(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーム半田が塗布されたプリント基板（１０２）上に電子部品（１０３）を載置した上記プリント基板（１０２）の一端部（１０２ａ）に接触し、振動を上記プリント基板に与える発振装置（１１０）と、
上記一端部に対向する上記プリント基板の他端部（１０２ｂ）を保持し弾性を有する保持用部材（１２１）、及び、一端を上記保持用部材に取り付け他端を固定して上記発振装置からの振動によって上記プリント基板に圧縮加重を作用させ上記プリント基板の発熱に寄与する付勢部材で構成され、上記発振装置における振動のインピーダンスと上記プリント基板における振動のインピーダンスとをマッチングさせ、かつ上記発振装置からの振動で上記プリント基板に発生したエネルギーの消散を防止して上記プリント基板を発熱させてクリーム半田を溶融させるインピーダンスマッチング機構（１２０）と、
を備えたことを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
上記プリント基板に対して上記発振装置を押圧する押圧装置（１３０）と、上記プリント基板に対して上記発振装置を傾斜させる傾斜装置（１４０）とを備えた、請求項１記載の半田付け装置。
【請求項３】
上記発振装置が発する振動の周波数及び上記発振装置の出力の少なくとも一方を変化させる制御装置（１８０）を備えた、請求項１又は２に記載の半田付け装置。
【請求項４】
上記プリント基板の温度を測定する温度測定装置（１５０）と、上記プリント基板における上記振動を測定する振動測定装置（１６０）と、上記温度測定装置及び上記振動測定装置の少なくとも一つから得られた情報に基づいて、上記発振装置、上記押圧装置、及び上記傾斜装置の少なくとも一つの動作制御を行う制御装置（１８０）とを備えた、請求項２記載の半田付け装置。
【請求項５】
上記発振装置は、複数台設けられ、異なる振動を発生する、請求項１から４のいずれかに記載の半田付け装置。
【請求項６】
上記クリーム半田は、鉛フリー半田である、請求項１から５のいずれかに記載の半田付け装置。
【請求項７】
クリーム半田が塗布されたプリント基板（１０２）上に電子部品（１０３）を載置した上記プリント基板（１０２）に発振装置（１１０）にて振動を与え、
上記プリント基板を保持し弾性を有する保持用部材（１２１）、及び、一端を上記保持用部材に取り付け他端を固定して上記プリント基板の振動により圧縮加重を作用させ上記プリント基板の発熱に寄与する付勢部材にて、上記発振装置における振動のインピーダンスと上記プリント基板における振動に対するインピーダンスとをマッチングさせ、該マッチングにより上記プリント基板を発熱させて上記クリーム半田を溶融させ、
その後、振動を停止し、冷却により上記溶融したクリーム半田を凝固させて上記プリント基板への上記電子部品の半田付けを行なう、
ことを特徴とする半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば回路基板等に電子部品を半田付けするための半田付け装置及び方法、並びにリフロー半田付け装置に関し、詳しくは超音波振動を用いて半田付けを行なう半田付け装置及び方法、並びにリフロー半田付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば回路基板等に電子部品を半田付けする場合、通常、固体状態の半田を溶融し凝固させることで行なわれている。よって半田を溶融させるための熱を発する加熱装置が設けられており、いわゆるリフロー半田付け装置では、電子部品を載置した回路基板及び上記電子部品が加熱され、半田を溶融して半田付けが行なわれ、又、いわゆるフロー半田付け装置では、予め溶融された半田が電子部品を載置した回路基板及び電子部品に作用し半田付けが行なわれる。
