JPH0431199B2 - - Google Patents

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JPH0431199B2
JPH0431199B2 JP61151328A JP15132886A JPH0431199B2 JP H0431199 B2 JPH0431199 B2 JP H0431199B2 JP 61151328 A JP61151328 A JP 61151328A JP 15132886 A JP15132886 A JP 15132886A JP H0431199 B2 JPH0431199 B2 JP H0431199B2
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solder
printed circuit
circuit board
rolls
container
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プリント回路パネル、即ち、プリン
ト基板を半田処理する装置に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for soldering printed circuit panels, i.e. printed circuit boards.

従来の技術 種々な主長さ寸法及び巾寸法を有するプリント
回路が、製造されており、それらプリント回路
は、1つ又はそれ以上の回路を含むものであり、
プリント基板の厚みは、多くの種々な理由で異な
るものとさており、その厚みは、基板の可撓性に
直接影響を及ぼす。
BACKGROUND OF THE INVENTION Printed circuits are manufactured having a variety of major length and width dimensions, and include one or more circuits;
The thickness of printed circuit boards can vary for many different reasons, and the thickness directly affects the flexibility of the board.

例えば、多層の導体配列面を有するプリント回
路は、多層体間の分離を行うために1つ又はそれ
以上の接合された絶縁層を使用している。回路基
板を貫通して形成された穴は、多くの目的で設け
られるもので、例えば、別の組体立へ取り付ける
ための半田端子として、また、多層の導体配列面
間を相互接続するためのメツキされたスルーホー
ルとして、また、器具用の整列穴として使用され
る。
For example, printed circuits with multilayer conductor arrays use one or more bonded insulating layers to provide isolation between the layers. Holes formed through circuit boards are provided for many purposes, such as as solder terminals for attachment to another assembly, and for interconnection between multiple conductor array planes. Used as a plated through hole and as an alignment hole for instruments.

出来上がつた回路上の露出した銅は、幾つかの
例外を除き、半田で被覆しなければならない。こ
れは、しばしば、前半田処理(presoldering)と
称する。又、半田は、導体路のすべての上に施す
のでなく、後で必要となるところだけに施すのが
好ましい。半田を選択的に施すために、カバー絶
縁マスクもしくは半田マスクと称する絶縁材を用
いて、半田被覆の不要な銅部分をカバーしてお
く。端子パツド等の部分である半田を施す必要の
ある銅部分は露出したままとしておき、半田被覆
を施す。換言すれば、プリント回路の表面上の露
出した銅部分だけが半田被覆される。
Exposed copper on the finished circuit must be covered with solder, with some exceptions. This is often referred to as presoldering. Also, it is preferable not to apply solder over all of the conductor paths, but only where it will be needed later. In order to selectively apply solder, an insulating material called a cover insulation mask or solder mask is used to cover copper parts that do not need to be covered with solder. Copper parts that need to be soldered, such as terminal pads, are left exposed and covered with solder. In other words, only the exposed copper portions on the surface of the printed circuit are solder coated.

又、プリント回路を貫通するスルーホールの内
壁に半田を付与することが必要であるが、また、
それら穴は、仕上がり時に半田で塞がつてしまつ
ていると後でのそこへの挿入作業の妨げとなるの
で、半田で塞がつていないことが必要である。穴
を塞いでしまつている半田をその穴から取り除く
工程をレベリングと称する。
It is also necessary to apply solder to the inner wall of the through hole that penetrates the printed circuit, and
It is necessary that these holes are not filled with solder, since if they are filled with solder when finished, it will interfere with the subsequent insertion work. The process of removing the solder that has blocked the hole from the hole is called leveling.

特に、プリント基板は、とりわけ、その後の作
業に対して半田付けを行ない易くするために、前
半田処理される。経済的とするため、このような
前半田処理は、大量基板被覆技術として行わねば
ならない。公知の半田被覆技術としては、電解メ
ツキや、電解メツキの後に高温リフローを行う技
術がある。この高温リフローは、赤外線リフロー
技術、高温液体リフロー、又は高温蒸気リフロー
を用いて行われうる。もう1つの大量半田被覆技
術は、高温ローラ被覆である。更に、高温浸漬デ
イツプや、高温浸漬デイツプの後に高温レベリン
グを行う技術も知られている。この後者の場合、
レベリングは、高温液体レベリング、高温蒸気レ
ベリング又は高温ガスレベリングによつて行われ
うる。
In particular, printed circuit boards are pre-soldered, inter alia, to facilitate soldering for subsequent operations. To be economical, such pre-solder processing must be performed as a bulk substrate coating technique. Known solder coating techniques include electrolytic plating and a technique of performing high temperature reflow after electrolytic plating. This high temperature reflow may be performed using infrared reflow techniques, high temperature liquid reflow, or high temperature vapor reflow. Another high volume solder coating technique is hot roller coating. Furthermore, techniques for performing high temperature immersion dips and high temperature leveling after high temperature immersion dips are also known. In this latter case,
Leveling can be performed by hot liquid leveling, hot steam leveling or hot gas leveling.

浸漬デイツプの後に高温レベリングを行うとい
う最後に述べた技術は、多くのプリント回路用途
に対して最も効果的であると分かつている。
The last mentioned technique of immersion dip followed by high temperature leveling has been found to be most effective for many printed circuit applications.

