JP2002134897A - プリント基板のはんだ付け方法および噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のジェット噴流ノズルを備えた噴流はんだ
槽でプリント基板のはんだ付けを行なうと、スルーホー
ルにはんだが充分に侵入しなかったり、ブリッジを形成
すしたりすることがあった。本発明は、スルーホールに
完全にはんだを侵入させ、またブリッジの発生をなくす
ことができるはんだ付け方法と噴流はんだ槽を提供する
ことにある。 【解決手段】本発明のはんだ付け方法は、一次噴流ノズ
ルから荒れた状態のジェット噴流をプリント基板に対し
て傾斜した方向から噴流させてはんだ付けするものであ
る。また本発明の噴流はんだ槽は、一時噴流ノズルのノ
ズル口が斜め上方に向いたスリット状となっており、し
かもノズル内には荒波手段が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動はんだ付け装
置の噴流ノズルでプリント基板をはんだ付けする方法、
および自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】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、冷却機等のはんだ処理装
置が設置されており、これらのはんだ処理装置上を搬送
装置であるコンベアが一対平行して走行している。自動
はんだ付け装置でのプリント基板のはんだ付けは、一対
のコンベア間でプリント基板を保持してはんだ付け処理
装置上を走行させながら、フラクサーでフラックス塗
布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの
付着を行ない、最後の冷却機で冷却して終了する。

【０００３】プリント基板のはんだ付けは、プリント基
板の表面からスルーホールに電子部品のリードを挿入
し、該リードとスルーホール間をはんだで接続したり、
プリント基板の裏面に搭載された電子部品の電極とプリ
ント基板のランドとを接続したりすることで行なわれる
ため、溶融はんだは細いスルーホール内や角張った電子
部品の隅部に十分に侵入しないと、はんだの付着しない
未はんだとなってしまう。

【０００４】一般にプリント基板にはんだを付着させる
噴流はんだ槽には、溶融はんだを荒れた状態で噴流させ
る一次噴流ノズルと、溶融はんだを穏やかな状態で噴流
させる二次噴流ノズルが設置されている。この一次噴流
ノズルは、波が荒れているためプリント基板のスルーホ
ールや電子部品の隅部にはんだが侵入しやすく、未はん
だをなくすことができるものである。一次噴流ノズルの
荒れた波は、確かに未はんだをなくすことはできるが、
溶融はんだは荒れた状態ではんだ付け部に付着するた
め、はんだ付け部にツララやブリッジが形成されてしま
う。プリント基板にツララが形成されると、その尖った
先端から放電が起こって電子機器を破壊することがあ
り、またブリッジが形成されると電子回路を短絡させて
電子機器の機能を損なうことがある。そこで一次噴流ノ
ズルで発生したツララやブリッジ等を修正するのが二次
噴流ノズルである。二次噴流ノズルからは溶融はんだが
穏やかな状態で噴流するため、ツララやブリッジ等を再
溶融させて不要なはんだを除去することができる。

【０００５】従来の噴流はんだ槽に設置された一次噴流
ノズルはノズル内やノズル頂部に荒波手段を設置し、該
荒波手段を外部からモーターで駆動させるものであっ
た。例えば特公昭６２−４６２７０号では一次噴流ノズ
ルの内部に多数の羽根が取り付けられた揺動体を設置
し、該揺動体をモーターで回転させたり往復動させたり
することにより、一次噴流ノズルから噴流する波を荒ら
すものである。また特公昭６２−３５８５７号では多数
の穴が穿接された円筒体を一次噴流ノズルの頂部に設置
し、該穴から溶融はんだを噴流させるとともに円筒体を
往復動させることにより波を荒らすものである。

