(57)【要約】【課題】半田付けの途中で半田の残りが少なくなった場合、装置の運転を停止することなく半田の交換が可能な基板の半田付け装置及び方法を提供する。【解決手段】アクチュエータ４１、アクチュエータを駆動するサーボモータ４２、アクチュエータ上に設けられたガイド機構を有する駆動部４０、アクチュエータの一端に配置されるボビン、供給ノズルを有する第一、第二半田供給部２０、３０、第一、第二半田供給部間に配置され超音波半田鏝１１、接続部１５を有する超音波半田部１０を備え、超音波半田部はアクチュエータに沿って第一、第二半田供給部間を移動し、第一又は第二半田供給部が接続部により超音波半田部と接続されると、ガイド機構により超音波半田部に追従して移動が可能である。【選択図】図１
2015229182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に沿って延在するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するサーボモータと、前記アクチュエータ上に設けられたガイド機構とを有する駆動部と、
前記アクチュエータの一端に配置され、半田が巻回された第１のボビンと、この半田を基板表面に供給する第１の供給ノズルと、前記第１のボビン及び前記第１の供給ノズルを支持し、前記ガイド機構に対してスライドする第１の支持部材とを有する第一半田供給部と、
前記アクチュエータの他端に配置され、半田が巻回された第２のボビンと、この半田を基板表面に供給する第２の供給ノズルと、前記第２のボビン及び前記第２の供給ノズルを支持し、前記ガイド機構に対してスライドする第２の支持部材とを有する第二半田供給部と、
前記アクチュエータの前記第一半田供給部と前記第二半田供給部との間に配置され、超音波の発生及び加熱を行う超音波半田鏝と、前記第一半田供給部及び前記第二半田供給部のいずれか一方と接続する接続部と、前記超音波半田鏝及び前記接続部を支持し、前記アクチュエータ及び前記サーボモータによって前記アクチュエータ上を移動する第３の支持部材とを有する超音波半田部と、
を備え、
前記超音波半田部は、前記アクチュエータに沿って前記第一半田供給部と前記第二半田供給部との間を移動可能であり、
前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部が前記接続部により前記超音波半田部と接続されると、前記ガイド機構により前記超音波半田部の移動に追従して前記アクチュエータ上を移動可能であることを特徴とする、基板の半田付け装置。
【請求項２】
前記超音波半田部は、前記超音波半田鏝を基板表面に対して移動させる移動機構をさらに有し、
前記第一半田供給部は、前記第１の供給ノズルを移動させるための第１の追従機構をさらに有し、
前記第二半田供給部は、前記第２の供給ノズルを移動させるための第２の追従機構をさらに有し、
前記第一半田供給部が前記接続部により前記超音波半田部と接続されると、前記第１の追従機構により、前記超音波半田鏝の基板表面に対する移動に追従して前記第１の供給ノズルが基板表面に対して移動し、前記第二半田供給部が前記接続部により前記超音波半田部と接続されると、前記第２の追従機構により、前記超音波半田鏝の基板表面に対する移動に追従して前記第２の供給ノズルが基板表面に対して移動することを特徴とする、請求項１に記載の基板の半田付け装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板の半田付け装置を用いて半田付けを行う方法であって、
前記超音波半田部と、前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部とを接続する工程と、
前記超音波半田部と、前記超音波半田部に接続された前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部とにより、基板表面に半田付けを行う工程と、
前記第一半田供給部の前記第１のボビン及び前記第二半田供給部の前記第２のボビンのいずれか一方の半田の残量が所定の基準値より減少した場合、この一方の半田供給部と前記超音波半田部との接続を解除する工程と、
前記超音波半田部と他方の半田供給部とを接続する工程と、
接続された前記超音波半田部と前記他方の半田供給部とにより、基板表面に半田付けを行う工程と、
前記超音波半田部との接続が解除された前記一方の半田供給部のボビンに半田を補充する工程と、
を備えることを特徴とする、基板の半田付け方法。
【請求項４】
前記超音波半田部と、前記超音波半田部に接続された前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部とにより、基板表面に半田付けを行う工程において、
前記超音波半田部に接続された前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部が、前記超音波半田部の移動に追従して前記アクチュエータ上を移動することを特徴とする、請求項３に記載の基板の半田付け方法。
