JPH098450A - プリント基板のはんだ付け方法および噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数のはんだ付け部を精度良くはんだ付けす
ることができるプリント基板のはんだ付け方法および噴
流はんだ槽を提供すること。 【構成】 二次噴流ノズル１のリヤフォーマー７上を流
動する溶融はんだからプリント基板が離脱するピールバ
ックポイントでの溶融はんだの流れを部分的に変化さ
せ、この変化した流れに、ブリッジが発生し易いプリン
ト基板のはんだ付け部を溶融させてはんだ付けする方法
と、この方法を実施するために、リヤフォーマー７上
に、部分的に溶融はんだの流動方向を変更させる流れ変
換手段９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板をはんだ
付けする方法、およびプリント基板のはんだ付けに用い
る噴流はんだ槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板のはんだ付け方法として
は、リフロー法、鏝付け法、浸漬法等がある。

【０００３】リフロー法とは、粉末はんだとペースト状
フラックスとを混練したソルダーペーストを用いてはん
だ付けする方法である。リフロー法は、プリント基板の
はんだ付け部にソルダーペーストをシルクスクリーンや
メタルマスク等で印刷塗布し、該塗布部に電子部品を搭
載してから、リフロー炉のような加熱装置で加熱するこ
とによりソルダーペーストを溶融させて、プリント基板
と電子部品のはんだ付けを行うものである。

【０００４】リフロー法は、良好なソルダーペーストを
用い、適切な印刷条件ではんだ付けを行えば、はんだが
隣接したリード間に跨がって付着するというブリッジを
起こさないため、ファインピッチの電子部品に対しては
適したはんだ付け方法である。しかしながら、リフロー
法は、粉末はんだを使用することから、その製造に多大
な手間がかかるばかりでなく、はんだ付け時に使用する
スクリーンやマスク、印刷装置、さらにはリフロー炉等
の治具や装置が高価であるため、はんだ付けのコストに
問題のあるものであった。

【０００５】鏝付け法は、熱せられたはんだ鏝で、線は
んだを溶融させながらプリント基板と電子部品とのはん
だ付けを行う方法である。鏝付け法は、作業者がはんだ
付け状態を見ながらはんだ付けを行うため、ブリッジが
発生しても、その場で直ぐに修正でき、またはんだの付
着量も適宜調整できるため、信頼性のあるはんだ付け部
が得られるという特長がある。しかしながら、この鏝付
け法は、はんだ付け部一箇所毎にはんだ付けを行わなけ
ればならないため、生産性が悪く、大量生産には向かな
いものであった。

【０００６】浸漬法は、フラクサー、プレヒーター、噴
流はんだ槽、冷却機、等のはんだ付け処理装置が設置さ
れた自動はんだ付け装置ではんだ付けするものである。
この浸漬法は、プリント基板をフラクサーでフラックス
塗布、プレヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだ
の付着、冷却機で付着したはんだとプリント基板の冷却
の処理を行うことにより、プリント基板と電子部品をは
んだ付けする。

【０００７】この浸漬法は、リフロー法のように製造に
手間のかかるソルダーペーストを使用したり、スクリー
ン、マスク、印刷装置、リフロー炉等、高価な治具や装
置を使用したりしないため安価である。しかも多数のは
んだ付け部を一回のはんだ付け処理ではんだ付けができ
るため、生産性に優れているという特長を有している。
従って、浸漬法は、テレビ、ビデオ、ラジカセのように
大量生産される家庭用電気製品のはんだ付けに適したは
んだ付け方法である。

