JPH07109934B2

JPH07109934B2 - 電子部品接続装置

Info

Publication number: JPH07109934B2
Application number: JP3086966A
Authority: JP
Inventors: 康夫和泉; 大山内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1991-04-18
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH04320090A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を回路基板に
接続する接続装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子部品を回路基板に装着する際
には、回路基板の電子部品装着位置に接着剤を塗布する
とともに、電極にリフロー用半田を塗布し、一方、電子
部品供給部において装着すべき電子部品を吸着ノズルに
て吸着し、この吸着した電子部品を前記回路基板の電子
部品装着位置まで搬送して装着することによって接着剤
にて仮固定し、回路基板に対するすべての電子部品の装
着が終了すると、この回路基板をリフロー炉に挿入し、
リフロー用半田をリフローさせ、半田にて本固定すると
ともに電気的な接続をおこなっていた。

【０００３】また、弱耐熱性を有するために、上記のよ
うに一括にリフロー半田付けができない電子部品や、水
晶発振子のように超音波洗浄ができない電子部品を基板
に半田付けする際には、図２３から図２６に示すリフロ
ーにより半田付けをおこなっていた。図２３は、弱耐熱
性電子部品を手作業により半田付けする方法。図２４
は、弱耐熱性電子部品を低温リフロー半田付けする方法
であり、これは、複数の電子部品からなる複合モジュー
ル部品９６のような弱耐熱性電子部品を半田付けする場
合、他の電子部品と同時に一括リフローにより半田付け
を実施すれば、複合モジュール部品９６上の電子部品を
電気的に結合していた半田が溶融してしまい、モジュー
ルとしての電気的な特性が破壊されてしまうので、通
常、この複合モジュール部品については、低温リフロー
により半田付けを実施している。また、図２５は、水晶
発振子のように超音波洗浄ができない電子部品を手付け
作業により基板に半田付けするフロー図。図２６には、
図２３及び図２５にフローを示した手作業による半田付
け作業の様子を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように回路基板の電子部品装着位置に接着剤を塗布する
とともに、電極にリフロー用半田を塗布し、一方、電子
部品供給部において装着すべき電子部品を吸着ノズルに
て吸着し、この吸着した電子部品を前記回路基板の電子
部品装着位置まで搬送して装着することによって接着剤
にて仮固定し、回路基板に対するすべての電子部品の装
着が終了すると、この回路基板をリフロー炉に挿入し、
リフロー用半田をリフローさせ、半田にて本固定すると
ともに電気的な接合をおこなう方法においては、接着剤
による電子部品の拘束力が小さいため、電子部品を仮固
定した状態での回路基板の搬送等の取り扱いが難しく、
作業性が悪いという問題があった。尚、接着剤の拘束力
を強くすることも考えられるが、回路基板に接着剤を塗
布する際に、糸ひき状態が発生して安定に塗布すること
が困難になり、著しく生産性が悪くなるという問題点が
あった。

【０００５】更には、回路基板に電子部品を装着して接
着剤で仮固定する工程と、回路基板をリフロー炉に挿入
して電子部品を回路基板に本固定する工程の２つの工程
を必要とするので、面積生産性が低いという問題があっ
た。

【０００６】また、弱耐熱性を有するために、上記のよ
うに一括にリフロー半田付けができない電子部品や、水
晶発振子のように洗浄ができない電子部品を基板に半田
付けする場合、これを多くの場合、図２６に示すように
手作業により実施しているのが現状であるため、作業者
の熟練度合により半田付け品質が左右されやすいうえ
に、半田付け品質のばらつきを減少することが難しく、
量産には向かないという問題があった。さらに、洗浄が
できない電子部品を基板に手作業にて半田付けする際に
は、図２６に示すように半田ごて９８で、基板電極部と
電子部品を予熱しておいてから半田９５を供給して溶融
させ、接続部に流し込むことにより両者を電気的に接続
するため、半田が溶融する際に微小な半田ボール９９が
飛散し、この半田ボールが基板の電子回路上に滞留すれ
ば、電子回路自体の機能を損なうという潜在的な課題を
存在するので、通常の洗浄可能な電子部品については、
半田付け後に一括洗浄していたが、水晶発振子９７を内
蔵するような電子部品については、洗浄時に超音波が加
わると水晶発振子を破壊する可能性があるため洗浄が不
可能であり、打つ手がないという問題を有していた。ま
た、複数の電子部品からなる複合モジュール部品９６の
ような弱耐熱性電子部品を低温半田により基板の電極部
に低温リフロー半田付けする場合、低温半田の融点は約
１５０℃であり、一方この複合モジュール部品を構成す
る電子部品を接続する半田として使われている共晶半田
の融点が１８３℃と接近しているために、厳しい低温リ
フロー半田付けの温度管理をおこなわないと複合モジュ
ール部品を構成する電子部品を接続している共晶半田が
溶融することになり、そのモジュールとしての電気的な
特性を破壊してしまうという問題点を有している。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑
み、弱耐熱性電子部品や、洗浄不可能な電子部品を含む
多種類の電子部品を、その特性を損なうことなく、自動
機により安定して基板上に半田付けする方法及びその手
段を提供することを目的とする。

