JP4369968B2 - フラックス塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ付け用のフラックス塗布装置に関する。

一般的に、プリント配線基板に電子部品をはんだ付けする際に、そのはんだ付けの前にノズルよりプリント配線基板にフラックスを噴霧して塗布するフラックス塗布装置がある。この種のフラックス塗布装置は、スプレーフラクサと呼ばれている。

従来のスプレーフラクサは、フラックスタンクからノズルに供給されるフラックスの流量を計測し調整する流量測定手段および調整手段を有している（例えば、特許文献１参照）。

そして、このスプレーフラクサは、ノズルから噴霧されるフラックス流量を監視して、設定された一定の噴霧流量が得られるように自動制御している。
特許第２５３８７０１号公報（第２−３頁、第１図）

この従来のスプレーフラクサでは、フラックス塗布量に関して問題が生じている。すなわち、噴霧されたフラックス流量が一定であっても、プリント配線基板の搬送速度または基板幅が変更されると、基板の単位面積当りに塗布されるフラックス量が変わってしまう。

これにより、基板に塗布されたフラックス膜厚が変化し、はんだ付け不良の原因となる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、フラックス塗布対象物の単位面積当りに希望するフラックス量を正確に塗布できるフラックス塗布装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、フラックス塗布対象物を搬送するコンベアと、フラックス塗布対象物と平行に移動可能なフラックス噴霧部とを備え、このフラックス噴霧部をフラックス塗布対象物の搬送方向と交差する幅方向に往復動しながら、給液部より給送されたフラックスを前記フラックス噴霧部よりフラックス塗布対象物に向けて噴霧することにより、フラックス塗布対象物にフラックスを塗布するフラックス塗布装置において、フラックス塗布対象物の単位面積当りに必要なフラックス量と、フラックス塗布対象物の搬送速度と、フラックス塗布対象物の幅方向の大きさとを入力する入力手段と、この入力手段により入力されたデータから、前記フラックス噴霧部が必要とするフラックス流量を演算して前記給液部を制御する演算制御部とを具備し、前記入力手段は、フラックス塗布対象物の幅方向の大きさに応じて幅調整可能なフラックス塗布対象物搬送用のコンベアにおけるコンベア幅を自動測定することでフラックス塗布対象物の幅方向の大きさを入力する幅測定部を具備し、前記コンベアは、フラックス塗布対象物の一側に位置する固定コンベアフレームと、フラックス塗布対象物の他側に幅調整可能に位置する可動コンベアフレームとを具備し、前記フラックス噴霧部は、パルス数で作動量を検出可能なモータにより往復動され、前記幅測定部は、前記固定コンベアフレームおよび前記可動コンベアフレームに取付けられ前記フラックス噴霧部の検知でパルス数の計数を開始する一方のセンサおよびパルス数の計数を終了する他方のセンサと、予め入力されている前記モータの１パルス作動時のフラックス噴霧部移動距離に、前記一方のセンサおよび前記他方のセンサにより計数されたパルス数を乗ずることにより、前記一方のセンサと前記他方のセンサとの間で前記フラックス噴霧部が移動した距離を計測するフラックス噴霧部移動距離計測手段とを具備したフラックス塗布装置である。

本発明によれば、フラックス塗布対象物の搬送速度または幅方向の大きさが変更されたときは、それらの新しいデータを入力手段に入力することにより、演算制御部がフラックス流量を演算し直して給液部を制御するから、フラックス噴霧部よりフラックス塗布対象物の単位面積当りに希望するフラックス量を正確に噴霧塗布できる。さらに、幅測定部にてコンベア幅を自動測定することにより、フラックス塗布対象物の幅方向の大きさも間接的に得られるから、このフラックス塗布対象物の幅方向の大きさと、フラックス塗布対象物の単位面積当りに必要なフラックス量と、フラックス塗布対象物の搬送速度とに基づき、フラックス流量を演算して、フラックス噴霧部よりフラックス塗布対象物の単位面積当りに希望するフラックス量を容易かつ正確に噴霧塗布できる。その際、幅測定部は、一方のセンサによるフラックス噴霧部の検知でパルス数の計数を開始し、他方のセンサによるフラックス噴霧部の検知でパルス数の計数を終了し、フラックス噴霧部移動距離計測手段により、予め入力されているモータの１パルス作動時のノズル移動距離に、計数されたパルス数を乗ずることにより、フラックス塗布対象物の一側および他側に位置する固定コンベアフレームおよび可動コンベアフレームに取付けられた一方のセンサと他方のセンサとの間の距離を計測でき、これらのセンサ間の距離からフラックス塗布対象物の幅方向の大きさを正確に自動測定できるとともに、装置構成が簡単で安価にできる。すなわち、固定コンベアフレームを基準としてコンベア幅を調整する可動コンベアフレームの移動位置または移動量を計測してフラックス塗布対象物の幅方向の大きさを自動的に測定する幅測定部は、フラックス塗布対象物幅の測定のために特別な機構を必要としないので、低コストで実現できる。

