JPH10335809A - 半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板を高温状態に保ったまま半田の溶融
状態を確保してその反りの矯正を行えるようにする。 【解決手段】 半田付け装置１において、回路基板２を
加熱するための第１の加熱部４と第２の加熱部５とを備
え、上記第２の加熱部による加熱が不要となった時に、
その加熱を瞬時に遮断することができる加熱遮断機構２
５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半田付け装置に関
し、回路基板を高温状態に保ったまま半田の溶融状態を
確保してその反りの矯正を行えるようにするものであ
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回路基板を加熱炉
内を通過させて、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もの
である。

【０００３】図６及び図７は従来のリフロー方式による
半田付け装置ａ及び半田付け装置ａにおける半田（リフ
ロー半田）の温度特性を示すものである。

【０００４】半田付け装置ａにおいては、電子部品ｂ、
ｂ、・・・（その内の１のみを図示する）がリフロー半
田によって仮固定された回路基板ｃを、加熱炉ｄを通過
させることによって、一旦、リフロー半田を溶融させ、
冷却ファンｅによって冷却して溶融しているリフロー半
田を固化させるものである。図７は、その時のリフロー
半田の温度の経時変化の例を示すものである。

【０００５】ところで、上記半田付け装置ａにおいて
は、加熱炉ｄによって加熱されると回路基板ｃも軟化し
て、図８に示すように、回路基板ｃの幅方向ＤＷにおけ
る中央部が自重によって下方に下がってしまい、回路基
板ｃに反りが生じる。このような、回路基板ｃの反りに
より、特に、大型のＩＣ等のように、多数のリードｆ、
ｆ、・・・を備えている電子部品ｂにおいては、一部の
リードｆ、ｆ、・・・が回路基板ｃから浮いてしまっ
て、そのままの状態でリフロー半田が固化すると、リー
ドｆ、ｆ、・・・が接触不良となってしまうという問題
があった。

【０００６】そこで、上記したような回路基板ｃの反り
によって生じる問題を解消するために、図９に示すよう
に、回路基板ｃの反り矯正機構ｇを有する半田付け装置
ｈが用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな反り矯正機構ｇを有する半田付け装置ｈにおいては
回路基板ｃの反りの矯正は、図１０に示すように、矯正
開始点がリフロー半田の液相温度よりも高い時点、即
ち、リフロー半田が溶融している状態で行う必要があ
る。

【０００８】しかしながら、比較的大きな回路基板ｉの
場合においては、半田付け装置ｈの反り矯正機構ｇは回
路基板ｉが加熱炉ｄから外部に出た状態で反りの矯正を
行うという構造であり、しかも、加熱炉ｄと反り矯正機
構ｇとの間の搬送経路上の距離が離れているので、回路
基板ｉの温度が下がって、図１１に示すように、矯正開
始点がリフロー半田の液相温度よりも低い時点となる、
即ち、回路基板ｉの温度が低くなり過ぎてリフロー半田
が固まってしまった状態で反りを矯正することとなっ
て、回路基板ｉの反りは矯正できても電子部品ｂのリー
ドｆ、ｆ、・・・の半田付けの不良は解消することはで
きないという問題があった。

【０００９】そこで、本発明半田付け装置は、上記問題
点に鑑み、回路基板の反りの矯正を行うと共に、電子部
品の半田付け不良をも防止することを課題とするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明半田付け装置は、
上記課題を解決するために、回路基板を加熱するための
第１の加熱部と第２の加熱部とを備え、第２の加熱部に
よる加熱が不要となった時にその加熱を瞬時に遮断する
ことができる加熱遮断機構を設けたものである。

【００１１】従って、回路基板は第１の加熱部によりリ
フロー半田が溶融した状態になるように加熱され、その
後の回路基板の搬送中にその温度が低下しないように第
２の加熱部で加熱されてリフロー半田の溶融状態が保た
れ、その状態のまま回路基板の反りの矯正を行うことが
できるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明半田付け装置の実施
の形態について、図１乃至図５を用いてその詳細を示
す。

