(57)【要約】【課題】捨てランドを設けることなくプリント配線基板に電子部品をフローはんだ付け方法によってはんだ付けすることができるフローはんだ付け用治具を提供すること。【解決手段】フローはんだ付け方法によってプリント配線基板１００に電子部品１０１をはんだ付けする際に、プリント配線基板１００に装着され、プリント配線基板１００のうちはんだ付けを行う部分を含む所定の領域を露出させる開口部１２と、所定の領域以外の領域をマスクするマスク部１３とを有するフローはんだ付け用治具１であって、開口部１２は、プリント配線基板１００の搬送方向Ｂに対して上流側の側壁にはんだに濡れる材料から構成されるはんだ濡れ部１５を備える。【選択図】        図３−２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローはんだ付け方法によってプリント配線基板に電子部品をはんだ付けする際に前記プリント配線基板に装着され、前記プリント配線基板のうちはんだ付けを行う部分を含む所定の領域を露出させる開口部と、前記所定の領域以外の領域をマスクするマスク部とを有するフローはんだ付け用治具であって、
前記開口部を形成する側壁における前記プリント配線基板の搬送方向に対して上流側の側壁表面を、はんだに濡れる材料によって構成することを特徴とするフローはんだ付け用治具。
【請求項２】
前記上流側の側壁表面に、はんだに濡れる材料を付着したことを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け用治具。
【請求項３】
前記はんだに濡れる材料は、前記開口部に露出される前記電子部品のリード端子の位置を、前記搬送方向に対して上流側の側壁上に投影した位置にのみ形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のフローはんだ付け用治具。
【請求項４】
フローはんだ付け方法によってプリント配線基板に電子部品をはんだ付けする際に前記プリント配線基板に装着され、前記プリント配線基板のうちはんだ付けを行う部分を含む所定の領域を露出させる開口部と、前記所定の領域以外の領域をマスクするマスク部とを有するフローはんだ付け用治具であって、
前記開口部を形成するすべての側壁表面を、はんだに濡れる材料によって構成することを特徴とするフローはんだ付け用治具。
【請求項５】
前記開口部を形成するすべての側壁表面に、はんだに濡れる材料を付着したことを特徴とする請求項４に記載のフローはんだ付け用治具。
【請求項６】
前記はんだに濡れる材料は、前記開口部に露出される前記電子部品のリード端子の位置を、それぞれの前記側壁上に投影した位置にのみ形成されることを特徴とする請求項４または５に記載のフローはんだ付け用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板上の電子部品をフローはんだ付け方法によりはんだ付けする際に使用されるフローはんだ付け用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板のスルホールに電子部品のリード端子を挿入しはんだ付けを行なって、電子部品をプリント配線基板に実装する処理が行われるが、実装する電子部品が多数存在する場合に多く用いられる方法の一つに、フローはんだ付け方法がある。このフローはんだ付け方法は、簡単には、溶融状態のはんだを噴流させた領域上に、プリント配線基板のはんだ付けを行ないたい部分を通過させることによって、リード端子とスルホールとの間の空隙にはんだを供給して、はんだ付けを行うものである。このとき、プリント配線基板の下面上のはんだ材料の付着が好ましくない領域などに、溶融状態のはんだ材料の付着を防止するマスクの役割を果たすためのフローはんだ付け用の治具が装着される場合が多い。
【０００３】
図１−１は、フローはんだ付けが行なわれるプリント配線基板の概略を示す斜視図であり、図１−２は、プリント配線基板のスルホール周辺を模式的に示す断面図であり、図１−３は、フローはんだ付け用治具が装着されたプリント配線基板の下面図であり、図１−４は、図１−３のＡ−Ａ断面図であり、図２は、フローはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。
