JPH0463491A - 冷却機構付自動半田付け装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、プリント基板に組付けられた電子部品の半
田付けを自動的に行う自動半田付は装置に係り、詳しく
は半田付は後の冷却を行う機構を備えた冷却機構付自動
半田付は装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の冷却機構付自動半田付は装置として、例
えば「プリント回路技術便覧ｊ　Ｐ、　９６４〜９７７
（日刊工業新聞社、昭和６２年発行）において−船釣な
技術が開示されている。

即ち、第３図に示すように、この半田付は装置３１は搬
入リフタ３２と、搬出リフタ３３との間に設けられてい
る。半田付は装置３１は搬入リフタ３２側から順に、フ
ラックス塗布装置（フラクサ）３４、予備加熱装置（プ
リヒータ）３５、半田噴流槽３６及び冷却ファン３７を
配列して構成されている。又、フラクサ３４、プリヒー
タ３５、半田噴流槽３６及び冷却ファン３７の順に、そ
れらの上側に沿ってプリント基板３８を一定速度（約１
ｍ／分）で搬送する下段コンベア３９を備えている。更
に、下段コンベア３９とは別に、その上方には、搬出リ
フタ３３から搬入リフタ３２へとプリント基板３８を返
送する上段コンベア４０が設けられている。

そして、抵抗やコンデンサ等の電子部品４１を予め組付
けたプリント基板３８はキャリア４２に保持された後、
そのキャリア４２と一体で搬入リフタ３２から下段コン
ベア３９へと搬入され、その下段コンベア３９によって
一定速度で搬出リフタ３３へ向けて搬送される。この搬
送に伴って、先ずフラクサ３４では、プリント基板３８
の裏面にフラックスが発泡塗布される。次に、プリヒー
タ３５では、プリント基板３８が予備加熱され、続いて
半田噴流槽３６では、プリント基板３８の裏面に半田付
けが行われる。この時の半田は約２５０°Ｃの高温とな
り、プリント基板３８も同等の温度となる。

そして、高温となったプリント基板３８は半田噴流槽３
６を離れた後、次の冷却ファン３７上を通る間に送風に
よって強制冷却される。続いて、冷却されたプリント基
板３８はキャリア４２と一体で搬出リフタ３３へと搬出
された後、上段コンベア４０へと移されて搬入リフタ３
２へ向けて返送される。

尚、下段コンベア３９の速度は半田噴流槽３６での半田
付は品質を左右するものであって、余り速くし過ぎると
半田付けにブリッジやツララ等の外観不良が生じる。そ
のため、半田付けには一般に毎分０．８〜１．５ｍ程度
の搬送速度が良好とされている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の半田付は装置３１では、フラクサ
３４から冷却ファン３７までの間で、プリント基板３８
が毎分１ｍ程度の一定速度で搬送されている。このため
、半田噴流槽３６での半田付けを終えたプリント基板３
８が、冷却ファン３７に達するまでには１５秒程度の時
間を要することになり、送風により強制冷却されるまで
の時間が長くなっていた。又、プリント基板３８に付着
した半田は、冷却ファン３７により強制冷却されるまで
の間に既にゆっくりと凝固していた。このため、半田が
凝固する際の冷却速度が遅（て半田の金属組織が大きく
成長し、半田とリード線等の被接合物との拡散が進行し
て半田付は部分の疲労強度が低下するという虞があった
。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的は、半田付は後の半田を速やかに冷却すること
が可能な冷却機構付自動半田付は装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、第１の発明においては、
プリント基板を搬送する搬送機構と、その搬送機構によ
り搬送されるプリント基板に半田付けを行う半田付は機
構と、半田付は機構により半田付けされた後のプリント
基板を冷却する冷却機構とを備えた冷却機構付自動半田
付は装置において、冷却機構は冷却用液を噴霧してプリ
ント基板の半田付は部分に吹きつける噴霧器を備えてな
っている。

又、上記の目的を達成するために、第２の発明において
は、プリント基板を一つずつ搬送する搬送機構と、その
搬送機構により搬送されるプリント基板に半田付けを行
う半田付は機構と、半田付は機構により半田付けされた
後のプリント基板を冷却する冷却機構とを備えた冷却機
構付自動半田付は装置において、半田付は機構における
一つのプリント基板の半田付は終了を検知する終了検知
手段と、その終了検知手段により半田付は終了が検知さ
れた時、半田付けされたプリント基板が冷却機構に達す
るまでの間だけ搬送機構の搬送速度を高速に制御する速
度制御手段とを備えている。

