CN102349123A - 电子元件的焊接方法及焊接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种不会产生电极间的焊料残留的、且能够使适量的液态焊料附着在电极上的电子元件的焊接方法。将芯片线圈(1)保持在液态焊料的液面的上方，并使一对电极的相互面对方向与液态焊料的液面平行，以位于液态焊料的液面的下方的第一轴(X1)为转动中心摆动芯片线圈，使左右的电极(3c，3d)交替地浸渍到液态焊料的液面。接着，在表面张力使液态焊料粘连于电极的状态下，将该芯片线圈水平地保持在液态焊料的液面的上方，之后，以第二轴(Y1)为转动中心使芯片线圈向上转动，将液态焊料从电极甩脱。由于芯片线圈浸渍到液态焊料时和被向上提时，液态焊料都不会接触电极之间的区域，因此不会导致焊料残留在电极之间。

Description

电子元件的焊接方法及焊接装置
技术领域
本发明涉及使液态焊料附着在芯片线圈等电子元件的电极上的方法及装置。
背景技术
制造芯片线圈时，使线圈卷绕在线圈骨架上后，将线圈的两端部拉至线圈骨架的其中一个凸缘部(第一凸缘部)背面上形成的电极上，之后焊接电极与线圈端部。焊接方法为通过使形成了电极的线圈骨架的第一凸缘部背面浸渍到液态焊料中，并拉起线圈骨架，使液态焊料附着在电极上。但是，使线圈骨架的第一凸缘部背面浸渍到液态焊料中并单纯地拉起，会引起焊料附着在电极以外的部分上或附着了超过所需量的焊料的问题。
专利文献1中公开了使液态焊料附着于芯片线圈的电极的方法。如图5所示，该方法为使芯片线圈100浸渍到液态焊料101中并使液态焊料附着在电极上之后，将芯片线圈100的电极从液态焊料101中拉起，在表面张力使电极粘连液态焊料的液面的状态下，使销构件102相对于电极大致平行地相对移动，从而分离粘连电极的液态焊料101。
在该焊接工艺中，采用使整个下侧的凸缘部浸渍到液态焊料中的方法。这时，由于凸缘部的电极之间的区域也浸渍到焊接槽中，因此有可能产生因产品的小型化而引起的电极间尺寸缩短，和因电极尺寸差异、多余焊剂的影响等而引起的电极间焊料残留的不良问题。此外，分离液态焊料需要销构件，也需要其驱动机构。
专利文献2中公开了使线圈骨架上所缠绕的线圈的端部焊接在植入到该线圈骨架的销上的方法。即设定水平轴X、水平轴Y及竖直轴Z所构成的相互垂直的三个轴，设围绕水平轴Y的旋转角坐标为θ，垂直于Y轴且向角θ方向旋转的坐标轴为X，围绕X轴的旋转角坐标为
Figure BDA0000090059170000011
如图6所示，使线圈骨架110保持在X轴方向，以根据该线圈骨架的规格所设定的规定角度使该线圈骨架沿角
Figure BDA0000090059170000012
方向旋转，同时角θ方向的角位置为规定的值，在
Figure BDA0000090059170000013
方向的角位置及θ方向的角位置保持为规定的值的状态下，使线圈骨架110沿Z轴方向下降，并使线圈骨架111浸渍到液态焊料112中。
在专利文献2的方法中，需要重复在倾斜线圈骨架的状态下使线圈骨架沿Z方向下降并浸渍到液态焊料中，使液态焊料附着在第一电极(销)上，接着使线圈骨架沿Z方向上升后，使线圈骨架绕X轴旋转，之后，使线圈骨架再次沿Z轴方向下降并浸渍到液态焊料中的动作。这样由于线圈骨架每浸渍一次就被沿Z方向拉起，因此有可能使超过所需量的液态焊料附着在电极上，不能够实现焊料量的控制。此外，由于必须重复升降线圈骨架的动作两次，因此焊接工序相当费时。
现有技术文献
【专利文献1】日本发明专利申请公开特开2006-173644号公报
