JPH0846339A - スプレー式半田フラックス塗布システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板への半田フラックス塗布量を検出して塗
布量設定ミスをなくしたスプレー式半田フラックス塗布
システムを提供する。 【構成】 半田フラックスタンク６からポンプ７で半田
フラックスをレギュレータ８を経てガン９へ送り、エア
ーコンプレッサ１１からレギュレータ１０を経て高圧空
気を送り込み、高圧空気にフラックスを乗せ、パルスコ
ントローラ１２の出力に基づいて、コンベア２で搬送さ
れて来る基板１に間欠的に噴霧する。基板の種類に応じ
て半田フラックスを塗布する厚みが異なるので、この厚
みを自動的に設定するために、レーザ変位計から構成さ
れる厚み検出センサ１６、１７にて塗布されたフラック
スの厚みを検出する。この検出量とメモリユニット１８
に予め格納されている塗布量設定データとを制御ユニッ
ト１３で比較し、コンベア２の速さを制御して設定され
たフラックス塗布量値に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半田ディップ法で電子
部品を基板に半田付けするに際し、基板にスプレー式で
半田フラックスを塗布するスプレー式半田フラックス塗
布システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品等のチップ部品を予め基板導体
パターンの所定位置に仮止め等しておき、溶融半田槽中
にディップしてチップ電極と導体パターンを半田付けす
る方法が知られている。この半田付けに際し、チップ電
極部や導体パターン表面の酸化皮膜等を除去して半田の
濡れを良くするために、チップ電極部や導体パターン表
面に半田フラックスを塗布することが行われる。

【０００３】前記半田フラックスの塗布は、例えば基板
導体パターンにチップ部品を予め仮止めした後、コンベ
ア等の搬送手段で搬送しながらスプレー方式により行わ
れている。このスプレー方式には、１流体方式と２流体
方式の二つの方式が主に知られている。１流体方式は、
高圧エアーを用いずにフラックスのみを加圧してガンの
先端部からフラックスを噴霧して塗布する方式である。
また、２流体方式は、ガンの先端部から高圧空気を吹き
出し、この高圧空気にフラックスを乗せて噴霧し、フラ
ックスを基板に塗布する方式である。

【０００４】図３に従来の２流体方式による半田フラッ
クス塗布システムをブロック的に示している。図３にお
いて、１はフラックスが塗布される基板、２は基板１を
搬送するコンベア、３はコンベア２を駆動するモータ、
４はコンベア速度を検出するエンコーダ、５は基板検出
用センサである。以上でもって基板搬送手段が構成され
る。

【０００５】一方、前記基板１へのフラックス塗布手段
は、以下のように構成される。図３において、６はフラ
ックスを入れたフラックスタンク、７はポンプであっ
て、該ポンプ７にて前記フラックスタンク６からフラッ
クスを吸い上げ加圧してレギュレータ８を経てガン９に
供給する。前記レギュレータ８は、フラックスを噴霧す
るガン９からフラックスが吹き出す時の圧力を調整す
る。前記コンベア２のスピードが同じ場合、圧力が高い
程、基板１に塗布されるフラックス量が多くなる。

【０００６】１０はガン９へ送るエアーの圧力を調整す
るレギュレータで、該レギュレータ１０にて、エアーコ
ンプレッサ１１から供給されて前記ガン９から吹き出す
高圧空気の圧力、すなわち霧圧化を調整する。この圧力
調整により、霧状に吹き出されるフラックスのパターン
形状が変化する。

【０００７】前記ガン９から噴霧されるフラックスは、
一般的にガン９から連続的に吹き出されると、基板１に
塗布されるフラックス量が過大となる。そこでフラック
ス塗布量を減らすために次のような方法が採用される。 （１）コンベア２のスピードを速くする。しかしこの方
法はフラックス塗布装置の後段に連結される半田ディッ
プ槽のコンベアスピードとのバランスがとれなくなると
いう問題がある。 （２）レギュレータ８の圧力を低くする。この方法は、
フラックスの圧力を一定値より下げると、圧力が低くな
り過ぎたことにより、安定したフラックス吹き出しがで
きなくなる。

【０００８】そこで、前記問題点を解決するために、ガ
ン９からの吹き出し量を調整するために、ガン９が内蔵
する電磁弁をある一定時間間隔で開閉することによりフ
ラックスを間欠的に噴霧することによりフラックス塗布
量を調整することが行われている。パルスコントローラ
１２は、このようにガン９が内蔵する電磁弁の開閉を制
御するパルスの時間間隔を制御するコントローラであ
る。

