JPH05290944A - 半田付けヘッドおよび該ヘッドを用いたプリント回路基板とｌｃｄｔａｂの半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 独立した半田付けヘッドを液晶パネルの形式
に応じてＬＣＤＴＡＢにあわせて多連化し、ＬＣＤＴＡ
Ｂとプリント回路基板の厚さのバラツキに対処し、ＰＣ
ＢとＬＣＤＴＡＢの半田付けを自動化する。 【構成】 ＬＣＤセットステージ２と移動ステージ３と
半田付けステージ４とを備え、半田付けステージに配置
される半田付けヘッド４１がヒータブロックとＴＡＢ押
えとからなり、ヒータブロックとＴＡＢ押えがそれぞれ
独立した駆動装置によって駆動されるプリント回路基板
とＬＣＤに取り付けたＴＡＢを半田付けする装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネル（ＬＣＤ）
に取り付けられたＴＡＢをプリント回路基板に接続する
半田付けヘッドおよびこのヘッドを用いた半田付け装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＡＢを取り付けた液晶パネルをプリン
ト回路基板に搭載する例として、図７に示す構造が採ら
れている。

【０００３】すなわち、液晶パネル（ＬＣＤ）７は、液
晶パネルを構成する２枚のガラス基板の端部に設けられ
た接続端子群にＴＡＢ８のアウターリードを接続し、こ
のＴＡＢの多端に設けたアウターリードをプリント回路
基板（ＰＣＢ）９上に設けた半田メッキ処理した配線電
極に位置合わせした後ＴＡＢ上からヒータブロックを押
しあて、瞬間的にパルス電流を流して加熱し、半田を溶
融した後ＴＡＢからヒータブロックを離して半田付けを
行なっている。

【０００４】このようなパルス加熱ツールを用いたアウ
ターリードボンディングでの加熱手段は、大容量かつ高
価な電源が必要となり、装置が大型化するばかりでなく
電極の消耗も激しく、経済的に問題があった。

【０００５】さらに、パルス加熱ツールは大電流に耐え
る必要からヒータブロックが大きくなるので、ＴＡＢ単
位の大きさのヒータブロックを多連にして用いることが
難しく、複数のＴＡＢにわたるヒータブロックで対処す
るときには、ＴＡＢやプリント回路基板の厚さにバラツ
キが存在すると、ヒータブロックのヒータヘッドを全て
のＴＡＢに均一に押しあてることできず、その結果、複
数のＴＡＢを一度にかつ確実に半田付けすることが困難
であった。

【０００６】このような問題を解決するために、例え
ば、畑田賢造著、ＴＡＢ技術入門、工業調査会発行、第
２３１〜２３４頁に示されるような、常時加熱される加
熱ツールを用いたアウターリードボンディングツールを
用いた加熱手段が提供されている。

【０００７】その例を図８に示す。例えばアルミニウム
で構成されるヒータブロック７０の加圧部７１の下方に
モリブデン材の薄板からなるリード押さえ７２がピン７
４に遊嵌する状態で取り付けられるとともに、コイルバ
ネ７３の力によりヒータブロックに対したえず離れた状
態にされている。

【０００８】このようなヒータブロック７０を押し下げ
ると、リード押さえ７２がリードに接し、さらに押し下
げが続くとヒータブロックの加圧部７１の底面がリード
押さえに接し、この時点で熱がリードに伝えられてリー
ドの半田が溶融される。

【０００９】半田が溶融された時点でヒータブロック７
０を少し上昇させると、ヒータブロックの加圧部７１の
底面はリード押さえ７２から離れて熱の伝達が停止する
が、リード押さえはバネ７３の押し下げ力によってリー
ドを押さえつづけてＴＡＢとプリント回路基板がずれる
ことを防いでいる。

【００１０】この間接合部に例えば窒素ガスを吹き付け
接合部を所定温度まで冷却する。接合部が冷却され接合
が終了するとヒーターブロック全体をさらに上昇させて
リード押さえをリードからはなし、接合工程を終了す
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ヒータヘッドを小型化
することによって、独立した半田付けヘッドを液晶パネ
ルの形式に応じてＴＡＢにあわせて多連化し、ＴＡＢと
プリント回路基板の厚さのバラツキに対処できるように
するとともに、ヒータブロックをＴＡＢに直接接触でき
る構成として熱伝達の効率化を図る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、第１の発明にあっては、ヒータブロックとＴＡＢ
押えとエアーノズルとからなるプリント回路基板とＴＡ
Ｂを半田付けするための半田付けヘッドにおいて、ヒー
タブロックとＴＡＢ押えとにそれぞれ独立した駆動装置
を設ける。

