JPH04250692A - リフロー半田付け装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回路基板上に塗布さ
れた半田ペースト上にチップ部品を搭載した後、その半
田ペーストを加熱溶融しながらチップ部品の半田付けを
行うリフロー半田付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば特開
昭６４−３７０７７号公報に開示されたリフロー半田付
け方法が知られている。即ち、この公報の技術では、図
６に示すように、回路基板３１の部品搭載ランド３２に
塗布された半田ペースト３３上にチップ部品３４を搭載
した後、その回路基板３１に予備加熱、半田溶融及び冷
却を施してチップ部品３４を半田付けする方法が開示さ
れている。そして、その半田溶融の工程では、回路基板
３１に搭載されたチップ部品３４に、微振動発生装置３
５から超音波等による微振動を加えるようになっている
。これにより、チップ部品３４と溶融状態の半田ペース
ト３３との間の摩擦抵抗を軽減してセルフアライメント
効果を促進させ、チップ部品３４をランド３２の中央位
置に整合させて半田付けするようにしていた。又、この
ような微振動は溶融状態の半田ペースト３３を活性化さ
せ、半田付け性を向上させるという作用も有する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術では、溶融状態の半田ペースト３３のみならずチップ
部品３４や回路基板３１にも微振動を加えることになる
ため、ＩＣ等のように微振動によって破損するおそれの
ある部品の半田付けには適さなかった。この発明は前述
した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、
半田溶融の際に微振動を加えてチップ部品の半田付けを
行うに当たって、チップ部品に対する微振動の影響を除
くことの可能なリフロー半田付け装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、回路基板のランドに塗布さ
れた半田ペースト上にチップ部品を搭載した後、その回
路基板に予備加熱、半田溶融及び冷却を施すと共に、半
田溶融の際に微振動を加えてチップ部品の半田付けを行
うリフロー半田付け装置において、回路基板上の半田ペ
ーストに微振動を加えるべく、その半田ペーストに対し
て先端が接触可能に設けられ、基端が微振動発生手段に
連結された接触子と、微振動発生手段の微振動から遮断
して設けられ、接触子の先端が半田ペーストのみに接触
するようにその接触子と回路基板との間隔を保持する間
隔保持手段とを備えている。

【０００５】

【作用】上記の構成によれば、半田溶融の際に回路基板
上の半田ペーストに微振動を加えるべく、接触子の先端
が半田ペーストに接触される。この時、間隔保持手段が
接触子と回路基板との間隔を保持するように作用するの
で、接触子の先端は半田ペーストのみに接触することに
なる。従って、微振動発生手段から発生する微振動は、
接触子の先端から半田ペーストへのみ加えられ、微振動
と溶融状態の半田ペーストに収容されると共に、間隔保
持手段が微振動発生手段の微振動から遮断されているの
で、回路基板等に微振動が伝えられることはない。

【０００６】

【実施例】以下、この発明のリフロー半田付け装置を具
体化した一実施例を図１〜図５に基づいて詳細に説明す
る。図１はこの実施例におけるリフロー半田付け装置を
示す概略構成図である。この半田付け装置は、図４に示
すように、回路基板１のランド２に塗布（印刷も含む）
された半田ペースト３上にチップ部品４の各電極５を搭
載した後、その回路基板１をワーク６として予備加熱（
プリヒート）、半田溶融（リフロー）及び冷却を施すと
共に、半田溶融の際に微振動を加えるように構成されて
いる。即ち、この半田付け装置は、ワーク６に予備加熱
を行うプリヒート部と、その半田溶融を行うリフロー部
と、その冷却を行う冷却部とから構成されている。

【０００７】プリヒート部には、搬入されたワーク６を
リフロー部へと搬送するための第１のコンベア７が設け
られている。このコンベア７の上方には、ワーク６に予
備加熱を行うプリヒート用ヒータ８が設けられている。 又、リフロー部には、プリヒート部からのワーク６を冷
却部へと搬送する第２のコンベア９が設けられている。 このコンベア９の下方には、ワーク６の半田溶融を行う
リフロー用ヒータ１０が設けられている。同じく第２の
コンベア９の上方には、ワーク６に微振動を加える超音
波印加治具１１が設けられている。更に、冷却部には、
リフロー部からのワーク６を搬出口へと搬送する第３の
コンベア１２が設けられている。このコンベア１２の上
方及び下方には、モータ１３によって駆動される冷却用
ファン１４がそれぞれ設けられている。

