JPH07212005A - Ｐｃｂ作成装置 - Google Patents

Ｐｃｂ作成装置

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JPH07212005A
JPH07212005A JP6022229A JP2222994A JPH07212005A JP H07212005 A JPH07212005 A JP H07212005A JP 6022229 A JP6022229 A JP 6022229A JP 2222994 A JP2222994 A JP 2222994A JP H07212005 A JPH07212005 A JP H07212005A
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hole
pcb
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head
diameter
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JP6022229A
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Hiroshi Kato
拓 加藤
Yasunori Hiroshima
康則 広島
Akinao Adachi
明直 安達
Akira Nakano
亮 中野
Kiyoshi Shimomura
清志 下村
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Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少量生産のスルーホールＰＣＢを能率的に作
成できる装置を提供すること。 【構成】 ＰＣＢ基板３を位置決めして固定する加工台
４と、前記ＰＣＢ基板３に形成すべき回路パターンの位
置・形状を示す導体情報と穴の位置を示す穴位置情報と
この穴の径を示す穴径情報と前記穴をスルーホールとす
る場合の指示を示すスルーホール指示情報とを入力する
データ入力手段１０１と、前記入力された導体情報と穴
位置情報と穴径情報とに基づいて前記ＰＣＢ基板３を切
削加工する切削加工手段１１と、前記入力された穴位置
情報と穴径情報とスルーホール指示情報とに基づいて所
定のスルーホール部材を挿入する挿入手段とが具備され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【０００１】
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明はＰＣＢ作成装置に係り、
特に、ＣＡＤ（computer aided design ）等により作画
されたデータに基づいて、印刷回路基板（ＰＣＢ：prin
ted circuitboard ）における回路パターン、および、
スルーホールを形成するためのＰＣＢ作成装置に関す
る。
【０００３】
【０００２】
【０００４】
【従来の技術】従来から、電子機器を開発したり、生産
量の少ない電子機器を製造するにあたって、所要の回路
パターンを形成したＰＣＢを正確に、迅速かつ低価格で
作成する必要性が高まっている。しかし、従来、ＰＣＢ
を作成するには、光学的処理や化学的処理等の工程が必
要であり、少数のＰＣＢの作成にも回路パターン用の版
の作成が必要となるなど、作業が極めて煩雑である。
【０００５】
【０００３】ことに、両面に回路パターンが形成され、
所要の箇所において表裏間の回路パターンを導通させる
ためのスルーホールを形成したいわゆるスルーホールＰ
ＣＢの場合は、穴明け後、スルーホールとする穴の内面
に銅メッキを施したり、あるいは銀ペーストを充填・焼
成させる等の工程が必要である。
【０００６】この現状を改善するため、従来から、絶縁
性基板上に銅箔を積層してなるＰＣＢの材料としての印
刷配線用銅張積層板（通称銅箔基板。以下、ＰＣＢ基板
という）を切削加工することにより、所望の回路パター
ンを削り出すＰＣＢ加工機が提案されている。
【０００７】
【０００４】このようなＰＣＢ加工機においては、加工
対象となるＰＣＢ基板を吸着固定するための加工台を有
しており、この加工台の上方には、Ｘ軸駆動装置および
Ｙ軸駆動装置によりそれぞれＸ軸およびＹ軸方向に制御
して移動されるとともに、Ｚ軸駆動装置により昇降動作
される加工ヘッドが配設されている。加工ヘッドはスピ
ンドルを有し、このスピンドルには、各種の切削ツール
を保持するためのチャックが備えられている。加工台の
下方には、各種の切削ツールを保持するとともに、スピ
ンドルの下降動作により切削ツールの交換を行なうため
のインデックステーブルが配設されている。
【０００８】
【０００５】このような従来のＰＣＢ加工機において
は、所定のＰＣＢ基板を加工台上に位置決めして吸着固
定した後、ＣＡＤデータに基づき、回路パターン以外の
不要な導体の除去、穴明け、および外形の加工を所定の
切削ツールにより、順次行なって所望のＰＣＢに加工す
る。
【０００９】スルーホールＰＣＢの場合は、両面の回路
パターン、穴および外形の加工をこのＰＣＢ加工機によ
