JP3330467B2

JP3330467B2 - 電子部品組立治具

Info

Publication number: JP3330467B2
Application number: JP13757695A
Authority: JP
Inventors: 洋福田; 薫片山; 武次塩川; 裕幸土居; 均小田島; 俊一川辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-05
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH08330799A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子回路基板とフレーム
部材等の部材を組立てる際に使用する組立用治具に関
し、特に、治具に設けた受け孔、ピン等を用いて、電子
回路基板および部品を位置決めする組立治具および、組
立てられた電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路基板組立工程においては、基板
上の回路パターンに位置ズレを生じさせないようにし
て、電子部品を配置することが必要であり、そのために
は、基板を正しい位置に保持しておくことが必要であ
る。そこで、前述したような問題に対処するために、例
えば、特開昭６３−１１０７００号公報においては、電
子回路基板に対してチップ状部品を装着して組立てる際
に、前記基板を位置決めする手段に関するもので、基板
の向きの如何にかかわらず、位置決めの動作を正確に行
い得るようにする装置が示されている。また、特開昭６
１−４００９９号公報に示される例は、プリント基板に
接着剤をスクリーン印刷により塗布するための装置に関
するもので、前記基板を印刷位置で固定して保持するた
めの手段が開示されている。前記各従来例に示されるよ
うに、電子回路基板を処理位置に位置決めする際には、
基板の外形を基準にして行っており、基板を単独で搬送
して処理位置に位置決めし、部品等を取り付けたりする
作業を行うような手段が一般に用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に電子回路基板に
対して部品の取り付けやその他の作業を行う場合、およ
び、部品を取り付けた後で、ハンダ付けして固定する場
合には、基板を単独で搬送しながら加工・処理位置に停
止させ、部品を組み込む作業を行った後で、ハンダ付け
等の作業を行うように、各処理工程が搬送工程を介して
分割されて構成される。したがって、前述したような従
来の電子回路基板の処理装置では、各処理工程に基板を
位置決めする手段を配置して、処理作業を行う必要があ
ることの他に、基板に入出力信号ピン等を装着した後で
は、基板の表面から突出している部品が、その後の処理
工程での基板の取扱いに影響するという問題が発生す
る。

【０００４】そこで、前述したような従来の問題を解決
するために、電子回路基板を治具に保持したままの状態
で各処理工程を通し、電子回路基板の搬送の作用と処理
位置での位置決め等を容易に行い得るようにすることが
考えられている。ところが、電子回路基板を治具で保持
する場合に、従来例のような外形基準による位置決め方
式を用いると、治具の位置決め用の部材を外側に突出さ
せて設ける必要があり、治具のサイズが大きくなること
はさけられない。そして、前述したような理由により、
治具を使用する装置では、電子回路基板のサイズよりも
大きいサイズの治具を基準にして、処理装置を構成する
ために、装置が大型化するという問題が発生する。

【０００５】また、電子回路基板を治具に保持させる際
に、電子回路基板から突出している入出力信号ピン等に
対応させて、治具に非常に多数の孔等を設ける必要があ
り、治具の製作に多くのコストと時間を要するという問
題がある。特に、高密度、高精細化の進んだ電子回路基
板では、多数の入出力信号ピンを取り付けるような受け
部材を治具に形成することは非常に困難である。さら
に、電子回路基板を治具により保持する手段を用いる場
合に、搬送用治具と加熱用治具とを別個に構成すると、
電子回路基板を各処理工程に対応させて移し換える必要
があり、大型化した付加価値の高い電子回路基板を裸の
状態で何度も移し換えることは、非常に危険であるとと
もに電子回路基板の性能にも影響を与える等の問題もあ
る。

【０００６】本発明は、前述したような電子回路基板の
取扱いの問題を解消するもので、電子回路基板あるいは
部品とほぼ同程度の外形サイズに構成した治具であっ
て、組立て工程での使用が容易で、かつ構成が簡単で、
コストの低い、搬送用治具と加熱用治具とを組み合わせ
て使用する電子品組立治具を提供することを目的として
いる。

【０００７】本発明においては、電子回路基板を固定し
て保持する搬送用治具と、前記搬送用治具と組み合わせ
て用いる加熱用治具とを有し、前記加熱用治具に突出さ
せて設けた位置決め用ピン部材に対して、搬送用治具に
設けた貫通孔を組み合わせて位置決めするとともに、前
記位置決め用ピン部材の頂部に大径の球形部を形成し、
電子回路基板に取り付ける部品の案内と位置決めを行
い、電子回路基板に部品をハンダ材により接続する作業
に用いることを特徴とする。また、前記構成に加えて、
本発明においては、前記加熱用治具には電子回路基板に
設けた入出力信号ピンに対応させて、多数の溝を設けた
溝付治具を配置することを特徴とする。