【０００８】また、電子部品の装着と本固定を１工程で
おこなって生産性を向上できる電子部品接合方法及びそ
の装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、透光材からなる吸着ノズルと、前記吸着
ノズルの軸心上に設けられた加工光線走査手段に、加工
光線を加工光線照射手段から光ファイバーにより導き、
前記透光材からなる吸着ノズルを通して走査し照射する
ことにより電子部品を基板上に接続することを特徴とす
る。

【００１０】さらに、前記加工光線の光軸途中にダイク
ロイックミラーを設け、加工光線と同軸に吸着ノズル周
辺部を認識できる認識光学系と加工光線照射位置での形
状を検出できる形状検出手段を配設し、認識に必要な光
線および形状検出に必要な光線が上記鏡駆動源により加
工光線と同軸落射の関係で共に走査可能であり、常に加
工光線照射位置周辺が認識可能かつ形状検出可能であ
る。そしてこれらの情報をもとに照射する加工光線の形
状を制御し、電子部品を基板上に接続することが可能で
ある。

【００１１】

【作用】本発明によると、吸着ノズルを通して電子部品
の接合位置に加工光線を走査して照射することによっ
て、電子部品の装着工程時に半田付けなどの加工や処理
をおこなうことができる。また、電子部品の装着時に、
電子部品の電極部を基板電極部上に当接させた状態で、
各電極部に順次加工光線を走査して照射し、あらかじめ
基板電極部上に塗布された半田をリフローさせることに
より両者を接合し、リフロー炉でのリフロー工程をなく
すこともできる。また、従来より加工光線を用いて電子
部品の半田付けをおこなう際に、基板または電子部品に
対して熱的なダメージをあたえることがあったが、前記
加工光線の光軸途中にダイクロイックミラーを設け、加
工光線と同軸に吸着ノズル周辺部を認識できる認識光学
系と加工光線照射位置での形状を検出できる形状検出手
段を配設し、認識に必要な光線および形状検出に必要な
光線が上記鏡駆動源により加工光線と同軸落射の関係で
共に走査可能であり、常に加工光線照射位置周辺が認識
可能かつ形状検出可能なため、これらの情報をもとに照
射する加工光線の状態を好適に制御し、基板または電子
部品に対しても熱的なダメージをあたえることなく電子
部品を基板上に接続することが可能である。

【００１２】さらに、弱耐熱性電子部品や、洗浄不可能
な電子部品に対しても、その特性を損なうことなく、安
定して基板上に半田付けすることが可能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図１から
図１８に基づいて説明する。図１は、本発明による電子
部品接続装置のヘッド部の斜視図で、図２は、電子部品
接続装置全体の斜視図である。以下に、装置の構成を説
明する。本体フレーム４６上には、ＸＹロボット４２が
設置されており、そのＸＹロボット上には電子部品を移
載して基板上に供給して接続するヘッド部４９が係止さ
れている。部品移載装置５１は部品収納部５０に収納さ
れている電子部品を前記ＸＹロボット４２の可動範囲内
に移載する。基板４１は、基板搬送部４８により基板予
熱部４５及び部品接続位置４４に搬送される。電子部品
接続装置全体の操作は、装置前面に設けられた操作パネ
ル４７によって行う。本実施例は、電子部品を接続する
ための加熱熱源ＹＡＧレーザーを用いた例で、ＹＡＧレ
ーザーは、レーザー電源５４及びレーザー光学系５３に
よって発生し、光ファイバー１を通じてヘッド部４９ま
で伝送される構成である。５２は、フラックス塗布部で
ある。

【００１４】次に、図３により、部品移載装置５１，基
板搬送部４８，基板予熱部４５及びフラックス塗布部５
２の詳細な構成を説明する。部品移載装置５１は、電子
部品４０を高精度に位置規正する部品規正爪６０を有
し、前記部品規正部５９は、レール５７上を移載モータ
５８によって移動し、電子部品４０を移載する。基板搬
送部４８は、プーリ６３と搬送ベルト７３を備えた一対
の搬送レール７４からなり、搬送ベルト７３の作動によ
って基板４１を移動させる。基板予熱部４５は、基板予
熱ボックス７５と、エアドライヤ６１ａと、エアドライ
ヤ６１ａから発生する温風を基板予熱ボックス７５に供
給するダクトホース６４ａとから構成され、前記エアド
ライヤ６１ａから発生する温風の熱量を制御するため、
電源電圧を好適な状態に調節するスライダック６２ａが
直列に配置されている。

