JP2003218511A - はんだ付け装置及びプリント配線板保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、両面に電子部品を実装するプリン
ト配線板において片面をリフロー工法でもう片方の面を
フロー工法ではんだ付けする際、２回目のフロー工法時
に１回目にはんだ付けした電子部品のはんだ付け部への
クラックや剥離を防止することを目的とする。 【解決手段】 はんだ付け装置に設けた弾性軸４の弾性
変形により、プリント配線板７の熱膨張収縮に応じてコ
ンベア−１の幅が変わり、プリント配線板７のたわみを
防止しはんだ付けを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融したはんだの
上をプリント配線板を通過させて電子部品をはんだ付け
するはんだ付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化により、機
器を制御するプリント配線板も小型化が求められ、プリ
ント配線板に実装する電子部品も挿入型から表面実装型
に、そして、プリント配線板への実装形態も片面から両
面に部品を実装し、挿入部品と表面実装部品とが同一の
プリント配線板にはんだ付けするいわゆる混載実装工法
も行われている。

【０００３】この混載実装工法は、プリント配線板に印
刷塗布したはんだペーストを熱風や赤外線等で加熱溶融
しはんだ付けをする加熱装置いわゆるリフロー工法と、
はんだが溶融した浴の上をプリント配線板が通過しては
んだ付けを行うはんだ付け装置いわゆるフロー工法を組
み合わせて行う。

【０００４】これについて簡単に説明する。まず、プリ
ント配線板の片面（１次面と呼ぶ）にはんだペーストを
メタルマスク等用いて所定の場所に所定量印刷塗布し表
面実装型電子部品をマウントする。そして、加熱装置を
用いてはんだペーストを加熱溶融し冷却することによ
り、１次面側のプリント配線板に電子部品がはんだ付け
できる。

【０００５】さらに、１次面側よりプリント配線板に設
けた微細な穴に挿入型電子部品を挿入し、電子部品のリ
ード等が飛び出したプリント配線板（はんだペーストを
塗布した面と反対側：２次面と呼ぶ）の面のはんだ付け
を図５に示すようなはんだ付け装置を用いてはんだ付け
を行っていた。図５ははんだ付け装置のＴｏｐ Ｖｉｅ
ｗを示すものである。

【０００６】はんだ付け装置には、プリント配線板を搬
送するためのコンベア−４１とそれに設けたプリント配
線板を保持するためのつめ４２、そして、コンベア−４
１を動作させるための回転軸４３が設けてあり、はんだ
を加熱し溶融はんだを満たし、ノズル等によりはんだ噴
流を発生させ、はんだ付けを行うはんだ浴４５が設けて
ある。

【０００７】はんだ付けは、表面実装型電子部品４８を
はんだ付けし挿入型電子部品４７を挿入したプリント配
線板４６をコンベア−４１に設けたつめ４２で保持、搬
送し、はんだ浴４５の上面をプリント配線板４６が通過
したときプリント配線板４６の裏面（２次面）に溶融は
んだが接触し、冷却することで行われる。

【０００８】図６に示すようにプリント配線板５２の保
持は、つめ５１によりつめ５１周辺でのプリント配線板
５２の厚み方向を規制され、プリント配線板５２の搬送
方向に対して直角方向の伸びを規制し、はんだ付け装置
の途中でのプリント配線板の停止や落下を防止してい
る。

【０００９】なお、図６のつめ５１は、図５のつめ４１
をプリント配線板５２の搬送方向に見た場合を示すもの
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、昨今の
環境問題に対応して、鉛フリーはんだ（例えばＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ系）で上記した従来のはんだ付け装置によりプ
リント配線板に電子部品を実装すると、２次面のフロー
工法によるはんだ付け時に、１次面に実装した表面実装
型電子部品が剥離し、導通不良となる課題を有してい
た。

