電子元件焊接裝置及方法、電路板、及電子元件安裝裝置的制作方法

專利名稱：電子元件焊接裝置及方法、電路板、及電子元件安裝裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由加熱源將電子元件焊接在電路板上的電子元件焊接裝置及方法、以及由上述方法制造的電路板、以及具有上述電子元件焊接裝置的電子元件安裝裝置，特別涉及為制作用于小型移動儀器中的小型、薄型電路板的電子元件焊接裝置及方法、以及由上述方法制造的電路板、以及電子元件安裝裝置。
在安裝上述驅動IC之后，如

圖19所示，由向上述FPC供給焊錫的焊錫印刷裝置1向FPC提供焊錫，由元件安裝機2將上述芯片元件安裝在上述FPC上。然后輸送到具有讓焊錫熔融的熱源的回流裝置3中，讓上述焊錫熔融并將上述芯片元件焊接在FPC上。這時，如果是厚度為1mm左右的具有剛性的電路板，可以用傳送帶運送，而對于可撓性薄片狀電路板，例如上述FPC，如圖20所示，采用將FPC5排列固定在平板4上運送FPC5、傳送給回流裝置3的方法。這時的回流裝置3是加熱整個爐內環境的回流裝置，將平板4上的FPC5同時焊錫連接。
又，生產不同種類的FPC5時，分別傳送安裝了對應于各個種類的元件的FPC5，這時，在加熱整個爐內環境的回流裝置中生產效率差，只對所需要的地方進行加熱顯然可以提高效率。這樣使用圖21所示的由光束方式進行局部加熱的回流裝置是有效的。特別是為了防止不需要的地方進行光照射，采用讓光照射部11發出的光通過掩膜12的開口13后只對需要的地方照射的構成是有效的。又，在圖21中，符號6表示上述芯片元件，符號7表示上述IC，符號8表示焊錫。
大量生產同種類的FPC5時，盡量在大的平板4上排列FPC5，進行同時的焊錫連接，可以提高生產效率。但是，最近，由于商品壽命縮短、機種增多，并且由于多功能化使得設計復雜，以及由于市場動向的流動性，在大多數情況下從電路板樣式的確定到量產之間不會有時間，如果采用大平板4進行大量生產的方法，反而無法提高生產效率。
又，圖19所示的生產設備，由于是以處理大型電路板為前提，裝置本身大，特別是在加熱整個爐內環境的回流裝置中為了均勻加熱，通常在3～5m的長度，相對于2～30mm左右的電路板而言設備過于巨大，采取臨機應變的措施非常困難。又，如圖19所示，在包括焊錫印刷裝置1、元件安裝機2以及回流裝置3的系統中，其全長多達例如7m以上。
又，上述光束方式，對于同一元件或者少數元件的情況是有效的，但隨著液晶模塊的高功能化，在最近有在FPC5上增加芯片元件6的數量和種類的傾向，如果在FPC5上存在光吸收率不同的元件時，照射條件等的設定是很困難的。例如，對于黑色電子元件和弱熱性電子元件雖然在上述掩膜12上改變條件也是一種方法，但讓臨近的焊錫處于半熔化狀態，只用掩膜12來對應各個元件將是有限度的。
為此，本發明正是為了解決上述問題，其目的在于提供一種針對少量、多品種的電路板、以比現有的要高的生產效率進行制造的、電子元件焊接裝置及方法、由上述方法制造的電路板、以及具有上述電子元件焊接裝置的電子元件安裝裝置。
本發明之1的電子元件焊接裝置包括載置安裝了電子元件的電路板的載置部件、
加熱上述載置部件而對與上述載置部件接觸的上述電路板加熱、使將上述電子元件和上述電路板焊接的焊接材料熔融的加熱裝置。
進而，本發明之2的電子元件焊接裝置，包括載置安裝了電子元件的電路板的多個載置部件、設置在各個上述載置部件中、通過加熱上述載置部件而對與上述載置部件接觸的上述電路板加熱、使將上述電子元件和上述電路板焊接的焊接材料熔融的加熱裝置。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，可以進一步包括與上述載置部件連接、將上述電路板吸附保持在上述載置部件上的吸附裝置。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，與上述加熱裝置接觸的上述載置部件的背面以及上述加熱裝置，還可以具有由上述吸附裝置吸附的吸附用空間。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，上述載置部件，還可以具有使上述吸附裝置與該載置部件直接連接的吸附用開口。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，上述載置部件，可以進一步具有吸附在與該載置部件接觸的上述電路板的載置部件接觸面中的吸附區域并與上述吸附用開口連接的電路板吸附孔。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，可以進一步包括在上述載置部件和上述加熱裝置之間夾持的與上述載置部件以及上述加熱裝置密接的密接用部件，和與上述加熱裝置連接并由吸附動作將上述載置部件吸附保持在上述加熱裝置上的載置部件用吸附裝置。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，與上述密接用部件接觸的上述載置部件的密接用部件接觸面以及上述密接用部件，可以具有由上述載置部件用吸附裝置吸附的吸附用空間。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，上述加熱裝置，可以具有陶瓷加熱器，隨加熱時間改變加熱溫度而對上述電路板進行加熱。
又，在上述本發明之1和本發明之2中，可以進一步包括與上述加熱裝置連接、并對上述電路板進行冷卻的冷卻裝置。
進一步，本發明之3的電子元件焊接方法，是將安裝了由焊接材料接合的電子元件的電路板放置在載置部件上、使其接觸并進行加熱，通過該加熱將上述焊接材料熔融。