【０００８】浸漬法に用いられる噴流はんだ槽には、一
次噴流ノズルと、この一次噴流ノズルに比べ穏やかには
んだが噴流する二次噴流ノズルが設置されている。一次
噴流ノズルは荒れた波で電子部品の隅部やスルーホール
周辺に溶融はんだを強制的に侵入させ、はんだが付着し
ないという未はんだをなくすものである。しかしなが
ら、一次噴流ノズルから噴流するはんだの波は荒れてい
るため、きれいなはんだ付けができず、リード先端に角
状にはんだが付着するツララやリード間に跨がるブリッ
ジ等のはんだ付け不良を発生させてしまう。そこではん
だ付け不良が発生したプリント基板を二次噴流ノズルに
通過させ、一次噴流ノズルに比べ穏やかな噴流のはんだ
でツララやブリッジを修正する。しかしながら、ブリッ
ジやツララを修正するための二次噴流ノズルでも、条件
によってはブリッジを発生させてしまうことがあるので
気を付けなければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時の家庭
用電気製品は軽薄短小の傾向から、ここに用いられる電
子部品も多機能化されてきており、一つの電子部品に多
数のリードが設置されていて、しかもリード間が狭いと
いうファインピッチとなっている。該ファインピッチの
電子部品に対しては、リフロー法は比較的ブリッジを発
生させないため有効なはんだ付け方法であるが、前述の
如く材料費、はんだ付け装置等が高価であるため、価格
低減を求められている家庭用電気製品には適していな
い。また鏝付け法もはんだ付け部毎にはんだ付けを行わ
なければならないため、大量生産される家庭用電気製品
には適していない。

【００１０】浸漬法は、コスト面、生産性の面で家庭用
電気製品のはんだ付けには、最適なはんだ付け方法であ
るが、ファインピッチの電子部品に対してはブリッジを
完全になくすことができないという問題があった。その
ため従来の噴流はんだ槽ではんだ付けしたファインピッ
チ電子部品搭載のプリント基板は、はんだ付け後に作業
者がはんだ付け部の目視検査を行い、発生したブリッジ
を鏝で修正するという面倒な作業を行わなければならな
かった。本発明は、ファインピッチの電子部品が搭載さ
れたプリント基板に対してブリッジが発生しない噴流は
んだ槽を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従来の噴流はんだ槽の二
次噴流ノズルによるはんだ付けでブリッジが発生してし
まう原因としては種々な要因が考えられるが、その要因
の一つとしてはプリント基板が二次噴流ノズルの溶融は
んだから離脱するときの溶融はんだの流動方向と多数の
はんだ付け部の並設方向との関係がある。

【００１２】つまり、プリント基板が二次噴流ノズルの
リヤフォーマー上を流動する溶融はんだ（以下、リヤフ
ォーマー流動はんだという）に接触し、リヤフォーマー
流動はんだから離れるときに、並設されたはんだ付け部
がリヤフォーマー流動はんだと平行方向（縦方向）であ
る場合はブリッジは発生しないが、リヤフォーマー流動
はんだと直角方向（横方向）である場合はブリッジが発
生してしまう。

【００１３】このブリッジの発生如何は溶融はんだの表
面張力が作用する方向によって決まる。つまり溶融はん
だは常に表面積を小さくしようとする表面張力が働いて
おり、容量の多い方に引かれて面積の小さな球状になろ
うとする。そこで並設されたはんだ付け部がリヤフォー
マー流動はんだに対して縦方向であると、プリント基板
がリヤフォーマー流動はんだから離脱するピール・バッ
ク・ポイント（Peel Back Point：以下ＰＢＰという）
では、進行方向最前部のはんだ付け部が溶融はんだから
離脱すると同時に、未だリヤフォーマー流動はんだに浸
漬されていて溶融はんだが多量に付着している次のはん
だ付け部に引かれる。そのため、最前部のはんだ付け部
と、その次のはんだ付け部間の溶融はんだは切れてブリ
ッジとはならない。このような現象が後部方向に次々に
起こり、最終部前のはんだ付け部と最終部のはんだ付け
部間に付着した溶融はんだは、最終部直後にあるリヤフ
ォーマー流動はんだに引かれて、やはりブリッジを発生
させない。このようにして縦方向に並設されたはんだ付
け部はブリッジが全く発生しないものとなる。