発明が解決しようとする課題 選択的な半田被覆及び高温空気レベリングに現
在利用できる機械は、基板を高温の溶融半田内へ
垂直に浸漬することにより半田を施すものであ
る。基板を液体半田から引き上げるときに、基板
を高温の送風に曝すことにより、余計な半田がレ
ベリング即ち除去され、全ての穴は半田で塞がれ
ずにきれいなものとされる。これらの機械では、
全ての作業を手動で行うか、上下及び水平移動指
示機構に連結して行わねばならない。このため、
基板を連続的に送つていくことができず、従つ
て、経済的に有効なプロセスとすることができな
かつた。
The machines currently available for selective solder coating and hot air leveling apply the solder by vertically dipping the board into hot molten solder. Exposing the board to a hot blast of air as it is lifted from the liquid solder levels or removes excess solder and leaves all holes clean and free of solder. In these machines,
All operations must be performed manually or in conjunction with vertical and horizontal movement directing mechanisms. For this reason,
The substrates could not be fed continuously and therefore the process could not be economically effective.

更に、酸素の存在中で半田被覆を施す場合に
は、酸化物が形成されるために汚れを招く作業と
なりがちである。このため、基板の搬送機構が複
雑なものとなつていた。
Additionally, applying solder coatings in the presence of oxygen tends to be a dirty operation due to the formation of oxides. Therefore, the substrate transport mechanism has become complicated.

現在利用できる半田処理機械で遭遇する別の問
題として、プリント回路に使用される材料の性質
が、金属の導体以外は、熱や熱衝撃に敏感である
ということから生ずる問題がある。従つて、処理
作業においては、時間と温度を正確に制御するこ
とが必須となる。更に、プリント基板を半田浴に
垂直に浸漬する場合には、高温の半田中に最初に
浸漬した領域を最後に引き上げることになる。プ
リント回路にしばしば使用される薄い柔軟な基板
の場合には、高温の液体半田に急激に入れると、
基板に曲げやそりが生じたり、基板が損傷した
り、その後の高温空気によるレベリングが有効に
行われなくなつたりしてしまう。これらの理由
で、溶融半田中のプリント基板をゆつくりと挿入
し、特殊な固定器具を使用し、然も、プリント基
板にわたつて広範囲な時間−温度露出を用いるこ
とになるが、これらは全て望ましからぬことであ
る。
Another problem encountered with currently available soldering machines arises from the nature of the materials used in printed circuits, which, other than metal conductors, are sensitive to heat and thermal shock. Therefore, it is essential to accurately control time and temperature in processing operations. Furthermore, when a printed circuit board is dipped vertically into a solder bath, the area that is first dipped into the hot solder will be the last to be pulled out. In the case of thin, flexible boards often used in printed circuits, rapid immersion in hot liquid solder can cause
The board may be bent or warped, the board may be damaged, and subsequent leveling using high-temperature air may no longer be performed effectively. For these reasons, the gentle insertion of the printed circuit board into molten solder, the use of special fixtures, and the use of extensive time-temperature exposures across the printed circuit board, all of which This is not desirable.

プリント回路を選択的に半田処理及びレベリン
グする技術が、半田除去技術(Solder Removal
Technique)として米国特許第4315042号に開示
されている。該特許に開示された方法及び装置
は、上記したような種々の欠点がある。特に、こ
の方法は、効率的且つ経済的であるように連続的
なものとすることができない。
Solder Removal technology is a technology for selectively soldering and leveling printed circuits.
Technique) is disclosed in US Pat. No. 4,315,042. The method and apparatus disclosed in that patent suffer from various drawbacks as described above. In particular, this method cannot be made continuous to be efficient and economical.

プリント回路に半田を施す別の技術として、い
わゆるウエーブ半田付装置を用いるものがある。
プリント回路は、半田の波に通され、プリント基
板の片面に半田が施される。この技術は、多くの
プリント回路形態においてその両面に半田を施す
ために2回の作業を必要とするという欠点があ
る。
Another technique for applying solder to printed circuits is the use of so-called wave soldering equipment.
The printed circuit is passed through a wave of solder, and the solder is applied to one side of the printed circuit board. This technique has the disadvantage that many printed circuit configurations require two operations to apply solder to both sides.

課題を解決するための手段 本発明は、プリント基板を連続的なやり方で選
択的に半田処理及びレベリングする装置を提供す
る。特に、溶融半田を収容する容器わたつてプリ
ント基板を水平に搬送するようにロール構成体が
取り付けられる。このロール構成体を介してプリ
ント基板が水平に移動される時に、基板が溶融半
田に浸漬される。ロール構成体の出口側に配置さ
れた少なくとも1つの空気ナイフは、基板がロー
ル構成体から出てきた時に基板に着いた溶融半田
をレベリングするように働く。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an apparatus for selectively soldering and leveling printed circuit boards in a continuous manner. In particular, a roll arrangement is mounted to horizontally transport the printed circuit board across a container containing molten solder. As the printed circuit board is moved horizontally through this roll arrangement, it is immersed in the molten solder. At least one air knife located on the exit side of the roll arrangement serves to level the molten solder on the substrate as it emerges from the roll arrangement.

本発明の一実施例においては、2対のロールが
これらの間に形成された半田コンジツト即ちチヤ
ンネルを通してプリント基板を搬送するように働
き、この半田コンジツトは、これに沿つて流れる
溶融半田を含んでいる。プリント基板は、半田を
含む半田コンジツトの片側のバリアおよび境界と
して働く第1対のロールルを通り、次いで、流動
する半田に通される。さらに、プリント基板は、
流動する半田のもう一方の境界を形成する第2対
のロールを通して半田から出される。プリント基
板を搬送するように働くもう1つ別のロール対の
付近には、プリント基板がこれらロール対から出
る時に溶融半田をレベリングするための空気ナイ
フ組立体が設けられている。
In one embodiment of the invention, two pairs of rolls serve to transport a printed circuit board through a solder conduit or channel formed therebetween, the solder conduit containing molten solder flowing therealong. There is. The printed circuit board is passed through a first pair of rolls that act as a barrier and boundary on one side of the solder conduit containing the solder, and then passed through the flowing solder. Furthermore, the printed circuit board
It exits the solder through a second pair of rolls that form the other boundary of the flowing solder. An air knife assembly is provided adjacent another pair of rolls that serve to transport the printed circuit board for leveling the molten solder as the printed circuit board exits the roll pair.

