JP3794372B2 - 半田付け装置および半田付け方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半田付け装置および半田付け方法に係わり、特にプリント基板等の基板に搭載された電子・電気部品の電極部や銅線部品等と基板とを半田付けする田付け装置および半田付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に用いられている電子部品の実装基板は、基板の回路上にコンデンサや抵抗体をはんだ付けして接続、固定している。又、回路基板には表面実装部品（以下、ＳＭＴ部品）だけではなくめっき付軟銅線を電極とする部品（以下、リード部品）も数多く使用されており、一般的に、ＳＭＴ部品とリード部品が混在するプリント基板に代表される実装基板は、図６に示すような半田ディップ方式や図７に示すような半田噴流方式が採られている。
【０００３】
溶融半田の表面に基板を水平に接触浸漬させる半田ディップ方式の従来技術の半田付け装置は、例えば図６に示すように、溶融半田６２を収容した半田槽６３の前後でコンベア６４の進入角度６５と脱出角度６６が決まっており、コンベア上の基板６１は半田槽内でコンベアの動きに合わせて通過し、半田付け付け作業を完了させる。
【０００４】
また特開平３−８６３７２号公報には、押圧部材を溶融半田中に押し込むことにより、溶融半田の液面レベルを上下させる従来技術の半田ディップ方式の半田付け装置が開示されている。
【０００５】
一方、図７に示す従来技術の半田噴流方式の半田付け装置では、ある傾斜角７６を持ったコンベア７５を介し、コンベア上の基板７１が半田７４を噴出している一次ノズル７２、二次ノズル７３上を通過することではんだ付け作業を完了させる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−８６３７２号公報（第１図、第２図および第３頁、右上欄、５行目乃至第３頁、右下欄、５行目）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術の半田ディップでは、基板も溶融半田の液面も常に水平状態を保っていたから、半田付けの際に生じるガスを排出することができず、このためにガスを含有した半田付けとなり半田強度等に不都合を生じていた。
【０００８】
また、従来技術の半田ディップでは、基板も溶融半田の液面も常に水平状態を保っていたから、特にリード間が狭い箇所において、半田ブリッジ（半田によるリード間の不都合な短絡）が発生し易くなっている。
【０００９】
また従来技術では、半田付け領域の前のフラックス塗布領域や予備加熱領域、あるいは、半田付け領域の後の基板冷却領域において、基板は前進・停止動作だけを行っていた。
【００１０】
したがってこれらの領域の面積は使用する基板の大きさにより定められ、半田付け装置の小型化に制約を生じていた。
【００１１】
電子部品の実装基板の半田付けに用いられる設備として、現在、その工程の大部分はリフロー半田付け設備によるＳＭＴ部品の作業工程が大半を占め、残る一部の工程を前述の噴流又はディップ方式による作業にて完成させている。このことは、移動体通信の携帯端末に代表される量産品の場合、専用設備として生産ラインの中に組入れることで特別な問題はない。
【００１２】
一方、固定局或は基地局と呼ばれる衛星通信装置の製品は多品種少量生産が圧倒的であり、頻繁に製品の切替えが発生するため、近年のセル方式の生産システムにそぐわない設備形態となっている。通常の半田設備は固定式であり、レイアウト設計の自由度が全くと言っていいほど無い。これは、ダクト配管等の工場側での付帯工事が必ず必要であり、一旦設置した場合、これを移動させるのに余分な工数と費用を発生させなければならない。
【００１３】
通常の半田付け工程においては、基板のセットエリア、フラックスの塗布エリア、予備加熱エリア、はんだ付けエリア、冷却エリアが必ず必要であり、各工程間の移動を考慮すると、例えばＡ４程度の大きさの基板をはんだ付けする場合、最低でも全長２ｍ程度の設備が必要となる。このことは、前述したように一旦設置した場合、容易に変更ができないことにつながる。
【００１４】
したがって本発明の目的は、半田付けの際に生じるガスを容易に排出することにより良好な半田付けを可能にし、かつ、半田ブリッジの発生を抑制することができる半田付け装置を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、小型化をすることができ、これにより省スペース、かつ、自由な移動を可能にする半田付け装置を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、半田付けの際に生じるガスを容易に排出することにより良好な半田付けを可能にし、かつ、前記基板冷却領域には半田ブリッジの発生を抑制することができる半田付け方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、基板に搭載された部品を半田付けする半田ディップ領域を具備する半田付け装置において、前記半田ディップ領域には、前記基板を傾斜状態および水平状態にする手段、半田ディップをする溶融半田を収容したバケットを水平状態および傾斜状態にする手段、前記バケットを上昇状態および下降状態にする手段を有する半田付け装置にある。ここで、前記バケットは固定半田槽内に設けられており、前記バケット内の前記溶融半田は、前記固定半田槽内の溶融半田を汲み上げて用いたものであることができる。また、前記半田ディップ領域の他にフラックス塗布領域、予備加熱領域および基板冷却領域を具備し、前記フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段を有し、前記基板冷却領域には冷却用ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有することができる。
【００１８】
あるいは本発明の特徴は、半田付け領域と、フラックス塗布領域と、予備加熱領域と、基板冷却領域とを具備し、前記フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段を有し、前記基板冷却領域には前記基板冷却用ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有した半田付け装置にある。ここで、前記半田付け領域は半田ディップ領域であることができる。あるいは、前記半田付け領域は半田噴流領域であることができる。
【００１９】
上記したいずれの半田付け装置においても、前記フラックス塗布領域と前記基板冷却領域とは同じ領域であり、かつ、前記フラックス塗布ノズルと前記基板冷却用ノズルとは同じノズルであることが好ましい。
【００２０】
さらに上記したいずれの半田付け装置においても、それぞれの前記手段は、プログラム制御された制御装置からの制御信号により駆動するアクチエータであることが好ましい。
【００２１】
また上記したいずれの半田付け装置においても、車輪および排気用のフィルターが取り付けられていることが好ましい。
【００２２】
本発明の他の特徴は、基板に半田ディップを行う工程を有する半田付け方法において、前記半田ディップを行う工程は、前記基板を傾斜させる第１のステップと、溶融半田を収容したバケットを上昇させる第２のステップと、前記基板を水平にして半田ディップを行う第３のステップと、前記バケットを傾斜させる第４のステップと、前記バケットを下降させる第５のステップとを具備して構成している半田付け方法にある。