【０００８】

【作用】前述したように、電子回路基板を保持する治具
（搬送用治具）と別の治具（加熱用治具）とで、位置決
め用ピン部材と貫通孔とを用いて相互に位置決めするの
で、治具の外形を電子回路基板のサイズまたは部品のサ
イズと同等の寸法で構成することが可能であり、治具を
使用して電子回路基板の加工を行う製造設備を小型に構
成することができる。また、電子回路基板を搬送用治具
に保持させたままで取扱いを行うことにより、加工工程
の間での基板の移し換え等を単独で行うことがなく、電
子回路基板に悪影響を与えることなしに、搬送・加工等
の作業を行うことを可能にし、高付加価値を有する電子
回路基板に対する安全性を向上させることができる。そ
して、電子回路基板にフレーム部材等の部品をハンダ材
を用いて取り付ける際に、電子回路基板に設けた入出力
信号ピンを溝付治具を介して保持することにより、電子
回路基板の入出力信号ピンを加熱用治具の底板部材に近
接させて配置することが可能であり、電子回路基板に対
する加熱作用を効率良く行うことができる。さらに、前
記溝付治具に入出力信号ピンに対応させた溝を形成する
ことにより、溝付治具の加工を容易に行うことができ、
電子回路基板に高密度で入出力信号ピンを突出させる場
合にも、溝付治具の製造コストを低減させることができ
る。

【０００９】

【実施例】図示される例にしたがって、本発明の基板の
保持と処理を行う際に使用する治具を説明する。図１に
示す例は、電子回路基板を保持する加熱用治具２０と搬
送用治具３０の組み合わせを示しており、加熱用治具２
０に対して電子回路基板を保持する搬送用治具３０を一
体に組み合わせるように構成している。前記搬送用治具
３０は、軽量で耐熱性を有するアルミやチタン等の金属
を用いて、電子回路基板を囲むように四角形状に形成さ
れる枠体３１の内部に、基板受け用突起３２を所定の数
だけ突出させて設けており、前記基板受け用突起３２に
対して電子回路基板を載置して位置決めを行い、電子回
路基板の上部に位置させるクランプ部材３３により固定
保持する。また、前記搬送用治具３０の枠体３１には、
加熱用治具２０に設けた位置決め用ピン部材２５……に
対応させて、位置決め用の貫通孔３５、３５ａを設けて
いる。前述したように、搬送用治具３０の枠体３１に電
子回路基板を保持した状態で、電子回路基板に対する部
品の組立てや搬送作業を行うことができるようにして、
電子回路基板に対する加工や処理工程で、搬送用治具を
用いて位置決め等を行い得るようにする。

【００１０】前記搬送用治具３０と組み合わせる加熱用
治具２０は、底板部材２１の上面に側フレーム２２を突
出させて設けており、前記側フレーム２２には、搬送用
治具３０に設けた基板受け用突起３２……に対応させて
切欠部２３……を配置している。そして、前記搬送用治
具３０を加熱用治具２０に組み合わせた状態で、加熱用
治具２０に設けた側フレーム２２の切欠部２３に対し
て、搬送用治具３０の基板受け用突起３２が入り込むよ
うにして組み合わせる。また、前記加熱用治具２０の底
板部材２１には、先端部に大径の球形部２６を設けた位
置決め用ピン部材２５、２５ａを突出させて設け、前記
位置決め用ピン部材を搬送用治具３０の貫通孔３５、３
５ａにそれぞれ挿入することにより、２つの治具の組み
合わせて位置決めを行い得るようにしている。

【００１１】前記加熱用治具２０は、熱伝導率が高く、
加工性の良いものを使用することが必要であることか
ら、銅やアルミ等の金属材料を用いて構成すると良い。
さらに、前記側フレーム２２の角部材には、電子回路基
板に設けたガイドピンを挿入して電子回路基板の位置決
めを行うためのピン挿入孔２４を設けている。なお、本
発明においては、前記加熱用治具２０の側フレーム２２
に囲まれる内部に溝付治具５を配置して、電子回路基板
の入出力信号ピンを挿入して位置決めする部材を構成し
ているものであるが、前記電子回路基板と溝付治具５の
組み合わせ関係に関しては後で説明する。

