JPH0831685B2 - 糊状接合剤の塗布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばクリームハンダや接着剤等の糊状
接合剤をプリント回路基板などに塗布する際に用いて好
適な糊状接合剤の塗布装置に関する。

［従来の技術］ 従来よりプリント回路基板（以下、PCBと略称する）
にチップ部品をハンダ付けする方法として、PCBのハン
ダ付け位置に所定量のクリームハンダを付着させると共
にハンダ付け位置にチップ部品を装着し、この後PCBを
電気炉で加熱してクリームハンダを溶融させることによ
りチップ部品を固着するようにしたリフローハンダ付け
が知られている。

このようなリフローハンダ付けにおいてクリームハン
ダをPCBに塗布する方法としては、従来より、密閉容器
内に充填されたクリームハンダをノズルから吐出させて
所定位置にグリームハンダを塗布するディスペンサ方式
（例えば、特開昭59−130561号公報参照）と、所望のハ
ンダ付はパターンに形成されたメタルマスクをPCBに密
着させた状態でハンダを付着させることにより、ハンダ
をPCBに選択的に印刷する印刷方式（例えば、特開昭63
−119977号公報参照）の二種類の方法が提供されている
が、特にクリームハンダの供給量を多くして厚く塗布す
る必要がある場合や、既にチップ部品が装着された凹凸
状をPCBにクリームハンダを塗布する必要がある場合に
は専らディスペンサ方式が用いられていた。

そして、上述のディスペンサ方式によりPCBにハンダ
塗布を行うに際して、特に複数箇所にハンダを塗布する
必要がある場合には、塗布時間の短縮のため、複数のデ
ィスペンサを用意して塗布を同時に行うか、あるいは第
12図に示すようにシリンジ１の先端に多数のノズル２を
備えたマルチノズル式のディスペンサを用意して、シリ
ンジ１内に充填されるクリームハンダを各ノズル２から
同時に吐出させて塗布を行うようになっていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述のように多数のディスペンサを用
いて多点塗布する方法にあっては、塗布箇所が数十箇所
にも及ぶような場合には設備費との兼ね合い等から到底
そのような数のディスペンサを用意することはできず、
結局何本かのディスペンサによってクリームハンダを順
次所要量づつ塗布することになり塗布時間の長時間化が
避けられなかった。

また、マルチノズル式のディスペンサを用いる場合
は、シリンジ１内に充填されたクリームハンダが各ノズ
ル２の口径に応じて分配されてPCBに同時に供給される
ことになるが、実際にはノズル詰まりの発生などによっ
て各ノズル２の吐出抵抗が変動するため、各々のノズル
２からのハンダ吐出量が安定せず塗布量のバラツキが大
きくなるという欠点がある。また、ノズル２の本数も一
度に吐出可能なクリームハンダの量や吐出圧との兼ね合
いから現実的には10本程度が限界で、それ以上の塗布箇
所に対応することは不可能であった。

これらの欠点を解決せんとしてメタルマスクを用いる
印刷方式においてメタルマスクの肉厚を厚くしてクリー
ムハンダ塗布量の増大を図るという試みも為されたが、
期待されたほどクリームハンダの塗布量は増大せず、ま
た依然としてメタルマスクを用いる方法ではチップ部品
装着後のPCBにクリームハンダを塗布することができな
いため実用には至らなかった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、
PCB等の回路基板の複数の接合剤塗布位置にクリームハ
ンダや接着剤等の糊状接合剤を塗布するに際して、所要
量の糊状接合剤を短時間で確実に多点塗布することがで
きる塗布装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明は、PCB等の回
路基板と該回路基板に装着される部品とを固着する糊状
接合剤を、前記回路基板の複数の接合剤塗布位置に塗布
する糊状接合剤の塗布装置であって、前記回路基板と対
向する一方の面と他方の面を貫く複数の貫通孔が形成さ
れた塗布基板と、基端が前記塗布基板の前記各貫通孔に
挿入されて固定され先端が前記回路基板の各接合剤塗布
位置に向かって延びる複数の供給管と、前記塗布基板の
他方の面を転動自在に設けられたローラとから糊状接合
剤の塗布装置を構成した。