【００２３】
ここで、前記半田ディップを行う工程の前に前記基板にフラックスを塗布する工程および前記基板を予備加熱する工程を有し、前記半田ディップを行う工程の後に前記基板を冷却する工程を有し、前記フラックスを塗布する工程では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、かつ、フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向に対して水平面で直角方向に往復運動させ、前記予備加熱領域では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、前記基板を冷却する工程では前記基板を前進後退させ、かつ、前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させることが好ましい。この場合、前記フラックス塗布ノズルと前記基板冷却冷却用ノズルとは同じノズルであることができる。
【００２４】
さらに上記した半田付け方法において、前記それぞれの動作はプログラム制御された制御装置からの制御信号により行われ、これにより半田付け装置への前記基板の取り付けから前記半田付け装置からの半田付け完了後の前記基板の取り出しまでの一連の作業が全て自動で行われることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を説明する。本発明の実施の形態の半田付け装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の半田付け装置１００の全体を示した図であり、図２は図１の半田ディップ領域Ｄを拡大して示した図であり、本発明の実施の形態の各機能を示したブロック図である。
【００２６】
半田付け装置１００には、基板セット・取り出し領域Ａ、フラックス塗布・基板冷却領域Ｂ、予備加熱領域Ｃ、半田ディップ領域Ｄを有している。
【００２７】
さらに、後から説明するように本発明の半田付け装置１００は小型化されることができるから、自由に移動可能にする車輪１０１が取り付けられ、また、排気用のフィルター１０２を設備内部に持っており、工場ダクトとつなぐ必要がないため、完全自立型で移動容易な設備となっている。
【００２８】
基板セット・取り出し領域Ａには、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作する基板セット機構および基板取り出し機構が設けられている。
【００２９】
フラックス塗布・基板冷却領域Ｂには、ノズル２と、第１の入力ポートをフラックスの配管に接続し、第２の入力ポートを冷却用空気の配管に接続し、出力ポートをノズル２に接続した電磁弁と、ノズル２の先端を基板の進行方向（図１の横方向）とは水平面で直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に往復運動１２させる第１のアクチエータ３１と、基板１を基板の進行方向に対して前進後退運動１１をさせる第２のアクチエータ３２とが設けられている。
【００３０】
このノズル２は、フラックス塗布工程では塗布ノズルとなり、基板冷却工程では冷却ノズルとなり、いずれの場合でも第１のアクチエータ３１によりノズル２の先端は直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に例えば３００ｍｍの範囲を、０〜４００ｍｍ／秒の速度で往復運動１２を行う。
【００３１】
電磁弁、第１のアクチエータ３１および第２のアクチエータ３２は、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をする。
【００３２】
ここで第１のアクチエータ３１は、ノズル２の全体を直角方向に直線状に往復運動１２させるものでも、あるいは、ノズル２の根元近傍を軸にして傾斜スイングさせることにより先端のみを直角方向に往復運動１２させるものでもよい。
【００３３】
予備加熱領域Ｃには、予備加熱器３と、この領域Ｃにおいて基板１を基板の進行方向に往復運動の前進後退運動１３をさせる第３のアクチエータ３３とが設けられている。
【００３４】
予備加熱器３および第３のアクチエータ３３は、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定動作をする。
【００３５】
半田ディップ領域Ｄには、特に図２を参照して、溶融半田２１を収容した半田槽５と、半田槽５内に設けられ、半田槽５から溶融半田２１を汲み上げて内部に溶融半田２１を収容しこの内部の溶融半田の表面で基板に半田ディップをするバケット４と、バケット４の上下運動１５，１８をさせる第４のアクチエータ３４と、バケット４の傾斜・水平動作１７，１９をさせる第５のアクチエータ３５と、この領域Ｄにおいて基板１の傾斜・水平動作１４，１６をさせる第６のアクチエータ３６とが設けられている。
【００３６】
第４のアクチエータ３４、第５のアクチエータ３５および第６のアクチエータ３６は、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をする。
【００３７】
バケットの上下動作範囲は例えば５０ｍｍであり、バケットの傾斜動作範囲は例えば５〜１０度である。
【００３８】
さらに、領域Ａから領域Ｂへの基板１の受け渡し、領域Ｂから領域Ｃへの基板１の受け渡し、領域Ｃから領域Ｄへの基板１の受け渡し、半田ディップ後の領域Ｄから領域Ｂへの基板１の搬送、その後の領域Ｂから領域Ａへの基板１の受け渡しを行う受け渡し・搬送機構３９が設けられ、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をする。
【００３９】
上記したアクチエータのうち、部材の左右および前進後退の水平往復移動に関するアクチエータは、例えば、サーボモータと工作機械に一般的によく使われるＬＮガイド（商標名）との組み合わせで構成することができる。また、上記したアクチエータのうち、部材の傾斜・水平移動に関するアクチエータは、例えば、電磁バルブとエアーシリンダーとマイクロスイッチとの組み合わせで構成することができる。
【００４０】
次に、図４および図５に図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態の半田付け方法を説明する。図４は半田付け方法の各工程を順に示したフローチャートであり、図５は図４の半田ディップする工程における各ステップを順に示したフローチャートである。また、図３で示したように本発明の機能は全てプログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をするから、本発明の実施の形態の半田付け方法は全自動で行われる。
【００４１】
先ず、工程４１において、基板セット機構を用いて領域Ａのステージにプリント基板に代表される基板１をセットする。
【００４２】
次に、工程４２において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ｂに移された基板１は、基板の進行方向に対して第２のアクチエータ３２により前進後退の往復運動１１を行う。
【００４３】
また、電磁弁によりフラックスの配管に接続されたノズル２の先端は、第１のアクチエータ３１により、基板の進行方向に対して水平面で直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に往復運動１２を行って基板１上にフラックスを塗布する。基板の前進後退の往復運動１１は必要な塗布がなされるまで行う。
