JP2008296264A - ハンダ供給装置及びハンダ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱溶融されたハンダをハンダ供給位置に確実に供給することができるハンダ供給装置を提供する。
【解決手段】ハンダ供給装置において、ハンダを送り出す送り出し機構１３と、送り出されたハンダを加熱溶融する加熱機構１４と、加熱溶融されたハンダに対し、このハンダをハンダ供給位置に供給する向きに気体を送風する送風機構１５と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハンダ供給装置及びハンダ付け装置に関し、特に、ガラス基板上にハンダをハンダ付けするハンダ付け装置及びこのハンダ付け装置で使用するハンダ供給装置に関する。

下記特許文献１に記載されているように、ガラス基板上にハンダをハンダ付けするハンダ付け装置の発明が知られている。

このハンダ付け装置の発明によれば、ガラス基板とハンダとの双方、又は、ガラス基板を加熱し、ガラス基板上に溶融状態又は半溶融状態のハンダを供給し、ガラス基板上に供給したハンダに対して超音波振動装置により超音波振動を印加し、ハンダをガラス基板上にハンダ付けしている。

ガラス基板上に供給したハンダに対して超音波振動を印加することにより、ハンダ内部にキャビテーションが発生し、このキャビテーションがガラス基板の表面に当たることによりガラス基板の表面の酸化膜が破壊される。ガラス基板の表面の酸化膜が破壊されることによってガラス基板とハンダとの濡れ性が良くなり、ガラス基板とハンダとが強固にハンダ付けされる。
特許第３２０５４２３号公報

しかしながら、上述したハンダ付け装置においては、ガラス基板上にハンダを供給してからそのハンダに超音波振動を印加するまでの間に時間的なずれが生じる。そして、この時間的なずれの間にハンダの表面の酸化が進行し、ハンダの表面に酸化膜が発生する。超音波振動を印加する前のハンダの表面に酸化膜が発生すると、ハンダに対する超音波振動の伝わりが阻害され、ガラス基板にハンダ付けされたハンダが剥がれ易くなる等の不具合が生じる。

このような不具合の発生を防止するためには、ガラス基板上にハンダを供給してからこのハンダに超音波振動を印加するまでの間の時間的なずれを短くすることが必要になる。このような時間的なずれを短くする方法としては、例えば、超音波振動装置における超音波振動を印加する部分（超音波印加部）の側面に溶融したハンダを供給し、供給したハンダが超音波印加部からガラス基板上に流れ落ちるようにし、ガラス基板上に流れ落ちたハンダに対して超音波印加部から超音波振動を印加することが考えられる。

この場合、溶融したハンダは超音波印加部の側面に向けて供給される体勢となり、溶融されたハンダがハンダ供給位置に位置する超音波印加部に届かずにガラス基板上に直接落下する場合が起こりうる。すると、ガラス基板上の目的とする箇所にハンダを供給することができなくなる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、加熱溶融されたハンダをハンダ供給位置に確実に供給することができるハンダ供給装置及びハンダ付け装置を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、ハンダ供給装置において、ハンダを送り出す送り出し機構と、送り出された前記ハンダを加熱溶融する加熱機構と、加熱溶融された前記ハンダに対し、このハンダをハンダ供給位置に供給する向きに気体を送風する送風機構と、を備えることである。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、ハンダ付け装置において、第１の特徴に係るハンダ供給装置と、超音波振動を発生する超音波振動子とこの超音波振動子から発生した超音波振動を印加する超音波印加部とを有する超音波振動装置と、を備え、前記超音波印加部が前記ハンダ供給位置に配置されていることである。

本発明によれば、加熱溶融されたハンダをハンダ供給位置に確実に供給することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け装置１は、図１に示すように、作業台２と、作業台２に立設された縦フレーム（図示せず）と、縦フレームの上端側に連結された横フレーム３とを有し、横フレーム３に超音波振動装置４とハンダ供給装置５とが取り付けられている。横フレーム３は、図示しない移動機構により水平方向に移動可能に設けられている。さらに、作業台２上には、水平方向に移動可能にステージ６が取り付けられている。ステージ６上には、ガラス基板７が吸着されている。

