JPH029907B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、自動半田付け方法及び装置に係り、
特にノズルから噴出される溶融半田の波頭をプリ
ント基板の進行方向及び該進行方向と直角方向に
周期的に往復動させて半田付けの際にフラツクス
から発生するガスを排出し易くし、縦横に配列さ
れたチツプ部品についても良好な半田付け性能が
得られるようにした自動半田付け方法及び装置に
関する。

従来技術 従来、プリント基板に電子部品を半田付けする
際には、半田付け面にフラツクスが塗布されるの
で、該フラツクスに高温の溶融半田が接触すると
多量のガスが発生し、このガスの逃げ場がない
と、溶融半田が要半田付け箇所に接触できなくな
り、半田付け不良が発生し、このことは特にプリ
ント基板にスルーホールが形成されないチツプ部
品の半田付けの場合に顕著であつた。この欠点を
除くため、従来は噴流式の自動半田付け装置を用
いたり、またジエツト式の噴流と通常の噴流とを
併用したりすることも行われたが、いずれの方法
においても構造が複雑になりながら十分な半田付
け性能が得られていなかつたものである。

このような欠点を除くため、本願出願人は、特
願昭58−249029（特開昭60−145266）において、
溶融半田が噴出されるノズルの開口状態を変化さ
せる開口制御部材をプリント基板の進行方向に周
期的に往復動させて溶融半田の波頭の頂面を該進
行方向に周期的に往復動させる自動半田付け方法
及び装置を提供し、該発明を本願出願人の製品
「パルス・ソルダリング・ヤシンYSM−813D」
に実施して、チツプ部品混載プリント基板の自動
半田付けにおいて、上記ガスの排出を効率良く行
うことを可能とし、従来例に比べ、チツプ部品の
半田付け不良を著しく低減させることに成功し
た。

しかしながら、上記発明においては、開口制御
部材がプリント基板の進行方向にしか往復動しな
い構造であり、一方第１１図に示すように、プリ
ント基板１３に搭載されるチツプ部品２０は、プ
リント基板１３の縦横に向けて配列されることが
あるため、溶融半田３の波頭１９はプリント基板
１３の進行方向にのみ往復動させるだけでは該チ
ツプ部品２０の間に停滞したガスを必ずしも十分
に排出することができない場合が生じ、改良の余
地があつた。

目 的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くため
になされたものであつて、その目的とするところ
は、溶融半田が噴出されるノズルの開口部に、ノ
ズルの開口状態を変化させる開口制御部材を設
け、更に該開口制御部材の長手方向に多数の突起
を設けて該開口制御部材をプリント基板の進行方
向及び直角方向に周期的に往復動させることによ
り、溶融半田の波頭の頂面を両方向に周期的に往
復動させて、プリント基板に縦横に配列されたチ
ツプ部品の半田付けにおいても、単一の噴流によ
つてガスの排出を極めて良好にし、半田付け性能
を更に飛躍的に向上させることである。また他の
目的は、開口制御部材の突起を、該開口制御部材
のプリント基板の進行方向前後側に交互に配列
し、また該突起の形状を山形に形成することによ
り、溶融半田の波頭頂面の直角方向の移動及びノ
ズル内における開口制御部材の揺動運動を円滑に
することであり、またこれによつて該波頭頂面の
両方向の往復動を活発化し、チツプ部品間のガス
の排出効率を著しく向上させることである。更に
他の目的は、開口制御部材をプリント基板の進行
方向と直角方向に往復動させる第２作動装置を、
開口制御部材の回転軸と一体化されたピンと該ピ
ンが係合する溝カムとで構成することによつて、
該開口制御部材のプリント基板の進行方向の往復
動に連動させることにより、その構造の簡易化を
図り、低コストで溶融半田の波頭頂面の運動方向
を２倍に増大させることである。

構 成 要するに本発明方法は、溶融半田が噴出される
ノズルの開口状態を変化させる開口制御部材をプ
リント基板の進行方向に周期的に往復動させて前
記溶融半田の波頭の頂面を該進行方向に周期的に
往復動させると共に、前記開口制御部材の長手方
向に所定の間隔で多数の突起を設け、該突起を該
開口制御部材により前記プリント基板の進行方向
と直角方向に周期的に往復動させて前記溶融半田
の波頭の頂面を該直角方向にも周期的に往復動さ
せることを特徴とするものである。

