JP2006156767A - はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
スルーホールにおける良好なはんだ上がり性を実現し、電子部品に対する信頼性を十分確保できるフローはんだ付け装置を提供する。
【解決手段】
プリント配線板を搭載して搬送する搬送装置４０２と、溶融はんだの噴流を生成し、生成した溶融はんだの噴流を前記プリント配線板の下面側に当接させるはんだノズル４０７と、熱風を前記プリント配線板の上面側に当接させる加熱機ノズル４０９と、前記プリント配線板に形成したスルーホールの位置情報にしたがって前記はんだノズルまたは加熱ノズルの開閉を制御する制御装置４０６を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、はんだ付け装置に係り、特に、良好なはんだ上がりを実現することのできるはんだ付け装置に関する。

電子部品をプリント配線板に搭載し、搭載した電子部品の電極やリード線をプリント配線板の回路パターンにはんだ付けすることにより、電気的接続と機械的接続とが行われる。一般に電子部品をプリント配線板にはんだ付けする方法としては、搭載すべき電子部品の種類や用途に応じて主に次の２種類の方法がある。

１つは両面実装方式のプリント配線板のはんだ付けに用いるもので、ＨＳＡＬ（Hot Air Solder Leveling）あるいは、ソルダーペーストの印刷などにより、あらかじめ施してあるはんだを溶融させて電子部品のはんだ付けをするリフローはんだ付け方法である。もう１つは挿入実装方式のプリント配線板のはんだ付けに用いるもので、溶融したはんだが常に噴出、循環するようにし、そのはんだの噴出した表面にプリント配線板のはんだ面、及びスルーホールから引き出された挿入部品のリード線が触れるようにして行うフローはんだ付け方法である。

これらの方法は、組み合わせて使用するのが一般的である。例えば、片面のみに電子部品を搭載し、しかも表面実装部品や挿入部品が混載して実装されている場合は、リフローおよびフローの２回プロセスが用いられる。また、両面に部品実装され、しかも表面実装部品と挿入部品が混載して実装されている場合は、リフロー、リフロー、およびフローの３回のプロセスが用いられる。

図１２は、従来のフローはんだ付け処理過程を説明する図である。まず、プリント配線板１０２にはリフローはんだ付け方法により表面実装部品１０３が既に搭載されている。次に、このプリント配線板１０２のスルーホール１０４に挿入部品１０１のリード線１０５を挿入する。次いで、挿入部品１０１を搭載したプリント配線板１０２を搬送コンベア１０６に載せ、フロー装置（フローはんだ付け装置）１０７に搬送する。

フロー装置１０７では、搬送されたプリント配線板１０２を溶融はんだが貯留されるはんだ槽１０８からのはんだの噴流波１０９接触させる。これによりプリント配線板１０２に搭載されている挿入部品１０１のリード線１０５の部分にはんだが塗布される。このとき、スルーホール１０４の内部にもはんだが充填し、冷却凝固してはんだ付けが完了する。挿入部品１１０は、この工程を終えたときのはんだ付け部を示している（特許文献１参照）。
特開２００4−１０６０６１号公報

一般に、はんだ付けに使用する接続用はんだは、低融点、低コスト及び接続信頼性等の観点から、従来より、Ｓｎ（すず）−Ｐｂ（鉛）共晶はんだが用いられていた。ところが近年、鉛の溶出に起因する環境問題、ＥＵのＲｏＨＳ（Restriction on Hazardous Substances）規制等から、鉛を含まない合金（鉛フリーはんだ）と、その接合技術の開発が進められている。

そこで、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだの代替材料として、ＳｎをベースとしＡｇ（銀）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）等を添加した合金が用いられるようになってきた。しかし、これらの鉛フリーはんだの融点は、従来の共晶はんだが１８０℃であったのに対し、鉛フリーはんだでは約２２０℃であり、融点が４０℃程度上昇する。

