JP2011165984A - 電子部品製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 専用治具、リード線の特殊な成形や加工が不要で、長い金属線をそのまま使用してリード線付き電子部品を連続的に自動生産可能な電子部品製造装置を提供すること。
【解決手段】 一対のリード線となる一対の金属線３を、部品本体２の両端部の幅以下に設定した第１の間隔ｄ１で平行に並べて延在方向に同時に搬送する金属線搬送機構と、一対の金属線３の間隔を、部分的に第１の間隔ｄ１より広い第２の間隔ｄ２に拡大可能であると共に該第２の間隔ｄ２から第１の間隔ｄ１に戻すことが可能な線間隔変更機構５と、第２の間隔ｄ２に広げられた一対の金属線３の間に部品本体２を電極２ａが金属線３に対向するように設置する部品本体設置機構と、部品本体が設置された状態で線間隔変更機構により第１の間隔に戻された金属線と部品本体の電極とを導電性融着材により接続する金属線固定機構と、金属線を所定長さに切断する線切断機構と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、チップサーミスタを利用した温度センサ等の電子部品を自動的かつ連続的に生産可能な電子部品製造装置に関する。

一般に、略直方形状の素子に一対のリード線が固定されたリード線付きの電子部品が多く製品化されている。例えば、このような電子部品として、チップサーミスタの一対の電極に一対のリード線をハンダ付けした温度センサなどが知られている。従来、このようなリード線付きの電子部品の製造方法としては、例えば特許文献１には、予め切断されたリード線の先端領域にクリームハンダを付着させた後、端子電極がクリームハンダと接触するように一対のリード線間に電子部品を挟持させ、リフロー加熱処理を行ってリード線と電極とを接続させる方法が提案されている。

また、特許文献２には、電子部品チップを特殊な形状である櫛状成形体のうち２本の櫛歯で挟持し、電極と接触させた状態で電極と櫛歯とをハンダ付けし、さらに櫛歯の基部を切断してリード線とする方法が提案されている。
さらに、特許文献３には、折り曲げ加工または平打ち加工された２本の金属線の加工部を略コ字状に成形してこの部分でチップ電子部品を挟持し、導電材料で固着する方法が提案されている。

特開２００８−２９４１８０号公報 特公昭６３−１６８９５号公報 特開２００８−１２４２３１号公報

上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、リード線付き電子部品を製造する際に、予め所定長さに切断したリード線を用意し、その先端にクリームハンダを付着させなければならず、複数を連続して自動生産することが困難であった。また、専用の治具を用意してリード線を並べ、その間に電子部品を置く作業が必要になり、このような搬送やハンダ付けのための治具が別途必要であった。また、特許文献２および３に記載の技術では、櫛状や略コ字状などの特殊な形状にリード線を成形または加工する必要があり、長く単純な金属線を使用した連続的な自動生産ができないという不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、専用治具、リード線の特殊な成形や加工が不要で、長い金属線をそのまま使用してリード線付き電子部品を連続的に自動生産可能な電子部品製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の電子部品製造装置は、両端部に一対の電極を有する略直方体形状の部品本体と、前記一対の電極に導電性融着材で接続される一対のリード線と、を備えた電子部品を製造する装置であって、前記一対のリード線となる一対の金属線を、前記部品本体の両端部の幅以下に設定した第１の間隔で平行に並べて延在方向に同時に搬送する金属線搬送機構と、前記一対の金属線の間隔を、部分的に第１の間隔より広い第２の間隔に拡大可能であると共に該第２の間隔から前記第１の間隔に戻すことが可能な線間隔変更機構と、前記第２の間隔に広げられた前記一対の金属線の間に前記部品本体を前記一対の電極が前記一対の金属線に対向するように設置する部品本体設置機構と、前記部品本体が設置された状態で前記線間隔変更機構により前記第１の間隔に戻された前記一対の金属線とこれら金属線で挟まれた前記部品本体の前記一対の電極とを前記導電性融着材により接続する金属線固定機構と、前記一対の電極に接続された前記一対の金属線を所定長さに切断して前記リード線とする線切断機構と、を備えていることを特徴とする。

この電子部品製造装置では、線間隔変更機構により第２の間隔に広げられた一対の金属線の間に部品本体が設置され、この状態で再び線間隔変更機構により第１の間隔に戻された一対の金属線で部品本体を挟持した後に、導電性融着材によって接続を行い、さらに金属線を切断してリード線とするので、長い金属線を使用でき、専用治具、特殊な成形や加工が不要となる。すなわち、部品本体が一対の金属線で挟持された状態のまま一対の金属線と共に製品自体で搬送可能であるので、搬送用や部品設置用の専用治具が不要であると共に、連続して接続工程および切断工程を連鎖させて行うことができる。また、一対の長い金属線のまま部品本体を挟持するので、部品本体を挟み込む形状に成形や加工を行う必要がない。