また本発明装置は、溶融半田が噴出されるノズ
ルの開口部に設けられその開口状態を変化させる
開口制御部材と、該開口制御部材をプリント基板
の進行方向に周期的に往復動させる第１作動装置
と、該第１作動装置に電気的に接続され該第１作
動装置を制御する制御装置とを備え、前記開口制
御部材により溶融半田の波頭の頂面を前記プリン
ト基板の進行方向に周期的に往復動させるように
構成し、かつ前記開口制御部材の長手方向には所
定の間隔で多数の突起を設け、前記第１作動装置
と同期して又は独立して作動し該突起を該開口制
御部材により前記プリント基板の進行方向と直角
方向に周期的に往復動させる第２作動装置を設
け、前記溶融半田の波頭の頂面を該直角方向にも
周期的に往復動させるように構成したことを特徴
とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明す
る。まず本発明を第１図から第１１図により第１
実施例に基いて説明すると、第１図及び第２図に
おいて、半田層１内には中間層２が設けられ、該
中間層内には溶融半田３を下方から矢印Ａの如く
吸い上げて矢印Ｂの如くノズル４に送り出すため
のインペラ５が配設され、該インペラは図示しな
いモータにより水平方向に回転し、中間層２の底
板２ａに設けられた穴２ｂから溶融半田３を吸い
上げるようになつている。中間層２の上部に設け
られたノズル４の中間部には、メツシユ板からな
る整流板６が設けられており、ノズル４の開口部
８には、該ノズルの開口状態を制御する開口制御
部材９が設けられており、該開口制御部材は、半
田層１の縁部１ａに回動自在に支承された回転軸
９ａと該回転軸から下方に垂下したフラツプ９ｂ
とからなり、回転軸９ａはノズル４の中央に支承
されている。そしてこの開口制御部材９の長手方
向には所定の間隔で、プリント基板１３の進行方
向の前後側に多数の山形の突起７が所定の間隔で
固定されている。

この突起７は、例えば鉄板をＬ字形に折り曲げ
て、その底部７ａをフラツプ９ｂにスポツト溶接
して固定したものであり、その形状は上記したよ
うに、突起部７ｂの頂部７ｃを最高点として上方
及び下方に夫々傾斜した山形の形状に形成されて
いて、ノズル４の開口部８内において開口制御部
材９が矢印Ｃ又はＤの如く揺動するのに支障がな
い形状となつており、これによつて該揺動運動の
円滑化を図つている。またこの突起７はその突起
部７ｂを矢印Ｅ，Ｆの方向に往復動させることに
よつて溶融半田３の波頭１９の頂面１９ａをプリ
ント基板１３の進行方向と直角方向にも往復動さ
せることができるようにしたものである。そして
この突起７は、開口制御部材９のフラツプ９ｂの
プリント基板１３の進行方向前後側に交互に所定
の間隔で配列されている。

第３図から第６図において、第１作動装置１０
には、例えばパルスモータＭが用いられ、該パル
スモータＭの回転軸１１にカツプリング１２を介
して開口制御部材９の回転軸９ａをその回転方向
及び長手方向に往復動させるための第２作動装置
２２が設けられている。カツプリング１２には、
中間回転軸１７に螺着された駆動ピン２３が係合
して軸方向に摺動自在でありかつ回転方向に該駆
動ピンを拘束するような溝１２ａが形成されてい
る。駆動ピン２３はそのねじ部２３ａによつて中
間回転軸に螺着されており、中間回転軸１７は、
図示のように段付に形成され、その大径部１７ａ
が駆動ピン２３と共にカツプリング１２に係合
し、その小径部は第２作動装置２２のカツプリン
グ２４の穴２４ａに挿入されて止めねじ２５によ
つて固定され、開口制御部材９の回転軸９ａの一
端も該カツプリング２４の穴２４ａに挿入されて
止めねじ２６によつて固定されている。またカツ
プリング１２はパルスモータＭの回転軸１１に止
めねじ２８によつて固定され、該カツプリング１
２の穴１２ｂ内には、例えば含油メタル等からな
るブツシユ２９が圧入されている。またパルスモ
ータＭの回転軸１１は基台３０に止めねじ３１に
よつて固着されたブラケツト３２により回動自在
に支承されており、該ブラケツト３２とカツプリ
ング１２との間にはスペーサ３３が介装されてい
る。