上記の各ロール対は、プリント基板によつて互
いに押し離されるように取り付けられている。こ
のような構成とすることにより、色々な厚みのプ
リント回路をロール構成体に通すことができる。
換言すれば、薄い可撓性のあるプリント基板や厚
くてより剛性のある基板を、本発明の装置によつ
て選択的に半田処理及びレベリングすることがで
きる。
Each pair of rolls described above is attached so as to be pushed away from each other by a printed circuit board. With this configuration, printed circuits of various thicknesses can be passed through the roll structure.
In other words, thin flexible printed circuit boards and thicker, more rigid boards can be selectively soldered and leveled by the apparatus of the present invention.

作 用 本発明の方法及び装置を用いた場合には、種々
様々なプリント基板の両面を素早く且つ効率的に
同時に半田処理することができる。所望ならば、
効率的及び経済的とするため、このプロセスを容
易に自動化することができる。更に、基板を水平
方向に搬送することにより、半田に最初に入つた
基板部分が最初に出るようにされる。半田を通し
ての搬送速度を制御し、半田の温度を制御し、且
つ半田処理を酸素の存在中で行つた時に当然生じ
る酸化物汚染を制御及び排除することが、比較的
簡単である。
Effect When the method and apparatus of the present invention are used, both sides of various printed circuit boards can be quickly and efficiently soldered simultaneously. If desired,
This process can be easily automated to be efficient and economical. Furthermore, by transporting the board horizontally, the parts of the board that enter the solder first come out first. It is relatively easy to control the transport speed through the solder, control the temperature of the solder, and control and eliminate the oxide contamination that naturally occurs when soldering is performed in the presence of oxygen.

実施例 以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図を説明すると、デスク状の装置10は、
本発明の多数の構成要素を都合よく収容してい
る。半田処理すべきプリント回路基板のための入
口スロツト11は、以下に詳細に述べるように水
平に配置されたロールルへと通じており、これら
のロールは、取り外し可能なカバーによつて保護
されている。ドア及びカバー等を通して適当に操
作することのできるキヤビネツト12は、半田を
加熱したり空気ナイフのための加熱された加圧空
気を供給したりするに必要な電源部品や、その他
の必要な要素を収容している。プレート13a
(第2図)の後方にある制御盤13は、半田ポツ
トの温度及び空気ヒータの温度を制御するための
制御器、ロールのためのオン/オフモータ制御
器、モータのための速度制御器、通気制御器、及
びその他の必要なスイツチやゲージ等を支持して
いる。取り外し可能なフード14及びプレナム1
5は、装置を適当に通気するために、出口16に
おいて排気管路(図示せず)に適当に接続され
る。水平ロールから通じている出口スロツト17
は、半田処理及びレベリングされたプリント回路
基板を取り出すために設けられている。
To explain FIG. 1, the desk-shaped device 10 is
Conveniently accommodates numerous components of the present invention. The entry slot 11 for the printed circuit board to be soldered opens into horizontally arranged rolls, which are protected by removable covers, as will be described in detail below. . A cabinet 12, suitably accessible through doors, covers, etc., contains power supplies and other necessary elements for heating the solder and providing heated pressurized air for the air knife. It is accommodated. Plate 13a
The control panel 13 at the rear (FIG. 2) includes controls for controlling the solder pot temperature and the air heater temperature, an on/off motor control for the roll, a speed control for the motor, a ventilation It supports the controller and other necessary switches and gauges. Removable hood 14 and plenum 1
5 is suitably connected to an exhaust line (not shown) at outlet 16 for proper venting of the device. Outlet slot 17 leading from the horizontal roll
is provided for taking out the soldered and leveled printed circuit board.

次いで、第3図及び第4図を説明すれば、図示
明瞭化のために第3図に仮想線で示された一対の
ロール20及び21は、溶融半田24が満たされ
た容器23を横切つて水平方向にプリント基板を
搬送するように働く。容器23の壁又は底面或い
はその両方に設けられた適当なヒータと、適当な
温度センサは、半田24を所望の温度、通常は、
その溶融点よりも少なくとも約38℃(100〓)高
い温度に保つために使用される。約260℃(約500
〓)の温度が満足であると分かつた。もし必要で
あれば、更に別の搬送ロール又は他の搬送手段を
用いて、プリント基板を導入ロール20及び21
に送ることができる。
Next, referring to FIGS. 3 and 4, a pair of rolls 20 and 21, which are shown in phantom lines in FIG. 3 for clarity, cross a container 23 filled with molten solder 24. It works to transport printed circuit boards horizontally. Suitable heaters on the walls and/or bottom of container 23 and suitable temperature sensors control solder 24 to a desired temperature, typically
Used to maintain a temperature at least about 38°C (100°C) above its melting point. Approximately 260℃ (approximately 500
It was found that the temperature of 〓) was satisfactory. If necessary, additional transport rolls or other transport means may be used to transport the printed circuit board to the introduction rolls 20 and 21.
can be sent to.

ロール25及び26は、ロール21及び22か
らプリント基板を受け取り、好ましくは半田で濡
らされていない搬送ロール27及び28へ送る。
チタンのロールが満足であると分かつたが、セラ
ミツクのロールも使用できる。水平のロール構成
体の出口付近に配置された空気ナイフ29及び3
0は、キヤビネツト12内に配置されたコンプレ
ツサからコンジツトを経て加熱された空気を受け
取る。これらナイフのための空気の温度、圧力及
び量は、制御盤13の適当な制御器によつて調整
される。もし所望ならば、プリント基板が選択的
に半田処理されてレベリングされた後に、このプ
リント基板をさらに搬送するために、更に別のロ
ール又はロール対又はその他の適当なコンベアを
用いることができる。
Rolls 25 and 26 receive the printed circuit boards from rolls 21 and 22 and send them to transport rolls 27 and 28, which are preferably not wetted with solder.
Although titanium rolls have been found satisfactory, ceramic rolls can also be used. Air knives 29 and 3 located near the exit of the horizontal roll arrangement
0 receives heated air via a conduit from a compressor located within the cabinet 12. The temperature, pressure and volume of air for these knives are regulated by appropriate controls on the control panel 13. If desired, additional rolls or pairs of rolls or other suitable conveyors may be used to further transport the printed circuit board after it has been selectively soldered and leveled.

