JPH10178269A - 基板の半田付装置及び基板の半田付装置用の反り矯正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の反りの矯正を容易に行うことができる
基板の半田付け装置を提供すること。 【解決手段】 基板を加熱炉１３に通して半田を溶融す
ることにより電子部品１０を基板に半田付けするための
基板の半田付装置において、加熱炉１３内に基板を搬入
するために第１搬送速度で基板を搬送するための第１搬
送手段２ａと、第１搬送手段２ａの第１搬送速度に比べ
て速い第２搬送速度で基板を搬送するための第２搬送手
段２ｂであり、第１搬送手段２ａにより加熱炉１３内に
搬入されて加熱された基板が受渡されるとこの基板を加
熱炉１３の外に搬出するための第２搬送手段２時ｂと、
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の半田付装置
及びその装置の反り矯正装置に関し、詳しくは電子部品
を絶縁基板に仮固定したリフロー半田を溶融するための
加熱炉を通した絶縁基板の反りを矯正する矯正装置に関
するものであり、絶縁基板が比較的大きくても途中の搬
送を高速に行なうことにより半田の溶融状態を確保して
絶縁基板の反り矯正ができるようにした基板の半田付装
置及び半田付装置の反り矯正装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】リフロー方式による半田付けは、電子部
品をリフロー半田によって仮固定した絶縁基板を加熱炉
内に通過させて、一旦リフロー半田を溶融させて、その
後冷却して溶融半田を固化させることにより行う。絶縁
基板の反り矯正装置のついていない従来の半田リフロー
装置は図５に示しており、図５において電子部品をリフ
ロー半田によって仮固定した絶縁基板９は加熱炉１３を
通過させて一旦リフロー半田を溶融させ、その後冷却フ
ァン１６にて冷却して溶融半田を固化させる。この時の
温度の経時変化例を図８に示す。

【０００３】その際、図７のように絶縁基板９も軟化し
ており、絶縁基板９の幅方向ＤＷにおける中央部が自重
により下方へ下がり、絶縁基板９の反りが生じてしま
う。絶縁基板９の反りにより、特に大型のＩＣ等のよう
な電子部品ＰＡであって多数のリードｄを備えているも
のは半田不良を生じ易くなる。この問題を解決するため
に、図６のような絶縁基板の反り矯正装置２１を有する
従来のリフロー装置が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６のよう
な絶縁基板の反り矯正装置２１を有するリフロー装置は
図９の温度の経時変化例で示すようにリフロー半田が溶
融している高温状態で作動させる必要がある。しかし比
較的大きな絶縁基板９の場合には、図１０のような温度
の経時変化を示すが、絶縁基板９が加熱炉１３から完全
に出た位置にて、反り矯正装置２１が絶縁基板９の反り
の矯正を行なうために、加熱炉１３から距離が離れ時間
も多くかかり温度が低くなり、リフロー半田が固まって
しまうという問題が生じている。そこで本発明は上記課
題を解消するためになされたものであり、基板の反りの
矯正を容易に行える基板の半田付装置及び基板の半田付
装置用の反り矯正装置を提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、基板を加熱炉に通して半田を溶融することによ
り電子部品を基板に半田付けするための基板の半田付装
置において、加熱炉内に基板を搬入するために第１搬送
速度で基板を搬送するための第１搬送手段と、第１搬送
手段の第１搬送速度に比べて速い第２搬送速度で基板を
搬送するための第２搬送手段であり、第１搬送手段によ
り加熱炉内に搬入されて加熱された基板が受渡されると
この基板を加熱炉の外に搬出するための第２搬送手段
と、を備える基板の半田付装置により、達成される。本
発明では、基板が第１搬送手段により加熱炉内に搬入さ
れ、加熱して半田が溶融されたのを、基板が第２搬送手
段により第１搬送速度よりも速い第２搬送速度で加熱炉
の外に搬出されるので、加熱炉の基板は高速で加熱炉よ
り搬出でき、半田が溶融している高温状態で基板の反り
の矯正ができる。このため、基板の反り矯正が容易に行
える。

