JPWO2008023461A1 - 半田鏝、それを用いて電子機器を製造する方法、及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
同様の目的を達成するために、鏝が上半部ですり鉢状をなし、下半部で筒状をなすものも知られており(特許文献2)、こちらは内面が半田反発材料で形成されている。そして、前工程で糸半田を所定の長さに切断して半田片とし、これをすり鉢部分で溶融させた後、ピンを包囲する筒状部分に自重で流し込むことにより、ピンとランドが半田付けされる。
それ故、この発明の第一の課題は、フラックスの飛散を防止するとともに、詰まりの生じにくい半田鏝を提供することにある。第二の課題は、電子機器の半田付け工程において、一回の半田付けに供される半田の量を一定にし、且つ良好に半田付けすることが可能な電子機器製造装置を提供することにある。第三の課題は、高品質の電子機器を提供することにある。
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒を備えることを特徴とする。
この半田鏝によれば、筒の両端が開口しているので、筒をランドの上に立てて、一回の半田付けに必要な長さに切断した糸半田を筒の後端から投入すれば、先端まで落下してランドやピンに接する。そして、先端部で半田を溶融させることにより、ピンやワイヤなどの相手側端子が一定量の半田で接合される。半田付け部が筒で囲まれているので、溶融半田やフラックスが周囲に飛散することはなく、しかも溶融半田が均等に回り込む。また、筒の先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成されているので、筒内面に半田が付着することがほとんどなく、筒の詰まりを抑制できる。その結果、供給半田の定量性が維持されるとともに、接合後の外観がきれいに仕上がる。
また、熱融解性被覆マグネットワイヤ(例えばポリウレタン被覆銅線)が金属ピンに巻き付けられたチョークコイルなどの電子部品を基板に接続する場合、この発明の鏝を用いれば、ワイヤ、金属ピン及びランドの三者を同時に半田付けすることができる。半田から溶出したフラックスが放散することなく筒内に止まり、金属の表面を浄化して半田に濡れやすくするからである。従って、ワイヤと金属ピンの二者をあらかじめ半田付けしておく必要が無く、工程を短縮化できる点で優れている。
尚、この明細書においてランドとは、ピン挿入孔を有しないパッドをも含む広義の電子機器上の端子をいう。
半田を溶融させるための加熱手段としては、前記筒の外周面にコイル状に巻かれたシーズヒーターが好ましい。筒を直接加熱するので立ち上がりが早く、高効率で安全だからである。
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な
内径を有し、両端が開口した筒を備える半田鏝と、前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段とを準備し、
前記筒の先端を電子機器の端子に接近させ、
糸半田を一回の半田付けに必要な長さに切断して得られた半田片を筒の後端から筒内に挿入して落下させ、
前記加熱手段により前記先端部で筒内の半田片を溶融させることを特徴とする。
切り刃及び受け刃からなり、少なくともいずれか一方に所定の長さの糸半田を受け入れ可能な半田保持孔が形成され、互いに擦れ合いながら相対的に変位することにより、半田保持孔に挿入された糸半田を切り取るカッターユニットと、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒と、
前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段と
を備えることを特徴とする。
この装置において、筒及び加熱手段は前記半田鏝に該当する。カッターにて切り取られた糸半田は、一回の半田付けに必要な長さの半田片となる。
この構成によれば、保持孔に糸半田を供給した状態で、受け刃に対して切り刃を前進させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、保持孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。
2 本体
2a 台
2b 壁
2c 連結プレート
2d ブラケット
2e ジグ
2x,2y,2z レール
3 半田リール
4 送りローラ
5 カッターユニット
6 センサ
7 ガイド管
8,18,28 加熱ブロック
9,19,29,39,49 筒
42 定量間欠送り装置
51 受け刃
52 切り刃
51a 凹部
51b 半田供給孔
51c 気体導入孔
51d 半田排出孔
52a 半田保持孔
F,J 半田片
この発明の製造装置の第一の実施形態を図面とともに説明する。図1は実施形態の電子機器製造装置を示す斜視図、図2は同装置に用いられるカッターユニットを示す鉛直方向断面図((a)は切り刃の後退時、(b)は前進時)、図3は同装置に用いられる半田鏝と配線基板を示す斜視図、図4は同半田鏝と配線基板を示す鉛直方向要部断面図((a)は半田溶融前、(b)は溶融後)である。