超音波振動装置４は、超音波振動を発生する超音波振動子８と、一端側が超音波振動子８に着脱可能に連結された柱状の超音波ホーン９と、超音波ホーン９の他端側に着脱可能に連結された超音波印加部である超音波先端ツール１０とを備えている。超音波振動子８で発生した超音波振動は、超音波ホーン９を介して超音波先端ツール１０に伝播される。

超音波ホーン９への超音波先端ツール１０の連結は、超音波ホーン９の他端側の端面に形成された取付凹部（図示せず）に超音波先端ツール１０を差し込み、超音波ホーン９に形成されたネジ穴（図示せず）に止めネジ（図示せず）を螺合させて超音波先端ツール１０を締付けることにより行われている。超音波ホーン９に連結された超音波先端ツール１０は、超音波先端ツール１０の一面に形成された超音波印加面１０ａをガラス基板７に対して０．１ｍｍ程度の間隔をもって対向配置されている。

ハンダ供給装置５は、横フレーム３に連結された支持フレーム１１を有している。この支持フレーム１１には、ハンダリール１２と、送り出し機構１３と、加熱機構１４と、送風機構１５とが支持されている。

ハンダリール１２には、ひも状に形成された固体の糸ハンダ１６が引き出し可能に巻き付けられている。糸ハンダ１６の先端側は、送り出し機構１３内に挿入されている。

送り出し機構１３は、ハンダリール１２に巻き付けられている糸ハンダ１６を加熱機構１４へ向けて順次送り出す。送り出し機構１３内には、糸ハンダ１６を挟持する位置に配置された送りローラ（図示せず）と、送りローラを回転駆動させるモータ（図示せず）とが設けられている。糸ハンダ１６を挟持した送りローラをモータで回転駆動させることにより、糸ハンダ１６がハンダリール１２から引き出され、引き出された糸ハンダ１６が加熱機構１４に向けて送り出される。

加熱機構１４は、送り出し機構１３により送り出された糸ハンダ１６を加熱して溶融する。この加熱機構１４は、外囲器１７と、外囲器１７内に形成されて送り出し機構１３により送り出された糸ハンダ１６が挿入されるハンダ挿入穴１８と、外囲器１７内に配置されたヒータ（図示せず）とを備えている。ヒータは、ハンダ挿入穴１８に挿入されている糸ハンダ１６を加熱して溶融させる。なお、送り出し機構１３による糸ハンダ１６の送り出し速度は、ハンダ挿入穴１８を通過する糸ハンダ１６が、通過中にヒータにより加熱されて溶融される時間を確保できる速度に設定されている。

送風機構１５は、加熱機構１４により加熱溶融されてこの加熱機構１４のハンダ挿入穴１８を通過した溶融状態のハンダに対し、このハンダをハンダ供給位置に位置する超音波先端ツール１０の側面に供給する向きに気体を送風する。送風機構１５により送風される気体としては空気を用いてもよいが、他の物質と反応を起こしにくい化学的に安定した不活性ガス、例えば、窒素ガス等を用いることが好適である。この送風機構１５は、外囲器１７と、外囲器１７内に形成されて気体が送風される通気穴１９と、通気穴１９に気体を送風するポンプ２０とを備えている。ポンプ２０と通気穴１９とは通気パイプ２１により接続され、さらに、ポンプ２０は不活性ガスである窒素ガスを収容した気体タンク２２に接続されている。なお、窒素ガスに代えて他の不活性ガス、例えば、ヘリウムガスやアルゴンガス等を用いてもよい。

外囲器１７は、ハンダ挿入穴１８の一端側と通気穴１９の一端側とが超音波先端ツール１０の側面に対向する位置に配置されている。また、超音波先端ツール１０の側面に対向するハンダ挿入穴１８と通気穴１９との開口位置は、図２に示すように、ハンダ挿入穴１８が下側で通気穴１９が上側とされている。また、ハンダ挿入穴１８と通気穴１９との水平方向の幅寸法は、ハンダ挿入穴１８より通気穴１９が大きく形成されている。

このような構成において、ガラス基板７上にハンダをハンダ付けする場合には、ハンダ供給装置５と超音波振動装置４とを駆動させ、及び、超音波先端ツール１０とガラス基板７とを相対的に移動させる。