って行ない、スルーホールについてはスプリングピン等
を挿入し、両面において半田付けによって導通・固定す
る。
【００１０】なお、スプリングピンは、図８に示すよう
に、ばね材をギャップを有してＣ字状に丸めたもので、
穴に挿入しやすいように両端にはテーパが付けられてお
り、通常は機械部品の組立に使用するものである。上述
のような半田付け用には、半田付け性とばね性を良好に
するため、リン青銅等の銅合金にスズまたは半田めっき
したものが使用される。寸法は、外径が０．３〜２ｍ
ｍ、長さはＰＣＢ基板の板厚にもよるが板厚１．６ｍｍ
の場合で２．５〜３．５ｍｍ、材料のばね材の板厚は
０．１〜０．１５ｍｍの範囲のものが通例である。
【００１１】
【０００６】
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスプリ
ングピンの挿入はペンシル状の治具等を使った手作業に
よっていたので能率が悪く、またスプリングピンは小さ
いため、穴径に応じたスプリングピンの選択や、スルー
ホールを覆うように電子部品が搭載される場合等にスプ
リングピンの長さや挿入深さを選択したり、間違えなく
打ち分ける作業はなおさら困難であった。
【００１３】したがって、本発明の目的は、スプリング
ピン等の導電部材を自動的に挿入する装置を提供するこ
とである。また、ＣＡＤデータにリンクしてスプリング
ピンの径、長さおよび挿入深さの打ち分けができること
が望ましい。
【００１４】
【０００７】また、従来、スプリングピン両端部の半田
付けは、ＰＣＢ上面においては表面実装部品のクリーム
半田による半田付けと同時に、また、ＰＣＢ下面におい
てはディップ半田時に同時に行なうこともできるが、ス
プリングピンを覆うように部品が取り付けられる部分に
ついては先に半田付けしておかなければならない。この
場合は半田鏝による手作業となるが、スプリングピンは
小さいため、少量な適量の半田を供給し、また適切な熱
量で加熱することは難しく、スプリングピンの中空部分
が過剰の半田で詰まってしまうことがしばしばあった。
このような場合には、スプリングピンを使用することに
よってスルーホールをリード付部品のリード挿入穴とし
て共用できるという利点が損なわれてしまう。
【００１５】したがって、本発明の目的は、スプリング
ピン等の導電部材と回路パターンとの半田付けを適切・
確実に行なう装置を提供することである。また、この場
合にＣＡＤデータから最適な半田の供給量、供給位置、
および半田の加熱量、加熱位置が判断されて制御される
ことが望ましい。
【００１６】
【０００８】また、上述の導電部材の自動的挿入装置お
よび半田付装置は、それぞれＣＡＤデータを入力されて
単独で動作するスタンドアロン型とすることもできる
が、先のＰＣＢ加工機と一体に構成することで、穴径、
穴位置データ等を共用し、同一の機械上で加工すること
による加工精度の向上が本発明の他の目的である。
【００１７】この場合、各工程用のヘッド、すなわち、
ＰＣＢ加工用の切削ヘッド、導電部材の挿入ヘッド、半
田供給ヘッドおよび半田加熱ヘッドを全て一体にする
と、駆動系が重くなって慣性が大きくなり、高速性と位
置決め精度に支障がでる。これは、各ヘッドを交換式に
すれば解決されるが、それでは作業性が損なわれる。
【００１８】したがって、本発明のさらに他の目的は、
高速性および作業性に優れ、少量生産のスルーホールＰ
ＣＢを能率的に作成できるＰＣＢ作成装置を提供するこ
とである。
【００１９】
【０００９】
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係るＰＣＢ作成装置は、Ｐ
ＣＢ基板を位置決めして固定する加工台とこのＰＣＢ基
板に形成すべき回路パターンの位置・形状を示す導体情
報と穴の位置を示す穴位置情報とこの穴の径を示す穴径
情報とこの穴をスルーホールとする場合の指示を示すス
ルーホール指示情報とを入力するデータ入力手段と、入
力された導体情報と穴位置情報と穴径情報とに基づいて
ＰＣＢ基板を切削加工する切削加工手段と、入力された
穴位置情報と穴径情報とスルーホール指示情報とに基づ
いて所定のスルーホール部材を挿入する挿入手段を備え
たことを特徴とするものである。
【００２１】
【００１０】また、請求項２に記載の発明は、上述のも
のに加え、入力された少なくとも穴位置情報とスルーホ
ール指示情報とに基づいて、挿入されたスルーホール部
材を半田付けするためのクリーム半田を所定位置に塗布
する塗布手段をさらに備えたものである。
【００２２】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載のものにおいて、塗布手段により塗布されるク
リーム半田の量が入力された穴径情報に応じて調整され
ることを特徴とするものである。
【００２３】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
のものにおいて、入力された少なくとも穴位置情報とス
ルーホール指示情報とに基づいて、挿入されたスルーホ
ール部材を半田付けするために所定個所を加熱する加熱
手段をさらに備えたものである。
【００２４】さらにまた、請求項５に記載の発明は、請
求項４に記載のものにおいて、加熱手段により加熱する