【請求項５】
前記超音波半田部と、前記超音波半田部に接続された前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部とにより、基板表面に半田付けを行う工程において、
前記超音波半田部に接続された前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部において、基板表面に半田を供給するため、前記超音波半田鏝の移動に追従して前記第１の供給ノズル又は前記第２の供給ノズルが基板表面に対して移動することを特徴とする、請求項３又は４に記載の基板の半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の半田付け装置及び半田付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池モジュールには、銅、インジウム、セレン、ガリウム等を材料とした光吸収層をガラス基板等に形成して製造される、ＣＩＧＳ系又はＣＩＳ系太陽電池や、シリコン膜をガラス基板等に蒸着させて製造される、薄膜シリコン（アモルファスシリコン）太陽電池等の種類がある。いずれも、主にガラス基板上に複数の光電変換セルが電気的に直列接続された構造を有する。そして、光電変換セルのうち基板の両端にそれぞれ位置する光電変換セルが正極、負極となり、これらの上にリボンを半田付けして出力端子へ接続することにより、電力を取り出すことができる。
【０００３】
リボンは、平面状の銅箔の周囲に半田をコーティングしたものである。基板が金属製の場合は、リボンを基板上に直接半田付けすることができるが、基板がガラス製の場合は、直接半田付けすることはできない。そこで、ガラス基板上のリボンを半田付けする位置に事前に半田を形成しておき、その上にリボンを半田付けする方法が採られている。
【０００４】
ガラス基板上に半田を形成する装置としては、以下の特許文献１に記載されたように、リボンを半田付けする位置に沿って、半田を繰り出しながら超音波を加振し、さらに加熱手段により加熱されるチップを移動させて半田付けするものが一般に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５４３２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半田が半田付け途中で無くなった場合、基板への半田付けが途中で終了することで材料に損失が発生することがあった。また、新たな半田を供給機構にセットし直すために装置を停止することで、時間損失が発生し生産性が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半田が半田付け途中で無くなった場合にも、装置を停止することなく自動的に新たな半田を用いて半田付けを継続することが可能な基板の半田付け装置及び半田付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る基板の半田付け装置は、
一方向に沿って延在するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するサーボモータと、前記アクチュエータ上に設けられたガイド機構とを有する駆動部と、
前記アクチュエータの一端に配置され、半田が巻回された第１のボビンと、この半田を基板表面に供給する第１の供給ノズルと、前記第１のボビン及び前記第１の供給ノズルを支持し、前記ガイド機構に対してスライドする第１の支持部材とを有する第一半田供給部と、
前記アクチュエータの他端に配置され、半田が巻回された第２のボビンと、この半田を基板表面に供給する第２の供給ノズルと、前記第２のボビン及び前記第２の供給ノズルを支持し、前記ガイド機構に対してスライドする第２の支持部材とを有する第二半田供給部と、
前記アクチュエータの前記第一半田供給部と前記第二半田供給部との間に配置され、超音波の発生及び加熱を行う超音波半田鏝と、前記第一半田供給部及び前記第二半田供給部のいずれか一方と接続する接続部と、前記超音波半田鏝及び前記接続部を支持し、前記アクチュエータ及び前記サーボモータによって前記アクチュエータ上を移動する第３の支持部材とを有する超音波半田部と、
を備え、
前記超音波半田部は、前記アクチュエータに沿って前記第一半田供給部と前記第二半田供給部との間を移動可能であり、
前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部が前記接続部により前記超音波半田部と接続されると、前記ガイド機構により前記超音波半田部の移動に追従して前記アクチュエータ上を移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る基板の半田付け方法は、上記基板の半田付け装置を用いて半田付けを行う方法であって、