進一步，本發明之4的電路板，是通過采用上述本發明之3的電子元件焊接方法將電子元件焊接的電路板。
進一步，本發明之5的電子元件安裝裝置，包括上述本發明之1或本發明之2中的電子元件焊接裝置。
依據上述本發明之1以及本發明之2的電子元件焊接裝置、本發明之3的電子元件焊接方法、以及本發明之5的電子元件安裝裝置，通過具有載置部件和加熱裝置、使上述電路板與大致和1塊電路板相同大小構成的載置部件接觸并由加熱裝置進行加熱，可以降低小型電路板產生的損失，并且可以分別進行與各種電路板對應的加熱。因此，對于少量、多品種的電路板，可以以比現有的要高的生產效率進行生產。
又，通過設置將上述電路板吸附保持在上述載置部件上的吸附裝置，可以讓電路板與載置部件密接，更高精度地進行電路板的溫度控制。
又，通過在上述載置部件上設置與上述吸附裝置直接連接的吸附用開口，在熔融上述焊接材料時可以防止該焊接材料污染上述加熱裝置。因此，可以不需要對加熱裝置的清掃工作，提高該電子元件焊接裝置的生產率。
又，通過設置密接用部件和載置部件用吸附裝置，載置部件可以通過載置部件用吸附裝置的吸附動作被吸附保持在加熱裝置上。又，通過設置密接用部件，在上述吸附保持時，可以提高加熱裝置和載置部件的密接性。
又，通過讓密接用部件接觸面和密接用部件具有吸附用空間，可以提高加熱裝置對載置部件的吸附力。
又，通過在加熱裝置上使用陶瓷加熱器，可以提高加熱裝置對升降溫的響應性能。因此，對于每塊各種電路板，可以用切實的溫度控制進行加熱。又，通過設置冷卻裝置，也可以提高加熱裝置對溫度變化的響應性能，對于每塊各種電路板，可以用切實的溫度控制進行加熱。
又，在厚度為1mm以下的電路板或者薄片狀構成的電路板中，由于電路板對于上述加熱裝置的加熱控制的溫度響應性能良好，因此對于每塊各種電路板，可以用切實的溫度控制進行加熱。
又，可以采用在多個載置部件上加熱1塊電路板，通過采用這種構成，容易適應各種電路板的大小的變化。因此，對于每塊各種電路板，可以用切實的溫度控制進行加熱。
進一步，在由上述本發明之1以及本發明之2的電子元件焊接裝置、本發明之3的電子元件焊接方法以及本發明之5的電子元件安裝裝置、將電子元件焊接的本發明之4的電路板中，由于能適應各個種類進行適當溫度控制的加熱，因此可以在各個種類中使電子元件的焊接狀態均勻化。
圖2是適合于在圖1所示電子元件焊接裝置中被加熱的電路板的立體圖。
圖3是構成圖1所示電子元件焊接裝置的載置部件的立體圖。
圖4是構成圖1所示電子元件焊接裝置的加熱裝置的立體圖。
圖5是在圖1所示電子元件焊接裝置中所執行的溫度控制中使用的加熱溫度方案一例的曲線圖。
圖6是在圖1所示電子元件焊接裝置中所執行的溫度控制中使用的加熱溫度方案另一例的曲線圖。
圖7是在圖1所示電子元件焊接裝置中所執行的溫度控制中使用的加熱溫度方案又一例的曲線圖。
圖8是圖1所示電子元件焊接裝置的變形例的立體圖。
圖9是圖1所示電子元件焊接裝置的另一變形例的立體圖。
圖10是利用圖1所示電子元件焊接裝置構成的加熱焊接裝置的立體圖。
圖11是包括圖10所示加熱焊接裝置構成的安裝系統的立體圖。
圖12是包括圖10所示加熱焊接裝置構成的安裝系統的另一例的立體圖。
圖13是向圖1所示電子元件焊接裝置傳送電路板的運送裝置的另一例的立體圖。
圖14是圖1所示電子元件焊接裝置的另一實施方式的立體圖。
圖15是圖14所示載置部件的立體圖。
圖16是圖14所示電子元件焊接裝置的剖面圖。
圖17是圖14所示粘接用部件的立體圖。
圖18是圖14所示加熱部的立體圖。
圖19是現有的元件安裝系統的立體圖。
圖20是在現有的回流裝置中進行FPC處理時、在平板上排列FPC的狀態的圖。
圖21是現有的、只對電路板內局部區域加熱時的裝置構成的立體圖。
又，在以下實施方式中，電子元件是由表面安裝在電路板上、由焊接材料接合在上述電路板上的元件，如圖2所示，相當于例如芯片元件6和IC7。又，作為上述接合材料，在以下實施方式中雖然采用的焊錫、即易于作業的膏焊錫，但并不限定于此，例如也可以采用銀焊膏或者導電性粘接劑等。又，在以下實施方式中，電路板雖然采用的是薄片狀的可撓性電路板、即例如FPC，但并不限定于此，例如也可以采用厚度在1mm以下的電路板。又，是否可撓性也沒有關系。簡言之，不是現有的那樣大量生產的電路板，而是種類不同每種少量生產的電路板。
(實施方式1)在圖1～圖4中表示本實施方式的電子元件焊接裝置101。又，在圖2中表示相當于在上述電子元件焊接裝置101中處理的電路板的上述FPC5。該FPC5，例如是為了將上述液晶模塊和母電路板連接的電路板，是單面安裝的電路板，在該FPC5的元件安裝面5a上除了載置IC7以外，在涂敷了未硬化的膏焊錫8的地方還載置多個芯片元件6。又，在本實施.方式中，在運送到該電子元件焊接裝置101之前，上述IC7被安裝在FPC5上。
電子元件焊接裝置101，包括載置上述FPC5的載置部件110、加熱該載置部件110而將與載置部件110接觸的FPC5加熱、這樣將把電子元件6接合在FPC5上的膏焊錫8熔融的加熱裝置120。
上述載置部件110兼有載置支撐FPC5的功能和向FPC5傳遞熱的功能，為了能對應各種電路板，相對于上述加熱裝置120容易更換。該載置部件110優選由厚度在0.5mm～5mm的鋁、銅、鎂、陶瓷等熱傳導性能良好的材料構成。特別是采用2mm厚度的鋁材既便宜均熱性也良好。在本實施方式中，載置部件110對應于所處理的FPC5的大小，為35mm×35mm的正方形。
進一步，如圖3所示，在與上述元件安裝面5a對向、與FPC5的背面5b接觸的載置部件110的表面110a上，開設有吸住FPC5的吸附孔111。如圖所示在本實施方式中配置為吸住FPC5的周緣部分的多個吸附孔111，吸附孔111的數量和位置根據所支撐的電路板確定。又，各吸附孔111與電路板用吸附槽112連接。進一步，在與上述表面110a對向的、載置部件110的背面110b上設置有讓載置部件110本身與后述的加熱部121緊密接觸的載置部件用吸附槽113。
