【発明の詳細な説明】
回路基板にハンダ付けするための方法と装置 技術分野
本発明はプリント回路基板、特に回路部品に電気的あるいは機械的に接続され
る回路基板上の接点すなわち端子パッドにハンダを塗布する方法と装置に関する
。本出願は、プリント回路基板の端子パッド上にハンダ付けをするための装置を
方法の１９９２年３月１６日に申請された米国出願番号８５１，９１２の一部継
続出願である。背景技術
エレクトロニクス業界はエレクトロニクス部品の相互接続のためにプリント基
板に益々依存するようになってきている。初期には、エレクトロニクス部品は基
板の穴を通るリード線を介して基板に固定された。今日、集積回路（ＩＣ）のよ
うな多くの部品は基板の表面に直接搭載されている。すなわち、基板上の端子パ
ッドに直接リード線をハンダ付けすることにより、基板の表面に直接搭載されて
いる。
集積回路における技術改善は、プリント回路基板上の増大された端子パッド密
度という付随する要求事項とともに、増大された端子リード線密度という結果に
なった。集積回路のリード線間の距離（すなわちピッチ）が０．００８インチ（
すなわち８ミル）のオーダであるのは珍しくはない。このような密度は、回路基
板端子パッドの端部間の間隔が４から５ミルのオーダであることを要求する。
回路基板上にＩＣのような表面に搭載された部品を収容するためには、搭載作
業前に錫鉛合金（ハンダ）のようなハンダができる材料やハンダ入りペーストを
回路基板端子パッドに正確に塗布する必要がある。一旦、ハンダやハンダ入りペ
ーストが端子パッドに塗布されたなら、表面装着される部品は適当な接着剤やペ
ースト自身によってリード線が端子パッドに接触した状態で基板上に固定される
。次に、この組み立て品は乾燥器や加熱ランプ等によって、ハンダを溶融するの
に十分な温度に加熱され、端子パッドと部品リード線の間の電気的および機械的
な
結合が形成される。
プリント回路基板の端子パッドにハンダを塗布するために、一般に使用される
方法の一つは浸漬ハンダ付けと呼ばれる。この方法によれば、回路基板は溶解ハ
ンダの浴槽に浸漬され、そして除去されて基板の金属部分（例えば、端子パッド
）がハンダの層を形成する。しかしながら、図面の図１に示すように、ハンダの
表面張力のために、一般に最終層はドーム形となる。多少の過剰ハンダを除去す
るのに高温空気の流れが使用される。しかしながら、端子パッド上のハンダの深
さは変化する。表面搭載部品、例えば高密度リード線端子付きのＩＣが基板上に
搭載され、ハンダが加熱される時に、パッド上のハンダの不均一高さのためにリ
ード線端子の幾つかは溶融ハンダによって湿潤されない可能性がある。ハンダの
不十分な深さに起因する開放回路は補正可能であるが、開放回路を見付けて補修
する時間とコストは重要である。
ハンダを端子パッドに塗布するのに一般に使用されるもう一つの方法は、シル
クスクリーンあるいマスク印刷法によって端子パッド上に付着されるハンダペー
ストの使用を伴う。次ぎに、表面搭載部品は基板上に置かれ、リード線端子は端
子パッド上のペーストに埋められる。部品はペーストの表面張力によって所定位
置に保持される。次に、組み立て品は加熱され、ハンダを溶融してペーストの揮
発成分と溶剤を蒸発する。しかしながら、ペーストは高価で塗布するのが困難で
ある。更に、ペーストは正確にはパッドの形状により不合格完成品になるという
わけではない。
ごく最近、従来技術において、プリント回路基板の端子パッドにハンダを塗布
する二つの追加方法が開示された。１９８８年５月１８日にフィータとグレッタ
フリードライヒ（Fieter & Gretta Friedreich）に対して発行された独国特許
番号ＤＥ３，８１０，６５３は、回路基板の一側面上の端子パッドにハンダを付
着させる方法を教える。ここにおいて、犠牲となるハンダ抵抗マスクが端子パッ
ドを縁取り、ハンダの高さを定めるのに使用される。フリードライヒの特許によ
ると、正規の位置にある犠牲マスク付きの基板は溶融ハンダの浴槽に浸漬され、
次に、平らな覆い装置例えば平板は基板に対して締められ、ハンダを所定の位置
に
保持し、基板マスクと端子パッドによって形成される基板の空隙内部にハンダを
保持する。基板と覆い装置は一つのユニットとして吊るされ、ハンダが固体化す
ると直ぐに覆い装置は外される。次に、犠牲マスクは基板から剥がされ、端子パ
ッドの各々の上にハンダの層を残す。この方法はパッド上にハンダの均一層を付
着できるが、それは比較的小さな回路基板に限定され、そして大量生産には不向
きである。
米国特許番号４，７２０，３２４はジョンエスヘイワード（Jhon S.Hayward）
に１９８８年１月１９日に発行され、錫鉛合金の層が端子パッド領域に電気メッ
キされ、続いて加熱され、そしてフラックスの存在下でハンダに融合されて表面
搭載部品のリード線を湿潤する。’３２４の方法は複雑な電気メッキと剥がしと
エッチィングの数段階が必要であり、これらは組み立て品のコストにかなり追加
影響する。
大量生産向きプリント回路基板の導電性端子パッドに均一なハンダ層を塗布す
るための簡単で信頼性のある方法と装置に対してニードがある。発明の概要
プリント回路基板の少なくとも一側面上に端子パッドを有するプリント回路基
板は、端子パッドを除いて側面を覆う一つ或いはそれ以上のハンダ抵抗層が与え
られる。ハンダ抵抗の単層あるいは複数層は、塗布されるハンダの所望高さに対
応する厚さを有し、端子パッド上に空隙を形成する。溶融ハンダの槽が与えられ
、基板が垂直平面に配置されて水平軸に沿って槽を通過して移動する間に、槽か
らの溶融ハンダの流れは、前端部に始まり後端部に終わる端子パッドを含んでい
る基板の単一側面あるいは両側面に対して方向付けられる。空隙は、溶融ハンダ
で満たされた時には、直ぐにカバーリング要素によって覆われ、端子パッドに対
してハンダを空隙内に閉じ込める。次ぎに覆われた空隙内の溶解ハンダは凝固温
度以下に冷却され、カバーリング要素は取り除かれる。
好ましくは少なくとも一組みのローラが使用されて、基板を垂直平面に保持し
、水平軸に沿って水ハンダ塗布器を通過しカバーリング要素にまで基板を移動す
る。ハンダ塗布装置は、一台のポンプと一基以上のノズルの形態で、基板の前部
で始
まり後部で終わる第一の垂直に方向付けられるゾーンに沿って槽から基板の側面
に、ハンダを向けられる。好ましくは窒素のような不活性ガスは第一のすなわち
ハンダ塗布ゾーンを包囲するチャンバー内に保持され、溶解ハンダの酸化を防止
する。空隙はベルトあるいはローラのような手段によって覆われ、その手段は第
一ゾーンに隣接する第二の垂直方向ゾーンに沿って基板の側面に抗して圧縮され
る。好ましくは、溶解ハンダのプールは基板がカバーリングベルトあるいはロー
ラに入る地点まで基板の側面に沿って広がる。覆われた空隙内のハンダは、例え
ばローラやベルトの表面温度をハンダの凝固点以下に維持することによって冷却
