電路板製造裝置的製作方法

2024-03-31 08:16:05

本實用新型涉及電路板製造裝置。

背景技術：

在電路板的製造工序中包含將膏狀的焊料印刷到印刷布線板上的印刷工序、將元件安裝到印刷有焊料的印刷布線板上的安裝工序以及使焊料熔融來使元件與印刷布線板結合的工序。為了使焊料熔融，使用了回流爐。此時，安裝有元件的印刷布線板被整體加熱，只有焊料的部分熔融。之後，印刷布線板從回流爐被運送至外部，進行冷卻。關於冷卻，通過將印刷布線板放置到成為目標溫度(以下稱為「放冷」)來進行。

作為印刷布線板的布線使用的銅、以及用於元件與印刷布線板的結合的焊料比較難以被氧化。因此，即使冷卻是放冷，通常，在印刷布線板的布線部分、以及元件與印刷布線板的結合部分不會產生氧化等。但是，極少數情況下會產生不希望的氧化等劣化。特別是，在對產品要求非常低的不合格產生率時，需要抑制伴隨回流爐中的加熱的、氧化等劣化。

技術實現要素：

本實用新型是鑑於上述情況而完成的，其課題在於提供能夠在電路板中抑制氧化等劣化的電路板製造裝置。

作為上述課題的解決手段，本實用新型的例示的一個實施方式的方案是一種電路板製造裝置，其具有：投放裝置，其向製造電路板的生產線中投放印刷布線板；印刷裝置，其將焊料印刷到投放於所述生產線中的所述印刷布線板上；元件安裝機，其將元件安裝到印刷有所述焊料的所述印刷布線板上；回流爐，其對安裝有所述元件的所述印刷布線板進行加熱，將所述元件與所述印刷布線板焊接在一起而形成所述電路板；第一運送裝置，其配置於所述投放裝置與所述印刷裝置之間；第二運送裝置，其配置於所述印刷裝置與所述元件安裝機之間；第三運送裝置，其配置於所述元件安裝機與所述回流爐之間；第四運送裝置，其從所述回流爐朝向所述元件安裝機的相反側延伸；第一止動器，其沿著所述第四運送裝置配置；以及第一鼓風機，其沿著所述第四運送裝置配置，所述投放裝置具有能夠收納多個所述印刷布線板的投放儲料器，所述印刷裝置具有形成有多個孔的金屬製成的掩模構件，所述回流爐具有：氣氛控制裝置，其將所述回流爐的內部空間中的氧氣濃度保持為比所述回流爐的外部空間中的氧氣濃度低；加熱裝置，其將所述內部空間的溫度保持為規定的溫度；以及回流爐內運送裝置，其配置於所述內部空間中，並且能夠運送搬入到所述內部空間中的所述印刷布線板，所述第一止動器相對於所述第四運送裝置中的所述電路板的運送路徑能夠進退，所述第一鼓風機與所述第一止動器相鄰。

根據本實用新型的例示的一個實施方式，能夠在電路板中抑制氧化等劣化。

附圖說明

圖1是實施方式的電路板製造裝置的示意圖。

圖2是實施方式的投放儲料器的示意圖。

圖3是實施方式的掩模構件的示意圖。

圖4是示出實施方式的焊接的一例的圖。

圖5是沿著圖1中的V箭頭方向的圖。

圖6是沿著圖5中的VI箭頭方向的圖。

標號說明

1：電路板製造裝置；2：投放裝置；3：印刷裝置；4：元件安裝機；5：回流爐；6：中間儲料器；10：印刷布線板；11：元件；12：電路板；20：投放儲料器；30：掩模構件；30h：孔；5s：內部空間；50：氣氛控制裝置；51：加熱裝置；52：回流爐內運送裝置；91：第一運送裝置；92：第二運送裝置；93：第三運送裝置；94：第四運送裝置；101A：第一止動器；101B：第二止動器；110A：第一鼓風機；110B：第二鼓風機；L：生產線。

