(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け方法において、
前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を、磁力を有する熱遮蔽部材により挟み込んで被覆することによって保護し、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を、少なくとも一方の基板が磁力を有する１対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアにより挟持し、前記フレキシブル回路基板を前記フレキシブル回路基板用キャリアを用いて熱線照射可能な加熱炉内を通過させることによりはんだを溶融させることを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項２】
フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け装置において、
前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を磁力で挟持して保護する１対の熱遮蔽部材と、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を挟持する少なくとも一方の基板が磁力を有する１対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアと、熱線照射可能な加熱炉からなる加熱手段と、前記各フレキシブル回路基板用キャリアが載置可能とされかつ前記各フレキシブル回路基板用キャリアが前記加熱手段の加熱炉内を順次通過しうるように形成された搬送手段とを有することを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項３】
前記熱遮蔽部材は、磁石を固着したアルミニウム板からなる請求項２に記載のはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだ付け方法ならびにはんだ付け装置に係り、フレキシブル回路基板のはんだ付けに好適なはんだ付け方法およびはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から回路パターンを形成した可撓性のフィルム基板に、チップ型コンデンサ、抵抗、コネクタなどの電気部品を搭載したいわゆるＣＯＦ（Chip On Film）などのフレキシブル回路基板が知られている。
【０００３】
このようなフレキシブル回路基板においては、ポリイミド樹脂などの絶縁性素材からなる可撓性を有するフィルム基板の回路パターンと電気部品とを電気的に接続するため、はんだ付け部に供給されたはんだを加熱して溶融するいわゆるリフロー方式のはんだ付け方法が用いられている。
【０００４】
このリフロー方式のはんだ付け方法は、例えば、図５に示すように、回路パターン（図示せず）を形成した可撓性のフィルム基板１を用意し、このフィルム基板１の回路パターンの所定位置に形成されたはんだ付けランドの形成部位である加熱を要する要加熱部としてのはんだ付け部２に予め浸漬法などによるはんだメッキを施すか、あるいは、はんだ粉末を樹脂などに混ぜてクリーム状に形成したはんだペーストをスクリーン印刷などにより塗布して予備はんだ層３を形成しておき、前記メッキの予備はんだ層３についてはそのままにして電気部品４を供給し、ついで熱線照射などによりはんだ付け部２の予備はんだ層３を加熱して、図６に示すように、はんだ付け部２の予備はんだ層３を溶融することにより、フィルム基板１の回路パターンと電気部品４とをはんだ付けして電気的に接続するものである。
【０００５】
また、他のリフロー方式のはんだ付け方法として、フィルム基板上のはんだ付け部にフラックスを塗布した後、電気部品を供給し、ついではんだボールをはんだ付け部に供給してこれを熱線照射などにより加熱して溶融させることにより、フィルム基板の回路パターンと電気部品とをはんだ付けして電気的に接続する方法も用いられている。
【０００６】
このようなはんだリフロー方式のはんだ付け方法を用いる場合、例えば、図７に示すように、フレキシブル回路基板５にポリエステルの補強板などの耐熱性に劣る要熱保護部６が配設されている場合には、はんだを溶融させるために全体を加熱すると、フレキシブル回路基板５の補強板などの要熱保護部６が熱変形してしまう。また、図示しない吸湿した異方性導電膜などの要熱保護部は加熱するとクラックが生じる。
【０００７】
そこで、フレキシブル回路基板５に要熱保護部６がある場合には、この要熱保護部６に過剰な熱が伝わらないように、加熱を要する要加熱部としてのはんだ付け部２のみを局所的に加熱してはんだを溶融するスポットはんだリフロー方式などの局所的な加熱によるはんだ付け方法が用いられている。
【０００８】
