JP2002059261A - はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指向性が強く、かつ、ドロス等が付着し難く
安定した形状の噴流波を形成することが可能であり、は
んだ付け品質が良好で安定したはんだ付けを行うことが
できるフロー式のはんだ付け装置を実現すること。 【解決手段】 ノズル体８に設けた噴流孔９の吹き口１
０から溶融はんだ２を噴流して噴流波１１を形成する。
この噴流孔９を錐状に設けるとともに吹き口１０の直径
をノズル体８の板厚ｔ以下であり、錐状の噴流孔９のテ
ーパ角が４５°以下に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を搭載し
たプリント配線板のような板状の被はんだ付けワークの
被はんだ付け部に溶融はんだの噴流波を供給すること
で、この被はんだ付け部のはんだ付けを行うはんだ付け
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板をはんだ付けする際に、
その被はんだ付け部に十分に溶融はんだを供給して良好
な濡れ性を得ることが必要である。すなわち、被はんだ
付け部の良好な電気的接続性と十分な強度の機械的接続
性とを満足する上で必要だからである。また、多層プリ
ント配線板においては、各層間を接続するスルーホール
内に十分にはんだが充填されることが必要である。プリ
ント配線板の被はんだ付け部に溶融はんだを供給するた
めの噴流波を接触させるフロー式はんだ付け装置では、
噴流波とプリント配線板との接触の状態が特に重要であ
る。すなわち、プリント配線板の被はんだ付け部に接触
する溶融はんだの流れ方向や噴流の動圧方向により、こ
の被はんだ付け部のはんだ濡れ性が影響を受けるからで
ある。

【０００３】特にプリント配線板にチップ型電子部品が
搭載され、その被はんだ付け面に３次元構造の立体的形
状を形成したプリント配線板では、それら立体的形状を
形成した被はんだ付け面の隅部に形成された被はんだ付
け部に溶融はんだを確実に供給する必要がある。そのた
め、噴流の指向性が強くその動圧が大きい噴流波が求め
られる。同様に、スルーホール内に十分に溶融はんだを
充墳するためには、このスルーホールに動圧の大きい噴
流を吹き当てるようにして流す必要がある。

【０００４】このような要求を実現した技術に、特公平
１−３４７１２号公報の技術がある。この技術は、筒状
で長尺状の噴流孔から指向性の強い噴流によって成る噴
流波を形成しておいて、さらにこの噴流波をプリント配
線板の搬送方向に対して交差する方向に揺動運動するよ
うに構成された技術である。

【０００５】このような、指向性の強い噴流の揺動運動
により、プリント配線板の被はんだ付け部やスルーホー
ルに噴流の大きな動圧とスイングによる動圧とが加わる
ようになり、しかも、これらの動圧はその方向が異なる
方向を向いているので、プリント配線板の各被はんだ付
け部に溶融はんだを供給し易いのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、筒状で長尺状
の噴流孔から溶融はんだを噴流して噴流波を形成するよ
うに構成しているため、この噴流孔にドロス等の不純物
が付着し易く、この付着により噴流孔を通る溶融はんだ
の流量が減少したり変動したりして、その吹き口から噴
流する溶融はんだとそれにより形成される噴流波の波高
が低下したり、その形状が不安定に変動し易くなる問題
がある。ひいては、被はんだ付けワークであるプリント
配線板のはんだ付け品質が不安定に変動することにな
る。

【０００７】本発明の目的は、指向性の強い噴流とこの
噴流により形成される流れ方向の指向性が強い噴流波を
形成することが可能であり、かつ、ドロス等が付着し難
く安定した噴流波を形成することができるはんだ付け装
置を実現し、はんだ付け品質が良好で安定したはんだ付
けを行うことができるはんだ付け装置を実現することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のはんだ付け装置
は、噴流孔の吹き口から噴流する溶融はんだに強い指向
性を維持しつつドロス等が付着し難い噴流孔の形状と大
きさを規定したところに特徴がある。

