(57)【要約】    【課題】  端子間にハンダブリッジが発生することなくハンダ付けができる局所ハンダ付け用マスクおよび局所ハンダ付け方法を提供する。    【解決手段】  マスク２０には、テーパ面２５，２６を有する開口部２２が設けられている。溶融ハンダとの濡れ性が良い銅箔２７は、ハンダ付けの際の回路基板１０の移動方向（矢印３０）の後方に位置するテーパ面２６であって、ランド１４ｂ同士の間に位置するように設けられる。このマスク２０を用いて、ウェーブハンダ付け装置５で回路基板１０にハンダ付けする。回路基板１０が移動すると、２次噴流２は、銅箔２７に付着している溶融ハンダ４を引き寄せる。そして、２次噴流２に引き寄せられる溶融ハンダ４は、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３を引き寄せる。これにより、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３は除去されるので、ランド１４ｄ同士の間でハンダブリッジの発生を防止する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンダ付け前の部品がセットされている回路基板を、そのハンダ付け対象箇所における前記回路基板の端子と前記部品の端子とが開口部を介して溶融ハンダ噴流に接触するように保持し、前記溶融ハンダ噴流上を移動する局所ハンダ付け用マスクにおいて、
前記開口部の周縁部には、隣接する前記端子同士のハンダブリッジを防止するために溶融ハンダ噴流に対する濡れ性の良いハンダ付着部材を設けることを特徴とする局所ハンダ付け用マスク。
【請求項２】
請求項１の局所ハンダ付け用マスクにおいて、
前記開口部には、少なくとも前記局所ハンダ付け用マスクの移動方向の下流側において、前記回路基板の保持部から開口部を広げるようなテーパ面が設けられ、前記ハンダ付着部材を前記テーパ面に設けることを特徴とする局所ハンダ付け用マスク。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の局所ハンダ付け用マスクにおいて、
前記付着部材は、銅または銅合金からなる板または箔であることを特徴とする局所ハンダ付け用マスク。
【請求項４】
ハンダ付け前の部品がセットされている回路基板を請求項１〜３のいずれかの項に記載の局所ハンダ付け用マスクにセットし、
前記局所ハンダ付け用マスクを溶融ハンダ噴流の上で移動させながらハンダ付け対象箇所における前記回路基板の端子と前記部品の端子とをハンダ付けすることを特徴とする局所ハンダ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードタイプの部品を回路基板にハンダ付けするウェーブハンダ付け技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を搭載した回路基板のハンダ付け装置として、ウェーブハンダ付け装置がある。この装置では、ハンダ付け対象である回路基板の下面に溶融ハンダの噴流を接触させてハンダ付けする。このとき、溶融ハンダが回路基板の必要な箇所にのみ接触するように開口部を設けたマスクが使用される（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平７−８７２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで使用されるマスクは、溶融ハンダの熱による変形を防止するため、ある程度の厚みが必要である。ウェーブハンダ付け装置では、ハンダ付け対象の端子同士の間に付着する溶融ハンダを溶融ハンダの噴流で除去することで、端子間にハンダがブリッジするのを防止している。しかし、マスクの厚みによって溶融ハンダの噴流によどみが生じるため、端子同士の間に付着する溶融ハンダを除去する力が弱められる。そのため、端子間にハンダブリッジが発生する恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明による局所ハンダ付け用マスクは、ハンダ付け前の部品がセットされている回路基板を、そのハンダ付け対象箇所における回路基板の端子と部品の端子とが開口部を介して溶融ハンダ噴流に接触するように保持し、溶融ハンダ噴流上を移動する局所ハンダ付け用マスクにおいて、開口部の周縁部には、隣接する端子同士のハンダブリッジを防止するために溶融ハンダ噴流に対する濡れ性の良いハンダ付着部材を設けることを特徴とする。