【００１５】一方、部品接続位置４４には、基板規正シ
リンダー６５が設けられており、基板４１を高精度に位
置規正する。部品接続位置４４では、基板の温度低下を
防ぐために、エアドライヤ６１ｂ，６１ｃ，６１ｄから
の温風が、ダクトホース６４ｂ，６４ｃ，６４ｄによっ
て導かれている。またエアドライヤ６１ｂ，６１ｃ，６
１ｄが発生する温風の熱量を制御するために、基板予熱
部４５のスライダック６２ａと同様に、スライダック６
２ｂ，６２ｃ，６２ｄが配置されている。

【００１６】フラックス塗布部５２は、比重計６６と汚
れ検出センサー６７を備え、フラックス７１をフラック
スブロック７０の凹部に流し込んだ後、フラックス塗布
上下シリンダー６９により汲み上げ、先端ノズル２３に
より把持されている電子部品４０の電極部に下からフラ
ックスを塗布する。

【００１７】次に、図１によりヘッド部４９の構成を説
明する。ヘッド部４９は、図２のＸＹロボット４２のＸ
軸架台１０上にＬＭガイド９及びヘッドフレーム１３を
介して設置されており、ＬＭガイド９上をＸ軸方向に摺
動し、その駆動は、Ｘ軸モータ（図示せず）に連結され
たボールネジ８により行われる。ヘッド部４９は、大別
すると、レーザー光線を走査する走査光学部２７と、電
子部品を把持して移載する把持部３２とにわけることが
でき、ともにヘッドフレーム１３に接続されている。前
記部品移載装置５１から移載された電子部品４０は、把
持部３２の先端ノズル２３により吸引把持されるが、こ
の先端ノズル２３は、圧縮ばね３９とノズルホルダー２
２を介して、上下方向にクッション可能な状態でノズル
２１に係止されている。このノズル２１は、透光板３８
中央に設けられた穴に挿入固定されており、この透光板
３８は、対向して配置されているもう一枚の透光板３６
とともに透光板ホルダー２０に固定されている。この透
光板ホルダー２０の外周には、多数の通気孔１９が設け
られており、これら通気孔１９は、さらには、インナー
ホルダー１８の通気孔１７およびアウターホルダー１５
のポート１６と十分な気密性を保った状態で接続されて
いるために、アウターホルダー１５のポート１６からの
真空吸着を行うと、先端ノズル２３の部品吸着面にも負
圧が発生して部品を吸着把持することができる。また、
逆にアウターホルダー１５のポート１６から圧縮エアー
を供給すると、先端ノズル２３における部品の吸着状態
を解除できることは言うまでもない。なお、インナーホ
ルダー１８は、クロスローラーベアリング３４ととも
に、アウターホルダー１５に対して回転自在な状態で係
止されており、その回転方向の駆動はアウターホルダー
１５上部の溝部に対して摺動可能な状態で接しているカ
ムフォロワー１２，プーリ３３、及びタイミングベルト
６を介して図示しないモータから伝えられる。一方、上
下方向に対しては、アウターホルダー１５自体も、ボー
ルネジ３０及びカップリング２９を介してノズル上下モ
ータ２８の駆動により移動可能である。

【００１８】次に、走査光学部２７について説明する。
レーザー光学系５３から光ファイバー１により伝送され
てきたレーザー光は、走査光学部２７のコリメーターレ
ンズ系２に導かれ、半田付けに最適な約１〜３ミリの大
きさにコリメートせれた後に、ダイクロイックミラー３
により反射されてガルバノメータ２４によりＸ方向に揺
動可能なミラー２５、及びガルバノメータ１１によりＹ
方向に揺動可能なミラー２６に導かれて順次反射され
る。次に、レーザー光は、ｆθレンズ３１の働きにより
基板４１表面においてテレセントリックに合焦する状態
で照射される。また、前記ダイクロイックミラー３は、
レーザー光は反射するが、可視光線を透過する性質を持
つために、ダイクロイックミラー３によって反射された
レーザー光と光軸が一致し、かつ基板４１上のレーザー
照射点の像をＣＣＤ素子上に結ぶようにＣＣＤカメラ４
を配設することにより、ガルバノメータ２４及び１１が
如何にレーザー光を走査しても基板４１上のレーザー照
射点を認識することができる。さらには、このＣＣＤカ
メラ４とダイクロイックミラー３とをむすぶ光軸上にハ
ーフミラー５を設け、このハーフミラー５をはさんでＣ
ＣＤカメラ４と反対側に測温センサー７が、ハーフミラ
ー５によって反射された光線と光軸が一致し、かつ基板
４１上のレーザー照射点の温度が測定可能な位置関係に
配置されているため、ガルバノメータ２４及び１１が如
何にレーザーを走査しても基板４１上のレーザー照射点
での温度を測定することができる。