第２作動装置２２のカツプリング２４には、ピ
ン３５がそのねじ部３５ａによつて螺着されてお
り、該ピンには回動自在の中空ローラ３６が嵌挿
され、該ローラは、ダブルナツト３８がねじ部３
５ｂに螺着されることによつて該ピン３５に回動
自在に取り付けられている。ピン３５のローラ３
６は、基台３０に一対のボルト３９及びナツト４
０によつて固定された溝カム板４１の溝カム４１
ａに係合し、該溝カム内を往復摺動し得るように
構成されている。基台３０にはボルト３９を貫通
させるためのバカ穴３０ａが２つ形成されてお
り、該バカ穴の直径はボルト３９の軸部の直径よ
りも相当大きく形成され、第６図に示すように、
溝カム板４１を実線で示す状態又は仮想線で示す
状態に任意に動かすことができるように構成され
ている。そして溝カム板４１ａを回転軸９ａに対
して直角方向又は該直角方向から所定の角度θだ
け傾けることができるようになつており、所定の
角度θだけ傾けた場合には回転軸９ａを揺動させ
ることによつてピン３５のローラ３６が溝カム４
１ａに沿つて往復動することにより回転軸９ａが
揺動しながら矢印Ｅ，Ｆの方向にも往復動するこ
とができるようになつている。

なお溝カム板４１の溝カム４１ａの形状は、第
６図においては直線状として図示してあるが、こ
れは第７図に示すように円弧状の溝カム４１ａと
することもでき、また必要に応じてその他任意の
プロフイルに形成することも可能である。

パルスモータＭには、制御装置１４が電気的に
接続されており、該制御装置には例えばマイクロ
コンピユータが用いられ、パルスモータＭを制御
するようになつている。そして該制御装置１４に
は、手動操作により開口制御部材９の動きを任意
に変更し、また設定することができる入力装置の
一例たるデジタルスイツチ１５が設けられてい
る。デジタルスイツチ１５には例えば４つのつま
み（図示せず）及び表示部（図示せず）が設けら
れており、各つまみが開口制御部材９の動く速
度、その振幅、往復動の死点における停止時間及
び振動数を夫々設定できるようになつており、該
デジタルスイツチからの入力によつて制御装置１
４は開口制御部材９をパルスモータＭを介して制
御するようになつている。

次に、本発明を第１２図及び第１３図により第
２実施例に基いて説明する。この第２実施例にお
いては、第２作動装置２２Ａが第１実施例の第２
作動装置２２と異なるのみであるので、これにつ
いてのみ説明し、第１実施例と同一の部分には図
面に同一の符号を付して説明を省略する。基台３
０には、止めねじ４３によつて往復案内板４４が
固定されており、該往復案内板には、パルスモー
タMAの回転軸１１Ａに固定されたピニオン４５
と噛合するラツク４６が摺動自在に嵌合する案内
溝４４ａが形成され、ラツク４６には、上方に立
ち上がつた一対の軸受部４６ｂが形成され、該軸
受部には夫々含油メタル等のブツシユ４８が圧入
されて、該ブツシユには中間回転軸１７の小径部
１７ｂが止めねじ２５により固定され、また回転
軸９ａが止めねじ２５によつて固定されたカツプ
リング２４の挟むようにして、該カツプリング２
４が回動自在に嵌合しており、また該カツプリン
グ２４の回転軸９ａの軸方向にその運動を規制
し、ラツク４６の往復動によつて回転軸９ａを同
方向に摺動させ、かつ第１作動装置１０による回
転軸９ａの揺動を許容している。

