JP7158081B2 - はんだ付け装置 - Google Patents

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Description

本発明は、はんだ付け装置に関する。
はんだ付け装置は、プリント基板のランドに電子部品等のワークをはんだ付けするのに広く用いられている。はんだ付け装置は、はんだ鏝と、糸はんだを供給するための糸はんだフィーダと、はんだ鏝の鏝先を所望の箇所に移動させるアクチュエータと、これらを制御する制御部と、を備える。
ところで、従来技術に係るはんだ付け装置を用いたはんだ付けでは、鏝先をランドから離間させて行く途中ではんだが飛散することがある。飛散したはんだは、プリント基板におけるランド間や電子部品の端子間などに付着する場合もある。このように飛散したはんだがランド間などに付着してしまった場合には、動作不良や短絡の原因となる。
上記のような鏝先の退避時におけるはんだの飛散は、鏝先をランドから退避(離間)させて行く際の速度を低速にすることで抑制される。例えば、特許文献1では、主にはんだ鏝を移動させるエアシリンダとは別に、退避時における鏝先の移動速度を低速にするエアシリンダおよびカム機構を有する構造が開示されている。具体的には、ランドから所定距離だけ離間した箇所までの間はカム機構を用いて低速で鏝先を移動させ、鏝先が上記箇所(退避位置)に到達した後、次にはんだ付けを行うランドまで高速で鏝先を移動させるように構成されている。
また、特許文献2には、アクチュエータの制御により、鏝先をランドから退避させる際の速度を、鏝先をランドに当接するまで近づける際の速度よりも低速にするという構成が開示されている。
実開昭62-15863号公報 特開2019-115918号公報
しかしながら、上記従来技術に係るはんだ付け装置では、種々のワークサイズを対象としたはんだ付けにおいて、タクトタイムが長くなるのを可能な限り抑制しながら、鏝先の退避時におけるはんだの飛散を抑制することが困難である。即ち、上記特許文献1では、上記所定距離は具備するカムのサイズによって決められている。このため、上記特許文献1に開示の技術では、はんだ付けの対象となるワークの中で最もサイズが大きいワークによりカムのサイズを設定しておくことになると考えられる。よって、上記特許文献1に開示の技術では、サイズが小さなワークをはんだ付けする場合にも不要に長い上記所定距離を鏝先が低速で移動することになり、タクトタイムが延びてしまうという問題が生じる。
また、上記特許文献2に開示の技術は、鏝先をランドからどの程度離間するまで低速で鏝先を移動させるかについては記載されていない。
本発明は、タクトタイムが長くなるのを可能な限り抑制しながら、鏝先の退避時におけるはんだの飛散を抑制することができるはんだ付け装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るはんだ付け装置は、基板の主面上に設けられたランドに、ワークを接合するためのはんだ付け装置である。本態様に係るはんだ付け装置は、加熱可能な鏝先を有するはんだ鏝と、前記はんだ鏝を移動させる駆動部と、前記ワークのサイズに関するサイズ情報の入力を受け付ける入力受付部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、座標設定部と退避速度設定部とを有する。前記座標設定部は、前記サイズ情報を基に、前記鏝先がはんだ付けを行うはんだ付け位置から所定距離離れた特定箇所の座標を設定する。前記退避速度設定部は、前記特定箇所よりも前記はんだ付け位置から離れた離間位置において前記鏝先が退避するときの速度を所定の速度に設定するとともに、前記はんだ付け位置から前記特定箇所までの間での前記鏝先が退避するときの退避速度を前記所定の速度よりも低速に設定する。
本発明の実施形態に係るはんだ付け装置の構成を示す斜視図である。 はんだ付け装置における制御系統の構成を示すブロック図である。 挿入実装タイプの基板およびランドの構造を示す断面図である。 図3のランドの平面形状を示す平面図である。 表面実装タイプの基板およびランドの構造を示す断面図である。 図5のランドの平面形状を示す平面図である。 鏝退避角度を説明するための断面図である。 第1タイプに係る鏝先形状と形状オフセット量との関係を示す図である。 第2タイプに係る鏝先形状と形状オフセット量との関係を示す図である。 第3タイプに係る鏝先形状と形状オフセット量との関係を示す図である。 制御部による鏝先の退避箇所の設定方法を示すフローチャートである。 鏝先の退避箇所を示す断面図である。 鏝位置と鏝退避速度との関係を示すチャートである。 糸はんだの構造を示す斜視図である。 実験に用いたはんだ鏝の鏝先形状を示す正面図である。 実験に用いたはんだ鏝の鏝先形状を示す平面図である。 種類Aに係るはんだを用いた場合の鏝退避速度とはんだの飛散数との関係を示すグラフである。 種類Bに係るはんだを用いた場合の鏝退避速度とはんだの飛散数との関係を示すグラフである。 変形例1に係るはんだ付け装置で設定される鏝先の退避箇所を示す断面図である。 変形例2に係るはんだ付け装置で設定される鏝先の退避箇所を示す断面図である。 変形例3に係るはんだ付け装置で設定される鏝位置と鏝退避速度との関係を示すチャートである。 変形例4に係るはんだ付け装置における鏝退避開始からの経過時間と鏝退避速度との関係を示すチャートである。
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
[実施形態]
1.はんだ付け装置1の構成
本発明の実施形態に係るはんだ付け装置1の構成について、図1および図2を用いて説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るはんだ付け装置1は、ベース10と、当該ベース10上に立設された2本のフレーム11,12とを備える。フレーム11,12は、それぞれが長尺角柱であって、互いに間隔を空けて配されている。