【００１３】さらに第２の発明にあっては、ＬＣＤセッ
トステージと移動ステージと半田付けステージとを備え
たプリント回路基板とＴＡＢを半田付けする装置におい
て、半田付けステージに配置される半田付けヘッドがヒ
ータブロックとＴＡＢ押えとからなり、ヒータブロック
とＴＡＢ押えがそれぞれ独立した駆動装置によって駆動
される様に構成する。

【００１４】

【実施例】図１および図２は、本発明のプリント回路基
板とＬＣＤＴＡＢの半田付け装置の全体構成を示す図
で、図１は平面図、図２は正面図である。装置１は、Ａ
ポジション、ＢポジションおよびＣポジションを有して
おり、装置のベッド１１上には、Ａポジションに設けら
れた液晶パネル（ＬＣＤ）セットステージ２、各ポジシ
ョン間を移動できる移動ステージ３、Ｃポジションに設
けられた半田付けステージ４が設けられている。移動ス
テージ３は、ベッド上に設けられたレール１２上に載置
されており、移動ステージ駆動用モータ１４により駆動
されるボールネジ１３が回転することによってＡポジシ
ョンとＣポジションの間を移動できるように構成されて
いる。

【００１５】ＡポジションのＬＣＤセットステージ２の
載置台２１上にＴＡＢが取り付けられた液晶パネルを置
き位置決めがなされる。プリント回路基板（ＰＣＢ）を
ＰＣＢセットステージ３１上に載置した移動ステージ３
はＡポジションに移行し、ＬＣＤセットステージ２から
ＬＣＤ受け部３５上に基板を受け取った後Ｂポジション
に戻りＴＡＢのアウターリードの配列とプリント回路基
板の電極の配列の整合を取る。各電極間の整合が取られ
たＬＣＤとＰＣＢを載置した移動ステージ３はＣポジシ
ョンへ移行し、半田付けステージ４によってハンダ付け
処理が行なわれる。ハンダ付けを終えた移動ステージ３
は、再びＢポジションに戻りここで液晶パネルは移動ス
テージから取りだされてハンダ付けの工程を終了する。

【００１６】以下、各ステージの構成について説明す
る。Ａポジションに配置されたＬＣＤセットステージ２
は、ＬＣＤを吸引固着する載置台２１と、載置台を上下
に移動させる駆動源を有するＺ軸ステージ２２と、Θ軸
を調整するΘ軸ステージ２３と、Ｙ軸を調整するＹ軸ス
テージ２４と、Ｘ軸を調整するＸ軸ステージ２５とから
構成され、載置されるＬＣＤの原点を設定する。

【００１７】Ｂポジションを基本ポジションとしＡポジ
ションおよびＣポジションへ移動可能に構成された移動
ステージ３は、複数の吸引孔３２を有するプリント回路
基板（ＰＣＢ）セットステージ３１を複数箇備え、各Ｐ
ＣＢセットステージにはＴＡＢの端子の配列方向に移動
させるＰＣＢアライメント用モータ３３およびＰＣＢア
ライメント用送りネジ３４とを有するとともに、Ａポジ
ションに移行してＬＣＤセットステージからＬＣＤを受
け取るＬＣＤ受け部３５とを有している。

【００１８】Ｃポジションに配置された半田付けステー
ジ４は、半田付けヘッド取付け板４２にＬＣＤの型式に
応じて配列された半田付けヘッド機構４１と、各プレー
トを移動ステージ３の上方に配置する脚４３を有してい
る。各プレートは製造するＬＣＤの型式に応じたものに
容易に交換される。

【００１９】図３に、本発明の半田付けヘッド機構４１
の詳細を説明する。半田付けヘッド機構４１は、シリン
ダー５１によって駆動されるヒータブロック５０と、シ
リンダー６２によって駆動されるＴＡＢ押え６３と、通
常の温度のエアーを半田付け部分に供給するエアーノズ
ル６４から構成される。ヒータブロック５０の先端に
は、ＴＡＢの幅とほぼ等しい大きさのモリブデンからな
る押圧部５９が設けられる。

【００２０】ヒータブロック５０を駆動する機構は、シ
リンダー５１のピストンの押圧力を伝えるシリンダーロ
ッド５２と、ヒータブロック５０に加えられる力を検出
する小型のロードセル５３と、ローラガイド固定台５４
にガイドされるクロスローラテーブル５６と、適宜フィ
ンを設けた放熱部材５７と、ヒータブロックの熱が駆動
部に伝達することを阻止する断熱材５８とから構成され
る。

【００２１】シリンダー５１からの押圧力は、シリンダ
ーロッド５２、ロードセル５３、クロスローラテーブル
５６、放熱部材５７、断熱材５８を介してヒータブロッ
ク５０に伝えられる。

