JP2000165033A - 自動半田付け装置の基板の反り防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送チェーン間に架設された幅狭のバーと、
バー上に立設されており、基板下面を支持する支持ピン
と、を具備することにより、薄板基板、大型基板、高密
度実装された基板を搬送しながら加熱して半田付けする
際に、基板の反りを防止する。構造が簡単で安価に反り
防止装置を提供する。 【解決手段】 自動半田付け装置の基板の反り防止装置
は、電子部品を搭載した基板１を搬送しながら加熱して
半田付けする自動半田付け装置の基板の反り防止装置で
ある。基板１を搭載して搬送する搬送チェーン２０と、
基板１の搬送方向における幅方向の両側端部を載置させ
て搬送する左右一対の搬送チェーン２０と、搬送チェー
ン２０間に架設された幅狭のバー１２と、バー１２上に
立設されており、基板１下面を支持する支持ピン１３
と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を搭載し
た基板を搬送しながら加熱して半田付けする表面実装用
リフロー装置の基板の反り防止装置に関し、特に多数の
支持ピンを基板の幅方向中央の下面に当接させながら基
板を搬送することにより、基板を下から支持しながら上
面を加熱してクリーム半田を溶融させ、基板銅箔部と部
品の電極部を金属接合させるリフロー装置に最適な基板
の反り防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動半田付け装置、特にリフロー半田付
け装置は、ペースト状クリーム半田を塗布した基板に電
子部品を搭載して搬送装置により搬送しながら、プレヒ
ータにより予備加熱して徐々に温度を上げ、最終段階で
半田付けヒータにより半田付け温度にまで加熱してクリ
ーム半田を溶融させて電子部品を基板上のパッドに半田
付けする装置である。

【０００３】従来のリフロー半田付け装置の基板の搬送
装置においては、多数の連結板をピンによって回動自在
に連結した一対の搬送チェーンを走行させ、該一対の搬
送チェーンの内側に対向する方向に突出するした基板搭
載用ピン上に基板の両側端部を載せた状態で搬送してい
た。

【０００４】従来の搬送装置により搬送される基板は、
このように両側端部だけで支持されていたので、支持さ
れていない基板の中央部は、基板の自重及び搭載されて
いる電子部品の重量により下に凸に反る傾向がある。特
に、近年要望が強まっている装置の小型化には必要不可
欠である薄板基板及び大型の基板、さらには高密度実装
された基板においては、多数搭載され電子部品の重量に
よりこの反りの傾向が顕著であり、基板が下に反り易い
という欠点がある。

【０００５】また、リフロー半田付け装置内において搬
送される基板は、半田付けのために高温に加熱されるの
で、曲がりやすくなっており、さらには基板を加熱する
ためのリフロー半田付け装置内に充満している高温の空
気又は窒素ガス等は、高速で上方から基板に吹き付けら
れており、該下方への基板の反りは更に増大する傾向に
ある。

【０００６】従来より、基板の反りを防ぐために様々な
反り防止装置が提案されている。

【０００７】例えば、特開平４−７２６９３号公報及び
特開平５−２４３７２４号公報には取付板の上面にピン
を多数突出してこのピンにより基板下面を支持する装置
が提案されている。しかし、このような装置では、基板
下面に板状の取付板を配置するので、取付板に装置内の
ヒータによる熱が奪われたり、熱風の循環が阻害される
といった欠点がある。

【０００８】また、熱風の循環が極力阻害されない方法
として、特開平６−３４２９７３号公報には、支持ピン
が多数立設されたネット状のコンベアを有する反り防止
装置が提案されている。しかし、この装置においては、
ネット状コンベアを、基板搬送チェーンと動期させて移
動させることが必要があるので、装置の構造が複雑とな
りまた高価になるという欠点がある。さらに、ネット状
コンベアの熱膨張と駆動部からの引っ張りによって、編
み目が変形するため、ピンの位置が定まらないという欠
点がある。

【０００９】さらに、上記いずれの反り防止装置におい
ても、以下に示す欠点がある。

【００１０】すなわち、一度目のリフローでは基板の下
面に部品が存在しないので、基板の切り抜き部分や穴部
分を避ければ基板下面全体を支持することが可能であ
り、ピンの位置を特定の場所に決めなくても比較的簡単
に基板の反りを防止することができる。

