JP2722142B2

JP2722142B2 - リフロー自動半田付け装置

Info

Publication number: JP2722142B2
Application number: JP3215954A
Authority: JP
Inventors: 政志綱渕; 泰平竹下; 忠典石倉; 昭文高島
Original assignee: EITETSUKU TEKUTORON KK; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: EITETSUKU TEKUTORON KK; NEC Corp
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1991-07-31
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: US5242096A; JPH0555732A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リフロー自動半田付け
装置に係り、特に印刷配線基板（以下基板という）に対
応した最適位置（電子部品が存在しない位置）に反り防
止サポートが装着されたキャリア上に基板の下面が複数
の反り防止サポートによって支持された状態で積載し、
リフロー半田付けの予備加熱を含む全工程にわたって反
りを防止しながら半田付けを行い、大型薄板を含めた基
板の反りを極小に防止し、基板の反りに大きく影響され
る大型・多ピン電子部品や、微細リードピッチの電子部
品に対し、高品質にかつ高接続信頼性の半田付けが行え
ると共に大幅な省力化を図ったリフロー自動半田付け装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リフロー半田付け装置は、基板に電子部
品を搭載して要半田付け箇所であるパッドにペースト状
のクリーム半田を塗布供給し、該基板を搬送装置により
搬送してプレヒータにより予備加熱して徐々に温度を上
げ、最終段階で半田付けヒータにより短時間で半田付け
温度まで加熱してクリーム半田を溶解させて電子部品を
基板上のパッド（印刷回路端子）に半田付けする装置で
ある。

【０００３】従来のリフロー半田付け装置においては、
基板の両側端部をチェーンコンベア等に載せて搬送して
いたので、支持されていない基板の中央部は該基板の自
重及び搭載されている電子部品の重量により下方に反る
傾向があったり、特に薄板及び大型の基板においてはこ
の反りが顕著であった。

【０００４】また基板は、予備加熱室及びリフロー半田
付け室において高温に加熱されるので、曲がり易くなっ
ており、更にはリフロー半田付け装置に充満している基
板を加熱するための高温の空気又は窒素ガス等は、予備
加熱室及びリフロー半田付け室内の温度分布を均一にす
るために高速で上方から基板に吹き付けられているの
で、該下方への反りは、更に加速され電子部品のリード
と未半田付けの状態で半田付けが完了したり、また完了
後も反りが残り、搭載されている電子部品リード（端
子）に無理な力が作用した状態のまま半田付けされ該電
子部品のリードとの半田付け接続信頼性をを劣化させる
一因ともなっていた。また該反りの残った基板は、後工
程で搭載される電子部品の半田付けや機器などへの組込
みにも支障をきたす欠点があった。

【０００５】この基板の反りを防止するため、従来のリ
フロー半田付け装置において冷却ゾーンで基板の下面を
支持しながら冷却する方法も提案されているが、この方
法では加熱中の反りを全く防止することができないの
で、反り防止は十分ではなく、十分な半田付け品質の確
保と半田付け完了後において基板の反りを完全に防止す
ることはできなかった。また大型で薄板の基板において
は、予備加熱からリフロー半田付け室時点で大きく反る
ことにより、搭載電子部品が移動したり、リードが浮い
たり、最悪の場合基板自体が搬送装置から外れて落下す
るなど大きな問題を抱えていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、基板をキャリアに装着された複数
の反り防止サポート上に積載し基板の下面を支持した状
態で半田付けの全工程にわたって搬送して半田付けする
ことによって多種多様な特性を持つ各種基板の反りを極
小に防止することであり、またこれによって搭載された
多種多様な特性を持った各種電子部品との半田付けも安
定的にかつ高品質に行えると共に搭載されている電子部
品とリードとに働く無理な応力を除去して高接続信頼性
の半田付けを実現させることであり、後工程で搭載され
る電子部品の半田付けや該基板の機器への組込みを支障
なく行えるようにして作業効率を向上させることであ
る。

【０００７】また他の目的は、位置決めガイドを基板の
位置決め穴に挿通して基板の位置決めを行うと共に反り
防止サポートを磁力によってキャリアの任意の位置に装
着できるようにすることによって、基板に応じて反り防
止サポートの位置を最適位置に変更して装着し、基板に
搭載された電子部品に干渉することなく該基板に応じた
最適な位置で基板の下面を支持できるようにすることで
ある。

【０００８】更に他の目的は、基板を積載するキャリア
を半田付け終了後自動的に返送コンベアにより搬入ステ
ーションに返送して再び基板を積載して繰り返し使用す
るようにしてキャリアを効率よく使用できるようにする
ことである。

【０００９】また他の目的は、キャリアに装着された反
り防止サポートの装着位置及び装着個数を変更する反り
防止サポート自動装着ロボットを返送コンベアに配設す
ることにより、キャリアの返送途中において該キャリア
が次に積載すべき基板に対応させた位置に反り防止サポ
ートを自動的に装着できるようにすることであり、また
これによって反り防止サポートの誤位置への装着を完全
に防止すると共に作業効率を大幅に向上させて省力化を
図ることである。

