(57)【要約】【課題】  プリント基板に挿入された電子部品のはんだ付けを、適切な熱負荷の下で行なうことを可能せしめるはんだ付け装置を提供することを目的としている。【解決手段】  電子部品が実装されるプリント基板を搭載するテーブルユニットと、テーブルユニットの下部に設けられたはんだ槽と、はんだ槽の上部に設けられた噴流ノズルと、はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを噴流ノズルに供給する循環機構と、はんだ槽を昇降移動する昇降機構と、電子部品の実装状況を監視する測定部と、測定部から得られる電子部品のはんだ上がり状況に基づいてテーブルユニットと循環機構と昇降機構を制御するコントロール部からはんだ付け装置を構成するようにした。測定部は、はんだ上がりの状況をレーザーセンサにより認識する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装されるプリント基板を搭載するテーブルユニットと、
テーブルユニットの下部に設けられたはんだ槽と、
はんだ槽の上部に設けられた噴流ノズルと、
はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを噴流ノズルに供給する循環機構と、
はんだ槽を昇降移動する昇降機構と、
電子部品の実装状況を監視する測定部と、
測定部から得られる電子部品のはんだ上がり状況に基づいてテーブルユニットと循環機構と昇降機構を制御するコントロール部とを備えているはんだ付け装置。
【請求項２】
測定部は、はんだ上がりの状況をレーザーセンサにより認識することを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項３】
測定部は、はんだ上がりの状況を画像認識により認識することを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項４】
測定部は、はんだ上がりの状況をサーモグラフィにより認識することを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板の製造に用いられるはんだ付け装置に関わり、特にノズルから溶融はんだを噴流させて電子部品の実装を行なうはんだ付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴流ノズルを備えているはんだ付け装置が特許文献１に開示されている。装置には、はんだ付け部や部品データなどの基板データが登録されている。噴流ノズルは、登録されたデータに基づいてＸ−Ｙ方向に移動する。プリント基板は基板把持部に固定され、Ｚ方向に独立稼動する。噴流ノズルからは、予め入力したはんだ付け条件に基づき溶融はんだが噴流し、挿入部品のはんだ付け部のみが選択的にはんだ付けされる。
【０００３】
はんだ付けでは、個々の部品の電極表面処理状態や保管状態の差異などから、はんだ上がりにばらつきを生じる。はんだ付け装置に入力されるはんだ付け条件は、ばらつきを考慮し、最もはんだ上がりの不十分な部品に合わせて決定されている。このように決定された条件下ではんだ付けをした場合、はんだ上がりのよい部品には余分な熱負荷が与えられたことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、プリント基板に挿入される電子部品のはんだ付けを、適切な熱負荷の下で行なうことを可能せしめるはんだ付け装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に関わるはんだ付け装置は、電子部品が実装されるプリント基板を搭載するテーブルユニットと、テーブルユニットの下部に設けられたはんだ槽と、はんだ槽の上部に設けられた噴流ノズルと、はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを噴流ノズルに供給する循環機構と、はんだ槽を昇降移動する昇降機構と、電子部品の実装状況を監視する測定部と、測定部から得られる電子部品のはんだ上がり状況に基づいてテーブルユニットと循環機構と昇降機構を制御するコントロール部とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に関わるはんだ付け装置によれば、プリント基板に挿入された電子部品のみを、生産性を維持したまま選択的にはんだ付けすることができる。さらに、電子部品に過剰な熱負荷を与えることが避けられるため、はんだ付け不良が減り、信頼性の高いはんだ接合部を持ったプリント回路基板を製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す構成図で、制御システムからＸＹ方向移動信号が発信されている状態を表わしている。
