JPH0418941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は不連続で且つ小量の粘性材料を付着す
る装置、特に連続する位置に制御された付着を施
す装置に関する。より詳細には、コンピユータの
Ｘ−Ｙ−Ｚ制御により、電気回路板上の連続する
位置にスラツクス材料内の半田粒子の高粘度のス
ラリを不連続で且つ一様に付着する装置に関す
る。

［従来の技術およびその課題］ 粘性流体の非常に小さな付着を施す従来の装置
は、制御された圧力を用い、あるいは注射器のニ
ードルのような非常に小さなオリフイスを経て供
給される圧力により材料を調節していた。半田の
粒子を含む半田ペーストスラリを付着するための
材料が吐出される非常に小さなオリフイスは、電
気回路板の複数の位置に均一に付着を施す際、実
質的な問題があつた。小さな寸法の所謂SMD
（Surface mounted device）板上に対する付着は
独特の問題がある。これな注射器の針（代表的に
は0.02インチの直径）の小さなニードルオリフイ
スを通る固形状のソルダ粒子によるものである。
その小さなニードルオリフイスは、各位置におい
て直径で0.030インチの付着を得るために必要で
あるが、若しニードルに供給する注射器内のスラ
リに対する圧力が必要であれば比較的高い圧力、
即ち100psiあるいはそれ以上の圧力が要求され
る。かかる圧力は、流体の溶剤として作用するフ
ラツクスからソルダ粒子を分離し、ソルダフラツ
クスの比を変動させる。更に、ニードル通路内に
ソルダ粒子がつまることによつて、部分的あるい
は完全にスラリの流れが阻止される。微小の球状
のソルダ粒子を有するスラリは商業上利用し得る
ものであり、部分的にはこの問題を軽減するが、
フラツクス内の小さな寸法以上の不均一なソルダ
粒子あるいは薄片を有する商業的に利用し得るス
ラリよりも高価である。

Ｘ−Ｙ−Ｚの位置決めのため、コンピユータで
プログラムされたサーボ装置は、全体の組み合せ
の要素であるがそれ自体公知であり、例えば米国
特許第3731648号と同第3785898号に開示されてい
る。

［課題を解決するための手段、作用］ 一様のスラリの付着をなし得る新規な操作弁を
設ける事によつて本発明が従来技術の欠点を処理
する態様は以後の説明によつて明らかとなる。

本発明は操作弁装置を有している。半田のフラ
ツクススラリあるいは他の粘性材料を含んでいる
注射器は、ニードル通路より実質的に大きな供給
系統を経て材料をシリンダ室に押し出すように最
小限加圧される。２方向の空気シリンダあるいは
電気ソレノイドである駆動ユニツトは、シリンダ
室内のロツド状のピストンを押して内部の蓄積さ
れた不連続の量のスラリを連結された注射器のニ
ードルを経て押し出す。かくしてスラリは、ピス
トンの下降中に実効的な圧力が生じようと生じま
いと押し出され、ニードルの通路がつまる事はな
い。

本発明の操作弁は、注射器とニードルとの間に
大きな通路を設けることによつて半田の不均一な
粒子（薄片）をもつた安価なフラツクススラリの
使用を可能にし、その結果、適度の圧力（15〜
20psi）が操作弁を操作するのに必要とされる。
その後上下動によりスラリをニードルを経て送出
する。

スラリはRMAの標準有機酸フラツクスあるい
は他の公知の粘性フラツクス材料内に半田粒子を
含んでいてもよい。

本発明の装置は、上述したようなＸ−Ｙ−Ｚの
デイジタル的にプログムされた位置決め装置を期
待している。

［実施例」 第１図は、本発明を実施するために必要な装置
の代表的な配置を示している。従来の圧縮空気供
給部１４は、機械的に位置決めサーボユニツト１
１ａが分配装置１１の位置決めをするから、分配
装置の位置決めサーボユニツト１１ａを介して連
結された空気系統１５および１５ａを介して分配
装置１１に圧縮空気を供給する。同様に空気ホー
ス１８，１９が分配装置の位置決めサーボユニツ
ト１１ａから出て分配装置１１の位置決めの為可
撓であり、リンク１１６が機械的に連結されて分
配装置１１の制御位置を決めている。これ等のホ
ース１８，１９はパンケーキ型のシリンダ３８
（第２Ｂ図参照）に対する上下の制御系であり、
その作用については後述する。

