半田鏝、それを用いて電子機器を製造する方法、及び製造装置
【課題】フラックスの飛散を防止するとともに、詰まりの生じにくい半田鏝を提供し、電子機器の半田付け工程において、一回の半田付けに供される半田の量を一定にし、且つ良好に半田付けする。
【解決手段】糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒状の半田鏝であって、
ａ）窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素の単一材料で形成され、
ｂ）前記筒９の先端部で半田を溶融させるための加熱手段８が前記筒９に設置されており、
ｃ）前記筒９が前記加熱手段８よりも下方に突出ている、
ことを特徴とする。
【解決手段】糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒状の半田鏝であって、
ａ）窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素の単一材料で形成され、
ｂ）前記筒９の先端部で半田を溶融させるための加熱手段８が前記筒９に設置されており、
ｃ）前記筒９が前記加熱手段８よりも下方に突出ている、
ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、糸半田を溶融させて半田付けを行うための半田鏝、それを用いて電子機器を製造する方法、及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板のランドと金属ピンやワイヤなどの端子同士を半田付けするための鏝として、鏝先が筒状をなすものが知られている（特許文献１）。ランドから突き出たピンを筒の内周面で囲った状態で筒内に糸半田を供給し、筒を加熱することにより、溶融半田をピンの周囲に均等に回り込ませるとともに不要個所への溶融半田及びフラックスの飛散を防止しようとするものである。溶融半田が接する筒の内面は、ハンダメッキ等により半田に対する濡れ性が高められている。
同様の目的を達成するために、鏝が上半部ですり鉢状をなし、下半部で筒状をなすものも知られており（特許文献２）、こちらは内面が半田反発材料で形成されている。そして、前工程で糸半田を所定の長さに切断して半田片とし、これをすり鉢部分で溶融させた後、ピンを包囲する筒状部分に自重で流し込むことにより、ピンとランドが半田付けされる。
【特許文献１】特開平１１−２４５０２９
【特許文献２】特開２００１−２０３４４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に記載の半田鏝を用いる場合、筒の内面に付着した半田により筒が詰まりやすく、それを防止するために筒の側面に形成した空気孔より半田が固化しないうちに空気を吹き付ける必要があり、面倒である。また、特許文献１に記載の半田鏝では、半田リールから連続して供給される糸半田の先端が、筒を介して加熱されることにより溶融と同時に未溶融の残部と分離される。従って、一回の半田付けに供される半田の量が一定でなく、製造される電子機器に接合不十分あるいは端子間短絡などの不良が生じることがある。
【０００４】
次に、前記特許文献２に記載の半田鏝を用いる場合、すり鉢部分で半田を溶融させている間にフラックスが気化してしまい、ランドやピンにフラックスが供給されなくなる。このためランドやピンの酸化膜や汚れが除去されないまま溶融半田が流し込まれることとなり、半田がランドやピンに付かないことがある。
それ故、この発明の第一の課題は、フラックスの飛散を防止するとともに、詰まりの生じにくい半田鏝を提供することにある。第二の課題は、電子機器の半田付け工程において、一回の半田付けに供される半田の量を一定にし、且つ良好に半田付けすることが可能な電子機器製造装置を提供することにある。第三の課題は、高品質の電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その課題を解決するために、この発明の半田鏝は、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒を備えることを特徴とする。
この半田鏝によれば、筒の両端が開口しているので、筒をランドの上に立てて、一回の半田付けに必要な長さに切断した糸半田を筒の後端から投入すれば、先端まで落下してランドやピンに接する。そして、先端部で半田を溶融させることにより、ピンやワイヤなどの相手側端子が一定量の半田で接合される。半田付け部が筒で囲まれているので、溶融半田やフラックスが周囲に飛散することはなく、しかも溶融半田が均等に回り込む。また、筒の先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成されているので、筒内面に半田が付着することがほとんどなく、筒の詰まりを抑制できる。その結果、供給半田の定量性が維持されるとともに、接合後の外観がきれいに仕上がる。
【０００６】
筒には、外周面から内周面まで貫通した通気孔が設けられていても良い。この通気孔より筒内に窒素などの不活性ガスを送り、半田や端子の酸化を防ぐことができるからである。
また、熱融解性被覆マグネットワイヤ（例えばポリウレタン被覆銅線）が金属ピンに巻き付けられたチョークコイルなどの電子部品を基板に接続する場合、この発明の鏝を用いれば、ワイヤ、金属ピン及びランドの三者を同時に半田付けすることができる。半田から溶出したフラックスが放散することなく筒内に止まり、金属の表面を浄化して半田に濡れやすくするからである。従って、ワイヤと金属ピンの二者をあらかじめ半田付けしておく必要が無く、工程を短縮化できる点で優れている。
尚、この明細書においてランドとは、ピン挿入孔を有しないパッドをも含む広義の電子機器上の端子をいう。
半田を溶融させるための加熱手段としては、前記筒の外周面にコイル状に巻かれたシーズヒーターが好ましい。筒を直接加熱するので立ち上がりが早く、高効率で安全だからである。
【０００７】
従って、この半田鏝を用いて電子機器を製造する適切な方法は、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な
内径を有し、両端が開口した筒を備える半田鏝と、前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段とを準備し、
前記筒の先端を電子機器の端子に接近させ、
糸半田を一回の半田付けに必要な長さに切断して得られた半田片を筒の後端から筒内に挿入して落下させ、
前記加熱手段により前記先端部で筒内の半田片を溶融させることを特徴とする。
【０００８】
前記筒の内径は、半田片の長さよりも小さいのが好ましい。これにより、落下後に半田片が筒内で起立状態となり、そのため半田片の外周面と筒の内周面との間隔が最短となり、半田片が速やかに均一に溶融すると同時にランドやピンの表面がフラックスで浄化され、半田が付きやすくなるからである。尚、当然ながら、筒の内径は半田片の外径よりも大きく、ピンを挿入する場合はピンの外径よりも大きい。
【０００９】
また、この製造方法に適切な装置は、
切り刃及び受け刃からなり、少なくともいずれか一方に所定の長さの糸半田を受け入れ可能な半田保持孔が形成され、互いに擦れ合いながら相対的に変位することにより、半田保持孔に挿入された糸半田を切り取るカッターユニットと、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒と、
前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段と
を備えることを特徴とする。
この装置において、筒及び加熱手段は前記半田鏝に該当する。カッターにて切り取られた糸半田は、一回の半田付けに必要な長さの半田片となる。
【００１０】
前記カッターユニットの一つの具体的構成においては、前記切り刃が駆動源の出力に応じて一方向に進退可能で、前記半田保持孔が切り刃の進退方向と直交する方向に貫通して形成される。この場合、前記受け刃が切り刃を進退方向に案内する凹部を有し、一側に切り刃の後退時に前記貫通孔と位置が合う半田供給孔が形成され、同じ側又は反対側に切り刃の前進時に前記貫通孔と位置が合う半田排出孔が形成される。そして、前記筒が、径方向位置が前記半田排出孔と一致するように置かれる。
