JP2002050859A - 後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 後付け電子部品のプリント配線基板へのハン
ダ付けを、フラックス塗布，予備加熱，ハンダ付けの工
程を１つの装置で短時間で行うことが可能な多点式噴流
ハンダ付け装置を提供する。 【解決手段】 昇降手段６を用いてキャリアテーブル８
上の基板を支持台５に対して所定の位置まで下降させ
る。基板はノズル３によるフラックス塗布後、原点に戻
る。次に基板は、奥側にスライドし、プリヒート手段１
３とその真下に配置されたハンダ付け手段１２の間で停
止し、プリヒートされる。次に下降して多点式，噴流式
のハンダ付け工程を行う。最後に、ハンダの噴流を続行
させながら、傾斜駆動用エアーシリンダ１０によりキャ
リアテーブル８を傾斜させて溶融ハンダから基板を切り
離し、この基板を原点に復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、後付け部品の多点
式噴流ハンダ付け装置に関し、より詳細には、フラック
ス工程，プリヒート工程，ハンダ付け工程を有する全自
動型の後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】配線パターンが形成されたプリント基板
に電子部品を実装する方法として、プリント基板上に、
実装する電子部品の各リード（または各端子）が挿入可
能な直径のスルーホールを設け、このスルーホールに所
定の電子部品を挿入し、配線パターン面より露出した電
子部品の先端部と配線パターンとをハンダ付けする方法
がある。一方、ＳＭＴ（Surface Mount Technology）つ
まり表面実装技術の分野では、クリームハンダを用いて
ＰＧＡ（Pin Grid Array) 等の電子部品を印刷配線基板
上にハンダ付けする方法が多用されている。クリームハ
ンダは、接合部材として用いられるハンダ合金粉末にフ
ラックスを混入した高粘土物質である。このクリームハ
ンダを供給する方法としては例えばスクリーン印刷によ
る方法とディスペンサによる方法がある。

【０００３】上述の技術を用いたＳＭＣ（Surface Moun
t Components：表面実装部品）によって高密度実装化及
び基板の小型軽量化を図ることも可能になっている。し
かし、現状では、ＳＭＣのみによる製品化は困難であ
り、一部にリード線挿入型部品を用いざるを得ないのが
実情である。後付けを行う必要が生ずる場所としては、
このリード線挿入型部品を用いた、例えば基板と基板を
接続するためのジョイント部が挙げられる。

【０００４】リード線挿入部品のハンダ付けとしては、
ハンダごてによる手ハンダ付けでもよいが、ハンダ付け
作業の効率アップを図るため、局部的なソルダーディッ
プが可能な小型の噴流式ハンダ付け装置を用いるとよ
い。この噴流式ハンダ付け装置では、ハンダ浴槽にその
半分ほどの高さをもつ送流管を設け、この上面の数カ所
に円形の開口を設けてある。送流管の上部に配された整
流槽の上面には、プリント配線基板のハンダ付け領域に
応じた開口面積を有する煙突形のノズルが設けられてお
り、モータを駆動源とするプロペラの回転・非回転によ
り、送流管内の溶融ハンダの圧力を変化させ、出口であ
る開口から整流槽へ送り込まれる溶融ハンダを制御し、
ハンダ付け領域と溶融ハンダを接触・非接触させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後付け
電子部品のプリント配線基板へのハンダ付けは、それに
必要なフラックス塗布の工程、予備加熱工程、ハンダ付
け工程といった工程が個別の装置で行われ、ハンダ付け
工程全体として時間的なロスが多かった。実際、フラッ
クス塗布，プリヒート，ハンダ付けを別工程で行うと、
移動時間等タイムロスが実際の作業工程の２倍はかかる
データがある。

