JP2010141182A - はんだ付け装置及びはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント基板に所定のはんだ付け処理を施すはんだ付け装置を提供する。
【解決手段】基板キャッチ手段は、溶融はんだ表面の高さ位置において、溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態で搬送機構によりプリント基板を搬送方向に対して往復スライド動作させる第１のはんだ付け処理と、溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流していない状態でリフト機構によりプリント基板の保持姿勢を可変させながら搬送機構によりスライド動作を実行することでプリント基板を揺動させる第２のはんだ付け処理を施す。
【選択図】図１５

Description

本発明は、リード部品とチップ部品とを搭載したプリント基板に所定のはんだ付けを施すはんだ付け装置及びはんだ付け方法に関する。

電子機器の各種回路が構成されている配線基板、例えばプリント基板には、回路を構成するための電子部品が実装される。この電子部品をプリント基板へ実装する方法としては、例えば電子部品のリード端子をプリント基板のスルーホールに挿入して行う挿入実装や、チップ部品などに用いる表面実装がある。

近年、電子機器が小型化されてきており、電子機器に用いられるプリント基板は、電子部品を効率よく実装するために、プリント基板の両面に電子部品を実装する形態として、例えばチップ部品とリード部品とを混載したプリント基板（以下、プリント基板という）が採用されている。

図１９に示すようなチップ部品１０１とリード部品１０２とを混載したプリント基板１００を一括してはんだ付けする方法として、例えばフローはんだ付け方法が挙げられる。フローはんだ付け方法には、例えば図２０に示すように、はんだ槽２０１に貯留される溶融はんだを噴流する噴流ノズル２０２を備えるフローはんだ付け装置２００が用いられる。このフローはんだ付け装置２００では、例えば、はんだ槽２０１の上部において傾斜をつけたコンベアを搬送させることで、プリント基板１００を溶融はんだに接触させながら通過させ、チップ部品１０１とリード部品１０２とを一括してはんだ付けする。

特開２００７−２４３０９８号公報

しかしながら、フローはんだ付け装置２００によるはんだ付けでは、例えばプリント基板１００のチップ部品１０１に残留するガスにより、チップ部品１０１に対するはんだ付けを十分に行うことができない。また、フローはんだ付け装置２００によるはんだ付けでは、リード部品１０２のスルーホールの内周壁に対するはんだ付けを十分に行うことができない。

さらに、フローはんだ付け装置２００において、プリント基板１００に対してフローはんだ付けする場合には、プリント基板１００のリード部品１０２のリード部分がはんだ槽２０１内部に設けられた噴流ノズル２０２と接触してしまうことがある。したがって、フローはんだ付け装置２００において、プリント基板１００をフローはんだ付けする場合には、リード部分を短くカットする必要があった。このため、フローはんだ付け装置２００では、処理工程数の増加、はんだ付け回数の増加、はんだ付け装置の大型化といった問題が生じてしまう。

また、チップ部品１０１とリード部品１０２とを分けてはんだ付けを行う方法もあるが、はんだ槽等の設備の大型化、はんだ付けの管理工程数の増大といった問題が生じてしまう。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、処理工程数の増加、はんだ付け回数の増加、はんだ付け装置の大型化をさせることなく、プリント基板に対してはんだ付け処理を良好に施すはんだ付け装置及びはんだ付け方法を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係るはんだ付け装置は、溶融はんだを貯留するはんだ槽と、上記はんだ槽の内部に設けられ上記溶融はんだを溶融はんだ表面から凸状に噴流する噴流ノズルと、上記噴流ノズルに上記溶融はんだを供給するはんだ供給部とを有し、基板搬入手段により搬入したプリント基板に所定のはんだ付け処理を施し、該はんだ付け処理を施したプリント基板を基板搬出手段により搬出するはんだ付け装置であって、上記はんだ槽の上方側に設けられ、上記基板搬入手段により搬入された上記プリント基板を上記基板搬入手段の第１の高さ位置でキャッチするキャッチ機構と、上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を搬送する搬送機構と、上記第１の高さ位置と上記溶融はんだ表面の第２の高さ位置とに亘って上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を昇降移動させるとともに上記プリント基板の保持姿勢を可変させるリフト機構とを有する基板キャッチ手段を備え、上記基板キャッチ手段は、上記第２の高さ位置において、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態で上記搬送機構により上記プリント基板を上記搬送方向に対して往復スライド動作させる第１のはんだ付け処理と、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流していない状態で上記リフト機構により上記プリント基板の保持姿勢を可変させながら上記搬送機構により上記スライド動作を実行することで上記プリント基板を揺動させる第２のはんだ付け処理とを施す。