【００１２】前記図１に示されるように、２つの治具を
組み合わせた状態で、電子回路基板に対して熱処理を行
う場合には、図２に示されるように、電子回路基板１と
フレーム部材１０、および、加熱用治具２０と搬送用治
具３０とを用い、加熱用治具２０を介して電子回路基板
１を加熱するようにしている。前記図２に示す電子回路
基板１の例では、電子回路基板の基板本体の下面には非
常に多数本の入出力信号ピン２……が突出して設けられ
ており、前記入出力信号ピンの他に、電子回路基板の基
板本体の両端部または周囲の任意の位置には、ガイドピ
ン３……を突出させて設けている。また、前記電子回路
基板１の基板本体の上面に配置するフレーム部材１０
は、その下部に突出させて一体に設けている脚部材１１
を、電子回路基板１の基板本体の上にハンダ材を用いて
固定するもので、前記フレーム部材１０には、加熱用治
具２０に設けた位置決め用ピン部材２５、２５ａに対応
させて、位置決め孔１３、１３ａをそれぞれ配置してい
る。

【００１３】前記図２に示されるように構成された加熱
用治具２０と搬送用治具３０の２つの治具と、電子回路
基板１およびフレーム部材１０の接続する部材は、図３
に示されるように組み合わされて、熱処理工程で加熱処
理が行われる。前記図３に示されるように、電子回路基
板１を搬送用治具３０の枠体の内部に位置決めして収容
し、搬送用治具３０を加熱用治具２０に対して重ねる際
に、位置決め用ピン部材２５、２５ａを搬送用治具の貫
通孔３５、３５ａに挿入する状態で２つの治具の固定が
行われる。前記搬送用治具３０に収容された電子回路基
板１は、図２に示すように、加熱用治具２０のピン挿入
孔２４、２４ａにガイドピン３、３ａが挿入されて、加
熱用治具に対する電子回路基板１の位置決めが行われ
る。さらに、前記電子回路基板１の下面に突出している
入出力信号ピン２……は、加熱用治具２０の側フレーム
の内部に配置する図示を省略した溝付治具５の溝６に入
り込む状態で配置され、入出力信号ピン２に対する保護
を行うようにしている。

【００１４】また、前述したように、電子回路基板１の
入出力信号ピン２……を溝付治具５の溝に収容させて位
置決めする手段を用いる場合には、電子回路基板に対す
る加熱作用を行う際に、電子回路基板を加熱用治具２０
の底板部材２１に極力接近させた状態で保持して、加熱
作用を良好に行うことが可能である。さらに、溝付治具
５に対して入出力信号ピンに対応させた孔を形成する場
合に比較して、溝を溝付治具に形成することは、溝付治
具５の加工作業を容易に行うことが可能であり、膨大な
数の入出力信号ピンを設けた電子回路基板に対して、そ
れぞれの入出力信号ピンに対応する孔等を溝付治具に形
成することに比べて、溝付治具の加工コストを大幅に低
減させることができる。

【００１５】前述したようにして２つの治具を組み合わ
せた後で、フレーム部材１０の位置決め孔１３、１３ａ
に位置決め用ピン部材２５、２５ａを貫通させて、電子
回路基板１の基板本体の上部に接続するフレーム部材１
０を位置決めし、電子回路基板１の基板本体の上部に、
フレーム部材１０の脚部材１１をハンダ材を挟む状態で
載置する。そして、前記図３に示すように、電子回路基
板１に対してフレーム部材１０を載置し、電子回路基板
１を保持する搬送用治具３０と、加熱用治具２０とを相
互に位置決めした状態で、フレーム部材１０をハンダ材
により電子回路基板１にハンダ付けする際に、加熱装置
に挿入し、加熱用治具２０を介して電子回路基板１を加
熱して熱処理作業を行い得るようにする。

【００１６】図４に示す例は、加熱用治具２０の側フレ
ーム２２に対して、電子回路基板のガイドピンを挿入し
て保持するためのピン挿入孔２４……の構造を示してい
るもので、加熱用治具２０の側フレームの対向して配置
される角部材２２ａ、２２ｂには、長孔として形成する
ピン挿入孔２４と、丸孔として形成するピン挿入孔２４
ａとをそれぞれ配置している。また、前記電子回路基板
のガイドピンを位置決め保持するピン挿入孔としては、
側フレームの任意の位置に配置することができるもの
で、２つのピン挿入孔を配置する場合に、１つのピン挿
入孔は電子回路基板のガイドピンの１つを位置決めして
保持し、他のガイドピンに対するピン挿入孔は、電子回
路基板の回転または移動を許容できるものとする。そし
て、前記加熱用治具２０の側フレームに設けたピン挿入
孔に対して、電子回路基板１のガイドピンをそれぞれ挿
入して加熱した際に、電子回路基板の基板本体と加熱用
治具の間で熱膨脹率が異なる状態が生じたとしても、加
熱用治具に対する電子回路基板の保持状態に歪が生じな
いようにして、電子回路基板を加熱用治具に保持させる
ことができる。また、前記加熱用治具２０の底板部材２
１上に配置する溝付治具５は、電子回路基板と同じ材質
のものを用いて構成すると、溝に入り込んだ入出力信号
ピンに対して悪影響が生じないようにすることができ
る。