また、従来のリフロー方式のはんだ付けは、フレキシブル回路基板５を、のりやテープなどによりガラス強化エポキシ樹脂やアルミニウムなどにより形成された平板状のフレキシブル回路基板用キャリア（共に図示せず）に貼着して装着し、このフレキシブル回路基板用キャリアを加熱手段の設置箇所を通過するように搬送させることではんだを溶融するようにされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の局所的な加熱によるリフロー方式のはんだ付けにおいては、局所的な加熱を行うために時間を要し、生産効率がよくないという問題点があった。
【００１０】
また、従来のリフロー方式のはんだ付けにおいては、フレキシブル回路基板５をのりやテープなどによりフレキシブル回路基板用キャリアに貼着しているので、フレキシブル回路基板５をフレキシブル回路基板用キャリアの表面に確実に密着させることができない、つまり、フレキシブル回路基板５が変形した状態でフレキシブル回路基板用キャリアに装着され、その結果、すべての要加熱部２に対して均一な加熱を施すことができず、信頼性に優れたはんだ付けを得ることができないという問題点があった。
【００１１】
さらに、従来のはんだ付け方法においては、フレキシブル回路基板５をのりやテープなどによりフレキシブル回路基板用キャリアに貼着しするのに多大な労力と時間とを要するという問題点があった。
【００１３】
そこで、耐熱性に劣る要熱保護部６がある場合においても、フレキシブル回路基板５のはんだ付けを効率よく行うことのできるはんだ付け方法およびはんだ付け装置が求められている。
【００１４】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、フレキシブル回路基板のはんだ付けに好適なはんだ付け方法およびはんだ付け装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に記載の本発明のはんだ付け方法の特徴は、フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け方法において、前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を、磁力を有する熱遮蔽部材により挟み込んで被覆することによって保護し、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を、少なくとも一方の基板が磁力を有する１対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアにより挟持し、前記フレキシブル回路基板を前記フレキシブル回路基板用キャリアを用いて熱線照射可能な加熱炉内を通過させることによりはんだを溶融させる点にある。そして、このような構成を採用したことにより、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護し、かつ、フレキシブル回路基板に変形を与えないで状態でフレキシブル回路基板のすべてのはんだ付け部のはんだを同時に溶融することができるとともに、はんだ付けに供する複数のフレキシブル回路基板を順次加熱することができるので、信頼性に優れたはんだ付けを効率よく行うことができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の本発明のはんだ付け装置の特徴は、フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け装置において、前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を磁力で挟持して保護する１対の熱遮蔽部材と、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を挟持する少なくとも一方の基板が磁力を有する１対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアと、熱線照射可能な加熱炉からなる加熱手段と、前記各フレキシブル回路基板用キャリアが載置可能とされかつ前記各フレキシブル回路基板用キャリアが前記加熱手段の加熱炉内を順次通過しうるように形成された搬送手段とを有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、熱遮蔽部材は、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護することができ、各フレキシブル回路基板用キャリアは、フレキシブル回路基板を変形を与えずに容易に挟持することができ、搬送手段は、各フレキシブル回路基板用キャリアが加熱手段の加熱炉内を順次通過するように搬送することができ、加熱手段は、搬送手段により順次搬送されるフレキシブル回路基板用キャリアに装着されたキシブル回路基板の要加熱部であるはんだ付け部を順次加熱することができる。さらに、熱容量の小さなフレキシブル回路基板用キャリアは、加熱に要する熱量を少なくすることができる。したがって、請求項１に記載のはんだ付け方法を容易に実行することができる。また、前記熱遮蔽部材は、磁石を固着したアルミニウム板からなることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００１９】
