JP2015112619A - 半田付け装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
従来から、プリント基板に対して電子部品を機械的にハンダ付する方法として、『フロー半田付け法』や『リフロー半田付け法』が行われている。
そこで、筒状の半田ごてを使用することにより、半田付け箇所にそれぞれ必要十分な加熱処理を行う技術として、たとえば下記の特許文献1および特許文献2が開示されている。なお、以下に述べる文献の説明で記載した符号は公報に掲載されたものである。
特許文献1は、複数の導電性パッドへのハンダ付着方法を開示する。この文献には、つぎの記載がある(段落0023〜0024、図2)。
ハンダ・ノズル経路68は、A地点からB地点へ移動し、その後は、同様にしてC地点及び残りの地点へと移動する。A地点は第1のリニア・アレイ60のラインから選択された距離だけオフセットされている。これは、ハンダ・ノズル・アセンブリ20が、位置合わせ地点72の上部を通過しないようにするためである。かかる位置合わせ地点72は、電子部品を所望の位置に光学的に位置合わせして、かかる電子部品の導体リードを導電性パッド18と一致させることにある。
ハンダ・ノズル・アセンブリ20は、先ずA地点に位置決めされ、そして所望の量のハンダ線44がハンダ・ノズル・アセンブリ20内の空洞へ供給される。次に、ハンダ・ノズル・アセンブリ20の下側に延出するハンダ液滴がプレーナ表面16に接触し得るように、ハンダ・ノズル・アセンブリ20が、プレーナ表面16の上方で適当な高さまで下降される。次に、ハンダ・ノズル・アセンブリ20は、ほぼ一定の速度でB地点へ移動され、その後、第1のリニア・アレイ60に追随する選択された移動ラインに沿ってC地点へ移動される。
先ず、上述した半導体パッケージ10のリード14をスルーホール22に挿入する。続いて、リード14の挿入リード部16と、非挿入リード部20との境界がプリント配線基板28のパッケージ本体側の環状金属ランド26Aの上面に一致するように、リード14を位置決めする。次いで、挿入リード部16と、筒状金属ランド部24及び環状金属ランド部26Bとを、鉛フリーはんだを使ってはんだ接合し、接合はんだ部30を形成することにより、半導体パッケージ10をプリント配線基板28に実装することができる。
しかしながら、各導電性パッド18に対してハンダ・ノズル・アセンブリ20の移動位置を決定する方法について、具体的な言及はない。
しかしながら、各スルーホール22に対してはんだごての移動位置を決定する方法について、具体的な言及はない。
本発明の目的は、スルーホールに対して半田ごてを搬送して行なう半田付け工程において半田ごての位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めた半田付け装置および方法を提供することである。
上記目的を達成するため、請求項1の半田付け装置は、つぎの構成を採用した。
筒状の半田ごてによって基板のスルーホールに対して半田付けを行う装置であって、
上記半田ごてが搭載されたノズルユニットを、X方向,Y方向およびZ方向に搬送できる搬送ユニットと、
上記半田ごての位置において上記スルーホールを撮影するカメラが搭載され、上記ノズルユニットに替えて上記搬送ユニットに取り付け可能なカメラユニットと、
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像をモニタ用に表示することにより、上記スルーホールに対する半田ごての位置を位置決めするための表示装置と、
上記位置決めされた位置における上記搬送ユニットにおける座標を記憶する記憶手段と、
上記記憶手段に記憶された上記座標に基づいて、上記ノズルユニットを上記搬送ユニットに取り付けて行う半田付け工程を制御する制御手段とを備えた。
請求項2の半田付け装置は、請求項1の構成に加えて次の構成を採用した。
上記記憶手段に記憶する上記搬送ユニットにおけるX方向およびY方向の座標は、
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を表示装置に表示し、上記表示装置の表示画面上において上記スルーホールの位置が所定位置になったときの座標である。
請求項3の半田付け装置は、請求項1または2の構成に加えて次の構成を採用した。
上記記憶手段に記憶する上記搬送ユニットにおけるZ方向の座標は、
上記基板に対して上記半田ごての先端が接触する高さにあらかじめ上記カメラの焦点を合わせておき、上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を表示装置に表示し、上記表示装置の表示画面上において上記スルーホールの焦点が合ったときの座標である。