［作用］ 上記第１の発明によれば、搬送機構により搬送されると
共に半田付は機構により半田付けされた後のプリント基
板は冷却機構へ搬送される。そして、冷却機構では、噴
霧器から噴霧された冷却用液がプリント基板の半田付は
部分に吹きつけられることによって半田付は部分が速や
かに冷却される。

又、上記第２の発明によれば、半田付は機構において一
つのプリント基板が半田付けされて、終了検知手段がそ
の半田付は終了を検知することにより、速度制御手段は
その終了が検知された時、半田付けされたプリント基板
が冷却機構に達するまでの間だけ、搬送機構の搬送速度
を高速に制御する。この結果、半田付は終了後のプリン
ト基板が速やかに冷却機構へ搬送されて冷却される。

［実施例］ 以下、前述した第１の発明及び第２の発明を具体化した
一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図はこの実施例における冷却機構付自動半田付は装
置を示す概略構成図である。

即ち、半田付は装置ｌは搬入リフタ２と、搬出リフタ３
との間に設けられている。半田付は装置ｌは搬入リフタ
２側から順に、フラックス塗布装置（フラクサ）４、予
備加熱装置（プリヒータ）５、半田付は機構を構成する
半田噴流槽６及び冷却機構７を配列して構成されている
。

搬入リフタ２は上下動可能な機構を備えており、半田付
けに先立ってキャリア８に保持されたプリント基板９が
搬入される。又、この搬入時のプリント基板９には、抵
抗やコンデンサ等の電子部品ｌＯが予め組付けられてい
る。

搬出リフタ３は同じく上下動可能な機構を備えており、
この搬出リフタ３には半田付は装置１での全ての半田付
は工程を完了したプリント基板９かキャリア８と一体に
搬出される。

周知のように、フラクサ４は半田付けに先立つて、プリ
ント基板９の裏面にフラックスを発泡塗布するためのも
のである。プリヒータ５は半田付は直前にフラックスを
活性化させると共に、プリント基板９に予熱を付与する
ためのものである。

更に、半田噴流槽６は半田を平面状に噴流させて、プリ
ント基板９の裏面に半田を付着させるためのものである
。

加えて、この実施例の冷却機構７では、従来例における
空気冷却式の冷却ファン３７とは異なり、ミクロオーダ
の水滴を高圧で噴霧しながらプリント基板９の裏面半田
付は部分に吹きつける水滴噴霧冷却式となっている。即
ち、冷却機構７の内部には、噴霧器としての一対のノズ
ル１１が設けられ、両ノズル１１には水と圧搾エアとが
それぞれ供給されるようになっている。又１、各ノズル
１１の上流には水及び圧搾エアの供給を制御するために
開閉される電磁弁１２．１３が設けられている。

そして、各電磁弁１２．１３を介して各ノズル１１に水
及び圧搾エアが供給されることにより、圧搾エアによっ
て水滴の超微粒化、均質化が行われてその水滴が噴霧さ
れる。又、冷却機構７の上方には、噴霧された水滴を排
除するためのダクト１４が設けられている。

尚、各ノズル１１から噴霧される水滴の粒径は、半田付
は部分の冷却に良好な３０〜８０μｍ程度に設定されて
いる。この設定値よりも水滴の粒径か大きい場合には、
溶融した半田の形状が変形して半田不良を起こす虞があ
り、その設定値よりも水滴の粒径が小さい場合には冷却
効果が得られ難くなる。

そして、この実施例の半田付は装置１では、フラクサ４
、プリヒータ５、半田噴流槽６及び冷却機構７の順に、
それらの上側に沿ってキャリア８に保持されたプリント
基板９を搬送するための搬送機構を構成する第１及び第
２の下段コンベア１５゜１６か設けられている。第１下
段コンベア１５は第１駆動モータ１７によって常に一定
の搬送速度で駆動され、フラクサ４からプリヒータ５ま
での間でキャリア８に保持されたプリント基板９を搬送
するようになっている。又、第２下段コンベア１６は低
速・高速の回転速度切換え可能な第２駆動モータ１８に
よって駆動され、半田噴流槽６から冷却機構７までの間
でキャリア８に保持されたプリント基板９を搬送するよ
うになっている。

