JPS62292262A - はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、回路基板に設けられた窪みに配置されたピン
の上、あるいはスルーホールの上に平担にはんだを満た
すための方法に関する。

Ｂ、従来の技術 回路基板上に電気的及び電子的素子をそれらのリード線
によって集団ではんだ付けするためのはんだ付け装置は
従来から数多く知られている。典型的な基板は、ガラス
／ポリマをベースとする組成物又はセラミックの如き誘
電体材料で作られている。電気素子を回路基板上に、集
団ではんだ付けする一つの技術は浸漬はんだ付けである
。この技術によると、スルーホールを通って電気素子の
リード線が突出している面であって、且つプリント配線
を有する回路基板の面全体を成る時間の間、熔融はんだ
の表面に浸漬した後に、基板は、熔融はんだ浴から取り
出される。電気素子を集団で基板上にはんだ付けする他
の技術は流動叫んだ付けである。代表的な流動はんだ付
け装置は、熔融はんだの供給源と、熔融はんだ中に一部
分が沈められた排出だめとを有する熔融はんだ槽を含ん
でいる。排出だめは、熔融はんだの表面下に吸入オリフ
ィスと、熔融はんだの表面の上に、細長い水平のノズル
とを持っている。容積式ポンプが熔融はんだの主体に沈
められており、排出だめの吸入オリフィス中に熔融はん
だを圧送する。吸入オリフィスを通って熔融はんだは排
出だめを上向きに流し、水平ノズルから流出するので、
ノズルの上に熔融はんだのなめらかに丸められた一定の
波を発生する。

電気素子を集団で基板上にはんだ付けする技術はカスケ
ードはんだ付け、ジェットはんだ付け及びドラグ（ｄｒ
ａｇ　）はんだ付けを含む多数の技術が知られている。

フラットパックのような、いわゆる「リード線無し」の
電気素子もまた、固定片又は接着剤などによって基板に
固定した後、電気素子を有する基板の裏面を熔融はんだ
に浸漬することにより集団で基板上にはんだ付けするこ
とが出来る。従来の集団式はんだ付け装置は電子機器の
製造分野で大きな経済的な利益をもたらし、従って、広
く実用に供されたけれども、基体の回路や、接続路やリ
ード線に余分にはんだが付着する問題には絶えず悩まさ
れて来た。はんだの過剰な付着は短絡、つらら、又は橋
絡などを形成して、はんだを浪費し、結果物たる基板の
重さを増加することになる。加えて、電子産業が、高密
度の電子素子のアセンブリを指向している現在、はんだ
による短絡、つらら及び橋絡形成の問題が増加している
。

はんだによる短絡、つらら及び橋絡形成の問題を解決す
るための種々の工夫が従来から行われている。例えば、
流動はんだ付けに関して、この分野で実際上広く使われ
て来た一つの技術は熔融はんだの波を通る基板の通過路
を傾斜すること、換言すれば、はんだ付けを行う基板を
熔融はんだの波から取り出す角度を水平線に対して増加
することである。他の従来技術はこの取り出し角度を更
に増加するため、種々の波形を工夫したり、或は基板を
熔融はんだの波形から取り出す地点を変えたりする工夫
がなされた。広く実用に供された、はんだの短絡、つら
ら及び橋絡の発生を減らすための他の装置は、米国特許
第３０５８４４１号の発明に従って、熔融はんだ波に、
はんだ付けオイルを微細に混ぜ合わせることを含んでい
る。このような装置ははんだの短絡、つらら及び橋絡の
発生を大巾に減らしたけれども、このような装置は、高
密度の電子素子アセンブリ、又は比較的長いリード線を
有する電子素子を基板にはんだ付けする場合には、上述
の問題を完全に解決しない。

共通して遭遇している他の困難な問題は、基板の窪みに
配置されたピン上のはんだのレベル付け、即ちはんだの
高さを制御することが難しいことである。メモリ・チッ
プ回路の小さなモジュール上のスペースを最も有効に使
うための必要性は平担なピンを持つ基板を導き出した。

このような構造を作る際には、シリコンチップがピンヘ
ッドの側部だけでなく該ヘッドの上に載置されるように
、シリコンチップと、ピンが挿通されたセラミック板と
が重ね合わされる。チップの裏面と、金属化され且つは
んだ付けされた基板の最も高い部分との間の間隙は、適
正なチップ対基板接続と、接続の信幀性とを保証するの
に極めて重要である。これに適合するために、はんだ、
ピン及び回路の最大の高さが定められている。「Ｃ４フ
ィンガ」と呼ばれている仕様書によると、最大の高さは
０．０７６２ミリメートル（３ミル）であり、セラミッ
ク表面の何れの場処においても０．０２５４　ミリメー
トル（１ミル）以上の高さを持つことを要求している。

