JP2007053165A - ハンダ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １台の装置で、電子部品のリード長さや、複数種類のハンダに対応した一括フローハンダ付けを可能とする、多用途のハンダ付け装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ロングリード電子部品一括フローハンダ付け用の吹き口体４と、ショートリード電子部品一括ハンダ付け用の吹き口体５とを交換可能に構成したハンダ槽１０を設ける。プリント配線板１を搬送するワーク搬送部２００と、ハンダ槽部１００を上下するエレベータ部３００と、共晶ハンダ槽や鉛フリーハンダ槽等を交換可能に構成したハンダ槽搬送部４００とを設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子部品を搭載したプリント配線板に対してハンダ付け処理を行う、ハンダ付け装置に関するものである。

電子部品をプリント配線板にハンダ付けする方法としては、個々の電子部品について被ハンダ付け部に溶融ハンダを接触させる部分ハンダ付けや、電子部品を搭載したプリント配線板の被ハンダ付け面をハンダ槽に浸漬することにより、全ての電子部品の被ハンダ付け部に溶融ハンダを接触させる一括フローハンダ付けがある。また、予め溶融ハンダを塗布したプリント配線板に電子部品を搭載し、ハンダを再溶解することで、電子部品を一括してプリント基板にハンダ付けするリフローハンダ付けがある。

一方、ハンダの種類も、Ｓｎ−Ｐｂ共晶ハンダ（以下、共晶ハンダ）や鉛フリーハンダがあり、従来は、プリント基板のハンダ付けを行う際には、ハンダ付け方法やハンダの種類に応じた複数種類のハンダ付け装置を用意する必要があった。

そこで、一台で複数のハンダ付け方法を可能とするハンダ付け装置として、一括フローハンダ付け機能（搬送手段による時間差あり）と、部分ハンダ付け機能と、既にハンダ付けされた電子部品を取り外す機能とを備えたハンダ処理装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

プリント配線板に搭載する電子部品においては、リード線の長いもの（以下、ロングリード電子部品）と短いもの（以下、ショートリード電子部品）がある。ロングリード電子部品を搭載したプリント配線板を特許文献１記載のハンダ処理装置で一括フローハンダ付けする場合には、プリント配線板を搬送手段で搬送する際に、リード線が吹き口体やハンダ槽と干渉するという問題があった。また、ハンダ処理装置がハンダ槽の交換手段を有しないので、共晶ハンダや鉛フリーハンダ等、使用するハンダの種類毎にハンダ処理装置が必要であった。

特開平１０−１９３０９１号公報

従来のハンダ付け装置は、以上のように構成されていたので、ロングリード電子部品の一括フローハンダ付けを行うことができないという課題があった。
更に、共晶ハンダと鉛フリーハンダそれぞれを用いた一括フローハンダ付けを、１台の装置で行うことができないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、１台の装置で、電子部品のリード長さや、複数種類のハンダに対応した一括フローハンダ付けを可能とする、多用途のハンダ付け装置を提供することを目的とする。

この発明に係るハンダ付け装置は、電子部品を搭載したプリント配線板を搬送するワーク搬送部と、前記ワーク搬送部の下方に配置され、溶融ハンダを貯留したチャンバを有するハンダ槽部と、前記プリント配線板を収容可能なサイズの吹き出し口を有し、前記チャンバに対して着脱自在な第１の吹き口体と、前記ハンダ槽部を保持し、上下動させるエレベータ部とを備えている。
搬送された前記プリント配線板が前記吹き出し口の直上に位置した時に前記ワーク搬送部が停止し、前記エレベータ部が、前記吹き出し口から噴出する前記溶融ハンダに前記プリント配線板の被ハンダ付け部が接触するまで、前記ハンダ槽部を上昇させて一括フローハンダ付けを行い、前記一括フローハンダ付けが終了後に、前記エレベータ部が、前記ハンダ槽部が前記電子部品のリードと干渉しない位置まで前記ハンダ槽部を下降させる。

