JP2016096194A - はんだ付け装置、および、それを用いた部品のはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動アームによって部品が保持された状態であっても、適切にはんだ付けを行うことができるはんだ付け、および、それを用いた部品のはんだ付け方法を提供する。【解決手段】 可動アーム１０に保持された部品ＰＡと回路基板ＣＳとをはんだ付けするはんだ付け装置１であって、回路基板ＣＳが配置されるヒーター４０と、当該ヒーター４０において回路基板ＣＳが配置されるべき所定の配置部位以外の部位に設けられ、還元性ガスが噴霧される噴霧口４３とを備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、回路基板に部品をはんだ付けするはんだ付装置およびそれを用いた部品のはんだ付け方法に関する。

回路基板上に電子部品がはんだ付けされた実装基板は、回路パターンが形成された回路基板上に電子部品をはんだ付けすることで作製される。この電子部品の一つとして、チップ型部品がある。一般的に、チップ型部品をはんだ付けするには、まず、回路基板の端子上或いはチップ型部品の端子上にはんだが配置された状態で、チップ型部品を回路基板上に配置する。その後、チップ型部品が配置された回路基板をリフロー炉に通して、チップ型部品が回路基板上にはんだ付けされる。

このとき回路基板の端子やはんだが酸化していると、回路基板の端子のはんだ濡れ性が悪く、適切にチップ型部品と回路基板とをはんだ付けできない場合がある。このため、端子やはんだの酸化膜を還元してはんだ付けを行う技術が提案されている。

下記特許文献１には、このようなはんだ付けを行うはんだリフロー装置が記載されている。このはんだリフロー装置では、加熱されたリフロー炉内に還元性薬液を噴霧すると共に窒素ガスを供給する。この還元性薬液によりはんだ等の酸化膜が還元される。

特開２０１１−１３４８９４号公報

ところで、チップ型部品には回路基板に配置される側にはんだバンプが形成されたフリップチップ型部品がある。フリップチップ型部品ははんだバンプ同士の位置が近く、そのはんだ付けには精密な位置決めが要求される。しかしながら、回路基板上の正確な位置にフリップチップ型部品を配置した場合であっても、上記特許文献１に記載のようにはんだリフロー炉を通すと、はんだが溶融することでフリップチップ型部品の位置を保持する力が小さくなり、フリップチップ型部品の位置がずれてしまうことがある。

このため、フリップチップ型部品をはんだ付けする際に、フリップチップ型部品を回路基板上に搬送する部品搬送装置により、フリップチップ型部品を回路基板上で保持することが行われている。この場合、部品搬送装置でフリップチップ型部品を保持したまま回路基板をはんだリフロー炉に通すことができない。このため、部品搬送装置によってフリップチップ型部品を保持した状態で、回路基板をヒーターにより加熱してはんだ付けを行うことになり、上記のような還元性薬液の噴霧が困難であった。

従って、フリップチップ型部品のような精密な位置決めを必要とするチップ部品を実装する場合にも、はんだ等の酸化膜を除去して適切にはんだ付けを行うことができる技術が求められている。

そこで、本発明は、可動アームによって部品が保持された状態であっても、適切にはんだ付けを行うことができるはんだ付け、および、それを用いた部品のはんだ付け方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、可動アームに保持された部品と回路基板とをはんだ付けするはんだ付け装置であって、前記回路基板が配置されるヒーターと、前記ヒーターにおいて前記回路基板が配置されるべき所定の配置部位以外の部位に設けられ、還元性ガスが噴霧される噴霧口とを備えることを特徴とする。

このはんだ付け装置では、ヒーターにおける回路基板の配置部位以外の部位に還元性ガスの噴霧口が設けられている。このため、可動アームによって保持される部品が回路基板上に配置されている状態において、噴霧口から噴霧される還元性ガスの少なくとも一部は回路基板に向かうように漂う。従って、装置全体を還元性ガス雰囲気とせずとも、回路基板上の酸化膜及び回路基板と部品とを接続するはんだ表面の酸化膜を還元することができる。なお、還元性ガスの噴霧中にヒーターが加熱されている場合には、酸化膜の還元反応時間を短縮することもできる。また、還元性ガスの噴霧中にはんだが溶融している場合には、当該溶融しているはんだの表面に形成された酸化膜が還元される。このように酸化膜を除去することができるため、適切にはんだ付けを行うことができるのである。

また、前記ヒーターにおける前記回路基板の配置部位には吸引口が設けられ、前記吸引口を介して前記回路基板が吸引されることにより前記ヒーターに前記回路基板が保持されることが好ましい。

吸引口による吸引により、回路基板の配置部位以外に設けられる噴霧口から噴霧される還元性ガスを、当該回路基板の配置部位に流れ易くすることができる。従って、可動アームによって保持される部品が回路基板上に配置されている状態において、当該部品の近傍に還元性ガスが漂い易くなる。このため、より効率良くはんだ等の酸化膜を還元することができる。

また、前記噴霧口は、前記配置部位よりも前記可動アーム側に設けられることが好ましい。

このように噴霧口が設けられた場合、配置部位に設けられる吸引口と噴霧口とが面一である場合に比べて、当該吸引口の吸引される回路基板と、その回路基板の上に配置される部品とに対し、空気より軽い還元性ガスを滞留させ易くすることができる。

また、前記噴霧口は、前記配置部位に配置される前記回路基板に近づく方向に開口することが好ましい。

このように噴霧口が設けられた場合、配置部位に設けられる吸引口と噴霧口とが面一である場合に比べて、当該吸引口の吸引される回路基板と、その回路基板の上に配置される部品とに対し、より直接的に噴霧することができる。したがって、より効率的に酸化膜を還元することができる。

また、前記配置部位は、前記噴霧口よりも前記可動アーム側に設けられることが好ましい。

このように噴霧口が設けられた場合、配置部位に配置される回路基板の表面積が大きい場合であっても、その回路基板によって噴霧口が塞がれることを回避することができるため、当該回路基板の大きさにかかわらず適切に酸化膜を還元することができる。