【００１１】
この構成によれば、供給孔より保持孔に糸半田を供給した状態で、受け刃に対して切り刃を前進させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、排出孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。そして、保持孔に供給される糸半田の長さは、半田送りローラの回転数によって制御することができる。
【００１２】
前記受け刃は、好ましくは半田排出孔と対向する位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有する。切断して得られた半田片にバリや曲げが生じていても導入孔から保持孔内に圧縮気体を吹き付けるかプランジャを挿入することにより、半田片を排出することができるからである。前記半田保持孔及び筒の内径は、半田保持孔の軸方向長さよりも小さいのが好ましい。これにより半田片を軸方向に立てた状態で少ない抵抗で筒の下端に送ることができるからである。
【００１３】
前記カッターユニットの別の具体的構成においては、前記切り刃が駆動源の出力に応じて自転可能で、前記半田保持孔が切り刃の自転軸と直交する直径線上に貫通して切り刃に形成される。この場合、前記受け刃が、切り刃を保持する軸受け部を有し、一側に切り刃のある位相時に前記半田保持孔と位置が合う半田供給孔が形成され、他の側に他の位相時に前記半田保持孔と位置が合う半田排出孔が形成される。そして、前記筒が、径方向位置が前記半田排出孔と一致するように置かれる。
【００１４】
この構成によれば、保持孔に糸半田を供給した状態で、切り刃を自転させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、排出孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。前記構成と同じく、受け刃が、半田排出孔と対向する位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有すると良い。
【００１５】
前記カッターユニットの更に別の具体的構成においては、前記切り刃が駆動源の出力に応じて一方向に進退可能で、前記受け刃が、切り刃を進退方向に案内する平面を有する。この場合、前記半田保持孔が切り刃の進退方向と直交する方向に貫通して受け刃に形成される。そして、前記筒が、径方向位置が前記半田保持孔と一致するように置かれる。
この構成によれば、保持孔に糸半田を供給した状態で、受け刃に対して切り刃を前進させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、保持孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。
【００１６】
前記製造装置の基本的構成に更に、前記筒の後端を開閉するシャッターを備えると好ましい。シャッターが無ければ、半田溶融時に蒸発したフラックスが、筒の前工程に位置する半田片の通路に侵入して、通路内に付着し、通路を塞ぐことがある。そこで、筒内の半田片が溶融中はシャッターを閉じることにより、筒の前工程の通路を常に清浄に保つことができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、接合部に供給される半田が一定長の半田片であって、接合後に鏝にほとんど付着せず周囲に飛散もしないので、接合に消費される半田量が一定である。従って、優れた品質の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る製造装置を示す斜視図である。
【図２】同装置に用いられるカッターユニットを示す鉛直方向断面図であり、（ａ）は切り刃の後退時、（ｂ）は前進時である。
【図３】同装置に用いられる半田鏝と配線基板を示す斜視図である。
【図４】同半田鏝と配線基板を示す鉛直方向断面図であり、（ａ）は半田溶融前、（ｂ）は溶融後である。
【図５】実施形態１における加熱ブロックの変形例を示す斜視図である。
【図６】実施形態１における筒と加熱ブロックの種々の組み合わせを示す断面図である。
【図７】実施形態１における加熱手段の別の例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は筒とクリーナーとの関係を示す断面図、（ｂ）は筒の変形例を示す斜視図である。
【図９】実施形態１の製造装置で接合するもう一つの方法を示す斜視図である。
【図１０】実施形態２に係る製造装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】実施形態３に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１２】実施形態４に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１３】実施形態５に係る製造装置を示す要部斜視図である。
【図１４】実施形態５に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１５】実施形態６に係る製造装置を示す要部斜視図である。
【図１６】実施形態６に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１７】実施形態７に係る製造装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１，１１ 電子機器製造装置
２ 本体
２ａ 台
２ｂ 壁
２ｃ 連結プレート
２ｄ ブラケット
２ｅ ジグ
２ｘ，２ｙ，２ｚ レール
３ 半田リール
４ 送りローラ
５ カッターユニット
６ センサ
７ ガイド管
８，１８，２８ 加熱ブロック
９，１９，２９，３９，４９ 筒
４２ 定量間欠送り装置
５１ 受け刃
５２ 切り刃
５１ａ 凹部
５１ｂ 半田供給孔
５１ｃ 気体導入孔
５１ｄ 半田排出孔
５２ａ 半田保持孔
Ｆ，Ｊ 半田片
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
−実施形態１−
この発明の製造装置の第一の実施形態を図面とともに説明する。図１は実施形態の電子機器製造装置を示す斜視図、図２は同装置に用いられるカッターユニットを示す鉛直方向断面図（（ａ）は切り刃の後退時、（ｂ）は前進時）、図３は同装置に用いられる半田鏝と配線基板を示す斜視図、図４は同半田鏝と配線基板を示す鉛直方向要部断面図（（ａ）は半田溶融前、（ｂ）は溶融後）である。
【００２１】
製造装置１は、電子機器の配線基板Ｓ上のランドに金属ピンを挿入した状態でランドとピンを糸半田Ｗで接合するもので、平坦な台２ａ及び台２ａに垂直に固定された壁２ｂからなる本体２を備えている。台２ａ上にはＸ方向に延びるレール２ｘが敷かれ、そのレール２ｘ上にＹ方向に延びるレール２ｙがレール２ｘに沿って移動可能に固定されている。レール２ｙ上には配線基板Ｓを載せるジグ２ｅがＸＹ方向に移動可能に固定されている。また、壁２ｂにはＺ方向に延びるレール２ｚが取り付けられている。レール２ｚには連結プレート２ｃがレール２ｚに沿って移動可能に固定されている。各移動は、モータなどの図示しない駆動源によりなされる。
【００２２】
連結プレート２ｃには、平面視コの字のブラケット２ｄを介して半田リール３、送りローラ４、カッターユニット５、センサ６及びガイド管７が上から順に取り付けられている。
カッターユニット５は、図２（ａ）に示すように互いに平行な上下面で挟まれる凹部５１ａを有する受け刃５１、凹部５１ａに摺動可能に嵌合する切り刃５２及び切り刃５２を駆動する流体圧シリンダ５３からなる。シリンダ５３は流体圧によりその出力ロッドが前進、後退するものである。
【００２３】
