JPS6151991A - 印刷配線板への電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この・発明は電子部品を印刷回路基板上の定められた位
置に自動的に載置し半田付けする方法に関する。

〔背景技術とその問題点〕

フラットパッケージ型ＬＳＩはそのフラットパッケージ
の２辺又は４辺からそれぞれ複数のリードビンを突設し
てなり、これらのリードビンは通常印刷回路基板の被接
続部にはんだ付けするものである。ところで、従来、こ
のはんだ付は方式にははんだごてを用いて手作業で行な
うものと、四角な枠状の力ｌ１ｌＰＡ板で、上記２辺又
は４辺各方向のリードビンを同時に押圧してはんだ付け
するものとがある。

しかし、前者の手作業によるはんだ付けではその位置合
せの作業に著しく長い時間がかかり、作業性が悪い。ま
た、リードビンのはんだ上への浮きが生じたり、ブリッ
ジや強度不良が発生したりする場合があった。

また、後者の加熱板を利用するものでは加熱板が四角な
枠状であることからあらかじめノくツケージを確実に保
持する手段がとりにくり、その加熱板をリードビンに押
し付けたとき、被凄続部からずれやすい欠点があった。

さらに、一体形成した枠状の加熱板で同時にすべてのリ
ードビンを押え付けるため、どうしても全体的に均一に
押え付けることができず、その押付は力の片寄り現象の
結果、リードビンのはんだ上への浮きやブリッジが生じ
たり、接続強度が弱い部分が生じたりして信頼性に劣る
ものであった。

〔発明の目的〕

この発明は上記点に鑑みなされたもので、印刷回路基板
上に印刷された電子部品のリードノ（ターン上に電子部
品を精度よく自動的に安定に実装可能な印刷配線板への
電子部品の実装方法を提供するものでちる。

〔発明の概要〕

すなわち電子部品のリードパターン２よび印刷回路が形
成された印刷回路基板の前記リードノくターン上に一致
して重なる如く位置決めされた電子部品を載置して、電
子部品のリードビン上からとに際し、前記′電子部品を
載置工程後篇熔は完Ｔまでの期間前記電子部品を強制的
に固定する印刷配線板への′電子部品の実装方法を得る
ものである０〔発明の実施例〕 次に本発明方法をフラットパッケージ形ＩＣの印刷回路
基板への実装に適用した実施例を図面を参照して説明す
る。

絶縁基板例えばプラスチック基板の両面、ヒにはフラッ
トパッケージ形ＩＣを含む印刷回路が配線された大きさ
例えば長さ２０の幅１０副の印刷回路基板（１）が多数
枚マガジン（図示せず）内にキャリヤ（図示せず）上に
載置されて収納され、一枚づ・り回路基板排出アンロー
ダ（２）により搬送されるようをＣ構成される。キャリ
ヤ上に載置された回路基板（１）はＸ−Ｙ方向に移動可
能なテーブル（３）上に搬送される。他方フラットパッ
ケージ形Ｉ　Ｃ（４）を収納する一トレー（５）から−
個づつＩＣ（４）を取り出し、ＩＣ位置決め部（６）に
載置する０この位置決め部（６）でＩ　Ｃ（４）の中心
位置決めを行った後、このＩ　Ｃ（４）をコレットなど
の吸着手段により吸着して搬送手段（７）により持ち挙
げ、上記回路基板（１）の予め定められたＩ　Ｃ（４）
の取着位置に移送する０この時すでにＩＣ（４）の取着
位置にはフラックス付着工程が終ｒしている。

上記回路基板＋１）上には上記印刷回路が形成されてい
るが、この印刷回路の表面に絶縁被膜が形成されており
、ＩＣ（４）のリードパターン（８）のみが露出した構
成になっている。即ちこのリードパターン（８）は第２
図（Ｂ）に示めすように第２図（Ａ）のフラットパッケ
ージ形ＩＣ（４）のリードピン列＋９）　ｕｆ）αＨｚ
に一致させてリードパターンα３）住４）（［ω（１６
）が印刷されている。このリードパターンＵ■Ｉμ５　
［１６）にはノ１ンダ層が積層された構造になっている
。また上記ＩＪの各リードビン上にもＩ・ンダ層が積層
されている。