カッターユニット5は、図2(a)に示すように互いに平行な上下面で挟まれる凹部51aを有する受け刃51、凹部51aに摺動可能に嵌合する切り刃52及び切り刃52を駆動する流体圧シリンダ53からなる。シリンダ53は流体圧によりその出力ロッドが前進、後退するものである。
配線基板SのランドPに金属ピンを挿入し、配線基板Sをジグ2eに載せる。そして、ランドが筒9の真下に位置するようにジグ2eを配線基板Sとともに移動させる。連結プレート2cを筒9の下端面がランドの直近に位置するところまで下げる。図2(a)に示すように切り刃52を保持孔52aが供給孔51bと一致するところまで後退させておき、ヒータ8cに通電しておく。ランドPとピンTはこの輻射熱で予熱される。送りローラ4を回転させて半田リール3より糸半田Wを引き出して供給孔51bに通す。糸半田Wが保持孔52aに入り、所定の長さ送られた時点で送りローラ4を停止させる。糸半田Wの送り量は、送りローラ4の回転数によって制御される。この状態でシリンダ53を駆動して切り刃52を前進させる。
筒9は、図8(b)に斜視図として示すように下端面が軸方向に少し切り込まれていてもよい。これにより近くにある隣のピンTとの干渉を避けることができる。
この発明の製造装置の第二の実施形態を図10(a)に斜視図、図10(b)に要部断面図として示す。
製造装置11は、ガルウィング型リードLを有する半導体パッケージQのリードLを配線基板SのランドPに半田付けするものである。パッケージQの側面から複数のリードLが延びており、これらを同時に半田付けする必要がある。そこで、加熱ブロック8内に、リードLの数と同じ本数(図示は4本)の平行した貫通孔を有する筒59を埋め込み、同数の半田片Fを同時に落下させて溶融させるようにしたものである。
この発明の製造装置の第三の実施形態を図11に要部断面図として示す。この実施形態は、実施形態1における受け刃51及び切り刃52をカッターユニットとしてではなく仲介ユニットとして使用する。そして、受け刃51の上に供給孔51bと同心をなす供給管41が配置され、その側面に定量間欠送り装置42が取り付けられている。定量間欠送り装置42は、上下に遮断ロッド42a、42bを有し、これらが供給管41内に交互に進退する。
この発明の製造装置の第四の実施形態を図12に要部断面図として示す。この実施形態では、半田片Fを溶融させている間に、筒9を平面視で前記端子と重なる範囲内で水平に移動させる。即ち、先ず図12(a)に示すように半田片Fを筒9内に落下させ、溶融させる。そして、図12(b)及び図12(c)に示すように筒9を一方向(図面左方向)に移動させ、その後反対方向(同右方向)に移動させる。これにより溶融半田がランドPの両端まで広がる。更に好ましくは前後方向にも移動させる。そして、筒9を上方に退避させると、図12(d)に示すように半田がランドP全体に広がる。いずれもランドPに対して筒9が相対移動すればよいので、筒9が固定された前記装置1の構成ではランドPが水平に移動させられる。また、図示しない旋回機構によりピンTを中心として図12(e)に示すように筒9を公転させてもよい。尚、図中の符号Mは、ワイヤを示す。
この発明の製造装置の第五の実施形態を図13に要部斜視図、図14に要部断面図として示す。この実施形態ではカッターユニットで切り取られた半田片Fが直接筒内に落下するようにするため、実施形態1におけるガイド管7が省かれてカッターユニットの直下に筒が配置されていることと、カッターユニットの構成と、シャッターが備えられていることが実施形態1と異なる。以下、実施形態1との相違点を詳述する。
送りローラ4にて送られてきた糸半田Wは、供給孔15bを通って保持孔15aに入る(図14(a))。この状態で、切り刃151を自転させると剪断力が作用して糸半田Wが切断される(図14(b))。そして、シャッター17を開き、保持孔15aが排出孔15cと一致する位相で切り刃151を停止させ、気体を導入する。これにより、半田片Fは、排出孔15cより出て筒9内に入り(図14(c))、自重で落下し、筒9の下端面と対向するランドPに接する。気体導入によっては半田片Fが落下しにくい場合はプランジャ15dを下降させて半田片Fを押し下げる。その後、シャッター17を閉じ、半田片Fを加熱溶融する(図14(d))。
この発明の製造装置の第六の実施形態を図15に要部斜視図、図16に要部断面図として示す。この実施形態でもカッターユニットで切り取られた半田片Fが直接筒内に落下するようにするため、実施形態1におけるガイド管7が省かれてカッターユニットの直下に筒が配置されていることと、カッターユニットの構成と、シャッターが備えられていることが実施形態1と異なる。以下、実施形態1との相違点を詳述する。
この装置では保持孔25aが排出孔を兼ねている。このため構成が簡単である。しかも実施形態5におけると同じく良好に半田付けが行われる。