浸漬式のはんだ付けは、特別の処置を行わなければ、高
さに関する仕様を越えるほどの過剰なはんだが基板の表
面、特に、チップの回路と接続するためのピンヘッドに
残留する。はんだ付け工程で残留した余分なはんだを取
り除〈従来の方法としては、熔融はんだが融けている間
にはんだをブラシで払い去る方法と、熔融はんだが固化
・した後にはんだを削り取る方法とがある。この両方の
方法とも、基板の表面が狭いので実行が困難であり、且
つその実行が個々別々に行われるため高価である。

基板上のはんだの平担化及び過剰はんだの除去に関する
従来技術の典型例は多数の米国特許に開示されている。

米国特許第４０８３３２３号は、プリント基板が熔融は
んだ浴がら、取り出されたときに、プリント基板から余
分なはんだを取り除くために、対向するガス・ナイフの
使用を開示している。米国特許第４１０１０６６号によ
ると、端子と導体路との間の橋絡、又は短絡を防ぐため
に、回路板を予め決められた通路に沿って進ませて、回
路板が反対方向に向って流れる一対の熔融はんだの波に
急速に接触させる方法が開示されている。米国特許第４
３５４２９２号は、電気素子を回路板にはんだ付けした
時に生ずる樹脂の残渣や回路板の表面を清掃するために
、剛毛を有する清掃バンドの型式の機械的手段を開示し
ている。

米国特許第４４０１２５３号、同第４４０２４４８号、
同第４４１０１２６号及び同第４４６９７１６号は、熔
融はんだが短絡、つらら、又は橋絡を形成する前に、過
剰なはんだを除去するために、回路板上に熔融はんだが
付着した直後に流体流を差し向ける手段を開示している
。米国特許第４４６３８９］−号は、はんだのつららや
橋絡の問題を軽減するために、前に付着したはんだが未
だ融けている間に、回路板の表面に加熱オイルを与える
手段を開示している。

米国特許第４１２９６６８号及び同第４５０１７７０号
には、回路板を保持している枠を急激に減速したり、そ
のような枠に衝撃を与えることによって過剰なはんだを
振い落す手段とか、同様な目的で、回路板や他の被覆物
品を振動させる手段が開示されている。これらは、各ピ
ンの頭に予め決められた量のはんだを与えることを考慮
している。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 然しなから、上述の手段の殆どのものは、高価で複雑な
機械装置を必要とし、あるいは大量生産用には適さない
か、若しくは高品質の製品を製造するために必要とする
はんだの平担化及び残渣の除去を達成するには充分に効
果的ではない。

本発明は、既存の装置を利用でき、比較的安価に実施す
ることが出来、従来よりも工程が簡単でしかも極めて優
れた製品を得ることが出来るはんだ付け方法を提供する
ことを目的とする。

Ｄ１問題点を解決するための手段 熔融はんだ浴から基板を取り出した後、余分なはんだは
、剛性体に対して基板を衝突させることにより除去しう
ろことが判明した。本発明は大量の基板について、高速
度でこの技術を遂行させるための、コンピュータ制御の
機構に関係がある。

基板を熔融はんだに浸漬することは、オースチンはんだ
付け装置として知られている多機能機械によって遂行さ
れる多くの工程のうちの一つであり、本発明は基板を熔
融はんだに浸漬する工程でオースチンはんだ付け装置に
顕著な改良を与えるものである。

変更を加えたオースチンはんだ付け装置を使って、熔融
はんだに基板を浸漬して基板を製造する過程は慨ね次の
通りである。

ラックに手操作で装架された例えば６６枚の基板は、こ
の装置の例えば３９本のアームのうちの１本の適当な位
置に留められる。アームははんだ装置全体の指標の役目
を有している。このアームはやがて熔融はんだの浸漬ス
テーション、即ち熔融はんだ槽の所に到達する。このス
テーションで、アームは降下され、これによりラックも
降下しはんだ槽の熔融はんだの中に浸漬される。次に、
基板は独特な方法で熔融はんだ中で揺り動かされ、これ
により、基板面へはんだの付着を確実にする。

予定の時間が経過した後、アームを上昇させ、ラックを
熔融はんだ槽からす１上げる。通常のオースチンはんだ
付け装置の動作の下では、はんだ付けされた基板の表面
の状態が許容可能範囲内か、若しくは、少くとも得られ
る最良の状態にあることを条件として、次のステーショ
ンへ進行する。然しなから、変更されたはんだ付け装置
を動作すると、過剰なはんだを除去するために、ラック
をγンビルに衝突される。

本発明の実施例の第１の特徴は、ラックをアームと相対
的に回転可能にした構造にある。他のすべてのはんだ付
け装置において、この相対的な回転は、関連するカム・
トラックに沿ってアームを移動することによって達成さ
れている。アームがカム・トラックを横切ると、第２の
カム・トラックがラックに作用してラックを回転させる
。２つのトラックの相対的な移動がアームに対するラツ
りの回転に伝達される。この機構は利用可能であるけれ
ども、アームは、ラックのこの回転を達成するために移
動しなければならない。これとは対照的に、本発明の実
施例では、ラック自身に組み込まれた作動機構によって
、アームを動かすことすく、ラックを単独に回転させる
。従って、小鳥の翼のように、ラックがばたついている
間、アームを不動に保つことが出来る。