前記超音波半田部と、前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部とを接続する工程と、
前記超音波半田部と、前記超音波半田部に接続された前記第一半田供給部又は前記第二半田供給部とにより、基板表面に半田付けを行う工程と、
前記第一半田供給部の前記第１のボビン及び前記第二半田供給部の前記第２のボビンのいずれか一方の半田の残量が所定の基準値より減少した場合、この一方の半田供給部と前記超音波半田部との接続を解除する工程と、
前記超音波半田部と他方の半田供給部とを接続する工程と、
接続された前記超音波半田部と前記他方の半田供給部とにより、基板表面に半田付けを行う工程と、
前記超音波半田部との接続が解除された前記一方の半田供給部のボビンに半田を補充する工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、半田付けの途中で半田が無くなった際に装置を停止することなく新たな半田を用いて半田付けを継続することができるため、材料や時間の損失が削減され生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態による基板の半田付け装置の全体の概略構成を示す正面図である。
【図２】同実施の形態による基板の半田付け装置における超音波半田部の構成を示す側面図である。
【図３】同実施の形態による基板の半田付け装置における第一半田供給部の構成を示す側面図である。
【図４】同実施の形態による基板の半田付け装置における超音波半田部と第一半田供給部とが接続された状態を示す側面図である。
【図５】同実施の形態による基板の半田付け装置における一工程における状態を示す正面図である。
【図６】同実施の形態による基板の半田付け装置における一工程における状態を示す正面図である。
【図７】同実施の形態による基板の半田付け装置における一工程における状態を示す正面図である。
【図８】同実施の形態による基板の半田付け装置における一工程における状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態による基板の半田付け装置及び半田付け方法について、図面を参照して説明する。
【００１３】
なお、以下の実施の形態では、薄膜太陽電池モジュールの基板上に半田付けを行う場合を例にとり説明する。しかし本発明は薄膜太陽電池モジュールへの適用には限定されず、液晶ディスプレイ等、あらゆるガラス基板上に半田を形成する場合に適用することができる。
【００１４】
また、薄膜太陽電池モジュールの正極及び負極のいずれに対しても同様の機構が設けられるため、片方の機構についてのみ説明する。
【００１５】
図１に、本発明の実施の形態による基板の半田付け装置１の全体の概略的な構成を示す。
【００１６】
この基板の半田付け装置１は、制御部５と、超音波半田部１０と、第一半田供給部２０と、第二半田供給部３０と、駆動部４０とを備える。
【００１７】
第一半田供給部２０と第二半田供給部３０とは、基板の半田付け装置１の両端にそれぞれ配置される。なお、ここでは図中基板の半田付け装置１の左側と右側とを両端と称する。
【００１８】
駆動部４０は、アクチュエータ４１と、後述する超音波半田部１０の支持板１４に取り付けられた図示されないナットと、サーボモータ４２とを備える。サーボモータ４２の回転に応じて、ナットがアクチュエータ４１上に沿ってスライドすることで直線的に左右方向に移動する。さらに、駆動部４０は、アクチュエータ４１の上部に設けられたＬＭ（Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ）（商標登録）ガイド等のガイド機構２４を備える。このガイド機構２４により、後述するように第一半田供給部２０及び第二半田供給部３０のいずれか一方が超音波半田部１０に接続されたときに、超音波半田部１０に与えられた動力に追従して左右方向に移動することができる。
【００１９】
制御部５は、超音波半田部１０、第一半田供給部２０、第二半田供給部３０、駆動部４０のそれぞれの動作の制御を行う。
【００２０】
図２に、超音波半田部１０を側面から見た場合の構成を示す。
【００２１】
超音波半田部１０は、図示されない超音波発生器と加熱機構とを有する超音波半田鏝１１と、アクチュエータ１２、サーボモータ１３、支持板１４、接続部（シリンダ）１５、追従機構（押し下げプレート）１６を備える。
【００２２】
基板の半田付け装置１のアクチュエータ４１に接続された支持板１４が、制御部５により制御されるサーボモータ４２の駆動により移動し、基板の半田付け装置１の両端の間でアクチュエータ４１上を超音波半田部１０が移動する。
【００２３】
超音波半田鏝１１は、支持板１４上に固定されたアクチュエータ１２とナットを介して接続されており、制御部５により制御されるサーボモータ１３の駆動により図中上下方向に移動する。
