(57)【要約】【課題】プリント配線基板に電極部品を搭載する直前に、はんだボールの表面に形成又は付着した酸化膜や異物等を機械的に除去することによって、はんだとはんだボールとを良好に融合させることができ、電気接続不良の発生を抑制し得て、はんだ付けの品質を向上することができる電極部品の自動搭載機を提供する。【解決手段】本発明は、電極部品を吸着する吸着ノズルと、電極部品のはんだの表面を研磨する研磨部と、電極部品のはんだの表面付近をクリーニングするクリーニング部と、はんだを溶融して電極部品をプリント配線基板に接合するリフロー加熱部と、吸着ノズルで吸着した電極部品を研磨部とクリーニング部とリフロー加熱部とに連続して移動させる移動機構と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極部品を吸着する吸着ノズルと、
電極部品のはんだの表面を研磨する研磨部と、
電極部品のはんだの表面付近をクリーニングするクリーニング部と、
はんだを溶融して電極部品をプリント配線基板に接合するリフロー加熱部と、
前記吸着ノズルで吸着した電極部品を前記研磨部と前記クリーニング部と前記リフロー加熱部とに連続して移動させる移動機構と、
を備えていることを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【請求項２】
請求項１に記載の電極部品の自動搭載機において、
前記研磨部は前記クリーニング部よりも前記移動機構による電極部品の移動方向上流側に配置され、
前記クリーニング部は前記リフロー加熱部よりも前記移動機構による電極部品の移動方向上流側に配置され、
電極部品を前記リフロー加熱部の直前の移動経路にて研磨・クリーニング処理することを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電極部品の自動搭載機において、
前記研磨部は、はんだの表面に形成又は付着した酸化膜や異物を除去する研磨ブラシを備えていることを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の電極部品の自動搭載機において、
前記研磨部は、はんだの表面に形成又は付着した酸化膜や異物を除去するやすりを備えていることを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の電極部品の自動搭載機において、
前記研磨部は、プラズマ放射又は化学洗浄溶液によってはんだの表面に形成又は付着した酸化膜や異物を除去する
ことを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電極部品の自動搭載機において、
前記クリーニング部は、はんだの表面に付着した研磨カスをエアー噴射により除去することを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電極部品の自動搭載機において、
前記クリーニング部は、はんだの表面に付着した研磨カスを粘着シートに付着させることにより除去することを特徴とする電極部品の自動搭載機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板の表面（裏面）に電極部品（裏面電極部品）をはんだ融合により自動で搭載する自動搭載機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯情報端末の高機能化、小型化、薄型化により、プリント配線基板に実装される電気部品も小型化、狭ピッチ化が進んでいる。このような状況の中で、プリント配線基板には裏面電極部品を多用し、高密度の実装を行っている。しかしながら、この裏面電極部品に使用しているはんだボールは、大気中に放置すると経時変化によって表面が酸化してしまい易い。
【０００３】
図８はプリント配線基板と裏面電極部品とのはんだ融合による電気接続例を示し、図８（Ａ）は適正な電気接続状態の要部の説明図、図８（Ｂ）は酸化膜形成に伴う電気接続不良状態の要部の説明図、図８（Ｃ）は異物付着に伴う電気接続不良状態の要部の説明図である。
【０００４】
図８に示すように、プリント配線基板１の裏面（表面）に形成されたパターン配線（ランド等を含む）等の電極２にはんだ３（図８（Ｂ）参照）を印刷し、裏面電極部品４の裏面（表面）に形成されたパターン配線（ランド等を含む）等の電極５にはんだボール６（図８（Ｂ）参照）を設け、はんだ３とはんだボール６とが一致するようにプリント配線基板１と裏面電極部品４とを対向させ、リフロー加熱によってはんだ付けを行う。すると、図８（Ａ）に示す適正に融合した融合はんだ７に対して、図８（Ｂ）に示すように、はんだボール６の表面に酸化膜８が形成されていた場合、はんだ３とはんだボール６とが融合できず、電気接続ができないというおそれがあった。また、上述した酸化膜８が形成された場合とは別に、図８（Ｃ）に示すように、はんだボール６の表面に異物９が付着していた場合においても、はんだ３とはんだボール６とが融合できなかったり、電気部品の狭ピッチ化によって、隣接する電極２，５とで融合はんだ７の間でブリッジが発生するおそれがあった。
【０００５】