【专利文献2】日本发明专利申请公开特开平4-320016号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种不会产生电极间的焊料残留的、且能够使适量的液态焊料附着在电极上的电子元件的焊接方法及焊接装置。
解决问题的方案
为达成上述的目的，本发明提供一种使液态焊料附着在电子元件的一端部上隔开一定间隔地形成的一对电极上的方法，设定水平轴X、水平轴Y及竖直轴Z所构成的相互垂直的三个轴，以垂直于所述一对电极的相互面对方向的方向为X轴，该电子元件的焊接方法具有：将所述电子元件保持在液态焊料的液面的上方，并使所述一对电极的相互面对方向与液态焊料的液面平行的第一工序；以位于液态焊料的液面的下方的与X轴平行的第一轴为转动中心，使所述电子元件向所述电极中的第一电极浸渍到液态焊料的液面的位置摆动的第二工序；以所述第一轴为转动中心，在所述第一电极因表面张力与液态焊料保持粘连的状态下，使所述电子元件向所述电极中的第二电极浸渍到液态焊料的液面的位置摆动的第三工序；液态焊料因表面张力而与电极粘连的状态下将所述电子元件保持在液态焊料的液面的上方，并使所述一对电极的相互面对方向平行于液态焊料的液面的第四工序；以位于液态焊料的液面上方的与Y轴平行的第二轴为转动中心，使所述电子元件向上转动，并将液态焊料从电极甩脱的第五工序。
本发明的焊接装置为使液态焊料附着在电子元件的一端部上隔开一定间隔地形成的一对电极上的装置，设定水平轴X、水平轴Y及竖直轴Z所构成的相互垂直的三个轴，以垂直于所述一对电极的相互面对方向的方向为X轴，该电子元件的焊接装置具有：夹持构件，所述夹持构件夹持所述电子元件的形成了电极的端部与另一侧的端部；第一驱动装置，所述驱动装置使所述夹持构件以位于液态焊料的液面的下方的与X轴平行的第一轴为转动中心，在所述电极中的第一电极浸渍到液态焊料的液面的位置与第二电极浸渍到液态焊料的液面的位置之间摆动，且在摆动的中间位置使所述一对电极的相互面对方向平行于液态焊料的液面，而将所述电子元件保持在位于液态焊料的液面的上方且液态焊料通过表面张力而与电极粘连的状态；第二驱动装置，所述第二驱动装置使在所述液态焊料粘连电极的状态下将电子元件保持在液态焊料的液面的上方的夹持构件以位于液态焊料的液面的上方的与Y轴平行的第二轴为转动中心向上转动，将液态焊料从电极甩脱。
本发明中，以在电极下方的液态焊料中的与X轴平行的第一轴作为旋转中心，使电子元件摆动，逐个电极浸渍到液态焊料中，并使电极之间的区域不接触液态焊料。这时，使第一电极浸渍到液态焊料中后，使第二电极浸渍到液态焊料中时，第一电极因表面张力维持与液态焊料粘连的状态。然后在通过表面张力使液态焊料粘连于一对电极的状态下将电子元件保持在液态焊料的上方，然后以在液态焊料的液面的上方的与Y轴平行的第二轴为中心边转动边扬起电子元件。由于扬起方向垂直于一对电极的相互面对方向，因此与一对电极粘连的液态焊料被从电极甩脱，液态焊料不会残留在电极之间。这样，由于电子元件浸渍到液态焊料时和被往上提时，液态焊料都不会接触电极之间的区域，因此不会引起电极之间的区域的焊料残留。此外，以第二轴为中心使电子元件向上转动时，由于是在液态焊料粘连于一对电极的状态下转动，因此通过适当地设定其转动速度(加速度)和转动初始位置，能够适当地控制电极上的焊料附着量。因此，能够解决附着了超过所需量的焊料的问题。
由于本发明的焊接方法是以第一轴为中心使电子元件摆动从而使焊料附着在两个电极上，并从该状态以第二轴为中心扬起电子元件并将焊料甩脱的方法，因此不需要专利文献2所述的每浸渍一次就沿Z方向拉起的动作，能够以较少的动作完成焊接作业。此外，不需要专利文献1所述的用于分离液态焊料和电极的销构件，也不需要用于该动作的驱动机构。因此，能够简单地构成该装置。
