JPH10126049A - 後付け半田装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田コテによる後付け作業を解消し、低コス
トにして品質が安定し、しかも迅速な半田後付けができ
る後付け半田装置を提供する。 【解決手段】 表面７ａに電子部品７１の実装を終えた
基板７を用いて、当該基板７の裏面７ｂに後付け部品７
２を取り付ける後付け半田装置であって、表面７ａを下
にして前記基板７を支持する保持台６と、前記基板７の
スルーホール７３にリード線７２１を挿入した状態で当
該基板７の裏面７ｂ上に載置された前記後付け部品７２
に対向する基板７直下に配設された半田ノズル３と、前
記半田ノズル３から溢流する半田Ｓに前記基板７のスル
ーホール７３が漬かる下端位置と前記半田ノズル３から
離れた上端位置との間で前記保持台６を昇降させる昇降
機構５Ａ，５Ｂと、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面側に電子部品
の実装を終えた基板の裏面側に、後付け部品を取り付け
る後付け半田装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板に電子部品を実装する方法
として、いわゆる垂直実装が広く行われており、これは
電子部品のリード線（ピンを含む）をプリント基板のス
ルーホール内に挿入して半田付け固定するものである。
斯る実装工程を効率化すべく、現在では、プリント基板
の表面側に電子部品を装着し、プリント基板の裏面全体
を自動半田槽内の半田に浸漬して全ての電子部品を同時
に半田付けするのが一般化してきている。

【０００３】ところで、図１０に示すごとく、プリント
基板７上の電気回路を外部と接続する拡張コネクタ７２
等は、往々にしてプリント基板７の裏面７ｂ側に設けら
れることがあり、こうした場合には、拡張コネクタ７２
等は他の電子部品７１と同時に半田槽内で半田付け固定
することができなかった。また、電子部品７１を実装
し、次いで裏返し、拡張コネクタ７２を挿着後、自動半
田槽を通そうとすると、実装済みの電子部品７１が半田
槽に漬かってしまうために、この方法は採用できなかっ
た。そこで、従来は、プリント基板７の表面７ａ側に全
ての電子部品７１を半田付け実装した後、しかたなく半
田コテを使って、拡張コネクタ７２等の裏付け部品を人
手により一つづつ後付けしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、人手による
半田の後付けは、作業に経験を要し、また品質にバラ
ツキがあること、半田コテが不要部に誤って当たり半
田が付着する虞れがあること（不良品の増加）、糸半
田の使用によりランニングコストが高いこと、更に、
コネクタピン等のピン数（リード線数）が多いと作業時
間がかかりすぎること（２０秒〜３０秒）等のいくつか
の問題をかかえていた。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するもので、半
田コテによる後付け作業を解消し、低コストにして品質
が安定し、しかも迅速な半田後付けができる後付け半田
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１記載の本発明の要旨は、表面（７ａ）に電子部
品（７１）の実装を終えた基板（７）を用いて、当該基
板（７）の裏面（７ｂ）に後付け部品（７２）を取り付
ける後付け半田装置であって、表面（７ａ）を下にして
前記基板（７）を支持する保持台（６）と、前記基板
（７）のスルーホール（７３）にリード線（７２１）を
挿入した状態で当該基板（７）の裏面（７ｂ）上に載置
された前記後付け部品（７２）に対向する基板（７）直
下に配設された半田ノズル（３）と、前記半田ノズル
（３）から噴流する半田（Ｓ）に前記基板（７）のスル
ーホール（７３）が漬かる下端位置と前記半田ノズル
（３）から離れた上端位置との間で前記保持台（６）を
昇降させる昇降機構（５Ａ，５Ｂ）と、を具備する後付
け半田装置にある。

【０００７】請求項１に係る発明のごとく、表面に電子
部品の実装を終えた基板の表面を下にして、該基板を保
持台に支持させ、これを昇降機構により下端位置へ下降
させると、半田ノズルから噴流する半田に基板の全スル
ーホールが漬かるので、全てのリード線は簡単にして瞬
時に半田の後付けがなされる。半田コテを使用する必要
がないので、作業経験を要さず、また、従来のように半
田コテが不要部に誤って当たり半田が付着する虞れもな
い。更に、糸半田の使用によるランニングコスト上昇を
避けることもできる。