この融点上昇より、はんだ付け前の基板温度を現状より上げる必要が生じ、これにより、スルーホールの銅箔部の酸化が促進され、はんだ上がりが低下し、さらにリード部の先端側より供給される加熱溶融されたはんだがスルーホール内に十分に充填される前に凝固温度となり、はんだ付け不良が発生する要因となる。さらに、鉛フリーはんだは濡れ性が悪いため、未はんだ、或いははんだブリッジ等のはんだ付け不良が発生し易い。

一般的に使用している共晶はんだにおいても、プリント配線板厚、部品リード種、層構成等によってはんだ上がりを悪化させる問題がある。このはんだ上がりは、はんだ付けの信頼性の点で大きな要因となる。

図１３は、はんだ上がりを説明する図である。はんだ上がりは、プリント配線板のはんだ面２０１側からはんだ噴流波２０２を当てることにより、はんだがスルーホール内２０３を部品面２０４まで充填し、スルーホール内をはんだで満たすことを意味する。挿入部品のリード２０５とランド２０６とをはんだ付けした際、表面張力で横から見ると富士山の裾野の如く裾を引いたように見える（表面にはんだが盛り上がる）のが理想的なはんだ付けで、これが形成されていれば、はんだ付けが正常であることを示している。

この形が正常でなく、はんだが過剰であると盛り上がって隣接リードとのショートを起こし、またはんだが不足している場合は、接続不良となることが多い。フローはんだ付けの信頼性を高めるには、プリント配線板の銅箔部の酸化防止措置やはんだ付け作業条件の最適化、部品リード材の材質、コンベアスピード、プレヒート条件（はんだ付け性を向上させるためにはんだ付け前にプリント配線板温度をあげる条件）、プリント配線板の層構成等が重要であり、これらの条件が適切でないと接続不良を起こす。

図１４は、はんだ不良の例を示す図であり、図１４（ａ）ははんだ上がり不足、図１４（ｂ）ははんだ上がりの過剰状態を示す。

図１４（ａ）に示すようにはんだがスルーホール途中までしか上がらないはんだ上がり不足、また、その反対に図１４（ｂ）のはんだ上がりの過剰は、いずれもはんだ付けの信頼性の低下を招く。

はんだ上がり不足が発生する要因として、（１）はんだ上がり方向に熱容量の大きいベタパターンがプリント配線板表面等に設けられている場合、このベタパターンがはんだの冷えを促進（熱吸収）させてはんだ上がりが悪化する。（２）プリント配線板のプリント配線厚が厚い場合、プリント配線板の部品面にまで熱が伝わりにくく、はんだ上がりが悪化する。（３）電子部品自体でもリード材の材質が熱吸収しやすい場合、はんだ上がりが悪化する場合がある。

このように、プリント配線板のはんだ付けを行う場合、多層プリント配線板やベタパターンの多いスルーホールをもつプリント配線板などでは、部品面へのはんだ上がりが悪いために、はんだ槽温度やプレヒート時間、コンベアスピードの調整に苦労する場合が多い。単純にはんだ槽の温度を高めに設定すると、耐熱の低い実装部品に対して熱の影響が出てしまう。また、大型部品ははんだがうまく上がらず、手はんだでの修正を行なったり、フロー装置とは別にポイント的にフローはんだ付けするポイントＤＩＰ装置を適用しなければならない場合があり、コスト的な問題が発生してしまう。

現在の電子機器では、プリント配線板を主体とする電子回路が採用されており、それら全てはんだ付けによって組み立てられている。はんだ付け技術は、部品が単に接合されているだけではなく、その接続部が高い信頼性をもっていることが重要であり、このためには、はんだの溶融特性、濡れ性、機械的特性、熱疲労特性、電気化学的信頼性等の諸特性の向上が要求されている。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、スルーホールにおける良好なはんだ上がり性を実現し、電子部品に対する信頼性を十分確保できるフローはんだ付け装置を提供するものである。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

プリント配線板を搭載して搬送する搬送装置と、溶融はんだの噴流を生成し、生成した溶融はんだの噴流を前記プリント配線板の下面側に当接させるはんだノズルと、熱風を前記プリント配線板の上面側に当接させる加熱機ノズルと、前記プリント配線板に形成したスルーホールの位置情報にしたがって前記はんだノズルまたは加熱ノズルの開閉を制御する制御装置を備えた。

