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発明の名称 フラックス塗布方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97639
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−243013
出願日 平成4年(1992)9月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 西野 輝道 / 諸井 深水 / 大山 善四郎 / 澤田 勉 / 赤尾杉 政美
要約 目的
プリント板の実装部品にフラックスの付着のない最適なフラックス塗布を行なうこと。

構成
プリント板の上方にバッファ室,送風板等を有す送風ユニットを設け、送風ユニットに雰囲気ガス送出口等を設け、プリント板外周部に風の流れ,風速あるいはフラックス粒等を計測管理するセンサを設ける。
特許請求の範囲
【請求項1】プリント板作成過程において、プリント板にフラックスを塗布する方法として、プリント板の上方に送風ユニットを設け、送風ユニットにガス送出口を設け、挿入部品を実装しているプリント板の上面に空気あるいは雰囲気ガスを吹き付けながらプリント板の下方からプリント板の下面にフラックスを塗布することを特徴とするフラックス塗布方法。
【請求項2】請求項1において、送風ユニットはバッファ室,送風口あるいは送風板を有し、バッファ室から送風口,送風板に空気あるいは雰囲気ガスを供給しプリント板の上面側とプリント板の実装部品に吹き付けながら、プリント板の下方からプリント板の下面にフラックスを塗布し、プリント板の上面側とプリント板の実装部品にフラックスの付着をなくすことを特徴とするフラックス塗布装置。
【請求項3】請求項1において、挿入部品を実装しているプリント板の上面へのフラックス付着防止の環境管理方法として、風の流れ,風速,風量あるいは、フラックス粒を検出するセンサを設け予め定められた環境になるように雰囲気ガスあるいは、空気量を制御し管理することを特徴とするフラックス塗布装置。
【請求項4】請求項1において、送風ユニットはバッファ室と複数個の送風口あるいは複数個の送風板で構成し、複数個の送風口の溝径を異にし、雰囲気ガスあるいは空気の流れを整流化するあるいは複数個の送風板の向きを変え雰囲気ガスあるいは、空気の流れを整流化することで挿入部品を実装したプリント板の上面側と実装部品へのフラックスの付着をなくすことを特徴とするフラックス塗布装置。
【請求項5】請求項1において、送風ユニットは一つのバッファ室と複数個の送風口を一つのユニットととし、ユニットの大きさはプリント板の大きさに対応させて構成し、各ユニットに雰囲気ガスあるいは、空気を供給するかどうかの供給の指令及び流量の多少をプリント板に合わせて行い、挿入部品を実装したプリント板の上面側と実装部品へのフラックスの付着をなくすことを特徴とするフラックス塗布装置。
【請求項6】請求項1において、送風室は一つ一つの小形ノズル構造とし、小形ノズルを複数個設け、挿入部品を実装しているプリント板の上面側と実装部品へのフラックスの付着をなくすこと及び大きさの異なるプリント板に対して、雰囲気ガスあるいは空気を供給する小形ノズルの個数を変えることでプリント板の大きさに対応させ、送風域とすることを特徴とするフラックス塗布装置。
【請求項7】請求項1において、小形ノズルを複数個有すI字形の送風室は、大きさを可変でき、このI字形の送風室を複数個使用し、四つのI字形の送風室を立体交差させて四角形の送風室を形成し、プリント板の大きさに対応して四角形送風室の大きさを可変し形成することで送風域とし、挿入部品を実装したプリント板の上面側と実装部品へのフラックスの付着をなくすことを特徴とするフラックス塗布装置。
