JP4337145B2

JP4337145B2 - 部品配列包装容器及びピン実装方法

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Publication number: JP4337145B2
Application number: JP2005257899A
Authority: JP
Inventors: 亮伊丹
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2025-09-06
Also published as: JP2007069942A

Description

例えばプリント基板などに半田付け実装される部品をマウンター（実装装置）へ連続して供給可能とする部品配列包装容器に関し、さらにこの部品配列包装容器を利用してピンを基板に実装するピン実装方法に関する。

小型ＤＣ−ＤＣコンバータとして、機器等のプリント基板に直接搭載可能なオンボード電源が広く知られている。オンボード電源は、特許文献１に開示されるように、電源回路を形成する電子部品が半田付け実装された基板に、入力端子又は出力端子としての複数の端子ピンを立設して構成される。

この端子ピンを基板に実装するに際して、従来は、バラピンを特許文献２で開示されるようなボールフィーダーに入れて、端子ピンを縦方向に整列させた後、挿入機を用いて実装していた。このボールフィーダーは、内部に投入された部品を回転運動及び振動により側壁側に移動させて整列させるものである。このようにして基板に実装された端子ピン、すなわち基板に穿設されたスルーホールに挿入された端子ピンは、その後手作業や半田槽などにより半田付け接続される。
特開２００１−２５７４４３号公報特開平１１−３５１３８号公報

しかし、上記従来のピン実装方法では、ボールフィーダーを用いて端子ピンを整列させる必要があるため、専用設備にて実装を行っていたが、当該専用設備の設置場所の確保や導入費用，保守費用等の削減が大きな課題となっていた。さらに、ボールフィーダを用いて整列させた場合には、端子ピンが寝た状態になっているため、挿入機で当該端子ピンを基板のスルーホールに挿入する際に、端子ピンの向きを基板に対して垂直方向に起こし直さなければならなかった。

また、整列の際に端子ピン同士が擦れ合い、表面のメッキが剥がれてしまい、結果として半田付けの信頼性が低下するという問題があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、端子ピンを直立状態に保持したまま既存の実装装置に供給可能な部品配列包装容器を提供することを目的とする。

また、この新しい部品配列包装容器を用いて製品の生産性と品質を同時に向上させたピン実装方法を提供することを目的とする。

本発明における請求項１では、部品収納部に収納された部品を実装機に供給するための部品配列包装容器において、前記部品収納部に、上部が開口したテーパ状の円錐筒部と、この円錐筒部の下部に連通し、ピンを直立状態で保持するピン支持部とを備えている。

本発明における請求項２のピン実装方法では、請求項１に記載の部品配列包装容器を装着した実装機を用いて、前記部品収納部からバキュームノズルで前記ピンの被吸着部を吸い上げる工程と、当該ピンを搬送して基板のスルーホールに挿入する工程とからなる。

このようにすると、ピンは部品収納部内で既に直立した状態で保持されているため、被吸着部をバキュームノズルで吸着してそのまま部品実装を行うことができる。また、部品収納部では、円錐筒部の下部に連通してピン支持部が設けられていることにより、ピンの被吸着部の周囲にバキュームノズルの先端が入り込むのに十分な空間が形成されているため、バキュームノズルを部品収納部内部に進入させて被吸着部に確実に吸着させることができる。

本発明における請求項３のピン実装方法では、請求項２に記載のピン実装方法に加え、前記基板の前記スルーホールに挿入されたピンを、前記スルーホールの周囲に形成された半田ランドに塗布されたクリーム半田を溶融して半田付け接続する工程とからなる。

このようにすると、ピンをリフロー半田付けすることができるため、基板に実装される他の電子部品の半田付け実装工程内でピンを半田付け実装することができる。

本発明における請求項４のピン実装方法では、前記バキュームノズルは、その内周面が逆テーパ状に形成されたものである。

このようにすると、バキュームノズルがピンを吸着する寸法的な余裕を持たせることができる。

本発明の請求項１によると、ピンを直立状態で保持したまま既存の実装機に供給可能な部品配列包装容器を提供することができる。

本発明の請求項２によると、製品の生産性と品質を同時に向上させたピン実装方法を提供することができる。

本発明の請求項３によると、同じ工程内でピンと他の電子部品の半田付け実装を可能として製品の生産性を向上させることができる。

本発明の請求項４によると、バキュームノズルの位置決め誤差やピンの寸法誤差の許容範囲を広げることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における部品配列包装容器及びピン実装方法について、好ましい実施例を説明する。