本発明は、以上の構成を備えるため、スルーホールにおける良好なはんだ上がり性を実現し、電子部品に対する信頼性を十分確保できるフローはんだ付け装置を提供することができる。

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のはんだ付け装置を説明する図である。このはんだ付け装置４１０は、プリント配線板４０１を搬送するコンベアベルト４０２、はんだ槽４０３、加熱機４０４、冷却装置４０５、さらに、はんだ槽４０３、加熱機４０４を制御する制御システム４０６から構成されている。

プリント配線板４０１は、コンベアベルト４０２により矢印の方向に搬送される。コンベアベルト４０２は、例えばプリント配線板４０１の両端にそれぞれベルト部を有し、プリント配線板４０１の裏面の大部分は、後述するはんだの噴き口であるはんだノズル４０７に向き合う構成となっている。プリント配線板４０１の上側は主に部品が搭載される面であり、下側ははんだ面（挿入部品のリード面）である。

はんだ槽４０３は、溶融はんだ４０８を収容する。はんだ槽４０３は、図示しないポンプを有し、溶融はんだ４０８をポンプによりはんだノズル４０７に供給する。プリント配線板４０１に搭載された挿入部品のスルーホール部を制御システム４０６が特定し、コンベアベルト４０２の速度に合わせてはんだ箇所が所定の位置に来た時に、複数のはんだノズル４０７のうちの該当するはんだノズルを開いてはんだを噴流させる。

制御システム４０６は、さらにコンベアベルト４０２の速度、部品情報、プリント配線板厚、層構成情報をもとに、はんだあがりの悪いスルーホールを特定し、はんだあがりの悪いスルーホールが特定の位置に来たとき、該当する加熱機４０４の加熱機ノズル４０９を開いて、はんだ上がりの悪いスルーホールに装置上面（部品面側）より熱風を噴射する。

また、はんだ付けされたプリント配線板４０１は、コンベアベルト４０２により冷却装置４０５に搬送され冷却される。

図２は、プリント配線板のはんだ付け処理を説明する図であり、図２（ａ）はプリント配線板を含む断面図、図２（ｂ）はプリント配線板を保持する治具を示す。この例では、プリント配線板５０１として、両面混載実装プリント配線板を用いる。両面混載実装プリント配線板は、両面に実装される表面実装部品５０２とプリント配線板のスルーホールにリード線を挿入する挿入部品５０３が混在して両面に搭載されているプリント配線板である。

なお、両面混載実装プリント配線板は、電子部品を片面のみに実装する片面実装基板とは異なり、電子部品が搭載された面のはんだ面全体に噴流波をあてると、はんだ面側の表面実装部品５０２にダメージを与えてしまう。このため、図２（ｂ）に示すような治具（キャリア）５０８を用いてはんだ付けを実施することが考えられる。しかし、この治具は、挿入部品のリード線のみをむき出しにし、それ以外の表面実装部品にはんだ噴流波があたらないようにガードするものであるため、治具を異なるプリント配線板毎に作成することが必要であり、コスト高になる問題が発生する。このため、この治具は用いないことが望ましい。
本実施形態では、はんだノズル部５０６から挿入部品５０３のリード部５０４にはんだを局所的に噴流する。このため、噴流したはんだは、プリント配線板５０１に実装されている挿入部品５０３のランド部５０５とリード線５０４のみに接触させることができる。これにより、あらゆる形態のプリント配線板において、局所的にはんだを噴流することで他の部品、耐熱の低い部品にダメージを与えることなくはんだ付けすることが可能となり、鉛フリーはんだなどで問題になる再溶融剥離（フローはんだ付け時にリフローはんだ付けで搭載した表面実装部品がフローはんだ付け部の再加熱により再溶融し剥離する）現象を抑制することができる。

また、キャリアを不要とすることでコスト面の問題もなくなる。また、制御システムで特定したスルーホールが加熱機に近づいたときに、該当する加熱機ノズル５０７を開いてプリント配線板の上部からプリント配線板５０１に熱風を与える。この加熱機のノズル５０７は、ノズル位置を相互にずらして平行に何列か用意し、制御システムよりスルーホール部近傍のみの加熱機ノズル５０７を開くよう制御してスルーホール部のみに熱風を与えることが可能となる。