【００２４】
追従機構（押し下げプレート）１６は、後述する供給ノズル２２を下方へ押し下げる押し下げプレートとして機能する。
【００２５】
接続部（シリンダ）１５は支持板１４に設けられており、第一半田供給部２０又は第二半田供給部３０と接続するため、内部から後述するロッド１５１が突出するようにスライドさせるシリンダ機能を備えている。
【００２６】
なお、本実施の形態では、超音波半田鏝１１、アクチュエータ１２、サーボモータ１３，接続部１５、追従機構（押し下げプレート）１６を支持する支持部材として支持板１４が用いられている。しかし、支持部材の形状は板状には限定されず、支持し得るものであればよい。同様に、後述する第一半田供給部２０の支持板２５、第二半田供給部３０の支持板３５も、板状の形状には限定されず支持部材として支持し得るものであればよい。
【００２７】
図３に、第一半田供給部２０を側面から見た場合の構成を示す。
【００２８】
第一半田供給部２０は、ボビン２１、供給ノズル２２、追従機構２３、支持板２５、接続部（開口部）２６、センサ２７を備える。追従機構２３は、ガイド機構２３１、バネ機構２３２、ブロック２３３を有する。
【００２９】
ボビン２１に半田が巻回されており、供給ノズル２２によって半田が繰り出される。
【００３０】
ボビン２１、供給ノズル２２、追従機構２３、接続部（開口部）２６、センサ２７を支持する支持板２５が、アクチュエータ４１上に設けられたガイド機構２４に対してスライドするように配置されている。これにより上述したように、超音波半田部１０に接続されたときに、基板の半田付け装置１の両端の間で、超音波半田部１０に与えられた動力に追従して移動することができる。
【００３１】
供給ノズル２２は、追従機構２３に設けられたバネ機構２３２により付勢されるブロック２３３に設けられており、超音波半田部１０のサーボモータ１３により与えられた動力に追従して上下に移動することができる。
【００３２】
支持板２５は、超音波半田部１０と相互に接続可能な開口形状を有する接続部（開口部）２６を有する。
【００３３】
センサ２７はボビン２１の付近に設けられ、半田の残量を検知する。なお、第二半田供給部３０は第一半田供給部２０と同一構成を有するため、重複する説明を省略する。
【００３４】
図４に、超音波半田部１０と第一半田供給部２０とが接続される構成を示す。
【００３５】
図１において超音波半田部１０が図中右方向に移動し、超音波半田部１０の支持板１４と第一半田供給部２０の支持板２５とが紙面に垂直な方向に重なり合った時点で、超音波半田部１０が停止する。
【００３６】
図４（ａ）に示されたように、超音波半田部１０の接続部（シリンダ）１５にはロッド１５１が内蔵されている。このロッド１５１が、図４（ｂ）に示されたように、支持板２５の接続部（開口部）２６の内部に挿入される。これにより、超音波半田部１０と第一半田供給部２０とが相互に接続される。なお、超音波半田部１０と第二半田供給部３０とが接続される構成は、上述した超音波半田部１０と第二半田供給部２０とが接続される場合と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
図５から図８に、本発明の実施の形態に係る基板の半田付け装置１を用いて半田付けを行う方法を、工程ごとに概略的に示す。なお、上述したように、超音波半田部１０、第一半田供給部２０、第二半田供給部３０、駆動部４０のそれぞれの動作は制御部５により制御される。
【００３８】
図５に示されたように、超音波半田部１０を第一半田供給部２０又は第二半田供給部３０の何れか一方、例えば第一半田供給部２０の付近まで矢印Ｘ１の方向に移動させる。そして、超音波半田部１０の接続部（シリンダ）１５と、第一半田供給部２０の接続部（開口部）２６とを、図４を参照して説明したように相互に接続する。
【００３９】
図６に示されたように、図示されない搬送機構により、基板３を基板の半田付け装置１内に搬入する。そして、基板の半田付け装置１における図中左右方向と、基板３上の半田付け方向とが一致するように基板３を配置する。具体的には、基板の半田付け装置１の一端と他端との間に、基板３上の半田付け開始位置Ｓと半田付け終了位置Ｅとを設定する。
【００４０】
そして、第一半田供給部２０と接続された超音波半田部１０を、基板３上の半田付け開始位置Ｓに合うよう移動させる。上述したように、超音波半田部１０に接続された第一半田供給部２０が、超音波半田部１０に与えられた動力に追従して左右に移動する。
【００４１】
図７に示されたように、超音波半田鏝１１を基板３上の半田付け開始位置Ｓに近接するように、矢印Ｙ方向に下降させる。このとき、図３に示されたように、供給ノズル２２が固定されているブロック２３３が、超音波半田部１０の追従機構（押し下げプレート）１６により押し下げられて、第一半田供給部２０のガイド機構２３１に沿って移動する。これにより、超音波半田部１０の超音波半田鏝１１の下降に追従して、第一半田供給部２０の供給ノズル２２も下降する。