また、本発明に係るはんだ付け方法は、溶融はんだを貯留するはんだ槽と、上記はんだ槽の内部に設けられ上記溶融はんだを溶融はんだ表面から凸状に噴流する噴流ノズルと、上記噴流ノズルに上記溶融はんだを供給するはんだ供給部と、上記はんだ槽の上方側に設けられ、基板搬入手段により搬入された上記プリント基板を上記基板搬入手段の第１の高さ位置でキャッチするキャッチ機構と、上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を搬送する搬送機構と、上記第１の高さ位置と上記溶融はんだ表面の第２の高さ位置とに亘って上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を昇降移動させるとともに上記プリント基板の保持姿勢を可変させるリフト機構とを有する基板キャッチ手段とを備え、上記基板搬入手段により搬入したプリント基板に所定のはんだ付け処理を施し、該はんだ付け処理を施したプリント基板を基板搬出手段により搬出するはんだ付け装置を用いたはんだ付け方法であって、上記基板搬入手段により搬入された上記プリント基板を上記キャッチ機構によりキャッチするキャッチ工程と、上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を、上記リフト機構により上記第１の高さ位置から上記第２の高さ位置に昇降移動させる移動工程と、上記第２の高さ位置において、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態で上記搬送機構により上記プリント基板を搬送方向に対して往復スライド動作させる第１のはんだ付け処理工程と、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流していない状態で上記リフト機構により上記プリント基板の保持姿勢を可変させながら上記搬送機構により上記スライド動作を実行することで上記プリント基板を揺動させる第２のはんだ付け処理工程とを有する。

本発明によれば、リード部品とチップ部品とを混載したプリント基板のはんだ付け処理を１つのはんだ槽において一括して行うことにより、処理工程数の削減、はんだ付け回数の削減、はんだ付け装置の小型化を図ることが可能となる。また、本発明によれば、溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態でプリント基板をスライド動作させる第１のはんだ付け処理と、溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流していない状態でプリント基板を揺動させる第２のはんだ付け処理とを第２の高さ位置において実行することで、プリント基板におけるはんだ付け不良を防止して品質を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態として示したはんだ付け装置１について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係るはんだ付け装置１では、図１を基準として、「上下（Ｚ軸）」、「左右（Ｘ軸）」、「前後（Ｙ軸）」等の用語を用いるものとし、図１の手前側が「前」、奥行き側が「後」である。

図１乃至図３に示すように、はんだ付け装置１は、プリント基板１００を搬入する基板搬入部２と、プリント基板１００に対してフラックスを塗布するフラックス塗布部３と、プリント基板１００を所定温度に熱するプリヒート部４と、プリント基板１００を所定位置において保持し、所定の動作を実行する基板キャッチ部５と、プリント基板１００に所定のはんだ付け処理を実行するはんだ実行部６と、はんだ付け処理が行われたプリント基板１００を排出する基板搬出部１０と、各部に対して制御信号を出力して各部の駆動を制御する制御処理部１１とを備える。はんだ付け装置１は、後に詳述する第１のはんだ付け処理及び第２のはんだ付け処理によりプリント基板に対するはんだ付け処理を１つのはんだ槽において一括して行う。

基板搬入部２は、例えば、無端状の基板搬入ベルト（図示せず）と、この搬入ベルトを駆動する搬入ベルト駆動モータ（図示せず）からなる搬入コンベア１２を備えている。基板搬入部２は、例えば、搬入ベルト駆動モータにより基板搬入ベルトを右方向に走行させて、搬入したプリント基板１００をフラックス塗布部３に送り出す。

フラックス塗布部３は、基板搬入部２から搬入されたプリント基板１００に対してフラックスを塗布するためのノズル（図示せず）を備える。フラックス塗布部３は、プリント基板１００にフラックスを塗布することではんだの表面張力を小さくし、プリント基板１００に対するはんだの濡れ性を向上させる。

プリヒート部４は、例えば、ヒータ及びファン（図示せず）を備えており、ヒータに対してファンから空気を供給して熱風を循環させる。プリヒート部４は、フラックス塗布部３でフラックスが塗布されたプリント基板１００を所定温度に熱することで、プリント基板１００に塗布されたフラックスを乾燥してフラックスの効果を高める。

基板キャッチ部５は、図１及び図４に示すように、後に詳述するはんだ槽２７の上方側に設けられている。また、基板キャッチ部５は、基板搬入側に設けられた搬入コンベア１２と、所定のはんだ付け処理を施したプリント基板１００を排出する基板搬出側に設けられた搬出コンベア１３との間に設けられている。

基板キャッチ部５は、基板搬入部２により搬入されたプリント基板１００をキャッチするキャッチ機構７と、キャッチ機構７によりキャッチされたプリント基板１００を左右方向、すなわち、基板搬入部２側から基板搬出部１０側への搬送方向に対して往復スライド動作させる搬送機構８と、基板搬入部２の第１の高さ位置と溶融はんだ表面の第２の高さ位置とに亘ってキャッチ機構７によりキャッチされたプリント基板１００を昇降移動させるとともに、プリント基板１００の保持姿勢を可変させるリフト機構９とを有する。

キャッチ機構７は、図５に示すように、基板キャッチシリンダ１４と、この基板キャッチシリンダ１４により駆動されて、プリント基板１００のハンドリングエリアを保持する前後一対の基板キャッチヘッド１５Ｆ、１５Ｂを備え、搬入コンベア１２によって搬送されたプリント基板１００をキャッチする動作を行う。基板キャッチヘッド１５は、それぞれの先端部がプリント基板１００のハンドリングエリアを、後に詳述する搬送機構８における基板くわえ爪１７との間で挟み持って保持する保持部を構成する。また、キャッチ機構７は、はんだ付け処理を施したプリント基板を解放する。