又、近年、環境への配慮から、鉛を含有しない鉛フリー半田の使用も始まっているが、該鉛フリー半田を使用した場合でも、上記リフロー半田付け装置又はフロー半田付け装置による半田付けが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のリフロー半田付け装置及びフロー半田付け装置では、半田を溶融させるための熱を発する加熱装置が必要であり、該加熱により半田のみならず、電子部品までも半田の融点温度付近まで加熱される。よって、耐熱性の低い電子部品ではその信頼性が問題となる場合もある。
又、上記鉛フリー半田の内、現在、よく使用されるものとしては、Ｓｎ−Ｃｕ系や、Ｓｎ−Ａｇ系の鉛フリー半田であるが、該鉛フリー半田の融点は、鉛を含有し現在でも使用されているＳｎ−Ｐｂ系の共晶半田に比べて約４０℃高い。したがって、従来のように半田を溶融するために電子部品までも加熱する方法では、上述の高融点の鉛フリー半田を使用した場合には、さらに上記弱耐熱性部品の信頼性に問題が生じる。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、弱耐熱性部品の信頼性に問題を生じさせない半田付け装置及び方法、並びにリフロー半田付け装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様の半田付け装置は、クリーム半田が塗布されたプリント基板上に電子部品を載置した上記プリント基板の一端部に接触し、振動を上記プリント基板に与える発振装置と、
上記一端部に対向する上記プリント基板の他端部を保持し弾性を有する保持用部材、及び、一端を上記保持用部材に取り付け他端を固定して上記発振装置からの振動によって上記プリント基板に圧縮加重を作用させ上記プリント基板の発熱に寄与する付勢部材で構成され、上記発振装置における振動のインピーダンスと上記プリント基板における振動のインピーダンスとをマッチングさせ、かつ上記発振装置からの振動で上記プリント基板に発生したエネルギーの消散を防止して上記プリント基板を発熱させてクリーム半田を溶融させるインピーダンスマッチング機構と、
を備えたことを特徴とする。
【０００６】
又、上記プリント基板に対して上記発振装置を押圧する押圧装置と、
上記プリント基板に対して上記発振装置を傾斜させる傾斜装置と、をさらに備えるように構成することもできる。
【０００７】
又、上記発振装置が発する振動の周波数及び上記発振装置の出力の少なくとも一方を変化させる制御装置を備えるように構成することもできる。
【０００８】
又、上記プリント基板の温度を測定する温度測定装置と、上記プリント基板における上記振動を測定する振動測定装置と、上記温度測定装置及び上記振動測定装置の少なくとも一つから得られた情報に基づいて、上記発振装置、上記押圧装置、及び上記傾斜装置の少なくとも一つの動作制御を行う制御装置とを備えるように構成することもできる。
【０００９】
又、上記発振装置は、複数台設けられ、異なる振動を発生するように構成することもできる。
【００１１】
又、上記クリーム半田は、鉛フリー半田とすることができる。
【００１２】
本発明の第２態様の半田付け方法は、クリーム半田が塗布されたプリント基板上に電子部品を載置した上記プリント基板に発振装置にて振動を与え、
上記プリント基板を保持し弾性を有する保持用部材、及び、一端を上記保持用部材に取り付け他端を固定して上記プリント基板の振動により圧縮加重を作用させ上記プリント基板の発熱に寄与する付勢部材にて、上記発振装置における振動のインピーダンスと上記プリント基板における振動に対するインピーダンスとをマッチングさせ、該マッチングにより上記プリント基板を発熱させて上記クリーム半田を溶融させ、
その後、振動を停止し、冷却により上記溶融したクリーム半田を凝固させて上記プリント基板への上記電子部品の半田付けを行なう、
ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である半田付け装置、及び該半田付け装置にて実行される半田付け方法、並びに上記半田付け装置を備えたリフロー半田付け装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、「装着物」の機能を果たす一例として、本実施形態では電子部品を例に採り、「被装着材」の機能を果たす一例として、本実施形態では上記電子部品を実装するプリント基板であって紙フェノール基板を例に採る。又、「微小振動」の機能を果たす一例として、本実施形態では超音波振動を例に採り、「発振装置」の機能を果たす一例として、本実施形態では超音波振動を発生する発振装置を例に採る。尚、上記装着物及び被装着材はこれらに限定されるものではなく、例えば、上記被装着材及び装着物の両者ともに電子部品であるような場合も含む概念である。又、上記微小振動は上記超音波振動に限定されず、以下に説明するように、上記被装着材と上記装着物とを接合する半田を溶融する作用を行なう振動である。
【００１９】
又、本実施形態において、上記半田の種類は問わない。つまり、従来のＳｎ−Ｐｂ系の共晶半田であってもよいし、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系等の鉛フリー半田であってもよい。本実施形態の説明では、当該出願人が既に提案した、Ｓｎ−５８Ｂｉの鉛フリー半田を例に採る。該Ｓｎ−５８Ｂｉ半田は、Ｓｎ−Ａｇ系の鉛フリー半田に、当該半田の融点を下げる作用を有する金属、つまり融点降下作用金属としてＢｉを添加したＳｎ−Ａｇ−Ｂｉの組成にてなる鉛フリー半田の内、Ａｇを含まずＢｉを最大限の５８重量％まで含ませてＳｎと共晶状態とした鉛フリー半田である。
【００２０】
まず上記半田付け装置について説明する。
図１に示す、本実施形態の半田付け装置１０１は、発振装置１１０、及びインピーダンスマッチング機構１２０を基本構成とし、さらに押圧装置１３０、傾斜装置１４０、及び制御装置１８０を備える。さらに又、図示するように、温度測定装置１５０及び振動測定装置１６０を備えることもできる。該構成を有する半田付け装置１０１は、プリント基板１０２上に電子部品１０３を半田付けするためプリント基板１０２に塗布された、上述の鉛フリー半田を有するクリーム半田を溶融させる、即ち上記発振装置１１０及びインピーダンスマッチング機構１２０の作用による超音波振動によりプリント基板１０２を発熱させる装置である。
【００２１】
上記発振装置１１０は、超音波振動を発生する振動子１１２と、制御装置１８０にて動作制御されて動作用電力を上記振動子１１２へ供給する発振器１１３と、一端部が上記振動子１１２に取り付けられ他端部が上記プリント基板１０２に接触し、上記振動子１１２にて生じた超音波振動をプリント基板１０２へ伝達するホーン部１１１とを有し、超音波振動をプリント基板１０２へ与える装置である。上記振動子１１２は、本実施形態では、その出力は１５０Ｗであり、２８ｋＨｚの周波数の振動を発する。しかしながら上記出力及び周波数はこれに限定されるものではなく、例えば希望の発熱温度、プリント基板１０２の材質や厚み、等の諸条件に基づいて、上記制御装置１８０によって変更することができる。又、プリント基板１０２に接触する上記ホーン部１１１の上記他端部１１１ａには、図２に示すように、プリント基板１０２の保持を容易にするＶ字形の溝にてなる基板保持部１１１ｂを設けている。尚、本例では、プリント基板１０２の板厚が１．６ｍｍであり、上記基板保持部１１１ｂは、Ｉにて示す深さ１ｍｍ、ＩＩにて示す上記溝の中央から左右へ各１ｍｍの寸法にてなる。このようにＶ字形の溝にてなる基板保持部１１１ｂを設けることで、超音波振動される基板の厚みが多少変化しても同一のホーン部１１１にて対応することができるという効果を奏する。
【００２２】