【０００６】また本発明にあっては、基板を加熱炉に通
して半田を溶融することにより電子部品を基板に半田付
けした後の基板の反りを矯正するための基板の半田付装
置用の反り矯正装置であり、加熱炉内に第１の搬送速度
で搬入して、この第１搬送速度に比べて速い第２搬送速
度で加熱炉の外に搬送した基板に対して押圧力を与えて
基板の反りを矯正する基板の半田付装置用の反り矯正装
置により、達成される。本発明では、加熱した基板は第
１搬送速度より速い第２搬送速度で加熱炉より搬出でき
るので、加熱炉の基板は高速で加熱炉より搬出でき、半
田が溶融している高温状態で基板の反りの矯正ができ
る。このため、基板の反り矯正が容易に行える。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００８】以下、本発明の実施の形態を図１、図２、
及び図３を用いて説明する。図１の１は半田リフロー装
置であり、半田付装置としての半田リフロー装置１は基
板搬送チェーン２ｂ，２ｂと、基板搬送チェーン２ａ，
２ａと、加熱炉１３と、冷却用ファン１６及び反り矯正
装置１７等から成る。基板搬送チェーン２ｂ，２ｂ及び
２ａ，２ａは、左右一対の金属性のローラーチェーンで
ある。図１のスプロケットホィール３ｂ，３ｂ及び３
ａ，３ａは、それぞれ駆動モータ５０ｂ及び駆動モータ
５０ａに回動自在に連結されている。駆動モータ５０ａ
は、制御部１００のシーケンスにより回転数を切替えら
れるようになっている。スプロケットホィール４ｂ，４
ｂ及び４ａ，４ａは従動側ホィールで自由に回転できる
ようになっている。基板搬送チェーン２ｂ，２ｂ及び２
ａ，２ａは、図２の外側のローラリンクプレート５，５
と内側のローラリンクプレート６，６とを有する。これ
らのプレート５，６に対して回動自在に連結している連
結ピン７，７の一端７ａ，７ａ（以下、「基板支持部」
と言う。）が、内側へ向けてある程度の長さで突出して
いる。

【０００９】図２の８は両面回路基板である。９は両面
回路基板８のベースとしての絶縁基板である。電子部品
１０は絶縁基板９の一方の面９ａに、そして電子部品１
１は絶縁基板９の他方の面９ｂに半田によって固定され
る。絶縁基板９の左右両側縁部９ｃ，９ｃが、基板搬送
チェーン２ｂ，２ｂ及び２ａ，２ａの連結ピンの基板支
持部７ａ，７ａ上に載置される。この両側縁部９ｃ，９
ｃは、基板８の搬送方向に関して平行である。絶縁基板
９は、基板搬送チェーン２ｂ，２ｂ及び２ａ，２ａの上
側の走行区間１２ｂ，１２ａ（以下、「往路区間」と言
う。）を搬送される。

【００１０】図１の１３は加熱炉であり、略密閉された
内部空間を有する外筐１４内にはヒーター１５が配置さ
れて成る雰囲気方式のもので、外筐１４の前後両壁には
横長の通過口１４ａ，１４ａが形成されている。基板搬
送チェーン２ｂ，２ｂ及び２ａ，２ａの上下のそれぞれ
の走行区間１２ｂ，１２ａの中間部が、上記通過口１４
ａ，１４ａを各別に通されて、基板搬送チェーン２ｂ，
２ｂ及び２ａ，２ａの走行区間の途中に加熱炉１３が位
置されている。従って、上記往路区間１２ｂ，１２ａの
始端部において基板搬送チェーン２ｂ，２ｂ及び２ａ，
２ａに載置された絶縁基板９は、基板搬送チェーン２
ｂ，２ｂ及び２ａ，２ａの走行に従って往路区間１２
ｂ，１２ａを搬送されて行き、加熱炉１３内を通過する
ときに加熱され、これによって、絶縁基板９上のリフロ
ー半田が溶融される。

【００１１】図１の１６は基板搬送チェーン２ａ，２ａ
の往路区間１２ａの終端部の上方に配置された冷却用フ
ァンである。加熱炉１３から出てきた絶縁基板９は、後
述する反り矯正装置１７による反り矯正が施された後、
この冷却用ファン１６により冷却される。これにより、
加熱炉１３内で溶融されたリフロー半田が固化されて、
図２の電子部品１０，１０及び１１，１１の半田付けが
確実に行える。

