(57)【要約】【課題】  タクトタイムを短くできる半田付け装置と半田付け方法を提供する。【解決手段】  本発明になる半田付け装置は、リジッドプリント配線板の載置台に加熱手段を備える前記リジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け装置であって、半田付けする前に前記載置台に載置された前記リジッドプリント配線板の温度を計測する計測手段を備え、この計測手段により得られた温度が予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始することを特徴とするものであり、また本発明になる半田付け方法は、この装置を用いることを特徴とするものである。【選択図】        図１
2010056188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リジッドプリント配線板の載置台に加熱手段を備える前記リジッドプリント配線板の接続端子とフレキシブルプリント配線板の接続端子とを半田付けする半田付け装置であって、
半田付けする前に前記載置台に載置された前記リジッドプリント配線板の温度を計測する計測手段を備え、
この計測手段により得られた温度が予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始することを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
リジッドプリント配線板の載置台を加熱しながら前記リジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け方法であって、
半田付けする前に前記載置台に載置された前記リジッドプリント配線板の温度を計測する計測手段を備え、
この計測手段により得られた温度が予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始することを特徴とする半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばリジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け装置及び半田付け方法に係り、特にリジッドプリント配線板の熱容量が大きいときの半田付けする装置と方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板の接続端子の上に、フレキシブルプリント配線板の接続端子を載置するように対向させ、フレキシブルプリント配線板の上からヒータチップで押圧しながら加熱することでプリント配線板とフレキシブルプリント配線板それぞれの接続端子を直接半田付けする装置と方法とが公知である。そして、この半田付け装置に加熱機構を備えて予備加熱をすることも公知である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４７４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように加熱機構を備えることで熱容量の大きなプリント配線板を半田付けすることを可能にしているが、予備加熱時間は例えば約５０秒というように加熱機構で予備加熱温度が適切になる温度を経験的に求めて、半田付け対象とは無関係な一定時間としていた。
このため、ヒータチップで加圧しつつ加熱してフレキシブルプリント配線板とプリント配線板の接続端子を半田付けするには充分な予熱温度に達した後もある程度の時間経過しなければ実際にヒータチップによる半田付けが行われず、タクトタイムが長くなってしまうという欠点があった。また、ヒータチップを加熱する電流を供給するパルスヒート電源に新規に温度計測部を設け、温度を検出して半田付けすることも可能であるが、この方法ではパルスヒート電源を改造しなければならず、コスト高となってしまうという欠点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プリント配線板の温度を計測するようにして、この温度を基にヒータチップを稼動することでタクトタイムを短くできる半田付け装置を提供することを第1の目的とし、この半田付け装置を使用して半田付けする方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明になる半田付け装置は、リジッドプリント配線板の載置台に加熱手段を備える前記リジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け装置であって、半田付けする前に前記載置台に載置された前記リジッドプリント配線板の温度を計測する計測手段を備え、この計測手段により得られた温度が予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始することを