JP2008021978A - フラックス塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子の周辺をフラックス溶液でぬらすことなく端子に十分に一定濃度のフラックス溶液を塗布することのできる装置を提供する。
【解決手段】突き出た端子の近傍に端子と同方向に突き出た凸部が存在する部品の当該端子に、フラックス溶液を塗布する装置１において、上面が開口し、前記端子の先端を包囲可能で端子と凸部との間隔よりも薄い肉厚の側面を有し、フラックス溶液を貯留する塗布口４と、塗布口４に連結され、塗布口の容積よりも大きい容積を有し、塗布口にフラックス溶液Ｆを供給するシリンジ３とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、半田付けの前工程などにおいて半田付け対象部位にフラックスを塗布するフラックス塗布装置に関する。

モータ、トランスなどの電子部品には、実装基板のパッド（ランドともいう。）のスルーホールやノンスルーホールに挿入して半田付けされる金属端子が突出して形成されている。例えば図１０に示す４端子のトランスＴにおいては、ボビンＢに巻かれたコイル導線Ｗの端部は、ボビンＢの一方の端面より突出した金属端子Ｍと電気的に接続されている。そして、それらの電子部品における端子Ｍが突き出ている面には通常、スルーホール又はノンスルーホールへの挿入時に電子部品の高さ方向の位置を決めるための凸部Ｃが端子と同方向に突き出ている。端子は、半田付けされる前に表面にフラックス溶液が塗布される。これにより端子表面の酸化皮膜が除去される。フラックス溶液は、フラックス剤とアルコールなどの希釈液との混合溶液である。従って、蒸発して濃度が変わりやすく、半田付け部の品質を一定に保つために濃度管理又は蒸発を抑制する工夫が必要である。

従来、この種の端子にフラックスを塗布する装置として、ディップ式（特許文献１）と圧送式（特許文献２）が知られている。ディップ式は、図１１に示すようにフラックス溶液Ｆを貯留したフラックス槽Ｖから小さいポットＰでフラックス溶液を汲み上げ、そのポットＰに端子Ｍを浸した後、ポットＰを下降させるものである。特許文献１では、ポットの昇降時のみフラックス槽の蓋が開くようにしてフラックス溶液の蒸発が抑制されている。一方、圧送式は、フラックス溶液を貯留したタンクやシリンダと細い注出孔を有する塗布ブロックとをチューブで連結し、タンクやシリンダに加えられる圧力によって塗布ブロックよりフラックス溶液を必要量だけ出して端子に付着させるものである。フラックスの供給系を閉経路とするとともに、特許文献２では注出孔の開口端面に表面張力にて微小量のフラックス溶液を保持することにより、フラックス溶液の蒸発が抑制されている。
特開平１１−３４２４６７ 特開平１１− ２６９２１

しかし、従来のディップ式の場合、たとえ特許文献１のように蓋を設けても蓋を開いた時に多量のフラックスが蒸発する。また、位置決め用の凸部Ｃが端子Ｍと同時にポットＰに浸らないようにするために端子Ｍを十分深く浸すことができないか、又は凸部Ｃの濡れを承知で端子Ｍを浸した後に凸部Ｃに付着したフラックスをふき取るかのいずれかであった。余分なフラックスは、実装基板を汚すからである。一方、圧送式の場合、外径の大きな端子の表面に一回で塗布することはできないし、注出孔の開口端面に保持されたフラックス溶液が微小量であるから、蒸発により濃度が不安定となるため、所定の時間間隔で空だしをする必要があり、フラックスを無駄に消費する。
それ故、この発明の課題は、端子の周辺をフラックス溶液でぬらすことなく端子に十分に一定濃度のフラックス溶液を塗布することのできる装置を提供することにある。

その課題を解決するために、この発明のフラックス塗布装置は、
突き出た端子を有する部品の当該端子に、フラックス溶液を塗布する装置において、
上面が開口し、前記端子の先端を包囲可能で、フラックス溶液を貯留する塗布口と、
塗布口に連結され、塗布口の容積よりも大きい容積を有し、塗布口にフラックス溶液を供給するシリンジと
を備えることを特徴とする。
この装置によれば、シリンジが塗布口よりも大きい容積を有するので、一定濃度のフラックス溶液を塗布口に供給することができる。そして、塗布口は端子の先端を包囲可能であればよいから、その開口面積は小さくてよい。従って、蒸発量は少なく、塗布口内の濃度はあまり変化しない。前記部品が端子の近傍に端子と同方向に突き出た凸部を有するときは、塗布口の側面の肉厚を端子と凸部との間隔よりも薄くしておくとよい。塗布口の肉厚が端子と凸部との間隔よりも薄いから、端子を塗布口の側面に寄せて下降させることにより、凸部を槽外に出した状態で十分に端子をフラックス溶液に浸すことができるからである。この場合も、塗布口は、１本の又は凸部を間におかずに隣り合う複数本の端子を受入可能であればよいから、その開口面積は小さくてよい。

