JP2000005870A - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】家電製品は使用時にコイル部品や抵抗部品から
の発熱でケース内が高温となり、使用を止めると室温に
戻るという熱サイクルを受ける。このときプリント基板
とはんだとは熱膨張率が相違するため、長年月のうちに
はんだは金属疲労をおこしてヒビ割れや破壊が起こる。
はんだは大量に付着していると金属疲労が起こりにく
い。 【解決手段】ノズルを形成する退出側ノズル板の外側に
予め傾斜角が決められた退出側フォーマーを載置台に載
置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板のは
んだ付けを行う自動はんだ付け装置用の噴流はんだ槽に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板のはんだ付けは、長いリー
ドを有するディスクリート部品をプリント基板の表面か
ら穴に挿入して搭載し、裏面に突出したリードとプリン
ト基板裏面の導体とを自動はんだ付け装置ではんだ付け
するものである。

【０００３】プリント基板をはんだ付けする自動はんだ
付け装置には、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ
槽、冷却機、等の処理装置が設置されており、プリント
基板は搬送装置により搬送されフラクサーでフラックス
塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽で溶融は
んだの付着、冷却機でプリント基板に付着した溶融はん
だの冷却固化が行われる。

【０００４】一般に自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽
には、荒れた波を噴流する一次噴流ノズルと、穏やかな
波を噴流する二次噴流ノズルが設置されている。この一
次噴流ノズルでは、荒れた波でディスクリート部品のリ
ードと穴の周囲のランド部に溶融はんだを回り込ませた
り、またチップ部品ではその隅部に溶融はんだを侵入さ
せて未はんだをなくしたりするものである。

【０００５】しかしながら一次噴流ノズルから噴流する
波は荒れているため、はんだ付け部への溶融はんだの付
着も荒れた状態、つまり隣接したはんだ付け部間にはん
だが跨がって付着するという「ブリッジ」や、ディスク
リート部品のリードの先端に角状にはんだが付着すると
いう「ツララ」等を形成してしまう。プリント基板にブ
リッジが形成されると短絡事故となり、電子機器を全く
機能させなくなってしまう。またリードにツララが発生
すると、高電圧がかかる部分では先端が鋭く尖ったツラ
ラから放電が起こって、電子部品の破壊や火災の原因と
なることがある。

【０００６】そこで一次噴流ノズルのはんだ付けで発生
したブリッジやツララを修正するのが二次噴流ノズルで
ある。二次噴流ノズルは穏やかな波でブリッジやツララ
を再溶融して、これらをなくすようになっている。プリ
ント基板へのはんだの付着量は、この二次噴流ノズルに
よって決定されるものである。

【０００７】ところで一般に家電製品は、持ち運びに便
利なように軽薄短小がもてはやされてきており、全体の
重量をなるべく軽くすることが考えられてきた。そのた
め家電製品をはんだ付けする従来の自動はんだ付け装置
では、はんだ付け部へのはんだの付着量をなるべく少な
くできて、しかも不良のない完全なはんだ付け部が得ら
るようなものを目指していた。

【０００８】しかしながら家電製品製造業界からは、持
ち運びをしない家電製品については、プリント基板のは
んだ付け部に大量のはんだが付着されていることが望ま
れるようになってきている。その理由は、はんだ付け部
が熱サイクルで金属疲労破壊が起こらないようにするた
めである。つまり家電製品は使用時にトランスのような
コイル部品や抵抗部品に通電されると、この部分がジュ
ール熱で発熱するため家電製品のケース内が高温とな
り、また使用しないときには通電を止めるため温度の低
い室温に戻るようになる。この高温と低温の繰り返しに
よりプリント基板とはんだの両方の部分で熱膨張・収縮
が起こるが、樹脂製のプリント基板と金属のはんだでは
熱膨張率が大いに異なるため、一方の膨張・収縮が他方
の膨張・収縮に追従できなくなり、はんだにストレスが
かかるようになる。このようにしてプリント基板のはん
だ付け部に長期間にわたって熱サイクルによるストレス
がかかると、はんだ付け部のはんだが金属疲労してヒビ
割れや破壊となってしまうものである。

【０００９】金属疲労は細いものよりも太いものの方が
発生しにくく、当然はんだ付け部もはんだの付着量が少
量よりも大量の方が金属疲労は発生しにくくなる。その
ため近時では、持ち運びをしない家電製品に用いるプリ
ント基板のはんだ付けには、大量のはんだを付着させる
ような努力がなされてきている。

