(57)【要約】  本発明は、板状の基板２０に電気接続ピンを組み立てる方法であって、上記基板の第１面２０１を通り個々の囲い２２内へピン３１を挿入し、ここで上記ピンは、第２面２０２に少なくとも一つの櫛状の配列３１Ａ、３１Ｂを形成する、上記ピンの周りの上記基板の上記第２面に半田を配置し、そして半田付けを行うためホットガス流により上記櫛を加熱する、電気接続ピンの組立方法に関する。上記方法において、上記ガス流は、上記櫛３１Ａ、３１Ｂを形成するピン３１間を上記櫛の一方側から少なくとも部分的に通過し、上記櫛を通過後、上記基板から離れるように進路を変えられることを特徴とする。  特に、上記ガス流を案内する流路と、ガス流を少なくとも進路変更するデフレクターとを有するノズルが使用される。流路の壁は、加熱に使用されないガス流部分を減じるように、ピンにて形成される櫛に沿って配置される。
2007535120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基板（２０）に電気接続ピンを組み立てる方法であって、上記基板の第１面（２０１）を通り個々の囲い（２２）内へピン（３１）を挿入し、ここで上記ピンは、第２面（２０２）に少なくとも一つの櫛状の配列（３１Ａ、３１Ｂ）を形成する、上記ピンの周りの上記基板の上記第２面に半田を配置し、そして半田付けを行うためホットガス流により上記櫛を加熱する、電気接続ピンの組立方法において、
上記ガス流は、上記櫛（３１Ａ、３１Ｂ）を形成するピン（３１）間を上記櫛の一方側から少なくとも部分的に通過し、上記櫛を通過後、上記基板から離れるように進路を変えられる、
ことを特徴とする電気接続ピンの組立方法。
【請求項２】
上記基板へ最初に垂直に入射する上記ガス流は、上記櫛を通過する前に、後半部分により進路変更される、請求項１記載の電気接続ピンの組立方法。
【請求項３】
上記ガス流は、上記櫛を通過後、上記基板に垂直に進路変更される、請求項１又は２記載の電気接続ピンの組立方法。
【請求項４】
上記ガス流は、上記櫛（３１Ａ、３１Ｂ）の長さに適合した長さの少なくとも一つの壁（２Ａ、２Ｂ；１０２Ａ）と、上記壁の自由端に平行に配向されるデフレクター（３Ａ、３Ｂ；１０３Ａ）とを有するホットガスノズル（１）により案内され、かつ、上記櫛から離れるガス流を低い圧力損失にて進路変更するように後半部分から離れている、請求項１から３のいずれかに記載の電気接続ピンの組立方法。
【請求項５】
上記ノズルの上記デフレクター（３Ａ、３Ｂ；１０３Ａ）は、上記壁に平行である、請求項４記載の電気接続ピンの組立方法。
【請求項６】
上記壁（２Ａ、２Ｂ；１０２Ａ）は、入射する上記ガス流の大部分が上記櫛を通り案内されるように上記櫛（３１Ａ、３１Ｂ）に沿って配置される、請求項４又は５に記載の電気接続ピンの組立方法。
【請求項７】
上記ピンは、制御回路基板（２０）とパワー回路基板（１０）との間の接続エレメントであり、後者はヒートシンクを形成する、請求項１から６のいずれかに記載の電気接続ピンの組立方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の電気接続ピンの組立方法を実行するためのノズルであって、
自由端（２Ａ’、２Ｂ’；１０２Ａ’）により終点となる直線壁（２Ａ、２Ｂ）の少なくとも一部分にてホットガスの流れを案内する流路（２）と、
上記自由端に平行な外部のデフレクター（３Ａ、３Ｂ；１０３Ａ）と、
を備えたノズル。
【請求項９】
上記デフレクターは、上記壁（２Ａ、２Ｂ；１０２Ａ）にも平行である、請求項８記載のノズル。
【請求項１０】
上記自由端と上記デフレクターとの間のガス通路の断面は、上記流路（２）におけるガス通路の断面に実質的に等しい、請求項８又は９に記載のノズル。
【請求項１１】
互いに平行な２つの櫛を形成するピンを半田付けするための第２バッフルを有する少なくとも第２壁を備えた、請求項８から１０のいずれかに記載のノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田付けに関し、特に、プリント回路基板への接続ピンの半田付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板に電子部品を半田付けするため、半田ごて又は電線付のロボットによる伝導による半田付けのような種々の方法を用いることができる。しかしながら、半田付けの品質は、まさに作業者に依存し、そのタクトタイムは長い。又、選択的ウェーブソルダリングがタクトタイムを満足させるために使用可能であるが、しかし組立中、下向きに配向される製品には大きな制約がかかる。又、レーザーソルダリングも使用可能である。しかしながら、半田が一つずつ作製されるので、タクトタイムは長く、さらに投資が高額である。