【０００９】（１）複数の噴流孔とその吹き口が設けら
れたノズル体の前記吹き口から溶融はんだを噴流させて
噴流波を形成するはんだ付け装置において、前記噴流孔
は前記ノズル体に錐状に設けられるとともに前記吹き口
の直径が前記ノズル体の板厚以下であり錐状の前記噴流
孔のテーパ角が４５°以下に設けるように構成する。こ
のように溶融はんだの噴流孔を構成することにより、筒
状で長尺状の噴流孔の吹き口から溶融はんだを噴流した
場合と同様の指向性を有する噴流と噴流波が得られる。
また、噴流孔を錐状に構成することにより溶融はんだが
流れ易くなり、ドロス等が付着し難くなる。

【００１０】したがって、プリント配線板等の被はんだ
付けワークの被はんだ付け部に確実に溶融はんだを供給
して良好なはんだ付け品質を確保することができるとと
もに、安定したはんだ付けを行うことができるようにな
る。

【００１１】（２）複数の噴流孔とその吹き口が複数の
列状に並べて設けられたノズル体の前記吹き口から溶融
はんだを噴流させて噴流波を形成するはんだ付け装置に
おいて、前記噴流孔は前記ノズル体に錐状に設けられる
とともに錐状の前記噴流孔の中心軸が前記列ごとに互い
に異なる方向を向けて設けられかつその吹き口の直径が
前記ノズル体の板厚以下であり錐状の前記噴流孔のテー
パ角が４５°以下に設けるように構成する。

【００１２】このように構成することにより、前記
（１）の作用に加えて異なる方向に指向性を有する複数
の噴流が噴流波として形成され、一層複雑な３次元形状
を呈する被はんだ付け部に確実に溶融はんだを供給する
ことができるようになる。その結果、一層はんだ付け品
質が良好で安定なはんだ付けが行えるようになる。

【００１３】（３）前記（１）または（２）のはんだ付
け装置において、前記ノズル体を揺動する揺動手段を備
えるように構成する。

【００１４】このように構成することにより、前記
（１）または（２）の作用に加えて、噴流の動圧の他
に、揺動による動圧も被はんだ付け部に加わるようにな
り、さらに複雑な３次元形状を呈する被はんだ付け部に
確実に溶融はんだを供給することができるようになる。
また、ノズル体が揺動しているのでこのノズル体に設け
られた噴流孔にドロス等が付着しなくなり、前記（１）
および（２）よりも確実にドロス等の付着を防止するこ
とができるようになる。

【００１５】その結果、きわめて品質の良いはんだ付け
作業をさらに安定して行うことができるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のはんだ付け装置は、次の
ような実施形態例において実施することができる。な
お、被はんだ付けワークは、多数の電子部品（チップ型
電子部品やリード型電子部品、機構部品、等々）を搭載
したプリント配線板であり、搬送コンベアにより搬送さ
れながらその被はんだ付け面（通常は下方側の面）を溶
融はんだの噴流波に接触させてはんだ付けが行われる。

【００１７】（１）構成 図１ないし図３を参照して、本発明にかかるはんだ付け
装置の実施形態例の構成を説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施形態例のはんだ付け
装置をプリント配線板の搬送方向に対して直交する方向
に切断して見た端面図である。また、図２は、図１のは
んだ付け装置を上方から見た図である。さらに図３は、
ノズル体の詳細を説明するための図であり、図３（ａ）
は、図１のＩ−Ｉ断面を示す図、（ｂ）は、ノズル体の
平面図である。

【００１９】すなわち、はんだ槽１には図示しないヒー
タによって溶融状態のはんだ（溶融はんだ）２が収容し
てあり、この溶融はんだ２をモータ３により駆動された
ポンプ４により吸い込み口５から吸い込んで吐出口６を
介して吹き口体７に供給し、この吹き口体７の先端に設
けたノズル体８の噴流孔９を通りその吹き口１０から噴
流させて噴流波１１を形成する構成である。なお、吹き
口体７に設けた整流板１２は多数の孔１２ａを有する多
孔板により構成され、ポンプ４から供給された溶融はん
だ２の流れの速度と方向を揃えるように作用する。な
お、吹き口体７はチャンバ１３に設けられている。

【００２０】ノズル体８は矢印Ｂ方向に摺動可能に吹き
口体７に設けられている。また、図３に示すように、こ
のノズル体８には長孔状で錐状の噴流孔９とその吹き口
１０が、平面において２列に千鳥状に設けてあり、この
錐状の噴流孔９の中心軸はプリント配線板２１の搬送方
向Ａに対して矢印Ｃで示すような順行する方向と矢印Ｄ
で示すような逆行する方向とに２列で「ハ」の字状に穿
孔し設けてある。