【００１０】更に他の目的は、搬入される基板に付され
たマークを読み取って基板の種類を判別することによ
り、該基板に対応して予め定められた所定の位置に反り
防止サポート自動装着ロボットで反り防止サポートを自
動的に装着できるようにすることであり、またこれによ
って異なる基板が流れて来ても反り防止サポートの位置
変更作業を完全無人化して極めて作業性の優れたリフロ
ー自動半田付け装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】要するに本発明（請求項
１）は、電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送装置に
より搬送しながら加熱して半田付けするリフロー自動半
田付け装置において、前記印刷配線基板が積載されて前
記搬送装置によって該印刷配線基板と共に搬送されるキ
ャリアと、該キャリアに装着され該印刷配線基板の位置
決めを行う位置決めガイドと、前記キャリアに固定され
た網の目に上下方向に挿通して適宜の位置に装着され積
載された前記印刷配線基板の下面に配線されたパターン
に接触することなく該下面を十分に細いサポートで支持
する反り防止サポートとを備え、前記印刷配線基板を前
記位置決めガイドにより位置決めした状態で前記反り防
止サポート上に積載し前記キャリアと共に前記搬送装置
により搬送しながら前記印刷配線基板の加熱から冷却ま
での半田付けの全工程にわたり前記印刷配線基板の下面
を支持した状態で半田付けするように構成したことを特
徴とするものである。また本発明（請求項２）は、電子
部品を搭載した印刷配線基板を搬送装置により搬送しな
がら加熱して半田付けするリフロー自動半田付け装置に
おいて、前記印刷配線基板を位置決めガイドにより位置
決めした状態で複数の反り防止サポート上に積載するキ
ャリアと、搬入ステーションにおいて前記キャリアを搬
入された前記印刷配線基板の下方から上昇させ該印刷配
線基板を前記位置決めガイドにより位置決めしながら前
記反り防止サポート上に積載するキャリア上昇装置と、
前記キャリアを前記印刷配線基板と共に加熱室中を搬送
して半田付けする搬送装置と、搬出ステーションにおい
て前記キャリアを降下させることにより前記印刷配線基
板から分離させ該印刷配線基板のみを搬出するキャリア
降下装置と、該キャリア降下装置により降下した前記キ
ャリアを前記搬入ステーションに返送する返送コンベア
とを備え、搬入される前記印刷配線基板を循環して搬送
される前記キャリアの複数の前記反り防止サポート上に
次々と積載して搬送しながら半田付けするように構成し
たことを特徴とするものである。また、本発明（請求項
３）は、電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送装置に
より搬送しながら加熱して半田付けするリフロー自動半
田付け装置において、前記印刷配線基板を位置決めガイ
ドにより位置決めした状態で装着された複数の反り防止
サポート上に積載するキャリアと、搬入ステーションに
おいて前記キャリアを搬入された前記印刷配線基板の下
方から上昇させ該印刷配線基板を前記位置決めガイドに
より位置決めしながら前記反り防止サポート上に積載す
るキャリア上昇装置と、前記キャリアを前記印刷配線基
板と共に加熱室中を搬送して半田付けする搬送装置と、
搬出ステーションにおいて前記キャリアを降下させるこ
とにより前記印刷配線基板から分離させ該印刷配線基板
のみを搬出するキャリア降下装置と、該キャリア降下装
置により降下した前記キャリアを前記搬入ステーシヨン
に返送する返送コンベアと、該返送コンベアに配設され
返送される前記キャリアに装着された前記反り防止サポ
ートの装着位置及び装着個数を次に搬送する印刷配線基
板に適合するように変更する反り防止サポート自動装着
ロボットと、該反り防止サポート自動装着ロボットに装
着すべき前記反り防止サポートの装着位置及び装着個数
を指令する制御装置とを備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。まず本発明の第１実施例について説明すると、図
１から図６において、本発明に係るリフロー自動半田付
け装置１は、キャリア２と、位置決めガイド３と、反り
防止サポート４と、キャリア上昇装置５と、搬送装置６
と、キャリア降下装置８と、返送コンベア９と、反り防
止サポート自動装着ロボット１０と、制御装置１１と、
読取り装置とを備えている。

【００１３】キャリア２は、電子部品１３を搭載した基
板１４を積載して搬送するためのものであって、略矩形
状のフレーム１５がステンレス鋼の錆びにくい材料で製
作されており、該フレーム１５の内部には、磁石に吸着
する材料である例えばマルテンサイト系ステンレス鋼の
ワイヤを組み合わせて製作された網１６がねじ１８によ
って固定されている。基板１４の搬送方向と直交する側
のフレーム１５の両側部１５ａは、クランク形状に形成
されて側方に伸展し該両側部１５ａが搬送装置６上に搭
載されて基板１４と共に矢印Ａ方向に搬送されるように
なっている。

