JP2002248564A - フラックス塗布装置用フラックス液のイオン化装置およびフラックス塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラックス液を基板上に均一に塗布すること
ができ、半田付けを良好に行うことができるフラックス
塗布装置用フラックス液のイオン化装置およびフラック
ス塗布装置を提供すること。 【解決手段】 貯蔵容器１に貯蔵されたフラックス液は
塗布装置本体１０に供給され、噴射ノズルによりプリン
ト基板ＰＢの塗布面に塗布される。貯蔵容器１、塗布装
置本体１０のフラックス槽１１等には、イオン化装置が
取り付けられ、フラックス液をイオン化する。これによ
りフラックス液の分子集団は細粒化（クラスター化）
し、プリント基板１に一定の膜厚で均一にフラックス液
を塗布することができる。このため、水等の不揮発性の
溶剤を用いたフラックス液を用いた場合でも、半田付け
を良好に行うことができる。イオン化装置としては、例
えばトルマリン粉末を含む混練体を塗布した板状体を用
いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン化されたフ
ラックス液をプリント基板へ塗布することができるフラ
ックス塗布装置用フラックス液のイオン化装置およびイ
オン化装置を備えたフラックス塗布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を半田付けによってプリント基
板等に取り付ける際、半田付け作業を効果的に行うた
め、半田付け作業を行う前に、プリント基板の半田付け
面にフラックス液を所定の膜厚で均一に塗布する必要が
ある。フラックス液をプリント基板等の塗布するフラッ
クス塗布装置は、従来から種々提案されており、これら
のフラックス塗布装置は、通常フラクッスをプリント基
板の塗布面に塗布するための噴射ノズルを具備した塗布
装置本体と、塗布装置本体に供給するフラックス液を貯
蔵するフラックス貯蔵容器とを備える。上記フラックス
塗布装置としては、本出願人が先に提案した特許第３１
１３８８４号等に開示するものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記フラックス塗布装
置で使用されるフラックス液としては、松脂等をＩＰＡ
（イソ・プロピン・アルコール）等の揮発性の溶剤で溶
かしたものが用いられていた。しかし、近年、環境対策
として、揮発性のない溶剤（例えば水）を使用したフラ
ックス液への変更が推進されている。また、同様に環境
対策として、例えば錫などを主体とした鉛レスの半田を
使用することが望まれている。

【０００４】揮発性のない溶剤（例えば水）を使用した
フラックス液を使用したり、鉛レスの半田を使用する場
合、次のような問題が生ずることが提起されている。 （１）揮発性のない溶剤を使用したフラックス液は、Ｉ
ＰＡ等の揮発性の溶剤より表面張力が大きく、前記揮発
性の溶剤を用いたフラックス液より、塗布面に均一に塗
布しにくく、半田付けを行う際、半田がのりにくいとい
う問題がある。特に、溶剤の表面張力が大きいと、プリ
ント基板に形成されたビア（スルーホール）等の内部に
フラックス液が侵入せず、半田付けが不完全になる場合
も生じる。 （２）半田付けをする際に、フラックス液の溶剤が十分
に除去されていないと、半田が弾けて基板表面の付着す
る等の問題が生ずる。そこで、フラックス液を塗布した
後、塗布されたフラックス液から溶剤を除去するため、
半田付けに先立ってプリント基板を加熱していた。揮発
性のない溶剤を用いたフラックス液を使用した場合、従
来の揮発性の溶剤よりプリント基板を高い温度（約１２
０℃）まで加熱しないと、溶剤が除去できず、フラック
スを十分に活性化出来ない。加熱の温度を高くすると、
基板に取り付けられた素子に悪影響を与える場合がある
ので、加熱温度は出来るだけ低く保ちたい。 （３）鉛レスの半田は、溶融温度が高いので、半田付け
する際、フラックス液の溶剤が十分に除去されていない
と、半田が弾ける可能性が高くなる。半田が弾けて、こ
れが基板表面等に付着すると製品不良を生ずる恐れがあ
る。 本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、その目
的とするところは、揮発性のない溶剤を用いたフラック
ス液を使用した場合であっても、フラックス液を基板上
に均一に塗布することができ、また、フラックス液塗布
後、溶剤の除去が容易で、かつ、鉛レスの半田を使用し
た半田付けにも容易に対応することができるフラックス
塗布装置用フラックス液のイオン化装置およびフラック
ス塗布装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】フラックス液を基板面に
所定の膜厚で均一に塗布する方法について種々検討をし
た結果、フラックス液をイオン化（マイナスイオン化、
以下では単にイオン化という）すれば、フラックス液を
基板面に均一に塗布することができ、半田付け後の仕上
がりを従来に比べ良好にできることが明らかとなった。
これは、フラックス液をイオン化することにより、フラ
ックス液が細粒化（クラスター化）し、これにより塗布
の均一性が増し、また、基板上のビア（スルーホール）
内部等にも侵入し易くなるためと考えられる。さらに、
細粒化（クラスター化）したフラックス液を塗布するこ
とにより、塗布面におけるフラックス液の膜厚を薄くで
きるので、塗布後、基板を加熱したとき、フラックス液
の溶剤を比較的低い温度で除去することができ、十分に
活性化することが出来る。このため、揮発性のない溶剤
を用いたフラックス液を使用した場合であっても、フラ
ックス液塗布後高い温度まで加熱する必要がなくなり、
基板に取り付けられた素子に悪影響を与えることも少な
くなる。また、フラックス液から溶剤を十分に除去でき
れば、半田付けの際、半田が弾けることがなく、鉛レス
半田のように溶融温度が高い半田を使用しても、弾けた
半田が基板表面に付着して製品不良を生ずる危険性も少
なくなる。