搬送機構８は、図５及び図６に示すように、前後に対向して設けられたキャッチ機構フレーム１８を備える。また、搬送機構８は、キャッチ機構フレーム１８に設けられ、互いに平行に配置された基板くわえ爪１７Ｆ、１７Ｂを有する無端状のチェーンベルト１６Ｆ、１６Ｂと、チェーンベルト１６を駆動する駆動モータ（図示せず）を備える。

搬送機構８は、各基板くわえ爪１７Ｆ、１７Ｂを駆動することでプリント基板１００を左右方向にスライド動作させる。搬送機構８は、搬入コンベア１２から搬送されたプリント基板１００を所定位置まで搬送するとともに、所定のはんだ付け処理が施されたプリント基板１００を搬出コンベア１３に送り出す。

リフト機構９は、図５に示すようにキャッチ機構７の上方に位置し、複数の制御軸１９に固定されたアッパフレーム２１を備える。リフト機構９は、アッパフレーム２１に構成部材を組み付けて構成される。例えば、アッパフレーム２１には、プリント基板１００から排出されるガスを放出するための排煙ファン２２が取り付けられている。

リフト機構９は、図５及び図６に示すように、アッパフレーム２１の四隅領域に位置して上下方向に設置された前後左右４個の基板セット電動シリンダ２３ＦＬ、２３ＢＬ、２３ＦＲ、２３ＢＲを有する。また、リフト機構９は、各基板セット電動シリンダ２３が、それぞれアッパフレーム２１を貫通して先端部をキャッチ機構フレーム１８と連結される前後左右４個の駆動ロッド２６ＦＬ、２６ＢＬ、２６ＦＲ、２６ＢＲを有し、これら駆動ロッド２６を上下方向にスライド動作させる。さらに、リフト機構９は、各駆動ロッド２６がそれぞれの先端部に設けた自在継ぎ手構造からなる自在連結部２５ＦＬ、２５ＢＬ、２５ＦＲ、２５ＢＲを介して、キャッチ機構フレーム１８の四隅領域と連結される。

リフト機構９は、このように４つの基板セット電動シリンダ２３の全てを駆動させることにより、キャッチ機構７によりキャッチしたプリント基板１００を第１の高さ位置と第２の高さ位置とに亘って上下方向に昇降移動させる。

リフト機構９では、プリント基板１００がキャッチ機構７によりキャッチされた状態で、制御処理部１１から出力される制御信号に基づいて各基板セット電動シリンダ２３が駆動される。例えば、リフト機構９は、各基板セット電動シリンダ２３がそれぞれの駆動ロッド２６を下方に向かってスライド動作させて、キャッチ機構フレーム１８を押し下げる。これにより、リフト機構９は、キャッチ機構７とともにプリント基板１００を第１の高さ位置から第２の高さ位置へと下降させ、第２の高さ位置においてプリント基板１００を位置決め保持する。

また、リフト機構９は、各基板セット電動シリンダ２３によりそれぞれの駆動ロッド２６がスライド量を異にしてスライド動作されることで、プリント基板１００の保持姿勢を可変させる。リフト機構９は、各駆動ロッド２６が自在連結部２５を介してキャッチ機構フレーム１８の四隅領域と連結されている。リフト機構９は、各駆動ロッド２６のスライド量が制御されることにより、キャッチ機構フレーム１８を適宜の姿勢に傾けることが可能である。また、リフト機構９は、各駆動ロッド２６のスライド量が制御されることにより、ピールバック動作を実行する。ここで、ピールバック動作とは、キャッチ機構フレーム１８を前後左右に揺動させる動作をいう。

例えば、リフト機構９は、図５（Ａ）に示すように、左側の駆動ロッド２６ＦＬ、２６ＢＬに対して右側の駆動ロッド２６ＦＲ、２６ＢＲを下方に向かって大きなスライド量で駆動させることにより、キャッチ機構フレーム１８を右側下がりの状態に傾ける。これにより、プリント基板１００が右側下がりの保持姿勢となる。

また、リフト機構９は、例えば図５（Ｂ）に示すように、手前側の駆動ロッド２６ＦＬ、２６ＦＲに対して後方側の駆動ロッド２６ＢＬ、２６ＢＲを下方に向かって大きなスライド量をもって駆動させ、キャッチ機構フレーム１８を後ろ下がりの状態に傾ける。これにより、プリント基板１００が後ろ下がりの状態となる。

さらに、リフト機構９は、例えば全ての駆動ロッド２６ＦＬ、２６ＢＬ、２６ＦＲ、２６ＢＲを下方に向かって互いに異なるスライド量を以って駆動させ、キャッチ機構フレーム１８を前後左右に適宜の角度で傾ける。これにより、プリント基板１００が前後左右に適宜の角度で傾いた状態となる。