この発明によれば、プリント配線板よりも大きいサイズの吹き口体と、ハンダ槽を上下動させるエレベータ機構と、プリント配線板を搬送及び停止が自在な搬送手段とを備えているので、ロングリード電子部品を搭載したプリント配線板の一括フローハンダ付けを行うことができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るハンダ付け装置を示す側面図である。図１において、ワークであるプリント配線板の搬送方向は紙面に水平方向とし、この方向をＸ軸方向とする。また、紙面に垂直な方向をＹ軸方向とし、装置の高さ方向をＺ軸方向とする。３軸は相互に直交するものとする。
図１のハンダ付け装置は、大別して、ハンダ槽部１００と、ワーク搬送部２００と、ハンダ槽部１００の高さを調整するエレベータ部３００と、ハンダ槽搬送部４００からなる。

ハンダ槽部１００は、チャンバ構造のハンダ槽１０と、後述する吹き口体４，５、吹き口体４，５に溶融ハンダ１１を供給するポンプ６等から構成される。ハンダ槽１０には、プリント配線板１のハンダ付けを行うため、ヒータ加熱により溶融された状態のハンダ（以下、溶融ハンダ１１）が貯留されている。

ワーク搬送部２００は、平行２条のコンベアフレームにそれぞれプリント配線板１側端部を嵌め合せる溝を有している。搬送コンベア３に嵌め合わされたプリント配線板１は、搬送方向（Ｘ軸方向）へ搬送される。従って、ワーク搬送部２００は、ワークであるプリント配線板１のＸ座標における位置を定め、ハンダ槽部１００直上のハンダ付け位置に正確にプリント配線板１を配置することで、その被ハンダ付け面が一括フローハンダ付けされる。

エレベータ部３００は、ハンダ槽部１００を支持すると共に、その高さ（Ｚ方向）位置を変更するジャッキ機構を有している。なお、エアシリンダや油圧式、電動その他のアクチュエータ機構を用いてもよい。
エレベータ部３００は、ハンダ槽１０の溶融ハンダ１１にプリント配線板の被ハンダ付け面が均等に浸漬され、正確にハンダ付けされるように、ハンダ槽部１００の高さを調整する。また、後述するように、ハンダ槽部１００の高さを低くすることで、ハンダ槽１０や吹き口体とリード線との干渉を回避することができる。

ハンダ槽搬送部４００は、エレベータ部３００の下部に当接する平板状の支持板と、その下面に取り付けられた車輪等の移動手段９を有する。移動手段９を、床面（接地面）の所定位置に施設されたレール上を滑走させることにより、エレベータ部３００と、その上のハンダ槽部１００とをレールに沿って移動させることができる。従って、ワーク搬送部２００に対してハンダ槽部１００の位置決めをすると共に、後述するハンダ槽１０の交換作業をスムーズに行なうことができる。
なお、レールと車輪の組み合わせの代わりに、キャスター等の床面（Ｘ−Ｙ平面）上で任意の方向に移動自在な移動手段を用いてもよい。

図２は、図１中のプリント配線板１の側面図であり、図２（ａ）はショートリード電子部品を搭載したプリント配線板を示し、図２（ｂ）はロングリード電子部品を搭載したプリント配線板を示している。以下では、プリント配線板１下面からの３ｍｍ以上のリード長さ（ロングリード１６）の電子部品をロングリード電子部品とし、３ｍｍ未満のリード長さ（ショートリード１５）の電子部品をショートリード電子部品とする。

次に、ハンダ槽部１００の構成について詳細に説明する。図３は、図１中のハンダ槽１０に取り付けたロングリード電子部品用の吹き口体４を示す要部側断面図である。図３の吹き口体４は、図２（ｂ）のロングリード電子部品を搭載したプリント配線板の一括フローハンダ付け処理作業に用いるものである。

図３において、ハンダ槽１０内には、吹き口体４と、吹き口体４に溶融ハンダ１１を供給するポンプ６とを備えている。図３中の吹き口体４とポンプ６の間の凹型の部分は、ポンプ６から吹き口体４へのハンダ供給路１４であり、構成上はハンダ槽１０に属する部分である。