【０００３】
又、ホットガスノズルによる半田付け技術が知られている。この技術は、他の技術に関して幾つかの有利な点を併せ持つ。上記技術は、タクトタイムを短くし、手ごろな投資でよく、容易に要求を満たす。例えば、一つの方法は、基板上の部品のハウジングにピン又はパッドを装着し、それぞれのピンにソルダリングディスクをスライドし、基板に垂直に一群のピンの周りにノズルを配置し、各ピンの周りの半田を溶かすのに十分に熱い空気をブローすることからなる。上記ノズルは、上記一群のピンを包囲する熱囲いを形成するような形状である。上記ノズルは、基板に寄りかかり配置されるガスガイド流路の端部に自由端を有する。ガスが逃げるための空間が確保されている。したがって、熱いガスの流れは、最初、半田付けされるピンの方向において基板に垂直に向けられる。ピン及び半田の周りがブローされた後、ガスは、ノズルの上記自由端と基板表面との間に形成された上記逃げ空間を通り放出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、放出されたガスの流れは、基板表面と平行に配向される。一定の場合、半田を溶かして隣接する部品を離すようにガスはまだ十分に熱い。
【０００５】
特に、コールドシンク（cold sink）に接続される部品を基板上に半田付けするとき、問題が生じる。この状態は、例えば、制御回路基板に接続部品を半田付けするとき、それらはそれ自身パワー電子部品を支持する基板に既に接続されているときに発生する。後者は、基板が支持する電子部品により生じる熱を放散するように設計されている。これは、例えばＩＭＳ（Insulated Metal Substrate：絶縁金属基板）の基板である。その結果、一端でＩＭＳ基板に固定して取り付けられている接続エレメントは、パワー回路基板が形成するヒートシンクを介して上記接続エレメントの他端に加わる熱を放散する。この場合、上記制御回路基板上の接続エレメントの端部を半田付けするため、単純な電子部品を制御回路基板に半田付けするのに必要な熱量よりも大きな熱量が供給されねばならない。
【０００６】
もしユーザが上記内容のホットガスノズルによる半田付け技術の使用を望むならば、比較的高温が得られるガスを使用する必要がある。特に、制御回路基板を形成する板の反対側に位置する半田の温度は、溶融しかつ十分な機械的及び電気的接続をなすのに十分でなければならない。
【０００７】
しかしながら、ノズルから逃げるホットガスは、近くに位置する部品を離すに十分な温度が残っている。
【０００８】
出願人は、隣接の部品を壊すガスが無く、基板に部品を半田付けするための高い温度にてガスの使用を可能にする方法を達成することを目的とする。
又、出願人は、半田付け時間を減少するように、半田付けされるエレメントを通るガスの流れの最適なめぐりを提供する方法を達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、板状の基板に電気接続ピンを備えた部品を組み立てる方法であって、基板の第１面を通り個々の囲い内へ上記ピンを挿入し、ここで上記ピンは、第２面に少なくとも一つの櫛状配列を形成し、上記ピンの周りの基板の第２面に半田を設け、そして半田付けするためホットガスの流れにより上記櫛を加熱することからなる方法において、上記ガスの流れは、上記櫛を形成する上記ピン間を櫛の一方側から少なくとも部分的に通過し、上記櫛を通過した後、上記基板からそれるように案内されることを特徴とする。特に、上記ガスの流れは、上記櫛を通過した後、上記基板に垂直にそらされる。
【００１０】
ガス流が基板から離れて進むようにゾーンを去るガス流をそらすことにより、温度を上昇させることができ、ヒートシンクの存在にもかかわらず十分な熱量が供給される。
【００１１】
別の特徴によれば、入射するガス流は、基板に垂直であり、上記櫛を通過する前に後半部分により進路変更される。
【００１２】
有利なことに、ガス流は、上記櫛の長さに適合した長さの少なくとも一つの壁と、該壁に平行に配向されたデフレクターとを備えたホットガスノズルにより案内され、及び、大きな圧力損失なく上記櫛から去るガス流を進路変更するように後半部分から離れている。
【００１３】
上記方法の特に有利な特徴によれば、上記壁は、入射するガス流の大部分が上記櫛を通り案内されるように櫛に合致して配置される。壁のこのような配置は、最適に使用されるように上記入射する流れを案内するための簡単な方法である。