【００１３】半田付け装置１は、回路基板２に電子部品
の半田付けを行うためのものであり、搬送機構３、第１
の加熱部４、第２の加熱部５、冷却ファン６及び反り矯
正機構７等から成るものである。

【００１４】尚、以下の説明において、上下、前後及び
左右の方向について述べるときは、図１における上下を
そのまま上方及び下方、左右を後及び前方とし、図２に
おける左右をそのまま左方及び右方とする。

【００１５】回路基板２は、例えば、両面回路基板であ
り、ベースとなる絶縁基板８の両面に電子部品９、９、
・・・が半田によって固定されて成る比較的大きなもの
である。

【００１６】搬送機構３は、図示しないモータによって
駆動され、図２に示すように、それぞれスプロケットホ
イール１０、１０の間に架け渡された１対のチェーン１
１、１１を左右にある程度離間して配置して成るもので
ある。

【００１７】また、左右のチェーン１１、１１の各ロー
ラリングプレートを連結する連結ピンは一端部がそれぞ
れ右方及び左方に向かってある程度の長さで突出し、こ
れら突出した連結ピンの一端部が基板支持部１２、１
２、・・・となっている。

【００１８】第１の加熱部４は加熱炉であり、略密閉さ
れた内部空間を有する筐体１３内にヒータ１４が配置さ
れて成る。筐体１３の前後の壁部には上下に２つずつ、
横長の通過口１５、１５、・・・が形成されている。そ
して、上記搬送機構３のチェーン１１、１１がそれぞれ
通過口１５、１５、・・・を各別に通され、これによっ
て、搬送機構３の途中に第１の加熱部４が配置されてい
ることになる。尚、第２の加熱部５については後述す
る。

【００１９】冷却ファン６は、搬送機構３の略前端に近
い部分の上方に配置され、後述するように、加熱された
回路基板２が反り矯正機構７によって反りが矯正された
後に、これを冷却するためのものである。

【００２０】反り矯正機構７は、回路基板２を下方から
押圧する矯正治具１６と、該矯正治具１６を上下に移動
させるエアシリンダ１７と、搬送機構３によって搬送さ
れてきた回路基板２を矯正治具１６に対応した位置で停
止させるための基板停止部材１８と、該基板停止部材１
８を上下に移動させるためのエアシリンダ１９と、矯正
治具１６によって押圧される回路基板２の左右の両側縁
の上方への移動を阻止するための押え部材２０、２０等
から成るものである。

【００２１】矯正治具１６とエアシリンダ１７は押圧機
構を構成する。即ち、矯正治具１６のベース台２１の上
面には、図２及び図３に示すように、上部が略円錐状を
為すと共にその先端が丸みを帯びるように形成された略
棒状の矯正ピン２２、２２、・・・が多数突設されてい
る。そして、ベース台２１の下面の中央がエアシリンダ
１７の上端に連結され、これによって、矯正治具１６
は、図２に示す待機位置と、図３に示す押圧位置との間
を移動するようにされている。

【００２２】基板停止部材１８は、図２及び図３に示す
ように、搬送機構３のチェーン１１、１１の間に位置し
た状態でエアシリンダ１９の上端と連結され、その上端
部が搬送機構３に載置された状態の回路基板２の上面よ
りも上方に突出した阻止位置と、図１に示す回路基板の
下面よりも低い位置に位置した待機位置との間を移動す
るようにされている。

【００２３】そして、基板停止部材１８は、搬送機構３
の前端部まで回路基板２が搬送されてきた時に、図示し
ない位置センサによってその位置が所望の位置に近づい
ていることが検出され、該検出結果に基づいてエアシリ
ンダ１９が作動して基板停止部材１６が上昇して阻止位
置に移動し、該阻止位置に移動した基板停止部材１６に
回路基板２の前側縁が当接して、回路基板２はその位置
（以下、「被矯正位置」という。）に停止せしめられ
る。尚、上記被矯正位置においては、回路基板２は矯正
治具１６の真上に位置するようになる。