【００１７】前記図３に示される状態で、電子回路基板
１の上部にフレーム部材１０を載置する際には、図５に
示すように、フレーム部材１０の脚部材１１と、電子回
路基板１の基板本体の間にハンダ材１２を介在させる。
そして、前記ハンダ材１２を加熱して溶融させることに
より、図６に示すように、脚部材１１を電子回路基板の
上面にハンダで固定して一体化させるようにするが、ハ
ンダ材を加熱して溶かす際に、フレーム部材が不均一な
状態で下降しないように、位置決め用ピン部材を用いて
案内する。なお、フレーム部材の脚部材１１と電子回路
基板の上面との間にハンダ材１２を介在させて、ハンダ
材を加熱して溶かす際に、ハンダ材が融点に達するタイ
ミングは、電子回路基板全体で必ずしも均一にはならな
いのであり、そのハンダが不均一に溶融しても、フレー
ム部材が最終的に電子回路基板の上に平行に位置決めさ
れるようにする。

【００１８】例えば、前記フレーム部材を下降方向に案
内するための位置決め用ピン部材が、図７に示すよう
に、丸棒で構成されている場合には、位置決め用ピン部
材２７がフレーム部材１０に設けた位置決め孔１３に対
して噛み込まれ、フレーム部材１０が、電子回路基板に
対して平行に固定されないという問題が生じることが懸
念される。つまり、前記図７に示されたように、丸棒で
構成した位置決め用ピン部材と丸孔で構成した位置決め
孔とを組み合わせて、フレーム部材の案内手段を構成す
る場合に、ハンダ材の溶融タイミングが異なる場合に
は、電子回路基板の上面に平行にフレーム部材が固定さ
れずに、傾いた状態でハンダ付けされることがある。ま
た、フレーム部材１０の組立て位置精度を厳しく要求
し、位置決め用ピン部材２７と位置決め孔１３の間の余
裕部を極力小さくする程、前述したような問題が発生し
やすくなる。

【００１９】そこで、前述したような不都合が生じるこ
とを回避するためには、図８に示すように、位置決め用
ピン部材２５の上部に大径の球形部２６を一体に形成し
ておき、フレーム部材１０の位置決め孔１３の内面に球
形部を当接させるようにすると良い。また、前記図８に
示す例に示すような位置決め用ピン部材を用いて、フレ
ーム部材を下降させる際の案内を行うようにする場合に
は、前記球形部２６の外径に対して、位置決め孔１３の
内径の差を極力小さく設定することが可能であり、フレ
ーム部材が傾斜した状態でも、球形部を位置決め孔に対
して容易に摺動させることができる。そして、前記図８
に示されるような関係で、フレーム部材１０を下降させ
る方向に案内すると、位置決め用ピン部材２５を用いた
フレーム部材１０の案内作用を良好な状態で行うことが
できる。さらに、前記球形部２６の径に比較して、位置
決め用ピン部材２５の径を小さく形成すると、フレーム
部材が大きく傾いた状態でも、位置決め用ピン部材によ
る案内の作用を良好に発揮させることが可能になる。

【００２０】本発明の実施例において、前記位置決め用
ピン部材２５の上部に球形部２６を一体に形成したもの
を用いて、フレーム部材１０の案内を行う場合に、前記
実施例に示したように、加熱用治具２０の底板部材２１
から突出させて配置する位置決め用ピン部材２５、２５
ａは、必ずしも、底板部材の対角線位置に対向させて配
置する必要はなく、底板部材の側フレーム２２の周囲の
任意の位置に配置することができる。また、前記位置決
め用ピン部材の位置に対応させて、搬送用治具３０の枠
体と、フレーム部材のそれぞれに配置する貫通孔の位置
を設定すると、各構成部材の相互の位置決めを正確に行
うことができる。