受け刃５１の上部には上面から凹部５１ａまで貫通した供給孔５１ｂ及び導入孔５１ｃが形成されている。供給孔５１ｂは、送りローラ４の直下に位置し、糸半田Ｗが抵抗無く通過可能な内径を有する。導入孔５１ｃは、供給孔５１ｂよりもシリンダ５３から遠い位置にあって、供給孔５１ｂとほぼ同じ内径を有する。受け刃５１の下部には水平方向位置を導入孔５１ｃと同じくし、供給孔５１ｂとほぼ同じ内径の排出孔５１ｄが形成されている。切り刃５２は、上下方向に貫通し供給孔５１ｂとほぼ同じ内径の保持孔５２ａを有する。切り刃５２の長さ及びシリンダ５３のストロークは、保持孔５２ａの位置が切り刃５２の後退時には供給孔５１ｂと一致し、前進時には導入孔５１ｃ及び排出孔５１ｄと一致するように設計されている。ガイド管７は、排出孔５１ｄの直下に位置する。センサ６は、ガイド管７を間にして一方の側に設けられた発光素子６ａ、及び他方の側に設けられた受光素子６ｂからなる。ガイド管７は、透明材料からなるか又は少なくともセンサ６の高さに透明窓を有する。
【００２４】
また、連結プレート２ｃには、ブラケット２ｄよりも下方に銅などの高熱伝導性材料からなる加熱ブロック８が取り付けられている。加熱ブロック８は、図３に示すように固定端側の薄肉部８ａとこれに連なる自由端側の厚肉部８ｂとからなり、薄肉部８ａには連結プレート２ｃと厚肉部８ｂとの間を断熱するために多数の孔が形成されている。厚肉部８ｂにはヒータ８ｃ及び筒９が埋め込まれている。筒９は、保持孔５２ａとほぼ同じ内径を有し、上下に貫通していて加熱ブロック８よりも下方に突出しており、周辺部品との干渉を避けるため下端部外径はテーパになっている。筒９は、６００℃程度の温度に耐えることができて少なくとも下端部内周面が半田に対して濡れにくい性質を有するものであればよく、単一材料からなっていても複数部材の組み合わせであってもよい。単一材料からなる場合は、セラミック、またはステンレス、チタンなどの非半田濡れ性金属が望ましい。また、セラミックの場合は窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの高熱伝導性セラミックが特に望ましい。
【００２５】
糸半田Ｗの直径、保持孔５２ａ及び筒９の寸法は、一回の半田付けに必要な半田の量に応じて適宜定めればよいが、例えばピンの外径が１ｍｍであるとき、糸半田Ｗの直径を１．２ｍｍ、保持孔５２ａ及び筒９の内径を３ｍｍ、糸半田Ｗの切断片（半田片）の長さを６ｍｍ、保持孔５２ａの長さを７ｍｍに設定することで、半田片が筒９内でピンに隣接しながら起立した状態となり、半田片全体が速やかに均等に加熱される。従って、糸半田Ｗが共晶半田である場合、筒９の下端温度を３５０℃とすれば、良好に半田付けをすることができる。
【００２６】
製造装置１を用いて半田付けをする手順は次の通りである。
配線基板ＳのランドＰに金属ピンを挿入し、配線基板Ｓをジグ２ｅに載せる。そして、ランドが筒９の真下に位置するようにジグ２ｅを配線基板Ｓとともに移動させる。連結プレート２ｃを筒９の下端面がランドの直近に位置するところまで下げる。図２（ａ）に示すように切り刃５２を保持孔５２ａが供給孔５１ｂと一致するところまで後退させておき、ヒータ８ｃに通電しておく。ランドＰとピンＴはこの輻射熱で予熱される。送りローラ４を回転させて半田リール３より糸半田Ｗを引き出して供給孔５１ｂに通す。糸半田Ｗが保持孔５２ａに入り、所定の長さ送られた時点で送りローラ４を停止させる。糸半田Ｗの送り量は、送りローラ４の回転数によって制御される。この状態でシリンダ５３を駆動して切り刃５２を前進させる。
【００２７】
すると図２（ｂ）に示すように、切り刃５２と受け刃５１との間に剪断力が働いて糸半田Ｗが所定の長さに切断され、半田片Ｆとなって保持孔５２ａとともに排出孔５１ｄ上に移動する。ここで導入孔５１ｃに接続されたホース５１ｅを介して空気を保持孔５２ａに吹き付ける。半田片Ｆは、排出孔５１ｄよりガイド管７内に落下し、図４（ａ）に示すように筒９に入ってランドＰ上に向かう。途中、センサ６が半田片Ｆの通過を検知し、その信号に基づいて、保持孔５２ａが供給孔５１ｂと一致するところまで切り刃５２を後退させた所で送りローラ４が再度回転し、後続の糸半田Ｗを保持孔５１ｂに供給する。ランドＰに達した半田片Ｆは、図４（ｂ）に示すようにヒータ８ｃの熱により溶融半田Ｆ’となってランドＰとピンＴを接合する。溶融半田Ｆ’は筒９で囲まれているので、周囲に飛散することはない。また、筒９の下端部内周面が半田に濡れにくい材料からなっているので、半田片Ｆの全量が金属ピンＴとランドＰとの接合に消費され、接合後の外観もきれいに仕上がる。溶融中にフラックスの燃焼により発生する煙は、吸引管８ｄより吸引される。その後、連結プレート２ｃが上昇し、筒９が配線基板Ｓから遠ざかる。そして、ジグ２ｅが配線基板Ｓを伴ってＸ方向又はＺＹ方向に移動し、次のランドと金属ピンとの接合工程を開始する。
【００２８】
装置１において、ヒータ８ｃは前記と異なり、筒９と平行になるように加熱ブロックに埋め込んでも良い。この場合、図５に斜視図として示すように加熱ブロック１８におけるヒータ８ｃ周囲の肉厚を一層厚くするとよい。筒と加熱ブロックとの組み合わせ構造は種々のものが適用可能である。例えば、図６（ａ）に示すように筒１９を加熱ブロックと一体成形したものでもよい。図６（ｂ）は筒２９を加熱ブロックと一体成形するとともに、筒２９の上部内周面を上向きに広がるテーパとしたものである。図６（ｃ）は筒３９を加熱ブロックと一体成形するとともに、筒３９の内周面に半田に濡れにくい材料からなる被膜３９ａを形成したものである。被膜３９ａは下端部内周面にだけ形成してもよい。図６（ｄ）は図４と同様に筒９を加熱ブロック２８と別体成形したものであるが、加熱ブロック２８を筒９の下端部の周囲に突出させて加熱ブロック２８から筒９下端部への熱伝導を良くしたものである。図６（ｅ）は筒の一部を構成する貫通孔を加熱ブロック３８と一体成形するとともに、その貫通孔の下端部に筒の残部を構成する短筒状チップ４９を嵌合したものである。加熱ブロック３８を高熱伝導性材料で成形し、短筒状チップ４９を非半田濡れ性耐熱材料で成形することができる。
【００２９】
加熱手段としては、筒９と別体のヒータ８ｃに代えて筒９自体を抵抗体あるいは発熱体を埋め込んだセラミックで成形し、筒９に直接通電してもよい。また、筒９を磁性体で成形し、図７（ａ）に示すように外周にコイル４８ｃを巻いて高周波電源４８ｄより高周波電力を印加することにより筒９を加熱しても良い。あるいは、図７（ｂ）に示すようにコイル４８ｃに代えてシーズヒータ５８ｃを巻いてもよい。いずれの場合も筒９を直接加熱するので立ち上がりが早く効率が良い。更にまた、ランドＰの予熱は、輻射熱を利用して行ったが、ランドＰ及び糸半田の性質によっては筒９をランドＰとピンＴに当接し、伝導熱を利用して行っても良い。
【００３０】
尚、図１に示すように、ジグ２ｅの一方の側には筒９の内径よりも小さい外径を有する管状のクリーナー２ｆが先端を上向きにして取り付けられている。そして、筒９の内面が汚れた場合にクリーナー２ｆが筒９の直下に位置するようにジグ２ｅを移動して図８（ａ）に示すように筒９にクリーナー２ｆを挿入し、吸引することにより筒９内面を掃除すると好ましい。クリーナー２ｆの外周面にブラシ２ｇが植毛されていると好適である。
筒９は、図８（ｂ）に斜視図として示すように下端面が軸方向に少し切り込まれていてもよい。これにより近くにある隣のピンＴとの干渉を避けることができる。
【００３１】
図９は、棒状の金属端子ではなく被覆導線端末Ｕを配線基板Ｓの主面と平行にランドＰに接合する方法を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は鉛直方向断面図である。先端の被覆樹脂が剥がされた端末ＵがランドＰ上に置かれると筒９が下降し、半田片Ｆが落下して溶融半田Ｆ’となる。筒９を上昇させることにより、接合が完了する。
【００３２】
−実施形態２−
この発明の製造装置の第二の実施形態を図１０（ａ）に斜視図、図１０（ｂ）に要部断面図として示す。
製造装置１１は、ガルウィング型リードＬを有する半導体パッケージＱのリードＬを配線基板ＳのランドＰに半田付けするものである。パッケージＱの側面から複数のリードＬが延びており、これらを同時に半田付けする必要がある。そこで、加熱ブロック８内に、リードＬの数と同じ本数（図示は４本）の平行した貫通孔を有する筒５９を埋め込み、同数の半田片Ｆを同時に落下させて溶融させるようにしたものである。
【００３３】
−実施形態３−