【００２４】押え部材２０、２０は、図２及び図３に示
すように、被矯正位置に位置した回路基板２の左右の両
側縁の上方に配置されている。

【００２５】第２の加熱部５は、第１の加熱部４と反り
矯正機構７との間に位置する。即ち、第２の加熱部５
は、内部に冷却ファン６及び反り矯正機構７が共に配置
された筐体２３の第１の加熱部４に隣接した位置の上方
にヒータ２４が配置されて成るものである。そして、筐
体２３内において、冷却ファン６が配置された部分と第
２の加熱部５が配置された部分との間はしきり板２３ａ
によって仕切られ、これらの部分の下方が後述する遮蔽
板によって覆われると、それぞれ独立した空間となって
他から遮断されるようになっている。

【００２６】上記筐体２３内には、図１に示すように、
冷却ファン６及び第２の加熱部５のヒータ２４の下方を
摺動して移動する加熱遮断機構２５が設けられている。

【００２７】上記加熱遮断機構２５は、遮蔽板２６及び
これを駆動するための図示しないエアシリンダ等の適宜
な駆動装置から成り、遮蔽板２６は搬送機構３のチェー
ン１１、１１と平行に移動し、冷却ファン６を下方から
覆う位置と、第２の加熱部５のヒータ２４を下方から覆
って、筐体２３内においてヒータ２４が配置された空間
を他から切り離すようにする位置との間を摺動するよう
にされている。

【００２８】尚、上記のように、遮蔽板２６で第２の加
熱部のヒータ２４を下方から覆って、筐体２３内におい
てヒータ２４が配置された空間を他から遮断するように
したのは、第２の加熱部５は、ヒータ２４の稼働を停止
しただけでは、余熱によってしばらくは回路基板２を加
熱し続ける特性を有するためである。また、第２の加熱
部５のヒーター２４の稼働中は、冷却ファン６が配置さ
れた空間を他から遮断するようにしたのは、冷却ファン
６に第２の加熱部５の熱が伝わって悪影響を与えないよ
うにするためである。

【００２９】そして、搬送機構３、第１の加熱部４、第
２の加熱部５、冷却ファン６、反り矯正機構７及び加熱
遮断機構２５等の動作は、図１に示すように、制御系２
７によって制御される。また、半田付け装置１の各部に
適宜配置された図示しない各種センサからの出力は、上
記制御系２７に入力される。

【００３０】次に半田付け装置１の各部の動作について
詳しく説明する。

【００３１】回路基板２の製造工程において、マウント
工程によって絶縁基板８上に電子部品９、９、・・・が
仮固定された回路基板２は、半田付け装置１の搬送機構
３上、即ち、図２及び図３に示すように、チェーン１
１、１１の基板支持部１２、１２、・・・上に載置さ
れ、チェーン１１、１１の走行によって図１に示す矢印
の方向に搬送される。

【００３２】第１の加熱部４によって加熱された回路基
板２はその両側縁部が、絶縁基板８上で電子部品９、
９、・・・を仮固定しているリフロー半田が溶融する。
同時に、絶縁基板８も軟化し、その自重により左右方向
における中央部が僅かに下方に下がるような形状、つま
り、反りが生じる。従って、回路基板２はこの反りを矯
正するために、反り矯正機構７へと搬送される。

【００３３】第１の加熱部４を出た回路基板２は、反り
矯正機構７に達するまでの間に溶融しているリフロー半
田が硬化してしまわないように、第１の加熱部４と反り
矯正機構７との間に設けられた第２の加熱部に５よって
反り矯正機構７に達する寸前まで加熱されて温度が下が
らないように保温されるようになっている。

【００３４】そして、回路基板２が第１の加熱部４から
出て、反り矯正部７の近くに達したことが検知される
と、この後に回路基板２に対して行われる反りの矯正や
冷却等の処理を行う各装置又は部材が初期状態にリセッ
トされる。即ち、冷却ファンは停止しているか、遮蔽板
２６が冷却ファン６の下方を覆うように位置している
か、矯正治具１７は待機位置にあるか、基板停止部材１
８は阻止位置にあるか、等が確認され、もし、これらが
上記位置、即ち、初期状態にない場合には、冷却ファン
６は停止し、遮蔽板２６は冷却ファン６の下方を覆う位
置に移動し、矯正治具１６は前記待機位置に移動し、基
板停止部材１８は阻止位置に移動する、等の制御が行わ
れる。