更に、各下段コンベア１５．１６とは別に、その上方に
は、第３駆動モータ１９によって常に一定の搬送速度で
駆動される上段コンベア２０が設けられている。この上
段コンベア２０は、半田付は完了後のプリント基板９を
キャリア８と一体に、搬出リフタ３から搬入リフタ２へ
と返送するためのものである。

そして、この実施例では、冷却機構７による水滴噴霧と
、第２下段コンベア１６の搬送速度切換えとを制御する
ために、速度制御手段としてのシーケンス回路よりなる
制御装置２１が設けられている。この制御装置２１には
、第１リミツトスイツチＬＳ　Ｌ第２リミットスイッチ
ＬＳ２及び第３リミツトスイツチＬＳ３かそれぞれ接続
されている。これら各リミットスイッチＬＳＩ−ＬＳ３
には、プリント基板９を保持したキャリア８が第２下段
コンベアＩ６による搬送に伴って接触し、その存在が検
知されるようになっている。終了検知手段としての第１
リミツトスイツチＬＳＩは半田噴流槽６の上側出口にて
、半田付けを終了した一つのプリント基板９の存在を検
知する。又、第２リミツトスイツチＬＳ２は冷却機構７
の上側に達したプリント基板９の存在を検知する。更に
、第３リミツトスイツチＬＳ３は第２下段コンベア１６
から搬出リフタ３へと搬出されたプリント基板９の存在
を検知する。

一方、制御装置２１には、前述した第２駆動モータ１８
及び各電磁弁１２．１３がそれぞれ接続されている。そ
して、制御装置２１は各リミットスイッチＬＳＩ−ＬＳ
３の検知に基づき、第２駆動モータ１８及び各電磁弁１
２．１３の作動を切換え制御する。

第２図は制御装置２Ｉのシーケンス回路を示す図である
。この図からもわかるように、第１リミツトスイツチＬ
ＳＩがオンすることにより、第１リレーＣＲＩがオンし
て「コンベア高速信号オン」となる。この結果、第２駆
動モータＩ８の高速切換えリレーＭｌがオンして「コン
ベア高速」となる。即ち、第２下段コンベア１６が高速
運転される。

その後、第２リミツトスイツチＬＳ２がオンすることに
より、第１リレーＣＲＩがオフして高速切換えリレーＭ
ｌがオフされ、「コンベア高速」が解除されると共に、
第２リレーＣＲ２がオンして「コンベアストップ」とな
る。又、各電磁弁１２゜１３がオンして「水滴噴霧」と
なる。更に、タイマリレーＴＭＩがオンして「タイマオ
ン」となる。

そして、タイマがカウントアツプすることにより、タイ
マリレーＴＭＩがオフして各電磁弁１２゜１３がオフさ
れ「水滴噴霧」が解除される。これと同時に、第２駆動
モータ１８の低速切換えリレーＭ２がオンして「コンベ
ア低速」となる。即ち、第２下段コンベア１６が低速運
転される。

その後、第３リミツトスイツチＬＳ３がオンすることに
より、低速切換えリレーＭ２がオフされて「コンベア低
速」が−旦解除される。

次に、上記のように構成した冷却機構付自動半田付は装
置の作用について説明する。

今、電子部品１０を予め組付けたプリント基板９がキャ
リア８に保持された後、搬入リフタ２から第１下段コン
ベア１５へと搬入されると、そのプリント基板９はキャ
リア８と一体に第１下段コンベア１５によって一定速度
で搬送される始める。

この搬送に伴って、先ずフラクサ４ではプリント基板９
の裏面にフラックスが発泡塗布される。

次に、プリヒータ５ではプリント基板９が予備加熱され
、その裏面に塗布されたフラックスの活性化が行われる
。ここまでの工程は、第１下段コンベア１５によって一
定速度で搬送されながら行われる。

そして、予備加熱を終了したプリント基板９はキャリア
８と一体に、第１下段コンベア１５から第２下段コンベ
ア１６へと移り、引き続き第２下段コンベア１６によっ
て搬送される。この時点での第２下段コンベア１６の搬
送速度は低速であり、プリント基板９は低速で搬送され
ながら、次の半田噴流槽６を通過することになる。この
時点での搬送速度はプリント基板９への半田付けを良好
に行い得る速度であり、従来例における搬送速度とほぼ
同じである。よって、半田噴流槽６では、前の工程でフ
ラックスが塗布されたプリント基板９の裏面にブリッジ
やツララ等のない良好な半田付けが行われる。又、この
時の半田及びプリント基板９の温度は約２５０℃の高温
に達している。