【００１２】図１の１７は反りの矯正装置であり、この
装置１７は、絶縁基板９を下方から押圧する矯正治具１
８と、この矯正治具１８を上下方向へ移動させるエアシ
リンダ２１と、基板搬送チェーン２ａ，２ａにより搬送
されて来た絶縁基板９を矯正治具１８と対応した位置で
止めるための基板停止部材２３と、該基板停止部材２３
を上下方向へ移動するためのエアシリンダ２４と、矯正
治具１８によって押圧される絶縁基板９の左右幅方向の
両側縁９ｃ，９ｃの上方への移動を阻止するための受け
レール（押え手段）２６等から成る。このエアシリンダ
２１と矯正治具１８は押圧手段を構成している。図２の
１９は矯正治具１８のベース台である。このベース台１
９は、前後方向に長い長方形状の平板状をしており、そ
の上面には多数のピン取付めねじ１９ａがベース台１９
にその左右方向及び前後方向へ比較的小さなピッチで略
規則的に配列されている。

【００１３】図２の２０は矯正治具１８の矯正ピンであ
り、略棒状をしており、その上端部は上端へ行くに従っ
て細くなる円錐状である。この矯正ピン２０の上端２０
ａが丸みを帯びるように形成され、その下端部２０ｂは
他の部分より細いおねじに形成されている。矯正ピン２
０の下端部２０ｂがベース台１９のピン取付めねじ１９
ａの所定のものに螺合されることにより、ベース台１９
にその上面から垂直に突出するように取付けられてい
る。

【００１４】図２の２１は矯正治具１８を上下方向に移
動するためのエアシリンダであり、基板搬送チェーン２
ａ，２ａの往路区間１２ａの終端部下方に配置され、そ
のピストンロッド２２が上下方向に移動する。矯正治具
１８のベース台１９の下面の中央は、基板搬送チェーン
２ａと２ａとの間の位置において、ピストンロッド２２
の上端部に着脱自在に固定されている。これにより、矯
正治具１８は図２に示す待機位置、即ち、矯正ピン２０
の上端が往路区間１２ａ側の基板搬送チェーン２ａ，２
ａよりある程度下方に位置した待機位置と、図３に示す
ように矯正ピン２０の上端が基板搬送チェーン２ａ，２
ａに載置された状態の絶縁基板９の下面と同じか又は稍
上方に位置した押圧位置との間を移動する。

【００１５】図１の２３は基板停止部材であり、軸方向
が上下方向に延びる棒状をしている。２４は上記エアシ
リンダ２１の加熱炉１３から離れた側に配置された別の
エアシリンダであり、そのピストンロッド２５が上下方
向に移動する。基板停止部材２３は、基板搬送チェーン
２ａと２ａとの間の略中央に位置した状態で、ピストン
ロッド２５の上端部に固定されている。これにより、基
板停止部材２３は、図１に示すようにその上端部が基板
搬送チェーン２，２に載置された状態の絶縁基板９の上
面より上方へ突出した阻止位置と、絶縁基板９の下面よ
り低い位置に位置した待機位置との間を移動する。この
基板停止部材２３が阻止位置に来ている状態で、絶縁基
板９が往路区間１２ａの終端部まで搬送されて来ると、
絶縁基板９の前側縁が基板停止部材２３に当接してその
位置（以下、「被矯正位置」と言う。）で搬送方向への
移動が阻止され、この状態で、絶縁基板９は矯正治具１
８の真上に位置する。

【００１６】受けレール２６は、上記被矯正位置に位置
された絶縁基板９の左右両側縁９ｃ，９ｃの上面より高
いところに配置されている。２７，２８及び２９及び３
０は往路区間１２ａ上の絶縁基板９の位置を検出するた
めの位置センサであり、いずれも上記往路区間１２ａに
おける絶縁基板９の通過位置より高いあるいは低い位置
に配置される。

【００１７】センサ２７（以下、「第１のセンサ」と言
う。）は、矯正装置１７と加熱炉１３との間の位置に、
位置されている。別のセンサ２８（以下、「第２のセン
サ」と言う。）は、被矯正位置に来た絶縁基板９の加熱
炉１３側の側縁の略上方の位置に、位置されている。別
のセンサ２９（以下、「第３のセンサ」と言う。）は上
記第２のセンサ２８より加熱炉１３から離れる方向に離
間した位置に、位置されている。別のセンサ３０（以
下、「第４のセンサ」と言う。）は、往路区間１２ａの
入口側に、別のセンサ３１（以下、「第５のセンサ」と
言う。）は第２のセンサ２８よりも加熱炉側の位置にそ
れぞれ配設されている。尚、モータ５０ａ，５０ｂ、反
り矯正装置１７、シリンダ２４、冷却用ファン１６等は
制御部１００がコントロールし、センサ２７〜３１の検
知信号は制御部１００に知らされる。