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明になる半田付け方法は、リジッドプリント配線板の載置台を加熱しながら前記リジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け方法であって、半田付けする前に前記載置台に載置された前記リジッドプリント配線板の温度を計測する計測手段を備え、この計測手段により得られた温度が予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明によれば、リジッドプリント配線板の温度を計測し、予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始するのでタクトタイムが短いリジッドプリント配線板の接続端子とフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け装置を提供することができる。
【０００８】
また、請求項２に係る発明によれば、リジッドプリント配線板の温度を計測し、予め定められた温度を超えたときに半田付けを開始するのでタクトタイムが短いリジッドプリント配線板の接続端子とフレキシブルプリント配線板の接続端子を半田付けする半田付け方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明について図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明になる半田付け装置の概要図で、半田付け対象はリジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を対向させて半田付けするときの様子を示したもの、図２は図１のリジッドプリント配線板とフレキシブルプリント配線板の半田付け部を中心とした一部拡大図、図３はこの半田付け装置を用いたリジッドプリント配線板の接続端子にフレキシブルプリント配線板の接続端子を対向させて半田付けするときの概略工程を示すフローチャート図である。
【００１０】
図１、２において、１は基台、２は基台に立てられた支柱、３はリフローヘッド（以下、単にヘッドともいう）で、支柱２に設けられたスライドレール５とヘッド３に設けられたスライドブロック４とにより支柱２に昇降自在に取り付けられている。６はボールねじ６ａとナット３ａによりヘッド３を昇降させるモータ、７は瞬時に大電流を流して発熱させ、この熱で半田を溶融して半田付けを行うヒータチップ、８は基台１に埋め込まれ、この半田付け装置で例えばリジッドプリント配線板のような熱容量の大きな部品を予備加熱する加熱部である。
【００１１】
１０はリジッドプリント配線板、１０ａはリジッドプリント配線板１０に形成された接続端子、１１はこのリジッドプリント配線板１０に接続されるフレキシブルプリント配線板、１１ａはフレキシブルプリント配線板１１に形成された接続端子、１３，１３はそれぞれの接続端子１０ａと１１ａの表面に適宜の手段により付与された半田、１４はヒータチップ７へ供給する大電流を生成するパルスヒート電源、１６はモータ６の回転によるヘッド３の昇降、ヘッド３の荷重を検出し、適当な荷重の調整、パルスヒート電源１４の電流や駆動タイミングの制御等を実行する制御部である。
【００１２】
２１はリジッドプリント配線板の温度を測定する熱電対を覆う保護部材で、この保護部材２１のほぼ先端部２１ａで熱電対３１を挟持してヘッド３の下降により熱電対３１の先端がリジッドプリント配線板１０に押し付けられたときでも熱電対３１をこの荷重における一定の押圧力で確保するとともに、図示上下方向にある程度伸縮自在の蛇腹部２１ｂを備え、ヘッド３の下降に伴う押圧力が全て熱電対３１に印加されるのを防止し、熱電対３１を破損から守るものである。
【００１３】
次に、図１〜３を用いてこのような半田付け装置の半田付け動作について説明する。
［条件設定］
半田付けを開始する前に制御部１６に必要な次のような条件を設定する（図３のＳ２０１）。
リジッドプリント配線板１０を予備加熱する加熱部８の加熱による基台１の表面温度Ｔ１（半田の溶融温度よりは低い温度）、半田付け箇所となるリジッドプリント配線板１０の接続端子１０ａとフレキシブルプリント配線板１１の接続端子１１ａとの重なり部の押圧力Ｐ１とこの押圧力Ｐ１の継続時間ｔ１、この押圧後ヒータチップ７を発熱させるために電流を流すタイミングを決定する基台１の温度により加熱されることで上昇するリジッドプリント配線板１０の表面温度Ｔ２、半田付けに必要なヒータチップ７の発熱温度Ｔ３（半田の溶融温度より高い温度）とその継続時間ｔ２、そして半田付け箇所が冷却により凝固するのに必要な冷却時間ｔ３（ｔ１＞（ｔ２＋ｔ３））等である。
【００１４】
［半田付け動作］
このような所要の条件を設定の上、実際の半田付け動作を開始ずる。