上述加熱裝置120包括加熱部121、隔熱部122、底座部123以及電源部124，在底座部123的上面依次重疊著隔熱部122、加熱部121，在加熱部121上設置上述載置部件110。
上述加熱部121由所謂的陶瓷加熱器構成，從電源部124向上述陶瓷加熱器的加熱線供給電流使其發熱。在采用陶瓷加熱器以外的、所謂的恒定加熱的加熱器時，對于升、降溫的響應需要數十秒到數分鐘，生產效率差，不實用，對于陶瓷加熱器，響應時間可以在1秒以下，可以像下述那樣設定加熱曲線。
加熱部121的溫度，由溫度傳感器、例如設置在加熱部121內的熱電偶125測定，傳送給控制裝置180。電源部124與控制裝置180連接，控制裝置180根據熱電偶125所提供的溫度信息、和用于電路板溫度控制的預先設定的加熱方案反饋控制加熱部121的溫度。又，在加熱部121的載置部件設置面121a上，如圖4所示，為了與設置在載置部件110上的上述電路板用吸附槽112連通，開設有電路板吸附用孔133，同時為了與設置在載置部件110上的上述載置部件用吸附槽113連通，開設有載置部件吸附用孔134。又，由上述載置部件用吸附槽113以及載置部件吸附用孔134形成吸附用空間。
上述隔熱部122是為了讓加熱部121的熱更有效地傳遞給FPC5的部分，被固定在底座部123上。
在底座部123上，連接著為了將FPC5吸在載置部件110上的電路板用吸附裝置131和為將載置部件110吸在加熱部121上的載置部件用吸附裝置132。電路板用吸附裝置131與加熱部121的上述電路板吸附用孔133連接，通過該電路板用吸附裝置131的吸附動作，通過上述電路板用吸附槽112以及上述吸附孔111在載置部件110的表面110a上將電路板、在本例中為FPC5吸附保持。載置部件用吸附裝置132與加熱部121的上述載置部件吸附用孔134連接，通過該載置部件用吸附裝置132的動作，在加熱部121的載置部件設置面121a上吸附保持載置部件110。又，在本實施方式中，如上所述，FPC5和載置部件110的吸附保持雖然采用的是分別的吸附裝置131、132，兩者也可以采用一個吸附裝置進行吸附保持。
進一步在底座部123上，為了按照上述加熱方案進行溫度控制，可以使加熱部121強制冷卻地連接加熱部用冷卻裝置141。該加熱部用冷卻裝置141，在本實施方式中，向加熱部121的上面或者下面供給氣體，例如空氣，強制冷卻加熱部121。又，在加熱部121的下部設置了隔熱部122，由于連續進行的加熱動作也會將底座部123加熱，因此在底座部123上連接讓底座部123冷卻的底座部用冷卻裝置142。在本實施方式中，也向底座部用冷卻裝置142供給氣體，例如空氣。
電路板用吸附裝置131、載置部件用吸附裝置132、加熱部用冷卻裝置141以及底座部用冷卻裝置142分別與控制裝置180相連，進行動作控制。
作為上述加熱方案，例如可以考慮圖5到圖7所示的方式，例如，根據接合材料的種類、在電路板上接合的電子元件的種類以及個數、以及電路板的材質和厚度等參數，選擇最佳加熱曲線。作為選擇方法，在控制裝置180內的存儲部181上保存有與上述各參數對應的各種加熱曲線，通過輸入有關要處理的電路板以及電子元件的信息，由控制裝置180自動選出最佳加熱曲線的方法，或者輸入由操作者選擇的加熱曲線的方法等技術人員可以想到的方法。
又，圖5到圖7中所示的各值，作為一例，a0為室溫，a1為接合材料的熔點，在本實施方式中由于接合材料是共晶焊錫，所以為183℃，a2為230℃，b1為150℃，b2為220℃，t1為1秒，t2為3秒，t3為4秒，t4為10秒，t5為6秒。
特別是對電子元件6、7在加熱上有制約時，只要設定成加熱上限溫度的上述a2以下的溫度即可。又，由于只是從沒有安裝元件的上述背面5b加熱FPC5，因此電子元件6、7最后才被加熱。在這一點上如果存在上述加熱制約時，將是十分有效的。
又，在焊錫熔融時在需要消除產生焊錫球的時候，如圖5所示，從時刻t1到時刻t2如果設置維持相同溫度的預熱動作是有效的。另一方面，如果電子元件比較大可以不用考慮焊錫球的影響時，如圖6所示，也可以不設置上述預熱動作，一下讓焊錫熔融。又，需要將縮短焊錫的熔融和將電子元件焊接在電路板上所需要的時間時，如圖7所示，也可以采用從預先的預熱溫度b1開始，在焊接結束后也保持在溫度b1上的方法。
對于以上那樣構成的電子元件焊接裝置101，以下說明該電子元件焊接裝置101的動作、即電子元件焊接方法。該電子元件焊接方法，換言之是回流方法，是對于厚度薄的電路板特別有效的方法，大體上只對于1mm以下厚度的電路板有效。特別是，對于本實施方式那樣的薄片狀的電路板，即上述FPC5，跟隨溫度控制性能良好，更加有效果。作為電路板的材質，對于1mm以下的電路板，優選玻璃環氧樹脂、紙酚醛樹脂，對于薄片狀電路板優選采用聚酰亞胺。這可以制成從0.01到0.1mm左右的非常薄的電路板，同時具有一定強度和耐熱性。
首先，將與電路板，在本例中的FPC對應配置了上述吸附孔111的載置部件110放置在加熱部121的載置部件設置面121a上。然后，讓載置部件用吸附裝置132動作，通過在加熱部121上開口的載置部件吸附用孔134將載置部件110吸附，讓載置部件110與加熱部121密接固定。然后，讓電路板用吸附裝置131動作，把FPC5放置在載置部件110的表面110a上，通過加熱部121的電路板用吸附用孔133以及載置部件110的吸附孔111把FPC5密接固定在上述表面110a上。這樣載置部件110密接固定在加熱部121上，并且將FPC5平展在載置部件110的表面110a上并密接保持，加熱部121的熱可以有效地傳遞給FPC5。加熱部121的加熱動作，由控制裝置180根據上述加熱曲線進行控制，將焊錫8熔融，將電子元件6焊接在FPC5上。焊接后停止電路板用吸附裝置131的動作，停止吸附，可以從載置部件110上取下FPC5。