以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら説明する。

図１に示されるように、フラックス塗布対象物としての電子部品を実装したプリント配線基板（以下、この部品実装基板を単に「基板」という）Ｗを搬送する基板搬送用のコンベア11は、一側の固定コンベアフレーム12に対し、他側の可動コンベアフレーム13が平行状態のまま間隔を調整できるようにして、コンベア幅を幅調整可能に設けられている。

固定コンベアフレーム12および可動コンベアフレーム13の各内部には、無端チェン（図示されず）がそれぞれ回行移動自在に巻掛けられ、これらの各無端チェンからそれぞれ突出された多数の搬送ピン14，15により基板Ｗの一側部および他側部が係止されて搬送される。

このコンベア11の下側には、基板Ｗと平行にかつ基板Ｗの搬送方向と直角に交差する幅方向にガイドレール16が配設され、このガイドレール16に沿ってフラックス噴霧部としてのスプレーノズル（以下、このスプレーノズルを単に「ノズル」という）17が、モータとしてのパルスモータなどのノズル往復動用モータ18により正転または逆転される送りねじ（図示せず）により移動可能に設けられている。このノズル17の移動速度は一定であり、変更しないものとする。

図２に示される入力手段21は、基板Ｗの単位面積当りに必要なフラックス量、基板Ｗの搬送速度、および基板Ｗの幅方向の大きさの、各条件データを入力するものである。

この入力手段21は、上記の全条件データを手動で入力する液晶型またはブラウン管型のタッチパネル22と、基板Ｗの幅方向の大きさを自動的に測定して入力する幅測定部23とを備えている。この幅測定部23は、後で説明する。

さらに、入力手段21より入力された各データから、ノズル17が必要とする単位時間当りのフラックス量、すなわちフラックス流量を演算して、ノズル17にフラックスを給送する給液部としてのポンプ25の流量調整部を制御する演算制御部24が設けられている。

演算制御部24は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）およびランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などにより構成され、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）には、基板単位面積当りのフラックス量、基板搬送速度、および基板幅寸法のそれぞれの種々の値に対して、ポンプ25の流量調整部を制御する信号値を求めるための表または関係式を有するものがある。

ポンプ25は、例えば歯車ポンプなどの、回転速度などを変えることにより吐出流量を可変制御できる定量型ポンプを用いるか、または斜板式ポンプなどの、斜板の傾転角を変えることにより吐出流量を可変制御できる可変容量型ポンプを用いると良い。

例えば、定量型ポンプの場合は、そのポンプ駆動用の電動モータが流量調整部となり、この電動モータのモータ回転数を可変制御すると良い。また、例えば、斜板式ポンプの場合は、斜板の傾転角を制御するアクチュエータが流量調整部となり、このアクチュエータのストロークを可変制御すると良い。

図１に示されるように、ポンプ吸込側の配管26は、フラックスＦを収容したフラックスタンク27に挿入され、ポンプ吐出側の配管28は、可撓配管29を介して前記ノズル17に接続され、ポンプ25によりフラックスＦを汲上げ、可撓配管29などを経てフラックス給液路の先端に位置するノズル17に送給する。

このノズル17は、基板Ｗの搬送方向と直角に交差する幅方向に繰返し往復動しながら、設定された搬送速度で搬送中の基板Ｗの下面に向けて霧状のフラックスｆを噴霧することにより、基板Ｗの下面全域にフラックスを均一に塗布する。

図１に示されるように、コンベア11は、基板Ｗの幅方向の大きさに応じて、固定コンベアフレーム12および可動コンベアフレーム13の２部材間の間隔すなわちコンベア幅の調整が可能であるから、入力手段21として、前記タッチパネル22とともに設けられた前記基板幅自動測定用の幅測定部23は、固定コンベアフレーム12および可動コンベアフレーム13にそれぞれ取付けられたノズル検出用の少なくとも一対のセンサ31，32と、これらのセンサ31，32間でノズル17が移動した距離を計測するフラックス噴霧部移動距離計測手段としてのノズル移動距離計測手段33とを備え、センサ31，32間のノズル17の移動距離からコンベア11のコンベア幅を自動測定し、さらに基板Ｗの幅方向の大きさを自動測定するものである。

