JPH03248768A - 改良型ホットバー懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は回路基板などの表面上の導電性トラックへ表面
装着可能部品（いわゆるＳＭＣ）のリードをホゾ１〜バ
ー（高温枠）半田付けする技術に関するものであって、
更に詳細には、この様なホットバー乃至はサーモード即
ち熱付与体の浮遊懸架装置に関するものである。

従来技術 ＳＭＣを装着すべき回路基板上の各箇所は、部品のリー
ドの先端によって画定されるパターンと同一のパターン
で配設された導電性半田パッドを有している。

米国特許出願節４６３，４５６号は、熱と圧力とを付与
することによりリードを半田パッドへ取付ける装置を示
している。各部品は、真空によって中空スピンドルの先
端に保持され、従って部品は該スピンドルによって搬送
され且つ回路基板上に配置され、各部品のリードは対応
する半田パッドの上に位置される。次いて、同軸的に支
持された配置の加熱棒が加工されてリードと係合状態と
され、従って各加熱棒は部品の対応する端部に沿って位
置している全てのリードと接触する。典型的には、これ
らの加熱棒はリードに対して半田を溶融するのに十分な
熱を付与し且つ溶融した半田を介してリードを回路基板
の導電性トラックと接触させるために押動させるのに十
分な圧力を付与し、その後に、該半田が再度固化するの
に十分な間加熱が停止される。

ホントバー（高温枠）半田付けに関する典型的な問題は
、半田付はサイクル期間中に、サーモード（熱付与体）
と部品リードとの間の接触を維持することであった。サ
ーモードの作業表面によって形成される面か基板のトレ
ースによって画定される面と平行でない場合には、半田
の不均一な加熱が発生する。

米国特許第４，７６８，７０２号は、ホットバー半田付
は装置のサーモードの「浮遊動作」を与え、その場合に
、サーモード組立体は、互いに直交して位置された一対
の四辺形リンク機構によって懸架されている。従って、
サーモード作業表面はサーモードを加工物と係合させる
ために前進する間、加工物表面の傾斜と一致するように
傾斜可能である。

目　　的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、側部が約１乃至２イ
ンチであるいわゆる「スフウェアパック（ｓｑｕａｒｅ
　　ｐａｃｋｓ）Ｊの寸法の程度の部品のリードをホッ
トバー半田付は即ち高温枠による半田付けを行なう場合
の米国特許第４゜７６８．７０２号の装置によって遭遇
される問題を解消するような態様でサーモード用の四辺
形リンク機構浮遊支持体及びその動作方法を提供するこ
とを目的とする。本発明の別の目的とするところは、四
辺形リンク機構以外の手段によって傾斜可能なサーモー
ドでこの様な部品をホットバー半田付けする場合に遭遇
する問題を解消することである。更に詳細には、本発明
の別の目的とするところは、初期的な接触期間中及び両
者間に滑らかな界面を得る前に、加工物表面の面に対し
て傾斜したサーモード作業表面によって基板に沿って加
工物がシフトすることを防止することである。更に、本
発明の別の目的とするところは、サーモドによって接触
される前に公称の加工物表面の面からリードか逸れた場
合に発生することのあるボンディング欠陥を最小とする
と共にホットバー半田付けから得られる半田付はボンド
を改善することである。

構成 作業表面を加工物表面と一致させる場合の相対的回動運
動期間中に、作業表面の回動点を加工物表面と接触させ
る供給線上に維持する場合には、加工物表面に沿って回
動運動される作業表面の一部が本質的に横方向にシフト
することの補償がなされる。作業表面は四辺形リンク機
構によって支持されており、その四辺形リンク機構は離
隔した瞬間的な中心点を有しており、その中心点は、作
業表面の回動運動期間中、該リンク機構の静止状態中心
線上に実質的に維持される。作業表面の回動点を該中心
線に沿ってこの中心点から離隔させることにより、該回
動点はリンク機構の動作期間中、中心線から横方向に移
動される。中心点から回動点を離隔させる距離及び方向
は、上述した本質的な横方向シフト運動を相殺するよう
に選択することが可能である。本発明の好適実施例にお
いては、爾後に作業表面を復帰させる期間中に加工物表
面と一致する傾斜位置に作業表面が維持される。