【００１４】位置決めガイド３は、キャリア２に積載さ
れた基板１４の位置を所定の位置に位置決めするための
ものであって、例えば大径部３ａと先端がテーパ形状に
形成された小径部３ｂとからなる２本のピンとして構成
されていて、キャリア２のフレーム１５にねじ１９によ
って固定された支持ブロック２０の両端に固定されてい
る。

【００１５】一方のガイド３ｃは、固定ガイドであって
皿ねじ２１によって支持ブロック２０に固定され（図６
参照）、他方のガイド３ｄは、可動ガイドであり、大径
部３ａの下部に装着された永久磁石２２により支持ブロ
ック２０に磁力によって吸着して装着されており、基板
１４の大きさに応じて装着位置を変更できるようになっ
ている（図５参照）。そして、固定ガイド３ｃ及び可動
ガイド３ｄの小径部３ｂを基板１４に形成された位置決
め穴１４ａに夫々挿通して該基板１４を位置決めするよ
うになっている。

【００１６】反り防止サポート４は、半田付けの全工程
中基板１４の下面１４ｂを支持しながら半田付けするこ
とにより、半田付けによる基板１４の反りを防止するた
めのものであって、本体４ａを上下方向にサポート４ｂ
が貫通した構造をしており、下方に突出するサポート４
ｃの外径は網１６の目の大きさよりわずかに小さくなっ
ていて、該網１６のどの目にも挿通して装着できるよう
になっている。また本体４ａの上方に突出するサポート
４ｄの外径は基板１４に搭載された電子部品１３及び該
基板１４に配線されたパターン（図示せず）に接触する
ことなく基板１４の下面１４ｂを支持できるように十分
細く形成されている。本体４ａの下部には円形の永久磁
石２２が装着されており、網１６の目にサポート４ｃを
挿通し、磁力によって網１６に吸着してキャリア２に装
着できるようになっている。

【００１７】キャリア上昇装置５は、主として図２を参
照して、返送コンベア９から受け渡されたキャリア２を
上昇させるためのものであって、搬入ステーション２３
に配設されており、キャリア２と略同じ大きさの板状の
移動台２４が２本のガイド軸２５に嵌合し矢印Ｂ又はＣ
方向に摺動自在となっている。該移動台２４には２本の
ベルト２６がキャリア２と略同じ幅を持って平行に配設
されている。該２本のベルト２６は、移動台２４に回動
自在に装着された複数のプーリ２８に巻き掛けられると
共にモータ２９によって回転駆動される駆動プーリ３０
にも巻き掛けらていて、モータ２９により２本のベルト
２６を同一速度で同方向に駆動することによって２本の
ベルト２６上に積載されたキャリア２を矢印Ａ方向に搬
送するようになっている。移動台２４にはまた、モータ
３１に固定された駆動プーリ３２と該モータ３１の上方
に回動自在に装着されたプーリ３３との間に巻き掛けら
たベルト３４が固定されており、モータ３１を回転駆動
してベルト３４を移動させ、キャリア上昇装置５を矢印
Ｂ又はＣ方向に移動させるようになっている。

【００１８】搬送装置６は、キャリア２に積載された基
板１４をキャリア２と共に搬送するためのものであっ
て、基板搬入コンベア３５と、上記したキャリア上昇装
置５に装着された２本のベルト２６と、主コンベア３６
と、後述するキャリア降下装置８に装着された２本のベ
ルト２６と、基板搬出コンベア３９とから構成されてい
る。

【００１９】基板搬入コンベア３５は、リフロー半田付
け装置１の本体カバー４０に形成された搬入口４０ａに
搬入された基板１４を搬入し、キャリア上昇装置５に受
け渡すものであって、複数のガイドローラ４１に巻き掛
けられた公知のチェーンコンベア４２であり、モータ４
３によって駆動されて基板１４を矢印Ａ方向に搬送し、
キャリア上昇装置５の２本のベルト２６に渡すように構
成されている。

【００２０】主コンベア３６は、搬入ステーション２３
においてキャリア２に積載された基板１４をキャリア上
昇装置５の２本のベルト２６により搬送して搬入ステー
ション２３から受け取り、予備加熱室ＰＨ１、ＰＨ２、
ＰＨ３、リフロー半田付け室ＲＦ、徐冷室ＣＬからなる
加熱室４４中に順次搬送するものであり、公知のチェー
ンコンベア４５が複数のガイドローラ４６及びモータ４
８に固定された駆動プーリ（図示せず）に巻き掛けられ
ており、モータ４８の回転によりチェーンコンベア４５
を走行させ、キャリア２と共に基板１４を矢印Ａ方向に
搬送し加熱室４４に搬入し、更に搬出ステーション４９
に搬出するようになっている。そして、基板１４をキャ
リア２と共に後に詳述するキャリア降下装置８に装着さ
れた２本のベルト２６に渡すようになっている。

【００２１】基板搬出コンベア３９は、搬出ステーショ
ン４９においてキャリア２から分離した基板１４をキャ
リア降下装置８から受け取り、リフロー半田付け装置１
の本体カバー４０に形成された搬出口４０ｂから搬出す
るものであり、基板搬入コンベア３５と同様に公知のチ
ェーンコンベア５０が複数のガイドローラ５１に巻き掛
けられ、モータ５２によって駆動されて基板１４を矢印
Ａ方向に搬送するようになっている。