すなわち、プリント配線板５０１の該当するスルーホール部に、上方からは熱風、下方からははんだを噴流することで、はんだ上がりが悪いスルーホール部に対しても良好なはんだ上がりを実現することができる。なお、本実施形態では、上下のノズルをコントロールして局所的なはんだ付けに対応しているが、従来のフロー同様に下からはんだを全体的に噴流させ加熱機で上から熱風を与える構成としてもはんだ上がりの問題を解決することが可能となる。

図３は、制御システム４０６の処理を説明する図である。制御システム４０６は、例えばはんだ槽４０３、加熱機４０４、および外部インターフェースで接続された情報処理装置で実現される。制御システム４０６には、基板パターン制御部６０８、スルーホール特定制御部６１０、はんだノズル制御部６１５、はんだ上がり制御部６１２、加熱ノズル制御部６１６を実現する処理部、制御に使用する各種データを格納する図示しない記憶装置、処理に使用する図示しない作業メモリとしてのメインメモリなどで構成される。

使用する各種データとしては、パターンリスト６０１、ツールリスト６０２、部品リスト６０３、外部情報ファイル６０４、ボードファイルリスト６０５、部品材料リスト６０６、部品ライブラリリスト６０７などがある。パターンリスト６０１は、基板製造に用いるものでガーバーデータとも言われ、部品の外形寸法、部品位置座標、配線位置座標を定義しているデータである。ツールリスト６０２は、ガーバーデータ内に定義している穴や配線の情報と、使用するツールをリンクするためのファイルである。部品リスト６０３は、部品が実装される搭載方向、座標などを定義しているファイルである。ボードファイルリスト６０５は、プリント配線板の層構成情報やプリント配線板厚を定義しているファイルである。部品材料リスト６０６は、部品のリード線の材料を定義しているファイルである。部品ライブラリリスト６０７は、部品の面積、高さ、座標を定義しているファイルである。これらのデータが図示しない記憶装置に格納されている。これらの格納データのフォーマット例を以下説明する。

図４は、パターンリスト６０１の詳細を説明する図である。パターンリスト６０１は、ツール番号７０１とＸ、Ｙ座標７０２の情報で構成されている。ツール番号７０１は、後述するツールリスト６０２で定義された各々のツールに対する識別番号である。これらのツール番号がそれぞれプリント配線板上に位置する座標を表したものが、Ｘ，Ｙ座標７０２である。

図５は、ツールリスト６０２の詳細を説明する図である。図において、８０１はツール名、８０２はサイズ、８０３はツール番号の情報である。ツール名は、プリント配線板上に存在するスルーホールや配線ライン、部品搭載ランドなどプリント配線板に設けられた各要素の種類名である。プリント配線板に設けられた全ての要素は、それぞれツール番号という識別番号と、各々のサイズ８０２によって定義されている。例えば、ツール名８０４は、５０ｍｉｌのサイズの円をツール番号Ｄ２によって使用するということを定義したものである。

図６は、部品リスト６０３のデータ構成例を説明する図である。９０１は搭載部品名、９０２は部品の図品番、９０３は搭載部品のＸ座標、９０４は搭載部品のＹ座標の情報である。この部品リスト６０３は、搭載される挿入部品のみから構成されるようにしてもよいし、挿入部品を識別する識別番号を別に設けて定義する構成にしてもよい。この部品リストによって、対象となるプリント配線板に搭載される挿入部品と、搭載される位置を特定することができる。

図７は、ボードファイルリスト６０５のデータ構成例を説明する図である。１００１は搭載部品名、１００２は部品の図品番、１００３は内層との接続点数、１００４は内層で接続されるものがグランド、電源、信号かを識別する情報、１００５はプリント配線板のプリント配線板厚情報、１００６はプリント配線板の層数で構成されたファイルである。

