JPH09512956A - プリント配線板の波形ろう接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明はプリント配線板の波形ろう接方法に関する。プリント配線板の波形ろう接に際してできるだけろうの小滴の付着していないプリント配線板を得るために、プリント配線板（１）はろう波形部（１３）を通過後直接補助的人為的にほぼ一定した時間的温度勾配で冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】 プリント配線板の波形ろう接方法 本発明は、プリント配線板をろう波形部の通過後人為的に冷却するようにした プリント配線板の波形ろう接方法に関する。 この種の方法はドイツ連邦共和国特許第３６１１１８０号明細書から知られて おり、この明細書にはろう接装置のろう材支持体及びろう材に冷却空気を供給す ることにより冷却するための装置が記載されている。この公知の方法ではプリン ト配線板はろう波形部を通過後その下側が搬送路の両側に配設されているノズル からの空気で冷却される。それにより円滑かつ迅速な冷却が達成され、従ってそ の後の洗浄の際にもはや洗浄剤は殆ど蒸散せずまた溶剤の残渣もほぼ全く蒸散し ない。 更に一般にプリント配線板の波形ろう接に従事する当業者には、ろう接時にプ リント配線板上にろうの小滴が付着することが望ましくないことが知られている 。それというものこれらの小滴はこのようなプリント配線板に取り付けられてい る電気又は電子機器に極めて重大な機能障害を生じかねないからである。 従ってプリント配線板の波形ろう接時にろうの小滴が形成されるのを特殊なろ う止めラッカを使用することにより防止することが既に試みられてきている。し かしプリント配線板上にろうの小滴の形成を防止することに関するろう止めラッ カの改良は限定された範囲で可能であるに過ぎない。なぜならろう止めラッカは プリント配線板の銅の被覆上に粘着性に接着する力を維持しなければならないか らである。従ってろうの付着を完全に防止するろう止めラッカを製造することは 不可能である。 従って現在のところプリント配線板の波形ろう接時にろうの小滴がプリント配 線板上に固着することは甘受しなければならない。しかしこれらのろうの小滴は 電気または電子機器を組み立てる際にプリント配線板上に残っていてはならない ので、波形ろう接後の製造工程でプリント配線板のろう接面に機械的ブラシ掛け が行われる。それには、一方ではプリント配線板上に粘着性に固着するろうの小 滴を確実にろう止めラッカから除去し、また一方ではこの作業工程におけるプリ ント配線板の損傷を回避するために、特定のブラシ材料による特殊なブラシ掛け 装置が必要とされる。最終的にろうの小滴のついていないプリント配線板だけが 更に使用されることを保証するために、ブラシ掛けされたプリント配線板は引続 き厳密に点検しなければならない。 本発明の課題は、ろうの小滴の付着していないプリント配線板を製造すること のできるプリント配線板の波形ろう接方法を提供することにある。 この課題を解決するために冒頭に記載した形式の方法において本発明によれば 、個々のプリント配線板の室温への冷却がプリント配線板上に通常設けられるろ う止めマスクとプリント配線板上に施されるろう材の異なる収縮のもとに約２０ °Ｋ／秒のほぼ一定した温度勾配により行われる。即ち本発明方法では波形ろう 接されたプリント配線板はろう波形部の通過後人為的に上記の温度勾配で冷却さ れ、それによりろうの小滴がプリント配線板のろう接面に付着するのが阻止され る。 本発明は以下に記載する認識が基礎になっている。 特に種々の部品を取り付けられているプリント配線板、即ちＳＭＤ（表面実装 デバイス）及び接続端子線を備えた部品を取り付けられているプリント配線板の 波形ろう接の場合、ろう波形部はその流れ挙動を概して部品又はその接続端子に より妨げられる。その結果均等なろう波形部はプリント配線板が通過する際の流 動妨害により分離することになる。こうして生じた分離されたろう分は酸化作用 のあるろう零囲気に著しく曝される。これにより個々に分離されたろう分を覆う 固体の錫鉛混合酸化物が形成される。