【００４４】
次に、工程４３において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ｃに移された基板１は、基板の進行方向に対して第３のアクチエータ３３により前進後退の往復運動１３を行い、制御装置により所定の温度になっている予備加熱器３により加熱される。基板の前進後退の往復運動１３は必要な加熱がされるまで行う。
【００４５】
次に、工程４４において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ｄに移された基板１は、基板１は第６のアクチエータ３６により傾斜・水平動作が行われ、第４のアクチエータ３４により半田槽内のバケット４の上・下運動が行われ、第５のアクチエータ３５によりバケット４の傾斜・水平動作が行われて半田ディップが行われるが、この工程４４については、後から図５を用いて詳細に説明する。
【００４６】
次に、工程４５において、受け渡し・搬送機構３９により半田ディップ済みの基板１が領域Ｂに搬送される。領域Ｂに戻された基板１は、基板の進行方向に対して第２のアクチエータ３２により前進後退の往復運動１１を行う。また、電磁弁により冷却用空気の配管に接続されたノズル２の先端は第１のアクチエータ３１により直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に速度で往復運動１２を行ってノズル２の先端から噴出された冷却用空気により基板１の冷却が行われる。基板の前進後退の往復運動１１は必要な冷却がされるまで行う。
【００４７】
最後に、工程４６において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ａに戻された半田ディップ完了の基板１は、そのステージ上から基板取り出し機構により半田付け装置の外に取り出される。
【００４８】
このように、フラックス塗布において、基板１を進行方向に対して前進後退運動させ、フラックスの噴出ノズル２の先端を基板の進行方向に対して水平面で直角方向にスイングさせているから、これにより、領域Ｂの基板の進行方向（図１で横方向）の長さは、基板の同方向の長さに関係なく、原理的にはノズル２から噴出したフラックスが基板に付着する直径分でいいことになる。同様に、基板冷却工程においても、基板１を進行方向に対して前進後退運動させ、冷却用空気の噴出ノズル２の先端を基板の進行方向に対して水平面で直角方向にスイングさせているから、これにより、領域Ｂの基板の進行方向（図１で横方向）の長さは、基板の同方向の長さに関係なく、原理的にはノズル２から噴出した冷却用空気が基板に当たる直径分でいいことになる。
【００４９】
これにより、フラックス塗布・基板冷却領域Ｂの基板の進行方向の寸法を小にすることができる。また、フラックス塗布領域と基板冷却領域とが併用されているから全体的に寸法がさら小になる。
【００５０】
また、基板予備加熱工程において、基板１を進行方向に前進後退を繰り返すことで、予備加熱領域Ｃの基板の進行方向の長さは、基板の同方向の長さに関係なく、必要とする予備加熱器３であるヒータの大きさだけで定めることができ、予備加熱領域Ｃの基板の進行方向の寸法を小にすることがきる。
【００５１】
このように領域Ｂおよび領域Ｃの寸法を小にすることができ、かつ、フラックスの塗布と基板の冷却とを同じ領域Ｂで行っているから、半田付け装置１００は小型化される。
【００５２】
したがって、車輪１０１が取り付けることにより自由に移動可能にすることができる。また、半田付け装置１００は小型化されるから、排気用のフィルター１０２をそこに取り付けることができ、この埋め込み式のフィルターを介して上方に排気を行う。予備加熱器に常時電源が入っている従来技術と比較して、本発明の予備加熱器は必要な場合にだけに電源を入れ、圧倒的にＯＦＦ状態にすることができ、これにより排気温度は室温とそれほど変わらない程度に低くなるから、排気が周りの環境に影響することがなく、一般的な空調環境の場所において任意に移動可能となる。これにより、工場ダクトとつなぐ必要がなくなり、この点からも完全自立型で移動容易な半田付け装置とすることができる。
【００５３】
さらに、領域Ｂにおいて、ノズル２は電磁弁によりフラックスの配管への接続と冷却用空気の配管との接続を切り替えることができるようになっている。したがって、ノズルがフラックスで詰ることを防ぐ機能を併せ持っている。
【００５４】
以下、図５を用いて領域Ｄにおける工程４４を詳細に説明する。半田ディップする工程４４は、基板１を傾斜状態に回転１４させる第１のステップ５１と、次に基板１が傾斜している状態において、傾斜基板の下端（図で左側の端）にバケット４内の溶融半田２１の液面２３が接するまでバケット４を上昇１５させる第２のステップ５２と、次に、液面２３に基板の下端が接触した状態で下端を軸にして基板１を水平状態に回転１６させて、水平状態で基板面の全体を溶融半田の液面２３に接触浸漬させて半田ディップする第３のステップ５３と、バッケット４を傾斜状態に回転１７させてバッケット４内の溶融半田２１を片方側（図で左側）から固定半田槽５に流れ落とす第４のステップ５４と、次にバケット４を下降１８させながら水平状態に回転１９させる第５のステップ５５とを具備して構成されている。
【００５５】
このように本発明では、第１のステップ乃至第３のステップにおいて、半田ディップの前段階で基板を傾斜させておいてバケットを上昇（この位置は常に定位置で基板の底面）させ、次に基板を水平にする。
【００５６】
この一連の動作が、半田付けとその際に生じるガスを排出する動作になる。すなわち、基板端（既にはんだ表面に接触）を支点としてはんだ表面に水平になる動作の間、次々にフラックス成分、他が半田熱によりガスを発生させるが、最終的に基板が水平状態ではんだ面に接触するまでに基板底面とはんだ面の隙間からガスは逃げていく。これにより高温ガスの存在による不都合な半田付けを回避することができる。
【００５７】
さらに、第４のステップにより、半田ブリッジ（半田によるリード間の不都合な短絡）の発生を防止することができる。すなわち、バケットを傾斜させることにより半田の表面部分が傾き流れ落ちていく時に、電気部品のリードに付着している余分な半田を切る（現象的には流れ落ちる半田に連続的に吸寄せられる）ことで、結果的にそれぞれのリード根元にきれいなフィレット状の半田を得る事ができる。
【００５８】
すなわち、従来技術のようにバケットを常に水平状態のままで下降させると、リード間の短い間隔の箇所では、半田の強い表面張力により半田は半球の状態を保って半田ブリッジを発生する。しかし、本発明ではバケットを傾斜させることにより半田ブリッジを解消する物理的な力、すなわち、半田が流れ落ちる力が得られ、この力によりリードの根元に付着している余分なはんだを吸寄せて除去することができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態のバケット方式であれば、固定半田槽５内の溶融半田２１の液面２２が低くても、ある程度の溶融半田２２が固定半田槽５に補充されていれば、溶融ディップ時の溶融半田の液面は、固定半田槽５から汲み上げたバケット４内の溶融半田２１の液面２３であるから、そのレベル（高さ）の管理が容易となる。
【００６０】