なお、前記吸引口と前記噴霧口とは面一に設けられていても良い。

また、前記ヒーター及び前記回路基板を収容し、前記可動アームに保持された部品を前記回路基板上の所定部位に配置させるための開口を有するはんだ付けボックスを更に備えることが好ましい。

このようなはんだ付けボックスを備えた場合、当該はんだ付けボックス内での還元性ガスの濃度を高くすることができる。従って、より早く酸化膜の除去を行うことができる。

また、前記可動アームに保持された前記部品が前記回路基板に配置された場合、前記可動アームに連結されるアーム駆動部の筺体と前記はんだ付けボックスとで閉じられた空間が形成されることが好ましい。

このような空間が形成される場合には、はんだ付けボックス内での還元性ガスの濃度をより一段と高くすることができる。従って、より早く酸化膜の除去を行うことができる。

また、前記噴霧口は、前記還元性ガスと共に不活性ガスが噴霧されることが好ましい。

不活性ガスにより、部品と回路基板との接続部近傍にある大気を減らすことができる。従って、還元すべき部位が再び酸化することを抑制することができる。

また、前記還元性ガスを加熱するガス加熱用ヒーターを更に備え、前記還元性ガスは、前記ガス加熱用ヒーターにより加熱された状態で前記噴霧口に供給されることが好ましい。

還元性ガスが加熱されることで、還元反応時間をより短縮することができる。また、はんだ付けの際に回路基板の温度が低下することや溶融したはんだが不当に固化することを抑制することができる。

また、本発明の部品のはんだ付け方法は、可動アームに保持された部品を、ヒーターに配置されている回路基板上の所定部位にまで搬送する搬送ステップと、前記可動アームに保持された前記部品が前記所定部位に配置されている状態を維持する配置ステップと、前記ヒーターに設けられる噴霧口から前記還元性ガスを噴霧する噴霧ステップと、前記部品と前記回路基板とをはんだ付けするはんだ付けステップとを備えることを特徴とする。

このような部品のはんだ付け方法によれば、回路基板上に配置した部品を保持した状態ではんだ付けを行うため、回路基板と部品とを接続するはんだが溶融している状態においても、部品の位置を正確に定めることができる。また、回路基板上で部品を保持した状態で、噴霧口から噴霧される還元性ガスの少なくとも一部を回路基板に向かうように漂わせることができるため、装置全体を還元性ガス雰囲気とせずとも、回路基板上の酸化膜や回路基板と部品とを接続するはんだの酸化膜を還元することができる。従って、適切なはんだ付けを行うことができる。

また、本発明の他の部品のはんだ付け方法は、可動アームに保持された部品を、ヒーターに配置されている回路基板にまで搬送する搬送ステップと、前記可動アームに保持された前記部品と前記回路基板との間が所定の距離以下となったときに、前記ヒーターに設けられる噴霧口から前記還元性ガスを噴霧する噴霧ステップと、前記可動アームに保持された前記部品が前記所定部位に配置されている状態を維持する配置ステップと、前記部品と前記回路基板とをはんだ付けするはんだ付けステップとを備えることを特徴とする。

この部品のはんだ付け方法では、部品が回路基板上に配置される前に還元性ガスを噴霧する。従って、はんだと回路基板との接触部等のように、部品が回路基板上に配置された後においては露出しない部位の酸化膜の除去を行うことができる。

さらに、前記可動アームに保持された前記部品と前記回路基板との間が前記所定の距離となった状態で、前記部品の搬送を一時的に停止する停止ステップを更に備え、前記停止ステップ中に前記噴霧ステップを行うことが好ましい。

このように停止状態で還元性ガスを噴霧することで、より適切に部品と回路基板との間を還元性ガス雰囲気とすることができる。従って、部品を回路基板上に配置後に露出しない部位の酸化膜をより適切に還元することができる。

また、前記噴霧ステップを前記部品が前記回路基板上に配置された後まで行うこととしても良い。

部品が回路基板上に配置された後まで還元性ガスの噴霧を行うことで、回路基板により近い位置から還元性ガスを噴霧することができる。従って、回路基板の端子に形成された酸化膜をより効率的に除去することができる。

また、前記噴霧ステップの少なくとも一部と前記はんだ付けステップの少なくとも一部とを同時に行うことが好ましい。

はんだ付けステップ中においても還元性ガスを噴霧することで、溶融したはんだの酸化膜をより適切に除去することができる。また、はんだが溶融する温度であるため、還元反応の時間を短くすることができ、効率的に酸化膜を除去することができる。また、はんだ付けと酸化膜の還元とを同時に行うため、効率的に部品のはんだ付けを行うことができる。

或いは、前記噴霧ステップを前記配置ステップの前に終了することとしても良い。還元性ガスの種類や酸化膜の状態によっては、還元性ガスを部品の配置前に噴霧するだけで、十分に酸化膜を除去することができる場合がある。従って、このような場合には、部品の配置後まで還元性ガスを噴霧せずに還元性ガスを効率的に利用することができる。

また、前記部品が前記回路基板上に配置される前から前記ヒーターにより前記回路基板を加熱することが好ましい。

回路基板が部品配置前から加熱されることで、はんだ付けステップではんだが溶融を開始するまでに要する時間を短くすることができる。また、噴霧した還元性ガスにより酸化膜が還元される際に、基板が加熱されているため、少なくとも基板上の端子に形成された酸化膜を効率的に還元することができる。

以上のように、本発明によれば、可動アームによって部品が保持された状態であっても、適切にはんだ付けを行うことができるはんだ付け、および、それを用いた部品のはんだ付け方法が提供される。

