JPH09108828A

JPH09108828A - 接合方法及び装置

Info

Publication number: JPH09108828A
Application number: JP27137895A
Authority: JP
Inventors: Kiyofumi Bessho; 聖文別所
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】接合部のみを局部的にかつ非接触で加熱しつ
つ母材間を接合することができるようにした接合方法及
び装置を提供する。【解決手段】互いに近接して配置された一対のポート
の一方より高温流体を吹き出しながら、他方よりこれを
吸い込むことにより、それら一対のポート間に高温流体
による局部的な高温雰囲気を形成し、この高温雰囲気中
において接合材を加熱溶融させて母材間を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電子部品
のリードピンをプリント配線基板上の端子パターンにハ
ンダ付けする場合のような微細箇所の加熱接合に好適な
接合方法及び装置に係り、特に、接合部のみを局部的に
かつ非接触で加熱しつつ母材間を接合することができる
ようにした接合方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＬＳＩパッケージから突出する
リードピンとプリント配線基板上の端子パターンとをハ
ンダ付け接合する場合、或いは、コネクタピンとリード
線とをハンダ付け接合する場合等のように、微細箇所の
加熱接合のためには、従来より様々な接合方法及び装置
が採用されている。

【０００３】そのような接合方法の一例として、所謂リ
フロー炉を用いた電子部品とプリント配線基板との接合
方法を図９に示す。周知のように、リフロー炉を用いた
接合方法にあっては、ハンダペースト１が塗布されかつ
電子部品２が搭載されたプリント配線基板３をリフロー
炉内においてコンベアベルト４により紙面と垂直な方向
へと搬送しつつ、これに赤外線ヒーター５からの赤外線
６を照射してハンダペースト１を加熱溶融させ、これに
より電子部品２のリードピン７とプリント配線基板３上
の端子パターン（図示せず）とをハンダ付け接合するも
のである。

【０００４】しかしながら、このようなリフロー炉を用
いた接合方法にあっては、ハンダペースト１が塗布され
た接合箇所のみならずプリント配線基板３の全体が赤外
線ヒータ５により加熱されるため、電子部品２やプリン
ト配線基板３に熱的ダメージが加えられ、電子部品２の
内部故障やプリント配線基板３の変形等による配線接続
欠陥の発生原因となると言う問題点がある。

【０００５】接合方法の他の一例として、ハンダごてを
使用したハンダ付けロボットによる電子部品とプリント
配線基板との接合方法を図１０に示す。ハンダ付けロボ
ットによる接合方法にあっては、ホルダー８を介してロ
ボットアーム（図示せず）に把持させたハンダごて９の
先端部１０を、プリント配線基板（図示せず）に搭載さ
れた電子部品１１（図ではＱＦＰが示される）の各リー
ドピン１２の位置へと位置決め、その状態にてハンダご
てホルダー８に取付具１３を介して保持させたハンダ供
給ノズル１４から糸ハンダ１５をハンダごて先端部１０
とリードピン１２との間に供給し、これにより供給され
たハンダ１５ａをハンダごて先端部１０に当接してこれ
を加熱溶融させ、リードピン１２とプリント配線基板上
の端子パターンとの接合を行うものである。尚、図にお
いて、１６は糸ハンダ１５の供給用のガイドチューブで
ある。

【０００６】しかしながら、このようなハンダ付けロボ
ットによる接合方法にあっては、接合部のみを局部的に
加熱することから、上述のリフロー炉における基板全面
加熱による問題点は解決される反面、ハンダごて９の先
端部１０が接合母材の一方を構成するリードピン１２に
当接することとなるため、ハンダごて９の位置決め精度
が悪いと、ハンダごて先端１０がリードピン１２に接触
した衝撃により、リードピン１２が機械的なダメージを
受けたり位置ずれを起こしたりする虞れがあると言う問
題点がある。