【図２】この発明の実施の形態によるはんだ槽を示す構成図で、溶融はんだがはんだ槽を循環していて噴流ノズルから溶融はんだが噴流している情況を表わしている。
【図３】この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す構成図で、制御システムからＺ軸方向上昇信号および噴流開始信号が発信されている状態を表わしている。
【図４】この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す構成図で、はんだが濡れ広がりつつある状態を示している。
【図５】この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す構成図で、制御システムがはんだ上がり完了信号を受信している状態を表している。
【図６】この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す構成図で、はんだ付けが完了した状態を表している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１から図６に基づいて実施の形態を説明する。図１は本発明に関わるはんだ付け装置の概略構成を説明する構成図である。はんだ付け装置１００はプリント基板３に対し、電子部品１を自動で実装する。電子部品１は、先端に金属製のリード２が取り付けられている。プリント基板３にはガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材が用いられる。プリント基板３の複数のスルーホールには電極４が設けられていて、電子部品１が挿入される。電子部品１のリード２にはフラックス５が塗布される。溶融はんだ６は、ここではＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ組成のＰｂフリーはんだを用いている。基板把持部７に所定の向きで把持されたプリント基板３は、Ｘ−Ｙテーブルユニット８に搭載される。
【００１０】
Ｘ−Ｙテーブルユニット８は、プリント基板３のはんだ付け箇所を、噴流ノズル１０に対向させるように基板把持部７をＸ軸方向とＹ軸方向に水平移動させる。Ｘ−Ｙテーブルユニット８の下部にははんだ槽９が設置されている。はんだ槽９は内部にはんだを溶融状態で蓄えていて、溶融はんだ６は溶融はんだ６の上部に設けられた噴流ノズル１０から電子部品１に供給される。噴流ノズル１０から噴出する溶融はんだ６ははんだ槽９の内部を循環している。はんだ槽昇降機構１１ははんだ槽９をＺ軸方向に昇降移動させる。
【００１１】
はんだ上がり測定部１２は、電子部品１の実装状況を監視する。例えばレーザーセンサを用いて、リード２に形成されるフィレットの形成状況をモニタする。はんだ上がり測定部１２から得られた、はんだ上がり状況は、制御システム１３に送出される。プリント基板３のスルーホール部を溶融はんだ６が濡れあがると、はんだ先端部の位置がＺ軸方向に変化するので、はんだ上がり測定部１２はその変移を検知する。制御システム１３がはんだ上がり完了信号を出力すると、はんだ槽９は下降し、はんだ付けは完了する。
【００１２】
制御システム１３のメモリには、プリント基板設計データ、実装部品データ、はんだ上がり状況をフィードバックしたデータなどが登録されている。制御システム１３のコントロール部は、登録データに基づいてはんだ付け処理部１６に制御信号を出力し、プリント基板３の所定のはんだ付け箇所にはんだ付けを進行させる。はんだ付け処理部１６は、基板把持部７、Ｘ−Ｙテーブルユニット８、はんだ槽９、はんだ槽昇降機構１１などから構成される。はんだ槽９とプリント基板３の位置関係は相対的に変化すればよいから、はんだ槽９を固定し、Ｘ−Ｙテーブルユニット８がＸ軸方向とＹ軸方向の移動に加えて、Ｚ軸方向に昇降するようにしても構わない。
【００１３】
はんだ槽９の詳細構造を図２に基づいて説明する。はんだ槽９は噴流ノズル１０、モータ１４、加熱ヒータ１６、インペラ１７などから構成されている。はんだ槽９の温度は加熱ヒータ１６によってはんだの融点以上に保たれている。噴流ノズル１０は筒状金属板で構成され、はんだ槽９に貯蔵された溶融はんだ６がここから噴流し、電子部品に供給される。インペラ１７はモータ１４に連結されていて、モータ１４が回転するとインペラ１７も回転する。インペラ１７が回転すると、はんだ槽９の内部で溶融はんだ６の循環が始まり、噴流ノズル１０に溶融はんだ６が供給される。噴流ノズル１０から噴流した溶融はんだ６は、はんだ槽９に戻る。インペラ１７の回転を止めると、噴流ノズル１０からの溶融はんだ６の噴流は停止する。モータ１４とインペラ１７が循環機構を構成する。
