JP2000208919A

JP2000208919A - 半田噴流装置及び半田付け方法

Info

Publication number: JP2000208919A
Application number: JP11008531A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Nakaoku; 清隆中奧
Original assignee: Andes Electric Co Ltd
Current assignee: Andes Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2000-07-28
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: JP4322338B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電気回路基板に電子部品を噴流半田付けする
半田噴流装置において、予備加熱機能を半田噴流装置が
大型化しないように付加するとともに、鉛未使用半田を
使用するときのブリッジ不良を削減する。【解決手段】半田噴流装置に、減圧器、供給バルブ３
２、加熱手段３３及び熱風の吹き出し口３５を設けて、
この熱風を局所噴流用治具２０のフランジ２２に設けた
注入口２２２に供給することによって、フランジのノズ
ル２２１から熱風を吹き出させることによって、電気回
路基板２を効率良く予備加熱することができる。そし
て、予備加熱手段を小型化することができ、半田噴流装
置を大型化せずに予備加熱機能を付加することができ
る。また、予備加熱に不活性ガスを使用することによっ
て、フランジ内の酸化を防止し、鉛未使用半田を使用す
るときのブリッジ不良を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品の半田
付けを行なう半田噴流装置及びその半田付け方法に関
し、特に、半田噴流装置を大型化することなく予備加熱
を行なうことができ、さらに、不活性ガスを用いてこの
予備加熱を行なうことにより、パッドの酸化防止、半田
の酸化防止及び半田付け品質の向上が可能となる半田噴
流装置及びその半田付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リード付き電子部品等の半田付け
においては、その生産性、簡便性等の観点から、主に、
半田噴流装置が用いられており、特に、近年では電気配
線基板の両面実装化に伴い、リード付き電子部品だけを
部分的に半田付けする半田噴流装置が一般的に使用され
ている。このリード付き電子部品だけを部分的に半田付
けする従来技術としては、例えば、特開平９−７４２６
９号公報において開示されている電子部品の半田付け方
法があり、この公報には、電気配線基板を載置する架台
に半田のノズル及び半田拡散防止用壁を用いることによ
り、生産性及び半田付け品質を向上する技術が掲載され
ている。さらに、特開平９−１６２５３７号にて開示さ
れている電子部品の半田付け方法があり、この公報に
は、載置された電気配線基板を空間的に覆うカバーを設
け、このカバーに電気部品を機械的に固定する固定手段
やフラックスガスを吸引する吸引口等を設けることによ
り、生産性及び半田付け品質を向上する技術が掲載され
ている。

【０００３】しかし、近年の電気配線基板の薄型化及び
多層化に伴い、品質向上の観点から、電気配線基板にフ
ラックスを塗布した後に、予備加熱が必要とされるよう
になってきた。ここで、品質向上とは、具体的には、電
気配線基板が半田付けされるときに受ける熱衝撃を和ら
げることによって、電気配線基板の反り防止及び実装搭
載部品の熱的ダメージ防止を行なうことであり、また、
フラックスの活性化を助成し半田付け性、特に、半田の
濡れ性を向上させることである。そして、部分的に半田
付けする半田噴流装置においては、予備加熱機能がない
ために、半田噴流装置とは別に予備加熱装置を使用して
いた。ところが、作業スペースの省スペース化と作業を
分割することによる作業ロスを改善できないといった問
題があり、さらに、半田噴流装置を簡易的に使用したい
という顧客の要望を満足させるためには、半田噴流装置
が大型化しないように予備加熱機能を追加する必要があ
った。

【０００４】また、近年、環境問題上の観点から、鉛未
使用半田（Ｐｂフリー半田）が使用されるようになって
きた。ところが、この鉛未使用半田は一般的に使用され
る共晶半田より最低溶融温度が高いために、大気中でか
つ高温に溶融した状態で使用すると、その組成成分が異
なるために、酸化物の発生が多くなり、半田付け不良、
具体的には、酸化物付着、ブリッジ不良等が発生し、半
田品質を低下させるといった問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決すべくなされたものであり、電気回路基板に部分
的な半田付けを行なう半田噴流装置において、半田噴流
装置を大型化せずに予備加熱機能を追加し、また、鉛未
使用半田を使用しても半田の酸化物の発生を防止するこ
とにより、作業スペースの省スペース化、作業ロスの改
善及び半田付け不良の削減が可能な半田噴流装置及び半
田付け方法の技術の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の半田噴流装置は、半田槽、
半田供給装置、半田吹き出し口、半田付けされる電気回
路基板を空間的に覆うカバー及び半田温度等を制御する
制御手段からなる半田噴流装置本体、並びに、前記電気
回路基板の電子部品を挿入してある箇所に半田を吹き付
けるノズルが突設されたフランジ及び前記電気回路基板
を載置する架台とを一体構造とした局所噴流用治具から
構成される半田噴流装置において、前記ノズルから前記
電子部品を挿入してある箇所に予備加熱手段からのガス
を吹き付ける構成としてある。