在第三工序中，最好是在液态焊料通过表面张力粘连于电极的状态下，沿垂直于液态焊料的液面的方向将电子元件向上提。在第二工序中刚使电子元件向左右摆动之后，左右的电极的焊料附着量有可能不同。因此，通过沿垂直于液态焊料的液面的方向将已完成摆动的电子元件向上提，能够使左右的电极粘连的液态焊料的量变均匀，之后通过以第二轴为中心扬起电子元件，能够使左右的电极的液态焊料附着量均匀。
本发明的有益效果
以上，根据本发明，由于通过以位于液态焊料中的与X轴平行的第一轴为转动中心摆动电子元件，逐个电极浸渍到液态焊料中，之后，以在液态焊料的液面的上方的与Y轴平行的第二轴为中心转动电子元件，从而将液态焊料甩脱，因此使电子元件浸渍到液态焊料时和被向上提时，液态焊料都不会接触电极之间的区域，能够解决电极间的焊料残留的不良问题。此外，以第二轴为中心使电子元件向上转动时，通过适当地设定其加速度，就可以不必使用销构件等外部装置，也能够适当地控制电极的液态焊料附着量。
附图说明
图1中(a)为本发明的电子元件的一个例子的从芯片线圈的正面侧看到的立体图，(b)为从背面侧看到的立体图。
图2为说明本发明的焊接方法的原理的图。
图3为本发明的焊接装置的一个例子的正面图。
图4为图3所示的焊接装置的侧面图。
图5为现有的焊接方法的一个例子的说明图。
图6为现有的焊接方法的另一个例子的说明图。
附图标记说明
S...液态焊料
1...芯片线圈(电子元件)
2...磁芯
3，4...凸缘部
3c，3d...电极
8...线圈
8a，8b...两端部
10...焊料槽
20...第一马达(第一驱动装置)
30...第二马达(第二驱动装置)
40...夹持构件
50...第三马达(第三驱动装置)
X1...第一轴
Y1...第二轴
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的优选实施方式。
图1表示作为本发明的电子元件的一个例子的芯片线圈。该芯片线圈1是由线圈8缠绕在磁芯2的绕线部(未图示)而成的，磁芯2的两端部具有凸缘部3，4。线圈8的两端部8a，8b被拉至第一凸缘部3的背面侧，并被引至形成在凸缘部3的背面两端部的两个沟槽部3a，3b内。在这些沟槽部3a，3b的底面至凸缘部3的两端面的区域上形成了连续的电极3c，3d(斜线所示)。如下所述，分别焊接这些电极3c，3d与线圈8的两端部8a，8b。在图1中，以垂直于所述一对电极3c，3d的相互面对方向的方向为X轴，平行于所述一对电极3c，3d的面对方向的方向为Y轴。
这里，根据图2说明本发明的焊接方法的原理。具体来说，在凸缘部3的长×宽为3.2mm×2.5mm大小的芯片线圈中，通过以下的步骤实施焊接。
首先，如图2(a)所示，水平地保持芯片线圈1，使具有电极3c，3d的凸缘部3朝下且位于液态焊料S的上方。利用夹持构件等夹持不具有电极3c，3d的凸缘部4便可以保持芯片线圈1。在该状态下，最好是芯片线圈1距离液态焊料S的液面的高度H1为3～7mm左右。
接着，如图2(b)所示，以在芯片线圈1的正下方的、且位于液态焊料S的下方并与X轴平行的第一轴X1为旋转中心，使芯片线圈1从竖直轴向左倾斜角度θ1，使第一电极3c浸渍到液态焊料S中。这时，第一电极3c浸渍在液态焊料S中，设定第一轴X1的位置与角度θ1，使凸缘部3的背面中间部与第二电极3d上不会附着液态焊料S。最好是第一轴X1设定为例如位于液态焊料液面以下0～5mm的位置，摆动角度θ1为例如30～40°。
