット７４が萎んで、内部の空気が上方に移動してエアマット７４の上部を膨らませる。これによって、他方の側部６３が押されてリード２２が一対の側部６２，６３によって把持される。
このような熱源７１では、リード２２と熱源７１の間の熱伝達面積を増大できる。これによって、リード２２への熱伝達性が向上する。熱源７１を振動させることによる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態について図面を参照して説明する。第１又は第２の実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付す。また、第１又は第２の実施の形態と重複する説明は省略する。
図１１Ａに示すように、熱源８１に凹部８２が形成されており、凹部８２には、液状物質８３が注入されている。液状物質８３は、ハンダペースト３７の融点以上、例えば３００℃以上の高温でも液体状態を安定して維持するような物質、例えばオイルや融点が高いハンダなどがあげられる。オイルの例としては、メチルフェニル系又はジメチル系のシリコーンオイルがある。
図１１Ｂに示すように、ハンダ付け時には、熱源８１の凹部８２にリード２２の先端を挿入させる。凹部８２内の液状物質８３が凹部８２とリード２２の間の隙間を埋め、熱伝導性を向上させる。挿入実装型部品２１の実装時には、並進機構５又は回転揺動機構５１で熱源８１を振動させながら、リード２２を加熱してハンダペースト３７を溶融させる。熱源８１を介してリード２２に振動を与え、スルーホール３１とリード２２の間の隙間を周期的に変化させることによって、スルーホール３１とリード２２の隙間にハンダペースト３７が確実に進入する。
【００４４】
この実施の形態では、熱源８１とリード２２の熱伝達面積を増大できる。これによって、リード２２への熱伝達性が向上する。熱源８１を振動させることによる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
ここで、実施形態の変形例について説明する。
図１２Ａに示すように、プリント基板２にハンダペースト３７を塗布したら、挿入実装型部品２１をプリント基板２の所定位置に配置する。このとき、リード２２がプリント基板２のスルーホール３１を貫通し、下方の突出する。続いて、転写冶具９２を上昇させる。転写冶具９２の上面には予めハンダペースト９３が所定の厚さで塗布されており、リード２２の先端にハンダペースト９３が転写される。
【００４６】
この後、図１２Ｂに示すように、転写冶具９２を下げて、代わりに熱源８１を上昇させ、リード２２の先端部を凹部８２内に挿入させる。リード２２の先端部に転写されたハンダペースト９３がリード２２と熱源８１の凹部８２の間を埋めることによって、熱伝導性を向上させる。挿入実装型部品２１の実装時には、並進機構５又は回転揺動機構５１で熱源６１を振動させながら、リード２２を加熱してハンダペースト３７を溶融させる。リード２２に振動を加えてスルーホール３１とリード２２の間の隙間を周期的に変化させることによって、スルーホール３１とリード２２の隙間にハンダペースト３７が確実に進入する。
【００４７】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態について図面を参照して説明する。第１から第３のいずれかの実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付す。また、第１から第３のいずれかの実施の形態と重複する説明は省略する。
熱源は、基板を加熱するヒータ部を有することを特徴とする。
図１３Ａに示すように、熱源１０１は、リード２２を挿入可能な凹部２５を有する。さらに、熱源１０１の内部には、加熱媒体２７が埋め込まれると共に、熱風流路２８が形成されている。熱風流路２８は、加熱媒体２７を囲むように配置されると共に、凹部２５を挟んで上端まで延びることで、上側ヒータ部１０５を形成している。上側ヒータ部１０５の上面は、金属板２６が設けられておらず、セラミックスが露出している。
【００４８】
ハンダ付け時には、最初にリード２２を熱源１０１の上側ヒータ部１０５によって温める。その後、並進機構５を駆動させて、図１３Ｂに示すように、熱源１０１の凹部２５にリード２２を挿入させる。この後、第１の実施の形態と同様にして、並進機構５で熱源１０１を振動させながら、リード２２を加熱してハンダペースト３７を溶融させる。熱源１０１を介して並進機構５で発生させた振動をリード２２に伝達することによって、スルーホール３１とリード２２の間の隙間を周期的に変化させる。これによって、スルーホール３１とリード２２の隙間にハンダペースト３７が確実に進入する。このとき、上側ヒータ部１０５は、プリント基板２を加熱することで、ハンダペースト３７の溶解を促進させる。
【００４９】
ここで、リード２２を振動させる装置には、図８Ａに示す回転揺動機構５１を用いても良い。並進機構５と回転揺動機構５１のいずれを用いる場合であっても、熱源１０１を上下移動させる不図示の昇降機構を設けることが好ましい。昇降機構によって熱源１０１を上下移動させることによって、上側ヒータ部１０５でリード２２を予備加熱することが可能になる。
【００５０】
この実施の形態では、上側ヒータ部１０５でリード２２を予熱した状態からハンダ接合を開始するので、ハンダペースト３７を確実に溶融させることができる。熱源１０１を振動させることによる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