上記した実施の形態では、半田付けをする領域を半田ディップ領域Ｄとして、半田ディップ方式の場合を説明した。しかしながら、半田付けをする領域を半田噴流領域として、半田噴流方式を用いて場合でも、上記した本発明の領域Ｂ、領域Ｃを用いることにより小型化された半田付け装置にすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はプリント基板等の基板に搭載された部品を半田付けする半田ディップ領域において、基板を傾斜状態および水平状態にする手段、半田ディップをする溶融半田を収容したバケットを水平状態および傾斜状態にする手段、バケットを上昇状態および下降状態にする手段を有しているから、基板に半田ディップを行う工程において、基板を傾斜させる第１のステップと、溶融半田を収容したバケットを上昇させる第２のステップと、基板を水平にして半田ディップを行う第３のステップと、バケットを傾斜させる第４のステップと、バケットを下降させる第５のステップとを具備して構成することができる。
【００６２】
この第１のステップから第３のステップまでの一連の動作が、半田付けの際に生じるガスを排出する動作になる。すなわち、基板端（既にはんだ表面に接触）を支点としてはんだ表面に水平になる動作の間、次々にフラックス成分、他が半田熱によりガスを発生させるが、最終的に基板が水平状態ではんだ面に接触するまでに基板底面とはんだ面の隙間からガスは逃げていく。これにより高温ガスの存在による不都合な半田付けを回避することができる。
【００６３】
さらに、第４のステップにより、半田ブリッジ（半田によるリード間の不都合な短絡）の発生を防止することができる。すなわち、バケットを傾斜させることにより半田の面が傾き流れ落ちていく時に、電気部品のリードに付着している余分な半田を切ることができ、それぞれのリード根元にきれいなフィレット状のはんだを得る事ができる。
【００６４】
また本発明では、フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段およびフラックス塗布ノズルの先端を基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段を有し、基板冷却領域には、基板冷却冷却用ノズル、基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段および冷却用ノズルの先端を基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有しているから、フラックス領域・基板冷却領域や予備加熱領域を、処理される基板の大きさに関係なく、基板大きさよりも小さい面積にすることができる。したがって、小型・廉価であり自由に移動可能は半田付け装置が得られるから、近年のセル方式の生産システムに非常にマッチする設備形態になる。
【００６５】
例えば図１の実施の形態の半田付け装置の場合、装置全長（図で横方向）が１ｍ、幅（図の紙面に垂直方向）が０．７ｍと小型になり、これは従来技術の同能力の半田付け装置と比較して、装置全長（図で横方向）で約３２％、幅（図の紙面に垂直方向）で約６５％の値である。
【００６６】
そして本発明により、生産ラインに種々の大きさの基板が存在していても、半田付け領域（半田ディップ領域）だけをそれぞれの基板サイズに適した大きさのものを用意するだけで、フラックス領域・基板冷却領域や予備加熱領域は全ての基板サイズに対して共通にすることができるから、生産効率の良い生産システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半田付け装置を示した図である。
【図２】図１の半田ディップ領域を拡大して示した図である。
【図３】本発明の実施の形態の各機能を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の半田付けの方法の各工程を順に示したフローチャートである。
【図５】図４の半田ディップする工程における各ステップを順に示したフローチャートである。
【図６】従来技術の半田ディップ方式における半田ディップ領域を示した図である。
【図７】従来技術の半田噴流方式における半田噴流領域を示した図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ノズル
３ 予備加熱器
４ バケット
５ 半田槽
１１ 前進後退運動
１２ 往復運動
１３ 前進後退運動
１４ 基板の傾斜状態への回転
１５ バケットの上昇運動
１６ 基板の水平状態への回転
１７ バケットの傾斜状態への回転
１８ バケットの下降運動
１９ バッケットの水平状態への回転
２１ 溶融半田
２２ 半田槽内の液面
２３ バケット内の液面
３１ 第１のアクチエータ
３２ 第２のアクチエータ
３３ 第３のアクチエータ
３４ 第４のアクチエータ
３５ 第５のアクチエータ
３６ 第６のアクチエータ
３７ プログラム
３８ 制御装置
３９ 受け渡し・搬送機構
４１〜４６ 工程
５１ 第１のステップ
５２ 第２のステップ
５３ 第３のステップ
５４ 第４のステップ
５５ 第５のステップ
６１ 基板
６２ 溶融半田
６３ 半田槽
６４ コンベア
６５ 進入角度
６６ 脱出角度
７１ 基板
７２ 一次ノズル
７３ 二次ノズル
７４ 半田
７５ コンベア
７６ 傾斜角
１００ 半田付け装置
１０１ 車輪
１０２ 排気用のフィルター
Ａ 基板セット・取り出し領域
Ｂ フラックス塗布・基板冷却領域
Ｃ 予備加熱領域
Ｄ 半田ディップ領域
【発明の属する技術分野】
本発明は半田付け装置および半田付け方法に係わり、特にプリント基板等の基板に搭載された電子・電気部品の電極部や銅線部品等と基板とを半田付けする田付け装置および半田付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に用いられている電子部品の実装基板は、基板の回路上にコンデンサや抵抗体をはんだ付けして接続、固定している。又、回路基板には表面実装部品（以下、ＳＭＴ部品）だけではなくめっき付軟銅線を電極とする部品（以下、リード部品）も数多く使用されており、一般的に、ＳＭＴ部品とリード部品が混在するプリント基板に代表される実装基板は、図６に示すような半田ディップ方式や図７に示すような半田噴流方式が採られている。
【０００３】
溶融半田の表面に基板を水平に接触浸漬させる半田ディップ方式の従来技術の半田付け装置は、例えば図６に示すように、溶融半田６２を収容した半田槽６３の前後でコンベア６４の進入角度６５と脱出角度６６が決まっており、コンベア上の基板６１は半田槽内でコンベアの動きに合わせて通過し、半田付け付け作業を完了させる。
【０００４】
また特開平３−８６３７２号公報には、押圧部材を溶融半田中に押し込むことにより、溶融半田の液面レベルを上下させる従来技術の半田ディップ方式の半田付け装置が開示されている。
【０００５】
一方、図７に示す従来技術の半田噴流方式の半田付け装置では、ある傾斜角７６を持ったコンベア７５を介し、コンベア上の基板７１が半田７４を噴出している一次ノズル７２、二次ノズル７３上を通過することではんだ付け作業を完了させる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−８６３７２号公報（第１図、第２図および第３頁、右上欄、５行目乃至第３頁、右下欄、５行目）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来技術の半田ディップでは、基板も溶融半田の液面も常に水平状態を保っていたから、半田付けの際に生じるガスを排出することができず、このためにガスを含有した半田付けとなり半田強度等に不都合を生じていた。
