JPH10156526A - ろう付け方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークのろう付け面の変化に対応できるろう
付け方法を提供する。 【解決手段】 ノズル67から吐出するろう材の噴流波Ｗ
2 によりワークＰをろう付けするろう付け方法におい
て、ワークＰが噴流波Ｗ2 上を通過しているときに、ろ
う材の吐出量を可変制御する。例えば、基板実装部品の
実装密度が粗の場合や、スルーホールがある場合は、ろ
う材の吐出量を下げる。また、基板実装部品の実装密度
が密の場合は、ろう材の吐出量を上げ、高密度実装部品
間の狭い隙間にも十分なろう材を加圧供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば部品実装基
板のはんだ付けなどに用いられる、ろう付け方法および
その装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公平２−３１６２８号公報に記載され
ているように、ワークの搬送通路の途中にワークの有無
を検知するためのセンサを設け、このセンサからのワー
クの有無の検知信号に応じて、ワーク有の信号のとき
は、ノズルからろう材を正常の状態で噴出させ、ワーク
無の信号のときは、ノズルからろう材が僅かに噴出する
ように、電磁誘導ポンプからノズルに圧送されるろう材
の速度を制御するようにしたろう付け方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来のろう付け方
法は、ノズルからのろう材噴出を完全に停止することが
ないので、ノズル内のろう材の酸化によるノズル詰りな
どを防止できる利点を有するが、ワークの有無によって
ノズルから噴出するろう材流量を制御するものであり、
ワーク有の信号のときは、ノズルからワークに対して常
に同一のろう材噴出状態が維持されるので、ワークのろ
う付け面において、例えば実装部品の実装密度に極端な
相違がある場合や、ワークの穴がある場合などに対応で
きず、ろう材を必要としない場所に相対的に十分過ぎる
ろう材を供給し、十分なろう材を必要とする場所に見合
ったろう材を供給できない問題が生じている。

【０００４】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、ワークのろう付け面の変化に対応できるろう付け
方法およびその装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、ノズルから吐出するろう材の噴流波によりワーク
をろう付けするろう付け方法において、ワークが噴流波
上を通過しているときに、ろう材の吐出量を可変制御す
るろう付け方法である。

【０００６】そして、例えば実装部品の実装密度が粗の
場合や、ワークの穴がある場合は、ろう材の吐出量を下
げ、また、例えば実装部品の実装密度が密の場合は、ろ
う材の吐出量を上げ、高密度実装部品間の狭い隙間にも
十分なろう材を加圧供給する。

【０００７】請求項２に記載された発明は、ポンプによ
り圧送したろう材をノズルから吐出させて形成した噴流
波によりワークをろう付けするろう付け装置において、
電磁誘導ポンプによりろう材をノズルから吐出させて噴
流波を形成するろう付け槽と、ろう付け槽上にワークを
移送する移送機構と、ろう付け槽上のワーク位置を検出
するセンサと、センサにより検出されたワークが噴流波
上を通過しているときに電磁誘導ポンプの駆動信号を制
御してろう材の吐出量を可変制御する制御部とを具備し
たろう付け装置である。

【０００８】そして、センサにより検出したワーク位置
により、制御部は噴流波上に位置するワーク実装部品の
実装密度やワークの穴の有無などを把握できるから、例
えば実装部品の実装密度が粗の場合や、ワークの穴があ
る場合は、ろう材の吐出量を下げるように電磁誘導ポン
プを制御し、また、例えば実装部品の実装密度が密の場
合は、ろう材の吐出量を上げるように電磁誘導ポンプを
制御し、高密度実装部品間の狭い隙間にも十分なろう材
を加圧供給する。

【０００９】請求項３に記載された発明は、請求項２記
載のろう付け装置における移送機構をワーク搬送コンベ
ヤとしたものである。

【００１０】そして、センサが検出したワークの基準位
置と、ワーク搬送コンベヤの移送速度とにより、噴流波
上のワーク位置を把握し、そのワーク位置に応じて制御
部は電磁誘導ポンプを制御する。