吹き口体４は、底面は溶融ハンダ１１の供給口として開口すると共に、上面を有するチャンバ構造を有する。吹き口体４の上面には、プリント配線板１が収まるサイズの吹き出し口１２（図３では略長方形）が設けられている。吹き出し口１２から溶融ハンダ１１を噴出させて噴流波を形成し、この噴流波にプリント配線板１の被ハンダ付け面を接触させて一括フローハンダ付けを行うように構成されている。吹き出し口１２は、噴流波の形状を所望の形状に整える役割を果たす。
また、吹き口体４は、外周部分を外向きに折り曲げた形状の取り付け部４ａを備えており、取り付け部４ａにはネジ穴が穿設されている。

一方、ハンダ槽１０は、内側に張り出した取り付け部１０ａを備えており、同様にネジ穴が穿設されている。ハンダ槽１０の取り付け部１０ａ上に、取り付け部４ａが重なるように吹き口体４を被せ、両者のネジ穴にネジ７を挿通させ、締結することにより、吹き口体４をハンダ槽１０に固定する。

ポンプ６は、ハンダ槽１０から自シリンダ内に溶融ハンダ１１が供給され、押圧部が自シリンダ内をスライドすることにより、自シリンダ内の溶融ハンダ１１を押し出す。押し出された溶融ハンダ１１はハンダ供給路１４を通って吹き口体４に到達する。ポンプ６によって送り出された溶融ハンダ１１が吹き口体４から噴出し、噴出した後はハンダ槽１０内に還流する。この過程で噴流波が形成される。
なお、吹き出し口１２からオーバーフローした溶融ハンダ１１は、ポンプ６上部からポンプ６へ供給される。

図４は、図１中のハンダ槽１０に取り付けたショートリード用の吹き口体５を示す要部側断面図である。図４の吹き口体５は、図２（ａ）のショートリード電子部品を搭載したプリント配線板の一括フローハンダ付け処理作業に用いるものである。
図４において、吹き口体５の上面には、プリント配線板１の幅（Ｙ軸方向）よりも広い長さのスロット状の吹き出し口１３が設けられている。その他の構成については、図３と同様であるので説明を省略する。

次に、動作について説明する。先ず、ロングリード電子部品のハンダ付け処理方法について図１、３、５を用いて説明する。図５は、図１中のハンダ槽１０に取り付けたロングリード電子部品用の吹き口体４をやや上面から見た場合を示す斜視図である。
吹き口体としては、図３、５に例示するような吹き口体４をハンダ槽に取り付ける。そして、ワーク搬送部２００の搬送コンベア３に、プリント配線板１を嵌め合わせ固定する。

続いて、被ハンダ付けワークであるプリント配線板１を搬入口から搬入し、次いで搬送コンベア３がプリント配線板１を搬送する。
搬送されたプリント配線版１はハンダ槽１０の直上で停止する。この時、ハンダ槽１０の高さ（Ｚ方向）位置は、プリント配線板１に搭載された電子部品２のロングリード１６と干渉しないように、エレベータ機構８により設定してあるものとする。

次に、ハンダ槽１０を、プリント配線板１の被ハンダ付け面（裏面）に溶融ハンダ１１が接触する位置まで、エレベータ機構８により上昇させる。プリント配線板１は、ハンダ槽１０上で吹き出し口１２から噴出する噴流波と接触し、この過程で被ハンダ付け部に溶融ハンダが供給されて一括フローハンダ付けが行われる。
プリント配線板１のハンダ付け終了後に、ハンダ槽１０がエレベータ機構８により所定位置（少なくともロングリード１６が、ハンダ槽１０や吹き出し口１２と干渉しない位置）まで下降した後、プリント配線板１は、搬送コンベア３により搬出口から搬出される。

本発明では、プリント配線板１より大きいサイズの吹き出し口１２と搬送コンベア３の一時停止により一括フローハンダ付けを行うと共に、ハンダ槽１０を上下させるエレベータ機構８により、ハンダ槽１０とロングリード１６との干渉を防止している。
なお、プリント配線板１の被ハンダ付け面には、事前にフラックスを塗布し、予備加熱を行っておく。これらの工程はこのハンダ付け装置の搬入口の前工程で行うようにする。

