(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融半田液相と外界雰囲気相とを区画する隔壁板に、溶融半田液の流出が前記溶融半田液相の表面張力により阻止される程度の微小開口を水平方向に形成して、該微小開口から臨む溶融半田液を外界雰囲気相側へと表面張力により膨出させ、該微小開口内に外界雰囲気相側から半田付け対象物を挿入して溶融半田液に浸漬させることにより、該半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得ることを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】
溶融半田液相と外界雰囲気相とを区画する隔壁板に、溶融半田液が表面張力で溶融半田液相側から外界雰囲気相側へと膨出され、前記溶融半田液の流出が前記溶融半田液相の表面張力により阻止される程度の微小開口であって、かつ外界雰囲気側から溶融半田液相側へ半田付け対象物が挿入され得る寸法形状の大きさとした微小開口を水平方向に形成したことを特徴とする半田付け装置。
【請求項３】
前記微小開口は、溶融半田液が収容される容器の前記隔壁板に対して着脱可能な壁板片の一部に設けたことを特徴とする請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
前記微小開口は、溶融半田液が収容され、かつ装置本体に対して着脱可能とされた容器の前記隔壁板に設けたことを特徴とする請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項５】
前記微小開口は、外界雰囲気相を介在して対峙される二つの前記隔壁板に対称に設けたことを特徴とする請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項６】
前記微小開口の近傍には、該微小開口から膨出されている溶融半田液の表面を覆う酸化膜を除去するための半田かす掻き取り部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の半田付け装置。
【請求項７】
溶融半田液相と外界雰囲気相とを区画する隔壁板に、溶融半田液の流出が前記溶融半田液相の表面張力により阻止される程度の微小開口を水平方向に形成して、該微小開口から臨む溶融半田液を外界雰囲気相側へと表面張力により膨出させ、該微小開口内に外界雰囲気相側から半田付け対象物を挿入して溶融半田液に浸漬させることにより、該半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る半田付け装置であって、
前記半田ぬれ部分を撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮像した画像を処理して前記半田ぬれ部分の面積を計測する画像処理手段と、
この画像処理手段で計測した前記半田ぬれ部分の面積の値と予め設定しておいた面積の値との比較結果に対応させて、溶融半田への半田付け対象物の浸漬時間を調整することにより、該半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る制御を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば微小部品のコイル端子を半田付けするのに好適な半田付け方法及び装置に係り、特に微小部品のコイル端子の根元部分に被覆されている樹脂層の熱損傷を回避するようにした半田付け方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微小部品のコイル端子を半田付けする方法としては、例えば特開平５−１１４４４９号公報に開示されているように、コイル端子部分を半田槽内の溶融半田液中に上方向より浸漬する方法がある。この半田付け方法にあっては、半田槽の上部が大きく開放された状態にあって、コイル端子を上方向から溶融半田液中に浸漬させるため、溶融半田液の液面から上方向へ放散される溶融半田液の湯気や輻射熱をコイル端子の根元部分に被覆されている樹脂層が直接受ける。
【０００３】
加えて、浸漬後に半田ぬれ部分を抜き出す際に溶融半田液の液面に揺らぎが生じた。この場合、その樹脂層が溶融半田液の液面に近接し過ぎて溶融半田液の湯気や輻射熱の影響を大きく受け、また溶融半田液の液面に直接接触することも起こり得る。従って、溶融半田液の湯気や輻射熱の影響並びに溶融半田液の液面の揺らぎの影響等を考慮せずに溶融半田液へのコイル端子の浸漬深さを設定してコイル端子の半田付け処理を進めると、コイル端子の根元部分に被覆されている樹脂層が熱損傷されるおそれがある。
【０００４】