【０００８】
また、従来技術の半田ディップでは、基板も溶融半田の液面も常に水平状態を保っていたから、特にリード間が狭い箇所において、半田ブリッジ（半田によるリード間の不都合な短絡）が発生し易くなっている。
【０００９】
また従来技術では、半田付け領域の前のフラックス塗布領域や予備加熱領域、あるいは、半田付け領域の後の基板冷却領域において、基板は前進・停止動作だけを行っていた。
【００１０】
したがってこれらの領域の面積は使用する基板の大きさにより定められ、半田付け装置の小型化に制約を生じていた。
【００１１】
電子部品の実装基板の半田付けに用いられる設備として、現在、その工程の大部分はリフロー半田付け設備によるＳＭＴ部品の作業工程が大半を占め、残る一部の工程を前述の噴流又はディップ方式による作業にて完成させている。このことは、移動体通信の携帯端末に代表される量産品の場合、専用設備として生産ラインの中に組入れることで特別な問題はない。
【００１２】
一方、固定局或は基地局と呼ばれる衛星通信装置の製品は多品種少量生産が圧倒的であり、頻繁に製品の切替えが発生するため、近年のセル方式の生産システムにそぐわない設備形態となっている。通常の半田設備は固定式であり、レイアウト設計の自由度が全くと言っていいほど無い。これは、ダクト配管等の工場側での付帯工事が必ず必要であり、一旦設置した場合、これを移動させるのに余分な工数と費用を発生させなければならない。
【００１３】
通常の半田付け工程においては、基板のセットエリア、フラックスの塗布エリア、予備加熱エリア、はんだ付けエリア、冷却エリアが必ず必要であり、各工程間の移動を考慮すると、例えばＡ４程度の大きさの基板をはんだ付けする場合、最低でも全長２ｍ程度の設備が必要となる。このことは、前述したように一旦設置した場合、容易に変更ができないことにつながる。
【００１４】
したがって本発明の目的は、半田付けの際に生じるガスを容易に排出することにより良好な半田付けを可能にし、かつ、半田ブリッジの発生を抑制することができる半田付け装置を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、小型化をすることができ、これにより省スペース、かつ、自由な移動を可能にする半田付け装置を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、半田付けの際に生じるガスを容易に排出することにより良好な半田付けを可能にし、かつ、前記基板冷却領域には半田ブリッジの発生を抑制することができる半田付け方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、基板に搭載された部品を半田付けする半田ディップ領域を具備する半田付け装置において、前記半田ディップ領域には、前記基板を傾斜状態および水平状態にする手段、半田ディップをする溶融半田を収容したバケットを水平状態および傾斜状態にする手段、前記バケットを上昇状態および下降状態にする手段を有する半田付け装置にある。ここで、前記バケットは固定半田槽内に設けられており、前記バケット内の前記溶融半田は、前記固定半田槽内の溶融半田を汲み上げて用いたものであることができる。また、前記半田ディップ領域の他にフラックス塗布領域、予備加熱領域および基板冷却領域を具備し、前記フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段を有し、前記基板冷却領域には冷却用ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有することができる。
【００１８】
あるいは本発明の特徴は、半田付け領域と、フラックス塗布領域と、予備加熱領域と、基板冷却領域とを具備し、前記フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段を有し、前記基板冷却領域には前記基板冷却用ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有した半田付け装置にある。ここで、前記半田付け領域は半田ディップ領域であることができる。あるいは、前記半田付け領域は半田噴流領域であることができる。
【００１９】
上記したいずれの半田付け装置においても、前記フラックス塗布領域と前記基板冷却領域とは同じ領域であり、かつ、前記フラックス塗布ノズルと前記基板冷却用ノズルとは同じノズルであることが好ましい。
【００２０】
さらに上記したいずれの半田付け装置においても、それぞれの前記手段は、プログラム制御された制御装置からの制御信号により駆動するアクチエータであることが好ましい。
【００２１】
また上記したいずれの半田付け装置においても、車輪および排気用のフィルターが取り付けられていることが好ましい。
【００２２】
本発明の他の特徴は、基板に半田ディップを行う工程を有する半田付け方法において、前記半田ディップを行う工程は、前記基板を傾斜させる第１のステップと、溶融半田を収容したバケットを上昇させる第２のステップと、前記基板を水平にして半田ディップを行う第３のステップと、前記バケットを傾斜させる第４のステップと、前記バケットを下降させる第５のステップとを具備して構成している半田付け方法にある。
【００２３】
ここで、前記半田ディップを行う工程の前に前記基板にフラックスを塗布する工程および前記基板を予備加熱する工程を有し、前記半田ディップを行う工程の後に前記基板を冷却する工程を有し、前記フラックスを塗布する工程では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、かつ、フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向に対して水平面で直角方向に往復運動させ、前記予備加熱領域では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、前記基板を冷却する工程では前記基板を前進後退させ、かつ、前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させることが好ましい。この場合、前記フラックス塗布ノズルと前記基板冷却冷却用ノズルとは同じノズルであることができる。
【００２４】
さらに上記した半田付け方法において、前記それぞれの動作はプログラム制御された制御装置からの制御信号により行われ、これにより半田付け装置への前記基板の取り付けから前記半田付け装置からの半田付け完了後の前記基板の取り出しまでの一連の作業が全て自動で行われることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を説明する。本発明の実施の形態の半田付け装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の半田付け装置１００の全体を示した図であり、図２は図１の半田ディップ領域Ｄを拡大して示した図であり、本発明の実施の形態の各機能を示したブロック図である。
【００２６】
半田付け装置１００には、基板セット・取り出し領域Ａ、フラックス塗布・基板冷却領域Ｂ、予備加熱領域Ｃ、半田ディップ領域Ｄを有している。
【００２７】
さらに、後から説明するように本発明の半田付け装置１００は小型化されることができるから、自由に移動可能にする車輪１０１が取り付けられ、また、排気用のフィルター１０２を設備内部に持っており、工場ダクトとつなぐ必要がないため、完全自立型で移動容易な設備となっている。
