JP6062444B2 - 対基板作業機、および装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、リード線を有する電子部品を回路基板に装着する対基板作業機および、リード線を有する電子部品を回路基板に装着するための装着方法に関するものである。

リード線を有する電子部品が回路基板に実装される際には、回路基板に形成された貫通穴にリード線が挿入され、そのリード線に溶融はんだが塗布される。具体的には、下記特許文献に記載されているように、電子部品を保持可能な保持装置を備えた装着作業機において、保持装置によって保持された電子部品のリード線が、回路基板の貫通穴に挿入される。続いて、その回路基板は、装着作業機から搬出されて、はんだ塗布作業機の内部に搬送される。そして、はんだ塗布作業機によって、リード線に溶融はんだが塗布される。つまり、装着作業機とはんだ塗布作業機とによって、回路基板に電子部品が装着され、装着された電子部品が、回路基板にはんだ付けされる。

特開２００３−１８８５１７号公報

上記特許文献に記載のシステムでは、装着作業機とはんだ塗布作業機とによって、装着作業とはんだ付け作業とが行われる。このように複数の作業機において、装着作業とはんだ付け作業とが行われる場合には、装着作業が行われた回路基板が、装着作業機からはんだ塗布作業機へ搬送される。このため、搬送中に、回路基板に装着された電子部品がズレる虞が有る。また、複数の作業機を配設するために、比較的大きな配設スペースが必要である。さらに言えば、搬送時間が比較的長い場合には、生産性効率が低下する。このように、装着作業およびはんだ付け作業の実行には、改良の余地が多分に残されており、種々の改良を施すことで対基板作業機の実用性を向上させることが可能となる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い対基板作業機および装着方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の対基板作業機は、リード線を有する電子部品を保持するとともに、回路基板に形成された貫通穴に前記リード線を挿入させる保持装置と、前記リード線が前記保持装置によって前記貫通穴に挿入されるタイミングに合わせて、前記リード線に溶融はんだを噴出し、前記リード線に溶融はんだを塗布するはんだ塗布装置とを備え、前記はんだ塗布装置は、溶融はんだの噴出初期に、前記貫通穴の内部にまで溶融はんだが入り込むように、溶融はんだを噴出し、前記リード線の前記回路基板の下方への突出量に応じて、溶融はんだの噴出量若しくは、噴出高さが漸減するように、溶融はんだを噴出させる。

また、請求項２に記載の対基板作業機は、請求項１に記載の対基板作業機において、前記貫通穴に前記リード線が挿入された状態の前記電子部品を押さえる押付装置を備え、前記はんだ塗布装置が、前記押付装置によって押さえられた前記電子部品の前記リード線に溶融はんだを塗布する。

また、請求項３に記載の対基板作業機では、請求項２に記載の対基板作業機において、前記保持装置が、前記貫通穴に前記リード線が挿入された状態の前記電子部品を押さえることで、前記押付装置として機能する。

また、請求項４に記載の装着方法は、リード線を有する電子部品を回路基板に装着する装着方法であって、前記電子部品を保持する保持装置によって、回路基板に形成された貫通穴に前記リード線を挿入する挿入工程と、前記保持装置とともに対基板作業機に設けられ、溶融はんだを噴出するはんだ塗布装置によって、前記リード線が前記保持装置によって前記貫通穴に挿入されるタイミングに合わせて、前記リード線に溶融はんだを噴出し、前記リード線に溶融はんだを塗布する塗布工程とを含み、前記塗布工程において、溶融はんだの噴出初期に、前記貫通穴の内部にまで溶融はんだが入り込むように、溶融はんだを噴出し、前記リード線の前記回路基板の下方への突出量に応じて、溶融はんだの噴出量若しくは、噴出高さが漸減するように、溶融はんだを噴出させる。

請求項１に記載の対基板作業機では、１台の作業機に、リード線を有する電子部品の装着作業を行う保持装置と、その装着作業により装着された電子部品にはんだ付け作業を行うはんだ塗布装置とが設けられている。また、請求項４に記載の装着方法では、１台の作業機において、リード線を有する電子部品の装着作業と、その装着作業により装着された電子部品に対するはんだ付け作業とが行われる。これにより、作業機の台数を減らすことが可能となり、コストを削減するとともに、作業機の配設スペースを小さくすることが可能なる。また、作業機間で回路基板を搬送する必要が無くなるため、搬送による電子部品のズレを抑制するとともに、作業時間を短縮することが可能となる。また、請求項１に記載の対基板作業機、及び請求項４に記載の装着方法では、リード線が回路基板の貫通穴に挿入されるタイミングに合わせて、溶融はんだが塗布される。このため、リード線が貫通穴の内部に進入する際に、溶融はんだが貫通穴の内部に進入する。これにより、貫通穴の内部、つまり、貫通穴の内周面とリード線の外周面との間のクリアランスにも、溶融はんだを充填することが可能となり、はんだの接合状態を良好にすることが可能となる。さらに、請求項１に記載の対基板作業機、及び請求項４に記載の装着方法では、溶融はんだの噴出初期には、貫通穴の内部にまで溶融はんだが入り込むように、溶融はんだが噴出され、リード線の回路基板の下方への突出量に応じて、溶融はんだの噴出量若しくは、噴出高さが漸減するように、溶融はんだが噴出される。これにより、はんだの仕上がりを好適に調整することが可能となる。