この発明の製造装置の第三の実施形態を図１１に要部断面図として示す。この実施形態は、実施形態１における受け刃５１及び切り刃５２をカッターユニットとしてではなく仲介ユニットとして使用する。そして、受け刃５１の上に供給孔５１ｂと同心をなす供給管４１が配置され、その側面に定量間欠送り装置４２が取り付けられている。定量間欠送り装置４２は、上下に遮断ロッド４２ａ、４２ｂを有し、これらが供給管４１内に交互に進退する。
【００３４】
この実施形態では糸半田Ｗは、図示しないカッターユニットによって保持孔５２ａの長さよりも短い所定の長さの半田片Ｊに予め切断される。そして、多数の半田片Ｊが図１１（ａ）に示すように、一列縦隊をなして自重で降下してくる。ｎ番目の半田片Ｊが保持孔５２ａに入るとき上遮断ロッド４２ａが前進してｎ＋１番目の半田片Ｊを押さえつけて待機させる。次に図１１（ｂ）に示すように切り刃５２が前進してｎ番目の半田片Ｊを排出孔５１ｄ上に移動させる。その後は、実施形態１と同様にしてガイド管７を通じて半田ランドＰ上に落下させ、溶融させる。その間に並行して下遮断ロッド４２ｂが前進し、替わって上遮断ロッド４２ａが後退し、ｎ＋１番目の半田片Ｊを下遮断ロッド４２ｂの上に載せる。切り刃５２が後退してきたところで下遮断ロッド４２ｂが後退し、ｎ＋１番目の半田片Ｊを保持孔５２ａに入れる。
【００３５】
−実施形態４−
この発明の製造装置の第四の実施形態を図１２に要部断面図として示す。この実施形態では、半田片Ｆを溶融させている間に、筒９を平面視で前記端子と重なる範囲内で水平に移動させる。即ち、先ず図１２（ａ）に示すように半田片Ｆを筒９内に落下させ、溶融させる。そして、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように筒９を一方向（図面左方向）に移動させ、その後反対方向（同右方向）に移動させる。これにより溶融半田がランドＰの両端まで広がる。更に好ましくは前後方向にも移動させる。そして、筒９を上方に退避させると、図１２（ｄ）に示すように半田がランドＰ全体に広がる。いずれもランドＰに対して筒９が相対移動すればよいので、筒９が固定された前記装置１の構成ではランドＰが水平に移動させられる。また、図示しない旋回機構によりピンＴを中心として図１２（ｅ）に示すように筒９を公転させてもよい。尚、図中の符号Ｍは、ワイヤを示す。
【００３６】
−実施形態５−
この発明の製造装置の第五の実施形態を図１３に要部斜視図、図１４に要部断面図として示す。この実施形態ではカッターユニットで切り取られた半田片Ｆが直接筒内に落下するようにするため、実施形態１におけるガイド管７が省かれてカッターユニットの直下に筒が配置されていることと、カッターユニットの構成と、シャッターが備えられていることが実施形態１と異なる。以下、実施形態１との相違点を詳述する。
【００３７】
カッターユニット１５は、円柱状をなし、直径線上に貫通した半田保持孔１５ａを有する切り刃１５１と、切り刃１５１を回転可能に保持する軸受け部を有する受け刃１５２とからなる。受け刃１５２の側面には糸半田Ｗを半田保持孔１５ａに供給するために、切り刃１５１のある位相時に保持孔１５ａと一致する供給孔１５ｂが形成されている。また、受け刃１５２の下部には保持孔１５ａ内の半田片を排出するために、切り刃１５１の別の位相時に保持孔１５ａと一致する排出孔１５ｃが形成されている。そして、排出孔１５ｃと対向する上部にプランジャ１５ｄを受け入れるプランジャ導入孔１５ｅが形成されている。プランジャ導入孔１５ｅは上方で分岐しており、分岐路は気体導入孔１５ｆとして機能する。
【００３８】
シャッター１７は、受け刃１５２に固定されたシリンダ１７ａ、ロッド１７ｂ及びシャッター板１７ｃからなり、ロッド１７ｂの往復に伴ってシャッター１７ｃが排出孔１５ｃと筒９との間を水平方向に進退することにより、筒９の後端を開閉する。
送りローラ４にて送られてきた糸半田Ｗは、供給孔１５ｂを通って保持孔１５ａに入る（図１４（ａ））。この状態で、切り刃１５１を自転させると剪断力が作用して糸半田Ｗが切断される（図１４（ｂ））。そして、シャッター１７を開き、保持孔１５ａが排出孔１５ｃと一致する位相で切り刃１５１を停止させ、気体を導入する。これにより、半田片Ｆは、排出孔１５ｃより出て筒９内に入り（図１４（ｃ））、自重で落下し、筒９の下端面と対向するランドＰに接する。気体導入によっては半田片Ｆが落下しにくい場合はプランジャ１５ｄを下降させて半田片Ｆを押し下げる。その後、シャッター１７を閉じ、半田片Ｆを加熱溶融する（図１４（ｄ））。
【００３９】
シャッター１７が閉じられているので、溶融半田から揮発したフラックスは、排出孔１５ｃや保持孔１５ａに付着することなく、ランドＰとピンＴの表面を浄化する。従って、ランドＰとピンＴが良好に接合される。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔１５ａに供給された長さで定まる一定長の半田片である。
【００４０】
−実施形態６−
この発明の製造装置の第六の実施形態を図１５に要部斜視図、図１６に要部断面図として示す。この実施形態でもカッターユニットで切り取られた半田片Ｆが直接筒内に落下するようにするため、実施形態１におけるガイド管７が省かれてカッターユニットの直下に筒が配置されていることと、カッターユニットの構成と、シャッターが備えられていることが実施形態１と異なる。以下、実施形態１との相違点を詳述する。
【００４１】
カッターユニット２５は、平坦な上面を有する受け刃２５２と、受け刃２５２の上面をシリンダ２５ｃの駆動で滑り動く切り刃２５１とからなる。受け刃２５２には垂直方向に貫通した半田保持孔２５ａが形成されている。切り刃２５１には垂直方向に貫通した半田供給孔２５ｂ及びプランジャ導入孔２５ｅがそれぞれ切り刃２５１の前進時及び後退時に保持孔２５ａと一致する位置に形成されている。また、プランジャ導入孔２５ｅは上方で分岐しており、分岐路は気体導入孔２５ｆとして機能する。そして、実施形態５と同じくシャッター１７が受け刃２５２に固定され、筒９の後端を開閉する。
この装置では保持孔２５ａが排出孔を兼ねている。このため構成が簡単である。しかも実施形態５におけると同じく良好に半田付けが行われる。
【００４２】
−実施形態７−
これは実施形態６の変形例であって、図１７に要部断面図として示すように、筒９の一側に通気孔９ａを設けたものである。通気孔９ａより筒９内に窒素などの不活性ガスを送ることにより、半田や端子の酸化が防止され、一層良好に半田付けが行われる。
【実施例】
【００４３】
図４で示した形状で、窒化アルミニウム焼結体からなり、内径２．５ｍｍの筒９と、共晶半田からなり直径１．２ｍｍ、長さ６ｍｍの半田片Ｆとを準備した。そして、筒９内に半田片Ｆを供給し、筒９の下端温度を３５０℃に保って半田付けを行ったところ、半田片Ｆの全部がピンとランドに付着した。これを数十回繰り返したが、筒９の先端部の内面に半田が付着することなく、半田の詰まりが起きなかった。
比較のために、筒９と同形同大で銅からなる筒を用いて同様に半田付けを行ったところ、半田片Ｆの大部分が筒の内面に付着してしまい、ランド及びピンに半田が十分供給されず、ピンとランドが接合されなかった。また、半田付け３回目には半田の詰まりが起きてしまった。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、糸半田を溶融させて半田付けを行うための半田鏝、それを用いて電子機器を製造する方法、及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板のランドと金属ピンやワイヤなどの端子同士を半田付けするための鏝として、鏝先が筒状をなすものが知られている（特許文献１）。ランドから突き出たピンを筒の内周面で囲った状態で筒内に糸半田を供給し、筒を加熱することにより、溶融半田をピンの周囲に均等に回り込ませるとともに不要個所への溶融半田及びフラックスの飛散を防止しようとするものである。溶融半田が接する筒の内面は、ハンダメッキ等により半田に対する濡れ性が高められている。
同様の目的を達成するために、鏝が上半部ですり鉢状をなし、下半部で筒状をなすものも知られており（特許文献２）、こちらは内面が半田反発材料で形成されている。そして、前工程で糸半田を所定の長さに切断して半田片とし、これをすり鉢部分で溶融させた後、ピンを包囲する筒状部分に自重で流し込むことにより、ピンとランドが半田付けされる。
【特許文献１】特開平１１−２４５０２９