【０００４】
プリント配線基板１００には、たとえば上面側に回路パターンが形成され、この回路パターン上の電子部品１０１の実装位置にスルホール１１１が形成される。このスルホール１１１の壁面とその近傍は銅箔などのはんだに濡れる材料からなるランド１１２が形成され、ランド１１２を除く部分には、はんだに濡れない材料からなるはんだレジスト１１３が被覆される。このようなプリント配線基板１００のスルホール１１１に電子部品１０１から引き出されたリード端子１０２をプリント配線基板１００の上面側から挿入して、プリント配線基板１００上の所定の位置に電子部品１０１を配置する。また、ランド１１２表面でのはんだ材料の濡れ広がりを良好にするために、電子部品１０１が配置されていない下側のプリント配線基板１００のランド１１２にフラックスを塗布する。このようなプリント配線基板１００の下面にフローはんだ付け用治具２０１を装着して、はんだ付けを行なう。このフローはんだ付け用治具２０１は、プリント配線基板１００の下面のはんだ付けする所定の領域を露出させる開口部２１２と、噴流によって供給される溶融状態のはんだ材料の付着が好ましくない領域をマスクするマスク部２１３とを有する。図１−３〜図１−４に示される例では、スルホール１１１にリード端子１０２を挿入して実装されるプリント配線基板１００上の電子部品１０１Ａの位置に対応する箇所に開口部２１２が設けられており、この領域のみはんだ付けが行なわれることになる。
【０００５】
このようなフローはんだ付け用治具２０１を装着したプリント配線基板１００は、所定の速度で搬送されながら、ランド１１２に塗布されたフラックスの働きをよくするために、まず加熱される。その後図２に示されるように、プリント配線基板１００は、溶融状態のはんだ材料を噴流させて供給するはんだ供給部５０の上部を通過するように搬送される。このとき、溶融状態のはんだ材料はプリント配線基板１００と接触した状態にあり、溶融状態のはんだ材料は、スルホール１１１の上面側から挿入されるリード端子１０２とスルホール１１１の内壁との間の空隙を、プリント配線基板１００の下面側から毛管現象によって濡れ上がり、スルホール１１１の空隙を埋める。その後、はんだ供給部５０を通過して遠ざかると、スルホール１１１の空隙を埋めた溶融状態のはんだ材料が冷却されて凝固し、プリント配線基板１００に電子部品１０１がはんだ付けされる。
【０００６】
ところで、このようなフローはんだ付け方法においては、電子部品１０１Ａのリード端子１０２が搬送方向（図中矢印Ｂで示される）に沿って複数配置されている場合に、プリント配線基板１００の搬送方向Ｂに対して最も上流側のランド１１２Ａと、該ランド１１２Ａよりも１つ下流側のランド１１２Ｂとの間で、搬送方向Ｂに対して下流側になるランド１１２Ｂから引き寄せられるはんだによってはんだブリッジが発生してしまうという問題点があった。そこで、このようなはんだブリッジの発生を抑制するために、従来では、搬送方向Ｂに対して最も上流側の電子部品１０１Ａのリード端子１０２を挿入するためのランド１１２Ａの上流側近傍にダミーのランドである捨てランド１２１をプリント配線基板１００に設けるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。このような構成によれば、プリント配線基板１００の搬送方向Ｂに対して、最も上流側の捨てランド１２１と、該捨てランド１２１よりも１つ下流側のランド１１２Ａとの間ではんだブリッジが発生しても、捨てランド１２１には電子部品のリード端子が接続されていないので、ショートなどの問題が生じることがない。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−９７８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、フローはんだ付け方法を用いて電子部品をプリント配線基板上にはんだ付けする場合には、はんだブリッジを防止するために特許文献１に記載されたような捨てランドを設けなければならず、捨てランドを設ける分だけ、プリント配線基板の面積が大きくなってしまう。