請求項4の半田付け装置は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の構成に加えて次の構成を採用した。
上記記憶手段に記憶する上記搬送ユニットにおけるZ方向の座標は、
上記カメラユニットに搭載したレーザ変位センサにより検知した、上記半田ごての先端が上記基板に対して接触する高さになったときの座標である。
上記目的を達成するため、請求項5の半田付け方法は、つぎの構成を採用した。
筒状の半田ごてによって基板のスルーホールに対して半田付けを行う方法であって、
上記半田ごてが搭載されたノズルユニットを、X方向,Y方向およびZ方向に搬送できる搬送ユニットと、
上記半田ごての位置において上記スルーホールを撮影するカメラが搭載され、上記ノズルユニットに替えて上記搬送ユニットに取り付け可能なカメラユニットと、
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像をモニタ用に表示することにより、上記スルーホールに対する半田ごての位置を位置決めするための表示装置とを準備し、
上記位置決めされた位置における上記搬送ユニットにおける座標を記憶手段に記憶するステップと、
上記記憶手段に記憶された上記座標に基づいて、上記ノズルユニットを上記搬送ユニットに取り付けて行う半田付け工程を制御手段により制御するステップとを備えた。
請求項1の半田付け装置は、上記構成を採用したことにより、つぎの効果を奏する。
上記搬送ユニットに上記ノズルユニットに替えて上記カメラユニットを取り付け、上記カメラにより、上記半田ごての位置において上記スルーホールを撮影する。上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を、表示装置にモニタ用として表示し、上記スルーホールに対する半田ごての位置を位置決めする。上記位置決めされた位置における上記搬送ユニットにおける座標を記憶手段に記憶する。上記記憶手段に記憶された上記座標に基づいて、上記ノズルユニットを上記搬送ユニットに取り付けて行う半田付け工程を制御手段により制御する。
このようにすることにより、スルーホールに対して半田ごてを搬送して行なう半田付け工程において半田ごての位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
請求項2の半田付け装置は、上記構成を採用したことにより、つぎの効果を奏する。
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を表示装置に表示し、上記表示装置の表示画面上において上記スルーホールの位置が所定位置になったときの座標を、上記搬送ユニットにおけるX方向およびY方向の座標として上記記憶手段に記憶する。
このようにすることにより、スルーホールに対して半田ごてを搬送して行なう半田付け工程において、半田ごてのX方向およびY方向の座標の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
請求項3の半田付け装置は、上記構成を採用したことにより、つぎの効果を奏する。
上記基板に対して上記半田ごての先端が接触する高さにあらかじめ上記カメラの焦点を合わせておき、上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を表示装置に表示し、上記表示装置の表示画面上において上記スルーホールの焦点が合ったときの座標を、上記搬送ユニットにおけるZ方向の座標として上記記憶手段に記憶する。
このようにすることにより、スルーホールに対して半田ごてを搬送して行なう半田付け工程において、半田ごてのZ方向の座標の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
請求項4の半田付け装置は、上記構成を採用したことにより、つぎの効果を奏する。
上記カメラユニットに搭載したレーザ変位センサにより検知した、上記半田ごての先端が上記基板に対して接触する高さになったときの座標を、上記搬送ユニットにおけるZ方向の座標として上記記憶手段に記憶する。
このようにすることにより、スルーホールに対して半田ごてを搬送して行なう半田付け工程において、半田ごてのZ方向の座標の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