【００３５】次に、回路基板２が、第２の加熱部５を通
過しその前端が基板停止部材１８に当接すると、それ以
上の移動が阻止されて前記被矯正位置に到達する。

【００３６】回路基板２が被矯正位置にあることが検知
されると、これをトリガーとして、図３に示すように、
反り矯正治具１６が待機位置から上昇して前記押圧位置
に移動し、矯正ピン２２、２２、・・・の上端が回路基
板２、即ち、絶縁基板８の下面の左右方向における中央
部に当接してこれを押し上げる。すると、回路基板２
は、載置されていた搬送機構３の基板支持部１２、１
２、・・・から浮いた状態となり、同時に、左右の両側
縁がそれぞれ押え部材２０、２０に当接し、絶縁基板８
の左右方向における中央部のみが上方に押し上げられ
る。従って、回路基板２は、上記矯正治具１６の押圧に
よって、その絶縁基板８の左右方向における中央部のみ
が下方に下がった状態、即ち、反りが矯正されて略平坦
な状態に整形される。

【００３７】この後、図４に示すように、加熱遮断機構
２５の遮蔽板２６は、第２の加熱部５のヒータ２４の下
方を覆う位置に移動してその熱を遮断し、同時に、所定
のタイミングで冷却ファン６が稼働して、回路基板２を
冷却して軟化していた絶縁基板８及び溶融していたりフ
ロー半田を冷却する。すると、絶縁基板８は反りが矯正
されて平坦となった状態で固化すると共に、リフロー半
田も固化して電子部品９への半田付けも確実に行われ
る。

【００３８】また、冷却ファン６の稼働が開始されてか
ら一定時間が経過すると、冷却ファン６が停止すると共
に遮蔽板２６が冷却ファン６の下方を覆う位置に移動
し、矯正治具１６及び基板停止部材１８は待機位置に移
動する。

【００３９】そして、回路基板２は搬送機構２により搬
送されて、半田付け装置１から出て次工程に送られ、こ
の回路基板２が次工程に送られたことが検知されて、基
板停止部材１８が阻止位置に移動する。

【００４０】上記実施の形態に示すように、電子部品９
が載置された絶縁基板８は、搬送機構３の搬送区間にお
いて、最初第１の加熱部４によって加熱されてリフロー
半田が溶融した状態とされ、更に、第２の加熱部５によ
ってリフロー半田が溶融した状態を保つようにされてこ
の後の反り矯正機構７へと送られるようになっている。
そして、反り矯正機構７においては、第２の加熱部５に
よってリフロー半田が溶融した状態が保たれたまま回路
基板２に押圧力が加えられて絶縁基板８の反りの矯正が
行われる。

【００４１】従って、回路基板２は、その大きさに関わ
らず反り矯正機構７による反りの矯正は第２の加熱部５
による加熱によって、図５に示すように、矯正開始点が
リフロー半田の液相温度よりも高い時点で行われること
となり、この時点においては、絶縁基板８が軟化してい
ると共にリフロー半田も溶融しているため、回路基板２
の反りの矯正を容易、且つ、確実に行うことが可能であ
ると共に、電子部品９のリードへの半田付けの不良が発
生することがない。

【００４２】また、回路基板２の反りの矯正が終了した
時点で、加熱遮断機構２５によって瞬時に第２の加熱部
５からの熱を遮断するようになっている共に、これと同
時に冷却ファン６を稼働させる構造を有するようにした
ので、回路基板２への第２の加熱部による加熱を中止し
て、回路基板２を反りが矯正された状態で直ちに冷却す
ることが可能である。