一方、例えば特開平４−８５９０２号公報に開示されているように、イメージセンサを用いて半田槽とコイル端子との間の距離を計測し、この計測結果を基に溶融半田液内にコイル端子を設定深さだけ浸漬させる方法がある。この半田付け方法にあっては、浸漬させる深さを設定するだけでコイル端子に対する半田付けの処理を進めてしまうので、換言すれば溶融半田液の湯気や輻射熱の影響並びに溶融半田液の液面の揺らぎ等を考慮せずにコイル端子に対する半田付けの処理を進めてしまうので、コイル端子の根元部分に被覆されている樹脂層が熱損傷される危険性を回避することができない。従って、従来は微小部品のコイル端子に対し所望長さの半田ぬれ部分が得られるように、溶融半田液へのコイル端子の浸漬深さを設定してコイル端子の半田付け処理を進めることが実質的に不可能であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の場合においては、溶融半田液へのコイル端子の浸漬時に溶融半田液の湯気や輻射熱の影響並びに溶融半田液の液面の揺らぎの影響等を受けるため、溶融半田液へのコイル端子の浸漬深さを設定してコイル端子の半田付け処理を進めることが実質的に不可能であった。
【０００６】
この発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、溶融半田液への半田付け対象物の浸漬時に溶融半田液から放散される湯気や輻射熱の影響並びに溶融半田液の液面の揺らぎの影響等を全く受けることなく、溶融半田液への半田付け対象物の浸漬深さを設定して半田付け対象物の半田付け処理を進めることができる半田付け方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の第１の発明は、溶融半田液相と外界雰囲気相とを区画する隔壁板に微小開口を形成して、該微小開口から臨む溶融半田液を外界雰囲気相側へと表面張力により膨出させ、該微小開口内に外界雰囲気相側から半田付け対象物を挿入して溶融半田液に浸漬させることにより、該半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得ることを特徴とする半田付け方法にある。
【０００８】
そして、この出願の第１の発明によれば、隔壁板の微小開口から膨出させた溶融半田液に対し半田付け対象物を浸漬した状態下にあって、半田付け対象物が受ける溶融半田液から放散される湯気や輻射熱は極微量で無視し得る程度となる。また、その半田付け対象物の浸漬部分以外は隔壁板よって溶融半田液から隔離されているので、浸漬後に半田ぬれ部分を抜き出す際に溶融半田液の液面の揺らぎによる影響を受けない。よって、半田付け対象物に対する熱損傷要因が消失される。
【０００９】
この出願の第２の発明は、溶融半田液相と外界雰囲気相とを区画する隔壁板に、溶融半田液が表面張力で溶融半田液相側から外界雰囲気相側へと膨出され、かつ外界雰囲気相側から溶融半田液相側へ半田付け対象物が挿入され得る寸法形状の大きさとした微小開口を形成したことを特徴とする半田付け装置にある。
【００１０】
そして、この出願の第２の発明によれば、溶融半田液が表面張力で溶融半田液相側から外界雰囲気相側へと膨出されるという条件から外れなければ、半田付け対象物の寸法形状に対応させて微小開口の寸法形状の大きさを適宜変更することができる。
【００１１】
この出願の第３の発明は、第２の発明において、前記微小開口は、溶融半田液が収容される容器の前記隔壁板に対して着脱可能な壁板片の一部に設けたことを特徴とする半田付け装置にある。
【００１２】
そして、この出願の第３の発明によれば、経時変化による劣化や機械的な応力に起因して微小開口が損傷された際、壁板片を交換することで微小開口を元通りに復旧することができる。
【００１３】
この出願の第４の発明は、第２の発明において、前記微小開口は、溶融半田液が収容され、かつ装置本体に対して着脱可能とされた容器の前記隔壁板に設けたことを特徴とする半田付け装置にある。
【００１４】
そして、この出願の第４の発明によれば、経時変化による劣化や機械的な応力に起因して微小開口が損傷された際、容器を交換することで微小開口を元通りに復旧することができる。
【００１５】
この出願の第５の発明は、第２の発明において、前記微小開口は、外界雰囲気相を介在して対峙される二つの前記隔壁板に対称に設けたことを特徴とする半田付け装置にある。
そして、この出願の第５の発明によれば、半田付け対象物の左右両端部分の夫々に同様または異種の半田付け処理を必要とする場合に、半田付け対象物の姿勢を変えることなくその処理を成し得る。
【００１６】
この出願の第６の発明は、第２の発明において、前記微小開口の近傍には、該微小開口から膨出されている溶融半田液の表面を覆う酸化膜を除去するための半田かす掻き取り部を設けたことを特徴とする半田付け装置にある。
【００１７】
そして、この出願の第６の発明によれば、微小開口の位置で膨出された溶融半田液に半田付け対象物が浸漬されるのに先立って、溶融半田液の表面を覆う酸化膜を半田かす掻き取り部によって除去することができる。
【００１８】