その後、プリント基板９の半田付けが終了すると共に、
搬送に伴ってキャリア８が第１リミツトスイツチＬＳＩ
に接触すると、制御装置２１が第２駆動モータ１８を低
速回転から高速回転へと切換え、第２下段コンベア１６
の搬送速度が高速に切換えられる。この結果、高温とな
ったプリント基板９が半田噴流槽６を離れた後、冷却機
構７へと速やかに搬送される。この実施例では、半田噴
流槽６を離れたプリント基板９が２秒以内の短時間で冷
却機構７に達するように、高速搬送の速度が設定されて
いる。このため、プリント基板９に付着した半田は、凝
固する前に速やかに冷却機構７へ送られる。

そして、プリント基板９を保持したキャリア８が冷却機
構７の上側に達して第２リミツトスイツチＬＳ２に接触
すると、制御装置２１が第２駆動モータ１８を停止させ
、第２下段コンベア１６か停止される。これと同時に、
各電磁弁１２．１３が開かれて各ノズル１１からミクロ
オーダの水滴の噴霧が所定時間だけ行われる。

よって、プリント基板９の半田付は部分に水滴の噴霧が
吹きつけられる。そして、熱容量の大きい水滴が半田に
触れると気化して気化熱を奪うために、半田は凝固する
前に急速に冷却される。この結果、半田の金属組織が微
細化して、その疲労強度を向上させることができる。又
、ミクロオーダの水滴の噴霧が行われることから、その
吹きつけによって半田が変形して半田不良を起こすこと
がない。つまり、半田品質を向上させることができる。

又、半田噴流槽６における半田材は、その使用が進に連
れて不純物の混入によって劣化するが、この実施例では
、半田を急速に冷却して金属組織を微細化し、半田付は
後の半田品質を高めることができるので、半田噴流槽６
における半田材に多少の不純物が混入していても、その
使用寿命を延ばすことができる。

加えて、冷却機構７では、プリント基板９の裏面に水滴
の噴霧が吹きつけられるので、その水分により洗浄を兼
ねることもできる。つまり、冷却と洗浄を同時に行うこ
とができる。

又、半田付は部分が急速冷却されると同時に、熱負荷に
弱い電子部品ＩＯも直ちに冷却されるので、その信頼性
を向上させることもできる。

そして、冷却機構７にて所定時間だけ水滴が噴霧され、
プリント基板９が冷却されると、制御装置２１が第２駆
動モータ１８を再び低速で起動させ、第２下段コンベア
１６が再び低速搬送を開始する。よって、キャリア８に
保持されたプリント基板９は、冷却機構７を離れて搬出
リフタ３へと搬出される。そして、第３リミツトスイツ
チＬＳ３に接触すると、制御装置２１が第２駆動モータ
１８を一旦停止させ、第２下段コンベア１６が一旦停止
される。

その後、搬出リフタ３が上動して、プリント基板９と一
体にキャリア８が上段コンベア２０へと移されると、同
プリント基板９は搬入リフタ２へ向けて返送される。そ
して、搬入リフタ２に到達したプリント基板９は、半田
付けの全ての工程を完了したものとしてキャリア８から
取り外される。

このように、一つのプリント基板９に関する一連の半田
付は処理が行われる。

上記のように、この実施例の冷却機構付自動半田付は装
置によれば、半田噴流槽６における半田付は終了後、第
２下段コンベア１６の搬送速度を高速に切り換えてプリ
ント基板９を短時間で冷却機構７へ搬送している。この
ため、半田付は後に半田が冷却されるまでの時間を短縮
化して、凝固する前に半田を冷却し、その金属組織を微
細化することができる。従って、半田とリード線等の被
接合物との拡散を抑えることができ、半田付は部分の疲
労強度を増して、半田付けの耐久性を高めることかでき
る。

又、これに加えてこの実施例では、冷却機構７にて水滴
噴霧により急速冷却をおこなっているので、冷却機構７
における冷却をより速やかに効果的に行うことができ、
半田の金属組織の微細化をより促進することかできる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、制御装置２１をシーケンス回路
により構成して、第２下段コンベア１６の速度切換え及
び冷却機構７の水滴噴霧のタイミングをシーケンス制御
したが、制御装置を中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）等を備え
たマイコン等により構成して、第２下段コンベア１６の
速度切換え及び冷却機構７の水滴噴霧のタイミングを電
子制御してもよい。