【０００７】これにより、電気配線基板の半田付けする
部分に局所噴流用治具のノズルから熱風が吹き付けら
れ、半田付けする部分及びその周辺を加熱するので、電
気配線基板の反り防止及び実装搭載部品のダメージ防止
を行なうことができるとともに、予備加熱する必要のな
い部分に熱ストレスを与えない点で信頼性上優れてお
り、さらに、半田の濡れ性をも向上させることができ
る。また、この熱風は半田付けに影響する部分だけに効
率良く吹き付けられるので、予備加熱手段を小型化する
ことができ、結果的に半田噴流装置を大型化する必要が
ないので、作業スペースの省スペース化を行なうことが
できる。さらにまた、半田噴流装置に予備加熱機能を追
加してあるので、電気配線基板を半田噴流装置にセット
する一回の取り置き動作で、電気配線基板の予備加熱と
半田付けを行なうことができ、作業ロスの改善、具体的
には、取り置き動作の改善を行なうことができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
田噴流装置において、前記フランジの注入口に前記予備
加熱手段の吹き出し口が接続し、かつ、前記吹き出し口
と前記注入口との接続部に隙間を設けた構成としてあ
る。これにより、操作ミス等によって、吹き出し口から
高圧の気体が吹き出した場合であっても、この隙間から
圧力が開放されるので、局所噴流用治具から高圧の気体
が勢い良く吹き出すことを防止することができる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の半田噴流装置において、前記ノズルを複数設けた
場合に、各ノズルから前記注入口までの距離をほぼ等し
くなるように配設した構成としてある。これにより、各
ノズルから均一に予備加熱手段からのガスを吹き付ける
ことができ、電気配線基板の半田付け部をほぼ同じ温度
に予備加熱することができる。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一項記載の半田噴流装置において、前記ガスを半
田の酸化を防止する不活性ガスとした構成としてある。
これにより、予備加熱及び半田付けにおけるパッドの酸
化を防止することができるとともに、特に、鉛未使用半
田を使用した場合であっても、局所噴流用治具内の半田
の酸化を効果的に防止できるので、半田の酸化物付着、
ブリッジ不良等を削減することができる。また、不活性
ガス雰囲気においては、半田の粘性及び表面張力が低下
するため、つらら半田不良を防止することができるとと
もに、スルーホールへの半田上がり性が向上するため、
噴流時間を短縮することができる。さらにまた、この不
活性ガスの熱風は半田付けに影響する部分だけに効率良
く吹き付けられるので、高価な不活性ガスの使用量を低
減することができ、かつ、半田が酸化することを防止し
半田の使用量を低減することができるので、結果的に、
廉価な製品を提供することができる。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項４記載の半
田噴流装置において、前記半田槽内にも前記不活性ガス
を吹き出す吹き出し口を設けた構成としてある。これに
より、局所噴流用治具内の半田だけではなく半田槽内の
半田に対しても酸化を防止することができ、半田の酸化
によるブリッジ不良等の悪影響をより低減することがで
きる。また、半田の酸化をより防止することができるの
で、半田の使用量を低減することができる。

【００１２】また、本発明の請求項６記載の電子部品の
半田付け方法は、半田槽、半田供給装置、半田吹き出し
口、半田付けされる電気回路基板を空間的に覆うカバー
及び半田温度等を制御する制御手段からなる半田噴流装
置本体、並びに、前記電気回路基板の電子部品を挿入し
てある箇所に半田を吹き付けるノズルが突設されたフラ
ンジ及び前記電気回路基板を載置する架台とを一体構造
とした局所噴流用治具から構成される半田噴流装置を用
いた電子部品の半田付け方法において、前記ノズルから
前記電子部品を挿入してある箇所に予備加熱したガスを
吹き付ける方法としてある。これにより、熱風が電気配
線基板の半田付けする部分にノズルから吹き付けられ、
半田付けする部分及びその周辺を加熱するので、半田付
けにおける品質不良を削減し品質改善を行なうことがで
きる。

【００１３】請求項７記載の発明は、請求項６記載の電
子部品の半田付け方法において、前記ガスを半田の酸化
を防止する不活性ガスとした方法としてある。これによ
り、予備加熱及び半田付けにおけるパッドの酸化を防止
することができ、半田の酸化物付着、ブリッジ不良等を
削減することができる。

【００１４】請求項８記載の発明は、請求項７記載の電
子部品の半田付け方法において、前記不活性ガスを前記
注入口と前記半田槽内に注入する方法としてある。これ
により、局所噴流用治具内の半田だけではなく半田槽内
の半田に対しても酸化を防止することができ、半田の酸
化によるブリッジ不良等の悪影響をより低減することが
でき、また、半田の使用量を低減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。図１は、第一実施形態
における半田噴流装置の外観斜視図を示してある。同図
において、１は半田噴流装置であり、半田噴流装置本体
１０と局所噴流用治具２０から構成してある。半田噴流
装置本体１０は、半田槽１１、半田供給装置１２、半田
吹き出し口１３、カバー１４及び図示してないが制御部
（制御部の一部である制御パネル部１５は図示してあ
る。）から構成してある。

【００１６】半田槽１１は、ステンレス製の両側に傾斜
面を有する直方体状の容器であり、半田噴流装置本体１
０の中央部に凹設してある。そして、半田槽１１には、
ヒータ１１１及び半田温度センサー１１２が内設してあ
り、半田を溶融して設定温度に制御する。また、その底
面には、半田供給装置１２を設けてある。

【００１７】半田供給装置１２は、半田噴流装置本体１
０の後部に内設してある回転数制御される噴流モータ
（図示していない。）、インペラが回転することにより
溶融半田を吹き上げるステンレス製のポンプ部１２１及
びモータの動力をインペラに伝達するゴム状のベルトを
用いた動力伝達手段１２２から構成してある。

【００１８】半田吹き出し口１３は、ステンレス製の円
筒状の構造としてあり、ポンプ部１２１の上面に突設し
てあり、溶融半田は、ここから局所噴流用治具２０に供
給される。