【００１９】また、透光板３８の周辺部には、走査光学
部２７により走査されて電子部品４０の電極部に照射さ
れたレーザー光の反射光を検出し、その反射光の当たっ
た点の位置情報を提供することのできる形状検出手段３
７が設けられている。以上の説明のうち、レーザー光の
照射経路の概要を簡略化して示した図が図４である。

【００２０】次に、上記部品接続装置の動作について説
明する。図１〜図４において、部品収納部５０に収納さ
れた電子部品４０は、移載手段（図示せず）により部品
移載装置５１上の部品規正部５９に移載される。この部
品規正部５９上では、部品規正爪６０が電子部品４０を
位置規正し、同時に部品規制部５９自体がレール５７上
を移載モータ５８の駆動により移動する。部品収納部５
０内に収納された電子部品４０は、逐次、位置規正され
た状態でＸＹロボット４２の可動範囲内に移載される。
つぎに、ＸＹロボット４２上に係合されたヘッド部４９
を、位置規正が完了され移載されてきた電子部品４０の
上方の所定位置に対向位置させ、ノズル上下モータ２８
の駆動をボールネジ３０に伝達し、アウターホルダー１
５を下降させると同時に、アウターホルダー１５のポー
ト１６に接続されている図示されない真空ポンプを動作
させ、電子部品を先端ノズル２３に吸着させる。次に、
電子部品４０を吸着した先端ノズル２３をアウターホル
ダー１５ごと再び上昇させ、この電子部品４０が、フラ
ックス塗布部５２のフラックスブロック７０の上方の所
定位置に対向位置するように、ＸＹロボット４２を移動
させる。フラックス塗布部５２では比重計６６、汚れ検
出センサ６７と液位センサ６８とによって、比重，汚れ
具合及び液位を管理されたフラックス７１中にあらかじ
め沈みこませてあったフラックスブロック７０を、フラ
ックス塗布上下シリンダ６９によって上下させ、その凹
部にフラックス７１を汲み上げてその上方に対向位置し
ている電子部品４０の電極部に塗布する。フラックスを
塗布後、再びフラックスブロック７０をフラックス塗布
上下シリンダ６９により下降させてフラックス７１中に
沈みこませ、一連のフラックス塗布動作を終了する。

【００２１】ここで、フラックス塗布の必要性について
述べる。フラックスを塗布するのは、基板及び電子部品
の電極部を清浄化し、また、電極部に付着している酸化
膜を除去するため、そして、半田付け時に半田の表面張
力を低下させて電極部の隅々にまで、溶融した半田が広
がるようにするためである。供給された基板に、クリー
ム半田があらかじめ塗布されている場合には、そのクリ
ーム半田自体がフラックスを含有しているので、フラッ
クス塗布工程は、不要である。

【００２２】つぎに、電極部にフラックスを塗布された
電子部品４０は、つぎに部品認識カメラ４３によりその
位置を認識させた後に、基板搬送部４８上の部品接続位
置４４において基板規正シリンダ６５により位置規正さ
れている基板４１の部品接続位置上方の所定位置までＸ
Ｙロボット４２により移動させられる。

【００２３】このとき、基板４１は上流の基板予熱部４
５によってすでに部品接続に好適な温度にまで予熱され
てから部品接続位置に搬送されており、この部品接続位
置に待機しているときも、エアドライヤ６１ｂ，６１
ｃ，６１ｄからの温風により予熱され続けているので、
予熱効果を損なうことはない。

【００２４】この部品接続装置は、クリーム半田塗布・
電子部品装着・リフローからなる通常の実装工程では、
熱的に破壊されたり、電気的な特性を損なってしまうお
それのある電子部品の後付けに適用されるために、それ
ら通常の実装工程の後ろに設置される。そのために、こ
の部品接続装置に供給されてくる基板には、すでに多く
の電子部品が半田付けされており、この装置の基板予熱
部において基板が高温になりすぎると、すでに一括リフ
ロー半田付けされている電子部品の半田結合部が溶融し
てしまい、電子部品の欠落を発生してしまうおそれがあ
る。そこで、エアドライヤ６１ａの発生する温風の熱量
を、スライダック６２ａにより好適な量に調整して基板
予熱ボックス７５に供給できる構成になっている。ま
た、部品接続位置４４に温風を供給しているエアドライ
ヤ６１ｂ，６１ｃ，６１ｄについても、同じ理由からス
ライダック６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを配置し、予熱効果
を保持している。