パルスモータMAには制御装置１４Ａが電気的
に接続され、更に入力装置の一例たるデジタルス
イツチ１５Ａが接続されて、該デジタルスイツチ
１５によつて第２作動装置２２Ａを第１作動装置
１０とは独立して制御できるように構成され、回
転軸９ａの回転方向の往復動、即ち開口制御部材
９のプリント基板１３の進行方向への往復動と該
進行方向と直角方向の往復動とを別個に制御する
ことができるように構成されている。

なおピニオン４５は図示のような欠歯状のもの
でもよく、また欠歯部のない完全な円形のピニオ
ンであつてもよいことは勿論である。

そして本発明方法は、溶融半田３が噴出される
ノズル４の開口状態を変化させる開口制御部材９
をプリント基板１３の周期的に往復動させて溶融
半田３の波頭１９の頂面１９ａを該進行方向に周
期的に往復動させると共に、開口制御部材９の長
手方向に所定の間隔で多数の突起７を設け、該突
起を該開口制御部材９によりプリント基板１３の
進行方向と直角方向に周期的に往復動させて溶融
半田３の波頭１９の頂面１９ａを該直角方向にも
周期的に往復動させるものである。

作 用 本発明は、上記のように構成されており、以下
その作用について説明する。まず第１図から第１
１図に示す第１実施例について説明すると、本発
明装置によつてプリント基板１３に例えばチツプ
部品２０を自動半田付けするには、まずデジタル
スイツチ１５の各つまみを操作して、開口制御部
材９の動く速度、振幅、往復動の死点における停
止時間及び振動数を設定する。すると各表示部に
は設定値が表示され、同時に制御装置１４に入力
がなされ、該入力に基いて指定のデジタルスイツ
チ信号がパルスモータＭに送出される。これによ
つてパルスモータＭは往復回転し、カツプリング
１２を介して開口制御部材９も矢印Ｃ，Ｄの如く
往復回転する。

これと同時に第２作動装置２２が作動して、カ
ツプリング２４が往復回転することで、そのピン
３５も同方向に往復回転し、該ピン上のローラ３
６が溝カム板４１の溝カム４１ａに沿つて往復動
するが、この場合該溝カム板４１が第６図に示す
ように、回転軸９ａに対する直角方向から所定の
角度θだけ傾いていると、該往復回転によつて溝
カム４１によりローラ３６が回転軸９ａの軸方向
の運動成分を持つことになるので、回転軸９ａは
その回転方向に往復動すると共に、その軸方向に
も矢印Ｅ，Ｆの如く所定のストロークだけ往復動
することになり、一方中間回転軸１７の駆動ピン
２３はカツプリング１２の溝１２ａにより回転駆
動されながら該駆動ピン２３が該溝１２ａ内を往
復摺動して回転軸９ａの矢印Ｅ，Ｆ方向の往復運
動が許容される。これによつて開口制御部材９は
矢印Ｃ，Ｄの如く往復動すると同時に、これと同
期して矢印Ｅ，Ｆの方向にも往復動することにな
る。

そこでまず第８図から第１０図により開口制御
部材９が矢印Ｃ，Ｄの如く往復動した場合の作用
について説明すると、第８図において、開口制御
部材９のフラツプ９ｂが矢印Ｃの方向に回転する
と、ノズル４の開口部８の左側開口部８Ｌにおけ
る溶融半田３の流速が増し、波頭１９の頂面１９
ａは左端に形成される。即ち、この時は左側のチ
ツプ部品２０にのみ溶融半田３が接触し、右側の
チツプ部品２０には接触しない。また両チツプ部
品２０間の空間にも溶融半田３が接触していな
い。このため該空間部に発生したガスＧは容易に
図中右方へ逃げることができ排出され易い。

そこで第９図に示すように、フラツプ９ｂが中
立位置に来ると、ノズル４の開口部８の左側開口
部８Ｌと右側開口部８Ｒとが等しい広さとなるた
め、波頭１９は左右対象となり、２つの頂面１９
ａが形成され、両チツプ部品２０にガスＧが存在
しない状態で完全な半田付けがなされる。