このように、リフト機構９は、前後或いは左右又は全ての駆動ロッド２６を互いに異なるスライド量と時間とで駆動させることにより、上述したピールバック動作を行うことが可能となる。したがって、リフト機構９は、各駆動ロッド２６の個別制御を行うことにより、プリント基板１００における部品の混載状態等に応じた保持姿勢の変化を実行することができる。なお、リフト機構９は、４個の基板セット電動シリンダ２３と駆動ロッド２６と自在連結部２５により構成したが、かかる構成に限定されるものではない。

はんだ実行部６は、図７に示すように、溶融はんだを貯留するはんだ槽２７と、溶融はんだを整流化するための整流板２８と、噴流ノズル取付け板２９と、溶融はんだを噴流する噴流ノズル３０と、溶融はんだを供給するためのはんだ供給部３１とからなる。

はんだ槽２７は、図７及び図８に示すように、上側からみて略矩形状に形成されている。また、はんだ槽２７は、その内部の下方側に設けられた整流板２８と、はんだ槽２７の内部の上方側に設けられた噴流ノズル取付け板２９と、噴流ノズル取付け板２９に取り付けられた噴流ノズル３０とを有する。

整流板２８は、はんだ槽２７内部の下方側に設けられ、溶融はんだの流れを整流化する。すなわち、はんだ付け装置１では、整流板２８により溶融はんだの流れを整えて、噴流ノズル３０の噴流口に対して均等に溶融はんだを供給することが可能となる。

噴流ノズル取付け板２９は、はんだ槽２７内部の整流板２８の上方側に設けられ、はんだ槽２７に対して取り付け、取り外しが可能となっている。噴流ノズル取付け板２９は、図９に示すように、略矩形状の一主面に噴流ノズル３０を取付けるための略円形状の貫通孔がマトリクス状に設けられている。

噴流ノズル３０は、例えば図９に示すようにそれぞれ略円筒状に形成され、その内部がはんだ供給部３１から供給された溶融はんだが流通可能となるように所定の内径で形成されている。また、噴流ノズル３０は、はんだ槽２７の内部の底面と平行な面方向全体に亘って狭ピッチでマトリクス状に配列されて設けられている。噴流ノズル３０は、それぞれがはんだ供給部３１から供給された溶融はんだを溶融はんだ表面から凸状に噴流する。

はんだ付け装置１では、キャッチ機構７が第２の高さ位置において凸状のはんだ噴流にプリント基板１００を浸漬させることで、例えばチップ部品１０１のはんだ付け性を向上させることができる。また、はんだ付け装置１では、リード部品１０２等の電子部品内のスルーホールの内周壁まではんだ付けが可能となるため、いわゆるスルーホールアップ性を向上させることができる。

なお、噴流ノズル３０は、複数種類の直径が異なるものを適宜組み合わせて配置してもよい。このように、はんだ槽２７では、複数種類の形状の噴流ノズル３０を配置することで、プリント基板１００のはんだ付けに合わせた噴流を適宜発生させることができる。噴流ノズル３０は、噴流ノズル取付け板２９に対して着脱可能に構成してもよい。

噴流ノズル３０は、図１０に示すようにテーパー部３２が設けられている。すなわち、噴流ノズル３０は、はんだ供給部３１から溶融はんだが供給される側の一端部の内径が、溶融はんだを噴流するノズル口の内径よりも大きくなるように形成されている。噴流ノズル３０では、テーパー部３２が形成されることで溶融はんだに直線性が与えられる。したがって、噴流ノズル３０は、はんだ供給部３１から供給された溶融はんだを安定して噴流することができ、後に詳述するようにプリント基板１００に残留するフラックスガスのガス抜き効果を向上させることが可能となる。

なお、噴流ノズル３０の形状は、図１０に示す例に限定されるものではなく、噴流ノズル３０から安定して溶融はんだを噴流することができるものであれば、他の形状としてもよい。

続いて、噴流ノズル３０の変形例について説明する。噴流ノズル３０は、図１１に示すように、その長手方向の一端に結合部３３ａ及び結合部３３ｂを有する構成としてもよい。噴流ノズル３０ａ及び噴流ノズル３０ｂは、結合部３３ａ及び結合部３３ｂを介して噴流ノズル取付け板２９に対して着脱可能となるように形成されている。これにより、はんだ付け装置１では、噴流ノズル３０の交換作業やメンテナンス作業を簡易に行うことができる。

また、図１１に示す噴流ノズル３０ａ及び噴流ノズル３０ｂは、図１２（ａ）に示すように、その内径の寸法が一定となるような形状としてもよい。また、噴流ノズル３０ａは、図１２（ｂ）に示すように、図１２（ａ）の場合より内径寸法を小さくし、内径の長手方向の一端をテーパー状とする形状としてもよい。さらに、噴流ノズル３０ａは、図１２（ｃ）に示すように、長手方向の長さを図１２（ａ）よりも短くした形状としてもよい。