【００１８】次に、上述した装置の動作について、図
１、図２及び図３を用いて説明する。マウント工程で
は、絶縁基板９のマウント用の面９ａに電子部品１０を
仮固定する。その絶縁基板９の面９ａが上方を向いた状
態で、往路区間１２ｂの始端部において、絶縁基板９を
基板搬送チェーン２ｂ，２ｂに載置し、基板搬送チェー
ン２ｂ，２ｂを走行させて絶縁基板９を往路区間１２ｂ
の終端へ向け搬送する。終端に到達した絶縁基板９は、
基板搬送チェーン２ｂ，２ｂから２ａ，２ａに乗り移
り、その先端がセンサ３０に検知された時点で、基板搬
送チェーン２ａ，２ａは低速から高速走行に切替わる。
この時の基板搬送チェーン２ａ，２ａの第２搬送速度Ｖ
２は、基板搬送チェーン２ｂ，２ｂの第１搬送速度Ｖ１
よりも大きい値である。次に、絶縁基板９がセンサ３１
に検知されると、基板搬送チェーン２ａ，２ａは高速か
ら低速走行に切替わり、絶縁基板９が基板停止部材２３
に当たる時の衝撃を小さくする。

【００１９】ところで、絶縁基板９は途中加熱炉１３内
で加熱され、電子部品１０を仮固定しているリフロー半
田が溶融する。この時、絶縁基板９が軟化されるため、
その自重により左右幅方向における中央部が稍下方へ下
がるように反りが生じる。そこで、絶縁基板９が前記第
１のセンサ２７の下方に位置したとき、絶縁基板９が被
矯正位置の近くまで来たことが検知される。この検知に
よりその後に行われる反りの矯正及び冷却等の処理を行
う各装置又は部材が初期状態に設定される。即ち、冷却
用ファン１６は停止され、矯正治具１８は待機位置にあ
り、基板停止部材２３は阻止位置にあることを確認する
と共に、万が一、これら装置又は部材が初期状態に戻さ
れていない場合は、センサ２７の検知によりこれらの装
置又は部材が初期状態に戻される。

【００２０】次に、絶縁基板９は、阻止位置に来ている
基板停止部材２３に当接されそこから先への移動が阻止
されて被矯正位置に到達する。このことは第２のセンサ
２８によって検出される。この第２のセンサ２８の検出
をトリガーとして、反りの矯正治具１８が前記押圧位置
へと移動され、その矯正ピン２０の上端２０ａが絶縁基
板９の下面である第二のマウント面９ｂに当接して、絶
縁基板９の左右幅方向の略中央を上方へ向けて押し上げ
る。

【００２１】図３のように、押し上げられた絶縁基板９
は基板搬送チェーン２，２から上方へ隔間されるととも
に、これと略同時に絶縁基板９の左右両側縁９ｃ，９ｃ
が前記受けレール２６，２６に当接して、これら側縁９
ｃ，９ｃの上方への移動が阻止される。これにより、図
２から図３に示すように絶縁基板９は左右幅方向の中央
部が下方へ下がるように生じていた反りを除かれて略平
坦状に整形しかつ矯正される。更に、矯正治具１８が押
圧位置へと移動した後、所定のタイミングで冷却用ファ
ン１６が回転され、これにより、軟化していた絶縁基板
９及びそれまで溶融されていたリフロー半田が冷却され
て、絶縁基板９が平坦状に矯正された状態で硬化される
と共に、リフロー半田が固化して電子部品１０の半田付
けが確実に行われる。