【００１４】一方、並設されたはんだ付け部がリヤフォ
ーマー流動はんだに対して横方向であると、ＰＢＰでは
並設されたはんだ付け部がリヤフォーマー流動はんだか
ら一度に離脱することになる。このとき各はんだ付け部
間に付着した溶融はんだは、表面積を小さくするように
移動するわけであるが、両端のはんだ付け部より外側に
は溶融はんだが付着しないため、溶融はんだの付着して
いる中央部に集まってくる。そして中央部に集まってき
た溶融はんだは、その後方に溶融はんだが存在しないた
め、ここで留まってしまう。従って、両端に近いはんだ
付け部ではブリッジは発生しないが、中央近辺には両端
から集まってきたはんだが残ってブリッジとなってしま
うものである。

【００１５】そこで本発明者等は、並設されたはんだ付
け部がリヤフォーマー流動はんだに対して横方向になっ
ていなければブリッジは発生しないことに着目した。従
来より多数のはんだ付け部をリヤフォーマー流動はんだ
に対して横方向にしないようにするため、ＱＦＰのよう
に四辺に多数のリードを有する電子部品はプリント基板
進行方向に対して斜め方向に搭載してはんだ付けした
り、多足リードのコネクターを無理に縦に方向を統一し
て設置したりすることが行われていた。しかしながら、
ＱＦＰをプリント基板進行方向に対して斜めにしたり、
コネクターの方向を統一にして設置したりすることは、
プリント基板の設計上の無理や使用上の不都合があっ
た。本発明は、電子部品やコネクターの設置方向を全く
考慮しなくても、つまりＱＦＰの二側のはんだ付け部が
プリント基板進行方向に対して横方向であったり、コネ
クターが横方向であったりしてもブリッジを発生させな
いというはんだ付け方法および噴流はんだ槽を提供する
ことにある。

【００１６】本発明の第１発明は、プリント基板を一次
噴流ノズルではんだ付けした後、一次噴流ノズルによる
はんだ付けで発生したブリッジやツララ等のはんだ付け
不良を二次噴流ノズルで修正してはんだ付けを行う方法
において、二次噴流ノズルのリヤフォーマー上を流動す
る溶融はんだからプリント基板が離脱するピール・バッ
ク・ポイントでの溶融はんだの流れを部分的に変化さ
せ、該変化した流れにブリッジが発生しやすいプリント
基板のはんだ付け部を接触させて、はんだ付けすること
を特徴とするプリント基板のはんだ付け方法である。

【００１７】本発明の第２発明は、一次噴流ノズルと二
次噴流ノズルが設置された噴流はんだ槽において、二次
噴流ノズルのリヤフォーマー上に部分的に溶融はんだの
流動方向を変更させる変流板が取り付けられていること
を特徴とする噴流はんだ槽である。

【００１８】本発明の噴流はんだ槽では、リヤフォーマ
ーの適宜箇所に多数の孔を刻設しておき、また変流板に
は該孔と嵌合できる二本のピンを設置しておけば、変流
板を設置したい場所の孔にピンを嵌合することにより、
如何なる場所への設置もできるようになる。

【００１９】

【作用】ＰＢＰでの溶融はんだの流れを部分的に変えて
おき、この部分にブリッジを発生しやすい電子部品、た
とえば四辺に多数のはんだ付け部のあるＱＦＰや横方向
に搭載されたコネクターを接触させると、リヤフォーマ
ー流動はんだは、ＱＦＰの横方向に併設されたはんだ付
け部やコネクターのはんだ付け部に対して流れ方向が直
角とならず、斜め方向となる。

【００２０】また二次噴流ノズルのリヤフォーマー上に
変流板を取り付けておくと、変流板を通過するリヤフォ
ーマー流動はんだは、変流板によって流動方向が変えら
れため、横方向に搭載された電子部品のはんだ付け部に
対して、直角に当たらなくなる。

【００２１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明を説明する。図
１は本発明の噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズルの
斜視断面図、図２は同正面断面図でプリント基板のはん
だ付け状態を説明する図、図３は本発明噴流はんだ槽の
二次噴流ノズルのリヤフォーマー上での溶融はんだの流
れを説明する図である。なお、説明の便宜上、一次噴流
ノズルについては説明を省略する。

