特許 7366785 半田付け装置及び半田付け方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-13

(45)【発行日】2023-10-23

(54)【発明の名称】半田付け装置及び半田付け方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 3/00 20060101AFI20231016BHJP

【ＦＩ】

B23K3/00 310P

B23K3/00 310G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020019846

(22)【出願日】2020-02-07

(65)【公開番号】P2021122853

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-10-27

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）試験日 令和元年９月２６日 試験場所 株式会社ジャパンユニックス ショールーム内の実験ブース（東京都港区赤坂２－２１－２５）

(73)【特許権者】

【識別番号】000231073

【氏名又は名称】日本航空電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121706

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128705

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147773

【弁理士】

【氏名又は名称】義村 宗洋

(72)【発明者】

【氏名】阿曽 智彦

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第１９８６／００４８４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２７７２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１４００６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－０５８１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４８３２２４６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２１６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００６９３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ １／００ － ３／０８、

３１／０２、３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１工程で半田を半田ごてで溶かしてこて先に溶融半田を付着させ、第２工程で前記半
田ごてを下降させ、第３工程で前記こて先に付着している溶融半田で部品を半田付けする
半田付け装置であって、
前記第１工程では前記こて先と前記部品との間に位置し、前記第２工程では変位して前
記半田ごての下降を可能とするカバーを具備し、
前記カバーは底板と周壁とよりなり、前記第１工程では前記底板が前記こて先の下方に
位置し、前記周壁が前記こて先の四方を囲んで箱状をなす
ことを特徴とする半田付け装置。

【請求項2】

請求項１に記載の半田付け装置において、
前記カバーは左右に開閉可能な２部品よりなり、前記第２工程において左右に開く構成
とされていることを特徴とする半田付け装置。

【請求項3】

請求項１に記載の半田付け装置において、
前記カバーは横移動可能とされ、横移動の際に前記こて先及び前記こて先に半田を供給
するノズルが通過する切欠きが前記周壁に設けられ、
前記第２工程において前記カバーは横移動する構成とされていることを特徴とする半田
付け装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載の半田付け装置において、
前記カバーは前記半田ごての上下動に機械的に連動して変位する構成とされていること
を特徴とする半田付け装置。

【請求項5】

半田を半田ごてで溶かしてこて先に溶融半田を付着させる第１工程と、前記半田ごてを
下降させる第２工程と、前記こて先に付着した溶融半田で部品を半田付けする第３工程と
を含む半田付け方法であって、
前記第１工程では前記こて先と前記部品との間にカバーを位置させ、
前記第２工程では前記カバーを変位させて前記半田ごての下降を可能とし、
前記カバーは底板と周壁とよりなり、前記第１工程では前記底板が前記こて先の下方に
位置し、前記周壁が前記こて先の四方を囲んで箱状をなしている
ことを特徴とする半田付け方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は半田付け装置及び半田付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図７は半田付け装置の従来例として特許文献１に記載されている半田付け装置を示したものである。この半田付け装置１０はステージ１１と、ステージ１１を移動させるステージ移動装置１２と、半田付けヘッド１３と、半田供給部１４と、半田付けヘッド１３を保持する可動スタンド１５と、ステージ移動装置１２や半田付けヘッド１３の動作を制御する制御ユニット１６を備えている。

【0003】

ステージ移動装置１２はステージ１１をＹ軸に沿って移動させる。一方、可動スタンド１５は半田付けヘッド１３をステージ１１の上部で保持し、Ｚ軸に駆動すると共に、半田付けヘッド１３をＸ軸に沿って移動させる。ステージ１１には被加工体（ワーク）として例えばプリント基板Ｓが載置され、ステージ移動装置１２及び可動スタンド１５によってプリント基板Ｓ上の任意の位置に半田付けヘッド１３を移動させることができる。