【００２２】図２をも参照して、キャリア上昇装置５が
配設された基板搬入コンベア３５と主コンベア３６との
間には基板載置台５３が配設されている。基板載置台５
３は、断面形状Ｌ字型の一対の基板ガイド５４からな
り、一方の基板ガイド５４ａは一方のチェーンコンベア
４２の延長線上の基台に固定された固定基板ガイド５４
ａであり、他方の基板ガイド５４ｂはロッド５５により
モータ取付け板５６と一体的に固定されている可動基板
ガイド５４ｂである。モータ取付け板５６に固定された
モータ５８の回転軸にはリードねじ５９が固定されてお
り、該リードねじ５９は、基台（図示せず）に固定され
た支持台６０に装着されためねじ６１に螺合していてモ
ータ５８の回転によりリードねじ５９を回転させると、
可動基板ガイド５４ｂがモータ取付け板５６及びモータ
５８と共に基板１４の搬送方向と直交する方向（矢印Ｊ
又はＫ方向）に移動して基板１４の幅に対応して一対の
基板ガイド５４の幅を調節し、基板搬入コンベア３５に
よって搬送される基板１４の両側端を断面形状Ｌ字型の
一対の基板ガイド５４で保持するように構成されてい
る。

【００２３】また一対の基板ガイド５４の中間には、支
持台６０に固定されたモータ６２により駆動されガイド
軸６３により案内されて矢印Ａ方向に摺動移動する基板
送りブロック６４が配設され、該基板送りブロック６４
には係止片６５がシリンダロッド６６に固定された流体
圧シリンダ６８が下方を向けて装着されていて、基板搬
入コンベア３５によって基板１４が搬送され所定の位置
に達すると流体圧シリンダ６８が伸張して基板１４の搬
送方向後方に係止片６５を降下させた後、モータ６２を
回転させて基板送りブロック６４を矢印Ａ方向に移動さ
せることにより基板１４の後端を押圧して送り、一対の
基板ガイド５４上の所定の位置に送り出すように構成さ
れている。

【００２４】予備加熱室ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、リフ
ロー半田付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬは、図３を参照し
て、内部の温度が異なるだけで略同様の構造からなって
いる。加熱室４４内には窒素ガス等の不活性ガスが充満
する互いに独立して構成された予備加熱室ＰＨ１、ＰＨ
２、ＰＨ３、リフロー半田付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ内
には、ケーシング６９が配設され、加熱室４４の外壁と
の間に上昇循環通路４４Ｕが、またケーシング６９内に
下降循環通路４４Ｄが形成されている。

【００２５】ケーシング６９の上方には、電熱器７０が
多数の穴７１ａがあけられた金属板７１で挟持されサン
ドイッチ構造とされた加熱装置７２が配設され、該加熱
装置７２の下方を主コンベア３６が矢印Ａ方向に走行す
るように構成されている。

【００２６】加熱室４４の下部に夫々配設された送風機
７３は、例えばシロッコファン等の遠心送風機であり、
ボールベアリング等の軸受７４によって支持された軸７
３ａを図示しないモータで回転させることにより加熱室
４４内に充満する窒素ガスを加熱装置７２で加熱して下
降循環通路４４Ｄ中を矢印Ｄ方向に降下させ、主コンベ
ア３６により搬送される基板１４を加熱した後、上昇循
環通路４４Ｕを通って再び矢印Ｅ方向に上昇させ、循環
させるように構成されている。

【００２７】キャリア降下装置８は、主として図４を参
照して、キャリア２を降下させて該キャリア２から基板
１４を分離するためのものであって、搬出ステーション
４９に配設されているが、搬入ステーション２３に配設
されたキャリア上昇装置５と全く同じ構造であるので、
同一部品には図面に同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００２８】返送コンベア９は、キャリア２を搬出ステ
ーション４９から搬入ステーション２３に返送するため
のものであって、搬出ステーション４９及び搬入ステー
ション２３に配設されたガイドローラ７５に巻き掛けら
れた公知のチェーンコンベア７６として構成されてお
り、キャリア降下装置８に装着された２本のベルト２６
からキャリア２を受け取り矢印Ｆ方向に搬送してキャリ
ア上昇装置５に装着された２本のベルト２６に渡すよう
に構成されている。

【００２９】反り防止サポート自動装着ロボット１０
は、返送コンベア９により返送されるキャリア２に装着
されている反り防止サポート４の装着位置及び装着個数
を次に積載する基板１４に応じて最適位置（電子部品が
存在しない位置）及び個数に自動的に配置替えするため
のものであって、主に図２を参照して、返送コンベア９
の上方に配設されたＸ及びＹ方向に位置決めしながら移
動自在とされたロボットであり、先端には反り防止サポ
ート４を把持するマニュピレータ７８が装着され、反り
防止サポート４を把持して上下方向（矢印Ｈ又はＩ方
向）に移動して返送コンベア９により返送されるキャリ
ア２から不要の反り防止サポート４を除去し、必要箇所
に反り防止サポート４を搬送して反り防止サポート４の
永久磁石２２の磁力によって網１６に吸着させ、キャリ
ア２に装着するように構成されている。