熱量が入力された導体情報に応じて調整されることを特
徴とするものである。
【００２５】
【００１１】
【００２６】
【作用】本発明の請求項１に記載のＰＣＢ作成装置によ
れば、データ入力手段にＰＣＢ基板に形成すべき回路パ
ターンの位置・形状を示す導体情報と穴の位置を示す穴
位置情報とこの穴の径を示す穴径情報と前記穴をスルー
ホールとする場合の指示を示すスルーホール指示情報と
が入力されると、切削加工手段により、導体情報に基づ
いて回路パターンが加工されるとともに穴位置情報と穴
径情報とに基づいて穴が加工される。次に、挿入手段に
より、穴位置情報と穴径情報とスルーホール指示情報と
に基づいて指定された穴にスルーホール部材が挿入され
る。これにより、スルーホール部材を備えたＰＣＢが能
率的かつ正確に作成できる。
【００２７】
【００１２】また、請求項２の発明によれば、さらに塗
布手段により、穴位置とスルーホール指示とに基づい
て、挿入されたスルーホール部材を半田付けするための
クリーム半田を所定の位置に正確に塗布することができ
る。
【００２８】さらに、請求項３の発明によれば、このク
リーム半田の塗布量が穴径に応じて調整されるので、半
田の量を適切にすることができる。
【００２９】請求項４の発明によれば、加熱手段により
所定個所が加熱されて、挿入されたスルーホール部材が
半田付けされる。これにより、半田付けが能率的かつ正
確になされる。
【００３０】さらにまた、請求項５の発明によれば、半
田付けの熱量が加熱部分周辺の回路パターンの広さに応
じて調整されるので、より適切な熱量で半田付けを行な
うことができる。
【００３１】
【００１３】
【００３２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【００３３】図１〜図６は、本発明に係るＰＣＢ作成装
置の一実施例を示したもので、このＰＣＢ作成装置１の
上板２には、ＰＣＢ基板３を所定位置に吸着固定する加
工台４が配設されており、この加工台４に隣接して、加
工すべきＰＣＢ基板３をあらかじめ位置決めする未加工
ＰＣＢセット部５が配設されている。加工台４の反対側
には加工済みのＰＣＢ基板３を収容する加工済ＰＣＢ受
皿ユニット６が配設されている。加工台４の上方には、
ＰＣＢ基板３を未加工ＰＣＢセット部５と加工台４の
間、および加工台４と加工済ＰＣＢ受皿ユニット６の間
で移動させるＰＣＢ移動装置７が配設されている。
【００３４】
【００１４】ＰＣＢ作成装置１の上面一側には、ＰＣＢ
作成装置１の一辺に沿って延在するＸ軸駆動装置８が配
設されており、ＰＣＢ作成装置１の上方には、Ｘ軸駆動
装置８に直交して延在するＹ軸駆動装置９がこのＸ軸駆
動装置８によってＸ軸方向に往復駆動自在に配設されて
いる。このＹ軸駆動装置９の左面側には、Ｚ軸駆動装置
１０がこのＹ軸駆動装置９により往復駆動自在に配設さ
れている。このＺ軸駆動装置１０にはヘッドベース１２
がこのＺ軸駆動装置１０により昇降自在に取付けられて
いる。ヘッドベース１２には、ＰＣＢ基板３の切削加
工、すなわち不要導体（銅箔）の除去、穴明け、および
外形加工を行なう加工ヘッド１１が取付けられている。
【００３５】
【００１５】図３は、加工ヘッド１１の先端部を示し、
ヘッドベース１２にはモータ１７において固定されてい
る。モータ１７のスピンドル２２はチャック２０を備
え、チャック２０には所定の切削ツール２１が着脱自在
に挟持されている。モータ１７の外周には、チャック２
０を取囲むフロートヘッド１４が配設されている。この
フロートヘッドは、その底面のフロート面１５から突出
する切削ツール２１の刃先の突出量を調整できるよう
に、モータ１７に対して上下位置を図示しないステッピ
ングモータ等により調整可能とされている。すなわち、
切削ツール２１の刃先角は、例えば９０°とされてお
り、その突出量により切削幅が調整できる。
【００３６】
【００１６】さらに、フロートヘッド１４の底面には、
ＰＣＢ基板３の加工面とフロート面１５との間に所定厚
の空気層を形成して切削ツール２１による切削深さを調
整するための空気を噴出させる空気噴出口１６が形成さ
れている。
【００３７】ＰＣＢ作成装置１の上板２の加工台４と加
工済ＰＣＢ受皿ユニット６との間には、フロートヘッド
１４のフロート面１５や切削ツール２１先端の高さ位
置、あるいは後述の各種ヘッドの高さを校正するために
これらを計測するリニアゲージ１８が配設されている。
また、図示しないが、上板２の下方には、ツールストア
が配設されており、各種の切削ツールが自動交換可能と
されている。符号１９はこのツール交換に先立ち、加工
終了後の切削ツール２１をチャック１３から確実に引出
すための平行引出しチャック１９である。
【００３８】
【００１７】ヘッドベース１２には複合ヘッド１３が自
動脱着可能に取り付けられている。図１において複合ヘ
ッド１３の実線で示した方はヘッドベース１２に取付け
られている状態を示し、破線で示した方は取外されたと
きに保持される位置を示している。
【００３９】図４は複合ヘッド１３の概略を示し、符号
３０はヘッドベース１２に位置決め・着脱される部分と
なる基台である。この基台３０には、ＰＣＢ基板３に対
してスプリングピンを挿入する挿入ヘッド３１、クリー