したがって、プリント配線基板１の裏面にはんだ３を印刷するのではなく、はんだ３に含まれるフラックスを裏面電極部品４のはんだボール６に直接転写させ、酸化膜８を除去する方法や、はんだ付けを行うためのリフロー加熱装置に窒素ガスを使用し、極力はんだボール６の表面が酸化しないような対策を施すのが一般的である。
【０００６】
また、酸化膜除去工程において、水素ラジカル等に晒すことによって、電極２，５およびはんだボール６の表面に形成されている酸化膜等を化学的に除去する方法（例えば、特許文献１参照）や、はんだボール６を有する裏面電極部品４の移送途上に吸気ダクトと導電ブラシとを配置して酸化膜等を機械的に除去する方法（例えば、特許文献２参照）が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０４１９８０号公報
【特許文献２】特開平０９−１０２４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した化学的若しくは機械的に酸化膜等を除去する方法は、何れにおいても、酸化膜等を除去するための新たな工程が必要となり、膨大な費用を必要とするうえ、除去後にプリント配線基板１に裏面電極部品４を実装するまでに時間が経過すると、結果的にはんだボール６に酸化膜８や異物９が付着してしまうという問題は解消されないままであった。
【０００９】
そこで、本発明は、プリント配線基板に電極部品を搭載する直前に、はんだボールの表面に形成又は付着した酸化膜や異物等を機械的に除去することによって、はんだとはんだボールとを良好に融合させることができ、電気接続不良の発生を抑制し得て、はんだ付けの品質を向上することができる電極部品の自動搭載機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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の電極部品の自動搭載機は、電極部品を吸着する吸着ノズルと、電極部品のはんだの表面を研磨する研磨部と、電極部品のはんだの表面付近をクリーニングするクリーニング部と、はんだを溶融して電極部品をプリント配線基板に接合するリフロー加熱部と、吸着ノズルで吸着した電極部品を研磨部とクリーニング部とリフロー加熱部とに連続して移動させる移動機構と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電極部品の自動搭載機は、プリント配線基板に電極部品を搭載する直前に、はんだボールの表面に形成又は付着した酸化膜や異物等を機械的に除去することによって、はんだとはんだボールとを良好に融合させることができ、電気接続不良の発生を抑制し得て、はんだ付けの品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載される研磨部の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載されるクリーニング部の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載される研磨部の変形例１の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載されるクリーニング部の変形例１の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載されるクリーニング部の変形例２の説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に適用される他の電極部品の場合の研磨部の説明図である。
【図８】プリント配線基板と裏面電極部品とのはんだ融合による電気接続例を示し、（Ａ）は適正な電気接続状態の要部の説明図、（Ｂ）は酸化膜形成に伴う電気接続不良状態の要部の説明図、（Ｃ）は異物付着に伴う電気接続不良状態の要部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態に係る電極部品の自動搭載機について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の電極部品の自動搭載機における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機の全体構成を模式的に示す説明図、図２は本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載される研磨部の説明図、図３は本発明の一実施形態の電極部品の自動搭載機に搭載されるクリーニング部の説明図である。
【００１５】
図１において、自動搭載機１０は、基台１１の上面にプリント配線基板１の基板搬送レール１２が敷設されている。
基台１１は、その上面が躯体１３によって覆われている。基台１１には、裏面電極基板４を吸着保持して基板搬送レール１２に沿う基板搬送方向とは別に躯体１３の内部でも自在に移動可能な吸着ノズル１４の移動機構や吸引機構（共に図示せず）が設けられている。なお、吸着ノズル１４は、裏面電極基板４を吸着保持したまま昇降可能となるように伸縮自在とされている。また、吸着ノズル１４は、軸中心で回転可能としても良い。さらに、吸着ノズル１４は、例えば、移動機構に設けられた継手アームや、躯体１３に設けられたレールによって適宜移動可能とされている。基台１１には、後述する研磨部１５、クリーニング部１６、リフロー加熱部１７が配置されている。
