JP5740186B2 - 半田付け装置及び電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、糸半田を用いて電子部品の半田付けを行う半田付け装置、及び、電子部品の製造方法に関する。

現在、電子機器の電子部品、例えば、回路基板、ワイヤ及び半導体装置等には、半田材による半田付けが行われる。このような半田材は、クリーム半田、半田ボール及び糸半田等が用いられる。

クリーム半田は、その材料や溶融方法によって使用できる部位や電子部品の種類に制限がある。また、クリーム半田は酸化等による劣化の虞がある。また、クリーム半田は、比較的コストが高い。

半田ボールは、コストが高い。また、半田ボールは、半田付けの位置に配置するための技術が必要であり、電子部品の形状によっては、半田ボールを配置することが困難な場合もある。

これらの半田材に対し、糸半田は比較的安価である。しかし、糸半田は、ボビン等に巻回されて連続する形状であるため、必要な量だけ被半田付け部に供給することが難しく、且つ、位置合わせが難しい、という問題もある。

特開２００８−１４２７６９号公報 特開平６−３１４３８号公報 国際公開第２００８／０２３４６１号

そこで本発明が解決しようとする課題は、糸半田を用いても、導通不良を防止し、且つ、高精度に半田付けが可能な半田付け装置及び電子部品の製造方法を提供することである。

実施形態によれば、半田付け装置において、供給装置と、切断装置と、搬送装置と、溶融装置と、を有する。供給装置は、連続する糸半田を供給する。切断装置は、供給装置により供給された糸半田を被半田付け部で半田付けを行うのに必要な量で切断する。搬送装置は、切断装置で切断された糸半田を保持し、切断された糸半田の長手方向の中心部が被半田付け部の中心部となる位置に搬送する。溶融装置は、搬送装置により被半田付け部に搬送された糸半田を、前記糸半田の長手方向の中心部から溶融する。

本実施形態に係る半田付け装置の構成を模式的に示す説明図。 同半田付け装置による半田付けを模式的に示す説明図。

本実施形態に係る半田付け装置１を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本実施形態に係る半田付け装置１の構成を模式的に示す説明図、図２は同半田付け装置１を用いた被半田付け部１１１の半田付けを模式的に示す説明図である。

図１に示すように、半田付け装置１は、糸半田１００の供給装置３と、案内装置４と、切断装置５と、搬送装置６と、溶融装置７と、位置検出装置８と、制御装置９と、を備えている。

なお、半田付け装置１に用いられる糸半田１００は、ボビン１０１に巻かれた糸状の半田材であって、その中心にフラックスが設けられている。このような半田付け装置１は、電子部品の基板等の電子部品１１０の端子や電極等の被半田付け部１１１を切断して個片化した糸半田１０２により半田付け（半田による接合）が可能に形成されている。

供給装置３は、糸半田１００の送り出し及び巻き戻しが可能に形成されている。例えば、供給装置３は、ボビン１０１を取付け可能、且つ、回転可能に形成されている。供給装置３は、当該ボビン１０１を一方向に回転させることよりボビン１０１に巻回された糸半田１００を案内装置４へと送り出す。また、供給装置３は、他方向にボビン１０１を回転させることにより、糸半田１００を巻き戻す。

案内装置４は、供給装置３によりボビン１０１から送り出された糸半田１００を、切断装置５まで案内可能に形成されている。案内装置４は、例えば、糸半田１００を案内するとともに、一定の張力を印可させて送り出す一対の駆動ローラ１１ａ，１１ａを有する搬送ローラ１１と、糸半田１００を案内する案内ローラ１２と、を備えている。

搬送ローラ１１は、駆動ローラ１１ａ，１１ａの正転及び反転の切換が可能に形成されている。搬送ローラ１１は、案内ローラ１２の二次側であって、切断装置５の一次側に設けられている。搬送ローラ１１は、制御装置９により、その駆動が制御され、糸半田１００を所定の量だけ送り出す。

なお、図１中において案内装置４は、搬送ローラ１１及び案内ローラ１２をそれぞれ一つずつ有する構成を記載しているが、供給装置３から切断装置５までの距離、位置関係及び糸半田１００の線径等の形状等に応じて、適宜複数設けてもよい。

切断装置５は、糸半田１００を所定の量（即ち、糸半田１００の所定の長さ）で切断することで、個片化した糸半田１０２を形成する。

搬送装置６は、切断され個片化した糸半田１０２を保持可能、且つ、被半田付け部１１１に保持した糸半田１０２を搬送可能に形成されている。搬送装置６は、例えば、糸半田１０２を保持する保持部１５と、保持部１５を移動させる搬送部１６と、を備えている。