【００３０】制御装置１１は、リフロー自動半田付け装
置１の基板搬入コンベア３５、キャリア上昇装置５、主
コンベア３６、キャリア降下装置８、基板搬出コンベア
３９、返送コンベア９及び反り防止サポート自動装着ロ
ボット１０等の各部をタイミングを合わせて制御するた
めのものであって、コンソール装置７９、中央演算処理
装置８０、入出力ポート８１、外部記憶装置８２等から
なる公知のコンピュータ装置である。そして図示しない
各部に装着されたセンサから検出信号を受け取って所定
の手順により処理した後、制御信号を信号線８３を介し
て各駆動部に送出して制御するようになっている。

【００３１】読取り装置（図示せず）は、搬送される基
板１４に付された識別コードを読み取り、制御装置１１
に信号を送出するためのものであり、識別コードは例え
ばバーコードであり、またこの場合の読取り装置として
は公知のバーコードリーダを用いることができる。そし
て制御装置１１は、該送信された識別コードに応じて予
め外部記憶装置８２に記憶されている反り防止サポート
４の装着パターンを反り防止サポート自動装着ロボット
１０に指示し、該基板１４に応じて該基板１４が積載さ
れる予定のキャリア２の反り防止サポート４を最適な状
態に変更して装着するように構成されている。

【００３２】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図１、図２及び図７に
おいて、まず、電子部品１３の実装装置等の前工程のコ
ンベア８４によって矢印Ａ方向に基板１４が搬送され、
又は手動により搬入口４０ａに基板１４が搬入される
と、搬送される基板１４に付された識別コードが図示し
ない読取り装置により読み取られ、制御装置１１に信号
を送出する。制御装置１１は、該識別コードによって搬
送される基板１４の種類を判別して基板１４の幅を決定
する。

【００３３】そして基板載置台５３のモータ５８を回転
させ、リードねじ５９を回転させて可動基板ガイド５４
ｂを矢印Ｊ又はＫ方向に移動させ、基板１４の幅に対応
させて一対の基板ガイド５４の幅を調節する。基板搬入
コンベア３５により矢印Ａ方向に搬送される基板１４が
所定の位置に達すると、流体圧シリンダ６８が伸張して
（矢印Ｌ方向）基板１４の搬送方向後方に係止片６５を
降下させると共に基板載置台５３の前方に配設された図
示しない基板位置決めストッパを基板１４の搬送軌跡内
に突出させる。

【００３４】次いでモータ６２を回転させて基板送りブ
ロック６４を矢印Ｍ方向に移動させて係止片６５により
基板１４の後端を押圧して矢印Ａ方向に送り、基板１４
の前端を基板位置決めストッパに当接させて位置決め
し、断面形状Ｌ字型の一対の基板ガイド５４で基板１４
の両端を支持した状態で所定の位置に基板１４を位置さ
せる。

【００３５】ここで、モータ３１を回転させてベルト３
４を駆動し、キャリア２を搭載したキャリア上昇装置５
を矢印Ｂ方向に上昇させる。そしてキャリア２に固定さ
れている２本の位置決めガイド３を基板１４に形成され
た位置決め穴１４ａに挿通させ、該基板１４の位置決め
を行うと共にキャリア２の網１６に永久磁石２２の磁力
によって装着されている複数の反り防止サポート４で基
板１４の下面１４ｂを支持し、基板１４をキャリア２に
積載する。

【００３６】そして基板位置決めストッパを基板１４の
搬送軌跡内から退避させ、流体圧シリンダ６８を作動さ
せて係止片６５を矢印Ｎ方向に移動させた後再びモータ
６２を回転させて基板送りブロック６４を矢印Ｏ方向に
移動させて元の位置に復帰させて次の工程に備える。

【００３７】次いでモータ２９を回転させてクランク形
状に形成され側方に伸展したフレーム１５の両側部１５
ａが乗っている２本のベルト２６を駆動してキャリア２
と共に基板１４を矢印Ａ方向に搬送し、主コンベア３６
に受け渡す。

【００３８】図４をも参照して、キャリア２に積載され
た基板１４は、主コンベア３６によって予備加熱室ＰＨ
１、ＰＨ２及びＰＨ３に次々と搬送されながら加熱装置
７２によって加熱された窒素ガスを送風機７３により下
降循環通路４４Ｄ及び上昇循環通路４４Ｕへと約３ｍ／
ｓｅｃ程度の流速で循環させながら均一に加熱する。