また、請求項２に記載の対基板作業機では、押付装置によって押さえられた状態の電子部品に対して、はんだ付け作業が行われる。従来の作業機では、上述したように、複数の作業機により装着作業とはんだ付け作業が行われていた。このため、はんだ付け作業を行うための作業機では、溶融はんだの噴流等によりはんだが塗布される際に、回路基板に装着された電子部品が浮き上がる虞があった。このことに鑑みて、電子部品の浮きを抑制するべく、電子部品のリード線が貫通穴に挿入された後に、リード線が屈曲されていた。このように、従来の作業機では、装着作業とはんだ付け作業との間に、リード線を屈曲させるための作業を行う必要があった。しかしながら、請求項２に記載の対基板作業機では、押付装置によって電子部品の浮きが抑制されるため、リード線の屈曲作業を行う必要がない。これにより、作業時間の更なる短縮を図ることが可能となる。

また、請求項３に記載の対基板作業機では、保持装置によって押さえられた状態の電子部品に対して、はんだ付け作業が行われる。つまり、保持装置が押付装置として機能する。これにより、対基板作業機に押付装置を設ける必要が無くなり、コストを削減することが可能なる。

本発明の実施例である電子部品装着機を示す図である 電子部品装着機が備える装着ヘッドおよびはんだ噴流装置を示す図である。 電子部品装着機が備える制御装置を示すブロック図である。 リード線が回路基板の貫通穴に挿入されるタイミングに合わせて、溶融はんだが噴流される際の装着ヘッドおよびはんだ噴流装置を示す図である。 回路基板の貫通穴に挿通されたリード線に向かって、溶融はんだが噴流される際の装着ヘッドおよびはんだ噴流装置を示す図である。 押付装置によって押さえられた状態の電子部品に対してはんだ付け作業が行われる際の押付装置およびはんだ噴流装置を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜電子部品装着機の構成＞
図１に、本発明の実施例の電子部品装着機１０を示す。電子部品装着機１０は、回路基板に電子部品を装着するための作業機である。電子部品装着機１０は、搬送装置２０と、装着ヘッド移動装置（以下、「移動装置」と略す場合がある）２２と、装着ヘッド２４と、供給装置２６と、はんだ噴流装置２８とを備えている。

搬送装置２０は、Ｘ軸方向に延びる１対のコンベアベルト３０と、コンベアベルト３０を周回させる電磁モータ（図３参照）３２とを有している。回路基板３４は、それら１対のコンベアベルト３０によって支持され、電磁モータ３２の駆動により、Ｘ軸方向に搬送される。また、搬送装置２０は、基板保持装置（図３参照）３６を有している。基板保持装置３６は、コンベアベルト３０によって支持された回路基板３４を、所定の位置（図１での回路基板３４が図示されている位置）において固定的に保持する。

移動装置２２は、Ｘ軸方向スライド機構５０とＹ軸方向スライド機構５２とによって構成されている。Ｘ軸方向スライド機構５０は、Ｘ軸方向に移動可能にベース５４上に設けられたＸ軸スライダ５６を有している。そのＸ軸スライダ５６は、電磁モータ（図３参照）５８の駆動により、Ｘ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸方向スライド機構５２は、Ｙ軸方向に移動可能にＸ軸スライダ５６の側面に設けられたＹ軸スライダ６０を有している。そのＹ軸スライダ６０は、電磁モータ（図３参照）６２の駆動により、Ｙ軸方向の任意の位置に移動する。そのＹ軸スライダ６０には、装着ヘッド２４が取り付けられている。このような構造により、装着ヘッド２４は、移動装置２２によってベース５４上の任意の位置に移動する。