【００２２】噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズル１
の噴流口２は進入側ノズル板３、退出側ノズル板４、及
びその両側のノズル側板５（片側は図示せず）から構成
されている。進入側ノズル板３の上方にはフロントフォ
ーマー６が設置されている。フロントフォーマー６は湾
曲状となっており、その下端は溶融はんだＳ中に没入し
ている。

【００２３】退出側ノズル板４の上部にはリヤフォーマ
ー７が矢印Ａの如く角度調整可能に設置されている。リ
ヤフォーマー７は平らな長尺であり、先端にはリヤフォ
ーマーから流下する溶融はんだを飛び跳ねさせないガイ
ド板８が設置されている。

【００２４】退出側ノズル板４近くのリヤフォーマー７
上でプリント基盤Ｐがリヤフォーマー流動はんだから離
脱するピールバックポイントＰＢＰ近くには溶融はんだ
の流動方向を変更させる流れ変換手段、例えば一実施例
である変流板９が複数個が取り付けられている。変流板
９は短冊状の板を長辺部分がリヤフォーマー７に接する
ようにしてあり、プリント基板Ｐの進行方向Ｂに対して
斜め方向に取り付けてある。変流板９の取り付け位置
は、はんだ付け部がプリント基板の進行方向に対して横
方向となっているＱＦＰや、はんだ付け部がやはり横方
向となっているコネクターが通過する位置である。

【００２５】リヤフォーマー７の変流板９取り付け位置
には多数の孔１０がリヤフォーマー７の厚み方向に貫通
しない程度に刻設してあり、また変流板９のリヤフォー
マーに取り付ける長辺部分には図示しない二本のピンを
設置してある。変流板９のリヤフォーマー７への取り付
けは、変流板９のピンをリヤフォーマーの孔１０に挿入
嵌合することにより行われる。リヤフォーマー７には多
数の孔１０が刻設されているため、プリント基板のブリ
ッジを発生しやすい電子部品が搭載されている位置と一
致した孔にピンを挿入することにより変流板の取り付け
位置を適宜選択でき、変流板をブリッジ発生箇所に正確
に取り付けることができる。

【００２６】次に上記構造を有する本発明の噴流はんだ
槽でのはんだ付け状態について説明する。

【００２７】先ずプリント基板Ｐを二次噴流ノズル１上
を搬送装置（一点鎖線）で矢印Ｂ方向に走行させる。プ
リント基板Ｐは初めにフロントフォーマー６上を流れる
溶融はんだに接触してからリヤフォーマー上を流れるリ
ヤフォーマー流動はんだに接触し、さらに進行してリヤ
フォーマー流動はんだから離脱する。この離脱するＰＢ
Ｐでのリヤフォーマー流動はんだの流動方向が電子部品
の並設されたはんだ付け部に対して直角方向になってい
るとブリッジが発生してしまうわけである。

【００２８】本発明では、リヤフォーマー上のＰＢＰ近
くとなるところに変流板９が設置されているため、リヤ
フォーマー流動はんだが変流板９近辺を流動すると、変
流板９により流れ方向が変えられる。即ち変流板９は、
プリント基板の進行方向に対して斜め方向となっている
ため、変流板９近くを流動するリヤフォーマー流動はん
だは変流板９によって部分的に流動方向が斜め方向とな
る。

【００２９】このように部分的に斜め方向に流動するリ
ヤフォーマー流動はんだに横方向に並設されたはんだ付
け部の有る電子部品を搭載したプリント基板が接触され
ると、並設されたはんだ付け部にはブリッジが発生しな
くなる。

