JPH09277039A - 超音波振動半田付け装置のワーク支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークを自由運動しやすい状態に支持して、
ワークを超音波振動と全体的に共振することで、ワーク
への半田の乗りを良くして、ワークに半田をむらなく均
一に付けることができると共に、ワークを半田に浸す時
間及び超音波振動の印加時間も短くする。 【解決手段】 チャックベース２２のワーク収容空間２
１の内部でワーク４０を弾性支持部材３１で支持した
後、チャックベース３１を下降して、ワーク４０を半田
槽の内部で加熱溶融された半田に浸すと共に、この溶融
された半田に超音波振動を作用させることにより、ワー
ク４０が全体的に超音波振動に共振して前後に自由運動
させる。

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、超音波振動半田
付け装置において、被半田付け部品であるワークを支持
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板の配線パターンに半田を付
けたり、抵抗体やコンデンサー又はＩＣ等のような電子
・電気部品のリード線に半田を付けたり、電子・電気部
品のリード線を実装したプリント基板の配線パターンに
半田で接続したり、金属製の２つの部品を半田で結合す
る場合、半田槽の内部で加熱溶融された半田に、超音波
振動を作用させることにより、ワークの被半田付け部分
にフラックスを塗布しないで、ワークに半田を付ける超
音波振動半田付け装置は知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような超音波振動
半田付け装置では、ワークを多軸テーブルに設けたチャ
ックに取り付けたり、ワークを作業者が治具を介して手
で持って、ワークを溶融された半田に浸すことで、半田
付け作業を行っており、ワークが超音波振動に共振しえ
ない状態であって、ワークへの半田の乗りが悪く、ワー
クを半田に浸す時間（濡れ時間）も長くなる傾向にあっ
た。

【０００４】そこで、この発明は、ワークを自由運動し
やすい状態に支持して、ワークを超音波振動と全体的に
共振することで、ワークへの半田の乗りを良くして、ワ
ークに半田をむらなく均一に付けることができると共
に、ワークを半田に浸す時間及び超音波振動の印加時間
も短くすることができる超音波振動半田付け装置のワー
ク支持装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の半田槽の内部
で半田を加熱溶融すると共に、この溶融された半田に超
音波振動を作用させて、ワークに半田を付ける超音波振
動半田付け装置のワーク支持装置は、ワーク収容空間を
有するチャックベースと、チャックベースの相対峙する
左右側部に取り付けられワーク収容空間に収容されたワ
ークを挟むように弾性的に支持する弾性支持部材とを備
えたことを特徴としている。この請求項１の構成によれ
ば、ワーク支持装置のチャックベースのワーク収容空間
の内部でワークを弾性支持部材で支持した後、当該チャ
ックベースを下降して、ワーク４０を半田槽の内部で加
熱溶融された半田に浸すと共に、この溶融された半田に
超音波振動を作用させることにより、ワークが全体的に
超音波振動に共振して前後に自由運動し、ワークへの半
田の乗りを良くして、ワークに半田をむらなく均一に付
着することができて、ワークを半田に浸す時間及び超音
波振動の印加時間も短くすることができる。また、チャ
ックベースの左右側部に縦溝を形成し、これらの縦溝の
内部に弾性支持部材で挟むように支持されたワークを未
接触に取り込むようにすれば、超音波振動に共振するワ
ークの共振器からの距離を適切に規制することができ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１〜５は一実施形態を示してい
る。図５において、超音波振動田付け装置は、上方に開
放された浴槽タイプの半田槽１の内部に投入された半田
２をヒーター３で溶融し、この溶融された半田２を図外
のモータで駆動されたポンプ４でポンプ槽５から作業槽
６の内部に上昇して作業槽６の上側開口縁部より半田槽
１中における半田２の液面２ａにオーバーフローしてポ
ンプ４に吸引されるように還流する一方、振動子７に結
合された共振器８を半田槽１の外壁に半田２がオーバー
フローする作業槽６の作業液面２ｂの近傍に位置するよ
うに取り付けてある。振動子７は図外の超音波発生器か
ら供給された電力により所定周波数の縦波の超音波振動
を発生して出力する、電気エネルギーを機械エネルギー
に変換する圧電素子又は磁歪素子等からなる電気音響変
換器又は電気振動変換器である。共振器８は振動子７か
ら伝達された超音波振動に共振して最大振動振幅点と最
小振動振幅点とを提供する所定の長さを有し、振動子７
の出力端と共振器８の結合端との双方に形成された図外
のねじ孔と図外の無頭ねじとで同軸状に結合されてい
る。この共振器８は良好な音響特性を有するチタン等の
ような合金から棒状に形成されていて、半田槽１の内部
で溶融された半田２に超音波振動を作用する超音波ホー
ンそのものになっていると共に、振動子７から見て、最
大振動振幅点ｆ１から最大振動振幅点ｆ３までの１／２
波長の長さを有し、最小振動振幅点ｆ２の全外周面より
外側に突出された環状の支持部８ｂを半田槽１の外側面
に取り付けたことで半田槽１に固定されている。この支
持部８ｂより前方に突出する共振器８の前半部が半田槽
１より作業槽６の内部に突出している。