これらの錫鉛混合酸化物は表面張力の減少 によりプリント配線板のろう止めマスク上にろうの小滴として極めて容易に固着 する。ろう止めラッカはとりわけ無機の極性を有する充填剤からなり、ほぼ錫鉛 酸化物の表面張力に近い表面張力を有している。従ってろう止めラッカと錫鉛酸 化物との境界面に比較的強い接着力が生じ、ろうの小滴が付着することになる。 ろう波形部を通過後流動妨害により分離されたろう分は熱的にろう波形部のエ ネルギーレベルにあり、酸化された液状の球形の錫鉛粒子を形成する。波形ろう 接の際の熱エネルギーの投入はろうとプリント配線板の互いにろう接すべき部品 との間を接合するばかりでなく、プリント配線板上のろう止めマスクにも重大な 立体的変化を来す。ろう止めマスクの膨張は下方の温度範囲で約６０〜８０ｐｐ ｍ／°Ｋであり、ろう波形部の温度範囲では著しく大きくなる。それに対して錫 ６０鉛４０のろうの膨張は２３ｐｐｍ／°Ｋである。本発明は、ろう止めラッカ とろうとの間の接着面を補助的人為的冷却により減らすようにして、ろう止めマ スク及び錫鉛ろう材の異なる温度膨張率を利用するものである。即ちろう止めラ ッカとろう材の収縮が異なることを利用して、ろう波形部を通過する際にろう止 めマスクとろうとの間に接着面が形成されることを可逆的に妨害する。即ち接着 力を解消するため意識的にろう止めマスクとろうとの間の熱機械的不整合を補助 的人為的冷却により作り出すものである。 本発明方法の場合プリント配線板の補助的人為的冷却は、ろう波形部の通過後 に種々の方法で、例えば波形ろう接されたプリント配線板が冷却室を通過するよ うにして行うことができる。しかし本発明方法は、各プリント配線板からろう波 形部を切り離す帯域の部分上に約２０°Ｋ／秒の温度勾配で冷却を行う温度を有 するガス流を送るようにすると、製造技術的に特に容易にかつ比較的僅かな経費 で実施可能である。 既にドイツ連邦共和国特許出願公開第２８５２２１３２号明細書からろうをプ リント配線板上に施した後に各プリント配線板の下側に対して空気又は保護ガス を含んでいてもよいガス流を送ることが知られているが、しかしその場合ガス流 によりろうの短絡、ろうのひげ及びろうのブリッジの形成を阻止しなければなら ない。この公知方法で満足のいくようにこのことを達成するためには、とりわけ ガス流の流動速度、圧力及び温度を特にプリント配線板の大きさ及び実装密度の ようなそれぞれの条件に合わせる必要がある。公知方法の場合には余分なろうを ろうが凝固する前に吹き飛ばすため、ガス流を予め温めた空気と共に使用されて いる。しかしまた周囲の温度を有するガスを使用することも考えられる。 更にエル・イヨット・クライン−ワスジンクの著書「エレクトロニクスにおけ る軟ろう」１９９１年、第５０８〜５１０貞から、波形ろう接されたプリント配 線板上に波形ろう接直後にガス流を送ることが知られている。この場合のガス流 は、導体路間の不所望なろうのブリッジを除去するために役立つ熱風であり、良 好なろう接箇所が得られる。しかしながらこの熱風は付加的にろうの小滴の原因 となり、ろう接後洗浄により除去しなけばならない。 本発明方法ではガス流として保護ガス、好適には窒素を使用した場合極めて良 好な作業結果が得られる。この保護ガスによりろう波形部からのプリント配線板 の出口範囲内に酸化作用の殆どない雰囲気が形成され、これにより上述の分離に よる錫鉛粒子の酸化を滅少させるので、ろう止めラッカ上へのろうの付着が一層 減少させられる。 上述のクライン−ワスジンクによる著書の第５０８真から、波形ろう接を極め て酸素分の少ない保護ガス雰囲気下に行うことが知られているが、しかしこの場 合全ての波形ろう接は保護ガス雰囲気下に行われ、補助的人為的冷却は行われて いない。このことは比較的多数のろうの小滴の発生を招く。 本発明方法は種々の形式のろう接装置で行うことができる。本発明方法を実施 するためのろう接装置は、プリント配線板の搬送方向から見てろう波形部の背後 にプリント配線板用の補助冷却装置が配設されていると製造コストに関して特に 有利である。この冷却装置は種々に構成可能である。 