はんだ付け装置1は、直動アクチュエータ13,14を備える。直動アクチュエータ13は、フレーム11とフレーム12の上端部同士の間に架設されている。そして、直動アクチュエータ14は、直動アクチュエータ13に接続されている。直動アクチュエータ13は、矢印A1で示すように移動可能に構成されている。直動アクチュエータ14は、先端部にヘッド14aを有する。直動アクチュエータ14は、矢印A2に示すように移動可能となるように構成されている。
はんだ付け装置1は、鏝支持部材15、はんだ鏝16、および糸はんだフィーダ17も備える。鏝支持部材15は、例えば、円弧状のフレームであり、直動アクチュエータ14のヘッド14aに接続されている。そして、鏝支持部材15には、はんだ鏝16が取り付けられている。
なお、鏝支持部材15に対するはんだ鏝16の姿勢(取付角度)は、矢印A3に示すように変更することが可能となっている。また、ヘッド14aは、矢印A5で示すように回動可能となっている。
はんだ鏝16は、先端部に鏝先16aを有する。鏝先16aは、図示を省略する電力供給部からの電力供給により加熱可能に構成されている。
糸はんだフィーダ17は、先端部から鏝先16aに向けて糸はんだ18を送出可能に構成されている。糸はんだフィーダ17には、直動アクチュエータ14に固定された糸はんだ収容部19から糸はんだが供給される。
はんだ付け装置1は、直動アクチュエータ20および基板載置テーブル21も備える。直動アクチュエータ20は、ベース10上に設けられている。直動アクチュエータ20は、矢印A4に示すように基板載置テーブル21を移動可能に構成されている。基板載置テーブル21は、プリント基板を載置・固定が可能に構成されている。
なお、はんだ付け装置1では、直動アクチュエータ13,14,20により、プリント基板に対してはんだ鏝16を相対的に移動させる「駆動部」が構成されている。
さらに、はんだ付け装置1は、制御部22および入力受付部23も備える。制御部22は、マイクロプロセッサを有する。マイクロプロセッサは、CPU,RAM,およびROM等を備えている。CPUは、例えばMPUで構成されており、各種のファームウェアを実行することにより、直動アクチュエータ13,14,20を制御する。
入力受付部23は、タッチパネル(入力部)23aを有する。作業者等は、タッチパネル23aを通じて各種情報を入力する。作業者等がタッチパネル23aを通じて入力する情報には、ワークのサイズ、鏝退避角度、鏝先16aの形状、糸はんだ18の断面形状、および糸はんだ18の供給量が含まれる。これらの入力情報については、後述する。
図2に示すように、制御部22は、入力受付部23からの各種情報を受け付け、駆動部24の制御信号を送出する。制御部22は、座標設定部221、鏝先形状オフセット設定部222、退避速度設定部223、および供給はんだ体積算出部224を有する。座標設定部221は、所定のランドに対してワークをはんだ付けした後に、鏝先16aがはんだ付けを行うはんだ付け位置から所定距離離れた箇所(特定箇所)の座標を設定する部分である。鏝先形状オフセット設定部222は、はんだ鏝16の鏝先16aに形状に応じて、鏝先16aの退避箇所の座標を設定する上でのオフセット量を設定する部分である。
退避速度設定部223は、はんだ鏝16の鏝先16aを退避させる際のはんだ鏝16の移動速度を設定する部分である。供給はんだ体積算出部224は、入力受付部23を通じて入力された糸はんだ18に関する情報からランドへのワークのはんだ付けのために供給される糸はんだ18の供給量を算出する部分である。
なお、制御部22による各種の設定については、後述する。
2.ランド形状
基板25,29の各主面25a,25b,29a上に設けられたランド26,27,30の形状について図3から図6を用いて説明する。なお、図3および図4は、挿入実装タイプのランド26,27を示し、図5および図6は、表面実装タイプのランド30を示す。
(1)挿入実装タイプのランド26,27
図3および図4に示すように、ランド26は基板25の一方の主面25a上に設けられ、ランド27は基板25の他方の主面25b上に設けられている。基板25およびランド26,27には、孔25c,26a,27aが設けられている。孔25c,26a,27aは、リード28が挿通する部分である。
ランド26,27は、略円環状の平面形状を有する。なお、図4では、ランド26だけを図示しているが、ランド27についても同じ平面形状を有する。なお、はんだ付けの際には、はんだ鏝16の鏝先16aがランド26に接触する。
作業者等は、終点箇所P0の座標(x,z)と、ランド26の外径(ランド幅)wとをタッチパネル23aから入力する。終点箇所P0は、ランド26における孔26aの上面26b側の開口と、孔26aと孔27aの中心同士を結ぶ仮想線との交点である。
なお、本実施形態において、挿入実装タイプの場合には、ランド26の外径(ランド幅)wを「ワークのサイズ」とみなす。
(2)表面実装タイプのランド30
図5および図6に示すように、ランド30は基板29の一方の主面29a上に設けられている。ランド30は、略長方形(略矩形)の平面形状を有する。
作業者等は、終点箇所P0の座標(x,z)と、ランド30のランド幅wとをタッチパネル23aから入力する。終点箇所P0は、ランド30の上面30aにおけるチップ31の端子部31aが位置する箇所である。
なお、本実施形態では、一例として、長方形の平面形状における短辺の長さをランド30のランド幅wとしている(図6を参照)。
本実施形態において、表面実装タイプの場合には、ランド30のランド幅wを「ワークのサイズ」とみなす。
3.鏝退避角度θ
作業者等がタッチパネル23aを通じて入力する鏝退避角度θについて、図7を用いて説明する。
図7に示すように、はんだ付けは、はんだ鏝16の鏝先16aをリード28およびランド26に接触させた状態で糸はんだ18を所定量だけ供給することでなされる。そして、はんだ付けの際に鏝先16aの先端の位置が、はんだ鏝16の退避を開始する箇所(はんだ付け位置)P1となる。