【特許文献２】特開２００１−２０３４４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に記載の半田鏝を用いる場合、筒の内面に付着した半田により筒が詰まりやすく、それを防止するために筒の側面に形成した空気孔より半田が固化しないうちに空気を吹き付ける必要があり、面倒である。また、特許文献１に記載の半田鏝では、半田リールから連続して供給される糸半田の先端が、筒を介して加熱されることにより溶融と同時に未溶融の残部と分離される。従って、一回の半田付けに供される半田の量が一定でなく、製造される電子機器に接合不十分あるいは端子間短絡などの不良が生じることがある。
【０００４】
次に、前記特許文献２に記載の半田鏝を用いる場合、すり鉢部分で半田を溶融させている間にフラックスが気化してしまい、ランドやピンにフラックスが供給されなくなる。このためランドやピンの酸化膜や汚れが除去されないまま溶融半田が流し込まれることとなり、半田がランドやピンに付かないことがある。
それ故、この発明の第一の課題は、フラックスの飛散を防止するとともに、詰まりの生じにくい半田鏝を提供することにある。第二の課題は、電子機器の半田付け工程において、一回の半田付けに供される半田の量を一定にし、且つ良好に半田付けすることが可能な電子機器製造装置を提供することにある。第三の課題は、高品質の電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その課題を解決するために、この発明の半田鏝は、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒を備えることを特徴とする。
この半田鏝によれば、筒の両端が開口しているので、筒をランドの上に立てて、一回の半田付けに必要な長さに切断した糸半田を筒の後端から投入すれば、先端まで落下してランドやピンに接する。そして、先端部で半田を溶融させることにより、ピンやワイヤなどの相手側端子が一定量の半田で接合される。半田付け部が筒で囲まれているので、溶融半田やフラックスが周囲に飛散することはなく、しかも溶融半田が均等に回り込む。また、筒の先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成されているので、筒内面に半田が付着することがほとんどなく、筒の詰まりを抑制できる。その結果、供給半田の定量性が維持されるとともに、接合後の外観がきれいに仕上がる。
【０００６】
筒には、外周面から内周面まで貫通した通気孔が設けられていても良い。この通気孔より筒内に窒素などの不活性ガスを送り、半田や端子の酸化を防ぐことができるからである。
また、熱融解性被覆マグネットワイヤ（例えばポリウレタン被覆銅線）が金属ピンに巻き付けられたチョークコイルなどの電子部品を基板に接続する場合、この発明の鏝を用いれば、ワイヤ、金属ピン及びランドの三者を同時に半田付けすることができる。半田から溶出したフラックスが放散することなく筒内に止まり、金属の表面を浄化して半田に濡れやすくするからである。従って、ワイヤと金属ピンの二者をあらかじめ半田付けしておく必要が無く、工程を短縮化できる点で優れている。
尚、この明細書においてランドとは、ピン挿入孔を有しないパッドをも含む広義の電子機器上の端子をいう。
半田を溶融させるための加熱手段としては、前記筒の外周面にコイル状に巻かれたシーズヒーターが好ましい。筒を直接加熱するので立ち上がりが早く、高効率で安全だからである。
【０００７】
従って、この半田鏝を用いて電子機器を製造する適切な方法は、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な
内径を有し、両端が開口した筒を備える半田鏝と、前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段とを準備し、
前記筒の先端を電子機器の端子に接近させ、
糸半田を一回の半田付けに必要な長さに切断して得られた半田片を筒の後端から筒内に挿入して落下させ、
前記加熱手段により前記先端部で筒内の半田片を溶融させることを特徴とする。
【０００８】
前記筒の内径は、半田片の長さよりも小さいのが好ましい。これにより、落下後に半田片が筒内で起立状態となり、そのため半田片の外周面と筒の内周面との間隔が最短となり、半田片が速やかに均一に溶融すると同時にランドやピンの表面がフラックスで浄化され、半田が付きやすくなるからである。尚、当然ながら、筒の内径は半田片の外径よりも大きく、ピンを挿入する場合はピンの外径よりも大きい。
【０００９】
また、この製造方法に適切な装置は、
切り刃及び受け刃からなり、少なくともいずれか一方に所定の長さの糸半田を受け入れ可能な半田保持孔が形成され、互いに擦れ合いながら相対的に変位することにより、半田保持孔に挿入された糸半田を切り取るカッターユニットと、
少なくとも先端部内面が半田に対して濡れにくい材料で形成され、糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒と、
前記先端部で半田を溶融させるための加熱手段と
を備えることを特徴とする。
この装置において、筒及び加熱手段は前記半田鏝に該当する。カッターにて切り取られた糸半田は、一回の半田付けに必要な長さの半田片となる。
【００１０】
前記カッターユニットの一つの具体的構成においては、前記切り刃が駆動源の出力に応じて一方向に進退可能で、前記半田保持孔が切り刃の進退方向と直交する方向に貫通して形成される。この場合、前記受け刃が切り刃を進退方向に案内する凹部を有し、一側に切り刃の後退時に前記貫通孔と位置が合う半田供給孔が形成され、同じ側又は反対側に切り刃の前進時に前記貫通孔と位置が合う半田排出孔が形成される。そして、前記筒が、径方向位置が前記半田排出孔と一致するように置かれる。
【００１１】
この構成によれば、供給孔より保持孔に糸半田を供給した状態で、受け刃に対して切り刃を前進させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、排出孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。そして、保持孔に供給される糸半田の長さは、半田送りローラの回転数によって制御することができる。
【００１２】
前記受け刃は、好ましくは半田排出孔と対向する位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有する。切断して得られた半田片にバリや曲げが生じていても導入孔から保持孔内に圧縮気体を吹き付けるかプランジャを挿入することにより、半田片を排出することができるからである。前記半田保持孔及び筒の内径は、半田保持孔の軸方向長さよりも小さいのが好ましい。これにより半田片を軸方向に立てた状態で少ない抵抗で筒の下端に送ることができるからである。
【００１３】
前記カッターユニットの別の具体的構成においては、前記切り刃が駆動源の出力に応じて自転可能で、前記半田保持孔が切り刃の自転軸と直交する直径線上に貫通して切り刃に形成される。この場合、前記受け刃が、切り刃を保持する軸受け部を有し、一側に切り刃のある位相時に前記半田保持孔と位置が合う半田供給孔が形成され、他の側に他の位相時に前記半田保持孔と位置が合う半田排出孔が形成される。そして、前記筒が、径方向位置が前記半田排出孔と一致するように置かれる。
【００１４】
この構成によれば、保持孔に糸半田を供給した状態で、切り刃を自転させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、排出孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。前記構成と同じく、受け刃が、半田排出孔と対向する位置に気体もしくはプランジャを受け入れる導入孔を有すると良い。
【００１５】
前記カッターユニットの更に別の具体的構成においては、前記切り刃が駆動源の出力に応じて一方向に進退可能で、前記受け刃が、切り刃を進退方向に案内する平面を有する。この場合、前記半田保持孔が切り刃の進退方向と直交する方向に貫通して受け刃に形成される。そして、前記筒が、径方向位置が前記半田保持孔と一致するように置かれる。