【0004】

半田供給部１４は線状（糸状）の半田Ｈを巻き付けるリール１４ａと、半田Ｈを半田付けヘッド１３に向けて引き込む引込装置１４ｂなどから構成されている。

【0005】

図８は半田付けヘッド１３を拡大して示したものであり、半田付けヘッド１３は半田ごて本体２１と、半田ごて本体２１を脱着可能に保持するこて保持体２２と、引込装置１４ｂによって引き込まれた半田Ｈを半田ごて本体２１の先端部２１ａに誘導する半田誘導部２３と、こて保持体２２に保持された半田ごて本体２１を上下動させる半田ごて可動部２４を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１８－１１４５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、半田付けにおいては半田を半田ごてで溶かしてこて先に一定量の溶融半田を付着させた後、半田ごてを半田付け対象の部品まで移動させ、こて先に付着している溶融半田で半田付けを行うといった２段階方式の半田付けも行われており、このような２段階方式の半田付けにおいては工程の短縮及び単純化のために、一般に半田付け対象の部品の直上に半田ごてを位置させて半田を溶融するといったことが行われている。

【0008】

しかるに、半田が溶融する際には半田に含まれているフラックスが突沸して溶融した半田が半田ボールとなって周囲に飛散するといった現象が生じるため、半田ごての真下に半田付け対象の部品が位置すると、飛散した半田ボールが部品の配線間や端子間等に付着したり、入り込むことで短絡不良を引き起こす原因となっていた。

【0009】

この点、図７及び図８に示した従来の半田付け装置１０は飛散した半田ボールの付着や入り込みによる短絡不良の発生を防止する有効な手段を備えていない。

【0010】

この発明の目的は飛散した半田ボールの付着や入り込みによる短絡不良等の不具合の発生を防止することができるようにした半田付け装置及び半田付け方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１の発明によれば、第１工程で半田を半田ごてで溶かしてこて先に溶融半田を付着させ、第２工程で半田ごてを下降させ、第３工程でこて先に付着している溶融半田で部品を半田付けする半田付け装置において、第１工程ではこて先と前記部品との間に位置し、第２工程では変位して半田ごての下降を可能とするカバーを具備するものとする。

【0012】

請求項２の発明では請求項１の発明において、カバーは底板と周壁とよりなり、第１工程では底板がこて先の下方に位置し、周壁がこて先の四方を囲んで箱状をなすものとされる。

【0013】

請求項３の発明では請求項２の発明において、カバーは左右に開閉可能な２部品よりなり、第２工程において左右に開く構成とされる。

【0014】

請求項４の発明では請求項２の発明において、カバーは横移動可能とされ、横移動の際にこて先及びこて先に半田を供給するノズルが通過する切欠きが周壁に設けられ、第２工程においてカバーは横移動する構成とされる。

【0015】

請求項５の発明では請求項１から４のいずれかの発明において、カバーは半田ごての上下動に機械的に連動して変位する構成とされる。

【0016】

請求項６の発明によれば、半田を半田ごてで溶かしてこて先に溶融半田を付着させる第１工程と、半田ごてを下降させる第２工程と、こて先に付着した溶融半田で部品を半田付けする第３工程とを含む半田付け方法において、第１工程ではこて先と前記部品との間にカバーを位置させ、第２工程ではカバーを変位させて半田ごての下降を可能とする。

【発明の効果】

【0017】

この発明によれば、カバーによって半田ボールの飛散及び飛散した半田ボールの部品への付着や入り込みを防止することができるため、半田ボールによる短絡不良等の不具合の発生を防止することができ、よってこて先に溶融半田を付着させた後、半田ごてを下降させて半田付けを行う２段階方式の半田付けを良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】Ａはこの発明による半田付け装置の実施例１の要部構成を説明するための一部模式的に示した正面図、ＢはＡに示した状態から半田ごてが下降した状態を示す正面図。

