(57)【要約】      （修正有）【課題】部品挿入孔の予備半田工程において、半田濡れのムラや、部品挿入孔が半田で塞がれることのない予備半田の方法を提供する。【解決手段】回路基板１１上に設けられるとともに部品挿入孔１４を有するランド１２にクリーム半田１３を塗布する塗布工程と、この塗布工程の後で、吸引孔１６を有する硬質ステージ１５上面に部品挿入孔１４と吸引孔１６を合わせるとともに回路基板１１を載置する載置工程と、この載置工程の後で、クリーム半田１３を溶融しながら硬質ステージ１５の裏面側から吸引するか或いは部品挿入孔１４の上方から気体を噴出するかの少なくとも何れか方法を用いて部品挿入孔１４内の不要半田を除去する除去工程とを有するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に設けられた部品挿入孔の周囲を形成されたランド部にクリーム半田を塗布する塗布工程と、
前記回路基板を、硬質ステージに形成された吸引孔に前記部品挿入孔を合わせるともに前記硬質ステージに前記回路基板を載置する載置工程と、
この載置工程の後で、前記クリーム半田を溶融しながら前記硬質ステージの裏面側から吸引するか或いは前記部品挿入孔の上方から気体を噴射するかの少なくとも何れか一つの手段を用いて前記部品挿入孔内の不要半田を除去する除去工程とを
有する回路基板の予備半田形成方法。
【請求項２】
前記塗布工程において、クリーム半田は部品挿入孔を塞ぐように塗布される請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項３】
前記塗布工程において、孔径が０．６ｍｍの部品挿入孔では、粘度が２５０〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田を用い、孔径が０．５ｍｍの部品挿入孔では、粘度が２００〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田い、孔径が０．４から０．２ｍｍの部品挿入孔では、粘度が１５０〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田を用いる請求項２に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項４】
前記硬質ステージに形成された吸引孔の孔径は、前記回路基板に形成された部品挿入孔の孔径より大きくした請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項５】
前記除去工程は、部品挿入孔の上面から前記クリーム半田が溶融する温度の不性ガスを噴射してクリーム半田を溶融するとともに、硬質ステージの裏面側から吸引する請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項６】
前記回路基板をフレキシブル基板とした請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項７】
フレキシブル基板をパレット上に載置した請求項６に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項８】
前記回路基板には複数の部品挿入孔が設けられるとともに、硬質ステージにはこれらの部品挿入孔に対応して複数の吸引孔が設けられた請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項９】
前記複数の夫々の吸入孔は、一つの吸引室に連結されるとともに、この吸引室は一つの真空ポンプで吸引される請求項８に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【請求項１０】
前記硬質ステージには回路基板が位置決めされる位置決め手段が設けられた請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の予備半田形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の回路基板の予備半田形成方法について説明する。従来の回路基板の予備半田形成方法について図６を用いて説明する。図６（ａ）は、部品挿入孔１を有するランド２が形成された回路基板３である。本技術は、この回路基板３上に形成されたランド２の上面に予備半田を形成する技術である。
【０００３】