この構成によれば、保持孔に糸半田を供給した状態で、受け刃に対して切り刃を前進させると両刃の嵌合部に剪断力が作用して糸半田が切断される。得られた半田片は、保持孔より出て筒内に入り、自重で落下し、筒の下端面と対向するランドに接する。そして、加熱溶融されて前記の通り接合が行われる。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔に供給された長さで定まる一定長の半田片である。
【００１６】
前記製造装置の基本的構成に更に、前記筒の後端を開閉するシャッターを備えると好ましい。シャッターが無ければ、半田溶融時に蒸発したフラックスが、筒の前工程に位置する半田片の通路に侵入して、通路内に付着し、通路を塞ぐことがある。そこで、筒内の半田片が溶融中はシャッターを閉じることにより、筒の前工程の通路を常に清浄に保つことができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、接合部に供給される半田が一定長の半田片であって、接合後に鏝にほとんど付着せず周囲に飛散もしないので、接合に消費される半田量が一定である。従って、優れた品質の電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る製造装置を示す斜視図である。
【図２】同装置に用いられるカッターユニットを示す鉛直方向断面図であり、（ａ）は切り刃の後退時、（ｂ）は前進時である。
【図３】同装置に用いられる半田鏝と配線基板を示す斜視図である。
【図４】同半田鏝と配線基板を示す鉛直方向断面図であり、（ａ）は半田溶融前、（ｂ）は溶融後である。
【図５】実施形態１における加熱ブロックの変形例を示す斜視図である。
【図６】実施形態１における筒と加熱ブロックの種々の組み合わせを示す断面図である。
【図７】実施形態１における加熱手段の別の例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は筒とクリーナーとの関係を示す断面図、（ｂ）は筒の変形例を示す斜視図である。
【図９】実施形態１の製造装置で接合するもう一つの方法を示す斜視図である。
【図１０】実施形態２に係る製造装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】実施形態３に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１２】実施形態４に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１３】実施形態５に係る製造装置を示す要部斜視図である。
【図１４】実施形態５に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１５】実施形態６に係る製造装置を示す要部斜視図である。
【図１６】実施形態６に係る製造装置を示す要部断面図である。
【図１７】実施形態７に係る製造装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１，１１ 電子機器製造装置
２ 本体
２ａ 台
２ｂ 壁
２ｃ 連結プレート
２ｄ ブラケット
２ｅ ジグ
２ｘ，２ｙ，２ｚ レール
３ 半田リール
４ 送りローラ
５ カッターユニット
６ センサ
７ ガイド管
８，１８，２８ 加熱ブロック
９，１９，２９，３９，４９ 筒
４２ 定量間欠送り装置
５１ 受け刃
５２ 切り刃
５１ａ 凹部
５１ｂ 半田供給孔
５１ｃ 気体導入孔
５１ｄ 半田排出孔
５２ａ 半田保持孔
Ｆ，Ｊ 半田片
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
−実施形態１−
この発明の製造装置の第一の実施形態を図面とともに説明する。図１は実施形態の電子機器製造装置を示す斜視図、図２は同装置に用いられるカッターユニットを示す鉛直方向断面図（（ａ）は切り刃の後退時、（ｂ）は前進時）、図３は同装置に用いられる半田鏝と配線基板を示す斜視図、図４は同半田鏝と配線基板を示す鉛直方向要部断面図（（ａ）は半田溶融前、（ｂ）は溶融後）である。
【００２１】
製造装置１は、電子機器の配線基板Ｓ上のランドに金属ピンを挿入した状態でランドとピンを糸半田Ｗで接合するもので、平坦な台２ａ及び台２ａに垂直に固定された壁２ｂからなる本体２を備えている。台２ａ上にはＸ方向に延びるレール２ｘが敷かれ、そのレール２ｘ上にＹ方向に延びるレール２ｙがレール２ｘに沿って移動可能に固定されている。レール２ｙ上には配線基板Ｓを載せるジグ２ｅがＸＹ方向に移動可能に固定されている。また、壁２ｂにはＺ方向に延びるレール２ｚが取り付けられている。レール２ｚには連結プレート２ｃがレール２ｚに沿って移動可能に固定されている。各移動は、モータなどの図示しない駆動源によりなされる。
【００２２】
連結プレート２ｃには、平面視コの字のブラケット２ｄを介して半田リール３、送りローラ４、カッターユニット５、センサ６及びガイド管７が上から順に取り付けられている。
カッターユニット５は、図２（ａ）に示すように互いに平行な上下面で挟まれる凹部５１ａを有する受け刃５１、凹部５１ａに摺動可能に嵌合する切り刃５２及び切り刃５２を駆動する流体圧シリンダ５３からなる。シリンダ５３は流体圧によりその出力ロッドが前進、後退するものである。
【００２３】
受け刃５１の上部には上面から凹部５１ａまで貫通した供給孔５１ｂ及び導入孔５１ｃが形成されている。供給孔５１ｂは、送りローラ４の直下に位置し、糸半田Ｗが抵抗無く通過可能な内径を有する。導入孔５１ｃは、供給孔５１ｂよりもシリンダ５３から遠い位置にあって、供給孔５１ｂとほぼ同じ内径を有する。受け刃５１の下部には水平方向位置を導入孔５１ｃと同じくし、供給孔５１ｂとほぼ同じ内径の排出孔５１ｄが形成されている。切り刃５２は、上下方向に貫通し供給孔５１ｂとほぼ同じ内径の保持孔５２ａを有する。切り刃５２の長さ及びシリンダ５３のストロークは、保持孔５２ａの位置が切り刃５２の後退時には供給孔５１ｂと一致し、前進時には導入孔５１ｃ及び排出孔５１ｄと一致するように設計されている。ガイド管７は、排出孔５１ｄの直下に位置する。センサ６は、ガイド管７を間にして一方の側に設けられた発光素子６ａ、及び他方の側に設けられた受光素子６ｂからなる。ガイド管７は、透明材料からなるか又は少なくともセンサ６の高さに透明窓を有する。
【００２４】
また、連結プレート２ｃには、ブラケット２ｄよりも下方に銅などの高熱伝導性材料からなる加熱ブロック８が取り付けられている。加熱ブロック８は、図３に示すように固定端側の薄肉部８ａとこれに連なる自由端側の厚肉部８ｂとからなり、薄肉部８ａには連結プレート２ｃと厚肉部８ｂとの間を断熱するために多数の孔が形成されている。厚肉部８ｂにはヒータ８ｃ及び筒９が埋め込まれている。筒９は、保持孔５２ａとほぼ同じ内径を有し、上下に貫通していて加熱ブロック８よりも下方に突出しており、周辺部品との干渉を避けるため下端部外径はテーパになっている。筒９は、６００℃程度の温度に耐えることができて少なくとも下端部内周面が半田に対して濡れにくい性質を有するものであればよく、単一材料からなっていても複数部材の組み合わせであってもよい。単一材料からなる場合は、セラミック、またはステンレス、チタンなどの非半田濡れ性金属が望ましい。また、セラミックの場合は窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの高熱伝導性セラミックが特に望ましい。
【００２５】
糸半田Ｗの直径、保持孔５２ａ及び筒９の寸法は、一回の半田付けに必要な半田の量に応じて適宜定めればよいが、例えばピンの外径が１ｍｍであるとき、糸半田Ｗの直径を１．２ｍｍ、保持孔５２ａ及び筒９の内径を３ｍｍ、糸半田Ｗの切断片（半田片）の長さを６ｍｍ、保持孔５２ａの長さを７ｍｍに設定することで、半田片が筒９内でピンに隣接しながら起立した状態となり、半田片全体が速やかに均等に加熱される。従って、糸半田Ｗが共晶半田である場合、筒９の下端温度を３５０℃とすれば、良好に半田付けをすることができる。
【００２６】
製造装置１を用いて半田付けをする手順は次の通りである。