【０００６】ところで荒波手段を回転させたり往復動さ
せたりするためにはモーターのような駆動装置が必要で
あるが、モーターを高温となった噴流はんだ槽に設置す
ると、はんだ槽からの熱の影響でモーターの回転速度が
刻々と変わって噴流状態を不安定にするばかりでなく、
モーターが故障しやすくなるという問題があった。また
噴流する溶融はんだを外部の力で荒らすと、どうしても
溶融はんだの波がぶつかり合って小さな粒状のはんだを
飛散させる。この粒状はんだがプリント基板の狭い導体
間に付着すると短絡を起こし、また絶縁不良となって電
子機器の機能を損なうようになる。つまり一次噴流ノズ
ルではスルーホール内や隅部に溶融はんだを完全に侵入
させることは当然の条件であるが、粒状はんだを飛散さ
せないことも重要な条件となっている。

【０００７】外部から駆動させる荒波手段を噴流ノズル
に設置すると粒状はんだの飛散が起こることから、外部
から荒波手段を駆動させない一次噴流ノズルも提案され
ている(参照：特開昭５８−１７８５９３号)。この荒波
手段を用いない一次噴流ノズルとは、所謂ジェット噴流
ノズルと称し、狭い噴流口から溶融はんだを勢いよく噴
流させるものである。

【０００８】ここで従来のジェット噴流ノズルを備えた
噴流はんだ槽およびこのはんだ槽を用いたはんだ付け方
法について説明する。図４は従来の噴流はんだ槽の正面
断面図、図５は従来の噴流はんだ槽に使用されているジ
ェット噴流ノズルの拡大断面図である。

【０００９】図４、５では、噴流はんだ槽の本体１内
に、はんだ２が投入されており、使用時には図示しない
ヒーターではんだを溶融させるとともに一定温度に保持
する。本体１の内部にはジェット噴流ノズルの一次噴流
ノズル３と二次噴流ノズル４が設置されている。これら
一次噴流ノズル３と二次噴流ノズル４にはポンプ５によ
り溶融はんだ２が矢印のように送られ、一次噴流ノズル
口６、および二次噴流ノズル口７から噴流されるもので
ある。

【００１０】一次噴流ノズル３は、進入側ノズル板８、
退出側ノズル板９および図示しない一対の側壁ノズル板
で構成されている。噴流口６は間隔が狭いスリット状で
あり、しかも該スリット状のノズル口が上方を通過する
プリント基板Ｐに対して傾斜した方向に向いている。ポ
ンプ５で送られてきた溶融はんだ２が一次噴流ノズル３
から噴流される状態は、図５に示すように全く乱れのな
いきれいな整流である。

【００１１】二次噴流ノズル４は、噴流口７が進入側ノ
ズル板１０、退出側ノズル板１１、および図示しない一
対の側壁ノズル板から構成されている。二次噴流ノズル
口７は前述一次噴流ノズル口６の横巾よりも広い横巾と
なっている。また退出側ノズル板１１には巾が広く端部
に立ち上がりを有するリヤフォーマー１２が設置されて
おり、進入側ノズル板１０には巾の狭いフロントフォー
マー１３が設置されている。この二次噴流ノズルから
は、溶融はんだが乱れのない穏やかな状態で噴流するよ
うになっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来のジェッ
ト噴流ノズルでプリント基板のはんだ付けを行なうと、
プリント基板に搭載された電子部品に対して、部分的に
はんだの付着しない未はんだが発生したり、電子部品の
リードを挿入したスルーホール内にはんだが充分に上方
まで侵入したりしないことがあった。本発明は、ジェッ
ト噴流ノズルを使用するにもかかわらず電子部品の搭載
方向に関係なく、全てのはんだ付け部に必ずはんだを付
着させることができ、しかもスルーホールの上方までは
んだを充分に侵入させることができるはんだ付け方法、
および噴流はんだ槽を提供することにある。

【００１３】本発明者は、従来のジェット噴流ノズルで
はんだ付けしたときに未はんだを発生させたり、スルー
ホール内にはんだを侵入させることができなかったりす
る原因について鋭意研究を重ねた結果、従来のジェット
噴流ノズルは噴流状態があまりにもきれいな整流である
ため、未はんだやスルーホール内への侵入を十分に行な
えさせないことが分かった。