【０００９】
このようなことから、本発明が解決しようとする課題としては、従来のプリント配線基板に電子部品を実装する場合には捨てランドを設ける必要があるという問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、フローはんだ付け方法によってプリント配線基板に電子部品をはんだ付けする際に前記プリント配線基板に装着され、前記プリント配線基板のうちはんだ付けを行う部分を含む所定の領域を露出させる開口部と、前記所定の領域以外の領域をマスクするマスク部とを有するフローはんだ付け用治具であって、前記開口部を形成する側壁における前記プリント配線基板の搬送方向に対して上流側の側壁表面を、はんだに濡れる材料によって構成することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、フローはんだ付け方法によってプリント配線基板に電子部品をはんだ付けする際に前記プリント配線基板に装着され、前記プリント配線基板のうちはんだ付けを行う部分を含む所定の領域を露出させる開口部と、前記所定の領域以外の領域をマスクするマスク部とを有するフローはんだ付け用治具であって、前記開口部を形成するすべての側壁表面を、はんだに濡れる材料によって構成することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるフローはんだ付け用治具の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本発明がこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
図３−１は、本発明にかかるフローはんだ付け用治具の構成の一例を示す斜視図であり、図３−２は、フローはんだ付け用治具の平面図であり、図３−３は、図３−２のＣ−Ｃ断面図であり、図３−４は、このフローはんだ付け用治具を取り付けるプリント配線基板の下面図であり、図４−１〜図４−６は、本発明のフローはんだ付け用治具をプリント配線基板に取り付けた場合のはんだ付け処理の概略を模式的に示す図であり、図５−１〜図５−２は、フローはんだ付け用治具のはんだ濡れ部の他の構成例を示す下面の一部斜視図である。ここで、プリント配線基板の上面の構成は図１−１と同様であるものとする。また、図４−１〜図４−６は、図３−２における線Ｄ−Ｄで切断した場合の断面の様子を示しており、図４−５〜図４−６は、搬送方向Ｂに対して最も上流側のスルホールとフローはんだ付け用治具の一部分を拡大した断面の様子を示している。なお、これらの図において、図示を省略しているが、スルホールの側壁とその周囲には図１−２に示されるようにはんだに濡れる材料からなるランドが形成されているものとする。
【００１４】
フローはんだ付け用治具１は、フローはんだ付け方法において、プリント配線基板１００に装着されるものであり、プリント配線基板１００が載置される本体部１０と、本体部１０に載置されたプリント配線基板１００を固定する固定部２０とを有して構成される。本体部１０は、矩形状を有しており、プリント配線基板１００を載置する部分にはプリント配線基板１００がちょうど収まるように矩形状の凹部１１が形成されている。この本体部１０の凹部１１は、載置するプリント配線基板１００の下面の表面部分と接触して支持するように構成されている。この凹部１１は、開口部１２とマスク部１３を有するように行使されている。
【００１５】