【００１１】請求項４に記載された発明は、請求項２記
載のろう付け装置における移送機構をワーク移送ロボッ
トとしたものである。

【００１２】そして、ワーク移送ロボットは、自身が機
能する上で必要な内蔵のセンサにより噴流波上のワーク
位置を把握し、そのワーク位置に応じて制御部は電磁誘
導ポンプを制御する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１乃至図４に示
される一実施形態、図５および図６に示される他の実施
形態を参照しながら説明する。なお、本発明は、ろう付
けに関するものであるが、このろう付けは、はんだ付け
を含む概念である。

【００１４】図２は、ろう付け装置の全体構成を示し、
装置本体11のワーク搬入口12からワーク搬出口13にわた
って、ろう付けされる部品実装基板などのワークＰ（以
下、ワークを基板という場合もある）を搬送するための
移送機構としてのワーク搬送コンベヤ14を設ける。

【００１５】図３に示されるように、ワーク搬送コンベ
ヤ14は、相互に平行に設けられた２本のガイドフレーム
15にそれぞれ無端状に構成された搬送チェン（図示され
ず）を組込み、この各搬送チェンより多数の搬送爪16を
突設し、相互に対向する両側の搬送爪16が同一方向に同
一速度で移動するように両側の搬送チェンを同期回行さ
せることにより、両側の搬送爪16により挟持したワーク
Ｐを搬送する。

【００１６】図２および図３に示されるように、このワ
ーク搬送コンベヤ14の下側にて、ワークＰの下面にフラ
ックスを塗布するための発泡式またはスプレー式のフラ
クサ17、ワークＰを予加熱するためのプリヒータ18、ノ
ズルより噴流させた溶融ろう材をワークＰの下面にろう
付けするためのろう付け槽31、ろう付け後のワークＰを
冷却するための冷却ファン19を、ワーク搬送方向に順次
配設する。

【００１７】ろう付け槽31は、図４に示されるように、
ワーク搬入側および搬出側に第１および第２の電磁誘導
ポンプ46，47をそれぞれ備えており、これらの電磁誘導
ポンプ46，47により槽内のろう材32を一次ノズル66およ
び二次ノズル67から吐出させて一次噴流波Ｗ1 および二
次噴流波Ｗ2 を形成する電磁誘導ポンプ式ろう付け槽で
ある。

【００１８】この電磁誘導ポンプ式ろう付け槽31におい
て、図２に示されるように一次ノズル66上および二次ノ
ズル67上に、ワーク搬送コンベヤ14により移送されるワ
ーク（部品実装基板）Ｐを検出するワーク位置検出セン
サ21，22をそれぞれ設け、これらのセンサ21，22を装置
総合制御部23の入力端子に接続する。

【００１９】この装置総合制御部23は、ワーク搬送コン
ベヤ14、フラクサ17、プリヒータ18、ろう付け槽31およ
び冷却ファン19の運転を総合的に制御するものである
が、特に、二つのポンプ制御用端子を第１のポンプ制御
部24と第２のポンプ制御部25とに接続する。

【００２０】装置総合制御部23および第１のポンプ制御
部24は、ワーク位置検出センサ21により検出されたワー
ク（部品実装基板）Ｐが噴流波上を通過しているときに
第１の電磁誘導ポンプ46の誘導コイルに供給される駆動
信号（周波数、電圧、電流）を可変制御して一次ノズル
66からのろう材吐出量を可変制御する制御部であり、ま
た、装置総合制御部23および第２のポンプ制御部25は、
ワーク位置検出センサ22により検出されたワーク（部品
実装基板）Ｐが噴流波上を通過しているときに第２の電
磁誘導ポンプ47の誘導コイルに供給される駆動信号（周
波数、電圧、電流）を可変制御して二次ノズル67からの
ろう材吐出量を可変制御する制御部である。

【００２１】次に、図４に基づき電磁誘導ポンプ式ろう
付け槽31を説明する。

【００２２】錫、インジウムなどの導電性のろう材32を
収容する一つの槽体33を設ける。この槽体33は、底板部
34と、ワーク搬入側およびワーク搬出側の下側に位置す
る縦板部35，36と、図示されない側板部とによりポンプ
槽部37を形成するとともに、ワーク搬入側およびワーク
搬出側の上側に位置する水平板部38，39と、縦板部41，
42と、上縁部43，44と、図示されない側板部とにより噴
流波形成槽部45を形成する。