される。基板がカバーリングベルト或いはローラから現れる時には、凝固したハ
ンダは端子パッド上面に広がり、その上面は本質的に平坦でハンダ抵抗層の表面
と同平面である。
犠牲ハンダ抵抗層が使用される場合には、ＩＣのような表面搭載部品のリード
線を電気的に機械的に接着するのに適した露出ハンダパッド付きの回路基板を残
すために、犠牲ハンダ抵抗層は取り除かれてもよい（通常は取り除かれる）。
本発明の特徴は添付図面に関する以下の説明を参照することによって最も良く
理解され、その添付図面では同様の数字によって同様の部品を示す。図面の簡単な説明
図１は従来技術の浸漬ハンダ付け法に従ってハンダが付着している端子パッド
を示すプリント回路基板の部分断面図であり、
図２は本発明の方法と装置に従ってハンダが基板に付着している端子パッドを
示すプリント回路基板の部分断面図である。
図３は本発明による装置の前部の側面図であり、ハンダ塗布ゾーンに入るプリ
ント回路を示し、
図４は一組みの溶解ハンダ塗布ノズルと、ハンダノズルを通過させ一組みのカ
バーリングベルトに基板を供するローラと、ベルトから潤滑油を供給し除去する
オイルノズルとブラシとを示す略平面図であり、
図５は図３の装置の前部の拡大側面図であり、ハンダステーションローラ駆動
モータは無く、一部分は断面図で一部分は破断面図であり、
図６は不活性ガスの流出を防止するためにハンダ塗布ステーションを閉塞する
ハウジングの透視図であり、
図７は図６のハウジングの分解図であり、
図８はハンダ塗布ノズルの一つの透視図であり、
図９は図８のハンダ塗布ノズルにおける穴の一つと交差する溝の拡大断面図で
あり、
図１０はローラとベルトの駆動機構を示す図３の装置の略平面図であり、
図１１は装置の背面図であり、トッププレート上の部品は無く、オイル塗布ス
テーション部品を示す。好ましい実施例の説明
図面、特に図１を参照して、プリント回路基板１２断面上の端子（あるいは表
面搭載）パッド１０は、従来技術の浸漬ハンダ付け法によってパッドに付着した
ハンダ１４とともに示されている。従来型の永続的ハンダ抵抗層１６は、基板の
トレースを防護するために、ハンダを受ける端子パッドのような金属化領域を除
いて基板表面をオーバーレイする。仮設のハンダ抵抗層１７は永久層１６をオー
バーレイする。上述したように、ハンダ１４はドーム形を呈する。ドームの高さ
は、同一寸法を有する端子の中と同様に異なる寸法を有する端子の中でも変化す
る。高温空気レベリング段階が使用される場合、一般に不規則な表面ができる。
図２は、私の発明によって処理された端子パッド上のハンダ１８のパッドを示
す。ハンダパッド１８は、ハンダ抵抗層１７の露出表面１７ａと共平面である平
坦な上表面１８ａを有する。ハンダ抵抗層１７は永続的な即ち主要なハンダ抵抗
層マスク１６の上に広がる。ハンダ抵抗層１６と１７の結合された厚さはハンダ
パッドの高さを定める。
私の発明に従って、回路基板の端子パッドにハンダを塗布するためには、最初
に、一つ以上のハンダ抵抗層、例えば１６と１７とを端子パッドを含む回路基板
の片側あるいは両側に塗布することが必要である。ハンダ抵抗層は、ハンダを受
けるための端子パッドの領域（あるいは接点）を除いて回路基板の片側を或いは
両側を覆う。ハンダ抵抗層は端子パッドを縁取り、パッド上に広がる空隙を定め
る。
議論したように、層の厚さは結果的にハンダの高さを定める。典型的に、主要な
即ち永続的なハンダ抵抗層１６は０．００１から０．００３インチのオーダの厚
さを有する。仮設の即ち犠牲のハンダ抵抗層あるいはマスク１７は適正なハンダ
高さを供するために使用され、ハンダを受けない基板領域をマスクする。例えば
、０．００２から０．００５のオーダの厚さを有する感光性ハンダ抵抗犠牲マス
クは端子パッドを含む基板の片側あるいは両側の全表面上に設置され得る。背景
領域は、従来の方法で光に露出され得る。露出後、回路基板は非露出領域を洗浄
する浴槽に置かれ得る。適当な犠牲マスクは商標名称ＯＰＴＩＭＡＳＫでありデ
ュポン社により配布されている。以後説明されるように、犠牲マスクはハンダ付
着法が完成後に、従来の技法によって取り除かれなければならない。図３から図
９、特に図３と図４を参照すると、ハンダを図２の回路基板１２の導電性端子パ
ッドに塗布する装置が示されている。回路基板１２は、内部導体を持つ適当な多
重層絶縁材と、基板の片側あるいは両側にある部品の表面台すなわち端子パッド
１０とから形成され得る。典型的には、基板は、各表面上に結果的には約０．０
６２インチの厚さとなる４層以上の層と端子パッドとを有し得る。
回路基板１２は垂直平面に配置され、２２で略表示されるハンダ塗布装置の前
端部２０に挿入される。ハンダ塗布装置２２は後に説明される種々の部品を支持
するフレーム２１を有する。基板１２は上記装置を通って垂直平面に沿って動く
時、後により詳細に説明されるように、ハンダの均一層は端子パッド上に付着さ
れる。
図示されているように、ハンダ塗布装置２２はトッププレート２４を含み、ト
ッププレート２４上にはハンダステーションとカバーリングベルトローラ駆動モ
ータ２６、２７が、それぞれ、ブラケット３０とボルト３２によって固定されて
いる。チェーン３４と３６は、それぞれ、ハンダステーションローラ軸３８とカ
バーリングベルトローラ軸４０とに付けられた従来型のスプロケットでモータ２
６と２８とを接続する。ミニコンピュータである制御器４２はモータ２６と２８
の速度を制御し、適当な速度でハンダ塗布装置２２を通り基板１２を推進する（
すなわち運搬する）。複数の空気圧ラム４３（その内一つのみが示されている）
は、
トッププレート３４上に装着され、軸４３ａとフート４３ｂを介して垂直に移動
できる密封プレート４４に下方の圧力を加える。後に詳細に説明されるように、
ラムは一組のカバーリングベルトの上部に抗して上記プレート４４を押しやる。
フレーム２１は、床上のボトムプレート４８を支持する外周管部材４７に固定
された脚４６を含む。図示されているように、垂直スペーサポスト４７はその上
のトッププレートを支持する。テフロンシート（あるいはプレート）５０はボト
ムプレート４８をオーバーレイし、一組みのカバーリングベルト５２の下面に噛
み合う。一組みのカバーリングベルト５２の内の一つのみが図３に示される。ロ
ーラ軸３８と４０は、トッププレートとボトムプレートに固定された適当なベア
リング５１に軸受される。（図５を参照のこと）。
カバーリングベルト５２は上記プレート４４と４６との間に広がり、図４に関
連して説明されるローラによって駆動される。略５４で示されるハンダステーシ
ョンハウジングは、装置前部において上記プレート２４と４８との間に広がり、
ベルト５２の外表面と噛み合う。上記ハウジング５４は、装置のハンダ塗布ステ
ーション（あるいはハンダステーション）部分を囲い、窒素のような不活性ガス
が溶解ハンダの塗布されるプリント回路基板１２部分を包囲するのを可能にする