【０００９】前記従来のシステムによるフラックス塗布
の動作手順は以下のとおりである。 （１）電子部品が仮止めされた基板１をコンベア２にセ
ットする。 （２）基板１がコンベア２で搬送されて来て基板検出用
センサ５上を通過する。 （３）制御ユニット１３は、エンコーダ４からの出力信
号によりコンベア２のスピードを知る。 （４）制御ユニット１３は、基板検出用センサ５がオン
していた時間をカウントする。 （５）制御ユニット１３は、コンベア２のスピードと、
基板検出用センサ５とガン９との間の距離に基づいて、
基板１がガン９の上に到達する時間を計算する。

【００１０】（６）基板１がガン９の上を通過し始める
時、ガン９からフラックスが噴霧される。このタイミン
グは、前記基板１が前記ガン９の上に到達する時間によ
って決定される。 （７）前記（４）でカウントされた時間分、ガン９から
フラックスが基板１に噴霧される。 （８）基板１がガン９の上を通過し終わると、フラック
ス噴霧が終了する。

【００１１】ところで、半田フラックスを塗布する際、
基板の種類により、フラックスの種類、フラックスの塗
布量を変更しなけらばならない。そこで、従来は、特に
フラックスの塗布量を変更する場合、ガン９からのフラ
ックス噴出量、コンベアスピード等を変更するために、
マニュアルにて装置の設定量を変えることが行われてい
た。しかし、マニュアルにてシステムの所定の設定値を
変更するには熟練を要するとともに、設定ミスを誘発し
易く、また手間もかかっていた。

【００１２】さらに、従来のフラックス塗布システムに
は、基板に塗布されたフラックス量を検出する手段が備
えられておらず、このため、フラックスの比重が変化し
て塗布量が変化しても、リアルタイムで塗布量の変化を
検出することができず、塗布量の安定化を図ることがで
きない。

【００１３】しかも、現状では、フラックス塗布システ
ムにおけるノズル等は完璧であるとの前提で半田付けが
行われており、異状の発見は半田付け前工程終了後に検
査工程に委ねている。したがって異状発見のフィードバ
ックも遅れ、半田付け不良品の多発を余儀なくされる場
合もある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】基板の種類等に応じて
フラックス塗布量を変化させる際、基板に塗布されたフ
ラックス塗布量を自動的に検出して、塗布量設定ミスを
することなく塗布システムの各種調整部の設定を可能に
したスプレー式フラックス塗布システムを提案するもの
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明半田フラックス塗
布システムは、半田フラックス噴霧手段で半田フラック
スを噴霧して半田フラックスを基板に塗布するスプレー
式半田フラックス塗布システムにおいて、基板種類毎に
予め設定した所定のフラックス塗布量データ及び前記塗
布システムの半田フラックス塗布量調整手段の設定値デ
ータを格納する記憶手段と、半田フラックス塗布厚みを
検出する半田フラックス塗布量検出手段と、該半田フラ
ックス塗布量検出手段の出力と前記記憶手段のデータに
基づいて半田フラックス塗布量を設定値に調整すること
を特徴とする。前記システムの半田フラックス塗布量調
整手段は、基板を搬送するコンベアであって、前記コン
ベアの速度を変更して半田フラックス塗布量を設定値に
調整する。また、前記半田フラックス噴霧手段の半田フ
ラックス噴霧時間を変更して半田フラックス塗布量を設
定値に調整することもできる。

【００１６】

【実施例】本発明半田フラックス塗布システムを、図１
に示すブロック図に基いて説明する。尚、前記従来のシ
ステムと変わらない構成には同一符号を付して説明す
る。図１において、１はフラックスが塗布される基板、
２は基板１を搬送するコンベア、３はコンベアを駆動す
るモータ、４はコンベア速度を検出するエンコーダ、５
は基板検出用センサである。以上でもって基板搬送手段
が構成される。

【００１７】一方、前記基板１へのフラックス塗布手段
は以下のように構成される。図１において、６はフラッ
クスを入れたフラックスタンク、７はポンプであって、
該ポンプ７により前記フラックスタンク６からフラック
スを吸い上げ加圧してレギュレータ８に供給する。該レ
ギュレータ８は、フラックスを噴霧するガン９から吹き
出す時の圧力を調整する。

【００１８】１０はエアーの圧力を調整するレギュレー
タで、該レギュレータ１０にてエアーコンプレッサ１１
から供給されてガン９から吹き出す高圧エアーの圧力、
すなわち霧圧化を調整する。この圧力調整により、霧状
に吹き出されるフラックスのパターン形状が変化する。
以上の構成は、前記図３に示す従来の半田フラックス塗
布システムと構成に変わるところはない。

【００１９】本発明半田フラックス塗布システムは、前
記従来の構成に加えて、厚み検出センサ１４〜１７及び
前記制御ユニット１３に接続したメモリユニット１８を
設けた点に特徴がある。このメモリユニット１８は、例
えばＩＣメモリから構成される。そして該メモリユニッ
ト１８には、基板種類別にフラックス塗布の膜厚、フラ
ックス塗布システムの各種調整部の設定値、例えばコン
ベアスピード、霧化圧、ガンのオンオフ時間などのデー
タを格納する。