請求項5の半田付け方法は、上記構成を採用したことにより、つぎの効果を奏する。
上記搬送ユニットに上記ノズルユニットに替えて上記カメラユニットを取り付け、上記カメラにより、上記半田ごての位置において上記スルーホールを撮影する。上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を、表示装置にモニタ用として表示し、上記スルーホールに対する半田ごての位置を位置決めする。上記位置決めされた位置における上記搬送ユニットにおける座標を記憶手段に記憶する。上記記憶手段に記憶された上記座標に基づいて、上記ノズルユニットを上記搬送ユニットに取り付けて行う半田付け工程を制御手段により制御する。このようにすることにより、スルーホールに対して半田ごてを搬送して行なう半田付け工程において半田ごての位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
図1は、本発明が適用される半田付け装置1の一例を示す図である。
この半田付け装置1は、筒状の半田ごて20によって、ワーク台17上のプリント基板5のスルーホール8に対して半田付けを行う装置である。
図2は、ヘッドユニット2の切断機構10を説明する図である。
上記切断機構10は、受け刃11を有する切断プレート16と、複数の切り刃12を有する切断ギヤ15と、上記切断ギヤ15を回転駆動するためのモータ13とを含んで構成されている。受け刃11は送りローラ14の直下に位置し、糸半田21の供給を受ける供給孔11aを有する筒状である。切り刃12は糸半田21を保持する保持孔12aを有する筒状である。切断ギヤ15には、回転軸を中心として対称な位置に、この例では2つの切り刃12が配置されている。一方の切り刃12が受け刃11と同軸位置になるところに切断ギヤ15が停止した状態で、他方の切り刃12と同軸位置になるところに排出孔11cおよび半田ごて20が配置されている。
上記搬送ユニット4は、上述したように、半田ごて20が搭載されたノズルユニット51を、X方向,Y方向およびZ方向に搬送できるよう、X方向搬送部42,Y方向搬送部43およびZ方向搬送部41を備えて構成されている。
図3は、半田付け工程を説明する図である。
この半田付け装置1は、プリント基板5上のスルーホール8に電子部品7の導線6を挿入した状態でスルーホール8と導線6を糸半田片21aで接合するものである。先端が、スルーホール8を通過した導線6を筒状の半田ごて20の中空路に侵入させた状態で、筒状の半田ごて20の先端がスルーホール8の周囲に押し付けられる。この状態で、糸半田片21aが、筒状の半田ごて20の中空路に供給され、先端部で加熱溶融して半田付けが行われるのである。図において符号9は、切断機構10で切断されて得られた糸半田片21aを筒状の半田ごて20に案内するガイド管9である。
上述した半田付け工程においては、各スルーホール8の位置に半田ごて20を正確に位置決めすることが重要である。そこで、上述した半田付け工程を行う前の準備として、各スルーホール8の位置(X方向、Y方向、Z方向における座標)を記憶させるティーチングを行う。このティーチングにおいて記憶した各スルーホール8の位置(X方向、Y方向、Z方向における座標)に基づいて、半田付け工程において半田ごて20を順次位置決めする。
図4は、上記ヘッドユニット2に対し、ノズルユニット51に替えてカメラユニット52を取り付けた状態を示す。
図5は、上記ヘッドユニット2に対し、ノズルユニット51に替えてマスター治具60を取り付けた状態を示す。
図6は、上記半田付け装置の制御系統を説明するための図である。
この半田付け装置1は、表示装置70と、コンピュータ装置71を備えている。
図7は、上記スルーホール8に対する半田ごて20の位置を位置決めする状態を説明する図である。
本実施形態の半田付け装置1および方法は、次の作用効果を奏する。
このようにすることにより、スルーホール8に対して半田ごて20を搬送して行なう半田付け工程において半田ごて20の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
このようにすることにより、スルーホール8に対して半田ごて20を搬送して行なう半田付け工程において、半田ごて20のX方向およびY方向の座標の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
このようにすることにより、スルーホール8に対して半田ごて20を搬送して行なう半田付け工程において、半田ごて20のZ方向の座標の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