また、本発明の電子部品製造装置は、前記線間隔変更機構が、前記一対の金属線の間に回転可能に設置され回転軸を通る長軸が前記第２の間隔以上の長さであると共に回転軸を通る短軸が前記第１の間隔より短い形状とされた幅拡大用部材と、該幅拡大用部材を回転させ長軸方向の端部で前記一対の金属線を前記第２の間隔まで押し広げる回転駆動部と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、この電子部品製造装置では、幅拡大用部材を回転させ長軸方向の端部で一対の金属線を第２の間隔まで押し広げるので、幅拡大用部材の回転動作だけで、容易に一対の金属線の幅を第１の間隔から第２の間隔に部分的に広げ、さらに第１の間隔に戻すことができる。

また、本発明の電子部品製造装置は、前記部品本体設置機構が、前記第２の間隔に広げられた前記一対の金属線の間に複数の前記部品本体を互いに間隔を空けて設置可能であることを特徴とする。
すなわち、この電子部品製造装置では、部品本体設置機構が、第２の間隔に広げられた一対の金属線の間に複数の部品本体を互いに間隔を空けて設置可能であるので、複数の部品本体を同時に一対の金属線で挟持状態として、その後の工程を同時に行うことができ、さらに高い生産性を得ることができる。

また、本発明の電子部品製造装置は、前記金属線固定機構が、前記導電性融着材としてハンダペーストを接続する前記金属線と前記電極との上に局所的に塗布するハンダ塗布機構と、前記部品本体を前記ハンダペーストが溶融しない温度で加熱する予熱機構と、塗布された前記ハンダペーストに加熱したエアーを吹き付けてハンダ材を溶融させるハンダ溶融機構と、を備えていることを特徴とする。
すなわち、この電子部品製造装置では、ハンダ塗布機構によりハンダペーストを金属線と電極との上に局所的に塗布し、予熱機構により部品本体をハンダペーストが溶融しない温度で加熱してハンダペースト中の溶剤を蒸発させた後、ハンダ溶融機構によりハンダペーストに加熱したエアーを吹き付けてハンダ材を溶融させるので、ハンダ付けのために手作業でハンダ塗布を行ったりハンダ槽に浸したりする必要が無く、必要最小限の箇所に局所的にハンダペーストを塗布して切断前の金属線と電極との接続を図ることができる。また、予め予熱することで後工程のホットエアーによる部品本体へのダメージを緩和することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る電子部品製造装置によれば、線間隔変更機構により第２の間隔に広げられた一対の金属線の間に部品本体が設置され、この状態で再び線間隔変更機構により第１の間隔に戻された一対の金属線で部品本体を挟持した後に、導電性融着材によって接続を行い、さらに金属線を切断してリード線とするので、長い金属線を使用でき、専用治具、特殊な成形や加工が不要となる。
したがって、組立の全工程が一台の装置に集約されて設備の大幅な簡素化を図ることができると共に工程の連続化および自動化を行うことができ、電子部品の製造効率が向上して、生産の高速化および低コストを図ることができる。

本発明に係る電子部品製造装置の一実施形態において、全体の構成を概略的に示す正面図である。 本実施形態において、電子部品製造装置全体の構成を概略的に示す平面図である。 本実施形態において、線間隔変更機構の構成および一対の金属線の間隔変更を動作順に示す説明図である。 本実施形態において、部品本体設置機構を示す側面図である。 本実施形態において、ハンダ塗布機構および余熱機構を示す側面図である。 本実施形態において、ハンダ溶融機構および余熱機構を示す側面図である。 本実施形態の電子部品製造装置で作製された電子部品を示す平面図である。

以下、本発明に係る電子部品製造装置の一実施形態を、図１から図７を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の電子部品製造装置１は、図１から図３に示すように、両端部に一対の電極２ａを有する略直方体形状の部品本体２と、一対の電極２ａに導電性融着材Ｈで接続される一対のリード線と、を備えた電子部品を製造する装置であって、一対のリード線となる一対の金属線３を、部品本体２の両端部の幅以下に設定した第１の間隔ｄ１で平行に並べて延在方向に同時に搬送する金属線搬送機構４と、一対の金属線３の間隔を、部分的に第１の間隔ｄ１より広い第２の間隔ｄ２に拡大可能であると共に該第２の間隔ｄ２から第１の間隔ｄ１に戻すことが可能な線間隔変更機構５と、第２の間隔ｄ２に広げられた一対の金属線３の間に部品本体２を一対の電極２ａが一対の金属線３に対向するように設置する部品本体設置機構６と、部品本体２が設置された状態で線間隔変更機構５により第１の間隔ｄ１に戻された一対の金属線３とこれら金属線３で挟まれた部品本体２の一対の電極２ａとを導電性融着材Ｈにより接続する金属線固定機構７と、一対の電極２ａに接続された一対の金属線３を所定長さに切断してリード線とする線切断機構８と、上記各機構を制御する制御部Ｃと、を備えている。