位置決めサーボユニツト１１ａとそのＸ−Ｙ−
Ｚのプログラム装置は公知であり、例えば米国特
許第3731648号；同第3785898号及び1983年12月出
願の継続中の米国特許第560590号に記載されてい
る。

次の説明において、第２Ａ，２Ｂ及び３図にお
ける符号は第１図と同一部分に同一符号を付し
た。デイジタル的にプログラムされたＸとＹの位
置決めに加えて、作業面上にデイジタル的にプロ
グラムされたＺ軸の間〓を与えることは公知であ
る。本発明においては、プログラム装置１０から
のＸとＹとの位置決めプログラムは、代表的な
SMDの回路板上の連続する導体パツド上にニー
ドル１２を位置させるようになつている。各選択
された導体パツドの位置に待機している間、Ｚ軸
のプログラムはＸ−Ｙの待機時間中のニードルの
先端の垂直の位置決めを必要とする。適当な信号
路２０がサーボユニツト１１ａにこれ等のサーボ
制御電気信号を加え、ユニツトとして分配装置１
１のニードル１２の対応する位置決めを行う。前
記プログラム装置１０およびサーボユニツト１１
ａによつ分配装置１１を操作する操作手段が構成
される。

第２Ｂ図は、分配装置１１を詳細に示したもの
である。注射器２１は任意の支持金物２４と２４
ａ及び注射器の内側の孔にＯリングシールを有す
るピストン２２を備えている。ホース（空気系
統）１５ａを介して安定した（比較的低い）空気
圧が圧縮空気供給部１４（第１図参照）から供給
され、ピストン２２を動かし、注射器２１内の半
田のフラツクススラリが固定部２５を経て第２、
第１の供給通路２７，２８に送られる。符号２６
は通路及び内部の特徴を示す為に区分された金属
製のブロツクを示している。一対のねじ部３４，
３５が操作中に通路２８と２８ａをシールするプ
ラグをねじ込むために設けられている。

空気で駆動されるピストン２２により供給通路
２７と２８とを経て押し出される半田のフラツク
ススラリは、穴明けされたブツシング３１と３２
の端面間の通路２８と３０との接合部に形成され
た環状の室３３を充満する。ロツド状のピストン
３６がブツシング３１と３２とを許容範囲内で密
に滑動するように設けられ、これ等のブツシング
はブロツク２６内の孔３０と３０ａとに押し込ま
れている。特に第２Ａ図においてはピストン３６
は引込んで上昇し、環状の室３３の頂部に位置し
ている。その下方の位置においては、ピストンは
第２Ａ図の３６ａに示すようにブツシング３２内
にある。

従来の形のパンケーキ形シリンダ３８は、電気
的圧縮空気制御器１３から空気圧がホース１８あ
るいは１９から供給される時、ピストン３６の作
動を制御する。この電気的圧縮空気制御器１３は
公知であり、リード１６上の電気信号に応じて空
気供給部１４からホース１７を経て空気圧をホー
ス１８（ニードル１２の上昇の為）あるいはホー
ス１９（ニードル１２の下降の為）の何れかに供
給する（第１図参照）。

パンケーキ形のシリンダ３８はピストン３６に
連結された可撓のダイヤフラムを有する。ロツク
ナツト３７ａを有するローレツト付のノブ３７が
操作中にピストン３６の前進下降の範囲を調整す
るように設けられている。

供給通路２７および２８は、ニードル１２接続
部２９で連結されたブツシング３１と３２との
孔、即ち案内通路３６′よりも径が大きく、ピス
トン３６の下降行程によりブツシング３２を経て
スラリの不連続の量をニードル１２の外に供給す
る。然して本発明によると、供給通路２７，２８
と環状の室３３は、注射器２１に対し環状の室３
３内にフラツクススラリの供給を容易にしてい
る。また若し、供給通路２７，２８が小さく、環
状の室３３が寸法的に制限があると、注射器２１
からの供給圧力を大きくする必要があり、ニード
ル１２からフラツクススラリが漏れるおそれがあ
る。しかしながら、本発明では、供給通路２７，
２８、すなわち環状の室の径は、案内通路３６′
の径より大きいから、このようなおそれはない。
これは本発明の大きな効果である。さらに、ピス
トン３６のストロークは、各位置において付着す
るスラリの量を決めているため、ピストンの動き
に対して正確な量のスラリを付着することが可能
になる。