本発明の実施例の第２の特徴は揺動（枢動）するラック
がぶつかるアンビルを与え設けることにある。アンビル
を一定の位置に固着することは出来ない。何故ならば、
一定位置に固着したアンビルは、アームの次の移動を妨
害することになるからである。この問題はコンピュータ
制御の回転装置にアンビルを取り付けることによって解
決が計られており、この回転装置は、アームの通路から
外れた復帰位置と、ラックを打つけるときの打撃位置と
の間でアンビルを回転させる。

本発明の実施例の第３の特徴は、基板が装架されるラッ
クが取り付け６れるアーム自体にある。

２つの非常に重要な運動を与えるために、従来のアーム
が変更される。追加された第１の運動はラックの回転に
関係がある。ラックの回転運動を強化するために、ラッ
クが同転する軸にばね用のカラーが設けられる。回転力
を発生するように一端がカラーに固着されている引張ば
ねがカラーの周囲に作用できるようにすることによって
、より信頼性ある回転力が発生される。これは、打撃時
における角速度及び角加速度等の打撃パラメータの適正
な制御を保証するために重要な特徴である。

追加された第２の運動は、ラックを熔融はんだ中に浸漬
する時のアームの運動に関係がある。元のオースチンは
んだ付け装置は、ラックが熔融はんだに浸漬されている
間、１．５２４ミリメートル（６０ミル）の幅でラック
を振動する手段が設けられている。然しなから、本発明
の実施例では、ラックを熔融はんだに浸漬している間に
、かなり長い距離、即ち２５．４　ミリメートルの連動
の範囲まで、ラックを激しく揺り動かすことを必要とす
る。

本発明の実施例の第４の特徴は、打撃動作のときに、ア
ームを安定に維持するのに使われる、フンピユータ制御
のクランプ装置にある。このクランプ装置がないと、ア
ームは勝手に揺れ動くことになる。このクランプ装置を
動作状態にすると、クランプ装置は、アーム、あるいは
、アームに関連した構造物と物理的に係合し、そして、
クランプ装置を非動作状態にすると、クランプ装置は、
アームが自由に動けるように、アームの通路から物理的
に遠ざかる。

本発明の実施例の第５の特徴は、熔融はんだ槽の独特の
構造とその作用に関係がある。この熔融はんだ槽は、基
板素材を適当にはんだ付けするのに重要な熔融はんだの
波、又は泉を与え、一方、はんだ付けの通常の工程の間
で、基板に有害なすべての汚染物を取り去ることが出来
る。これは、ポンプが設けられた筒体によって、熔融は
んだ槽の底の方から熔融はんだをくみ上げ、筒体の上方
に熔融はんだのゆるやかな泉、又は波を形成させること
によって達成される。はんだ付けされる基板は、熔融は
んだの表面に単に浮かせるのではなく、筒体の中に実際
に差し込まれる、即ち浸漬される。この結果、浸漬され
た基体面に清浄な加熱熔融はんだを衝突させることによ
って、より優れた製品をより速く製造することが出来る
。更に、この構成及び作用は、フラックスや、残滓及び
酸化物として知られる他の有害物を、基板がはんだ槽か
ら取り出される際に通過する熔融はんだ領域から常に除
去することを保証する。従って、この構成によれば、基
板を速く加熱することが出来、且つ有害物質の混入を防
止することが出来るので、高品質で均一性ある仕上げの
基板を提供することが出来る。

Ｆ、実施例 本発明は回路基板の窪みに配置されたピン上のはんだの
レベルを制御する方法に関する。第１Ｂ図を参照すると
、装着ピン６０が回路基板６２に装着されている状態が
示されており、装着ピン６０は、典型例では、銅製又は
少くとも鋼めっきされたものであり、そして、基板６２
はガラス／ポリマをベースとした組成物又はセラミック
のような誘電体材料で作られている。典型的な設計にお
いては、装着ピン３０は、基板の上表面６８に形成され
た窪みろ６中に受は取られるヘッド３４を持っている。

この分野で慣用されている一つの仕様書の要件に適合す
るために、ヘッド６４の高さは上表面６８と一致する面
と、上表面６８より低い面との間で変化することが出来
る。この仕様書と同じ仕様によって、はんだ４０（第１
Ｂ図）がヘッド５４を覆ってそれを隠蔽するように基板
３２に与えられた後は、はんだのレベルは表面６８より
も０．０２５４ミリメートル（１ミル）以上高くなって
はならない。