【００１４】
上記方法は、ピンが制御回路基板とパワー回路基板との間の接続エレメントであり、ここで後者はヒートシンクを形成するとき、特別な意味を有する。
【００１５】
本発明の他のテーマは、上記方法を達成するためのノズルである。該ノズルは、少なくとも直線の壁の一部分が自由端にて終わっている状態でホットガス流を案内する流路と、上記自由端に平行な外部バッフルとを備える。特に、デフレクターもまた上記壁に平行に延在する。
【００１６】
ガス流及び半田付けされるピンの間での熱交換を最も効果的に可能にするため、自由端とデフレクターとの間のガス通路の断面は、上記流路におけるガス通路の断面に実質的に等しい。したがって、圧力損失はできるだけ少しである。
【００１７】
特別な実施形態によれば、ノズルは、互いに平行な２つの櫛を形成するピンの半田付け用の第２デフレクターとともに、少なくとも第２壁を備える。
【００１８】
上記方法の他の特徴及び有利な点は、添付した図面を参照して、以下の詳しい記述を読むことで明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
例えば自動車における電子ポンプモジュールの制御ユニットは、接続エレメントにて電子パワー部品の制御回路基板に接続される電子パワー部品を支持する基板を備える。図１において、ＩＭＳタイプのパワー回路基板１０は、電子部品が装着される支持層１１を備える。上記支持層は、上記部品にて発生した熱を放出する金属板１３と結合されている。上記金属板は、それ自身、上記ユニットの外側へ熱を放出するように金属である、モジュールのケーシング１５と熱接続の状態にある。例えば、上記ケーシングの壁は、５ｍｍの厚さで、金属板１３の厚みは１．６ｍｍである。電子部品を支持する基板２０は、基板１０からある距離にて上記ケーシング内に装着される。２つの上記基板間の電気接続は、接続エレメント３０によりなされる。
【００２０】
アッセンブリが組み立てられるとき、基板１０は、その部品とともにケーシング１５の底部に最初に置かれ、次に接続エレメント３０が上記基板に半田付けされる。それらのエレメントは、導電性材料にて作製され、変形可能でかつ上記ユニットを構成する部分の伸張となる内部の機械的ストレスを低減可能なように設計される。エレメント３０は、基板１０に関して垂直に向けられたピン３１を含む。そして、制御回路基板２０が第１基板１０の上方でハウジング内の適所に置かれる。基板２０は、基板１０に対向する面で基板の第１面２０１をピン３１が通過可能とする穴２２にて都合よく穴が開けられる。ピン３１は、基板２０の第２面２０２から突出する部分３１１が存在するように、第２面２０２の穴２２から現れる。本発明が特に解決することを狙った問題は、ホットガスの流れにより基板２０のピンの半田付けに関する。
【００２１】
例えばスズ−鉛にて作られる半田は、図示しないが円形形状にて提供され、各ピン３１を超えて滑り落ちる。上記アッセンブリは、ピンと、ピンを収納する穴２２の壁との間の毛管現象により半田が流れる十分な温度まで加熱される。ピンと基板との間の満足のいく接続のため、基板２０の各面にて半田のフィレットが形成されねばならない。ここでの困難点は、基板の第１面に半田のフィレットを形成することである。
【００２２】
上述したように、２つの金属片１５、１３により形成されるアッセンブリにて構成されるヒートシンクは、接続エレメントに沿って熱勾配を生成する。それは、１ミリメートル当たり１２℃と見積もられる。ヒートシンクを８０℃まで予備加熱することは、１ミリメートル当たり１０℃に勾配値を僅かに減じるであろう。したがって、実存する状況では、比較的高温にてホットガスの応用が必要である。ピンの温度は、第１面２０１側にて温度が２２０℃の要求値に到達するように、２５０℃となるのがよい。基板の表面２０２上にブローすることで、ホットガスは、既に形成された半田を壊すであろう。
【００２３】
図２及び図３は、この問題を解決可能とする発明の一実施形態を示している。
【００２４】
それぞれ２つの櫛３１Ａ、３１Ｂを形成する２列のピン３１が基板２０を横切る。この例では、櫛３１Ａは５つのピンを備え、櫛３１Ｂは４つのピンを備える。ノズル１は、上記ピンに沿ってそれら２つの櫛上に配置される。ノズルは、管状のエレメント２を備え、ピンを支持する基板の方向にホットガスの流れを案内する柱を形成する。管状エレメント２は、接続エレメントにて、不図示のホットガス源に接続される。ここでの管状のエレメントは、互いに平行な２つの第１壁２Ａ、２Ｂと、台形を形成する他の２つの壁２Ｃ、２Ｄとを有する台形の断面を有する。エレメントの形状は、配置、及び半田付けされるピンの数により決定される。２つの壁を隔てる距離は、２つの櫛３１Ａ、３１Ｂを隔てる距離の半分に等しいのが好ましいが、それよりも大きくすることもできる。壁２Ａ、２Ｂの長さは、図３に示すように、それらが２つの櫛３１Ａ、３１Ｂを覆うように配置可能なように十分な長さである。