【０００７】加えて、このハンダ付けロボットによる接
合方法にあっては、ハンダごて９を用いる必要上、接合
対象箇所が露出していることを要求されるため、リード
を有しない表面実装部品やリードがパッケージの下側に
隠れてしまうＪベンド型構造のリードを有する回路部品
には適用できないという問題点もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の接
合方法における上述の問題点を解決するためになされた
ものであり、その目的とするところは、接合部のみを局
部的にかつ非接触で加熱しつつ母材間を接合することが
できるようにした接合方法及び装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、互いに近接して配置された一対のポートの
一方より高温流体を吹き出しながら、他方よりこれを吸
い込むことにより、それら一対のポート間に高温流体に
よる局部的な高温雰囲気を形成し、この高温雰囲気中に
おいて接合材を加熱溶融させて母材間を接合することを
特徴とするものである。

【００１０】ここで、『ポート』とは、高温流体の吹き
出し口と吸い込み口のそれぞれを意味するものであり、
通常は、吹き出し用ノズルの出口孔及び吸い込み用ノズ
ルの入口孔として実現されるであろう。また、『一対
の』とは、吹き出し用ポートのみならず吸い込み用ポー
トが必ず存在することを意味し、必ずしもそれらが１対
１の関係で存在することまでをも意味するものではな
い。従って、１若しくは２以上の吹き出し用ポートと１
若しくは２以上の吸い込み用ポートとが存在する場合を
広く含むものである。

【００１１】また、ポート間の接近距離、吹き出し流体
速度並びに流量、吸い込み流体速度並びに流量は、『局
部的な高温雰囲気』を適切に形成し得ることを考慮して
種々に設定されるであろう。すなわち、接合部が極めて
小さなものであれば、ポート間の接近距離はそれに合わ
せて小さなものとなるであろうし、吹き出し流体速度並
びに流量、吸い込み流体速度並びに流量についても、そ
れに合わせて、最適な値に設定されるであろう。ここ
で、『局部的な高温雰囲気』とは、吹き出し用ポートか
ら吹き出された流体の全て若しくは大部分が接合部を経
由して直接的に吸い込み用ポートへと到達することを意
味している。従って、接合部の周囲への熱的影響を極小
ならしめようとする本願発明の趣旨からすれば、吹き出
し用ポートから吹き出された流体の大部分が広く周囲に
拡散された後、巡り巡って吸い込み用ポートに達するよ
うな場合は排除されるであろう。また、一方のポートか
ら吹き出された加熱流体をこれと近接した他方のポート
から直ちに吸い込むことは、接合材に付されたフラック
ス等が気化して生ずる有害ガス等の拡散をも防止する作
用があることも意味している。

【００１２】また、『流体』とあるのは、空気、窒素ガ
ス、アルゴンガスと言った純粋な気体のみならず、オイ
ルミスト等のような噴霧状液体も広く含むことを意味し
ている。また『流体』の温度は、対象となる接合材の溶
融温度との関係にて任意に設定される。接合材がスズ鉛
ハンダであるか、その他の組成のハンダであるか、或い
はその他の組成の接合樹脂であるか等により公知の溶融
温度特性が適宜に参照されるであろう。

【００１３】この出願の請求項２に記載の発明は、前記
請求項１に記載の発明において、前記一対のポートの内
で、高温流体を吹き出すポートの開口面積は、高温流体
を吸い込むポートの開口面積よりも小さいことを特徴と
するものである。ここで、吹出し用ポートと吸込み用ポ
ートと間における開口面積の関係を規定する意味は、加
熱流体はできる限り細く絞った状態にて接合材に吹き付
けることが好ましい一方、吹き付けられた流体は多少拡
散するから、これを吸込む側としては開口面積が広いこ
とが好ましいことを配慮したものである。

【００１４】この出願の請求項３に記載の発明は、前記
請求項１に記載の発明において、前記高温流体は不活性
ガスであることを特徴とするものである。ここで、『不
活性ガス』としたのは、主として接合材が酸化されるこ
とを防止することを意味している。従って、アルゴンガ
ス、ヘリウムガスと言った所謂化学的に安定な元素が含
まれることは勿論のこと、その他、窒素ガス等の酸化防
止作用を有する気体をも含まれる。尚、不活性ガスを用
いた場合には、酸化防止の作用によりハンダのぬれ拡が
りを良好なものとすることができる。