第１実施形態におけるはんだ付け装置を示す図である。 はんだ付け方法の第１の手順を示すフローチャートである。 搬送ステップの様子を示す図である。 噴霧ステップの様子を示す図である。 はんだ付け方法の第２の手順を示すフローチャートである。 噴霧ステップの様子を示す図である。 第２実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。 第３実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。 第４実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。 第５実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。

以下、本発明に係るはんだ付け装置、および、それを用いた部品のはんだ付け方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態におけるはんだ付け装置１を示す図である。図１に示すように、本実施形態のはんだ付け装置１は、アーム駆動部１０、可動アーム２０、第１吸引ポンプ３０、ヒーター４０、はんだ付けボックス５０、第２吸引ポンプ６０、還元性ガス供給部７０、不活性ガス供給部８０、及び、ガス加熱用ヒーター９０を主な構成要素として備える。

アーム駆動部１０は、アーム駆動部１０から鉛直方向に沿って可動アーム２０が上下に移動自在となるように可動アーム２０を保持している。この可動アーム２０を駆動する駆動機構は、例えばアーム駆動部１０の筺体内部に設けられる。また、アーム駆動部１０は、水平方向に延在するガイド１１に沿って移動自在に連結されている。このアーム駆動部１０を駆動する駆動機構は、例えばアーム駆動部１０の筺体外部に設けられる。

可動アーム２０は例えば円柱状の外観を有し、アーム駆動部１０によって鉛直方向と水平方向とに移動可能とされる。この可動アーム２０の先端には、はんだ付けすべき部品ＰＡを吸着するための吸引口２１が設けられている。この吸引口２１には可動アーム２０内を貫通する貫通孔２２が連通している。

第１吸引ポンプ３０は、吸引管３１内の気体を吸引する吸引モードと、当該気体を吸引しない非吸引モードとを有し、これらモードは所定の制御機構により適宜切り替えられる。この第１吸引ポンプ３０における吸引管３１は可動アーム２０の貫通孔２２に連結されており、当該第１吸引ポンプ３１から可動アーム２０の貫通孔２２及び吸引口２１を順次介して部品ＰＡが吸引される。これにより可動アーム２０の吸引口２１で部品ＰＡが吸着し、当該可動アーム２０の先端に部品ＰＡが保持される。

ヒーター４０は、例えば板状でなり、例えばセラミックなどの熱伝導率性が高い部材で構成されている。このヒーター４０のうち、回路基板ＣＳが配置されるべき所定の配置部位（以下、基板配置部位という）には、吸引口４１が設けられている。この吸引口４１にはヒーター４０内を貫通する貫通孔４２が連通している。

また、ヒーター４０の基板配置部位以外には、還元性ガスの少なくとも一部が回路基板ＣＳに向かうように噴霧される噴霧口４３が設けられている。この噴霧口４３は複数有し、当該噴霧口４３の形状及び設置位置は、吸引口４１の中心を通る仮想直線及びその仮想直線に直交する直線を対称軸として線対称とされる。これら噴霧口４３にはヒーター４０内を貫通する貫通孔４４が連通している。

本実施形態の場合、吸引口４１と各噴霧口４３とは、回路基板ＣＳに部品ＰＡが配置される面と面一に設けられている。

はんだ付けボックス５０は、ヒーター４０と、そのヒーター４０に配置される回路基板ＣＳとを収容する部材である。このはんだ付けボックス５０は、底板５１と、その底板５１上に配置される枠部５２と、その枠部５２の上端に連結される天板５３とで構成されている。

底板５１には、ヒーター４０の貫通孔４２に連通する貫通孔５４と、当該ヒーター４０の貫通孔４４に連通する貫通孔５５とが形成されている。また、天板５３には、可動アーム２０に保持された部品ＰＡを、ヒーター４０に配置された回路基板ＣＳ上に配置させるための開口部５４が設けられている。

第２吸引ポンプ６０は、第１吸引ポンプ３０と同様に、吸引管６１内の気体を吸引する吸引モードと、当該気体を吸引しない非吸引モードとを有し、これらモードは所定の制御機構により適宜切り替えられる。この第２吸引ポンプ６０における吸引管６１ははんだ付けボックス５０の貫通孔５４に連結されており、当該第２吸引ポンプ６０からはんだ付けボックス５０の貫通孔５４、ヒーター４０の貫通孔４２及び吸引口４１を順次介して回路基板ＣＳが吸引されることによりヒーター４０に回路基板ＣＳが保持される。

還元性ガス供給部７０は、供給管７１から還元性ガスを供給する部材であり、還元性ガスを供給する供給モードと、当該還元性ガスを供給しない非供給モードとを有する。これらモードは所定の制御機構により適宜切り替えられる。

還元性ガスとしては、例えば、カルボン酸（ギ酸、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミスチリン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸、ドコサヘキサエン酸、ブリチック酸、バレチック酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、没食子酸、メリト酸、ケイ皮酸、ピルビン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、フマル酸、マレイン酸、アコニット酸、グルタル酸、アジピン酸、ニトロカルボン酸）が揮発したガスなどが挙げられる。

還元性ガス供給部７０における供給管７１ははんだ付けボックス５０の貫通孔５５に連結されている。この還元性ガス供給部７０の供給管７１から供給される還元性ガスは、はんだ付けボックス５０の貫通孔５５及びヒーター４０の貫通孔４４を順次介して噴霧口４３から噴霧される。

不活性ガス供給部８０は、供給管８１から不活性ガスを供給する部材であり、不活性ガスを供給する供給モードと、当該不活性ガスを供給しない非供給モードとを有する。これらモードは所定の制御機構により適宜切り替えられる。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガスやアルゴンガスなどが挙げられる。

不活性ガス供給部８０における供給管８１は、還元性ガス供給部７０における供給管７１の所定部位に連結されている。この不活性ガス供給部８０における供給管８１から供給される不活性ガスは、還元性ガス供給部７０における供給管７１、はんだ付けボックス５０の貫通孔５５及びヒーター４０の貫通孔４４を順次介して噴霧口４３から噴霧される。