【図2】Ａは図１Ａの一部省略した右側面図、Ｂは図１Ｂの一部省略した右側面図。

【図3】Ａは図１Ａにおけるリンク機構を説明するための図、ＢはＡに示した状態から半田ごてが下降した際の状態を示す図。

【図4】この発明による半田付け装置の実施例２の要部構成を説明するための正面図。

【図5】Ａは図４の右側面図、ＢはＡに示した状態から半田ごてが下降した状態を示す右側面図。

【図6】Ａはこの発明による半田付け装置の実施例３の要部構成を説明するための右側面図、ＢはＡに示した状態から半田ごてが下降した状態を示す右側面図。

【図7】半田付け装置の従来例を示す斜視図。

【図8】図７における半田付けヘッドの詳細を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

【実施例1】

【0020】

図１Ａ，Ｂ及び図２Ａ，Ｂはこの発明による半田付け装置の実施例１の要部構成及びその動作を示したものである。

【0021】

半田付け装置はこの例では第１工程で半田を半田ごてで溶かしてこて先に一定量の溶融半田を付着させた後、第２工程で半田ごてを下降させ、第３工程でこて先に付着している溶融半田で部品を半田付けするものとなっており、即ち２段階方式の半田付けを行うものとなっている。

【0022】

図１Ａ及び図２Ａは第１工程における半田付け装置の状態を示し、図１Ｂ及び図２Ｂは第３工程における半田付け装置の状態を示す。なお、コネクタに電線を半田付け接続する場合を例として、コネクタ３１及び電線３２を半田付け対象の部品として半田付け装置と共に示している。図２Ａ，Ｂ中、３２ａは電線３２の芯線を示し、この芯線３２ａが位置する部分が半田付け部３３となる。

【0023】

半田ごてはこの例では半田ごてユニット４０内に内蔵されており、半田ごてのこて先４１は半田ごてユニット４０の下端から下方に突出されている。こて先４１に供給される半田は糸半田とされ、こて先４１の近傍には糸半田供給ガイド５１の先端に取り付けられているノズル５２が位置されている。糸半田はこのノズル５２から送り出されてこて先４１に供給される。

【0024】

糸半田供給ガイド５１はノズル高さ調整機構５３を介して半田ごてユニット４０に取り付け固定されている。ノズル５２の位置（高さ位置）はノズル高さ調整機構５３によって調整することができるものとなっており、半田付け条件等に応じてノズル５２の高さ位置は調整される。

【0025】

上記のような構成に対し、この例ではカバー６０及びカバー６０を半田ごての上下動、即ち半田ごてユニット４０の上下動に連動して変位させるリンク機構７０が設けられている。なお、リンク機構７０は図１Ａ，Ｂでは模式的に示しており、図２Ａ，Ｂでは図示を省略している。

【0026】

カバー６０は左カバー６１と右カバー６２の２部品によって構成されており、これによりカバー６０は左右に開閉可能とされている。これら左カバー６１と右カバー６２は糸半田を溶融させ、こて先４１に溶融半田を付着させる第１工程では図１Ａに示したように互いに噛み合わされて一体化され、これによりカバー６０は閉じた状態となって、底板６０ａと周壁６０ｂとよりなり、上面が開放された箱状をなす。

【0027】

なお、互いに噛み合わされてカバー６０の周壁６０ｂの一面（この例では前面）を構成する左カバー６１及び右カバー６２の各側壁６１ａ，６２ａにはそれぞれ切欠き６１ｂ，６２ｂ（図１Ｂ参照）が設けられており、カバー６０が閉じた状態ではこれら切欠き６１ｂ，６２ｂによって図１Ａに示したように窓６３が形成される。こて先４１に糸半田を供給するノズル５２はこの窓６３を通る構成となっている。

【0028】

第１工程ではこのようにカバー６０は箱状をなし、底板６０ａはこて先４１の下方に位置し、周壁６０ｂはこて先４１の前後、左右の四方を囲むように位置して、こて先４１はカバー６０内に収容された状態となる。よって、糸半田が溶融する際に発生する半田ボールはカバー６０によって飛散が防止されてカバー６０内に留まるため、飛散した半田ボールの付着や入り込みによって、半田付け対象の部品に短絡不良等の不具合が発生するといった問題を解消することができる。なお、図２Ａではカバー６０内に収容されているこて先４１及びノズル５２をわかりやすく示すべく、右カバー６２の図示を省略しており、図２Ｂにおいても同様に右カバー６２の図示を省略している。

