JPH03167831A - 半田ペースト供給用センサ - Google Patents

半田ペースト供給用センサ

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JPH03167831A
JPH03167831A JP30897990A JP30897990A JPH03167831A JP H03167831 A JPH03167831 A JP H03167831A JP 30897990 A JP30897990 A JP 30897990A JP 30897990 A JP30897990 A JP 30897990A JP H03167831 A JPH03167831 A JP H03167831A
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JP
Japan
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solder paste
amount
solder
supply
needle
Prior art date
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Pending
Application number
JP30897990A
Other languages
English (en)
Inventor
Jerrold S Pine
ジェロルド・エス・パイン
Stephan Peana
ステファン・ピーナ
Sunil Lakhani
サニル・ラクハニ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/06Solder feeding devices; Solder melting pans
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means
    • G05D7/0605Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/741Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L24/743Apparatus for manufacturing layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/741Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L2224/743Apparatus for manufacturing layer connectors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〉 本発明は、一般的にセンサの分野に関し、さらに詳しく
は、インダクタンスの変化に応じて半田ペーストの供給
量を監視し制御するセンサに関する。
(従来技術および解決すべき課題〉 m細電子部品の組み立ては、組み立て工程が繰り返して
行われることと部品の寸法のため、自動化表面実装技術
に大きく依存している。一般的に粗み立て工程には、多
数の微細電子部品をプリント回路基板に載Hすることが
含まれる。半田ペーストは、電子工業で部品をプリント
回路基板に結合するために使用する最もあり/S%れた
材料である半田ペーストを供給する場合に先ず関心のあ
る事柄は、結果として得られる半田接合部のマス(ma
ss)の量である。半田ペーストは、流動体フラツクス
結合溶液中に固形粒子を混合した物であるこのフラック
スはりフロー工程の間に蒸発する。
リフローエ程の後で必要な半田量を得るためには半田の
ドットを供給した領域に同じ量が含まれていなければな
らない。現在の技術は、半田ペーストの容積を制御し、
半田ペーストの密度は一定であると仮定しているが、こ
れは、リフロー工程の前後で量が一定でないため、信頼
性がない。現実には、このフラックスは分離し、半田粒
子から遠ざかる傾向がある。この問題は圧力が高いと大
きくなり、供給装置が空になるとフラックスが枯渇する
結果となり、したがって、材料の特性の全ての変化(製
造、混合、取扱い、または供給中に起こる可能性がある
変化)は比重に大きい変化をもたらし、供給される半田
の量に影響する。
現在、電子工業はプリント回路基板に半田べ−ストを供
給するには、何種類かの塗布方法を使用している。これ
らの塗布方法には、メッシュ・スクリーン印刷、金属マ
スク・ステンシル印刷、ピン転写、空気圧による点と線
のディスペンシング(pneumatic dot a
nd line dispensing) 、ポジティ
ブ・ディスプレイスメント・ディスペンシング(pos
itive displacement dispen
sing)である。メッシュ・スクリーン印刷と金属マ
スク・ステンシル印刷は、半田ペーストを平坦で部品の
実装されていないプリント回路基板に供給する場合に使
用することのできる印刷方法である。もし部品がすでに
プリント回路基板に実装ざれていれば、メッシュ・スク
リーン印刷と金属マスク・ステンシル印刷は、プリント
工程によってこれらの部品と干渉する可能性があるので
適当な方法ではない。