【００１９】カバー１４は、透明な樹脂からなる電気配
線基板を空間的に覆う直方体の蓋状の形状としてあり、
上面には、クランプ１４２を取り付けるための矩形状の
切り欠きを設けてあり、後部側面には、排気ファン吸引
口１４３を設けてある。クランプ１４２は、透明な樹脂
からなる矩形平板状の構造としてあり、電子部品を押さ
えつけるクランプピン１４１を突設してあり、上面中央
に取っ手を設けてある。ここで、クランプ１４２は、半
田付けされる電気回路基板の電子部品及びその配置に合
わせて製作され、カバー１４の切り欠きを覆うように取
り付けられる。また、カバー１４は、エアーシリンダー
又はモータを用いたリンク機構により回動可能な構造と
してあり、開いた状態で電気回路基板をセットすること
ができ、予備加熱及び半田付けするときには閉じて、半
田付けが終了すると自動的に開くように制御してある。
ここで、カバー１４が閉じると、排気ファン吸引口１４
３は、半田噴流装置本体１０の後部に突設してある排気
ファン吸引口１４３ａと当接し、半田噴流装置本体１０
後部に内設してある排気ファンにより排気される構造と
してある。

【００２０】半田噴流装置本体１０の前面には、制御パ
ネル部１５が設けてあり、メインスイッチ１５１、週間
タイマー１５２、スタートボタン１５３及び非常停止ボ
タン１５４が取り付けてある。温度及び時間に関する制
御を行なうために、半田温度調節器１５５、半田噴流タ
イマー１５６、予備加熱タイマー１５７を取り付けてあ
る。また、半田を吹き上げる噴流モータの回転数を設定
するために、半田付けを行なうときの回転数を設定する
フロー回転数調整用ダイヤル１５８と、電気回路基板を
取り置きするときに溶融半田の液面が下がり過ぎないよ
うに回転数を設定するホールド回転数調整用ダイヤル１
５９を取り付けてある。

【００２１】また、三つのモードを選択することができ
るセレクトスイッチ１６０を取り付けてあり、一番目の
モードは、溶融半田の噴流の強さを設定するＦＬＯＷモ
ードであり、このモードでフロー回転数調整用ダイヤル
１５８とホールド回転数調整用ダイヤル１５９を設定す
る。二番目のモードは、スタートボタン１５３を押す
と、自動で予備加熱と半田付けを行なうＡＵＴＯモード
である。三番目のモードは、カバー１４が開いたまま
で、自動で半田を吹き上げるＭＡＮＵＡＬモードであ
る。このモードは、主に、電子部品を交換するときに使
用する。

【００２２】また、スローダウンタイム調整つまみ１６
１を設けてあり、半田付けを行なって溶融半田の液面下
がるときに、電気回路基板から半田の液面が離れる速度
を調整することができる。ここで、ブリッジ不良を防止
するためには、この半田の液面がゆっくり電気回路基板
から離れることが重要であり、電子部品のリード間の余
分な半田を残さないことによってブリッジ不良を防止す
ることができる。

【００２３】局所噴流用治具２０は、架台２１とフラン
ジ２２を一体構造としてある。架台２１は、ガラエポ樹
脂からなる平板状の形状としてあり、両側に取手２１１
と熱による変形防止のためのアルミニウムからなる平板
棒状の補強部材２１２を設けてある。また、架台２１の
上面には、電気回路基板２を載置する載置台２１３を配
設してあり、ここで、好ましくは、載置台２１３に切り
欠きを設けて切り欠きの側面に電気回路基板２の側面を
当接させることにより、電気回路基板２の位置決めを行
なう構造とすると良い。また、架台２１の上面には、フ
ランジ２２のノズル２２１の位置にノズル２２１より大
きな切り欠きを設けてあり、ノズル２２１から吹き出る
溶融半田を半田槽１１に戻すことができる。

【００２４】フランジ２２はステンレスからなる薄い直
方体状の箱状の形状としてあり、その上面には、半田付
けする電気回路基板に半田接触することができるように
ノズル２２１を突設してあり、その下面には、半田吹き
出し口１３と対応する位置に半田吸い込み口２２３を設
けてある。ここで、好ましくは、フランジ２２の底面
は、半田吸い込み口２２３に溶融半田が自重で流れ落ち
るように傾斜を設けた構造とすると良い。これにより、
局所噴流用ノズル２０を交換するするときに、フランジ
２２内に半田が残ることを防止することができる。

【００２５】図２は、第一実施形態における半田噴流装
置の要部の模式図を示してある。同図において、３０は
予備加熱手段であり、減圧器３１、供給バルブ３２、熱
風用ヒータ３３、コントローラ３４及び吹き出し口３５
から構成してある。なお、同図において、窒素ガス４の
流路を認識しやすいように局所噴流用治具２０のフラン
ジ２２のみを示してある。なお、予備加熱手段３０は、
圧縮されたガスを用いており、一般的に使用される不活
性ガスである窒素ガス４を使用している。圧力調整手段
としては、具体的には、減圧器３１を用いており、半田
噴流装置本体１０の背面に取り付けてあり、圧縮された
窒素ガス４が供給される。ここで、この減圧器３１は、
供給された窒素ガス４を、０ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲で
減圧調整することができる。好ましくは、窒素ガス４の
圧力を０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａとすると良い。

【００２６】減圧器３１には、電磁式の供給バルブ３２
が接続してあり、半田噴流装置本体１０に内設された制
御手段、具体的には、シーケンサによりオンオフ制御さ
れる。

【００２７】供給バルブ３２には、窒素ガス４の加熱手
段、具体的には、電熱線からなる熱風用ヒータ３３を用
いており、熱風用ヒータ３３は、コントローラ３４で加
熱温度を設定することができる。ここで、この設定は、
予備加熱する電気回路基板、半田付けされる電子部品、
窒素ガス４の流量及び予備加熱時間を総合的に判断して
設定する必要がある。なお、熱風用ヒータ３３とコント
ローラ３４は半田噴流装置本体１０の後部に内設した構
造としてある。