この発明の装置によれば、端子の周辺をフラックス溶液でぬらすことなく端子に十分に一定濃度のフラックス溶液を塗布することのできるので、半田付けの品質を低コストで高く維持することができる。

−実施形態１−
この発明のフラックス塗布装置の第一の実施形態を図面と共に説明する。図１は実施形態の塗布装置を示す斜視図、図２は塗布装置と被塗布体であるトランスとの関係を示す要部縦断面図である。
塗布装置１は、４端子などの複数の端子（外径２ｍｍ）を有するトランスＴの当該端子Ｍにフラックス溶液Ｆを塗布するものである。トランスＴと凸部Ｃとの間隔は、２ｍｍである。装置１は、上下二段に棚２ａ、２ｂが設けられた本体２と、ニードル３ａを下向きにして上棚２ａに固定されたシリンジ３と、下棚２ｂに開口面を上向きにして固定された塗布口４と、コントローラ５と、受け容器６とを備える。

シリンジ３は、内径２６ｍｍ、容積７０ｍｌで、上端面がアダプター３ｂで気密に封止され、アダプター３ｂにチューブ７が接続されている。そして、チューブ７を介して図略のエアー源よりコントローラ５で制御された量の加圧エアーがエアーパルスとしてシリンジ３の上部に供給される。ニードル３ａは、連結管３ｃを介して塗布口４の下端と接続されている。塗布口４は、端子Ｍを余裕をもって受け入れ可能な最小限度の例えば３ｍｍ程度の内径と、約０．５ｍｍの肉厚を有する。連結管３ｃは、塗布口４の開口面積よりも小さい流路断面積を有する。受け容器６は、塗布口４の平面積よりも桁違いに大きい開口面積を有し、塗布口４の下に設けられている。

この装置１でフラックス溶液を塗布する方法と作用を説明する。シリンジ３内にフラックス溶液を充填し、エアーパルスの圧力でフラックス溶液を塗布口４に供給する。塗布口４の液面は、塗布口４の開口端面よりも下になるようにコントローラ５で制御する。トランスＴを下降させて一つの端子を塗布口４に浸け、その後上昇させる。トランスＴを鉛直方向の軸回りに９０度回転させ、再び下降させて隣の端子を塗布口４に浸ける。こうして４つの端子全部に塗布が完了したら、トランスＴを半田付け工程に移動させるとともに、次のトランスへのフラックス塗布を開始する。一定本数の端子への塗布が完了する毎にエアーパルスでシリンジ３よりフラックス溶液を塗布口４に供給する。

塗布作業中、凸部Ｃは常に塗布口４の外にあり、濡れることはない。塗布口４から僅かにフラックス溶液Ｆが蒸発するが、シリンジ３内の溶液と常に混ざり合っているため、塗布口４内の溶液濃度はほぼ一定に保たれる。また、しばらく塗布作業をしないときは、シリンジ３内を負圧にして塗布口４の液面を連結管３ｃとの連結部４ａまで下げておく。すると蒸発面積が連結管３ｃの流路断面積まで減るので、蒸発を極力抑制することができる。尚、塗布作業中に万一、端子からフラックス溶液が滴り落ちても受け容器６で受けるので、周囲の環境を汚染することはない。

−実施形態２−
図３は、第二の実施形態のフラックス塗布装置を示す要部断面図である。この実施形態では、塗布口４を透明材料で形成し、その塗布口４を間にして透過型の光電管センサ８の発光素子８ａ及び受光素子８ｂが対向配置されている。その他の構成は実施形態１と同じである。センサ８は、コントローラ５と接続されている。図４はセンサ８の動作原理を示す水平方向断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、空気の屈折率と前記透明材料のそれとが異なることから、発光素子８ａから照射された光は、塗布口４と外気との界面で屈折する。一方、透明材料の屈折率とフラックス溶液のそれとは近いから、塗布口４内の液面がセンサ８より高い場合は塗布口４と溶液との界面で直進し（図４（ａ））、逆に低い場合は屈折を繰り返して受光素子８ｂに入射する（図４（ｂ））。これにより、塗布口４内の液面が受発光素子８ａ、８ｂよりも低くなると同時に、センサ８が信号をコントローラ５に送り、その信号に基づいてコントローラ５が自動的にエアーパルスをシリンジ３に送る。その結果、液面が常時ほぼ一定に保たれ、フラックス溶液の塗布面積が安定する。
尚、センサ８は、その存在がトランスＴの軌道と干渉しない場合は、液面に光を照射し、その反射光を読みとる反射型であってもよい。反射型の場合は、塗布口４の上方に配置される。

−実施形態３−
図５は、第三の実施形態のフラックス塗布装置を示す要部断面図である。この実施形態ではニードル３ａが連結管３ｃの注入口３ｄに直結せず、注入口３ｄの上方に位置するようにシリンジ３が固定されている。従って、注入口３ｄは塗布口４と同じく上面が大気に開放されており、注入口３ｄの液位と塗布口４の液位とは同じである。そして、注入口３ｃを間にして発光素子８ａ及び受光素子８ｂが対向配置されており、注入口３ｃ内の液面が受発光素子８ａ、８ｂよりも低くなるとニードル３ａよりフラックス溶液が滴下される。