【００２１】なお、図１〜図３に例示した本実施形態例
では、噴流孔９は、その中心軸に垂直な断面がほぼ円形
状で、その吹き口１０の直径はノズル体８の板厚ｔの約
１／２の大きさであり、錐状の噴流孔９のテーパ角は約
３５°に穿設してある。なお、錐状の噴流孔９の中心軸
を図３（ａ）に示すように「ハ」の字状に設けると、吹
き口１０の形状はやや楕円状になるが、本実施形態例で
は、その短径を直径とする。これは、後述の図５に示す
実施形態例についても同様である。

【００２２】さらに、図１および図２に示すように、ノ
ズル体８はアクチュエータにより矢印Ｂ方向に移動し揺
動するように構成してある。このアクチュエータはクラ
ンク機構２０により構成してある。

【００２３】すなわち、クランク機構２０は、ギア１４
ａを有するモータ１４により回転駆動されたクランクホ
イール１５およびこのクランクホイール１５に連結され
たクランクアーム１６およびこのクランクアーム１６と
ノズル体８とを連結するロッド１７と、このロッド１７
の矢印Ｂ方向の直線揺動運動を案内するリニアベアリン
グ１８とからなり、ノズル体８を矢印Ｂ方向に移動して
揺動運動を行う。なお、この揺動運動の移動方向Ｂはプ
リント配線板２１の搬送方向Ａに対して交差する方向と
なるように構成してある。

【００２４】なお、アクチュエータの他の例としては、
図示しないが、リニアモータを使用したリニアアクチュ
エータや流体圧シリンダ等がある。リニアモータを使用
したリニアアクチュエータは、その駆動周波数や駆動方
向を制御することにより複雑な往復パターンや往復速度
を自由に選択して往復移動駆動を行うことが可能とな
り、便利である。

【００２５】また、板状の被はんだ付けワークであるプ
リント配線板２１は、図２および図３（ａ）に例示する
ように、具体的には図示しないが通常使用されている搬
送コンベア２２によりその両側端部を保持されて矢印Ａ
方向に搬送され、噴流波１１に接触するように構成して
ある。

【００２６】（２）作動 以上のように構成された本実施形態例のはんだ付け装置
の作動を説明する。

【００２７】ポンプ４によって供給された溶融はんだ２
は、吹き口体７において整流板１２により整流されて流
れの方向と速度が揃えられ、ノズル体８の噴流孔９を通
って吹き口１０から噴流し噴流波１１を形成する。

【００２８】この溶融はんだ２の噴流に際して、噴流孔
９の吹き口１０の直径はノズル体８の板厚ｔの約１／２
の大きさであり、錐状の噴流孔９のテーパ角は約３５°
に穿設してあるので、この吹き口１０から噴流する溶融
はんだ２は、その噴流の指向性が保たれたまま放物線状
に噴流して噴流波１１を形成し、指向性の強い噴流によ
る強い動圧をプリント配線板２１の被はんだ付け面に供
給することができる。

【００２９】この噴流の指向性は、噴流孔９が筒状で長
尺状の場合に確保される。そのため、噴流孔９の吹き口
１０の大きさはノズル体８の板厚ｔ以下の大きさにする
必要がある。吹き口１０の大きさ（直径）が板厚ｔ以上
になると、吹き口１０から噴流した溶融はんだ２が放射
状に広がるように流れ、指向性の強い安定した噴流、ひ
いてはその噴流波１１を得ることができず、噴流形状や
噴流波１１の形状が不安定に変化するようになる。

【００３０】また、この噴流の指向性は噴流孔９が筒状
で長尺状の場合に確保されるので、錐状の噴流孔９のテ
ーパ角は小さい方が良いのであるが、逆にテーパ角が大
きい方が溶融はんだが流れ易くなりドロス等が付着し難
くい。そして、図４に示すようにこのテーパ角が４５°
を越えると噴流の指向性が極端に悪くなり、噴流孔９の
吹き口１０から噴流した溶融はんだ２が放射状に広がっ
て流れるようになり、指向性の強い安定した噴流ひいて
は指向性の安定した噴流波１１を得ることができず、噴
流形状や噴流波１１の形状が不安定に変化するようにな
る。