【００３９】ここで基板１４の加熱の状態を詳述する
と、送風機７３が回転すると、下降循環通路４４Ｄは負
圧となるため、加熱室４４上方の窒素ガスは、矢印Ｄ方
向に金属板７１の穴７１ａに流入し、電熱器７０により
加熱された金属板７１と熱交換して加熱された後、更に
下降して主コンベア３６によって搬送される基板１４に
接触して該基板１４及び電子部品１３を加熱する。そし
て、該窒素ガスは、送風機７３により吸引され、左右に
流れて上昇循環通路４４Ｕ内を矢印Ｅ方向の如く上昇し
て電熱器７０の上方に戻る。このとき、窒素ガスの温度
は温度センサ８４により検出されて制御装置１１に伝達
され、該制御装置１１の指令により所定の温度の窒素ガ
スが得られるように電熱器７０に供給する電力の調節を
行う。

【００４０】予備加熱室ＰＨ１、ＰＨ２及びＰＨ３内の
温度は夫々独立して所定の温度に設定されるので、基板
１４を徐々に加熱してヒートショックによる基板１４及
び電子部品１３への影響を防止しながら最終的に基板１
４を１５０°程度にまで加熱して予備加熱を終了する。

【００４１】次いでキャリア２に積載された基板１４
は、リフロー半田付け室ＲＦに搬送され、ここで予備加
熱室ＰＨ１、ＰＨ２及びＰＨ３と同様にして略２３０°
に加熱された窒素ガスと接触して加熱されるので、クリ
ーム半田付けが溶融して電子部品１３が基板１４の所定
の箇所に半田付けされる。

【００４２】予備加熱室ＰＨ１、ＰＨ２及びＰＨ３及び
リフロー半田付け室ＲＦは、不活性の窒素ガスが充満し
ており、加熱室４４内の酸素濃度は１００乃至１０００
ｐｐｍ程度となっているので、溶融半田付け及び電子部
品１３のリード線が酸化することはなく、理想的な半田
付けが行われる。

【００４３】半田付けされてまだ高温状態にある基板１
４は、更に徐冷室ＣＬに搬送されてゆっくりと冷却され
た後、冷却装置８５から噴出する冷たい窒素ガスにより
冷却されながら搬送されて主コンベア３６からキャリア
降下装置８に受け渡される。

【００４４】上記した如く、予備加熱から冷却までの全
半田付け工程は、複数の反り防止ガイド４が基板１４の
下面１４ｂを支持した状態で行われるので基板１４の反
りは極小に防止される。

【００４５】図４をも参照して、キャリア降下装置８に
装着された２本のベルト２６により所定の位置まで基板
１４が搬送されると、モータ２９が停止してキャリア２
を所定の位置に停止させる。このとき基板１４の両端部
は、断面Ｌ字形の一対の基板ガイド５４の上方にわずか
な隙間を保って位置し、またキャリア２はクランク形状
に形成され側方に伸展したフレーム１５の両側部１５ａ
が２本のベルト２６に積載された状態となっている。

【００４６】次いでモータ３１が回転を始め、キャリア
降下装置８を矢印Ｃ方向に下降させると、基板１４は、
一対の基板ガイド５４に当接して支持され、その位置に
止まるので、キャリア２の位置決めガイド３は基板１４
に形成された位置決め穴１４ａから抜け、基板１４から
分離してキャリア２のみが下降する。そして基板１４
は、流体圧シリンダ６８を伸張させ、係止片６５を矢印
Ｌ方向に降下させた後、モータ６２を回転させて基板送
りブロック６４を矢印Ｍ方向に移動させて係止片６５に
より基板１４の後端を押圧して送り、基板搬出コンベア
３９に受け渡し、搬出口４０ｂから搬出させる。

【００４７】一方降下したキャリア２は、モータ２９を
先と逆の方向に回転させて矢印Ｆ方向に搬送し、返送コ
ンベア９に受け渡す。返送コンベア９は、キャリア２を
矢印Ｆ方向に更に搬送して搬出ステーション４９から搬
入ステーション２３に返送する。

【００４８】返送コンベア９によるキャリア２の返送の
途中において、該キャリア２に次に搭載される予定の基
板１４に付された識別コードが読取り装置により読み取
られ、該識別コードに応じて予め制御装置１１の外部記
憶装置８２に記憶されていた反り防止サポート４の装着
パターンが反り防止サポート自動装着ロボット１０に指
示され、反り防止サポート自動装着ロボット１０は、マ
ニュピレータ７８をＸ及びＹ方向に移動させてキャリア
２から不要の反り防止サポート４を除去し、必要箇所に
反り防止サポート４を搬送して網１６の目にサポート４
ｃを挿通し、永久磁石２２の磁力によって網１６に吸着
させ、反り防止サポート４の装着位置及び装着個数を次
に積載する基板１４に応じた最適位置及び本数に自動的
に配置替えして次の基板搬送に備えて準備する。

【００４９】そして準備されたキャリア２は、降下して
いるキャリア上昇装置５に受け渡されて次の基板１４の
積載の準備が完了する。上記した如くキャリア２は、反
り防止ピン４の装着位置及び装着本数を積載する基板１
４に応じて自動的に配置替えしながら循環させて使用
し、積載する基板１４の下面１４ｂを複数の反り防止サ
ポート４で支持した状態で半田付けを行い、基板１４の
反りを完全に防止する。