【００２０】前記センサとして、基板進行方向におい
て、ガン９の前後に基板までの距離を測定するために４
個設けられている。これら４個のセンサは、センサ１４
とセンサ１５、センサ１６とセンサ１７が上下対をなし
て設けられている。前記センサ１４〜１７としてレーザ
変位計を用いるのが好適である。

【００２１】以下、前記センサ１４〜１７を利用して塗
布されたフラックス膜厚の測定方法を説明する。まず、
前記同軸上に設けられたセンサ１４とセンサ１５、セン
サ１６とセンサ１７のそれぞれのセンサ間の距離、すな
わち、センサ１４とセンサ１５との間の距離、センサ１
６とセンサ１７との間の距離を予め測定して、この測定
した各距離データを前記メモリユニット１８に格納す
る。

【００２２】前記上下一対のセンサ間の距離は、厚さの
既知である基板をコンベア２で流して各センサから基板
１までの距離を各センサで測定し、これに前記既知の板
厚を加味することで求めることができる。

【００２３】次に、前記メモリユニット１８に格納され
た前記センサ間の距離データを利用して、前記ガン９で
基板１に塗布されたフラックス塗布厚の測定方法を以下
に説明する。前記基板１が前記コンベア２で搬送されて
来ると、前記センサ１４とセンサ１５でフラックッス塗
布前の基板１の板厚を測定する。これは、前記したよう
にセンサ１４とセンサ１５との間の距離が前記メモリユ
ニット１８に格納されているから、センサ１４及びセン
サ１５にて、基板１とセンサ１４間の距離、センサ１５
と基板１間の距離を測定し、この測定した距離とメモリ
ユニット１８に格納されていたセンサ間の距離データに
基づいて制御ユニット１３で演算することにより基板の
厚さを求めることができる。

【００２４】そして、センサ１６とセンサ１７にてフラ
ックス塗布後のフラックスと基板１を合わせた厚さを同
様な方法で計測する。その後、前記計測されたフラック
ス塗布前の板厚とフラックス塗布後の前記合わせた厚さ
の差分を演算することにより、フラックスの塗布厚を求
めることができる。

【００２５】次に、前記フラックス塗布厚測定のタイミ
ングについて以下に説明する。前記基板検出用センサ５
とセンサ１４との基板搬送方向における間隔寸法デー
タ、基板検出用センサ５とセンサ１６との基板搬送方向
における間隔寸法データを予め前記メモリユニット１８
に格納しておく。そして、前記間隔寸法データと前記エ
ンコーダ４で測定したコンベアスピードにより、基板検
出用センサ５で基板１を検出してから、ガン９の前後で
の厚さ測定ポイントが同じになるように、制御ユニット
１３からセンサ１４〜１７に対してトリガをかけて測定
タイミングを決定する。

【００２６】ところで、基板１は一般に平らな基板に電
気部品が仮止め（マウント）されており、凹凸があるか
ら、フラックスの塗布厚を測定するポイントは、部品が
マウントされていない表裏部分が理想的である。そして
前記理想的な測定ポイントで測定できるように、予め基
板種類毎にメモリユニット１８に、基板１の搬送開始端
部から前記測定ポイントまでの距離を入力しておく。こ
れにより、コンベアスピードと基板検出用センサ５によ
る基板検出のタイミングに基づいて、センサ１６、１７
にて測定ポイントでのフラックス厚の測定が可能とな
る。

【００２７】次に、前記本発明フラックス塗布システム
によるフラックス塗布量のコントロールについて説明す
る。このフラックス塗布システムの場合、前記レギュレ
ータ８、１０は手動で調整し、一般に霧圧化とフラック
スの液圧は一定にして用いる。そして、基板種類単位で
塗布するフラックスの膜厚寸法を変える場合、前記メモ
リユニット１８に予め基板種類単位で次の（ａ）〜
（ｃ）に関する数値データを格納しておく。

【００２８】（ａ）塗布するフラックスの膜厚寸法のデ
ータ。 （ｂ）前記塗布するフラックスの膜厚寸法を実現するた
めのコンベア２のスピードのデータ。 （ｃ）前記塗布するフラックスの膜厚寸法を実現するた
めのガン９のオン時間とオフ時間のデータ。

【００２９】前記各データのメモリユニット１８への格
納が終了すると、コンベア２で基板１の搬送を開始し、
センサ１６、１７により塗布されたフラックスの膜厚を
測定し、これとメモリユニット１８内に格納されている
膜厚の設定値との比較を制御ユニット１３で行う。

