JP3059420B2

JP3059420B2 - 基板反り抑制治具

Info

Publication number: JP3059420B2
Application number: JP10206812A
Authority: JP
Inventors: 恵一田村; 澄間宮
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP2000040875A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板反り抑制治具、
特に基板へのハンダ付けのための加熱処理工程における
反りの防止を図る構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯情報端末等に実装されるプリント基
板に電子部品をハンダ付けする一手法として次のような
方法がある。

【０００３】まず、面実装されるプリント基板（以下、
単に「基板」という）の金メッキされているところにク
リームハンダを印刷する。その上にマウンタで部品を一
つずつ置いていく。そして、図５に示したように、その
基板１をパレット２上に載置した後、それを搬送レール
３に載せる。そして、ハンダを溶かしてハンダ付けをす
るためにパレット２ごとリフロー炉４を通過させる。リ
フロー炉４の内部の搬送路は、ある程度の長さがあり、
なお、リフロー炉４の入口から出口までの間でハンダ付
けに最適な温度に調整されている。このようにして、ハ
ンダ付けが行われる。

【０００４】ところで、リフロー炉４を通過しハンダ付
けされた基板１は、最高２５０度程度のリフロー加熱に
より多少反ってしまうため、パレット２から外された
後、図示しない反り矯正機によってその反りを矯正する
ようにしている。現在普及している基板は、ガラスエポ
キシ樹脂（ＦＲ４）で生成されており、多少反りにくい
素材ではあるもののリフロー加熱工程での反りを完全に
抑えることはできない。更に、基板１を載置するパレッ
ト２がリフロー加熱により反りが生じると、その反りが
そのまま基板１への反りとして悪影響を及ぼすことにな
る。特に、近年では、携帯情報端末等の小型化薄型化に
伴い、基板１自身も薄くせざるを得なくなってきてお
り、より一層加熱並びにパレット２の反りの影響を受け
やすくなってきている。そこで、パレット２自身を基板
反り抑制治具とし、基板１の反りを抑えるようにしてい
る。

【０００５】図６は、従来の基板反り抑制治具を示した
構成図であり、載置される基板と共に示している。従来
のパレット（基板反り抑制治具）２は、数多くの穴のあ
るパンチングメタル板５と金属枠６とで主要部が構成さ
れている。パンチングメタル板５は、反りにくい材質で
あり、かつ安価で加工しやすいとの理由からステンレス
を使用している。しかし、リフロー炉の熱により全く反
りが生じないわけではない。パンチングメタル板５の反
りは、そのまま基板１への反りを生むことになるので、
パンチングメタル板５の外周を囲むように金属枠６を設
けて、その反りを物理的に抑止している。なお、パレッ
トには、搬送レール３と係合して基板を載せたパレット
を誘導する治具を取り付けたりする必要があることか
ら、この本来的な機能を金属枠６に兼用させている。こ
の金属枠６も総合的に判断した結果、ステンレスで形成
している。このパンチングメタル板５の穴７にリフロー
加熱される基板１を載せるためのピン８を置き、そのピ
ン８をパンチングメタル板５の裏側からねじ止めして固
定する。このピン８の上に基板１を載せる。ピン８は、
パンチングメタル板５のいずれの穴にも固定できるが、
各ピン８の固定位置は、載せる基板１の形状や大きさに
応じて予め決められている。

【０００６】このようにして基板１が載せられた基板反
り抑制治具２は、上記のようにリフロー炉に投入するこ
とになる。なお、パンチングメタル板５の穴は、ピン８
をねじ止めするためだけでなくリフロー炉内の搬送路の
下方に設置されたヒータからの熱を基板１の裏側にも送
り込むためにも効果的で、この基板反り抑制治具２の構
造により基板１の裏側からでもハンダ付けの効率を高め
るようにしている。リフロー炉を通過した基板反り抑制
治具２は、他の基板１のハンダ付けのために繰り返し使
用されることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
基板反り抑制治具では、金属枠自身も多少反ってしま
い、金属枠を設けたとしてもパンチングメタル板の反り
を完全に防止できていたわけではなかった。特に、リフ
ロー炉を通過したときの熱が冷めないうちに、つまり、
パンチングメタル板から反りがなくなり元の形状に戻る
前に再度使用されると、反りがどんどんひどくなり、基
板に与える影響がよりひどくなってきてしまうという問
題があった。

【０００８】パンチングメタル板を自然に冷やして反り
を戻してから他の基板のために使用することも考えられ
るが、ハンダ付けの工程に多大な時間がかかってしま
う。また、冷却器で冷やしたり、基板反り抑制治具の数
を増やしたりしてリフロー加熱される時間間隔をあける
ことで対応しようとすると、コスト面からまたスペース
的にも好ましい解決方法ではない。また、基板反り抑制
治具の改善も考えられるが、これもコスト面の問題が生
じてしまう。