このようにすることにより、スルーホール8に対して半田ごて20を搬送して行なう半田付け工程において、半田ごて20のZ方向の座標の位置決めを正確に行い、半田付けの確実性と信頼性を高めることができた。
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。
2:ヘッドユニット
3:フローティングユニット
4:搬送ユニット
5:プリント基板
6:導線
7:電子部品
8:スルーホール
9:ガイド管
10:切断機構
11:受け刃
11a:供給孔
11c:排出孔
12:切り刃
12a:保持孔
13:モータ
14:送りローラ
15:切断ギヤ
16:切断プレート
17:ワーク台
20:半田ごて
21:糸半田
21a:糸半田片
22:リール
30:エアシリンダ
31:ガイド機構
41:Z方向搬送部
41a:Z方向駆動モータ
42:X方向搬送部
42a:X方向駆動モータ
43:Y方向搬送部
43a:Y方向駆動モータ
44:ボールねじ
45:支持部材
46:昇降ユニット
49:記憶手段
50:制御手段
51:ノズルユニット
52:カメラユニット
53:カメラ
54:ライトユニット
55:ライト
56:レーザ変位センサ
57:X調整部
57A:ツマミ
58:Y調整部
58A:ツマミ
60:マスター治具
60A:嵌合部
61:センター調節用治具
61A:センター穴
70:表示装置
71:コンピュータ装置
72:基準線
Claims (5)
- 筒状の半田ごてによって基板のスルーホールに対して半田付けを行う装置であって、
上記半田ごてが搭載されたノズルユニットを、X方向,Y方向およびZ方向に搬送できる搬送ユニットと、
上記半田ごての位置において上記スルーホールを撮影するカメラが搭載され、上記ノズルユニットに替えて上記搬送ユニットに取り付け可能なカメラユニットと、
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像をモニタ用に表示することにより、上記スルーホールに対する半田ごての位置を位置決めするための表示装置と、
上記位置決めされた位置における上記搬送ユニットにおける座標を記憶する記憶手段と、
上記記憶手段に記憶された上記座標に基づいて、上記ノズルユニットを上記搬送ユニットに取り付けて行う半田付け工程を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする半田付け装置。 - 上記記憶手段に記憶する上記搬送ユニットにおけるX方向およびY方向の座標は、
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を表示装置に表示し、上記表示装置の表示画面上において上記スルーホールの位置が所定位置になったときの座標である
請求項1記載の半田付け装置。 - 上記記憶手段に記憶する上記搬送ユニットにおけるZ方向の座標は、
上記基板に対して上記半田ごての先端が接触する高さにあらかじめ上記カメラの焦点を合わせておき、上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像を表示装置に表示し、上記表示装置の表示画面上において上記スルーホールの焦点が合ったときの座標である
請求項1または2記載の半田付け装置。 - 上記記憶手段に記憶する上記搬送ユニットにおけるZ方向の座標は、
上記カメラユニットに搭載したレーザ変位センサにより検知した、上記半田ごての先端が上記基板に対して接触する高さになったときの座標である
請求項1〜3のいずれか一項に記載の半田付け装置。 - 筒状の半田ごてによって基板のスルーホールに対して半田付けを行う方法であって、
上記半田ごてが搭載されたノズルユニットを、X方向,Y方向およびZ方向に搬送できる搬送ユニットと、
上記半田ごての位置において上記スルーホールを撮影するカメラが搭載され、上記ノズル
ユニットに替えて上記搬送ユニットに取り付け可能なカメラユニットと、
上記カメラで撮影した上記スルーホールの画像をモニタ用に表示することにより、上記スルーホールに対する半田ごての位置を位置決めするための表示装置とを準備し、
上記位置決めされた位置における上記搬送ユニットにおける座標を記憶手段に記憶するステップと、
上記記憶手段に記憶された上記座標に基づいて、上記ノズルユニットを上記搬送ユニットに取り付けて行う半田付け工程を制御手段により制御するステップとを備えた
ことを特徴とする半田付け方法。
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