【０００８】請求項２記載の本発明の後付け半田装置
は、請求項１の保持台（６）に、前記基板表面（７ａ）
のスルーホール（７３）およびこれの近傍周囲のみを前
記半田ノズル（３）に対して露出させるマスク穴（６
３）を設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明のごとく、マスク穴を設け
ると、基板表面のスルーホールおよびこれの近傍周囲の
必要箇所のみが、半田ノズルから噴流する半田に漬かる
ので、不要部への半田付着をさらに確実に防止する。

【００１０】請求項３記載の本発明の後付け半田装置
は、請求項１又は２で、保持台（６）を前記下端位置へ
下降させ、設定時間経過後に前記保持台（６）を前記上
端位置へ上昇させるべく前記昇降機構（５Ａ，５Ｂ）を
制御する制御回路（８）を設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明によれば、基板の下降から
半田への所定時間の浸漬、その後の半田からの引き上げ
までが自動的に行われるので、品質は安定し、半田後付
け工程は省力化されることになる。

【００１２】請求項４記載の本発明の後付け半田装置
は、請求項１〜３で、基板（７）は、前記スルーホール
（７３）およびこれの周囲の基板表面（７ａ）のみを露
出させるマスク穴（９１）を有する治具（９）を用い
て、当該露出部にのみフラックスを塗布したものである
ことを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明によれば、スルーホールお
よびこれの周囲の基板表面にのみフラックスが塗布され
るので、このフラックス塗布領域でのみ半田の「ぬれ
性」が増大し、不要部への半田付着を避け、一層の品質
安定に貢献する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の後付け半田装置に
係る実施形態を詳述する。図１〜図９は、本発明の後付
け半田装置の一形態で、図１には後付け半田装置を前方
から見た斜視図を示し、図２にはその平面図を、図３に
はその側面図を示す。後付け半田装置は矩形のケーシン
グ１を有し、ケーシング１内には半田加熱用のヒータ
や、溶融した半田を貯蔵する半田槽が設けられている
（図示略）。ケーシング１の後半部内にはモータ２１
と、これにベルト２３で連結されて回転駆動されるポン
プ２２が配設されるとともに、ケーシング１のほぼ中央
には、半田槽（図示せず）の上面から先端３１を突出さ
せて半田ノズル３が位置している。一方、ケーシング１
の前面には、メインスイッチ４１の他、半田を上昇させ
るフロースイッチ４５、上記半田ノズル３からの半田噴
流レベルを設定する操作ツマミ４２、半田温度を設定す
るためのデジタルスイッチと一体化された温度表示計４
４等が設けられている。半田槽内の半田の温度は、設定
された温度（例えば２５０℃）にヒータによって維持さ
れ、また、半田ノズル３からの半田噴流レベルは、上記
モータ２１によってポンプ３２の回転数を変えることに
より変更される。以上までの構成は公知技術である。

【００１５】しかして、ケーシング１の左右の側面には
昇降機構を構成するエアシリンダ５Ａ，５Ｂがそれぞれ
設けられている。これらエアシリンダ５Ａ，５Ｂは垂直
姿勢で上方へ向けてあり、ケーシング１の上方を横切る
ように設けた保持台６の両端が上記各エアシリンダ５
Ａ，５Ｂのロッド５１先端に支持固定されている。保持
台６は板体を組み合わせて構成されており、主板６１は
図２に示すように、前方（図の下方）へ向く略コ字形に
成形されて、その左右の端部がエアシリンダ５Ａ，５Ｂ
のロッド５１先端に結合されるとともに、中央は後方へ
矩形に突出して、この突出部６１１の板面上に係止板６
２が固定してある。