【0029】

カバー６０は半田ごて（半田ごてユニット４０）の下降を可能とすべく、第２工程で左右に開き、図１Ｂに示したように左右にカバー６０が開いた状態で半田付け（第３工程）が行われる。このようにこの例ではカバー６０は開閉可能とされているため、カバー６０が半田付け作業に支障をきたすことはない。

【0030】

カバー６０の開閉はリンク機構７０により半田ごてユニット４０の上下動に連動して行われる。図３Ａ，Ｂは図１Ａ，Ｂにおけるリンク機構７０及びカバー６０のみを示したものであり、以下、リンク機構７０の構成、動作について説明する。

【0031】

図３Ａ中、７１～７６はリンクを示し、隣接するリンクは全て回り対偶によって接合されている。図３Ａ中、８１～８６はリンクの接合部を示す。

【0032】

上下方向に伸長して互いに対向するリンク７３，７４には互いに外向きにアーム９１，９２が取り付け固定されており、これらアーム９１，９２の先端にはローラ９３，９４がそれぞれ取り付けられている。図３Ａ，Ｂ中、９５，９６はローラ９３，９４の左右方向の動きを許容し、下方への動きを規制するストッパを示す。接合部８４，８５間にはコイルばね（引張コイルばね）９７が取り付けられている。なお、リンク７３，７４は接合部８４，８５よりそれぞれ下方に延長された延長部７３ａ，７４ａを有し、これら延長部７３ａ，７４ａは取付け部９８，９９を介して左カバー６１及び右カバー６２にそれぞれ取り付け固定されている。

【0033】

上記のような構成において、接合部８１と８６は半田ごてユニット４０に取り付けられ、半田ごてユニット４０の上下動に伴い、上下動するものとなっている。図３Ａに示した第１工程のカバー６０が閉じた状態から半田ごてユニット４０が下降され、これに伴い接合部８１が下降すると、ローラ９３，９４がストッパ９５，９６に当たって左右方向に移動し、これにリンク７１～７６が連動して図３Ｂに示した状態となり、カバー６０が左右に開かれる。

【0034】

一方、半田付け後に半田ごてユニット４０が上昇され、これに伴い接合部８１が上昇すると、リンク機構７０は図３Ａに示した状態に復帰し、カバー６０は閉じられる。コイルばね９７の復元力はカバー６０を閉じる方向の力として作用する。

【0035】

以上、この発明による半田付け装置の実施例１の構成及び動作について説明したが、この例によれば２段階方式の半田付けにおいて、半田ごてのこて先４１の真下に位置する部品への半田ボールの付着や入り込みを良好に防止することができる。

【実施例2】

【0036】

実施例１では半田ごてのこて先４１を収容して半田ボールの飛散を防止するカバー６０は左右に開閉する形態としたが、カバーは他の形態を採用することもできる。

【0037】

図４及び図５Ａ，Ｂは左右に開閉するのではなく、横移動するカバーを具備する場合の半田付け装置の要部構成及び動作を示したものであり、図４及び図５Ａは第１工程における半田付け装置の状態を示し、図５Ｂは第３工程における半田付け装置の状態を示す。なお、前述した実施例１の構成と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0038】

この例ではカバー６５は単一部品よりなり、上面が開放された箱状をなす。カバー６５の形状は実施例１の第１工程におけるカバー６０の形状と類似しており、底板６５ａと周壁６５ｂとよりなる。周壁６５ｂの一面（この例では前面）には図４に示したように切欠き６６が設けられている。

【0039】

カバー６５は第１工程では実施例１におけるカバー６０と同様、底板６５ａがこて先４１の下方に位置し、周壁６５ｂはこて先４１を囲むように位置する。これにより、こて先４１はカバー６５内に収容され、半田ボールの飛散及び飛散した半田ボールの付着や入り込みによる短絡不良等の不具合の発生を防止することができる。