ム半田を供給する半田塗布ヘッド３２、および半田を加
熱して半田付けを行なう加熱ヘッド３３が、それぞれ昇
降装置３４，３５，３６によって昇降駆動可能に取付け
られており、動作時に破線で示す位置まで下降する。
【００４０】
【００１８】挿入ヘッド３１およびその昇降装置３４の
構造と動作については後述する。
【００４１】半田塗布ヘッド３２は、先端にクリーム半
田を吐出させるノズルを有したケース３２ｂを有し、ク
リーム半田の容器であるシリンジ３２ａを収容する。そ
してシリンジ内に所定圧、所定時間のエアを供給するこ
とにより、所定量のクリーム半田をノズルから吐出させ
る。ケース３２ｂ内にはまた、クリーム半田の温度を一
定に保つことによって粘度を安定化させ、クリーム半田
の吐出量を安定化させるための温度調整装置が収納され
ている。
【００４２】
【００１９】加熱ヘッド３３は、ハロゲンランプやレー
ザ等の光源と、その光を集光するリフレクタまたはレン
ズを備えている。ＰＣＢ基板３表面におけるスポット径
は、スプリングピンの径によって調節できることが好ま
しいが、ピン径の範囲が狭ければ固定でも許容はでき
る。スポット径の調節を行なう場合は、レンズの焦点調
整、昇降装置３６の下降位置調整、あるいは、アパーチ
ャ径の調整によって行なう。なお、加熱ヘッド３３に
は、熱風式のものを使用することもできる。
【００４３】また、この複合ヘッド１３に必要な電力、
エア、制御信号、各種センサの検出信号等を供給・伝達
するための所要のコネクタおよびカプラが、基台３０と
ヘッドベース１２にそれぞれ対応するように配設されて
おり、複合ヘッド１３の自動脱着と同時に抜き差しされ
るようになっている。
【００４４】
【００２０】図５〜図７に、挿入ヘッド３１および昇降
装置３４の詳細を示す。昇降動作の駆動源としてのシリ
ンダ４０は、取付板４１により基台３０に固定されてい
る。シリンダ４０は上下に貫通するシャフト４２を有
し、その上端にはストッパ５１が、下端にはボールジョ
イント４４を介し、連結軸４５が取付けられている。ボ
ールジョイント４４は上下部材間の曲げ応力を吸収する
ために設けられている。
【００４５】挿入ヘッド３１は一対の摺動部４６，４７
を介して基台３０に対し上下動自在に設けられている。
しかし、その可動範囲は、挿入ヘッド３１に設けられた
ストッパ部４８が基台３０に設けられた係止部により規
制される範囲である。
【００４６】
【００２１】また、基台３０にはストッパ８９が固定さ
れており、シャフト４２が下降したとき、ストッパ５１
がこのストッパ８９に当った位置で下限が規制される。
さらに基台３０にはスペーサ９１を出し入れするシリン
ダ９０が設けられており、スペーサ９１が図示破線のよ
うに出された場合には、これがストッパ５１とストッパ
８９との間に挟まることにより、上述の下限がその厚み
分上昇する。連結軸４５が下方に駆動されるとき、スト
ッパ部４８が係止部５０に当接した後は、これら下限ま
では連結軸４５が挿入ヘッド３１の内部に入り込むよう
になされているが、その詳細については後述する。な
お、この下限の切り換えはスプリングピンＳＰの挿入深
さを変化させるために行なわれるものである。
【００４７】
【００２２】図６は、挿入ヘッド３１の内部を示すもの
で、収容体５２が挿入ヘッド３１の筐体５５に対し、上
下に摺動自在に収納されている。挿入部品であるスプリ
ングピンＳＰは収容体５２に設けられた空間である収容
部５３に多数収容しておく。収容体５２には蓋５４が取
り付けられており、この蓋５４には先に説明したシリン
ダ４０によって駆動される連結軸４５が固定されてい
る。収容体５２は図示しないばね手段により、筐体５５
に対して矢印Ａの方向に付勢されており、通常図の状
態、すなわち当接部５６が接する上限に位置している。
下限は当接部５７が接する所までが可動範囲とされてい
るが、前述のようにストッパ５１により規制される連結
軸４５の下限が優先するようにしている。
【００４８】収容体５２にはスプリングピンＳＰを下方
に導くパイプ５８が貫通している。パイプ５８は筐体５
５に固定されている。パイプ５８の上端は図のように収
容体５２が上限の位置において、その漏斗状になった収
容部５３の底部に位置しているとともに、パイプ５８の
上端を斜めにカットし、スプリングピンＳＰを導入しや
すいようにしている。
【００４９】
【００２３】収容体５２とパイプ５８との間には空間５
９が設けられている。この空間５９に筐体５５に設けら
れた給気口６３からエアを供給するため、筐体５５およ
び収容体５２にはそれぞれ空気路６４，６５が穿設され
ている。これら空気路６４，６５は収容体５２が上限付
近においてのみ連絡するように、それぞれの開口部６
６，６７が筐体５５と収容体５２との摺接面に設けられ
ている。
【００５０】図７のように、空間５９の下部は収容体５
２とパイプ５８との間は狭くされ、略気密が保たれるよ
うにシール部６１とされている。一方、空間５９の上部
は収容体５２とパイプ５８との間に間隙６２が設けられ
おり、空気路６５からのエアが間隙６２から収容部５３
に吹出すようになっている。このエアは収容部５３の底
部に溜っているスプリングピンＳＰを動かし、パイプ５
８への導入を助けるものである。さらにパイプ５８の側