又、図１に示すように、基台１１５に取り付けられた支持部材１１４に、上記振動子１１２は取り付けられており、該振動子１１２及びホーン部１１１の中心軸は、上記一直線１１６に一致し、振動子１１２及びホーン部１１１は一直線１１６上に並んで配置される。尚、ホーン部１１１は、支持部材１１４に固定されていない。このように配列されたホーン部１１１及び振動子１１２は、プリント基板１０２に対して交差する方向からプリント基板１０２の一端部１０２ａに接触する。尚、上記交差する方向とは、プリント基板１０２の厚み方向に直交する水平方向１１８に平行な方向も含む概念である。
さらに、プリント基板１０２をより良好に発熱させるためには、図１に示すように、上記水平方向１１８に対して、一直線１１６上に配列されたホーン部１１１及び振動子１１２は、鋭角な傾斜角θにて傾いて配置されるのが好ましい。本実施形態において、上記傾斜角θは約１０度である。さらに又、本実施形態では、上記約１０度にて傾斜した状態で、かつ図３に示すように平面的に見たとき、ホーン部１１１及び振動子１１２が配列されている上記一直線１１６と、プリント基板１０２の厚み方向に直交し押圧装置１３０による上記基台１１５の移動する方向である移動方向１１７とが平行になるようにして、ホーン部１１１及び振動子１１２を配置している。
【００２３】
又、基台１１５に取り付けられた支持部材１１４について、支持部材１１４の一端を中心にして回転可能に構成し、制御装置１８０にて動作制御可能な傾斜装置１４０にて支持部材１１４を回転させて上記傾斜角θを可変とすることもできる。上記傾斜角θを設けることで、振動子１１２にて発生した超音波振動の横波と縦波との両波をプリント基板１０２に伝達することができる。上記横波とは、振動子１１２とホーン部１１１とが配列される一直線１１６に対して振動方向が直角な波であり、上記縦波とは上記一直線１１６に対して振動方向が平行な波である。
【００２４】
上記インピーダンスマッチング機構１２０は、上記プリント基板１０２の他端部１０２ｂを保持する保持用部材１２１と、一端が上記保持用部材１２１に取り付けられ他端が当該半田付け装置１０１のフレーム材に取り付けられて上記保持用部材１２１を付勢する、付勢部材としての一例であるスプリング１２２とを有する。該構成を有するインピーダンスマッチング機構１２０は、上記超音波振動によってプリント基板１０２に発生したエネルギーを当該プリント基板１０２から逃さず、かつ上記超音波振動がプリント基板１０２に効率的に伝搬されるようにインピーダンスを合致させるための機構であり、このような、系外へのエネルギーの消散防止、及び上記インピーダンスのマッチングの機能により半田溶融に至るまでプリント基板１０２を発熱させる機構である。
尚、本実施形態では、上記発振装置１１０は超音波振動を発生することから、上記インピーダンスは、音響インピーダンスを示すが、上述のように、半田を溶融する作用を行なう振動は、上記超音波振動に限定されないので、上記インピーダンスは、振動に対するインピーダンスと表現することができる。
又、上述の、インピーダンスを合致させるとは、上記発振装置１１０の上記ホーン部１１１における振動に対するインピーダンスと、プリント基板１０２における振動に対するインピーダンスとを同じにすることを意味する。
【００２５】
上記保持用部材１２１におけるプリント基板１０２の接触部分には、図１に示すように、Ｖ字形の溝１２１ａを設けており、プリント基板１０２の保持を容易にしている。該保持用部材１２１の材質は、エントロピー弾性を有し、スプリング１２２の機械弾性と協働して、インピーダンスをマッチさせる材料でなければならない。具体的には、金属のような剛体ではなく、プリント基板１０２の材質とも関係するが、例えば、ゴム材やテフロン（登録商標）樹脂が望ましい。
又、詳細後述する押圧装置１３０によるホーン部１１１及び振動子１１２の移動に伴うプリント基板１０２の移動により、スプリング１２２には撓みが生じる。該撓みによりプリント基板１０２には圧縮荷重が作用する。後述するように、当該出願人の実験により上記荷重とプリント基板１０２の発熱温度との間には相関関係が存在する。
【００２６】