。このような不活性ガスはハンダの酸化を防止する。図４に関連してより詳細に
説明されるように、窒素（或いは他の不活性ガス）のシリンダー５６は導管５７
を介してハンダ槽５８（説明される）の上端部に接続され、ハンダステーション
内と溶解ハンダの表面上に窒素雰囲気を提供する。
図４から図７、特に図６と図７を参照して、３つの側面においてハンダステー
ションを包囲する不活性ガス格納ハウジング５４は、左手部と右手部、５４ａと
５４ｂおよび上部後方部５４Ｃとをそれぞれ含む。上部後方部５４ＣはＬ形ブラ
ケット６０にボルト付けされ、次にＬ形ブラケット６０は移動可能なプレート４
４にボルト付けされる。図５を参照のこと。左手部と右手部は、ボトムすなわち
ベースプレート４８にボルト付けされて水平方向に広がるベースフランジ５４ｄ
を含む。また、５４ａと５４ｂ部は補強フランジ５４ｅを含む。図６と図７とに
示されているように、半弾性密封ストリップ６２、６４、６６（例えば、テフロ
ン
製）は、適当なボルトによって）は、５４ａ部、５４ｂ部、５４ｃ部に固定され
る。上記ストリップ６４とストリップ６２の頂部６２ａは不動のトッププレート
２４に噛みあってハウジング５４に頂部密封を与える。
ストリップ６２の垂直部６２ｂは回路基板の側面と（あるいは、板が無い場合
は互いに）噛み合い、装置の前部２０からガス（および溶解ハンダ）の漏れを防
止する。図４に最もよく示されるように、密封ストリップ６４は、カバーリング
ベルト５２の側面と噛み合い、不活性ガスがハンダステーションに接近するカバ
ーリングベルトの側面に沿って外に出るのを防止する。
図４を参照して、一組みのハンダノズル入口ローラ６８と一組みのハンダノズ
ル出口ローラ７０（好ましくは鉄鋼製）は軸３８によって支持される。図示され
るように、各組みのローラ（すなわち入口と出口）は、回路基板が装置を通り移
動する垂直平面の対向する側に配置される。一組みの管状ハンダノズル７２（頂
部で閉塞）は、図４に示されるように、回路基板が装置を通り移動する垂直平面
の対向する両側にローラ６８と７０との間に配置される。回路基板の移動平面に
面するハンダノズルの両側は好ましくは０．１２５インチの間隔を明け、その平
面から等間隔である。弾性密封ストリップ７３（好ましくはテフロン製）はノズ
ル７２の両側に（例えば、ネジで）固定され、ベルト５２の外表面と噛み合って
溶解ハンダがカバーリングベルトの側面に沿って流れるのを防止する。
溶解ハンダの槽５８はハンダノズルの下方に（かつボトムプレート４４の下方
に）広がる。液体ハンダポンプ７４はハンダ槽と共に配置され、チェーン駆動機
構７８を介して電気モータ７６（フレームに装着される）によって駆動される。
溶解ハンダは導管８０を介してポンプ７４から管状ハンダノズルの内部にポンプ
で注入される。不活性ガス導管５７は溶解ハンダのレベル８１の上でハンダ槽の
内部を終わる。
図８と図９に参照して、各ハンダノズル７２はその中に複数の穴７２ａ（好ま
しくは直径が約０．０５０から０．０７０インチ）を有し、その穴を通って溶解
ハンダが回路基板の側面に対して向けられる。穴は、約０．６０から０．８０そ
して好ましくは約０．７０インチの中心間上の間隔が空けられ、水平角度θに沿
っ
て群となして整列配置される。角度θは好ましくは約３０゜から６０゜の範囲内
にあり、最も好ましくは約４５゜である。Ｖ形溝７２ｂは、およそ０．０６イン
チの幅と０．０３０インチの深さがあり、示すように斜めすなわち角度θに沿っ
た穴と交差する。穴と溝は、基板の側面に対して乱流を起こしのに役立ち、端子
パッドによって形成される空隙と基板層とが完全にハンダで満たされるというこ
とを保証する。
溶解ハンダのプールは、ノズル７２に隣接する領域から基板１２の両側上に存
在し、ノズル入口ローラ７０とカバーリングベルト５２に至る回路基板入口点８
２との間の領域８０に広がる。ボトムプレート４８は、（重力によって）過剰の
溶解ハンダを槽に返還するためにボトムプレート内にハンダ返還開口部８４を有
する。
基板は、ハンダ塗布ステーションを出た後、カバーリングベルト５２に入るが
、そのカバーリングベルトは好ましくは高温シリコンゴム製で１インチから３イ
ンチの範囲、最も好ましくは約１ 3/4インチの厚さを有する。カバーリングベル
ト５２は収れんし、予め決められた距離ｄ2の間は（すなわち、基板入口点８２
から出口点８６まで）密着する。上記距離ｄ2すなわちベルトの収れん区間は約
３から３０インチの範囲内、好ましくは１２から３０インチの範囲内、そして最
も好ましくは約２４インチである。弾性のある圧縮可能なシリコンゴムベルト５
２は、ハンダによって湿潤せず、基板の側面に対して押し付けてハンダの固体化
すなわち共晶点に到達するまで溶解ハンダを所定の位置に保持する。
カバーリングベルト５２の各々は軸４０上に装着されたローラ８６によって駆
動される。好ましくは、ローラ８６は直径が約９インチ（ｄ1、図５）で鉄鋼製
である。
一組みのローラプレート９０は、その中に固定され垂直に整列されたローラ９
０ｂとブラケット９０ａを備え、ベルト５２の内表面に隣接して配置される。一
組みの空気圧ラム９２は、ポスト９４とアーム９６とピン９８とによってフレー
ム２１に固定される。上記ラムは軸９２ａとフィート９２ｂを介してローラプレ
ート９０に圧力を印加し、適当な圧力で回路基板の側面に対してカバーリングベ
ルト
を押し付けて溶解ハンダが端子パッド上の空隙から移動するのを防止する。この
ような圧力は好ましくは約２psiより大きく、最も好ましくは３から５psiの範囲
内である。
空気圧ラム４３は十分な圧力をフローティングプレイート４４（下部表面上に
はテフロンシートを供してもよい）に印加して、カバーリングベルト５２の上下
端部がプレート４４および５０に対して耐えられる。
オイル塗布ステーションはカバーリングベルト５２の外表面に潤滑油を塗布す
るために装置の後部すなわち出口端部に配置される。このオイルは凝固過程中に
ベルトから空隙内のハンダを放出するのを助ける。オイル塗布ステーションは、
分離サブフレーム１０１上に装着された一組みの管状オイルノズル１００（間隔
があき絞られた開口部１００ａ）を備える。各サブフレームは、トッププレート
２４の直下に配置されたトッププレート（１０１ａ）およびボトムプレート４８
の直上に配置された対応するボトムプレート（１０１ｂ）とを含む。図１１を参
照のこと。各サブフレームの２枚のプレートは、適当なポスト１０１ｃと管状オ
イルノズルとによって一緒に固定される。各サブフレーム１０１は各ポスト４７
に軸で回転可能に装着され、図４に示すように、上記サブフレームが作動位置に
旋回されたり、或いは検査や保守のためにベルト５２から旋回して離す。オイル
ノズルはベルト５２の高さに広がり、サブフレームが作動モードに旋回される時
には出口端部に各ベルトに隣接して配置される。オイルノズルは、底部プレート