【００１１】しかし、下面に搭載部品が存在する２度目
のリフローでは、様々な部品の間を少ない面積で正確に
搬送コンベアの受けピンに同調させながら、「搭載部品
のリード及び部品本体」、「クリーム半田部分」、「切
り抜き部分」、「スルーホール部分」等を除いた一部分
のピンポイントの位置を限定して下面から正確に移動及
び振動をさせず基板を支持することができなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、薄板基板、大型基板、高密度実装された基板を搬送
しながら加熱して半田付けする際に、基板の反りを防止
し、半田付けされた基板の電気的信頼性の向上を図るこ
とができる自動半田付け装置の基板の反り防止装置を提
供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、基板の加熱に影響を
与えることがなく、また構造が簡単で作製コストが比較
的安価である自動半田付け装置の基板の反り防止装置を
提供することにある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、基板の下面に
搭載部品が存在する２度目のリフローにおいても、基板
のピンポイントの位置を限定して下面から正確に移動及
び振動をさせず基板を支持することができる自動半田付
け装置の基板の反り防止装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の自動半田付け装
置の基板の反り防止装置は、電子部品を搭載した基板を
搬送しながら加熱して半田付けする自動半田付け装置の
基板の反り防止装置であって、基板の搬送方向における
幅方向の両側端部を載置させて基板を搬送する左右一対
の搬送チェーンと、該搬送チェーン間に架設された幅狭
のバーと、該バー上に立設されており、基板下面を支持
する支持ピンと、を具備し、そのことにより上記目的が
達成される。

【００１６】一つの実施態様では、前記支持ピンがバー
にその長手方向に移動可能に取り付けられている。

【００１７】一つの実施態様では、前記バーに支持ピン
を挿通する長孔が形成され、該バーの長手方向へ支持ピ
ンを移動させる移動手段が設けられている。

【００１８】本発明の作用は次の通りである。

【００１９】搬送チェーン間に架設された幅狭のバー
に、基板下面を支持する支持ピンが立設されていること
により、この支持ピンによって基板下面を支持して基板
の反りを防止することができる。バーは、その両端部が
搬送チェーンに連結されていて搬送チェーンの走行と共
に移動するので、バー移動のための特別な駆動装置が不
要である。幅狭のバーは熱負荷が小さいので、基板の加
熱に影響を与えることもない。

【００２０】基板の幅方向におけるピンの位置を自由な
位置に設定できるために、２度目のリフローでは、支持
ピンを、基板の両端にある基板の受け部分に移動させる
か、あるいは基板下面にある部品に干渉しない位置で倒
してしまうかの方法で基板の下面の部品から保持ピンを
避けることができる。さらに、支持ピンの先端部には熱
伝導を防ぐ耐熱性樹脂を使用すると、少ない熱負荷をさ
らに小さくすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１〜図３に示すように、本発明
の自動半田付け装置の基板の反り防止装置は、加熱炉１
１と、該加熱炉１１内に配設された左右一対の基板搬送
チェーン２０と、加熱炉１１とを有する。加熱炉１１
は、予備加熱室と、リフロー半田付け室と、徐冷室とを
有し、搬送チェーン２０の上方位置にヒータ２１が配設
され、また加熱炉１１内には公知の送風装置２２が配設
されている。そして、加熱炉１１内の空気をヒータ２１
によって加熱しながら送風装置２２によって循環し、搬
送チェーン２０によって搬送される基板１上に熱風を吹
き付けるように構成されている。

【００２２】搬送チェーン２０は、ともに回転軸が水平
状態に配置され、大きさが同じである駆動側のスプロケ
ット２３と、従動側のスプロケット２４との間で無端状
に掛け渡されている。図４に示すように、搬送チェーン
２０は多数の連結板をピンによって回動自在に連結した
公知のチェーンコンベアからなり、一対の搬送チェーン
２０の内側から互いに内側へ向けて基板搭載用の受けピ
ン２５が突設されている。

【００２３】図４〜図６に示すように、搬送チェーン２
０の長手方向の適所に一定間隔をおいてＬ字形に屈折さ
れブラケット２６が取り付けられており、そのブラケッ
ト２６の突出片２６ａが内側へ突出している。一対の対
向する搬送チェーン２０、２０に取り付けられた同所の
該ブラケット２６の突出片２６ａ間に、長尺な幅狭のバ
ー１２が架設されている。従って、バー１２は搬送チェ
ーン２０の搬送方向に対して直交する方向に長く延びて
おり、搬送チェーン２０の搬送に伴って移動する。