破線9によつて示された経路に沿つて移動する
プリント回路に半田を施すために、半田コンジツ
ト即ちチヤンネル31が設けられている。溶融半
田は、矢印32で示されたようにこの半田コンジ
ツト31に沿つて流れる。半田コンジツト31
は、一対のロール20,21、一対のロール2
5,26、供給プレナム室34の上部33及び上
方プレート36によつて形成される。半田コンジ
ツトの入口側にある支持プレート37は、ロール
20,21及び25,26を支持し、供給プレナ
ム室34に取り付けられている。プレート38及
び39は、ロールに沿つて短い距離だけ延びてい
て、半田流の始まり部を限定するものである。供
給プレナム室の他端に取り付けられた支持プレー
ト40は、ロール20,21及び25,26を保
持すると共に、半田コンジツト31から溶融半田
を放出できるスロツト41を備えている。
A solder conduit or channel 31 is provided for applying solder to the printed circuit traveling along the path indicated by dashed line 9. Molten solder flows along this solder conduit 31 as indicated by arrow 32. solder conduit 31
are a pair of rolls 20 and 21, a pair of rolls 2
5, 26, the upper part 33 of the supply plenum chamber 34 and the upper plate 36. A support plate 37 on the inlet side of the solder conduit supports rolls 20, 21 and 25, 26 and is attached to supply plenum chamber 34. Plates 38 and 39 extend a short distance along the roll and define the beginning of the solder flow. A support plate 40 mounted at the other end of the supply plenum chamber holds the rolls 20, 21 and 25, 26 and includes slots 41 through which molten solder can be discharged from the solder conduit 31.

矢印43で示されたように半田が流れる上方の
半田チヤンネル42は、プレート36の上面によ
つて形成される。半田の流れは、分散ウエツジ4
4によつて制御される。供給プレナム室の上面の
端部にある開口45を通して圧送された半田は、
半田コンジツト31に流れ込み、溢れた半田は上
方の半田チヤンネル42に沿つて流れる。
An upper solder channel 42 through which the solder flows, as indicated by arrow 43, is formed by the upper surface of plate 36. The solder flow is distributed through the dispersion wedge 4.
Controlled by 4. The solder is pumped through the opening 45 at the top end of the supply plenum chamber.
The overflowing solder flows into the solder conduit 31 and flows along the upper solder channel 42.

溶融半田内に浸漬されてモータ47によつて駆
動される半田ポンプ46は、供給プレナム室の入
口55に接続されたポンプ出口54を備えてい
る。溶融半田24は、入口55及び供給プレナム
室34を通り、供給プレナム室の端部で壁57の
開口56によつて形成された穴付きバツフルを通
して圧送される。このバツフルは、半田の流れを
安定化するためのものである。矢印48は、ポン
プに入る半田を示し、矢印49,50,51及び
52は、供給プレナム室を経て開口45に向かう
圧送半田の流れを示し、この半田は、供給プレナ
ム室上の半田コンジツト31に分配され、一部
は、半田チヤンンネル42へ溢流する。
A solder pump 46, immersed in the molten solder and driven by a motor 47, has a pump outlet 54 connected to an inlet 55 of the supply plenum chamber. Molten solder 24 is pumped through inlet 55 and supply plenum chamber 34 through a perforated buffle formed by opening 56 in wall 57 at the end of the supply plenum chamber. This buffer is for stabilizing the flow of solder. Arrow 48 shows the solder entering the pump, and arrows 49, 50, 51 and 52 show the flow of pumped solder through the supply plenum chamber towards opening 45, which solder enters the solder conduit 31 above the supply plenum chamber. distributed, and a portion spills into the solder channel channel 42.

ポンプ46に接続されたチユーブ53の入口
は、以下で説明するように、溶融半田レベルより
上であつて且つオイルレベルより下にある。
The inlet of tube 53 connected to pump 46 is above the molten solder level and below the oil level, as explained below.

モータ58は、駆動ハウジング59に取り付け
られた適当なギア装置を駆動する。シヤフト60
は、ハウジンからロール20,21,25及び2
6へと延びている。ロール20,21;25、2
6及び27,28は、種々の厚みのプリント回路
を受け入れるように取り付けられている。図示さ
れたように、U字型のスロツト61と、上部シヤ
フト60に対する自在駆動カツプリングとによ
り、上部ロール20及び25を自由に上方に垂直
に動かすことができる。ロールの他端では、U字
型スロツト62が上部ロール20及び25のシヤ
フトにジヤーナル接続され、開口64が下部ロー
ルのシヤフト66にジヤーナル接続されている。
Motor 58 drives a suitable gear arrangement mounted on drive housing 59. shaft 60
rolls 20, 21, 25 and 2 from the housing.
It extends to 6. Roll 20, 21; 25, 2
6, 27, and 28 are mounted to accept printed circuits of various thicknesses. As shown, the U-shaped slot 61 and the free drive coupling to the upper shaft 60 allow the upper rolls 20 and 25 to move freely upwardly and vertically. At the other end of the roll, a U-shaped slot 62 is journalled to the shafts of the upper rolls 20 and 25, and an opening 64 is journalled to the shaft 66 of the lower roll.