実施例 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。尚、同一の構成要素に対して
は同一の参照番号を使用している。

第１図は、本発明において使用可能な四辺形すンク機構
１０の一例を示している。装着表面１２は、該リンク機
構の上部リンクとして作用し、且つ二つの側部即ち集束
するリンク１８及び２０はそれぞれの点１４及び１６か
ら回動自在に懸架されている。底部リンク２６はそれぞ
れの点２８及び３０においてリンク１８及び２０から懸
架されている。側部即ち集束リンク１８及び２０は、離
隔した瞬間的な中心点Ｏ上で集束し、それは該リンク機
構が静止状態にある場合のリンク１８及び２０の延長仮
想線２２．２４の交点である。

従って、第１図から理解される如く、剛体部材３４を、
リンク機構が休止状態にある場合に、瞬間的な離隔した
中心点Ｏへ向かって延在するように底部リンク２６の点
３６に固定することが可能である。更に、第１図から理
解される如く、リンク２６を角度βに亘って傾斜される
ようにリンク機構を動作させることにより、リンク２６
が休止状態（即ち、水平状態）にある場合の瞬間的な中
心点Ｏがリンク２６が水平線に対して選択した角度βた
け傾斜された場合と同一である。

第２図を参照すると、サーモード（ｔｈｅｒｍｏｄｅ）
即ち熱付与体の作業表面４０は中間点４２を有しており
、中間点４２において、サーモードが部材３４の端部に
取付けられており、従ってリンク２６に対して常に平行
状態である。従って、０°及びβ°におけるサーモード
の作業表面は瞬間的な離隔した中心点Ｏに一致する中間
点４２を有している。

しかしながら、サーモードの作業表面４ｏが瞬間的な離
隔した中心点０の上方に位置されるように部材３０は短
くされている場合には、サーモードの作業表面の中間点
４２は、作業表面が図示した如く角度βに亘って回転さ
れる場合に、中心線の左側へ変位され、この変位量はＲ
（１−ｃｏｓβ）と等しい。

一方、サーモードの作業表面４０が離隔した瞬間的中心
点Ｏの下側に位置される場合には、作業表面４０の中間
点４２は、作業表面４ｏが角度βに亘って回動する場合
、中心線の右側へ変位し、その場合の変位量もＲ（１−
ｃｏｓβ）と等しい。

従って、角度βか与えられている場合、リンク機構の静
止状態中心線からのサーモードの中間点の横方向変位量
は、瞬間的中心点Ｏからの中心線に沿って休止状態とし
たサーモードの作業表面４０の間隔に従って選択するこ
とが可能であることが理解される。この変位運動の方向
は、作業表面４０か瞬間的中心点Ｏの上方又は下方の何
れかに位置するかに依存する。

第３図及び第４図を参照すると、プリント回路基板５２
の一部が基板の湾曲などに起因して部品装着箇所におい
て傾斜している場合がある。典型的に、装着パッド配置
の中心は、光学的に位置決めされ、且つ部品を保持する
真空スピンドル（不図示）の中心即ちＺ軸は装着即ち配
置箇所の中心点と整合され、その際に、真空スピンドル
によって支持されている部品が配置され、該部品のり一
部５６は配置箇所の半田パッド５４の上部上に位置決め
され、真空スピンドルの先端は十分に柔軟性を有してお
り、部品の制御を維持し、部品か配置箇所において基板
の角度と一致することを可能としている。

その後に、サーモードの作業表面４０か前進され、その
際に中間点４２はＺ軸に対して平行な供給線上に維持さ
れ、サーモード組立体の右側端部における点Ｋが部品の
最も右側のり−ト５６と最初に接触する。サーモードの
中間点４２は中心線上に維持され且つサーモードは角度
βと適合すべく中間点４２の回りを回動するので、点Ｋ
（第４図に示した如く）は、サーモード４０の回動期間
中中心線に向かって横方向に移動し且つリードを押す傾
向となり、それは、サーモードの作業表面４０が界面５
０に沿ってリード５６の上部表面と適合すべく傾斜され
るまでｆｆ１Ｒ（１−ｃｏｓβ）たけ中心線に向かって
係合する。