次に、はんだ鏝16の退避にあたっては、はんだ鏝16の鏝先16aが鏝退避経路Ln1に沿うようになされる。鏝退避経路Ln1は、ランド26の上面26bに沿って設定される仮想線Ln2に対して角度(鏝退避角度)θをなすように設定される。なお、鏝退避角度θは、周囲のチップなどとはんだ鏝16とが干渉しないように設定される角度である。
鏝退避角度θは、直動アクチュエータ13の速度(図1の矢印A1への移動速度)と直動アクチュエータ14の速度(図1の矢印A2への移動速度)の比率により設定される。
ここで、図7に示すように、本実施形態では、はんだ鏝16における鏝先16aの軸芯Ax16と鏝退避経路Ln1とが異なる場合を一例としているが、場合によっては互いに一致する場合もある。即ち、鏝支持部材15へのはんだ鏝16の取付角度によっては、鏝先16aの軸芯Ax16と鏝退避経路Ln1とが一致する場合もある。
作業者等は、ランド26の周囲の状態を考慮して、タッチパネル23aを通じて鏝退避角度θを入力する。なお、作業者等は、鏝退避角度θの入力に代えて、空間上の座標を入力することも可能である。作業者等が空間上の座標を入力する場合には、制御部22が入力された座標を基に鏝退避角度θを算出する。ここで、作業者等が入力する空間上の座標は、鏝退避経路Ln1上であれば何れの箇所の座標でも構わない。
また、本明細書において、「X方向」とは、鏝退避経路Ln1を含み、且つ、基板25の主面25aに垂直な仮想平面におけるランド26の上面26bに平行な方向を指し、「Z方向」とは、基板25の主面25aまたはランド26の上面26bに直交する方向を指す。
4.鏝先形状オフセット量
作業者等がタッチパネル23aを通じて入力する鏝先16aの形状と、当該形状に基づくオフセット量(Ox,Oz)について、図8から図10を用いて説明する。なお、図8から図10は、鏝先16aの形状について3つの例を表す図である。
(1)第1タイプ
図8に示すように、第1タイプの鏝先33は、平面の先端を有する。ここで、鏝先33の先端は、ランドの外径(ランド幅)よりも大きなサイズを有する。また、第1タイプの鏝先33の先端には、溝部33gが形成されている。溝部33gは、溝底が先端と平行になるように形成されている。
図8に示すタイプの鏝先33の場合には、溝部33gの溝底におけるX方向の一方側の箇所(溝底端)33aと、先端におけるX方向の他方側の箇所33bとの間の距離がオフセット量Oxとして設定される。
なお、図8では、オフセット量(Ox,Oz)の内のOxだけを示しているが、はんだ鏝の姿勢(鏝支持部材15に対するはんだ鏝の取付角度)によって、箇所33aと箇所33bとの間の距離は、X方向の成分OxとZ方向の成分Ozとに分解されることになる。
また、図8における「X方向」および「Z方向」についても、図7を用いて説明したのと同様に規定される。
(2)第2タイプ
図9に示すように、第2タイプの鏝先34も、平面の先端を有する。ここで、鏝先34の先端は、図8を用いて説明した第1タイプの鏝先33の先端よりも小さく形成されている。
第2タイプの鏝先34にも、溝部34gが形成されている。鏝先34の溝部34gは、第1タイプの鏝先33の溝部33gとは異なり、溝底が先端に対して斜め方向に交差するように形成されている。
図9に示すタイプの鏝先34の場合には、溝部34gの溝底におけるX方向の一方側の箇所(溝底端)34aと、X方向の他方側の箇所(溝底端)34bとの間の距離がオフセット量Oxとして設定される。
なお、図9でも、オフセット量(Ox,Oz)の内のOxだけを示しているが、はんだ鏝の姿勢(鏝支持部材15に対するはんだ鏝の取付角度)によって、箇所34aと箇所34bとの間の距離は、X方向の成分OxとZ方向の成分Ozとに分解されることになる。
また、図9における「X方向」および「Z方向」についても、図7を用いて説明したのと同様に規定される。
(3)第3タイプ
図10に示すように、第3タイプの鏝先35も、平面の先端を有する。ここで、鏝先35の先端は、図8を用いて説明した第1タイプの鏝先33の先端よりも小さく、図9を用いて説明した鏝先34よりも大きく形成されている。
第3タイプの鏝先35にも、溝部35gが形成されている。鏝先35の溝部35gも、第2タイプの鏝先34と同様に、溝底が先端に対して斜め方向に交差するように形成されている。
図10に示すタイプの鏝先35の場合にも、溝部35gの溝底におけるX方向の一方側の箇所(溝底端)35aと、X方向の他方側の箇所(溝底端)35bとの間の距離がオフセット量Oxとして設定される。
なお、図10でも、オフセット量(Ox,Oz)の内のOxだけを示しているが、はんだ鏝の姿勢(鏝支持部材15に対するはんだ鏝の取付角度)によって、箇所35aと箇所35bとの間の距離は、X方向の成分OxとZ方向の成分Ozとに分解されることになる。
また、図10における「X方向」および「Z方向」についても、図7を用いて説明したのと同様に規定される。
5.特定箇所P3の設定
制御部22の座標設定部221は、鏝先16aの鏝退避経路Ln1上において、はんだ付け位置P1から所定距離離れた箇所を特定箇所P3に設定する。制御部22の座標設定部221による鏝先16aの特定箇所P3の設定方法について、図11から図13を用いて説明する。
図11および図12に示すように、制御部22は、作業者等から入力された終点箇所P0の座標(x,z)を取得する(ステップS1)。同様に、制御部22は、作業者等からの入力により、ランド26の外径(ランド幅)w、および鏝退避角度θに関する各情報も取得する(ステップS2,S3)。さらに、制御部22は、作業者等から入力される鏝先形状に関する情報も取得する(ステップS4)。
次に、制御部22の座標設定部221は、図12に示す交点位置P2の座標(x’,z’)を設定する(ステップS5)。具体的に、座標設定部221は、ランド26の外径wから図12に示すはんだ層想定外縁Ln4を設定した上で、次の関係式(1)を用いて交点位置P2の座標(x’,z’)を設定する。
(x’,z’)=(x+w/2×cosθ,z+w/2×sinθ) ・・(1)
ここで、図12に示すように、理想的なはんだ層32の外面32aは、内向きに凹形状となる。これに対して、座標設定部221は、はんだ層32の形成における形状バラツキを考慮して、終点箇所P0を中心とし、ランド幅wを直径とする半円をはんだ層想定外縁Ln4として設定する。なお、図12に示すように、上記の半円は、鏝退避経路Ln1を含み、且つ、基板25の主面25aに垂直な仮想平面上に設定される半円である。