ここで、図１４に示す熱源１１１のように、熱風流路２８は、噴出し孔２８Ａを有しなくても良い。
【００５２】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態について図面を参照して説明する。第１から第４のいずれかの実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付す。また、第１から第４のいずれかの実施の形態と重複する説明は省略する。
図１５Ａに示す熱源１２１は、加熱媒体２７が埋め込まれた容器１２２に液状物質８３が収容されている。液状物質８３は、例えばホットオイルや溶融させたハンダが用いられ、不図示のヒータなどを用いて２３０℃〜３２０℃に保たれる。振動機構１２５には、容器１２２内の液状物質８３を攪拌し、波を発生させるスターラが用いられる。
【００５３】
挿入実装型部品２１をプリント基板２にハンダ付けするときは、リード２２の先端を液状物質８３内に浸漬させる。続いて、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、振動機構１２５で液状物質８３に波を発生させる。液状物質８３によってリード２２が暖めてハンダペースト３７を溶融させると共に、熱源１２１を介して並進機構５又は回転揺動機構５１の振動をリード２２に伝達し、リード２２を振動でさせることによってスルーホール３１とリード２２の間の隙間を周期的に変化させる。これによって、スルーホール３１とリード２２の隙間にハンダペースト３７が確実に進入する。
【００５４】
この実施の形態では、液状物質８３を用いることによって熱源１２１とリード２２の熱伝達面積を増大できる。これによって、リード２２への熱伝達性が向上する。熱源１２１を振動させることによる効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００５５】
ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。
【００５６】
以下に、前記の実施の形態の特徴を付記する。
（付記１）
スルーホールを有し、ハンダが塗布されたプリント基板を固定するベースと、前記プリント基板の前記スルーホールに挿入された挿入実装型部品のリードの先端を収容する凹部を有し、前記リードを加熱する加熱媒体を備える熱源と、前記熱源を振動させることによって、前記凹部に収容された前記リードを前記プリント基板に対して振動させる振動機構と、を含むことを特徴とするハンダ付け装置。
（付記２）  前記振動機構は、前記熱源を並進往復運動させるように構成したことを特徴とする付記１に記載のハンダ付け装置。
（付記３）  前記振動機構は、前記熱源を介して振動する前記リードの軸線が円運動するように構成したことを特徴とするハンダ付け装置。
（付記４）  前記振動機構を制御する制御装置を有し、前記スルーホールの幅をＤ０、前記リードの幅をＤ１、前記スルーホールと前記リードに配置された前記ハンダに毛細管現象を発現させるために必要な隙間の大きさをｄｗとしたとき、前記制御装置は、前記振動機構の振幅Ａ１が、（Ｄ０−（ｄｗ×２＋Ｄ１））≦Ａ１＜（Ｄ０−Ｄ１）となるように前記振動機構を駆動させるように構成したことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか一項に記載のハンダ付け装置。
（付記５）  ハンダ付けに必要な加熱時間をｔｎとしたとき、前記制御装置は、前記リードをｔｎ−５以下の間、振動させるように構成したことを特徴とする付記４に記載のハンダ付け装置。
（付記６）  前記熱源は、熱風を前記リードに向けて吹き出す流路を有することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか一項に記載のハンダ付け装置。
（付記７）  プリント基板のスルーホールに挿入実装型部品のリードを挿入し、前記リードの先端部を前記スルーホールから突出させる工程と、前記リードの先端部を加熱媒体が収容された熱源の凹部に挿入する工程と、前記熱源で前記リードを加熱してハンダを溶かすと共に、前記熱源を振動させることによって前記リードを前記プリント基板に対して振動させる工程と、を含むことを特徴とするハンダ付け方法。
（付記８）  前記スルーホールの幅をＤ０、前記リードの幅をＤ１、前記スルーホールと前記リードに配置された前記ハンダに毛細管現象を発現させるために必要な隙間の大きさをｄｗとしたとき、前記振動機構の振幅Ａ１は、（Ｄ０−（ｄｗ×２＋Ｄ１））≦Ａ１＜（Ｄ０−Ｄ１）であることを特徴とする付記７に記載のハンダ付け方法。
（付記９）  ハンダ付けに必要な加熱時間をｔｎとしたとき、並進機構の振動時間をｔｎ−５以下にしたことを特徴とする付記８に記載のハンダ付け方法。
【符号の説明】
【００５７】
１  ハンダ付け装置
２  プリント基板
３  ベース
４，６１，７１，１２１  熱源
５  並進機構（振動機構）
６  制御装置
２１  挿入実装型部品
２２  リード
２５，８２  凹部
２７  加熱媒体
２８  熱風流路
３１  スルーホール
３７  ハンダペースト
５１  回転揺動機構（振動機構）
Ａ１  振幅
Ｄ０  スルーホールの幅
Ｄ１  リードの幅
ｄｗ  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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