図８は、部品材料リスト６０６のデータ構成例を説明する図である。１１０１は搭載部品名、１１０２は部品リード線の材料の情報である。

図９は、部品ライブラリリスト６０７のデータ構成例を説明する図である。１２０１は搭載部品名、１２０２は部品面積、１２０３は部品高さ、１２０４は搭載部品のＸ座標、１２０５は搭載部品のＹ座標の情報である。

これらの情報を元に制御システム４０６の処理を図３を参照して説明する。図３において、基板パターン制御部６０８は、パターンリスト６０１とツールリスト６０２を読み込み、これらの情報をもとにプリント配線板上の全てのスルーホール位置を割り出してパターン情報ファイル６０９を作成する。しかし、この段階ではどのスルーホールが目的とする挿入部品のスルーホールなのか把握できない。このため、スルーホール特定制御部６１０は、基板パターン制御部６０８で作成された前記パターン情報ファイル６０９、部品リスト６０３を読み込み、挿入部品のスルーホール情報を特定してスルーホール情報ファイル６１１を作成する。なお、リペア作業など特定部位を個別に指定する場合には、外部情報ファイル６０４に定義する。このファイルのデータ構成は部品リスト６０３と同じ構成で、特定部位のみの情報を指定することで、特定部位のみのスルーホール情報ファイル６１１を生成する。

スルーホール情報ファイル６１１は、はんだノズル制御部６１５に送られ、この情報とはんだ付け装置のコンベア速度の情報ファイル６１３によりはんだノズル部５０６の開閉制御を行なう。これにより、従来の噴流しつづけるはんだ付け装置とは異なり、特定の必要あるスルーホールにのみはんだ付けすることが可能となる。なお、片面実装の場合など他の電子部品がない場合は、従来と同様に噴流しつづけることも可能である。

はんだ上がり制御部６１２は、スルーホール情報ファイル６１１、ボードファイルリスト６０５、部品材料リスト６０６を読み込み、加熱機情報ファイル６１４を作成する。このファイルには、はんだ上がり制御部６１２が特定したはんだ上がりの悪いスルーホールの情報が記載されている。はんだ上がりの悪いスルーホールを特定する方法は、スルーホールが内層に接続されているのか、内層に接続されている場合は、接続されている層は、信号層、電源層、グランド層のどの層なのか、さらにプリント配線板厚の情報などをボードファイルリスト６０５から読み取る。また、部品材料リスト６０６から使用する挿入部品のリード線の材料を読み取る。これら情報により、はんだ上がりの悪いスルーホールを特定することが可能となる。
加熱機ノズル制御部６１６は、はんだ上がり制御部６１２が作成した加熱機情報ファイル６１４、部品ライブラリリスト６０７をリンクして、はんだ上がりの悪いスルーホールの情報、及び表面の実装形態を計算する。さらに、加熱機ノズル制御部６１６は、フロー装置のコンベア速度の情報ファイル６１３を読み込み、加熱機ノズル部５０７の開閉を制御する。

図１０は、はんだノズルの開閉制御を説明する図であり、図１０（ａ）ははんだノズル部１３０１の断面図（搬送コンベアの搬送方向に直交する方向断面）、図１０（ｂ）ははんだノズル部１３０１の断面図（搬送コンベアの搬送方向断面）、図１０（ｃ）ははんだノズル部１３０１の斜視図である。

はんだノズル制御部６１５（図３参照）は、例えばプリント配線板上に実装されている挿入部品のスルーホール箇所がＸＹ軸のどの位置であるか、またコンベア速度を考慮して前記スルーホール箇所がはんだノズル部５０６の頭上にくる時間を計算し、頭上に来たとき該当するはんだノズル部１３０１の弁１３０２に開く命令を与える。すなわち、スルーホール１３０８近傍に表面実装部品１３０７がある場合、はんだがかかるのを防ぐ為はんだノズル１３０５、１３０６を噴射させずに表面実装部品１３０７を避けた位置ではんだノズル１３０３，１３０４からはんだを噴射することが可能である。

ノズル部は横一列に配置された複数のノズル１３０１を有する。ノズル１３０１の配列幅には物理的な制約がある。このため、ノズル１３０１はノズル位置を相互にずらして配列した複数列のノズルとして構成するとよい。この場合はノズル列の間隔とコンベア速度により、対象とするスルーホールへの噴出制御を行なう。