【００３１】図４は、噴流孔のテーパ角および吹き口の
直径／板厚の変化に対する噴流波の指向性を説明する図
である。図４（ａ）は、吹き口が直径と板厚とが等しい
状態で、テーパ角を１５°から７５°まで変えたときの
噴流状態であり、図４（ｂ）は、テーパ角が４５°の状
態で直径／板厚を０．５から２．５まで変えたときの噴
流状態である。なお、図４において、○印は噴流の指向
性が安定していて良好な状態、△印はやや安定、また×
印は不安定の状態であることを表わしている。

【００３２】なお、前述のように、錐状の噴流孔９の中
心軸を図３（ａ）に示すように「ハ」の字状に設ける
と、吹き口１０の形状はやや楕円状になるが、この場合
には、その短径を直径としている。

【００３３】この結果より、ノズル体８に設ける噴流孔
９とその吹き口１０の形状は、吹き口１０の大きさをノ
ズル体８の板厚ｔ以下に設け、噴流孔９のテーパ角を４
５°以下に設けることにより、指向性の強い安定した噴
流ひいては指向性の強い噴流形状や噴流波１１の形状
で、かつ形状の安定した噴流波１１を得ることができ
る。しかも、噴流孔９にドロス等が付着しないので、経
時的に安定した噴流と噴流波１１を得ることができるよ
うになる。

【００３４】また、図１および図２に示すように、アク
チュエータによりノズル体８を矢印Ｂ方向に移動させて
揺動させる。したがって、プリント配線板２１の被はん
だ付け部には、図３（ａ）に示すように「ハ」の字状に
噴流の動圧が加えられるとともに、図３（ａ）の図面に
垂直方向（図１の矢印Ｂ方向）の揺動による動圧も加え
られ、チップ型電子部品や異形部品、機構部品、リード
部品、等々が搭載されて３次元構造の立体的形状を採る
被はんだ付け部に、種々の方向から指向性が強く動圧の
強い噴流波１１を供給することができるとともに揺動に
よる動圧も加えられ、確実に被はんだ付け部に溶融はん
だ２を供給することができるようになる。

【００３５】また、このノズル体８をアクチュエータに
より揺動させているので、錐状の噴流孔９にドロス等が
付着できなくなり、長期間にわたって安定した噴流と噴
流波１１を得ることができるようになる。したがって、
品質の良いはんだ付けを長期間にわたって維持すること
ができるようになる。

【００３６】このように、本実施形態例のはんだ付け装
置においては、ドロス等の酸化物が噴流孔９に付着し難
いので、酸化し易い鉛フリーはんだ、特に錫−亜鉛系は
んだを使用する場合において好適である。すなわち、錫
−亜鉛系はんだ中の亜鉛は酸化しやすいので、フロー式
はんだ付け装置では多量の酸化物を発生しやすい。しか
も、この酸化物は他のはんだに比べて固い特徴がある。
しかし、本実施形態例のはんだ付け装置では、噴流波１
１の形成に際して溶融はんだ２が循環（はんだ槽１→ポ
ンプ４→吹き口体７→ノズル体８→噴流波１１→はんだ
槽１）する際に、このような酸化物によるドロスが巻き
込まれても、ノズル体８の噴流孔９に付着することがな
く、安定したはんだ付けを行うことができるようにな
る。

【００３７】（３）その他の実施形態例 前記実施形態例（図１〜図３）においては、横断面が台
形形状のノズル体８に噴流孔９と吹き口１０を設けた例
を説明した。これは吹き口１０から噴流した溶融はんだ
２が噴流波１１を形成した後に直ちにその斜面から流れ
落ちて、噴流波１１を形成する溶融はんだ２の流れの障
害とならないようにするための構成であり、これによ
り、吹き口１０から噴流した溶融はんだ２により形成さ
れる噴流波１１の形状を安定化することができるのであ
る。

【００３８】次に、図５を参照して、本発明にかかるは
んだ付け装置の他の実施形態例を説明する。

【００３９】図５は、横断面が円弧状の形状のノズル体
を使用した実施形態例を示す図である。すなわち、図５
の円弧状の形状のノズル体８ａにおいても同様に、吹き
口１０から噴流した溶融はんだ２は直ちにその円弧状斜
面を流れ落ちる。したがって、前記実施形態例と同様
に、吹き口１０から噴流した溶融はんだ２により形成さ
れる噴流波１１の形状を安定化することができる。