ビン転写は、リードの付いた部品のリードを浸漬するの
で、この結果このリードの端部に半田ペーストの小さな
ドットが付着する。この塗布方法の問題は、部品のピン
・パターンの32計をプリント回路基板上の半田のパッ
ド・パターンと正確に対応させなければならないことで
ある。この塗布方法の他の問題は、ピンの先端が半田ペ
ーストで均一に濡れることを保証する点にある。したが
って、このピン転写による塗布方法は、自動機械を使用
した微細電子製品の組み立てに使用するには望ましくな
い。
種々の構或のプリント回路基板に半田ペーストを供給す
るより融通性のある方法の1つは、空気圧供給装@(例
えば、針と注入装置)を使用するものである。この針の
寸法は、種々のドットと線の半田ペーストを供給するよ
うに変更することが可能である。空気圧によってドット
と線を供給する場合の問題は、針が詰まる可能性があり
、その結果半田ペーストが殆どまたは全く供給されない
ことである。ざらに、供給ざれている半田ペーストの量
が、この塗布に使用した半田ペーストの種類と鮮度によ
って変化することである。半田ペース1〜が均一に供給
されないと、他の部品とショート(半田が過剰)したり
基板に確実に半田付けされない(半田が不十分)結果が
生じる。いずれの場合にも不良が発生し、これらの不良
は工場で発見ざれるか、または製品のエンド・ユーザに
よって後で梵児されるものである。
空気圧による半田ペーストの供給は、手動または自動的
に供給するようにプログラムすることで行われる。手動
による塗布は、非常に時間を消費するので実施可能な選
択肢であると考えられない。
プログラム可能な空気圧による供給は、半田ペーストを
制御しながら反復可能なパターンで供給することの可能
なプロセスであるが、一般的にはフィードバックが行わ
れない。供給装置からコンビュータ・プログラムに対し
てフィードバックを行わないシステムは、オープン・ル
ープ・システムと呼ばれる。これらのシステムは、産業
界で従来使用されているものである。
視覚表示システムが、半田ペーストの過剰または不足状
態を検出するために採用され、視覚表示システムからコ
ンピュータ・プログラムにフィードバックが行われてい
る。しかし、この視覚表示システムは、もし半田ペース
トの表面の内部に空隙が存在しても、これを検知できな
い。現在の空気圧供給システムは、自動機械の端部に設
置した時間一圧力供給バルブまたは絶対容量供給バルブ
を使用する。いずれの種類の供給バルブもオープン・ル
ープ・コンピュータ・プログラム制御を使用して動作し
、供給中の半田ペーストに関するフィードバック情報を
提供しない。このフィードバックがなければ、このシス
テムは適量の半田ペーストが供給されたかどうかを知る
ことができない。
上述した塗布方法は全て、半田供給工程の間に半田が不
十分であることや半田が短絡していることを検出するこ
とができないことによって制約ざれる。供給装置内の他
の変化(例えば、半田ぺ−ストの粘度、フラツクスの分
離、詰まり、温度〉、または外部の変化(例えば、基板
の反り、メッキ〉もまた供給の質に影響を与える。従来
の半田ペーストの供給に使用ざれる自動機械は、システ
ムがオープン・ループ制御を行っているため、供給工程
の不良を検出することができない。
したがって、インダクタンスの変化に応じて半田ペース
トの供給量を制御ずる供給装置に対するニーズがある。
したがって、本発明の目的は、改良されたセンサを提供
することである。
本発明の上述および他の目的を1つの形態で実行する場
合、供給ざれている材料の量によって生じるインダクタ
ンスの変化に応じてこの材料の供給量を制御する段階に
よって構戒される方法が提供ざれる。
(実施例〉 第1図および第2図を参照すれば、コイル16がフエラ
イト・コア15に巻かれ、このコアはチャンネル(例え
ば、針〉14と連続している。導電性(金属性)材FI
(例えば、半田ペースト32}が、供給装置12(例え
ば、注入装置〉に蓄えられ、必要に応じて針14によっ
て押し出される。
コイル16の周囲に磁界が存在すると、発振器回路20
は、針14から半田パツド34上に堆積された半田ペー
スト32の量を監視(すなわち測定または検出〉する。
コイル16がプリント回路基板36上の希望する半田パ
ツド34に接近するにしたがって、コイル16のインダ
クタンスが変化する。この変化は、コイルの磁界を横切
る材料の透磁率の変化に起因する。この磁界は、磁力線
密度が最も高い場所(コイル16の領域28と30)で
最も感度が高い。半田の供給装置12は領域30内にあ
るので、この領域30内の透磁率は一定である。したが
って、領域28によって可変インダクタンスが与えられ
る。針14が半田バツド34に接近するほど、その結果
生じるインダクタンスは高くなる。このインダクタンス
の変化によって発振回路20の周波数が変化する。周波
数力ウンタ22は、周波数の変化を監視し、このデータ
をマイクロプロセッサ24に送信する。このマイクロプ
ロセッサ24は、周波数の変化を半田パッド34からコ
イル16迄の距離に直すことができる。この情報を制御
装置26に送信し、供給用の針14の高さを正確に設定
することができる。
針14の高さが半田パッド34の上方で位置決めされる
と、この周波数の基線が記録ざれる。半田ペースト32