換言すると、その最初の接触点には回路基板上の部品リ
ードと接触するサーモードの唯一の部分であるので、点
Ｋに接触する部品リードはサーモードからの何らかの力
を感しる唯一の部分である。

角度βを介しての回動が完了するまで、サーモドはり一
部５６の残りの全部に接触することはない。従って、回
動期間中の回路基板に沿っての点にの相対的運動は、回
転中心に向かってリードを引張るか又は押す傾向となる
。

達成することが望まれることは、角度βを介しての回動
が行なわれる場合に回路基板と相対的に点にの横方向の
力乃至は正味の運動が発生されることがないということ
である。この様な点にの相対的な側部引張りを除去する
ことは、サーモードの作業表面４０を、第２図に示した
如く、四辺形リンク機構の離隔した瞬間的中心の下側に
位置させることによって達成することが可能であり、従
って角度βを介してのサーモードの作業表面４０の回動
運動は、サーモード作業表面の中間点４２をＲ（ｌ−ｃ
ｏｓβ）に等しい量だけ右側へ移動させることとなる。

このことは、点Ｋにおいて部品リード上に下方向への力
のみが発生する効果を与え、部品リード５６を半田パッ
ド５４からずらして外すような正味の横方向の力か発生
することはない。

本発明の具体的な好適な実施例を第５図に示してあり、
サーモード６２及びトランス６４を具備するサーモード
組立体６０が浮遊支持体７０に取付けられ支持されてい
る。浮遊支持体７０は、装着プレート７２を有しており
、装着プレート７２は例えばロボットアームなどのよう
なオーバーヘッド支持体へ取付けることが可能であり、
且つフレーム７４が４個の板バネ７６によって装着プレ
ート７２から懸架されており、該４個の板バネは一対の
平行な四辺形リンク機構に対応しており、側部即ち集束
する板ハネ７６は第１図のリンク１８及び２０に対応し
ており、Ｘ方向においてフレーム７４が装着プレート７
２と相対的に変位することを可能としている。フレーム
７４は板バネ７９によってフレーム７８を支持しており
、板バネ７９はバネ７６のリンク機構に対して直交して
配設された一対の四辺形リンク機構の側部即ち集束する
リンクに対応しており、従ってこのリンク機構の動作に
よりフレーム７８はＹ方向に移動することか可能である
。サーモード組立体６０はフレーム７８に取付けられて
おり、Ｘ及びＹ方向に変位可能であり、第１図に示した
のと同様の態様で傾斜することが可能である。

従って、この装置は、板バネ７６及び７９の形態での屈
曲によってシミュレートされる回動点を具備する入子型
対の四棒リンク機構を使用している。これらの屈曲は小
さなスプリング中心位置決め力を有しているが、それら
は、本プロセスにおいて使用する半田フラックスによる
汚染によって影響を受けることのない事実上無摩擦回動
を与えている。

このプロセスに関連する別の問題は、同一面性からの逸
れを表わす個々の部品リード（即ち、個別的なリードが
屈曲されて部品のリードの公称面の上方に０．００４イ
ンチの程度突出する場合がある）が、サーモードが回路
基板表面の傾斜と一致されてリード５６が半田付けされ
る場合に、残りのリード５６と共通面５０へ強制的に移
動されることである。従って、サーモードによって係合
される前に同一面から逸れているリードは歪曲した状態
即ち応力かかかった状態で半田付けされ、従ってその結
果発生する応力がその後に半田接合に影響を与え欠陥を
発生する場合がある。

この問題を解消するために、ブレード８４がフレーム７
４に固定されており且つベロークランプ８２がフレーム
７８に固定されており、バネ７９を屈曲位置に維持する
ことが可能であるようなロック機構を形成している。対
応するブレーキ即ちロック機構が装着プレート７２とフ
レーム７４との間に設けられており（しかし、図面には
示されていない）、バネ７６を屈曲位置にロック乃至は
維持することを可能としている。従って、本浮遊支持体
の２軸の各々においてブレーキ乃至はロック機構が設け
られている。