【００１５】この出願の請求項４に記載の発明は、前記
請求項１に記載の発明において、前記高温流体の吹き出
し方向の軸線と吸い込み方向の軸線とのなす角度は鈍角
であることを特徴とするものである。ここで、吹き出し
方向の軸線と吸い込み方向の軸線とのなす角度とは、例
えば吹き出し用ノズルと吸込み用ノズルとが一直線に突
き合わされている状態を角度１８０°とし、逆に、両ノ
ズルが同一方向を向いた状態を角度０°として定義され
る角度である。また、両軸線のなす角度が鈍角であると
したのは、このような角度関係に設定すれば、吹き出し
用ポートから吹き出された流体の運動エネルギーの全部
或いは一部が、吸込み用ポートへの流体の流れ込みにそ
のまま利用され、これにより吸い込み用ポート側におけ
る吸い込み流量をさほど大きく設定せずとも、吹き出さ
れた流体を確実に吸い込み用ポートへと導き、『局部的
な高温雰囲気』が効果的に形成されることを配慮したも
のである。

【００１６】この出願の請求項５に記載の発明は、前記
請求項１に記載の発明において、前記吸い込まれた不活
性ガスを回収して循環させて再使用することを特徴とす
るものである。ここで、『不活性ガスの循環再使用』の
意味は、比較的高価な不活性ガスが使用される場合に
も、そのコストを低減し得ることと、廃熱利用による熱
効率の向上とを意図したものである。

【００１７】この出願の請求項６に記載の発明は、接合
材の配置されたプリント配線基板を水平状態にて載置す
るためのステージと、前記プリント配線基板の接合面側
にあって、高温流体の吹出用ポートを有する第１のノズ
ルと高温流体の吸込用ポートを有する第２のノズルとを
それらのポートが近接するようにして保持してなる加熱
ヘッドと、前記ステージと前記加熱ヘッドとを水平方
向、垂直方向、及び／又は、垂直軸を中心とする回転方
向に相対移動させつつ前記プリント配線基板上の接合箇
所と前記加熱ヘッドとの相対的な位置決めをなす位置決
め機構と、を具備することを特徴とするものである。こ
こで、ステージと加熱ヘッドとを水平方、垂直方向、及
び／又は、垂直軸を中心とする回転方向に相対移動させ
ることの意味は、加熱ヘッドをプリント配線基板上の任
意の接合位置へと自在に位置決めし得ることを意図した
ものである。水平方向移動のための具体的な機構として
は、公知のＸＹガイド機構を含むことは勿論のこと、そ
の他水平面内で旋回する公知の伸縮アーム機構等も含ま
れる。尚、『相対移動』とあることから、ステージ側が
固定で加熱ヘッド側が可動の場合、並びに、ステージ側
が可動で加熱ヘッド側が固定の場合のいずれをも含まれ
る。

【００１８】この出願の請求項７に記載の発明は、高温
流体の吹出用ポートを有する第１のノズルと高温流体の
吸込用ポートを有する第２のノズルとをそれらのポート
が近接するようにして保持してなることを特徴とするも
のである。

【００１９】この出願の請求項８に記載の発明は、前記
請求項６若しくは請求項７に記載の発明において、前記
高温流体の吹き出し方向の軸線と吸い込み方向の軸線と
のなす角度は鈍角であることを特徴とするものである。

【００２０】この出願の請求項９に記載の発明は、前記
請求項６若しくは請求項７に記載の発明において、前記
第１のノズル、及び／又は、第２のノズルは、その角度
調整が可能なように前記加熱ヘッドに保持されているこ
とを特徴とする。ここで、『及び／又は』とあるのは、
第１のノズルと第２のノズルのいずれか一方のみが角度
調整可能な場合と、両ノズルがいずれも角度調整可能な
場合との双方を含むことを意味している。