装着ヘッド２４は、回路基板に対して電子部品を装着するものである。装着ヘッド２４の下端面には、部品保持具７０が取り付けられている。部品保持具７０は、図２に示すように、１対のアーム７２を有しており、正負圧供給装置（図３参照）７６の作動により、それら１対のアーム７２は接近・離間する。詳しくは、正負圧供給装置７６により負圧が供給されることで、１対のアーム７２は接近し、正負圧供給装置７６により正圧が供給されることで、１対のアーム７２は離間する。これにより、部品保持具７０は、１対のアーム７２により電子部品を把持し、その把持した電子部品を離脱する。また、装着ヘッド２４は、部品保持具７０を昇降させる昇降装置（図３参照）７８を有している。その昇降装置７８によって、装着ヘッド２４は、把持する電子部品の上下方向の位置を変更する。

供給装置２６は、フィーダ型の供給装置であり、複数のテープフィーダ８０を有している。テープフィーダ８０は、テープ化部品を巻回させた状態で収容している。テープ化部品は、図２に示す電子部品８２、詳しくは、リード線８４を有する電子部品８２がテーピング化されたものである。そして、テープフィーダ８０は、送り装置（図３参照）８６によって、テープ化部品を送り出す。これにより、テープフィーダ８０は、テープ化部品の送り出しによって、電子部品８２を供給位置において供給する。なお、テープフィーダ８０の供給位置には、リード線切断機構（図３参照）８８が配設されており、電子部品８２が装着ヘッド２４によって把持された際に、電子部品８２のリード線８４が、リード線切断機構８８によって所定の長さに切断される。

はんだ噴流装置２８は、１対のコンベアベルト３０の間に配設されており、基板保持装置３６によって保持される回路基板３４の下面側に位置する。はんだ噴流装置２８は、図２に示すように、概して円筒状のはんだ槽９０と噴流ノズル９２とを有している。はんだ槽９０には、溶融はんだが貯留されており、はんだ槽９０の中央部には、噴流ノズル９２が立設した状態で配設されている。その噴流ノズル９２の先端部から、ポンプ（図３参照）９６の作動により、はんだ槽９０に貯留されている溶融はんだが、上方に向かって噴流する。また、はんだ噴流装置２８は、移動機構（図３参照）９８を有しており、その移動機構９８の作動により、はんだ槽９０を、１対のコンベアベルト３０の間の任意の位置に移動させることが可能である。つまり、はんだ噴流装置２８は、回路基板３４の下面側の任意の位置に向かって溶融はんだを噴流させることが可能である。

また、電子部品装着機１０は、図３に示すように、制御装置１００を備えている。制御装置１００は、コントローラ１０２および複数の駆動回路１０４を備えている。複数の駆動回路１０４は、上記電磁モータ３２，５８，６２、基板保持装置３６、正負圧供給装置７６、昇降装置７８、送り装置８６、リード線切断機構８８、ポンプ９６、移動機構９８に接続されている。コントローラ１０２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１０４に接続されている。これにより、搬送装置２０、移動装置２２等の作動が、コントローラ１０２によって制御される。

＜電子部品装着機による装着作業およびはんだ付け作業＞
上述した構成により、電子部品装着機１０では、回路基板３４に電子部品８２が装着され、装着された電子部品８２が、回路基板３４にはんだ付けされる。具体的には、制御装置１００のコントローラ１０２の指令により、回路基板３４が作業位置まで搬送され、その位置において回路基板３４が固定的に保持される。また、供給装置２６は、テープフィーダ８０の供給位置において電子部品を供給する。そして、コントローラ１０２は、装着ヘッド２４を、供給位置の上方に移動し、部品保持具７０によって電子部品８２を把持する。

続いて、コントローラ１０２は、装着ヘッド２４を、回路基板３４上の所定の位置に移動する。詳しくは、回路基板３４には、図２に示すように、電子部品８２のリード線８４を挿入するための貫通穴１１０が形成されている。その貫通穴１１０とリード線８４とが上下方向において一致するように、装着ヘッド２４を回路基板３４上に移動する。また、コントローラ１０２は、はんだ噴流装置２８を、回路基板３４の貫通穴１１０の下方に移動する。これにより、図３に示すように、電子部品８２を保持した部品保持具７０と、噴流装置２８とが、回路基板３４の貫通穴１１０を挟んだ状態で対向する。

次に、コントローラ１０２は、部品保持具７０を下方に向かって移動する。これにより、図４に示すように、部品保持具７０に把持された電子部品８２のリード線８４の先端部が、回路基板３４の貫通穴１１０に挿入する。そして、コントローラ１０２は、リード線８４の先端部が貫通穴１１０に挿入するタイミングに合わせて、はんだ噴流装置２８のポンプ９６を作動させる。これにより、リード線８４に向かって溶融はんだ１１２が噴流し、貫通穴１１０の内部に、上方からリード線８４の先端部が進入し、下方から溶融はんだ１１２が進入する。つまり、リード線８４の進入方向と反対側の基板面に溶融はんだ１１２が塗布される。なお、リード線８４の先端部が貫通穴１１０に挿入するタイミングでは、噴流した溶融はんだが、貫通穴１１０の内部にまで達するように、ポンプ９６の作動が制御される。