ピストン３６の代表的な垂直動作は、環状の室
３３の垂直方向の寸法に、実施例におけるブツシ
ング３２内の僅かな量を加えたものに等しい。
0.1乃至2.0マイクロリツタのスラリの代表的な付
着がピストン３６の最大の下降により得られる。
かくして、分配装置１１は適当に上下動する弁と
して見なされ前述した利点を有する。ロツド（ピ
ストン）３６の代表的な直径は、全体の装置が前
述のSMDボードのスラリの付着に対して設計さ
れる時は0.040インチである。

第３図において、代表的な回路板３９（線を示
している）は代表的な導体のパツド４０を有し、
このパツドの上に円錐状のスラリ４１がある。代
表的な形状においては、この円錐は、スラリの直
立特性の為ベース直径が0.030インチで、高さは
0.010インチである。本発明の弁は半田のフラツ
クススラリあるいは10000センチポイズと２百万
センチポイズとの間の粘性を有する他の材料の有
効な付着をなし得る。フラツクス材料内の0.002
インチ乃至0.005インチの代表的な半田の粒子の
大きさは第３図に示すようなスラリの一様な付着
に対し、操作上のさまたげをしない。

分配装置１１のＺ座標の位置決めはピストン３
６の上下動を乱すべきでなく、その動きはスラリ
材料の付着がなされるがボード３９の面に向うニ
ードル１２の垂直位置に影響を与えない。そのＺ
座標の動きは、プログラム装置１０によつて示さ
れた関係のない各Ｘ−Ｙ−Ｚの位置内で第１図に
よつて制御される時に生じ、位置決めサーボユニ
ツト１１ａによつて物理的になされる。プログラ
ムされたＺ方向の位置は、若しボード３９の面が
平でなければ、あるいはパツド４０がボード面上
に異なつて位置するならば変化する。Ｘ−Ｙ−Ｚ
のサーボプログラミングに基づくＸ−Ｙ−Ｚの位
置決めによつて、構成部分、突起部分、ボードの
表面上に粘性材料の付着を施すことができる。付
着の操作時間はリード１６上の電気信号（上また
は下）を経てプログラム装置１０により制御され
る。制御器１３（従つてピストン３６の作動）の
操作の時間的サイクルは、上昇が0.10秒、停止が
0.05秒で下降が0.1秒である。付着の円錐形状は
ピストン３６の各上昇行程中に完成する。Ｚの位
置決めにいて、ニードル１２は新しいＸ−Ｙの位
置に移動を果たすように、パツド４０上例えば
0.1インチにあり、新しい付着の開始時において
は代表的に0.01インチであり、各々の場合におけ
る溶着の終了前の上昇位置に復帰する。ピストン
２２内のねじ孔２３は、ねじ付ロツドの挿入を容
易にして、注射器２１に流体の再充填をするため
ピストンを引張る。また、各位置では、同一の粘
性のスラリが付着されるようになつている。

勿論、前述した実施例の分配器１１は必要によ
り大形にも小形にもし得るが、その最も重要な利
点は前述した商業的に利用し得る半田のフラツク
ススラリの付着にある。このような場合、与えら
れた寸法的な形は特に有用である。