【００３０】これを理解に便宜なように変流板９を２ヶ
所配置した例で図解した図３で説明する。図３では、リ
ヤフォーマー流動はんだの流れが見えるようにプリント
基板を例えばガラスのような透明なものに仮定して考え
ると、このガラス製プリント基板の裏側にＱＦＰの多数
のはんだ付け部Ｌ…とコネクターの多数のはんだ付け部
Ｋ…が見える。プリント基板Ｐは矢印Ｂ方向に走行し、
リヤフォーマー流動はんだＳもプリント基板と同一方向
の矢印Ｃ方向に流動している。リヤフォーマー流動はん
だＳ中には鎖線で示す変流板９、９が斜め方向に取り付
けられている。リヤフォーマー流動はんだＳは本来プリ
ント基板走行方向に対して平行に流動するものである
が、リヤフォーマー上に変流板９が斜め方向に取り付け
られているため、図３に示すように変流板９近くでは流
動方向が斜め方向になっている。

【００３１】このようにリヤフォーマー流動はんだが変
流板９近くで斜め方向に流動しているところにＱＦＰや
コネクターを搭載したプリント基板が通過すると、プリ
ント基板の走行方向横方向に並設された多数のはんだ付
け部は、ＰＢＰにおいてリヤフォーマー流動はんだの流
れ方向後方から離脱するため、前述縦方向並列はんだ付
け部のような状態となって、ブリッジが発生しないもの
となる。なお、変流板９の形状および配置箇所や配置個
数などは本例に限らず、適宜選択できることはいうまで
もない。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明した如く、本発明によればＱ
ＦＰやコネクター等、多数のはんだ付け部が並設された
電子部品を搭載方向がブリッジを発生させやすい方向で
あっても、リヤフォーマー流動はんだの流動方向を部分
的に変更させることにより、並設された多数のはんだ付
け部に対して斜め方向に流動させてはんだ付けするた
め、ブリッジの発生を抑えることができる。従って、プ
リント基板の設計を多数のはんだ付け部が並設されたＱ
ＦＰやコネクター等の搭載方向や搭載位置に束縛される
ことなく自由に行え、しかもはんだ付け不良が発生しな
い信頼あるはんだ付け部を得ることができるという従来
にない優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズル
の斜視断面図。

【図２】本発明噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズル
の正面断面図でプリント基板のはんだ付けを説明する
図。

【図３】本発明のはんだ付け方法を説明する図。

【符号の説明】

１ 二次噴流ノズル ２ 噴流口 ３ 進入側ノズル板 ４ 退出側ノズル板 ７ リヤフォーマー ９ 変流板 １０ 孔 Ｐ プリント基板 ＰＢＰ ピール・バック・ポイント Ｓ 溶融はんだ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 英明 東京都台東区池之端１−２−11 アイワ株 式会社内 (72)発明者 禅 三津夫 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 優浩 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板を一次噴流ノズルではんだ
   付けした後、一次噴流ノズルによるはんだ付けで発生し
   たブリッジやツララ等のはんだ付け不良を二次噴流ノズ
   ルで修正してはんだ付けを行う方法において、上記二次
   噴流ノズルのリヤフォーマー上を流動する溶融はんだか
   らプリント基板が離脱するピール・バック・ポイントで
   の溶融はんだの流れを部分的に変化させ、該変化した流
   れにブリッジが発生しやすいプリント基板のはんだ付け
   部を接触させて、はんだ付けすることを特徴とするプリ
   ント基板のはんだ付け方法。
2. 【請求項２】 一次噴流ノズルと二次噴流ノズルが設置
   された噴流はんだ槽において、前記二次噴流ノズルのリ
   ヤフォーマー上に部分的に溶融はんだの流動方向を変更
   させる流れ変換手段が設けられていることを特徴とする
   噴流はんだ槽。
3. 【請求項３】 前記流れ変換手段がリヤフォーマーに着
   脱自在に取り付けられる変流板を含むことを特徴とする
   請求項２記載の噴流はんだ槽。
4. 【請求項４】 前記リヤフォーマーには多数の孔が刻設
   されており、また前記変流板にはリヤフォーマーの孔に
   嵌合できるピンが設置されていて、変流板のピンをリヤ
   フォーマーの適宜箇所の孔に挿入嵌合することにより、
   変流板が所望の位置に取り付けられていることを特徴と
   する請求項３記載の噴流はんだ槽。