【０００６】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたものであり、後付け電子部品のプリント配線基板へ
のハンダ付けを、フラックス塗布の工程、予備加熱工
程、ハンダ付け工程を１つの装置で効率よく行うことが
可能な後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装置を提供す
ることをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電子
基板及び該電子基板に後付けする部品を載置するための
フレーム状の基盤載置手段と、該基板載置手段を昇降さ
せるリフト手段と、前記基板載置手段に載置された前記
電子基板にフラックスを塗布するためのフラックス塗布
手段と、該フラックス塗布手段によってフラックスが塗
布された前記電子基板を水平方向にスライドさせるスラ
イド手段と、前記スライド手段によりスライドされた前
記電子基板を予備加熱するための予備加熱手段と、該予
備加熱手段により加熱された前記電子基板に、該電子基
板に後付けする部品を多点式で噴流式のハンダ付けする
ためのハンダ付け手段とを有する後付け部品の多点式噴
流ハンダ付け装置であって、前記ハンダ付け手段は、前
記予備加熱手段の下方に配され、該予備加熱手段及び当
該ハンダ付け手段のハンダ槽内の溶融ハンダの熱により
加熱された前記電子基板を前記基板載置手段とともに、
前記リフト手段若しくは別のリフト手段により下降させ
ることにより前記ハンダ槽内にセットし、ハンダ付けを
行い、前記スライド手段及びリフト手段、又は、前記ス
ライド手段及びリフト手段及び別のリフト手段は、前記
電子基板を所望の位置に戻すことを特徴としたものであ
る。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記フラックス塗布手段は、前記リフト手段により
降下させた後に、前記基板載置手段に載置された前記電
子基板にフラックスを塗布することを特徴としたもので
ある。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記スライド手段は、前記フラックス塗布手
段によりフラックスを塗布された前記電子基板を前記基
板載置手段とともに前記リフト手段で上昇させた後に、
水平方向にスライドさせることを特徴としたものであ
る。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れか１の発明において、前記基板載置手段は、当該基板
載置手段のフレーム上の一端に設けられた支点部と、該
支点部を支点として前記電子基板を持ち上げるための前
記フレーム上の他端に設けられたリフトとを有し、前記
ハンダ付け手段によるハンダ付けが終了すると、前記リ
フトにより前記電子基板を持ち上げて傾斜させることに
より前記ハンダ槽内の溶融ハンダから該電子基板を切り
離すことを特徴としたものである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れか１の発明において、前記フラックス塗布手段は、前
記後付け部品のハンダ付けに必要な部分にだけ塗布でき
る特殊な可動式の噴射ノズルを有し、該噴射ノズルでフ
ラックスを塗布することにより不必要な部分をマスクす
ることができることを特徴としたものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れか１の発明において、前記フラックス塗布手段は、噴
霧方式の塗布手段であることを特徴としたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、プリント基板に電子部
品をハンダ付けした後に、何らかの理由で既実装のプリ
ント基板にさらに他の電子部品をハンダ付けする必要が
ある場合に、後付けで電子部品をハンダ付けするための
ハンダ付け装置であり、例えば基板に表面実装された部
品の実装面から立植するコネクタ等の後付け部品の多点
式，噴流式のハンダ付けを行うための装置である。

【００１４】図１は、本発明の一実施形態におけるハン
ダ付け装置を説明するためのフロー図である。本実施形
態のハンダ付け装置は、その処理工程としてハンダ付け
に必要なフラックス工程（ステップＳ１）、プリヒート
工程（ステップＳ２）、ハンダ付け工程（ステップＳ
３）をすべて一連の処理として含むようにしている。そ
の際、各工程を効率よく処理していけるような構造を持
った装置としている。

【００１５】図２は、本発明の一実施形態におけるハン
ダ付け装置の概略を示す図である。本実施形態のハンダ
付け装置は、筐体１の中に、フラックスを塗布するため
のノズル３を有するフラックス塗布手段２（以下、本実
施形態では、スプレーフラクサとしても説明する）、ハ
ンダ付けする基盤を保持するための基板保持キャリアテ
ーブル８、基板保持キャリアテーブル８を水平移動させ
るためのスライド手段４、基板保持キャリアテーブル８
を昇降させるためのリフト手段（昇降手段）６、基板に
予備加熱を与えるための予備加熱手段（プリヒート手
段）１３、基板にハンダ付けを施すためのハンダ付け手
段（以下、ハンダ槽を代表させて説明する）１２、基板
をハンダ溶液から切り離すためにキャリアテーブル８を
傾斜させるためのキャリアテーブル傾斜手段１０、及び
上記の各手段を操作・制御するための操作パネルを有す
る制御装置１４とを主な構成手段とする。なお、図２で
示した本実施形態では、基板保持キャリアテーブル８を
作業者からみて手前に配置し、その下方にフラックス塗
布手段２を、奥側の上に予備加熱手段１３を、奥側の下
にハンダ付け手段１２を、それぞれ配置しているが、そ
れに限ったことはなく、例えば、フラックス塗布手段２
を左側に、予備加熱手段１３及びハンダ付け手段１２を
右側に配置してもよい。

【００１６】次に本実施形態のハンダ付け装置を詳細に
説明する。まず、条件出しを完了した基板（ここでのワ
ーク）を基板保持キャリアテーブル８と基板保持フレー
ム（以下、基板パレット）９との間に保持し、セットす
る。なお、電子基板及びそれに後付けする部品を載置す
るための基板載置手段である基板パレット９，基板保持
キャリアテーブル８，キャリアテーブル８の土台７と、
それらを支持するための支持台５は、フラックス塗布及
びハンダ付けを行うために、矩形のフレーム形状をして
いる。