このブレーキ機構は、予め曲げられたリートか歪んだ状
態で半田付けされる問題を解消するために設けられてい
る。半田付は箇所において基板面と適合する配向状態に
サーモードをロックすることにより、半田が同相点に到
達する前にサーモドの長さに亘ってサーモードと基板と
の間に等しい距離か存在するようにロックした配向状態
のままてサーモードを復帰即ち撤退させることか可能で
ある。従って、半田か固化する前に、サーモードを基板
から所定の高さ復帰即ち引離すことにより、部品のリー
ドは歪のない状態とさせることが可能である。

半田が固化する前にサーモードを基板から引離す特定の
高さは、サーモードが大部分のリード（即ち、予め屈曲
されていないリード）から離される高さへ上昇し、半田
がサーモードの作業表面とリードの上部との間及び／又
は回路基板とリドとの間に入込むことを可能とし、その
結果−層良好な半田接合が得られるように予め設定する
ことが可能である。

上述した装置を２°を越える傾斜角度であって最適の傾
斜角度が１°の場合について設計した。

平均サーモード長さか１インチであり且つ平均傾斜角度
は１°であった。印加したスピントルカは典型的に１ポ
ンドであり、サーモードの力は１０ポンドであった。

半田付けすべき部品は、大略、−側部が１−２インチで
あり、リート高さは３−４ミルであり、従って４−６ミ
ルの半田パッド高さの場合、リードの上部は、通常、取
付は後においてプリント回路基板の表面の上方に７−１
０ミルの高さであった。上部が正方形の部品以外のもの
についても本発明の概念を適用可能なものであることは
当然である。例えば、上部が矩形状の部品の場合、各側
部に対応する四辺形リンク機構のアスペクト比を適宜比
例的に設定することが可能である。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明は、これら具体例にのみ限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形か可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用することが可能な四辺形リ
ンク機構を示した概略図、第２図は二つの表面を一致さ
せる場合の加工物表面と相対的に回動する作業表面の本
質的な横方向シフトを補（賞する方法を示した概略図、
第３図及び第４図はつの表面を一致させる場合に加工物
表面と相対的に回動する作業表面の本質的な横方向シフ
トを示した各概略図、第５図は本発明の一実施例に基づ
いて構成された装置を示した概略分解斜視図、である。 （符号の説明） １０：四辺形リンク機構 １２：装着表面 １８．２０：側部（集束性）リンク ２６：底部リンク ３４、剛体部材 ４０：作業表面 ４２　中間点 ５０：界面 ５２ニブリント回路基板 ５４：’−ｔ−［旧バッド ５６：リード ６０・サーモード絹立体 ６２、サーモード ６４ニドランス ７０：浮遊支持体 ７２：装着ブレ ド ア４：フレーム ７６：板バネ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、作業表面と加工物表面とを整合させる方法において
   、両者間の傾斜角度を介して前記表面の一方を回動させ
   且つ前記回動する表面を前記傾斜角度と相補的な角度で
   他方の表面と交差する供給線に沿って相対的に前進する
   期間中に他方の表面と面接触させるものであり、且つ前
   記回動表面が四辺形リンク機構によって支持されており
   、前記四辺形リンク機構は休止状態において台形形状で
   あり且つ前記台形の側辺の延長仮想線の交点に離隔した
   中心点を画定しており、前記中心点は前記供給線と同軸
   の中心線上に位置しており、前記回動表面の回動点を前
   記離隔した中心点から離れて前記中心線上に沿い且つそ
   の上に位置決めして前記位置決めに対応する量だけ且つ
   前記一方の表面を他方の表面と面接触させる前記回動運
   動に応答して前記回動点を前記供給線の横方向へ変位さ
   せ、前記表面の回動運動期間中に前記回動点が前記中心
   線上に維持される場合に発生することのある前記両表面
   間の相対的摺動運動を前記変位を利用して防止する、上
   記各ステップを有することを特徴とする方法。 ２、作業表面と加工物表面とを整合させる装置において
   、両者の間の傾斜角度を介して前記両表面の一方を回動
   させて前記傾斜角度と相補的な角度で他方の表面と交差
   する供給線に沿って前記回動表面を相対的に前進させる