【０００７】また、半田槽１はワーク支持装置１０を備
えている。このワーク支持装置１０は半田槽１の上部に
設けられた支持ベース１１を有し、支持ベース１１上に
レバー１２の一端を回転自在に連結してある。レバー１
２の前端部に形成された長孔１３に摺接係合されたチャ
ックアーム１４は、半田槽１の上部に跨設された一対の
ストッパ１５，１６間より支持ベース１１と半田槽１の
前壁との間の空間を経由して作業槽６の内部まで達する
長さを有しており、その下部に被半田付け部品としての
プリント基板のようなワーク４０を自由運動可能に両端
支持するチャック部１７を設けてある。前記レバー１２
の中間部には支持ベース１１上に立設された支柱１８に
回転自在に取り付けられたエアーシリンダー１９のピス
トンロッドを回転自在に連結してあり、エアーシリンダ
ー１９が縮小動作すると、レバー１２が支持ベース１１
との連結点２０を中心として上方に回転して、チャック
アーム１４が長孔内を摺動すると共にストッパ１５，１
６に案内されながら上方に移動して、チャック部１７に
支持されたワーク４０が作業槽６の溶融された半田２よ
り引き上げられる。このワーク４０が引き上げられた状
態において、エアーシリンダー１９が伸長動作すると、
レバー１２が連結点２０を中心として下方に回転して、
チャックアーム１４が長孔１３内を摺動すると共にスト
ッパ１５，１６に案内されつつ下方に移動し、チャック
部１７に支持されたワーク４０が作業槽６の溶融された
半田２に浸されて共振器８の前端面と所定間隔を以て相
対峙するように配置される。

【０００８】図１〜４において、前記チャック部１７は
チャックアーム１４の下端に下方と前後に開放されたワ
ーク収容空間２１が形成されるように連接されたコ字形
のチャックベース２２を備えている。チャックベース２
２の相対峙する一対の左右側部２３，２４には、図３に
示すワーク４０の左右側部を未接触に取り込む縦溝２
５，２６を形成してある。各縦溝２５，２６はチャック
ベース２２の左右側部２３，２４を構成する基部に形成
された凹部２７，２８と、凹部２７，２８の前面を閉鎖
するようにチャックベース２２の基部に後述する弾性支
持部材３１を取り付けるボルト３７とナット３８とで共
締めされた駒２９，３０とで形成されている。このチャ
ックベース２２の左右側部２３，２４には、図１〜３に
示すように、弾性支持部材３１を前後に設けている。各
弾性支持部材３１は図４にも示すように縦長な取付ベー
ス３２に複数の貫通孔３３，３４を有すると共に、取付
ベース３２の上下部より同方向に延設された支持片３
５，３６を有している。各支持片３５，３６は取付ベー
ス３２より水平に延びる横片３５ａ，３６ａ、当該横片
３５ａ，３６ａの延設端より上方又は下方に延びる縦片
３５ｂ，３６ｂ、縦片３５ｂ，３６ｂの先端で同方向に
曲折形成された屈曲部３５ｃ，３６ｃとを備えている。
各弾性支持部材３１は図２〜３に示すように、チャック
ベース２２の左右側部２３，２４に当該左右側部２３，
２４をそれらの前面及び後面より挟むようにしてボルト
３７とナット３８とで締結されている。このチャックベ
ース２２に取り付けられた状態において、各弾性支持部
材３１は、前後に相対峙するように配置された屈曲部３
５ｃ，３６ｃにワーク４０をワーク収容空間２１の下方
より挿入することで、横片３５ａ，３６ａや縦片３５
ｂ，３６ｂが互いに外側に弾性変形し、それらの復元弾
性にて屈曲部３５ｃ，３６ｃがワーク４０の左右側部２
３，２４の上下部分を挟むように支持する。