４８の下に配置されたオイル槽１０２からベルトの外表面に対してオイルを噴霧
する。槽からのオイルはオイルポンプ１０４を介してオイルノズルおよび適当な
オイル供給導管（示されていない）に送られる。電気モータ１０６は、フレーム
に装着され、チェーン駆動１０８によってオイルポンプを駆動する。
また、一組みのローラブッシュ１１０は、ベルトの高さに広がり、図示される
ように、冷却オイルをベルトから除去するためにオイルノズルに隣接する各サブ
フレーム１０１上に回転可能に装着される。ピンチローラ１１２（例えば、鉄鋼
製で、ベルトの高さに広がる）は又、図４に示されるベルトから追加のオイルを
取り除くためにローラブッシュの下流に各サブフレーム上に回転可能に装着され
る。ローラブッシュとピンチローラは、図１１によって示すように、略１１３ａ
で示す従来型のチェーンスプロケット駆動を介してサブフレームの上部プレート
１０１ａが支持する適当な電気モータ１１３によって駆動される。オイル槽はオ
イルノズルやローラブッシュおよびピンチローラ（そしてボトムプレート４８）
の下に在る。ボトムプレート４８における開口部（示されていない）はベルト５
２からのオイル排液をオイル槽に返還する。
一組みの空気圧ラム１１６はポスト１１８、アーム１２０、ピン１２２を介し
てフレーム２１上に装着される。上記ラムは軸エクステンション１１６ａとオフ
セットピン部材１１６ｂを介してサブフレーム１０１に接続される。伸張位置に
あるラムは検査および保守のためにベルトの出口端部からサブフレーム１０１を
スウィングし、格納位置にあるラムは図４に示すように作動位置にフレーム１０
１を動かす。
回転計１２４はアーム１２６を介してピン１２２上に装着されて、カバーリン
グベルト５２の線形速度を代表する信号を制御器４２に与える。もう一つの回転
計１２８はハンダステーションローラの一つの軸に接続されて、ローラ６８の速
度を代表する信号を制御器４２に与える。ハンダステーションローラ駆動モータ
２６とローラ３８の間の駆動列は一方向スリップクラッチ（モータ支持ハウジン
グ２６ａ内に含まれる、図３）を含み、そのクラッチはハンダステーションロー
ラが駆動モータよりの速く回転するのを可能にする。この特徴は、カバーリング
ベルトが推進する速度すなわちハンダステーションを通り回路基板を運搬する速
度よりわずかに大きな値にカバーリングベルトの速度を設定することが可能とな
る。基板とハンダステーションローラとの間の滑り挙動を除去する間に、この除
去は端子パッド空隙からハンダを取り除く傾向にあると考えられるが、このよう
な速度設定はカバーリングローラがハンダステーションローラを通って回路基板
を引き抜くことを可能にする。
ハンダステーションローラ軸３８とカバーリングベルトローラ軸４０の駆動列
は図１０に示される。ハンダステーションローラの各対向する組みの軸（すなわ
ち入口と出口）はギア３８ａを介して一緒に噛み合わされ、各組みの一つの軸は
ス
プロケット３８ｂを支持する。チェーンは、スプロケット３８ｂとアイドラスプ
ロケット１３０とテンションスプロケット１３１と駆動モータ２６の軸上に支持
されるスプトケット２６ａとの周囲に広がる。
カバーリングベルトローラ８８からの駆動列は、スプトケット４０ａ（軸４０
に装着される）とアイドラスプロケット１３４とテンションスプロケット１３５
とを含む。
作動中の装置を設置する前に、槽５８に中のハンダは、ハンダが溶解状態にな
るまで適当なヒータ（示されていない）によって加熱される。装置の寸法および
他のパラメータに依存してより高温あるいはより低温が望ましいかもしれないが
、ハンダを約４３０°から４４０°Ｆの温度に加熱することが望ましいことが私
は分かっている。錫鉛合金のハンダは典型的には約３６１゜Ｆで固体状態である
。６０％の錫と４０％の鉛の合金は約３７１゜Ｆ以上で溶解状態であり、約３６
１゜Ｆ以下で完全に固体の状態である。より高い錫の含有量は、多少溶解温度と
、その技術に於いて良く知られているように合金が部分的に凝固し部分的に液体
化する温度領域を変化させる。
また、槽におけるオイルは、もし望まれるならば、ベルトとの接触のために適
当な温度に冷却（あるいは加熱）されてもよい。私は室温が十分な結果を与える
ことが分かっている。ベルトは好ましくは最初の回路基板との接触のために適当
な温度に（例えば、赤外線によって）予熱される。
ハンダとベルトが適当な温度になり、ハンダステーションが窒素（或いは他の
不活性ガス）で溢れ出た後、モータ２６と２８およびポンプ７４と１０４に制御
器４２を介して電源を入れる。回路基板１２上に一層以上のハンダ抵抗層が塗布
され、（ハンダを受ける）端子パッドの輪郭を形成しているが、次に回路基板は
、入口密封ストリップ６２ｂを通り、入口ローラ６８とハンダステーションに（
手動或いは別のコンベヤによって）挿入される。基板の表面に沿って滑る密封ス
トリップ６２ｂと、ベルト５４の外表面と噛み合う密封ストリップ６４と７３と
は、窒素と液体のハンダがハンダステーション外側に移動するのを実質的に防止
する。
図示されるように、ハンダノズル７２は溶解ハンダの乱流を垂直方向ゾーンに
沿って基板１２の両側面に対して向け、カバリングベルト入口点８２に広がる溶
解ハンダのプールを設ける。この挙動は端子パッド上に広がる空隙を満たす。
端子パッド空隙はハンダ塗布ステーションにおいてハンダで満たされ、直ぐに
圧縮可能なゴムベルト５２によって覆われる。ベルト間（例えば、２４インチ長
さ）の移動中に、空隙内のハンダは凝固点、例えば約３６１゜Ｆ以下の温度に冷
却される。
回路基板の側面に対するゴムベルト５２の圧縮は端子パッド空隙内に溶解ハン
ダをしっかりと保持し、重力によってハンダが空隙から移動するのを防止する。
好ましくはべルト５２は、３から５psiの範囲内の圧力で回路基板の側面に対し
て押し付けられる。
次に基板はカバリングベルト５２を出て、手動で或いは自動的に装置の後部か
ら取り除かれる。図４にはわずか２つの回路基板が示されているが、装置は製造
ラインベースで基板のシリーズに順応するということは理解されるべきである。
このようにして、組み立てライン基準のプリント回路基板の端子パッド上にハ
ンダの均一層を付着させるための方法と装置を説明した。様々な変更は、添付さ
れた請求の範囲に定義された私の発明の精神と範囲から逸脱することなく、技術
に熟練した人々には明らかである。Detailed Description of the Invention
Method and apparatus for soldering to a circuit board Technical field
The present invention is electrically or mechanically connected to printed circuit boards, especially circuit components.