ここで上記発振装置１１０及びインピーダンスマッチング機構１２０を用いて当該出願人にて行なわれた、基板の発熱実験について説明する。
上記傾斜角θを約１０度として、上記発振装置１１０のホーン部１１１と、インピーダンスマッチング機構１２０の保持用部材１２１との間にプリント基板１０２を挟持した状態で、発振装置１１０より上記２８ｋＨｚの周波数による超音波振動をプリント基板１０２に与える。これにより上述のように、プリント基板１０２へ与えられプリント基板１０２を伝搬した上記超音波振動は、プリント基板１０２を発熱させる。
このような状態での基板の発熱実験結果を図４及び図５に示す。図４に示すグラフは、本実施形態でも使用している、紙フェノール基板で厚み１．６ｍｍのプリント基板１０２の場合であり、横軸にはホーン部１１１とプリント基板１０２との接触点を原点として上記インピーダンスマッチング機構１２０の保持用部材１２１側へのホーン部１１１からの距離を示している。又、図示される複数の曲線は、それぞれの測定結果を示している。
【００２７】
本図から明らかなように、ホーン部１１１からの上記距離に応じて高温部と低温部とが交互に現れる。即ち、プリント基板１０２には、振幅の大きい部分と、小さい部分とが存在し、つまり定在波が存在し、その１／２波長は約５５ｍｍである。尚、振幅の大きい部分が上記高温部に、小さい部分が上記低温部に相当する。
又、プリント基板１０２においては、最高約１７０℃の発熱が得られ、よって上記クリーム半田の溶融が認められる。このように、紙フェノール基板は発熱し易く、又、ホーン部１１１からの距離における温度の低下率は大きい。
【００２８】
一方、図５に示すグラフは、ガラス−エポキシ基板で厚み１．６ｍｍの場合であり、図４の場合と同一の超音波振動を上記基板に与えている。又、図示される複数の曲線は、それぞれの測定結果を示している。
図５の場合でも図４の場合と同様に、ガラス−エポキシ基板に高温部と低温部とが現れ、定在波が存在している。その１／２波長は、約２３ｍｍである。又、図５の場合では、図４の場合に比べて得られる温度は低いが、ホーン部１１１からの距離における温度の低下率がほとんどないことがわかる。
【００２９】
これらの図４及び図５に示す結果から明らかなように、基板の材質により、得られる温度、及び高温部の生じる周期に変化が発生する。したがって、基板の材質、さらには板厚、及び得たい温度に応じて、発振装置１１０から基板へ与える超音波振動を制御する必要があることがわかる。尚、超音波振動の周波数を大きくすることで、上記定在波における１周期を短くすることができ、又、振幅が小さくなりエネルギー伝達効率が向上する。又、超音波振動の周波数を小さくすることで、上記定在波における１周期を長くすることができ、又、減衰が小さくなり温度の分散が小さくなる。
【００３０】
又、ホーン部１１１からの距離に関係なく基板のどの場所においてもほぼ一定の温度が得られるように、即ち、上記定在波を打ち消すように、一枚のプリント基板１０２に対して上記発振装置１１０から発する超音波振動を変化させる制御を行ったり、若しくは、一枚のプリント基板１０２に対して複数の発振装置１１０を設け、それぞれが異なる周波数の超音波振動をプリント基板１０２へ与えるようにしたり、若しくは、一枚のプリント基板１０２に対して複数の発振装置１１０を設け、図７に一例を示すように平面的に見て移動方向１１７に対してホーン部１１１及び振動子１１２に関する上記一直線１１６の延在方向が非平行となるようにして、複数の方向からプリント基板１０２へ超音波振動を与えたり、若しくは、上記制御及び上述の各構成を組み合わせた構成を採ったりするのが好ましい。尚、上記制御は、制御装置１８０にて行う。
【００３１】