この冷却装置がプリント配線板の搬送方向に対して直角方向に延びる棒状のノ ズルであり、このノズルからガス流がろう波形部を通過後の各プリント配線板上 に送られるようにすると、製造コストに関して極めて有利である。 本発明を説明するために、 図１には本発明方法を実施するためのろう接装置の本発明との関連で重要な部 分の平面図が、また 図２には図１の一部の側断面図が示されている。 図１から明らかなように、ＳＭＤ部品２並びに接続線を有する部品３を備えた ろう接すべきプリント配線板１は矢印６の方向に可動の搬送装置５上にある搬送 枠４内にある。図示の位置では搬送枠４は湿潤装置７の直前にあり、この湿潤装 置７ではプリント配線板１がそれを越えて通過する際にプリント配線板１の図１ における下側のろう接側に溶剤が施される。 プリント配線板１は搬送枠４内に入れられる前に部品２及び３が取り付けられ るばかりでなく、一般に銅の導電路が備えられ、図１の下側のプリント配線板１ 又は部品２及び３にろうが付着してはならない箇所がろう止めラッカで覆われる 。 ろう接すべきプリント配線板１とともに搬送枠４が湿潤装置７の上方を通過し た後、図１ではごく概略的に示されている容器９内に液状の錫鉛ろう材１０を収 容するろう接装置８の範囲内に達する。このろう材は図２から明瞭に認識できる ようにここには図示されていないポンプにより搬送溝１１内を矢印１２の方向に 上方へと送られ、それによりろう波形部１３が形成される。搬送装置５はろう波 形部１３に関して、ろう接すべきプリント配線板１が（図２に明らかに示されて いるように）この波形１３を通過し、それによりろう接が行われるように調整さ れている。 搬送方向（矢印６）から見てろう接装置８の背後には、ノズル１５及び１６を 有する第１の冷却装置１４とともに補助冷却装置１７がある（これは図１及び図 ２には概略的に示されているに過ぎない）。主としてこの補助冷却装置１７は棒 状のノズル１８を有しており、このノズルは保護ガス流用の個々の注出開口１９ を備えている。その際ノズル１８又はその開口は保護ガス、有利には窒素をろう 波形部１３の背後の範囲２０にあるプリント配線板１に吹き付けるように調整さ れる。窒素は最高で室温の温度を有し、従ってこのガス流によりプリント配線板 １の補助的な人為的冷却がろう波形部１３の通過後に行われる。約２０°Ｋ／秒 の時間的温度勾配による冷却でプリント配線板はろうの小滴がもはやろう接面２ １上にないようにされる。 棒状ノズル１８は補助的冷却をプリント配線板の異なる熱容量に適合できるよ うにその長手軸を中心に回転可能に配設してもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プリント配線板（１）をろう波形部（１３）を通過させた後人為的に冷却し てプリント配線板を波形ろう接する方法において、個々のプリント配線板（１） の室温への冷却が、プリント配線板上に通常設けられるろう止めマスクとプリン ト配線板上に施されるろう材の異なる収縮のもとに約２０°Ｋ／秒のほぼ一定し た温度勾配により行われることを特徴とするプリント配線板の波形ろう接方法。 ２．個々のプリント配線板（１）のろう波形部（１３）を通過した範囲（２０） 上に２０°Ｋ／秒のほぼ一定した温度勾配で冷却が行われるような温度を有する ガス流を送ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ガスとして保護ガスを使用することを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．保護ガスとして窒素を使用することを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．プリント配線板（１）の搬送方向（矢印６）から見てろう波形部（１３）の 背後に２０°Ｋ／秒のほぼ一定した温度勾配で冷却を行う補助冷却装置（１７） がプリント配線板（１）用に配設されていることを特徴とする請求項１乃至４の １つに記載の方法を実施するためのろう接装置。 ６．冷却装置がプリント配線板（１）の搬送方向に対して直角方向に延びる棒状 のノズル（１８）であることを特徴とする請求項５記載のろう接装置。