座標設定部221は、上記のように設定したはんだ層想定外縁Ln4と鏝退避経路Ln1との交点を交点位置P2に設定する。
次に、座標設定部221は、鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)を加味して、次の関係式(2)を用いて特定箇所P3の座標(x’’,z’’)を設定する(ステップS6)。
(x’’,z’’)=(x+w/2×cosθ+Ox,z+w/2×sinθ+Oz) ・・(2)
ここで、鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)は、入力された鏝先形状に関する情報を基に、鏝先形状オフセット設定部222により設定される。そして、設定された鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)は、座標設定部221に送出される。なお、鏝先形状オフセット設定部222は、例えば、鏝先の品番などと鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)とを対応付けたテーブルを予め格納しており、当該テーブルを参照して鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)を設定する。
特定箇所P3は、座標(x’’,z’’)の設定において鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)が加味されることにより、図12に示すようにはんだ層想定外縁Ln4よりも外側に設定される場合がある。なお、鏝先16aの形状によっては、鏝先形状オフセット量が(0,0)の場合もある。この場合には、特定箇所P3がはんだ層想定外縁Ln4上に設定されることになる。
次に、制御部22の退避速度設定部223は、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた離間位置P5において鏝先16aが退避する速度を速度V2に設定する(ステップS7)。なお、図13に示すように、離間位置P5は、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた位置となっている。
次に、退避速度設定部223は、はんだ付け位置P1から特定箇所P3までの間での鏝先16aが退避する速度を速度V1に設定する(ステップS8)。ここで、速度V1は「退避速度」に該当し、速度V2よりも低速に設定されている。
なお、退避速度設定部223には、速度V1および速度V2が予め格納されている。一例として、速度V1=40mm/sec.であり、速度V2=100mm/sec.である。
図12に示すように、鏝先16aが矢印Bのようにはんだ付け位置P1から退避される場合に、図13に示すチャートのように、離間位置P5よりも離れた区間での速度(所定の速度)V2に対して、はんだ付け位置P1から特定箇所P3までの区間での速度V1の方が低速に設定されている。具体的には、図13に示すように、はんだ付け位置P1から加速して、位置P4で速度V1に到達する。そして、はんだ鏝16の退避時における速度は、交点位置P2を通過して特定箇所P3に至るまでは低速(速度V1)に維持される。
鏝先16aが特定箇所P3に到達すると、はんだ鏝16の速度が加速され、離間位置P5において、鏝先16aの速度が速度V2に到達する。その後、離間位置P5よりもはんだ付け位置P1から離間した区間での速度が速度V2に維持される。
なお、図12に示すように、本実施形態では、終点箇所P0とはんだ付け位置P1とが離間した状態を一例としたが、はんだ鏝の鏝先の形状によっては、はんだ付け位置P1が終点箇所P0に一致する場合もある。例えば、図8を用いて説明した鏝先33を有するはんだ鏝を用いる場合には、はんだ付け時において溝部33g内にリード28が収容され、これによりはんだ付け位置P1が終点位置P0に略一致する。
6.供給はんだ体積
作業者等は、入力受付部23のタッチパネル(入力部)23aを通じて供給はんだの量についての情報(供給量情報)も入力する。制御部22の供給はんだ体積算出部224は、糸はんだ18に充填されているフラックス182の体積を除いたはんだ181の体積を算出する。供給はんだ体積算出部224が実行する供給はんだ体積の算出方法について、図14を用いて説明する。
図14に示すように、糸はんだ18は、円環状の端面を有するはんだ181と、はんだ181の内部に充填され、円形とみなすことができる端面を有するフラックス182とで構成されている。糸はんだ18の直径はSであり、フラックス182の直径はSである。また、1回のはんだ付けで供給されるはんだ送り量がSである。供給はんだ体積算出部224は、次の関係式(3)を用いてフラックス182の体積Vを算出する。
=(π×S ×S)/4 ・・(3)
次に、供給はんだ体積算出部224は、次の関係式(4)を用いて供給はんだ体積Vを算出する。
=(π×S ×S)/4-V
=(π×S ×S)/4-(π×S ×S)/4 ・・(4)
本実施形態に係るはんだ付け装置1において、供給はんだ体積算出部224は、上記関係式(4)により算出される供給はんだ体積Vを座標設定部221に送出することも可能となっている。
座標設定部221は、受け付けた供給はんだ体積Vとランド26,30のランド幅wなどを用いて図12に示したはんだ層32の外面32aを算出することもできる。そして、座標設定部221は、算出したはんだ層32の外面32aから座標(x’,z’)を算出してもよい。そして、算出した座標(x’,z’)と鏝先形状オフセット(Ox,Oz)とを用いて特定箇所P3の座標(x’’,z’’)を設定することができる。
7.退避速度V1