配線基板ＳのランドＰに金属ピンを挿入し、配線基板Ｓをジグ２ｅに載せる。そして、ランドが筒９の真下に位置するようにジグ２ｅを配線基板Ｓとともに移動させる。連結プレート２ｃを筒９の下端面がランドの直近に位置するところまで下げる。図２（ａ）に示すように切り刃５２を保持孔５２ａが供給孔５１ｂと一致するところまで後退させておき、ヒータ８ｃに通電しておく。ランドＰとピンＴはこの輻射熱で予熱される。送りローラ４を回転させて半田リール３より糸半田Ｗを引き出して供給孔５１ｂに通す。糸半田Ｗが保持孔５２ａに入り、所定の長さ送られた時点で送りローラ４を停止させる。糸半田Ｗの送り量は、送りローラ４の回転数によって制御される。この状態でシリンダ５３を駆動して切り刃５２を前進させる。
【００２７】
すると図２（ｂ）に示すように、切り刃５２と受け刃５１との間に剪断力が働いて糸半田Ｗが所定の長さに切断され、半田片Ｆとなって保持孔５２ａとともに排出孔５１ｄ上に移動する。ここで導入孔５１ｃに接続されたホース５１ｅを介して空気を保持孔５２ａに吹き付ける。半田片Ｆは、排出孔５１ｄよりガイド管７内に落下し、図４（ａ）に示すように筒９に入ってランドＰ上に向かう。途中、センサ６が半田片Ｆの通過を検知し、その信号に基づいて、保持孔５２ａが供給孔５１ｂと一致するところまで切り刃５２を後退させた所で送りローラ４が再度回転し、後続の糸半田Ｗを保持孔５１ｂに供給する。ランドＰに達した半田片Ｆは、図４（ｂ）に示すようにヒータ８ｃの熱により溶融半田Ｆ’となってランドＰとピンＴを接合する。溶融半田Ｆ’は筒９で囲まれているので、周囲に飛散することはない。また、筒９の下端部内周面が半田に濡れにくい材料からなっているので、半田片Ｆの全量が金属ピンＴとランドＰとの接合に消費され、接合後の外観もきれいに仕上がる。溶融中にフラックスの燃焼により発生する煙は、吸引管８ｄより吸引される。その後、連結プレート２ｃが上昇し、筒９が配線基板Ｓから遠ざかる。そして、ジグ２ｅが配線基板Ｓを伴ってＸ方向又はＺＹ方向に移動し、次のランドと金属ピンとの接合工程を開始する。
【００２８】
装置１において、ヒータ８ｃは前記と異なり、筒９と平行になるように加熱ブロックに埋め込んでも良い。この場合、図５に斜視図として示すように加熱ブロック１８におけるヒータ８ｃ周囲の肉厚を一層厚くするとよい。筒と加熱ブロックとの組み合わせ構造は種々のものが適用可能である。例えば、図６（ａ）に示すように筒１９を加熱ブロックと一体成形したものでもよい。図６（ｂ）は筒２９を加熱ブロックと一体成形するとともに、筒２９の上部内周面を上向きに広がるテーパとしたものである。図６（ｃ）は筒３９を加熱ブロックと一体成形するとともに、筒３９の内周面に半田に濡れにくい材料からなる被膜３９ａを形成したものである。被膜３９ａは下端部内周面にだけ形成してもよい。図６（ｄ）は図４と同様に筒９を加熱ブロック２８と別体成形したものであるが、加熱ブロック２８を筒９の下端部の周囲に突出させて加熱ブロック２８から筒９下端部への熱伝導を良くしたものである。図６（ｅ）は筒の一部を構成する貫通孔を加熱ブロック３８と一体成形するとともに、その貫通孔の下端部に筒の残部を構成する短筒状チップ４９を嵌合したものである。加熱ブロック３８を高熱伝導性材料で成形し、短筒状チップ４９を非半田濡れ性耐熱材料で成形することができる。
【００２９】
加熱手段としては、筒９と別体のヒータ８ｃに代えて筒９自体を抵抗体あるいは発熱体を埋め込んだセラミックで成形し、筒９に直接通電してもよい。また、筒９を磁性体で成形し、図７（ａ）に示すように外周にコイル４８ｃを巻いて高周波電源４８ｄより高周波電力を印加することにより筒９を加熱しても良い。あるいは、図７（ｂ）に示すようにコイル４８ｃに代えてシーズヒータ５８ｃを巻いてもよい。いずれの場合も筒９を直接加熱するので立ち上がりが早く効率が良い。更にまた、ランドＰの予熱は、輻射熱を利用して行ったが、ランドＰ及び糸半田の性質によっては筒９をランドＰとピンＴに当接し、伝導熱を利用して行っても良い。
【００３０】
尚、図１に示すように、ジグ２ｅの一方の側には筒９の内径よりも小さい外径を有する管状のクリーナー２ｆが先端を上向きにして取り付けられている。そして、筒９の内面が汚れた場合にクリーナー２ｆが筒９の直下に位置するようにジグ２ｅを移動して図８（ａ）に示すように筒９にクリーナー２ｆを挿入し、吸引することにより筒９内面を掃除すると好ましい。クリーナー２ｆの外周面にブラシ２ｇが植毛されていると好適である。
筒９は、図８（ｂ）に斜視図として示すように下端面が軸方向に少し切り込まれていてもよい。これにより近くにある隣のピンＴとの干渉を避けることができる。
【００３１】
図９は、棒状の金属端子ではなく被覆導線端末Ｕを配線基板Ｓの主面と平行にランドＰに接合する方法を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）〜（ｄ）は鉛直方向断面図である。先端の被覆樹脂が剥がされた端末ＵがランドＰ上に置かれると筒９が下降し、半田片Ｆが落下して溶融半田Ｆ’となる。筒９を上昇させることにより、接合が完了する。
【００３２】
−実施形態２−
この発明の製造装置の第二の実施形態を図１０（ａ）に斜視図、図１０（ｂ）に要部断面図として示す。
製造装置１１は、ガルウィング型リードＬを有する半導体パッケージＱのリードＬを配線基板ＳのランドＰに半田付けするものである。パッケージＱの側面から複数のリードＬが延びており、これらを同時に半田付けする必要がある。そこで、加熱ブロック８内に、リードＬの数と同じ本数（図示は４本）の平行した貫通孔を有する筒５９を埋め込み、同数の半田片Ｆを同時に落下させて溶融させるようにしたものである。
【００３３】
−実施形態３−
この発明の製造装置の第三の実施形態を図１１に要部断面図として示す。この実施形態は、実施形態１における受け刃５１及び切り刃５２をカッターユニットとしてではなく仲介ユニットとして使用する。そして、受け刃５１の上に供給孔５１ｂと同心をなす供給管４１が配置され、その側面に定量間欠送り装置４２が取り付けられている。定量間欠送り装置４２は、上下に遮断ロッド４２ａ、４２ｂを有し、これらが供給管４１内に交互に進退する。
【００３４】
この実施形態では糸半田Ｗは、図示しないカッターユニットによって保持孔５２ａの長さよりも短い所定の長さの半田片Ｊに予め切断される。そして、多数の半田片Ｊが図１１（ａ）に示すように、一列縦隊をなして自重で降下してくる。ｎ番目の半田片Ｊが保持孔５２ａに入るとき上遮断ロッド４２ａが前進してｎ＋１番目の半田片Ｊを押さえつけて待機させる。次に図１１（ｂ）に示すように切り刃５２が前進してｎ番目の半田片Ｊを排出孔５１ｄ上に移動させる。その後は、実施形態１と同様にしてガイド管７を通じて半田ランドＰ上に落下させ、溶融させる。その間に並行して下遮断ロッド４２ｂが前進し、替わって上遮断ロッド４２ａが後退し、ｎ＋１番目の半田片Ｊを下遮断ロッド４２ｂの上に載せる。切り刃５２が後退してきたところで下遮断ロッド４２ｂが後退し、ｎ＋１番目の半田片Ｊを保持孔５２ａに入れる。
【００３５】
−実施形態４−
この発明の製造装置の第四の実施形態を図１２に要部断面図として示す。この実施形態では、半田片Ｆを溶融させている間に、筒９を平面視で前記端子と重なる範囲内で水平に移動させる。即ち、先ず図１２（ａ）に示すように半田片Ｆを筒９内に落下させ、溶融させる。そして、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に示すように筒９を一方向（図面左方向）に移動させ、その後反対方向（同右方向）に移動させる。これにより溶融半田がランドＰの両端まで広がる。更に好ましくは前後方向にも移動させる。そして、筒９を上方に退避させると、図１２（ｄ）に示すように半田がランドＰ全体に広がる。いずれもランドＰに対して筒９が相対移動すればよいので、筒９が固定された前記装置１の構成ではランドＰが水平に移動させられる。また、図示しない旋回機構によりピンＴを中心として図１２（ｅ）に示すように筒９を公転させてもよい。尚、図中の符号Ｍは、ワイヤを示す。
【００３６】
−実施形態５−
この発明の製造装置の第五の実施形態を図１３に要部斜視図、図１４に要部断面図として示す。この実施形態ではカッターユニットで切り取られた半田片Ｆが直接筒内に落下するようにするため、実施形態１におけるガイド管７が省かれてカッターユニットの直下に筒が配置されていることと、カッターユニットの構成と、シャッターが備えられていることが実施形態１と異なる。以下、実施形態１との相違点を詳述する。