面には内側に向かって下向きの斜孔６８が設けられてお
り、空気路６５から送られたエアの一部をパイプ５８内
で下向きに流すようにして、パイプ５８内のスプリング
ピンＳＰの落下を促進させるようになっている。
【００５１】
【００２４】パイプ５８の下端と筐体５５の底部との間
には、紙面で左右方向に摺動自在なブロック６９が備え
られいる。ブロック６９は図示しないばね等により、矢
印Ｂの方向に付勢されている。図においてはその左端が
筐体５５内の当接部７０に接しており左限にある。この
状態で、ブロック６９のパイプ５８の真下になる位置に
は、移送孔７１が設けられており、パイプ５８を通って
落下してきたスプリングピンＳＰがこの中に収容される
ようになっている。また移送孔７１部分には、紙面に垂
直方向に、筐体５５およびブロック６９を貫通してパー
ツセンサ孔７２が穿設されており、図示しない光センサ
等のパーツセンサによって移送孔７１内のスプリングピ
ンＳＰの有無が検出できるようになっている。
【００５２】
【００２５】筐体５５内には、軸７３を支点に回動自在
なレバー７４が配設されている。レバー７４の上部には
カムフォロア７５が設けられ、下部には板ばね７６が設
けられている。収容体５２の側面にはカム面が形成され
ており、収容体５２が降下するにしたがい、カムフォロ
ア７５を左側に押しやるカム斜部７７と、その後所定位
置に保つカム平坦部７８が配設されている。収容体５２
が降下すると、これらの作用によって、レバー７４が反
時計回りに回動し、板ばね７６がブロック６９に設けた
ピン７９を右方に押して、ブロック６９が右限、すなわ
ち右端が当接部８０が接する位置まで移動するようにな
っている。
【００５３】
【００２６】筐体５５の下端には、挿入ガイド孔８２お
よび挿入ガイド８３が形成されている。この挿入ガイド
８３に対面するようにガイドばね８４が筐体５５に固定
されている。挿入ガイド８３の内面には縦溝が形成され
ており、スプリングピンＳＰはガイドばね８４によって
この溝に押圧され、挿入時の位置決めがなされる。
【００５４】筐体５５にはまた、スプリングピンＳＰを
挿入するための押棒８５をガイドする押棒ガイド孔８１
が設けられている。押棒ガイド孔８１と挿入ガイド孔８
２は一直線上にあるが、ブロック６９が右限にあると
き、移送孔７１がその線上に来るようになっている。
【００５５】
【００２７】押棒８５は押棒取付駒８６に固定されてい
る。押棒取付駒８６は、収容体５２に沿って、所定範囲
を上下に摺動可能に配設されている。押棒取付駒８６は
ばね８７によって矢印Ｄ方向に付勢されており、通常は
図のようにその下限に位置している。ばね８７の付勢力
は、スプリングピンＳＰの正常な挿入力より多少大とさ
れているので、スプリングピンＳＰが詰って挿入できな
いなどの場合には、押棒取付駒８６が付勢力Ｄに抗して
浮き上がる形となる。筐体５５には過負荷センサ８８が
設けられており、正常な挿入時には押棒取付駒８６のＰ
点がこの過負荷センサ８８に検出される。上述のような
異常時には、このＰ点が検出できないことにより、異常
（過負荷）が検出できるようにしている。なお、Ｐ点の
検出は、光学的等の手段により行なわれる。
【００５６】
【００２８】また、本実施例のＰＣＢ作成装置１には、
図１に示すようにＸ軸駆動装置８、Ｙ軸駆動装置９、Ｚ
軸駆動装置１０、加工ヘッド１１、複合ヘッド１３の着
脱、挿入ヘッド３１、半田塗布ヘッド３２、加熱ヘッド
３３等の動作を制御する駆動制御装置１００が配設され
ている。この駆動制御装置１００には、所定の動作条件
や加工データを駆動制御装置１００に出力するデータ処
理装置１０１が接続されている。このデータ処理装置１
０１には、例えば、ＣＡＤ等により回路パターンや穴等
のＰＣＢ設計データを入力するデータ入力回路、この入
力されたデータに基づいて形成すべき回路パターン、穴
および外形を加工するための加工データを作成する加工
データ生成回路１０３、所定の個所に所定のスプリング
ピンＳＰを挿入するための挿入データを作成する挿入デ
ータ生成回路１０４、所定の個所に所定量のクリーム半
田を塗布するための半田供給データを作成する半田供給
データ生成回路１０５、塗布したクリーム半田を加熱し
てスプリングピンＳＰを半田付けするための加熱データ
を作成する加熱データ生成回路１０６がそれぞれ配設さ
れている。
【００５７】
【００２９】次に、本実施例の作用について図８〜図１
３を参照して説明する。
【００５８】まず、図８（ａ）のように、加工すべきＰ
ＣＢ基板３のおもて面側には予め下敷となる下敷基板１
１０を貼合せておく。これは、ＰＣＢ基板３を貫通して
切削するときに加工台４を切削してしまわないためのも
のであり、所定の工程後に容易にはがせるように両面粘
着テープ等によって行なう。さらに２箇所に両者を貫通
する基準穴１１１を明けておく。このように準備したＰ
ＣＢ基板３をＰＣＢ作成装置１の未加工ＰＣＢセット部
５にセットすると、ＰＣＢ移動装置７により加工台４に
移載されて図示しない基準ピンにより基準穴１１１にて
位置決めされ、続いて真空吸着により加工台４に固定さ
れる。その後、基準ピンは加工中の各ヘッドが接触しな
いように引き込まれるようになっている。