上記電子部品は、例えば部品本体２としてチップサーミスタを利用した温度センサ等である。
上記金属線搬送機構４は、金属線３が巻回された一対のボビン４ａと、これらボビン４ａから一対の金属線３を引き出す複数のローラ（図示略）等と、引き出され伸線された一対の金属線３の両側に第１の間隔ｄ１を空けて設置され一対の金属線３の間隔を第１の間隔ｄ１に規制する一対の幅寄せガイド部材４ｂと、を備えている。
また、電子部品製造装置１は、一対の金属線３が伸線された後に加熱により金属線３の被覆を部分的に除去するヒートストリッパー９を備えている。

上記線間隔変更機構５は、図３に示すように、ヒートストリッパー９の下流側に設置され、一対の金属線３の間に回転可能に設置され回転軸を通る長軸が第２の間隔ｄ２以上の長さであると共に回転軸を通る短軸が第１の間隔ｄ１より短い形状とされた幅拡大用部材１０と、該幅拡大用部材１０を回転させ長軸方向の端部で一対の金属線３を第２の間隔ｄ２まで押し広げるモータ等の回転駆動部１１と、を備えている。

上記幅拡大用部材１０は、例えば略半円形状または略半楕円形状とされ、回転させることで、長軸方向を一対の金属線３に対して垂直に向けて一対の金属線３を内側から押し広げると共に、この状態から逆方向に９０度回転させて長軸方向を一対の金属線３に対して平行にして一対の金属線３から離すことができる形状となっている。
なお、一対の金属線３には、一定のテンション（例えば、２ｋｇｆ）が加えられている。

上記部品本体設置機構６は、図４に示すように、複数の部品本体２が並べられた移載用トレー１３から１つの部品本体２を吸着ノズル１４で真空吸着して載置台１２へ移載するチップマウント機構である。

この部品本体設置機構６は、載置台１２および移載用トレー１３の上方に架設された天板部１５と、移載用トレー１３上の部品本体２を下端開口部で真空吸着する吸着ノズル１４と、該吸着ノズル１４が取り付けられ吸着ノズル１４を上下動可能なモータまたはシリンダ等で駆動される吸着ノズル上下動機構１６と、天板部１５の下部に取り付けられ吸着ノズル上下動機構１６を水平移動可能なモータまたはシリンダ等で駆動される吸着ノズル水平移動機構１７と、を備えている。

なお、この部品本体設置機構６は、第２の間隔ｄ２に広げられた一対の金属線３の間に複数の部品本体２を互いに間隔を空けて設置可能である。例えば、本実施形態では、ハンダ付け前の状態で、最大３個まで部品本体２を一対の金属線３間に挟持状態でマウント可能である。

上記金属線固定機構７は、導電性融着材Ｈとしてハンダペースト（クリームハンダ）を接続する金属線３と電極２ａとの上に局所的に塗布するハンダ塗布機構１８と、部品本体２をハンダペーストが溶融しない温度で加熱する予熱機構１９と、塗布されたハンダペーストに加熱したエアーを吹き付けてハンダ材を溶融させるハンダ溶融機構２０と、を備えている。

上記ハンダ塗布機構１８は、ハンダペーストの導電性融着材Ｈを下端から所定量吐出するディスペンサ部２１と、該ディスペンサ部２１が取り付けられディスペンサ部２１を上下動可能なモータまたはシリンダ等で駆動されるディスペンサ上下動機構２２と、天板部１５の下部に取り付けられディスペンサ上下動機構２２を水平移動可能なモータまたはシリンダ等で駆動されるディスペンサ水平移動機構２３と、を備えている。

上記ハンダ溶融機構２０は、加熱したエアー（ホットエアー）を下端から吹き出してリフローするホットエアーノズル２４と、該ホットエアーノズル２４が取り付けられホットエアーノズル２４を上下動可能なモータまたはシリンダ等で駆動されるエアーノズル上下動機構２５と、天板部１５の下部に取り付けられエアーノズル上下動機構２５を水平移動可能なモータまたはシリンダ等で駆動されるエアーノズル水平移動機構２６と、を備えている。