開口部１２は、本体部１０にプリント配線基板１００が載置された場合に、電子部品１０１Ａのリード端子１０２の接続位置であるスルホール１１１Ａ周辺の領域を露出するように設けられた開口である。つまり、プリント配線基板１００にフローはんだ付け用治具１を取り付けた場合にはんだ付けを行なう電子部品１０１のリード端子１０２とスルホール１１１が存在する箇所に対応して開口部１２が設けられている。開口部１２の側壁のうち、プリント配線基板１００の搬送方向Ｂの上流側の側壁は、はんだに濡れる材料によって構成されるはんだ濡れ部１５となっている。はんだに濡れる材料として、たとえば銅や、ベースの鉄に金や錫をメッキしたもの、またははんだメッキをしたものなどを挙げることができる。この実施例では、はんだ濡れ部１５は、開口部１２の上流側の側壁の表面に、はんだに濡れる材料を付着した場合を示している。これにより、開口部１２の搬送方向Ｂに対して上流側の側壁に構成されるはんだ濡れ部１５によって、搬送方向Ｂに対して最も上流側に存在する２つの隣り合うランド（スルホール１１１Ａ，１１１Ｂ）間のはんだブリッジが防止される。そのため、図３−４に示されるように、プリント配線基板１００には、捨てランドが設けられていない。
【００１６】
マスク部１３は、凹部１１に形成される開口部１２以外の部分であり、フローはんだ付けの実行中にプリント配線基板１００に溶融状態のはんだ材料が付着するのを防止するためのマスクとしての機能を有している。マスク部１３には、プリント配線基板１００を載置した際に既に実装されている電子部品やリード端子の配置にあわせて窪み１４が設けられている。つまり、マスク部１３では、電子部品やリード端子が実装されていない部分のプリント配線基板１００の下面表面を支持するように、実装されている電子部品やリード端子のプリント配線基板１００の下面表面からの高さの分だけ窪み１４を設けて本体部１０の凹部１１がさらに深く形成されている。これにより、プリント配線基板１００の下面側が実装された電子部品やリード端子によって凹凸を有する場合でも、プリント配線基板１００をがたつかせることなく本体部１０の凹部１１（マスク部１３）上に支持することができるとともに、開口部１２から溶融したはんだ材料が他のプリント配線基板１００の領域に流れ込むことを防いでいる。
【００１７】
固定部２０は、プリント配線基板１００を本体部１０の凹部１１に載置した後に、プリント配線基板１００とフローはんだ付け用治具１との間の位置関係がずれないように機械的に固定する役割を有するものである。フローはんだ付け方法によるはんだ付けの最中ではプリント配線基板１００は搬送される状態にあるので、搬送中にプリント配線基板１００とフローはんだ付け用治具１との間で位置ずれが生じないように両者を固定するものであればよい。図３−１〜図３−３の例では、本体部１０に固定された軸２１に回転可能に支持された底面が楕円状の柱状体２２が固定部２０となっている場合が例示されている。この固定部２０は、楕円状の底面の中心ではない位置で柱状体２２を軸支した構成を有しているので、柱状体２２を軸２１の回りで回転させることで本体部１０の凹部１１に載置されたプリント配線基板１００の表面を押さえつけて固定することができる。
【００１８】
ここで、このようなフローはんだ付け用治具１を用いてプリント配線基板１００にフローはんだ付けを行なう処理について説明する。まず、図４−１〜図４−２に示されるようにリード端子１０２をスルホール１１１に挿入して電子部品１０１が配置されたプリント配線基板１００を、図３−１〜図３−３に示されるフローはんだ付け用治具１の本体部１０の凹部１１に載置し、固定部２０よって固定する。このとき、凹部１１に設けられた開口部１２や窪み１４は、プリント配線基板１００の下面の電子部品１０１やリード端子１０２の配置と対応しているので、プリント配線基板１００の載置する方向を凹部１１の形状に一致させる必要がある。このようにフローはんだ付け用治具１を装着したプリント配線基板１００は、フローはんだ付け用治具１を取り付けた側を下側にして、溶融状態のはんだ材料が下側から噴流されるはんだ供給部５０に所定の速度で搬送される。このとき、フローはんだ付け用治具１の開口部１２の側壁に形成されたはんだ濡れ部１５が、搬送方向Ｂに対して上流側に位置して搬送されるように、プリント配線基板１００を搬送機構に対して設置する必要がある。
【００１９】