保持部１５は、例えば、真空圧等により糸半田１０２を吸い付けるか、若しくは、機械的に摘むことで、個片化した糸半田１０２を保持する。なお、保持部１５は、予め糸半田１００を保持しておき、当該保持状態を維持した状態で、切断装置５により糸半田１００を切断して個片化してもよい。

また、保持部１５は、被半田付け部１１１において糸半田１０２の保持を解除して配置可能に形成されている。換言すると、保持部１５は、糸半田１０２を被半田付け部１１１に載置する。

搬送部１６は、個片化した糸半田１０２を保持した保持部１５を被半田付け部１１１に搬送する。また、搬送部１６は、保持部１５を、糸半田１０２を保持する位置に搬送する。搬送部１６は、図２に示すように、糸半田１０２の長手方向の中心が、被半田付け部１１１の中心に位置するように、糸半田１０２を搬送可能に形成されている。

また、搬送部１６は、被半田付け部１１１に搬送した糸半田１０２の位置合わせが可能に形成されている。具体的には、搬送部１６は、互いに直交する３軸方向に移動可能、且つ、鉛直方向を中心に回転する回転方向に回転可能に形成されている。搬送部１６は、保持部１５を回転させる等により、糸半田１０２の載置の方向を可変させることで、糸半田１０２の位置合わせを行う。

なお、搬送部１６は、糸半田１０２が、被半田付け部１１１の周囲の形状に併せて、適宜方向等を可変させて被半田付け部１１１に載置できればよい。このため、搬送部１６は、電子部品１１０の形状や、被半田付け部１１１の形状によっては、鉛直方向を中心に回転するのではなく、３軸方向のいずれかを中心に回転可能に形成されていてもよく、また、２軸方向のみに移動可能な構成であってもよい。

溶融装置７は、半導体レーザ２０を被半田付け部１１１に載置された糸半田１０２に照射可能に形成されている。溶融装置７は、半導体レーザ２０の焦点が糸半田１０２の長手方向の中心となるように、半導体レーザ２０を照射し、糸半田１０２を溶融させる。

位置検出装置８は、糸半田１０２の送り出し量を検出可能、且つ、搬送装置６による糸半田１０２の搬送を検出可能に形成されている。また、位置検出装置８は、電子部品１１０の被半田付け部１１１、及び、被半田付け部１１１に載置された糸半田１０２を検出可能に形成されている。

制御装置９は、供給装置３、案内装置４、切断装置５、搬送装置６、溶融装置７、及び、位置検出装置８に信号線Ｓ等を介して接続され、各構成品を制御可能に形成されている。制御装置９は、位置検出装置８により検出された糸半田１００の送り出し量に基づいて、切断装置５及び搬送装置６を駆動可能に形成されている。また、制御装置９は、位置検出装置８により検出された搬送された糸半田１０２の位置に基づいて、溶融装置７を駆動可能に形成されている。

このように構成された半田付け装置１を用いた電子部品の製造方法について、以下説明する。
先ず、図示しない搬送装置により電子部品１１０を所定の位置に配置させる。制御装置９は、位置検出装置８により電子部品１１０の被半田付け部１１１を検出する。制御装置９は、当該検出した情報に基づいて、供給装置３を駆動し、ボビン１０１に巻回された糸半田１００を、案内装置４へと供給する。案内装置４は、供給された糸半田１００を、案内ローラ１２を介して搬送ローラ１１へと案内するとともに、搬送ローラ１１により、被半田付け部１１１を半田付けするのに必要な所定の量だけ送り出す。

制御装置９は、供給装置３により送り出された糸半田１００が所定の量となる長さとなった旨を位置検出装置８により検出すると、当該情報に基づいて、切断装置５及び搬送装置６を駆動する。具体的には、制御装置９は、先ず、搬送ローラ１１により所定の量供給された糸半田１００を、切断装置５により所定の長さで切断して個片化する。次に、制御装置９は、搬送部１６により保持部１５を個片化した糸半田１０２まで移動させるとともに、保持部１５により糸半田１０２を保持させる。

制御装置９は、保持部１５を搬送部１６により被半田付け部１１１に移動させ、所定の方向で糸半田１０２を被半田付け部１１１に載置させる。制御装置９は、位置検出装置８により当該載置を検出すると、保持部１５を被半田付け部１１１から離間するように搬送部１６を移動させる。被半田付け部１１１上に搬送装置６が位置しないことを位置検出装置８により確認すると、制御装置９は、糸半田１０２の中央を位置検出装置８により検出する。

制御装置９は、溶融装置７を駆動し、図２に示すように、位置検出装置８により検出した糸半田１０２の略中央に半導体レーザ２０を照射し、糸半田１０２を溶融させて、被半田付け部１１１の半田付けを行う。