ロール27及び28に対しても、適当な駆動及
び取付手段(図示せず)が設けられており、種々
の厚みのプリント回路基板を受け入れられるよう
になつている。
Rolls 27 and 28 are also provided with suitable drive and mounting means (not shown) to accommodate printed circuit boards of various thicknesses.

図示さたように、ロール構成体は、プリント基
板を真つ直ぐに通過させるので、そのプリント基
板を曲げるようなことがない。従つて、いわゆる
剛性のあるプリント基板も可撓性のあるプリント
基板も通して処理することができる。もちろん、
この点について、「剛性」と「可擣性」は相対的
な言葉であることを理解されたい。剛性、即ち、
スチフネスは、断面寸法、断面内に含まれた種々
の層の数、及び使用する材料の機械的及び熱的な
特性の関数である。厚い基板は、曲げた時に大き
な内部ストレスを発生し、又、曲げるのに大きな
力を必要とする。厚い基板を曲げることは、基板
の内部損傷を生じたり基板の永久的変形を生じた
りする危険があるので、望ましくない。一方、薄
い可撓性のあるプリント基板は、外部からの力に
対して少ししか抵抗力がないので、一般には取り
扱いが難しい。本発明のこの実施例は、両方の形
式のプリント基板を処理するように構成されてい
る。
As shown, the roll structure passes the printed circuit board straight through without bending the printed circuit board. Therefore, both so-called rigid printed circuit boards and flexible printed circuit boards can be processed. of course,
In this regard, it should be understood that "rigidity" and "flexibility" are relative terms. Stiffness, i.e.
Stiffness is a function of the cross-sectional dimensions, the number of different layers included within the cross-section, and the mechanical and thermal properties of the materials used. Thick substrates generate large internal stresses when bent and also require large forces to bend. Bending thick substrates is undesirable since there is a risk of internal damage to the substrate or permanent deformation of the substrate. On the other hand, thin flexible printed circuit boards have little resistance to external forces and are generally difficult to handle. This embodiment of the invention is configured to handle both types of printed circuit boards.

装置を適切に動作させるためには、ロール2
0,21,25及び26を溶融半田で濡らさねば
ならない。例えば、ニツケルのロールが満足に使
用できると分かつた。
For proper operation of the device, roll 2
0, 21, 25 and 26 must be wetted with molten solder. For example, rolls of nickel have been found to be satisfactorily used.

半田コンジツト31及び上部の半田チヤンネル
42に対して境界として働く濡れたロール20,
21,25及び26の使用により、残留フラツク
スやその他の汚染物のような異物がロールに付着
しないようにされる。もしこのようなものが付着
しても、部分的に浸漬された下部ロール21及び
26によつて溶融半田から送られて来る一定流量
の新鮮な半田と、半田コンジツト31及び半田チ
ヤンネル42に流れる半田とによつて、容易に洗
い落とすことができる。ニツケルや、ニツケル含
有量の高い合金をそれらロールに使用できる。純
粋なニツケルは、溶融半田で濡らされるのに加え
て、260℃(500〓)の共融半田での可溶度が低い
ので、優れた材料である。
a wet roll 20 serving as a boundary for the solder conduit 31 and the upper solder channel 42;
The use of 21, 25 and 26 prevents foreign matter such as residual flux and other contaminants from adhering to the rolls. If this were to occur, there would be a constant flow of fresh solder delivered from the molten solder by the partially immersed lower rolls 21 and 26 and the solder flowing into the solder conduit 31 and solder channel 42. It can be easily washed off. Nickel or alloys with high nickel content can be used in these rolls. Pure nickel is an excellent material because it is wetted by molten solder and has low solubility in eutectic solder at 260°C (500°C).

本発明の装置によつて行わる半田処理を理解す
るために、上記の矢印で液体半田の流れを示した
第3図について説明する。従つて、ポンプ46
は、供給プレナム室34及び開口45を経て半田
を流す。プレート37,38および39は、溶融
半田を限定し、供給プレナム室の上で且つプレー
ト36の下の半田コンジツト31に層流を生じさ
せ、ロール20,21及び25,26は、半田コ
ンジツト31の境界として働く。半田コンジツト
31の上部プレート36は、半田に通される基板
の浮上りを制限するという機能を果たす。溢れ出
した半田は、半田チヤンネル42に沿つて流れ
る。半田コンジツト31内の半田は、その流れが
限定されるために若干の圧力を受ける。半田コン
ジツト31の寸法は、ロール25,26及び2
7,28によつてプリント基板が送られる時に、
基板の移動を妨げないように充分な大きさとされ
る。
In order to understand the soldering process performed by the apparatus of the present invention, reference will be made to FIG. 3, which shows the flow of liquid solder using the arrows mentioned above. Therefore, the pump 46
flows the solder through supply plenum chamber 34 and opening 45 . Plates 37, 38 and 39 confine the molten solder and create laminar flow in the solder conduit 31 above the supply plenum chamber and below plate 36, and rolls 20, 21 and 25, 26 Acts as a boundary. The top plate 36 of the solder conduit 31 serves the function of limiting the floating of the substrate through which the solder is passed. The overflowing solder flows along the solder channel 42. The solder within solder conduit 31 is under some pressure due to its restricted flow. The dimensions of the solder conduit 31 are as follows: rolls 25, 26 and 2.
When the printed circuit board is sent by 7 and 28,
It is made large enough so as not to impede movement of the substrate.