【００２８】熱風用ヒータ３３の先端には、ステンレス
製の曲がり矩形管状の吹き出し口３５が、吹き出し口を
真下方向に向けて取り付けられた構造としてある。ここ
で、吹き出し口３５と注入口２２２の間段に隙間ができ
るように、吹き出し口３５の外形を大きくしてある。な
お、吹き出し口３５は、曲がり矩形管に限定するもので
はなく、曲がり円筒管であっても良い。

【００２９】フランジ２２の後部側面には、ステンレス
製の曲がり矩形管状の注入口２２２が突設してあり、注
入側が真上方向に向けて取り付けられた構造としてあ
る。ここで、好ましくは、注入側の先端は、先端に向か
って断面積が小さくなる形状としてあり、局所噴流用ノ
ズル２０を取り付けしやすくしてある。ここで、局所噴
流用治具２０を半田噴流装置本体１０に取り付けた状態
で、吹き出し口３５から注入口２２２に窒素ガス４が注
入される構造としてある。好ましくは、吹き出し口３５
の断面形状を注入口２２２の断面形状より大きくして隙
間を設けると、作業ミス等で高圧の窒素ガス４が注入口
２２２に注入されても、窒素ガス４は、隙間から開放さ
れるので、ノズル２２１から高圧のまま吹き出すことを
防止することができる。

【００３０】上記のように構成された第一実施形態の作
用について図面を参照して説明する。図３は、第一実施
形態における半田噴流装置の予備加熱状態における要部
の模式断面図を示してある。また、図４は、第一実施形
態における半田噴流装置の半田付け状態における要部の
模式断面図を示してある。

【００３１】図３において、電気回路基板２は、電子部
品３が挿入され、さらにフラックスが塗布された状態
で、架台２１の載置台２１３に載置される。ここで、電
気回路基板２の側面が載置台２１３の切り欠き側面に当
接することにより、電気回路基板２の位置決めが行なわ
れる。次に、制御パネル部１５の両側に配設してあるス
タートボタン１５３を両手で同時に押すと、予備加熱及
びはんだ付けの自動運転が開始する。

【００３２】先ず、カバー１４が閉じるが、ここで、カ
バー１４が最後まで閉じる前に、スタートボタン１５３
から手を放すと、カバー１４は直ちに原点（開いた状
態）に復帰するので、カバー１４に手を挟まれるといっ
た事故を防止することができる。また、カバー１４の上
面には、クランプ１４２が取り付けられており、クラン
プ１４２に突設してあるクランプピン１４１の下方先端
には樹脂からなる部品押え１４４が付いていて、電子部
品３を上から押さえて、電子部品３の浮き不良及び電子
部品３へのダメージ不良を防止することができる。

【００３３】次に、予備加熱タイマー１５７が起動し、
予備加熱を開始する。予備加熱を行なうためには、予備
加熱時間、予備加熱温度、圧縮気体の供給圧力を設定す
る必要がある。具体的には、これらの設定値は電気回路
基板２及び電子部品３によって、大きく異なることがあ
るので、電気回路基板２に熱電対を取り付けて温度プロ
ファイルを測定したうえで、電気回路基板２に対応した
設定値を決定する。

【００３４】予備加熱時間は、予備加熱タイマー１５７
により制御されているが、一般的には、５分以下の予備
加熱時間とすることが、生産性の観点から好ましい。ま
た、予備加熱温度は、熱風用ヒータ３３及びコントロー
ラ３４により、制御されているが、予備加熱の時間短縮
のために、予備加熱の温度を高くし予備加熱時間を短縮
することは、電子部品３に熱的ダメージを与える可能性
があるので、具体的には、３８０℃以下とすることが好
ましい。また、圧縮ガスの供給圧力は、高圧状態で使用
することは危険なため、具体的には、０．０２ＭＰａ〜
０．１５ＭＰａとすることが良い。

【００３５】そして、予備加熱を行なうときには、噴流
用モータを停止してから行なうことが安全上好ましい。
つまり、噴流用モータが回転しているときは、フランジ
２２に内に溶融半田５が多量にある可能性があり、注入
口２２２からノズル２２１までの窒素ガス４の流路が溶
融半田５によりふさがれないようにすることによって、
溶融半田５が飛び散るなどの事故を防止することができ
る。また、予備加熱を行なうときには、排気ファンを運
転すると熱風を排気してしまうので、排気ファンを停止
する。

【００３６】そして、圧縮された窒素ガス４は、減圧器
３１によって圧力調節され、供給バルブ３２が制御部か
らの制御信号を受けて開かれると、熱風用ヒータ３３に
注入される。窒素ガス４は、コントローラ３４により温
度設定された熱風用ヒータ３３によって所定の温度に加
熱され、吹き出し口３５から吹き出る。

【００３７】吹き出し口３５は、真下方向に設けられて
おり、局所噴流用治具２０を半田噴流装置本体１０に取
り付けた状態で、注入口２２２の上方に位置するので、
窒素ガス４が吹き出し口３５から注入口２２２に供給さ
れる。ここで、吹き出し口３５と注入口２２２との間に
は、隙間が設けられており、窒素ガス４が微量ではある
がもれる構造としてある。具体的には、吹き出し口３５
より注入口２２２を小さくすることにより、吹き出し口
３５と注入口２２２の間に隙間を設けてある。また、予
備加熱の能力を上げたいときは、吹き出し口３５に注入
口２２２が入り込む構造とすると良く、反対に、能力を
上げる必要がないときは、吹き出し口３５と注入口２２
２を、１ｍｍ〜５ｍｍ離すと局所噴流用ノズル２０を取
り付けやすくなる。