次に、ショートリード電子部品のハンダ付け処理方法について図１、４、６を用いて説明する。図６は、図１中のハンダ槽１０に取り付けたショートリード用の吹き口体５をやや上面から見た場合を示す斜視図である。
吹き口体としては、図４、６に例示するようなフローハンダ付け用の吹き口体５をハンダ槽１０に取り付ける。そして、ワーク搬送部２００の搬送コンベア３に、プリント配線板１を嵌め合わせ固定する。

続いて、被ハンダ付けワークであるプリント配線板１を搬入口から搬入し、搬送コンベア３がプリント配線板１を搬送する。
プリント配線板１がハンダ槽１０の直上に達すると、ハンダ槽１０上で吹き出し口１３から噴出する噴流波と接触し、この過程で被ハンダ付け部に溶融ハンダ１１が供給されて一括フローハンダ付けが行われる。この際、搬送コンベア３は停止することなく、プリント配線板１を図６中矢印方向へ搬送するものとする。
プリント配線板１のハンダ付け終了後に、プリント配線板１は搬出口から搬出される。

ショートリード電子部品は、ショートリード１５がハンダ槽１０や吹き口体５と干渉しないため、搬送コンベア３の停止やハンダ槽１０のエレベータ機構８による上下は行わない。また、吹き出し口１３の幅はプリント配線板１の幅よりも広い程度であればよい。
本方法では、搬送コンベア３によりプリント配線板１がＸ軸方向へ常時移動中であるので、１つのプリント配線板の一括フローハンダ付けには処理時間差が存在するが、ワーク搬送部２００を停止することがないので、処理ロット数が向上する。

その他の処理手順については、ロングリード電子部品のハンダ付け処理と同様であるので、説明を省略する。
なお、本ハンダ付け処理方法（吹き口体５）を用いることなく、前述のロングリード電子部品のハンダ付け処理方法（吹き口体４）を用いて、ショートリード電子部品のハンダ付け処理を行うこともできる。

最後に、ハンダ槽部１００の交換方法について、図１を用いて説明する。ハンダ槽部１００の交換は、ハンダ槽搬送部４００の移動手段９によって行う。例として、共晶ハンダ、鉛フリーハンダ２種類のハンダ槽部１００を交換する場合について説明する。
先に、溶融した共晶ハンダ（溶融ハンダ１１）を貯留したハンダ槽１０を用いてハンダ付け処理を行っていたものとする。

共晶ハンダによるハンダ付けを行うワークがワーク搬送部１００により、搬出口から全て搬出されたものとする。
共晶ハンダによる一括フローハンダ付けが終了移、床面上に施設されたレール上に移動手段９を滑走させて、共晶ハンダを貯留したハンダ槽１０を含むハンダ槽部１００と、エレベータ部３００と、ハンダ槽搬送部４００とを１組のセット（以下、共晶ハンダ用セット）として、ハンダ付け処理を行う位置から待機場所へ移動する。
また、予め、溶融した鉛フリーハンダ（溶融ハンダ１１）を貯留したハンダ槽１０を含む同様のセット（以下、鉛フリーハンダ用セット）を、待機場所にもう１セット用意しておく。

そして、共晶ハンダ用セットを移動後に、移動手段９をレール上に滑走させて、鉛フリーハンダ用セットをハンダ付け処理を行う位置まで移動させる。
なお、ハンダ槽部１００の交換方法としては、上記セット毎の交換ではなく、ハンダ槽部１００とエレベータ部３００とを着脱自在に構成することにより、共晶ハンダのハンダ槽部１００と鉛フリーハンダのハンダ槽部１００のみを交換する方法としてもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、ロングリード電子部品とショートリード電子部品それぞれに対応した吹き口体４，５を設けているので、１台の装置でリード長さ（ロングリード１６、ショートリード１５）に応じた一括フローハンダ付けを行うことができる。
更に、簡易に交換可能なハンダ槽１０を設けているので、１台の装置で共晶ハンダや鉛フリーハンダ等のハンダの種類に応じた一括フローハンダ付けを行うことができる。