具體實施方式

以下，根據附圖對本實用新型的實施方式進行說明。在以下的實施方式中，作為電路板製造裝置的一例，列舉如下電路板製造裝置進行說明：向製造電路板的生產線中投放印刷布線板，依次實施多個加工工序來製造電路板。在以下的說明所使用的附圖中，為了成為能夠識別各構件的大小，對各構件的比例尺進行了適當變更。

在以下的說明中，設定XYZ垂直坐標系，參照著該XYZ垂直坐標系來對各構件的位置關係進行說明。設水平面內的規定方向為X方向，設在水平面內與X方向垂直的方向為Y方向，設與X方向和Y方向分別垂直的方向(即鉛直方向)為Z方向。

如圖1所示，電路板製造裝置1具有：投放裝置2；印刷裝置3；元件安裝機4；回流爐5；中間儲料器6；外觀檢查裝置7；產品儲料器8以及運送機構9。

印刷布線板10等(包括電路板12)被沿著在X方向上延伸的生產線L運送。以下，在生產線L等中，將投放裝置2的一側作為「上遊側(－X方向側)」，將產品儲料器8的一側作為「下遊側(+X方向側)」。

運送機構9具有多個(例如在本實施方式中是5個)運送裝置91～95(第一運送裝置91、第二運送裝置92、第三運送裝置93、第四運送裝置94以及第五運送裝置95)。在本實施方式中，從上遊側向下遊側按順序排列有：投放裝置2、第一運送裝置91、印刷裝置3、第二運送裝置92、元件安裝機4、第三運送裝置93、回流爐5、第四運送裝置94、中間儲料器6、第五運送裝置95、外觀檢查裝置7以及產品儲料器8。

具體而言，第一運送裝置91配置於投放裝置2與印刷裝置3之間。第二運送裝置92配置於印刷裝置3與元件安裝機4之間。第三運送裝置93配置於元件安裝機4與回流爐5之間。第四運送裝置94從回流爐5朝向下遊側延伸。即，第四運送裝置94相對於回流爐5朝向元件安裝機4的相反側延伸。第四運送裝置94配置於回流爐5與中間儲料器6之間。第五運送裝置95配置於中間儲料器6與產品儲料器8之間。例如，運送裝置91～95是帶式輸送機。運送裝置91～95能夠分別獨立地驅動。

投放裝置2配置於生產線L的最上遊側(即，上遊端)。投放裝置2將印刷布線板10投放到生產線L中。印刷布線板10呈矩形板狀。投放裝置2具有投放儲料器20和投放裝置內運送裝置23。

如圖2所示，投放儲料器20能夠收納多個印刷布線板10。投放儲料器20具有升降裝置22和多個槽21。

槽21具有沿X方向延伸的支承構件21a。支承構件21a能夠支承印刷布線板10的Y方向兩端。槽21的內部空間21s的大小為至少能夠收納1張印刷布線板10的大小。

升降裝置22能夠使多個槽21作為一個剛體而升降。升降裝置22能夠對槽21的高度(Z方向的位置)進行無級調節。升降裝置22具有滾珠絲槓22a以及驅動裝置22b。滾珠絲槓22a的長度處於Z方向上。驅動裝置22b具有馬達。滾珠絲槓22a將馬達的旋轉運動轉換為沿著Z方向的直線運動。

如圖1所示，投放裝置內運送裝置23配置於投放裝置2的內部空間2s中。投放裝置內運送裝置23能夠運送印刷布線板10。例如，投放裝置內運送裝置23是帶式輸送機。投放裝置內運送裝置23具有在水平方向上擴展並且能夠載置印刷布線板10的運送面23a(上表面)。

如圖2所示，在運送印刷布線板10時，升降裝置22使槽21的支承構件21a的高度與投放裝置內運送裝置23的運送面23a(參照圖1)的高度對齊。具體而言，使支承構件21a的支承面(上表面)與投放裝置內運送裝置23的運送面23a的高度對齊。在本實施方式中，支承構件21a沿X方向延伸，並且，運送面23a在水平方向擴展，由此，能夠將收納於槽21的印刷布線板10順利地交付至運送面23a。