【０００９】本発明は以上のような問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、ハンダ付けに要す
るコストの増大を防止しつつ、自身の反りによる影響を
基板に極力与えないようにする基板反り抑制治具を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、第１の発明に係る基板反り抑制治具は、基
板へのハンダ付けのための加熱処理工程へ基板と共に搬
送され、加熱により生じる基板の反りを防止するために
使用される基板反り抑制治具において、基板を載置する
ために板形状に成形された基板載置用部材と、前記基板
載置用部材に形成された孔のいずれかに挿設されること
によって基板を前記基板載置用部材から浮かせた状態で
支持するピン形状の複数の基板支持部材とを有し、前記
基板載置用部材は、前記基板載置用部材自身に反りが生
じない程度に厚く形成され、前記孔は、前記基板載置用
部材に数多く隙間なく形成されているものである。

【００１１】また、第１の発明において、前記基板載置
用部材に設けられた前記孔をハニカム形状としたことも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
好適な実施の形態について説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る基板反り抑制治具の
一実施の形態を示した構成図である。本実施の形態にお
ける基板反り抑制治具は、従来例のパンチングメタル板
に相当するハニカム構造の板（以下、「ハニカム板」と
いう）１０と金属枠１１とピン１２とで構成されてい
る。ハニカム板１０は、ハニカム形状の孔を有してお
り、また、従来例のパンチングメタル板と比較して厚く
成形している。金属枠１１は、機能としては従来と同じ
く、パレットであるこの基板反り抑制治具をリフロー炉
に誘導するための治具等を取り付ける部材であり、ハニ
カム板１０の外周を挟むように設けられている。図２
は、本実施の形態における基板反り抑制治具の断面図で
あるが、金属枠１１は、ハニカム板１０を固持しておら
ず、また、ハニカム板１０の長さ方向及び厚み方向と
も、ある程度の隙間ができるように形成されている。こ
の隙間は、加熱温度によるハニカム板１０及び金属枠１
１の膨張や反りなどの変形の影響を相互に受けない程度
に設けられており、この隙間の間隔は、ハニカム板１０
及び金属枠１１の素材、形状等に基づく膨張率、反り率
及び加熱温度等により予め求められる。

【００１４】図３は、本実施の形態におけるピン１２の
構成を示した図である。ピン１２は、基板１をハニカム
板１０から多少浮かせた状態で支持する基板支持部材で
あり、基板１を支持するための部位１２ａと、ピン１２
をハニカム形状の孔で保持されるように孔の大きさより
大きい外観を持つ部位１２ｂと、孔に挿嵌されピン１２
をハニカム板１０に固定させる部位１２ｃとで構成され
る。

【００１５】本実施の形態において特徴的なことは、基
板１を載置する板形状の基台の厚みを厚くし、また、孔
をハニカム形状としたことである。つまり、厚くしたこ
とによって反りにくくなるため、基板反り抑制治具自身
の反りによる影響を基板１に与えることが極めて少なく
することができる。また、孔を同一形状のハニカム形状
としたことでピン１２をはめるための位置を任意に設定
することができる。また、孔の数が増えることで、熱風
によるあるいは遠赤外線によるヒータからの熱を効率よ
く基板１の裏面に供給することができ、厚くしたことに
よる重量増加の防止にもつながる。なお、本実施の形態
では、ハニカム板１０を厚くしたことで反りにくくなっ
たので、総合的に判断してハニカム板１０をより安価で
熱容量の小さいアルミニウムで形成することが望まし
い。もちろん、他の素材でハニカム板１０を成形するこ
とを否定するものではない。

【００１６】次に、本実施の形態における基板反り抑制
治具の使用方法及び作用について説明する。

【００１７】まず、基板１をハニカム板１０に載せる前
に既知の基板１の形状や大きさに合わせてピン１２をハ
ニカム板１０上に止めることになるが、本実施の形態に
おけるハニカム板１０には、同一形状の孔が設けられて
いるので、基板１上の部品やクリームハンダを避けた位
置にピン１２を確実にセットすることができる。また、
本実施の形態では、ピン１２をねじ止めするのではなく
ハニカム形状の孔にはめ込むだけで容易に固定すること
ができる。以上のようにしてセットされたピン１２の上
に基板１が載置された後、基板反り抑制治具は、基板１
への加熱処理のためにリフロー炉に搬送される。

【００１８】上記のとおりハニカム板１０に数多くの孔
が設けられているため、リフロー炉内では搬送路の下方
に設置された遠赤外線等によるヒータからの熱を基板１
の裏面に効率よく導くことができる。ハニカム板１０
は、ヒータからの熱を受けるが、板の厚みを厚くしてい
るため縦方向の剛性が強く反りにくい。また、横方向に
対しては、金属枠１１により固持されておらず、また、
金属枠１１との間に予め隙間が設けられているので、ハ
ニカム板１０の膨張が吸収される構造になっている。ま
た、金属枠１１は、従来と同様に多少反ってしまうが、
ハニカム板１０との間に設けた隙間によって金属枠１１
の反りがハニカム板１０へ影響を与えることはない。こ
の金属枠１１が反った状態の概念図を図４に示す。