【００１４】つまり従来のジェット噴流ノズルを備えた
噴流はんだ槽では、プリント基板に搭載された電子部品
の一方に溶融はんだを当てても、溶融はんだが整流状態
であるため溶融はんだが当たった部分だけに付着し、溶
融はんだは電子部品に当たった後、電子部品に沿って流
動して溶融はんだの当たらない裏側には付着しない。ま
た如何に溶融はんだに勢いがあっても整流はスルーホー
ルの奥方まで溶融はんだを侵入させることができないも
のである。

【００１５】本発明者は、ジェット噴流ノズルにおける
上記の未はんだをなくしたり、スルーホール内へのはん
だの侵入を充分に行なわしめるためには、噴流する溶融
はんだに勢いを付けるとともに、溶融はんだを乱流状態
にすればよいことに着目して本発明を完成させた。

【００１６】本発明の第１発明は、乱流形成手段が設置
された一次噴流ノズルから荒れた状態の溶融はんだを走
行するプリント基板に対して傾斜させた方向から勢いよ
く噴流させるとともに、該荒れた状態で噴流する溶融は
んだにプリント基板のはんだ付け面を接触させた後、二
次噴流ノズルから噴流する穏やかな溶融はんだの流れに
接触させてはんだ付けすることを特徴とするプリント基
板のはんだ付け方法である。

【００１７】そして本発明の第２発明は、一次噴流ノズ
ルは進入側ノズル板、退出側ノズル板および一対の側壁
ノズル板から構成されており、該一次噴流ノズルのノズ
ル口は斜め上方に向いたスリット状になっているととも
に、一次噴流ノズル内には乱流形成手段が設置されてい
ることを特徴とする噴流はんだ槽である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明では、一次噴流ノズルから
は勢いがあって、しかも荒れた状態の溶融はんだをプリ
ント基板に対して傾斜させた状態でプリント基板に当て
る。すると勢いよく噴流する溶融はんだは、上昇傾斜し
て走行するプリント基板に対して強く当たるため、スル
ーホールや電子部品の隅部に侵入しやすくなり、またこ
の噴流はんだは荒れているため、溶融はんだが直接当た
らないような電子部品の裏側にも荒れた状態の溶融はん
だは容易に回り込んでいく。

【００１９】本発明の噴流はんだ槽は、一次噴流ノズル
が溶融はんだを勢いよく噴流するように噴流口が狭いス
リットになっており、また溶融はんだの噴流方向をプリ
ント基板に対して傾斜した方向となっている。スリット
下部には段差が形成されており、該段差の部分で整流が
乱流に変えられる。

【００２０】本発明の噴流はんだ槽は、一次噴流ノズル
の噴流口上部内側に乱流形成手段が固定した状態で取り
付けられている。この乱流形成手段とは、一次噴流ノズ
ルから噴流する溶融はんだを乱れた状態にするものであ
る。つまり一次噴流ノズルを従来のジェット噴流ノズル
のように単に上部の噴流口を狭くしただけでは乱れのな
い整流状態で噴流し、はんだ付け部の裏側まで回りこま
ないし、またスルーホール内に充分に侵入しない。そこ
で本発明では、勢いのある噴流はんだでプリント基板の
スルーホールや電子部品の隅部に侵入させ、さらに荒れ
た溶融はんだの波でジェット噴流が直接当たらないはん
だ付け部の裏側に回り込ませるようにしたものである。

【００２１】本発明に使用する乱流形成手段とは、勢い
よく噴流される溶融はんだを荒らすことができるもので
あれば如何なるものでも採用可能である。本発明に使用
して好適な乱流形成手段としては、ノズル口を形成する
スリットの下部を段差にしたもの、つまり底面が進入側
ノズル板と直交した面であり、側面が退出側ノズル板と
略平行、或いは少し先細りになるようにした形状の部材
を進入側ノズル板に固定して取り付けたものである。こ
の乱流形成手段を進入側ノズル板に取り付けた一次噴流
ノズルでは、ノズルの下方から整流状態で送られてきた
溶融はんだが乱流形成手段の底面に当たって、ここで溶
融はんだの流れが乱される。そして流れが乱されたまま
溶融はんだは一次噴流ノズルから噴流していくものであ
る。