はんだ供給部３１は、図７及び図８に示すように、はんだ槽２７の上方側に設けられたモータ３５と、モータ３５に接続されたベルト３６と、ベルト３６に接続され、モータ３５から回転駆動力を伝達されるプーリ３７と、プーリ３７に接続され、上方部をはんだ槽から突出させたファン軸３８と、ファン軸３８に接続され、はんだ槽２７の内部に設けられた第１のファン３９と、第２のファン４０とから構成されている。

第１のファン３９には、モータ３５ａによる回転駆動力がベルト３６ａ、プーリ３７ａ、及びファン軸３８ａを介して伝えられる。第１のファン３９では、モータ３５ａから伝えられた回転駆動力によりはんだ槽２７に溶融はんだを押し出し、静止した溶融はんだ表面に対して平行なはんだ噴流を生じさせる。なお、はんだ付け装置１では、基板キャッチ部５にプリント基板１００が搬送されてから基板搬出部１０にプリント基板１００を搬出する間は、第１のファン３９を駆動し続けるものとする。

また、第２のファン４０には、モータ３５ｂによる回転駆動力がベルト３６ｂ、プーリ３７ｂ、及びファン軸３８ｂを介して伝えられる。第２のファン４０は、モータ３５ｂから伝えられた回転駆動力により、溶融はんだをはんだ槽２７に押し出して噴流ノズル３０に供給する。噴流ノズル３０では、第２のファン４０からはんだ槽２７を介して供給された溶融はんだをノズル口から噴出することで、凸状のはんだ噴流を生じさせる。これらの第１のファン３９及び第２のファン４０は、その駆動が、例えば操作部４２の操作に基づいて制御処理部１１により制御可能である。

続いて再び図１乃至図３に戻り、基板搬出部１０は、例えば、基板排出ベルト（図示せず）と、基板排出ベルトを駆動する排出ベルト駆動モータ（図示せず）とを備えている。基板搬出部１０では、所定のはんだ付け処理が行われたプリント基板１００が搬出される。

制御処理部１１は、例えばＣＰＵ４１と、操作部４２と、メモリ４３と、表示部４４とを備えている。例えば、制御処理部１１は、操作部４２から供給された操作信号に基づいて、基板搬入部２、フラックス塗布部３、プリヒート部４、基板キャッチ部５、はんだ実行部６及び基板搬出部１０の各部に対して制御信号を出力して各部を駆動させる。これにより、はんだ付け装置１は、プリント基板１００の所定はんだ付け部位に対するはんだ付け処理を実行する。

続いて、はんだ付け装置１を用いたはんだ付け処理方法について説明する。以下で説明するはんだ付け処理方法は、第１のはんだ付け処理及び第２のはんだ付け処理からなる。まず、第１のはんだ付け処理では、リード部品１０２とチップ部品１０１とを混載したプリント基板１００に対して全体的にはんだ付けをする。続いて、第２のはんだ付け処理では、プリント基板１００に対して仕上げのはんだ付けをする。

第１のはんだ付け処理では、図１３に示すように、基板キャッチ部５は、制御信号に基づいてリフト機構９を駆動して、プリント基板１００を第１の高さ位置から第２の高さ位置へ移動させる。はんだ付け装置１は、凸状のはんだ噴流にプリント基板１００を浸漬することで、例えばチップ部品１０１のはんだ付け性を向上させることができる。また、はんだ付け装置１では、リード部品１０２等の電子部品内のスルーホールの内周壁まではんだ付けが可能となるため、いわゆるスルーホールアップ性を向上させることができる。

続いて図１４に示すように、基板キャッチ部５は、第２の高さ位置において、溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態で搬送機構８によりプリント基板１００を左右方向にスライド動作させる。換言すると、はんだ付け装置１では、凸状のはんだ噴流にプリント基板１００が浸漬した状態でプリント基板１００をスライド動作することで、例えばチップ部品１０１に残留するガスが抜けやすくなり、ガス抜きが不完全となるのを防止することができる。したがって、はんだ付け装置１では、チップ部品１０１のはんだ付け性を良好にして、はんだ付け不良の発生をより効果的に防止することができる。

続いて、第２のはんだ付け処理では、はんだ付け装置１は、溶融はんだが凸状に噴流していない状態、すなわち、図１５に示すように溶融はんだがはんだ槽２７内で水平な状態でリフト機構９によりプリント基板１００の保持姿勢を可変させながら左右方向にスライド動作させる。具体的に、はんだ付け装置１は、基板キャッチ部５により、図１５（ａ）〜図１５（ｃ）に示すようなプリント基板１００を揺動させるはんだ付け処理を実行する。

例えば、図１５（ａ）に示すように、基板キャッチ部５は、リフト機構９の右側の駆動ロッド２６ＦＲ、２６ＢＲの下降方向への駆動量を左側の駆動ロッド２６ＦＬ、２６ＢＬの下降方向への駆動量よりも大きくする。このとき、基板キャッチ部５は、搬送機構８によりプリント基板１００を右方向に移動させる。また、図１５（ｂ）に示すように、基板キャッチ部５は、第２の高さ位置において、搬送機構８によりプリント基板１００を左右方向に動作させる。さらに、図１５（ｃ）に示すように、基板キャッチ部５は、リフト機構９により右側の駆動ロッド２６ＦＲ、２６ＢＲの上昇方向への駆動量を左側の駆動ロッド２６ＦＬ、２６ＢＬの上昇方向への駆動量よりも大きくする。このとき、基板キャッチ部５は、搬送機構８によりプリント基板１００を右方向に移動させる。