次に、フラツプ９ｂが第１０図に示すように、
矢印Ｄの方向に回転すると、ノズル４の右側の開
口部８Ｒが狭くなつて、該開口部８Ｒにおける溶
融半田３の流速が速くなり、波頭１９の頂面１９
ａは右端に形成される。この結果左側のチツプ部
品２０及び両チツプ部品２０間の空間部には溶融
半田３が接触しなくなり、仮にガスＧが存在して
いた場合でも該ガスは左方に容易に逃げて排出さ
れることになる。

このようにパルスモータＭによりフラツプ９ｂ
が往復回転することによつて、溶融半田３の波頭
１９の頂面１９ａはプリント基板１３の進行方向
に相当な速度、例えば毎秒20回位の速度で往復動
することになり、発生したガスＧはこの波頭１９
の動きによつて押し出されて排出され、しかも１
つのチツプ部品２０が波頭１９を通過する間に何
回も頂面１９ａの移動が行われるので、ガスＧの
排出が完全に行われ、半田付けは極めて順調に行
われ、半田付け不良は発生しなくなる。

次に、本発明装置においては、開口制御部材９
は単に矢印Ｃ，Ｄの如く往復動するのみでなく、
矢印Ｅ，Ｆの如くその長手方向にも回転方向の往
復動と同期して往復動するため、突起７の突起部
７ｂが溶融半田３の波頭１９を矢印Ｅ，Ｆの方向
にも同一の往復動周期で移動させることになり、
第１図に示すように、波頭１９の頂面１９ａはプ
リント基板１３の進行方向と直角方向の両方向に
移動し、たとえ第１１図に示すようにチツプ部品
２０がプリント基板１３の上に縦横に配設されて
いて、このチツプ部品２０間に発生したガスＧが
これらのチツプ部品２０間に停滞していたとして
も、この直角方向の波頭１９の頂面１９ａの往復
動によつて該ガスＧは効率的に排除され、単に開
口制御部材９のフラツプ９ｂがプリント基板１３
の進行方向に往復動する場合よりもガスＧの排出
効率が格段に向上するものである。

またこの開口制御部材９の矢印Ｅ，Ｆの方向の
往復動のストロークは、溝カム板４１の角度θを
変えることにより自由に変化させることができ、
例えば第６図に実線で示すように溝カム４１を回
転軸９ａと直角方向に向けた場合にはこの矢印
Ｅ，Ｆ方向の往復動のストロークは０となる。ま
たこの溝カム４１ａの形状を第７図に示すように
例えば円弧状とした場合にはより複雑な動きをす
ることになる。この第１実施例の構造によれば、
第２作動装置２２は第１作動装置１０と全く同期
して回転軸９ａを矢印Ｅ，Ｆの如く往復動させる
ように機械的に構成されているため極めて低コス
トで実施が可能である。

次に第１２図及び第１３図に示す第２実施例の
作用について説明する。開口制御部材９の矢印
Ｃ，Ｄ方向の往復動については第１実施例の場合
と全く同一であるので説明を省略し、第２作動装
置２２Ａの作用についてのみ説明すると、この場
合にはデジタルスイツチ１５Ａ及び制御装置１４
Ａが第１作動装置１０とは独立して設けられてい
るので、パルスモータMAはパルスモータＭとは
独立して往復回転し、その回転軸１１Ａに固定さ
れたピニオン４５が該パルスモータMAによつて
往復回転し、この結果ラツク４６が矢印Ｅ，Ｆの
方向に往復動して、その軸受部４６ｂを介してカ
ツプリング２４を往復動させ、これによつて回転
軸９ａを往復動させることになる。従つて第２作
動装置２２Ａは第１作動装置１０とは全く独立し
て回転軸９ａ、即ち開口制御部材９の矢印Ｅ，Ｆ
方向の往復動を自由に変化させて行うことができ
る。但しこの第２実施例の構造の方が第１実施例
のものよりもコストが高くつくことになる。

なお開口制御部材９は図示の実施例に限定され
るものではなく、例えば突起７をフラツプ９ｂと
一体成型したもの等でもよく、作動装置１０もパ
ルスモータＭに限定されるものではなく、更に入
力装置もデジタルスイツチ１５に限定されるもの
ではない。