そのために、図６（ｂ）に示すように、ランド２上にクリーム半田４をメタルマスクにより印刷（塗布工程）し、その後、加熱してこのクリーム半田４を溶融（溶融工程）し、図６（ｃ）に示すようにランド２の上面に予備半田５を形成するものであった。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平６−９７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらこのような従来の回路基板の予備半田形成方法では、クリーム半田４を塗布する際の塗布量の調整が難しかった。即ち、メタルマスクを用いてクリーム半田４を印刷するため、図６（ｂ）に示すように、メタルマスクの繋ぎ桟の無い所と繋ぎ桟の有る所では、塗布量の多い部分４ａと少ない部分４ｂが生じる。図７（ａ）は、これら４ａと４ｂの断面図である。このようにランド状にクリーム半田４の塗布の濃淡が生じるため、この状態でクリーム半田４を加熱溶融させると図７（ｂ）に示すように、予備半田５の多い部分５ａと予備半田５の少ない部分５ｂが生じた。
【０００５】
予備半田５が多い部分５ａが生ずると、加熱溶融させるとこの部分が部品挿入孔１に流れて行き部品挿入孔１を塞ぐ問題が生じる。予備半田が挿入孔１を塞ぐと、その後の部品挿入が出来ないため取り除く必要がある。そのため、図８に示すように半田吸い取り器６でこの多い部分５ａを矢印６ａの方向に吸い取っていた。また少ない部分５ｂは、半田４を手半田で供給しランド２の全面にくまなく予備半田５を付着させていた。このように従来の予備半田５の方法では、予備半田５にムラができて均一な予備半田５が困難であった。本発明はこのような問題を解決したもので、加熱溶融工程で均一な予備半田が形成される回路基板の予備半田形成方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために本発明の回路基板の予備半田形成方法は、回路基板上に設けられた部品挿入孔の周囲を形成されたランド部にクリーム半田を塗布する塗布工程と、
前記回路基板を、硬質ステージに形成された吸引孔に前記部品挿入孔を合わせるともに前記硬質ステージに前記回路基板を載置する載置工程と、この載置工程の後で、前記クリーム半田を溶融しながら前記硬質ステージの裏面側から吸引するか或いは前記部品挿入孔の上方から気体を噴射するかの少なくとも何れか一つの手段を用いて前記部品挿入孔内の不要半田を除去する除去工程とを特徴としたものである。
【０００７】
さらに前記塗布工程において、クリーム半田は部品挿入孔を塞ぐように塗布される請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【０００８】
さらに前記塗布工程において、孔径が０．６ｍｍの部品挿入孔では、粘度が２５０〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田を用い、孔径が０．５ｍｍの部品挿入孔では、粘度が２００〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田い、孔径が０．４から０．２ｍｍの部品挿入孔では、粘度が１５０〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田を用いる請求項２に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【０００９】
さらに前記硬質ステージに形成された吸引孔の孔径は、前記回路基板に形成された部品挿入孔の孔径より大きくした請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【００１０】
さらに前記除去工程は、部品挿入孔の上面から前記クリーム半田が溶融する温度の不性ガスを噴射してクリーム半田を溶融するとともに、硬質ステージの裏面側から吸引する請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【００１１】
さらに前記回路基板をフレキシブル基板とした請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【００１２】
さらにフレキシブル基板をパレット上に載置した請求項６に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【００１３】
さらに、前記回路基板には複数の部品挿入孔が設けられるとともに、硬質ステージにはこれらの部品挿入孔に対応して複数の吸引孔が設けられた請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【００１４】
さらに前記複数の夫々の吸入孔は、一つの吸引室に連結されるとともに、この吸引室は一つの真空ポンプで吸引される請求項８に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【００１５】
さらに前記硬質ステージには回路基板が位置決めされる位置決め手段が設けられた請求項１に記載の回路基板の予備半田形成方法を特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、部品挿入孔を有するランド全面にクリーム半田を塗布する塗布工程を有しているので、クリーム半田が不足して予備半田の少ない部分、即ち半田濡れの悪い部分が生ずるようなことは無い。従って、従来のように手半田で半田を供給する必要は無い。