【００４３】尚、上記実施の形態においては、従来の半
田付け装置に元々設けられている、回路基板上のリフロ
ー半田を溶融させるための加熱部を第１の加熱部とし、
これに加えて、リフロー半田を溶融状態に保温するため
に、第２の加熱部を第１の加熱部と別体に独立して設け
るようにしたものを示したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば、加熱部を反り矯正機構の手前
まで延長して、これに第１の加熱部と第２の加熱部の機
能を併せ持たせるようにすること等が考えられる。

【００４４】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に本発明半田付け装置は、回路基板を加熱するための第
１の加熱部と第２の加熱部とを備え、上記第２の加熱部
による加熱が不要となった時に、その加熱を瞬時に遮断
することができる加熱遮断機構を設けたので、第１の加
熱部によって溶融した半田は、第２の加熱部によってそ
の溶融状態を保つことができ、半田の溶融状態を保つ必
要がなくなった場合には、瞬時に第２の加熱部による加
熱を遮断することができる。

【００４５】また、請求項２に記載の発明にあっては、
回路基板の搬送機構の搬送経路の途中に、第１の加熱部
及び第２の加熱部より搬出された回路基板の反りを矯正
するための反り矯正機構を設けたので、回路基板の大き
さに関係なく第２の加熱機構によって半田の溶融状態を
保ったまま回路基板の反りの矯正を行うことができ、電
子部品のリードの半田付けを確実に行うことができる。

【００４６】更に、請求項３に記載の発明にあっては、
反り矯正機構は、第１の加熱部及び第２の加熱部より搬
出された回路基板に対して押圧力を与えて回路基板の反
りを矯正するようにしたので、第２の加熱部によって回
路基板が軟化した状態で押圧力によって反りの矯正をお
こなうため、回路基板の反りの矯正をきわめて容易に行
うことができる。

【００４７】尚、前記実施例において示した各部の具体
的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに当たっ
ての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これら
によって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されること
があてはならないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２乃至図５と共に本発明半田付け装置の実施
形態の一例を示すものであり、本図は装置全体を側方か
ら見た状態を概略的に示す図である。

【図２】待機位置にある反り矯正機構の正面から見た状
態を概略的に示す図である。

【図３】押圧位置にある反り矯正機構及び回路基板の反
りの矯正の状態を正面から見て概略的に示す図である。

【図４】加熱遮断機構によって第２の加熱部の加熱が遮
断された時の装置全体の側方から見た状態を概略的に示
す図である。

【図５】回路基板の温度の経時変化を示す図である。

【図６】図７と共に従来の半田付け装置の一例を示すも
のであり、本図は装置全体の側方から見た状態を概略的
に示す図である。

【図７】回路基板の温度の経時変化を示す図ずである。

【図８】従来の半田付け装置の問題点を示す図である。

【図９】図１０と共に従来の反り矯正機構が設けられた
半田付け装置の一例を示すものであり、本図は装置の側
方から見た状態を示す図である。

【図１０】回路基板の温度の経時変化を示すずである。

【図１１】図９に示す半田付け装置における比較的大き
な回路基板の温度の経時変化を示す図である。

【符号の説明】

１…半田付け装置、２…回路基板、３…搬送機構、４…
第１の加熱部、５…第２の加熱部、７…反り矯正機構、
９…電子部品、２５…加熱遮断機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路基板を加熱して半田を溶融させるこ
   とにより電子部品を上記回路基板に半田付けするための
   半田付け装置であって、 回路基板を加熱するための第１の加熱部と第２の加熱部
   とを備え、 上記第２の加熱部による加熱が不要となった時に、その
   加熱を瞬時に遮断することができる加熱遮断機構を設け
   たことを特徴とする半田付け装置。
2. 【請求項２】 回路基板の搬送機構の搬送経路の途中
   に、第１の加熱部及び第２の加熱部より搬出された回路
   基板の反りを矯正するための反り矯正機構を設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
3. 【請求項３】 反り矯正機構は、第１の加熱部及び第２
   の加熱部より搬出された回路基板に対して押圧力を与え
   て回路基板の反りを矯正するようにしたことを特徴とす
   る請求項２に記載の半田付け装置。