［作用］ 上記構成の塗布装置を用いて糊状接合剤を塗布するに
は、まず塗布基板の他方の面に糊状接合剤を載置し、こ
の後ローラを塗布基板の他方の面に沿って転動させる。
すると、糊状接合剤はローラの転動に伴って各供給管に
順次押し込まれ、供給管の先端より回路基板の各接合剤
塗布位置に順次塗布される。

［実施例］ 以下、第１図ないし第３図を参照して、本発明の実施
例を説明する。

第１図（ａ）に示すように本実施例の塗布装置は、既
にチップ部品3a〜3cが装着されたプリント回路基板（以
下PCBと省略する）３と対向して配設される平板状の塗
布基板４と、該塗布基板４の下面（一方の面）4a側から
突出させて設けられた複数の供給管５と、塗布基板４の
上面（他方の面）4b側に配設されたローラ６とから概略
構成されている。

以下詳細を説明すれば、上記塗布基板４は第２図に示
すようにPCB3よりも僅かに大きく定められ、PCB3に対し
て接離自在に設けられると共に、第３図に示すようにそ
の上面4bはクリームハンダの付着を防止するためニッケ
ルメッキ層７で覆われている。また、第１図（ａ）及び
第２図に示すように、塗布基板４がPCB3と対向して配設
された際にPCB3の各ハンダ塗布位置（接合剤塗布位置）
P1と対向する位置には塗布基板４の下面4aと上面4bを貫
く複数の貫通孔８が形成されている。

一方、上記各供給管５はいずれもステンレス製の円管
で、第３図に詳細に示すように各供給管５の基端は上記
塗布基板４の各貫通孔８に嵌装されて固着され、各基端
の口元は上記ニッケルメッキ層７と共に一体的に面取り
されている。また、各供給管５の先端は塗布基板４の下
面4aから下方に向かって一直線状に延び、塗布基板４が
PCB3と対向して配設された際にそれぞれの口元が各接合
剤位置P1の近傍に位置するようになっている。そして、
各供給管５の先端口元には当該供給管５の先端開口径を
小さくする絞り口９が形成されている。

また、第１図（ａ）及び第２図に示すように上記ロー
ラ６は塗布基板４とほぼ同一幅に形成された円筒状のウ
レタンロール6aの中心に鋼棒6bを挿通してなるもので、
鋼棒6bの手前側の端部が図示せぬ移動機構に回転自在に
支持されて塗布基板４の長手方向に移動自在とされてい
る。そして第２図に示すように鋼棒6bの他端部にはピニ
オンギヤ10が嵌装されており、上記塗布基板４の長手方
向に沿って配設されたラック11と噛み合わされて、ウレ
タンロール6aをその移動に伴って鋼棒6bの回りに回転さ
せるようになっている。

以下のように構成された塗布装置を用いてPCB3の各ハ
ンダ塗布位置P1にクリームハンダを塗布するには、まず
第１図（ａ）に示すようにローラ６を塗布基板４の一端
（図では右端）に位置させた状態で塗布基板４をPCB3と
対向する位置に配置する。続いて塗布基板４の上面4b
に、PCB3のすべてのハンダ塗布位置P1に塗布するに十分
足りる量のクリームハンダ12を載置し、この後、第１図
（ｂ）に示すようにローラ６を塗布基板４の一端から他
端まで一定速度で移動させる。すると、ウレタンロール
6aはピニオンギヤ10とラック11の噛み合いによって軸線
回りに反時計方向に回転しつつ塗布基板４の上面4bを左
方に移動し、これにより第３図に示すようにクリームハ
ンダ12はウレタンロール6aの回転に伴って順次供給管５
の内部に押し込まれ、さらにウレタンロール6a周面から
与えられる圧力により供給管５の絞り口９から吐出させ
られてPCB3の接合剤塗布位置P1に供給される。従ってロ
ーラ６が塗布基板４の他端に達するまでにPCB3のすべて
の接合剤塗布位置P1にクリームハンダ12が塗布され、こ
の後第１図（ｃ）に示すようにPCB3を塗布基板４から離
脱させればクリームハンダ12の塗布が完了してPCB3が後
工程へと送られる。