従来、この公差は、熔融はんだが融けているうちに拭い
去るか、又は固化した後に削り取ることによって維持さ
れていた。然しなから、これら両方の方法は、本発明で
解決される問題点を持っている。金属４２が窪み３６の
すぐ近くの領域に示されているけれども、図解を簡単化
するために、基板３２はその上表面３８には被覆を有さ
ないものとして図示されていることに注意されたい。実
際上は、後述するように、上表面６８は被覆が施されて
いる。

本発明に従って、先づ、はんだが被覆されるべき基板６
２の表面に、フラックスが与えられる。

基本的に言うと、スラックスは、はんだのぬれが生ずる
ように、はんだ付けされる材料の表面から汚れを除去す
る材料である。フラックスは、化合か又は化学的還元か
の何れかによって銅の表面のくもり層を解体して取り除
く作用を持つ。また、フラックスは、はんだ付け作業の
間、金属表面を保護しなければならない。種々の７ラツ
クスを使うことが出来るが、型番でアルファ１００と呼
ばれるアルファ金属（Ａｌｐｈａ　Ｍｅｔａｌｓ　）社
の製品は適当なフラックスの１例である。基板３２の表
面５８全体にぬれが生じるのを保証するために、フラッ
クス溶液に基板３２全体を浸漬することにより、フラッ
クスが与えられる。その後、スラックスが付与された基
板６２の外表面に熔融はんだが与えられる。

第１Ｂ図は熔融はんだ浴から基板６２を取り出したとき
のはんだ４０の状態、特にヘッド３４の上に、はんだボ
ールが形成された状態を示している。その後、熔融はん
だが熔融している間に、基板６２を一時的に保持する保
持装置を、アンビルに衝突させて、過剰なはんだを基板
がら除去し、第１ａ図に示すように、ヘッド３４の上に
均整の取れた凹面状のはんだ被覆４４を形成する。

この最終結果を得るための装置を以下に説明する。

第１Ｏ図に示すように改良された製品を製造する本発明
方法を実施するための装置を先づ、第２図及び第３図を
参照して説明する。ピン３０が予め装着されている基板
３２の素材部品は、標準的な装着用具を使って手操作で
標準的なオースチン（Ａｕ５ｔｉｎ　）はんだ付け装置
のラック４６に装架される。典型的な例としては、ラッ
ク４６は６６個の基板を保持する。次に、ラック４６は
、本発明に従って変更されたオースチンはんだ付け装置
５０のアーム４８上に装着される。第３図に示されてい
るように、変更されたオースチンはんだ付け装置５０は
合計３９本のアーム４８を有しており、その３９本のア
ーム４８は、全体として垂直方向に向く通路５６に沿っ
て矢印５４の方向に進む連続コンベヤ５２に装着されて
いる。アーム４８は特定の態様でラックを装着し、且つ
後述する特定の動作を遂行するように、後述する仕方で
修正される。アーム４８がフンベヤ５２によって通路５
６に沿って移動されたとき、ラック４６は一連の加工ス
テージョン５８を通過し、一連の加工ステージョンの各
々において、少くとも１つの独立した加工を基板６２上
に施す。

本発明に従ったはんだ付け装置により遂行される複数個
の動作の各位置を示す第４図と、第４図に示された領域
で、はんだ付け装置５０によって遂行される一連の動作
を図示している第５図乃至第１５図とを参照して説明を
続ける。アーム４８が開口した７ラツクス槽６０ＦＩ　
　（第５図）の真上の位置に、コンベヤ５２によって移
動されたとき、コンベヤ５２は一時的に停止し、そして
、ラック４６及びラックに装架された基板とを短時間の
間、フラックス槽６０ＦＩの液状のフラックスに浸漬し
く第６図）、その後フラックスがら取り出すための適当
な機構を動作させる。次に、アーム４８は、熔融はんだ
が入っているはんだ槽６２Ｄの真上に位置付けるように
、次のステーション（第７図）に移動される。再度、適
宜の機構を動作することにより、ラック４６と装架され
た基板６２をはんだ槽６２Ｄ中の熔融はんだの中に降下
させる（第８図）。ラック及び装架された基板とが熔融
はんだに十分に浸漬されると、後述するような独特な機
構により独特な態様でラックを勢よく揺動させる。この
ようにして、はんだは、強制的に基板６２のあらゆる部
分に密に接触させられ、且つ前のステーションで付着さ
れたフラックスは、速くそして信頼性あるはんだのぬれ
が基板表面に与えられるように取り去られる。

熔融はんだ槽６２Ｄは同様に独特な構造を持ち且つ動作
を行うので後述する。以下の説明で理解されるように、
はんだ槽６２の独特な構造及び動作とラック４６に装架
された基板６２の強力な揺動とを組合わせれば、連続し
て新しく補充される加熱はんだに基板６２を曝すことに
よって基板を非常に速く加熱し、そして、通常の浸漬時
間よりも大巾に浸漬時間を短縮できる。ラック４６及び
装架された基板３２とが、予定された時間、例えば８秒
の間、熔融はんだ中に浸漬された後、ラック４６ははん
だ槽６２Ｄから急速に取り出される。