【００１０】本発明出願人は上記問題点に鑑み、はんだ
の付着量の増大を可能にしたプリント基板のはんだ付け
方法と噴流はんだ槽を発明して既に特許出願を行った
（特願平８−１１４３９７号）。この方法の要旨は退出
側フォーマー方向に流動する溶融はんだに段差を設け、
該段差の部分からプリント基板を離脱させてはんだ付け
する方法であり、またはんだの付着量を増大させる噴流
はんだ槽（以下、大量付着噴流はんだ槽という）は退出
側ノズル板に上下動可能な上下動板を設置し、該上下動
板でこの上を流動する溶融はんだに段差を形成するもの
である。

【００１１】従来の軽薄短小を旨とする電子機器用のプ
リント基板のはんだ付けでは、はんだの付着量を少なく
して軽量化を図っていた。その手段としては噴流はんだ
槽の退出側フォーマーを流動する溶融はんだの流速とプ
リント基板の搬送速度を一致させて、これらの速度を相
対的に０にすることである。従って、従来の自動はんだ
付け装置では如何にして相対速度を限りなく０に近付け
られることが目標とされていた。

【００１２】そこでプリント基板へのはんだの付着量を
増大させるには、その反対、つまり退出側フォーマー上
を流動する溶融はんだの流速とプリント基板の搬送速度
の差を大きくすれば、はんだが大量に付着することに着
目して前述発明が完成されたわけである。

【００１３】前述発明の大量付着噴流はんだ槽は、退出
側ノズル板の内側に上下動装置を取り付けて、ここを流
動する溶融はんだに段差を形成させるとともに、退出側
フォーマーを退出側ノズル板に回動自在に設置したもの
である。このように退出側ノズル板上を流動する溶融は
んだに段差を形成すると、段差の部分では溶融はんだの
流速が急激に早まり、この流速が早ければ早いほど、は
んだの付着量が増大するが、単にこの流速を早めただけ
では、かえってはんだの付着量が多過ぎるようになり、
隣接したはんだ付け部間にブリッジを形成し、電子機器
の機能に多大な影響をきたしてしまうことになる。従っ
て、噴流はんだ槽の段差における溶融はんだの流速は、
プリント基板のランド設計状態によって、そのプリント
基板に適した流速を選択しなければならない。

【００１４】そこで前述大量付着噴流はんだ槽では、退
出ノズル板に退出側フォーマーを回動自在に設置し、該
退出側フォーマーの角度を適宜変えることにより段差を
流れる溶融はんだの流速を調整してプリント基板に適し
た流速を得るようにした。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述大量付着
噴流はんだ槽は、プリント基板の状態に合わせて退出側
フォーマーの角度を変えるようにしたものであるため、
プリント基板の種類が変わる毎に退出側フォーマーの角
度を変えなければならなかった。この退出側フォーマー
の角度を変える作業は、退出側フォーマーの角度を変え
てから退出側フォーマーをその角度の位置に固定しなけ
ればならず、固定するときにレンチやドライバーのよう
な締め付け工具を用い、しかもはんだ付けをしている間
に角度が変わらないように強い力で固定しなければなら
ない。しかしながら、退出側フォーマーを固定する締め
付け作業は高温で溶融したはんだの上での作業であるた
め、手を滑らせて溶融はんだに触ったり工具を溶融はん
だに落として溶融はんだを飛散させたりするという非常
に危険を伴うものであった。また退出側フォーマーはプ
リント基板の状態に合わせて角度を変えなければならな
いが、この角度の決定には長年の経験と感が必要であ
り、誰にもできる作業ではなかった。

【００１６】また前述大量付着噴流はんだ槽は、最初に
或るプリント基板のはんだ付けを行い、次にプリント基
板の種類を変えたときに、それに適合するように退出側
フォーマーの角度や上下動板の高さ等の条件を変える。
その後、再度最初のプリント基板をはんだ付けするとき
に退出側フォーマーの角度や上下動板の高さ等を最初の
条件に戻そうとしても、なかなか同一条件にすることが
できなかった。これは退出側フォーマーが角度を無段階
に変えることができるという自由度がありすぎるため、
一度変えた角度を元の角度に正確戻すことが難しくなっ
ているからである。

【００１７】本発明は、退出側フォーマーの角度を変え
る作業が締め付け工具を用いなくても簡単に行えて全く
危険性がないばかりでなく、長年の経験や感がなくとも
だれにでも同一状態の退出側フォーマーの角度が得ら
れ、条件を変えた後に元に戻したときの再現性があっ
て、しかもブリッジの発生が極めて少ないという噴流は
んだ槽を提供することにある。

【００１８】本発明者等は、家電製品に使用されるプリ
ント基板の種類は多数あっても、プリント基板の設計条
件の一つであるはんだ付け部の間隔、即ち隣接したはん
だ付け部の間隔がブリッジの形成に一番影響することか
ら、隣接したはんだ付け部の間隔に適合した角度の退出
側フォーマーだけを何種類か準備しておけば、その他の
角度に退出側フォーマーを変える必要がないことを見い
だし、本発明を完成させた。