このように本実施例の塗布装置にあっては、ローラ６
の一回の移動でPCB3の各ハンダ塗布位置P1にクリームハ
ンダ12が塗布されるため、塗布時間は従来のディスペン
サ方式に比して大幅に短縮される。ちなみに本実施例の
塗布装置を用いた場合の塗布時間を従来のディスペンサ
方式の場合のそれと比較する実験を行ったところ、供試
PCB上の70箇所に及ぶハンダ塗布位置を本実施例の塗布
装置は僅か４秒で塗布できたのに対し、ディスペンサを
用いた場合にはすべての塗布を完了するまで70秒を要し
た。

また、本実施例の塗布装置にあっては、各供給管５に
ウレタンロール6aの周面から独立して吐出圧がかけられ
るので各々の供給管５のハンダ吐出量は他の供給管５の
影響を受けずに安定し、それぞれの口径に見合った量の
クリームハンダ12が確実に各ハンダ塗布位置P1に塗布さ
れる。

ここで、以上の説明ではクリームハンダ12の塗布量が
原則として供給管５の口径で決定されるものとして説明
したが、本実施例の塗布装置ではこの他にも塗布量を左
右する条件が幾つか存在し、以下順を追って説明する。

まず、供給管５の口径が同一であっても、基端側の口
元を第３図に示すように面取りするか、あるいはザグリ
加工により拡径したものは、これらの処理を行わない直
線状のものに比して内部に押し込まれるクリームハンダ
12の量が増加し塗布量が多くなる。

また、塗布量はウレタンロール6aの周面と塗布基板４
の上面4bとの間の相対すべり量によっても左右される。
すなわち、第２図に示すようにウレタンロール6aの回転
はその移動に伴ってピニオンギヤ10とラック11との噛み
合いが進行することで生じるものであるから、ピニオン
ギヤ10のピッチ円直径d₁とウレタンロール6aの直径d₂と
が異なる場合にはウレタンロール6aの周速はウレタンロ
ール6aの移動速度と一致せず、ウレタンロール6aの周面
と塗布基板４の上面4bとの間にはすべりが発生すること
になる。そして、第２図に示すようにピニオンギヤ10の
ピッチ円直径d₁よりウレタンロール6aの直径d₂が小さい
場合には、ウレタンロール6aはその回転方向（第３図に
おいて矢印Y1方向）にすべりつつ塗布基板４上を移動
し、これによりクリームハンダ12がより多く供給管５内
に押し込まれて塗布量が増大する。反対にピニオンギヤ
10のピッチ円直径d₁よりもウレタンロール6aの直径が小
さい場合にはウレタンロール6aはその回転方向と逆向き
にすべりつつ塗布基板４を移動し、これにより供給管５
内部へのクリームハンダ12の充填が妨げられて塗布量が
減少する。

そして上記の条件以外にも、ウレタンロール6aの周面
と塗布基板４の上面4bとの間の面圧やウレタンロール6a
の移動速度、あるいは塗布基板４の上面4bの面粗度、さ
らにはクリームハンダ12の粘度が環境温度いよっても塗
布量は左右され、従って本実施例の塗布装置にあって
は、以上の条件と塗布量との定量的関係をつかんでおけ
ばPCB3の各ハンダ塗布位置P1に塗布されるクリームハン
ダ12の量をより精度良く所望の塗布量と一致させること
ができる。