まず、本発明に係るはんだ付け方法およびはんだ付け装置に用いるフレキシブル回路基板用キャリアの実施形態について説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るはんだ付け方法およびはんだ付け装置に用いるフレキシブル回路基板用キャリアの実施形態をフレキシブル回路基板とともに示す分解斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア１０は、フレキシブル回路基板１１を装着して搬送に供するものであり、ほぼ四角枠状に形成されたほぼ１対の基板１２を有している。これらの基板１２のうちの図１において下方に示す一方は、フレキシブル回路基板１１を下方から支持する支持基板１２ａとされ、図１において上方に示す他方は、支持基板１２ａ上に載置されたフレキシブル回路基板１１を支持基板１２ａ上に保持する保持基板１２ｂとされている。
【００２２】
前記支持基板１２ａと保持基板１２ｂとは、平面ほぼ同一形状に形成されており、それぞれの中心側に位置する四角状の内径の大きさは、フレキシブル回路基板１１の図１においてクロスハッチングにて示す本図には表れないはんだ付け部などの加工領域１１ａとほぼ同一あるいは若干大きく形成されており、フレキシブル回路基板１１の少なくとも外周部の両面を支持基板１２ａと保持基板１２ｂとの間に挟持することができるようになっている。すなわち、両基板１２は、フレキシブル回路基板１１の少なくとも外周部の両面を挟持可能に形成されている。
【００２３】
前記支持基板１２ａの上面には、複数の磁石部材１３が固着されており、各磁石部材１３によって支持基板１２ａ上に保持基板１２ｂを保持することができるようになされている。
【００２４】
すなわち、本実施形態の保持基板１２ｂは磁石部材１３の磁力によって吸着される鉄などの磁性体を素材として形成されており、磁石部材１３の磁力によって保持基板１２ｂが支持基板１２ａ上に吸着されるようになされている。さらに詳しくは、支持基板１２ａ上に支持されたフレキシブル回路基板１１を介して保持基板１２ｂが支持基板１２ａ上に保持されるようになっている。
【００２５】
なお、磁石部材１３は、両基板１２のうちの少なくとも一方に固着されていればよい。
【００２６】
また、磁石部材１３の数や磁力を制御することにより、支持基板１２ａに対する保持基板１２ｂの吸着力を容易に制御することができる。
【００２７】
さらに、各基板１２の平面形状は、フレキシブル回路基板１１の形状に応じて変更することができ、特に、本実施形態の平面四角枠形状に限定されるものではない。
【００２８】
さらにまた、磁石部材１３を支持基板１２ａと保持基板１２ｂとの相互に対向する面のそれぞれに配設する構成としてもよい。この場合には、支持基板１２ａと保持基板１２ｂとの両者を、アルミニウムや耐熱性樹脂などを素材として形成することができるので、フレキシブル回路基板用キャリア１０の軽量化と作業性の向上とをより容易に図ることができる。
【００２９】
なお、磁石は、長時間高温にさらされると磁力が低下するので、かかる観点からは磁石部材１３が固着される基板１２の材料としては、アルミニウムのような金属からなる単板あるいは金属と樹脂材料との積層板のように放熱性に優れたものが好ましく採用される。
【００３０】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００３１】
本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア１０によれば、支持基板１２ａ上にフレキシブル回路基板１１を載置し、その上から保持基板１２ｂを載置すると、支持基板１２ａに配設された磁石部材１３の磁力によって保持基板１２ｂがフレキシブル回路基板１１を介して支持基板１２ａ上に吸着され、その結果、フレキシブル回路基板１１の外周部の両面が、支持基板１２ａと保持基板１２ｂとの間に密着した状態で挟持され、その結果、フレキシブル回路基板１１をフレキシブル回路基板用キャリア１０に容易に保持することができる。
【００３２】
また、保持基板１２ｂを磁石部材１３の磁力に抗して離間させることにより、保持基板１２ｂを支持基板１２ａから容易に分離することができる。つまり、支持基板１２ａに対して保持基板１２ｂを容易に着脱することができるので、支持基板１２ａと保持基板１２ｂとの間に装着したフレキシブル回路基板１１を容易に取り外すことができる。
【００３３】
したがって、フレキシブル回路基板用キャリア１０に対してフレキシブル回路基板１１を容易に着脱することができる。
【００３４】
また、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア１０は、フレキシブル回路基板１１を両基板１２の間に単に挟持するだけなので、フレキシブル回路基板１１に変形を与えずに容易に挟持することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア１０は、枠状に形成されているので、従来の平板状のものに比べて熱容量を小さくすることができる。
【００３６】
さらにまた、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア１０は、はんだ付けだけでなく各種の加工に用いることもできる。