   期間中に他方の表面と面接触させ、且つ前記回動表面が
   四辺形リンク機構によって支持されており、且つ前記四
   辺形リンク機構は、休止状態において、台形形状であり
   、且つ前記台形の側辺の延長仮想線の交点において離隔
   した中心点を画定し、前記中心点は前記供給線と同軸の
   中心線上に存在しており、前記回動表面の回動点が前記
   離隔した中心点から離れて前記中心線に沿い且つその上
   に位置決めされており、従つて前記回動点は前記位置決
   めに対応した量だけ且つ前記一方の表面を他方の表面と
   面接触させるための回動運動に応答して前記供給線の横
   方向に変位可能であり、且つ前記変位運動は、前記表面
   の回動運動期間中に前記回動点が前記中心線上に維持さ
   れる場合に前記表面の回動運動期間中に発生する前記両
   表面間の相対的摺動運動を防止することを特徴とする装
   置。 ３、半田付け装置用の浮遊支持体において、前記半田付
   け装置はＺ軸の両側に位置した少なくとも２個の加熱棒
   を有しており、前記加熱棒の作業表面は作業面を画定し
   ており、本浮遊支持体は前記作業面を加工物面と一致さ
   せるための傾斜運動を与えるものであって、装着プレー
   トが設けられており、第一フレームが前記装着プレート
   に取付けられ且つ第一対の四辺形リンク機構を介して前
   記Ｚ軸に沿ってそれから離隔されており、前記第一対は
   Ｙ軸方向に離隔されており、各リンク機構のリンクは対
   応するＸ−Ｚ面を画定すると共にその面内で回動自在で
   あり、第二フレームが前記第一フレームに取付けられて
   おり且つ第二対の四辺形リンク機構を介してそれから離
   隔されており、前記第二対はＸ軸方向に離隔されており
   、前記第二リンク機構のリンクは対応するＹ−Ｚ面を画
   定すると共にその面内において回動自在であり、前記フ
   レームの少なくとも一つ及びそれに対応する一対のリン
   ク機構を前記作業面が前記加工物面と一致する位置に選
   択的に維持するブレーキ手段が設けられていることを特
   徴とする浮遊支持体。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記各四辺形リン
   ク機構が、休止状態にある前記リンク機構の中心線を介
   し且つ各作業表面に対する焦点上に集束する一対の板バ
   ネを有しており、且つ前記各作業表面はそれに対応する
   前記焦点の下側の選択した距離に位置しており、前記リ
   ンク機構の動作により前記選択した距離に従った量だけ
   前記作業表面の中間点を前記中心線の横方向に変位させ
   ることを特徴とする浮遊支持体。 ５、半田付け装置用の浮遊支持体において、前記半田付
   け装置はＺ軸の両側に位置した少なくとも２個の加熱棒
   を有しており、前記加熱棒の作業表面は作業面を画定し
   ており、本浮遊支持体は加工物面と一致させる作業面の
   傾斜運動を与えるものであって、装着プレートが設けら
   れており、第一フレームが前記装着プレートへ取付けら
   れ且つ第一対の四辺形リンク機構を介して前記Ｚ軸に沿
   ってそれから離隔されており、前記第一対はＹ軸方向に
   おいて離隔されており、各リンク機構のリンクは対応す
   るＸ−Ｚ面を画定すると共にその面内において回動自在
   であり、第二フレームが前記第一フレームへ取付けられ
   ており且つ第二対の四辺形リンク機構を介してそれから
   離隔されており、前記第二対はＸ軸方向に離隔されてお
   り、前記各第二リンク機構のリンクは対応するＹ−Ｚ面
   を画定すると共にその面内において回動自在であり、前
   記四辺形リンク機構は、前記半田付け装置と浮遊支持体
   の全体的なＺ軸寸法が最小となるように、Ｚ軸方向にお
   いて前記半田付け装置とオーバーラップすることを特徴
   とする浮遊支持体。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記各四辺形リン
   ク機構が、休止状態にある場合に、前記リンク機構の中
   心線を介して且つ各作業表面に対する焦点上に集束する
   一対の板バネを有しており、前記各作業表面はそれに対
   応する焦点の下側の選択した距離に位置しており、前記
   作業表面の中間点を前記リンク機構を動作した場合に前
   記選択した距離に従った量だけ前記中心線の横方向へ変
   位させることを特徴とする浮遊支持体。