【００３８】注入口２２２に注入された窒素ガス４の熱
風は、フランジ２２を通ってノズル２２１から電気回路
基板２と電子部品３のリードに吹き付けられ、予備加熱
する。ここで、電気回路基板２全体を予備加熱するので
はなく、半田付けを行なう部分だけを予備加熱するの
で、熱風用ヒータ３３等の装置を小型化することができ
る。また、半田付けとは関係の無い部分は加熱しないの
で、電子部品３に熱ストレスを加えないので、熱的ダメ
ージを与える危険性を低減できる。

【００３９】予備加熱される電気回路基板２の温度が好
ましくは、８０℃〜１１０℃となるように予備加熱する
と、半田付けするときの熱衝撃を和らげることができる
とともに、塗布したフラックスの還元作用の効果により
良好な半田付けをすることができる。また、窒素ガス４
を用いることによって、フラックスの還元作用をより効
果的に行なうことができ、さらに、フランジ２２の内部
に残った半田５の酸化を防止することができる。このフ
ランジ２２の内部壁面に半田５の酸化物が溜まると、酸
化物が内部壁面から取れて電気回路基板２及び電子部品
３のリードに付着してブリッジ不良の原因となるので、
この観点からも非常に好適である。予備加熱タイマー１
５７に設定された予備加熱時間が経過すると、熱風用ヒ
ータ３３の加熱が止まり、供給バルブ３２が閉じられ予
備加熱が終了する。

【００４０】そして、噴流モータが作動し、排気ファン
が作動する。噴流モータが作動すると半田供給装置１２
のポンプ部１２１のインペラが回転し、半田５を半田吹
き出し口１３から吹き出す。ここで、噴流モータは、フ
ロー回転数調整用ダイヤル１５８及びホールド回転数調
整用ダイヤル１５９により、回転数を設定することがで
きるので、電気回路基板２の半田付け仕様、具体的に
は、半田付けする電子部品３の数量や電気回路基板２の
厚さなどに適応した半田付けを行なうことができる。

【００４１】ここで、フロー回転数調整用ダイヤル１５
８とホールド回転数調整用ダイヤル１５９を設けること
により、連続して半田付けを行なうときに、フランジ２
２に半田５を供給する時間を短縮することができる。つ
まり、ホールド回転数調整用ダイヤル１５９を設けるこ
とにより、ワンサイクルの半田付けが終了したのちにフ
ランジ２２の溶融半田５を全て落としてしまわずに、フ
ランジ２２内に例えば半分の半田を残すように噴流モー
タを回転させることができる。すると、次の電気回路基
板２を半田付けするときには、その位置から半田５を吹
き上げればいいので、その分の待ち時間を短縮すること
ができる。また、フランジ２２内に半田が半分残ったと
しても、予備加熱においては、フランジ２２の上半分の
空間を窒素ガス４が通過することができるので特に問題
はなく、かえってフランジ２２内の半田５の酸化を効果
的に防止することができる。仮に、窒素ガス４が通過す
ることができなくても、吹き出し口３５と注入口２２２
との隙間から窒素ガス４が開放させるので安全である。

【００４２】また、半田付けするときは、排気ファンが
作動しているので、半田付けするときに発生するフラッ
クスガスを排気することができる。このことにより、作
業者の作業環境を効率良く改善することができる。つま
り、カバー１４により、フラックスガスが出る電気回路
基板２を空間的に覆い、先ずフラックスガスを拡散しな
いように覆い、そして排気することができる。ここで、
特に、窒素ガス４を用いた場合においては、効率良く窒
素ガス４を排気することができるので、良好な作業環境
を提供することができる。

【００４３】半田噴流タイマー１５６に設定した半田付
け時間が経過すると、自動的に噴流モータの回転数が、
ホールド回転数調整用ダイヤル１５９に設定してある回
転数に下がり、半田５の液面が下がり、電気回路基板２
から半田５が離れる。ここで、半田付け品質、特に、ブ
リッジ及びつらら半田不良に対しては、電気回路基板２
及び電子部品３のリードから半田５が離れるときの半田
面の状態が大きく影響することが一般的に知られてい
る。フランジ２２のノズル２２１においては、半田５の
液面を非常にゆっくり下げると、リード間に付いた余分
な半田が表面張力の関係で、半田５の液面に吸収される
ので、ブリッジ及びつらら半田不良を防止することがで
きる。

【００４４】具体的には、この液面をゆっくり下げる手
段としては、電子部品３のリードピッチ等の条件を考慮
して、スローダウンに要する時間をスローダウンタイム
調整つまみ１６１に設定すると、その時間でモータコン
デンサが噴流モータの回転数をスローダウンさせる。す
ると、半田５の液面は、その時間に対応した降下速度で
下がり、ブリッジ及びつらら半田不良を防止することが
できる。

【００４５】そして、半田５が電気回路基板２から離れ
たのちに、電気回路基板２と電子部品３を接合した半田
５が十分凝固してから、カバー１４が開く。ここで、こ
の間は、電子部品３はクランプピン１４１により固定さ
れているので、凝固中に電子部品３が動き半田付け強度
を低下させるといった危険性を排除することができる。
この凝固に必要な時間は、制御部に入力することがで
き、半田付けされる電気回路基板２により異なるが、一
般的には、３秒〜８秒くらいにしてある。さらに、好ま
しくは、クランプ１４２に電子部品３を空冷する冷却ノ
ズルを設けて、制御部により制御される電磁弁から圧縮
空気をこの冷却ノズルに供給することによって、凝固に
必要な時間を短縮することができる。