【００２３】この一つの槽体33におけるワーク搬入側の
縦板部35に沿って、第１の電磁誘導ポンプ46を上下方向
に設け、前記槽体33におけるワーク搬出側の縦板部36に
沿って、第２の電磁誘導ポンプ47を上下方向に設ける。
これらの電磁誘導ポンプ46，47は、かご形誘導ポンプの
一種であるフラット・リニア・インダクション・ポンプ
（ＦＬＩＰ）である。

【００２４】第１の電磁誘導ポンプ46および第２の電磁
誘導ポンプ47は、槽体33におけるワーク搬入側およびワ
ーク搬出側の各縦板部35，36の外側面に、誘導コイル51
の巻回された一次鉄心52を、縦板部35，36に密着させて
それぞれ配置し、各縦板部35，36の内側に、ろう材圧送
間隙としてのろう材上昇間隙53を介して二次鉄心54をそ
れぞれ配置したものである。

【００２５】ワーク搬入側およびワーク搬出側の一次鉄
心52は、多数の薄いＥ形鉄板を幅方向（図４紙面に対し
垂直方向）に積層して形成したＥ形鉄心52E を、両側の
縦板部35，36に向って開口された多数の凹溝55を相互に
向い合わせるようにして上下方向に配列し、その各凹溝
55間に誘導コイル51を巻回している。

【００２６】すなわち、一次鉄心52は、縦板部35，36に
対し直角の分割面を介し分割された複数のＥ形鉄心52E
を、槽体33の縦板部35，36の外側面に密着させて上下方
向に配列したものである。

【００２７】個々のＥ形鉄心52E は、一次鉄心側の電磁
誘導の効率低下を防止するために、一次鉄心押付機構81
により槽体33の外側面に押圧され密着されている。

【００２８】この一次鉄心押付機構81は、槽体33の縦板
部35，36の上下部に取付板82を一体に設け、これらの取
付板82間にネジ83によりネジ螺合板84を一体に設け、こ
のネジ螺合板84に螺入したネジ85の先端により、押圧板
80を介して各Ｅ形鉄心52E の背面を個々に押圧し、各Ｅ
形鉄心52E の脚部先端を槽体33の縦板部35，36に密着さ
せるようにしたものである。

【００２９】二次鉄心54は、多数の薄いＩ形鉄板を幅方
向（図４紙面に対し垂直方向）に積層して形成したＩ形
鉄心であり、その下端部に吸込口56を形成する斜面部57
が設けられ、上端部にノズル取付台板58の鉄心挿入穴59
内に嵌合された斜面部60が設けられ、この鉄心挿入穴59
と斜面部60により、上方に向って開口した吐出口61が形
成されている。ノズル取付台板58は、槽体33の水平板部
38，39に取付けられている。

【００３０】さらに、平板状に形成された二次鉄心54と
各縦板部35，36との間に、図４の手前側と反対側とに位
置するスペーサ（図に現れず）を介在させることによ
り、ろう材上昇間隙53を形成する。

【００３１】また、二次鉄心側の電磁誘導の効率低下を
防止するために、二次鉄心押付機構86により前記スペー
サに二次鉄心54を全長にわたり押圧し密着させる。

【００３２】この二次鉄心押付機構86は、ノズル取付台
板58にバネ受板88およびくさび板部88a を一体に取付
け、一方、二次鉄心54およびこの二次鉄心54に一体的に
取付けられたバネ部材89を、ノズル取付台板58の鉄心挿
入穴59を通して上方より着脱自在に挿着したものであ
る。

【００３３】バネ受板88のくさび板部88a は、図４に示
されるようにバネ部材89と対応する位置にてバネ受板88
に一体に取付けられており、その上端に形成された斜面
により、下降されるバネ部材89を押圧する。