如圖1所示，印刷裝置3隔著第一運送裝置91而配置於投放裝置2的下遊側。

印刷裝置3將焊料印刷至投放到了生產線L中的印刷布線板10上。印刷裝置3具有掩模構件30(參照圖3)以及印刷裝置內運送裝置33。如圖3所示，在掩模構件30上形成有多個孔30h。掩模構件30是金屬製成的。例如，掩模構件30是不鏽鋼製成的。

掩模構件30具有長方形的板形狀。多個孔30h配置於與元件11(被安裝於印刷布線板10)(參照圖4)的端子部相當的位置。例如，元件11是電容器等電子元件。在俯視觀察時，孔30h的形狀呈矩形形狀、三角形狀、五邊形形狀、圓形形狀等各種形狀。

掩模構件30具有多個(例如在本實施方式中是2個)掩模部31、32(第一掩模部31以及第二掩模部32)。第一掩模部31以及第二掩模部32彼此相鄰。第一掩模部31以及第二掩模部32具有以掩模構件30的中心30c為對稱軸而旋轉對稱(2重對稱)的形狀。由此，對於印刷對象，能夠一次形成2個印刷圖案。即，能夠同時進行焊料在2個印刷布線板10上的印刷。

在本實施方式中，印刷是絲網印刷(篩網印刷)。例如，將掩模構件30作為篩網來覆蓋作為印刷對象的印刷布線板10，將膏狀的焊料載置於掩模構件30，使刮刀在與掩模構件30的表面接觸的狀態下移動。由此，膏狀的焊料穿過掩模構件30的孔而附著於印刷布線板10。

如圖1所示，印刷裝置內運送裝置33配置於印刷裝置3的內部空間3s中。印刷裝置內運送裝置33能夠運送搬入到印刷裝置3的內部空間3s中的印刷布線板10。印刷裝置內運送裝置33將印刷有焊料的印刷布線板10向下遊側運送。例如，印刷裝置內運送裝置33是帶式輸送機。

元件安裝機4隔著第二運送裝置92而配置於印刷裝置3的下遊側。

元件安裝機4將元件11(參照圖4)安裝至印刷有焊料的印刷布線板10。元件安裝機4具有元件供給裝置40、嘴部41、移動裝置42以及安裝機內運送裝置43。元件供給裝置40將元件11供給至規定的區域。嘴部41能夠吸附元件11。移動裝置42能夠使嘴部41沿水平方向(XY方向)以及上下方向(Z方向)移動。例如，通過嘴部41吸附從元件供給裝置40供給的元件11，將所吸附的元件11安裝至印刷布線板10的目標位置。

安裝機內運送裝置43配置於元件安裝機4的內部空間4s中。安裝機內運送裝置43能夠運送搬入到元件安裝機4的內部空間4s中的印刷布線板10。安裝機內運送裝置43將安裝有元件11的印刷布線板10向下遊側運送。例如，安裝機內運送裝置43是帶式輸送機。

回流爐5隔著第三運送裝置93配置於元件安裝機4的下遊側。

回流爐5對安裝有元件11的印刷布線板10進行加熱，將元件11與印刷布線板10焊接在一起而形成電路板12。回流爐5具有氣氛控制裝置50、加熱裝置51以及回流爐內運送裝置52。氣氛控制裝置50將回流爐5的內部空間5s中的氧氣濃度(以下稱為「回流爐內氧氣濃度」。)保持為比回流爐5的外部空間(大氣)中的氧氣濃度低。例如，回流爐內氧氣濃度在100ppm以上且2000ppm以下。更優選回流爐內氧氣濃度在100ppm以上且800ppm以下。

加熱裝置51將回流爐5的內部空間5s的溫度(以下稱為「回流爐內溫度」。)保持為規定的溫度。加熱裝置51使回流爐5的內部空間5s成為最佳的溫度分布。回流爐內溫度根據焊料而不同。例如，在使用無鉛焊料的情況下，加熱裝置51將回流爐5的入口附近(上遊側)保持為150度左右，將出口附近(下遊側)保持為110度左右，將中途的成為最高溫度的位置保持為250度左右。