このように、はんだ付け装置１は、溶融はんだが凸状に噴流していない状態、すなわち溶融はんだがはんだ槽２７内で水平な状態で第２のはんだ付け処理を実行することで、プリント基板１００におけるはんだブリッジの発生を防止することができる。

また、はんだ付け装置１は、溶融はんだが凸状に噴流していない状態で第２のはんだ付け処理を実行することで、リード部品１０２とランドとのはんだ付けにおけるはんだフィレットを正常な状態で形成することができる。これにより、はんだ付け装置１は、例えば、はんだが過剰である場合に生じてしまう隣接したリード部品１０２とのショートや、はんだが不足した場合に生じてしまう接続不良を防止することができる。

続いて、図６、図１６及び図１７Ａ〜図１７Ｅを参照しながら、はんだ付け処理方法の一例を説明する。

先ず、ステップＳ１において、基板キャッチ部５は、プリント基板１００を基板下降開始位置に配置する（図１７（ａ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動して、プリント基板１００を所定の位置に配置する。

ステップＳ２において、はんだ実行部６は、はんだ供給部３１におけるモータ３５ｂの駆動を開始して、溶融はんだを噴流ノズル３０から凸状に噴流させる。

ステップＳ３において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄをともに下降する（図１７（ｂ）、図１７（ｃ））。具体的に、基板キャッチ部５は、４つの基板セット電動シリンダ２３を下降方向に駆動してプリント基板１００を第２の高さ位置で停止させる。

ステップＳ４において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動する（図１７（ｄ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。すなわち、プリント基板１００は、溶融はんだ表面と略並行に右方向に移動する。

ステップＳ５において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を左方向に駆動する（図１７（ｅ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を左方向に駆動して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。すなわち、プリント基板１００は、溶融はんだ表面と略並行に左方向に移動する。

ステップＳ６において、基板キャッチ部５は、ステップＳ４及びステップＳ５での左右方向のスライド動作を繰り返す（図１７（ｆ））。

ステップＳ７において、はんだ実行部６は、モータ３５ｂの駆動を停止する（図１７（ｇ））。これにより、はんだ実行部６では、噴流ノズル３０から凸状の溶融はんだが噴流するのを停止させる。

ステップＳ８において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ａ、１９Ｂの下降を開始する（図１７（ｈ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＲ、２３ＦＲの下降方向への駆動を開始して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。これにより、プリント基板１００は、保持姿勢が右下がりの状態となる。

ステップＳ９において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動する（図１７（ｉ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと右斜め下方向に移動させる。

ステップＳ１０において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ｃ、１９Ｄの下降を開始する（図１７（ｊ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＬ、２３ＦＬの下降方向への駆動を開始して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。これにより、プリント基板１００は、保持姿勢が左下がりの状態となる。

ステップＳ１１において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ａ、１９Ｂの下降を停止する（図１７（ｋ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＲ、２３ＦＲの下降方向への駆動を停止して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。

ステップＳ１２において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ｃ、１９Ｄの下降を停止する（図１７（ｌ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＬ、２３ＦＬの下降方向への駆動を停止して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。これにより、プリント基板１００の一主面が溶融はんだ表面に接触した状態となる。

ステップＳ１３において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７の駆動を停止する（図１７（ｍ））。具体的に、基板キャッチ部５は、ステップＳ９で開始した基板くわえ爪１７の駆動を停止して、プリント基板１００を実線位置で停止させる。

ステップＳ１４において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を左方向に駆動する（図１７（ｎ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を左方向に駆動して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。すなわち、プリント基板１００は、溶融はんだ表面と略並行に移動する。

ステップＳ１５において、基板キャッチ部５は、ステップＳ１３及びステップＳ１４での動作を繰り返す（図１７（ｏ））。具体的に、基板キャッチ部５は、ステップＳ１３及びステップＳ１４で実行した基板くわえ爪１７による左右方向のスライド動作を繰り返す。

ステップＳ１６において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動する（図１７（ｐ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。すなわち、プリント基板１００は、溶融はんだ表面と略並行に右方向に移動する。

ステップＳ１７において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ａ、１９Ｂを上昇する（図１７（ｑ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＲ、２３ＦＲの上昇方向への駆動を開始して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。これにより、プリント基板１００の保持姿勢が右上がりの状態となる。

ステップＳ１８において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ｃ、１９Ｄを上昇する（図１７（ｒ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＬ、２３ＦＬの上昇方向への駆動を開始して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。

ステップＳ１９において、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７の駆動を停止する（図１７（ｓ））。具体的に、基板キャッチ部５は、ステップＳ１６で開始した基板くわえ爪１７の右方向への駆動を停止して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。