効 果 本発明は、上記のように構成され、作用するも
のであるから、溶融半田が噴出されるノズルの開
口部に、ノズルの開口状態を変化させる開口制御
部材を設け、更に該開口制御部材の長手方向に多
数の突起を設けて該開口制御部材をプリント基板
の進行方向及び直角方向に周期的に往復動させる
ようにしたので、溶融半田の波頭の頂面を両方向
に周期的に往復動させることができ、プリント基
板に縦横に配列されたチツプ部品の半田付けにお
いても、単一の噴流によつてガスの排出を極めて
良好にし、半田付け性能を更に飛躍的に向上させ
ることができる効果がある。また開口制御部材の
突起を該開口制御部材のプリント基板の進行方向
前後側に交互に配列し、また突起の形状を山形に
形成したので、溶融半田の波頭頂面の直角方向の
移動及びノズル内における開口制御部材の揺動運
動を円滑にすることができ、またこの結果、該波
頭頂面の両方向の往復動を活発化し、チツプ部品
間のガスの排出効率を著しく向上させることがで
きる効果がある。更には開口制御部材をプリント
基板の進行方向と直角方向に往復動させる第２作
動装置を、開口制御部材の回転軸と一体化された
ピンと該ピンが係合する溝カムとで構成したの
で、該開口制御部材のプリント基板の進行方向と
直角方向の往復動を該進行方向の往復動に連動さ
せることができ、その構造の簡易化を図り、低コ
ストで溶融半田の波頭頂面の運動方向を２倍に増
大させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１１図は本発明の第１実施例に係
り、第１図は半田層の正面要部縦断面図、第２図
は同じく側面要部縦断面図、第３図は開口制御部
材、第１及び第２作動装置、制御装置及び入力装
置を示す要部斜視図、第４図は第１作動装置、第
２作動装置及び開口制御部材の要部縦断面図、第
５図は第４図の−矢視縦断面図、第６図は第
４図に示すものの部分省略−矢視平面図、第
７図は溝カムの変形例を示す溝カム板の平面図、
第８図は開口制御部材のフラツプが左端に回転し
た際の波頭の状態を示す部分縦断面図、第９図は
フラツプが中央に位置した際の同様な縦断面図、
第１０図はフラツプが右端に回転した際の同様な
縦断面図、第１１図はチツプ部品が縦横に配列さ
れたプリント基板に対する開口制御部材の相互関
係を示す底面図、第１２図及び第１３図は本発明
の第２実施例に係り、第１２図は第４図と同様な
縦断面図、第１３図は第１２図の−矢視
縦断面図である。 ３は溶融半田、４はノズル、７は突起、８は開
口部、９は開口制御部材、１０，１０Ａは第１作
動装置、１９は波頭、１９ａは頂面、２２，２２
Ａは第２作動装置、Ｍ，MAは作動装置の一例た
るパルスモータである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融半田が噴出されるノズルの開口状態を変
   化させる開口制御部材をプリント基板の進行方向
   に周期的に往復動させて前記溶融半田の波頭の頂
   面を該進行方向に周期的に往復動させると共に、
   前記開口制御部材の長手方向に所定の間隔で多数
   の突起を設け、該突起を該開口制御部材により前
   記プリント基板の進行方向と直角方向に周期的に
   往復動させて前記溶融半田の波頭の頂面を該直角
   方向にも周期的に往復動させることを特徴とする
   自動半田付け方法。 ２ 溶融半田が噴出されるノズルの開口部に設け
   られその開口状態を変化させる開口制御部材と、
   該開口制御部材をプリント基板の進行方向に周期
   的に往復動させる第１作動装置と、該第１作動装
   置に電気的に接続され該第１作動装置を制御する
   制御装置とを備え、前記開口制御部材により溶融
   半田の波頭の頂面を前記プリント基板の進行方向
   に周期的に往復動させるように構成し、かつ前記
   開口制御部材の長手方向には所定の間隔で多数の
   突起を設け、前記第１作動装置と同期して又は独
   立して作動し該突起を該開口制御部材により前記
   プリント基板の進行方向と直角方向に周期的に往
   復動させる第２作動装置を設け、前記溶融半田の
   波頭の頂面を該直角方向にも周期的に往復動させ
   るように構成したことを特徴とする自動半田付け
   装置。