この出願の第７の発明は、溶融半田液相と外界雰囲気相とを区画する隔壁板に微小開口を形成して、該微小開口から臨む溶融半田液を外界雰囲気側へと表面張力により膨出させ、該微小開口内に外界雰囲気側から半田付け対象物を挿入して溶融半田液に浸漬させることにより、該半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る半田付け装置であって、前記半田ぬれ部分を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像した画像を処理して前記半田ぬれ部分の面積を計測する画像処理手段と、この画像処理手段で計測した前記半田ぬれ部分の面積の値と予め設定しておいた面積の値との比較結果に対応させて、溶融半田への半田付け対象物の浸漬時間を調整することにより、該半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とする半田付け装置にある。
【００１９】
そして、この出願の第７の発明によれば、半田付け対象物に対する熱損傷要因が消失された状態下にあって、溶融半田への半田付け対象物の浸漬時間を調整し、これによりその浸漬時間に対応されるよう、半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る制御を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
本発明が適用された好ましい実施の形態（第１の実施形態）の半田付け装置の全体構成を図１に示す。
【００２２】
図１に示されるように、本発明が適用された第１の実施形態の半田付け装置は、半田付け対象物が電子部品１のコイル端子２であることに対応される構成のものであって、本体台座３と、容器４と、ワーク移動部５と、制御部６と、ＣＣＤカラーカメラ７と、画像処理部８と、光源９と、が備わる。
【００２３】
そして、本体台座３上に溶融半田液４ａが収容される容器４が配置されている。容器４は、外径１０ｍｍ、内径９．７ｍｍの大きさのもので、この側部には口径１．２ｍｍの微小開口１０が形成されている。つまり、微小開口１０は、溶融半田４ａの流出がその表面張力により阻止される程度の小径に設定されて設けられ、かつ容器４外部から半田付け対象物たるコイル端子２が挿入され得る寸法形状の大きさに形成されている。このような微小開口１０において臨む容器４内部の溶融半田液４ａが表面張力で容器４外部の外界雰囲気側へと膨出されるものである。尚、コイル端子２は、太さ２０ミクロンのコイルが５ターンほど巻回されてカラゲ部分となっており、このカラゲ部分から根元部分までの寸法が０．６ｍｍの如く極めて小さいものである。
【００２４】
一方、本体台座３に対し前後に相対移動され得るようにワーク移動部５が設けられており、このワーク移動部５は、制御部６の制御下で本体台座３に対し前進及び後退移動されるものである。そして、コイル端子２を持つ電子部品１が位置決めされて載置される毎に本体台座３に対し前進移動され、電子部品１のコイル端子２を微小開口１０の位置にて膨出された溶融半田液４ａに浸漬させることができるものである。
【００２５】
制御部６は、システム全体の制御中枢として設けられたもので、ＣＣＤカラーカメラ７からの映像信号を画像処理部８に取り込み、画像処理部８にて得られた画像処理データを基にワーク移動部５を駆動制御することができるものである。
【００２６】
ＣＣＤカラーカメラ７は、光源９による照明下で微小開口１０の近傍領域を常時撮影し撮影内容を表す映像信号を出力するものである。
【００２７】
また、容器４においては、糸半田４ｂがガイド１１を介して図示しない供給手段により連続供給される一方、本体台座３に内蔵されたヒータ１２による加熱で糸半田４ｂが溶融されるので、溶融半田液４ａが常に充填された状態にある。そして、溶融半田液４ａの溶融状態が熱電対１３を含む監視手段（図示せず）により常時監視されており、また、その監視手段の監視下でヒータ１２の温度調節がなされている。更に、微小開口１０の近傍には、その微小開口１０の位置にて膨出された溶融半田液４ａの表面を覆う酸化膜を除去するための半田かす掻き取り部１４が設けられている。
【００２８】
このような各部を備えたシステム全体の構成において、半田付け処理の実行中にあっては、図２のフローチャートに示される如くのルーチンで処理が進められる。
【００２９】
まず、微小開口１０の位置にて膨出された溶融半田液４ａの表面を覆う酸化膜を半田かす掻き取り部１４によって除去する（ステップ１０１）。次に、ワーク移動部５の前進移動で図３に示されるように微小開口１０の位置にて膨出された溶融半田液４ａの中にコイル端子２を設定深さまで浸漬させる動作が行われる（ステップ１０２）。この際、光源９による照明下で微小開口１０の近傍領域をＣＣＤカラーカメラ７が常時撮影しているので、ＣＣＤカラーカメラ７からの映像信号を画像処理部８に取り込むことにより、画像処理部８では画像処理データとしてコイル端子２の半田ぬれ部分（図４、図５の符号２ａの部分）の色面積を計測することができる。同時に画像処理部８にて得られた画像処理データが表すコイル端子２の半田ぬれ部分の計測値が制御部６に入力される。