ステップＳ２０において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ａ、１９Ｂの上昇を停止する（図１７（ｔ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＲ、２３ＦＲの上昇方向への駆動を停止して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。

ステップＳ２１において、基板キャッチ部５は、制御軸１９Ｃ、１９Ｄの上昇を停止する（図１７（ｕ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板セット電動シリンダ２３ＢＬ、２３ＦＬの上昇方向への駆動を停止して、プリント基板１００を破線位置から実線位置へと移動させる。これにより、プリント基板１００の一主面が溶融はんだ表面と略平行な状態となる。

ステップＳ２２において、基板キャッチ部５は、プリント基板１００を排出する（図１７（ｖ））。具体的に、基板キャッチ部５は、基板くわえ爪１７を右方向に駆動して、はんだ付け処理が実行されたプリント基板１００を基板搬出部１０に搬送する。

ステップＳ２３において、はんだ付け装置１は、はんだ付け処理を終了する（図１７（ｗ））。

このように、はんだ付け装置１では、プリント基板１００のはんだ付けを１つのはんだ槽において一括して行うことが可能となる。これにより、リード挿入部品のリード部分をカットするような処理工数の増加、はんだ付け回数の増加、はんだ付け装置の大型化を防止することができる。

また、はんだ付け装置１では、上述した第１のはんだ付け処理と第２のはんだ付け処理とを実行することで、プリント基板１００におけるはんだ付け不良を防止して、プリント基板１００の品質を向上させることが可能となる。

続いて、上述したはんだ付け処理方法の操作について説明する。一例として、基板キャッチ部５が図１８に示すようなシリンダ配置４５である場合について説明する。すなわち、シリンダ配置４５におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが、図６に示す制御軸１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄにおける基板セット電動シリンダ２３ＦＬ、２３ＢＬ、２３ＦＲ、２３ＢＲにそれぞれ相当する場合である。

まず、表示部４４に表示された操作画面の下降方法を操作部４２により選択すると、下降方法を選択するための下降方法選択画面４６がポップアップする。ユーザが操作部４２により下降方法として４軸同時下降、ＡＢ軸同時下降、ＡＣ軸同時下降、ＢＤ軸同時下降、ＣＤ軸同時下降から何れかを選択して決定ボタン４７を選択すると、選択された下降方法がはんだ付け装置１で実行される。

また、図１８に示す操作画面のピールバックを操作部４２により選択すると、ピールバック方法を選択するためのピールバック方法選択画面４８がポップアップする。ユーザが操作部４２によりピールバック方法として４軸同時上昇、ＡＢ同時上昇、ＡＣ軸同時上昇、ＢＤ軸同時上昇、ＣＤ軸同時上昇から何れかを選択して決定ボタン４９を選択すると、選択されたピールバック方法がはんだ付け装置１で実行される。

以上のように、本実施の形態に係るはんだ付け装置１では、プリント基板１００のはんだ付けを１つのはんだ槽２７において一括して行うことにより、処理工程数の削減、はんだ付け回数の削減、はんだ付け装置の小型化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るはんだ付け装置１では、溶融はんだが凸状に噴流した状態でプリント基板１００をスライド動作させる第１のはんだ付け処理と、溶融はんだが凸状に噴流していない状態でプリント基板１００を揺動させる第２のはんだ付け処理とを実行することで、プリント基板におけるはんだ付け不良を防止して品質を向上させることが可能となる
さらにまた、本実施の形態に係るはんだ付け装置１では、プリント基板１００を搬送する搬送コンベアを従来のように傾斜状ではなく水平状にすることができるため、装置の小型化、インライン化、プリント基板１００の仕掛りの削減を図ることができる。

また、本実施の形態に係るはんだ付け装置１では、いわゆる手動によるジャブ付けを簡易に再現するとともに、手動によるはんだ付けの場合に生じてしまうはんだ付けの不規則性を削減して、一定したはんだ付けを行うことが可能となる。

なお、本実施の形態に係るはんだ付け装置１では、リード部品とチップ部品とを混載したプリント基板に所定のはんだ付け処理を施す場合について説明したが、対象となるプリント基板がこれ以外のもの、例えばチップ部品のみを搭載したプリント基板についても適用可能である。

はんだ付け装置を示す正面断面図である。 はんだ付け装置を示す平面図である。 はんだ付け装置の内部構成を示す図である。 基板キャッチ部とはんだ実行部を示す正面図である。 基板キャッチ部の（Ａ）右下がりピールバック状態、（Ｂ）前上がりピールバック状態を示す正面図である。 リフト機構を示す平面図である。 はんだ実行部を示す正面断面図である。 はんだ実行部を示す平面図である。 噴流ノズル取付け板に噴流ノズルが取り付けられた状態を示す図である。 噴流ノズルのテーパー部を示す図である。 噴流ノズルの変形例を示す図である。 噴流ノズルの変形例を示す図である。 第１のはんだ付け処理を説明するための図である。 第１のはんだ付け処理を説明するための図である。 第２のはんだ付け処理を説明するための図である。 はんだ付け処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 はんだ付け処理方法の一例を説明するための図である。 はんだ付け処理方法の一例を説明するための図である。 はんだ付け処理方法の一例を説明するための図である。 はんだ付け処理方法の一例を説明するための図である。 はんだ付け処理方法の一例を説明するための図である。 表示部に表示される操作画面の一例を示す図である。 チップ部品とリード部品とを混載したプリント基板を示す図である。 従来のはんだ付け装置を示す図である。