ガス加熱用ヒーター９０は、還元性ガス供給部７０における供給管７１のうち、不活性ガス供給部８０における供給管８１が連結される部位よりも噴霧口４３側に設けられている。このガス加熱用ヒーター９０は、還元性ガス供給部７０における供給管７１を加熱して、当該供給管７１内を流れる還元性ガス及び不活性ガスを加熱する。なお、ガス加熱用ヒーター９０によって還元性ガス及び不活性ガスが加熱される温度は、還元性ガスが金属の酸化膜を還元する還元反応が最も早く行える温度とされることが好ましい。

次に、はんだ付け装置１を用いた部品のはんだ付け方法について説明する。

＜＜部品のはんだ付け方法の第１の手順＞＞
まず、本実施形態における部品のはんだ付け方法の第１の手順について説明する。図２は、本実施形態における部品のはんだ付け方法の第１の手順を示すフローチャートである。図３に示すように本方法は、搬送ステップＳ１１と、配置ステップＳ１２と、噴霧ステップＳ１３と、はんだ付けステップＳ１４とを備える。

＜搬送ステップＳ１１＞
図３は、搬送ステップＳ１１の様子を示す図である。図３に示すように、まず、可動アーム２０が移動可能である範囲内にトレー１００を配置する。このトレー１００には、複数の部品ＰＡが配置される。本実施形態における部品ＰＡはフリップチップ部品とされ、部品本体の下面にはんだバンプが形成されている。

次に、はんだ付けボックス５０に収納されるヒーター４０上の所定部位に回路基板ＣＳを配置する。この回路基板ＣＳは、上述したように、ヒーター４０の貫通孔４２及び吸引口４１を順次介して吸引されることによりヒーター４０上の所定部位において保持される。

なお、はんだ付けボックス５０では底板５１の上方に開口５３が形成されているため、当該開口５３を介してヒーター４０上の所定部位に回路基板ＣＳを配置することができる。また、はんだ付けボックス５０では、ヒーター４０における基板配置部位に吸引口４１がに設けられ、当該基板配置部位以外に噴霧口４３が設けられている。このため、ヒーター４０において噴霧口４３を塞ぐことなく基板配置部位に回路基板ＣＳを配置することができる。

次に、トレー１００の部品ＰＡを、回路基板ＣＳに配置されるべき所定部位の上方にまで移動させる。具体的には、図３において破線で示すように、トレー１００上において可動アーム２０の吸引口１１に保持させるべき部品ＰＡの上方にまでアーム駆動部１０を移動させて停止させる。
そして、可動アーム２０を下降させ始め、部品ＰＡの上面と可動アーム２０の吸引口１１との間が所定の距離以下となった時点で可動アーム２０を停止させる。この所定の距離は小さい程好ましく、吸引口１１からの吸引力で部品ＰＡを吸着可能な距離とされる。
次いで、吸引ポンプＳＰを駆動し、可動アーム２０の貫通孔２２及び吸引口２１を順次介して部品ＰＡを吸引させることにより可動アーム２０の吸引口２１で部品ＰＡを吸着させ、当該可動アーム２０の先端に部品ＰＡを保持させる。
次いで、可動アーム２０の先端に部品ＰＡを保持させた状態で、当該可動アーム２０を上昇させた後に水平に移動させて、回路基板ＣＳに配置されるべき位置の上方にまで部品ＰＡを移動させる。回路基板ＣＳに配置されるべき位置の上方に部品ＰＡが位置した時点で、可動アーム２０の水平移動を停止させる。
その後、可動アーム２０の先端に部品ＰＡを保持させた状態で、可動アーム２０を下降させ始める。

＜配置ステップＳ１２＞
可動アーム２０の先端に保持される部品ＰＡのはんだバンプが回路基板ＣＳの端子上の所定部位に位置した時点で、可動アーム２０の下降を停止させ、可動アーム２０の先端に部品ＰＡが保持されている状態を維持させる。

＜噴霧ステップＳ１３＞
図４は、噴霧ステップＳ１３の様子を示す図である。可動アーム２０の下降が停止された以後、還元性ガス供給部７０から還元性ガスを供給させ始めるとともに、活性ガス供給部８０から不活性ガスを供給させ始める。これにより図４の鎖線矢印で示すように、噴霧口４３から還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスの少なくとも一部が回路基板ＣＳに向かって噴霧される。

回路基板ＣＳに向かって還元性ガスが噴霧されているため、装置全体を還元性ガス雰囲気とせずとも、部品ＰＡのはんだバンプに形成されている酸化膜の少なくとも一部、及び、回路基板ＣＳ上の端子に形成されている酸化膜の少なくとも一部を還元することができる。なお、噴霧口４３から噴霧される還元性ガスをより早く回路基板ＣＳに漂わせる観点では、ヒーター４０上の所定部位に配置される回路基板ＣＳの側面脇に噴霧口４３を設けることがより好ましい。

本実施形態の場合、不活性ガスが還元性ガスとともに噴霧されるため、当該不活性ガスが噴霧されない場合に比べて、はんだ付けボックス５０内の酸素濃度を下げることができる。このため、不活性ガスが噴霧されない場合に比べて、装置全体を還元性ガス雰囲気とせずともより一段と効率的に酸化膜を還元することができる。

また本実施形態の場合、はんだ付けボックス５０には天板５３が設けられているため、当該天板５３が設けられていない場合に比べて、噴霧口４３から噴霧される還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスがはんだ付けボックス５０内に留まる傾向にある。また、部品ＰＡ及び回路基板ＣＳが吸引により保持されているため、当該吸引により吸引口２１に向かって混合ガスが流れる傾向にある。従って、噴霧口４３から上方に向かって混合ガスが噴霧されたとしても、その混合ガスは部品ＰＡ及び回路基板ＣＳの周辺に漂い易くなり、より一段と効率的に酸化膜を還元することができる。