依據上述電子元件焊接裝置101，通過在和所加熱的一個電路板大致相同大小構成的載置部件110上讓上述電路板接觸、由上述加熱裝置120加熱，對于小型電路板可以降低損失，并且可以分別進行對應于各種電路板的加熱。因此，對于少量、多品種的電路板，以比現有的具有高的生產效率進行生產。
又，通過在和所加熱的一個電路板大致相同大小構成的載置部件110上讓上述電路板接觸、由上述加熱裝置120加熱，不需要現有技術那樣的爐內環境循環型回流裝置。各電子元件焊接裝置101，對于例如35mm×35mm大小構成的FPC5，可以構成為例如35mm×35mm的大小。因此，和現有技術相比，可以提供非常緊湊的電路板加熱焊接裝置。
在上述實施方式的電子元件焊接裝置101中，在載置部件110的表面110a上，只載置一個FPC5，載置部件110的大小和FPC5相同或者稍微大一些。但是，相對于載置部件110的電路板的大小，并不限定于本實施方式的例子，例如像圖8所示的電子元件焊接裝置102那樣，將上述電子元件焊接裝置101多臺橫方向并排設置，也可以在這些多個載置部件110上放置一個電路板。又，并排設置的方向也并不限定于上述橫方向，可以是縱方向，或者縱、橫兩方向。又，也可以在一個載置部件110的表面110a上載置多個FPC5。
通過這樣的構成，無論電路板多大，都可以使用本實施方式的電子元件焊接裝置101。又，從現狀上講，陶瓷加熱器本身沒有大型的，而且大型的陶瓷加熱器的開發費用龐大，因此上述并排設置的構造是非常有效的方式。
又，通過采用上述并排設置構造，既可以針對一個電路板的整個加熱區域采用一個加熱控制，也可以針對一個電路板的加熱區域內的多處分別進行不同的加熱控制，因而更加具有通用性。
進一步，當在局部上需要改變電路板的加熱條件時，如圖9所示的電子元件焊接裝置103那樣，也可以是從電路板5的上方照射光束、激光或者熱空氣的構成。又，在上述圖8以及圖9中，對于上述電源部124、上述電路板用吸附裝置131、上述載置部件用吸附裝置132、上述加熱器用冷卻裝置141、上述底座部用冷卻裝置142以及控制裝置180的圖示，由于和圖1相同，在省略了圖示。
(實施方式2)以下說明采用上述電子元件焊接裝置101構成的電子元件安裝裝置(也稱安裝系統)。又，作為電路板的一例，以上述FPC5為例。
圖11所示的上述安裝系統201，包括在FPC5上涂敷膏焊錫8的焊錫供給裝置210、向FPC上安裝芯片元件6的元件安裝裝置220以及具具有上述電子元件焊接裝置101、使上述膏焊錫8熔融而將芯片元件6焊接在FPC5上的加熱焊接裝置230，以按照焊錫供給裝置210、元件安裝裝置220、加熱焊接裝置230的順序、依次運送FPC5排列。又，是將預先安裝了上述IC7之后的FPC5提供給焊錫供給裝置210。又，焊錫供給裝置210可以由焊錫印刷裝置或者焊錫配制裝置中的任意一個構成。
如在上述電子元件焊接裝置101的說明中所述那樣，在電子元件焊接裝置101中，由于采用在載置部件110上吸附電路板進行加熱的構成，并且一個載置部件110的大小和電路板的大小對應，所以與現有的回流裝置相比，上述加熱焊接裝置230所占面積相當小。因此，上述安裝系統201的全長I在本例中大約只有2.5m即可。
參照圖10說明上述加熱焊接裝置230。
加熱焊接裝置230，包括具有上述電子元件焊接裝置101的加熱部235、從前段的元件安裝裝置220將FPC5運到該加熱焊接裝置230中的送入裝置231、從該加熱焊接裝置230將FPC5運送到下一工序的送出裝置233、從上述送入裝置231向上述加熱部235、以及從加熱部235向上述送出裝置233運送FPC5的運送裝置232、控制這些構成部分的動作的控制裝置236。
在上述送入裝置231中包括將上述FPC5吸附保持、在運送方向的X方向上由驅動裝置2311作往返運動的送入臺2312，送入裝置231的動作由控制裝置236控制。在上述送出裝置233中包括將上述FPC5吸附保持、在上述X方向上由驅動裝置2331作往返運動的送出臺2332，送出裝置233的動作由控制裝置236控制。
上述加熱部235由第1平臺235-1以及第2平臺235-2的2個平臺構成，在第1平臺235-1以及第2平臺235-2的每一個上，在縱方向、即圖10所示的Y方向上排列配置2臺圖1所示的電子元件焊接裝置101，因此，在加熱部235上供計使用4臺電子元件焊接裝置101。這是因為該安裝系統201所處理的1片FPC5相當電子元件焊接裝置101的2個上述載置部件110在上述Y方向并排的大小。
又，該安裝系統201所處理的FPC5的具體尺寸為35mm×70mm。這樣，上述平臺的尺寸并不限定于該安裝系統201的方案，可以根據所處理的電路板的大小確定。又，設置在加熱部235上的上述平臺的數量也不限定于本例，在1個以上即可，根據對安裝系統要求處理的能力確定。
又，在圖10中，構成每個上述平臺235-1、235-2的各電子元件焊接裝置101所包括的上述電源部124、上述電路板用吸附裝置131、上述載置部件用吸附裝置132、上述加熱部用冷卻裝置141以及上述底座部用冷卻裝置142和圖1相同，故省略圖示，又，上述控制裝置180，由控制裝置236替代。因此，在第1平臺235-1以及第2平臺235-2的每一個上，采用和上述的由控制裝置180對電子元件焊接裝置101的溫度控制相同的溫度控制，并由控制裝置236的動作控制執行。