【００１７】
また、部品挿入孔内の不要半田を除去する除去工程を有しているので、従来のように部品挿入孔に半田が突出して残ることは無い。従って、半田吸い取り器で半田を吸い取る必要も無く、部品挿入孔を有する回路基板において均一な予備半田を形成することができる。更に、その不具合を人手で修正する必要は無く、生産効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１における回路基板の予備半田形成方法の各工程を説明する斜視図である。図１において、図１（ａ）に、塗布工程４１を示す。点線１４で示された円は、ランド１２に設けられた部品挿入孔１４である。この工程では、回路基板１１上に設けられたランド１２の上面全体にクリーム半田１３を塗布する。部品挿入孔１４の孔径は０．４ｍｍと小さく、かつクリーム半田の粘度が高いので、部品挿入孔１４を塞ぐようにクリーム半田が塗布できる。
【００２０】
図１（ｂ）に、クリーム半田溶融工程４２を示す。この工程では、塗布工程４１の後、リフロー炉内でクリーム半田１３を溶融した後、常温で冷却させる。溶融時のクリーム半田１３の表面張力が大きいので、部品挿入孔１４上のクリーム半田１３はそのまま残留している。
【００２１】
図１（ｃ）に、硬質ステージ１５の斜視図を示す。この硬質ステージ１５は、半田溶融温度等では変形しない硬い材料、例えば、ガラスエポキシ樹脂で形成されている。硬質ステージの材料は、ガラスエポキシ樹脂に限る必要は無く、金属や耐熱性樹脂を用いてもよい。この硬質ステージ１５には、吸引孔１６が、回路基板１１に形成された部品挿入孔１４と対応する位置に設けられている。また、この吸引孔１６は吸引チューブ１７に連結している。そして、この吸引チューブ１７は吸引ポンプ（図示せず）に接続されている。吸引孔１６の直径は半田吸引の妨げにならないよう、部品挿入孔１４の直径より大きく形成されている。吸引孔１６の直径は、本実施例では、１ｍｍとした。
【００２２】
図４（ｄ）に、載置工程４３とその後に行う除去工程４４を示す。まず載置工程４３では、回路基板１１を硬質ステージ１５上に載置する。このとき、回路基板１１の部品挿入孔１４と硬質ステージ１５の吸入孔１６との中心を合わせることが重要である。位置合わせの方法は、例えば、硬質ステージ１５上に回路基板１１の位置決め用の部材を配置することで、吸引孔１６と部品挿入孔１４の位置合わせを簡単に行うことができる。次に、除去工程４４を行う。この工程では、クリーム半田１３を溶融して、部品挿入孔１４内の不要半田を除去する。即ち、回路基板１１のランド１２の上方に設けられたノズル１８から回路基板１１上のクリーム半田１３が容易に溶融する温度のガス（本実施例では３５０〜４００℃の温度の窒素ガスを用いた。）１９を噴射してクリーム半田１３を再度溶融するとともに吸引孔１６から吸引して部品挿入孔１４内の不要半田を硬質ステージ１５の下方に吸引して飛ばして除去する。なお、ガスの種類は、窒素ガスにこだわることは無く、噴射によってランド１２やクリーム半田１３が酸化される恐れが無いガスであれば、ヘリウムなどの不活性ガスや、この不活性ガスと窒素ガスとの混合ガスなど、工程に最適のものを用いれば良い。
【００２３】
除去工程４４の別法として、回路基板１１が載置された硬質ステージ１５を回路基板１１上のクリーム半田１３が容易に溶融する温度（３５０〜４００℃）の高温炉に置き、吸引孔１６から吸引しても良い。この場合は、不活性ガスを高温で回路基板１１上のクリーム半田１３に吹き付ける必要は無い。
【００２４】
このようにして部品挿入孔１４内の不要半田を除去することにより、図１（ｅ）に示す予備半田完成図のように良質な予備半田２０を形成することができる。
図２はその断面図である。図２（ａ）は、回路基板１１のランド１２上にクリーム半田１３を塗布する塗布工程４１の後のランド１２付近の要部の断面図を示す。この塗布工程４１において重要なことは、クリーム半田１３が完全にランド１２を覆うように塗布することである。ランド１２を覆うように塗布するためには、部品挿入孔１４の孔径とクリーム半田の粘度の関係が重要である。従って、部品挿入孔１４の孔径に合わせて、適切な粘度のクリーム半田を使用する。これらの関係を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１の結果から明らかなように、部品挿入孔１４の孔径とクリーム半田の粘度には密接な関係がある。半田の粘度の低い半田では、部品挿入孔よりクリーム半田が流れ出しランドを覆うような塗布ができない。また、部品挿入孔１４が大きくなると、クリーム半田の粘度を上げてもランドを覆うことが出来ない。
【００２７】