そして、コントローラ１０２は、部品保持具７０を、さらに、下方に向かって移動する。これにより、図５に示すように、部品保持具７０に把持された電子部品８２のリード線８４は、回路基板３４の貫通穴１１０を挿通し、回路基板３４の下方に延び出す。この際にも、ポンプ９６は作動しており、溶融はんだの噴流は行われている。これにより、電子部品８２は、部品保持具７０によって押さえられた状態で、はんだ噴流装置２８によってはんだ付けされる。なお、リード線８４が回路基板３４の下方に延び出すタイミングでは、噴流した溶融はんだが、回路基板３４の下方に延び出すリード線８４に達するように、ポンプ９６の作動が制御される。

そして、部品保持具７０によって押さえられた状態でのはんだ付けが、所定時間行われると、溶融はんだの噴流が停止し、部品保持具７０による電子部品８２の把持が解除される。以上の作業により、回路基板３４に電子部品８２が装着され、装着された電子部品８２が、回路基板３４にはんだ付けされる。つまり、貫通穴１１０に挿入されたリード線８４および、回路基板３４のリード線８４が挿入された箇所に溶融はんだが塗布されることで、リード線８４と回路基板３４とが接続され、電気回路が形成される。

このように、電子部品装着機１０には、装着作業を実行する装着ヘッド２４と、はんだ付け作業を実行するはんだ噴流装置２８とが設けられている。このため、１台の電子部品装着機１０において、回路基板３４に電子部品８２を装着し、その電子部品８２を回路基板３４にはんだ付けすることが可能である。

一方、従来の作業機では、装着ヘッド２４を備えた装着作業機と、はんだ噴流装置２８を備えたはんだ付け作業機とによって、装着作業とはんだ付け作業とが行われていた。このため、回路基板３４に電子部品８２を装着し、装着された電子部品８２を回路基板３４にはんだ付けするためには、少なくとも２台の作業機が必要であった。また、はんだ付け作業機において、はんだ噴流装置２８によるはんだ付け作業が行われると、溶融はんだの噴流により、回路基板３４に装着された電子部品８２が浮き上がる虞がある。このため、電子部品８２の浮きを抑制するために、電子部品８２を回路基板３４に装着した後に、リード線８４を屈曲させる必要があった。つまり、装着作業とはんだ付け作業との間に、リード線８４を屈曲させるための作業が行われていた。

しかしながら、電子部品装着機１０では、上述したように、１台の作業機において、回路基板３４に電子部品８２を装着し、その電子部品８２を回路基板３４にはんだ付けすることが可能である。これにより、作業機の台数を減らすことが可能となり、コストを削減するとともに、作業機の配設スペースを小さくすることが可能なる。また、作業機間で回路基板を搬送する必要が無くなるため、作業時間を短縮することが可能となる。

さらに、電子部品装着機１０では、部品保持具７０によって押さえられた状態の電子部品８２に対して、はんだ付け作業が行われる。このため、溶融はんだの噴流により、回路基板３４に装着された電子部品８２が浮き上がる虞がなく、電子部品８２を回路基板３４に装着した後に、リード線８４を屈曲させる必要がない。これにより、作業時間の更なる短縮を図ることが可能となる。

また、電子部品装着機１０では、リード線８４が貫通穴１１０に挿入するタイミングに合わせて、溶融はんだの噴流が開始される。このため、貫通穴１１０の内部に、上方からリード線８４が進入し、下方から溶融はんだが進入する。これにより、貫通穴１１０の内部、つまり、貫通穴１１０の内周面とリード線８４の外周面との間のクリアランスにも、溶融はんだを充填することが可能となり、はんだの接合状態を良好にすることが可能となる。

さらに言えば、電子部品装着機１０では、ポンプ９６の作動を制御することで、溶融はんだの噴出量、噴出高さが制御されている。具体的には、上述したように、溶融はんだの噴出初期には、貫通穴１１０の内部にまで溶融はんだが入り込むように、ポンプ９６の作動が制御されている。そして、リード線８４の回路基板３４の下方への突出量に応じて、溶融はんだの噴出量、噴出高さ等が漸減するように、ポンプ９６の作動が制御される。これにより、はんだの仕上がりを好適に調整することが可能となる。