【００２５】
２つの壁２Ａ、２Ｂの間隔が２つの櫛の間隔に等しいとき、それらの自由端２Ａ’、２Ｂ’は、ピンの先端と同じ高さである。又、ノズルは、柱２の外側で自由端２Ａ’、２Ｂ’にそれぞれ平行な壁３Ａ、３Ｂを備える。デフレクターを形成するそれらの壁３Ａ、３Ｂは、基板２０上の端部３Ａ’、３Ｂ’により静止している。上記デフレクターも壁２Ａ、２Ｂに平行に延在するのが好ましい。図３に示されるように、デフレクター３Ａ、３Ｂは、壁２Ｃ、２Ｄをそれぞれ延在した壁３Ｃ、３Ｄにて壁２Ａ、２Ｂに接続される。
【００２６】
２つの櫛３１Ａ、３１Ｂを半田付けするため、例えばピン上に半田が円状にて置かれ、そしてノズルが図２及び図３に示すように配置される。ノズルは、基板２０に自由端３Ａ’、３Ｂ’により静止される。この配置において、壁２Ａ、２Ｂの自由端２Ａ’、２Ｂ’は、２つの櫛に合致している。デフレクターの自由端と壁の自由端との間の高さの違いは、ピンの先端から自由端２Ａ’、２Ｂ’を分離する距離が小さいようなものである。できるだけ小さな機械的ストレスが作用することを確保するため、処置（action）が取られる。それらの間の接触は避けねばならない。したがって、上記距離は、５／１０ｍｍとすることができる。ノズルは、半田Ｂを溶かし、重力及び毛管現象にて穴２２内へ浸透させるのに十分なホットガスを供給する。ガスは、基板２０の方向にノズル２によって案内され、そして、９０度にそれて進路変更される。ガスは、基板の表面に平行に櫛を通過し、デフレクター３Ａ、３Ｂに遭遇して再び９０度に進路変更される。したがって、このガスの流れは、２つの櫛３１に隣接するいずれの部品に接触することなく、垂直に向けられる。自由端３Ａ’、３Ｂ’と、基板２０との間に残る隙間を通過する逃げの流れは、体積及び速度において、僅かである。ノズルは、生成される隙間ができるだけ小さくなるように形成される。例えば、１５／１００ｍｍのオーダーの隙間が許容可能である。使用される加熱用のガスは、空気、窒素、アルゴン、又はヘリウムを用いることができる。
【００２７】
小さい隙間にて櫛に沿った壁２Ａ、２Ｂの配置により、供給されるホットガスの流れの大部分は、櫛間の空間に確実に向けられ、最大効率にてそれらを通過する。ピンの先端と壁２Ａ、２Ｂの自由端との間を、ほんのわずかな量が通過する。この方法において、ガスの流れのエネルギーは、低減された半田付け時間に関して最適に使用される。得られるタクトタイムは、１ピン当たり１秒である。
【００２８】
さらに、基板表面に平行な漏れ量もまた、デフレクターにより、減じられる。この結果、隣接部品の半田へダメージを与える危険性が減じられる。
【００２９】
図４は、本発明の別の例示的な実施形態を示している。この場合、単一の列のピンが半田付けされる。よって、ノズルは、単一のデフレクター１０３Ａとともに単一の壁１０２Ａを形成する。上述の実施形態のように、ノズルがデフレクターの自由端１０３Ａ’に静止するとき、壁の自由端１０２Ａ’が僅かな隙間によりピンの先端に合致するように配置される。デフレクターは、入射する流れに関して、櫛からの流れを好ましくは１８０度にて案内する。この角度は、小さくてもよいが、常に９０度を超える。柱を形成する壁１０２Ｂの自由端１０２Ｂ’は、こちら側における漏れ量を減じるために、自由端１０３Ａ’と同じ高さである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】パワー回路基板と制御回路基板との間のアッセンブリの断面図である。
【図２】本発明を適用するノズルの長手方向の断面図である。
【図３】図２のIII-III方向における断面図である。
【図４】本発明によるノズルの他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
２…ノズル、２Ａ、２Ｂ…壁、２Ａ’、２Ｂ’…自由端、３Ａ、３Ｂ…壁、
２０…基板、２２…穴、３１…ピン、３１Ａ、３１Ｂ…櫛。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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