このハンダ層は一方にのみ形成してもよい。

この状態でリードピン列［９）　（［（ｌυ１１２およ
びリードノ（例えば第２図（Ｂ）のリードパターンｌｌ
３）　（１４）ｕＵＳ上にスタンプ法でハンダ用フラッ
クスをスタンピングする。勿論フラックスは塗布しても
よいし、７ラツクス液を噴き付けてもよい。このように
してフラックスを付着した基板（１）上に位置決め部（
６）で位置決めされたＩ　Ｃ（４）を搬送手段（７）に
移送して、ＩＣ（４）ノリードピン列（９）　（１０（
１υ（１３をリードパター７１１″３）１．１４）α９
αＱ上に一致して載置する。この載置後Ｉ　Ｃ＜４１を
固定例えば搬送手段（力で移送した状態を保持し、コレ
ットによりフラットパッケージの平坦部を押圧した状態
でＩ　Ｃ＋４）のＸ方向リードビン列（９）σθ上に第
１の加熱ヘッドσ力を下降させ、このヘッド（１７）の
先端に設けられている１対のヒータチップ（１〜により
抑圧例えば荷重１〜４却で押圧し、この押圧状態で加熱
例えば′直流を流して時間例えば１〜３秒間加熱し、ハ
ンダを溶融してハンダ付は工程を実行する。この時、ヒ
ータチップ賭には熱伝対がとり゛りけら＾でおり、設定
温度例えば３００〜３５０℃となるように制御する。こ
のＸ方向のハンダ付け後筒１の加熱ヘッドａのを上昇し
て元の位置に戻した後、第２の加熱ヘッドｕ口全回路基
板ｆｌ）のＩＣ（４）上に移動させ、Ｙ方向のリードピ
ン列（１０）ｄａ上に下降させてヘッド（１１の先端に
設けられている１対のヒータチップ１２０により押圧し
、この抑圧状態でハンダを加熱溶融してＹ方向リードピ
ン列（ｌｌＱ３のハンダ付は工程を終了する。ハンダ付
は工程中加熱溶融し、ヘッド（１７＞　ａａを離反した
後強制空冷してもよい。これらハンダ付は工程はＩ　Ｃ
（４）が複数個ある場合にはＸＹ夫々の加熱ヘッドαη
ｕ鴨を夫々複数台設置して同時にハンダ付けしてもよい
し、加熱ヘッド（１７）　Ｉｉｓを移動させてＸ方向を
先にハンダ付けしたのち、Ｙ方向のハンダ付けを行うよ
うにしてもよい。さらに第１及び第２の加熱ヘッドα７
）（１１を固定し、回路基板（１）をテーブル（１）に
より移動させて、複数のＩ　Ｃ（４）について順次ハン
ダ付けしてもよい。勿論１個のＩ　Ｃ（４）でもＸ方向
Ｙ方向のハンダ付けを回路基板（１）を第１及び第２の
加熱ヘッド（１７）　（１９下方に搬送してハンダ付け
を実行してもよい。

このよつにしてハンダ付けが完了するまで上記コンノド
によるＩ　Ｃ（４）の固定状、聾を保持することにより
位置ずれのない精度の高いノ・ンダ付けを行う。

ハンダ付は工程を終了した回路基板＋１＋は昭送して基
板ローダ（２１）によりマガジン（図示せず）内に搬入
する。これら一連のプログラムをマイコンによりコント
ロールすることにより全自動化が達成される。

上記ハンダ付は終ｒに伴い次の回路基板（１）をテーブ
ル（３）上に搬入するようにコントロールすることによ
す全所工程が確立される。

上記実施例において位置決め部の具体例は第３図の通り
である。

３０は基体である。この基体（３０）の中央には電子部
品としての覧パッケージ化された第２図（４）に示す弁 工　　載置するテーブル（３２）が設けられている。

またテーブル（３２）にはその載置面となる上面に、図
示しない吸引装置につながる吸引口（３２ａｌが設けら
れていて、テーブル（３２）上に吸引力を使ってＩＣを
水平に位置決めると同時に水平方向に移動可能に支持す
ることができるようになっている。一方、（３３ａ）、
　（３３ｂｌは２組の部品調整機構である。これらはい
ずれも同じ；＠遺で、その１つについて説明すｎば、こ
れはつぎのようになっている。