【００２８】
基板セット・取り出し領域Ａには、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作する基板セット機構および基板取り出し機構が設けられている。
【００２９】
フラックス塗布・基板冷却領域Ｂには、ノズル２と、第１の入力ポートをフラックスの配管に接続し、第２の入力ポートを冷却用空気の配管に接続し、出力ポートをノズル２に接続した電磁弁と、ノズル２の先端を基板の進行方向（図１の横方向）とは水平面で直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に往復運動１２させる第１のアクチエータ３１と、基板１を基板の進行方向に対して前進後退運動１１をさせる第２のアクチエータ３２とが設けられている。
【００３０】
このノズル２は、フラックス塗布工程では塗布ノズルとなり、基板冷却工程では冷却ノズルとなり、いずれの場合でも第１のアクチエータ３１によりノズル２の先端は直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に例えば３００ｍｍの範囲を、０〜４００ｍｍ／秒の速度で往復運動１２を行う。
【００３１】
電磁弁、第１のアクチエータ３１および第２のアクチエータ３２は、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をする。
【００３２】
ここで第１のアクチエータ３１は、ノズル２の全体を直角方向に直線状に往復運動１２させるものでも、あるいは、ノズル２の根元近傍を軸にして傾斜スイングさせることにより先端のみを直角方向に往復運動１２させるものでもよい。
【００３３】
予備加熱領域Ｃには、予備加熱器３と、この領域Ｃにおいて基板１を基板の進行方向に往復運動の前進後退運動１３をさせる第３のアクチエータ３３とが設けられている。
【００３４】
予備加熱器３および第３のアクチエータ３３は、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定動作をする。
【００３５】
半田ディップ領域Ｄには、特に図２を参照して、溶融半田２１を収容した半田槽５と、半田槽５内に設けられ、半田槽５から溶融半田２１を汲み上げて内部に溶融半田２１を収容しこの内部の溶融半田の表面で基板に半田ディップをするバケット４と、バケット４の上下運動１５，１８をさせる第４のアクチエータ３４と、バケット４の傾斜・水平動作１７，１９をさせる第５のアクチエータ３５と、この領域Ｄにおいて基板１の傾斜・水平動作１４，１６をさせる第６のアクチエータ３６とが設けられている。
【００３６】
第４のアクチエータ３４、第５のアクチエータ３５および第６のアクチエータ３６は、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をする。
【００３７】
バケットの上下動作範囲は例えば５０ｍｍであり、バケットの傾斜動作範囲は例えば５〜１０度である。
【００３８】
さらに、領域Ａから領域Ｂへの基板１の受け渡し、領域Ｂから領域Ｃへの基板１の受け渡し、領域Ｃから領域Ｄへの基板１の受け渡し、半田ディップ後の領域Ｄから領域Ｂへの基板１の搬送、その後の領域Ｂから領域Ａへの基板１の受け渡しを行う受け渡し・搬送機構３９が設けられ、プログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をする。
【００３９】
上記したアクチエータのうち、部材の左右および前進後退の水平往復移動に関するアクチエータは、例えば、サーボモータと工作機械に一般的によく使われるＬＮガイド（商標名）との組み合わせで構成することができる。また、上記したアクチエータのうち、部材の傾斜・水平移動に関するアクチエータは、例えば、電磁バルブとエアーシリンダーとマイクロスイッチとの組み合わせで構成することができる。
【００４０】
次に、図４および図５に図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態の半田付け方法を説明する。図４は半田付け方法の各工程を順に示したフローチャートであり、図５は図４の半田ディップする工程における各ステップを順に示したフローチャートである。また、図３で示したように本発明の機能は全てプログラム３７による制御装置３８からの制御信号により所定の動作をするから、本発明の実施の形態の半田付け方法は全自動で行われる。
【００４１】
先ず、工程４１において、基板セット機構を用いて領域Ａのステージにプリント基板に代表される基板１をセットする。
【００４２】
次に、工程４２において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ｂに移された基板１は、基板の進行方向に対して第２のアクチエータ３２により前進後退の往復運動１１を行う。
【００４３】
また、電磁弁によりフラックスの配管に接続されたノズル２の先端は、第１のアクチエータ３１により、基板の進行方向に対して水平面で直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に往復運動１２を行って基板１上にフラックスを塗布する。基板の前進後退の往復運動１１は必要な塗布がなされるまで行う。
【００４４】
次に、工程４３において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ｃに移された基板１は、基板の進行方向に対して第３のアクチエータ３３により前進後退の往復運動１３を行い、制御装置により所定の温度になっている予備加熱器３により加熱される。基板の前進後退の往復運動１３は必要な加熱がされるまで行う。
【００４５】
次に、工程４４において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ｄに移された基板１は、基板１は第６のアクチエータ３６により傾斜・水平動作が行われ、第４のアクチエータ３４により半田槽内のバケット４の上・下運動が行われ、第５のアクチエータ３５によりバケット４の傾斜・水平動作が行われて半田ディップが行われるが、この工程４４については、後から図５を用いて詳細に説明する。
【００４６】
次に、工程４５において、受け渡し・搬送機構３９により半田ディップ済みの基板１が領域Ｂに搬送される。領域Ｂに戻された基板１は、基板の進行方向に対して第２のアクチエータ３２により前進後退の往復運動１１を行う。また、電磁弁により冷却用空気の配管に接続されたノズル２の先端は第１のアクチエータ３１により直角方向（図１の紙面に対して垂直方向）に速度で往復運動１２を行ってノズル２の先端から噴出された冷却用空気により基板１の冷却が行われる。基板の前進後退の往復運動１１は必要な冷却がされるまで行う。
【００４７】
最後に、工程４６において、受け渡し・搬送機構３９により領域Ａに戻された半田ディップ完了の基板１は、そのステージ上から基板取り出し機構により半田付け装置の外に取り出される。
【００４８】
このように、フラックス塗布において、基板１を進行方向に対して前進後退運動させ、フラックスの噴出ノズル２の先端を基板の進行方向に対して水平面で直角方向にスイングさせているから、これにより、領域Ｂの基板の進行方向（図１で横方向）の長さは、基板の同方向の長さに関係なく、原理的にはノズル２から噴出したフラックスが基板に付着する直径分でいいことになる。同様に、基板冷却工程においても、基板１を進行方向に対して前進後退運動させ、冷却用空気の噴出ノズル２の先端を基板の進行方向に対して水平面で直角方向にスイングさせているから、これにより、領域Ｂの基板の進行方向（図１で横方向）の長さは、基板の同方向の長さに関係なく、原理的にはノズル２から噴出した冷却用空気が基板に当たる直径分でいいことになる。