上述運送裝置232，包括從上述送入裝置231的送入臺2312將FPC5搬送到上述加熱部235的第1平臺235-1以及第2平臺235-2的送入吸附裝置2321、從第1平臺235-1以及第2平臺235-2向上述送出裝置233的送出臺2332搬送FPC5的送出吸附裝置2322、使設置了上述送入吸附裝置2321以及上述送出吸附裝置2322的搬送臂2323向FPC5的厚度方向的和X方向以及Y方向垂直的Z方向移動的Z-驅動裝置2324、讓該Z-驅動裝置2324在Y方向移動的Y-驅動裝置2325、使該Y-驅動裝置2325在X方向移動的X-驅動裝置2326。又，在上述送入吸附裝置2321以及上述送出吸附裝置2322中，包括省略了圖示的吸附裝置。具有這樣構成的運送裝置232由控制裝置236進行動作控制。
進一步，在該加熱焊接裝置230中，包括具有吸引由加熱部235加熱中的FPC5所產生的煙氣的導管2341的吸引裝置234。
以下以加熱焊接裝置230的動作為中心說明具有以上構成的安裝系統201的動作。
從元件安裝裝置220運出的FPC5被送到包括在加熱焊接裝置230中的送入裝置231的送入臺2312上。分別驅動包括在運送裝置232中的X-驅動裝置2326、Y-驅動裝置2325、Z-驅動裝置2324以及送入吸住裝置2321，由送入吸附裝置2321吸附保持FPC5后放置在加熱部235的第1平臺235-1上，吸附支撐。然后，在將FPC5保持在第1平臺235-1上的同時，由上述加熱裝置120按照上述加熱曲線進行加熱，即進行回流動作。在該加熱中所產生的煙氣通過吸引裝置234的導管2341吸出。
然后對送入到該加熱焊接裝置230的第2片FPC5也進行和上述第1片FPC5同樣的處理，該第2片FPC5被放置在當前空著的第2平臺235-2上，進行加熱、溫度控制，將FPC5與上述芯片元件6焊接。進一步第3片FPC5由送入裝置231吸住，先前運送的第1片FPC5在第1平臺235-1加熱結束、并由運送裝置232的送出吸附裝置2322從第1平臺235-1取出放置在送出裝置233的送出臺2332上之后，直接放置在第1平臺235-1上進行加熱。
載置在上述送出臺2322上并被吸住的FPC5被送入到下一工序。通過重復以上的動作，依次對FPC5進行處理。
依據包括上述加熱焊接裝置230的安裝系統201，加熱焊接裝置230，如上所述，由于和現有的相比具有非常緊湊的構成，因此安裝系統201整體上可以比現有的要緊湊化。
上述安裝系統201，如圖11所示，雖然是將焊錫供給裝置210、元件安裝裝置220以及加熱焊接裝置230沿電路板的運送方向、即上述X方向排列配置所構成，但安裝系統的整體構成并不限定于上述方案，也可以采用圖12所示的旋轉型安裝系統205的構成。
在上述安裝系統205中，配置有成圓形狀并在周緣部按一定間隔設置了作業部258的旋轉桌257，被可間歇轉動地裝備在該安裝系統250的中央部位、圍繞該旋轉桌257并且與上述作業部258的停止位置對應、向電路板供給焊錫的焊錫供給裝置261、在向供給了焊錫的電路板上裝入芯片元件6的元件裝入裝置262、包括上述電子元件焊接裝置101的加熱上述焊錫、將上述芯片元件6焊接在電路板上的加熱焊接裝置263，并且進一步包括控制該安裝系統250整體動作的控制裝置256。又，還進一步包括從前一工序將電路板送入到該安裝系統250的送入裝置251、從該安裝系統250將電路板送入到下一工序的送出裝置253、以及將電路板送到上述作業部258上的運送裝置252。又，也設置了將電路板加熱中所產生的煙氣吸出的吸引裝置。
這樣構成的安裝系統250按以下方式動作。
通過上述送入裝置251將電路板由運送裝置252放置在作業部258上，通過旋轉桌257的轉動被運送到焊錫供給裝置261處。在焊錫供給裝置261處向電路板供給焊錫。然后再次轉動旋轉桌257，將電路板運送到元件裝入裝置262處。在元件裝入裝置262處，在供給了焊錫的電路板上裝入上述芯片元件6。然后再次轉動旋轉桌257，將電路板運送到加熱焊接裝置263處。在加熱焊接裝置263處，進行電路板的加熱后將元件焊接到電路板上。然后再次轉動旋轉桌257，將電路板送到送出裝置253處，由運送裝置252放置在送出裝置253上。送出裝置253將電路板送入到下一工序。
又，在第1塊電路板由加熱焊接裝置263進行加熱時，第2塊電路板由元件裝入裝置262進行元件裝入，而第3塊電路板由焊錫供給裝置261供給焊錫。這樣，可以同時對多塊電路板分別進行不同的處理。
在上述安裝系統250中采用了旋轉桌257的方式，可以進一步縮小安裝系統250的寬度。
又，如果將旋轉桌257的停止位置進行8分割，在焊錫供給裝置261和元件裝入裝置262之間可以進一步設置為檢查向電路板供給焊錫的狀態的監視攝相機和向焊錫供給不足部分追加焊錫的裝置，可以有效地活用。又，也可以把加熱焊接裝置263設置在作業部258內、或者送出裝置253上、或者旋轉桌257與送出裝置253之間。
在上述實施方式中，作為電路板由于是以FPC5為例，所以電路板的運送采用了吸附保持電路板的方法。但是，如果電路板具有例如1mm左右的厚度并且不容易彎曲變形時，如圖13所示，也可以采用托架301支撐在運送軌道302上運送電路板310的構成。這時，加熱焊接裝置120雖然是由上下驅動部303與電路板310密接，但為了讓該密接穩定，也可以在運送軌道302上設置按壓部件304。
(實施方式3)如上所述，在各實施方式所使用的電子元件焊接裝置101中，通過電路板用吸附裝置131的吸附動作將FPC5吸附保持在載置部件110的表面110a上，其吸附通路，如圖4所示，是通過加熱部121到達上述電路板用吸附裝置131的。因此，被吸住在載置部件110上的FPC5被加熱，讓膏焊錫8熔融時所產生的煙氣的一部分由于上述吸引有可能流入到加熱部121。又，在被吸在載置部件110上的電路板中，有些種類的電路板具有沿該電路板的厚度方向形成貫通該電路板的通孔。在這種具有通孔的電路板中，通過加熱部121的煙氣量非常多。