【００２１】この出願の請求項１０に記載の発明は、前
記請求項６若しくは請求項７に記載の発明において、前
記高温流体の吹出用ポートを有する第１のノズルの先端
部分の形状は絞り型であり、かつ高温流体の吸込用ポー
トを有する第２のノズルの先端形状は拡開型であること
を特徴とするものである。これは、前述したように、加
熱流体はできる限り細く絞った状態にて接合材に吹き付
けることが好ましい一方、吹き付けられた加熱流体は多
少拡散するであろうから、これを吸込む側としては開口
面積が広いことが好ましいことを配慮したものである。

【００２２】この出願の請求項１１に記載の発明は、前
記請求項６若しくは請求項７に記載の発明において、前
記高温流体の吹出用ポートを有する第１のノズルの先端
部分の形状はＬ字型であることを特徴とするものであ
る。これは、Ｊベンド型リードを有する電子部品を基板
上に接合する場合等のように、接合部がパッケージの下
に隠れてしまうような接合構造の場合にも、接合部に対
して高温流体を確実に供給し得ることを配慮したもので
ある。

【００２３】この出願の請求項１２に記載の発明は、前
記請求項６若しくは請求項７に記載の発明において、前
記高温流体の吹出用ポートを有する第１のノズルの先端
部分の形状はマルチ分岐型であることを特徴とするもの
である。これは、ＱＦＰ部品を基板上に接合する場合等
のように、複数の接合部が一定のパターンで配列されて
いる場合に、それら複数の接合部のそれぞれに対して同
時に高温流体を供給し得ることと、温度分布の均一化と
を配慮したものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面の図１〜図８を参照して詳細に説明する。先
ず、本発明方法を用いて図示しないプリント配線基板上
にＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）を有す
る電子部品１７を接合する様子を図１に示す。

【００２５】同図において、図示しないプリント配線基
板上の各端子パターン（リードピン１９が接合されるべ
き端子パッド部分）の位置には、スクリーン印刷技術等
を用いてあらかじめ接合材であるハンダペースト１８が
塗布されており、これらのハンダペースト位置と各リー
ドピン位置とを整合させるようにして、電子部品１７が
プリント配線基板上に仮止めされている。尚、図面を複
雑にしないために、ハンダペースト１８は一連のリード
ピン列１９，１９…に沿って連続するように描かれてい
るが、当業者には周知のように、ハンダペースト１８は
各リードピン１９毎に分離されていることが好ましい。
もっとも、かりにこのように連続していたとしても、パ
ターン部と非パターン部とではぬれ性に相違があるた
め、溶融ハンダ同志はパターンの形に応じて分離するで
あろう。

【００２６】以上の状態において、一方の母材であるリ
ードピン１９と他方の母材である端子パターン（図示せ
ず）とを加熱接合する場合、本発明方法では、先ず、高
温流体吹き出し用ノズル２０と高温流体吸い込み用ノズ
ル２１とを、それぞれの軸線Ａ１，Ａ２が接合箇所２２
である特定リードピン位置にほぼ向くようにし、かつ各
々の先端ポートである高温流体吹き出し用ポート２０ａ
と高温流体吸い込み用ポート２１ａとが互いに接近する
ようにして位置決めを行う。

【００２７】次いで、高温流体吹き出し用ポート２０ａ
から高温流体を吹き出させ、同時に、高温流体吸い込み
用ポート２１ａからは高温流体の吸い込みを行わせる。
このとき、高温流体吹き出し用ポート２０ａから吹き出
された流体が接合箇所２２を経由したのちその全て若し
くは大部分が吸い込み用ポート２１ａから吸い込まれる
ように、吹き出し流量及び流速、並びに、吸い込み流量
及び流速を適当に調整する。加えて、吹き出し流量及び
流速については、仮止めされている電子部品１７が位置
ずれを起こさず、また溶融したハンダペースト１８が周
囲に飛散しない配慮が要請される。さらに、高温流体吹
き出し用ポート２０ａから吹き出される流体の温度は、
接合材であるハンダペースト１８の融点よりも十分に高
めに設定される。