本実施例では、０．７ｍｍ以上の孔径では、部品挿入孔よりクリーム半田が流れ出し、ランドを覆うような塗布ができなかった。孔径が０．６ｍｍの部品挿入孔では、粘度が２５０〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田が最適だった。孔径が０．５ｍｍの部品挿入孔では、粘度が２００〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田が最適だった。孔径が０．４から０．２ｍｍの部品挿入孔では、粘度が１５０〜３００ｐａ・ｓのクリーム半田が最適だった。このように、部品挿入孔の孔径に応じて、最適な粘度のクリーム半田を使用すれば、良好な半田形成が出来る。クリーム半田の粘度には取扱い上の限界があり、一般には３００ｐａ・ｓを越える粘度のクリーム半田は、スクリーン印刷時に良好な印刷が出来ないので、使用出来ない。
【００２８】
従って、表１に示す関係を満たす部品挿入孔とクリーム半田を用いることで、クリーム半田１３が完全にランド１２を覆うように塗布できる。本実施の形態では、ランド１２の径より、クリーム半田１３の径を大きくして、クリーム半田１３がランド１２からはみ出すようにしている。
【００２９】
図２（ｂ）に示すクリーム半田１３溶融後のランド１２付近の断面図を示す。このようにクリーム半田１３をランド１２全面に塗布することで、クリーム半田１３が部品挿入孔１４内に流入する。この場合は、ランド１２上のあるクリーム半田１３をクリーム半田１３側から吸引して除去しても、部品挿入孔１４内へクリーム半田１３が残るため、部品をこの部品挿入孔１４に挿入することができない。
【００３０】
そこで、図２（ｃ）に示すように、硬質ステージ１５上に回路基板１１を載置する。そして、部品挿入孔１４と吸入孔１６とを合わせる。吸入孔１６の直径は、部品挿入孔１４の直径よりも大きくなるように形成されている。載置する際は、部品挿入孔１４が吸入孔１６上に配置されるようにする。部品挿入孔１４を含まないところがあると、不要半田を除去したとき、その含まないところに不要の半田が付着することになる。
【００３１】
そして、ランド１２の上方に設けられたノズル１８から高温の窒素ガス１９を噴射して半田１３を溶融して、半田を吸入孔１６方向へ押し出すとともに、硬質ステージ１５側では、吸引孔１６で溶融した部品挿入孔１４内の半田１３を真空ポンプ（図示せず）で吸い出す。このようにして、部品挿入孔１４内には不要の半田が除去された回路基板１１が完成する。
【実施例２】
【００３２】
以下、実施例２について説明する。実施例２は、回路基板として柔らかいフレキシブル基板２１を用いた場合の例である。なお、実施例２においては、実施例１と同じ部分に付いては同符合を用いて説明を簡略化している。
【００３３】
フレキシブル基板２１は柔らかいので、そのままでは取り扱いが困難である。そのため、図３に示すように、硬質のパレット２２上にフレキシブル基板２１を載置し、フレキシブル基板２１の取り扱いを容易にする。以下、その詳細を説明する。
フレキシブル基板２１は、ランド２５に形成された部品挿入孔１４と位置決め孔２６を持つ。パレット２２には、孔２７と２８が設けられている。この孔２７は部品挿入孔２４に対応し、孔２８は、位置決め孔２６に対応している。さらに、フレキシブル基板２１とパレット２２を接続するために、パレット２２の上面に粘着力の弱い粘着剤２３、例えばシリコン等が塗布してある。位置決め台３９は、フレキシブル基板２１とパレット２２とを位置決めし接着する際に使用する治具で、位置決めPピン２９、３０とが配置されている。
【００３４】
そして、この位置決めピン２９，３０の夫々にパレット２２の孔２７と２８を合わせて挿入する。次に、このピン２９，３０にフレキシブル基板２１の部品挿入孔２４と位置決め孔２６を合わせて挿入する。そうすると、パレット２２上の孔２７と２８に夫々フレキシブル基板２１の部品挿入孔２４と位置決め孔２６が正確に合わされて粘着剤２３で接続される。その後、パレット２２に接続されたフレキシブル基板を位置決め台３９から外す。このように硬質のパレット２２に柔らかいフレキシブル基板２１が装着されているので、フレキシブル基板２１の取り扱いは硬質のパレット２２と一体化されて容易に取り扱うことができる。
【００３５】
次に、実施例１と同様に、クリーム半田１３をランド２５の全面に塗布する。そして、高温でクリーム半田１３を溶融する。そして常温で冷却する。なお、この溶融工程と冷却工程は省くこともできる。即ち、クリーム半田１３を塗布した後、直接図４に示すように硬質ステージ１５にパレット２２と一体化されたフレキシブル基板２１を載置することもできる。
【００３６】
以下は実施例１と同様である。即ち、上方から高温の窒素ガス１９を噴射してクリーム半田１３を溶融する。硬質ステージの吸引孔１６からは矢印方向に吸引して、クリーム半田１３の部品挿入孔２４に対応する不要の部分を吸い取る。ここで、実施例１と同様フレキシブル基板２１の部品挿入孔２４と、この部品挿入孔２４に対応したパレット２２の孔２７の直径２７ａより、吸引孔１６の直径１６ａの方を大きくしておくことが重要である。この理由は実施例１と同様である。