まず、制御部１６から加熱部８に加熱指令を出力して加熱部８を発熱させ、このときの基台１の表面温度をフィードバック制御して設定された基台１の表面温度Ｔ１になるように加熱部８の発熱により基台１を加熱する（図３のＳ２０２）。
【００１５】
次にリジッドプリント配線板１０を接続端子１０ａが上側になるように基台１の所定位置に載置する（図３のＳ２０３）。
続いて、リジッドプリント配線板１０の接続端子１０ａとフレキシブルプリント配線板１１の接続端子１１ａがそれぞれ重なり合うように位置決めしながらリジッドプリント配線板１０の上にフレキシブルプリント配線板１１を接続端子１１ａが下側になるように載置する（図２、図３のＳ２０４）。
【００１６】
この状態で制御部１６からモータ６に駆動信号と回転角度を送りモータ６の回転によりヘッド３を下降させる。この回転角度については後述する。このときモータ６に内蔵されたエンコーダからの回転角度情報が制御部１６にフィードバックされるので制御部１６は指令どおりにモータ６が回転したことを知ることができる。
【００１７】
このようにモータ６を回転させヘッド３を下降させると共にヘッド３の下部に配設されているヒータチップ７と保護部材２１（熱電対３１）とを下降させて、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板１１との接続端子１０ａ、１１ａの重なり部をヒータチップ３で押圧すると共に熱電対３１をリジッドプリント配線板１０の表面に押し付ける。
【００１８】
このときヒータチップ７から前記重なり部への押圧力がヘッド３に内蔵されているロードセル等の圧力検出素子により検出され、またリジッドプリント配線板１０の温度が熱電対３１で検出され、制御部１６にフィードバックされる。
制御部１６は圧力検出値を設定押圧力Ｐ１に合わせるようにフィードバック制御してモータ６の回転角度を決定し、この回転角度になるようにモータ６を回転させて接続端子１０ａと１１ａとの重なり部に印加される押圧力が設定押圧力Ｐ１になるように制御する（図３のＳ２０５）。
【００１９】
このとき、保護部材２１にも同じ押圧力が印加され、引いては熱電対３１にも同じ押圧力が印加されるが、図示していないが熱電対３１はヘッド３内では上下動自在に支えられており、また保護部材２１には蛇腹部２１ｂが設けられているので、ここで押圧力が吸収されるから熱電対３１のリジッドプリント配線板１０への押圧力は前記重なり部に印加される押圧力に比べれば小さい。このため前述のように熱電対３１および熱電対３１の挟持部２１ａが破損することがない。
【００２０】
一方、制御部１６では、熱電対３１で検出されたリジッドプリント配線板１０の表面温度が計測される（図３のＳ２０６）。そしてこの計測値と設定されたヒータチップに電流を流すタイミングを決定するリジッドプリント配線板の表面温度Ｔ２とが比較され、計測値が設定された表面温度Ｔ２を超えるとパルスヒート電源１４にヒータチップ７の発熱温度Ｔ３、この温度の継続時間ｔ２と共に通電開始指令を出力する（図３のＳ２０７のＹｅｓ）。
【００２１】
パルスヒート電源１４は、この指令を受けるとヒータチップ７が設定された時間ｔ２の間設定された温度Ｔ３になるようにヒータチップ７に電流を流す（図３のＳ２０８）。この電流はヒータチップ７に配設されている熱電対（図示せず。）からヒータチップ７の温度を検出し、この検出温度と設定された温度Ｔ３になるようにフィードバック制御をすることで求める。
【００２２】
ヒータチップ７の温度Ｔ３は前記重なり部のそれぞれの接続端子１０ａ，１１ａに付与されている半田１３，１３を溶融し、渾然一体とする。そして、この状態が設定された時間（ｔ２）継続する。
【００２３】
こうして、ヒータチップ７に電流を流して設定された時間（ｔ２）ヒータチップ７を温度Ｔ３に保持した後、通電を停止するとヒータチップ７の温度が低下し始め、これに伴い半田１３，１３の温度も低下し、一旦溶融した半田１３，１３が最終的には凝固する。ここで制御部１６からモータ６に回転情報と駆動指令を与え、モータ６を駆動してヘッド３を上昇させ元の位置に戻し、前記重なり部への荷重を解除する。このようにして、リジッドプリント配線板１０とフレキシブルプリント配線板の接続端子同士の半田付けが完了する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明になる半田付け装置の概要図
【図２】図１のリジッドプリント配線板とフレキシブルプリント配線板の半田付け部を中心とした一部拡大図
【図３】半田付けのフローチャート図
【符号の説明】
【００２５】
１  基台
２  支柱
３  リフローヘッド
４  スライドブロック
５  スライドレール
６  モータ
７  ヒータチップ
８  加熱部
１０  リジッドプリント配線板
１１  フレキシブルプリント配線板
１６  制御部
２１  保護部材
３１  熱電対
【図１】
2010056188.tif 000003
【図２】
2010056188.tif 000004
【図３】
2010056188.tif 000005