【００２８】すると、図中太線矢印２３に示されるよう
に、高温流体吹き出し用ポート２０ａと高温流体吸い込
み用ポート２１ａとの間には、接合部２２を包含する高
温流体による局部的な高温雰囲気が形成され、この高温
雰囲気内において接合材であるハンダペースト１８が溶
かされて、リードピン１９と基板上の端子パターン（図
示せず）との接合が行われる。尚、ハンダペースト１８
の加熱終了は、高温流体の吹き出し停止、或いは吹き出
しは継続したままで両ノズル２０，２１を相対位置関係
を維持しつつ次の接合箇所へと移動させることで行うこ
とができる。

【００２９】このような本発明によれば、局部的な高温
雰囲気に晒されるのは接合部２２のみであるから、リフ
ロー炉を用いた接合方法とは異なり、電子部品１７に与
える熱的影響は最小限に止められ、しかも接合部２２の
加熱は非接触にて行われるため、ハンダごてを用いた接
合方法とは異なり、リードピン１９が機械的なダメージ
を受けたり、位置ずれを起こすこともない。加えて、ハ
ンダペーストが加熱された際に発生する有害ガスは、高
温流体と同時に吸い込み用ポート２１ａから吸い込まれ
るため、作業環境を汚染することもない。

【００３０】尚、高温流体吹き出し用ポート２０ａから
接合部２２へと吹き付けられた高温流体を高温流体吸い
込み用ポート２１ａへと効率良く吸い込ませるために
は、高温流体吹き出し用ポート２０ａの開口面積は、高
温流体吸い込み用ポート２１ａの開口面積よりも小さい
方が好ましいと思われる。

【００３１】また、高温流体としては、種々の気体若し
くはオイルミスト等の噴霧上液体を使用することができ
る。最も経済的に実現したいのであれば、高温空気をそ
のまま利用すれば良いであろう。また、接合材加熱時の
酸化反応が問題であれば、高温不活性ガス（アルゴンガ
ス、窒素ガス等）を利用すれば良いであろう。特に、不
活性ガスを用いた場合には、接合部２２の表面が酸化さ
れにくいため、ハンダのぬれ拡がりが良くなるという格
別の作用がある。

【００３２】また、高温流体吹き出し用ノズル２０の軸
線Ａ１と高温流体吸い込み用ノズル２１の軸線Ａ２との
なす角度θとしては任意の角度を採用することができる
が、これを鈍角とすれば吸い込み流量並びに流速をさほ
ど大きく設定せずとも、吹き出し流体の運動エネルギー
を利用して、加熱流体を効率良く吸い込み用ポート２１
ａへと導くことができる。

【００３３】さらに、高温流体吸い込み用ポート２１ａ
から吸い込まれた高温流体を回収して循環させて再使用
すれば、特に、高温流体として酸化防止のために比較的
高価な不活性ガスを使用した場合に、ランニングコスト
の低減を実現することができる。また、回収された流体
の温度はなおも周囲温度より高いであろうから、これを
再使用すればエネルギー効率も向上する。

【００３４】次に、本発明方法を実施するための装置の
一実施形態を図２を参照して詳細に説明する。同図にお
いて、プリント配線基板２４上にはハンダ付けされるべ
き電子部品２５がハンダペーストにて仮止めされてお
り、このプリント配線基板２４は矩形の水平なステージ
２６上に載置されている。ステージ２６の四隅のそれぞ
れには垂直な支柱２７，２８，２９，３０が立設されて
いる。支柱２７の上端部と支柱２８の上端部との間には
水平なＸ軸方向ガイドレール３１ａが架け渡されてお
り、同様にして、支柱２９の上端部と支柱３０の上端部
との間にも水平なＸ軸方向ガイドレール３１ｂが架け渡
されている。Ｘ軸方向ガイドレール３１ａ，３１ｂに
は、それらに沿って互いに同期しつつ移動可能な一対の
Ｘ軸方向駆動ユニット３２，３３が取り付けられてい
る。以上によりＸ軸方向のガイド機構が構成されてい
る。

【００３５】これら一対のＸ軸方向駆動ユニット３２，
３３の間には、Ｙ軸方向ガイドレール３４が架け渡され
ており、このＹ軸方向ガイドレール３４にはこれに沿っ
て移動可能なＹ軸方向駆動ユニット３５が取り付けられ
ている。以上によりＹ軸方向のガイド機構が構成されて
いる。