由于上述煙氣流入到加熱部121中，就需要對加熱部121進行清掃，為了清掃而不得不讓設備停止，結果會降低生產效率。
為此以下說明的實施方式3的電子元件焊接裝置是上述實施方式1的電子元件焊接裝置101的改進型，是為了實現防止上述煙氣的影響和提高生產效率。又，在實施方式2所說明的安裝系統201中，也可以采用以下實施方式3的電子元件焊接裝置來替代電子元件焊接裝置101的構成。
圖14所示的可撓性電路板(FPC)405，和上述FPC5相同，例如是液晶模塊和母電路板相連接的電路板，是單面安裝電路板，在該FPC405的電子元件安裝面405a上，在涂敷了未硬化的膏焊錫8的地方搭載多個電子元件6和IC7。又，在本實施方式中，在FPC405的厚度方向上貫通該FPC405形成有多個貫通孔404。又，在與上述元件安裝面405a對向的該FPC405的載置部件接觸面405b中，與不存在布線的部分對應形成有與上述布線的厚度相當量的圖16所示的凹部405c。上述貫通孔404是以切斷不需要的布線為目的而設置的，通常貫通孔404與上述凹部405c相連接。
實施方式3中的電子元件焊接裝置401，如圖14所示，包括載置上述FPC405的載置部件410、加熱該載置部件410從而加熱與載置部件410接觸的FPC405、通過這樣使將元件焊接在FPC405上的膏焊錫8熔融的加熱裝置420，又，優選配置夾持在上述載置部件410和加熱裝置420上的密接用部件450。
圖15所示的載置部件410，是相當于上述載置部件110的部件，兼具有載置支撐FPC405的功能和向FPC405傳遞熱的功能，可適應各種電路板，而容易更換。該載置部件410優選由鋁、銅、鎂、陶瓷等熱傳導性能優異的材料構成。特別是如果采用厚度為3mm左右的鋁材，即便宜均熱性也非常好。在本實施方式中，該載置部件410根據所處理的FPC405的大小，為45mm×80mm的長方形板材。
進一步，在與FPC405的上述載置部件接觸面405b相接觸的該載置部件410的電路板載置面410a上，開設有為吸附保持FPC405的多個電路板吸附孔411。在本實施方式中，如圖16所示，電路板吸附孔411被配置在避免與在FPC405上形成的貫通孔404直接連通的位置上。進一步，如圖16所示，電路板吸附孔411還被配置在與FPC405的載置部件接觸面405b的凹部405c不連通的位置上。又，只要滿足這樣的配置條件，電路板吸附孔411的數量以及配置位置可以根據所支撐的電路板確定。因此，電路板吸附孔411，在上述載置部件接觸面405b中，吸附凹部405c以及貫通孔404以外的吸附區域405d。又，該吸附區域405d通常雖然是平坦面，也可以是凹狀。
又，各電路板吸附孔411，通過在與上述電路板載置面410a對向的該載置部件410的密接用部件接觸面410b上形成的電路板吸附槽412連通，該電路板吸附槽412與在載置部件410的側面410c上形成的吸附用開口415連通。該吸附用開口415直接連接在電路板用吸附裝置431上。因此，被放置在載置部件410的電路板載置面410a上的FPC405，由于電路板用吸附裝置431的吸附動作，被吸附保持在電路板載置面410a上。又，在焊接元件6時由膏焊錫8所產生的煙氣，雖然也有可能通過上述貫通孔404流入到電路板吸附孔411以及電路板吸附槽412中，但上述煙氣通過上述吸附用開口415吸附到電路板用吸附裝置431上。這樣在實施方式3中，上述煙氣就不通過加熱裝置。
又，由于貫通孔404和電路板吸附孔411不直接連接，并且電路板吸附孔411如上所述吸住吸附區域405d，所以由電路板吸附孔411將FPC405保持在電路板載置面410a上的力很大，可以提高保持精度。進一步，對于電路板載置面410a，由于FPC405由電路板吸附孔411在局部進行吸附保持，與由在電路板載置面410a上設置成例如槽狀的吸附孔進行吸附的情況相比較可以減少空氣泄漏量。因此，從這一點講，可以提高在電路板載置面410a上保持FPC405的精度。
進一步，在載置部件410的密接用部件接觸面410b上，將上述密接用部件450夾在其間、讓載置部件410密接保持在加熱部421上的載置部件用吸附槽413，與上述電路板吸附槽412另外設置。又，載置部件用吸附槽413如圖所示在本實施方式中為圓形的凹部，其直徑比后述的在加熱部421上形成的載置部件吸附用通路422的直徑要大。
如圖17所示，密接用部件450是兼有不讓載置部件410的污染影響到加熱部421的遮蔽功能和向載置部件410傳遞熱的功能的片狀部件，為了提高維修作業效率而容易更換的構成。密接用部件450優選由鋁、銅、鎂、陶瓷等熱傳導性能優異的材料構成。特別是如果采用厚度為0.05mm左右的鋁材，即便宜均熱性也非常好。在本實施方式中，該密接用部件450根據所處理的FPC405的大小，由45mm×80mm的長方形構成。又，如圖所示，在密接用部件450中，和在載置部件410的密接用部件接觸面410b中存在的載置部件用吸附槽413相同形狀相同的位置上，貫通該密接用部件450的厚度方向形成有載置部件吸附孔451。又，由載置部件用吸附槽413以及載置部件吸附孔451構成吸附空間。
通過設置這樣的密接用部件450，可以提高載置部件410和下述加熱部421之間的密接性能，同時防止載置部件410的電路板吸附槽412直接與加熱部421連接，從而防止上述煙氣粘附在加熱部421上。