上記予熱機構１９は、上記載置台１２の上部内に設けられたヒータであり、上記ハンダ塗布機構１８の直下およびハンダ溶融機構２０の直下に設置されている。
上記線切断機構８は、上記ハンダ付け後に一対の金属線３を所定長さでカットする切断刃（図示略）を有している。

次に、本実施形態の電子部品製造装置１による電子部品の組立方法について説明する。
まず、金属線搬送機構４により一対のボビン４ａから引き出した一対の金属線３を伸線し、さらにヒートストリッパー９により、金属線３の被覆を部分的に除去する。この後、図３の（ａ）に示すように、一対の金属線３を一対の幅寄せガイド部材４ｂの内側に通して一対の金属線３の間隔を第１の間隔ｄ１に規制しつつ、水平に線間隔変更機構５へ搬送する。

次に、線間隔変更機構５により、一対の金属線３の間隔を、部分的に第１の間隔ｄ１より広い第２の間隔ｄ２に拡大する。すなわち、回転駆動部１１により、図３の（ｂ）に示すように、幅拡大用部材１０を回動させ、長軸方向を一対の金属線３に対して垂直に向けて一対の金属線３を内側から押し広げる。そして、この状態で、図４に示すように、部品本体設置機構６により、移載用トレー１３から１つの部品本体２を吸着ノズル１４で真空吸着して幅が広められた一対の金属線３間の載置台１２へ移載する。このとき、一対の電極２ａを、被覆が除去された部分の一対の金属線３に対向させて設置する。

部品本体２の設置後、線間隔変更機構５により、図３の（ｃ）に示すように、この状態から幅拡大用部材１０を逆方向に９０度回動させて長軸方向を一対の金属線３に対して平行にして一対の金属線３から離すことにより、再び幅が元に戻った一対の金属線３によって部品本体２が挟持される。

次に、金属線搬送機構４により、一対の金属線３に挟まれたまま部品本体２をハンダ塗布機構１８の直下まで搬送し、ハンダ塗布機構１８により、図５に示すように、ディスペンサ部２１から金属線３と電極２ａとの上にハンダペーストである導電性融着材Ｈを所定量吐出させる。そして、この後、金属線搬送機構４により、ハンダペーストが塗布されている状態で一対の金属線３に挟まれたまま部品本体２をハンダ溶融機構２０の直下まで搬送する。この間、予熱機構１９のヒータにより、載置台１２上の部品本体２はハンダペースト中のハンダ材が溶融しない温度で予熱されており、塗布されたハンダペースト中の溶剤が蒸発させられる。

次に、ハンダ溶融機構２０により、図６に示すように、ホットエアーノズル２４からハンダペーストである導電性融着材Ｈに加熱したエアーを吹き付けてハンダ材を溶融させることで、金属線３と電極２ａとをハンダ付けする。
この後、金属線搬送機構４により、ハンダ付けされた部品本体２を線切断機構８まで搬送し、線切断機構８により、部品本体２毎に一対の金属線３を所定長さに切断してリード線とすることで、図７に示すように、一対のリード線Ｌと部品本体２とが導電性融着材Ｈで接続された電子部品Ｅが作製される。そして、金属線３から分離された電子部品Ｅは、次工程へと搬送される。

このように本実施形態の電子部品製造装置１では、線間隔変更機構５により第２の間隔ｄ２に広げられた一対の金属線３の間に部品本体２が設置され、この状態で再び線間隔変更機構５により第１の間隔ｄ１に戻された一対の金属線３で部品本体２を挟持した後に、導電性融着材Ｈによって接続を行い、さらに金属線３を切断してリード線Ｌとするので、長い金属線３を使用でき、専用治具、特殊な成形や加工が不要となる。

すなわち、部品本体２が一対の金属線３で挟持された状態のまま一対の金属線３と共に製品自体で搬送可能であるので、搬送用や部品設置用の専用治具が不要であると共に、連続して接続工程および切断工程を連鎖させて行うことができる。また、一対の長い金属線３のまま部品本体２を挟持するので、部品本体２を挟み込む形状に成形や加工を行う必要がない。なお、一対の金属線３で部品本体２を挟み込む機構を採用したため、薄型の電子部品Ｅの組立も対応可能になる。