【００１１】つまり、鉛フリーはんだは従来の鉛入りは
んだより一般的に融点が高くなるために、はんだを溶か
すはんだ浴の設定温度も高くなり、また鉛フリーはんだ
は鉛入りはんだより濡れ性が劣るため、濡れ性を良くす
るためにプリント配線板の表面温度をはんだ浴を通過す
る前に高く保つ必要がある。

【００１２】そのため、はんだ浴上をプリント配線板が
通過するときの表面温度は従来より高くなり、熱膨張に
よりプリント配線板に伸びが生じる。この伸びをつめ５
１により抑えられるためにプリント配線板はたわみを生
じる。このたわみにより１次面にはんだ付けした表面実
装型電子部品の接合強度が低いとはんだ部にクラックや
剥離が生じていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、はんだを融点以上に加熱し溶融したは
んだを満たしたはんだ浴の上面をプリント配線板が通過
して電子部品をプリント配線板にはんだ付けする装置に
おいて、前記装置に設けたプリント配線板を保持し搬送
するコンベア−の幅がプリント配線板の膨張収縮により
変化する幅に応じて変わることを特徴とするはんだ付け
装置である。

【００１４】本発明によれば、鉛フリーはんだによる両
面に電子部品を実装したプリント配線板のはんだ付けに
おいて、２次面のはんだ付け時にプリント配線板の熱膨
張により生じるたわみを防止することが可能であり、１
次面の電子部品の剥離がなく、品質信頼性の高いプリン
ト配線板を提供することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、はんだを融点以上に加熱し溶融したはんだを満たし
たはんだ浴の上面をプリント配線板が通過して電子部品
をプリント配線板にはんだ付けする装置において、前記
装置に設けたプリント配線板を保持し搬送するコンベア
−の幅がプリント配線板の膨張収縮により変化する幅に
応じて変わることを特徴とするはんだ付け装置であり、
また、本発明の請求項２に記載の発明は、はんだ付け装
置に設けたプリント配線板を保持しプリント配線板の進
行方向に対して後方より支えるつめを設けたことを特徴
とするはんだ付け装置であり、２次面のはんだ付け時に
おいて、プリント配線板の熱膨張によるたわみを防止
し、１次面の電子部品のはんだ部の剥離やクラックの発
生を防止し、品質信頼性の高いはんだ付けができるとい
う効果を有している。

【００１６】本発明の請求項３に記載の発明は、はんだ
を融点以上に加熱し溶融したはんだを満たしたはんだ浴
の上面をプリント配線板が通過して電子部品をプリント
配線板にはんだ付けする方法において、はんだ付け中に
プリント配線板の膨張収縮に応じて幅が変わることを特
徴としたプリント配線板保持装置であり、プリント配線
板の熱膨張による伸びをプリント配線板保持装置が吸収
することにより、従来のはんだ付け装置で鉛フリーはん
だによるはんだ付けを１次面の部品の剥離等なしではん
だ付けが可能となる効果を有している。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について図面に
基づいて説明する。

【００１８】（実施の形態１）本発明は、プリント配線
板の２次面側をフロー工法によりはんだ付けする際に、
プリント配線板が熱膨張し、プリント配線板がそること
により、１次面側の表面実装型電子部品のはんだ部にク
ラックや剥離が生じることを見いだし、この熱膨張によ
るプリント配線板のたわみを防止しするものである。

【００１９】本発明のはんだ付け装置は、はんだを融点
以上に加熱し溶融したはんだを満たしたはんだ浴の上面
をプリント配線板が通過して電子部品をプリント配線板
にはんだ付けする装置において、前記装置に設けたプリ
ント配線板を保持し搬送するコンベア−の幅がプリント
配線板の膨張収縮により変化する幅に応じて変わること
を特徴とするものである。