【００５９】最初に加工ヘッド１１により切削加工が行
なわれるが、このときは複合ヘッド１３はヘッドベース
１２には取付けない。これによりヘッドの重量を最低限
にでき、加工精度と加工速度を損なうことが避けられ
る。
【００６０】
【００３０】次に、図８（ｂ）に示すように、ＰＣＢ基
板３の裏面の回路パターンが削り出される。これは、所
定の切削ツール２１をチャックした加工ヘッド１１が、
Ｘ軸駆動装置８、Ｙ軸駆動装置９、Ｚ軸駆動装置１０に
より、矢印のように昇降動作と平面移動を行ないなが
ら、銅箔の不要部分１１２を切削除去することによって
なされる。この後、裏面の回路パターン形成が終了した
ＰＣＢ基板３を、一旦ＰＣＢ作成装置１から降ろし、裏
表を反転してから再び下敷基板１１０に基準穴１１１を
合わせて貼合せる。これを再びＰＣＢ作成装置１にセッ
トし、図８（ｃ）に示す加工を行なう。この加工順序
は、例えば、ＰＣＢ基板おもて面の銅箔の不要部分１１
２、通常の穴１１４、スルーホールとすべき穴すなわち
スプリングピンＳＰの挿入穴１１５、基準穴１１６、基
板外形１１７、の順とする。なお、基準穴１１６は、次
工程で再度ＰＣＢ基板３を外す場合に下敷基板１１０と
を再度位置決めするために、スプリングピン１１８を挿
入する穴である。これは、例えば、回路パターン、穴、
外形の加工後に、半田レジストや表示印刷の印刷、プリ
フラックスの塗布を行なう場合に必要となる。なお、ス
プリングピン１１８は、半田付け用のものである必要は
ない。
【００６１】
【００３１】図８（ｄ）は、そのような加工を行なった
後、再再度、加工台４にセットされた状態を示し、以後
のスプリングピンＳＰ挿入、クリーム半田塗布、加熱
（半田付け）は、この状態で連続して行なわれる。同図
は、挿入ヘッド３１によりスプリングピンＳＰが挿入さ
れている様子を示している。まず、制御すべき内容がス
プリングピンＳＰ挿入、クリーム半田塗布、加熱のいず
れかであると、駆動制御装置１００は複合ヘッド１３を
ヘッドベース１２に着装するように制御する。そして、
これら３種の工程は、Ｚ軸駆動装置１０により加工ヘッ
ド１１がＰＣＢ基板３に触れない所定の上昇位置に保持
された状態でなされ、基台３０に配設された所要のヘッ
ドが各昇降装置により必要量降下されて行なわれる。
【００６２】スプリングピンＳＰの挿入に必要な、穴位
置（ＸＹ座標）、挿入深さ、すなわちＰＣＢ基板３の表
裏面からの突出し長さの制御情報は、入力されたＰＣＢ
設計データから挿入データ生成回路１０４により作成さ
れる。挿入動作の詳細は後述する。
【００６３】
【００３２】続いて、図１０（ａ）に示すように、半田
塗布ヘッド３２によりクリーム半田１２０が塗布され
る。次に、同図（ｂ）に示すように、加熱ヘッド３３に
より塗布されたクリーム半田１２０が加熱・半田付けさ
れ、ＰＣＢ基板３上の銅箔とスプリングピンＳＰとの接
合部に半田フィレット１２０が形成され、半田付けが完
了する。ここで、スプリングピンＳＰの径が小さい場合
は、クリーム半田の塗布位置が図のようにスプリングピ
ンＳＰの近傍に１箇所であっても、溶融した半田が毛管
現象により、スプリングピンＳＰの全周に行き渡るので
充分である。ただし加熱位置は、スプリングピンＳＰ、
銅箔ランドおよび塗布したクリーム半田１２０を均一に
加熱するため、スプリングピンＳＰを中心としたクリー
ム半田１２０を含む円形等の形状にすることが好まし
い。
【００６４】
【００３３】スプリングピンＳＰの径が大きい場合は、
シリンジ３２ａに供給するエアの量をその供給時間を長
くして、１箇所当たりのクリーム半田１２０の塗布量を
多くすることができるが、図１１（ａ）に示すように、
スプリングピンＳＰの周囲に複数個所塗布してもよい。
後者の場合は、ノズルが１個の場合には半田塗布ヘッド
３２の昇降および座標移動時間分、時間が余計にかかる
が、半田フィレット１２１の形状を均一にするには前者
より好ましい。なお、この時間を短縮するために、ノズ
ルを複数個設けたものを使用してもよく、さらに、各ノ
ズルの間隔がスプリングピンＳＰのピン径に応じて可変
できるようにすれば、広範囲のピン径に迅速に対応する
ことができる。
【００６５】一方、図１１（ｂ）は、１個のノズルをス
プリングピンＳＰの周囲に周回させる方法であり、塗布
時間は多少長くなるが、ノズルが１種類でよいという利
点がある。
【００６６】
【００３４】クリーム半田１２０の塗布位置（ＸＹ座
標）は、入力されたＰＣＢ設計データから半田供給デー
タ生成回路１０５により作成される。すなわち、ＰＣＢ
設計データ中の穴情報のうちスルーホールの指示がある
穴を抽出し、その穴径に応じた塗布位置または軌跡を求
める。
【００６７】加熱ヘッド３３が加熱すべき加熱位置（Ｘ
Ｙ座標）は、入力されたＰＣＢ設計データから加熱デー
タ生成回路１０６により作成される。すなわち、ＰＣＢ
設計データ中の穴情報のうちスルーホールの指示がある
穴を抽出し、その座標をデータとする。加熱時間につい
ては、最大径のスプリングピンＳＰ対して十分な熱量が
得られる一定の時間としてもよいが、径の小さなものの
過熱を避けるため、径に応じた加熱時間を設定するのが
好ましい。さらに、同一の径であっても、回路パターン
（銅箔）の広さにより、加熱時間を調整することもでき