接着，如图2(c)所示，以第一轴X1作为摆动中心，使芯片线圈1从竖直轴向右倾斜角度θ2，使第二电极3d浸渍到液态焊料S中。这时，刚才被浸渍的电极3c与液态焊料S因表面张力保持粘连的状态。由于芯片线圈1以大于该芯片线圈1距离液态焊料S的液面的高度H1的摆动半径摆动，因此芯片线圈1边向水平方向移动边倾斜，不必切断电极3c与液态焊料S的粘连，且电极间的区域不会附着液态焊料S。此外，摆动角度θ2可以与θ1相同，也可以不同。向左向右的摆动半径可以是相同的长度，也可以是不同的长度。
接着，如图2(d)所示，使芯片线圈1回复到水平状态，并使凸缘部3平行于液态焊料S的液面。这时，芯片线圈1被保持在液态焊料S的液面的上方，表面张力使液态焊料S分别与电极3c，3d粘连。芯片线圈1距离液态焊料S的液面的高度H2也可以与图2(a)中的高度H1相同，也可以是在与液态焊料S的液面平行的状态下使芯片线圈1上升比高度H1高1～4mm左右的高度。这时，能够进一步使两电极3c，3d的焊料浸润形状均匀。
接着，如图2(e)所示，以位于芯片线圈1的正上方的且与Y轴平行的第二轴Y1作为转动中心，使芯片线圈1迅速向上转动，将液态焊料S从电极3c，3d甩脱，由于该转动方向为垂直于两个电极3c，3d的相互面对方向的方向，因此不会发生附着在电极上的液态焊料S流到电极间的区域的现象。通过适当地设定转动速度(加速度)和旋转中心Y1的位置，能够适当地控制留在各电极3c，3d中的液态焊料S的量。
最后，在被拉起后焊料固化之前，如图2的(f)所示，利用加压装置9对电极面进行加压，调整电极形状。此外，只要根据需要实施该加压作业便可。
虽然上述说明为3.2mm×2.5mm大小的芯片线圈的例子，但是摆动角度θ1、θ2、高度、转动半径等是根据芯片线圈的大小而改变的。此外，在焊接芯片线圈1之前将助焊剂涂布在焊接部分上的助焊剂涂布作业也可以以与上述同样的方法实施。但是，由于助焊剂比液态焊料的表面张力小，因此也可以将芯片线圈1的凸缘部3的整个面浸渍到助焊剂中。
图3、图4表示实施本发明的焊接方法的具体装置的一个例子。该焊接装置具备：储存了液态焊料S的焊料槽10、用于摆动的第一马达20、用于甩脱的第二马达30。第一马达20水平地固定在底座11上，其转轴21位于液态焊料S的液面的下方。转轴21的轴线为第一轴X1。支臂22连结第一马达20的转轴21，相对于支臂22沿上下方向自由地滑动的滑动构件23安装在支臂22的顶端部上。第二马达30水平地固定在滑动构件23上，夹持构件40连结第二马达30的转轴31。转轴31的轴线为第二轴Y1。夹持构件40具备固定爪41与可动爪42，能够在两个爪41，42之间夹持芯片线圈1的不具有电极的凸缘部4。
第三马达50固定在支臂22的顶端部附近。该第三马达50使滑动构件23、第二马达30和夹持构件40向上下升降，用于调整图2(a)中的芯片线圈1距离液态焊料的液面的高度H1，和图2(d)中的芯片线圈1距离液态焊料的液面的高度H2。
如图3所示，第一马达20的转轴21的轴线X1位于液态焊料S的液面的下方。因此，向正反方向驱动第一马达20时，如图2(b)～(c)中所说明的那样，芯片线圈1向左右摆动，能够使两侧的电极浸渍到液态焊料S中。第一马达20回复到中间位置后，即如图2(d)所示，使芯片线圈1回复到水平状态，凸缘部3平行于液态焊料S的液面之后，驱动第二马达30时，如图2(e)所示，芯片线圈1以第二轴Y1为中心向上扬起，能够将液态焊料S从电极3c，3d甩脱。此外，虽然图3中列举了芯片线圈1的中心轴相对于第二轴Y1偏置在X轴方向(扬起方向)上的例子，但这是为了驱动第二轴30时容易甩脱液态焊料S。该偏置量能够任意设定。