Method and apparatus for applying solder to contacts or terminal pads on a circuit board
. The present application discloses an apparatus for soldering on terminal pads of a printed circuit board.
Part of US Application No. 851,912 filed March 16, 1992 for Method
It is a continuation application.Background technology
The electronics industry uses printed circuit boards to interconnect electronic components.
It is becoming more and more dependent on boards. Initially, the electronics components were
It was fixed to the substrate via leads that passed through the holes in the plate. Today, it ’s an integrated circuit (IC)
Many such components are mounted directly on the surface of the board. That is, the terminal pattern on the board
It is mounted directly on the surface of the board by soldering the lead wires directly to the board.
There is.
Technology improvements in integrated circuits include increased terminal pad density on printed circuit boards.
With the attendant requirement of degree, resulting in increased terminal lead density.
became. The distance (or pitch) between leads in an integrated circuit is 0.008 inches (
It is not uncommon to have an order of 8 mils. Such a density is
It requires that the spacing between the ends of the board terminal pads be on the order of 4 to 5 mils.
In order to accommodate the components mounted on the surface such as IC on the circuit board, the mounting work is required.
Before work, use a solderable material such as tin-lead alloy (solder) or paste containing solder.
It must be accurately applied to the circuit board terminal pads. Once the solder or solder paste
Once the paste has been applied to the terminal pads, the surface mounted components should be properly glued or coated.
Is fixed on the board with the lead wire contacting the terminal pad
. Next, this assembly is made to melt the solder by using a dryer or heating lamp.
To a sufficient temperature for electrical and mechanical contact between the terminal pads and the component leads.
What
A bond is formed.
Commonly used to apply solder to terminal pads on printed circuit boards
One method is called dip soldering. According to this method, the circuit board is
The metal parts of the board (eg, terminal pads).
) Forms a layer of solder. However, as shown in FIG. 1 of the drawings, the solder
Due to surface tension, the final layer is generally domed. Removes some excess solder
A stream of hot air is used to control it. However, the depth of the solder on the terminal pads
The size changes. Surface-mounted components, such as ICs with high-density lead wire terminals on the board
As it is loaded and the solder is heated, it will re-set due to the uneven height of the solder on the pad.
Some of the lead wire terminals may not be wet by the molten solder. Solder
Open circuits due to insufficient depth can be corrected, but open circuits are found and repaired.
The time and cost to do is important.
Another commonly used method of applying solder to terminal pads is
Screen or a solder paste applied on the terminal pad by a mask printing method.
With the use of strikes. Next, the surface mount components are placed on the substrate and the lead terminals are
Embedded in the paste on the child pad. Parts are placed in the specified position due to the surface tension of the paste.
Be held in place. The assembly is then heated to melt the solder and evaporate the paste.
Evaporate the ingredients and solvent. However, the paste is expensive and difficult to apply
is there. Moreover, the paste is said to be a rejected finished product due to the exact shape of the pad.
Do not mean.
Most recently, in the prior art, applying solder to the terminal pads of the printed circuit board
Two additional methods of doing so have been disclosed. Fita and Gretta on May 18, 1988
German patent issued to Friedreich (Fieter & Gretta Friedreich)
No. DE 3,810,653 is soldered to the terminal pads on one side of the circuit board.
Teach you how to dress. Here, the sacrificial solder resistance mask is
Used to trim the edges and determine the height of the solder. According to Friedreich's patent
Then, the substrate with the sacrificial mask in the normal position is immersed in the bath of molten solder,
Next, a flat cover device, such as a flat plate, is clamped against the substrate and the solder is in place.
To
Hold and solder inside the voids in the substrate formed by the substrate mask and the terminal pads.
Hold. The board and cover device are hung as one unit, and the solder solidifies.
Immediately after, the covering device is removed. The sacrificial mask is then stripped from the substrate and the terminal pattern
Leave a layer of solder on each of the pads. This method applies a uniform layer of solder on the pad.
Wearable, but it is limited to relatively small circuit boards and is not suitable for mass production
It is.
U.S. Pat. No. 4,720,324 is Jhon S. Hayward
, January 19, 1988, a layer of tin-lead alloy is electroplated in the terminal pad area.
Surface, then heated and then fused to solder in the presence of flux
Wet the lead wires of the mounted components. The '324 method involves complicated electroplating and stripping
Requires several stages of etching, which add significantly to the cost of the assembly
Affect.
Apply a uniform solder layer to the conductive terminal pads of printed circuit boards for mass production.
There is a need for a simple and reliable method and device for doing.Summary of the invention
Printed circuit board having terminal pads on at least one side of a printed circuit board
The board is provided with one or more solder resistance layers that cover the sides except for the terminal pads.
Can be Single or multiple layers of solder resistance should be matched to the desired height of the solder to be applied.