【００１７】作業者がスタートＳＷを入れると、支持台
５に対して、キャリアテーブルの土台７がキャリアテー
ブル８及び基板パレット９とともにエアシリンダ等の昇
降手段６で所定の位置、すなわちフラックス塗布を行う
位置まで下降する。もしくは、支持台５ごと昇降させる
手段を設けてその手段で昇降させてもよいし、ノズル３
を昇降させる手段を設けてキャリアデーブル８の支持台
５も昇降させずにノズル３を上昇させてもよい。昇降手
段６は、土台７と支持台５の左右に存在し、各１本でな
くてもよい。また、この昇降手段６を補助するための柱
を昇降手段６と平行に設けてもよい。このとき、土台７
にボルト・ナット等により下限ストロークを調節できる
ような手段を設けてもよい。

【００１８】その後、フラックスを塗布するためのノズ
ル３によりフラックス塗布が行われる（ステップＳ１；
スイッチを入れてから約１０秒）。なお、本実施形態で
使用するノズル３は、基板の後付けに必要な部分にだけ
塗布できる特殊ノズルであり、結果として不必要な部分
にマスクをすることが可能となる。噴霧ノズルが固定式
であると塗布にムラが発生するが、ノズル３には可動式
を採用し、細かい部分まで塗布ムラを解消している。ま
た、本実施形態ではノズル３の奥にもう１つ同じノズル
をもつ噴霧ノズルを用いた例を示すが、さらに多くのノ
ズルをもった噴射ノズル（もしくは噴霧ノズル）を配置
してもよい。さらに、フラックス塗布手段であるフラク
サは、本実施形態において電磁弁により制御されてお
り、スプレー式直動リターン型である。行き工程でスプ
レー塗布し、帰りは原点復帰動作となる。塗布量の条件
出しはノズル可動スピードの調整と、エアー圧の調圧に
より設定する。また、噴射ノズルの動作としては、往路
で噴射を済ませ、帰路で原点に復帰する形態をとって
も、往路・復路ともに噴射するようにしてもよい。さら
に、ミストかぶりを嫌うワークには発砲方式のフラクサ
もスタンバイさせておく。

【００１９】フラックス塗布が終了したら、基板パレッ
トが土台７等とともに上昇して原点に戻る。その後、そ
れらは奥側にスライドし、プリヒート手段１３とハンダ
付け手段１２の間で停止し、プリヒートを開始する（ス
テップＳ２；約１５秒）。スライド手段４は、主として
スライドレール及びその動力部（ベルト等の伝達手段も
含む）よりなる。このようにプリヒート手段１３とハン
ダ槽１２の間でワークをサンドイッチしてプリヒートを
行うことによって、ハンダ槽１２の余熱があるため上下
から効率よくプリヒート可能であり、プリヒート手段の
出力を少なくすることが可能となる。すなわち、プリヒ
ートはワーク上部からプリヒート手段１３で加熱する
が、下部からハンダ槽加熱気がダイレクトに基板に吸収
されるため、最短時間でプリヒートが完了する。特に多
層基板にはプリヒートは必須条件となる。

【００２０】次に、下降してハンダ付け工程を行なう
（ステップＳ３；約５〜８秒）。その後、原点に戻り、
結果として全行程（１ＳＥＡＴのハンダ付け完了までの
工程）を４０秒程で終了することが可能となる。ハンダ
付け工程では、プリヒートが終了してハンダ槽１２の上
にワークがセットされると、多点式のハンダ槽１２の噴
流を開始し（あるいは、その前から噴流が続行していて
もよい）、ハンダ付けが行われる。

【００２１】酸化が非常に少なく、多点付け特有の噴流
のバラツキ、フラツキ等の無い安定したハンダ噴流を提
供する。高品質のハンダ付けを実現するためには、ハン
ダ槽は、酸化皮膜が発生しにくく脈動の無い噴流を採用
するとよい。噴流ノズルは、溶接技術を駆使しすること
により現段階で精度０.３ミリに達している。ハンダ付
けは、２.０ミリのスペースがあればどのような箇所も
ハンダ可能な領域となりうる。

【００２２】次に、ハンダの噴流を続行させながら、溶
融ハンダからワークを切り離す。リフトとしての傾斜駆
動用エアーシリンダ１０は図２において支点部１１と反
対側にあり、この支点部１１を支点としてキャリアテー
ブル８を上昇させることによりワークを傾斜させる。こ
の傾斜により、バリ等の発生しにくい切り離しが可能と
なる。