（２）  請求項４の発明による局所ハンダ付け方法は、ハンダ付け前の部品がセットされている回路基板を請求項１〜３のいずれかの項に記載の局所ハンダ付け用マスクにセットし、局所ハンダ付け用マスクを溶融ハンダ噴流の上で移動させながらハンダ付け対象箇所における回路基板の端子と部品の端子とをハンダ付けすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１および請求項４の発明によれば、局所ハンダ付け用マスクの開口部周縁に、溶融ハンダに対する濡れ性の良いハンダ付着部材を設けた。これにより、隣接する端子同士のハンダブリッジを防止して、回路基板の端子と部品の端子とをハンダ付けができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
―――第１の実施の形態―――
図１〜４を参照して、本発明による局所ハンダ付け用マスクおよび局所ハンダ付け方法の第１の実施の形態を説明する。図１に示すように、ウェーブハンダ付け装置５は、溶融したハンダの噴流によって、搬送される回路基板１０の下面でその実装部品をハンダ付けする装置である。すなわち、マスク２０にセットされた回路基板１０の実装部品のリードは、溶融ハンダの噴流１，２の上を矢印３０の方向に移動することで回路基板１０の下面にハンダ付けされる。
【０００８】
図２は、部品が搭載された回路基板をマスクにセットした状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はウェーブハンダ付け装置内で回路基板が移動する方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図、（ｄ）は下面図である。
【０００９】
回路基板１０の一方の面には、部品１１が搭載されている。部品１１は、たとえばコネクタなど、リード１２ａおよび１２ｂを有する部品である。本実施の形態では、部品１１はリードを６本有する６極コネクタとする。リード１２ａおよび１２ｂは、３本ずつ２列に配置され、その先端は略９０度曲げられている。回路基板１０の貫通孔１３およびランド１４は、部品１１のリード１２の配置に合わせて設けられており、３つの貫通孔１３ａおよび１３ｂおよびランド１４ａおよび１４ｂが回路基板１０の進行方向（矢印３０）の前後に２列並んでいる。貫通孔１３ａおよび１３ｂに挿入されたリード１２ａおよび１２ｂは、後述するように、回路基板１０の他方の面に設けられたランド１４ａおよび１４ｂにハンダ付けされる。
【００１０】
マスク２０は、ウェーブハンダ付け装置５でハンダ付けする際に、回路基板１０のハンダ付けが必要な箇所に溶融ハンダを接触させるとともに、表面実装部品など既にハンダ付けされた部品には溶融ハンダを接触させないようにするための遮蔽部材である。マスク２０は、ハンダとの濡れ性が悪いアルミで製作され、回路基板１０を係合保持する係合部２１と、開口部２２と、ウェーブハンダ付け装置５の搬送コンベアに保持される保持部２３とを備えている。係合部２１は、回路基板１０がマスクの上面にセットされるようマスク２０の上面に設けられている。図２（ｃ）に示すように、係合部２１には、回路基板１０に実装されたチップ状の部品１５などと干渉しないように、逃げ２８が設けられている。
【００１１】
図３に示すように、開口部２２は、テーパ面２５，２６とを有する貫通孔である。このテーパ面２５，２６は、マスク２０の上部開口が狭く、下部開口が広くなるように傾斜している。
【００１２】
図２（ｄ）にも示すように、テーパ面２６に銅箔２７が設けられる。銅は溶融ハンダに対する濡れ性が良い材質である。テーパ面２６と銅箔２７との接着性を向上させるため、テーパ面２６および銅箔２７の接着面は、機械的もしくは化学的に表面が荒らされている。銅箔２７は、エポキシ樹脂を主剤とする接着剤を用いて熱硬化させることでテーパ面２６に接着される。
【００１３】
ランド１４ｂの近傍では、マスク２０の厚みによって溶融ハンダの噴流によどみが生じる結果、ランド１４ｂ同士の間に付着する溶融ハンダを除去する力が弱くなる。そのため、銅箔２７を設けて、ブリッジしやすいハンダを銅箔２７に引き寄せる。たとえば図２（ｄ）のように、ハンダ付けの対象であるランド１４ｂが矢印３０に対して垂直に３つ並んでいれば、隣り合うランド１４ｂ同士の中間に位置する２箇所に銅箔２７が設けられる。なお、銅箔２７は、ランド１４ｂと銅箔２７との間でハンダブリッジが生じないよう、所定の距離（たとえば０．３ｍｍ程度）を空けて配置される。