【００３７】
本発明のフレキシブル回路基板用キャリア１０を用いるフレキシブル回路基板１１としては、可撓性のフィルム基板に配線パターンを形成したフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）、可撓性の絶縁フィルムにプリント配線を施しその上にＬＳＩを搭載したＣＯＦ（Chip On Film）、駆動用回路をテープ上に実装したＴＰＣ（Tape Carrier Package）などが挙げられる。
【００３８】
つぎに、本発明に係るはんだ付け方法を適用した本発明に係るはんだ付け装置の実施形態について説明する。
【００３９】
図２は本発明に係るはんだ付け方法を適用した本発明に係るはんだ付け装置の実施形態の要部を示す構成図、図３は熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の一例を示す分解斜視図、図４は熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の参考形態を示す図３と同様の図である。
【００４０】
本実施形態のはんだ付け装置は、回路パターンを形成した可撓性のフィルム基板に電気部品を搭載したフレキシブル回路基板をワークとし、このワークの要加熱部である電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとのはんだ付け部のはんだを効率よく溶融することにより、リフロー方式のはんだ付けを効率よく行うようにしたものである。
【００４１】
図２に示すように、本実施形態のはんだ付け装置２０は、前述した実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア１０（図１参照）を図２左方から右方に向かって所定の経路に沿って移送するためのチェーンコンベアなどからなる搬送手段２１を有している。この搬送手段２１は、図２において左方上部に示す位置が、フレキシブル回路基板用キャリア１０を人手あるいはロボットなどによって搭載する投入位置ＳＰとされており、図２において右方上部に示す位置がはんだを溶融した後のフレキシブル回路基板用キャリア１０を取り出す取出位置ＯＰとされている。そして、フレキシブル回路基板用キャリア１０が搬送手段２１によって搭載位置ＳＰから取出位置ＯＰへ向かう図２に矢印Ａにて示す搬送方向へ搬送される途中に加熱手段２２が配設されている。この加熱手段２２は、熱線照射可能な加熱炉により構成されており、熱線を照射することにより、照射部の最高温度が２１０〜２３０℃となるように形成されている。また、本実施形態においては、前記搬送手段２１によりフレキシブル回路基板用キャリア１０に装着された後述するワーク２３が１〜３分程度で加熱手段２２たる加熱炉内を通過するように形成されている。さらに、本実施形態の加熱手段２２は、熱線をフレキシブル回路基板用キャリア１０の上方から照射するように形成されている。なお、加熱手段２２としては、フレキシブル回路基板用キャリア１０の上下両方向から熱線を照射する構成としてもよい。
【００４２】
前記フレキシブル回路基板用キャリア１０には、フレキシブル回路基板１１、詳しくは、はんだ付けする前のフレキシブル回路基板１１がワーク２３として装着される。そして、図３に示すように、ワーク２３の回路パターン（図示せず）を形成した可撓性のフィルム基板３１に、電気部品３３を接続する加熱を要する要加熱部としてのはんだ付け部２４と、ポリエステルの補強板のような耐熱性に劣る要熱保護部２５とがある場合には、図３に示すように、要熱保護部２５は、加熱に先立って、熱遮蔽部材２６としての磁石２７を固着した２枚のアルミニウム板２８などにより挟み込まれれて被覆されるようになっている。
【００４３】
なお、要熱保護部２５を押さえ付けると何らかの問題が生じる場合には、図４の参考形態に示すように、要熱保護部２５が収納可能な彫り込み２９を具備する全体としてほぼ平板状に形成された熱遮蔽部材２６Ａによって上方から被覆されるようになっている。
【００４４】
前記熱遮蔽部材２６、２６Ａとしては、アルミニウムなどの放熱性に優れかつ軽量なもので形成されたものが好ましい。
【００４５】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【００４６】
本実施形態のはんだ付け装置２０によれば、ワーク２３をフレキシブル回路基板用キャリア１０の支持基板１２ａと保持基板１２ｂとの間に挟持するとともに、ワーク２３の要熱保護部２５を熱遮蔽部材２６，２６Ａにより挟持あるいは被覆する。そして、ワーク２３を装着したフレキシブル回路基板用キャリア１０を、搬送手段２１の投入位置ＳＰに載置する。すると、ワーク２３を装着したフレキシブル回路基板用キャリア１０は、搬送手段２１によって取出位置ＯＰに向かって搬送される。そして、ワーク２３を装着したフレキシブル回路基板用キャリア１０は、搬送手段２１によって取出位置ＯＰに向かって搬送される途中で熱線照射可能な加熱炉からなる加熱手段２２の内部を通過する。そして、ワーク２３を装着したフレキシブル回路基板用キャリア１０が加熱手段２２の加熱炉内を通過する途中で、ワーク２３の要加熱部であるはんだ付け部２４が２１０〜２３０℃に加熱され、はんだ付け部２４に配設されたはんだが溶融する。この時、要熱保護部２５は、熱遮蔽部材２６，２６Ａにより熱線から保護され、耐熱性の限界内におかれる。そして、フレキシブル回路基板用キャリア１０が加熱手段２２を通過すると、加熱されたはんだ付け部２４が冷却され、その結果、溶融したはんだが固化し、ワーク２３の可撓性のフィルム基板３１に形成された図示しない回路パターンに電気部品３３が電気的に接続する。