【００３０】
こうして、制御部６において、予め設定しておいた色面積と画像処理部８で計測されたコイル端子２の半田ぬれ部分の色面積との比較がなされ、その計測されたコイル端子２の半田ぬれ部分の色面積が設定値よりも小さいと（図４の状態）、その色面積が設定値よりも大きくなる（図５の状態）まで設定値以上であるか否かが判定される（ステップ１０３）。
【００３１】
その計測されたコイル端子２の半田ぬれ部分の色面積が設定値以上であると判定されたとき、制御部６からワーク移動部５へ半田付け完了信号が出力される（ステップ１０４）。
【００３２】
これに同期してワーク移動部５は微小開口１０の位置にて膨出された溶融半田液４ａの中からコイル端子２を引き上げるべく図６に矢印で示される如くコイル端子２が後退される動作がなされて、溶融半田への半田付け対象物の浸漬時間が調整され、これによりその浸漬時間に対応されるよう、半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る制御を行うことができる（ステップ１０５）。
【００３３】
このような一連の動作は、半田付け対象のコイル端子２が変更される毎に繰り返し実行される。
【００３４】
前述の如く、この第１の実施の形態の半田付け装置にあっては、微小開口１０において臨む容器４内部の溶融半田液４ａが表面張力で容器４外部の外界雰囲気側へと膨出される。他方、微小開口１０の位置にて膨出された溶融半田液４ａにコイル端子２の端部を浸漬させることができる。
【００３５】
そのため、微小開口１０から膨出させた溶融半田液４ａに対しコイル端子２の端部を浸漬した状態下にあって、コイル端子２が受ける溶融半田液４ａから放散される湯気や輻射熱は、極微量で無視し得る程度となる。
【００３６】
また、そのコイル端子２の浸漬部分（コイル端子２の半田ぬれ部分）以外は容器４の側壁部（隔壁板に相当）よって溶融半田液４ａから隔離されているので、浸漬後にコイル端子２の半田ぬれ部分を抜き出す際に溶融半田液４ａの液面の揺らぎによる影響を受けない。よって、コイル端子２の根元部分に被覆されている樹脂層が熱損傷される危険性を回避することができる。
【００３７】
更に、微小開口１０の位置で膨出された溶融半田液４ａに半田付け対象物たるコイル端子２が浸漬されるのに先立って、溶融半田液４ａの表面を覆う酸化膜を半田かす掻き取り部１４によって除去することができる。よって、半田付けに起因してコイル端子２が精度劣化されるのを防止することができる。
【００３８】
また更に、半田付け対象物たるコイル端子２に対する熱損傷要因が消失された状態下にあって、溶融半田液へのそのコイル端子２の浸漬時間を調整し、これによりその浸漬時間に対応されるよう半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る制御を行うことができる。よって、その制御状態は、精度が高いものとなる。
【００３９】
尚、上述において、制御部６では、ＣＣＤカラーカメラ７で得られる画像信号を基に画像処理部８で処理したデータを用いる都合上、色面積の比較で判定処理を実行したが、白黒のカメラを採用し白黒データを用いる場合には単に面積の比較で判定処理を実行することになる。
【００４０】
このような第１の実施の形態の半田付け装置を構築するために、以下述べるようなことをおこなった。
【００４１】
容器４の側壁部に開口が形成されると、容器４内部に充填された溶融半田液４ａが容器４外部の外界雰囲気相側に臨まれる。しかし、その開口の口径が大きすぎると容器４内部に充填された溶融半田液４ａが容器４外部へ漏出してしまう。
【００４２】
そこで、容器４の側壁部に微小開口１０を形成し、この微小開口１０において臨む容器４内部の溶融半田液４ａが表面張力で容器４外部の外界雰囲気相側へと膨出されるという条件を確保することにした。
【００４３】
更にその条件を確保しつつ容器４外部から半田付け対象物たるコイル端子２が挿入され得る寸法形状の大きさに微小開口１０が形成されているものにした。換言すれば、溶融半田液４ａが表面張力で溶融半田液相側から外界雰囲気相側へと膨出されるという条件から外れなければ、半田付け対象物の寸法形状に対応させて微小開口１０の寸法形状の大きさを適宜変更できることになる。
【００４４】
次に、本発明が適用された第２〜第５の実施の形態の半田付け装置について説明する。
【００４５】
図７は、本発明が適用された第２の実施の形態の半田付け装置の要部をなす容器の構成説明図である。図示の如く、容器４には、微小開口１０が形成された側壁部片１５が着脱可能に設けられている。即ち、図７（ａ）の状態から図７（ｂ）の状態にすることで微小開口１０が形成された側壁部片１５を容器４から離脱させることができ、また図７（ｂ）の状態から図７（ａ）の状態にすることでその側壁部片１５を容器４に装着することができる。
【００４６】