【００５０】次に、本発明の第２実施例について説明す
ると、図８から図１１において、キャリア９２の基板位
置決めガイド９３（９３Ａ，９３Ｂ）は、基板１４の幅
方向に一対設けられており、単に基板１４を段部９３ａ
に載置するようにしたもので、第１実施例におけるよう
なピン状の位置決めガイドを用いる構造とはなっていな
い。そして基板位置決めガイド９３は、図１０に示すよ
うに、フレーム１０５にねじ１０９で固定された支持ブ
ロック１１０に固定ピン１００を介して位置決め固定さ
れている。またフレーム１０５の両側部１０５ａは第１
実施例と同様にフランジ状に形成され、チェーンコンベ
ア４５に載置されて搬送されるように構成されている。
また網１０６はねじ１０８によりキャリア９２に固定さ
れており、反り防止サポート４の構造は、第１実施例と
全く同様であるので説明は省略する。

【００５１】図９において、基板１４をキャリア９２に
載置するための構造を説明すると、図示しない駆動源に
より作動する第１可動フック１１１と、第２可動フック
１１２が基板１４の前後方向に一対設けられており、こ
れらの可動フックは夫々矢印Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏのように動
いてコンベア８４により搬送されて来る基板１４をその
前後方向から挟持して吊り上げ、ベルト２６上に載置さ
れて待機しているキャリア９２の一対の基板位置決めガ
イド９３上に載置して位置決めするように構成されてい
る。なお、その他の部分で第１実施例と同様の部分に
は、図面に同一の符号を付して説明を省略する。

【００５２】この第２実施例によると、基板１４の位置
決め穴１４ａを用いる必要がないので該位置決め穴を有
しない基板にも適用できる点で有利である。

【００５３】なお、図示は省略するが、第１実施例にお
いても、図９に示す構成により基板１４を一対の可動フ
ック１１１，１１２により吊り上げて下方で待機してい
るキャリア１５に対して下降させ、基板１４の位置決め
穴１４ａに位置決めガイド３を挿通させてキャリア１５
に基板１４を位置決めして取りつけるようにすることも
できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明は、上記のように基板をキャリア
に装着された複数の反り防止サポート上に積載し基板の
下面を支持した状態で半田付けの全工程にわたって搬送
して半田付けするように構成したので、多種多様な特性
を持つ各種基板の反りを極小に防止することができ、ま
たこの結果搭載された多種多様な特性を持った各種電子
部品との半田付けも安定的にかつ高品質に行えると共に
搭載されている電子部品リードに働く無理な応力を除去
して高接続信頼性の半田付けを実現することができる効
果が得られ、後工程で搭載される電子部品の半田付けや
該基板の機器への組込みを支障なく行えるようにして作
業効率を向上させることができる効果がある。

【００５５】また位置決めガイドを基板の位置決め穴に
挿通して基板の位置決めを行うと共に反り防止サポート
を磁力によってキャリアの任意の位置に装着できるよう
にしたので、基板に応じて反り防止サポートの位置を最
適位置に変更して装着し得、基板に搭載された電子部品
に干渉することなく該基板に応じた最適な位置で基板の
下面を支持できるという効果がある。

【００５６】更には、基板を積載するキャリアを半田付
け終了後自動的に返送コンベアにより搬入ステーション
に返送して再び基板を積載して繰り返し使用するように
しのでキャリアを効率よく使用できる効果がある。

【００５７】またキャリアに装着された反り防止サポー
トの装着位置及び装着個数を変更する反り防止サポート
自動装着ロボットを返送コンベアに配設したので、キャ
リアの返送途中において該キャリアが次に積載すべき基
板に対応させた位置に反り防止サポートを自動的に装着
できることとなり、またこの結果反り防止サポートの誤
位置への装着を完全に防止できると共に作業効率を大幅
に向上させて省力化を図ることができる効果がある。

【００５８】更には、搬入される基板に付されたマーク
を読み取って基板の種類を判別するようにしたので、該
基板に対応して予め定められた所定の位置に反り防止サ
ポート自動装着ロボットで反り防止サポートを自動的に
装着でき、またこの結果異なる基板が流れて来ても反り
防止サポートの位置変更作業を完全無人化して極めて作
業性の優れたリフロー自動半田付け装置を提供すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図７は本発明の第１実施例に係り、図
１はリフロー自動半田付け装置の全体を示す縦断面図で
ある。