【００１６】係止板６２は下半に係止用凹溝６２１が形
成された逆Ｌ字断面（図３参照）を有して左右方向へ延
び、これに沿う前方の主板板面にはマスク穴６３が設け
られている。このマスク穴６３は、後半田付けが必要な
箇所のみを半田ノズル３に対し露出させ、後述する後付
け部品となる拡張コネクタ７２のリード線たるコネクタ
ピン７２１の近傍周囲を囲む形状としている。本実施形
態では、図２に示すように、両端の歯形部の位置をずら
した二列の対称的な長孔６３１，６３２からなる。な
お、上記半田ノズル３はマスク穴６３よりもやや大きい
形状の先端３１が、マスク穴６３の直下で開口している
（図３）。主板６１の凹所６１ａを覆ってその下方に長
板状の受け板６４が位置しており、この受け板６４は左
右の端部が所定厚のスペーサ板６５を介して主板６１に
固定されている。また、凹所６１ａの左右の短辺に沿っ
た主板６１上にはそれぞれ長方形状のガイド板６６が設
けられている。

【００１７】プリント基板７は図３の鎖線で示すように
保持台６上に載置される。その拡大図を図４に示すが、
プリント基板７は既に半田付けされた電子部品７１の載
った表面７ａ側を下にして、その前縁（図の右縁）が係
止板６２の凹溝６２１内に挿入される。そして、プリン
ト基板７の裏面７ｂ側に載せられた拡張コネクタ７２の
未だ半田付けされていないコネクタピン７２１が、プリ
ント基板７のスルーホール７３を挿通して、主板６１の
マスク穴６３内に位置している。プリント基板７は後半
部下面の電子部品７１の荷重によって、また、その前縁
が係止板凹溝６２１の上下面に圧接して安定保持されて
いる。プリント基板７はガイド板６６によって横ズレす
ることはない。更に、プリント基板７の中間部に設けら
れた電子部品７１は受け板６４により支持されて、プリ
ント基板７の過度の湾曲が防止されている。

【００１８】図５にはエアシリンダ制御回路８の回路図
を示す。同図において、符号８１はフットスイッチであ
り、これに直列に電源線との間にタイマー８２が接続さ
れている。タイマー８２には、そのタイマー接点８２１
を介してリレー８３が並列に接続されており、リレー接
点の一つ８３１はフットスイッチ８１に並列に接続され
て自己保持回路を構成し、他のリレー接点８３２は電磁
弁コイル８５に直列に接続されている。また、図６はエ
アシリンダ５Ａ，５Ｂへの配管系統図を示し、電磁弁８
４が設けられて、その入口ポート８４１には圧縮空気配
管が接続されている。電磁弁８４の各出口ポート８４
２，８４３は途中の可変絞り（スピコン）８６，８７を
介してそれぞれ各エアシリンダ５Ａ，５Ｂの圧力室５
２，５３に連通している。電磁弁コイル８５に通電され
ていない図示の状態では、圧縮空気が各エアシリンダ５
Ａ，５Ｂの圧力室５３に供給されてロッド５１が上昇
し、保持台６は上昇端（上昇位置）に配される。電磁弁
コイル８５に通電されるとポート８４１と８４２，８４
３間の連通が切り換えられて、圧縮空気は各エアシリン
ダ５Ａ，５Ｂの圧力室５２に供給され、ロッド５１が下
降して保持台６は下降端（下端位置）に至る。該下端位
置にあるとき、前記コネクタピン７２１に係るプリント
基板７のスルーホール部分７３が、半田ノズル３から噴
流する半田Ｓに漬かる。なお、各エアシリンダ５Ａ，５
Ｂの上昇時と下降時の速度はスピコン８６，８７によっ
て適当に調整することができる。上昇速度，下降速度が
速すぎたり逆に遅すぎたりすると、ハンダブリッジやハ
ンダピンホール等の不具合が発生するが、上昇速度，下
降速度をスピコン８６，８７でコントロールすることに
よって上記不具合は解消できる。符号４３はタイマーツ
マミ（０〜６０秒の間でセット可）で、エアシリンダの
ロッド５１が下降した状況下、半田浸漬（ディップ）時
間を設定する。