【００２５】また、図５に示すように、部品認識カメラ
４３によりその位置を認識した部品の電極部に対して、
レーザー光をヘッド部４９の走査光学部２７により順次
走査して照射することにより、電子部品の電極部を半田
付けに最適な温度にまで予熱して、部品接続位置４４に
待機している基板４１上に移載することができる。この
とき電子部品電極部の温度測定は、前記走査光学系に設
けられた測温センサ７により監視することができること
は、いうまでもない。さらには、図５の中に示すよう
に、電子部品４０を基板４１上の部品接続位置上方に対
向位置させ、正規な装着位置に対してＸ軸方向にΔＸ、
Ｙ軸方向にΔＹ、Ｚ軸方向にΔＺ、θ方向にΔθだけオ
フセットさせた状態でヘッド部４９の走査光学部２７よ
りレーザー光を走査して照射することにより、同一視野
内において電子部品４０の電極部と基板４１の電極部と
をともに半田付けに好適な温度状態になるまで、測温セ
ンサー７により監視しながら予熱することができる。予
熱時に与える熱量のコントロールは、レーザー光の出力
を一定にしたままで、ガルバノメータ２４，１１による
走査速度および、レーザー光出力のＯＮ／ＯＦＦタイミ
ングを制御する方式と、もう一方は、ガルバノメータ２
４，１１の走査速度を一定にしたままでレーザー光の出
力及びＯＮ／ＯＦＦタイミングを制御する方式の二つが
考えられる。

【００２６】続いて、電子部品電極部及び、基板電極部
とが所定の予熱温度に達した後に、ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ，
Δθの諸オフセット値をゼロに再設定して、基板４１上
の正規の位置に電子部品４０を装着し、引き続いてレー
ザー光を走査して照射することにより、すべての電極部
において半田付けが行われる。

【００２７】このとき、走査光学部２７に設置されてい
るＣＣＤカメラ４は、図６に示すように、透光板３６、
及び３８を通して同一認識視野内に、基板電極部８１と
電子部品電極部８０とを捉えることができるために、高
精度に電子部品４０を基板４１に対して位置決めするこ
とができる。

【００２８】つぎに、本部品接続装置における走査光学
系及び認識光学系の、データ処理方法について述べる。
図７は、ヘッド部４９が部品接続位置４４上方に待機し
ている状態を示しており、このとき基板規正シリンダ６
５により位置規正されている基板４１に設けられている
基板マーク７９を、ヘッド部４９の走査光学部２７に設
置されているＣＣＤカメラ４により認識するが、この認
識画面を図８に示す。画面のなかに引かれたクロスライ
ン８２の交点は、レーザー光の照射位置であり、走査光
学系の画面中心である。さらに、同じ基板マーク７９
が、基板認識カメラ７８の視野の中央に入るように、Ｘ
Ｙロボット４２によりヘッド部４９を移動し、この基板
認識カメラ７８により再び基板マーク７９を認識し、図
９認識画面を得ることができる。以上、得られた図８及
び図９の認識画面情報およびＸＹロボットの位置情報に
間するＮＣデータによって、ガルバノメータ２４，１１
の位置を常時補正することができる。次に、先に述べた
部品認識カメラ４３上方にこのままヘッド部４９を移動
し、先端ノズル２３により把持されている電子部品４０
を認識し、図１０左の画像を得ることができる。この状
態のままで、インアーホルダー１８を図示しないモータ
の駆動によりθ方向に所定量回転させ、この状態におい
ても電子部品４０を認識することにより図１０右の画像
を得ることができる。この２つの画像情報から、インナ
ーホルダー１８及び先端ノズル２３の回転中心位置を計
算により求めることができる。この回転中心位置に対し
て、さきに計算により求めたガルバノメータ２４，１１
の補正量を加えることにより、ＸＹロボットを駆動する
ＮＣデータと、走査光学系との位置補正を高精度により
おこなくことができる。

【００２９】つぎに、電子部品ごとの装着位置情報や、
レーザ光による接続条件であるパーツデータのうち、と
くに、レーザー光照射条件の教示方法について図１１〜
図１４に基づいて説明する。