【００２３】本実施形態によれば、１人で１枚当り約４
０秒で仕事が完了可能である（１日８時間で７００枚以
上の生産効率／１人）。従来型のままで、フラックス塗
布，プリヒート，ハンダ付けを別工程で行うと、移動時
間等タイムロスが実際の作業工程の２倍はかかるデータ
がある。全ては作業者を選ばず高品質、タイムコストで
ワークの質が求められる。本実施形態によれば、低価
格、省スペース、高機能の多点式噴流ハンダ付け装置を
提供でき、後付け量産工程に適している。

【００２４】また、本実施形態によれば、基板をセット
するだけで後は全自動であり、最後に完成品をラックに
移し新規ワークをセットする反復作業で済む。最初に行
うワークの位置出し条件等は原点方式を採用し、ワーク
セットは１.０ｍｍ以下の微調整のみを残すだけの簡易
性を実現する。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、基板をセットするだけ
で後は全自動であり、最後に完成品をラックに移し新規
ワークをセットする反復作業で済む。また、低価格、省
スペース、高機能の多点式噴流ハンダ付け装置を提供で
き、後付けが量産可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態におけるハンダ付け装置
を説明するためのフロー図である。

【図２】 本発明の一実施形態におけるハンダ付け装置
の概略を示す図である。

【符号の説明】

１…筐体、２…フラックス塗布手段、３…ノズル、４…
スライド手段、５…支持台、６…リフト手段、７…キャ
リアテーブルの土台、８…基板保持キャリアテーブル、
９…基板保持フレーム（基板パレット）１０…キャリア
テーブル傾斜手段、１１…支点部、１２…ハンダ付け手
段、１３…プリヒート手段、１４…制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 3/00 ３１０ Ｂ２３Ｋ 3/00 ３１０Ｒ // Ｂ２３Ｋ 101:42 101:42

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子基板及び該電子基板に後付けする部
   品を載置するためのフレーム状の基盤載置手段と、 該基板載置手段を昇降させるリフト手段と、 前記基板載置手段に載置された前記電子基板にフラック
   スを塗布するためのフラックス塗布手段と、 該フラックス塗布手段によってフラックスが塗布された
   前記電子基板を水平方向にスライドさせるスライド手段
   と、 前記スライド手段によりスライドされた前記電子基板を
   予備加熱するための予備加熱手段と、 該予備加熱手段により加熱された前記電子基板に、該電
   子基板に後付けする部品を多点式で噴流式のハンダ付け
   するためのハンダ付け手段とを有する後付け部品の多点
   式噴流ハンダ付け装置であって、 前記ハンダ付け手段は、前記予備加熱手段の下方に配さ
   れ、該予備加熱手段及び当該ハンダ付け手段のハンダ槽
   内の溶融ハンダの熱により加熱された前記電子基板を前
   記基板載置手段とともに、前記リフト手段若しくは別の
   リフト手段により下降させることにより前記ハンダ槽内
   にセットし、ハンダ付けを行い、前記スライド手段及び
   リフト手段、又は、前記スライド手段及びリフト手段及
   び別のリフト手段は、前記電子基板を所望の位置に戻す
   ことを特徴とする後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装
   置。
2. 【請求項２】 前記フラックス塗布手段は、前記リフト
   手段により降下させた後に、前記基板載置手段に載置さ
   れた前記電子基板にフラックスを塗布することを特徴と
   する請求項１記載の後付け部品の多点式噴流ハンダ付け
   装置。
3. 【請求項３】 前記スライド手段は、前記フラックス塗
   布手段によりフラックスを塗布された前記電子基板を前
   記基板載置手段とともに前記リフト手段で上昇させた後
   に、水平方向にスライドさせることを特徴とする請求項
   １又は２記載の後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装
   置。
4. 【請求項４】 前記基板載置手段は、当該基板載置手段
   のフレーム上の一端に設けられた支点部と、該支点部を
   支点として前記電子基板を持ち上げるための前記フレー
   ム上の他端に設けられたリフトとを有し、前記ハンダ付
   け手段によるハンダ付けが終了すると、前記リフトによ
   り前記電子基板を持ち上げて傾斜させることにより前記
   ハンダ槽内の溶融ハンダから該電子基板を切り離すこと
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の後付け
   部品の多点式噴流ハンダ付け装置。
5. 【請求項５】 前記フラックス塗布手段は、前記後付け
   部品のハンダ付けに必要な部分にだけ塗布できる特殊な
   可動式の噴射ノズルを有し、該噴射ノズルでフラックス
   を塗布することにより不必要な部分をマスクすることが
   できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記
   載の後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装置。
6. 【請求項６】 前記フラックス塗布手段は、噴霧方式の
   塗布手段であることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れか１記載の後付け部品の多点式噴流ハンダ付け装置。