（２）前記実施例では、第１の発明による冷却機構７に
水滴を噴霧してプリント基板９の半田付は部分に吹きつ
けるノズル１１を設けることと、第２の発明による半田
付は終了を検知した時に、半田付けされたプリント基板
９が冷却機構７に達するまでの間だけ第２下段コンベア
１６の搬送速度を高速に制御することとを共に半田付は
装置ｌに具体化したが、第１の発明のみを半田付は装置
に具体化してもよい。

即ち、フラクサ、プリヒータ、半田噴流槽及び冷却機構
の順に、プリント基板を一定速度で搬送する一つの下段
コンベアを設け、冷却機構には冷却用液を噴霧するノズ
ルを設ける。この場合、噴霧される冷却用液として、水
辺外の液を使用してもよい。又、冷却用液を噴霧するの
は、高圧でも低圧でもよい。

（３）前記実施例では、第１の発明による冷却機構７に
水滴を噴霧してプリント基板９の半田付は部分に吹きつ
けるノズル１１を設けることと、第２の発明による半田
付は終了を検知した時に、半田付けされたプリント基板
９が冷却機構７に達するまでの間だけ第２下段コンベア
１６の搬送速度を高速に制御することとを共に半田付は
装置１に具体化したが、第２の発明のみを半田付は装置
に具体化してもよい。

即ち、フラクサからプリヒータまでの間でプリント基板
を搬送する第１下段コンベアと、半田噴流槽から冷却機
構までの間でプリント基板を搬送する第２下段コンベア
とを別々に設け、冷却機構を冷却ファンにすると共に、
半田付は終了を検知した時に、半田付けされたプリント
基板が冷却機構に達するまでの間だけ第２下段コンベア
の搬送速度を高速に制御する。この場合、プリント基板
が冷却機構に達するまでをリミットスイッチで検出する
以外に、第２下段コンベアの搬送速度を一定時間だけ高
速に制御して、プリント基板を冷却機構に達するように
してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、第１の発明によれば、冷却機構は
冷却用液を噴霧してプリント基板の半田付は部分に吹き
つける噴霧器を備えてなるので、半田付けされた後のプ
リント基板を冷却機構にて冷却するに際して、半田付は
部分を速やかに冷却することができ、半田組織を微細化
して疲労強度を高めることができるという優れた効果を
発揮する。

又、第２の発明によれば、半田付は機構における一つの
プリント基板の半田付は終了を検知した後、半田付けさ
れたプリント基板が冷却機構に達するまでの間だけ搬送
機構の搬送速度を高速に制御しているので、半田付は後
の半田を速やかに冷却することができるという優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明及び第２の発明を具体化した一実施
例における冷却機構付自動半田付は装置を示す概略構成
図、第２図はその制御装置を構成するシーケンス回路を
示す図、第３図は従来例における冷却機構付自動半田付
は装置を示す概略構成図である。 図中、６は半田付は機構としての半田噴流槽、７は冷却
機構、９はプリント基板、１１は噴霧器としてのノズル
、１６は搬送機構を構成する第２下段コンベア、２１は
速度制御手段としての制御装置、ＬＳＩは終了検知手段
を構成する第１リミツトスイツチである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　プリント基板を搬送する搬送機構と、 前記搬送機構により搬送されるプリント基板に半田付け
   を行う半田付け機構と、 前記半田付け機構により半田付けされた後のプリント基
   板を冷却する冷却機構と を備えた冷却機構付自動半田付け装置において、前記冷
   却機構は冷却用液を噴霧して前記プリント基板の半田付
   け部分に吹きつける噴霧器を備えてなることを特徴とす
   る冷却機構付自動半田付け装置。 ２　プリント基板を一つずつ搬送する搬送機構と、 前記搬送機構により搬送されるプリント基板に半田付け
   を行う半田付け機構と、 前記半田付け機構により半田付けされた後のプリント基
   板を冷却する冷却機構と を備えた冷却機構付自動半田付け装置において、前記半
   田付け機構における一つのプリント基板の半田付け終了
   を検知する終了検知手段と、前記終了検知手段により半
   田付け終了が検知された時、半田付けされたプリント基
   板が前記冷却機構に達するまでの間だけ前記搬送機構の
   搬送速度を高速に制御する速度制御手段と を備えたことを特徴とする冷却機構付自動半田付け装置
   。