(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板をはんだ付けする際に前記回路基板を保持するはんだ付け用の治具であって、
枠体と、前記枠体内で組み合わせられて前記回路基板を保持する基板載置部を構成する多数のピース状のマスク部品とからなり、
厚さの異なる前記マスク部品を組み合わせて、前記回路基板を嵌め込む回路基板載置部と、前記回路基板に実装された部品を収容する収容部と、はんだ付けする部分を露出させる開口部とを形成してなることを特徴とする回路基板のはんだ付け用治具。
【請求項２】
前記多数のマスク部品は、前記枠体を構成する枠部材により挟み付けられて固定されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板のはんだ付け用治具。
【請求項３】
前記マスク部品は凹部と凸部との嵌合結合構造により互いに又は前記枠体と結合されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の回路基板のはんだ付け用治具。
【請求項４】
前記枠体内で組み合わされたマスク部品を、溶融はんだに漬けられる面側から支持するサポート部材を前記枠体に設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回路基板のはんだ付け用治具。
【請求項５】
前記マスク部品、前記サポート部材のいずれか一方の、溶融はんだに漬けられる面に、前記溶融はんだの流れを整流する整流部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の回路基板のはんだ付け用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回路基板にディップはんだ付けをする際に回路基板を保持しかつはんだ付けをする部分以外をマスクする回路基板のはんだ付け用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板は、基板に複数の電子部品を搭載して構成され、リード部品などの電子部品は必要に応じはんだ付けで接続される。はんだ付けは、電子部品を搭載した基板を溶融はんだに漬けることによるディップはんだ付けによりなされる。その際、基板に搭載された電子部品のうちはんだ付けをしない部分はマスクにより覆われる。ディップはんだ付けは、例えば回路基板を枠状の治具に取り付けて行う。治具は、はんだ付けをする部分のみを露出させ、それ以外の部分をマスクするようになっている。このような技術は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、回路基板のはんだ付けする側の面（はんだディップ面）を金属製の薄板で覆い、薄板に設けた透孔にリード等のはんだ付けする部分を通すようにした技術が開示されている。特許文献２には、マスク板の一部にはんだの浸入を可能にした開口部を設け、そこにリード部分が臨むようにした技術が開示されている。特許文献３には、チップ部品をカバーするマスク部分と必要部分のみはんだにあてる開口部分とを有する治具が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７２７１５号公報
【特許文献２】特公平７−８７２６６号公報
【特許文献３】実開平４−１２３５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１から特許文献３に記載の治具等はいずれもはんだ付けの対象となっている回路基板専用のものであり、回路基板が変わればそれに合わせた治具等が必要となる。また、はんだ付けの箇所（ディップ箇所）の変更、つまり電子部品の配置の変更には対応できない。更に、用済み後の治具等は他の回路基板には適用できないことから再利用性もない。
フローはんだ付け作業には多数の治具が必要であり、上述のように異なる回路基板やはんだ付け位置の変更に対応できないということは、回路基板の構造が変わるごとに新たに多数の治具を用意しなければならず、コスト面及びリサイクルの面で好ましくない。
【０００６】
この発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、異なる回路基板、異なるはんだディップ位置に対応でき、しかもリサイクルできるはんだ付け用治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回路基板のはんだ付け用治具は、枠体と、前記枠体内で組み合わせられて前記回路基板を保持する基板載置部を構成する多数のピース状のマスク部品とからなり、厚さの異なる前記マスク部品を組み合わせて、前記回路基板を嵌め込む回路基板載置部と、前記回路基板に実装された部品を収容する収容部と、はんだ付けする部分を露出させる開口部とを形成してなる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る回路基板のはんだ付け用治具によれば、回路基板の構造や大きさが変わっても全く新しい治具を用意する必要はなくなり、コストの低減、資源のリサイクルが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、当該はんだ付け用治具の組み立て途中の斜視図であり、図２から図５はその部分斜視図である。図６ははんだ付け用治具と回路基板の斜視図（回路基板はその表面及び裏面をそれぞれ示してある）、図７ははんだ付け用治具に保持された回路基板のはんだ付け中の斜視図である。