図１は、オンボード電源である電源装置16の外観を示したものである。電源装置16は、電源回路を形成する例えばチップ抵抗，チップコンデンサ，トランジスタ，ダイオードなどの表面実装可能な電子部品15や、入力端子又は出力端子となる端子ピン１を例えばプリント配線基板などの基板10に半田付け実装して構成される。

図２は、端子ピン１の構成を示す斜視図である。端子ピン１は、円柱形状の基部２と、基部２の一端から突出し、側周面に６つの角部４ａを有する断面正六角形の挿入部４と、基部２の他端から突出し、先端が丸くなった長い円柱形状のピン部３とから構成されている。挿入部４とピン部３は、基部２の両端面から基部２と同軸に反対方向へ突出しており、これらの径は基部２より小径に形成されている。また、挿入部４の先端縁は、スルーホール11に挿入しやすくするためにＲがつけられた所謂丸角になっている。ここでいう丸角には、挿入部４の先端縁を面取りしたテーパも含むものである。

図３は、端子ピン１が基板10に実装されている様子を示す要部縦断面図である。なお、ここで図示されている端子ピン１は、リフロー炉に通す前の状態である。電源装置16では、高密度実装化により電子部品が基板10の両面に表面実装される場合が一般的であるが、説明上、10ａを基板10のＣ面（部品面）、10ｂを基板10のＳ面（半田面）とする。基板10には、Ｃ面10ａ側周囲に半田ランド12、Ｓ面10ｂ側周囲にＳ面ランド106が形成されたスルーホール11が穿設されている。半田ランド12は、クリーム半田13を塗布できるように一般的なランドに比べて大径であり面積が広めに形成されている。この半田ランド12に端子ピン１が半田付け接続されるが、当該半田付け実装時に端子ピン１の基部２周囲に良好なフィレットが形成されるように、半田ランド12の外径を基部２の半田ランド12と当接する面である対向面５よりも大径にするのが好ましい。

本実施例では、端子ピン１を基板10に実装するのに図４で示すような表面実装機（チップマウンター）20を使用する。表面実装機20には、表面実装部品をテーピング供給するための複数のフィーダー（部品供給装置）21が隣接して装着されており、これらフィーダー21は、端子ピン１や電子部品15など各々異なる部品を収納した部品配列包装容器としての部品配列テープ30が巻き取られたリール22を備えている。表面実装機20のフィーダー21が装着された部分を拡大表示したものが図５であるが、表面実装機20内部では、表面実装部品を基板10に実装するに際して、水平方向に移動可能な実装ヘッド23から垂下するように設けられ、鉛直方向に移動可能な筒状のバキュームノズル24が、実装に必要な部品を供給するフィーダー21の後述するピックアップ位置まで移動して部品を吸い上げて取り出し、当該部品を保持したまま表面実装機20の基板搬送レーン25に保持された基板10上の所定の実装位置まで搬送して載置する。このとき、端子ピン１の場合はピン部３がバキュームノズル24により吸着される被吸着部となる。

部品配列テープ30は、表面実装機20に対して連続した部品供給を可能とするため、多数の部品をテープ内に配列，収納したものであるが、ここでは本発明の特徴部である端子ピン１用の部品配列テープ30について説明する。図６は、部品配列テープ30の側面図及び平面図を示したものである。部品配列テープ30は、端子ピン１を長手方向に対して１列に配列して収納する例えば樹脂材料からなるテープ体31と、テープ体31に収納された端子ピン１の上方を覆うカバーシート32とから構成される。

テープ体31には、その短手方向中央からやや外れた位置に、端子ピン１を収納するテーパ状の凹部である部品収納部としてのマウント部33が長手方向に等間隔に設けられ、このマウント部33の列の隣には、複数の送り穴40がテープ体31の一側に沿って長手方向に所定の送りピッチとなるよう等間隔に設けられている。マウント部33は、上部及び下部が開口したテーパ状の円錐筒部34と、円錐筒部34の下部からやや傾斜が急になって垂下する絞り部35と、絞り部35の下端に連続して形成された径小である有底筒状のピン支持部36とから構成されている。これら円錐筒部34，絞り部35，ピン支持部36の内部は全て連通しており、当該内部空間に端子ピン１が収納されている。より具体的には、端子ピン１の挿入部４と基部２の一部がピン支持部36に挿入され、マウント部33内部で端子ピン１が直立状態に保持されたまま収納されている。端子ピン１をマウント部33内へ収納する際には、円錐筒部34がピン支持部36へ案内するよう作用し、さらに絞り部35を設けることでマウント部33の各部の継ぎ目部分が比較的滑らかになり、端子ピン１が当該継ぎ目部分で引っ掛からずスムーズに挿入することができる。