【００２２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の噴流はんだ槽
を説明する。図１は本発明の噴流はんだ槽の正面断面
図、図２は一時噴流ノズルの拡大断面図、図３は本発明
噴流はんだ槽の平面図である。

【００２３】先に説明した従来の噴流はんだ槽と同一部
分は同一符号を付してある。１は噴流はんだ槽、２は溶
融はんだ、３は一次噴流ノズル、４は二次噴流ノズル、
６は一次噴流ノズル口、７は二次噴流ノズル口となって
おり、一次噴流ノズル口６と二次噴流ノズル口７からは
図示しないポンプで溶融はんだが噴流するようになって
いる。

【００２４】一次噴流ノズル口６は、進入側ノズル板
８、退出側ノズル板９および一対の側壁ノズル板１５、
１５から構成されている。退出側ノズル板９は、途中ま
で略垂直に立ち上がっていて、上部が進入側ノズル板方
向に屈曲傾斜している。また進入側ノズル板８は、略垂
直に立ち上がっており、上部内側に乱流形成手段１４が
ボルト１５で固定されている。該乱流形成手段は、断面
台形の板材であり、進入側ノズル板８に固定した側面が
底面に対して垂直、もう一方の側面が底面に対して鋭角
に傾斜している。傾斜した側面の傾斜角は前述退出側ノ
ズル板９の屈曲傾斜している角度と略同一か、或いは少
し大きな角度となっている。つまり退出側ノズル板９の
上部と乱流形成手段１４の傾斜した側面で斜め上方に向
いた平行、または少し先細りのスリット状の一次噴流ノ
ズル口６が形成されることになる。

【００２５】一次噴流ノズル３は、略垂直に立ち上がっ
た進入側ノズル板８と略垂直に立ち上がった退出側ノズ
ル板９間は途中まで少し幅が広くなっているが、進入側
ノズル板の上部では台形の乱流形成手段が設置されてい
るため、狭いスリット状になっている。つまり一次噴流
ノズル口６は、下部に段差１６を形成したスリット状に
なっているものである。

【００２６】二次噴流ノズル４は、進入側ノズル板１
０、退出側ノズル板１１、および一対の側壁ノズル板１
６、１６から構成されている。進入側ノズル板１０と退
出側ノズル板１１で形成される二次噴流ノズル口７は前
述一次噴流ノズル口６よりもだいぶ広くなっている。ま
た退出側ノズル板１１には斜め下方に傾斜したリヤフォ
ーマー１２が設置されており、進入側ノズル板１０には
湾曲したフロントフォーマー１３が設置されている。こ
の二次噴流ノズルからは、溶融はんだが乱れのない穏や
かな状態で噴流するようになっている。

【００２７】次に上記構造の本発明噴流はんだ槽を用い
たはんだ付け方法について説明する。

【００２８】電子部品を搭載したプリント基板Pは図示
しない搬送装置で矢印X方向に搬送され、同じく図示し
ないフラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備
加熱がなされた後、噴流はんだ槽１に搬送される。

【００２９】噴流はんだ槽１の一次噴流ノズル３では、
一次噴流ノズル口６が狭いスリットであり、しかもスリ
ットの下部に段差１６が形成されているため、下方から
整流状態で流動してきた溶融はんだは段差１６に衝突
し、ここで整流が乱されて一次噴流ノズル口に送られ
る。巾広いところから急に巾の狭いスリットに送られた
溶融はんだは、ここで流速が早くなり一次噴流ノズル口
６から勢いよく噴流される。つまり一次噴流ノズルで
は、段差で荒らされた溶融はんだが荒れた状態のまま狭
い一次噴流ノズル口から勢いよく噴流されるものであ
る。

【００３０】このようにして荒れて勢いのある溶融はん
だがプリント基板に接触すると、溶融はんだは勢いのあ
る流れで電子部品の隅部に侵入し、また荒れた状態で電
子部品の裏側に回り込み、さらにスルーホール内に充分
に侵入して全てのはんだ付け部に確実にはんだが付着す
る。