また、幅拡大用部材１０を回転させ長軸方向の端部で一対の金属線３を第２の間隔ｄ２まで押し広げるので、幅拡大用部材１０の回転動作だけで、容易に一対の金属線３の幅を第１の間隔ｄ１から第２の間隔ｄ２に部分的に広げ、さらに第１の間隔ｄ１に戻すことができる。
さらに、部品本体設置機構６が、第２の間隔ｄ２に広げられた一対の金属線３の間に複数の部品本体２を互いに間隔を空けて設置可能であるので、複数の部品本体２を同時に一対の金属線３で挟持状態として、その後の工程を同時に行うことができ、さらに高い生産性を得ることができる。

また、ハンダ塗布機構１８により、ハンダペーストを金属線３と電極２ａとの上に局所的に塗布し、予熱機構１９により、部品本体２をハンダペーストが溶融しない温度で加熱してハンダペースト中の溶剤を蒸発させた後、ハンダ溶融機構２０により、ハンダペーストに加熱したエアーを吹き付けてハンダ材を溶融させるので、ハンダ付けのために手作業でハンダ塗布を行ったりハンダ槽に浸したりする必要が無く、必要最小限の箇所に局所的にハンダペーストを塗布して切断前の金属線３と電極２ａとの接続を図ることができる。また、予め予熱することで後工程のホットエアーによる部品本体２へのダメージを緩和することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、金属線切断後にリード線の端末側をハンダ槽に浸けるハンダディップ機構を付加しても構わない。この場合、ハンダ槽をＸＹテーブル上に載せ、都度ディップ位置を変えながら行うことが好ましい。
また、作製された電子部品の絶縁抵抗測定を行う機構を付加しても構わない。例えば、絶縁シートによって電子部品を挟み込み、電圧を一対の電極間に印加して漏れ電流を測定するように構成する。
さらに、例えば２５，５０，７５，１００，１２５ｍｍなどの寸法の異なる電子部品にフレキシブルに対応可能にするため、組立ステージを等間隔で移動可能にした機構を設けても構わない。

１…電子部品製造装置、２…部品本体、２ａ…電極、３…金属線、４…金属線搬送機構、５…線間隔変更機構、６…部品本体設置機構、７…金属線固定機構、８…線切断機構、１０…幅拡大用部材、１１…回転駆動部、１８…ハンダ塗布機構、１９…予熱機構、２０…ハンダ溶融機構、ｄ１…第１の間隔、ｄ２…第２の間隔、Ｅ…電子部品、Ｌ…リード線、Ｈ…導電性融着材

Claims (4)

1. 両端部に一対の電極を有する略直方体形状の部品本体と、前記一対の電極に導電性融着材で接続される一対のリード線と、を備えた電子部品を製造する装置であって、
   前記一対のリード線となる一対の金属線を、前記部品本体の両端部の幅以下に設定した第１の間隔で平行に並べて延在方向に同時に搬送する金属線搬送機構と、
   前記一対の金属線の間隔を、部分的に第１の間隔より広い第２の間隔に拡大可能であると共に該第２の間隔から前記第１の間隔に戻すことが可能な線間隔変更機構と、
   前記第２の間隔に広げられた前記一対の金属線の間に前記部品本体を前記一対の電極が前記一対の金属線に対向するように設置する部品本体設置機構と、
   前記部品本体が設置された状態で前記線間隔変更機構により前記第１の間隔に戻された前記一対の金属線とこれら金属線で挟まれた前記部品本体の前記一対の電極とを前記導電性融着材により接続する金属線固定機構と、
   前記一対の電極に接続された前記一対の金属線を所定長さに切断して前記リード線とする線切断機構と、を備えていることを特徴とする電子部品製造装置。
2. 請求項１に記載の電子部品製造装置において、
   前記線間隔変更機構が、前記一対の金属線の間に回転可能に設置され回転軸を通る長軸が前記第２の間隔以上の長さであると共に回転軸を通る短軸が前記第１の間隔より短い形状とされた幅拡大用部材と、
   該幅拡大用部材を回転させ長軸方向の端部で前記一対の金属線を前記第２の間隔まで押し広げる回転駆動部と、を備えていることを特徴とする電子部品製造装置。
3. 請求項１または２に記載の電子部品製造装置において、
   前記部品本体設置機構が、前記第２の間隔に広げられた前記一対の金属線の間に複数の前記部品本体を互いに間隔を空けて設置可能であることを特徴とする電子部品製造装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電子部品製造装置において、
   前記金属線固定機構が、前記導電性融着材としてハンダペーストを接続する前記金属線と前記電極との上に局所的に塗布するハンダ塗布機構と、
   前記部品本体を前記ハンダペーストが溶融しない温度で加熱する予熱機構と、
   塗布された前記ハンダペーストに加熱したエアーを吹き付けてハンダ材を溶融させるハンダ溶融機構と、を備えていることを特徴とする電子部品製造装置。

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