一方、カバーシート32は、テープ体31に設けられたマウント部33（円錐筒部34）の上部開口を塞ぐように貼り付けられており、カバーシート32がテープ体31に配設されることにより、端子ピン１がマウント部33から飛び出したり、位置ずれしたりすることが抑制される。

このように構成された部品配列テープ30は、リール22に巻き取られ、コンパクトな形でフィーダー21に装着される。この状態のフィーダー21を示したのが、図７である。フィーダー21は、表面実装機20に装着可能な本体部50と、部品配列テープ30を巻回したリール22が回動可能に取り付けられたリール取付部51と、リール22から部品配列テープ30を引き出して搬送するテープ搬送部52と、部品配列テープ30からカバーシート32を引き剥がして回収するカバーシート回収部53とから構成されている。

本体部50の前端（表面実装機20に装着される側）に設けられたテープ搬送部52には、部品配列テープ30のテープ体31に所定ピッチで設けられたテープ送り用の送り穴40に噛み合う送りピンが、外周に等ピッチで設けられたスプロケットを、モータで回転させることにより、部品配列テープ30をピッチ送りする周知のテープ送り機構が内蔵されている。このテープ送り機構により、後方のリール22から部品配列テープ30が引き出され、テープ搬送部52が位置するフィーダー21の前端部へ送られる。フィーダー21の前端部は、表面実装機20に装着された場合におけるバキュームノズル24による端子ピン１のピックアップ位置となっている。フィーダー21の前端部を上側から見た図が図８であるが、テープ搬送部52上部にはピックアップ位置となる取出口55が開口形成されたカバー部材54が取り付けられている。テープ搬送部52によりピッチ送りされた部品配列テープ30は、このカバー部材54の手前でカバーシート32が引き剥がされて、カバー部材54によって上方を覆われた状態でピッチ送りされる。当該引き剥がされたカバーシート32は、予め３つのガイドローラ56に掛け回されてカバーシート回収部53を構成する大小２つの歯車57ａ，57ｂの噛み合せ部分に挟み込まれており、部品配列テープ30のピッチ送りに同期して歯車57ａ，57ｂが回転することにより、当該ピッチ送りに従ってフィーダー21の下方へ送り出される。

以下、端子ピン１を基板10に半田付け実装するピン実装方法の手順と共に、部品配列テープ30の作用について説明する。まず、クリーム半田印刷機により基板10に設けられた部品実装パッドや半田ランド12上にクリーム半田13を塗布しておく。続いて、所定の実装プログラムが入力された表面実装機20により、前記部品実装パッド，半田ランド12上に各電子部品15や端子ピン１を実装する。具体的には、表面実装機20では、実装ヘッド23を移動させてバキュームノズル24をフィーダー21の取出口55の上方に位置決めし、バキュームノズル24を下降させて、カバーシート32が剥離されてマウント部33内で露出した端子ピン１をピックアップする。

図９は、バキュームノズル24が端子ピン１をピックアップする途中の状態を示す要部縦断面図である。同図において、吸着時にピン部３先端との接触部となるバキュームノズル24の内周面24ａは、先端に行くほど径大となる逆テーパ状になっている。このようにすると、バキュームノズル24が端子ピン１を吸着する寸法的な余裕を持たせることができる。端子ピン１はマウント部33内で既に直立した状態で保持されているため、ピン部３をバキュームノズル24で吸着してそのまま部品実装を行うことができる。また、マウント部33では、円錐筒部34の下部に連通してピン支持部36が設けられていることにより、端子ピン１のピン部３の周囲にバキュームノズル24の先端が入り込むのに十分な空間が形成されているため、バキュームノズル24をマウント部33内部に進入させてピン部３に確実に吸着させることができる。

バキュームノズル24で吸着された端子ピン１は、スルーホール11に対向する上方の位置へ搬送された後、その挿入部４先端がＣ面10ａ側から基板10に穿設されたスルーホール11へ挿入され、基部２の対向面５がスルーホール11の半田ランド12に突き当たった状態で載置されて図２の状態になる。電子部品15も同様にして実装され、全ての部品実装が終了すると、基板10はリフロー炉に入れられる。端子ピン１や電子部品15が実装された基板10では、リフロー炉を通ることによりクリーム半田13が溶融して溶融半田となり、溶融半田で前記部品実装パッドが濡れる又はスルーホール11内に溶融半田（クリーム半田13）が入り込む。基板10がリフロー炉を抜けると、溶融半田が常温で冷却されて固化し、端子ピン１や電子部品15が半田付け接続される。このようにして、端子ピン１と電子部品15の基板10への半田付け実装が終了する。