虽然上述实施例中表示了第一马达20构成以第一轴X1为中心摆动夹持构件40的第一驱动装置，第二马达30构成以第二轴Y1为中心转动夹持构件40的第二驱动装置的例子，但这仅仅是其中一个例子。例如，也可以使夹持构件连结于三个轴及θ轴自动装置，通过该自动装置控制X轴、Z轴、θ轴，从而构成第一驱动装置及第二驱动装置。此外，也可以利用凸轮或连杆等传递机构进行芯片线圈的摆动运动/扬起运动。
本发明的焊接方法，虽然能够适用于如上述的芯片线圈那样的小型电子元件的焊接，但是只要是一侧的端部具有一对电极的电子元件便能够适用。电极不限于形成在凸缘部背面的沟槽且线圈的端部被引至该沟槽的部分，也可以是销状的电极、板状电极或平面状的电极面。

Claims (4)

1.一种电子元件的焊接方法，用于使液态焊料附着在电子元件的一端部上隔开一定间隔地形成的一对电极上，其中，
设定水平轴X、水平轴Y及竖直轴Z所构成的相互垂直的三个轴，以垂直于所述一对电极的相互面对方向的方向为X轴，
该电子元件的焊接方法具有：
将所述电子元件保持在液态焊料的液面的上方，并使所述一对电极的相互面对方向与液态焊料的液面平行的第一工序；
以位于液态焊料的液面的下方的与X轴平行的第一轴为转动中心，使所述电子元件向所述电极中的第一电极浸渍到液态焊料的液面的位置摆动的第二工序；
以所述第一轴为转动中心，在所述第一电极因表面张力与液态焊料保持粘连的状态下，使所述电子元件向所述电极中的第二电极浸渍到液态焊料的液面的位置摆动的第三工序；
在液态焊料因表面张力而与电极粘连的状态下将所述电子元件保持在液态焊料的液面的上方，并使所述一对电极的相互面对方向平行于液态焊料的液面的第四工序；
以位于液态焊料的液面上方的与Y轴平行的第二轴为转动中心，使所述电子元件向上转动，并将液态焊料从电极甩脱的第五工序。
2.根据权利要求1所述的电子元件的焊接方法，其特征在于，所述第四工序包含在表面张力使液态焊料保持与电极粘连的状态下，沿垂直于液态焊料的液面的方向将所述电子元件向上提的工序。
3.一种电子元件的焊接装置，用于使液态焊料附着在电子元件的一端部上隔开一定间隔地形成的一对电极上，其中，
设定水平轴X、水平轴Y及竖直轴Z所构成的相互垂直的三个轴，以垂直于所述一对电极的相互面对方向的方向为X轴，
该电子元件的焊接装置具有：
夹持构件，所述夹持构件夹持所述电子元件的形成了电极的端部与另一侧的端部；
第一驱动装置，所述驱动装置使所述夹持构件以位于液态焊料的液面的下方的与X轴平行的第一轴为转动中心在所述电极中的第一电极浸渍到液态焊料的液面的位置与第二电极浸渍到液态焊料的液面的位置之间摆动，并在液态焊料因表面张力而与电极粘连的状态下将所述电子元件保持在液态焊料的液面的上方，在摆动的中间位置使所述一对电极的相互面对方向平行于液态焊料的液面；
第二驱动装置，所述第二驱动装置使在所述液态焊料与电极粘连的状态下将电子元件保持在液态焊料的液面的上方的夹持构件以位于液态焊料的液面的上方的与Y轴平行的第二轴为转动中心向上转动，将液态焊料从电极甩脱。
4.根据权利要求3所述的电子元件的焊接装置，其特征在于，具有第三驱动装置，在通过所述第一驱动装置将电子元件保持在位于液态焊料的液面的上方且液态焊料因表面张力而保持与电极粘连的状态下，所述第三驱动装置沿垂直于液态焊料的液面的方向将电子元件向上提。
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