加熱裝置51對完成了焊料印刷以及元件安裝後的印刷布線板10進行整體加熱。加熱裝置51僅使焊料部分熔融。由此，將元件11的端子部與印刷布線板10的布線部分通過焊接(參照圖4)而結合，形成電路板12。

回流爐內運送裝置52配置於回流爐5的內部空間5s中。投放裝置內運送裝置23能夠運送搬入到回流爐5的內部空間5s中的印刷布線板10。回流爐內運送裝置52由具有能夠充分耐受加熱裝置51的熱的耐熱性的構件形成。例如，回流爐內運送裝置52是金屬製成的帶式輸送機。

中間儲料器6隔著第四運送裝置94配置於回流爐5的下遊側。即，中間儲料器6相對於第四運送裝置94配置於與回流爐5相反的一側。

中間儲料器6能夠收納多個電路板12。由於中間儲料器6是與上述投放儲料器20同樣的結構，因此，省略其詳細的說明。

外觀檢查裝置7隔著第五運送裝置95配置於中間儲料器6的下遊側。

外觀檢查裝置7檢查電路板12的外觀。外觀檢查裝置7具有攝像裝置70、計算機71以及外觀檢查裝置內運送裝置72。攝像裝置70拍攝電路板12。例如，攝像裝置70是照相機。攝像裝置70與計算機71連接。計算機71具有存儲器71a以及處理器71b。

例如，攝像裝置70的拍攝結果(以下稱為「拍攝圖像」。)被輸出給計算機71。計算機71對存儲於存儲器71a中的基準圖像與拍攝圖像進行對比，將電路板12判定為「合格品」或者「不合格品」。具體而言，計算機71在基準圖像與拍攝圖像的差異在規定的閾值以下的情況下，判定為「合格品」。計算機71在基準圖像與拍攝圖像的差異超過規定的閾值的情況下，判定為「不合格品」。例如，計算機71當在電路板12的焊接部分存在不良、或者在電路板12上附著有異物的情況下，判定為「不合格品」。由此，能夠避免不合格品的流出。

另外，電路板12的外觀檢查有時需要比回流爐5中的焊接要長的時間。在該情況下，可能產生在回流爐5與外觀檢查裝置7之間調整電路板12的運送速度的需要。但是，根據本實施方式，由於在回流爐5與外觀檢查裝置7之間配置有中間儲料器6，因此，即使在電路板12的外觀檢查需要長時間的情況下，也能夠將從回流爐5運出的電路板12依次收納於中間儲料器6中。因此，即使在電路板12的外觀檢查需要長時間的情況下，也不需要在回流爐5與外觀檢查裝置7之間調整電路板12的運送速度，是優選的。

外觀檢查裝置內運送裝置72配置於外觀檢查裝置7的內部空間7s中。外觀檢查裝置內運送裝置72能夠運送搬入到外觀檢查裝置7的內部空間7s中的電路板12。外觀檢查裝置內運送裝置72將判定為「合格品」的電路板12運送向下遊側。例如，外觀檢查裝置內運送裝置72是帶式輸送機。

產品儲料器8配置於外觀檢查裝置7的下遊側。產品儲料器8能夠收納多個電路板12。由於產品儲料器8是與上述投放儲料器20同樣的結構，因此，省略其詳細的說明。

在產品儲料器8中僅收納在外觀檢查裝置7中被判定為「合格品」的電路板12。收納於產品儲料器8中的電路板12在生產線L之外(離線)進行是否正常地動作的檢查(功能檢查)。

電路板製造裝置1還具有冷卻機構100。冷卻機構100對從回流爐5運送出的電路板12進行冷卻。冷卻機構100具有：多個(例如在本實施方式中是2個)止動器101A、101B(第一止動器101A以及第二止動器101B)；和多個(例如在本實施方式中是3個)鼓風機110A、110B、110C(第一鼓風機110A、第二鼓風機110B以及第三鼓風機110C)。