【０００８】この実施例の特徴でもあるリフロー部につ
いて詳しく説明する。図３はリフロー部とその超音波印
加治具１１を示す斜視図である。リフロー部には、第２
のコンベア９により搬送されてきたワーク６の移動を規
制し、その移動方向における基準位置にワーク６を位置
決めする基準ピン１５が設けられている。この基準ピン
１５は図示しないアクチュエータによって上下動可能に
設けられており、第２のコンベア９の搬送面よりも上方
へ突出可能になっている。又、リフロー部には、同じく
ワーク６を横方向における外形基準位置に位置決めすべ
く、回路基板１の一側辺を押圧してその他側辺をコンベ
アフレーム１６の基準ガイド１７に押し当てる押圧部材
１８が設けられている。この押圧部材１８は図示しない
アクチュエータによって横方向へ往復動可能に設けられ
ている。

【０００９】超音波印加治具１１は保持台１９を備え、
その保持台１９がアクチュエータ２０によって上下動可
能に支持されている。保持台１９上には、伝達板２１が
ゴム等よりなる緩衝板２２を介して接着されている。そ
して、伝達板２１上には、超音波発振によって微振動を
発生させる微振動発生手段としての超音波発振子２３が
取り付けられている。

【００１０】保持台１９の内側面、即ちワーク６に対向
する側には、下方へ延びる複数の接触子としてのプロー
ブ２４が設けられている（この実施例では、合計６個所
の半田ペースト３に対応して、合計６本のプローブ２４
が設けられている）。図４，５に示すように、各プロー
ブ２４は通直な細ピン状をなし、その基端が伝達板２１
に固着されて超音波発振子２３からの微振動が伝わるよ
うになっている。又、各プローブ２４の先端は、回路基
板１の各ランド２に塗布された半田ペースト３に微振動
を加えるべく、その半田ペースト３に対して接触可能に
なっている。

【００１１】同じく、保持台１９の内側面には、下方へ
延びる一対の間隔保持手段としてのストッパ２５が設け
られている。図４，５に示すように、各ストッパ２５は
プローブ２４よりも太い通直なピン状をなし、その基端
が保持台１９に固着されて超音波発振子２３からの微振
動が伝わらないようになっている。即ち、各ストッパ２
５は保持台１９に固着されていることから、緩衝板２２
により伝達板２１の微振動から遮断されている。又、各
ストッパ２５の先端は、チップ部品４及び半田ペースト
３を避けて回路基板１の表面に当接可能に設けられてい
る。更に、各ストッパ２５の先端はプローブ２４の先端
よりも間隔Ｌ（この実施例では、Ｌ＝０．２ｍｍ）だけ
長く設定されている。従って、保持台１９が下降して各
プローブ２４の先端が各半田ペースト３に接触する際に
は、各ストッパ２５の先端が回路基板１の表面に当接し
、各プローブ２４の先端が各半田ペースト３のみに接触
するようにプローブ２４と回路基板１との間隔Ｌを保持
するようになっている。

【００１２】次に、上記のように構成したリフロー半田
付け装置の作用を説明する。図１において、プリヒート
部に搬入されたワーク６は、第１のコンベア７に乗って
搬送されながらプリヒート用ヒータ８により予備加熱さ
れる。続いて、リフロー部の第２のコンベア９に乗り継
ぎ、リフロー用ヒータ１０により半田溶融され、それと
同時に超音波印加治具１１における超音波発振による微
振動が加えられる。その後、冷却部の第３のコンベア１
２に乗り継ぎ、搬出口へと搬送されながら冷却用ファン
１４により送風冷却される。

【００１３】図２は各工程におけるワーク６の温度変化
を示すグラフである。このグラフからも明らかなように
、ワーク６の温度はプリヒート部における予備加熱によ
って徐々に上昇し、リフロー部に入った直後に所定の半
田溶融温度を上回り、その後に冷却部にて冷却されて低
下する。そして、ワーク６の温度が半田溶融温度を上回
る間に超音波の印加が行われる。

【００１４】リフロー部における超音波の印加に際して
は、図３に示すように、第２のコンベア９により搬送さ
れてきたワーク６が、基準ピン１５の突出によって移動
規制され、移動方向における位置決めがなされる。又、
押圧部材１８の押圧によって回路基板１が基準ガイド１
７に押しつけられ、ワーク６の外形基準としての位置決
めがなされる。