【００１４】
上述したマスク２０を用いて、ウェーブハンダ付け装置５で回路基板１０にハンダ付けする手順、および、部品１１のリード１２ａおよび１２ｂと回路基板１０のランド１４ａおよび１４ｂとがハンダ付けされる際の溶融ハンダの流れについて説明する。
【００１５】
表面実装部品が搭載されてリフローハンダ付けされた回路基板１０の貫通孔１３ａおよび１３ｂに、ハンダ付け対象の部品１１のリード１２ａおよび１２ｂが挿入される。そして回路基板１０がマスク２０にセットされて、回路基板１０のハンダ付け対象面にフラックスが塗布される。マスク２０にセットされた回路基板１０は、ウェーブハンダ付け装置５に投入されて予備加熱された後、搬送コンベアによって溶融ハンダの１次噴流１および２次噴流２の上を矢印３０の方向に搬送されてハンダ付けされる。
【００１６】
回路基板１０が溶融ハンダの１次噴流１の上を通過する際、マスク２０の開口部２２から回路基板１０に対して溶融ハンダが付着する。次いで、回路基板１０が溶融ハンダの２次噴流２の上を通過する際、回路基板１０に余分に付着したハンダが除去されるので、ブリッジのないハンダ付けができる。以下、回路基板１０が２次噴流２の上を通過する際の溶融ハンダの流れを説明する。
【００１７】
図４（ａ）〜（ｇ）は、マスク２０にセットされた回路基板１０が２次噴流２の上を通過する際の溶融ハンダの流れを図１（ａ）のＩ−Ｉ断面から見た図であり、（ａ）から（ｇ）へと経過時間の順に示したのものである。図４（ａ）に示すように、マスク２０の開口部２２が溶融ハンダの２次噴流２の上に到達すると、溶融ハンダは開口部２２から侵入して回路基板１０の裏面に到達し、開口部２２と回路基板１０とで構成される空間を満たす。
【００１８】
図４（ａ）の状態から回路基板が矢印３０の方向に移動されると、２次噴流２はマスク２０のテーパ面２５から離れ始める（図４（ｂ））。そして、図４（ｃ）の状態では、矢印３０の前方に位置するランド１４ａに付着したハンダは、２次噴流２から離れる。ランド１４ａ同士の間の部分に付着したハンダは、後方に離れていく２次噴流２の流れと表面張力によって引き寄せられて除去される。これにより、ランド１４ａ同士の間でハンダブリッジが発生することなく、リード１２ａとランド１４ａとがハンダで接合される。２次噴流２は、矢印３０の後方に位置するランド１４ｂと銅箔２７とに付着している。
【００１９】
図４（ｃ）の状態から回路基板１０が移動すると、図４（ｄ）に示す状態となる。ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３、および銅箔２７に付着している溶融ハンダ４は、後方に離れていく２次噴流２の流れと表面張力によって引き寄せられる。図４（ｄ）に示す状態では、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３は、２次噴流２に直接引き寄せられている。
【００２０】
図４（ｄ）の状態から回路基板１０が移動すると、図４（ｅ）に示す状態となる。２次噴流２は、銅箔２７に付着している溶融ハンダ４を引き寄せる。そして、２次噴流２に引き寄せられる溶融ハンダ４は、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３を引き寄せる。これにより、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３は除去されるので、ランド１４ｄ同士の間でハンダブリッジの発生を防止する。
【００２１】
図４（ｅ）の状態から回路基板１０が移動すると、図４（ｆ）に示す状態となる。２次噴流２は、銅箔２７に付着している溶融ハンダ４からも離れる。銅箔２７に付着している溶融ハンダ４は、ランド１４ｂに付着しているハンダとも離れる。その後、図４（ｇ）に示すように、ランド１４ｂに付着しているハンダ、すなわちリード１２ｂとランド１４ｂとを接続するハンダと、ランド１４ｂに付着しているハンダとは、溶融しているハンダの表面張力によって表面が丸みを帯び、その後冷却されて固化する。こうして、リード１２ｂとランド１４ｂとがハンダで接合される。
【００２２】
上述した第１の実施の形態の局所ハンダ付け用マスクおよび局所ハンダ付け方法では、次の作用効果を奏する。