る。すなわち、例えば、銅箔が広い部分では放熱効果が
大きく、同じ熱量では半田付けが不完全となるおそれが
あるからである。この加熱時間の調整は、ＰＣＢ設計デ
ータ中の回路パターン情報からパターンの広さを判別し
て行なうことができる。
【００６８】
【００３５】挿入動作について、図１２およびその要部
を示す図１３を参照して詳述する。これらの図におい
て、ストロークとはシリンダ４０のシャフト４２の移動
量を単位ミリメートルで表わしたもので、上限において
ストローク＝０とし、下方を正方向としてある。
【００６９】図１２（ａ）は初期状態であり、筐体５５
はそのストッパ部４８が基台３０の係止部４９に当接し
て上限の位置にある。挿入ガイド８３はＰＣＢ基板３面
から所定の高さにあり、挿入ヘッド３１はＸＹ方向に移
動可能である。筐体５５内部の各部材の状態は、前述の
図６と同一である。
【００７０】
【００３６】図１２（ｂ）はストローク＝６のときの状
態で、ストッパ部４８が基台３０の係止部４９に当接し
て下限の位置にある。筐体５５内部の各部材の状態には
変化がない。図１３（ａ）のように、およびその上方の
パイプ５８内には、スプリングピンＳＰ1 ，ＳＰ2 が積
み重なっている。ここで、スプリングピン長の公差を考
慮し、ブロック６９の厚みをスプリングピン長の最小値
とするとともに、パイプ５８の下端とブロック６９との
間には、ギャップ１３０を設けてある。このギャップ１
３０は前記公差の幅である。これにより、スプリングピ
ン長のバラツキが公差内であれば、確実に分離すること
ができる。
【００７１】
【００３７】図１２（ｃ）および図１３（ｂ）はストロ
ーク＝１２の状態を示し、レバー７４が前述のカム作用
により回動して、ブロック６９が移動し、移送穴７１が
挿入ガイド孔８２の真上、すなわち押棒８５の真下に位
置する。スプリングピンＳＰ1 は挿入ガイド孔８２に落
下するが、ガイドばね８４により係止して外部には落下
しない。
【００７２】図１２（ｄ）および図１３（ｃ）はストロ
ーク＝２２．５の状態を示し、押棒８５がさらに降下し
て、ＰＣＢ基板３の挿入穴１１５にスプリングピンＳＰ
1 を挿入しきった状態である。押棒８５先端の下限は、
図５におけるスペーサ９１をシリンダ９０によって突出
させることで、その厚み分上昇させることができる。こ
れにより、スプリングピンのＰＣＢ基板表面からの突出
量が増加される。
【００７３】
【００３８】スプリングピンＳＰ1 の挿入後は、上述の
逆の過程で図１２（ａ）の初期状態まで戻る。なお、ス
トローク＝１２まで戻った時点で、次に挿入すべきスプ
リングピンＳＰ2 がブロック６９の移送穴７１に落下す
る。このように、シリンダ４０の１ストロークにおいて
スプリングピンＳＰの供給、分離、挿入ができる。
【００７４】図１４は、図４の複合ヘッド１３におい
て、基台３０に挿入ヘッド３１、半田塗布ヘッド３２、
および加熱ヘッド３３を配設する場合の他の例を示すも
のである。図１４では、垂直運動が必要な挿入ヘッド３
１を中央に垂直に配置し、半田塗布ヘッド３２、および
加熱ヘッド３３は傾けても支障がないため、動作方向が
ＰＣＢ基板３上の所定位置に向かうように傾けて配置し
たものである。これによれば、複合ヘッド１３のＸＹ座
標を移動せずに、挿入から加熱までの工程が行なえる。
【００７５】
【００３９】なお、上記実施例においては、スプリング
ピンの長さおよび径は一種類で、挿入深さのみ選択可能
なものを示したが、スプリングピンの長さまたは径が複
数種類必要な場合は、例えば図１５に示すように、複合
ヘッド１３に異なる品種の挿入ヘッド３１，３１a を並
設すればよい。
【００７６】図１６は、異なる径のスプリングピンを挿
入する場合の例を示すもので、パイプ５８，５８a には
異なる径のスプリングピンが供給されている。これをブ
ロック６９a の移動方向によりいずれかを挿入ガイド孔
８２に導くことで、打ち分ける。ただし、径の差は大き
くはとれない。なお、同一径、同一長のスプリングピン
であっても、材料の板厚が異なればその内径の違うもの
が得られるから、このような手法を併用すればバリエー
ションを増すことができる。
【００７７】
【００４０】１個の挿入ヘッド３１を用いて異なる径ま
たは長さのスプリングピンを挿入するには、この径や長
さに関係する部分のみを交換式とする方法がある。例え
ば、図６において、パイプ５８、押棒８５、ブロック６
９、ガイドばね８４、および挿入ガイド８３部分を、筐
体５５の下端部と共に一括して分離・交換可能としてお
くとよい。
【００７８】また、上記実施例では、スルーホール部材
としてスプリングピンを用いたが、形状は任意であり、
コイルばね状のものや、リード線を通さない場合には単
に棒状のものでもよい。
【００７９】さらに、上記実施例では、複合ヘッド１３
を自動着脱式としたが、自動でなくても十分な効果が得
られる。
【００８０】なお、本発明は上記実施例の構成のものに
限定されることはなく、本発明の技術的思想を逸脱しな
い範囲で変更が可能である。
【００８１】
【００４１】
【００８２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、少