【００３４】二次鉄心押付機構86のバネ部材89は、二次
鉄心54にヘ字形に形成された板バネの下端部をネジ止め
し、この二次鉄心54およびバネ部材89をスペーサ（図に
現れず）とバネ受板88のくさび板部88a との間に挿入し
たものである。このヘ字形のバネ部材89は、二次鉄心54
をメンテナンス時に上方へ引抜いたり下方へ挿入する場
合に接触相手部材に対し摺動しやすい形状である。

【００３５】一つの槽体33のポンプ槽部37の中央部に、
第１の電磁誘導ポンプ46と第２の電磁誘導ポンプ47との
中間部に位置する、ろう材32を溶融するための複数のヒ
ータ65を上下方向に配置する。このヒータ65は幅方向
（図４紙面に対し垂直方向）に長尺のシーズヒータであ
る。

【００３６】また、第１の電磁誘導ポンプ46および第２
の電磁誘導ポンプ47の上部に、ろう材32を不規則に噴流
させて乱流状の噴流波（以下、一次噴流波Ｗ1 という）
を形成するための一次ノズル66と、この一次ノズル66よ
りもワーク搬送方向下流側に配置して平滑な整流状の仕
上用噴流波（以下、二次噴流波Ｗ2 という）を形成する
ための二次ノズル67とをそれぞれ設ける。

【００３７】すなわち、ワーク搬入側の二次鉄心54の上
端部が嵌合されたノズル取付台板58に一次ノズル66を取
付け、また、ワーク搬出側の二次鉄心54の上端部が嵌合
されたノズル取付台板58に二次ノズル67を取付ける。

【００３８】一次ノズル66は、上端の開口71に多数の噴
出孔が穿設された噴流板72を取付け、この噴流板72によ
り、突起状に噴流して不規則に運動する多数の一次噴流
波Ｗ1 を形成する。

【００３９】二次ノズル67は、ワークＰの進行方向に膨
出された凸部73と、この凸部73からワークＰの進行方向
と対向する方向に突設された上側板部74と、この上側板
部74の下側にろう材の噴出孔75を介して設けられた下側
板部76とにより形成され、噴出孔75より溶融状態のろう
材を、ノズル上のワーク搬送コンベヤ14で搬送されるワ
ークＰの進行方向と対向する方向へ整流状に噴流させ、
整形仕上用の平滑な二次噴流波Ｗ2 によってワークＰを
ろう付けするものである。

【００４０】この電磁誘導ポンプ式ろう付け槽31の作用
を説明する。

【００４１】第１および第２の電磁誘導ポンプ46，47
は、導電性ろう材のろう材上昇間隙53に沿って上下方向
に配列した誘導コイル51に３相交流などの位相のずれた
交流電流を供給することにより、ろう材上昇間隙53内に
移動磁界を生じさせ、ろう材上昇間隙53内の導電性ろう
材32に電磁誘導による起電力を生じさせ、ろう材32の起
電力による電流が移動磁界の磁束の中で流れることによ
り、ろう材32に上方への推力を作用させ、ろう材を上昇
移動させる。

【００４２】これにより、共通のヒータ65により溶融し
た溶融状態のろう材32は、各々の電磁誘導ポンプ46，47
によりそれぞれの吸込口56から吸込まれ、槽体33のワー
ク搬入側および搬出側の縦板部35，36に沿ってろう材上
昇間隙53を上昇し、それぞれの吐出口61から吐出し、一
次ノズル66および二次ノズル67より一次噴流波Ｗ1 およ
び二次噴流波Ｗ2 として噴流し、各噴流波に搬入された
ワークＰの基板面に実装部品をろう付けした後、噴流波
形成槽部45に落下し、ポンプ槽部37に循環する。

【００４３】一次ノズル66から噴出して突起状の不規則
に運動する一次噴流波Ｗ1 は、高密度実装基板の微小部
品間隙にも確実に侵入して、全てのろう付け部にて良好
な濡れ性を確保し、また、二次ノズル67から噴出して円
弧状に成形された滑らかな二次噴流波Ｗ2 は、過剰な一
次ろう付け部を整形して、所謂ブリッジや、ツララなど
のろう付け不良を修正する。