【００１０】
図６において、実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具１と共に示されている回路基板２は、その基板本体３の表側の部品搭載面４にリード部品５、６、面実装型のＩＣ１８、チップ部品８、９が搭載され、基板本体３の裏側のはんだディップ面１１に、はんだ付けを必要とするリード部品５、６のリード１２、１３及びランド１４、１５が設けられている。はんだディップ面１１にはチップ部品１０及び、ＩＣ７が設けられている。リード１２、１３、ランド１４、１５をはんだ付けするためこれらを含む一定の範囲が溶融はんだに接触（浸漬）、つまりディップされる。図６中には、そのはんだディップ領域１６、１７を一点鎖線で示してある。
【００１１】
回路基板のはんだ付け用治具１は、分割可能な多数のマスク部品を例えば格子状に組み合わせ、枠体２１で四方から固定する構造となっている。枠体２１は、左右の縦枠部材２２とそれらの上下にそれぞれ設けられた横枠部材２３とからなり、直角に隣り合う縦枠部材２２と横枠部材２３とをアングル状の留め具２４及び留めねじ２５により留めることにより四角形のフレーム状に組み上げられる。枠体２１としたときに内側となる縦枠部材２２及び横枠部材２３の内側面２２ａ、２３ａには、マスク部品を結合するための結合用の溝部（凹部）２６、２７が形成されている。縦枠部材２２及び横枠部材２３は、ガラスエポキシ樹脂やステンレスなどの耐熱性材料で形成される。
【００１２】
枠体２１の内側には、枠体２１の内側面２２ａ、２３ａと回路基板２の外辺部との間を調整する調整用マスク部品３１が設けられる。調整用マスク部品３１は、枠体２１の内側に沿って設けられる。この調整用マスク部品３１の四つの端面には、枠体２１の縦枠部材２２又は横枠部材２３の溝部２６又は２７と嵌合される結合用凸部３２及び他のマスク部品と嵌合される結合用凹部３３が形成されている。配列された調整用マスク部品３１の内側面は、回路基板２の外形よりやや大きい形状となる。
【００１３】
多数の調整用マスク部品３１により形成される四角形の枠の内側に、回路基板２を収納する基板載置部として回路基板載置部３４が多数のマスク部品により形成される。この実施の形態１では、マスク部品として、回路基板２のはんだディップ領域１６、１７に対応する開口部を形成するはんだ付け部分用マスク部品３５（図では後述するように符号３５ａ、３５ｂ、３５ｃで示す）とそれ以外の部分を覆う全面用マスク部品３６を備える。回路基板載置部３４は回路基板２が載置される部分であるので調整用マスク部品３１に対し段差を付けて低く形成される。そのためはんだ付け部分用マスク部品３５、全面用マスク部品３６の厚さは、調整用マスク部品３１より薄くなっている。最大サイズの回路基板を保持する場合には、調整用マスク部品３１を使わずに、枠体２１の溝部に全面用マスク部品３６を直接嵌め込むようにしてもよい。はんだ付け部分用マスク部品３５、全面用マスク部品３６も枠体２１と同様にガラスエポキシ樹脂やステンレスなどの耐熱性材料で形成される。
【００１４】
全面用マスク部品３６の各端面（４端面）には、調整用マスク部品３１や他の全面用マスク部品３６、はんだ付け部分用マスク部品３５と結合するための結合用凸部３７が形成され、また他の全面用マスク部品３６やはんだ付け部分用マスク部品３５と結合するための結合用凹部３８が形成されている。全面用マスク部品３６は、図１中符号３６ａで示す全面用マスク部品の如くその全周面に、他の全面用マスク部品３６やはんだ付け部分用マスク部品３５と結合するための結合用凸部３７を形成したものであってもよいし、図１中符号３６ｂで示す全面用マスク部品の如くその全周面に、他の全面用マスク部品３６やはんだ付け部分用マスク部品３５と結合するための結合用凹部３８を形成したものであってもよい。
【００１５】
回路基板載置部３４は、回路基板２のはんだディップ面１１から突出する面実装型のＩＣ７、チップ部品１０を収容して覆う部分が必要であり、そのため全面用マスク部品３６のあるものは図１中符号３６ｃで示すように更に厚さの薄い全面用マスク部品となっている。この厚さの薄い全面用マスク部品３６ｃを他の全面用マスク部品３６、はんだ付け部分用マスク部品３５と結合することによりＩＣ７やチップ部品１０の収容部（座ぐり状部）３９が形成される。