図４−３に示されるように、プリント配線基板１００がはんだ供給部５０の上部に至ると、フローはんだ付け方法による電子部品１０１のプリント配線基板１００へのはんだ付けが開始される。このとき、プリント配線基板１００の下面は溶融状態のはんだ材料と接触した状態にあるが、フローはんだ付け用治具１の本体部１０に開口部１２が設けられている領域にのみ溶融状態のはんだ材料が供給され、その他のマスク部１３によって覆われたプリント配線基板１００上の領域にははんだ材料は供給されない。また、はんだ付けは、搬送方向Ｂに対して下流側に位置するスルホール１１１とリード端子１０２の組からなされる。フローはんだ付け用治具１の開口部１２において、プリント配線基板１００の下側から噴流された溶融状態のはんだ材料は、リード端子１０２とスルホール１１１の内壁との間の空隙を、プリント配線基板１００の下面側から毛管現象によって濡れ上がり、スルホール１１１の空隙を埋める。その後、プリント配線基板１００のスルホール１１１がはんだ供給部５０から次第に離れていくと、スルホール１１１の空隙を埋めているはんだ材料５１は冷却されて凝固し、リード端子１０２とランド（スルホール１１１）とがはんだ付けされる。
【００２０】
図４−４に示されるように、搬送方向に対して最も上流側のスルホール１１１Ａとリード端子１０２Ａの組がはんだ供給部５０の上部を通過する際に、溶融状態のはんだ材料は、最も上流側のスルホール１１１Ａとフローはんだ付け用治具１のはんだ濡れ部１５とを覆う状態で存在する。しかし、プリント配線基板１００の搬送に伴ってはんだ材料５１は、濡れ性の高い最も上流側のスルホール１１１Ａとフローはんだ付け用治具１のはんだ濡れ部１５とにそれぞれ引き寄せられる。つまり、プリント配線基板１００のスルホール１１１Ａ周辺の領域とはんだ濡れ部１５ははんだに濡れるように構成されているが、それ以外の領域でははんだに濡れない材料によって構成されているので、溶融状態のはんだ材料５１は、はんだに濡れる材料の方へと移動する。これにより、図４−５に示されるように、最も上流側のスルホール１１１Ａとはんだ濡れ部１５との間ではんだ材料５１が切断される。切断されたそれぞれのはんだ材料５１をここでは、はんだ材料５１Ａ，５１Ｂとする。ついで、図４−６に示されるように、プリント配線基板１００がさらに搬送されると、はんだ濡れ部１５が溶融状態のはんだ材料５１Ｃと切断され、溶融状態のはんだ材料５１Ｃははんだ供給部５０へと戻ることになる。なお、はんだ濡れ部１５に残ったはんだ材料５１Ｂは、そのままはんだ濡れ部１５についた状態のままとなる。そして、はんだ供給部５０から離れるにしたがって、最も上流側のスルホール１１１Ａに満たされたはんだ材料５１Ａやはんだ濡れ部１５に残ったはんだ材料５１Ｂが、次第に冷却されて固化する。このとき、はんだ濡れ部１５が従来のプリント配線基板上に設けられる捨てランドの役割をしているので、最も上流側のスルホール１１１Ａの上流側に捨てランドが存在しなくても、スルホール１１１Ａとこのスルホール１１１Ａよりも１つ下流側のスルホール１１１Ｂとの間ではんだブリッジが発生することはない。以上のようにして、フローはんだ付けが行われる。
【００２１】
なお、上述した説明では、はんだ濡れ部１５として、フローはんだ付け用治具１の開口部１２の側壁のうち、搬送方向Ｂに対して上流側の側壁の全体をはんだに濡れる材料を付着するようにしたが、フローはんだ付け用治具１の開口部１２の側壁自体をはんだに濡れる材料で構成してもよい。また、図５−１〜図５−２に示されるように、フローはんだ付け用治具１の開口部１２を形成する側壁のうち、開口部１２に露出される電子部品１０１Ａのリード端子１０２の位置を、搬送方向Ｂに対して上流側の側壁上に投影した位置にのみはんだに濡れる材料を形成するようにしてもよい。この図５−１〜図５−２に示されるように、ＤＩＰ（Dual Inline Package）のようなパッケージの電子部品１０１Ａの場合、電子部品１０１Ａの配置の仕方による搬送方向は二方向ある。つまり、図５−１に示されるように、直方体状の電子部品１０１Ａの一辺に配列された複数のリード端子１０２の列に垂直な方向が搬送方向Ｂとなる場合と、図５−２に示されるように、直方体状の電子部品１０１Ａの一辺に配列されたリード端子１０２の列の方向が搬送方向Ｂとなる場合である。本発明は、これらのいずれの場合であっても適用することができ、電子部品１０１Ａのリード端子１０２の位置をそれぞれの搬送方向Ｂに対して上流側の側壁上に投影した位置にはんだ濡れ部１０５を形成すればよい。