次に、上記実施例についての幾つかの変形例を第４図
ないし第９図を参照して順次説明する。

第４図（ａ）〜第４図（ｊ）は供給管の種々の変形例
を示すものである。第４図（ａ）に示す変形例は単純な
中空円筒状の供給管５を貫通孔８に固着しただけのもの
であり、市販の管材を切断することにより容易に作成で
きるという利点がある。これに対し第４図（ｂ）に示す
変形例は供給管５の基端に面取り加工を施したもので、
このような形状にすることにより上述の実施例で述べた
ようにハンダ塗布量の増加を図ることができる。これと
同様の効果を図ったものが第４図（ｃ）に示す変形例
で、この変形例は貫通孔８の口元にざぐり加工を施すこ
とによって供給管５の基端口元部分を拡径させて供給管
５内に押し込まれるクリームハンダの量の増加を図って
いる。そして、これらの変形例をさらに改良したものが
第４図（ｄ）ないし第４図（ｅ）に示す変形例で、これ
らの変形例は上述の実施例（第３図参照）にも見られた
ように、供給管５の先端に開口径を小さくする絞り口９
が形成されており、このような絞り口９を設けることに
より供給管５の先端からのクリームハンダの離れが良く
なるという効果が得られる。

また、第４図（ｆ）に示す変形例は、PCBのハンダ塗
布位置の形状が楕円状に形成されている場合に、これに
合わせて供給管５の断面を楕円状に形成したものであ
り、このように本発明の塗布装置にあってはハンダ塗布
箇所の形状に合わせて供給管５の断面形状を変更するこ
とで異形塗布にも容易に対応できる。

さらに、第４図（ｇ）及び第４図（ｈ）に示す変形例
は、それぞれ供給管５の先端をPCB3に対して斜め方向に
切り欠くかあるいは角形にぬすむことによって供給管５
の口元を側方に開放させたものであり、これらの供給管
５にあっては、先端の開放された側を、PCB上に仮止め
された部品とPCBとの接合部に対向させてハンダを吐出
させることにより、上記接合部の周囲にハンダを盛り付
けることができる。また、これらの変形例は、単純な中
空円筒状をなす供給管５を対象とするものに止どまら
ず、第４図（ｉ）に示すように、既に説明した供給管５
の基端側に面取りを施すと共に先端に絞り口９を設けた
もの（第４図（ｄ）参照）と併せて実施することも当然
に可能である。

そして第４図（ｊ）に示す変形例は、特にPCBにリー
ド線付き部品を装着した後にクリームハンダを塗布する
場合に好適な変形例で、この変形例は供給管５の先端を
拡径させることによって供給管５の内部にPCB3から突出
するリード線付き部分のリード13を挿入させ、この状態
でクリームハンダを吐出させることによりリード13に邪
魔されることなく供給管５をPCB3に接近させてリード13
の周囲にクリームハンダを塗布できるようになってい
る。

このように上述の構成の塗布装置にあっては、供給管
５の形状を変形することにより、種々の塗布形態に容易
に対応することができる。

次に、第５図ないし第８図を参照してローラの移動に
関する種々の変形例を説明する。

第５図（ａ）〜第５図（ｄ）に示す変形例は単一のロ
ーラ６を往復移動させて塗布を行うようにしたもので、
この変形例ではローラ６は塗布基板４の上面4bに対して
昇降自在に設けられている。このようなローラ６を備え
た塗布装置にあっては、まず第５図（ａ）に示すように
塗布基板４の上面4bにクリームハンダ12を載置し、つい
で第５図（ｂ）に示すようにローラ６を塗布基板４の上
面4bの右端から左端に向かって移動させてPCBにクリー
ムハンダ12を塗布させる。このようにして塗布が終了し
たら、第５図（ｃ）に示すようにローラ６を塗布基板４
の上面4bから上昇させると共に残余のクリームハンダ12
をまたぐようにして水平方向に移動させ、この後再度塗
布基板４の上面に下降させてクリームハンダ12の反対側
に移動させる。そして、この後クリームハンダ12の塗布
されたPCBを新たなPCBと差し替え、第５図（ｄ）に示す
ようにローラ６を塗布基板４の右端に向けて移動させれ
ば新たなPCBにクリームハンダ12が塗布される。以上の
ように、この変形例の塗布装置ではローラ６が塗布基板
４を往復動して塗布が繰り返されるのでハンダ塗布効率
の向上を図ることができる。