【請求項8】請求項1において、フラックス塗布用のノズルを固定し、プリント板を搬送しながらフラックス塗布をする方法として、フラックス塗布をするプリント板に対し、プリント板上にプリント板と同速度で移動できる送風室を設け、送風室に多数個のノズル孔を一重あるいは、一重以上設けることにより段階的な空気の整流化を行い挿入部品を実装しているプリント板の上面側と実装部品へのフラックスの付着をなくすことを特徴とするフラックス塗布装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプリント板への実装方法に係り、挿入部品を実装したプリント板に、フラックス塗布をする方法として、プリント板の上方に送風室を設け、送風室にガス送出口を設け、挿入部品を実装しているプリント板の上面側と実装部品に空気あるいは雰囲気ガスを吹き付けしている状態でプリント板の下方からプリント板の下面にフラックスの塗布を行う方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のプリント板の挿入実装方法は、プリント板に実装部品を挿入しフラックスを塗布し、はんだ付けを行う。フラックスははんだ付け部の清浄,はんだ付け時の酸化防止保護とはんだ濡れ性の支援,はんだ付け冷却時の酸化防止保護等多くの役目がある。このように、フラックスの塗布は、はんだ付けを左右する重要な工程である。フラックスの塗布方法として発泡塗布法とスプレー塗布法がある。発泡塗布法は多数の小径穴を有す発泡管に空気を供給しフラックスを発泡させ、発泡しているフラックスに挿入部品を実装しているプリント板を搬送しプリント板の下面に出ているリード及びプリント板のスルーホールにフラックスを塗布する。しかし、プリント板のスルーホール穴に挿入実装した部品のリードを泡状のフラックスが毛管現象で上昇し、挿入実装部品とプリント板で形成する狭隘部に入り込む。狭隘部に入り込んだフラックスはフロン洗浄してもなかなか清浄化できない。また、プリント板は脱フロンの観点から無洗浄する方法に進みつつあり、フラックス中の固形分を少なくする方向にある。このため無洗浄タイプのフラックスを均一に発泡することは難しい。スプレー塗布法は、フラックスを霧化し、プリント板の下面に出ているリード及びプリント板のスルーホールにフラックスを塗布する。スプレー塗布法は、フラックスを霧化するため、無洗浄タイプのフラックスを使用してもプリント板へのフラックス塗布は可能である。しかし、プリント板に付着できる霧化状のフラックス粒は20%程度であり、残り分はミストとなる。ミストとなった霧化状のフラックス粒は必要としないあちこちに付着し問題である。特に、排気系統の途中経路にある挿入部品を実装しているプリント板の上面側にある実装部品に付着すると、フラックスと実装部品との不必要な化学反応による品質のバラツキが懸念され信頼性が問題である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はフラックスを塗布する方法において、プリント板の下面側に付着できない霧化状のフラックス粒の行先等について具体的な配慮が不十分であり、挿入部品を実装しているプリント板の上面側にある実装部品にフラックス粒が付着し不必要な化学反応による品質のバラツキが懸念され、プリント板の信頼性の低下が問題である。本発明の目的は、フラックス塗布品の品質のバラツキを防止する方法として、プリント板の上方に送風室を設け、送風室にガス送出口を設け、挿入部品を実装しているプリント板の上面側と実装部品に空気あるいは雰囲気ガスを吹き付けながらプリント板の下方からプリント板の下面にフラックスを塗布する。挿入部品を実装しているプリント板の上面側の実装部品におけるフラックス付着防止の環境管理方法として、風の流れ,風速,風量あるいは、フラックス粒を検出するセンサを設け、その環境を測定し、その計測結果に基づいて環境の制御を行い、予め定められた環境になるように雰囲気ガスあるいは、空気量を制御し管理することで変動要素をおさえつつ、最適なフラックス塗布を行うことでプリント板に実装した実装部品のリード及びプリント板のスルーホール部に最適なフラックス塗布を行う方法と装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的はプリント板の上方に送風室を設け、送風室にガス送出口を設け、実装部品に空気あるいは雰囲気ガスを吹き付けながらプリント板の下方からプリント板の下面にフラックスを塗布する。挿入部品を実装しているプリント板の上面側の実装部品におけるフラックス付着防止の環境管理方法として、風の流れ,風速,風量あるいは、フラックス粒を検出するセンサを設け、その環境を測定しそのセンサのデータをCPUで演算し、その計測結果に基づいて環境の制御を行い、予め定められた環境になるように雰囲気ガスあるいは、空気量の制御を行うことで達成できる。