【００１６】
はんだ付け部分マスク部品３５は、全面用マスク部品３６や他のはんだ付け部分マスク部品３５と組み合わせることによってはんだディップ領域１６に対応する直線状の開口部４０、はんだディップ領域１７に対応するＵ字状でかつ丸みを帯びた開口部４１を形成するものであり、図１中符号３５ａ、３５ｂで示すようにはんだディップ領域１７の形状の一部を形成する湾曲形状部分を有するものとなっていたり、図１中符号３５ｃで示すようにはんだディップ領域１６側の端面を結合用の凸部又は凹部のない平坦な形状としたりして構成される。はんだ付け部分マスク部品３５にも、隣のマスク部品と結合するための結合用凸部３７、結合用凹部３８が設けられる。なお、直線状の開口部４０は、わざわざ端面が平坦な形状のマスク部品を用いずに、その部分に全面用マスク部品３６を設けないことにより形成してもよい。
【００１７】
回路基板載置部３４は、上述の如く多数のマスク部品３１、３５、３６を嵌め合わせることにより結合され、マスク部品の結合用凸部３７と結合用凹部３８同士をある程度きつく嵌め合わせることにより強度を出すことができる。この実施の形態では、組み合わされた回路基板載置部３４を補強するために、左右の縦枠部材２２間にサポート部材４２を渡すようにしている。このサポート部材４２は１つでもよいし複数でもよく、その掛け渡す方向も横方向には限られない。嵌め込み結合されるマスク部品同士の間は、図３に示すよう熱膨張を吸収するためのわずかな隙間４３、４４が設けられる。
【００１８】
回路基板載置部３４の裏面が溶融はんだに漬けられるが、はんだの流れを乱すとはんだ付けの性能に影響する。そのため、回路基板載置部３４の裏面にははんだの流れを整流する整流部が設けられる。図３に示すようにマスク部品３５、３６にフィン状の整流部４５を設けてもよいし、図４に示すようにサポート部材４２にフィン状の整流部４６を設けてもよい。
【００１９】
次に、以上のような多数のマスク部品（調整用マスク部品３１、はんだ付け部分用マスク部品３５、全面用マスク部品３６）による回路基板のはんだ付け治具１の組み立て手順について説明する。
先ず、一方の縦枠部材２２と一方の横枠部材２３を留め具２４と留めねじ２５によって固定する。縦枠部材２２及び横枠部材２３の溝部２６、２７に所要の調整用マスク部品３１の結合用凸部３２を嵌め込んで結合する。結合された調整用マスク部品３１に、所要の全面用マスク部品３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）を、互いの結合用凸部３２，３７及び結合用凹部３３，３８を嵌合させることにより結合する。更に、全面用マスク部品３６に他の全面用マスク部品３６やはんだ付け部分用マスク部品３５を、互いの結合用凸部３７及び結合用凹部３８を嵌合させることにより結合する。所要の種々のマスク部品を組み合わせて結合することにより回路基板載置部３４を構成する。
【００２０】
構成された回路基板載置部３４をもう一方の縦枠部材２２、横枠部材２３で挟み込み、留め具２４、留めねじ２５で固定することにより枠体２１を構成し、調整用マスク３１及び回路基板載置部３４を左右方向に縦枠部材２２で挟み付け、上下方向に横枠部材２３で挟み付けて一体化する。以上で図６に示すはんだ付け用治具１は構成される。このようにジグソーパズルの如く多数のマスク部品３５、３６が組み合わされることにより、はんだディップ領域１６に対応する直線状の開口部４０、はんだディップ領域１７に対応する湾曲形状の開口部４１、ＩＣ７及びチップ部品１０を収容する収容部３９を有する回路基板載置部３４が構成される。
【００２１】
構成された回路基板載置部３４及び調整用マスク部品３１の裏側において縦枠部材２２間にサポート部材４２が渡され、縦枠部材２２に留めねじ２５によって固定される。
【００２２】
構成されたはんだ付け用治具１の回路基板載置部３４に回路基板２が載置される。回路基板２のはんだディップ領域１６、１７は、回路基板載置部３４に形成された開口部４０、４１に一致する。つまり、はんだ付けすべきリード部１２、１３、ランド１４、１５が開口部４０、４１に臨む。なお、回路基板２が回路基板載置部３４から外れるのを防止するため、調整用マスク部品３１のいくつかに、図５に示すような留め具５１を設けておいてもよい。留め具５１は、例えばつまみ５２とフック部５３とからなっており、つまみ５２でフック部５３を回転することにより回路基板２を押える構造とする。
【００２３】
回路基板２を取り付けたはんだ付け治具１は、図６に示すように、コンベアなどの搬送手段により移動され（図６中移動方向を矢印で示す）、その下面は、はんだディップ槽６１の溶融はんだ６２に漬けられる。開口部４０、４１を通してはんだディップ領域１６、１７は溶融はんだ６２に漬けられる。よって、リード１２、１３、ランド１４、１５ははんだ付けされる。