【００２１】さらに、本発明の治具においては、２本の
位置決め用ピン部材を加熱用治具に配置する場合に、電
子回路基板にハンダ材を用いて接続するフレーム部材１
０には、１つの位置決め用ピン部材に対応させて丸孔で
構成した位置決め孔を、他方の位置決め用ピン部材に対
しては、長孔で構成した位置決め孔をそれぞれ配置する
ことが可能である。そして、丸孔で構成した位置決め孔
を用いて、フレーム部材の位置決めを行い、他方の長孔
で構成した位置決め孔により位置決めの作用を行うと同
時に、フレーム部材の熱膨脹に対応させて、長孔内での
ピンの移動を許容できるようにする。また、フレーム部
材に対して長孔で位置決め孔を構成する場合、および、
搬送用治具の貫通孔を長孔で構成する場合には、それ等
の孔を設けた部材の熱膨脹の方向に対応させて、長孔の
方向を設定することにより、保持部材と被保持部材との
間、または、基部に配置する治具と上部に配置する治具
や部品との間で、位置決め用ピン部材による支持部を介
して、余分な歪み等が生じないようにして相互に位置決
めすることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の装置は、前述したように構成し
た治具を用いるものであるから、電子回路基板を保持す
る治具（搬送用治具）と別の電子回路基板を加熱する治
具（加熱用治具）とで、位置決め用ピン部材と貫通孔と
を用いて相互に位置決めするので、治具の外形を電子回
路基板のサイズまたは部品のサイズと同等の寸法で構成
することが可能であり、治具を使用して電子回路基板の
加工を行う製造設備を小型に構成することができる。ま
た、電子回路基板を搬送用治具に保持させたままで取扱
いを行うことにより、加工工程の間での移し換え等を単
独で行うことがなく、電子回路基板に悪影響を与えるこ
となしに、搬送・加工等の作業を行うことを可能にし、
高い付加価値を有する電子回路基板に対する安全性を向
上させることができる。そして、電子回路基板にフレー
ム部材等の部品をハンダ材を用いて取り付ける際に、電
子回路基板に設けた入出力信号ピンを溝付治具を介して
保持する手段を設けることにより、電子回路基板の入出
力信号ピンを加熱用治具の底板部材に近接させて配置す
ることが可能であり、電子回路基板に対する加熱作用を
効率良く行うことができる。さらに、前記溝付治具に入
出力信号ピンに対応させた溝を形成することにより、溝
付治具の加工を容易に行うことができ、電子回路基板に
高密度で入出力信号ピンを突出させる場合にも、溝付治
具の製造コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱用治具と搬送用治具の構成を示す
斜視図である。

【図２】電子回路基板に組み合わせるフレーム部材と治
具の関係を示す説明図である。

【図３】図２に示す各構成部材を組み合わせた状態の説
明図である。

【図４】加熱用治具に形成するピン挿入孔の説明図であ
る。

【図５】電子回路基板にフレーム部材を配置する状態の
説明図である。

【図６】電子回路基板にフレーム部材を取り付けた状態
の説明図である。

【図７】フレーム部材の下降に障害が生じる状態の説明
図である。

【図８】本発明の位置決め用ピン部材を介してフレーム
部材を案内する状態の説明図である。

【符号の説明】

１電子回路基板２入出力信号ピン３ガイドピン５溝付治具６溝１０フレーム部材１１脚部材１２ハンダ材１３位置決め孔２０加熱用治具２１底板部材２２側フレーム２３切欠部２４ピン挿入孔２５位置決め用ピン部材２６球形部３０搬送用治具３１枠体３２基板受け用突起３５貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土居裕幸神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者小田島均神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者川辺俊一神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内審査官深澤幹朗 (56)参考文献特開昭61−26299（ＪＰ，Ａ) 実開昭51−163865（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子回路基板と部品との組立に用いる治
具において、電子回路基板を固定して保持する搬送用治具と、前記搬
送用治具と組み合わせて用いる加熱用治具とを有し、前記加熱用治具に突出させて設けた位置決め用ピン部材
に対して、搬送用治具に設けた貫通孔を組み合わせて位
置決めするとともに、前記位置決め用ピン部材の頂部に
大径の球形部を形成し、電子回路基板に取り付ける部品の案内と位置決めを行
い、電子回路基板に部品をハンダ材により接続する作業
に用いることを特徴とする電子部品組立治具。
【請求項２】前記加熱用治具には電子回路基板に設け
た入出力信号ピンに対応させて、多数の溝を設けた溝付
治具を配置することを特徴とする請求項１に記載の電子
部品組立治具。