すなわち、（３４）、（３４＋は所要の間隔をおいて並
列に並んだ中途部に固定ビン（３４ａ）を備えるアーム
である。そして、これらアーム（３４１，（３４１間の
中途部はヒンジ（３５）を介して回動自在に枢支されて
いて、各アーム（３４Ｌ　（３４）はヒンジ（３５）を
回動部に、各固定ビン（３４ａ）、　（３４ａ）を支点
として開閉することができるようになっている。また各
アーム（３４１，（３４）の先端側にはそれぞれ内側に
向って部品移動体としての爪体（３６１，（３６）が突
設されている。そして、各アーム（３４１，（３４）の
基端側聞には、コイルスプリング（３７）が圧縮状態で
介装されアーム（３４Ｌ　（３４）の先端側をコイルス
プリング（３７）の弾性力にて閉じる方向へ付勢してい
る。しかるに爪部（３６１，（３６）は、開いた状態を
基準にアーム（３４）、　（３４）に与える外力に応じ
接離方向に対して対称的、すなわち同期的に移動するこ
とができるようになっている。そして、このように構成
された部品調整機構（３３ｂ）は、テーブル（３２１上
に配されるＩＣをＸ方向からはさむよう爪部（３ｆ３）
。

（３６）をテーブル（３２）の両側方へ配し、また部品
調整機構（３３ａｌは上記Ｘ方向と直角なＸ方向からＥ
Ｃをはさむよう爪部（３６１，（３６１をテーブル（３
２）の両側方へ配して、それぞれ基体（３０）上に各固
定ピン（３４ａｌ、　（３４ａｌを回動自在に軸支して
取付けられているつじかるに、２組の爪部（３６１，（
３６１および爪部（３６１，（３６１がそれぞれＩＣを
直角な２方向からはさみ付けることができるよう配置さ
れる。

他方、（３８）は駆動機構としての油圧シリング−であ
る。ぞして、この油圧シリンダー３８のピストン（３８
ａｌの先端部には各部品調整機構（３３ａｌ。

（３３ｂ）の隣り合うアーム（３４１，（３４）の基端
ｊｇｌｌへ、共に外力を加えるための作動部（３９）が
設けられでいて、ピストン（３Ｓａ＋の進退にもとつき
アーム（３４）・・・を介し各２組の爪部（３６）・・
・を接離方向に駆動して、テーブル（３２）上のｌＣｅ
４方向から同時に位置決めすることができるようになっ
て　　　　゛いる。

つぎにこのように構成された位置決め装置の作用に゛り
いて説明する。

まず、各アーム（３４）・・・が開いている状態で、テ
ーブル（３２）上に第２図（イ）に示すフラットパッケ
ージ化されたＩＣを載置する。”りいで、図示しない吸
引装置を作動してＩＣをテーブル（３２）上に吸着させ
る。これにより、ＩＣはテーブル（３２）と水平に位置
決め固定さｎる。なお、ＩＣは水平方向−・移動可能な
状態であることはもちろんである。こののち、油圧シリ
ング−（３８）をピストン（３８ａｌが後退する方向へ
制御す八ば、各固定ビン（３４ａ）・・・を支点として
各２組の爪部（３６）・・・が同期的に閉じる方向へし
だいに移動する。そして、各２　ｘＡの爪（Ｓ　（３６
）・・・がＩＣの４方向に配された各ビン・・・と接触
するところで、先にＸ方向、ｙ方向に位置ずれしてセッ
トされたＩＣ，さらには周方向ｒｃ位ｌけずれしてセッ
トされたＩＣを爪部（３６）・・・の押圧に伴なう微小
な水平方向の移動で補正する。そして、この２組の爪部
（３６）・・・による位置調整が終り、２組の爪部（３
６）・・・ＩＣを４方向から拘束する最終の状態に達す
るところで、工Ｃは基板（図示しない）へ実装するに必
要な所期の状態に高い精度でもって位置決めされること
になる０かくして、困難されるＩＣを簡易、かつ高精度
に位置決めすることができるのである。