【００４０】なお、図５に示す実施形態例においては、
吹き口１０の大きさ（直径）はノズル体８ａの板厚ｔ_a
の約１／２であり、錐状の噴流孔９のテーパ角は約２０
°である。そして、他の構成は図３と同様であるので、
説明を省略する。

【００４１】したがって、前記実施形態例と同様に、噴
流および噴流波１１の流れに強い指向性を維持しながら
も錐状の噴流孔９にドロス等が付着できなくなり、長期
間にわたって安定した噴流と噴流波１１を得ることがで
きるようになる。したがって、品質の良いはんだを付け
を長期間にわたって維持することができるようになる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明にかかるはんだ付け
装置によれば、指向性の強い噴流とこの噴流により形成
される流れ方向の指向性が強い噴流波を形成することが
可能であり、かつ、ドロス等が噴流孔に付着し難く安定
した噴流波を形成することができるようになる。

【００４３】したがって、立体的形状を採り溶融はんだ
が流れ込み難い被はんだ付け部に確実に溶融はんだを供
給することができるようになり、品質の良いはんだ付け
を行うことができるようになる。しかも、ドロス等が噴
流孔に付着しなくなるので、この噴流および噴流波を長
期間にわたって安定に維持することができるようにな
り、品質が良く安定したはんだ付けを行うことができる
ようになる。

【００４４】また、噴流孔の中心軸の方向に色々な方向
を与えることにより、被はんだ付け部に色々な方向から
確実に溶融はんだを供給することができる。

【００４５】また、ノズル体を揺動させることにより、
その揺動方向からも溶融はんだを供給することができる
ようになり、一層確実に被はんだ付け部に溶融はんだを
供給することができるようになる。しかも、このノズル
体の揺動により，ノズル体に設けた錐状の噴流孔にドロ
ス等が付着しなくなり、極めて長期間にわたって品質の
良いはんだ付けを安定して行うことができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例のはんだ付け装置をプリン
ト配線板の搬送方向に対して直交する方向に切断して見
た端面図である。

【図２】図１のはんだ付け装置を上方から見た図であ
る。

【図３】ノズル体の詳細を説明するための図である。

【図４】テーパ角および吹き口の直径／板厚の変化に対
する噴流波の指向性を説明する図である。

【図５】横断面が円孤状の形状のノズル体を使用した実
施形態例を示す図である。

【符号の説明】

１ はんだ槽 ２ 溶融はんだ ３ モータ ４ ポンプ ５ 吸い込み口 ６ 吐出口 ７ 吹き口体 ８，８ａ ノズル体 ９ 噴流孔 １０ 吹き口 １１ 噴流波 １２ 整流板 １２ａ 孔 １３ チャンバ １４ モータ １４ａ ギア部 １５ クランクホイール １６ クランクアーム １７ ロッド １８ リニアベアリング ２０ クランク機構 ２１ プリント配線板 ２２ 搬送コンベア

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の噴流孔とその吹き口が設けられた
   ノズル体の前記吹き口から溶融はんだを噴流させて噴流
   波を形成するはんだ付け装置において、 前記噴流孔は前記ノズル体に錐状に設けられるとともに
   前記吹き口の直径が前記ノズル体の板厚以下であり錐状
   の前記噴流孔のテーパ角が４５°以下に設けられて成る
   ことを特徴とするはんだ付け装置。
2. 【請求項２】 複数の噴流孔とその吹き口が複数の列状
   に並べて設けられたノズル体の前記吹き口から溶融はん
   だを噴流させて噴流波を形成するはんだ付け装置におい
   て、 前記噴流孔は前記ノズル体に錐状に設けられるとともに
   錐状の前記噴流孔の中心軸が前記列ごとに互いに異なる
   方向を向けて設けられかつその吹き口の直径が前記ノズ
   ル体の板厚以下であり錐状の前記噴流孔のテーパ角が４
   ５°以下に設けられて成ることを特徴とするはんだ付け
   装置。
3. 【請求項３】 前記ノズル体を揺動する揺動手段を備え
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載のはん
   だ付け装置。