【００２４】
溶融はんだ６２には溶融はんだ６２を攪拌するためにはんだ噴流６３（図６中矢印で示す）が形成されているが、サポート部材４２やマスク部品３５、３６に整流部４５、４６を設けておくことにより、はんだ噴流６３を効率よく開口部４０、４１に導くことができる。整流部４５、４６の形状や向きは、開口部４０、４１の位置、はんだ噴流６３の向き、はんだのつき方などを考慮して最適に設定することができる。
【００２５】
この実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具によれば、多数のピース状のマスク部品３５、３６を組み合わせることにより、はんだディップ領域１６、１７に対応する開口部４０、４１を形成することができ、しかもマスク部品３５、３６の組み合わせを変えることにより異なる構造の回路基板にも対応することができるので、回路基板ごとに新しい治具を用意する必要はなくなり、コストの低減、資源のリサイクルが図れる。また、枠体２１は、予定されるすべての大きさの回路基板をカバーできる大きさとされるので、大きさの異なる回路基板にも対応できる。
【００２６】
マスク部品３５、３６等の結合は、凹部と凸部とを嵌合させる凹凸嵌合結合であり、結合部からのはんだや熱の侵入を防止することができる。この凹凸嵌合結合では、平板の場合に比べて強度が向上するので、はんだディップの熱ストレスによる基板の変形（反り）が押えられ、はんだ付け性を向上させることができる。また、枠体２１の枠部材２２間又は２３間にサポート部材４２を渡して枠部材２２又は２３に留めねじ２５により固定することにより、開口部４０、４１や収容部３９での分割組み合わせ構造による強度不足を補うことができる。
【００２７】
枠体２１は組み立て式であり、縦枠部材２２、横枠部材２３を組み立てることにより多数のマスク部品３５、３６を一括して締め付け固定するので、簡単かつ確実にマスク部品を固定することができる。
【００２８】
更に、サポート部材４２やマスク部品３５、３６に整流部４５、４６を設けておくことにより、はんだ噴流６３を効率よく開口部４０、４１に導くことができ、はんだ付け性を向上させることができる。つまり、はんだのつき方にむらがなくなり、質のよいはんだを得ることができる。
【００２９】
マスク部品の形状、寸法は、予定される回路構造に適用できるように選定される。なお、実施の形態１では、開口部４１を形成するために湾曲部を有するマスク部品３５ａ、３５ｂなどの特別の形状のマスク部品を用意したが、矩形のマスク部品のほかに凸形状、凹形状のマスク部品を用意しておくことによっても種々の形状の開口部に対応でき、更に、特別の形状のマスク部品を用意せず、矩形のマスク部品だけであっても種々の形状の開口部に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具の組み立て途中の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具における調整用マスク部品の斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具における全面用マスク部品の斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具におけるサポート部材の斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具におけるはんだ付け部分用マスク部品の１例の斜視図である。
【図６】回路基板と実施の形態１に係る回路基板のはんだ付け用治具の斜視図である。
【図７】実施の形態１に係るはんだ付け用治具で保持した回路基板のはんだ付け中の斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  はんだ付け用治具、２  回路基板、３  基板本体、５，６  リード部品、７  ＩＣ、８，９，１０  チップ部品、１２，１３  リード、１４，１５  ランド、１６，１７  はんだディップ領域、２１  枠体、２２  縦枠部材、２３  横枠部材、３１  調整用マスク部品、３２  結合用凸部、３３  結合用凹部、３４  回路基板載置部、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ  はんだ付け部分用マスク部品、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  全面用マスク部品、３９  収容部、４０，４１  開口部、４２  サポート部材、４５，４６  整流部、６２  溶融はんだ、６３  はんだ噴流。
【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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