上記押圧装置１３０は、当該半田付け装置１０１のベース板１０４と、上記基台１１５との間に設けられ、固定されているベース板１０４に対して上記水平方向１１８で上記移動方向１１７に基台１１５を移動させる装置である。基台１１５には、振動子１１２を取り付けた上記支持部材１１４が取り付けられているので、押圧装置１３０は、一直線１１６上に配列されたホーン部１１１及び振動子１１２を移動方向１１７へ移動させる装置である。押圧装置１３０の具体的構成としては、例えばステッピングモータ等の、基台１１５の移動量を正確に制御可能な駆動源を有し上記ステッピングモータを制御装置１８０にて動作制御するという構成例がある。又、簡便な構成として、上記駆動源にマイクロメータを使用し、作業者によって、基台１１５の移動を行なうとともにその移動量をチェックする方法も考えられる。
【００３２】
押圧装置１３０を使用することで、発振装置１１０の上記ホーン部１１１と、インピーダンスマッチング機構１２０の上記保持用部材１２１との間に挟持されたプリント基板１０２に対して、上記スプリング１２２による圧縮荷重を作用させることができる。即ち、押圧装置１３０にて、スプリング１２２を縮める方向へ基台１１５を移動させることで、プリント基板１０２に作用する上記圧縮荷重を増加させることができ、逆にスプリング１２２を広げる方向へ基台１１５を移動させることで上記圧縮荷重を減少させることができる。
【００３３】
一方、当該出願人の実験によれば、図６に示すように、プリント基板１０２へ作用させる圧力と、上記発振装置１１０によりプリント基板１０２が超音波振動することによる発熱温度との間には相関関係が認められ、圧力の上昇に応じて発熱温度も上昇する。
したがって、上記押圧装置１３０によりプリント基板１０２に作用する圧縮荷重を変化させることで、プリント基板１０２の発熱温度を変化させることが可能となる。
【００３４】
したがって、制御装置１８０内の記憶装置１８１に、被発熱体となる基板の材質及び厚み、上記傾斜角θ、上記圧縮荷重、等と、上記発振装置１１０から発する超音波振動の周波数及び当該発振装置１１０の出力の少なくとも一方との関係を表す情報を記憶させ、所望の発熱温度が得られるように例えば上記基板に応じて適切な上記周波数等にて半田付けが自動的に行なわれるように構成するのが好ましい。
【００３５】
さらに又、上述した本実施形態の半田付け装置１０１の変形例として、図１に示すように、プリント基板１０２における温度を測定する温度センサ１５１、及びプリント基板１０２における超音波振動を測定する振動センサ１６１の少なくとも一方をさらに設け、測定された温度又は振動、若しくはその両方に基づいて、発振装置１１０が発する超音波振動を制御装置１８０にてフィードバック制御するように構成することもできる。尚、温度センサ１５１には、該温度センサ１５１からの情報を制御装置１８０へ入力可能な信号に変換する変換器１５２が接続され、これら温度センサ１５１及び変換器１５２にて温度測定装置１５０を構成する。又、振動センサ１６１には、該振動センサ１６１からの情報を制御装置１８０へ入力可能な信号に変換する変換器１６２が接続され、これら振動センサ１６１及び変換器１６２にて振動測定装置１６０を構成する。
さらに又、測定された温度又は振動、若しくはその両方に基づいて、上記発振装置１１０、上述の押圧装置１３０、及び傾斜装置１４０の少なくとも一つに対して、より効率的な発熱がプリント基板１０２に生じるように制御装置１８０にて動作制御するように構成することもできる。
尚、複数のデータに基づいてフィードバック制御した方がプリント基板１０２をより効率的に発熱させることができることから、上記温度センサ１５１及び振動センサ１６１を、上記移動方向１１７に沿ってプリント基板１０２を移動可能な構造としたり、若しくはそれぞれ複数のセンサから構成したりするのが好ましい。
【００３６】
以上説明した半田付け装置１０１における動作について説明する。尚、ここでの半田付け装置１０１は、発振装置１１０、インピーダンスマッチング機構１２０、押圧装置１３０、及び制御装置１８０を備えた場合を例に採る。又、基板は、上述の、紙フェノール基板にてなる１．６ｍｍ厚のプリント基板１０２であり、電子部品１０３は、いわゆるピン挿入タイプの部品であり、プリント基板１０２に対してピン（リード）が挿入され、該ピンとプリント基板１０２の配線との接続部分に上記クリーム半田が塗布されている。又、上記傾斜角θは、約１０度である。