【００２４】バー１２は下方が開口する断面コ字形に形
成されている。このバー１２には、複数本（例えば、２
本〜４本程度）の支持ピン１３が立設されている。支持
ピン１３は、ステンレス鋼にて形成されるピン本体１４
と、そのピン本体１４の上端部に設けられる頭部１９と
を有し、頭部１９はセラミックスや耐熱性樹脂等の耐熱
性及び断熱性に優れた（熱伝導性の低い）材質にて形成
されている。支持ピン１３の下部にはピン本体１４に比
べて外径の大きくなった支持部１５と、該支持部１５か
ら下方へ突出した小径の突部１７が設けられ、該バー１
２に形成された通孔１６内に該支持ピン１３の小径突１
７部が挿入され、バー１２の下面側にて、支持ピン１３
の突部１７にリング状の取付具１８を取り付けることに
より、支持ピン１３はバー１２に取り付けられている。
バー１２に形成された通孔１６は、バー１２の長手方向
に沿って長く形成され、またこの取付具１８と支持ピン
１３の支持部１５との間でバー１２を挟持する力は緩い
ために、支持ピン１３をバー１２の長手方向に沿って長
孔内で移動することができる。

【００２５】例えば、取付具１８としてはマグネットで
形成することができ、ステンレス鋼製のピン本体１４お
よびバー１２に取付具１８が吸着することで支持ピン１
３をバー１２に移動可能に且つバー１２の適宜位置に取
り付けることができる。

【００２６】図５に示すように、支持ピン１３の頭部１
９の上端は受けピン２５の上面と同じ高さに設定されて
いて、一対の搬送チェーン２０、２０の受けピン２５上
に基板１の両端部をそれぞれ載置すると共に基板１の下
面を支持ピン１３の上端で支持した場合には基板１は水
平状態に両受けピン２５および支持ピン１３で支持され
るようになっている。

【００２７】支持ピン１３の取り付け位置は、両搬送チ
ェーン２０の間の中央に近い箇所でバー１２に取り付け
るのがよい。

【００２８】搬送チェーン２０の適所には、基板１の端
部を位置決めするための位置決めピン（図示せず）が上
方へ突設されている。この位置決めピンは基板１の搬送
方向における長さの約２倍程度の間隔をおいて搬送チェ
ーン２０に複数取り付けられている。また、一対の搬送
チェーン２０は固定側チェーンと側方へ移動可能とされ
た可動側チェーンとからなり、搬送する基板１の大きさ
によって調節装置によって両チェーン間の間隔を調節し
て基板搭載用ピン２５上に基板１の両端部を最適な状態
で搭載できるようになっている。

【００２９】次に、ピンをバー１２の長手方向へ移動さ
せる手段を説明する。

【００３０】搬送チェーン２０の下方側において、バー
１２の長手方向へアームを移動可能にするロボット（移
動手段）が配設されている。該ロボットのアーム先端に
は、上記支持ピン１３の下端部に取り付けた取付具１８
を操作可能な操作部が設けられている。該操作部として
は、例えば、永久磁石や、電磁石コイルで構成すること
ができ、取付具１８を操作部で吸着して取付具１８によ
る支持ピン１３の取り付け力を弱めることで支持ピン１
３のバー１２長手方向への移動を容易とした後、アーム
による移動によって支持ピン１３をバー１２長手方向の
適所に移動して配置することができる。

【００３１】この移動手段の操作はマイコンにて自動で
行うことができ、例えば、支持ピン１３が所定位置にあ
ることをセンサにて検知して、該検知信号によってロボ
ットが操作されるように構成してもよい。支持ピン１３
の移動は、基板１の幅寸法等に応じて自動的に行うこと
ができ、従って、加熱炉１１内の温度を上昇している
間、搬送チェーン２０に取り付けられている全バー１２
における支持ピン１３をバー１２長手方向に移動するこ
とができる。

【００３２】次に、作用を説明する。

【００３３】電源スイッチを入れると、駆動装置（モー
タ）９によって駆動スプロケット２３及び従動スプロケ
ット２４が回転駆動し、搬送チェーン２０を矢印Ｂ方向
へ走行させる。走行する搬送チェーン２０の基板搭載用
ピン２５の上に基板１の両端部を積載すると、基板１は
矢印Ａ方向に搬送されながら、プレヒータにより予備加
熱されて徐々に温度を上げ、最終段階で半田付けヒータ
２１により半田付け温度まで加熱されてクリーム半田を
溶解させて電子部品が基板１上のパッドに半田付けされ
る。