And has a corresponding thickness to form a void on the terminal pad. Given a bath of molten solder
, While the substrate is placed in a vertical plane and moves through the bath along a horizontal axis,
These molten solder streams include terminal pads that begin at the front end and end at the rear end.
It is oriented to a single side or both sides of the substrate. Voids are molten solder
When filled with, it is immediately covered by the covering element and
Then, the solder is confined in the void. Next, the melting solder in the void covered is the solidification temperature.
Subcooling is done and the covering element is removed.
Preferably at least one set of rollers is used to hold the substrate in a vertical plane.
Move the substrate through the water solder applicator along the horizontal axis to the covering element
It The solder applicator is in the form of a pump and one or more nozzles
Start with
Side of the substrate from the bath along the first vertically oriented zone ending in the rear
You can turn the solder on. Preferably an inert gas such as nitrogen is
Holds in the chamber surrounding the solder application zone to prevent oxidation of molten solder
To do. The voids are covered by means such as belts or rollers, which means
Compressed against the side of the substrate along a second vertical zone adjacent to one zone
It Preferably, the pool of molten solder is such that the substrate is a covering belt or solder.
It spreads along the side of the substrate to the point where it enters La. The solder in the covered void is
Cooling by maintaining the surface temperature of the roller or belt below the freezing point of the solder
Is done. When the substrate emerges from the covering belt or roller, it will solidify
Solder extends to the top surface of the terminal pad, which is essentially flat and is the surface of the solder resistance layer.
Is on the same plane as.
If a sacrificial solder resistance layer is used, the leads of surface mounted components such as ICs
Leave a circuit board with exposed solder pads suitable for electrically and mechanically bonding the wires
The sacrificial solder resistance layer may be removed (usually removed) in order to remove it.
The features of the present invention are best understood by referring to the following description in connection with the accompanying drawings.
It will be understood that like numerals indicate like parts in the accompanying drawings.Brief description of the drawings
FIG. 1 shows a terminal pad to which solder is attached according to a conventional immersion soldering method.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a printed circuit board showing
FIG. 2 illustrates a terminal pad having solder attached to a substrate according to the method and apparatus of the present invention.
It is a fragmentary sectional view of the printed circuit board shown.
FIG. 3 is a side view of the front part of the device according to the invention, showing the pre-applying part for entering the solder application zone
Showing the input circuit,
Figure 4 shows a set of melted solder coating nozzles and a set of solder nozzles that pass through the solder nozzles.
A roller that supplies the substrate to the burring belt and a lubricant is supplied and removed from the belt.
It is a schematic plan view showing an oil nozzle and a brush,
FIG. 5 is an enlarged side view of the front part of the device of FIG.
There is no motor, part is a sectional view and part is a broken sectional view,
FIG. 6 closes the solder coating station to prevent outflow of inert gas.
It is a perspective view of the housing,
FIG. 7 is an exploded view of the housing of FIG.
FIG. 8 is a perspective view of one of the solder coating nozzles.
FIG. 9 is an enlarged sectional view of a groove intersecting with one of the holes in the solder coating nozzle of FIG.
Yes,
10 is a schematic plan view of the device of FIG. 3 showing the drive mechanism for the rollers and belts,
Fig. 11 is a rear view of the device. There are no parts on the top plate,
Station components.Description of the preferred embodiment
Referring to the drawings, and in particular to FIG. 1, terminals (or front surface) on a cross section of the printed circuit board 12 are referred to.
The surface mounted pad 10 was attached to the pad by a conventional immersion soldering method.
Shown with solder 14. The conventional permanent solder resistance layer 16 is
To protect the traces, remove metallized areas such as the terminal pads that will receive the solder.
Overlay the substrate surface. The temporary solder resistance layer 17 is formed on the permanent layer 16.
Burley. As described above, the solder 14 has a dome shape. Dome height
Changes in terminals with different dimensions as well as in terminals with the same dimensions.
It If a hot air leveling step is used, it generally creates an irregular surface.
FIG. 2 shows a pad of solder 18 on a terminal pad processed according to my invention.
You The solder pad 18 is a flat surface that is coplanar with the exposed surface 17 a of the solder resistance layer 17.
It has a flat upper surface 18a. The solder resistance layer 17 is a permanent or primary solder resistance.
It extends over the layer mask 16. The combined thickness of the solder resistance layers 16 and 17 is solder.
Determine the height of the pad.
To apply solder to the circuit board terminal pads according to my invention, first
A circuit board including one or more solder resistance layers, for example 16 and 17, terminal pads
It is necessary to apply to one or both sides of the. The solder resistance layer receives the solder.
On one side of the circuit board, except for the area (or contact) of the terminal pad for
Cover both sides. The solder resistance layer borders the terminal pad and defines a void that extends over the pad.
It
As discussed, the layer thickness consequently determines the solder height. Typically major
That is, the permanent solder resistance layer 16 has a thickness on the order of 0.001 to 0.003 inches.
It has The temporary or sacrificial solder resistance layer or mask 17 should be a proper solder.
It is used to provide height and masks areas of the substrate that are not subject to solder. For example
, A photosensitive solder resistance sacrificial mass having a thickness on the order of 0.002 to 0.005
The plugs can be placed on the entire surface on one or both sides of the substrate, including the terminal pads. background
The area may be exposed to light in a conventional manner. After exposure, the circuit board cleans the unexposed areas
Can be placed in a bathtub. A suitable sacrificial mask is the trade name OPTIMASK
It is distributed by HUPON. The sacrificial mask is soldered, as explained below
After the dressing is complete, it must be removed by conventional techniques. Figure from Figure 3
9, and in particular with reference to FIGS. 3 and 4, the solder is attached to the conductive terminal pads of the circuit board 12 of FIG.
An apparatus for applying to the head is shown. The circuit board 12 is a suitable multi-conductor with internal conductors.
Multilayer insulation and surface mounts or terminal pads on one or both sides of the board
And 10 may be formed. Typically, the substrate results in about 0.0 on each surface.
It may have four or more layers that are 62 inches thick and the terminal pads.
The circuit board 12 is arranged in a vertical plane and is located in front of the solder coating apparatus, which is indicated by 22.
Inserted into the end 20. The solder applicator 22 supports various parts described later.
It has a frame 21 for. Substrate 12 moves along a vertical plane through the device
Sometimes, a uniform layer of solder is deposited on the terminal pads, as described in more detail below.
Be done.
As shown, the solder applicator 22 includes a top plate 24, which
The solder station and the cover ring belt roller drive model are mounted on the top plate 24.
Data 26 and 27 are fixed by a bracket 30 and a bolt 32, respectively.
There is. The chains 34 and 36 are connected to the solder station roller shaft 38 and the cover, respectively.
The sprocket of the conventional type attached to the burring belt roller shaft 40 is used for the motor 2
Connect 6 and 28. The controller 42, which is a minicomputer, has motors 26 and 28.