ところで、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスは加熱されていることが好ましい。例えば、ガス加熱用ヒーター９０により混合ガスを加熱することができる。或いは、ガス加熱用ヒーター９０に代えて又は加えて、はんだ付けボックス５０に収容されるヒーター４０や、当該はんだ付けボックス５０の枠部５２などに設けられるヒーター等により混合ガスを加熱することができる。

このように混合ガスが加熱された場合、当該混合ガスが加熱されない場合に比べて、還元反応時間を短縮することができる。この加熱温度は、上述したように、還元性ガスが金属の酸化膜を還元する還元反応が最も早く行える温度とされることが好ましい。

例えば、還元性ガスとしてギ酸が用いられる場合、当該還元性ガスの加熱温度が１５０度以上となっていることが好ましい。この場合、次の反応が生じ易くなる。
ＭｅＯ＋２ＨＣＯＯＨ→Ｍｅ（ＣＯＯＨ）_２＋Ｈ_２Ｏ
（但し、Ｍｅは金属元素を示す。）
更に、還元性ガスの加熱温度が２００度以上とされることで、次の反応が生じ易くなる。
Ｍｅ（ＣＯＯＨ）_２→Ｍｅ＋ＣＯ_２＋Ｈ_２
Ｈ_２＋ＭｅＯ→Ｍｅ＋Ｈ_２Ｏ
こうして、酸化膜が還元される。なお、還元反応において加熱が不要とする還元性ガスが用いられる場合であっても、当該還元性ガスが加熱されることで、還元反応時間を短縮することができる。ただし、混合ガスが加熱されることは必須では無い。

＜はんだ付けステップＳ１４＞
ヒーター４０上の所定部位に配置された回路基板ＣＳが、そのヒーター４０の熱により所定温度以上になると、当該回路基板ＣＳの熱により部品ＰＡのはんだバンプが溶融し、回路基板ＣＳの端子にはんだが接続される。

このとき、回路基板ＣＳ上に配置した部品ＰＡを保持している状態にあるため、回路基板ＣＳと部品ＰＡとを接続するはんだが溶融している状態においても、当該部品ＰＡの位置を正確に定めることができる。また、溶融したはんだは加熱された状態にあり、そのはんだの周囲は還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気になっているため、当該はんだの酸化膜の還元反応を促進することができる。

その後、ヒーター４０の駆動を停止させてはんだを固化させる。これにより部品ＰＡが回路基板ＣＳ上にはんだ付けされる。

なお、ヒーター４０の駆動開始時期は、回路基板ＣＳ上に部品ＰＡが配置される時点よりも前とされることが好ましい。このようにすれば、回路基板ＣＳ上に部品ＰＡが配置される前に回路基板ＣＳを加熱しておくことができるため、当該回路基板ＣＳ上に部品ＰＡを配置してからはんだが溶融を開始するまでに要する時間を短くすることができる。また、噴霧ステップＳ１３において噴霧口４３から混合ガスが噴霧されるときに回路基板ＣＳが既に加熱されている場合には、当該回路基板ＣＳ上の端子に形成された酸化膜を効率的に還元することができる。

また、噴霧ステップＳ１３において還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスを噴霧口４３から噴霧し始めたが、当該混合ガスの噴霧を終了する時期は、噴霧ステップＳ１３であってもはんだ付けステップＳ１４であっても良い。ただし、はんだ付けステップＳ１４の少なくとも途中まで混合ガスが噴霧された場合、溶融したはんだの酸化膜をより一段と適切に除去することができる。なお、はんだは加熱されている状態にあるため、還元反応の時間を短くすることができ、効率的に酸化膜を除去することができる。

さらに、ヒーター４０の駆動時期を回路基板ＣＳ上に部品ＰＡが配置される時点よりも前とする場合、或いは、はんだ付けステップＳ１４の少なくとも途中まで混合ガスを噴霧する場合において、ガス加熱用ヒーター９０によって、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスを加熱することが好ましい。これは、混合ガスを加熱しない場合に比べて、ヒーター４０の貫通孔４４を通過する混合ガスに起因してヒーター４０の温度が低下することを低減することができ、当該ヒーター４０を安定化させることができるからである。従って、ヒーター４０により加熱される回路基板ＣＳの温度を適切に制御でき、当該回路基板ＣＳ上において溶融したはんだが不当に固化することを抑制することができる。

このように本手順のはんだ付け方法によれば、回路基板ＣＳ上に配置した部品ＰＡを保持した状態ではんだ付けを行うため、回路基板ＣＳと部品ＰＡとを接続するはんだが溶融している状態においても、部品ＰＡの位置を正確に定めることができる。また、回路基板ＣＳ上で部品ＰＡを保持した状態で、ヒーター４０に設けられる噴霧口４３から還元性ガスが回路基板ＣＳに向かって噴霧されるため、装置全体を還元性ガス雰囲気とせずとも、回路基板ＣＳ上の酸化膜やはんだの酸化膜を還元することができる。従って、適切なはんだ付けを行うことができる。

＜＜部品のはんだ付け方法の第２の手順＞＞
次に、本実施形態における部品のはんだ付け方法の第２の手順について説明する。なお、第１の手順と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図５は、本実施形態の部品のはんだ付け方法の第２の手順を示すフローチャートである。図５に示すように本方法は、搬送ステップＳ２１と、停止ステップＳ２２と、噴霧ステップＳ２３と、配置ステップＳ２４と、はんだ付けステップＳ２５とを備える。
＜搬送ステップＳ２１＞
本手順の搬送ステップＳ２１は、途中に後述の停止ステップＳ２２が入る点を除き、第１の手順の搬送ステップＳ１１と同様に行われる。