【００４４】次に、この電磁誘導ポンプ式ろう付け槽31
を用いた本発明に係るろう付け方法を説明する。

【００４５】図２に示されるように、ワーク位置検出セ
ンサ21，22により検出されたワーク（部品実装基板）Ｐ
が一次噴流波Ｗ1 および二次噴流波Ｗ2 上を通過してい
るときに、第１のポンプ制御部24および第２のポンプ制
御部25から第１の電磁誘導ポンプ46および第２の電磁誘
導ポンプ47の誘導コイル51にそれぞれ出力される駆動信
号（周波数、電圧、電流）を瞬時に可変制御して、各ノ
ズル66，67から吐出する噴流波Ｗ1 ，Ｗ2 のろう材吐出
量を瞬時に可変制御する。

【００４６】これを、図１に示される二次ノズル67から
吐出する噴流波Ｗ2 の場合で説明すると、ワーク位置検
出センサ22がワークＰの先端を基準位置として検出する
と、ワーク搬送コンベヤ14の移送速度、またはワーク搬
送コンベヤ14と同期するロータリエンコーダから出力さ
れるパルス数により、装置総合制御部23は、二次噴流波
Ｗ2 と接触するワーク位置P1，P2，P3を常に把握できる
とともに、装置総合制御部23に予め入力されている部品
実装データなどからワーク位置P1，P2，P3における部品
実装密度や穴の有無などのワークＰのろう付け面の状況
を把握できるので、そのろう付け面状況の変化に応じて
噴流波Ｗ2 のろう材吐出量を瞬時に可変制御する。

【００４７】例えば、ワーク位置P2にて実装部品の実装
密度が粗の場合や、ワークの穴がある場合は、図１
（Ｂ）に示されるように電磁誘導ポンプ47の誘導コイル
51に供給される電流などを瞬時に減少させて、ろう材の
吐出量を下げるように制御する。

【００４８】また、例えば、ワーク位置P1，P3にて実装
部品の実装密度が密の場合は、図１（Ａ）（Ｃ）に示さ
れるように電磁誘導ポンプ47の誘導コイル51に供給され
る電流などを瞬時に増加させて、ろう材の吐出量を上げ
るように制御し、高い吐出圧により高密度実装部品間の
狭い隙間にも十分なろう材を加圧供給する。

【００４９】さらに、図示された二次ノズル67のよう
に、ワーク搬入側に向って横向きにろう材を噴流する場
合は、その噴流波Ｗ2 の横向き速度を部品実装状況に応
じて可変制御することにより、ろう付けにおけるブリッ
ジ不良を防止する。

【００５０】具体的には、電磁誘導ポンプ47の噴流応答
性（レスポンス）は極めて速いので（０．３秒）、ワー
ク搬送速度が１ｍ／分のときに、図１（Ａ）から（Ｂ）
へ、また（Ｂ）から（Ｃ）への変化を０．３秒間隔で行
うと、ろう付けされるエリアとろう付けされないエリア
とが約５mmの間隔となる間欠的なろう付けを行える。噴
流波の強さは、０〜１００％まで必要に応じて可変制御
できる。

【００５１】次に、図５および図６は、ろう付け装置に
おける移送機構をワーク移送ロボット91とした実施形態
を示すものである。

【００５２】このワーク移送ロボット91は、ロボット制
御部92により動作制御され、ワークＰを把持して旋回し
ながら、フラクサ17と、プリヒータ18と、ワークＰを位
置決めする位置決めユニット93と、電磁誘導ポンプ式ろ
う付け槽31との間で、ワークＰを順次移載する機能を有
する。

【００５３】図６に示されるように、ロボット制御部92
は、装置総合制御部23からの指令により各関節部の駆動
部（モータなど）94を動作制御し、その動きはロータリ
エンコーダなどのセンサ95により検出して、装置総合制
御部23にフィードバックする。