【００２０】図１に本発明の一実施例のはんだ付け装置
の上面図を示す。はんだ付け装置には、プリント配線板
７を搬送するためのコンベア−１とそれに設けたプリン
ト配線板７を保持するためのつめ２、そして、コンベア
−１を動作させるための回転軸３およびばねのように力
により伸び縮みする弾性軸４が外装体５に取り付けてあ
り、はんだを加熱し溶融はんだを満たし、ノズル等によ
りはんだ噴流を発生させ、はんだ付けを行うはんだ浴６
が設けてある。

【００２１】プリント配線板７の２次面のはんだ付け
は、半導体装置や抵抗等の表面実装型電子部品９をプリ
ント配線板７の１次面にはんだ付けし、電解コンデンサ
やコネクタ等の挿入型電子部品８を挿入したプリント配
線板７をつめ２で固定し、回転軸３の回転によりコンベ
ア−１が動作し、プリント配線板７を速度１ｍ／分で搬
送され、搬送しながらはんだ付け性を良くするためプリ
ント配線板７を加熱装置（図示せず）により表面を１２
０℃まで加熱し、さらに、２５０℃で加熱し溶融したＳ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリーはんだが噴流となって噴出
しているはんだ浴６の上面を通過することにより行われ
る。

【００２２】従来のはんだ付け装置では、はんだ浴の上
面をプリント配線板が通過するとき、プリント配線板が
溶融はんだにより暖められ、プリント配線板が熱膨張
し、図６に示すように、つめ５１とコンベア−によりプ
リント配線板５２が固定されているため、熱膨張により
生じる伸びはプリント配線板５２のたわみとなる。この
たわみにより、１次面にはんだ付けした表面実装型電子
部品５４のはんだ付け部にクラックが生じたりプリント
配線板５２のランドとはんだ付け部が剥離するという課
題を有していた。

【００２３】しかしながら、本発明のはんだ付け装置で
は、プリント配線板がはんだ浴の上面を通過するときに
プリント配線板が加熱され熱膨張し、プリント配線板が
幅方向に伸びる力が生じるが、その伸びる力がコンベア
−を固定している弾性軸に伝わり、弾性軸が縮むことに
より、プリント配線板に働く熱応力が緩和され、プリン
ト配線板のたわみが防止できる。これにより、１次面側
にはんだ付けした表面実装型電子部品のはんだ部への力
も緩和され、表面実装型電子部品のはんだ付け部のクラ
ックや剥離を防止することが可能である。

【００２４】さらに本発明のはんだ付け装置は、はんだ
付け装置に設けたプリント配線板を保持しプリント配線
板の進行方向に対して後方より支えるつめを設けたこと
を特徴とするものである。

【００２５】図２にはんだ付け装置のコンベア−部に設
けたつめにプリント配線板を取り付けた鳥瞰図を、プリ
ント配線板を取り付けたはんだ付け装置のＡ−Ａ断面図
を図３に示す。

【００２６】本発明のはんだ付け装置には、プリント配
線板１４を搬送するために設けたコンベア−１１にプリ
ント配線板１４の落下を防止するために保持するＬ型基
板保持づめ１２とそれにプリント配線板１４を後方より
支えて搬送する可動式の搬送づめ１３が設けてあり、搬
送方向に対するプリント配線板１４の後ろ端面に接する
部分の搬送づめ１３を起こして接触するようにし、他の
搬送づめはＬ型基板保持づめの底辺と同じなるようにね
かせる。

【００２７】図３に示すように、プリント配線板２３の
はんだ付け装置への固定は、Ｌ型基板保持づめ２１とプ
リント配線板２３の幅方向に隙間（例えば３ｍｍ）が生
じるようにつまりコンベア−の幅をプリント配線板２３
の幅より６ｍｍ大きくし、プリント配線板２３の搬送方
向に対して後ろ端面部に接するように搬送づめ２２を起
こすことにより行う。