上記センサ31，32は、例えば光電センサなどを用いて、ガイドレール16の一端部から他端部までフラックスｆを噴霧することなく移動するノズル17を検出して、その検出位置または検出タイミングを演算制御部24に送信する。

上記ノズル移動距離計測手段33は、ノズル17の移動経路に沿ってポテンショメータなどの距離測定器を直接配設しても良いが、ノズル往復動用モータ18の回転パルス数を計測して演算制御部24に入力するパルス数計数手段を設ける方が、装置構成が簡単で安価となり、望ましい。

さらに、ノズル往復動用モータ18の回転パルス数の計測は、ノズル往復動用モータ18がパルスモータの場合はそのモータ自体の駆動パルス数を計数しても良いし、または、ノズル往復動用モータ18のモータ軸に連結されたロータリエンコーダなどから検出されたパルス数を計数しても良い。

基板Ｗの幅方向の大きさを自動測定する原理の一例を説明すると、一方のセンサ31によるノズル検知でパルス数の計数を開始し、他方のセンサ32によるノズル検知でパルス数の計数を終了し、演算制御部24にて、予め入力されているノズル往復動用モータ18の１パルス作動時のフラックス噴霧部移動距離としてのノズル移動距離に、計数されたパルス数を乗ずることにより、一方のセンサ31と他方のセンサ32との間の距離を計測でき、このセンサ31，32間の距離からセンサ31・基板Ｗ間およびセンサ32・基板Ｗ間の距離を減算すれば、基板Ｗの幅方向の大きさを正確に自動測定できる。

要するに、ノズル17をセンサ31，32間で移動する間にノズル往復動用モータ18などから発信された回転パルス数を計測し、この回転パルス数をコンベアフレーム12，13間のコンベア幅に変換し、さらに基板Ｗの幅方向の大きさに変換するものである。

次に、図示された実施形態の作用を説明する。

（ａ）使用者は、装置運転前に、希望する基板単位面積当りのフラックス量、基板Ｗの搬送速度、および基板Ｗの幅方向の大きさの各データを、タッチパネル22などの入力手段21より演算制御部24へ入力し、保存する。

装置運転に際し、演算制御部24は、以上の各データから、希望する基板単位面積当りのフラックス量を実現するための必要フラックス流量を演算し、このフラックス流量を実現するためのポンプ25の制御量、例えば歯車ポンプの回転速度などを演算し、その演算された制御量でポンプ25を駆動することにより、このポンプ25より演算結果に基づく所定流量のフラックスＦをノズル17に送給し、ノズル17より噴霧したフラックスｆを基板Ｗに塗布する。

さらに、基板Ｗの搬送速度または幅方向の大きさなどが変更されたときは、それらの新しいデータをタッチパネル22などの入力手段21より入力する。これにより、演算制御部24は、必要フラックス流量を演算し直し、修正値によりポンプ25を制御してフラックスＦをノズル17に給送するから、ノズル17より変更された流量のフラックスｆを基板Ｗに噴霧して塗布できる。

（ｂ）一方、希望する基板単位面積当りのフラックス量と、基板Ｗの搬送速度は、使用者がタッチパネル22などから演算制御部24へ入力するが、基板Ｗの幅方向の大きさは、幅測定部23より自動的に入力する場合もある。

その場合は、一方および他方のセンサ31，32によりノズル17を検知できるように、ノズル17を基板幅方向に十分なストローク移動して、直接的には基板Ｗの幅方向の大きさに応じて幅調整されるコンベア幅を自動測定し、基板Ｗの幅方向の大きさデータを間接的に取得する。

例えば、図１に示されるノズル往復動ユニットを作動させ、固定コンベアフレーム12のセンサ31がノズル17を検知した反応時点を原点とし、可動コンベアフレーム13のセンサ32がノズル17を検知した反応時点までの、ノズル往復動用のモータ18の回転パルス数を計測し、演算制御部24内で、そのパルス数をコンベア幅に変換し、さらに基板Ｗの幅方向の大きさに変換して、その値を入力データとして取込むようにする。

基板Ｗの幅方向の大きさが変更されたときは、それに応じてコンベア11の幅調整可能な２部材にそれぞれ取付けられたセンサ31，32間の間隔も変化するので、これらのセンサ31，32間でノズル17が移動した距離を幅測定部23にて自動計測することにより、既に説明したように基板Ｗの幅方向の大きさが間接的に自動測定され、この新しい幅方向の大きさに基づき必要フラックス流量が改めて演算され、この必要フラックス流量が実現されるようにポンプ25を駆動することにより、希望する基板単位面積当りのフラックス量が得られる。