なお、各ノズルの先端にはんだの噴出方向を制御する案内板を設け、該案内板を制御することによって、スルーホール１３０８近傍に表面実装部品１３０７がある場合、はんだノズル１３０５、１３０６の噴射方向を変更して、表面実装部品１３０７を避けた位置にはんだノズル１３０３，１３０４からはんだを噴射することが可能である。

図１１は、加熱機ノズルの開閉制御を説明する図であり、図１１（ａ）は加熱機ノズル部１４０１の断面図（搬送コンベアの搬送方向に直交する方向断面）、図１１（ｂ）ははんだノズル部１４０１の斜視図（ノズル部が一列の場合）、図１１（ｃ）ははんだノズル部１３０１の斜視図（ノズル部が複数列の場合）である。

加熱機ノズル制御部６１６（図３参照）は、上述のはんだノズル制御部６１５の制御とほぼ同じ制御を行なう。すなわち、プリント配線板上の実装されている挿入部品のスルーホール箇所がＸＹ軸のどの位置であるか、またコンベア速度を考慮して加熱ノズル部５０７の下あるいは下周辺にくる時間を計算し、該当する加熱機ノズル部１４０１の弁１４０２に開く命令を与える。

しかし、プリント配線板の部品面側には、多種多様の電子部品が搭載されているため、ノズル制御部６１５と同様に、特定スルーホール部が下方に来たとき、弁を開く制御では、該当スルーホールの部品や、周囲の電子部品にダメージを与えてしまう。このため、部品面に搭載されている部品形状と特定したスルーホール、コンベアスピードを計算して、部品面に搭載している搭載部品を避けるよう制御する。このためには、前記はんだノズルの場合と同様に、加熱機ノズル１４０１をノズル位置を相互にずらして配列した複数列のノズルとして構成し、特定スルーホール部が直下に来たときのみ弁を開くとよい。なお、各ノズルの先端に熱風の噴出方向を制御する案内板を設け、該案内板を制御することによって、スルーホール１３０８近傍に表面実装部品１３０７がある場合、加熱機ノズル１４０２の噴射方向を変更して、表面実装部品１４０４を避けた位置に熱風を噴射することも可能である。

加熱ノズル制御部６１６は、加熱機情報ファイル６１４、部品ライブラリリスト６０７、コンベア速度ファイル６１３をもとに、制御することが可能である。加熱機の温度、フロー装置のプレヒート温度、はんだ温度は、プリント配線板サイズや層構成、実装形態等で異なる。また、良好なはんだ付けを実現するため温度管理、コンベア速度はノウハウ的要素が高い。加熱機の温度、フロー装置のプレヒート温度、はんだ温度、さらにコンベアスピードは任意で決められることは言うまでもない。さらに加熱機ノズル１４０１とはんだノズル１３０１の開閉のタイミング制御は、制御システム４０６にて制御する。通常は、加熱機ノズル１４０１が先に動き特定のスルーホールを加熱し、加熱されたスルーホールにはんだノズル１４０１ではんだを噴流する。しかし、プリント配線板の厚さが薄く、内層にベタパターンもないようなプリント配線板は、加熱機ノズルで加熱しながら同時にはんだノズルではんだを噴射すること可能である。つまり、プリント配線板のパラメータによって制御タイミングは異なるため、加熱機ノズル１４０１とはんだノズル１３０１の開閉タイミングは、良好なはんだ付けを実現するために、任意に設定することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば片面実装基板に限らず両面混載実装においても、また鉛フリーはんだを使用した場合においても挿入部品、他の電子部品に衝撃を与えることがなく機械的接続強度が確保できる。また、はんだ上がりの悪化を防ぎ、良好なはんだ付けが実現できる。また、プリント配線板製造データを用いて制御することから、多様な実装形態のプリント配線板に対して適用することが可能であり、さらに低コストでのはんだ付けを実現できる。