【００１５】そして、ワーク６の位置決めが完了すると
、アクチュエータ２０により超音波印加治具１１がチッ
プ部品４に近接するように下降される。これによって、
各プローブ２４及び各ストッパ２５が、図４に示す上方
退避位置から図５に示す作用位置へと一体的に移動され
る。そして、その作用位置では、各ストッパ２５が回路
基板１の表面に当接し、それによって各プローブ２４が
、溶融状態となった半田ペースト３のみに接触するよう
に保持される。そして、その接触状態で超音波発振子２
３が駆動されると、その超音波発振子２３から発振され
た超音波により微振動が伝達板２１を介して各プローブ
２４に伝達される。よって、各プローブ２４の先端から
溶融状態の半田ペースト３のみに微振動が加えられる。 この微振動によって、半田ペースト３が活性化し、チッ
プ部品４の各電極５及びランド２の表面のぬれ性が向上
する（キャビテーションによる効果）と共に、気化した
溶融半田中のフラックスを除去し、ブローホールの発生
を低減させることができる。又、チップ部品４の各電極
５と溶融状態の半田ペースト３との間の摩擦抵抗が軽減
され、セルフアライメント効果が促進されてチップ部品
４の各電極５が各ランド２の中央位置に整合される。

【００１６】その後、超音波の印加を終了した後、アク
チュエータ２０によって超音波印加治具１１を退避位置
へ上昇させ、押圧部材１８を退避させると共に基準ピン
１５を下降させ、更に第２のコンベア９を作動させると
、ワーク６が冷却部へと搬送される。そして、冷却部で
ワーク６が送風冷却されると、溶融状態の半田ペースト
３が固まってチップ部品４の半田付けが完了する。

【００１７】上記のように、この実施例のリフロー半田
付け装置によれば、リフロー部の半田溶融の際において
、超音波による微振動により、半田付け性を向上させる
ことができると共に、チップ部品４の各電極５が各ラン
ド２の中央位置に整合されて半田付けされる。このため
、半田付けされる前のチップ部品４の位置が多少ずれて
いたとしても、そのチップ部品４を正規の位置に半田付
けすることができ、位置ずれによる半田付け不良を防止
することができる。これによって、半田付けの修正工数
を大幅に低減することができる。

【００１８】しかも、この実施例では、各プローブ２４
と各ストッパ２５との関係によって、溶融状態の半田ペ
ースト３のみに微振動を加えていることから、その微振
動がチップ部品４や回路基板１に伝わることがなく、チ
ップ部品４に対する微振動の影響を除くことができる。 その結果、チップ部品４が微振動によって破損するおそ
れが無くなる。そのため、ＩＣ等のように微振動によっ
て破損するおそれのある部品の半田付けにも使用するこ
とができる。

【００１９】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 （１）前記実施例では、各プローブ２４や各ストッパ２
５の形状を通直にしたが、その形状を任意に変更しても
よい。 （２）前記実施例では、微振動発生手段として超音波発
振子２３を設けたが、特に超音波発振子に限定されるも
のではなく、それ以外の微振動発生手段を使用してもよ
い。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
、回路基板上の半田ペーストのみに接触子の先端を接触
させて微振動を加えるので、微振動がチップ部品や回路
基板に伝わることがなくなり、チップ部品に対し微振動
の影響を与えることなく半田ペーストを活性化させると
共に、気化したフラックスを溶融状態の半田ペースト中
から微振動により除去させるので、半田付け性を向上さ
せることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例におけるリフロ
ー半田付け装置を示す概略構成図である。

【図２】一実施例における各工程のワーク温度変化を示
すグラフである。

【図３】一実施例におけるリフロー部とその超音波印加
治具を示す斜視図である。

【図４】一実施例における主要部を示す部分破断側面図
である。

【図５】一実施例における主要部の作用を示す部分破断
側面図である。

【図６】従来例におけるリフロー半田付け装置を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１　　　　回路基板 ２　　　　ランド ３　　　　半田ペースト ４　　　　チップ部品 ２３　　微振動発生手段としての超音波発振子２４　　
接触子としてのプローブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回路基板のランドに塗布された半田ペ
   ースト上にチップ部品を搭載した後、その回路基板に予
   備加熱、半田溶融及び冷却を施すと共に、半田溶融の際
   に微振動を加えてチップ部品の半田付けを行うリフロー
   半田付け装置において、前記回路基板上の前記半田ペー
   ストに微振動を加えるべく、その半田ペーストに対して
   先端が接触可能に設けられ、基端が微振動発生手段に連
   結された接触子と、前記微振動発生手段の微振動から遮
   断して設けられ、前記接触子の先端が前記半田ペースト
   のみに接触するようにその接触子と前記回路基板との間
   隔を保持する間隔保持手段とを備えたことを特徴とする
   リフロー半田付け装置。