【００３４】この半田付け工程において、加熱による基
板１の剛性の低下に伴って、基板１は下方に反ろうとす
るが、基板１の略中央部の下面は半田付けの全工程にわ
たって支持ピン１３によって支持されているので、反る
ことはなく、常に平らな良好な状態で半田付けを行うこ
とができる。

【００３５】すなわち、搬送チェーン２０間に架設され
た幅狭のバー１２に、基板１下面を支持する支持ピン１
３が立設されているので、この支持ピン１３によって基
板１下面を支持して反りを防止することができる。バー
１２は、その両端部が搬送チェーン２０に連結されてい
て搬送チェーン２０の駆動を利用することができるの
で、構造が非常に簡単であり、また従来の板状の取付板
に比べてその面積が小さく熱負荷も小さいので、基板１
の加熱に影響を与えることがない。

【００３６】特に、支持ピンがバー１２の長手方向に移
動可能に取り付けられていると、基板１のサイズに合わ
せて支持ピン１３の取り付け位置を変えることができ、
またバー１２に支持ピン１３を取り付ける長孔が形成さ
れ、該支持ピン１３をバー１２の長手方向へ移動させる
移動手段が設けられていると、自動的に支持ピン１３の
取り付け位置を変えることができ、また移動手段として
一軸ロボットを用いることができるので作製コストも抑
えることができる。支持ピン１３の移動操作は手動で行
ってもよく、また支持ピン１３で基板１を支持しない場
合は、バー１２から支持ピン１３を取り外したり、支持
ピン１３を横に倒すようにしてもよい。

【００３７】このように、従来の装置では、一度目のリ
フローでは基板の下面を保持することは容易であるが、
２度目のリフロー時には基板の下面には部品が密集して
おり、少ない位置を正確に保持することが難しいもので
あったが、本発明においては、下面に搭載部品が存在す
る２度目のリフローで、様々な部品の間を少ない面積で
正確に搬送コンベアの受けピンに同調させながら、「搭
載部品のリード及び部品本体」、「クリーム半田部
分」、「切り抜き部分」、「スルーホール部分」等を除
いた一部分のピンポイントの位置を限定して下面から正
確に移動及び振動をさせず支持することができる全く新
しい発想のリフロー半田付け装置に最適な全自動の基板
反り防止装置を提供することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、搬送チェーン間に架設
された幅狭のバーに、基板下面を支持する支持ピンが立
設されているので、この支持ピンによって基板下面を支
持して基板の反りを防止することができる。バーは、そ
の両端部が搬送チェーンに連結されていて搬送チェーン
の駆動を利用することができるので、構造が非常に簡単
且つ安価であり、また従来の板状の取付板に比べてその
面積が小さく熱負荷も小さいので、基板の加熱に影響を
与えることがない。

【００３９】従って、薄板基板、大型基板、高密度実装
された基板を搬送しながら加熱して半田付けする際に、
基板の反りを防止し、半田付けされた基板の電気的信頼
性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動半田付け装置の基板の反り防止装
置の一実施例の正面断面図である。

【図２】図１に示す装置の側面断面図である。

【図３】図１に示す装置のヒータ部分を示す側面断面図
である。

【図４】図１に示す装置の搬送チェーン部分の拡大正面
図である。

【図５】図１に示す装置の搬送チェーン部分の拡大側面
図である。

【図６】図１に示す装置の支持ピン部分の拡大断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板 １１ 加熱炉 １２ バー １３ 支持ピン ２０ 搬送チェーン ２５ 受けピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を搭載した基板を搬送しながら
   加熱して半田付けする自動半田付け装置の基板の反り防
   止装置であって、 基板の搬送方向における幅方向の両側端部を載置させて
   基板を搬送する左右一対の搬送チェーンと、該搬送チェ
   ーン間に架設された幅狭のバーと、該バー上に立設され
   ており、基板下面を支持する支持ピンと、を具備する自
   動半田付け装置の基板の反り防止装置。
2. 【請求項２】 前記支持ピンがバーにその長手方向に移
   動可能に取り付けられている請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記バーに支持ピンを挿通する長孔が形
   成され、該バーの長手方向へ支持ピンを移動させる移動
   手段が設けられている請求項１または２に記載の装置。