また、第６図（ａ）〜第６図（ｄ）に示す変形例は塗
布基板４の長手方向に沿って２個のローラ14、15を並設
したものであり、これら各ローラ14、15は、上述の実施
例と同様に自身の軸線回りに回転自在、かつ塗布基板４
の長手方向に沿って移動自在に設けられると共に、塗布
基板４の上面4bに対して昇降自在に設けられている。そ
して、このような構成のローラ14、15を備えた塗布装置
にあっては、まず第６図（ａ）に示すように右側のロー
ラ14を塗布基板４の上面4bに密着させ左側のローラ15を
離間させた状態で各ローラ14、15を塗布基板４の左端に
向かって移動させてクリームハンダ12の塗布を行う。つ
いで、第６図（ｂ）に示すように右側のローラ14を塗布
基板４から離間させると共に左側のローラ15を密着さ
せ、この後第６図（ｃ）に示すように各ローラ14、15を
塗布基板４の右端に向かって移動させて塗布を行い、そ
して再び第６図（ｄ）に示すように各ローラ14、15をそ
れぞれ塗布基板４に対して密着、離間させ、以下同様手
順を繰り返してクリームハンダ12の塗布を続行する。こ
のように本変形例では単一ローラ６の場合に比して往復
動作の切換時にローラ14、15の水平動作が不要となり、
また各ローラ14、15の上昇下降動作も同様に行われるた
めに切換時間が短縮され、より一層の効率化が図れる。

そして、第７図（ａ）〜第７図（ｄ）に示す変形例は
上述の単一ローラ６に、該ローラ６と同一幅に形成され
た平板状のスクレーパ16を並設したものであり、上記ス
クレーパ16はローラ６と共に塗布基板４の長手方向に沿
って移動自在、かつ塗布基板４の上面4bに対して昇降自
在に設けられている。そして、このようなスクレーパ16
を備えた塗布装置にあっては、第７図（ａ）に示すよう
にローラ６を塗布基板４の上面4bに密着させると共にス
クレーパ16を上面4bの上方に待機させた状態で、第７図
（ｂ）に示すようにローラ６を塗布基板４の右端から左
端まで移動させることによりクリームハンダ12を塗布を
行う。ついで、第７図（ｃ）に示すようにローラ６を上
昇させると共にスクレーパ16を塗布基板４の近傍まで下
降させた後、スクレーパ16を塗布基板４の右端に向けて
移動させることによりクリームハンダ12を塗布基板４の
上面4bに均一に広げる。そして、第７図（ｄ）に示すよ
うにローラ６を再び下降させると共にスクレーパ16を上
昇させ、以下同様手順の繰り返しでクリームハンダ12の
塗布を続行する。このように本変形例では一回のハンダ
塗布後、次回のハンダ塗布に移行する際に、スクレーパ
16がローラ６によって塗布基板４の端部に寄せ集められ
たクリームハンダ12を上面4b全体に均一に広げるため、
繰り返しハンダ塗布を行う場合でも塗布基板４の各供給
管５周囲におけるクリームハンダ12の部分的な不足が発
生せず、PCBに塗布されるクリームハンダ12の量のバラ
ツキが長期に渡って防止される。

また、第８図（ａ）に示す変形例はローラ６の両端に
該ローラ６の進行方向に突出するフッ素樹脂製のハンダ
案内部材17を配設したものである。このようなハンダ案
内部材17が設けられた塗布装置にあっては、ローラ６の
移動に伴いクリームハンダ12がローラ６の両端に向かっ
て広がっても案内部材17によってせき止められてローラ
６両端からの逃げが防止されるため、クリームハンダ12
の無駄な消費が生じない。なお、ハンダ案内部材17は単
一のローラ６による塗布装置に限らず複数のローラによ
る塗布装置でも適用できる。例えば第８図（ｂ）に示す
ように２個のローラ14、15が並設された塗布装置（第６
図参照）の場合には、ハンダ案内部材17をＴ字状に形成
して各ローラ14、15の隙間を閉塞するように配置すれば
良い。