【００３７】
電子部品１０３を取り付けたプリント基板１０２は、上記発振装置１１０のホーン部１１１と、インピーダンスマッチング機構１２０の保持用部材１２１との間に挟持され、さらに、押圧装置１３０にて、プリント基板１０２を保持する程度の適切な圧縮荷重が作用される。このような状態で、発振装置１１０より上記１５０Ｗの出力で２８ｋＨｚの周波数による超音波振動がプリント基板１０２に与えられる。半田溶融に至るまで振動させている時間は、例えば約２分である。又、一枚のプリント基板１０２に対して、上述のように発振装置１１０が発する超音波振動を変化させてもよい。
このようにしてプリント基板１０２について上記クリーム半田の融点以上に発熱させ、上記クリーム半田を溶融する。溶融後、発振装置１１０からの超音波振動の作用を停止し、自然冷却又は強制冷却により、上記溶融した半田を凝固させ、プリント基板１０２への電子部品１０３の半田付けを完了する。
【００３８】
このように上記半田付け装置１０１によれば、プリント基板１０２のみを発熱させることができるので、従来に比べて熱エネルギーのロスが少なく、大幅な省エネルギーが期待できる。又、弱耐熱性部品の半田付けを行なう場合でも、該弱耐熱性部品自体の加熱は行なわないので、該弱耐熱性部品に対する熱負荷を従来に比べて低減することができる。
【００３９】
次に、上述した半田付け装置１０１を備えたリフロー半田付け装置について説明する。
図８に示すように、リフロー半田付け装置２０１には、上述した半田付け装置と同一構成を有する半田付け装置２０２と、該半田付け装置２０２へのプリント基板１０２の搬入、及び該半田付け装置２０２からのプリント基板１０２の搬出を行なう搬送装置２１０と、当該リフロー半田付け装置２０１全体の動作制御を行う制御装置２２０とを備える。尚、制御装置２２０において、上記半田付け装置２０２に対する半田付け動作に関する動作の制御については上述した制御装置１８０の制御動作に同様である。又、図示するように、上記半田付け装置２０２では、一枚のプリント基板１０２に対して３台の発振装置１１０を備える。これらの発振装置１１０は、ともに上記移動方向１１７に対して平行に配置されており、それぞれ異なる出力及び周波数の超音波振動をプリント基板１０２へ与える。
【００４０】
以上のように構成されるリフロー半田付け装置２０１における動作を以下に説明する。
プリント基板１０２における所望部分に上記クリーム半田が塗布されさらにプリント基板１０２へ電子部品１０３のピンが挿入されたプリント基板１０２について、上記搬送装置２１０にて半田付け装置２０２へ搬入され、３つのホーン部１１１と上記保持用部材１２１との間に挟持される。尚、本例では、図示するように１枚のプリント基板１０２に対して３つのホーン部１１１が接触する。このように挟持されたプリント基板１０２に対して、押圧装置１３０にて適切な圧縮荷重がかけられ、それぞれの発振装置１１０からそれぞれ異なる出力及び周波数にてなる超音波振動がプリント基板１０２に作用される。したがって、プリント基板１０２が発熱して上記クリーム半田が溶融する。溶融後、各発振装置１１０からの超音波振動の作用を停止し、自然冷却又は強制冷却により、上記溶融した半田を凝固させ、プリント基板１０２への電子部品１０３の半田付けが完了する。該半田付けの完了後、プリント基板１０２は、搬送装置２１０にて半田付け装置２０２から次工程へ搬出される。
【００４１】
このように上記リフロー半田付け装置２０１によれば、従来設けていた予備加熱室が不要となり設備面積の低減を図ることができる。