如圖5所示，止動器101A、101B沿著第四運送裝置94配置。第一止動器101A配置於回流爐5附近。第二止動器101B相對於第一止動器101A配置於回流爐5的相反側。即，第二止動器101B配置成比第一止動器101A靠下遊側。

止動器101A、101B能夠使從回流爐5運出的電路板12停止。在本實施方式中，電路板12從回流爐5一個一個按順序被運送出來。因此，在止動器101A、101B處，使電路板12一個一個停止。止動器101A、101B能夠相對於第四運送裝置94中的電路板12的運送路徑進退。止動器101A、101B具有臂部102、軸支承部103、以及驅動裝置104。

如圖6所示，臂部102呈L字狀。軸支承部103支承臂部102的基端。軸支承部103具有沿著X方向的旋轉軸線103a。驅動裝置104具有使臂部102以旋轉軸線103a為中心旋轉的馬達。也可以代替該馬達，使用由壓縮空氣等驅動的致動器。

運送電路板12時，驅動裝置104使臂部102以旋轉軸線103a為中心順時針(向箭頭V1的方向)旋轉。由此，止動器101A、101B從第四運送裝置94中的電路板12的運送路徑退避。從回流爐5運出的電路板12被朝向中間儲料器6運送(參照圖5)。

電路板12停止時，驅動裝置104使臂部102以旋轉軸線103a為中心逆時針(向與箭頭V1相反方向的箭頭V2的方向)旋轉。由此，止動器101A、101B進入到第四運送裝置94中的電路板12的運送路徑中。從回流爐5運出的電路板12通過止動器101A、101B而停止(參照圖5)。

在電路板12停止時，臂部102的末端靠近第四運送裝置94的+Y方向側的部分。臂部102的長度(從基端到末端的Y方向的長度)比第四運送裝置94的寬度(Y方向的長度)短。由此，與將臂部102的長度設定得長於第四運送裝置94的寬度以上的情況相比，能夠使臂部102順暢地旋轉(即，提升臂部102的可動性)。因此，能夠使止動器101A、101B相對於第四運送裝置94中的電路板12的運送路徑順暢地進退。

如圖5所示，鼓風機110A、110B沿著第四運送裝置94配置。第一鼓風機110A與第一止動器101A相鄰。第二鼓風機110B與第二止動器101B相鄰。鼓風機110A、110B朝向從回流爐5運出的電路板12送風。

鼓風機110A、110B、110C具有繞軸線111旋轉的風扇112。風扇112向沿著軸線111的方向送風。例如，風扇112是螺旋槳式風扇等軸流風扇。

在圖5的側視圖中，鼓風機110A、110B的軸線111與第四運送裝置94的運送面94a相交。具體來說，第一鼓風機110A的軸線111相對於第四運送裝置94的運送面94a傾斜。在圖5的側視圖中，第一鼓風機110A的軸線111以越往+X方向側越位於-Z方向的方式傾斜。另一方面，第二鼓風機110B的軸線111與第四運送裝置94的運送面94a實質上垂直。

冷卻電路板12時，除了第四運送裝置94的驅動停止之外，還進行基於止動器101A、101B的停止。冷卻電路板12時，第一鼓風機110A朝向通過第一止動器101A而停止的電路板12送風。另一方面，第二鼓風機110B朝向通過第二止動器101B而停止的電路板12送風。

第三鼓風機110C配置於中間儲料器6的周圍。在圖5中為了方便，只圖示了配置於中間儲料器6的上方的第三鼓風機110C。第三鼓風機110C朝向收納於中間儲料器6的槽中的電路板12送風。例如，從高效地冷卻電路板12的觀點出發，第三鼓風機110C的軸線也可以朝向槽的入口傾斜。