【００１９】以上のように、本実施の形態によれば、基
板１を載置する基板載置用部材に厚みを持たせたことに
より反りにくい構造としたので、基板反り抑制治具が冷
めて反りのない元の形状に戻るのを待つことなく連続し
て加熱処理に使用することができる。また、基板載置用
部材をハニカム構造としたことで、ピン１２を所望な箇
所に固定することができ、またハニカム形状の孔にはめ
るだけという極めて簡単な方法でハニカム板１０に固定
することができる。

【００２０】従来の基板反り抑制治具では、ピンを固定
してその上に基板が載せられればよいため、基板載置用
部材を単なる板形状のパンチングメタル板で形成してい
たところを、本実施の形態では、基板載置用部材にある
程度の厚みを持たせ、反りを生じさせないようにしたこ
とを特徴としている。本実施の形態では、ハニカム板１
０の厚みを反りが生じない程度、例えば５乃至６ｍｍ程
度を想定している。

【００２１】本実施の形態においては、以上の構成によ
り基板反り抑制治具を形成したが、様々な応用をするこ
とができる。

【００２２】上記実施の形態では、基板載置用部材とし
てハニカム板を用いた。これにより、同一形状の孔を数
多く隙間なく形成でき、また、厚みを持たせても軽量化
できるからである。従って、同等な目的を達成するよう
な、例えば格子状の板でもよい。また、基板載置用部材
に形成される孔は、ピン止めの目的を持っているため、
所望の位置で固定するためには全ての孔を同一形状とし
隙間なく形成することが望ましいが、同一形状の孔が多
数設けられていればよく、また、多少の隙間があっても
問題はない。従って、円形状の孔を持つ板でもよい。更
に、孔を設ける目的の達成上、孔全てを必ずしも同一形
状にする必要はない。このように、孔の形状はハニカム
形状に限られず他の形状としてもよいということができ
る。

【００２３】また、板形状の基板載置用部材に孔を成形
する場合、板に孔をあけるのではなく中空筒状部材を連
結して板形状にしてもよい。

【００２４】また、この応用例に応じてピン１２を適当
な形状にすればよい。すなわち、孔に嵌合容易でかつ搬
送時にがたつかないような形状及び大きさに部位１２ｃ
をすることが望ましい。また、部位１２ｂの形状及び大
きさを調整すればよい。

【００２５】なお、金属枠１１は、パレットでもある基
板反り抑制治具に基板の反り抑制に関係しない治具等を
取り付ける部材であるため、本実施の形態においても従
来と同様に示したが、基板の反り抑制という目的達成に
関しては、必ずしも必要な構成要素ではない。従って、
基板の反り抑制という目的を達成させるうえにおいて
は、基板反り抑制治具の部品点数を軽減させることがで
きる。

【００２６】また、本実施の形態では、板形状の基板載
置用部材に数多くの孔を設けることで基板１の裏面に熱
の供給を効率的にできるようにしたが、ピン１２の挿設
という目的をも有しているため、本実施の形態における
基板反り抑制治具は、下方から加熱をしない加熱処理工
程においても有効である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、基板を載置する基板載
置用部材に厚みを持たせたことにより反りにくい構造と
したので、基板反り抑制治具自身の反りによる影響を基
板に与えることがない。また、基板載置用部材に厚みを
持たせて基板載置用部材自体を変形しにくい構造とした
ので、基板反り抑制治具が冷めて反りのない元の形状に
戻るのを待つこともなく連続して加熱処理に使用するこ
とができる。また、基板載置用部材に孔を数多く隙間な
く設けたので、基板支持部材を所望な箇所に固定するこ
とができ、更に基板の下面に熱を効率よく伝えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板反り抑制治具の一実施の形
態を示した構成図である。

【図２】本実施の形態における基板反り抑制治具の断
面図である。

【図３】本実施の形態におけるピンの構成を示した図
である。

【図４】本実施の形態において加熱処理により金属枠
が反った状態を示した概念図である。

【図５】搬送レールに載せリフロー炉内に搬入される
際のパレットの状態を示した概念図である。

【図６】従来の基板反り抑制治具を示した構成図であ
る。

【符号の説明】

１０ハニカム板（基板載置用部材）、１１金属枠、
１２ピン（基板支持部材）。

フロントページの続き (56)参考文献特開平10−145038（ＪＰ，Ａ) 特開平１−171295（ＪＰ，Ａ) 特開平10−209631（ＪＰ，Ａ) 特開平６−182535（ＪＰ，Ａ) 特開平７−116834（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板へのハンダ付けのための加熱処理工
程へ基板と共に搬送され、加熱により生じる基板の反り
を防止するために使用される基板反り抑制治具におい
て、基板を載置するために板形状に成形された基板載置用部
材と、前記基板載置用部材に形成された孔のいずれかに挿設さ
れることによって基板を前記基板載置用部材から浮かせ
た状態で支持するピン形状の複数の基板支持部材と、を有し、前記基板載置用部材は、前記基板載置用部材自身に反り
が生じない程度に厚く形成され、前記孔は、前記基板載置用部材に数多く隙間なく形成さ
れていることを特徴とする基板反り抑制治具。
【請求項２】前記基板載置用部材に設けられた前記孔
をハニカム形状としたことを特徴とする請求項１記載の
基板反り抑制治具。