が針14から半田パッド34上に押し出ざれるにしたが
って、コイル16のインダクタンスは変化し、発振器2
0の周波数は上昇する。この変化は、針14と半田パッ
ド34との間に存在する領域28の透磁率の変化によっ
て生じる。発振器20の周波数を監視することによって
、マイクロプロセッサ24は供給中の半田ペースト32
の量(マス)を測定する。この情報は次に制a装直26
に送信され、この制御装置は希望する量が得られるまで
、供給量を増加させながら、または連続的に半田ペース
トを供給する。制御装置に対するフィードバックのない
場合(すなわち、オープン・ループの場合)には、この
システムは、半田ペーストの供給工程を単純に監視し、
統計的制御を行うことができる。コイル16によって提
供される他の情報としては、半田ペースト32の品質と
供給装置の機能性のデータがある。この他の情報には、
また詰まりが発生したかどうか警告し、半田ペースト3
2が針から離れたことを示す半田の流れの状態、および
他の所望の情報が含まれる。この情報は、また供給する
半田ペースト32の量を変更するために制御装fii2
6で使用することができ、その結果、信頼性のある半田
結合部が得られる。供給高さと半田ペースト32のマス
の両方を制御することは、一定した半田のマスを堆積さ
せ最終的に電子部品と半田パッド34との間に信頼でき
る半田結合部を実現する上で重要である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の好適な実施例の概略図である。 第2図は、巻かれたコイルを通過する電流によって生じ
る磁界を示す。 (主要符号の説明) 12・・・供給装置、14・・・チャンネル、]5・・
・フエライト・コア、16・・・コイル、20・・・発
振回路、22・・・周波数カウンタ、24・・・マイク
ロプロセッサ、 26・・・制′a装置、28、30・・・饋域、32・
・・半田ペースト、34・・・半田パッド、36・・・
基板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、導電性材料の所定供給量を得るために前記導電性材
    料を供給する供給手段;および 前記供給手段に結合され、前記導電性材料によって生じ
    たインダクタンスの変化に応じて前記導電性材料の供給
    量を監視する監視手段; によって構成されることを特徴とする装置。 2、前記監視手段が、発振回路に結合されかつ前記の供
    給された導電性材料の量を表示する情報手段によってさ
    らに構成される、ことを特徴とする請求項1記載の装置
    。 3、前記供給手段および前記監視手段に結合され、イン
    ダクタンスの変化に応じて前記導電性材料の供給量を制
    御する制御手段によってさらに構成されることを特徴と
    する請求項1記載の装置。 4、前記制御手段が、発振回路に結合されかつ前記の供
    給された導電性材料の量を表示する情報手段によってさ
    らに構成される、ことを特徴とする請求項3記載の装置
    。 5、パッド上に導電性材料を供給する装置であって: 磁界を有する誘導性コイル; 前記誘導性コイルの前記磁界中で動作し、前記導電性材
    料を前記パッド上に供給する供給手段;および 前記パッド上に供給された前記導電性材料の量を測定す
    る測定手段; によって構成されることを特徴とする装置。 6、前記供給手段に結合され、前記導電性材料の供給量
    を制御するコンピュータ手段によってさらに構成される
    ことを特徴とする請求項5記載の装置。
JP30897990A 1989-11-20 1990-11-16 半田ペースト供給用センサ Pending JPH03167831A (ja)

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US43883189A 1989-11-20 1989-11-20
US438,831 1989-11-20

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JPH03167831A true JPH03167831A (ja) 1991-07-19

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JP30897990A Pending JPH03167831A (ja) 1989-11-20 1990-11-16 半田ペースト供給用センサ

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GB (1) GB2238876A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108372340A (zh) * 2018-01-30 2018-08-07 福建聚云科技股份有限公司 一种便携式自动化点焊机器人

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GB2238876A (en) 1991-06-12
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