【００３６】Ｙ軸方向駆動ユニット３５には垂直方向に
延びるＺ軸方向ガイドレール３６が取り付けられてお
り、このＺ軸方向ガイドレール３６には加熱ヘッド筐体
３７がこれに沿って昇降自在に取り付けられている。以
上によりＺ軸方向のガイド機構が構成されている。尚、
図示は省略するが、加熱ヘッドは筐体３７をＺ軸方向の
ガイドレール３６の回りに回転可能に取り付けることも
できる。

【００３７】加熱ヘッド筐体３７の内部機構を図３に模
式的に示す。同図に示されるように、加熱ヘッド筐体３
７の内部には、Ｙ軸方向へ延びる水平なガイドレール３
８が取り付けられており、このガイドレール３８にはこ
れに沿って独立にあるいは互いに連動して移動可能な一
対の吹き出し用ノズル駆動ユニット３９と吸い込み用ノ
ズル駆動ユニット４０とが取り付けられている。吹き出
し用ノズル駆動ユニット３９には、図中矢印方向に回動
制御可能なレバー４１が取り付けられており、このレバ
ー４１の先端には高温流体吹き出し用ノズル４２が保持
されている。同様にして、吸い込み用ノズル駆動ユニッ
ト４０には、図中矢印方向に回動制御可能なレバー４３
が取り付けられており、このレバー４３の先端には高温
流体吸い込み用ノズル４４が保持されている。従って、
吹き出し用ノズル駆動ユニット３９並びに吸い込み用ノ
ズル駆動ユニット４０を適宜に制御することにより、吹
き出し用ポート４２ａと吸い込み用ポート４４ａとの距
離、並びに、各ノズル４２，４４の軸線方向を変更しつ
つ、接合部に対する高温流体の当て方や高温流体の回収
位置等を任意に調整可能になされている。

【００３８】図２に戻って、流体ユニット４５は高温流
体の圧送及び吸引を司るものであり、図示を省略するそ
の内部には、公知の流体加熱装置（電気ヒーター等）
と、公知の加圧装置（エアーコンプレッサー等）と、公
知の吸引装置（バキュームポンプ等）とが内蔵されてい
る。そして、加圧装置にて加圧された高温流体は吹き出
し流体搬送チューブ４６により、図３に示されるよう
に、高温流体吹き出し用ノズル４２へと送られ、最終的
に高温流体吹き出し用ポート４２ａから吹き出される。
また、高温流体吸い込み用ポート４４ａから吸い込まれ
た流体は、吸い込み流体搬送チューブ４７により集塵機
４８へと送られ、ここで有害ガス（煙り）等を除去され
たのち吸引装置へと送られる。ここで、高温流体として
比較的高価な不活性ガス（アルゴンガス等）が使用され
る場合には、吸引装置にて回収された高温流体はそのま
ま加熱装置へと送られて再度加熱されたのち、再度加圧
装置にて加圧されて循環再使用されることとなる。この
ようにすれば、流体を無駄なく繰り返し再使用してラン
ニングコストを低減できることに加え、加熱装置の熱容
量も比較的に小さなもので済むこととなる。すなわち、
回収された流体の温度はなおも周囲温度よりも高いであ
ろうから、これを再使用すればエネルギー効果が向上し
て、加熱装置の熱容量も比較的に小さなもので済むこと
となるのである。尚、図２において、４９は装置全体に
対して各種の指令を与えるための操作部である。

【００３９】以上の構成において、ハンダ付け作業を実
施するには、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれ
のガイド機構を適宜に制御することにより、図４に示さ
れるように、高温流体吹き出し用ノズル４２の吹き出し
用ポート４２ａと高温流体吸い込み用ノズル４４の吸い
込み用ポート４４ａとを所望の接合箇所近傍に位置決
め、しかるのち、図中矢印５０に示されるように、高温
流体の吹き出し及び吸い込みを開始して、高温流体によ
る局部的な高温雰囲気を接合箇所近傍に形成し、これに
より接合材であるハンダペーストを加熱溶融させて、母
材間（リードピンと端子パターンとの間）を接合する訳
である。