【００１９】本発明は、ノズルが進入側ノズル板と退出
側ノズル板、および一対の側板から構成された噴流はん
だ槽において、退出側ノズル板の外側下部に載置台を設
置するとともに、該載置台上に退出側ノズル板よりも高
さが低く、しかも上面傾斜角が予め決められた退出側フ
ォーマーを着脱自在に載置したことを特徴とする噴流は
んだ槽である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の噴流はんだ槽に使用する
退出側フォーマーは、両側面と上面から成る断面コ字形
であり、退出側ノズル板から流出した溶融はんだは上面
を流動するようになっている。本発明では退出側フォー
マーは図１に示すように退出側ノズル板の外側にある載
置台に載置するだけで全く固定されてなく、取り外しが
容易に行える。

【００２１】退出側フォーマーは、両側面の高さを変え
ることにより上面の傾斜が変わるようになっている。つ
まり、図２の（Ａ）は退出側ノズル板に近い方の側面の
高さＸが退出側ノズル板から遠い方の側面の高さＹより
も高くなっており（Ｘ＞Ｙ）、退出側フォーマーの上面
は図３の（Ａ）のように溶融はんだが流動する方向に下
がる傾斜となる。図２の（Ｂ）は退出側フォーマーの両
側の側面ＸとＹの高さが同一であり（Ｘ＝Ｙ）、退出側
フォーマーの上面は略水平となる。図２の（Ｂ）の退出
側フォーマーを使用すると、図３の（Ｂ）のように退出
側フォーマー上面を流れる溶融はんだは水平となる。図
２の（Ｃ）は退出側ノズル板に近い方の退出側フォーマ
ーの側面の高さＸが退出側ノズル板から遠い方の側面の
高さＹよりも低くなっており（Ｘ＜Ｙ）、退出側フォー
マーの上面は図３の（Ｃ）のように溶融はんだが流動す
る方向に上がる傾斜となる。

【００２２】本発明では退出側ノズル板の上部を内方に
或る角度（γ）で屈曲させてあるが、この屈曲の角度は
垂直面に対して０〜６０度である。一般に自動はんだ付
け装置ではプリント基板を約５度の上昇傾斜で搬送する
が、この上昇傾斜の搬送に対しては退出側ノズル板上部
の屈曲の角度は３０〜６０度である。しかしながら自動
はんだ付け装置の搬送を水平搬送する場合は、退出側ノ
ズル板の屈曲の角度は０度、即ち退出側ノズル板の上部
を真っすぐな状態か或いは０〜３０度でもよい。この角
度が０度よりも小さいと、退出側ノズル板を越えて流出
する溶融はんだが滝のようになるため、溶融はんだを飛
散させてしまう。しかるに、この角度が６０度よりも大
きいと、溶融はんだが退出側ノズル板を越えるときに段
差ができず、はんだの付着量が少なくなってしまう。

【００２３】

【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図１
は本発明の噴流はんだ槽の一部破断斜視図、図２はそれ
ぞれ傾斜角が相違する退出側フォーマーの斜視図、図３
は図２の傾斜角が相違する退出側フォーマーを用いたと
きの噴流はんだ槽の流動状態を説明する図である。

【００２４】本発明の噴流はんだ槽１は、ノズル２が進
入側ノズル板３、退出側ノズル板４、および一対の側板
５（一方は図示せず）から構成されている。進入側ノズ
ル板３の上部には湾曲した進入側フォーマー６が設置さ
れている。退出側ノズル板４は、下板７に上板８を図示
しないネジで固定したものであり、上板８は上下方向に
調整可能となっている。しかしながら上板の高さは、段
差を形成する高さに一端決定しておけば、その後の調整
は不要である。上板８は上部が垂直面から内方に４５度
（γ）の角度で屈曲している。また上板８は下部が横方
に屈曲しており、この屈曲した部分が載置台９となって
いる。該載置台には退出側ノズル板４側に少しの隙間を
あけてズレ止め１０が固定されている。

【００２５】載置台９の上には退出側フォーマー１１が
取り外し可能に載置されている。退出側フォーマー１１
の載置台への載置は、退出側フォーマーの一方の側面１
２を前述ズレ止め１０で形成された隙間に上方から挿入
することにより行う。

【００２６】次に本発明の噴流はんだ槽におけるプリン
ト基板のはんだ付けについて説明する。図示しないプリ
ント基板は約５度の上昇傾斜で搬送され、ノズル２から
噴流する溶融はんだに接触後、退出側ノズル板で形成さ
れた段差の部分で溶融はんだから離脱するようになって
いる。段差の部分では溶融はんだの流速が急激に早くな
っているため、ここから離脱するプリント基板には大量
にはんだが付着する。