【００２２】
さらに、上述した説明では、はんだ濡れ部１５として、フローはんだ付け用治具１の開口部１２の側壁のうち、搬送方向Ｂに対して上流側の側壁をはんだに濡れる材料で構成するようにしたが、開口部１２のすべての側壁をはんだに濡れる材料で構成するようにしてもよい。このようにすることで、フローはんだ付け用治具１を取り付けたプリント配線基板１００の搬送を行う際に、プリント配線基板１００の搬送方向Ｂを考慮して搬送機構に設置する必要がなくなる。さらに、上述したプリント配線基板１００やフローはんだ付け用治具１の形状や構成は一例であり、これに限定されるものではない。
【００２３】
この実施例によれば、フローはんだ付け方法において、フローはんだ付け用治具１の搬送方向Ｂに対して上流側の面にはんだに濡れる材料からなるはんだ濡れ部１５を設けることによって、搬送方向Ｂに対して最も上流側のスルホール１１１（ランド）とそれよりも１つ下流側のスルホール１１１（ランド）との間ではんだブリッジが形成されることなく、はんだ付けを行なうことが可能となる。また、図３−４に示されるように、プリント配線基板１００側に、はんだブリッジ防止用の捨てランドを、搬送方向Ｂに対して最も上流側のピンの上流側近傍に設ける必要がなくなる。そのため、プリント配線基板１００のサイズを小型化することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１−１】フローはんだ付けが行なわれるプリント配線基板の概略を示す斜視図である。
【図１−２】プリント配線基板のスルホール周辺を模式的に示す断面図である。
【図１−３】フローはんだ付け用治具が装着されたプリント配線基板の下面図である。
【図１−４】図１−３のＡ−Ａ断面図である。
【図２】フローはんだ付け方法の概略を説明するための断面図である。
【図３−１】本発明によるフローはんだ付け用治具の構成の一例を示す斜視図である。
【図３−２】フローはんだ付け用治具の平面図である。
【図３−３】図３−２のＣ−Ｃ断面図である。
【図３−４】このフローはんだ付け用治具を取り付けるプリント配線基板の下面図である。
【図４−１】本発明のフローはんだ付け用治具を用いた場合のフローはんだ付けの処理の概略を模式的に示す図である（その１）。
【図４−２】本発明のフローはんだ付け用治具を用いた場合のフローはんだ付けの処理の概略を模式的に示す図である（その２）。
【図４−３】本発明のフローはんだ付け用治具を用いた場合のフローはんだ付けの処理の概略を模式的に示す図である（その３）。
【図４−４】本発明のフローはんだ付け用治具を用いた場合のフローはんだ付けの処理の概略を模式的に示す図である（その４）。
【図４−５】本発明のフローはんだ付け用治具を用いた場合のフローはんだ付けの処理の概略を模式的に示す図である（その５）。
【図４−６】本発明のフローはんだ付け用治具を用いた場合のフローはんだ付けの処理の概略を模式的に示す図である（その６）。
【図５−１】フローはんだ付け用治具のはんだ濡れ部の他の構成例を示す図である。
【図５−２】フローはんだ付け用治具のはんだ濡れ部の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  フローはんだ付け用治具
１０  本体部
１１  凹部
１２  開口部
１３  マスク部
１４  窪み
１５  はんだ濡れ部
２０  固定部
５０  はんだ供給部
５１  はんだ
１００  プリント配線基板
１０１  電子部品
１０２  リード端子
１１１  スルホール
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図１−４】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図５−１】
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【図５−２】
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