符号の説明

１ はんだ装置、２ 基板搬入部、３ フラックス塗布部、４ プリヒート部、５ 基板キャッチ部、６ はんだ実行部、７ キャッチ機構、８ 搬送機構、９ リフト機構、１０ 基板搬出部、１１ 制御処理部、１２ 搬入コンベア、１３ 搬出コンベア、１４ 基板キャッチシリンダ、１５ 基板キャッチヘッド、１６ チェーンベルト、１７ 基板くわえ爪、１８ キャッチ機構フレーム、１９ 制御軸、２１ アッパフレーム、２２ 排煙ファン、２３ 基板セット電動シリンダ、２５ 自在連結部、２６ 駆動ロッド、２７ はんだ槽、２８ 整流板、２９ 噴流ノズル取付け板、３０ 噴流ノズル、３１ はんだ供給部、３２ テーパー部、３３ 接合部、３５ モータ、３６ ベルト、３７ プーリ、３８ ファン軸、３９ 第１のファン、４０ 第２のファン、４１ ＣＰＵ、４２ 操作部、４３ メモリ、４４ 表示部、１００ プリント基板、１０１ チップ部品、１０２ リード部品、２００ フローはんだ付け装置、２０１ はんだ槽、２０２ 噴流ノズル

Claims (4)

1. 溶融はんだを貯留するはんだ槽と、上記はんだ槽の内部に設けられ上記溶融はんだを溶融はんだ表面から凸状に噴流する噴流ノズルと、上記噴流ノズルに上記溶融はんだを供給するはんだ供給部とを有し、基板搬入手段により搬入したプリント基板に所定のはんだ付け処理を施し、該はんだ付け処理を施したプリント基板を基板搬出手段により搬出するはんだ付け装置であって、
   上記はんだ槽の上方側に設けられ、上記基板搬入手段により搬入された上記プリント基板を上記基板搬入手段の第１の高さ位置でキャッチするキャッチ機構と、上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を搬送する搬送機構と、上記第１の高さ位置と上記溶融はんだ表面の第２の高さ位置とに亘って上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を昇降移動させるとともに上記プリント基板の保持姿勢を可変させるリフト機構とを有する基板キャッチ手段を備え、
   上記基板キャッチ手段は、上記第２の高さ位置において、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態で上記搬送機構により上記プリント基板を搬送方向に対して往復スライド動作させる第１のはんだ付け処理と、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流していない状態で上記リフト機構により上記プリント基板の保持姿勢を可変させながら上記搬送機構により上記スライド動作を実行することで上記プリント基板を揺動させる第２のはんだ付け処理とを施すはんだ付け装置。
2. 上記噴流ノズルが、上記はんだ槽の内部の底面と平行な面方向全体に亘って狭ピッチでマトリクス状に配列されて設けられる請求項１記載のはんだ付け装置。
3. 上記噴流ノズルは、上記はんだ供給部から溶融はんだが供給される側の一端部の内径が、上記溶融はんだを噴流するノズル口の内径よりも大きくなるように形成される請求項１又は請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 溶融はんだを貯留するはんだ槽と、上記はんだ槽の内部に設けられ上記溶融はんだを溶融はんだ表面から凸状に噴流する噴流ノズルと、上記噴流ノズルに上記溶融はんだを供給するはんだ供給部と、上記はんだ槽の上方側に設けられ、基板搬入手段により搬入された上記プリント基板を上記基板搬入手段の第１の高さ位置でキャッチするキャッチ機構と、上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を搬送する搬送機構と、上記第１の高さ位置と上記溶融はんだ表面の第２の高さ位置とに亘って上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を昇降移動させるとともに上記プリント基板の保持姿勢を可変させるリフト機構とを有する基板キャッチ手段とを備え、上記基板搬入手段により搬入したプリント基板に所定のはんだ付け処理を施し、該はんだ付け処理を施したプリント基板を基板搬出手段により搬出するはんだ付け装置を用いたはんだ付け方法であって、
   上記基板搬入手段により搬入された上記プリント基板を上記キャッチ機構によりキャッチするキャッチ工程と、
   上記キャッチ機構によりキャッチされた上記プリント基板を、上記リフト機構により上記第１の高さ位置から上記第２の高さ位置に昇降移動させる移動工程と、
   上記第２の高さ位置において、上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流した状態で上記搬送機構により上記プリント基板を搬送方向に対して往復スライド動作させる第１のはんだ付け処理工程と、
   上記溶融はんだが溶融はんだ表面から凸状に噴流していない状態で上記リフト機構により上記プリント基板の保持姿勢を可変させながら上記搬送機構により上記スライド動作を実行することで上記プリント基板を揺動させる第２のはんだ付け処理工程と
   を有するはんだ付け方法。

Images