ラック４６がはんだ槽６２Ｄの真上に位置している間、
後述する機構によって、ラック４６は支持スピンドル６
４に関して上方に枢動され、水平に配置される（第９図
）。次に、ラックはその水平位置から解放され（第１０
図）、、そして、重力と引張ばね６６との作用により、
ラック４６をアンビル６８の方へ下方に枢動させる。こ
の回転時期に同期してアンビル６８は後退位置から衝突
位置へ移動されている。（上述の引張ばね６６の構造及
び作用については後述する。）然しながら、ラック４６
がアンビル６８に到達する前に、作動器１６６によって
リフタ１６８を中間地点に保持しく第１１図）、ローラ
従動子１４０の降下を阻止し、支持スピンドル６４のそ
れ以上の回転を停止させる。然しながら、ラック４６と
支持スピンドル６４の間の独特のゆるい結合によって、
ラック４６は下方の移動を続けて、ラック自身の惰性に
よってアンビル６８を打撃する（第１１図）。

このゆるい結合は、このゆるい結合がなければ生ずるで
あろう過剰な力、即ち、支持スピンドル６４及びばね６
６を含む他の可動部分の惰性で惹起される過剰な力によ
って生ずるラックの破損を減少する。ラック４６とそれ
に装架された基板とがアンビル６８に衝突した時、過剰
なはんだは基板の表面及びラックから除去され、この動
作は熔融はんだ槽６２Ｄの真上で行われるので、追い出
されたはんだははんだ槽６２Ｄの中に戻される。

然しなから、除去されたはんだは他の場所で再捕獲され
る傾向があるので、１回の動作で、すべての過剰なはん
だは基板ｍｌ及びラック面から除去できない。従って、
はんだ付け装置５０の動作は、典型例として、約１秒乃
至１．５秒で４回乃至８回の衝突を行う程度の速い速度
でラックの持ち上げ動作及び解放動作を連続して繰り返
す。過剰なはんだははんだ槽６２Ｄの方向へ投げ出され
るので、特別な捕獲機構を設けることなく、追い出され
たはんだはそのまま再使用することが出来る。

アンビル６８に対するラック４６の最後の衝突が終ると
、アンビルは引込められ（第１２図）、ラックは移動状
態の位置まで枢動され、そして、アーム４８は他の７ラ
ツクス槽６０Ｆ２がある焼入れステーションへ、コンベ
ヤ５２によって移動される。ラック４６は槽６０の中の
７ラツクスと溶媒の混合物中に漬けられて、基板３２を
冷却し、且つ基板３２に残留したフラックスを清掃する
。

はんだ付け装置５０によって行われるこの特定の動作と
、次に行われる清浄動作（これは槽６６Ｃで行われる）
及びピンのはんだ付け動作（これは槽６３ＦＤで行われ
る）は、変更を加えていないオースチンはんだ付け装置
によって行われる動作と実質的に同じである。なお、第
３図において、６３Ｆはフラックス槽、６３Ｄは乾燥槽
を示す。

本発明に従って変更される独特の構造について以下に説
明する。

第７図に示されたように、熔融はんだ槽６２Ｄの真上に
、アーム４８を位置付けた後、例えば水圧シリンダ７２
（第１６図）で構成できる適当な駆動機構がアーム４８
を降下させるようにリフタ７４を動かすので、はんだ槽
６２Ｄ中の熔融はんだの中にラック４６を浸漬する。こ
の移動を行うために、アーム４８と一体の突起部７８に
は、回転自在に装着されたローラ従動子７６（第１７図
）が設けられている。ローラ従動子７６はリフタ７４と
ころがり係合関係に置かれる。従って、水圧シリンダ７
２を引き込むことによって、リフタ７４を降下させたと
き、そのカムローラは基板６２を装架したラック４６を
降下させる。

第１８図及び第１９図に示されているように、はんだ槽
６２Ｄには、はぼ中心部で直立した筒体８０が設けられ
、筒体８０には熔融はんだ８２が満たされる。筒体８０
は、はんだ槽６２Ｄに熔融はんだが満たされたとき、熔
融はんだに浸漬された上部開口８４と下部開口８６とを
持つ。第１８図から分かるように、上部開口８４は熔融
はんだ８２の上面よりも上まで延長されるよう配置され
ている。はんだ槽６２Ｄから、下部開口８６を通り、次
に上部開口８４を通ってはんだ槽６２へ還流させるため
の適当な循環用ポンプ８８が設けられている。