【００３０】この教示作業は、前述の操作パネル４７に
より行う。はじめに、データの書き込みを行う状態を設
定し、次に、レーザー光による予熱、及びレーザー光に
よる接続の２つについても設定を行う。実際に電子部品
を接続する場合には、前述のとおり、電子部品を先端ノ
ズルにより把持し、つぎにフラックスをその電極部に塗
布し、基板と電子部品を高精度に位置決めしたのちにレ
ーザー光により予熱，接続を実施するが、教示の場合に
ついては、電子部品を把持しても、またしなくても教示
が行えるようになっており、レーザー予熱についても使
用するか、しないかを選択できるようになっている。こ
の図１１のフローにより、レーザー光照射開始位置及び
照射終了位置、そしてこの２点間をレーザー走査する速
度、そしてレーザー光出力や繰り返し実行数等を入力し
さえすれば、図１３から図１５に示すようなレーザー光
照射条件を自由に設定することができる。

【００３１】本出願人は、さきに出願済みの特許明細書
（特願平３−３７１９８）において、すべての基板電極
部の予備半田をレーザー光により再溶融させた後に電子
部品の電極部を装着し、半田付けを行う電子部品接続方
法（図１６にフロー図を示す）を考案しているが、本発
明による電子部品接続装置においても同様に適用するこ
とができる。また、先の発明においては、基板電極部の
半田溶融をレーザー光などのエネルギーを供給する時間
により管理していたが、本発明による電子部品接続装置
においては、前述の測温センサ７により、レーザー光の
照射位置の温度を常時監視しながらレーザー光照射条件
を管理することができるために、必要最低限のエネルギ
ー供給により半田付けを行うことができ、基板及び電子
部品双方に過剰な熱衝撃を加えることもなく、接続時間
自体をも大幅に短縮することができるようになってい
る。

【００３２】さらには、半田付けのために照射されたレ
ーザー光のうち、照射位置にて反射された光をインナー
ホルダー１８に設置されている前述の形状検出手段３７
の検出面にてとらえ、その反射光の当たった位置の情報
と、ガルバノメータ２４，１１により揺動されるミラー
２５，２６の位置情報とから、レーザー光が照射されて
いる位置で反射された角度を計算することができる。さ
らに、順次レーザー光を走査しつつ、周辺部分でのレー
ザー光の反射情報を検出することにより、レーザー光照
射位置での形状を計算して求めることができる。そし
て、この形状検出手段３７からの情報をもとに、予備半
田部分の再溶融の状況や、電子部品の電極部に形成され
るフィレットの形成状況などを検出しつつ、レーザー光
の照射条件を制御することが可能である。

【００３３】また、先の発明においては、図１７に示す
ように、レーザー光を出射光学部８３及びシリンドリカ
ルレンズ８４を介して、線状にして照射し、複数の接続
部を同時に加熱して半田付けを実施していたが、本発明
の部品接続装置によれば、図１８に示すように、走査光
学部２７により、レーザー光を高速に、かつ複数回にわ
たって照射することで疑似的に線状の光を照射したのと
同じ状態をつくりだして、半田付けを行うことができ
る。

【００３４】また、予備半田部が、あらかじめ一括リフ
ローによって形成されている場合においても、リフロー
以前にクリーム半田中に含まれていたフラックス成分
が、リフロー工程により蒸発され、かつ半田が凝固して
しまっているので、本発明の部品接続装置においてレー
ザー光を走査して照射し、再溶融させたのちに電子部品
を装着して半田付けを実施しても半田ボールを発生する
ことがない。

【００３５】上記実施例では、基板予熱部４５において
基板４１を予熱する熱源として、エアドライヤを用いた
が、図１９に示すようにキセノンランプ，紫外線ラン
プ，赤外線ランプのような光線照射手段８５や、図２０
に示すヒータ８６を内蔵したヒートブロック８７を熱源
とし、ヒータ駆動手段８８により基板４１に対して前記
ヒートブロック８７を好適的な位置に位置決めして基板
４１を予熱する方式であっても、同じ効果を得ることが
できる。

【００３６】以上、第一実施例について説明したが、第
一実施例に示した以外の、より高速にフラックスを塗布
する手段の構成及び動作を以下に第２実施例として図２
１をもとに説明する。フラックス７１が満たされたフラ
ックス槽９２の中に、気泡発生ブロック９１を沈ませ、
これにホース９０を介して空気を送り込むと、フラック
ス槽９２のなかのフラックス７１が発泡し、液面上にフ
ラックス泡８９が発生する。あらかじめ所定の位置に位
置決めされて供給された電子部品４０を先端ノズル２３
により把持し、このフラックス泡８９中を移動させれ
ば、電子部品４０の電極部にフラックス７１を塗布する
ことができる。この方法によれば、フラックス塗布部５
２上方の所定位置においてヘッド部４９を対向位置させ
て停止する必要もなく、より高速にフラックスを塗布す
ることができる。