【００４０】尚、以上説明した装置では、吹き出し用ノ
ズル４２及び吸い込み用ノズル４４の個数はそれぞれ１
個であり、かつそれらの形状は断面円形の絞り形状とし
ているが、それらの個数及び形状は任意に設定すること
ができ、吹き出し用ノズルと吸い込み用ノズルとの間で
形状を異ならせてもよく、さらには、ノズル径を可変と
して、流量並びに流速を制御できるようにしてもよい。
さらに、吹き出し用流体搬送チューブ並びに吸い込み用
流体搬送チューブを複数本用意すると共に、各チューブ
毎に吹き出し流体温度を異ならせておけば、加熱温度の
変更を容易に行わせることができる。その際には、各チ
ューブに専用のノズルを使用しても、或いは１つのノズ
ルを切り替えて使用してもよい。

【００４１】最後に、本発明方法及び装置への使用に好
適なノズル先端形状の幾つかの例を図５〜図８に示す。

【００４２】図５（ａ），（ｂ）に示されるものは、高
温流体吹き出し用ノズル２０として好適なノズル先端形
状であり、図５（ａ）は断面円形の絞り型形状であり、
図５（ｂ）は断面偏平矩形の絞り型形状である。いずれ
も接合部に対して狙いを定めて高温流体を噴射すること
ができる。

【００４３】図６（ａ），（ｂ）に示されるものは、高
温流体吸い込み用ノズル２１として好適なノズル先端形
状であり、図６（ａ）は断面円形の拡開型形状であり、
図６（ｂ）は断面偏平矩形の拡開型形状である。いずれ
も接合部から拡散する高温流体を効率よく収集すること
ができる。

【００４４】図７に示されるものは、高温流体吹き出し
用ノズル２０として好適なノズル先端形状であり、ここ
ではＬ字型形状と称することとする。このノズルにあっ
ては、図中矢印に示される方向へ基部を回転させるだけ
でその先端軸線の向きを変更することができる。また、
Ｊベンド型リードを有する電子部品のように、接合箇所
がパッケージの下に隠れてしまう場合にも、ノズル先端
部が側方へと向けられるため、パッケージ下のＪベンド
型リードに対しても高温流体を有効に噴射することがで
き、支承なく接合作業を行うことができる。

【００４５】図８に示されるものは、高温流体吹き出し
用ノズル２０として好適なノズル先端形状であり、ここ
ではマルチ分岐型と称することとする。このノズルにあ
っては、複数の吹き出しポートから高温流体を吹き出す
ことで、被加熱部の温度分布をより均一なものとするこ
とができる。さらに、多数分岐とすることにより、複数
のリードピンが特定パターンで配列されているＱＦＰ部
品をハンダ付けするような場合に、複数のリードピンに
対して同時に高温流体を噴射することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、接合部のみを局部的にかつ非接触で加熱しつつ
母材間を接合することができる。従って、局部的な高温
雰囲気に晒されるのは接合部のみであるから、リフロー
炉を用いて回路基板全体を加熱する接合方法とは異な
り、電子部品に与える熱的影響は最小限に止められ、し
かも接合部の加熱は非接触にて行われるため、ハンダご
てを用いた接合方法とは異なり、リードピンが機械的な
ダメージを受けたり、位置ずれを起こすこともない。加
えて、接合材が加熱された際に発生する有害ガスは、高
温流体と同時に吸い込み用ポートから吸い込まれるた
め、作業環境を汚染することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を用いて電子部品をハンダ付けする
様子を示す図である。