＜停止ステップＳ２２＞
停止ステップＳ２２では、搬送ステップＳ１１の搬送途中において可動アーム２０が停止される。すなわち、回路基板ＣＳに配置されるべき所定部位の上方から下降される可動アーム２０に保持された部品ＰＡと回路基板ＣＳとの間が所定の距離となった時点で、可動アーム２０の下降を停止させる。この停止位置は、例えば、可動アーム２０の吸引口１１がはんだ付けボックス５０内に入った位置とされる。なお、可動アーム２０を再び下降する時期は、例えば、停止ステップＳ２２において可動アーム２０の下降が停止された時点から所定期間が経過した時点などとされる。

＜噴霧ステップＳ２３＞
図６は、本手順の噴霧ステップの様子を示す図である。図６に示すように、停止ステップＳ２２で部品ＰＡが回路基板ＣＳと所定の距離をあけて停止している状態で本ステップが開始される。本手順の噴霧ステップＳ２３は、部品ＰＡが回路基板ＣＳ上に配置されていない状態である点を除き、第１の手順の噴霧ステップＳ１３と同様に行われる。従って、回路基板ＣＳに少なくとも一部の還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスが、図６において実線矢印で示すように噴霧される。そのことにより、はんだ付けボックス５０内における酸素濃度が低下し、還元性ガスと不活性ガスの雰囲気となる。従って、はんだバンプや回路基板の端子に形成される酸化膜の少なくとも一部が還元される。このとき、部品ＰＡは回路基板ＣＳ上に配置されていないため、はんだバンプの回路基板と接触する部位に形成されている酸化膜や、回路基板ＣＳの不図示の端子におけるはんだバンプと接触する部位に形成されている酸化膜の少なくとも一部が還元されて除去される。

なお、この噴霧ステップＳ２３では、第１の手順で上述したように、ガス加熱用ヒーター９０、ヒーター４０又は枠部５２などに設けられるヒーター等により混合ガスを加熱することが好ましい。

＜配置ステップＳ２４＞
本手順の配置ステップＳ２４は、第１の手順の配置ステップＳ１２と同様に行われる。すなわち、回路基板ＣＳの端子上の所定部位に部品ＰＡが位置した時点で可動アーム２０の下降を停止させ、可動アーム２０に部品ＰＡが保持されている状態を維持する。

＜はんだ付けステップＳ２５＞
はんだ付けステップＳ２５では、はんだ付けステップＳ１４と同様に行われ、部品ＰＡが回路基板ＣＳ上にはんだ付けされる。

なお、ヒーター４０の駆動時期は、第１の手順で上述したように、回路基板ＣＳ上に部品ＰＡが配置される時点よりも前とされることが好ましい。

また、混合ガスの噴霧を終了する時期は、第１の手順で上述したように、はんだ付けステップＳ２５の少なくとも途中までとされることが好ましい。ただし、混合ガスの噴霧を終了する時期が配置ステップＳ２４において回路基板ＣＳの端子上に部品ＰＡを位置させる前までとしても良い。還元性ガスの種類や酸化膜の状態によっては、還元性ガスを部品ＰＡが回路基板ＣＳ上に配置される前に噴霧するだけで、十分に当該酸化膜を除去することができる場合がある。この場合、部品ＰＡが回路基板ＣＳ上に配置される後まで還元性ガスを噴霧しないことで、還元性ガスを効率的に利用することができる。

さらに、ヒーター４０の駆動時期を回路基板ＣＳ上に部品ＰＡが配置される時点よりも前とする場合、或いは、はんだ付けステップＳ２５の少なくとも途中まで混合ガスを噴霧する場合において、上述したように、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスを加熱することが好ましい。

このように本手順のはんだ付け方法によれば、第１の手順のはんだ付け方法と同様に、回路基板ＣＳと部品ＰＡとを接続するはんだが溶融している状態においても、部品ＰＡの位置を正確に定めることができる。その上で、部品ＰＡが回路基板ＣＳ上に配置される前に還元性ガスを噴霧するので、はんだバンプと回路基板ＣＳとの接触部といった部品ＰＡが回路基板ＣＳ上に配置された後においては露出しない部位の酸化膜の除去を行うことができる。

なお、本手順では、停止ステップＳ２２で可動アーム２０を一旦停止するものとしたが、停止ステップＳ２２は必ずしも必要では無い。例えば、噴霧ステップＳ２３において可動アーム２０を下降させ、その可動アーム２０に保持された部品ＰＡと回路基板ＣＳとの間が所定の距離となった時点から混合ガスを噴霧させるようにしても良い。この場合においても、混合ガスの噴霧を終了する時期は、はんだ付けステップＳ２５の少なくとも途中までとされることが好ましい。或いは、混合ガスの噴霧を終了する時期が配置ステップＳ２４において回路基板ＣＳの端子上に部品ＰＡを位置させる前までとしても良い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図７は、第２実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。図７に示すように、本実施形態のはんだ付け装置は、ヒーター４０における基板配置部位よりも可動アーム２０側に噴霧口４３を設けた点において、第１実施形態のはんだ付け装置１と異なる。

すなわち、本実施形態のヒーター４０の上面側には凹部４５が形成され、当該凹部４５の平らな底部位が基板配置部位とされる。また、ヒーター４０の上面のうち、凹部４５以外に噴霧口４３が設けられる。

この噴霧口４３は複数有し、第１実施形態の場合と同様に、当該噴霧口４３の形状及び設置位置は、吸引口４１の中心を通る仮想直線及びその仮想直線に直交する直線を対称軸として線対称とされる。なお、噴霧口４３から噴霧される還元性ガスをより早く回路基板ＣＳに漂わせる観点では、凹部４５の開口脇に噴霧口４３を設けることが好ましい。また、凹部４５の底部位に配置される回路基板ＣＳの上面以下に噴霧口４３が位置している場合には、当該上面よりも高い位置に噴霧口４３が位置している場合に比べて、噴霧口４３から噴霧される還元性ガスを凹部４５に溜め易くできる。