本発明の要旨ではないが、半田及びフラツクス
の付着の溶解は普通600〓の熱い空気の流れを用
いる事によりなされる。勿論Ｘ−Ｙ及びＺ内にプ
ログラムされ熱い探子を含む他の技術が用いられ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、分配装置であ
る操作弁を備えているために、回路基板上の連続
する位置に粘性のある所定量の液体（スラリ）を
正確に付着することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による代表的な分配装置のブロ
ツクダイヤプラム、第２Ｂ図は本発明による弁の
代表的な実施例の拡大詳細断面図、第２Ａ図は第
２Ｂ図の円２Ａで示された第２Ｂ図の拡大図で第
３図はSMD形のプリント基板の導体パツド上の
代表的な半田ペーストの付着を示す。 １２……ニードル、２８……供給通路、３３…
…環状の室、３６……ピストン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に対し、Ｘ−Ｙ−Ｚの位置に小量の半田
   のフラツクススラリを付着するものであつて、前
   記表面方向に向くニードル１２、このニードルと
   連通する案内通路３６′、この案内通路と環状の
   室３３を介して交差し且つこの案内通路より大径
   の第１の供給通路２８、この第１の供給通路と交
   差し、同じく前記案内通路より大径の第２の供給
   通路２７及び前記案内通路内を摺動するピストン
   ３６を有するブロツク２６と、このブロツクに固
   定され前記第２の供給通路２７と連通し半田のフ
   ラツクススラリを供給する注射器機構２１と、前
   記ブロツクに固定され前記ピストンを摺動させ前
   記ニードルより半田のフラツクススラリを前記表
   面に供給するシリンダ３８とを具備した分配装置
   １１を有する半田ペーストの供給装置。 ２ 前記ニードル１２は、前記環状の室３３を通
   過する前記ピストン３６の最大の移動におけるピ
   ストン３６の端部に最も近い案内通路端部と連通
   する特許請求の範囲第１項に記載の半田ペースト
   の供給装置。 ３ 前記半田のフラツクススラリは、半田粒子を
   有する特許請求の範囲第１項または第２項に記載
   の半田ペーストの供給装置。 ４ 前記分配装置１１を制御して前記表面上の複
   数の所定位置の各々に付着を施すように、Ｘ−Ｙ
   位置をプログラミングしかつ前記シリンダ３８を
   操作する操作手段を有する特許請求の範囲第１項
   乃至第３項の何れか１項に記載の半田ペーストの
   供給装置。 ５ 前記案内通路３６′内の前記環状の室３３は、
   案内通路の断面積よりも大きな断面積を有し、案
   内通路の軸方向の中心線に沿つて少くとも前記供
   給通路２８の直径に等しい寸法を有する特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載の半田ペースト
   の供給装置。 ６ 前記操作手段は、デイジタルコンピユータと
   このコンピユータに対応するＸ，Ｙ及びＺの座標
   のサーボ機構を有し、コンピユータに組み込まれ
   たプログラムにより前記分配装置の連続する位置
   選定をする特許請求の範囲第４項に記載の半田ペ
   ーストの供給装置。 ７ 前記注射器機構２１は、接続部と、その内部
   に配置されたピストン２２と、このピストン２２
   に圧力を供給する空気源とを有しており、前記粘
   性流体は、前記ピストンと接続部との間にもたら
   され前記空気源の圧力によつてピストン２２の他
   側に与えられる特許請求の範囲第１項に記載の半
   田ペーストの供給装置。 ８ 前記シリンダ３８は、圧縮された空気をピス
   トン３６に送り込むことによつてこのピストン３
   ６を上下動させる特許請求の範囲第１項乃至第４
   項の何れか１項に記載の半田ペーストの供給装
   置。 ９ 前記操作手段からプログラムされた信号に応
   じて前記ピストン３６の一側に空気を供給する圧
   縮空気制御器を備えた特許請求の範囲第８項に記
   載の半田ペーストの供給装置。 １０ 前記シリンダ３８は、パンケーキ形のシリ
   ンダであり、その内部に設けられたピストンは、
   その中心に前記ピストン３６を連結している可撓
   のダイヤフラムである特許請求の範囲第８項に記
   載の半田ペーストの供給装置。 １１ 前記注射器機構２１は、接続部と、その内
   部に配置されたピストン２２と、このピストン２
   ２に圧力を供給する空気源とを有しており、前記
   粘性流体は、前記ピストンと接続部との間にもた
   らされ前記空気源の圧力によつてピストン２２の
   他側に与えられる特許請求の範囲第８項に記載の
   半田ペーストの供給装置。 １２ 前記注射器機構は、前記表面の複数の位置
   に少量の半田のフラツクススラリを供給するもの
   であり、各少量の半田のフラツクスススラリは同
   一の粘性である特許請求の範囲第１項に記載の半
   田ペーストの供給装置。