−実施形態４−
図６は、第四の実施形態のフラックス塗布装置を示す一部破断正面図である。この実施形態ではシリンジ３内にプランジャー９が摺動可能に装填されている。従って、シリンジ３を横にしたり、図７のように逆さにすることもできる。また、不使用時に蒸発を抑制するために、液面を連結部４ａまで下げるにあたり、フラックス溶液がチューブ７に流れ込む心配が全くない。

−実施形態５−
図８は、第五の実施形態のフラックス塗布装置を示す一部破断正面図である。この実施形態ではシリンジ３内にプランジャー９が摺動可能に装填され、更にその後部にプッシュロッド９ａが取り付けられている。そして、プッシュロッド９ａに図略のサーボモータや油圧シリンダの出力が連結されている。実施形態４に比べて温度変化やフラックス量による水頭圧変化の影響を受けにくく、フラックスの吐出量を高精度にコントロールできる。

−実施形態６−
図９は、第六の実施形態のフラックス塗布装置を示す要部断面図である。この実施形態では装置１が検出用容器１０を備える。そして、連結管３ｃが分岐管であって、塗布口４の下端及びニードル３ａを検出用容器１０の下端と接続している。検出用容器１０は、透明材料からなり、下端が連結管３ｃと連結され、上部が１〜２ｍｍ程度の直径の微小孔１０ａを介して大気に連通している以外は気密性が保たれている。検出用容器１０は、塗布口４とほぼ同じ高さ位置に固定されている。従って、検出用容器１０内の液位は、塗布口４内の液位と同じである。

また、発光素子８ａ及び受光素子８ｂは、検出用容器１０を間にして対向配置されている。この実施形態によれば、検出用容器１０内の液面を検知することで間接的に塗布口４内の液面を検知することができる。塗布口４やシリンジ３の周辺にセンサ８を配置する余裕が無くてもよいし、塗布口４が非透明材料からなっていたり、塗布口４の外周面が汚れたりしていても検知精度に影響は無い。しかも検出用容器１０内の液面は、微小孔１０ａを介してのみ大気と連通しているだけであるから、フラックス溶液の蒸発が最小限に抑えられる。

なお、この実施形態ではセンサ８は、光学方式に代えて超音波方式や静電容量方式であってもよい。超音波方式の場合は、微小孔１０ａを介して液面に超音波を発射し、その反射波の到達時間及び強さを計測する。静電容量方式の場合は、検出用容器１０を金属製とし、微小孔１０ａより棒状電極を検出用容器１０の底まで挿入して棒状電極と検出用容器１０との間の静電容量を計測する。

実施形態１のフラックス塗布装置を示す斜視図である。 塗布装置と被塗布体であるトランスとの関係を示す要部縦断面図である。 実施形態２のフラックス塗布装置を示す要部断面図である。 実施形態２のフラックス塗布装置に用いられるセンサの動作原理を示す水平方向断面図である。 実施形態３のフラックス塗布装置を示す要部断面図である。 実施形態４のフラックス塗布装置を示す一部破断正面図である。 実施形態４のフラックス塗布装置の変形例を示す一部破断正面図である。 実施形態５のフラックス塗布装置を示す一部破断正面図である。 実施形態６のフラックス塗布装置を示す要部断面図である。 塗布対象部品の一つであるトランスを示す斜視図である。 従来のフラックス塗布装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１ フラックス塗布装置
２ 本体
３ シリンジ
４ 塗布口
５ コントローラ
６ 受け容器
７ チューブ
８ 光電管センサ
９ プランジャー

Claims (6)

1. 突き出た端子を有する部品の当該端子に、フラックス溶液を塗布する装置において、
   上面が開口し、前記端子の先端を包囲可能で、フラックス溶液を貯留する塗布口と、
   塗布口に連結され、塗布口の容積よりも大きい容積を有し、塗布口にフラックス溶液を供給するシリンジと
   を備えることを特徴とするフラックス塗布装置。
2. 前記部品が前記端子の近傍に端子と同方向に突き出た凸部を有し、前記塗布口が端子と凸部との間隔よりも薄い肉厚の側面を有する請求項１に記載の装置。
3. 前記塗布口とシリンジとは、塗布口の開口面積よりも小さい流路断面積を有する連結管を介して連結されている請求項１に記載の装置。
4. 前記塗布口の液面を検知するセンサを更に備える請求項１に記載の装置。
5. 下端が前記塗布口の下端に連通し、上部が微小孔を介して大気に連通するとともに、前記塗布口の液位と同じ液位を保ってフラックス溶液を貯留する検出用容器を更に備え、前記センサが検出用容器内の液面を検知することにより、前記塗布口の液面を間接的に検知する請求項４に記載の装置。
6. 前記検出用容器が透明材料からなり、前記センサが光学式センサである請求項５に記載の装置。

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