以上のように本実施例では、部品収納部としてのマウント部33に収納された部品を表面実装機20に供給するための部品配列包装容器としての部品配列テープ30において、マウント部33に、上部が開口したテーパ状の円錐筒部34と、この円錐筒部34の下部に連通し、端子ピン１を直立状態で保持するピン支持部36とを備えている。

また本実施例のピン実装方法では、部品配列テープ30を装着した表面実装機20を用いて、マウント部33からバキュームノズル24で端子ピン１の被吸着部としてのピン部３を吸い上げる工程と、当該端子ピン１を搬送して基板10のスルーホール11に挿入する工程とからなる。

このようにすると、端子ピン１はマウント部33内で既に直立した状態で保持されているため、ピン部３をバキュームノズル24で吸着してそのまま部品実装を行うことができる。また、マウント部33では、円錐筒部34の下部に連通してピン支持部36が設けられていることにより、端子ピン１のピン部３の周囲にバキュームノズル24の先端が入り込むのに十分な空間が形成されているため、バキュームノズル24をマウント部33内部に進入させてピン部３に確実に吸着させることができる。以上より、端子ピン１を直立状態で保持したまま既存の表面実装機20に供給可能な部品配列テープ30を提供することができる。また、製品の生産性と品質を同時に向上させたピン実装方法を提供することができる。

さらに本実施例のピン実装方法では、基板10のスルーホール11に挿入された端子ピン１を、スルーホール11の周囲に形成された半田ランド12に塗布されたクリーム半田13を溶融して半田付け接続する工程とからなる。

このようにすると、端子ピン１をリフロー半田付けすることができるため、基板10に実装される他の電子部品15の半田付け実装工程内で端子ピン１を半田付け実装することができる。従って、同じ工程内で端子ピン１と他の電子部品15の半田付け実装を可能として製品の生産性を向上させることができる。

また本実施例のピン実装方法では、バキュームノズル24は、その内周面24ａが逆テーパ状に形成されたものである。

このようにすると、バキュームノズル24が端子ピン１を吸着する寸法的な余裕を持たせることができる。従って、バキュームノズル24の位置決め誤差や端子ピン１の寸法誤差の許容範囲を広げることができる。

なお、本発明は、上記実施例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で変更可能である。例えばジャンパ線などピン状の部品であれば、どのような部品の包装容器であっても適用可能である。本発明の部品配列包装容器は、部品配列テープ30のような部品が一列に配列されたテープに限らず、部品をマトリクス状（格子状に）に配列したトレイなどでもよい。

本発明における部品配列包装容器に収納される端子ピンを用いた電源装置を示す斜視図である。同上、端子ピンの構造を示す斜視図である。同上、端子ピンを基板に実装した状態を示す要部縦断面図である。同上、部品配列包装容器を装着した表面実装装置を示した斜視図である。同上、表面実装装置の内部詳細を示した拡大斜視図である。同上、部品配列包装容器の平面図及び側面図である。同上、部品配列包装容器が装着された状態のフィーダーを示す斜視図である。同上、部品配列包装容器が装着された状態のフィーダー前端部を別の角度から見た拡大斜視図である。同上、部品配列包装容器からバキュームノズルで端子ピンをピックアップする途中の状態を示す要部縦断面図である。

符号の説明

１端子ピン
３ピン部（被吸着部）
10 基板
11 スルーホール
12 半田ランド
13 クリーム半田
20 表面実装機
24 バキュームノズル
24ａ内周面
30 部品配列テープ（部品配列包装容器）
33 マウント部（部品収納部）
34 円錐筒部
36 ピン支持部

Claims

部品収納部に収納された部品を実装機に供給するための部品配列包装容器において、前記部品収納部に、上部が開口したテーパ状の円錐筒部と、この円錐筒部の下部に連通し、ピンを直立状態で保持するピン支持部とを備えたことを特徴とする部品配列包装容器。
請求項１に記載の部品配列包装容器を装着した実装機を用いて、前記部品収納部からバキュームノズルで前記ピンの被吸着部を吸い上げる工程と、当該ピンを搬送して基板のスルーホールに挿入する工程とからなることを特徴とするピン実装方法。
請求項２に記載のピン実装方法に加え、前記基板の前記スルーホールに挿入されたピンを、前記スルーホールの周囲に形成された半田ランドに塗布されたクリーム半田を溶融して半田付け接続する工程とからなることを特徴とするピン実装方法。
前記バキュームノズルは、その内周面が逆テーパ状に形成されたものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のピン実装方法。