上記のように、制御部22の退避速度設定部223は、はんだ付け位置P1から特定箇所P3までの鏝先16aの退避速度を速度V1に設定し、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた離間位置P5において、鏝先16aの速度を速度V2に設定する。速度V1,V2の内、はんだの飛散に大きく影響する低速の退避速度V1を規定するのにあたり行った確認実験について、図15から図18を用いて説明する。
(1)確認実験に用いたはんだ鏝の鏝先36
図15および図16に示すように、本確認実験で用いたはんだ鏝の鏝先36は、先端36aが2.4mm×0.8mmの矩形状を有する。先端36aは、長さ2.5mmを有する。
鏝先36は、先端36aから根元側に向けて外径が漸増する略台錐状の2方向がカットされたドライバーやノミのような形状を有する。鏝先36は、長さが12mmであり、根元側の外径が9mmである。
(2)退避速度V1とはんだの飛散数
確認実験の実験条件を表1に示す。
Figure 0007158081000001
先ず、種類Aのはんだを用いた実験の結果を図17に示す。
図17に示すように、種類Aのはんだを用いた場合には、退避速度V1が60mm/sec.を超えるとはんだの飛散数が非常に多くなった。換言すると、鏝退避に係る速度V1を60mm/sec.以下の速度領域(矢印C1の速度領域)では、はんだの飛散数が比較的少なかった。
さらに、退避速度V1を40mm/sec.以下とする場合には(矢印C2の速度領域では)、はんだの飛散数が非常に少なかった。
次に、種類Bのはんだを用いた実験の結果を図18に示す。
図18に示すように、種類Bのはんだを用いた場合には、退避速度V1が60mm/sec.以下の速度領域(矢印Dの速度領域)では、はんだの飛散数が少なかった。
(3)小括
図17および図18に示した実験結果より、本実施形態に係るはんだ付け装置1では、退避速度V1を40mm/sec.とした。ただし、図17を用いて説明したように、種類Aのはんだを用いる場合には、退避速度V1を60mm/sec.以下とすることではんだの飛散数を比較的少なく抑えることができることより、退避速度V1を60mm/sec.を採用するとすることも可能である。
8.効果
本実施形態に係るはんだ付け装置1では、はんだ付け位置P1から特定箇所P3までの間で鏝先16aが退避するときの退避速度V1を、離間位置P5よりもはんだ付け位置P1から離れた離間位置を鏝先16aが退避するときの速度(所定の速度)V2よりも低速としている。よって、はんだ付け装置1では、鏝先16aの退避速度を一律に低速に維持する場合に比べてタクトタイムが不要に長くなるのを抑制することができる。
また、はんだ付け装置1では、サイズ情報(ランド幅w)を基に特定箇所P3の座標を設定する。よって、はんだ付け装置1では、上記特許文献1のようにカムのサイズにより決められた距離だけ離間した箇所まで低速で鏝先を退避させる場合に比べて、タクトタイムが不必要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝16の退避時におけるはんだの飛散を抑制することができる。
はんだ付け装置1では、ランド幅wをワークサイズとみなしている。ランド幅wは、接合しようとするワークサイズに応じて規定されているので、ランド幅wを用いても特定箇所P3の座標(x’’、z’’)を正確に設定することが可能となる。
はんだ付け装置1では、図12に示したように、半円状のはんだ層想定外縁Ln4を基に特定箇所P3の座標(x’’、z’’)を設定しているので、ランド26とワーク(リード28)とを接合するはんだ層32の外面32aよりも外側に特定箇所P3を設定することができる。よって、はんだ付け装置1では、タクトタイムが不必要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝16の退避時におけるはんだの飛散を抑制するのに有効である。
はんだ付け装置1では、鏝先16aの形状も加味して(鏝先形状オフセット(Ox,Oz)も用いて)特定箇所P3の座標(x’’、z’’)を設定することにしているので、鏝先16aの形状が異なる種々のはんだ鏝16を用いた場合にも、はんだ鏝16の退避時におけるはんだの飛散を確実に抑制することができる。
なお、本実施形態では、挿入実装タイプのランド26,27に対してリード28をはんだ付けする場合を一例に説明したが、表面実装タイプのランド30にワークをはんだ付けする場合も同様に実施することができる。そして、表面実装タイプのランド30にワークをはんだ付けする場合においても、上記同様の効果を得ることができる。
[変形例1]
変形例1に係る特定箇所P3の座標(x’’、z’’)の設定方法について、図19を用いて説明する。なお、本変形例に係るはんだ付け装置は、座標設定部221が実行する特定箇所P3の座標(x’’、z’’)の設定方法を除き、上記実施形態に係るはんだ付け装置1と同一の構成を有する。
図19に示すように、制御部22の座標設定部221は、作業者等から入力された終点箇所P0の座標(x,z)、ランド26のランド幅w、および鏝退避角度θに基づいて、交点位置P2の座標(x’、z’)を設定する。具体的に、図19に示すように、座標設定部221は、終点箇所P0を中心とし、ランド幅wを半径とする(ランド幅wの2倍の直径を有する)半円をはんだ層想定外縁Ln5として設定する。なお、本変形例においても、図19に示すように、上記の半円は、鏝退避経路Ln1を含み、且つ、基板25の主面25aに垂直な仮想平面上に設定される半円である。
次に、座標設定部221は、はんだ層想定外縁Ln5と鏝退避経路Ln1との交点位置P2の座標(x’,z’)を次に関係式(5)に基づき設定する。
(x’,z’)=(x+w×cosθ,z+w×sinθ) ・・(5)
ここで、上記実施形態との差異は、図19に示すように、はんだ層想定外縁Ln5が終点箇所P0を中心とする半径wの半円で規定される点である。即ち、本変形例では、はんだ層32の外面32aに対して更に安全サイドではんだ層想定外縁Ln5を設定する。
次に、座標設定部221は、鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)を加味して、次の関係式(6)を用いて特定箇所P3の座標(x’’,z’’)を設定する。