【００４６】そして、電気回路基板２を載置台２１３か
ら取り外すことによって、ワンサイクルの半田付け作業
を行なうことができる。ここで、電気回路基板２を取り
外すときに、架台２１が熱伝達率の低いガラエポ樹脂と
してあるので、指が架台２１に接触しても火傷したりす
ることを防止することができる。

【００４７】以上説明したように、第一実施形態によれ
ば、電気回路基板２の半田付けする部分を効率良く予備
加熱することができるので、電気回路基板２及び電子部
品３に与える熱衝撃を和らげることができ、品質向上を
行なうことができる。また、予備加熱に不活性ガス、具
体的には、窒素ガス４を使用することによって、電気回
路基板２のパッドの酸化を防止し、さらには、フランジ
２２内の半田の酸化を防止することができるので、半田
付け品質を向上させることができる。そして、環境対策
の観点から鉛未使用半田を使用した場合においも、同様
に半田付け品質を向上させることができる。

【００４８】また、フランジ２２に加熱された窒素ガス
４を供給することによって、電気回路基板２の半田付け
する部分だけを効率良く加熱することができるので、加
熱手段等が大型化する必要が無く、結果的に半田噴流装
置１を小型化することができると共に、加熱に必要な電
力を削減できる。さらにまた、窒素ガス４を効率良く使
用することができるので、窒素ガス４の使用量を削減で
きる。

【００４９】また、フランジ２２を用いて予備加熱する
という観点から、吹き出し口３５と注入口２２２との間
には、隙間を設けてフランジ２２に圧力がこもらないよ
うにすることにより、使用上の安全性を向上させること
ができる。さらに、フランジ２２を予備加熱するとき
に、注入口２２２から溶融した半田５を吹き出させる構
造としたことにより、注入口２２２で半田が凝固してし
まうといった危険性を排除するすることができる。

【００５０】また、注入口２２２の先端がノズル２２１
の先端より下方に位置するように設けると、注入口２２
２から半田が吹き出ることになるので、注入口２２２の
先端は、ノズル２２１の先端より上方、又は、１ｍｍ以
下の下方に位置する構造とすることが好ましい。ここ
で、注入口２２２の断面積が小さいときは、溶融した半
田５を吹き出して、フランジ２２を暖めるときに、注入
口２２２から半田を吹き出させる方が、注入口２２２の
先端で半田が凝固してしまう危険性を低減できる。

【００５１】以下、本発明の第二実施形態について、図
面５を参照して説明する。図５は、第二実施形態に係る
半田噴流装置の要部の模式概略外観図を示してある。同
図において、熱風用ヒータ３３の吹き出し口側には、Ｔ
字状に分岐された配管が設けてあり、その両端には吹き
出し口３５が取り付けてある。

【００５２】そして、フランジ２２の後部側面に、吹き
出し口３５に対応する位置に注入口２２２が配設してあ
る。ここで、吹き出し口３５は、フランジ２２の上面に
電気回路基板２に対応して突設してあるノズル２２１か
ら均一に窒素ガス４が吹き出すように配設してあるの
で、結果的に均一な予備加熱を行なうことができる。そ
の他の構造は、第一実施形態と同様である。

【００５３】上記のように構成された第二実施形態の作
用について説明する。同図において、窒素ガス４は、熱
風用ヒータ３３により加熱され、分岐された配管により
二箇所に設けられた吹き出し口３５に供給される。そし
て、窒素ガス４は、注入口２２２からフランジ２２内に
供給され、二箇所に設けられたノズル２２１からほぼ均
一に吹き出ることができる。

【００５４】つまり、ノズル２２１は、半田付けする電
気回路基板２によって、様々に配設されるが、このノズ
ル２２１の配置によっては、窒素ガス４が勢いよく吹き
出るノズル２２１とほとんど吹き出ないノズル２２１が
出てくる可能性がある。すると、均一に予備加熱するこ
とができず、品質向上を行なうことができないばかり
か、加熱し過ぎることによって、電気回路基板２及び電
子部品３に熱的ダメージを与えてしまう危険性がある。
しかし、上記構造とすることにより、各ノズル２２１か
らほぼ均一に熱風を吹き出すことができるので、安定し
た予備加熱を行なうことができる。その他の作用ついて
は、第一実施形態と同様である。

【００５５】以上説明したように、第二実施形態におい
は、半田付けする電子部品３の配置が異なる電気回路基
板２に対しても、良好な予備加熱を行なうことができ
る。なお、複数の吹き出し口３５の熱風の吹き出し量を
調整するときは、吹き出し口３５の断面積を増減するこ
とによって調整できることは、勿論であるが、各電気回
路基板２に対応したフランジ２２の注入口２２２の断面
積を調整することによって、半田付けする機種を変更す
るときの切り替え時間の短縮を行なうことができ、非常
に便利である。また、ノズル２２の注入口２２２を一個
にすると、吹き出し口３５が一個余るが、この吹き出し
口３５から半田槽１１に窒素ガス４を注入することにな
り、半田槽１１の半田５の酸化を防止することができ
る。

【００５６】以下、本発明の半田付け方法に付いて、図
面を参照して説明する。図６〜図９は、本発明の半田付
け方法に係るフローチャートを示してある。具体的に
は、同図において、第一実施形態の半田噴流装置のフロ
ーチャートを示しており、このフローチャートに沿って
半田付け方法について説明する。

【００５７】先ず、主電源をオンすることにより、週間
タイマー１５２が作動し、非常停止ボタン１５４が解除
されている場合は、半田槽ヒータ１１１の電源がオンさ
れる。そして、半田温度センサー１１２により、半田５
の温度を測定し、設定温度になるまで、半田５を加熱す
る。そして、設定温度に到達すると、側定温度をもとに
半田槽ヒータ１１１がオンオフ制御され、半田５を設定
された温度に維持する。