【００４９】
これにより、フラックス塗布・基板冷却領域Ｂの基板の進行方向の寸法を小にすることができる。また、フラックス塗布領域と基板冷却領域とが併用されているから全体的に寸法がさら小になる。
【００５０】
また、基板予備加熱工程において、基板１を進行方向に前進後退を繰り返すことで、予備加熱領域Ｃの基板の進行方向の長さは、基板の同方向の長さに関係なく、必要とする予備加熱器３であるヒータの大きさだけで定めることができ、予備加熱領域Ｃの基板の進行方向の寸法を小にすることがきる。
【００５１】
このように領域Ｂおよび領域Ｃの寸法を小にすることができ、かつ、フラックスの塗布と基板の冷却とを同じ領域Ｂで行っているから、半田付け装置１００は小型化される。
【００５２】
したがって、車輪１０１が取り付けることにより自由に移動可能にすることができる。また、半田付け装置１００は小型化されるから、排気用のフィルター１０２をそこに取り付けることができ、この埋め込み式のフィルターを介して上方に排気を行う。予備加熱器に常時電源が入っている従来技術と比較して、本発明の予備加熱器は必要な場合にだけに電源を入れ、圧倒的にＯＦＦ状態にすることができ、これにより排気温度は室温とそれほど変わらない程度に低くなるから、排気が周りの環境に影響することがなく、一般的な空調環境の場所において任意に移動可能となる。これにより、工場ダクトとつなぐ必要がなくなり、この点からも完全自立型で移動容易な半田付け装置とすることができる。
【００５３】
さらに、領域Ｂにおいて、ノズル２は電磁弁によりフラックスの配管への接続と冷却用空気の配管との接続を切り替えることができるようになっている。したがって、ノズルがフラックスで詰ることを防ぐ機能を併せ持っている。
【００５４】
以下、図５を用いて領域Ｄにおける工程４４を詳細に説明する。半田ディップする工程４４は、基板１を傾斜状態に回転１４させる第１のステップ５１と、次に基板１が傾斜している状態において、傾斜基板の下端（図で左側の端）にバケット４内の溶融半田２１の液面２３が接するまでバケット４を上昇１５させる第２のステップ５２と、次に、液面２３に基板の下端が接触した状態で下端を軸にして基板１を水平状態に回転１６させて、水平状態で基板面の全体を溶融半田の液面２３に接触浸漬させて半田ディップする第３のステップ５３と、バッケット４を傾斜状態に回転１７させてバッケット４内の溶融半田２１を片方側（図で左側）から固定半田槽５に流れ落とす第４のステップ５４と、次にバケット４を下降１８させながら水平状態に回転１９させる第５のステップ５５とを具備して構成されている。
【００５５】
このように本発明では、第１のステップ乃至第３のステップにおいて、半田ディップの前段階で基板を傾斜させておいてバケットを上昇（この位置は常に定位置で基板の底面）させ、次に基板を水平にする。
【００５６】
この一連の動作が、半田付けとその際に生じるガスを排出する動作になる。すなわち、基板端（既にはんだ表面に接触）を支点としてはんだ表面に水平になる動作の間、次々にフラックス成分、他が半田熱によりガスを発生させるが、最終的に基板が水平状態ではんだ面に接触するまでに基板底面とはんだ面の隙間からガスは逃げていく。これにより高温ガスの存在による不都合な半田付けを回避することができる。
【００５７】
さらに、第４のステップにより、半田ブリッジ（半田によるリード間の不都合な短絡）の発生を防止することができる。すなわち、バケットを傾斜させることにより半田の表面部分が傾き流れ落ちていく時に、電気部品のリードに付着している余分な半田を切る（現象的には流れ落ちる半田に連続的に吸寄せられる）ことで、結果的にそれぞれのリード根元にきれいなフィレット状の半田を得る事ができる。
【００５８】
すなわち、従来技術のようにバケットを常に水平状態のままで下降させると、リード間の短い間隔の箇所では、半田の強い表面張力により半田は半球の状態を保って半田ブリッジを発生する。しかし、本発明ではバケットを傾斜させることにより半田ブリッジを解消する物理的な力、すなわち、半田が流れ落ちる力が得られ、この力によりリードの根元に付着している余分なはんだを吸寄せて除去することができる。
【００５９】
さらに、本実施の形態のバケット方式であれば、固定半田槽５内の溶融半田２１の液面２２が低くても、ある程度の溶融半田２２が固定半田槽５に補充されていれば、溶融ディップ時の溶融半田の液面は、固定半田槽５から汲み上げたバケット４内の溶融半田２１の液面２３であるから、そのレベル（高さ）の管理が容易となる。
【００６０】
上記した実施の形態では、半田付けをする領域を半田ディップ領域Ｄとして、半田ディップ方式の場合を説明した。しかしながら、半田付けをする領域を半田噴流領域として、半田噴流方式を用いて場合でも、上記した本発明の領域Ｂ、領域Ｃを用いることにより小型化された半田付け装置にすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はプリント基板等の基板に搭載された部品を半田付けする半田ディップ領域において、基板を傾斜状態および水平状態にする手段、半田ディップをする溶融半田を収容したバケットを水平状態および傾斜状態にする手段、バケットを上昇状態および下降状態にする手段を有しているから、基板に半田ディップを行う工程において、基板を傾斜させる第１のステップと、溶融半田を収容したバケットを上昇させる第２のステップと、基板を水平にして半田ディップを行う第３のステップと、バケットを傾斜させる第４のステップと、バケットを下降させる第５のステップとを具備して構成することができる。
【００６２】
この第１のステップから第３のステップまでの一連の動作が、半田付けの際に生じるガスを排出する動作になる。すなわち、基板端（既にはんだ表面に接触）を支点としてはんだ表面に水平になる動作の間、次々にフラックス成分、他が半田熱によりガスを発生させるが、最終的に基板が水平状態ではんだ面に接触するまでに基板底面とはんだ面の隙間からガスは逃げていく。これにより高温ガスの存在による不都合な半田付けを回避することができる。
【００６３】
さらに、第４のステップにより、半田ブリッジ（半田によるリード間の不都合な短絡）の発生を防止することができる。すなわち、バケットを傾斜させることにより半田の面が傾き流れ落ちていく時に、電気部品のリードに付着している余分な半田を切ることができ、それぞれのリード根元にきれいなフィレット状のはんだを得る事ができる。
【００６４】
また本発明では、フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段およびフラックス塗布ノズルの先端を基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段を有し、基板冷却領域には、基板冷却冷却用ノズル、基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段および冷却用ノズルの先端を基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有しているから、フラックス領域・基板冷却領域や予備加熱領域を、処理される基板の大きさに関係なく、基板大きさよりも小さい面積にすることができる。したがって、小型・廉価であり自由に移動可能は半田付け装置が得られるから、近年のセル方式の生産システムに非常にマッチする設備形態になる。