(x’’,z’’)=(x+w×cosθ+Ox,z+w×sinθ+Oz) ・・(6)
ここで、本変形例では、半径wの半円ではんだ層想定外縁Ln5を設定することとしたが、はんだ層想定外縁の設定について、さらなる変形例を採用することもできる。具体的には、w/2~wの範囲内の数値を半径として採用してはんだ層想定外縁を設定することもできる。
本変形例に係るはんだ付け装置でも、上記実施形態に係るはんだ付け装置1と同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、半径wの半円ではんだ層想定外縁Ln5を設定しているので、はんだ層32の外面32aのバラツキが大きい場合などであっても、はんだの飛散を抑制するのに更に有効である。
[変形例2]
変形例2に係る特定箇所P3の座標(x’’、z’’)の設定方法について、図20を用いて説明する。なお、本変形例に係るはんだ付け装置も、座標設定部221が実行する特定箇所P3の座標(x’’、z’’)の設定方法を除き、上記実施形態に係るはんだ付け装置1と同一の構成を有する。
図20に示すように、制御部22の座標設定部221は、作業者等から入力された終点箇所P0の座標(x,z)、ランド26のランド幅w、および鏝退避角度θに基づいて、交点位置P2の座標(x’、z’)を設定する。具体的に、座標設定部221は、ランド26の外縁26cを通り、基板25の主面25aに直交するはんだ層想定外縁Ln6を設定する。
次に、座標設定部221は、上記のように設定したはんだ層想定外縁Ln6と鏝退避経路Ln1とが交差する位置を交点位置P2として設定し、交点位置P2の座標を(x’、z’)に設定する。そして、座標設定部221は、鏝先形状オフセット量(Ox,Oz)を加味して、特定箇所P3の座標(x’’,z’’)を設定する。
ここで、本変形例では、ランド26の外縁26cを通るはんだ層想定外縁Ln6を設定したが、ランド26の外縁26cよりもランド26の径方向外側を通るはんだ層想定外縁を設定することも可能である。
本変形例に係るはんだ付け装置でも、上記実施形態に係るはんだ付け装置1と同様の効果を得ることができる。
[変形例3]
変形例3に係るはんだ付け装置におけるはんだ鏝16の退避形態について、図21を用いて説明する。なお、本変形例は、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離間した位置での鏝先16aの退避に係る速度の設定において上記実施形態と差異を有する。
図21に示すように、本変形例に係るはんだ付け装置において、はんだ鏝16の鏝先16aは、はんだ付け位置P1から加速して、位置P4で退避速度V1に到達する。そして、本変形例では、位置P4から位置P6までの区間で、退避速度V1が維持される。ここで、位置P6は、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた位置に設定されている。
本変形例に係るはんだ付け装置では、鏝先16aが位置P6に到達した時点から退避に係る速度が加速され、位置P7で所定の速度である速度V2に到達し、その後、速度V2に維持されて退避がなされる。本変形例では、位置P7が、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた離間位置となっている。
本変形例に係るはんだ付け装置でも、上記実施形態に係るはんだ付け装置1と同様の効果を得ることができる。なお、本変形例では、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた離間位置P7から高速(速度V2)で鏝先16aを退避させるので、必ずしも鏝先16aの形状に基づくオフセット量を考慮しなくてもよい。即ち、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた離間位置P7から鏝先16aの退避に係る速度を高速の速度V2とすることで、鏝先16aの形状に基づくオフセット量を考慮しなくてもはんだの飛散を抑制することが可能となる。
[変形例4]
変形例4に係るはんだ付け装置におけるはんだ鏝16の退避形態について、図22を用いて説明する。なお、本変形例は、鏝先16aがはんだ付け位置P1から特定箇所P3を超えて位置P6に到達するのに要する時間が経過するまで、鏝先16aの退避に係る速度を退避速度V1に制御する点で上記変形例3と差異を有する。
図22に示すように、本変形例に係るはんだ付け装置において、制御部22は、はんだ付け位置P1から鏝先16aを退避させ始める時点から計時を開始する。なお、上記では特に言及しなかったが、制御部22はタイマーを有する。
制御部22は、計時開始と同時にはんだ鏝16の退避を開始させ、時刻T1ではんだ鏝16の退避に係る速度が速度V1となるように加速させる。そして、制御部22は、時刻T2を過ぎ時刻T3に至るまでの間、はんだ鏝16の退避に係る速度を速度V1に維持させる。なお、時刻T2は、鏝先16aが特定箇所P3を通過する時刻であり、時刻T3は、鏝先16aが位置P6(図21を参照。)に到達する時刻である。即ち、本変形例において、制御部22は、鏝先16aがはんだ付け位置P1から、特定箇所P3よりもはんだ付け位置P1から離れた位置P6に到達するのに要する所定時間(T3)が経過するまで、鏝先16aの退避に係る速度を低速の退避速度V1に制御する。
制御部22は、時刻T3の経過後に、時刻T4ではんだ鏝16の退避に係る速度が速度V2となるように、はんだ鏝16の退避に係る速度を加速させる。そして、制御部22は、時刻T4以降において、はんだ鏝16の退避に係る速度を所定の速度である速度V2に維持させる。
なお、はんだ鏝16の鏝先16aは、時刻T4で図21の箇所P7に到達する。
本変形例に係るはんだ付け装置でも、上記実施形態に係るはんだ付け装置1と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、時刻T2に鏝先16aが特定箇所P3に到達し、時刻T3までは鏝先16aを速度V1で退避させることとしたが、時刻T2において鏝先16aの退避に係る速度を速度V2に向けて加速し始めることにしてもよい。