【図２】本発明方法を実施するための装置の一例を示す
全体斜視図である。

【図３】本発明装置に用いられる加熱ヘッド筐体の模式
的断面図である。

【図４】本発明装置の作用を説明するための図である。

【図５】絞り型ノズルの例を示す図である。

【図６】拡開型ノズルの例を示す図である。

【図７】Ｌ字型ノズルの例を示す図である。

【図８】マルチ分岐型ノズルの例を示す図である。

【図９】従来のリフロー炉を用いた接合方法を説明する
ための図である。

【図１０】従来のハンダごてを使用したハンダ付けロボ
ットによる接合方法を説明するための図である。

【符号の説明】

１７電子部品１８ハンダペースト１９リードピン２０高温流体吹き出し用ノズル２０ａ高温流体吹き出し用ポート２１高温流体吸い込み用ノズル２１ａ高温流体吸い込み用ポート２２接合箇所２３局部的な高温雰囲気を示す矢印２４プリント配線基板２５電子部品２６ステージ３０，３１Ｘ軸方向ガイドレール３２，３３Ｘ軸方向駆動ユニット３４Ｙ軸方向ガイドレール３５Ｙ軸方向駆動ユニット３６Ｚ軸方向ガイドレール３７加熱ヘッド筐体３９吹き出し用ノズル駆動ユニット４０吸い込み用ノズル駆動ユニット４２高温流体吹き出し用ノズル４２ａ高温流体吹き出し用ポート４４高温流体吸い込み用ノズル４４ａ高温流体吸い込み用ポート４５流体ユニット４８集塵機Ａ１高温流体吹き出しノズルの軸線Ａ２高温流体吸い込みノズルの軸線 θ 両軸線のなす角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに近接して配置された一対のポート
の一方より高温流体を吹き出しながら、他方よりこれを
吸い込むことにより、それら一対のポート間に高温流体
による局部的な高温雰囲気を形成し、この高温雰囲気中
において接合材を加熱溶融させて母材間を接合すること
を特徴とする接合方法。
【請求項２】前記一対のポートの内で、高温流体を吹
き出すポートの開口面積は、高温流体を吸い込むポート
の開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記
載の接合方法。
【請求項３】前記高温流体は不活性ガスであることを
特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項４】前記高温流体の吹き出し方向の軸線と吸
い込み方向の軸線とのなす角度は鈍角であることを特徴
とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項５】前記吸い込まれた不活性ガスを循環させ
て再使用することを特徴とする請求項１に記載の接合方
法。
【請求項６】接合材の配置されたプリント配線基板を
水平状態にて載置するためのステージと、前記プリント配線基板の接合面側にあって、高温流体の
吹出用ポートを有する第１のノズルと高温流体の吸込用
ポートを有する第２のノズルとをそれらのポートが近接
するようにして保持してなる加熱ヘッドと、前記ステージと前記加熱ヘッドとを水平方向、垂直方
向、及び／又は、垂直軸を中心とする回転方向に相対移
動させつつ前記プリント配線基板上の接合箇所と前記加
熱ヘッドとの相対的な位置決めをなす位置決め機構と、を具備することを特徴とする接合装置。
【請求項７】高温流体の吹出用ポートを有する第１の
ノズルと高温流体の吸込用ポートを有する第２のノズル
とをそれらのポートが近接するようにして保持してなる
ことを特徴とする加熱ヘッド。
【請求項８】前記高温流体の吹き出し方向の軸線と吸
い込み方向の軸線とのなす角度は鈍角であることを特徴
とする請求項６若しくは請求項７に記載の接合装置又は
加熱ヘッド。
【請求項９】前記第１のノズル、及び／又は、第２の
ノズルは、その角度調整が可能なように前記加熱ヘッド
に保持されていることを特徴とする請求項６若しくは請
求項７に記載の接合装置又は加熱ヘッド。
【請求項１０】前記高温流体の吹出用ポートを有する
第１のノズルの先端部分の形状は絞り型であり、かつ高
温流体の吸込用ポートを有する第２のノズルの先端形状
は拡開型であることを特徴とする請求項６若しくは請求
項７に記載の接合装置又は加熱ヘッド。
【請求項１１】前記高温流体の吹出用ポートを有する
第１のノズルの先端部分の形状はＬ字型であることを特
徴とする請求項６若しくは請求項７に記載の接合装置又
は加熱ヘッド。
【請求項１２】前記高温流体の吹出用ポートを有する
第１のノズルの先端部分の形状はマルチ分岐型であるこ
とを特徴とする請求項６若しくは請求項７に記載の接合
装置又は加熱ヘッド。