本実施形態のはんだ付け装置を用いたはんだ付け方法は、第１実施形態におけるはんだ付け方法の第１、第２の手順と同様に行うことができる。

本実施形態のはんだ付け装置によれば、噴霧口４３がヒーター４０の基板配置部位よりも可動アーム２０側に設けられている。このため、ヒーター４０の基板配置部位に設けられる吸引口４１と噴霧口４３とが面一である第１実施形態の場合に比べて、吸引口４１の吸引される回路基板ＣＳと、その回路基板ＣＳの上に配置される部品ＰＡとに対し、空気より軽い還元性ガスを滞留させ易くすることができる。従って、第１実施形態のはんだ付け装置を用いる場合と比べて、より適切にはんだや回路基板ＣＳ上の端子の酸化膜を還元することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図８は、第３実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。図８に示すように、本実施形態のはんだ付け装置は、第２実施形態の凹部４５に代えて凹部４６を備える点、及び、第２実施形態の噴霧口４３の位置とは異なる位置に噴霧口４３を設けた点において、第２実施形態のはんだ付け装置と異なる。

すなわち、第２実施形態の凹部４５の側面は鉛直に方向に沿った面とされていたのに対し、本実施形態の凹部４６の側面はその凹部４６の底部位に近づくほど高さが小さくなるように傾斜する傾斜面とされる。

また、第２実施形態の噴霧口４３はヒーター４０の上面の凹部４５以外に設けられていたのに対し、本実施形態の噴霧口４３は凹部４６の側面に設けられている。つまり、本実施形態の噴霧口４３は、回路基板ＣＳに近づくほど高さが小さくなるように傾斜しており、当該回路基板ＣＳに近づく方向に開口している。このため、噴霧口４３から噴霧される還元性ガスと不活性ガスの混合ガスは、第１実施形態及び第２実施形態に比べて、より一段と回路基板ＣＳに向かうように流れる。

本実施形態のはんだ付け装置を用いたはんだ付け方法は、第１実施形態におけるはんだ付け方法の第１、第２の手順と同様に行うことができる。

本実施形態のはんだ付け装置によれば、回路基板ＣＳに近づく方向に噴霧口４３が設けられている。このため、噴霧口４３と吸引口４１とが面一である第１実施形態の場合に比べて、吸引口４１の吸引される回路基板ＣＳと、その回路基板ＣＳの上に配置される部品ＰＡとに対し、より直接的に噴霧することができる。従って、より効率的に酸化膜を還元することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図９は、第４実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。図９に示すように、本実施形態のはんだ付け装置は、ヒーター４０の基板配置部位を噴霧口４３よりも可動アーム２０側に設けた点において、第１実施形態のはんだ付け装置１と異なる。

すなわち、本実施形態のヒーター４０の上面側には凸部４７が形成され、当該凸部４７の平らな上面が基板配置部位とされる。また、ヒーター４０の上面のうち、凸部４７以外に噴霧口４３が設けられる。

この噴霧口４３は複数有し、第１実施形態の場合と同様に、当該噴霧口４３の形状及び設置位置は、吸引口４１の中心を通る仮想直線及びその仮想直線に直交する直線を対称軸として線対称とされる。なお、回路基板ＣＳに向かって還元性ガスを噴霧する観点では、凸部４７の開口脇に噴霧口４３を設けることが好ましい。

本実施形態のはんだ付け装置を用いたはんだ付け方法は、第１実施形態におけるはんだ付け方法の第１、第２の手順と同様に行うことができる。

回路基板ＣＳの表面積が大きい場合、当該回路基板ＣＳをヒーター４０の基板配置部位に配置したときにその回路基板ＣＳが凸部４７からはみ出ることがある。このような場合であっても、本実施形態のはんだ付け装置によれば、ヒーター４０の基板配置部位が噴霧口４３よりも可動アーム２０側に設けられているため、回路基板ＣＳによって噴霧口４３が塞がれることを回避することができる。したがって、回路基板ＣＳの大きさにかかわらず適切に酸化膜を還元することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１０を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図１０は、第５実施形態におけるはんだ付け装置の一部分を、還元性ガス及び不活性ガスの混合ガスが噴霧される様子とともに示す図である。図１０に示すように、本実施形態におけるはんだ付け装置は、可動アーム２０に保持された部品ＰＡが回路基板ＣＳに配置された場合、当該可動アーム２０に連結されるアーム駆動部１０の筺体とはんだ付けボックス５０とで閉じられた空間ＡＲが形成される点で、上記第１実施形態と異なる。

本実施形態の部品搬送装置による部品のはんだ付け方法は、第１実施形態における部品はんだ付け方法の第１、第２の手順と同様に行うことができる。

本実施形態のはんだ付け装置によれば、アーム駆動部１０の筺体とはんだ付けボックス５０とで閉じられた空間ＡＲが形成されるため、当該はんだ付けボックス５０内での還元性ガスの濃度をより一段と高くすることができる。従って、より早く酸化膜の除去を行うことができる。

以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。

例えば、本実施形態では、可動アーム２０が鉛直方向に沿って２次元的に上下動するものとしたが、本発明はこれに限らず、鉛直方向及び水平方向に沿って３次元的に動作するものであっても良い。

また、上記実施形態では、吸引口２１からの吸引により部品ＰＡを保持したが、例えば、可動アーム２０の先端に部品ＰＡを把持する把持部を設け、当該把持部により保持するようにしても良い。また、吸引口４１からの吸引により回路基板ＣＳを保持したが、例えば、はんだ付けボックス５０内に部品ＰＡを把持する把持部を設け、当該把持部により保持するようにしても良い。

また、上記実施形態では、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガスを噴霧したが、不活性ガスは必須では無く、還元性ガスのみを噴霧しても良い。