如以上說明的那樣，上述實施方式的電路板製造裝置1具有：投放裝置2，其向製造電路板12的生產線L中投放印刷布線板10；印刷裝置3，其將焊料印刷到投放於生產線L中的印刷布線板10上；元件安裝機4，其將元件11安裝到印刷有焊料的印刷布線板10上；回流爐5，其對安裝有元件11的印刷布線板10進行加熱，將元件11與印刷布線板10焊接在一起而形成電路板12；第一運送裝置91，其配置於投放裝置2與印刷裝置3之間；第二運送裝置92，其配置於印刷裝置3與元件安裝機4之間；第三運送裝置93，其配置於元件安裝機4與回流爐5之間；第四運送裝置94，其從回流爐5朝向元件安裝機4的相反側延伸；第一止動器101A，其沿著第四運送裝置94配置；以及第一鼓風機110A，其沿著第四運送裝置94配置，投放裝置2具有能夠收納多個印刷布線板10的投放儲料器20，印刷裝置3具有形成有多個孔30h的金屬製成的掩模構件30，回流爐5具有：氣氛控制裝置50，其將回流爐內氧氣濃度保持為比回流爐5的外部空間中的氧氣濃度低；加熱裝置51，其將回流爐內溫度保持為規定的溫度；以及回流爐內運送裝置52，其配置於內部空間5s中，並且能夠運送搬入到內部空間5s中的印刷布線板10，第一止動器101A相對於第四運送裝置94中的電路板12的運送路徑能夠進退，第一鼓風機110A與第一止動器101A相鄰。

根據該結構，通過具有沿著第四運送裝置94配置的第一鼓風機110A，能夠通過第一鼓風機110A將從回流爐5運出的暴露在氧氣(空氣)中的電路板12迅速冷卻。因此，能夠抑制電路板12的金屬部分的氧化。此外，能夠抑制在電路板12中產生氧化以外的化學反應。因此，能夠在電路板12中抑制氧化等劣化。

另外，一般認為在使從回流爐5運出的電路板12停止時，只要停止第四運送裝置94的驅動即可。但是，僅使第四運送裝置94的驅動停止，存在從回流爐5運出的電路板12偏離目標停止位置的可能。但是，根據本實施方式的結構，由於沿著第四運送裝置94配置第一止動器101A，因此，能夠容易地通過第一止動器101A使電路板12在目標停止位置停止。例如，即使在儘管是本來應該停住的位置但電路板12卻還在移動的情況下，通過除了第四運送裝置94的驅動停止之外還進行基於第一止動器101A的停止，能夠使電路板12在第四運送裝置94的運送面94a上滑動而停止。

此外，根據該結構，通過具有：第二止動器101B，其相對於第一止動器101A配置於回流爐5的相反側，並且相對於第四運送裝置94中的電路板12的運送路徑能夠進退；以及第二鼓風機110B，其與第二止動器101B相鄰，獲得以下效果。

在基於第一鼓風機110A的冷卻之後，即使在因電路板12內部的熱使得電路板12的表面部分復熱的情況下，通過第二鼓風機110B也能夠冷卻電路板12，因此，能夠更進一步地在電路板12中抑制氧化等劣化。

此外，根據該結構，通過還具有：中間儲料器6，其相對於第四運送裝置94配置於回流爐5的相反側，並且能夠收納多個電路板12；以及第三鼓風機110C，其配置於中間儲料器6的周圍，獲得以下效果。

當在中間儲料器6中臨時保管從回流爐5運出的電路板12時，由於能夠通過第三鼓風機110C來冷卻電路板12，因此能夠抑制電路板12的溫度上升。

本實用新型不限於上述實施方式，能夠在不脫離其主旨的範圍內進行各種設計變更。

例如，在上述實施方式中，列舉了作為冷卻機構100具有兩個止動器101A、101B以及三個鼓風機110A、110B、110C的示例進行了說明，但是不限於此。例如，止動器的配置數量可以是1個或者3個以上。此外，鼓風機的配置數量也可以是1個或者2個、或者4個以上。

此外，在上述實施方式中，列舉了冷卻電路板12時，除了停止第四運送裝置94的驅動之外還進行基於止動器101A、101B的停止的示例進行了說明，但是不限於此。例如，可以是，冷卻電路板12時，在第四運送裝置94進行驅動的狀態下，只進行基於止動器101A、101B的停止。