圖18所示的加熱部421，是對升降溫的響應性能優異的陶瓷加熱器，從電源部424向加熱線供給電流發熱的結構。又，由上述加熱部421和電源部424構成加熱裝置420。在本實施方式中，加熱部421，其厚度為0.5mm～5mm左右，優選由氮化硅陶瓷、堇青石、氮化鋁陶瓷等均熱性、熱傳導性優異的材料構成。特別是如果采用厚度為2mm左右的氮化硅陶瓷，既便宜均熱性也非常良好。在本實施方式中，該加熱部421根據所處理的FPC405的大小，由55mm×90mm的長方形構成。又，在加熱部421上，在與密接用部件450的載置部件吸附孔451對應的位置上，形成有在其厚度方向上貫通該加熱部421的載置部件吸附用通路422。在該載置部件吸附用通路422上連接載置部件用吸附裝置432。因此，通過載置部件用吸附裝置432動作，吸附載置部件吸附用通路422、載置部件吸附孔451以及載置部件用吸附槽413的空氣，在加熱部421的載置面421a上將密接用部件450夾持其間與載置部件410密接吸附。
又，載置部件吸附用通路422，在本實施方式中雖然為圓筒形的通路，其直徑比上述載置部件用吸附槽413以及載置部件吸附孔451要小。通過這樣的構成，對于載置部件吸附用通路422，在載置部件410中，確保有更大的吸附用空間即上述載置部件用吸附槽413，可以提高在加熱部421上保持載置部件410的力。
加熱部421的溫度，由溫度傳感器、例如設置在加熱部421內的熱電偶425測定，并傳送給控制裝置480。電源部424與控制裝置480連接，控制裝置480根據熱電偶425所提供的溫度信息、和用于電路板溫度控制的預先設定的加熱曲線、反饋控制加熱部421的溫度。又，為了按照上述加熱曲線進行溫度控制，可以在加熱部421連接為了將加熱部421強制冷卻的加熱部用冷卻裝置441。該加熱部用冷卻裝置441，在本實施方式中，向加熱部421供給氣體，例如空氣，強制冷卻加熱部421。
控制裝置480與上述電路板用吸附裝置431、載置部件用吸附裝置432、電源部424、以及加熱部用冷卻裝置441連接，根據保存在存儲部481中的程序，進行對這些各構成部分的動作控制。
對于以上那樣構成的電子元件焊接裝置401，以下說明該電子元件焊接裝置401的動作、即電子元件焊接方法。該電子元件焊接裝置401和上述電子元件焊接裝置101中的情況相同，對于厚度薄的電路板特別有效，大體上對于1mm以下厚度的電路板有效。
首先，把密接用部件450的載置部件吸附孔451與加熱部421的載置部件吸附用通路422對應，在加熱部421的載置面421a上載置密接用部件450。進一步，將載置部件410的載置部件用吸附槽413與載置部件吸附孔451對應，在該密接用部件450上放置載置部件410。然后，讓載置部件用吸附裝置432動作，通過吸附動作在加熱部421的載置面421a上把密接用部件450夾在其間密接保持載置部件410。然后，在電路板用吸附裝置431動作后，將FPC405放置在載置部件410的電路板載置面410a上，通過載置部件410的電路板吸附孔411以及電路板用吸附槽412把FPC405密接、固定在上述電路板載置面410a上。
加熱部421的加熱動作，按照上述加熱曲線由控制裝置480控制。按照該加熱動作，膏焊錫8熔融，將電子元件6用焊錫焊接在FPC405上。
這時，膏焊錫8所產生的煙氣，雖然也會通過FPC405的貫通孔404被吸引，但由于所吸引的煙氣經過載置部件410的電路板吸附孔411以及電路板用吸附槽412排出，所以不會對加熱部421污染。依據這樣的實施方式3的電子元件焊接裝置401，不需要對加熱部421進行清掃，不會因為清掃作業而停止設備，可以達到高生產效率。
按照上述過程，在把元件6在FPC405上的焊接結束后，停止電路板用吸附裝置431的動作，停止吸附，從載置部件410上取下FPC405。
和上述電子元件焊接裝置101的情況相同，在該電子元件焊接裝置401中，在載置部件410的電路板載置面410a上只載置一個FPC405，載置部件410的大小和FPC405的大小在相同程度，或者稍微大一些。但是，相對于載置部件410的大小，電路板的大小并不限定于本實施方式的例子，如圖所8所說明的那樣，例如多臺并排設置上述電子元件焊接裝置401，也可以在多個載置部件410上放置1個電路板。
本發明雖然參照附圖充分說明了相關的優選實施方式，但對于該技術熟練的人而言容易進行各種變形和改進。這樣的變形和改進，如果不超出依據權利要求范圍的本發明的范圍，應該理解為包含在其中。
權利要求
1.一種電子元件焊接裝置，其特征是，包括載置安裝了電子元件(6)的電路板(5、405)的載置部件(110、410)、通過加熱所述載置部件而對與所述載置部件接觸的所述電路板加熱、使將所述電子元件與所述電路板焊接的焊接材料(8)熔融的加熱裝置(120、420)。
2.一種電子元件焊接裝置，其特征是，包括載置安裝了電子元件(6)的電路板(5、405)的多個載置部件(110、410)、包含在各個所述載置部件中、通過加熱所述載置部件而對與所述載置部件接觸的所述電路板加熱、使將所述電子元件與所述電路板焊接的焊接材料(8)熔融的加熱裝置(120、420)。
3.根據權利要求1所述的電子元件焊接裝置，其特征是，進一步包括與所述載置部件連接、將所述電路板吸附保持在所述載置部件上的吸附裝置(131、431)。
4.根據權利要求2所述的電子元件焊接裝置，其特征是，進一步包括與所述載置部件連接、將所述電路板吸附保持在所述載置部件上的吸附裝置(131、431)。
5.根據權利要求3所述的電子元件焊接裝置，其特征是，與所述加熱裝置接觸的所述載置部件(110)的背面(110b)以及所述加熱裝置，具有由所述吸附裝置吸附的吸附用空間(113、134)。
6.根據權利要求4所述的電子元件焊接裝置，其特征是，與所述加熱裝置接觸的所述載置部件(110)的背面(110b)以及所述加熱裝置，具有由所述吸附裝置吸附的吸附用空間(113、134)。