この構造では、基板の処理が行わない時に、半
田コンジツト31及び半田チヤンネル42に沿つ
て流れる。ここから、半田は、第3図に示すよう
に半田容器へ戻される。ロール及び半田コンジツ
ト及び半田チヤンネルは、ロールの端が半田の入
口側で高くなるように、横方向に若干高さがずれ
ているのが好ましい。然し乍ら、この高さの相違
は、乱流の発生を最少にし、ひいては、余計な酸
化物の形成を回避するように、小さなものとされ
る。
In this structure, solder conduit 31 and solder channels 42 flow when the substrate is not being processed. From here, the solder is returned to the solder container as shown in FIG. Preferably, the roll and solder conduit and solder channel are laterally offset slightly in height so that the end of the roll is higher on the solder inlet side. However, this height difference is kept small to minimize the occurrence of turbulence and thus avoid unnecessary oxide formation.

供給プレナム室から開口45を経て圧送された
溢れた半田は、上面プレート36に沿つて流れ、
分散ウエツジ44によつてロールに向けられる。
これにより、ロールが半田で更に濡らされて洗浄
され、汚染が防止される。半田チヤンネルからの
半田は、次いで、容器23の半田溜へ戻される。
Overflowing solder pumped from the supply plenum chamber through opening 45 flows along top plate 36 and
It is directed to the roll by a dispersing wedge 44.
This further wets the roll with solder and cleans it, preventing contamination. The solder from the solder channel is then returned to the solder reservoir in container 23.

半田溜内の半田面に酸素が触れるのを防止して
かすの形成を最少とするために、オイル膜を使用
するのが望ましいと分かつた。又、オイルは、そ
の膜が破壊した時に形成される酸化物と結合す
る。オイルルは、ポンプ46の流体注入器53を
通して半田の流れに注入された時に、熱伝達性を
改善し、表面張力を減少して、ニツケルロールを
充分に濡らされると共に、プリント基板を良好に
半田処理できようにする。又、オイルは、半田溜
に到達するフラツクス及び他の残留物の熱的な安
定性を高め、固体の形成を最少とする。オイル
は、半田面の上下の可動部の潤滑性を改善する。
使用するオイルは、高温で溶融するオイルである
のが好ましい。
It has been found desirable to use an oil film to prevent oxygen from contacting the solder surfaces within the solder pool to minimize scum formation. The oil also combines with the oxides formed when the film breaks down. The oil, when injected into the solder stream through the fluid injector 53 of the pump 46, improves heat transfer and reduces surface tension to thoroughly wet the nickel roll and improve solderability of the printed circuit board. make it possible. The oil also increases the thermal stability of flux and other residues reaching the solder puddle, minimizing the formation of solids. Oil improves the lubricity of moving parts above and below the solder surface.
Preferably, the oil used is one that melts at high temperatures.

プリント基板を処理すべき時には、通常は、そ
の両面に半田フラツクスが施される。次いで、プ
リント基板はスロツト11に送られ、ロール20
及び21に送り込まれる。その後、プリント基板
は、半田コンジツト31内の流動する溶融半田を
通してロール25及び26へ送られ、ここからロ
ール27及び28へ搬送される。次いで、プリン
ト基板は、薄い可撓性のあるプリント基板の場合
には空気ナイフ29からの加熱した空気に曝さ
れ、厚い剛性のある基板を処理する場合には両方
の空気ナイフ29及び30に曝される。
When a printed circuit board is to be processed, solder flux is typically applied to both sides of the board. Next, the printed circuit board is sent to the slot 11 and rolled to the roll 20.
and sent to 21. Thereafter, the printed circuit board is passed through flowing molten solder in solder conduit 31 to rolls 25 and 26, and from there to rolls 27 and 28. The printed circuit board is then exposed to heated air from air knife 29 in the case of thin flexible printed circuit boards or to both air knives 29 and 30 when processing thick rigid boards. be done.

空気ナイフは、小型で簡単な設計であり、ノズ
ルにヒータを含まない。このようなヒータは、ナ
イフのサイズを大きくすると共に、流体力学的に
悪影響を及ぼす。空気ナイフのサイズは、高温の
圧縮空気を効果的に通して出口オリフイスで最大
圧力降下を生じさせるのに充分なものである。半
田は、空気の噴射によつて素早く除去でき、最低
限の飛散が生じるだけである。これは、2つの対
向するノズルを用いていて内部で空気を加熱する
ような従来の空気ナイフと対照的である。まつす
ぐに対向したノズルで力学的なバランスを得るこ
とは困難である。力学的なバランスが得られない
と、回路基板の片側よりも他方の側により多くの
半田が付着することになる。第5図に示すように
単一のノズル29を用いるか、第4図に示すよう
に食い違つたノズル29及び30を用いると、空
気の流線が乱れず、出口ロール27及び28のニ
ツプラインのすぐ後方でプリント基板70に半田
の波29aが形成される。出口ロールは、前記し
たように、半田で濡れないチタン又はセラミツク
材料で形成されうる。このプロセスにより、基板
の穴71(概略的に示す)から半田が効果的に取
り去られる。
The air knife is a small, simple design and does not include a heater in the nozzle. Such heaters increase the size of the knife and have adverse hydrodynamic effects. The size of the air knife is sufficient to effectively pass hot compressed air to create a maximum pressure drop at the exit orifice. Solder can be quickly removed by a jet of air with minimal splashing. This is in contrast to conventional air knives, which use two opposing nozzles and heat the air internally. It is difficult to achieve mechanical balance with directly opposed nozzles. Failure to achieve mechanical balance will result in more solder being deposited on one side of the circuit board than on the other. Using a single nozzle 29 as shown in FIG. 5 or staggered nozzles 29 and 30 as shown in FIG. Solder waves 29a are formed on the printed circuit board 70 immediately behind. The exit roll may be made of titanium or ceramic material that is not solder wettable, as previously described. This process effectively removes the solder from holes 71 (schematically shown) in the substrate.