【0005】
【作用】挿入部品を実装したプリント板にフラックスを塗布する方法は、プリント板の上方に送風室を設け、送風室にガス送出口を設け、挿入部品を実装しているプリント板の上面側の実装部品に空気あるいは、雰囲気ガスを吹き付けしている状態でプリント板の下方からプリント板の下面にフラックスを塗布する。プリント板の上面側とプリント板の実装部品におけるフラックス付着防止の環境管理方法として、風の流れ,風速,風量あるいは、フラックス粒を検出するセンサを設け、その環境を測定しそのセンサのデータをCPUで演算し、その計測結果に基づいて環境の制御を行い、予め定められた環境になるように雰囲気ガスあるいは、空気量の制御を行う。環境を測定するセンサはフラックス付着防止の環境管理として、風の流れ,風速,風量あるいは、フラックス粒の検出等を測定する。その測定データは信号増幅器により信号を増幅し比較回路で設定した値との比較を行い、二つのデータの差分がアナログデジタル変換によりアナログからデジタルに変換し、演算回路で演算されその結果に基づいて制御回路により各部の制御を行う。各部の制御としては送風室の雰囲気ガス流量制御あるいは空気量制御等を行う。風の流れ,風速,風量等が設定値より低い時は、制御回路からの指示により雰囲気ガスあるいは空気を導入し、計測部の風の流れ,風速,風量等が設定値になるまで操作は繰り返し行われる。このように計測部の環境を一定に保つことにより挿入部品を実装しているプリント板の上面側と実装部品におけるフラックス付着防止の環境管理ができ、プリント板の実装部品とフラックスの不必要な化学反応を防止することができ、プリント板の品質確保ができる。
【0006】
【実施例】図1にフラックス塗布装置における全体図を示す。本フラックス塗布装置は、挿入部品を実装したプリント板3の下面にフラックス塗布を行う。フラックス塗布装置は、フラックス塗布ユニット1と送風ユニット2及び送風ユニット2を移動させる搬送ユニット5で構成する。フラックス塗布ユニット1はフラックス6を噴出するノズル4とプリント板3で構成する。また、送風ユニット2には、雰囲気ガスAを導入するためのガス導入口9,バッファ室10及び送風板8がある。バッファ室10はガスを一時溜めることができる。送風板8にはガス供給用の小孔14があり、雰囲気ガス供給用の小孔14から雰囲気ガスAをプリント板3の上面側及び実装部品に吹き付けながらプリント板3下方よりプリント板3の下面側にフラックス6の塗布を行う。送風板8のガス供給用の小孔14の溝径は異にし、雰囲気ガス空気の流れを整流化する、あるいは複数個の送風板の向きを変え雰囲気ガスあるいは、空気の流れを整流化することで挿入部品を実装したプリント板の上面側と実装部品へのフラックスの付着をなくす。プリント板3の上面側やプリント板3に挿入実装した実装部品におけるフラックス付着の防止管理用として、風の流れ,風速,風量を検出する検出Aセンサ11,フラックス粒を検出する検出Bセンサ12を設けてある。風の流れ,風速,風量及びフラックス粒等を計測したその測定データは環境信号データaとなりコントローラ31に送られる。コントローラ31には信号増幅部24及び比較回路部25がある。環境信号データaは信号増幅部24により信号が増幅されデータ増幅信号bとなり、比較回路部25で設定値あるいはフラックス6が形成する風の流れ,風速,風量を検出する検出Cセンサ16との比較を行いその差分が偏差信号cとなりアナログデジタル変換器26によりアナログからデジタルに変換されデジタル変換信号dとなりパソコンに送られる。パソコンの演算回路部29では例えば、風速を基にした演算信号gとなる。制御部30により雰囲気ガス導入のガス補正信号jとなりこのガス補正信号jに基づいて送風ユニット2のガス導入口9に導入する雰囲気ガスAあるいは空気Bを制御する。送風ユニット2の風の流れ,風速,風量が設定値より低い時は、制御部30からの指示により雰囲気ガスAあるいは空気Bを導入し、フラックス付着防止管理用検出センサ個所での風の流れ,風速,風量が設定値になるまで操作は繰り返し行われる。プリント板3とプリント板3の実装部品におけるフラックス付着防止を環境管理部で環境管理を行う。このように雰囲気ガスAあるいは空気Bの流れを定常とし、プリント板3の下面に付着しなかったフラックス6をプリント板3の外周部から速やかに排気15することでフラックス塗布を行うと変動要因をおさえることができるため高品質なフラックス塗布ができる。