これは実施形態6の変形例であって、図17に要部断面図として示すように、筒9の一側に通気孔9aを設けたものである。通気孔9aより筒9内に窒素などの不活性ガスを送ることにより、半田や端子の酸化が防止され、一層良好に半田付けが行われる。
比較のために、筒9と同形同大で銅からなる筒を用いて同様に半田付けを行ったところ、半田片Fの大部分が筒の内面に付着してしまい、ランド及びピンに半田が十分供給されず、ピンとランドが接合されなかった。また、半田付け3回目には半田の詰まりが起きてしまった。
Claims (18)
- 少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒を備えることを特徴とする半田鏝。
- 半田に対して濡れにくい前記材料が、セラミック、ステンレス又はチタンである請求項1に記載の半田鏝。
- 半田に対して濡れにくい前記材料で形成されていることが、半田に対して濡れにくい前記材料で被覆されていることである請求項1又は2に記載の半田鏝。
- 前記筒が、外周面から内周面まで貫通した通気孔を有する請求項1〜3のいずれかに記載の半田鏝。
- 更に、前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段を備える請求項1〜4のいずれかに記載の半田鏝。
- 前記加熱手段が、前記筒の外周面にコイル状に巻かれたシーズヒーターである請求項5に記載の半田鏝。
- 少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒を備える半田鏝と、前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段とを準備し、
前記筒の先端を電子機器の端子に接近させ、
糸半田を一回の半田付けに必要な長さに切断して得られた半田片を筒の後端から筒内に挿入して落下させ、
前記加熱手段により前記先端部で筒内の半田片を溶融させることを特徴とする電子機器の製造方法。 - 前記半田片を溶融させている間に、前記筒を平面視で前記端子と重なる範囲内で水平に相対移動させる請求項7に記載の製造方法。
- 前記端子が複数であって、基板に形成されたランドと、ランドに挿入された金属ピンとの組み合わせ、又は基板に形成されたランドと、ランドに挿入された金属ピンと、金属ピンに巻かれた金属ワイヤとの組み合わせである請求項7に記載の製造方法。
- 前記筒の内径が、半田片の長さよりも小さい請求項9に記載の製造方法。
- 切り刃及び受け刃からなり、少なくともいずれか一方に所定の長さの糸半田を受け入れ可能な半田保持孔が形成され、互いに擦れ合いながら相対的に変位することにより、半田保持孔に挿入された糸半田を切り取るカッターユニットと、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒と、
前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段と
を備えることを特徴とする電子機器の製造装置。 - 前記切り刃が駆動源の出力に応じて一方向に進退可能で、前記半田保持孔が切り刃の進退方向と直交する方向に貫通して切り刃に形成され、
前記受け刃が、切り刃を進退方向に案内する凹部を有し、一側に切り刃の後退時に前記半田保持孔と位置が合う半田供給孔が形成され、同じ側又は反対側に切り刃の前進時に前記半田保持孔と位置が合う半田排出孔が形成され、
前記筒が、径方向位置が前記半田排出孔と一致するように置かれている請求項11に記載の製造装置。 - 前記受け刃が、半田排出孔と対向する位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有する請求項12に記載の装置。
- 前記切り刃が駆動源の出力に応じて自転可能で、前記半田保持孔が切り刃の自転軸と直交する直径線上に貫通して切り刃に形成され、
前記受け刃が、切り刃を保持する軸受け部を有し、一側に切り刃のある位相時に前記半田保持孔と位置が合う半田供給孔が形成され、他の側に他の位相時に前記半田保持孔と位置が合う半田排出孔が形成され、
前記筒が、径方向位置が前記半田排出孔と一致するように置かれている請求項11に記載の製造装置。 - 前記受け刃が、半田排出孔と対向する位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有する請求項14に記載の装置。
- 前記切り刃が駆動源の出力に応じて一方向に進退可能で、
前記受け刃が、切り刃を進退方向に案内する平面を有し、前記半田保持孔が切り刃の進退方向と直交する方向に貫通して受け刃に形成され、
前記筒が、径方向位置が前記半田保持孔と一致するように置かれている請求項11に記載の製造装置。 - 前記切り刃が、前記半田保持孔と一致しうる位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有する請求項16に記載の装置。
- 更に前記筒の後端を開閉するシャッターを備える請求項11に記載の製造装置。
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