【００３７】しかしながら、電子部品４０の電極部のみ
ならず、電極部の周辺部分にまでフラックスが塗布され
てしまうため、電子部品を後付けしたのちに洗浄が必要
となるので、洗浄不可能な電子部品に対しては適用でき
ないが、洗浄可能な弱耐熱部品の後付け時のフラックス
塗布手段としては、高速に塗布できるという利点を活か
し、部品接続時間の短縮を図ることができる。

【００３８】以上に述べたフラックス塗布手段は、いず
れも電子部品４０の電極部にフラックス７１を塗布する
ものであったが、第３実施例として、基板４１の電極部
にフラックス７１を塗布する方法について述べる。

【００３９】図２２において、容器に充填されたフラッ
クス７１は、ホース９４を介して筆９３に供給される。
前記筆９３の先端は、多数の毛細管により形成されてい
るため、毛細管現象により、適度なフラックスが、間断
なく供給され続ける。筆９３は、駆動手段（図示せず）
によって３次元方向に任意に移動可能な状態で把持され
ているので、基板４１上の任意の部位にフラックスを塗
布することができる。この方法によれば、ディスペンサ
を用いるより少量の、必要な量のフラックスを安定して
基板の予備半田部にあたえることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、弱耐熱性電子部品や、
洗浄不可能な電子部品を含む多種類の電子部品を、その
特性を損なうことなく、自動機により安定して基板上に
半田付けすることができる。

【００４１】また、電子部品の装着と本固定を１工程で
おこなって生産性を向上できるために、工場の面積生産
性の向上にも貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品接続装置のヘッド部の斜視図