【0007】搬送ユニット5には送風ユニット2を搬送するためのレール7があり、このレール7に沿って送風ユニット2は移動できる。プリント板3はコンベア13により所定の位置に搬入しフラックス6の塗布を行う。プリント板3はコンベア13で搬送し、送風ユニット2は搬送用のレール7で搬送する。コンベア13の移動速度と送風ユニット2の移動速度を同じにすることでプリント板3の上面と実装部品に霧状のフラックスが付着することなくプリント板3の下面にフラックス塗布をすることができる。また、送風ユニット2のZ方向すなわち、送風ユニット2を上下することで送風の状態が変わることを利用し位置補正信号hに基づいて送風ユニット2のガス導入口9に導入する雰囲気ガスAあるいは空気Bの量を制御する。また、コンベア13を設けないで、送風ユニット2にプリント板固定具18を取付け移動することで搬送機構を容易にすることができる。また、プリント板固定具18でプリント板3の外周を加圧しながらフラックス塗布を行うとプリント板3のソリを抑えることができる。さらに、プリント板固定具18を取り付けることによりプリント板3の上面側と実装部品に霧状のフラックスが付着することなくプリント板3の下面にフラックス塗布をすることができる。
【0008】図2にプリント板固定対応送風ユニットの概要図を示す。プリント板3を固定し各種のプリント板3の大きさに対応できる複数の送風ユニット2である。プリント板3の大きさと送風ユニット2の大きさを対応させる。送風ユニット2はいくつかのミニ送風室19で構成している。ミニ送風室19は個々のガスの供給の開閉をする弁17,ガス導入口9を有しており、プリント板の大きさに応じて個々のミニ送風室19の弁17を開閉することで送風ユニット2の大きさを可変できる。このように弁17の開閉する数に応じてミニ送風室19の室数を可変し、雰囲気範囲を設定することができる。このためミニ送風室19の全室を雰囲気範囲とすることや、必要部のみのガス供給による雰囲気範囲とすることができる。例えば、プリント板横寸法L1,プリント板縦寸法L2の時は、ミニ送風室19も横寸法L1,縦寸法L2の弁を開くことで横寸法L1,縦寸法L2の範囲の送風ユニット2が形成できる。
【0009】図3にプリント板移動対応の送風ユニットの概要図を示す。プリント板3が移動しながらフラックス塗布ができ、各種のプリント板サイズに対応できる複数の送風ユニット2である。プリント板横寸法L1,プリント板縦寸法L2の時、送風室ユニット2の大きさを横寸法L1、搬送方向である縦寸法を2倍の2L2を確保することでプリント板3上面の実装部品へのフラックス6の付着をなくすことができる。
【0010】図4に複数小形ノズル送風方式の概要図を示す。雰囲気ガスAあるいは空気Bを小形ノズル20より供給し挿入部品を実装したプリント板3の上面あるいは挿入部品に雰囲室ガスAあるいは空気Bを吹き付ける。プリント板3の下面に付着しなかった分のフラックス6が実装部品に付かないよう小形ノズル20を使用し雰囲気ガスAあるいは空気Bを整流化する。小形ノズル20は個々に風量を調整できるため例えば、プリント板3の中央部の小形ノズル20の風量を多くしプリント板3の外周部に行くにつれて弱くすることで雰囲室ガスAあるいは空気Bの定流化が図れるため、フラックス塗布時にプリント板3の上面と実装部品に霧状のフラックス6が付着することなく、プリント板3の下面にフラックス塗布をすることができる。
【0011】図5に立体交差式の複数個小形ノズル送風室の概要図を示す。小形ノズル20を複数個有すI字形の送風室は、大きさを可変でき、このI字形の送風室を複数個使用する。例えば、四つのI字形の送風室を立体交差させて四角形の送風室を形成し、プリント板3の大きさに対応して四角形の送風室の大きさを可変し形成することで、挿入部品を実装したプリント板3の上面側と実装部品へのフラックス6の付着をなくすことができる。例えば、I字形に構成した小形ノズル20の送風室の横寸法をL1,縦寸法L2とすることで、プリント板横寸法L1,プリント板縦寸法L2の外形サイズに対応でき、プリント板3上面の外周部に雰囲気ガスAあるいは、空気Bを供給することでガスカーテンが形成できるため、挿入部品を実装したプリント板3上の実装部品へのフラックス6の付着をなくすことができる。