或る状態のもとでは、上部ロール20及び25
の内部に軸方向に配置された無回転ヒータを使用
することが必要となる。然し乍ら、これら上部ロ
ールが溶融半田24に部分的に浸漬された下部ロ
ール21及び26と接触するように設定され、充
分に絶縁された密封取付カバーが設けられると、
上部ロールルを適当な温度に維持するのに液体半
田からの熱伝達だけで充分となる。更に、上部ロ
ールに適した材料、即ち、熱伝導性が良く、比熱
が小さく且つ適切な大きさをした材料で選択する
と、ロールを適切な温度に維持する上で助けとな
る。然し乍ら、或る特定の使用目的でもし必要と
されるならば、ロールの一方又は両方を内部ヒー
タにより従来のように加熱してもよい。
Under certain conditions, the upper rolls 20 and 25
It is necessary to use a non-rotating heater located axially inside the However, if these upper rolls are set in contact with lower rolls 21 and 26 partially immersed in molten solder 24 and provided with a well-insulated hermetic mounting cover,
Heat transfer from the liquid solder alone is sufficient to maintain the upper roll at the appropriate temperature. Additionally, choosing a suitable material for the top roll, ie, a material with good thermal conductivity, low specific heat, and appropriate dimensions, will help maintain the roll at the proper temperature. However, if required for a particular application, one or both of the rolls may be conventionally heated by internal heaters.

ナイフ29又はナイフ29及び30からの空気
噴射の温度は、半田を基板に接するところまです
ぐに完全に固化させてしまうような温度であつて
ははらない。むしろ、半田は、半田液の表面張力
の作用で自然の滑らかな見掛けを呈する形に表面
が固化された後に、完全に全体が固化するように
されるべきである。本発明の水平処理の効果は、
いわゆる半田のたれこみが防止されることであ
る。垂直型の機械では半田接合部が重量で下にた
れこむが、本発明の水平構成では、このようにな
らない。
The temperature of the air jet from the knife 29 or the knives 29 and 30 must not be such that it will completely solidify the solder immediately to the point where it contacts the substrate. Rather, the solder should be allowed to fully solidify after the surface has hardened to a naturally smooth appearance under the action of the surface tension of the solder fluid. The effects of the horizontal processing of the present invention are as follows:
This prevents so-called solder dripping. In vertical machines, the solder joints sag under the weight, but with the horizontal configuration of the present invention, this does not occur.

キヤビネツト12内の空気ヒータの位置は、便
宜性及び安全性を考慮して決められる。操作者は
傷害を受けないように保護され、ナイフの保守は
時々オリフイスを清掃するだけでよいようなもの
とされる。
The location of the air heater within the cabinet 12 is determined for convenience and safety considerations. The operator is protected from injury and maintenance of the knife is such that only occasional cleaning of the orifice is required.

本発明のこの実施例によつて与えられる重要な
効果は、プリント基板の両面の露出した銅部分だ
けが半田処理されると同時に、回路板全体が高い
半田温度に曝される時間が非常に短いことであ
る。更に別の効果としては、半田処理およびレベ
リングプロセスの制御が改善され、本装置を完全
な自動装置に容易に一体化することができ、プリ
ント基板の処理に特殊な取付け器具が必要とされ
ず、公知の半田処理及びレベリングプロセスと比
べてスペース及びエネルギの利用効率が相当に改
善されることである。
An important advantage provided by this embodiment of the invention is that only the exposed copper parts on both sides of the printed circuit board are soldered, while the entire circuit board is exposed to high soldering temperatures for a very short time. That's true. Further advantages include improved control of the soldering and leveling process, the device can be easily integrated into fully automated equipment, no special mounting equipment is required for processing printed circuit boards, and Space and energy efficiency is considerably improved compared to known soldering and leveling processes.

第1図ないし第5図について述べた装置は、剛
性のあるプリント基板及び可撓性のあるプリント
基板の両方を処理するのに使用できる。
The apparatus described with respect to FIGS. 1-5 can be used to process both rigid and flexible printed circuit boards.

第1図ないし第5図に示された処理装置は、当
然、液体半田に最初に入つた基板部分を半田から
最初に取り出すようにさせるものである。更に、
ロールの速度は、広い範囲にわたつて調整するこ
とができ、半田容器の容積及び半田の加熱に必要
なエネルギは、装置の処理容量に対して低いもの
である。更に、処理されている銅による半田の汚
染は、基板を半田に浸漬する時間が短いことによ
つて減少される。従つて、半田を交換しなければ
ならなに頻度は、公知の方法を用いた場合よりも
相当に低い。
The processing apparatus shown in FIGS. 1-5 naturally causes the portion of the substrate that first enters the liquid solder to be the first to be removed from the solder. Furthermore,
The speed of the rolls can be adjusted over a wide range, and the volume of the solder container and the energy required to heat the solder are low relative to the processing capacity of the equipment. Additionally, contamination of the solder by the copper being processed is reduced by the short time the board is immersed in the solder. Therefore, the frequency with which the solder has to be replaced is considerably lower than with known methods.

又、収集された酸化物は、酸化物をスラツジに
変換する塩をロールルに用いることによつて除去
できる。この塩は、ロール清掃フラツクスとして
も使用できる。最後のロールは、これがチタンで
で作られていれば、水に溶けるフラツクスを用い
た場合は水で洗浄できるし、プリント基板に溶媒
可溶性のフラツクスを用いた時には溶媒で洗浄で
きる。
The collected oxides can also be removed by applying a salt to the roll that converts the oxides to sludge. This salt can also be used as a roll cleaning flux. The last roll, if made of titanium, can be cleaned with water if a water-soluble flux is used, or with a solvent if a solvent-soluble flux is used for the printed circuit board.