【００３１】一次噴流ノズルから噴流された溶融はんだ
は、波が荒れているため、はんだがきれいに付着しな
い。つまり荒れた波は隣接したはんだ付け部間に跨って
付着するブリッジとなったり、リードの先端から角状に
突出するツララとなったりする。そこでブリッジやツラ
ラを修正するため、次に二次噴流ノズルから噴流する穏
やかな溶融はんだの流れに接触させる。この二次噴流ノ
ズルでは、ブリッジやツララを再溶融して正常なはんだ
付け部に修正するものである。

【００３２】二次噴流ノズルで正常なはんだ付けがなさ
れたプリント基板は、図示しない冷却機に搬送され、こ
こで充分に冷やされてはんだ付けが終了する。

【００３３】本発明の噴流はんだ槽と従来のジェット噴
流ノズルを備えた噴流はんだ槽でプリント基板のはんだ
付け状態の実験をおこなった。実験に使用したプリント
基板は、１００箇所にスルーホールが穿設されており、
該スルーホールにはプリント基板の表面側から電子部品
のリードが挿入されている。またプリント基板の裏面に
は１００個のチップ部品（３２ｍｍ×１６ｍｍ）がはん
だ付け時のプリント基板の進行方向平行に１００個搭載
されている。このように表面にリードのある電子部品が
搭載され、裏面にチップ部品が搭載されたプリント基板
に対して、従来のジェット噴流ノズルのはんだ槽を備え
た自動はんだ付け装置と、本発明の噴流はんだ槽を備え
た自動はんだ付け装置ではんだ付けを行なった。

【００３４】その結果、従来のジェット噴流ノズルを備
えた噴流はんだ槽では、スルーホール内で完全に表面ま
ではんだが上昇したものが１００個のうち２０個、また
チップ部品の片側、つまり一次噴流ノズル〜噴流した溶
融はんだへの接触時に溶融はんだが直接当たらない方の
側に未はんだの発生した箇所は２５個であった。

【００３５】一方、本発明の噴流はんだ槽ではんだ付け
したプリント基板では、表面にはんだが完全に上昇しな
かったスルーホールは１００個中８個であり、チップ部
品の片側に未はんだが発生した箇所は１００個中６個で
あった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればス
ルーホール内へのはんだの侵入を確実にすることができ
るばかりでなく、チップ部品の裏側へも完全にはんだ付
けすることができるという従来にない優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の噴流はんだ槽の正面断面図

【図２】本発明噴流はんだ槽に設置する一時噴流ノズル
の拡大断面図

【図３】本発明噴流はんだ槽の平面図

【図４】従来のジェット噴流ノズルを設置した噴流はん
だ槽の正面断面図

【図５】従来の噴流はんだ槽に設置したジェット噴流ノ
ズルの正面断面図

【符号の説明】

１ 噴流はんだ槽の本体 ２ 溶融はんだ ３ 一次噴流ノズル ４ 二次噴流ノズル ８ 進入側ノズル板 ９ 退出側ノズル板 P プリント基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】乱流形成手段が設置された一次噴流ノズル
   から荒れた状態の溶融はんだを走行するプリント基板に
   対して傾斜させた方向から勢いよく噴流させるととも
   に、該荒れた状態で噴流する溶融はんだにプリント基板
   のはんだ付け面を接触させた後、二次噴流ノズルから噴
   流する穏やかな溶融はんだの流れに接触させてはんだ付
   けすることを特徴とするプリント基板のはんだ付け方
   法。
2. 【請求項２】一次噴流ノズルは進入側ノズル板、退出側
   ノズル板および一対の側壁ノズル板から構成されてお
   り、該一次噴流ノズルのノズル口は斜め上方に向いたス
   リット状になっているとともに、一次噴流ノズル内には
   乱流形成手段が設置されていることを特徴とする噴流は
   んだ槽。
3. 【請求項3】前記乱流形成手段は、スリット下部に形成
   された段差であることを特徴とする請求項2記載の噴流
   はんだ槽。