なお、コントローラ１０２は、図３に示すように、リード線挿入部１２０とはんだ噴流部１２２とを有している。リード線挿入部１２０は、回路基板３４の貫通穴１１０に電子部品８２のリード線８４を挿入させるための機能部である。また、はんだ噴流部１２２は、貫通穴１１０に挿入されたリード線８４に向かって溶融はんだを噴流するための機能部である。

ちなみに、上記実施例において、電子部品装着機１０は、対基板作業機の一例である。装着ヘッド２４は、保持装置および押付装置の一例である。はんだ噴流装置２８は、はんだ塗布装置の一例である。また、リード線挿入部１２０によって処理される工程は、挿入工程の一例である。はんだ噴流部１２２によって処理される工程は、塗布工程の一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、はんだ付け作業時に、溶融はんだがリード線８４に向かって噴流されているが、溶融はんだは、リード線８４に塗布されればよい。つまり、はんだ槽に、リード線８４が浸漬されてもよい。

また、上記実施例では、回路基板３４の上方から電子部品８２が挿入され、回路基板３４の下方から溶融はんだが塗布されているが、回路基板３４の下方から電子部品８２が挿入され、回路基板３４の上方から溶融はんだが塗布されてもよい。ちなみに、回路基板３４の上方から溶融はんだが塗布される際には、溶融はんだが、回路基板に滴下されてもよい。

また、上記実施例では、装着ヘッド２４によって電子部品８２が抑えられた状態で、はんだ付け作業が行われているが、装着ヘッド２４とは異なる装置によって電子部品８２が抑えられた状態で、はんだ付け作業を行うことが可能である。具体的には、電子部品装着機１０に、図６に示す押付装置１３０を設けてもよい。押付装置１３０は、回路基板３４の上方に配置され、上下方向に移動可能とされている。そして、押付装置１３０は、下方に移動することで、回路基板３４に装着された複数の電子部品８２を同時に押さえることが可能である。つまり、装着ヘッド２４によって、複数の電子部品８２を装着した後に、押付装置１３０によって、複数の電子部品８２を同時に押さえる。そして、押付装置１３０によって押さえられた状態の複数の電子部品８２に対して、はんだ付け作業を行うことが可能である。これにより、複数の電子部品８２に対して、連続的にはんだ付け作業を行うことが可能となる。

１０：電子部品装着機（対基板作業機） ２４：装着ヘッド（保持装置）（押付装置） ２８：はんだ噴流装置（はんだ塗布装置） １３０：押付装置

Claims (4)

1. リード線を有する電子部品を保持するとともに、回路基板に形成された貫通穴に前記リード線を挿入させる保持装置と、
   前記リード線が前記保持装置によって前記貫通穴に挿入されるタイミングに合わせて、前記リード線に溶融はんだを噴出し、前記リード線に溶融はんだを塗布するはんだ塗布装置と
   を備え、
   前記はんだ塗布装置は、
   溶融はんだの噴出初期に、前記貫通穴の内部にまで溶融はんだが入り込むように、溶融はんだを噴出し、前記リード線の前記回路基板の下方への突出量に応じて、溶融はんだの噴出量若しくは、噴出高さが漸減するように、溶融はんだを噴出させる対基板作業機。
2. 当該対基板作業機が、
   前記貫通穴に前記リード線が挿入された状態の前記電子部品を押さえる押付装置を備え、
   前記はんだ塗布装置が、
   前記押付装置によって押さえられた前記電子部品の前記リード線に溶融はんだを塗布する請求項１に記載の対基板作業機。
3. 前記保持装置が、
   前記貫通穴に前記リード線が挿入された状態の前記電子部品を押さえることで、前記押付装置として機能する請求項２に記載の対基板作業機。
4. リード線を有する電子部品を回路基板に装着する装着方法において、
   前記電子部品を保持する保持装置によって、回路基板に形成された貫通穴に前記リード線を挿入する挿入工程と、
   前記保持装置とともに対基板作業機に設けられ、溶融はんだを噴出するはんだ塗布装置によって、前記リード線が前記保持装置によって前記貫通穴に挿入されるタイミングに合わせて、前記リード線に溶融はんだを噴出し、前記リード線に溶融はんだを塗布する塗布工程と
   を含み、
   前記塗布工程において、
   溶融はんだの噴出初期に、前記貫通穴の内部にまで溶融はんだが入り込むように、溶融はんだを噴出し、前記リード線の前記回路基板の下方への突出量に応じて、溶融はんだの噴出量若しくは、噴出高さが漸減するように、溶融はんだを噴出させる装着方法。

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