なお、上述した一実施例では電子部品に４方向にビンを
備えるＩＣを用いたが、２方向にビンを備えるＩＣでも
同様のことがいえる。またＬＳＩに限らず池の半導体装
置といった電子部品にも適用することができることはい
うまでもない。

さらに第１及び第２の加熱ヘッド（１７）　（１９１Ｑ
具体的実施例を第４図ｉ５図を参照して説明する０図中
４１．４１は２個のヒータチップ（４２１，（４２）を
それぞれ個別的に取り付けたチップ台であり、このチッ
プ台（４１）、　（４１１はホルダ装置（４３）に組み
込まれている。上記各チップ台（４１１，（４１）はそ
れぞれ左右一対のヒートシンク（４４）、　（４５１か
らなり、直気絶級材を介在してねじにより締結されてい
る。

上記各ヒートシンク（４４１，（４５）は導′成体とし
ての金属材料によって形成されている。さらに各ヒート
シンク（４４）、　（４５）の下端にはそれぞれ導電性
の支持アーム（４８）、　（４９）が突設されており、
この支持アーム（４８）、　（４９）間には板状のヒー
タチップ（４２）が架設されている。このヒータチップ
（４２）はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）ま
たはステンレススチール（ＳＵＳ）から形成されてなり
、後述する通電回路により通電することにより発熱する
ようになっている。また、各ヒータチップ（４２）。

（４２）は互いにその板面を向い合わせる平行な状態に
支持されている。さらに各チップ台（４１１，（４１）
はホルダ装置（４３）のレール台（５２）に支持され、
それぞれ水平な同一方向へ案内移動される。つまり、レ
ール台（５２）側に設けた送り用ねじ（５３）により進
退操作され、また、止めねじ（５４）によりその調節位
置に固定されるようになっている。このようにしてチッ
プ台（４１）、　（４１）を移動調節することにより対
向するヒータチップ（４２１，（４２）の間隙および位
置を選べる。

また、上記各レール台（５２）、　（５２）にはそれぞ
れ支持アーム（５５）、　（５５）が突設され、この各
支持アーム（５５１，（５５）はホルダ装置（４３）の
フレーム（５６）を貫通して上方へ突き出している。そ
して、各支持アーム（５５）、　（５５）はそのフレー
ム１６内に形成した軸受（図示しない。）により回転す
ることなく上下方向へのみ案内されるようになっている
。

フレーム（５６）には支持杆（５７）、　（５７）が取
付は固定され、この支持杆（５７）、　（５７）の上端
部にはシーソー板（５８）が軸支されている。シーソー
板（５８）の両端部にはそれぞれ保合溝（５９）、　（
５９）が形成されていて、これらの係合Ｒ（５９）、　
（５９）には上記支持アーム（５５）、　（５５）の各
先端に設けたこる（６１１．　（６１）をそれぞれ嵌め
込んで係合しである。しかして、シーソー板５８を介し
て支持アーム（５５１，（５５）は逆向きに交互に昇降
するようになっている。なお、第５図中（６２）・・・
は支持アーム（５５）、　（５５）　　の振止め用プレ
ートである。

このように構成された移動操作用ホルダ装置４３はその
フレーム（４６）から突設された連結杆を介して図示し
ない昇降駆動装置により昇降駆動されるようになってい
る。

一方、上記谷ヒータチップ（４２）、　（４２）に＋−
ｉ第４図で示す電源（６４）、　（６４１から給電され
る。つまり、対応する各レール台（５２）、　（５２）
にそれぞれ設けられた給電端子（６５）、　（６５）か
ら各ヒートシンク（４４）。

（４５）および支持アーム（４８）、　（４９）を通じ
てヒータチップ（４２）、　（４２１に通電できるよつ
になっている。

また、この通電動作は制御部（６６）によってヒータチ
ップ（４２）、　（４２）がフラットパッケージ型ＩＣ
（４）のリードビン（９）　（１１１、（１０）　（１
２）を押し付けるとき行なわれる。