【００５８】次に、メインスイッチ１５１をオンさせ、
セレクトスイッチ１６０をＦＬＯＯＷの位置に合わせ
て、フロー回転数調整用ダイヤル１５８によって、半田
付けするときの噴流の吹き出す強さを調整する。そし
て、セレクトスイッチ１６０をＡＵＴＯ又はＭＡＮＵＡ
Ｌの位置に合わせ、ホールド回転数調整用ダイヤル１５
９によって、ワンサイクルの半田付けが終了し電気回路
基板２を取り置きしているときに、半田５の液面が下が
り過ぎないように液面の位置を調整する。これらの調整
は、噴流モータの回転数制御により行われる。

【００５９】先ず、ＡＵＴＯを選択した場合について説
明する。スタートボタン１５３を押すことによってカバ
ー１４が閉じ、カバー１４が所定の状態に閉じたことを
センサーにて検出し制御部がその信号について判断す
る。具体的には、カバー１４が閉じ始めてから所定の時
間が経過してもカバー１４が閉じないときは、カバー１
４を再び開くことによって、手等が挟まれたまま半田５
が吹き上げられることを防止する。そして、制御部が所
定の時間内に、カバー１４が閉じた信号を受けると、予
備加熱を開始する。

【００６０】先ず、予備加熱タイマー１５７が起動し、
予備加熱時間が設定されていないときは、予備加熱を行
なわない。予め、予備加熱時間が設定されているとき
は、噴流モータと排気ファンをオフする。ここで、ホー
ルド回転数調整用ダイヤル１５９により、半田５の液面
をフランジ２２の約半分以下の高さに調整することによ
って、噴流モータをオフしないこともでき、半田付けす
るときの半田５が開口部２２１から吹き出でるまでの時
間を短縮することができる。

【００６１】そして、予備加熱タイマー１５７が作動
し、予備加熱手段３０、具体的には熱風用ヒータ３３と
供給バルブ３２をオンする。ここで、供給バルブ３２の
イン側には、圧力調整手段、具体的には減圧器３１が取
り付けられており、予め、圧縮空気を減圧することによ
って圧力調整を行なってある。なお、好ましくは、熱風
用ヒータ３３が所定の温度になってから、供給バルブ３
２を開くと良い。これにより、熱風用ヒータ３３が所定
の温度になる前に供給バルブ３２が開かれて、温度の低
い風が吹き出ることを防止することができる。予備加熱
タイマー１５７に設定した時間が経過すると、熱風用ヒ
ータ３３がオフし供給バルブ３２が閉じられる。

【００６２】次に、噴流モータ及び排気ファンを駆動さ
せる。ここで、噴流モータは、ホールド回転数調整用ダ
イヤル１５９で設定された回転数で回転する。

【００６３】次に、半田噴流タイマー１５６が起動し、
時間設定がされていないときは、噴流モータはホールド
回転数調整用ダイヤル１５９で設定された回転数を維持
する。また、時間設定がされているときは、噴流モータ
がフロー回転数調整用ダイヤル１５８で設定した回転数
で回転し、半田５をノズル２２１から噴流させる。そし
て、制御部は、設定された時間が経過すると、噴流モー
タの回転数をフロー回転数調整用ダイヤル１５８で設定
した回転数に切り替える。

【００６４】ここで、スローダウンタイム調整つまみ１
６１で噴流モータの回転数をスローダウンさせる時間を
設定してないときは、瞬間的に、回転数が切り替わる
が、この時間を設定してあるときは、モータコンデンサ
により、噴流モータの回転数をスローダウンさせること
ができる。

【００６５】そして、セレクトスイッチ１６０がＭＡＮ
ＵＡＬを選択してあるときは、スタートランプが消灯し
ワンサイクルの動作が終了する。また、セレクトスイッ
チ１６０がＡＵＴＯを選択してあるときは、制御部に入
力してある所定時間が経過したのちにカバー１４を開
き、所定の位置までカバー１４開いたことをセンサーで
確認し、スタートランプが消灯しワンサイクルの動作が
終了する。

【００６６】以上説明したように、本発明の半田付け方
法によれば、減圧器３１により圧縮空気、好ましくは、
圧縮された窒素ガス４を圧力調整し、さらに、制御部に
よって制御される供給バルブ３２が自動的に開閉し、熱
風用ヒータ３３により加熱し、吹き出し口３５からフラ
ンジ２２の注入口２２２に注入することにより、熱風を
電気回路基板２の電子部品３が半田付けされる部分だけ
に、効率良く吹き付けることができる。したがって、半
田付け品質を改善することができるとともに、予備加熱
する必要のない部分を加熱しないので、熱ストレスによ
るダメージの危険性を低減できる。また、予備加熱の必
要な部分だけを加熱するので、加熱手段等を小型化する
ことができ、さらに、電気使用量を削減することができ
る。

【００６７】また、予備加熱に不活性ガス、具体的に
は、窒素ガス４を使用することにより、電気回路基板２
のパッドの酸化を防止することができるとともに、フラ
ンジ２２内の半田５の酸化を効率良く防止することがで
き、半田付け品質を向上させることができる。

【００６８】上述した三つの実施形態において、本発明
を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明
は、種々の変更例を含むものである。つまり、第二実施
形態において二個の吹き出し口３５と二個の注入口２２
２の実施形態について説明したが、各二個に限定するも
のではなく、例えば、三個の吹き出し口３５と二個の注
入口２２２とし、一個の吹き出し口３５からの窒素ガス
４は半田槽１１に供給する構造としても良い。また、第
一実施形態における予備加熱手段３０は、上記構造に限
定するものではなく、例えば、圧縮されたガス、減圧器
３１及び供給バルブ３２の代わりに送風機を用いる構造
としも良い。