【００４２】
図８に示されたように、第一半田供給部２０により基板３の表面上に半田を供給すると同時に、超音波半田鏝１１を加熱し、超音波振動を印加しながら、超音波半田部１０を半田付け終了位置Ｅまで移動させる。このようにして、基板への半田付けを行う。
【００４３】
半田付け終了後、超音波半田鏝１１を元の高さ位置まで上昇させる。図３に示されたように、バネ機構２３２の付勢により、超音波半田鏝１１の上昇に追従して供給ノズル２２も上昇する。さらに、第一半田供給部２０と接続された超音波半田部１０を再び半田付け開始位置Ｓまで移動させることにより、図６に示された位置に戻る。
【００４４】
図示されない搬送機構により、基板３を、基板の半田付け装置１から搬出する。新たな基板３を、基板の半田付け装置１内に搬入する。
【００４５】
以上の動作を、半田付けが必要な基板３に対して繰り返し行う。
【００４６】
第一半田供給部２０のセンサ２７は、基板３へ半田付けを行っている途中で半田が無くならないように、ボビン２１に巻回された半田の残量が所定の基準値より減少し新たな半田の補充が必要である場合に、そのことを検知する。
【００４７】
半田の残量が基準値を下回ったことをセンサ２７が検知すると、超音波半田部１０は現在半田付けしている基板３への半田付けを終了した後、図５に示された位置に戻る。この位置で、超音波半田部１０の接続部（シリンダ）１５と第一半田供給部２０の接続部（開口部）２６との接続が解除される。
【００４８】
そして、超音波半田部１０は第二半田供給部３０付近まで、即ち図中左方向へ移動する。超音波半田部１０の接続部（シリンダ）１５と、第二半田供給部３０の接続部（開口部）３６とが、図４を用いて説明した場合と同様に相互に接続される。
【００４９】
以降は、第一半田供給部２０を用いた工程と同様に、基板の搬入、基板に対する半田付け、基板の搬出が行われる。
【００５０】
オペレータは、センサ２７により半田の残量が基準値を下回ったことが検知され、超音波半田部１０との接続が解除された第一半田供給部２０のボビン２１又は第二半田供給部３０のボビン３１を、新しいボビンと交換する。この間も、待機していた半田供給部と超音波半田部１０により半田付け処理が継続されているため、ボビン交換のために装置を停止させる必要がない。
【００５１】
なお、上記説明では第一半田供給部２０から工程を開始する。しかし、第一半田供給部２０と第二半田供給部３０との間で順序は限定されず、第二半田供給部３０から工程を開始してもよい。
【００５２】
以上説明したように本発明によれば、半田付け工程の途中で一方の半田供給部の半田の量が所定の基準値より減少した場合にも他方の半田供給部を用いて半田付け処理を継続することで、半田付け処理を停止することがないので、材料や時間の損失が削減され生産性が向上する。
【００５３】
本発明の一実施の形態について説明したが、この実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５４】
例えば、超音波半田鏝１１の上下方向への移動に対し、供給ノズル２２を追従させる機構として、上記実施の形態はガイド機構２３１、バネ機構２３２、ブロック２３３を有する追従機構２３と、追従機構（押し下げプレート）１６とを備えている。しかしこのような構成には限定されない。
【００５５】
また、超音波半田部１０と第一半田供給部２０、又は超音波半田部１０と第二半田供給部３０とを接続する機構として、上記実施の形態は接続部（シリンダ）１５、接続部（開口部）２６、接続部（開口部）３６を備えているが、この構成には限定されない。
【符号の説明】
【００５６】
１  基板の半田付け装置
３  基板
５  制御部
１０  超音波半田部
１１  超音波半田鏝
１２  アクチュエータ
１３、４２  サーボモータ
１４、２５、３５  支持板
１５  接続部（シリンダ）
１６  追従機構（押し下げプレート）
２０  第一半田供給部
２１、３１  ボビン
２２  供給ノズル
２３  追従機構
２４、２３１  ガイド機構
２６、３６  接続部（開口部）
２７  センサ
３０  第二半田供給部
４０  駆動部
４１  アクチュエータ
１５１  ロッド
２３２  バネ機構
２３３  ブロック
【図１】
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【図２】
2015229182.tif 000004
【図３】
2015229182.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015229182.tif 000008
【図７】
2015229182.tif 000009
【図８】
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