第１８図及び第１９図に示された装置は、筒体８０の上
部開口８４の付近に熔融はんだの波、又は泉９０を良好
に形成する。この装置の新規な特徴は、ラック４６及び
基板３２を熔融はんだに浮かせるのではなく、ラック４
６、特に基板３２を筒体８０の中に強制的に差し込むと
いうことにある。このようにして、浸漬された基板上に
、清浄な加熱はんだを連続的に衝突させることによって
、優れた結果をより速く得ることが出来る。矢印９２（
第１９図）の方向に熔融はんだを環流することによって
、余分に用いられたフラックスは常に運び去られ、そし
て、基板３２が筒体８０から取り出されるときに、通過
しなければならない重要な領域である、熔融はんだの波
、又は泉９０の表面領域は残滓や酸化物のない清浄な領
域に保たれる。

第１９図から分かるように、残滓や酸化物９４は筒体８
０の外側の熔融はんだの表面に集められ、定期的に適当
な方法で除去される。このようにして、はんだ付け工程
の間不純物の混入を防ぐことが出来るとともに基板３２
を急速に加熱できるので、均一な高品質の製品を得るこ
とが出来る。

はんだ槽６２Ｄ中の熔融はんだ中に基板を浸漬している
間でのラック及び基板の揺動動作を説明する前に、先づ
アーム４８について行われている変更を説明する必要が
ある。これらの変更は第１７図及び第２０図に示されて
いる。各アーム４８はコンベヤ５２にその一端が装着さ
れていることと、はんだ付け装置５０によりコンベヤが
移動動作をしたときに、加工ステージョン５８の真上に
位置するように、アームは全体として片持ち梁の形でコ
ンベヤから外方に突出していることとは既に説明した。

突起部７８は、アーム４８の本体からコンベヤ５２に隣
接するように下方に延設されており、他の突起部９６は
突起部７８とは正反対の最外端においてアーム４８から
下方に延設されている。突起部７８と９６の間に延びる
支持スピンドル６４は、回転運動と細心方向の移動の両
方を受は持つための軸受９８によって支えられている。

カラー、即ちばね座１００は、任意の適当な方法で、支
持スピンドル６４の軸方向移動に対抗するように、スピ
ンドル６４に固定される。支持スピンドル６４に嵌着さ
れる圧縮ばね１０２は突起部７８とカラー１００との間
に介挿され、第１７図に示された最右端即ち復帰位置に
支持スピンドル６４を偏倚する。

第１７図及び第２０図から分るように、支持スピンドル
６４は中央クランク領域１０４を有しており、この領域
は軸受９８により決められる支持スピンドル６４の回転
軸から全体として後方にオフセットされる。加えて、ク
ランク領域１０４は支持スピンドル６４の回転の中心軸
と対向する平担面１０６を持っている。

第２０図及び第２１図から分るように、中空のソケット
部材１０８は、突起部７８に最も近接したクランク領域
１０４の端部の平担面１０６の所で、固定部材（図示せ
ず）によって適宜に固定される。同様に、開放端を有す
るソケット部材１１２は突起部９乙に最も近接したクラ
ンク領域１０４の端部の平担面１０６の所で、固定部材
（図示せず）によって固定される。各ラック４６は上部
レール１１６を含んでいる。上部レール１１６の一方の
端部はソケット部材１０８の空洞１１８の中に軸方向か
ら挿入することが出来る。第２１図から分るように、空
洞１１８は上部レール１１６の断面よりも可成り大きい
ので、上部レール１１６は破線と一点破線で示された限
度内で、ソケット部材１０８に対して回転することが出
来る。上部レール１１６の一方の端部をソケツ）部材１
１８に挿入した後、上部レール１１６の他の端部は、ソ
ケットｆｆｌ＋材１０８とは異なって、ソケット部材１
１２が一つの外壁を欠くので、横方向に移動してソケッ
ト部材１１２に挿入することが出来る。

クランク領域１０４は支持スピンドル６４とオフセット
しているから、上部レール１１６は軸受９８によって画
定される軸の回転中心軸と実質的に整列されることに注
意されたい。

第２０図及び第２０Ａ図を参照して説明を続けると、上
部レール１１６の一端をソケット部材１１２の中にゆる
く閉じ込めるために、ねじ１２２によって枢動可能に装
着されているブロック１２０が、引き込まれた位置（第
２０図）から突き出した位置（第２０Ａ図）に移動され
る。ブロック１２０は、突起部９６（第１７図）に隣接
して、支持スプール６４上に適宜に固定されている衝撃
駆動スプール１２４上に枢動可能にねじ止めされる。ソ
ケット１１２とブロック１２０によって閉じ込められて
いる上部レール１１６の端部は、支持スプール６４に対
して、ソケット１０８内の他端が有するがたと実質的に
同じ程度のがたを有することに注意されたい。第２２図
から分るように、ノブ１２６は、駆動スプール１２４の
外周に固着され放射方向で外側に延びている。一端がノ
ブ１２６に固着されている引張ばね６６の他端はアーム
４８に固着されているブラケット１２８へ適宜に固定さ
れている。