このように構成された半田付け装置１によれば、糸半田１００を所定の長さで切断することで、被半田付け部１１１を半田付けするために必要な量を個片化し、確実に所定の量の糸半田１０２を被半田付け部１１１に供給することが可能となる。また、糸半田１００を所定の量で切断して個片化することで、糸半田１００の供給量のばらつきや、所謂糸引き等による接合不良を防止することが可能となる。

なお、当該糸引きとは、連続する糸半田を用いて半田付けを行う場合に、余分な量の糸半田が溶融することを防止するために、糸半田の溶融中に糸半田を搬送ローラ等で被半田付け部から待機位置に戻した場合に、溶融した半田が糸半田と共に移動しながら凝固する現象である。

この溶融した糸半田が糸状に凝固する糸引きは、被半田付け部以外にも半田が付着し、被半田付け部と、被半田付け部以外とを導通させる等、接合不良の原因となる。本半田付け装置１においては、予め糸半田１００を所定の量で切断して個片化するため、当該糸引きの発生を防止することが可能となる。

また、半田付け装置１は、溶融装置７により半導体レーザ２０を用いて糸半田１０２を溶融させることにより、半田鏝等を用いた場合と比べ、ランニングコストを低減させることが可能となる。

即ち、半導体レーザ２０を用いた溶融装置７は、半田鏝とは異なり、糸半田１０２を溶融させても酸化することがない。このため、溶融装置７を交換する必要がなく、メンテナンス性がよく、ランニングコストを低減させることが可能となる。また、リフロー炉により半田を溶融させた場合に発生する電子部品１１０の他部への熱影響も防止できる。

上述したように本実施形態に係る半田付け装置１によれば、糸半田を用いても、半田付けによる接合不良を防止し、且つ、高精度に半田付けが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 連続する糸半田を供給する供給装置と、
前記供給装置により供給された糸半田を前記被半田付け部で半田付けを行うのに必要な量で切断する切断装置と、
前記切断装置で切断された前記糸半田を保持し、且つ、前記被半田付け部に搬送する搬送装置と、
前記搬送装置により前記被半田付け部に搬送された前記糸半田を溶融する溶融装置と、
を備えることを特徴とする半田付け装置。
［２］ 前記溶融装置は、半導体レーザを照射可能に形成され、前記半導体レーザを前記糸半田に照射することで前記糸半田を溶融させることを特徴とする［１］に記載の半田付け装置。
［３］ 前記糸半田を供給し、
前記供給された前記糸半田を電子部品の被半田付け部で半田付けを行うのに必要な量で切断し、
前記切断された前記糸半田を保持して前記被半田付け部に搬送し、
前記被半田付け部に搬送された前記糸半田を溶融する
ことを特徴とする電子部品の製造方法。
［４］ 前記被半田付けに搬送された前記糸半田は、半導体レーザにより溶融させることを特徴とする［３］に記載の電子部品の製造方法。

１…半田付け装置、３…供給装置、４…案内装置、５…切断装置、６…搬送装置、７…溶融装置、８…位置検出装置、９…制御装置、１１ａ．１１ａ…一対の駆動ローラ、１１…搬送ローラ、１２…案内ローラ、１５…保持部、１６…搬送部、２０…半導体レーザ、１００…糸半田、１０１…ボビン、１０２…個片化した糸半田、１１０…電子部品、Ｓ…信号線。

Claims (4)

1. 糸半田を供給する供給装置と、
   前記供給装置により供給された糸半田を前記被半田付け部で半田付けを行うのに必要な量で切断する切断装置と、
   前記切断装置で切断された前記糸半田を保持し、切断された前記糸半田の長手方向の中心部が前記被半田付け部の中心部となる位置に搬送する搬送装置と、
   前記搬送装置により前記被半田付け部に搬送された前記糸半田を、前記糸半田の長手方向の中心部から溶融する溶融装置と、
   を備えることを特徴とする半田付け装置。
2. 前記溶融装置は、レーザを照射可能に形成され、前記レーザを前記糸半田に照射することで前記糸半田を溶融させることを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
3. 糸半田を供給し、
   前記供給された前記糸半田を電子部品の被半田付け部で半田付けを行うのに必要な量で切断し、
   前記切断された前記糸半田を保持して、切断された前記糸半田の長手方向の中心部が前記被半田付け部の中心部となる位置に搬送し、
   前記被半田付け部に搬送された前記糸半田を、前記糸半田の長手方向の中心部から溶融する、
   ことを特徴とする電子部品の製造方法。
4. 前記被半田付けに搬送された前記糸半田は、レーザにより溶融させることを特徴とする請求項３に記載の電子部品の製造方法。

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