【図２】部品接続装置全体の斜視図

【図３】図２の電子部品接続装置の要部の詳細な構成を
示す斜視図

【図４】光学系の概要を示した斜視図

【図５】電子部品接続装置の動作を説明する斜視図

【図６】電子部品を基板に対向位置させた状態における
基板と電子部品の位置関係を示す図

【図７】電子部品接続装置ヘッド部を、位置決めした基
板に対向させている図

【図８】走査光学系により取り込まれる画像の図

【図９】基板認識光学系により取り込まれる画像の図

【図１０】部品認識カメラにより取り込まれる画像の図

【図１１】接続条件の教示方法を説明するフロー図

【図１２】レーザー光出力の与え方を説明する図

【図１３】レーザー照射の一例を示す図

【図１４】レーザー照射の一例を示す図

【図１５】レーザー照射の一例を示す図

【図１６】先願の電子部品接続の方法を示すフロー図

【図１７】シリンドリカルレンズを用いた電子部品接続
方法を示す図

【図１８】本願の電子部品接続装置により、光線を高速
に往復させて疑似的に線状光として照射する方法を示し
た図

【図１９】基板予熱の熱源として光線照射手段を示した
図

【図２０】基板予熱の熱源としてヒートブロックを示し
た図

【図２１】本願の第２実施例として、フラックス塗布例
を示した図

【図２２】本願の第３実施例として、フラックス塗布例
を示した図

【図２３】手作業により弱耐熱部品を基板に接続するフ
ローを示した図

【図２４】低温半田付けにより弱耐熱部品を基板に接続
するフローを示した図

【図２５】手作業により、洗浄不可能な電子部品を基板
に接続するフローを示した図

【図２６】手作業により電子部品を基板に接続する方法
を示した図

【符号の説明】

１光ファイバー２コリメーターレンズ系３ダイクロイックミラー４ＣＣＤカメラ５ハーフミラー６ダイミングベルト７測温センサー８ボールネジ９ＬＭガイド１０Ｘ軸架台１１ガルバノメータ１２カムフォロワー１３ヘッドフレーム１４ＬＭガイド１５アウターホルダー１６ポート１７通気孔１８インナーホルダー１９通気孔２０透光板ホルダー２１ノズル２２ノズルホルダー２３先端ノズル２４ガルバノメータ２５ミラー２６ミラー２７走査光学部２８ノズル上下モータ２９カップリング３０ボールネジ３１ｆθレンズ３２把持部３３プーリ３４クロスローラーベアリング３５環状溝３６透光板３７形状検出手段３８透光板３９圧縮バネ４０電子部品４１基板４２ＸＹロボット４３部品認識カメラ４４部品接続位置４５基板予熱部４６本体フレーム４７操作パネル４８基板搬送部４９ヘッド部５０部品収納部５１部品移載装置５２フラックス塗布部５３レーザー光学系５４レーザー電源５５プーリ５６プーリ５７レール５８移載モータ５９部品規正部６０部品規正爪６１エアドライヤ６２スライダック６３プーリ６４ダクトホース６５基板規正シリンダー６６比重計６７汚れ検出センサー６８液位センサ６９フラックス塗布部上下シリンダー７０フラックスブロック７１フラックス７２カバー７３搬送ベルト７４搬送レール７５基板予熱ボックス７６ブラケット７７形状検出手段７８基板認識カメラ７９基板マーク８０電子部品電極部８１基板電極部８２クロスライン８３出射光学部８４シリンドリカルレンズ８５光線照射手段８６ヒータ８７ヒートブロック８８ヒータ駆動手段８９フラックス泡９０ホース９１気泡発生ブロック９２フラックス槽９３筆９４ホース９５半田９６複合モジュール部品９７水晶発振子９８半田ごて９９半田ボール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光材からなる部品を吸着可能な吸着ノ
ズルと、前記吸着ノズルを通して加工光線を照射する加
工光線照射手段とを備え基板上に前記吸着ノズルの部品
を接合部材を介して装着可能に設けられた電子部品接続
装置において、前記透光材からなる吸着ノズルを通して
加工光線を走査し照射する加工光線照射手段を設けたこ
とを特徴とする電子部品接続装置。
【請求項２】吸着ノズルの軸心上に加工光線走査手段
を設けた請求項１記載の電子部品接続装置。
【請求項３】加工光線を加工光線照射手段から光ファ
イバーにより導き可能に設けられた請求項１記載の電子
部品接続装置。
【請求項４】加工光線走査手段が、加工光線を反射す
る鏡を振る機構であることを特徴とする請求項１記載の
電子部品接続装置。
【請求項５】加工光線照射位置周辺が認識可能である
よう認識部を設け、かつ加工光線の光軸途中に、加工光
線は反射可能で、かつ可視光線を透過可能なダイクロイ
ックミラーを設けたことを特徴とする請求項１記載の電
子部品接続装置。
【請求項６】加工光線と同軸落射で走査可能な認識光
学系により、吸着ノズルが電子部品を把持したままで電
子部品の位置認識が可能であり、基板上の装着位置に対
して電子部品を同一認識視野内にて相対的に位置ぎめし
て装着し、加工光線をその接触部に走査して照射可能な
請求項１記載の電子部品接続装置。
【請求項７】加工光線の照射が、電子部品をあらかじ
め予備半田処理などの表面処理を施された基板の電極部
上に密着対向させて位置ぎめし、加工光線を順次走査可
能に設けられたことを特徴とする請求項１記載の電子部
品装置。
【請求項８】加工光線の照射が、電子部品をあらかじ
め表面処理された基板の電極部の上方に位置させ、加工
光線を電子部品電極部または基板電極部に走査して照射
して予熱したのち、電子部品を基板電極部に密着させ、
ひきつづき加工光線を照射して接続するよう構成された
ことを特徴とする請求項１記載の電子部品接続装置。
【請求項９】装着前の加工光線照射により、すべての
基板電極部の予備半田を溶融させた後に、吸着ノズルに
より把持された電子部品を装着して接続するよう構成さ
れたことを特徴とする請求項７から８記載の電子部品接
続装置。
【請求項１０】加工光線と同軸で加工光線照射位置で
の温度を検出できる温度検出手段を配設したことを特徴
とする請求項１記載の電子部品接続装置。
【請求項１１】装着前の加工光線照射により基板電極
部の予備半田が溶融したことを温度検出手段により検出
した後に、吸着ノズルにより把持された電子部品を装着
して装着後加工光線照射を開始し、すべての接合部分に
おいて半田のフィレットが形成されたことを温度検出情
報をもとに判断して装着後加工光線照射を終了し、電子
部品を基板上に接続するよう構成されたことを特徴とす
る請求項１０記載の電子部品接続装置。
【請求項１２】加工光線と同軸で加工光線照射位置で
の形状を検出できる形状検出手段を配設したことを特徴
とする請求項１記載の電子部品接続装置。
【請求項１３】装着前の加工光線照射により基板電極
部の予備半田が溶融したことを上記温度検出手段により
検出した後に、吸着ノズルにより把持された電子部品を
装着して装着後加工光線照射を開始し、すべての接続部
分において半田のフィレットが形成されたことを上記温
度検出手段により検出した温度情報と、上記加工光線照
射位置での形状を検出する形状検出手段により検出した
形状の情報をもとに装着後加工光線照射を終了し、電子
部品を基板上に接続することを特徴とする請求項１記載
の電子部品接続装置。
【請求項１４】電子部品を基板電極部に接続する工程
において、基板単体および電子部品を、それぞれ予熱し
ておく手段と、電子部品もしくは、基板電極部に、フラ
ックスを塗布する手段とを有することを特徴とする請求
項１記載の電子部品接続装置。