（１）  溶融ハンダに対して濡れ性が良い銅箔２７をマスク２０の開口部２２に設けた。銅箔２７に付着する溶融ハンダ４を介することで、２次噴流２は、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３を引き寄せることができる。これにより、ランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３は除去されるので、ランド１４ｄ同士の間でハンダブリッジの発生を防止できる。
（２）  銅箔２７は、矢印３０の後方に位置するテーパ面２６であって、ハンダブリッジが生じる恐れのあるランド１４ｂ同士の間に位置するように設けられる。これにより、ハンダブリッジが発生しやすいランド１４ｂ同士の間に付着する溶融ハンダを除去することができ、回路基板１０の不良率を低減できる。
（３）  溶融ハンダに対して濡れ性が良い銅箔２７をマスク２０の開口部２２に設け、ウェーブハンダ付けを行う。これにより、既に表面実装部品が実装された回路基板１０に対して悪影響を与えることなくリード型の部品をハンダ付けできるので、コストが低減できるとともに接続相手の部品形状に合わせた最適な部品選択ができる。
【００２３】
―――第２の実施の形態―――
図５，６を参照して、本発明による局所ハンダ付け用マスクおよび局所ハンダ付け方法の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。図５に示すように、部品が搭載された回路基板をマスクにセットした状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はウェーブハンダ付け装置内で回路基板が移動する方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面図、（ｄ）は下面図である。
【００２４】
第２の実施の形態のマスク４０は、リフローハンダ付けによって表面実装された部品１５と、ウェーブハンダ付けによってハンダ付けする部品１１との距離が近い場合に用いられるものである。図５（ｃ）に示すように、リフローハンダ付けによって表面実装された部品１５と、ウェーブハンダ付けによってハンダ付けする部品１１との距離が近い場合、逃げ２８が開口部２２に近づく。そのため、テーパ面２５，２６の角度を回路基板１０に対して垂直に近づけて、開口部２２と表面実装された部品との干渉を防ぐ必要がある。しかし、回路基板１０が矢印３０の方向に移動することで相対的に移動する２次噴流２とテーパ面２６に配設される銅箔２７とのなす角度が大きくなるので、２次噴流２の溶融ハンダによどみが発生し易く、ランド１４ｂ同士の間に付着する溶融ハンダを除去できない恐れがある。さらに、銅箔２７の表面積が小さくなるため、銅箔２７に付着している溶融ハンダ４がランド１４ｂ同士の間に付着している溶融ハンダ３を引き寄せる力が弱くなってしまう。
【００２５】
上述の不具合を解消するため、第２の実施の形態のマスク４０では、図５（ｃ），（ｄ）および図６に示すように、銅箔４７をマスク４０の下面にまで延長する。これにより、２次噴流２が銅箔４７に付着している溶融ハンダ４を引き寄せる力を確保する。
【００２６】
上述した第２の実施の形態の局所ハンダ付け用マスクおよび局所ハンダ付け方法では、第１の実施の形態の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
（１）  銅箔４７をマスク４０のテーパ面２６から下面にまで延長して、２次噴流２が銅箔４７に付着している溶融ハンダ４を引き寄せる力を確保した。これにより、リフローハンダ付けによって表面実装された部品とウェーブハンダ付けによってハンダ付けする部品との距離が近い場合でも、ランド１４ｄ同士の間でハンダブリッジの発生を防止できるので、部品の高密度実装が可能となる。
【００２７】
―――変形例―――
（１）  上述の説明では、テーパ面２６に銅箔２７を設けたが、本発明はこれに限らない。たとえば、銅箔２７の代わりに銅板を用いても良い。また、銅箔および銅板の銅の含有率は溶融ハンダに対する濡れ性が良ければ特に限定されず、銅以外の材料でも良い。さらに、溶融ハンダに対する濡れ性が良くなるような表面加工や表面改質をテーパ面２６の銅箔２７を貼り付ける部位を施しても良い。
【００２８】
（２）  上述の説明では、銅箔２７は、エポキシ樹脂を主剤とする接着剤を用いて熱硬化させて接着していたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、エポキシ樹脂を主剤とする接着剤の他に、ポリエステル樹脂やフェノール樹脂を主剤とした接着剤を用いることもできる。また、樹脂付きの銅箔をテーパ面２６に貼り付けて、加圧加熱することで接着することもできる。