【００１９】上記構造の後付け半田装置で拡張コネクタ
７２の後付け半田を行う場合には、プリント基板７を保
持台６に装着するのに先立って、図７、図８に示す治具
９によって、半田付けされるスルーホール７３とその周
囲のプリント基板表面７ａにフラックスを塗布する。こ
の治具９は板体を所定形状にカットしたもので、その板
面中央には上方から見て上記保持台６のマスク穴６３を
ほぼ反転させた形状のマスク穴９１が形成されている。
治具９の板体下面にはマスク穴９１の両端部でボルトに
スペーサ９２を挿着固定した位置決めボルトが設けら
れ、ボルト頭９３がプリント基板７の位置決め穴７４内
に嵌入している。この位置決め穴７４は実装されたプリ
ント基板製品を装置へ取り付けるための取付穴を利用し
たものである。かくして、治具９はプリント基板７の表
面７ａから少し離れた上方に位置決めされ、そのマスク
穴９１を通して、拡張コネクタ７２のコネクタピン７２
１が挿通されるスルーホール７３とその近傍周囲のみが
上方へ露出する（図７）。そこで、この状態で筆Ｗの先
にフラックスを付けて、マスク穴９１を通してプリント
基板表面７ａ上のスルーホール７３とその近傍周囲にの
みフラックスを塗布する。治具９をプリント基板表面７
ａから少し離すのは、フラックスはアルコール主成分
で、プリント基板表面７ａに接するように設けると、塗
布したフラックスが毛細管現象で治具９とプリント基板
表面７ａの間に浸透し、拡がってしまう欠陥を招くから
である。

【００２０】表面７ａにフラックスを塗布したプリント
基板７には、スルーホール７３内にコネクタピン７２１
を挿通して裏面７ｂに拡張コネクタ７２が取り付けら
れ、表面７ａを下にして既に説明したように保持台６上
に装着される（図４）。この状態でフットスイッチ８１
を踏むと、そのスイッチ接点が閉じてリレー８３が通電
励磁され、そのリレー接点８３１，８３２が閉成して、
電磁弁コイル８５に通電されるとともに、フットスイッ
チ８１が自己保持される。電磁弁コイル８５への通電に
より電磁弁８４のポート間の連通が切り換わって各エア
シリンダ５Ａ，５Ｂのロッド５１が下降し、保持台６が
下降端に至る。これにより、マスク穴６３を介してプリ
ント基板表面７ａ上のスルーホール７３とその近傍周囲
が、半田ノズル３の先端３１から噴流する半田Ｓ中に浸
漬される。

【００２１】タイマーツマミ４３による設定時間（３〜
１０秒）が経過するとタイマー接点８２１が開成して、
リレー８３が非励磁となり、リレー接点８３１，８３２
が開いて、フットスイッチ８１の自己保持が解消される
とともに電磁弁コイル８５への通電が停止する。これに
より、各エアシリンダ５Ａ，５Ｂのロッド５１が上昇し
て、保持台６が再び当初の上端位置へ移動し、プリント
基板表面７ａ上のスルーホール７３が半田Ｓ中から脱出
する。この時の、スルーホール７３部の拡大断面を図９
に示す。半田Ｓは塗布されたフラックスにより「ぬれ
性」が増大して、コネクタピン７２１とスルーホール７
３内およびその周囲の電極部（図示略）とに良好に付着
して両者間を導通結合する。なお、保持台６とプリント
基板７は接している。半田Ｓは、フラックスと異なり、
フラックスを塗布した範囲以外では表面張力が大きく、
保持台６とプリント基板７の間に隙間を設けることが、
却って半田の浸透を促し欠陥を引き起こすからである。

【００２２】このように構成した後付け半田装置は、フ
ラックスを塗布し拡張コネクタ７２を載置したプリント
基板７を、保持台６上へセットして、フットスイッチ８
１を押すだけで自動的に拡張コネクタ７２の全てのコネ
クタピン７２１に同時に且つ瞬時に半田付けをなすの
で、表面に電子部品を実装した後の裏面側へ拡張コネク
タ７２を取り付けるのに極めて有意義となる。本発明の
後付け半田装置は、機械化，自動化によって経験を問わ
ず、後付け半田作業を品質確保しながら簡易かつ迅速に
行うことができる。コネクタピン７２の後付け処理は短
時間（３〜１０秒）でなされるので、生産性を大幅に向
上させる。また、マスク穴６３を設けたことで、不要部
に半田が付かず、半田付けの仕上がりが良好で、安定し
た高品質を維持できる。更に、仕上がりがクリアである
ので、製品の目視検査も容易になる。加えて、本発明で
使用される棒半田は糸半田に比べ安く、人件費のみなら
ず消耗品費の削減にも寄与する。かくして、従来の作業
者の技能による品質バラツキ、手作業によるミスの増加
（例えば、接触部分，コネクタ挿入部分に半田が付着、
半田付けのピンホール発生等）、更に、糸半田，半田コ
テの消耗によるランニングコストアップ等の不具合をこ
とごとく解決する。