【００２８】コンベア−の動作にあわせて搬送づめ２２
がプリント配線板２３を押すことによりはんだ浴上面ま
で移動し、はんだが挿入型電子部品２４のリードにつ
き、さらに搬送づめ２２がプリント配線板２３を搬送さ
せることによりはんだ付けは行われる。搬送づめ２２
は、はんだ付け装置からプリント配線板２３が取り除か
れると、倒され、Ｌ型基板保持づめ２１の底面と同じ高
さになる。

【００２９】従来のはんだ付け装置では、前述したよう
に、はんだ浴の上面をプリント配線板が通過するとき、
プリント配線板の熱膨張とつめとコンベア−の固定によ
りプリント配線板がたわみ、１次面にはんだ付けした表
面実装型電子部品のはんだ付け部にクラックが生じたり
はんだ付け部が剥離するという課題を有していた。

【００３０】しかしながら本発明のはんだ付け装置で
は、プリント配線板の幅とつめとの間に隙間を設け保持
することにより、プリント配線板の熱膨張に対して幅方
向に伸びることによりプリント配線板のたわみを防止で
き、１次面にはんだ付けした表面実装型電子部品のはん
だ付け部のクラックや剥離を防止することが可能であ
る。

【００３１】また、プリント配線板の後ろ面より搬送づ
めを接触させながら搬送することにより、プリント配線
板がすべることなくコンベア−の速度に応じてプリント
配線板も搬送され、２次面側の挿入型電子部品もはんだ
付け不良のないはんだ付けが可能となる。

【００３２】以上のように本発明のはんだ付け装置で
は、２次面のはんだ付け時にプリント配線板の熱膨張に
よる幅方向の伸びに応じてコンベア−幅が変わることに
より、また、つめの固定部では隙間を設けてプリント配
線板を保持することにより、プリント配線板のたわみを
防止し、１次面側のはんだ付け部のクラックや剥離なし
ではんだ付けが可能であり、品質信頼性の高いプリント
配線板を提供することが可能である。

【００３３】また、本実施例では、鉛フリーはんだを用
いたはんだ付けで記載しているが、従来の鉛入りはんだ
に対しても同等の効果を有している。

【００３４】（実施の形態２）図４は本発明の第二実施
の形態例を示すプリント配線板保持装置の上面図であ
る。

【００３５】本発明のプリント配線板保持装置は、はん
だを融点以上に加熱し溶融したはんだを満たしたはんだ
浴の上面をプリント配線板が通過して電子部品をプリン
ト配線板にはんだ付けする方法において、はんだ付け中
にプリント配線板の膨張収縮に応じて幅が変わることを
特徴とするものである。

【００３６】すなわち、図４において、プリント配線板
保持装置は、はんだ付け装置のつめに固定される外枠３
３と、プリント配線板３４を保持するプリント配線板保
持づめ３１とを弾性変形するバネ３２により接続したも
のである。プリント配線板３４の熱膨張により幅が延び
ると、その幅の増加分に応じてバネ３２が縮む構造を有
している。

【００３７】従来のはんだ付け装置によるはんだ付けで
は、プリント配線板をつめにより固定していたため、は
んだ付け時の熱によりプリント配線板が加熱され熱膨張
することにより、つまり、はんだ付け装置の幅が固定さ
れているのにかかわらず、プリント配線板の幅方向に伸
びる力が働き、これによりプリント配線板がたわみ、１
次面側のはんだ付け部にクラックや剥離というはんだ付
け不良が生じるという課題を有していた。

【００３８】しかしながら、本発明のプリント配線板保
持装置にプリント配線板を固定し、プリント配線板保持
装置をはんだ付け装置のつめに固定しはんだ付けするこ
とにより、プリント配線板の熱膨張による幅方向の伸び
る力に応じて、バネ３２が縮み、プリント配線板保持づ
め３１の間隔が広くなることにより、プリント配線板の
たわみを防止することが可能であり、１次面のはんだ付
け不良も防止することが可能である。