【００２９】
（３）  上述の説明では、マスク２０の材料にアルミを用いたが本発明はこれに限定されない。溶融ハンダに対する濡れ性が悪く、溶融ハンダに浸食されにくい材質であればよい。たとえば、ステンレスを用いることもできる。また、マスクの材料は金属に限らず耐熱性のあるガラス合成樹脂を用いることもできる。耐熱性のあるガラス合成樹脂として、たとえば、ポリイミドやビスマレイミド・トリアジン・レジンなどが挙げられる。
【００３０】
（４）  上述の説明では、既に表面実装部品が実装された回路基板１０に対してリード型の部品をハンダ付けすることとしていたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、リード型の部品が既に実装された回路基板に対して、さらにリード型の部品をハンダ付けする場合にも、本発明は適用できる。
【００３１】
（５）  上述の説明では、回路基板１０の進行方向（矢印３０）に対して垂直に並んだランド１４ｂ同士の間のハンダブリッジを防止するため、テーパ面２６に銅箔２７を設けていたが、本発明はこれに限定されない。たとえば複数のランドが矢印３０と平行に並んでいた場合、これらのランド同士の間のハンダブリッジを防止するために、テーパ面２６以外の開口部２２の周縁に銅箔を設けることもできる。
（６）  上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００３２】
以上の実施の形態およびその変形例において、ハンダ付着部材は銅箔２７に対応する。さらに、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】マスクにセットされた回路基板をウェーブハンダ付け装置でハンダ付けする様子を示す側面図である。
【図２】第１の実施の形態における、部品が搭載された回路基板をマスクにセットした状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はウェーブハンダ付け装置内で回路基板が移動する方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図、（ｄ）は下面図である。
【図３】マスク２０を下方から見た斜視図である。
【図４】マスク２０にセットされた回路基板１０が２次噴流２の上を通過する際の溶融ハンダの流れを図１（ａ）のＩ−Ｉ断面から見た図であり、（ａ）から（ｇ）へと経過時間の順に示したのものである。
【図５】第２の実施の形態における、部品が搭載された回路基板をマスクにセットした状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はウェーブハンダ付け装置内で回路基板が移動する方向から見た正面図、（ｃ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面図、（ｄ）は下面図である。
【図６】マスク４０を下方から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  １次噴流                                  ２  ２次噴流
３，４  溶融ハンダ                            ５  ウェーブハンダ付け装置
１０  回路基板                                １１  部品
１２ａ，ｂ  端子（リード）                    １３ａ，ｂ  貫通孔
１４ａ，ｂ  端子（ランド）                    ２０，４０  マスク
２１  係合部                                  ２２  開口部
２３  保持部                                  ２５，２６  テーパ面
２７，４７  銅箔                              ３０  矢印
【図１】
2005044998.tif 000003
【図２】
2005044998.tif 000004
【図３】
2005044998.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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