さらに、上記ヒータチップ（４２）、　（４２）の温度
は温度検出センサとしての熱電対（６７）、　（６７）
によりそれぞれ検出され、この信号を制御部（６６）に
送り、各ヒータチップ（４−２）、　（４２）に送る電
流の強さをコントロールするようになっている。

ところで、はんだ付けの対象となる′電気部品としての
フラットパッケージ型ＩＣ（４）は第４図で示すように
その四角形のパッケージ（４）の４辺にそれぞれ多数の
リードビン（９）　（１０）　（１１）　（１２）を突
設してなり、この各リードビンは回路基板（１）の：Ａ
　Ｐ）続部としての′醒極バッド（図示し１．ない。）
にはんだ付けされるようンこなっている。

叩ち、送ゆ用ねじ（５３）によってヒートン／り（４４
）。

（４５）を動かし、一対のヒータチップ（４２）、　（
４２）の間隔と各位置を調整することでフラットパッケ
ージ型　ＩＣの対向゛Ｃる辺におけるリードビンにそれ
ぞれ対応できるようにする。そこで、昇降駆動装置を作
動させてホルダ装置４３を降下し、あらかじめ回路塞板
（１）上へ設置したフラットパッケージ型ＩＣのリード
ビンに各ヒータチップ（４２）、　（・１２）を押し描
てる。このとき片寄りが生じても前述したように各ヒー
タチップ４２．４２はシーソー板（５８）の作用により
独立懸架式に支持されているため、そルぞＧ均一な荷重
でリードビ／に別１し当てたとえば２〜５１σで加圧す
る。また、これと同時にヒータチップ（４２１，（４２
１に通電して加熱し、その温度全熱二対（６７）によっ
て温度検出を行・よい、こルを制御部（６６）にフィー
ドバックし、必要な電流を電源（６４）から供給し、所
定の温度で加熱するＱまた、この各＠度制御はそれぞれ
のヒータチップ（４２１，（４２）ごとに行なわれる。

このように抑圧加熱しながらはんだ付けを行なう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、フラットパッ
ケージ形半導体素子のハンダ付は実装を安定に、確実に
自動により達成できる効果がある。

上記実施例ではＩＣについて説明しだがトランジスタで
も適用して同様・シ効果が得られる。

さらに上記実施例では、ＩＣの位置決めを行った後回路
基板の所定の位置に搬送した例について説明したが、搬
送手段（ア）に視覚認識用ＴＶ左カメラ設けて、視覚認
識により位置認識を行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を説明するための構成図、
第２図は第１図を説明するための図で（ト）図はフラッ
トパフゲージ形ＩＣ平面図、（Ｂ）図は印刷回路基板を
説明するための正面図、第３図は第１図の位置決め部の
具体例を説明するための図。 第４図および第５図は第１図の加熱ヘッドの具体例を説
明するための図で第４図は斜視図、第５図は側面図であ
る。 図において １・・・回路基板、３・・・テーブル、６・・位置決め
部。 ７・・・搬送手段、　　１７．１９・・・加熱ヘッド。 代理人　弁理士　則　近　恵　佑 （外１名） 第２図 （Ａ） 第３図 ＠４図 ＠５　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子部品のリードパターンおよび印刷回路が形成
   された印刷回路基板の前記電子部品リードパターン上に
   一致して重なる如く位置決めされた電子部品を載置して
   、電子部品のリードピン上からヒータチップにより押圧
   状態で加熱することにより加熱溶融してハンダ付けする
   ことにより実装するに際し、前記電子部品を載置工程後
   ハンダ付け完了までの期間前記電子部品を強制的に固定
   することを特徴とする印刷回路基板への電子部品の実装
   方法。
2. （２）上記電子部品の強制的に固定する手段は電子部品
   をコレットにより吸着して印刷回路基板のリードピン上
   に移送載置し、このコレットにより強制的に固定するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印刷回路基
   板への電子部品の実装方法。