【００２３】尚、本発明においては、前記実施形態に示
すものに限られず、目的，用途に応じて本発明の範囲で
種々変更できる。半田ノズル３，保持台６，プリント基
板７，治具９等の形状，大きさ等は用途に合わせ適宜選
択できる。昇降機構はエアシリンダ５Ａ，５Ｂに限定せ
ず、油圧アクチュエータ，電動アクチュエータ（例えば
電磁ソレノイド）等を用いてもよい。本実施形態では後
付け部品として拡張コネクタ７２を例にあげたが、液晶
ディスプレイやＩＣ等の後付けにも本発明を適用できる
ことは勿論である。それらの電子部品の後付けは、一個
に限らず、複数個にも適用可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上のごとく、本発明の後付け半田装置
は、半田コテによる後付け作業を解消し、低コストにし
て品質が安定するだけでなく、迅速な半田後付けを行う
ことができるなど多大な効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】後付け半田装置の全体斜視図である。

【図２】後付け半田装置の全体平面図である。

【図３】後付け半田装置の全体側面図である。

【図４】図３のＡ矢視部拡大断面図である。

【図５】エアシリンダの駆動回路図である。

【図６】エアシリンダの配管系統図である。

【図７】フラックス塗布時の治具正面図である。

【図８】フラックス塗布時の治具側面図である。

【図９】半田後付け後の拡張コネクタのコネクタピン部
の拡大断面図である。

【図１０】電子部品と拡張コネクタを設けたプリント基
板の全体側面図である。

【符号の説明】

３ 半田ノズル ５Ａ，５Ｂ エアシリンダ ６ 保持台 ６３ マスク穴 ７ プリント基板 ７ａ 表面 ７ｂ 裏面 ７１ 電子部品 ７２ 拡張コネククタ ７２１ コネクタピン ７３ スルーホール ８ 制御回路 ９ 治具 ９１ マスク穴 Ｓ 半田

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面（７ａ）に電子部品（７１）の実装
   を終えた基板（７）を用いて、当該基板（７）の裏面
   （７ｂ）に後付け部品（７２）を取り付ける後付け半田
   装置であって、 表面（７ａ）を下にして前記基板（７）を支持する保持
   台（６）と、 前記基板（７）のスルーホール（７３）にリード線（７
   ２１）を挿入した状態で当該基板（７）の裏面（７ｂ）
   上に載置された前記後付け部品（７２）に対向する基板
   （７）直下に配設された半田ノズル（３）と、 前記半田ノズル（３）から噴流する半田（Ｓ）に前記基
   板（７）のスルーホール（７３）が漬かる下端位置と前
   記半田ノズル（３）から離れた上端位置との間で前記保
   持台（６）を昇降させる昇降機構（５Ａ，５Ｂ）と、を
   具備する後付け半田装置。
2. 【請求項２】 前記保持台（６）に、前記基板表面（７
   ａ）のスルーホール（７３）およびこれの近傍周囲のみ
   を前記半田ノズル（３）に対して露出させるマスク穴
   （６３）を設けた請求項１に記載の後付け半田装置。
3. 【請求項３】 前記保持台（６）を前記下端位置へ下降
   させ、設定時間経過後に前記保持台（６）を前記上端位
   置へ上昇させるべく前記昇降機構（５Ａ，５Ｂ）を制御
   する制御回路（８）を設けた請求項１または２に記載の
   後付け半田装置。
4. 【請求項４】 前記基板（７）は、前記スルーホール
   （７３）およびこれの周囲の基板表面（７ａ）のみを露
   出させるマスク穴（９１）を有する治具（９）を用い
   て、当該露出部にのみフラックスを塗布したものである
   請求項１乃至３のいずれかに記載の後付け半田装置。