【００２２】冷却用ファン１６の運転が開始された後一
定時間が経過すると、冷却用ファン１６が停止され、矯
正治具１８及び基板停止部材２３が待機位置へと移動さ
れる。これにより、絶縁基板９は基板搬送チェーン２
ａ，２ａにより半田リフロー装置１から次工程へ送り出
されて行く。絶縁基板９が被矯正位置から搬送されて次
工程へ送り出されたことは第３のセンサ２９によって検
出され、この検出により、基板停止部材２３が阻止位置
へと移動される。以上のように、本発明の実施の形態の
基板の半田付装置では、第１搬送手段である基板搬送チ
ェーン２ｂの第１搬送速度Ｖ１に比べて速い第２搬送速
度で基板９を搬送するための第２搬送手段である基板搬
送チェーン２ｂは、第１搬送手段により加熱炉内に搬入
されて加熱された基板が受渡されるとこの基板を加熱炉
の外に搬出する。また本発明の実施の形態の基板の半田
付装置の反り矯正装置では、加熱炉１３内に第１の搬送
速度で搬入して、この第１搬送速度に比べて速い第２搬
送速度で加熱炉の外に搬送した基板９に対して押圧力を
与えて基板の反りを矯正する。これにより、加熱炉の基
板は高速で加熱炉より搬出でき、半田が溶融している高
温状態で基板の反りの矯正ができる。つまり、図４の矯
正開始点ＰＲに示すように、高温状態で絶縁基板９の反
りの矯正開始ができる。このため、基板の反り矯正が容
易に行える。ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れない。たとえば第１及び第２搬送手段はチェーン方式
のもの以外の他の方式のものを採用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板の反りの矯正を容易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半田付装置の好ましい実施の形態を示
す図。

【図２】半田付装置の反り矯正位置を示し、基板の反り
矯正前の状態を示す図。

【図３】半田付装置の反り矯正位置を示し、基板の反り
矯正状態を示す図。

【図４】図１の装置による加熱状態における反りの矯正
開始点を示す図。

【図５】従来の半田付装置を示す図。

【図６】従来の別の半田付装置を示す図。

【図７】反った基板の側を示す図。

【図８】従来の装置での温度の経時変化を示す図。

【図９】従来の装置での温度の経時変化を示す図。

【図１０】従来の装置での温度の経時変化を示す図。

【符号の説明】

１・・・半田リフロー半田、２ａ・・・基板搬送チェー
ン（第１搬送手段）、２ｂ・・・基板搬送チェーン（第
２搬送手段）、３ａ・・・スプロケットホィール（駆動
側）、３ｂ・・・スプロケットホィール（駆動側）、４
ａ・・・スプロケットホィール（従動側）、４ｂ・・・
スプロケットホィール（従動側）、９・・・絶縁基板、
１０・・・電子部品（上面）、１３・・・加熱炉、１７
・・・反り矯正装置、２０・・・矯正ピン、２１・・・
エアシリンダ（押圧手段）、２２・・・ピストンロッド
（押圧手段）、２６・・・受けレール（押え手段）、５
０ａ・・・駆動モータ、５０ｂ・・・駆動モータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を加熱炉に通して半田を溶融するこ
   とにより電子部品を基板に半田付けするための基板の半
   田付装置において、 加熱炉内に基板を搬入するために第１搬送速度で基板を
   搬送するための第１搬送手段と、 第１搬送手段の第１搬送速度に比べて速い第２搬送速度
   で基板を搬送するための第２搬送手段であり、第１搬送
   手段により加熱炉内に搬入されて加熱された基板が受渡
   されるとこの基板を加熱炉の外に搬出するための第２搬
   送手段と、を備えることを特徴とする基板の半田付装
   置。
2. 【請求項２】 第２搬送手段の途中に配置されて、第２
   搬送手段により加熱炉の外に搬出された基板の反りを矯
   正するための反り矯正装置を備える請求項１に記載の基
   板の半田付装置。
3. 【請求項３】 基板は電子部品を支持する絶縁基板であ
   り、第１搬送手段と第２搬送手段は、基板の搬送方向に
   関して平行な両側部を支持して搬送する請求項１に記載
   の基板の半田付装置。
4. 【請求項４】 反り矯正装置は、基板の一方の面を押さ
   える押上手段と、この押上手段により押し上げられた基
   板の他方の面を押さえる押え手段と、を備える請求項２
   に記載の基板の半田付装置。
5. 【請求項５】 基板を加熱炉に通して半田を溶融するこ
   とにより電子部品を基板に半田付けした後の基板の反り
   を矯正するための基板の半田付装置用の反り矯正装置で
   あり、 加熱炉内に第１の搬送速度で搬入して、この第１搬送速
   度に比べて速い第２搬送速度で加熱炉の外に搬送した基
   板に対して押圧力を与えて基板の反りを矯正することを
   特徴とする基板の半田付装置用の反り矯正装置。
6. 【請求項６】 反り矯正装置は、基板の一方の面を押さ
   える押上手段と、この押上手段により押し上げられた基
   板の他方の面を押さえる押え手段と、を備える請求項５
   に記載の基板の半田付装置用の反り矯正装置。