[その他の変形例]
上記実施形態および上記変形例1~4では、アクチュエータ13,14,20の具体的な構成については言及しなかったが、種々の構成を有するアクチュエータを採用することが可能である。例えば、リニアモータを有するアクチュエータや、ボールねじに連結されたモータを有するアクチュエータや、さらにはエアシリンダあるいはオイルシリンダを有するアクチュエータを採用することもできる。
また、上記実施形態および上記変形例1~4では、つのアクチュエータ13,14,20を用いてはんだ鏝16とワーク(基板25,29)とを相対的に移動させることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、3つ以上のアクチュエータを有するはんだ付け装置を採用することもできる。また、はんだ鏝16の鏝先16aを特定箇所P3まで退避させるための専用のアクチュエータを設けることとしてもよい。
[まとめ]
本発明の一態様に係るはんだ付け装置は、基板の主面上に設けられたランドに、ワークを接合するためのはんだ付け装置である。本態様に係るはんだ付け装置は、加熱可能な鏝先を有するはんだ鏝と、前記はんだ鏝を移動させる駆動部と、前記ワークのサイズに関するサイズ情報の入力を受け付ける入力受付部と、前記駆動部を制御する制御部と、を備える。
前記制御部は、座標設定部と退避速度設定部とを有する。前記座標設定部は、前記サイズ情報を基に、前記鏝先がはんだ付けを行うはんだ付け位置から所定距離離れた特定箇所の座標を設定する。前記退避速度設定部は、前記特定箇所よりも前記はんだ付け位置から離れた離間位置において前記鏝先が退避するときの速度を所定の速度に設定するとともに、前記はんだ付け位置から前記特定箇所までの間での前記鏝先が退避するときの退避速度を前記所定の速度よりも低速に設定する。
上記態様に係るはんだ付け装置では、特定箇所よりもはんだ付け位置から離れた離間位置での鏝先の速度(所定の速度)を、はんだ付け位置から特定箇所までの間での鏝先の退避速度よりも高速にしている。よって、上記態様に係るはんだ付け装置では、はんだ鏝の速度を低速に維持して退避させる場合に比べてタクトタイムが不要に長くなるのを抑制することができる。
また、上記態様に係るはんだ付け装置では、はんだ付け位置から特定箇所まで鏝先を退避させる際の退避速度(第1速度)を、離間位置での速度(第2速度)よりも低速に設定することで、はんだ鏝がはんだ付け位置から離間する際のはんだの飛散を抑制することができる。
また、上記態様に係るはんだ付け装置では、サイズ情報(ワークのサイズに関する情報)を基に特定箇所の座標を設定する。よって、上記態様に係るはんだ付け装置では、上記特許文献1に開示の技術のようにカムのサイズにより決められた距離を鏝先が低速で退避する場合に比べて、タクトタイムが不必要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を抑制することができる。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記入力受付部は、前記ランドのランド幅に関する幅情報を前記サイズ情報として受け付けてもよい。
上記のようにランド幅をワークサイズとして用いても、特定箇所の座標を正確に設定することができる。即ち、ランド幅は、接合しようとするワークサイズに応じて規定されているので、ランド幅をワークサイズとみなして用いることでも特定箇所の座標を正確に設定することが可能となる。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記座標設定部は、前記ランド幅から規定され、前記ランド幅の中央に中心を有する半円状の仮想領域よりも前記鏝先の退避方向外側に前記特定箇所の前記座標を設定してもよい。
上記のように半円状の仮想領域を基に特定箇所の座標を設定することとすれば、ランドとワークとを接合するはんだ層の外面よりも外側に特定箇所を設定することができる。よって、上記構成を採用する場合には、タクトタイムが不要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を抑制するのに有効である。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記座標設定部は、前記ランド幅の1/2以上1以下の半径を有する前記半円状の仮想領域内に前記特定箇所の前記座標を設定してもよい。
上記のような具体的な数値範囲内に特定箇所を設定する場合には、タクトタイムが不要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を抑制するのにさらに有効である。なお、実際のはんだ層の外面は、上記仮想領域の内側に存在することが経験的に分かっており、半円状の仮想領域の半径を1/2以上1以下の範囲に規定することにより、はんだ層の形状バラツキなどを考慮しても、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を確実に抑制することができる。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記入力受付部は、前記ランドの表面と前記鏝先の退避経路とがなす角度である鏝退避角度に関する角度情報も受け付け、前記座標設定部は、前記角度情報も用いて前記特定箇所の前記座標を設定してもよい。
上記のように、特定箇所の座標を設定するのに角度情報も加味する場合には、鏝先の退避経路に基づく正確な特定箇所を設定するのに有効である。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記入力受付部は、前記ランドの表面と前記鏝先の退避経路とがなす角度である鏝退避角度に関する角度情報も受け付け、前記座標設定部は、前記ランドの外縁から前記基板の前記主面に垂直な仮想面と、前記角度情報から算出される前記鏝先の退避経路との交点位置よりもはんだ付け位置から離れた位置の座標を前記特定箇所の前記座標に設定してもよい。