また、本実施形態のはんだ付け装置は、挿入部品が搭載される面と挿入部品のリード線が引き出された面を有するプリント配線板において、プリント配線板製造に必要なデータであるパターンリスト（部品の外形寸法、部品位置座標、配線位置座標が定義してあるガーバーデータ）と部品リスト（部品が実装される情報、座標が定義してあるファイル）とツールリスト（ガーバーデータ内に定義してある穴、配線の情報が定義してあるファイル）とフロー装置でプリント配線板を搬送するコンベアスピード、さらにはプリント配線板のプリント配線板厚、層構成、内層接続点数などの情報が入っているボードファイルリスト、部品面積、部品高さ、部品座標が定義してある部品ライブラリリスト、部品リード材質が定義されている部品材料リスト等の情報を取り入れて制御する制御装置を有する。 また、はんだ付け装置の制御装置はこれらの情報を用いて、プリント配線板にある全てのスルーホールのはんだ付け条件を導き出し、はんだ上がりが悪化するスルーホールを特定することが可能となる。さらに、フロー装置に熱風を供給する加熱機ノズルを備え、搬送されるプリント配線板の電子部品が搭載される面の特定のスルーホールに、表面実装部品の耐熱、形状を把握し、表面実装部品にダメージを与えることなく局所的に部品面より熱風を与える機能を有する。また、加熱機ノズルは、前述の部品の高さや部品面積の情報をもとに他の部品のレイアウト条件を考慮したうえで加熱機ノズルの開閉を行なう機能を有している。

このため、プリント配線板製造時においては、製造に必要な情報からプリント配線板の実装形態にかかわらず、挿入部品の局所的なはんだ付けをすることが可能となる。また、プリント配線板の部品面より部品形状、実装形状にかかわらず局所的に熱風を与えることが可能となる。さらにはんだ上がりが悪いスルーホールを特定することができ、良好なはんだ付けが実現できる。また、共晶はんだ、鉛フリーはんだのいずれにおいても、良好なはんだ上がりを実現できる。また、鉛フリーはんだを使用した場合においても電子部品に衝撃を与えることがなく低コストで機械的接続強度を確保でき、接合信頼性の高いプリント配線板を製造することが可能となる。さらに、公知のフロー装置でのはんだ付けと比較しても、コスト的に低いはんだ付けを可能とするはんだ付け装置を提供することができる。

本実施形態のはんだ付け装置を説明する図である。 プリント配線板のはんだ付け処理を説明する図である。 制御システム４０６の処理を説明する図である。 パターンリスト６０１の詳細を説明する図である。 ツールリスト６０２の詳細を説明する図である。 部品リスト６０３のデータ構成例を説明する図である。 ボードファイルリスト６０５のデータ構成例を説明する図である。 部品材料リスト６０６のデータ構成例を説明する図である。 部品ライブラリリスト６０７のデータ構成例を説明する図である。 はんだノズルの開閉制御を説明する図である。 加熱機ノズルの開閉制御を説明する図である。 従来のフローはんだ付け処理の過程を説明する図である。 はんだ上がりを説明する図である。 はんだ不良の例を示す図である。