7.根據權利要求3所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述載置部件(410)，具有把所述吸附裝置與該載置部件直接連接的吸附用開口(415)。
8.根據權利要求4所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述載置部件(410)，具有把所述吸附裝置與該載置部件直接連接的吸附用開口(415)。
9.根據權利要求7所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述載置部件，進一步具有吸附在與該載置部件接觸的所述電路板的載置部件接觸面(405b)上的吸附區域(405d)、并與所述吸附用開口連接的電路板吸附孔(411)。
10.根據權利要求8所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述載置部件，進一步具有吸附在與該載置部件接觸的所述電路板的載置部件接觸面(405b)中的吸附區域(405d)、并與所述吸附用開口連接的電路板吸附孔(411)。
11.根據權利要求7所述的電子元件焊接裝置，其特征是，進一步包括在所述載置部件(410)和所述加熱裝置(420)之間夾持的、與所述載置部件以及所述加熱裝置密接的密接用部件(450)、和與所述加熱裝置連接、由吸附動作將所述載置部件吸附保持在所述加熱裝置上的載置部件用吸附裝置(432)。
12.根據權利要求8所述的電子元件焊接裝置，其特征是，進一步包括在所述載置部件(410)和所述加熱裝置(420)之間夾持的、與所述載置部件以及所述加熱裝置密接的密接用部件(450)、和與所述加熱裝置連接、由吸附動作將所述載置部件吸附保持在所述加熱裝置上的載置部件用吸附裝置(432)。
13.根據權利要求11所述的電子元件焊接裝置，其特征是，與所述密接用部件接觸的所述載置部件的密接用部件接觸面(410b)以及所述密接用部件，具有由所述載置部件用吸附裝置吸附的吸附用空間(413、451)。
14.根據權利要求12所述的電子元件焊接裝置，其特征是，與所述密接用部件接觸的所述載置部件的密接用部件接觸面(410b)以及所述密接用部件，具有由所述載置部件用吸附裝置吸附的吸附用空間(413、451)。
15.根據權利要求1所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述加熱裝置具有陶瓷加熱器(121)，根據熱時間改變加熱溫度而對所述電路板進行加熱。
16.根據權利要求2所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述加熱裝置具有陶瓷加熱器(121)，根據熱時間改變加熱溫度而對所述電路板進行加熱。
17.根據權利要求15所述的電子元件焊接裝置，其特征是，進一步包括與所述加熱裝置連接、并對所述電路板進行冷卻的冷卻裝置(141)。
18.根據權利要求16所述的電子元件焊接裝置，其特征是，進一步包括與所述加熱裝置連接、并對所述電路板進行冷卻的冷卻裝置(141)。
19.根據權利要求1所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述電路板的厚度在1mm以下。
20.根據權利要求2所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述電路板的厚度在1mm以下。
21.根據權利要求1所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述電路板為薄片狀。
22.根據權利要求2所述的電子元件焊接裝置，其特征是，所述電路板為薄片狀。
23.一種電子元件焊接方法，其特征是，將安裝了由焊接材料(8)焊接的電子元件(6)的電路板(5)放置在載置部件(110)上并使其接觸、進行加熱，通過該加熱將所述焊接材料熔融。
24.一種電路板，其特征是，通過采用將安裝了由焊接材料(8)焊接的電子元件(6)的電路板(5)放置在載置部件(110)上并使其接觸進行加熱、通過該加熱將所述焊接材料熔融的電子元件焊接方法將電子元件焊接。
25.一種電子元件安裝裝置，其特征是，包括具有載置安裝了電子元件(6)的電路板(5、405)的載置部件(110、410)、通過加熱所述載置部件而對與所述載置部件接觸的所述電路板加熱、使將所述電子元件與所述電路板焊接的焊接材料(8)熔融的加熱裝置(120、420)的電子元件焊接裝置。
26.一種電子元件安裝裝置，其特征是，包括具有載置安裝了電子元件(6)的電路板(5、405)的多個載置部件(110、410)、包含在每個所述載置部件中、通過加熱所述載置部件而對與所述載置部件接觸的所述電路板加熱、使將所述電子元件與所述電路板焊接的焊接材料(8)熔融的加熱裝置(120、420)的電子元件焊接裝置。
全文摘要
對于少量、多品種的電路板，本發明提供一種能夠以比現有的要高的生產效率進行生產的電子元件焊接裝置及方法、電路板、及電子元件安裝裝置。包括載置部件(110)和加熱裝置(120)，使上述電路板與和1塊電路板(5)大致相同大小構成的載置部件接觸，由上述加熱裝置進行加熱。由此可以降低小型電路板所產生的損失，并且可以分別進行與各種電路板對應的加熱。因此，對于少量、多品種的電路板，能夠以比現有的要高的生產效率進行生產。
文檔編號H05K13/04GK1411333SQ0214289
公開日2003年4月16日 申請日期2002年9月23日 優先權日2001年9月21日
發明者山內大, 細谷直人, 深田和岐, 渡邊勝彥 申請人:松下電器產業株式會社