【００３９】さらに、本発明のプリント配線板保持装置
によりはんだ付けを行うことにより、幅が異なるプリン
ト配線板を同じコンベア−幅ではんだ付けが可能であ
り、機種の異なるプリント配線板を混合してはんだ付け
が可能であり、はんだ付けの生産性が向上するという効
果を有している。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明のはんだ付け装置
では、はんだ付け時にプリント配線板の熱膨張による幅
方向の伸びに対して、はんだ付け装置のコンベア−幅が
変わることにより、また、プリント配線板の端面とつめ
の間に隙間を設けてプリント配線板を固定することによ
り、プリント配線板のたわみを防止し、１次面のはんだ
付け部のクラックや剥離を防止することが可能であり、
品質信頼性の高いはんだ付けを有するプリント配線板を
提供することが可能である。

【００４１】また、本発明のプリント配線板保持装置で
は、プリント配線板の熱膨張による幅方向の伸びをプリ
ント配線板保持装置に設けたバネの弾性変形により吸収
することが可能であり、プリント配線板のたわみを防止
することができ、信頼性の高いはんだ付けが可能であ
り、さらに、プリント配線板の幅の異なるものをコンベ
ア−の幅の変更なしにはんだ付けが可能であり、はんだ
付けの作業効率を高くすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施の形態例におけるはんだ付け
装置の上面図

【図２】本発明の第一実施の形態例におけるコンベア−
部の鳥瞰図

【図３】本発明の第一実施の形態例におけるプリント配
線板保持部のＡ−Ａ断面図

【図４】本発明の第二実施の形態例におけるプリント配
線板保持装置の上面図

【図５】従来のはんだ付け装置の上面図

【図６】従来のはんだ付け装置によるプリント配線板保
持部の断面図

【符号の説明】

１ コンベア− ２ つめ ３ 回転軸 ４ 弾性軸 ５ 外装体 ６ はんだ浴 ７ プリント配線板 ８ 挿入型電子部品 ９ 表面実装型電子部品 １１ コンベア− １２ Ｌ型基板保持づめ １３ 搬送づめ １４ プリント配線板 １５ 挿入型電子部品 １６ 表面実装型電子部品 ２１ Ｌ型基板保持づめ ２２ 搬送づめ ２３ プリント配線板 ２４ 挿入型電子部品 ２５ 表面実装型電子部品 ３１ プリント配線板保持づめ ３２ ばね ３３ 外枠 ３４ プリント配線板 ４１ コンベア− ４２ つめ ４３ 回転軸 ４４ 外装体 ４５ はんだ浴 ４６ プリント配線板 ４７ 挿入型電子部品 ４８ 表面実装型電子部品 ５１ つめ ５２ プリント配線板 ５３ 挿入型電子部品 ５４ 表面実装型電子部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶋 貴志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E080 AA01 DA04 DB05 5E319 AA03 AA07 AB01 AC01 CC23 CD35 CD46 GG20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだを融点以上に加熱し溶融したはん
   だを満たしたはんだ浴の上面をプリント配線板が通過し
   て電子部品をプリント配線板にはんだ付けする装置にお
   いて、前記装置に設けたプリント配線板を保持し搬送す
   るコンベア−の幅がプリント配線板の膨張収縮により変
   化する幅に応じて変わることを特徴とするはんだ付け装
   置。
2. 【請求項２】 はんだを融点以上に加熱し溶融したはん
   だを満たしたはんだ浴の上面をプリント配線板が通過し
   て電子部品をプリント配線板にはんだ付けする装置にお
   いて、前記装置に設けたプリント配線板を保持しプリン
   ト基板の進行方向に対して後方より支えるつめを設けた
   ことを特徴とするはんだ付け装置。
3. 【請求項３】 はんだを融点以上に加熱し溶融したはん
   だを満たしたはんだ浴の上面をプリント配線板が通過し
   て電子部品をプリント配線板にはんだ付けする方法にお
   いて、はんだ付け中にプリント配線板の膨張収縮に応じ
   て幅が変わることを特徴としたプリント配線板保持装
   置。