【００４７】
このように、本実施形態のはんだ付け装置２０によれば、熱遮蔽部材２６，２６Ａは、ワーク２３の耐熱性に劣る要熱保護部２５をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護することができるとともに、ワーク２３に対して容易に着脱することができる。さらに、枠状とされた熱容量の小さなフレキシブル回路基板用キャリア１０は、ワーク２３の加熱に要する熱量を少なくすることができるので、省エネルギー化を容易に図ることができる。そして、加熱を要する要加熱部であるはんだ付け部２４に位置するはんだは、加熱手段２２、つまり加熱炉内を通過する途中で同時に効率よく加熱されて溶融状態となり、その後冷却されて溶融したはんだが固化すると、電気部品３３がフィルム基板１の回路パターンに電気的に確実に接続する。また、搬送手段２１は、複数のフレキシブル回路基板用キャリア１０が加熱手段２２、つまり加熱炉内を順次通過するように搬送することができ、その結果、加熱手段２２は、複数のフレキシブル回路基板用キャリア１０に装着されたワーク２３の要加熱部であるはんだ付け部２４を順次加熱することができるので、リフロー方式のはんだ付けの生産効率を格段に向上させることができる。
【００４８】
したがって、本実施形態のはんだ付け装置２０によれば、信頼性に優れたリフロー方式のはんだ付けを効率よく行うことができる。
【００４９】
なお、本実施形態のはんだ付け装置２０は、フレキシブル回路基板用キャリア１０に対するワーク２３の着脱を容易に行うことができるので、自動化を容易に図ることもできる。
【００５０】
また、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明のはんだ付け方法によれば、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護し、かつ、フレキシブル回路基板に変形を与えない状態でフレキシブル回路基板のすべてのはんだ付け部のはんだを同時に溶融することができるとともに、はんだ付けに供する複数のフレキシブル回路基板を順次加熱することができるので、信頼性に優れたリフロー方式のはんだ付けを効率よく行うことができるなどの優れた効果を奏する。
【００５３】
また、請求項２に記載の本発明のはんだ付け装置によれば、熱遮蔽部材は、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護することができ、各フレキシブル回路基板用キャリアは、フレキシブル回路基板を変形を与えずに容易に挟持することができ、搬送手段は、各フレキシブル回路基板用キャリアが加熱手段の加熱炉内をを順次通過するように搬送することができ、加熱手段は、搬送手段により順次搬送されるフレキシブル回路基板用キャリアに装着されたキシブル回路基板の要加熱部であるはんだ付け部を順次加熱することができるなどの優れた効果を奏する。さらに、熱容量の小さなフレキシブル回路基板用キャリアは、加熱に要する熱量を少なくすることができるなどの優れた効果を奏する。したがって、請求項１に記載のはんだ付け方法を容易に実行することができるので、信頼性に優れたリフロー方式のはんだ付けを効率よく行うことができるなどの優れた効果を奏する。また、磁石を固着したアルミニウム板からなる熱遮蔽部材は、放熱性に優れかつ軽量なものであるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るはんだ付け方法およびはんだ付け装置に用いるフレキシブル回路基板用キャリアの実施形態をフレキシブル回路基板とともに示す分解斜視図
【図２】  本発明に係るはんだ付け方法を適用した本発明に係るはんだ付け装置の実施形態の要部を示す構成図
【図３】  熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の一例を示す分解斜視図
【図４】  熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の参考形態を示す図３と同様の図
【図５】  従来のリフロー方式のはんだ付け方法のはんだを溶融する前の状態を説明する説明図
【図６】  従来のリフロー方式のはんだ付け方法のはんだを溶融した後の状態を説明する図５と同様の図
【図７】  要熱保護部を有するフレキシブル回路基板を示す説明図
【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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