【００３７】
カッターユニット１５は、円柱状をなし、直径線上に貫通した半田保持孔１５ａを有する切り刃１５１と、切り刃１５１を回転可能に保持する軸受け部を有する受け刃１５２とからなる。受け刃１５２の側面には糸半田Ｗを半田保持孔１５ａに供給するために、切り刃１５１のある位相時に保持孔１５ａと一致する供給孔１５ｂが形成されている。また、受け刃１５２の下部には保持孔１５ａ内の半田片を排出するために、切り刃１５１の別の位相時に保持孔１５ａと一致する排出孔１５ｃが形成されている。そして、排出孔１５ｃと対向する上部にプランジャ１５ｄを受け入れるプランジャ導入孔１５ｅが形成されている。プランジャ導入孔１５ｅは上方で分岐しており、分岐路は気体導入孔１５ｆとして機能する。
【００３８】
シャッター１７は、受け刃１５２に固定されたシリンダ１７ａ、ロッド１７ｂ及びシャッター板１７ｃからなり、ロッド１７ｂの往復に伴ってシャッター１７ｃが排出孔１５ｃと筒９との間を水平方向に進退することにより、筒９の後端を開閉する。
送りローラ４にて送られてきた糸半田Ｗは、供給孔１５ｂを通って保持孔１５ａに入る（図１４（ａ））。この状態で、切り刃１５１を自転させると剪断力が作用して糸半田Ｗが切断される（図１４（ｂ））。そして、シャッター１７を開き、保持孔１５ａが排出孔１５ｃと一致する位相で切り刃１５１を停止させ、気体を導入する。これにより、半田片Ｆは、排出孔１５ｃより出て筒９内に入り（図１４（ｃ））、自重で落下し、筒９の下端面と対向するランドＰに接する。気体導入によっては半田片Ｆが落下しにくい場合はプランジャ１５ｄを下降させて半田片Ｆを押し下げる。その後、シャッター１７を閉じ、半田片Ｆを加熱溶融する（図１４（ｄ））。
【００３９】
シャッター１７が閉じられているので、溶融半田から揮発したフラックスは、排出孔１５ｃや保持孔１５ａに付着することなく、ランドＰとピンＴの表面を浄化する。従って、ランドＰとピンＴが良好に接合される。一回の半田付けに使用される半田は、保持孔１５ａに供給された長さで定まる一定長の半田片である。
【００４０】
−実施形態６−
この発明の製造装置の第六の実施形態を図１５に要部斜視図、図１６に要部断面図として示す。この実施形態でもカッターユニットで切り取られた半田片Ｆが直接筒内に落下するようにするため、実施形態１におけるガイド管７が省かれてカッターユニットの直下に筒が配置されていることと、カッターユニットの構成と、シャッターが備えられていることが実施形態１と異なる。以下、実施形態１との相違点を詳述する。
【００４１】
カッターユニット２５は、平坦な上面を有する受け刃２５２と、受け刃２５２の上面をシリンダ２５ｃの駆動で滑り動く切り刃２５１とからなる。受け刃２５２には垂直方向に貫通した半田保持孔２５ａが形成されている。切り刃２５１には垂直方向に貫通した半田供給孔２５ｂ及びプランジャ導入孔２５ｅがそれぞれ切り刃２５１の前進時及び後退時に保持孔２５ａと一致する位置に形成されている。また、プランジャ導入孔２５ｅは上方で分岐しており、分岐路は気体導入孔２５ｆとして機能する。そして、実施形態５と同じくシャッター１７が受け刃２５２に固定され、筒９の後端を開閉する。
この装置では保持孔２５ａが排出孔を兼ねている。このため構成が簡単である。しかも実施形態５におけると同じく良好に半田付けが行われる。
【００４２】
−実施形態７−
これは実施形態６の変形例であって、図１７に要部断面図として示すように、筒９の一側に通気孔９ａを設けたものである。通気孔９ａより筒９内に窒素などの不活性ガスを送ることにより、半田や端子の酸化が防止され、一層良好に半田付けが行われる。
【実施例】
【００４３】
図４で示した形状で、窒化アルミニウム焼結体からなり、内径２．５ｍｍの筒９と、共晶半田からなり直径１．２ｍｍ、長さ６ｍｍの半田片Ｆとを準備した。そして、筒９内に半田片Ｆを供給し、筒９の下端温度を３５０℃に保って半田付けを行ったところ、半田片Ｆの全部がピンとランドに付着した。これを数十回繰り返したが、筒９の先端部の内面に半田が付着することなく、半田の詰まりが起きなかった。
比較のために、筒９と同形同大で銅からなる筒を用いて同様に半田付けを行ったところ、半田片Ｆの大部分が筒の内面に付着してしまい、ランド及びピンに半田が十分供給されず、ピンとランドが接合されなかった。また、半田付け３回目には半田の詰まりが起きてしまった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒状の半田鏝であって、
ａ）窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素の単一材料で形成され、
ｂ）前記筒の先端部で半田を溶融させるための加熱手段が前記筒に設置されており、
ｃ）前記筒が前記加熱手段よりも下方に突出ている、
ことを特徴とする、筒状の半田鏝。
【請求項２】
上記筒が円筒形であることを特徴とする、請求項１に記載の半田鏝。
【請求項３】
前記筒が、外周面から内周面まで貫通した通気孔を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半田鏝。
【請求項４】
前記筒の材料が窒化アルミニウム焼結体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半田鏝。
【請求項５】
前記加熱手段が、加熱ブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半田鏝。
【請求項６】
前記加熱ブロックに、ヒーターと前記筒が埋め込まれていることを特徴とする請求項５に記載の半田鏝。
【請求項７】
前記加熱ブロックと前記筒が別体成形されていることを特徴とする請求項６に記載の半田鏝。
【請求項１】
糸半田が通過可能な内径を有し、両端が開口した筒状の半田鏝であって、
ａ）窒化アルミニウムまたは炭化ケイ素の単一材料で形成され、
ｂ）前記筒の先端部で半田を溶融させるための加熱手段が前記筒に設置されており、
ｃ）前記筒が前記加熱手段よりも下方に突出ている、
ことを特徴とする、筒状の半田鏝。
【請求項２】
上記筒が円筒形であることを特徴とする、請求項１に記載の半田鏝。
【請求項３】
前記筒が、外周面から内周面まで貫通した通気孔を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半田鏝。
【請求項４】
前記筒の材料が窒化アルミニウム焼結体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半田鏝。
【請求項５】
前記加熱手段が、加熱ブロックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半田鏝。
【請求項６】
前記加熱ブロックに、ヒーターと前記筒が埋め込まれていることを特徴とする請求項５に記載の半田鏝。
【請求項７】
前記加熱ブロックと前記筒が別体成形されていることを特徴とする請求項６に記載の半田鏝。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−７７８４０（Ｐ２０１３−７７８４０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−５１０４（Ｐ２０１３−５１０４）
【出願日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【分割の表示】特願２００８−５３０８０６（Ｐ２００８−５３０８０６）の分割
【原出願日】平成１９年８月２０日（２００７．８．２０）
【出願人】（５０２３６６２６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月１６日（２０１３．１．１６）
【分割の表示】特願２００８−５３０８０６（Ｐ２００８−５３０８０６）の分割
【原出願日】平成１９年８月２０日（２００７．８．２０）
【出願人】（５０２３６６２６２）
【Ｆターム（参考）】
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