Is controlled and the substrate 12 is propelled through the solder coating device 22 at an appropriate speed (
Ie carry). Multiple pneumatic rams 43 (only one of which is shown)
Is
Mounted on top plate 34 and moves vertically via shaft 43a and foot 43b
A downward pressure is applied to the possible sealing plate 44. As explained in detail later,
The ram pushes the plate 44 against the top of the set of covering belts.
The frame 21 is fixed to an outer peripheral pipe member 47 that supports a bottom plate 48 on the floor.
Included legs 46. As shown, the vertical spacer post 47 is above it.
Support the top plate of. Teflon sheet (or plate) 50 is
The upper surface of the cover ring belt 52 by overlaying the upper plate 48 with the upper plate.
Meet each other Only one of the set of covering belts 52 is shown in FIG. B
The roller shafts 38 and 40 are suitable bears fixed to the top and bottom plates.
It is supported by the ring 51. (See Figure 5).
Covering belt 52 extends between plates 44 and 46 and is shown in FIG.
It is driven by the rollers described in series. Solder station indicated by 54
The housing extends between the plates 24 and 48 at the front of the device,
It meshes with the outer surface of the belt 52. The housing 54 is a solder application step for the device.
Enclosure (or solder station), and an inert gas such as nitrogen
Allows surrounding the portion of the printed circuit board 12 to which the melted solder is applied.
. Such an inert gas prevents the oxidation of solder. In more detail in connection with FIG.
As described, the cylinder 56 of nitrogen (or other inert gas) has a conduit 57.
Connected to the upper end of the solder bath 58 (described) via a solder station
Provide a nitrogen atmosphere inside and on the surface of the molten solder.
Referring to FIGS. 4-7, and in particular FIGS. 6 and 7, the solder stays are shown on three sides.
The inert gas storage housing 54 that encloses the ionization chamber includes a left hand portion and a right hand portion 54a.
54b and the upper rear part 54C are included, respectively. The upper rear part 54C is an L-shaped bra
The bracket 60 is bolted to the racket 60, and then the L-shaped bracket 60 is attached to the movable plate 4.
Bolted to 4. See FIG. The left and right hand parts are bottom
A base flange 54d that is bolted to the base plate 48 and spreads horizontally
including. Further, the portions 54a and 54b include a reinforcing flange 54e. 6 and 7
As shown, the semi-elastic sealing strips 62, 64, 66 (e.g.
The
Is made of suitable bolts) and is fixed to 54a, 54b and 54c.
It The tops 62a of the strips 64 and 62 are immovable top plates.
24 engages to provide a top seal for housing 54.
The vertical portion 62b of the strip 62 is on the side of the circuit board (or if there is no board).
Engage with each other) to prevent gas (and molten solder) from leaking from the front 20 of the device.
Stop. As best shown in FIG. 4, the sealing strip 64 is a cover ring.
A cover that meshes with the side surface of the belt 52 and the inert gas approaches the solder station.
-Prevent it from getting out along the side of the belt.
Referring to FIG. 4, a set of solder nozzle inlet rollers 68 and a set of solder nozzles.
The outlet roller 70 (preferably made of steel) is supported by the shaft 38. Illustrated
As such, each set of rollers (ie, inlet and outlet) allows the circuit board to move through the device.
Located on opposite sides of a moving vertical plane. A set of tubular solder nozzles 72 (top
Block) is a vertical plane through which the circuit board moves through the device, as shown in FIG.
Between the rollers 68 and 70 on opposite sides of the. On the moving plane of the circuit board
Both sides of the facing solder nozzle are preferably spaced 0.125 inches apart and
Equidistant from the plane. Elastic sealing strip 73 (preferably made of Teflon)
Fixed to both sides of the belt 72 (for example, with screws) to engage the outer surface of the belt 52.
Prevents melted solder from flowing along the sides of the covering belt.
The molten solder bath 58 is located below the solder nozzle (and below the bottom plate 44).
Spread). The liquid solder pump 74 is arranged together with the solder bath,
It is driven by an electric motor 76 (mounted on the frame) via structure 78.
The melted solder is pumped from pump 74 via conduit 80 into the interior of the tubular solder nozzle.
Injected. The inert gas conduit 57 is located in the solder bath above the level 81 of molten solder.
Finish inside.
Referring to FIGS. 8 and 9, each solder nozzle 72 has a plurality of holes 72a (preferably
Preferably about 0.050 to 0.070 inches in diameter and melts through the hole
The solder is oriented against the side of the circuit board. The holes should be about 0.60 to 0.80
And preferably about 0.70 inches center-to-center spacing, along horizontal angle θ.
What
Arranged in groups. The angle θ is preferably in the range of about 30 ° to 60 °
And most preferably about 45 °. V-shaped groove 72b is approximately 0.06 inch
Has a width of 0.03 inches and a depth of 0.030 inches, and is diagonal or along the angle θ as shown.
Crosses the hole. The holes and grooves help create turbulence on the sides of the board,
The voids formed by the pads and the substrate layer are completely filled with solder.
And guarantee.
The pool of molten solder exists on both sides of the substrate 12 from the area adjacent to the nozzle 72.
Circuit board entrance point 8 that extends to the nozzle entrance roller 70 and the covering belt 52.
It extends in a region 80 between the two. The bottom plate 48 has excess (by gravity)
A solder return opening 84 is provided in the bottom plate to return the molten solder to the bath.
To do.
The substrate enters the covering belt 52 after exiting the solder application station.
, The covering belt is preferably made of high temperature silicone rubber, 1 inch to 3 inches
Range of thicknesses, most preferably about 13/4 inch. Cover ring bell
Toe 52 has converged, and a predetermined distance d2Between (ie, the substrate entry point 82
To the exit point 86). Above distance d2That is, the convergence section of the belt is about
In the range of 3 to 30 inches, preferably 12 to 30 inches, and
Also preferably about 24 inches. Elastic and compressible silicone rubber belt 5
2 does not get wet with solder, but is pressed against the side surface of the substrate to solidify the solder.
That is, the molten solder is held in place until the eutectic point is reached.
Each of the covering belts 52 is driven by a roller 86 mounted on the shaft 40.
Be moved. Preferably, the roller 86 has a diameter of about 9 inches (d1, Fig. 5) made of steel
Is.
A set of roller plates 90 includes rollers 9 fixed therein and vertically aligned.
0b and a bracket 90a, and is arranged adjacent to the inner surface of the belt 52. one
A pair of pneumatic rams 92 are flared by posts 94, arms 96 and pins 98.
It is fixed to the frame 21. The ram is mounted on a roller press via a shaft 92a and a foot 92b.
Apply pressure to the board 90 and cover the side of the circuit board with a suitable pressure.
Ruth
Press to prevent the molten solder from moving out of the void on the terminal pad. this
Such pressure is preferably greater than about 2 psi, most preferably in the range 3 to 5 psi
It is within.