【００６５】
例えば図１の実施の形態の半田付け装置の場合、装置全長（図で横方向）が１ｍ、幅（図の紙面に垂直方向）が０．７ｍと小型になり、これは従来技術の同能力の半田付け装置と比較して、装置全長（図で横方向）で約３２％、幅（図の紙面に垂直方向）で約６５％の値である。
【００６６】
そして本発明により、生産ラインに種々の大きさの基板が存在していても、半田付け領域（半田ディップ領域）だけをそれぞれの基板サイズに適した大きさのものを用意するだけで、フラックス領域・基板冷却領域や予備加熱領域は全ての基板サイズに対して共通にすることができるから、生産効率の良い生産システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半田付け装置を示した図である。
【図２】図１の半田ディップ領域を拡大して示した図である。
【図３】本発明の実施の形態の各機能を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の半田付けの方法の各工程を順に示したフローチャートである。
【図５】図４の半田ディップする工程における各ステップを順に示したフローチャートである。
【図６】従来技術の半田ディップ方式における半田ディップ領域を示した図である。
【図７】従来技術の半田噴流方式における半田噴流領域を示した図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ノズル
３ 予備加熱器
４ バケット
５ 半田槽
１１ 前進後退運動
１２ 往復運動
１３ 前進後退運動
１４ 基板の傾斜状態への回転
１５ バケットの上昇運動
１６ 基板の水平状態への回転
１７ バケットの傾斜状態への回転
１８ バケットの下降運動
１９ バッケットの水平状態への回転
２１ 溶融半田
２２ 半田槽内の液面
２３ バケット内の液面
３１ 第１のアクチエータ
３２ 第２のアクチエータ
３３ 第３のアクチエータ
３４ 第４のアクチエータ
３５ 第５のアクチエータ
３６ 第６のアクチエータ
３７ プログラム
３８ 制御装置
３９ 受け渡し・搬送機構
４１〜４６ 工程
５１ 第１のステップ
５２ 第２のステップ
５３ 第３のステップ
５４ 第４のステップ
５５ 第５のステップ
６１ 基板
６２ 溶融半田
６３ 半田槽
６４ コンベア
６５ 進入角度
６６ 脱出角度
７１ 基板
７２ 一次ノズル
７３ 二次ノズル
７４ 半田
７５ コンベア
７６ 傾斜角
１００ 半田付け装置
１０１ 車輪
１０２ 排気用のフィルター
Ａ 基板セット・取り出し領域
Ｂ フラックス塗布・基板冷却領域
Ｃ 予備加熱領域
Ｄ 半田ディップ領域
Claims (11)
- 基板に搭載された部品を半田付けする半田ディップ領域を具備する半田付け装置において、前記半田ディップ領域には、前記基板を傾斜状態および水平状態にする手段、半田ディップをする溶融半田を収容したバケットを水平状態および傾斜状態にする手段、前記バケットを上昇状態および下降状態にする手段を有し、前記半田ディップ領域の他にフラックス塗布領域、予備加熱領域および基板冷却領域を具備し、前記フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動をさせる手段および前記フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段を有し、前記基板冷却領域には冷却用ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有したことを特徴とする半田付け装置。
- 前記バケットは固定半田槽内に設けられており、前記バケット内の前記溶融半田は、前記固定半田槽内の溶融半田を汲み上げて用いたものであることを特徴とする請求項１記載の半田付け装置。
- 半田付け領域と、フラックス塗布領域と、予備加熱領域と、基板冷却領域とを具備し、前記フラックス領域にはフラックス塗布ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有し、予備加熱領域には予備加熱器および前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段を有し、前記基板冷却領域には冷却用ノズル、前記基板を進行方向に対して前進後退運動させる手段および前記冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させる手段を有したことを特徴とする半田付け装置。
- 前記半田付け領域は半田ディップ領域であることを特徴とする請求項３記載の半田付け装置。
- 前記半田付け領域は半田噴流領域であることを特徴とする請求項３記載の半田付け装置。
- 前記フラックス塗布領域と前記基板冷却領域とは同じ領域であり、かつ、前記フラックス塗布ノズルと前記冷却用ノズルとは同じノズルであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の半田付け装置。
- それぞれの前記手段は、プログラム制御された制御装置からの制御信号により駆動するアクチエータであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の半田付け装置。
- 車輪および排気用のフィルターが取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の半田付け装置。
- 基板に半田ディップを行う工程を有する半田付け方法において、前記半田ディップを行う工程は、前記基板を傾斜させる第１のステップと、溶融半田を収容したバケットを上昇させる第２のステップと、前記基板を水平にして半田ディップを行う第３のステップと、前記バケットを傾斜させる第４のステップと、前記バケットを下降させる第５のステップとを具備して構成し、前記半田ディップを行う工程の前に前記基板にフラックスを塗布する工程および前記基板を予備加熱する工程を有し、前記半田ディップを行う工程の後に前記基板を冷却する工程を有し、前記フラックスを塗布する工程では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、かつ、フラックス塗布ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させ、前記予備加熱領域では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、前記基板を冷却する工程では前記基板を進行方向に対して前進後退運動させ、かつ、冷却用ノズルの先端を前記基板の進行方向とは水平面で直角方向に往復運動させることを特徴とする半田付け方法。
- 前記フラックス塗布ノズルと前記冷却用ノズルとは同じノズルであることを特徴とする請求項９に記載の半田付け方法。
- 前記それぞれの動作はプログラム制御された制御装置からの制御信号により行われ、これにより半田付け装置への前記基板の取り付けから前記半田付け装置からの半田付け完了後の前記基板の取り出しまでの一連の作業が全て自動で行われることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の半田付け方法。
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