ハンダ供給装置５の送り出し機構１３を駆動させることにより、ハンダリール１２に巻き付けられている糸ハンダ１６がハンダリール１２から引き出され、引き出された糸ハンダ１６が加熱機構１４に向けて順次送り出される。送り出された糸ハンダ１６は加熱機構１４のハンダ挿入穴１８内に挿入され、ハンダ挿入穴１８内に挿入された糸ハンダ１６はヒータにより加熱されて溶融され、溶融状態のハンダが超音波先端ツール１０の側面に対向するハンダ挿入穴１８の一端側から流れ出る。

さらに、ハンダ供給装置５の送風機構１５を駆動させることにより、気体タンク２２内に収容されている窒素ガスが送風され、送風された窒素ガスが通気パイプ２０内と通気穴１９内とを通って通気穴１９の超音波先端ツール１０の側面に対向する一端側から吹き出す。

ここで、図２に示すように、ハンダ挿入穴１８の上方位置で開口する通気穴１９から窒素ガスが吹き出すことにより、ハンダ挿入穴１８の上方側と通気穴１９との間の気圧がハンダ挿入穴１８の下方側の気圧より低くなる。このため、加熱機構１４により加熱溶融された溶融状態のハンダがハンダ挿入穴１８の一端側から流れ出た場合、溶融状態のハンダが通気穴１９から吹き出す窒素ガスにより上方側に吸い上げられ、溶融状態のハンダが通気穴１９から吹き出す窒素ガスにより運ばれる。通気穴１９から吹き出す窒素ガスにより運ばれる溶融状態のハンダは、ハンダ供給位置に位置する超音波先端ツール１０の側面にぶつかる位置まで運ばれる。これにより、加熱溶融されたハンダをハンダ供給位置に位置する超音波先端ツール１０の側面に確実に供給することができる。

超音波先端ツール１０の側面にぶつかった溶融状態のハンダは、超音波先端ツール１０の側面に沿って流れ落ち、超音波先端ツール１０の下方位置のガラス基板７上に供給される。

ガラス基板７上に供給された溶融状態のハンダに対して、ガラス基板７に対して相対的に移動する超音波先端ツール１０の超音波印加面１０ａが接触し、ガラス基板７上の溶融状態のハンダに対して超音波振動が印加される。このため、溶融状態のハンダがガラス基板７上に供給されてからこのハンダに超音波振動を印加するまでの時間が短時間となり、溶融状態のハンダがガラス基板７上に供給されてから超音波振動が印加されるまでの間の時間が長くなってその間にハンダの表面に酸化膜が発生することが防止される。したがって、ハンダの表面に発生した酸化膜によりハンダへの超音波振動の伝わりが阻害されることがなく、ガラス基板７上の溶融されたハンダに超音波振動を印加することによるガラス基板７とハンダとのハンダ付けを強固に行うことができる。

送風機構１５により送風される気体として不活性ガスである窒素ガスを用いているため、通気穴１９から吹き出す窒素ガスがハンダ挿入穴１８から流れ出す溶融状態のハンダに当たってもハンダは酸化されない。このため、送風機構１５から送風される窒素ガスの影響により、ガラス基板７上に供給された溶融状態のハンダが酸化してハンダへの超音波振動の伝わりが阻害されるということが発生せず、ガラス基板７とハンダとが強固にハンダ付けされる。

さらに、通気穴１９は加熱機構１４と兼用する外囲器１７に形成されている。このため、加熱機構１４のヒータの熱が通気穴１９を送風される窒素ガスに伝わり、通気穴１９の一端側から超音波先端ツール１０に向けて吹き出す窒素ガスが加熱される。このため、送風機構１５から送風される窒素ガスによって溶融状態のハンダが冷やされるということが抑制され、ガラス基板７上に供給されるハンダの温度が下がってハンダへの超音波振動の伝わりが阻害されるということが発生せず、ガラス基板７とハンダとが強固にハンダ付けされる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るハンダ付け装置について図３及び図４に基づいて説明する。なお、第１の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