本実施の形態においては、研磨部１５とクリーニング部１６とは基板搬送レール１２の側方に配置され、リフロー過熱部１７は基板搬送レール１２の搬送経路上に配置されている。また、研磨部１５はクリーニング部１６よりも移動機構（吸着ノズル１４）による裏面電極部品４の移動方向上流側に配置され、クリーニング部１６はリフロー加熱部１７よりも移動機構（吸着ノズル１４）による裏面電極部品４の移動方向上流側に配置され、裏面電極部品４をリフロー加熱部１７の直前の移動経路にて研磨・クリーニング処理するように配置されている。
【００１６】
研磨部１５は、例えば、図２に示すように、複数の研磨ブラシ１８を備え、この研磨ブラシ１８を回転させることによって、はんだボール６に形成又は付着された酸化膜８や異物９を除去する。
【００１７】
クリーニング部１６は、例えば、複数のエア噴射ノズル（図示せず）を備え、そのエア噴射ノズルから噴射した圧力エア１９によってはんだボール６の表面等に残存した研磨カス８ａや異物９を除去する。
【００１８】
リフロー加熱部１７には、公知のものが用いられているため、ここではその詳細な構成の図示並びに説明を省略する。
【００１９】
上記の構成において、前工程から自動搭載機１０にプリント配線基板１が基板搬送レール１２を介して搬送されると、図示しないトレイなどに格納された裏面電極部品４を吸着ノズル１４が吸着する。
【００２０】
次に、裏面電極部品４を吸着保持した吸着ノズル１４を研磨部１５に移動し、図２に示すように、自動搭載機１０の吸着ノズル１４によって吸着した裏面電極部品４を研磨部１５に移動し、研磨ブラシ１８を回転させてはんだボール６の表面の酸化膜８や異物９を除去する。なお、研磨ブラシ１８の回転とともに吸着ノズル１４を軸線中心に回転させても良い。さらに、吸着ノズル１４を軸線中心に回転させ、また、変位させても良い。
【００２１】
その後、裏面電極部品４を吸着保持した吸着ノズル１４をクリーニング部１６に移動し、図３に示すように、はんだボール６の表面等に残存した研磨カス８ａや異物９を圧力エア１９の噴射によって除去した後に、プリント配線基板１の所定位置に裏面電極基板４を搭載し、リフロー加熱部１７にそのままプリント配線基板１を搬送してリフロー加熱によって、はんだ付けを行う。
【００２２】
このように、プリント配線基板１に裏面電極部品４を搭載する直前、すなわち、リフロー加熱する直前に、はんだボール６の表面の酸化膜８や異物９を機械的に除去することによって、図８（Ａ）に示すように、適正な融合はんだ７による接合状態を可能とし得て、電気接続不良の発生を抑制することができ、はんだ付け品質を向上させることが可能となる。
【００２３】
また、自動搭載機１０の中に研磨部１５を設けることで、はんだボール６の表面の酸化膜８や異物９を除去するための専用工程が不要となり、裏面電極部品４の搭載と略同時期の連続行程によって処理ができるため、生産効率を上げることが可能となる。
【００２４】
（変形例１）
ところで、上記実施の形態では、研磨部１５では研磨ブラシ１８を用いた場合で説明したが、例えば、図４に示すように、弾性パッド２０の表面に設けたやすり２１としてもよい。弾性パッド２０ははんだボール６の厚さ（高さ）に応じて裏面電極部品４の表面付近の酸化膜８を研磨除去するためのもので、その材質や厚さ等は特に限定されるものではない。また、研磨時は、やすり２１を平面移動させても良いし吸着ノズル１４を移動させても良い。
【００２５】
（変形例２）
また、図５に示すように、研磨ブラシ１８ややすり２１などの機械的研磨ではなく、プラズマ放射（図示せず）や化学洗浄溶液２２に浸したり噴霧したりするなどの化学的な研磨でも良い。この際、クリーニング部１６の圧力エア１９は、例えば、圧力や温度等の調節によって乾燥行程を兼ねたものとする。
【００２６】
（変形例３）
さらに、上記実施の形態では、クリーニング部１６では圧力エア１９の噴射による研磨カス８ａや異物９の除去で説明したが、例えば、図６に示すように、粘着シート２３によって取り除いても良い。
【００２７】
（変形例４）
なお、図７に示すように、対象となる裏面電極部品４には、はんだボール６に限らず、はんだ印刷で形成されたはんだバンプ部品２６でも良い。また、電極部品としては、裏面電極部品４に限らず、めっきで形成されたリード電極部品でも良い。
【００２８】
また、本発明の自動搭載機１０にあっては、酸化膜や異物の除去機能を自動搭載機１０のリフロー加熱直前に設置し、酸化膜８や異物９をリフロー加熱の直前で除去することによって、プリント配線基板１１にはんだ３を印刷することなく裏面電極部品４の搭載が可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１…プリント配線基板
３…はんだ
４…裏面電極部品（電極部品）
６…はんだボール
８…酸化膜
８ａ…研磨カス
９…異物
１０…自動搭載機
１２…搬送レール
１４…吸着ノズル
１５…研磨部
１６…クリーニング部
１７…リフロー加熱部
１８…研磨ブラシ
１９…圧力エア
【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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