【００２２】ローラガイド固定台５４は、ヘッドハウジ
ングの外部につまみを突出して設けられた偏心カム５５
を回動することによって、ハウジングに設けた支軸ピン
６５を中心として図面の紙面の表裏の方向に揺動し、ヒ
ータブロックの押圧部５９がＴＡＢに平行に当接するよ
うに容易に調節される。

【００２３】ロードセル５３は、シリンダー５１からヒ
ータブロック５０に伝えられる押圧力を検出し常時外部
に表示することができるので、ＴＡＢに加えられる押圧
力を常に監視することができ、適切な押圧力として管理
することができる。

【００２４】ヒータブロック５０を放熱部材５７に取り
付けるボルト６０には断熱材からなるスリーブ６１が嵌
められ、ヒータブロック５０と放熱部材５７との間にヒ
ートブリッジができることを阻止している。

【００２５】ヒータブロック５０は、ヒータと温度検知
手段を包含し、外部の制御手段によって常時所定の温度
に制御される。

【００２６】ＴＡＢ押え６３は、ステンレス鋼の表面に
テフロンを被覆してなり、シリンダー６２の作動によっ
て降下してＴＡＢを押圧して半田付け作業中、ＴＡＢと
ＰＣＢとを固定する。エアーノズル６４は、半田溶融ス
テップを終了した半田付け部分に通常の温度のエアーを
供給して半田付け部分の冷却を促す。

【００２７】図４を用いて半田付けヘッド部分の働きを
示す。ＬＣＤ７に取り付けられたＴＡＢ８のアウターリ
ードとＰＣＢ９の電極群は整合され位置関係を保持した
まま半田付けステージに移動される。このとき、ヒータ
ブロック５０およびＴＡＢ押え６３は上方に移動してＬ
ＣＤの受入れを妨げない（図４Ａ）。

【００２８】ＴＡＢ押え６３が降下し、ＴＡＢ８の半田
付け部分近傍を押えつける（図４Ｂ）。

【００２９】次いで、ヒータブロック５０が降下しＴＡ
Ｂ８に押圧部５９が当接し、ＴＡＢのアウターリードと
ＰＣＢ９の電極群との間の半田が溶融される（図４
Ｃ）。

【００３０】ヒータブロック５０は上昇し、ＴＡＢ押え
６３はＴＡＢ８の半田付け部分を押圧しつづける。この
時エアーノズル６４から冷却用空気が半田付け部分に吹
き付けられ、当該部分の冷却を早める。（図４Ｄ）

【００３１】半田付けが完了するに十分な時間冷却が行
なわれると、ＴＡＢ押え６３は上昇して半田付けが終了
する（図４Ｅ）。

【００３２】次いで、図５及び図６を用いて半田付け装
置全体の働きを説明する。ＡポジションのＬＣＤセット
ステージの上にＬＣＤ７をセットし、Θステージ、Ｙ軸
ステージ、Ｘ軸ステージを制御してＬＣＤの機械原点
（モニタークロス点）をアライメントする。この原点出
しは、ＬＣＤ７またはＴＡＢ８に設けた位置決めマーク
を図示しないＣＣＤカメラ等のビデオカメラを用いて読
み取ることによって行なわれる（図５Ａ）。

【００３３】Ｂポジションに位置する移動ステージ３の
ＰＣＢセットステージ３１上にＰＣＢ９をセットする。
このセットは、ＰＣＢセットステージ３１に設けた基準
に対してＰＣＢのコーナー基準をあわせ、吸着によって
固定する（図５Ｂ）。

【００３４】移動ステージ３がＡポジションに移動す
る。その後ＬＣＤセットステージ２が下降し、移動ステ
ージ３のＬＣＤ受け部３５上にＬＣＤ７を移し替える
（図５Ｃ）。

【００３５】移動ステージ３がＢポジションに移動す
る。図示しないビデオカメラによって、ＴＡＢ８の端子
とＰＣＢ９の端子をモニター上に写し、ＰＣＢセットス
テージ３１をＴＡＢ８の配列方向に移動してＴＡＢのア
ウターリードとＰＣＢの端子とを整合させる（図６
Ｄ）。