又、このようにリフロー半田付け装置２０１を独立して設置しなくても、部品実装機内における基板保持装置に、上記半田付け装置１０１を併設することも可能である。このような構成を採ったときには、部品実装機内で部品の半田付けまで行なうことができることから、設備面積の大幅な低減を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様の半田付け装置、及び第２態様の半田付け方法によれば、発振装置及びインピーダンスマッチング機構を備えたことにより、発振装置から被装着材へ供給された微小振動により当該被装着材に発生したエネルギーは、インピーダンスマッチング機構によって当該被装着材から外部へ逃げることなく被装着材のみを発熱させ半田を溶融させることができる。したがって半田を溶融させるとき、従来に比べて熱エネルギーのロスが少なく、大幅な省エネルギーを達成することができる。
又、弱耐熱性部品の半田付けを行なう場合でも、該弱耐熱性部品自体の加熱は行なわないので、該弱耐熱性部品に対する熱負荷を従来に比べて低減することができ、信頼性を損ねることはない。
【００４３】
又、発振装置を交差方向から被装着材の一端部に接触させ、インピーダンスマッチング機構を上記一端部に対向する他端部に接触させることで、発振装置から被装着材へ供給された微小振動を効率的に伝搬させることができ、結果的に被装着材の効率的な発熱を生じさせることができる。
【００４４】
又、被装着材における発熱温度は、被装着材に作用する圧縮荷重、及び被装着材に対する発振装置の傾斜角度により変化することから、押圧装置及び傾斜装置を設けて上記圧縮荷重及び傾斜角度を調整し、より効率的に被装着材を発熱させることが可能となる。
【００４５】
又、被装着材に与える超音波振動の周波数及び上記超音波振動を発生させる出力の少なくとも一方を変化させることで、被装着材の全体を均一の温度に発熱させることができる。
【００４６】
又、温度測定装置及び振動測定装置を設け、被装着材の発熱温度及び振動の少なくとも一方に基づいて、例えば上記発振装置のフィードバック制御を行うことで、より効率的に被装着材を発熱させることが可能となる。
【００４７】
又、複数の発振装置を設け、それぞれ異なる微小振動を被装着材へ与えたり、複数の交差方向から微小振動を被装着材へ与えたりすることで、被装着材の全体を均一の温度に発熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態における半田付け装置の構造を示す図である。
【図２】  図１に示す発振装置のホーン部における基板との接触部分の拡大図である。
【図３】  図１に示す発振装置、プリント基板、及びインピーダンスマッチング機構部分の平面図である。
【図４】  図１に示す発振装置にて超音波振動を与えたときの、紙フェノール基板にてなるプリント基板における温度分布を示すグラフである。
【図５】  図１に示す発振装置にて超音波振動を与えたときの、ガラス−エポキシ基板にてなるプリント基板における温度分布を示すグラフである。
【図６】  図１に示す発振装置にて超音波振動を与えたときの、プリント基板に作用させる圧縮荷重と発熱温度との関係を示すグラフである。
【図７】  図１に示す発振装置を複数設けたとき、プリント基板に対する各発振装置の一つの配置例を示す図である。
【図８】  図１に示す半田付け装置を備えたリフロー半田付け装置の平面図である。
【符号の説明】
１０１…半田付け装置、１０２…プリント基板、１０２ａ…一端部、
１０２ｂ…他端部、１０３…電子部品、
１１０…発振装置、１２０…インピーダンスマッチング機構、１３０…押圧装置、
１４０…傾斜装置、１５０…温度測定装置、１６０…振動測定装置、
１８０…制御装置、
２０１…リフロー半田付け装置、２１０…搬送装置。
【図１】
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【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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