なお、以上説明した実施例及び各変形例では塗布装置
の使用される塗布工程とPCBへの部品取付工程との関連
を明確にしていないが、その一般的な例を示せば、第９
図（ａ）に示すようにまずPCB3のハンダ塗布位置P1にク
リームハンダ12を塗布し、この後第９図（ｂ）に示すよ
うにPCB3にコイル18等のリード付き部品を装着して電気
炉で加熱することができる。また第10図（ａ）に示すよ
うに、既にコイル18等のリード付き部品が装着されたPC
B3に枠足19を取り付ける際に、先端が切り欠かれた供給
管５（第４図（ｇ）参照）を用いて枠足19の接合部周囲
にクリームハンダ12を盛り付け、この後PCB3を電気炉で
加熱して第10図（ｂ）に示すように枠足19を固着させる
こともでき、さらには第11図（ａ）に示すようにPCB3か
らリード20aが付き出すような部品20を先に仮止めする
場合でも、先端が拡径された供給管５（第４図（ｊ）参
照）を用いてリード20aを供給管５の内部に挿入させた
状態でクリームハンダ12を塗布し、この後PCB3を電気炉
で加熱するといったこともできる。

また、以上の実施例や各変形例では特にクリームハン
ダをPCBに塗布する場合について説明しているが、本発
明の塗布装置にあってはこれに限らずチップ部品をPCB
に仮止めするための接着剤など、あらゆる種類の糊状接
合剤の塗布に適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の塗布装置にあって
は、ローラの一回の転動により糊状接合剤が各供給管の
先端から回路基板の各接合剤塗布位置に塗布されるの
で、接合剤塗布位置が数十箇所に及ぶような場合でも極
めて短時間に塗布を完了することができる。そして、各
供給管にローラの周面から独立して吐出圧がかけられる
ので各々の供給管からの糊状接合剤の吐出量は他の供給
管の影響を受けずに安定し、所要量の糊状接合剤が確実
に回路基板の各接合剤塗布位置に塗布される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す図で、第
１図（ａ）ないし第１図（ｃ）はその構成及びその塗布
手順を示す図、第２図はその平面図で、第３図はその供
給管近傍の拡大図、第４図ないし第８図は本発明の一実
施例の変形例を示す図で、第４図（ａ）ないし第４図
（ｊ）は供給管形状の変形例を示す図、第５図（ａ）な
いし第５図（ｄ）は単一ローラの場合の塗布手順を示す
図、第６図（ａ）ないし第６図（ｄ）は複数ローラの場
合の塗布手順を示す図、第７図（ａ）ないし第７図
（ｄ）はスクレーパを並設した場合の塗布手順を示す
図、第８図（ａ）ないし第８図（ｂ）ローラの両端にハ
ンダ案内部材を設けた変形例を示す図、第９図ないし第
11図は本発明の一実施例を用いたハンダ塗布とPCBへの
部品装着との順序を示す図で、第９図（ａ）ないし第９
図（ｂ）はハンダ塗布後にリード付き部品等を装着する
際の手順を示す図、第10図（ａ）ないし第10図（ｂ）は
PCBに枠足を取り付ける際の手順を示す図、第11図
（ａ）ないし第11図（ｂ）はPCBにリード付き部品を先
に仮止めした後にハンダ付けする際の手順を示す図、そ
して第12図は従来のマルチノズル式ディスペンサの構成
を示す図である。 ３……プリント回路基板、４……塗布基板、4a……下面
（一方の面）、4b……上面（他方の面）、５……供給
管、６、14、15……ローラ、８……貫通孔、12……クリ
ームハンダ（糊状接合剤）、P1……ハンダ塗布位置（接
合剤塗布位置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板と該回路基板に装着される部品と
   を固着する糊状接合剤を、前記回路基板の複数の接合剤
   塗布位置に塗布する糊状接合剤の塗布装置であって、前
   記回路基板と対向する一方の面と他方の面を貫く複数の
   貫通孔が形成された塗布基板と、基端が前記塗布基板の
   前記各貫通孔に挿入されて固定され先端が前記回路基板
   の各接合剤塗布位置に向かって延びる複数の供給管と、
   前記塗布基板の他方の面を転動自在に設けられたローラ
   とを具備してなることを特徴とする糊状接合剤の塗布装
   置。