符号の説明

１０１ 挿入部品
１０２ プリント配線板
１０３ 表面実装部品
１０４ スルーホール
１０５ 挿入部品のリード線
１０６ 搬送コンベア
１０７ フロー装置
１０８ はんだ槽
１０９ はんだ噴流波
１１０ はんだ付け後の挿入部品
２０１ プリント配線板のはんだ面
２０２ はんだ噴流波
２０３ スルーホール
２０４ プリント配線板の部品面
２０５ 挿入部品のリード
２０６ ランド
４０１ プリント配線板
４０２ コンベアベルト
４０３ はんだ槽
４０４ 加熱機
４０５ 冷却装置
４０６ 制御システム
４０７ はんだノズル
４０８ 溶融はんだ
４０９ 加熱機ノズル
４１０ フロー装置
５０１ プリント配線板
５０２ 表面実装部品
５０３ 挿入部品
５０４ 挿入部品のリード部
５０５ ランド部
５０６ はんだノズル
５０７ 加熱機ノズル
５０８ フロー専用治具（キャリア）
６０１ パターンリスト
６０２ ツールリスト
６０３ 部品リスト
６０４ 外部情報ファイル
６０５ ボードファイルリスト
６０６ 部品材料リスト
６０７ 部品ライブラリリスト
６０８ 基板パターン制御部
６０９ パターン情報ファイル
６１０ スルーホール特定制御部
６１１ スルーホール情報ファイル
６１２ はんだ上がり制御部
６１３ コンベア速度ファイル
６１４ 加熱機情報ファイル
６１５ はんだノズル制御部
６１６ 加熱機ノズル制御部
７０１ ツール番号
７０２ パターン位置のＸＹ座標
８０１ ツール名
８０２ パターンのサイズ
８０３ ツール番号
９０１ 部品名
９０２ 部品の図品番
９０３ 部品搭載位置のＸ座標
９０４ 部品搭載位置のＹ座標
１００１ 部品名
１００２ 部品の図品番
１００３ 接続点数
１００４ 内層識別
１００５ プリント配線板の板厚
１００６ プリント配線板の層数
１１０１ 部品名
１１０２ 部品リード材の材料名
１２０１ 部品名
１２０２ 部品面積
１２０３ 部品高さ
１２０４ 部品搭載位置のＸ座標
１２０５ 部品搭載位置のＹ座標
１３０１ はんだノズル
１３０２ 弁
１３０３〜１３０６ はんだノズル
１３０７ 表面実装部品
１３０８ スルーホール
１４０１ 加熱機ノズル
１４０２ 弁
１４０３ スルーホール
１４０４ 部品

Claims (8)

1. プリント配線板を搭載して搬送する搬送装置と、
   溶融はんだの噴流を生成し、生成した溶融はんだの噴流を前記プリント配線板の下面側に当接させるはんだノズルと、
   熱風を前記プリント配線板の上面側に当接させる加熱機ノズルと、
   前記プリント配線板に形成したスルーホールの位置情報にしたがって前記はんだノズルまたは加熱ノズルの開閉を制御する制御装置を備えたことを特徴とするはんだ付け装置。
2. 請求項１記載のはんだ付け装置において、
   前記はんだノズルは、複数のノズルを搬送装置の搬送方向に直交する方向にノズル位置を相互にずらして複数列に配列して形成したことを特徴とするはんだ付け装置。
3. 請求項１記載のはんだ付け装置において、
   前記加熱機ノズルは、複数のノズルを搬送装置の搬送方向に直交する方向にノズル位置を相互にずらして複数列に配列して形成したことを特徴とするはんだ付け装置。
4. 請求項１記載のはんだ付け装置において、
   前記制御装置は、スルーホールの位置情報およびスルーホールに挿入される部品の情報にしたがってはんだ上がりの悪いスルーホールを特定するはんだ上がり制御部を備え、該制御部の指示にしたがって加熱機ノズルの開閉を制御することを特徴とするはんだ付け装置。
5. 請求項４記載のはんだ付け装置において、
   前記制御装置は、搬送装置の搬送速度、搭載部品の断面積、および高さにしたがって加熱機ノズルの開閉を制御することを特徴とするはんだ付け装置。
6. 請求項２記載のはんだ付け装置において、
   前記複数のノズルを搬送装置の搬送方向に直交する方向に配列して形成したはんだノズルは、各列におけるノズルの位置を相互にずらして配列した複数列のノズルからなることを特徴とするはんだ付け装置。
7. 請求項３記載のはんだ付け装置において、
   前記複数のノズルを搬送装置の搬送方向に直交する方向に配列して形成した加熱機ノズルは、各列におけるノズルの位置を相互にずらして配列した複数列のノズルからなることを特徴とするはんだ付け装置。
8. プリント配線板を搭載して搬送する搬送装置と、
   溶融はんだの噴流を生成し生成した溶融はんだの噴流を前記プリント配線板の下面側に当接させるはんだノズルまたは熱風を前記プリント配線板の上面側に当接させる加熱機ノズルと、
   前記プリント配線板に形成したスルーホールの位置情報にしたがって前記はんだノズルまたは加熱ノズルの開閉を制御する制御装置を備えたことを特徴とするはんだ付け装置。

Images