【００３７】
最後に、フレキシブル基板２１をパレット２２から外す。この場合、粘着力の弱い粘着剤２３を使用しているので、容易にフレキシブル基板２１をパレット２２から外すことができる。
【実施例３】
【００３８】
図５は、本発明に用いる予備半田形成装置３１の断面図である。この予備半田形成装置３１は、一度に複数の部品挿入孔１４を形成することができる。実施の形態３では実施の形態１で説明した回路基板１１の場合に付いて説明している。しかし、実施の形態２におけるフレキシブル基板２１であっても（パレット２２に装着されていることが異なるのみで）全く同様である。なお、実施の形態１，２と同じ物に付いては同符合を付して説明を簡略化している。
【００３９】
図５において、硬質ステージ３２には複数個の吸引孔１６が設けられている。そしてこの複数の吸引孔１６は吸引室３３に連通しており、この吸引室３３の下方３３ａには一本の吸引孔３４が連結されている。そして、この吸引孔３４は真空ポンプ（図示せず）に連結されている。
【００４０】
このように、構成されているので、回路基板１１の部品挿入孔１４に対応した吸引孔１６が複数個あっても、これらから吸引する吸引ポンプは一個で良いことになる。
また、この硬質ステージ３２には位置決めピン３０が設けられており、この位置決めピン３０は回路基板１１に設けられた位置決め孔３５に挿入される。このようにして、回路基板１１は硬質ステージ３２に確りと位置決めされて固定される。
３６は、噴射ノズルであり、回路基板１１に設けられた複数のランド１２の上方に設けられている。従って、この噴射ノズル３６もランド１２に対応して複数個設けられている。そして、これらの噴射ノズル３６から高温の窒素ガス１９がランド１２めがけて噴射する訳である。この複数の噴射ノズル３６は噴射室３７に連結しており、この噴射室３７の上方には高温の窒素ガス１９が噴射室３７に対して噴射される一つの供給ノズル３８が設けられている。つまり、噴射ノズル３６が複数個有ったとしても。窒素ガス１９を噴射室３７へ供給する供給ノズル３８は一つで良いことになる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明にかかる回路基板の予備半田形成方法は、均一な予備半田が形成されるので、部品挿入孔を有する回路基板の製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における回路基板の予備半田形成方法の工程図（ａ）は同、回路基板にクリーム半田を塗布する塗布工程図（ｂ）は同、クリーム半田溶融工程図（ｃ）は同、硬質ステージの斜視図（ｄ）は同、回路基板の硬質ステージへの載置工程と部品挿入孔内の不要半田を除去する除去工程図（ｅ）は同、予備半田の完成図
【図２】同、予備半田形成方法の断面図（ａ）は同、予備半田の塗布工程の断面図（ｂ）は同、クリーム半田溶融後の断面図（ｃ）は同、硬質ステージへ載置された回路基板の部品挿入孔内の不要半田を除去する断面図
【図３】実施の形態２におけるフレキシブル基板とパレットとの位置決めの断面図
【図４】同、硬質ステージへの載置断面図
【図５】実施の形態３における回路基板の予備半田形成装置の断面図
【図６】従来の回路基板の予備半田形成方法の工程斜視図（ａ）は同、回路基板上のランドの斜視図（ｂ）は同、クリーム半田塗布工程の斜視図（ｃ）は同、予備半田完成斜視図
【図７】同、回路基板の予備半田形成方法の工程断面図（ａ）は同、クリーム半田塗布工程の断面図（ｂ）は同、クリーム半田溶融後の断面図
【図８】同、不要半田除去の斜視図
【符号の説明】
【００４３】
１  部品挿入孔
２  ランド
３  回路基板
４  クリーム半田
４ａ  クリーム半田塗布部
４ｂ  クリーム半田未塗布部
５ａ  半田過多部
５ｂ  半田未着部
６  半田吸い取りノズル
６ａ  吸引孔
１１  回路基板
１２  ランド
１３  クリーム半田
１４  部品挿入孔
１５  硬質ステージ
１６  吸引孔
１８  ノズル
１９  窒素ガス
２０  予備半田
２１  フレキシブル基板
２２  パレット
２３  粘着剤
２４  部品挿入孔
２５  ランド
２６  位置決め孔
２７  パレット孔
２８  パレット位置決め孔
２９  位置決めピン
３０  位置決めピン
３１  予備半田形成装置
３２  硬質ステージ
３３  吸引室
３４  吸引孔  
３５  位置決め孔
３６  噴射ノズル
３７  噴射室
３８  供給ノズル
３９  位置決め台
４１  塗布工程
４３  載置工程
４４  除去工程
【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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