上記のように仮想面と退避経路との交点位置よりも外側の位置(はんだ付け位置から離れた位置)に特定箇所を設定する場合には、タクトタイムが不要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を抑制するのにさらに有効である。なお、実際のはんだ層の外縁は、上記仮想面の内側(ランド上)に存在することが経験的に分かっており、上記のように交点位置よりもはんだ付け位置から離れた位置に特定箇所を設定することにより、はんだ層の形状バラツキなどを考慮しても、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を確実に抑制することができる。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記入力受付部は、前記鏝先の形状に関する形状情報も受け付け、前記座標設定部は、前記形状情報も用いて前記特定箇所の前記座標を設定してもよい。
上記のように鏝先の形状も加味して特定箇所を設定することとすれば、鏝先の形状が異なる種々のはんだ鏝を用いた場合にも、鏝先の退避時におけるはんだの飛散を確実に抑制することができる。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記制御部は、前記鏝先が前記はんだ付け位置から少なくとも前記特定箇所に到達するのに要する所定時間が経過するまで、前記鏝先の退避に係る速度を前記退避速度に制御してもよい。
上記のように、制御部が所定時間が経過するまで、鏝先の退避に係る速度を低速(退避速度)に制御することとしても、上記同様にはんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を抑制することができる。
上記態様に係るはんだ付け装置において、前記入力受付部は、前記ランドへの前記ワークの接合に際して供給されるはんだの量に関する供給量情報も受け付け、前記座標設定部は、前記供給量情報も用いて前記特定箇所の前記座標を設定してもよい。
上記のようにはんだの供給量情報を用いて特定箇所の座標を設定することとすれば、タクトタイムが不要に長くなるのを抑制しながら、はんだ鏝の退避時におけるはんだの飛散を抑制するのにさらに有効である。即ち、はんだの供給量を用いればランド幅を考慮して正確なはんだ層の外縁が推定できる。よって、上記構成を採用する場合には、はんだの飛散を抑制するのに更に有効となる特定箇所の座標を設定することができる。

Claims (9)

  1. 基板の主面上に設けられたランドに、ワークを接合するためのはんだ付け装置であって、
    加熱可能な鏝先を有するはんだ鏝と、
    前記はんだ鏝を移動させる駆動部と、
    前記ワークのサイズに関するサイズ情報の入力を受け付ける入力受付部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記サイズ情報を基に、前記鏝先がはんだ付けを行うはんだ付け位置から所定距離離れた特定箇所の座標を設定する座標設定部と、
    前記特定箇所よりも前記はんだ付け位置から離れた離間位置において前記鏝先が退避するときの速度を所定の速度に設定するとともに、前記はんだ付け位置から前記特定箇所までの間での前記鏝先が退避するときの退避速度を前記所定の速度よりも低速に設定する退避速度設定部と、
    を有する、
    はんだ付け装置。
  2. 請求項1に記載のはんだ付け装置において、
    前記入力受付部は、前記ランドのランド幅に関する幅情報を前記サイズ情報として受け付ける、
    はんだ付け装置。
  3. 請求項2に記載のはんだ付け装置において、
    前記座標設定部は、前記ランド幅から規定され、前記ランド幅の中央に中心を有する半円状の仮想領域よりも前記鏝先の退避方向外側に前記特定箇所の前記座標を設定する、
    はんだ付け装置。
  4. 請求項3に記載のはんだ付け装置において、
    前記座標設定部は、前記ランド幅の1/2以上1以下の半径を有する前記半円状の仮想領域内に前記特定箇所の前記座標を設定する、
    はんだ付け装置。
  5. 請求項3または請求項4に記載のはんだ付け装置において、
    前記入力受付部は、前記ランドの表面と前記鏝先の退避経路とがなす角度である鏝退避角度に関する角度情報も受け付け、
    前記座標設定部は、前記角度情報も用いて前記特定箇所の前記座標を設定する、
    はんだ付け装置。
  6. 請求項2に記載のはんだ付け装置において、
    前記入力受付部は、前記ランドの表面と前記鏝先の退避経路とがなす角度である鏝退避角度に関する角度情報も受け付け、
    前記座標設定部は、前記ランドの外縁から前記基板の前記主面に垂直な仮想面と、前記角度情報から算出される前記鏝先の退避経路との交点位置よりも前記はんだ付け位置から離れた位置の座標を前記特定箇所の前記座標に設定する、
    はんだ付け装置。
  7. 請求項1から請求項6の何れかに記載のはんだ付け装置において、
    前記入力受付部は、前記鏝先の形状に関する形状情報も受け付け、
    前記座標設定部は、前記形状情報も用いて前記特定箇所の前記座標を設定する、
    はんだ付け装置。
  8. 請求項1から請求項7の何れかに記載のはんだ付け装置において、
    前記制御部は、前記鏝先が前記はんだ付け位置から少なくとも前記特定箇所に到達するのに要する所定時間が経過するまで、前記鏝先の退避に係る速度を前記退避速度に制御する、
    はんだ付け装置。
  9. 請求項1から請求項8の何れかに記載のはんだ付け装置において、
    前記入力受付部は、前記ランドへの前記ワークの接合に際して供給されるはんだの量に関する供給量情報も受け付け、
    前記座標設定部は、前記供給量情報も用いて前記特定箇所の前記座標を設定する、
    はんだ付け装置。
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