【0012】図6に代表的な実装プロセスを示す。一般的に挿入実装はプリント板3に部品を挿入し、フラックス6を塗布し、フローはんだ付けを行う。混載実装は表面実装し、挿入実装する。フラックス6ははんだ付け部の清浄,はんだ付け時の酸化防止保護とはんだ濡れ性の支援,はんだ付け冷却時の酸化防止保護等多くの役目がある。このように、フラックスの塗布は、はんだ付けを左右する重要な工程である。
【0013】図7に発泡式のフラックス塗布方法を示す。発泡塗布法は多数の小径穴を有す発泡管21に空気を供給しフラックス6を発泡させ、発泡しているフラックス6に挿入部品を実装しているプリント板3を搬送し、プリント板3の下面に出ているリード22及びプリント板のスルーホール23にフラックス6を塗布する。しかし、プリント板3のスルーホール23に挿入実装したリード付部品のリード22を泡状のフラックス6が毛管現象で上昇し、挿入実装部品とプリント板3で形成する狭隘部に入り込む。狭隘部に入り込んだフラックス6はフロン洗浄してもなかなか清浄化できない。また、プリント板3は脱フロンの観点から無洗浄する方法に進みつつあり、フラックス6中の固形分を少なくする方向にあり、無洗浄タイプのフラックス6を均一に発泡し塗布することは難しい。
【0014】図8にスプレー式のフラックス塗布法を示す。ノズル4によりフラックス6を霧化し、プリント板3の下面に出ているリード22及びプリント板3のスルーホール23にフラックス6を塗布する。スプレー式の塗布法は、フラックス6を霧化するため、無洗浄タイプのフラックス6を使用してもプリント板3へのフラックス塗布は可能である。しかし、プリント板3に付着できる霧化状のフラックス6は20%程度であり、残り分はミストとなる。ミストとなった霧化状のフラックス6は必要としないあちこちに付着し問題である。特に、排気系統の途中経路にある挿入部品を実装しているプリント板3の上面側にある実装部品に付着するとフラックス6と実装部品との不必要な化学反応による品質のバラツキが懸念され信頼性が問題である。送風ユニット2を使用する本方式は上記のフラックス6の塗布に対して効果が得られる。実装部品のリードピッチはますます狭ピッチの方向にあり、また高機能化に伴い各部品での耐熱ストレス性,はんだ付け性等が重要視されている。本フラックスの塗布方法はこれらに対応できる方法である。雰囲気ガスはコスト面を考慮すると窒素ガス等が適している。また、本発明は、プリント板の無洗浄化が可能であり、脱フロン対策に対しても大きな効果がある。
【0015】
【発明の効果】部品を実装したプリント板のフラックス塗布品の品質バラツキを防止する方法として、挿入部品を実装しているプリント板上面と実装部品に雰囲気ガスあるいは空気を吹き付けることができる送風ユニットを使用する。送風ユニットに雰囲気ガス導入口を設け送風ユニットのバッファ室に雰囲気ガスを導入し雰囲気ガスを充填させ、送風板に細孔を介し雰囲気ガス吹出し口に導く。プリント板の外周部で雰囲気ガスの流れ,風速,風量等の環境を測定しその計測結果に基づいて雰囲気ガスの制御を行いながらフラックス塗布を行う。フラックス塗布用のノズルを固定しプリント板を搬送しながらフラックスを塗布する時のフラックス塗布品の品質のバラツキを防止する方法として、プリント板の搬送と同速度で移動できる送風ユニットを使用しフラックス塗布を行う。このように雰囲気ガスあるいは空気をプリント板の上面側で整流化しながらフラックスを薄く均一に必要部に塗布を行うことができるため、部品へのフラックスの付着防止を行うことができ、部品とフラックスの不必要な化学反応が防止でき、プリント板の信頼性の確保が図れる。本発明は狭ピッチの実装したプリント板微細パターンの実装に有力なフラックス塗布方法及び装置である。さらに、プリント板上の固定されていない部品においても、送風ユニットからの雰囲気ガスあるいは、空気の整流化により挿入部品を上面から押さえる形となるためプリント板の下面からのフラックス塗布での風圧による部品の移動防止,落下防止の効果がある。また、本発明は、プリント板の無洗浄化が可能であり、脱フロン対策に対しても大きな効果がある。




 

 


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