The pneumatic ram 43 provides sufficient pressure to the floating plate 44 (on the lower surface).
May be provided with a Teflon sheet) to cover the upper and lower sides of the covering belt 52.
The ends bear against the plates 44 and 50.
The oil applying station applies lubricating oil to the outer surface of the covering belt 52.
Is located at the rear or outlet end of the device. This oil is
Helps release the solder in the air gap from the belt. The oil application station
A set of tubular oil nozzles 100 mounted on a separate sub-frame 101 (interval
A perforated opening 100a) is provided. Each subframe has a top plate
Top plate (101a) and bottom plate 48 arranged immediately below 24
A corresponding bottom plate (101b) disposed immediately above. See Figure 11
Teru. The two plates in each sub-frame consist of a suitable post 101c and tubular
Fixed together with il nozzle. Each sub-frame 101 has each post 47
Is rotatably mounted on the shaft, and as shown in FIG.
It may be swung or swung away from the belt 52 for inspection or maintenance. oil
The nozzles extend to the height of the belt 52 and when the sub-frame is swiveled into operating mode
Located at the exit end adjacent each belt. Oil nozzle on the bottom plate
Oil is sprayed onto the outer surface of the belt from an oil tank 102 disposed below 48
To do. Oil from the tank is routed through an oil pump 104 to an oil nozzle and a suitable
Sent to an oil supply conduit (not shown). Electric motor 106 is a frame
The chain drive 108 drives the oil pump.
Also, a set of roller bushes 110 extends to the height of the belt and is illustrated.
Each sub-panel adjacent to the oil nozzle to remove the cooling oil from the belt.
It is rotatably mounted on the frame 101. Pinch roller 112 (eg steel
Made up of the belt) and also extends additional oil from the belt shown in FIG.
Rotatably mounted on each subframe downstream of the roller bush for removal
It The roller bush and the pinch roller are approximately 113a, as shown in FIG.
Subframe top plate via conventional chain sprocket drive shown in
It is driven by a suitable electric motor 113 supported by 101a. Oil tank
Ill nozzles, roller bushes and pinch rollers (and bottom plate 48)
Underneath. The opening (not shown) in the bottom plate 48 is the belt 5
Return the oil drainage from 2 to the oil tank.
A set of pneumatic rams 116 are provided via posts 118, arms 120, pins 122.
Mounted on the frame 21. The ram is off with the shaft extension 116a
It is connected to the sub-frame 101 via the set pin member 116b. In the extended position
One ram removes the subframe 101 from the exit end of the belt for inspection and maintenance.
The ram in the swinging and retracted position is shown in FIG.
Move 1
The tachometer 124 is mounted on the pin 122 via the arm 126 and covers the cover ring.
A signal representative of the linear velocity of the Govert 52 is provided to the controller 42. Another rotation
A total of 128 is connected to one axis of the solder station roller,
A signal representative of degrees is provided to controller 42. Solder station roller drive motor
The drive train between 26 and roller 38 is a one-way slip clutch (motor support housing).
Fig. 3), which is contained in the lug 26a, the clutch of which is solder station low.
Allows the rotor to rotate faster than the drive motor. This feature is covered
The speed at which the belt propels, that is, the speed at which the circuit board is transported through the solder station.
It is possible to set the speed of the covering belt to a value slightly larger than
It While removing the sliding behavior between the substrate and the solder station roller, this removal
Is likely to remove solder from the terminal pad voids.
The speed is set by the covering roller passing through the solder station roller and the circuit board.
It is possible to pull out.
Drive train of solder station roller shaft 38 and covering belt roller shaft 40
Is shown in FIG. Each opposing pair of axes of the solder station roller (ie
(Inlet and outlet) are meshed together via gear 38a, one shaft of each set
Su
The sprocket 38b is supported. The chain consists of a sprocket 38b and an idler sp
Support on rocket 130, tension sprocket 131, and drive motor 26
It spreads around the spoutcket 26a.
The drive train from the covering belt roller 88 includes the spoutet 40a (shaft 40).
Mounted on), idler sprocket 134 and tension sprocket 135
Including and
Before installing the equipment in operation, the solder in bath 58 should be in a molten state.
Until heated by a suitable heater (not shown). Equipment dimensions and
Higher or lower temperatures may be desirable depending on other parameters,
, It is desirable to heat the solder to a temperature of approximately 430 ° to 440 ° F.
I know. Tin-lead alloy solders are typically in the solid state at about 361 ° F.
. An alloy of 60% tin and 40% lead is molten above about 371 ° F,
It is in a completely solid state below 1 ° F. Higher tin content varies somewhat with melting temperature
, The alloy is partially solidified and partially liquid, as is well known in the art.
Change the temperature range to change.
Also, the oil in the bath is suitable for contact with the belt if desired.
It may be cooled (or heated) to an appropriate temperature. I give enough results at room temperature
I know that. The belt is preferably suitable for contact with the initial circuit board
Preheated to a temperature (eg, by infrared radiation).
The solder and belt will reach the proper temperature and the solder station will
After spilling with (inert gas), control motors 26 and 28 and pumps 74 and 104
Turn on the power via the device 42. One or more solder resistance layers are coated on the circuit board 12.
Form the outline of the terminal pad (which receives the solder), but then the circuit board
, Through the inlet sealing strip 62b to the inlet roller 68 and solder station (
Manually or by another conveyor). A sealing strip that slides along the surface of the substrate.
Trips 62b and sealing strips 64 and 73 that engage the outer surface of belt 54
Virtually prevents nitrogen and liquid solder from migrating outside the solder station
To do.
As shown, the solder nozzle 72 directs the turbulent flow of molten solder into a vertical zone.
Along the sides of the substrate 12 along the
Provide a pool of solution solder. This behavior fills the voids that extend above the terminal pads.
The terminal pad gap is filled with solder at the solder coating station and immediately
Covered by a compressible rubber belt 52. Between belts (eg 24 inches long)
The solder in the void cools to a freezing point, eg, a temperature below about 361 ° F.
Will be rejected.
The compression of the rubber belt 52 against the side surface of the circuit board melts into the terminal pad voids.
Holds the solder securely and prevents gravity from moving the solder out of the void.
Preferably the belt 52 is against the side of the circuit board at a pressure in the range of 3 to 5 psi.
Be pressed against.
The board then exits the covering belt 52 and either manually or automatically at the rear of the device.
Be removed from. Only two circuit boards are shown in FIG. 4, but the device is manufactured.
It should be understood that it adapts to a series of substrates on a line basis.
In this way, the printed circuit board terminal pads based on the assembly line are
A method and apparatus for depositing a uniform layer of solder has been described. Various changes attached
Technology without departing from the spirit and scope of my invention as defined in the appended claims.
It is obvious to those skilled in.