【図２】リフロー自動半田付け装置の搬入ステーション
の要部斜視図である。

【図３】リフロー自動半田付け装置の加熱室の要部縦断
面図である。

【図４】リフロー自動半田付け装置の搬出ステーション
の要部斜視図である。

【図５】位置決め穴に位置決めガイド（可動ガイド）が
挿通して位置決めされた基板とキャリアの相互関係を示
す要部縦断面図である。

【図６】位置決め穴に位置決めガイド（固定ガイド）が
挿通されて位置決めされ、反り防止サポート上に積載さ
れた基板とキャリアの相互関係を示す縦断面図である。

【図７】リフロー自動半田付け装置の作動状態を示す概
略図である。

【図８】図８から図１１は本発明の第２実施例に係り、
図８はキャリアの斜視図である。

【図９】図７と同様の概略図である。

【図１０】図５と同様の要部縦断面図である。

【図１１】図６と同様の縦断面図である。

【符号の説明】

１リフロー自動半田付け装置２キャリア３位置決めガイド４反り防止サポート４ｄサポート５キャリア上昇装置６搬送装置８キャリア降下装置９返送コンベア１０反り防止サポート自動装着ロボット１１制御装置１３電子部品１４基板１４ａ位置決め穴１４ｂ基板の下面１６網２３搬入ステーション４４加熱室４９搬出ステーション９２キャリア９３位置決めガイド１０６網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石倉忠典東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者高島昭文東京都八王子市大楽寺町323番地の７エイテックテクトロン株式会社内 (56)参考文献特開平４−49106（ＪＰ，Ａ) 特開平４−72693（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−103474（ＪＰ，Ｕ) 実開昭51−83652（ＪＰ，Ｕ) 特公昭49−24784（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送
装置により搬送しながら加熱して半田付けするリフロー
自動半田付け装置において、前記印刷配線基板が積載さ
れて前記搬送装置によって該印刷配線基板と共に搬送さ
れるキャリアと、該キャリアに装着され該印刷配線基板
の位置決めを行う位置決めガイドと、前記キャリアに固
定された網の目に上下方向に挿通して適宜の位置に装着
され積載された前記印刷配線基板の下面に配線されたパ
ターンに接触することなく該下面を十分に細いサポート
で支持する反り防止サポートとを備え、前記印刷配線基
板を前記位置決めガイドにより位置決めした状態で前記
反り防止サポート上に積載し前記キャリアと共に前記搬
送装置により搬送しながら前記印刷配線基板の加熱から
冷却までの半田付けの全工程にわたり前記印刷配線基板
の下面を支持した状態で半田付けするように構成したこ
とを特徴とするリフロー自動半田付け装置。
【請求項２】電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送
装置により搬送しながら加熱して半田付けするリフロー
自動半田付け装置において、前記印刷配線基板を位置決
めガイドにより位置決めした状態で複数の反り防止サポ
ート上に積載するキャリアと、搬入ステーションにおい
て前記キャリアを搬入された前記印刷配線基板の下方か
ら上昇させ該印刷配線基板を前記位置決めガイドにより
位置決めしながら前記反り防止サポート上に積載するキ
ャリア上昇装置と、前記キャリアを前記印刷配線基板と
共に加熱室中を搬送して半田付けする搬送装置と、搬出
ステーションにおいて前記キャリアを降下させることに
より前記印刷配線基板から分離させ該印刷配線基板のみ
を搬出するキャリア降下装置と、該キャリア降下装置に
より降下した前記キャリアを前記搬入ステーションに返
送する返送コンベアとを備え、搬入される前記印刷配線
基板を循環して搬送される前記キャリアの複数の前記反
り防止サポート上に次々と積載して搬送しながら半田付
けするように構成したことを特徴とするリフロー自動半
田付け装置。
【請求項３】電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送
装置により搬送しながら加熱して半田付けするリフロー
自動半田付け装置において、前記印刷配線基板を位置決
めガイドにより位置決めした状態で装着された複数の反
り防止サポート上に積載するキャリアと、搬入ステーシ
ョンにおいて前記キャリアを搬入された前記印刷配線基
板の下方から上昇させ該印刷配線基板を前記位置決めガ
イドにより位置決めしながら前記反り防止サポート上に
積載するキャリア上昇装置と、前記キャリアを前記印刷
配線基板と共に加熱室中を搬送して半田付けする搬送装
置と、搬出ステーションにおいて前記キャリアを降下さ
せることにより前記印刷配線基板から分離させ該印刷配
線基板のみを搬出するキャリア降下装置と、該キャリア
降下装置により降下した前記キャリアを前記搬入ステー
ションに返送する返送コンベアと、該返送コンベアに配
設され返送される前記キャリアに装着された前記反り防
止サポートの装着位置及び装着個数を次に搬送する印刷
配線基板に適合するように変更する反り防止サポート自
動装着ロボットと、該反り防止サポート自動装着ロボッ
トに装着すべき前記反り防止サポートの装着位置及び装
着個数を指令する制御装置とを備えたことを特徴とする
リフロー自動半田付け装置。
【請求項４】電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送
装置により搬送しながら加熱して半田付けするリフロー
自動半田付け装置において、搬入される前記印刷配線基
板に付されたマークを読み取る読取り装置を備え、該印
刷配線基板が搭載されるキャリアの反り防止サポートを
前記印刷配線基板に対応して予め定められた所定の位置
に前記キャリアに装着するように構成したことを特徴と
する請求項３に記載のリフロー自動半田付け装置。