このような容器４の構成であれば、経時変化による劣化や機械的な応力に起因して微小開口１０が損傷された際、側壁部片１５を交換することで微小開口１０を元通りに復旧させることができる。
【００４７】
図８は、本発明が適用された第３の実施の形態の要部をなす容器及び本体台座の組み合わせの構成説明図である。図示の如く、本体台座３には、微小開口１０が形成された容器４が着脱可能に設けられている。即ち、図８（ａ）の状態から図８（ｂ）の状態にすることで微小開口１０が形成された容器４を本体台座３から離脱させることができ、また図８（ｂ）の状態から図８（ａ）の状態にすることでその容器４を本体台座３に装着することができる。
【００４８】
このような容器４及び本体台座３の組み合わせの構成であれば、経時変化による劣化や機械的な応力に起因して微小開口１０が損傷された際、本体台座３に対し容器４を交換することで微小開口１０を元通りに復旧させることができる。
【００４９】
図９は、本発明が適用された第４の実施の形態の半田付け装置の要部をなす２つの容器及びワーク移動部の組み合わせの構成説明図である。図示の如く、外界雰囲気相が介在されるように所定の間隔をおいて対峙される２つの容器４の各側壁には、対称に微小開口１０が夫々設けられており、またその２つの容器４間には、左右に往復移動が可能にワーク移動部５が設けられている。
【００５０】
このような２つの容器４及びワーク移動部５の組み合わせを用いる構成であれば、半田付け対象物の左右両端部分の夫々に同様または異種の半田付け処理を必要とする場合に、ワーク移動部５を左右に往復移動させて半田付け対象物の姿勢を変えることなくその処理を成し得る。
【００５１】
図１０は、本発明が適用された第５の実施の形態の半田付け装置の要部をなす容器の構成説明図である。図示の如く、容器４には水平方向に沿って縦列に並んだ複数の微小開口１０が設けられている。
【００５２】
このような複数の微小開口１０を有する容器４を用いる構成であれば、同時に複数の半田付け対象物に対して半田付け処理を成し得ることになる。
【００５３】
尚、前述した如くの要部構成とされた第２〜第５の実施の形態の半田付け装置のいずれにおいても、システム全体の構成が図１〜図６を用いて説明した第１の実施の形態の半田付け装置に適用されたシステム全体の構成に準じて構築されている。
【００５４】
従って、このような第２〜第５の実施の形態の半田付け装置であれば、半田付け対象物に対する例えばコイル端子の根元部分に被覆されている樹脂層が熱損傷される要因が消失される。またそのように半田付け対象物に対する熱損傷要因が消失された状態下にあって、溶融半田液へのその半田付け対象物の浸漬時間を調整し、これによりその浸漬時間に対応されるよう半田付け対象物に所望長さの半田ぬれ部分を得る制御を行うことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、微小部品のコイル端子の根元部分に被覆されている樹脂層の熱損傷を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用された第１の実施形態の半田付け装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】  本発明が適用された第１の実施形態の半田付け装置における半田付け処理の実行ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】  本発明にかかる半田付け方法による半田付け過程での一態様を表す図である。
【図４】  本発明にかかる半田付け方法による半田付け過程での次の一態様を表す図である。
【図５】  本発明にかかる半田付け方法による半田付け過程でのその次の一態様を表す図である。
【図６】  本発明にかかる半田付け方法による半田付け過程でのまたその次の一態様を表す図である。
【図７】  本発明が適用された第２の実施形態の半田付け装置の要部構成を示す構成図である。
【図８】  本発明が適用された第３の実施形態の半田付け装置の要部構成を示す構成図である。
【図９】  本発明が適用された第４の実施形態の半田付け装置の要部構成を示す構成図である。
【図１０】  本発明が適用された第５の実施形態の半田付け装置の要部構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１    電子部品
２    コイル端子
２ａ  半田ぬれ部分
３    本体台座
４    容器
４ａ  溶融半田液
４ｂ  糸半田
５    ワーク移動部
６    制御部
７    ＣＣＤカラーカメラ
８    画像処理部
９    光源
１０  微小開口
１１  ガイド
１２  ヒータ
１３  熱電対
１４  半田かす掻き取り部
１５  側壁部片
【図１】
0003724107.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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