【００５４】したがって、位置決めユニット93上で定位
置に位置決めされたワークＰをワーク移送ロボット91に
よりろう付け槽31上に移し、このろう付け槽31の噴流波
上でワークＰを移送しているときに、装置総合制御部23
は、ワーク位置をセンサ95により常に把握できるから、
ワークＰが噴流波上を通過しているときに、すなわちノ
ズル66，67から吐出するろう材の噴流波によりワークＰ
をろう付けしているときに、第１および第２の電磁誘導
ポンプ46，47の駆動信号をそれぞれ制御してろう材の吐
出量を可変制御する。

【００５５】このとき、ワーク移送ロボット91は、自身
が機能する上で必要な内蔵センサ95により噴流波上のワ
ーク位置を検出でき、装置総合制御部23に予め入力され
た部品実装データなどから、対応するワーク位置におけ
る基板搭載部品の実装密度やワークの穴の有無などのろ
う付け面状況を把握できるから、そのろう付け面状況に
応じて装置総合制御部23および第１および第２のポンプ
制御部24，25は電磁誘導ポンプ46，47を制御して、ろう
材の吐出量を可変制御する。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ワークが
噴流波上を通過しているときに、ろう材の吐出量を可変
制御するので、ワークのろう付け面の変化に応じた吐出
量の噴流波により適切なろう付けを行うことができ、ろ
う材を必要とするワーク位置には十分なろう材を供給で
き、また、ろう材を必要としないワーク位置ではろう材
供給量を抑えることができる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、センサによ
りろう付け槽上のワーク位置を検出し、ワークが噴流波
上を通過しているときに制御部により電磁誘導ポンプの
駆動信号を制御してろう材の吐出量を可変制御するか
ら、ろう付け不要の箇所は噴流波を下げて、ろう付けを
避けることが可能であり、また高密度実装の箇所は噴流
波を強くして狭い隙間にもろう材を効果的に侵入させる
ことが可能である。

【００５８】請求項３記載の発明によれば、ワークをワ
ーク搬送コンベヤにより搬送しながら、ワークのろう付
け面の変化に応じた吐出量の噴流波により適切なろう付
けを行うことができる。

【００５９】請求項４記載の発明によれば、ワークをワ
ーク移送ロボットにより移送しながら、ワークのろう付
け面の変化に応じた吐出量の噴流波により適切なろう付
けを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るろう付け方法の一実施形態を示す
説明図で、（Ａ）は吐出量大の場合、（Ｂ）は吐出量小
の場合、（Ｃ）は吐出量大の場合である。

【図２】本発明に係るろう付け装置の一実施形態を示す
概略図である。

【図３】同上ろう付け装置の平面図である。

【図４】同上ろう付け装置における電磁誘導ポンプ式ろ
う付け槽の断面図である。

【図５】本発明に係るろう付け装置の他の実施形態を示
す概略図である。

【図６】同上ろう付け装置の制御系を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

Ｗ1 ，Ｗ2 噴流波 Ｐ ワーク（部品実装基板） 14 移送機構としてのワーク搬送コンベヤ 21，22 センサ 23，24，25 制御部 31 ろう付け槽 32 ろう材 46，47 電磁誘導ポンプ 66，67 ノズル 91 移送機構としてのワーク移送ロボット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから吐出するろう材の噴流波によ
   りワークをろう付けするろう付け方法において、 ワークが噴流波上を通過しているときに、ろう材の吐出
   量を可変制御することを特徴とするろう付け方法。
2. 【請求項２】 ポンプにより圧送したろう材をノズルか
   ら吐出させて形成した噴流波によりワークをろう付けす
   るろう付け装置において、 電磁誘導ポンプによりろう材をノズルから吐出させて噴
   流波を形成するろう付け槽と、 ろう付け槽上にワークを移送する移送機構と、 ろう付け槽上のワーク位置を検出するセンサと、 センサにより検出されたワークが噴流波上を通過してい
   るときに電磁誘導ポンプの駆動信号を制御してろう材の
   吐出量を可変制御する制御部とを具備したことを特徴と
   するろう付け装置。
3. 【請求項３】 移送機構は、ワーク搬送コンベヤである
   ことを特徴とする請求項２記載のろう付け装置。
4. 【請求項４】 移送機構は、ワーク移送ロボットである
   ことを特徴とする請求項２記載のろう付け装置。