第１７図から分るように、７ラック部材１３０がコンベ
ヤに最も近接したスピンドル６４の最外端に固着されて
いる。ラック４６がはんだ槽６２Ｄ（第８図）の熔融は
んだ中に浸漬されるように、水圧シリンダ７２が動作し
たとき、７ラック部材１３０は、適当な往復運動発生装
置１６４に装着されている結合子１３２と係合する。７
ラック部材１′５０が結合子１３２と係合した後、ラッ
クとそれに装架された基板が熔融はんだ内で揺動する（
この結果、はんだは攪拌される）。この揺動動作は往復
運動発生装置１６４によって与えられる電子的に制御さ
れ、水圧で駆動される直線的駆動力によって行われる。

プログラムの制御の下で、往復運動発生装置１３４は所
定の態様で交互に前進、後退を繰り返す。基板６２をは
んだ被覆するための特定の要件に適合するように、周波
数、振幅及び波形を選択することが出来る。このはんだ
付け装置５０の場合、例えば、周波数が０ヘルツから１
００ヘルツの範囲内で、振幅を２５．４　ミリメートル
までの長さで選択することが出来る。実際問題として、
ラック４６を両方向に揺動している間、毎秒２５．４セ
ンチメートル乃至１２７センチメードルの範囲の最大速
度を得るような振幅と周波数でラックを動作させること
が要求される。

このような揺動動作は基板に対して、優れたはんだのぬ
れと、急速な加速を保証する。更に、この長い行程の揺
動動作は、基板のあらゆる部分にまではんだを密に接触
させることと、フラックスを取り除いて、基板面に急速
且つ信頼性あるはんだのぬれを達成することを保証する
。

この独特のはんだ槽６２Ｄ及び筒体８０内の熔融はんだ
中で約８秒間、揺動動作を行った後、基板３２は完全に
はんだ付けされ、平担化（レベル付け）される準備が出
来る。次に、水圧シリンダ７２が、カムローラ７６によ
り了−ム４８を高速動作で持ち上げるために付勢される
。アーム４８がその最高位置に達したとき、例えば空気
シリンダによって構成できる作動装置１６６は、第１６
図で破線で示したような上方位置へりフタ１３８を上昇
する。リフタ１６８の上表面に乗っている支持スピンド
ルカムローラ１４０（第１７図）は上昇し、従って、第
９図又は第２３図Ｃ（水平位置）の線図で示したように
、ラック４６はほぼ水平位置に置かれる。支持スピンド
ルが第９図の位置に旋回すると、ばね６６は引っ張られ
て反時計方向に支持スピンドルを偏倚する（第９図）。

ラックがこのように水平位置に持ち上げられたとき、ア
ンビル６８は、引込位置から、はんだ槽６２の真上の前
進位置へ揺動する（第９図、第１０図及び第１５Ａ図参
照）。

作動装置１６６は降下しく第１０図、第１６図及び第２
３図Ｂ）、そして、圧縮空気の制御によって、破線で示
された中間位置に停止する。この動作は、作動装置１６
６の加速度がばね６６の張力及び重力によって回転され
るカムローラ１４０（第１Ｏ図）の加速度よりも大きい
という条件の下で行われる。第１Ｏ図から分るように、
支持スピンドル６４は矢印１４２の方向に回転し始め、
第２３図Ｃの位置から第２３図Ｂの位置に向けて、ラッ
ク４６をアンビル６８の方向へ差し向は始める。リフタ
１３８が停止した時（第１２図及び第２３図Ｂ）、ラッ
ク４６はアンビル６８には未だ到着していない。然しな
から、ソケット部材１０８．１１２と、ブロック１２０
と上部レール１１６の関連端部とによって、ラック４６
はそれ自身の慣性によって回転を続け、ソケット部材１
０８及び１１２と、上部レール１１６とが共に駆動され
ないような位置においてアンビルと衝突する。支持スピ
ンドル６４が回転しつつあり且つラック４６がアンビル
６８の方へ移動している間、上部レール１１６は第２１
図の一点破線で示されているような左側に傾いた姿勢を
取る。ソケット１０８は、第２３図Ｂに示した中間位置
に、リフタ１３８に対抗して作用するカムローラ従動子
１４０の制御の下で停止する。第２１図の破線で示した
ように、上部レール１１６がソケット１０８内の右方向
にもたれかかる位置に達する前に、ラックはそれ自身の
慣性の下で揺動を続けて、アンビルを打撃する（第１１
図及び第２３図Ｂ）。