【００２７】図３の（Ａ）は図２の（Ａ）の退出側フォ
ーマーを設置したもの、つまり退出側フォーマーの側面
がＸ＞Ｙとなっていて、ノズルから流出した溶融はんだ
が流出方向に下がる傾斜（傾斜角αが約５度）が付され
ているものである。ここではノズルから噴流した溶融は
んだの一部が湾曲した進入側フォーマー６から流動し、
一部が退出側ノズル板４の上部を越え、ここで段差を形
成して退出側フォーマー１１の上面を流動する。このと
き退出側フォーマー上面が流出方向に下がる傾斜が付さ
れていて早い流速で流動するため、退出側ノズル板を越
えて屈曲部に沿って流下する溶融はんだは、この早い流
れに引っ張られて早い流速（矢印ａ）となって流下す
る。その結果、プリント基板に付着するはんだの量は大
量となる。この図３の（Ａ）では隣接したはんだ付け部
間が大きく離れていて、しかも高温と低温の温度差が大
きい熱サイクルのかかる電気製品、例えばエアコンに使
用するプリント基板に適している。

【００２８】図３の（Ｂ）は図２の（Ｂ）の退出側フォ
ーマー、つまり退出側フォーマーの側面がＸ＝Ｙとなっ
ていて、退出側フォーマーの上面が水平のものである。
ここでも退出側ノズル板を越えるときに段差を形成す
る。退出側フォーマーの上面を流動する溶融はんだの流
速（矢印ｂ）は、前述図３の（Ａ）程早くはないが、退
出側ノズル板を越えてからの落差があるため、その分早
い流速となっている。従って、プリント基板へのはんだ
の付着量は図３の（Ａ）よりも少ないが、それでも大量
のはんだを付着させることができる。この図３の（Ｂ）
におけるはんだ付けに適した電気製品のプリント基板
は、隣接したはんだ付け部間が離れている大型テレビに
使用するプリント基板である。

【００２９】図３の（Ｃ）は図２の（Ｃ）の退出側フォ
ーマー、つまり退出側フォーマーの側面がＸ＜Ｙとなっ
ていて、退出側フォーマーの上面が流出方向に上がる傾
斜（傾斜角βが約５度）となっている。従って、退出側
フォーマー上には溶融はんだの溜りができ、この溜りの
液面と退出側ノズル板上端との距離が短かくなり、退出
側ノズル板を越えて流下する溶融はんだの流速（矢印
ｃ）は上述二種のものの中で一番遅いものとなる。従っ
て、プリント基板に付着するはんだの量も上述二種より
も少ないが、それでも退出側ノズルを越えるときに段差
を形成するため、一般の噴流はんだ槽ではんだ付けする
よりも多い量が付着する。このはんだ付けに適したプリ
ント基板は、はんだ付け部間があまり離れていない小型
のテレビ用プリント基板に適している。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の噴流はん
だ槽は各種の傾斜角を有する退出側フォーマーを準備し
ておき、その中からプリント基板の設計に合わせて退出
側フォーマーを選択することによりプリント基板に必要
な量のはんだを付着させることができる。また本発明の
噴流はんだ槽は、退出側フォーマーの交換を載置台に乗
せるだけという極めて簡単な作業で行えるため、締め付
け工具を用いずとも容易に早く、しかも確実な傾斜角度
にすることができるという信頼性、作業性、安全性に優
れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の噴流はんだ槽の一部破断斜視図

【図２】それぞれ傾斜角が相違する退出側フォーマーの
斜視図

【図３】図２の退出側フォーマーを用いたときの噴流は
んだ槽の流動状態を説明する図

【符号の説明】

１ 噴流はんだ槽 ２ ノズル ３ 進入側ノズル板 ４ 退出側ノズル板 ５ 側板 ９ 載置台 １１ 退出側フォーマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E080 AA01 AB03 BA01 BA03 CA01 CA09 5E319 AA01 CC24 GG03 GG11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルが進入側ノズル板と退出側ノズル
   板、および一対の側板から構成された噴流はんだ槽にお
   いて、退出側ノズル板の外側下部に載置台を設置すると
   ともに、該載置台上に退出側ノズル板よりも高さが低
   く、しかも上面傾斜角が予め決められた退出側フォーマ
   ーを着脱自在に載置したことを特徴とする噴流はんだ
   槽。
2. 【請求項２】 前記退出側フォーマーは、上面と両側面
   を有する断面コ字形であり、両側面のそれぞれの高さを
   異にすることにより、上面の傾斜角度が決定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。
3. 【請求項３】 前記退出側ノズル板は、上部が垂直面か
   ら内方に０〜６０度の角度で屈曲していることを特徴と
   する請求項１記載の噴流はんだ槽。