特定の実施例について本発明の装置を説明した
が、種々の変更が当業者に明らかであり、又、本
発明が特許請求の範囲のみによつて規定されるこ
とが理解されよう。
Although the apparatus of the invention has been described in terms of specific embodiments, it will be understood that various modifications will be apparent to those skilled in the art, and that the invention is defined only by the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、プリント基板を半田処理及びレベリ
ングする本発明の装置の前面斜視図、第2図は、
第1図に示された装置の後面からの斜視図、第3
図は、第1図に示された本発明の装置の斜視図で
あつて、本発明を明瞭に示すためにキヤビネツト
のカバーを外し、部分的に分解した状態で示した
図、第4図は、第3図の装置の一部分を端面から
みた概略図、第5図は、第1図ないし第4図の装
置に使用できる空気ナイフレベリング構成体の1
つを詳細に示す拡大斜視図である。 10……デスク装置、11……入口スロツト、
12……キヤビネツト、13……制御盤、14…
…フード、15……プレナム、16……出口、1
7……出口スロツト、20,21,25,26,
27,28……ロール、23……容器、24……
溶融半田、29,30……空気ナイフ、31……
半田コンジツト、34……供給プレナム室、36
……上部プレート、37,40……支持プレー
ト、38,39……プレート、41……スロツ
ト、42……半田チヤンネル、44……分散ウエ
ツジ、45……開口、46……ポンプ、47……
モータ、53……チユーブ、58……モータ、5
3……駆動ハウジング、60……シヤフト、6
1,62……U字型スロツト。
FIG. 1 is a front perspective view of an apparatus of the present invention for soldering and leveling printed circuit boards, and FIG.
A perspective view from the rear of the device shown in FIG.
1 is a perspective view of the apparatus of the invention shown in FIG. 1, with the cabinet cover removed and partially disassembled to clearly illustrate the invention; FIG. , a schematic end view of a portion of the apparatus of FIG. 3, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing one in detail. 10... Desk device, 11... Entrance slot,
12...cabinet, 13...control panel, 14...
...Hood, 15...Plenum, 16...Exit, 1
7...Exit slot, 20, 21, 25, 26,
27, 28...roll, 23...container, 24...
Melted solder, 29, 30... Air knife, 31...
Solder conduit, 34... Supply plenum room, 36
... Upper plate, 37, 40 ... Support plate, 38, 39 ... Plate, 41 ... Slot, 42 ... Solder channel, 44 ... Dispersion wedge, 45 ... Opening, 46 ... Pump, 47 ...
Motor, 53...Tube, 58...Motor, 5
3... Drive housing, 60... Shaft, 6
1,62...U-shaped slot.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 溶融半田の容器と、溶融半田を所望の温度に
維持するように前記容器に熱を供給する手段と、
前記容器を横切つて水平にプリント基板を搬送す
るように水平構成で取り付けられたロールの複数
対と、これら複数のロール対のうちの2つのロー
ル対を、それらの下部ロールの上面が溶融半田の
上に位置するように、取り付ける手段と、前記2
つのロール対の間に半田コンジツトを形成する半
田コンジツト形成手段とを備えており、該半田コ
ンジツト形成手段は、前記2つのロール対の間に
水平に延長する上部プレートと下部プレートとを
含んでおり、前記上部プレートと前記下部プレー
トとは、所定のスペースをあけて実質的に平行に
配置されており、更に、前記容器内にあつて、そ
の容器から前記上部プレートおよび前記下部プレ
ートの一端においてそれらプレートの間のスペー
ス内へと半田を圧送して、前記下部プレートの上
面を溶融半田が水平に前記上部プレートおよび前
記下部プレートの他端の方へと流れて、その他端
においてそれらプレートの間のスペースから前記
容器へと戻されるようにする圧送手段を備えてお
り、前記水平構成のロール対を通して搬送される
プリント基板が、前記下部プレートの上面に形成
される溶融半田の水平の流れを通して送られると
き、その溶融半田による該プリント基板の浮上り
が前記上部プレートの下面によつて制限されるよ
うにしたことを特徴とするプリント基板の半田処
理装置。 2 前記圧送手段は、前記容器から前記上部プレ
ートおよび前記下部プレートの一端において前記
上部プレートの上面へと半田を圧送して、前記下
部プレートの上面および前記上部プレートの上面
を溶融半田が水平に前記上部プレートおよび前記
下部プレートの他端の方へと流れて、その他端に
おいて前記プレートの間の前記スペースおよび前
記上部プレートの上面から前記容器へと戻される
ようにもする特許請求の範囲第1項記載のプリン
ト基板の半田処理装置。
[Scope of Claims] 1. A container for molten solder, and means for supplying heat to the container to maintain the molten solder at a desired temperature;
a plurality of pairs of rolls mounted in a horizontal configuration to transport printed circuit boards horizontally across the container; two of the plurality of roll pairs; means for attaching the second part so as to be located above the second
and a solder conduit forming means for forming a solder conduit between the two roll pairs, the solder conduit forming means including an upper plate and a lower plate extending horizontally between the two roll pairs. , the upper plate and the lower plate are arranged substantially parallel to each other with a predetermined space therebetween; Solder is pumped into the space between the plates so that the molten solder flows horizontally across the top surface of the bottom plate toward the other ends of the top and bottom plates, where it flows between the plates. and means for pumping the printed circuit board back from the space into the container, the printed circuit board being conveyed through the pair of rolls in the horizontal configuration being conveyed through a horizontal flow of molten solder formed on the upper surface of the lower plate. A soldering processing apparatus for a printed circuit board, characterized in that floating of the printed circuit board due to the molten solder is limited by the lower surface of the upper plate. 2. The pressure feeding means pumps the solder from the container to the upper surface of the upper plate at one end of the upper plate and the lower plate, so that the molten solder horizontally covers the upper surface of the lower plate and the upper surface of the upper plate. 1 . The flow also flows towards the other end of the upper plate and the lower plate and returns to the container at the other end from the space between the plates and the upper surface of the upper plate. The soldering processing device for printed circuit boards described above.
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