【００３０】そして、差がある場合は次の操作によりフ
ラックスの塗布量の調整を自動的に行う。 （ａ）コンベアスピードを調整する。 （ｂ）パルスコントローラ１２にてガン９のノズル内の
弁が開いている時間（オン時間）、閉じている時間（オ
フ時間）を調整する。この場合は、オフ時間のみの調整
で塗布量の制御を行うのが好適である。

【００３１】以上説明した本発明半田フラックス塗布シ
ステムの基本動作のをフローは図２に示す通りである。 〈ステップ１〉基板種類別に、「フラックス塗布の膜
厚」、「装置の各種調整部の設定値」をメモリユニット
１８に格納する。 〈ステップ２〉フラックスを塗布すべき基板種類を指定
する。 〈ステップ３〉前記指定された基板を装置に投入する。
すなわち、指定された基板をコンベア２に乗せて搬送を
開始する。

【００３２】〈ステップ４〉搬送されて来た基板にガン
９からフラックスを間欠的に噴霧する。 〈ステップ５〉ステップ４で基板１に塗布されたフラッ
クスの膜厚をセンサ１６、１７で測定する。 〈ステップ６〉ステップ５で測定されたフラックス膜厚
と設定値を制御ユニット１３において比較する。 〈ステップ７〉制御ユニット１３において、差異がある
か否か判断する。

【００３３】〈ステップ８、９〉差異がない場合は、次
に噴霧すべき基板が装置に投入されたか否かの判断を行
う。 〈ステップ１０〉差異があると判断された場合は、制御
ユニット１３を介して装置の各種調整部の設定値を変更
する。例えば、コンベアスピードの変更するために、コ
ンベア駆動モータ３の回転速度を変更する。または、ガ
ン９からフラックスが間欠的に噴霧される時間、例えば
オフ時間を制御するためにパルスコントローラ１２が発
生するパルスオフ時間を制御する。

【００３４】以上のようなフローで、塗布されるフラッ
クスの膜厚が制御されるが、２流体間欠噴霧によるフラ
ックス塗布の場合の各部の制御量例を以下に示す。 （１）フラックス膜厚：２〜２０μｍ （２）コンベアスピード：０．５〜２．０ｍ／分 （３）フラックス液圧：０．５〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ² （４）間欠噴霧：オン時間１０〜８０ｍｓｅｃ（ミリ
秒）、オフ時間１００〜１０００ｍｓｅｃ の制御量で制御する。

【００３５】前記したように、フラックスの塗布量を変
えるには、噴霧時間、コンベアスピード、霧化圧を変更
することにより可能であるが、コンベアスピードを変更
するのが所定のフラックス塗布量を得やすい。ところ
で、前記本発明システムを用いてフラックス塗布量を制
御しても、塗布量（膜厚）が規格外になった時は、アラ
ーム等を出して装置を停止する。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、 （１）基板種類に合わせてフラックスの塗布量を変える
場合、フラックス塗布システムのフラックス塗布量調整
部の設定値を簡単に誤り無く行うことができる。 （２）常に指定された膜厚のフラックス塗布を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明半田フラックス塗布システムのブロック
図である。

【図２】本発明半田フラックス塗布システムの制御系フ
ローチャートである。

【図３】従来の半田フラックス塗布システムのブロック
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ コンベア ３ コンベア駆動モータ ４ エンコーダ ６ フラックスタンク ７ ポンプ ８、１０ レギュレータ ９ ガン １１ エアコンプレッサ １２ パルスコントローラ １３ 制御ユニット １４、１５、１６、１７ 厚み検出センサ １８ メモリユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田フラックス噴霧手段で半田フラック
   スを噴霧して半田フラックスを基板に塗布するスプレー
   式半田フラックス塗布システムにおいて、基板種類毎に
   予め設定した所定のフラックス塗布量データ及び前記塗
   布システムの半田フラックス塗布量調整手段の設定値デ
   ータを格納する記憶手段と、半田フラックス塗布量を検
   出する半田フラックス塗布量検出手段と、該半田フラッ
   クス塗布量検出手段の出力と前記記憶手段のデータに基
   づいて半田フラックス塗布量を設定値に調整することを
   特徴とするスプレー式半田フラックス塗布システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスプレー式半田フラック
   ス塗布システムにおいて、該システムの半田フラックス
   塗布量調整手段は、基板を搬送する搬送手段であって、
   前記搬送手段の搬送速度を変更して半田フラックス塗布
   量を設定値に調整することを特徴とするスプレー式半田
   フラックス塗布システム。
3. 【請求項３】 前記半田フラックス噴霧手段の半田フラ
   ックス噴霧時間を変更して半田フラックス塗布量を設定
   値に調整することを特徴とする請求項１記載のスプレー
   式半田フラックス塗布システム。
4. 【請求項４】 前記半田塗布量検出手段は、塗布された
   半田フラックスの厚みを検出することを特徴とする請求
   項１記載のスプレー式半田フラックス塗布システム。