このように、（ａ）使用者が、希望する基板単位面積当りのフラックス量、基板Ｗの搬送速度および基板Ｗの幅方向の大きさを入力するか、（ｂ）使用者が、希望する基板単位面積当りのフラックス量および基板Ｗの搬送速度を入力するとともに、装置自体がノズル検知用のセンサ31，32およびノズル往復動用モータ18などのノズル移動距離計測手段33を用いてコンベア幅を自動測定することで基板Ｗの幅方向の大きさを自動入力することにより、これらのデータを基に、演算制御部24は、必要フラックス流量を演算し、その演算結果に基づきポンプ25を制御し、所定流量のフラックスをノズル17に給送することで、基板搬送速度または基板幅が変更された後も、変更前と同様に基板Ｗの単位面積当り一定量のフラックスを均一に塗布でき、これにより、基板搬送速度または基板幅の変更に影響されずに、使用者が希望する単位面積当り一定量のフラックス塗布を実現できる。

例えば、基板Ｗの搬送速度がより高速に、あるいは基板Ｗの幅方向の大きさがより大きく変更された場合は、それに応じてノズルから基板Ｗに向けて噴霧されるフラックス流量もより多くなるように制御され、その結果、基板Ｗの単位面積当りに塗布されるフラックス量は、変更後も変更前と同様になる。

これに対し、従来のスプレーフラクサは、基板の搬送速度や幅方向の大きさまで考慮した噴射調整はなされていなかったが、本装置により、基板の搬送速度や幅方向の大きさに影響されない一定膜厚のフラックス塗布が可能となり、きめ細かいはんだ付け管理および制御が可能になる。特に、多品種の基板の生産において不良品の低減に寄与するものである。

また、固定コンベアフレーム12を基準としてコンベア幅を調整する可動コンベアフレーム13の移動位置または移動量を計測して基板Ｗの幅方向の大きさを自動的に測定する幅測定部23は、基板幅の測定のために特別な機構を必要としないので、低コストで実現できる。

本発明に係るフラックス塗布装置の一実施の形態を示す概要図である。 同上塗布装置の制御系のブロック図である。

符号の説明

Ｗ フラックス塗布対象物としての基板
Ｆ，ｆ フラックス
11 コンベア
12 固定コンベアフレーム
13 可動コンベアフレーム
17 フラックス噴霧部としてのノズル
18 モータとしてのノズル往復動用モータ
21 入力手段
23 幅測定部
24 演算制御部
25 給液部としてのポンプ
31 一方のセンサ
32 他方のセンサ
33 フラックス噴霧部移動距離計測手段としてのノズル移動距離計測手段

Claims (1)

1. フラックス塗布対象物を搬送するコンベアと、
   フラックス塗布対象物と平行に移動可能なフラックス噴霧部とを備え、
   このフラックス噴霧部をフラックス塗布対象物の搬送方向と交差する幅方向に往復動しながら、給液部より給送されたフラックスを前記フラックス噴霧部よりフラックス塗布対象物に向けて噴霧することにより、フラックス塗布対象物にフラックスを塗布するフラックス塗布装置において、
   フラックス塗布対象物の単位面積当りに必要なフラックス量と、フラックス塗布対象物の搬送速度と、フラックス塗布対象物の幅方向の大きさとを入力する入力手段と、
   この入力手段により入力されたデータから、前記フラックス噴霧部が必要とするフラックス流量を演算して前記給液部を制御する演算制御部とを具備し、
   前記入力手段は、
   フラックス塗布対象物の幅方向の大きさに応じて幅調整可能なフラックス塗布対象物搬送用のコンベアにおけるコンベア幅を自動測定することでフラックス塗布対象物の幅方向の大きさを入力する幅測定部を具備し、
   前記コンベアは、
   フラックス塗布対象物の一側に位置する固定コンベアフレームと、
   フラックス塗布対象物の他側に幅調整可能に位置する可動コンベアフレームとを具備し、
   前記フラックス噴霧部は、パルス数で作動量を検出可能なモータにより往復動され、
   前記幅測定部は、
   前記固定コンベアフレームおよび前記可動コンベアフレームに取付けられ前記フラックス噴霧部の検知でパルス数の計数を開始する一方のセンサおよびパルス数の計数を終了する他方のセンサと、
   予め入力されている前記モータの１パルス作動時のフラックス噴霧部移動距離に、前記一方のセンサおよび前記他方のセンサにより計数されたパルス数を乗ずることにより、前記一方のセンサと前記他方のセンサとの間で前記フラックス噴霧部が移動した距離を計測するフラックス噴霧部移動距離計測手段とを具備した
   ことを特徴とするフラックス塗布装置。

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