【００３６】移動ステージ３をＣポジションに移動す
る。ＴＡＢ８のアウターリードとＰＣＢ９の端子とは、
図４に示す工程によって半田付けされる（図６Ｅ）。

【００３７】移動ステージ３がＢポジションに復帰し、
半田付け工程が終了する。半田付け工程を終えたＬＣＤ
７は吸着を解かれ、半田付け装置１から取りだされる
（図６Ｆ）。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、常時加熱型の半田付け
ヘッド機構を、ＴＡＢ押えとヒータブロックを個別に駆
動する構成としたので、半田付けヘッド機構を薄型で小
型のものとすることができ、この半田付けヘッド機構を
複数箇並べて多連式のヘッド構成を提供できたので、厚
さのことなるＴＡＢが配列された場合でも、各ＴＡＢに
最適の圧力を与えることができ、ＴＡＢとＰＣＢの半田
付けを、一つの工程で確実に行なうことができる。従っ
て、半田付け工程を自動化するとともに、速度を向上す
ることができ生産性をあげることができる。

【００３９】さらに、本発明においては、ＴＡＢ押えと
ヒータブロックを個別に駆動するものであるので、ＴＡ
Ｂ押えとヒータブロックに与える押圧力を独立して決め
ることができ、半田が溶融した後にヒータブロックを引
き上げてもＴＡＢ押えが確実にＴＡＢを押えることがで
きるので、アウターリードと電極の間にずれができるこ
となく、半田付けの精度をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半田付け装置の全体構成を示す平
面図。

【図２】図１に示される半田付け装置の正面図。

【図３】本発明に係る半田付けヘッドの部分切断図。

【図４】本発明にかかる半田付けヘッドを用いた半田付
け工程を示す図。

【図５】本発明にかかる半田付け装置を用いてＰＣＢと
ＬＣＤに取り付けたＴＡＢを半田付けする工程を示す
図。

【図６】図５に続く半田付け工程を示す図。

【図７】ＬＣＤとＴＡＢとＰＣＢの接続状態を示す図。

【図８】従来の常時加熱型ヒータブロックの構造を示す
断面図。

【符号の説明】

１ 半田付け装置 ２ ＬＣＤセットステージ ３ 移動ステージ ４ 半田付けステージ ７ ＬＣＤ ８ ＴＡＢ ９ ＰＣＢ １１ ベッド １２ レール １３ ボールネジ １４ 移動ステージ駆動用モータ ２１ 載置台 ２２ Ｚ軸ステージ ２３ Θ軸ステージ ２４ Ｙ軸ステージ ２５ Ｘ軸ステージ ３１ ＰＣＢセットステージ ３２ 吸引孔 ３３ ＰＣＢアライメント用モータ ３４ ＰＣＢアライメント用送りネジ ３５ ＬＣＤ受け部 ４１ 半田付けヘッド機構 ４２ 半田付けヘッド取付け板 ４３ 脚 ５０ ヒータブロック ５１，６２ シリンダー ５２ シリンダーロッド ５３ ロードセル ５４ ローラガイド固定台 ５５ 偏心カム ５６ クロスローラテーブル ５７ 放熱部材 ５８ 断熱材 ５９ 押圧部 ６０ ボルト ６１ 断熱スリーブ ６３ ＴＡＢ押え ６４ エアーノズル ６５ 支軸ピン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータブロックとＴＡＢ押えとエアーノ
   ズルとからなるプリント回路基板とＴＡＢを半田付けす
   るための半田付けヘッドにおいて、該ヒータブロックと
   ＴＡＢ押えとにそれぞれ独立した駆動装置を設けたこと
   を特徴とするプリント回路基板とＬＣＤＴＡＢを半田付
   けするための半田付けヘッド。
2. 【請求項２】 ヒータブロックを駆動する該駆動装置に
   印加力を検知するロードセルを介在したことを特徴とす
   る請求項１に記載のプリント回路基板とＬＣＤＴＡＢを
   半田付けするための半田付けヘッド。
3. 【請求項３】 ヒータブロックと駆動装置を接続する接
   続部材に断熱スリーブを介在させたことを特徴とする請
   求項１記載のプリント回路基板とＬＣＤＴＡＢを半田付
   けするための半田付けヘッド。
4. 【請求項４】 ＬＣＤセットステージと移動ステージと
   半田付けステージとを備えたプリント回路基板とＴＡＢ
   を半田付けする装置において、半田付けステージに配置
   される半田付けヘッドがヒータブロックとＴＡＢ押えと
   からなり、ヒータブロックとＴＡＢ押えがそれぞれ独立
   した駆動装置によって駆動されることを特徴とするプリ
   ント回路基板とＬＣＤＴＡＢを半田付けする装置。
5. 【請求項５】 該移動ステージが、複数箇のＰＣＢセッ
   トステージを備えたことを特徴とする請求項４に記載の
   プリント回路基板とＬＣＤＴＡＢを半田付けする装置。
6. 【請求項６】 該半田付けステージが複数箇の半田付け
   ヘッドを多連にした半田付けヘッドを有することを特徴
   とする請求項４に記載のプリント回路基板とＬＣＤＴＡ
   Ｂを半田付けする装置。