本発明の第２の実施の形態に係るハンダ付け装置１Ａは、基本的な構造は第１の実施の形態に係るハンダ付け装置１と同じである。

第１の実施の形態と第２の実施の形態とにおける異なる部分は、送風機構の構成である。第２の実施の形態の送風機構１５Ａは、第１の実施の形態で説明した送風機構１５と同様に、加熱機構１４により加熱溶融されてこの加熱機構１４のハンダ挿入穴１８を通過した溶融状態のハンダに対し、このハンダをハンダ供給位置に位置する超音波先端ツール１０の側面に供給する向きに窒素ガス等の気体を送風する。この送風機構１５Ａは、外囲器１７と、外囲器１７内に形成されて気体が送風される通気穴１９Ａと、ポンプ２０とを備えている。通気穴１９Ａは、外囲器１７に形成されたハンダ挿入穴１８の周囲を囲むリング形状に形成されている。外囲器１７には、通気穴１９Ａの外側部分と内側部分とを連結する複数の連結片（図示せず）が設けられている。

このような構成において、ガラス基板７上にハンダをハンダ付けする場合には、第１の実施の形態と同様に、ハンダ供給装置５と超音波振動装置４とを駆動させ、及び、超音波先端ツール１０とガラス基板７とを相対的に移動させる。

ハンダ供給装置５の送り出し機構１３を駆動させることにより、ハンダリール１２に巻き付けられている糸ハンダ１６がハンダリール１２から引き出され、引き出された糸ハンダ１６が加熱機構１４に向けて順次送り出される。送り出された糸ハンダ１６は加熱機構１４のハンダ挿入穴１８内に挿入され、ハンダ挿入穴１８内に挿入された糸ハンダ１６はヒータにより加熱されて溶融され、溶融状態のハンダが超音波先端ツール１０の側面に対向するハンダ挿入穴１８の一端側から流れ出る。

さらに、ハンダ供給装置５の送風機構１５を駆動させることにより、気体タンク２２内に収容されている窒素ガスが送風され、送風された窒素ガスが通気パイプ２０内と通気穴１９内とを通って通気穴１９の超音波先端ツール１０の側面に対向する一端側から吹き出す。

ここで、図４に示すように、ハンダ挿入穴１８の周囲を囲んでリング状に開口する通気穴１９Ａから窒素ガスが吹き出すことにより、ハンダ挿入穴１８の一端側から流れ出す溶融状態のハンダが通気穴１９Ａから吹き出す窒素ガスにより運ばれる。通気穴１９Ａから吹き出す窒素ガスにより運ばれる溶融状態のハンダは、ハンダ供給位置に位置する超音波先端ツール１０の側面にぶつかる位置まで運ばれる。これにより、加熱溶融されたハンダをハンダ供給位置に位置する超音波先端ツール１０の側面に確実に供給することができる。

超音波先端ツール１０の側面にぶつかった溶融状態のハンダは、第１の実施の形態と同様に超音波先端ツール１０の側面に沿って流れ落ち、超音波先端ツール１０の下方位置のガラス基板７上に供給される。そして、ガラス基板７上に供給された溶融状態のハンダに対して、第１の実施の形態と同様に、超音波先端ツール１０の超音波印加面１０ａから超音波振動が印加され、ガラス基板７とハンダとのハンダ付けを強固に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係るハンダ付け装置の全体構造を示す側面図である。 加熱機構と送風機構との外囲器を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るハンダ付け装置の全体構造を示す側面図である。 加熱機構と送風機構との外囲器を示す側面図である。

符号の説明

５…超音波振動装置、５…ハンダ供給装置、８…超音波振動子、１０…超音波印加部、１３…送り出し機構、１４…加熱機構、１５…送風機構、１５Ａ…送風機構

Claims (4)

1. ハンダを送り出す送り出し機構と、
   送り出された前記ハンダを加熱溶融する加熱機構と、
   加熱溶融された前記ハンダに対し、このハンダをハンダ供給位置に供給する向きに気体を送風する送風機構と、
   を備えることを特徴とするハンダ供給装置。
2. 前記送風機構は、加熱溶融されて前記加熱機構を通過した前記ハンダの周囲又は周囲の一部から前記気体を送風することを特徴とする請求項１記載のハンダ供給装置。
3. 前記気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１又は２記載のハンダ供給装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一に記載のハンダ供給装置と、
   超音波振動を発生する超音波振動子とこの超音波振動子から発生した超音波振動を印加する超音波印加部とを有する超音波振動装置と、
   を備え、
   前記超音波印加部が前記ハンダ供給位置に配置されていることを特徴とするハンダ付け装置。

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