量生産のスルーホールＰＣＢが能率的に作成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＣＢ作成装置の一実施例を示す平面
図である。
【図２】本発明のＰＣＢ作成装置を示す正面図である。
【図３】図１のＰＣＢ作成装置の加工ヘッドの先端部を
示す断面図である。
【図４】図１のＰＣＢ作成装置の複合ヘッドの概略を示
す側面図である。
【図５】図４の複合ヘッドの挿入ヘッドとその昇降装置
を示す正面図である。
【図６】図５の挿入ヘッドの内部を示す断面図である。
【図７】図６の一部を示す拡大図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は本発明による加工工程を
示す断面図である。
【図９】本発明に使用されるスプリングピンを示す側面
図である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明によ
るクリーム半田塗布および加熱工程を示す側面図であ
る。
【図１１】図１０（ａ），（ｂ）はクリーム半田塗布の
他の実施例を示す平面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｄ）は本発明による挿入動
作を説明する断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図１２
（ｂ）〜（ｄ）の要部を示す断面図である。
【図１４】本発明の複合ヘッドの他の実施例を示す側面
図である。
【図１５】本発明の複合ヘッドの異なる品種のスプリン
グピンを挿入する場合の実施例を示す側面図である。
【図１６】本発明の挿入ヘッドの異なる径のスプリング
ピンを挿入する場合の実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１…ＰＣＢ作成装置 ２…上板 ３…ＰＣＢ基板 ４…加工台 ８…Ｘ軸駆動装置 ９…Ｙ軸駆動装置 １０…Ｚ軸駆動装置 １１…加工ヘッド １２…ヘッドベース １３…複合ヘッド １４…フロートヘッド ２０…チャック ２１…切削ツール ２２…スピンドル ３０…基台 ３１，３１a …挿入ヘッド ３２…半田塗布ヘッド ３３…加熱ヘッド ３４，３５，３６…昇降装置 ４０，９０…シリンダ ４２…シャフト ４５…連結軸 ４６，４７…摺動部 ４８…ストッパ部 ４９，５０…係止部 ５２…収容体 ５５，５５a …筐体 ５８，５８a …パイプ ６４，６５…空気路 ６８…斜孔 ６９，６９a …ブロック ７２…パーツセンサ孔 ７４…レバー ７５…カムフォロア ８３…挿入ガイド ８４…ガイドばね ８５…押棒 ８６…押棒取付駒 ８７…ばね ８８…過負荷センサ ９１…スペーサ １００…駆動制御装置 １０１…データ処理装置 １０２…データ入力回路 １０３…加工データ生成回路 １０４…挿入データ生成回路 １０５…半田供給データ生成回路 １０６…加熱データ生成回路 １１０…下敷基板 １２０…クリーム半田 １２１…半田フィレット １３０…ギャップ ＳＰ，ＳＰ1 ，ＳＰ2 …スプリングピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 亮 東京都大田区大森西４丁目15番５号 パイ オニア株式会社大森工場内 (72)発明者 下村 清志 東京都大田区大森西４丁目15番５号 パイ オニア株式会社大森工場内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＰＣＢ基板を位置決めして固定する加工
    台と、前記ＰＣＢ基板に形成すべき回路パターンの位置
    ・形状を示す導体情報と穴の位置を示す穴位置情報とこ
    の穴の径を示す穴径情報と前記穴をスルーホールとする
    場合の指示を示すスルーホール指示情報とを入力するデ
    ータ入力手段と、前記入力された導体情報と穴位置情報
    と穴径情報とに基づいて前記ＰＣＢ基板を切削加工する
    切削加工手段と、前記入力された穴位置情報と穴径情報
    とスルーホール指示情報とに基づいて所定のスルーホー
    ル部材を挿入する挿入手段を備えたことを特徴とするＰ
    ＣＢ作成装置。
  2. 【請求項２】 前記入力された少なくとも穴位置情報と
    スルーホール指示情報とに基づいて前記挿入されたスル
    ーホール部材を半田付けするためのクリーム半田を所定
    位置に塗布する塗布手段をさらに備えた請求項１記載の
    ＰＣＢ作成装置。
  3. 【請求項３】 前記塗布手段により塗布されるクリーム
    半田の量が前記入力された穴径情報に応じて調整される
    ことを特徴とする請求項２記載のＰＣＢ作成装置。
  4. 【請求項４】 前記入力された少なくとも穴位置情報と
    スルーホール指示情報とに基づいて前記挿入されたスル
    ーホール部材を半田付けするために所定個所を加熱する
    加熱手段をさらに備えた請求項２記載のＰＣＢ作成装
    置。
  5. 【請求項５】 前記加熱手段により加熱する熱量が前記
    入力された導体情報に応じて調整されることを特徴とす
    る請求項４記載のＰＣＢ作成装置。
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