【００６９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、電気回路基板の必要な部分だけを効率良く予備
加熱できるので、半田付け品質の改善ができるととも
に、余分な加熱を行なわないので、熱ストレスによる長
期的信頼性が低下する危険性を削減できる。また、別個
の予備加熱装置を必要としないので、作業スペースの省
スペース化を行なうことができるとともに、必要な部分
だけを加熱するので、加熱手段を小型化でき、結果的に
半田噴流装置を小型化することができる。また、電気回
路基板を局所噴流用治具２０の載置台２１３に載置する
だけで、予備加熱と半田付けをワンサイクルで行なうこ
とができるので、電気回路基板を予備加熱装置に取り置
きする作業を削減できるので生産性を改善することがで
きる。

【００７０】さらに、予備加熱に不活性ガス、具体的に
は、窒素ガスを使用することにより、予備加熱における
電気回路基板のパッドの酸化を防止して、半田付け品質
を向上することができる。また、フランジ内の半田の酸
化を効率良く防止することができ、ブリッジ不良等を削
減することができる。また、半田が酸化しやすい高温状
態で使用しなければならない鉛未使用半田に対しても、
効果的に酸化防止を行なうことができ、半田付け品質の
改善を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第一実施形態における半田噴流装置の
外観斜視図を示してある。

【図２】図２は、第一実施形態における半田噴流装置の
要部の模式図を示してある。

【図３】図３は、第一実施形態における半田噴流装置の
予備加熱状態における要部の模式断面図を示してある。

【図４】図４は、第一実施形態における半田噴流装置の
半田付け状態における要部の模式断面図を示してある。

【図５】図５は、第二実施形態における半田噴流装置の
要部の模式図を示してある。

【図６】図６は、本発明の半田付け方法に係るフローチ
ャートを示してある。

【図７】図７は、本発明の半田付け方法に係るフローチ
ャートを示してある。

【図８】図８は、本発明の半田付け方法に係るフローチ
ャートを示してある。

【図９】図９は、本発明の半田付け方法に係るフローチ
ャートを示してある。

【符号の説明】

１半田噴流装置２電気回路基板３電子部品４窒素ガス１０半田噴流装置本体１１半田槽１２半田供給装置１３半田吹き出し口１４カバー１５制御パネル部２０局所噴流用治具２１架台２２フランジ３０予備加熱手段３１減圧器３２供給バルブ３３熱風用ヒータ３４コントローラ３５吹き出し口１１１半田槽ヒータ１１２半田温度センサー１２１ポンプ部１２２動力伝達手段１４１クランプピン１４２クランプ１４３排気ファン吸引口１４３ａ排気ファン吸引口１４４部品押え１５１メインスイッチ１５２週間タイマー１５３スタートボタン１５４非常停止ボタン１５５半田温度調節器１５６半田噴流タイマー１５７予備加熱タイマー１５８フロー回転数調整用ダイヤル１５９ホールド回転数調整用ダイヤル１６０セレクトスイッチ１６１スローダウンタイム調整つまみ２１１取手２１２補強部材２１３載置台２２１ノズル２２２注入口２２３半田吸い込み口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半田槽、半田供給装置、半田吹き出し
口、半田付けされる電気回路基板を空間的に覆うカバー
及び半田温度等を制御する制御手段からなる半田噴流装
置本体、並びに、前記電気回路基板の電子部品を挿入し
てある箇所に半田を吹き付けるノズルが突設されたフラ
ンジ及び前記電気回路基板を載置する架台とを一体構造
とした局所噴流用治具から構成される半田噴流装置にお
いて、前記ノズルから前記電子部品を挿入してある箇所に予備
加熱手段からのガスを吹き付ける構成としたことを特徴
とする半田噴流装置。
【請求項２】前記フランジの注入口に前記予備加熱手
段の吹き出し口が接続し、かつ、前記吹き出し口と前記
注入口との接続部に隙間を設けたことを特徴とする請求
項１記載の半田噴流装置。
【請求項３】前記ノズルを複数設けた場合に、各ノズ
ルから前記注入口までの距離をほぼ等しくなるように配
設したことを特徴とする請求項１または２記載の半田噴
流装置。
【請求項４】前記ガスを半田の酸化を防止する不活性
ガスとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一
項記載の半田噴流装置。
【請求項５】前記半田槽内にも前記不活性ガスを吹き
出す吹き出し口を設けたことを特徴とする請求項４記載
の半田噴流装置。
【請求項６】半田槽、半田供給装置、半田吹き出し
口、半田付けされる電気回路基板を空間的に覆うカバー
及び半田温度等を制御する制御手段からなる半田噴流装
置本体、並びに、前記電気回路基板の電子部品を挿入し
てある箇所に半田を吹き付けるノズルが突設されたフラ
ンジ及び前記電気回路基板を載置する架台とを一体構造
とした局所噴流用治具から構成される半田噴流装置を用
いた電子部品の半田付け方法において、前記ノズルから前記電子部品を挿入してある箇所に予備
加熱したガスを吹き付けることを特徴とする電子部品の
半田付け方法。
【請求項７】前記圧縮空気を半田の酸化を防止する不
活性ガスとしたことを特徴とする請求項６記載の電子部
品の半田付け方法。
【請求項８】前記不活性ガスを前記注入口と前記半田
槽内に注入することを特徴とした請求項７記載の電子部
品の半田付け方法。