なお、実施の形態１のハンダ噴流波形成用のポンプは押出し式を使用した場合を説明したが、噴流式のポンプを使用しても良い。

また、実施の形態１のロングリード電子部品ハンダ付け後のエレベータ機構８によるハンダ槽１０の高さ調整は、手動方式や、予め動作を設定するシーケンス制御等が考えられる。また、プリント配線板１に搭載された電子部品２のリード長さを、画像処理装置を用いて読み取ることで、自動で位置調整する機構にしても同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係るハンダ付け装置を示す側面図である。 図１中のプリント配線板１の側面図であり、図２（ａ）はショートリード電子部品を搭載したプリント配線板を示し、図２（ｂ）はロングリード電子部品を搭載したプリント配線板を示している。 図１中のハンダ槽１０に取り付けたロングリード電子部品用の吹き口体４を示す要部側断面図である。 図１中のハンダ槽１０に取り付けたショートリード用の吹き口体５を示す要部側断面図である。 図１中のハンダ槽１０に取り付けたロングリード電子部品用の吹き口体４をやや上面から見た場合を示す斜視図である。 図１中のハンダ槽１０に取り付けたショートリード用の吹き口体５をやや上面から見た場合を示す斜視図である。

符号の説明

１ プリント配線板、２ 電子部品、３ 搬送コンベア、４ 吹き口体、４ａ 取り付け部、５ 吹き口体、６ ポンプ、７ ネジ、８ エレベータ機構、９ 移動手段、１０ ハンダ槽、１０ａ 取り付け部、１１ 溶融ハンダ、１２ 吹き出し口、１３ 吹き出し口、１５ ショートリード、１６ ロングリード、１４ ハンダ供給路、１００ ハンダ槽部、２００ ワーク搬送部、３００ エレベータ部、４００ ハンダ槽搬送部。

Claims (6)

1. 電子部品を搭載したプリント配線板を搬送するワーク搬送部と、
   前記ワーク搬送部の下方に配置され、溶融ハンダを貯留したチャンバを有するハンダ槽部と、
   前記プリント配線板を収容可能なサイズの吹き出し口を有し、前記チャンバに対して着脱自在な第１の吹き口体と、
   前記ハンダ槽部を保持し、上下動させるエレベータ部とを備え、
   搬送された前記プリント配線板が前記吹き出し口の直上に位置した時に前記ワーク搬送部が停止し、
   前記エレベータ部が、前記吹き出し口から噴出する前記溶融ハンダに前記プリント配線板の被ハンダ付け部が接触するまで、前記ハンダ槽部を上昇させて一括フローハンダ付けを行い、
   前記一括フローハンダ付けが終了後に、前記エレベータ部が、前記ハンダ槽部が前記電子部品のリードと干渉しない位置まで前記ハンダ槽部を下降させることを特徴とするハンダ付け装置。
2. 前記チャンバに着脱自在で、前記プリント配線板の幅よりも広い幅のスロット状の吹き出し口を有する第２の吹き口体を備え、
   前記プリント配線板に搭載した前記電子部品のリード長さに応じて、前記第１の吹き口体と前記第２の吹き口体とを交換することを特徴とする請求項１記載のハンダ付け装置。
3. 前記エレベータ機構を保持すると共に、接地面に対して移動可能な移動手段を有し、
   前記ハンダ槽部及び前記エレベータ部を搬送するハンダ槽搬送部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のハンダ付け装置。
4. 前記ハンダ槽部が前記エレベータ部から着脱自在であることを特徴とする請求項３記載のハンダ付け装置。
5. 前記第１の吹き口体または前記第２の吹き口体に対して前記チャンバから前記溶融ハンダを供給するポンプを備えた請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のハンダ付け装置。
6. 前記ポンプが押し出し式または噴流式ポンプであることを特徴とする請求項５記載のハンダ付け装置。
   

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