【０００９】この実施形態では、共振器８以外で半田２
に触れる部分の構成部分はステンレス等のように半田２
の付着しにくい嫌半田性を有する材料で形成するか、当
該部分の半田２に触れる表面をフッ素樹脂又はテフロン
等のように半田２の付着しにくい嫌半田性を有する材料
で被膜を形成してある。

【００１０】この実施形態の構造によれば、半田槽１の
内部に投入した半田２をヒーター３で溶融した後に、ポ
ンプ４を駆動して半田２を半田槽１の内部で還流させた
状態で、ワーク支持装置１０の上昇限度位置に停止され
たチャック部１７のワーク収容空間２１の下方よりワー
ク４０の左右側部を弾性支持部材３１の互いに前後に相
対峙する屈曲部３５ｃ，３６ｃとの間に横片３５ａ，３
６ａや縦片３５ｂ，３６ｂによる弾性に抗して押し込む
ことで、ワーク４０をワーク収容空間２１の内部におい
て弾性支持部材３１で支持させた後、当該チャック部１
７を下降して、ワーク４０を図１に示すように半田２に
浸すと共に共振器８と対向配置する一方、振動子７への
電力供給で共振器８を縦波の超音波振動で共振させる
と、この超音波振動が共振器８から半田２を経由してワ
ーク４０に作用する。この場合、図１〜３に示すように
チャック部１７のワーク収容空間２１において、ワーク
４０が弾性支持部材３１の屈曲部３５ｃ，３６ｃで挟む
ように弾性的に支持されているので、ワーク４０が全体
的に前記超音波振動に共振して前後に自由運動し、ワー
ク４０が例えばプリント基板でもその配線パターンにむ
らなく均一に付着する。

【００１１】しかも、弾性支持部材３１で挟むように支
持されたワーク４０の左右側部がチャックベース２２の
縦溝２５，２６の内部に未接触に取り込まれているの
で、前記超音波振動に共振するワーク４０の共振器８か
らの距離を適切に規制することができる。

【００１２】そして、前記ワーク４０を半田２の中に浸
してから所定時間の経過後に、ポンプ４を停止して、半
田２の還流を止めると共に、ワーク支持装置１０のチャ
ック部１７を上昇して、ワーク４０を半田２より引き上
げて、前記ワーク４０に付着した半田２が固化したら、
当該ワーク４０を下方に引き抜いてチャック部１７より
取り外すことにより、ワーク４０に半田２を付ける作業
の１サイクルを終了する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態のワーク支持装置を示す斜視図。

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】 図２のＢ矢視図。

【図４】 同実施形態の弾性支持部材を示す斜視図。

【図５】 同実施形態の超音波振動半田付け装置を示す
断面図。

【符号の説明】

１ 半田槽、２ 半田、８ 共振器、１０ ワーク支持
装置、１７ チャック部、２２ チャックベース、３１
弾性支持部材、４０ ワーク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田槽の内部で半田を加熱溶融すると共
   に、この溶融された半田に超音波振動を作用させて、ワ
   ークに半田を付ける超音波振動半田付け装置のワーク支
   持装置において、ワーク収容空間を有するチャックベー
   スと、チャックベースの相対峙する左右側部に取り付け
   られワーク収容空間に収容されたワークを挟むように弾
   性的に支持する弾性支持部材とを備えたことを特徴とす
   る超音波振動半田付け装置のワーク支持装置。