その後、作動装置１６６は第２３図Ｃに示された位置に
再度ラックを駆動する。ソケット部材１０８及び上部レ
ール１１６の関係が第２１図の破線で示されたような位
置に到達した時、ラック４８もまたアンビル６Ｂから持
ち上げられる。持ち上げ動作、即ち水平位置に停止する
動作、そして次に水平位置から開放する動作のこの動作
順序は必要な回数だけ繰り返される。上述した衝撃はラ
ック４６と引込可能のアンビル６８との間で生ずる。各
基板６２が受ける減速は基板表面から余剰はんだのすべ
てを良好に投げ飛ばす。衝撃は、衝突地点に適当な弾性
体クッション（図示せず）を用いて制御することにより
細かく変更することが出来る。この技術は雑音とか、ラ
ック４６を破損したり不均一な結果をもたらす不要な振
動を減少する。

本発明方法の実施に使用される装置の他の特徴は振動を
減少するのに役立ち、且つ均一な結果を得るため、はん
だ付け装置の能力を向上させる安定部材１４４　（第４
図、第１５図及び第１７図）にある。安定部材１４４は
コンピュータで制御して、揺動動作及び衝撃動作の間で
、アーム４８を安定に維持するために使われる。安定部
材１４４は二叉に分れた上端部を有しており、アーム４
８がはんだ付け装置５０に装着されている側とは反対側
で、軸６４の最端部と係合するよう上昇することが出来
る。衝撃動作が完了したときは、安定部材は、はんだ付
け装置の連続動作を妨げないように、下方に降下される
。安定部材は、同様な位置においてアーム４８の端部と
他の方法で係合させ保持するように構成することもでき
る。

以上、従来のオースチンはんだ付け装置に対して、電子
的機械的で且つコンピュータ制御式の機構の形式で、主
な修正を説明した。然しなから、本発明の実施例は他の
型式の装置にも適宜に適用出来ること、或は他の種々の
はんだ付けに独立して使用出来ることは自明である。

Ｆ６発明の効果 本発明によれば、既存の装置を使用して簡単且つ安価に
、はんだを平担にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は窪みヘッド装置ピンを有する回路基板の一部
を示す断面図、第１Ｂ図は第１Ａ図に示した回路基板を
熔融はんだ浴に浸漬し、その後ははんだ浴から取り出し
た回路基板の一部を示す断面図、第１Ｃ図は第１Ｂ図に
示した状態の回路板を本発明に従って処理した後の回路
基板の一部を示す断面図、第２図は本発明で使用され、
且つはんだ付けを施す複数枚の基板を保持するためのラ
ックを示す斜視図、第３図は本発明方法の実施に使用す
るはんだ付け装置を模式的に示す斜視図、第４図は、第
３図の装置の特定のステーションのグループを示す斜視
図、第５図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０
図、第１１図、第１ｚ図、第１３図、第１４図、及び第
１５図は第３図に示した装置の一連の動作中の各状態を
それぞれ示す斜視図、第１５％はアンビルの引込位置及
び前進位置とを示す模式的斜視図、第１６図は本発明方
法の実施に使用されるリフタ作動装置の一例を示す正面
図、第１７図は本発明方法の実施に使用されるラック保
持アームの一例を示す正面図、第１８図は本発明方法の
実施に使用する熔融はんだ槽の一例を示す斜視図、第１
９図は第１８図の線１９−１９に沿って切断した熔融は
んだ槽を示す断面図、第２０図は本発明方法の実施に使
用されるラック支持スピンドルの２つの部分を示す斜視
図、第２０Ａ図は鎖錠位置の部分を説明するため支持ス
ピンドルの一部を示す正面図、第２１図は本発明のはん
だ付け装置が動作中に生ずる支持スピンドルとラックの
相対位置を説明するための、第２０図の線２１−２１で
切断した断面図、第２２図は打撃動作が開始した直後の
時点において位置付けられた各部及びラック保持アーム
を示す斜視図、第２３図は本発明に従った作動機構の相
次ぐ位置を説明するための模式図である。 ３０・・・・装着ピン、６２・・・・回路基板、３６・
・・・窪み、４０・・・・はんだ、４６・・・・ラック
、４８・・・・アーム、６０Ｆ１．６０Ｆ２　・・・・
フラックス槽、６２Ｄ・・・・はんだ槽、６６・・・・
引張ばね、６８・・・・アンビル、１００・・・・カラ
ー、１０２・・・・ばね、１０８・・・・ソケット部材
、１１６・・・・上部レール、１２４・・・・衝撃駆動
スプール、１３６・・・・リフタ作動装置。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション代理人　弁理士　　岡　　　１
）　　次　　　生（外１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　回路基板中の窪みに配置されたピン上のはんだを平担
   にするはんだ付け方法であつて、 ラックに支持された前記回路基板の表面にフラックスを
   付着させ、 前記フラックスが付着された前記回路基板の表面に熔融
   はんだを付着させ、 前記ラックを衝撃アンビルの上方の前衝撃位置へ枢動さ
   せ、 前記ラックが降下して前記アンビルに衝突するように前
   記ラックを解放する、 はんだ付け方法。