【００１４】
次に、はんだ付け装置１００を用いて電子部品１を実装する手順を説明する。まずプリント基板３に存在する複数のスルーホールの電極４に電子部品１を仮装着する。プリント基板３の裏面側から刷毛などを用いて液状のフラックス５を供給した後、プリント基板３を基板把持部７にセットする。制御システム１３は、予め入力しておいた電子部品１の電極４の座標を特定し、はんだ付け処理部１６にＸＹ方向移動信号を出力する（図１）。はんだ付け処理部１６のＸ−Ｙテーブルユニット８は、噴流ノズル１０の位置と同一のＸＹ座標の位置に電子部品１を移動する。
【００１５】
次に制御システム１３は、はんだ付け処理部１６にＺ軸方向上昇信号および、噴流開始信号を出力する（図３）。制御システム１３からＺ軸方向上昇信号を受信したはんだ槽昇降機構１１は、はんだ槽９をＺ軸正方向に移動させる。制御システム１３から噴流開始信号を受信したはんだ付け処理部１６は、モータ１４を回転させ、溶融はんだ６を噴流ノズル１０に供給する。
【００１６】
供給された溶融はんだ６が電極４と接触すると、プリント基板３および電子部品１に塗布されたフラックス５の温度は上昇し、フラックス５が活性化する。フラックス５は、プリント基板３のスルーホールに設けられた電極４、および電子部品１のリード２の金属部分の酸化膜を除去する。さらに電子部品１を溶融はんだ６に接触させると、清浄化された金属電極表面に、溶融はんだ６は濡れ広がりながら、徐々にスルーホール壁面を濡れあがっていく（図４）。
【００１７】
濡れあがったはんだは、プリント基板３の部品面側にフィレット１５を形成し、濡れ上がりが完了する。この時、はんだ上がり測定部１２は、はんだ付けしているスルーホール部のはんだ上がり状況を監視している。はんだ上がり測定部１２は、スルーホール部におけるはんだ先端部のＺ軸方向の位置からフィレット１５が形成されたことを検知すると、制御システム１３にはんだ上がり完了信号を出力する（図５）。
【００１８】
はんだ上がり完了信号が入力された制御システム１３は、はんだ付け処理部１６にＺ軸方向下降信号および、噴流停止信号を出力する。制御システム１３からＺ軸方向下降信号を受信したはんだ槽昇降機構１１ははんだ槽９をＺ軸方向に下降させる。制御システム１３から噴流停止信号を受信したモータ１４はインペラ１７の回転を停止し、溶融はんだ６の噴流ノズル１０への供給が停止することではんだ付けは完了する（図６）。
【００１９】
上記工程を繰り返すことで、電子部品１の電極４へのはんだ付けを行っていき、プリント回路基板を製造する。このように構成されたはんだ付け装置１００では、フィレット１５が形成した時点すなわち、はんだが上がった時点で浸漬を終了することにより、不必要な入熱を避けてはんだ付けできるため、信頼性の高いプリント配線板を得ることができる。
【００２０】
この実施の形態では、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材の場合について説明したが、これに限るものではなく、絶縁性を有する材料、例えば紙基材、ポリエステル基材などにエポキシ樹脂、フェノール樹脂などを含浸させた基材を用いてもよい。
【００２１】
また、本実施例では、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ組成のはんだについて説明したが、これに限るものではなく、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだまたはＳｎ−Ｓｂはんだなどを用いても同様の効果が得られる。
【００２２】
さらに、本実施例では、レーザセンサを用いたはんだ上がり測定部について説明したが、これに限るものではなく、画像認識によりスルーホール部の色調や形状の変化を捉え、フィレットが形成されたと判断した時にはんだ上がり完了信号を出力する手法や、サーモグラフィを用いてスルーホール部における温度分布を監視し、溶融はんだの温度と等しくなった時にはんだ上がり完了信号を出力する手法など用いてはんだ上がりを監視してもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  電子部品、２  リード、３  プリント基板、４  電極、５  フラックス、６  溶融はんだ、７  基板把持部、８  Ｘ−Ｙテーブルユニット、９  はんだ槽、１０  噴流ノズル、１１  はんだ槽昇降機構、１２  はんだ上がり測定部、１３  制御システム、１４  モータ、１５  フィレット、
【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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