【0040】

カバー６５は半田ごてユニット４０の下降を可能とすべく、第２工程では横移動するものとなっている。この例ではカバー６５は後方に移動し、図５Ｂに示したように半田付け（第３工程）は後方にカバー６５が移動した状態で行われる。なお、カバー６５の周壁６５ｂに設けられている切欠き６６はこて先４１を含む半田ごてユニット４０の下端部分及び糸半田をこて先４１に供給するノズル５２の、カバー６５に対する出入りを可能とするものであって、カバー６５が横移動する際には半田ごてユニット４０の下端部分及びノズル５２はこの切欠き６６を通過する。

【0041】

カバー６５はこの例においても半田ごてユニット４０の上下動に連動して横移動するものとなっている。図４及び図５Ａ，Ｂでは図示を省略しているが、カバー６５を半田ごてユニット４０の上下動と連動させる機構としては例えばリンク機構等を用いることができる。

【実施例3】

【0042】

次に、この発明による半田付け装置の実施例３の要部構成及びその動作について図６Ａ，Ｂを参照して説明する。

【0043】

この例では実施例１のカバー６０や実施例２のカバー６５のようにカバーを箱状とせず、カバーを単なる平板としたものである。

【0044】

平板とされたカバー６７は第１工程では図６Ａに示したようにこて先４１と半田付け対象の部品（図６Ａではコネクタ３１及び電線３２）との間に位置し、第２工程では半田ごてユニット４０の下降を可能とすべく、実施例２と同様、横移動するものとなっており、横移動した状態で図６Ｂに示したように半田付け（第３工程）が行われるものとなっている。

【0045】

カバー６７は半田付け対象の部品を覆うような大きさを有するものであり、このようにカバー６７を単なる平板としても半田付け対象の部品がカバー６７で覆われることにより、飛散した半田ボールの付着や入り込みによって半田付け対象の部品に短絡不良等の不具合が発生するといった問題を解消することができる。

【0046】

カバー６７は半田ごてユニット４０の上下動に連動して横移動するものとなっており、連動させる機構は図６Ａ，Ｂでは図示を省略しているが、例えばリンク機構等を用いることができる。

【0047】

以上、この発明の実施例について説明したが、半田ごて（半田ごてユニット）の上下動に連動してカバーを変位させる機構としては、リンク機構に限らず、例えばカムを用いるような機構を採用してもよい。また、半田ごてとカバーとを機械的に結合して連動させる構成に限らず、例えば半田ごての上下動によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチを設け、そのスイッチのＯＮ／ＯＦＦによってカバーが変位するといったような電気的手段を介して連動させる構成としてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１０ 半田付け装置 １１ ステージ
１２ ステージ移動装置 １３ 半田付けヘッド
１４ 半田供給部 １４ａ リール
１４ｂ 引込装置 １５ 可動スタンド
１６ 制御ユニット ２１ 半田ごて本体
２１ａ 先端部 ２２ こて保持体
２３ 半田誘導部 ２４ 半田ごて可動部
３１ コネクタ ３２ 電線
３２ａ 芯線 ３３ 半田付け部
４０ 半田ごてユニット ４１ こて先
５１ 糸半田供給ガイド ５２ ノズル
５３ ノズル高さ調整機構 ６０ カバー
６０ａ 底板 ６０ｂ 周壁
６１ 左カバー ６１ａ 側壁
６１ｂ 切欠き ６２ 右カバー
６２ａ 側壁 ６２ｂ 切欠き
６３ 窓 ６５ カバー
６５ａ 底板 ６５ｂ 周壁
６６ 切欠き ６７ カバー
７０ リンク機構 ７１～７６ リンク
７３ａ，７４ａ 延長部 ８１～８６ 接合部
９１，９２ アーム ９３，９４ ローラ
９５，９６ ストッパ ９７ コイルばね
９８，９９ 取付け部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】