なお、上記第１〜第４実施形態におけるはんだ付けボックス５０が省略されていても良く、当該はんだ付けボックス５０に代えて、ヒーター４０の上面における噴霧口４３の外側部位に、当該噴霧口４３を囲む枠部が設けられていても良い。この枠部を設ける場合、上記第５実施形態と同様に、可動アーム２０に保持された部品ＰＡが回路基板ＣＳに配置された場合に、当該可動アーム２０に連結されるアーム駆動部１０の筺体と枠部とで閉じられた空間が形成されても良い。また、上記第３実施形態においては、上記第５実施形態と同様に、可動アーム２０に保持された部品ＰＡが回路基板ＣＳに配置された場合に、当該可動アーム２０に連結されるアーム駆動部１０の筺体でヒーター４０の凹部４６を閉じるようにしても良い。さらに、上記第２実施形態においては、ヒーター４０の上面の凹部４５以外に噴霧口４３が設けられたが、当該位置に代えて、凹部４５の側面に噴霧口４３が設けられていても良い。凹部４５の側面に噴霧口４３を設ける場合、上述したように、可動アーム２０に保持された部品ＰＡが回路基板ＣＳに配置された場合に、当該可動アーム２０に連結されるアーム駆動部１０の筺体でヒーター４０の凹部４５を閉じるようにしても良い。

以上説明したように、本発明によれば、部品の位置を正確に定めた状態で、適切にはんだ付けを行うことができる部品搬送装置、および、それを用いた部品のはんだ付け方法が提供され、電気機器等の製造に利用することができる。

１・・・はんだ付け装置
１０・・・アーム駆動部
２０・・・可動アーム
３０・・・第１吸引ポンプ
４０・・・ヒーター
４１・・・吸引口
４３・・・噴霧口
５０・・・はんだ付けボックス
６０・・・第２吸引ポンプ
７０・・・還元性ガス供給部
８０・・・不活性ガス供給部
９０・・・ガス加熱用ヒーター
ＣＳ・・・回路基板
ＰＡ・・・部品
Ｓ１１，Ｓ２１・・・搬送ステップ
Ｓ１２，Ｓ２４・・・配置ステップ
Ｓ１３，Ｓ２３・・・噴霧ステップ
Ｓ１４，Ｓ２５・・・はんだ付けステップ
Ｓ２２・・・停止ステップ

Claims (17)

1. 可動アームに保持された部品と回路基板とをはんだ付けするはんだ付け装置であって、
   前記回路基板が配置されるヒーターと、
   前記ヒーターにおいて前記回路基板が配置されるべき所定の配置部位以外の部位に設けられ、還元性ガスが噴霧される噴霧口と
   を備えることを特徴とするはんだ付け装置。
2. 前記ヒーターにおける前記配置部位には吸引口が設けられ、
   前記吸引口を介して前記回路基板が吸引されることにより前記ヒーターに前記回路基板が保持される
   ことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記噴霧口は、前記配置部位よりも前記可動アーム側に設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記噴霧口は、前記配置部位に配置される前記回路基板に近づく方向に開口する
   ことを特徴とする請求項３に記載のはんだ付け装置。
5. 前記配置部位は、前記噴霧口よりも前記可動アーム側に設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け装置。
6. 前記吸引口と前記噴霧口とは面一に設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け装置。
7. 前記ヒーター及び前記回路基板を収容し、前記可動アームに保持された部品を前記回路基板上の所定部位に配置させるための開口を有するはんだ付けボックスを更に備える
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
8. 前記可動アームに保持された前記部品が前記回路基板に配置された場合、前記可動アームに連結されるアーム駆動部の筺体と前記はんだ付けボックスとで閉じられた空間が形成される
   ことを特徴とする請求項７に記載のはんだ付け装置。
9. 前記噴霧口は、前記還元性ガスと共に不活性ガスが噴霧される
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
10. 前記還元性ガスを加熱するガス加熱用ヒーターを更に備え、
    前記還元性ガスは、前記ガス加熱用ヒーターにより加熱された状態で前記噴霧口に供給される
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
11. 可動アームに保持された部品を、ヒーターに配置されている回路基板上の所定部位にまで搬送する搬送ステップと、
    前記可動アームに保持された前記部品が前記所定部位に配置されている状態を維持する配置ステップと、
    前記ヒーターに設けられる噴霧口から前記還元性ガスを噴霧する噴霧ステップと、
    前記部品と前記回路基板とをはんだ付けするはんだ付けステップと
    を備えることを特徴とする部品のはんだ付け方法。
12. 可動アームに保持された部品を、ヒーターに配置されている回路基板にまで搬送する搬送ステップと、
    前記可動アームに保持された前記部品と前記回路基板との間が所定の距離以下となったときに、前記ヒーターに設けられる噴霧口から前記還元性ガスを噴霧する噴霧ステップと、
    前記可動アームに保持された前記部品が前記所定部位に配置されている状態を維持する配置ステップと、
    前記部品と前記回路基板とをはんだ付けするはんだ付けステップと、
    を備えることを特徴とする部品のはんだ付け方法。
13. 前記可動アームに保持された前記部品と前記回路基板との間が前記所定の距離となった状態で、前記部品の搬送を一時的に停止する停止ステップを更に備え、
    前記停止ステップ中に前記噴霧ステップを行う
    ことを特徴とする請求項１２に記載の部品のはんだ付け方法。
14. 前記噴霧ステップを前記部品が前記回路基板上に配置された後まで行う
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の部品のはんだ付け方法。
15. 前記噴霧ステップの少なくとも一部と前記はんだ付けステップの少なくとも一部とを同時に行う
    ことを特徴とする請求項１１または１４に記載の部品のはんだ付け方法。
16. 前記噴霧ステップを前記配置ステップの前に終了する
    ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の部品のはんだ付け方法。
17. 前記部品が前記回路基板上に配置される前から前記ヒーターにより前記回路基板を加熱する
    ことを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の部品のはんだ付け方法。

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