【０００６】

【発明の実施の形態】まず、本発明を説明する前に、本
発明が対象とするフラックス塗布装置の構成について説
明する。図１にフラックス塗布装置の概略構成を示す。
同図において、貯蔵容器１に貯蔵されたフラックス液は
供給管２ａ、ポンプ２ｂを介して、噴射ノズルと、該噴
射ノズルフラックス液を供給するフラックス槽からなる
塗布装置本体１０に供給される。一方、フラックス液が
塗布されるプリント基板ＰＢは、チェーン３ａとチェー
ン３ａを駆動する駆動機構３ｂから構成される搬送手段
３により同図の矢印方向に搬送される。プリント基板Ｐ
Ｂが塗布装置本体１０上の塗布位置まで搬送されると、
塗布装置１０からフラックス液が噴射され、プリント基
板ＰＢの塗布面（プリント基板の裏面）にフラックス液
が塗布される。

【０００７】塗布装置本体１０上には、前記特許第３１
１３８８４号に開示したように、紙ロール式の一次フィ
ルタ４と、二次フィルタ５と排気装置６が設けられてお
り、上記一次フィルタ４と二次フィルタ５により、プリ
ント基板ＰＢの上側に流出した余剰のフラックス液を吸
着する。すなわち、塗布装置本体１０からフラックス液
を噴射したとき、プリント基板の裏面からはみ出したフ
ラックス液は、その吹きつけ力と排気装置６の排気作用
により、上記一次フィルタ４、二次フィルタ５に達し、
これらのフィルタ４，５により吸着される。これによ
り、余剰のフラックス液がプリント基板の表面に付着す
ることを防止することができる。また、一次フィルタ４
はロール紙４ａで構成されており、巻き取り機構４ｂに
よりロール紙４ａを巻き取ることができる。したがっ
て、フィルタ面に過剰にフラックス液が付着した際、ロ
ール紙を巻き取ることにより、フィルタ面を交換するこ
とができ、フラックス液を吸着する機能を保持させるこ
とができる。

【０００８】図２に上記図１に示した噴射ノズルとフラ
ックス槽からなる塗布装置本体の構成例を示す。なお、
図２に示すものは、前記特許３１１３８８４号に開示し
たものと同様の円筒ドラム式の塗布装置本体を示してお
り、詳細については上記特許を参照されたい。図２にお
いて（ａ）は円筒ドラムの回転軸に直交する平面で切っ
た断面図を示し、（ｂ）は円筒ドラムの回転軸を通る垂
直面で切った断面図を示している。図２に示すように、
フラックス槽１１内には、前記した貯蔵容器１から送ら
れるフラックス液が所定のレベルになるように貯蔵さ
れ、フラックス液中には、回転可能に取り付けられた円
筒状のドラム１２の一部が浸漬している。円筒状のドラ
ム１２は金網やパンチプレート等で構成され、その網目
または穴は、網目または穴にフラックスの液膜が形成さ
れるような大きさに設定されている。

【０００９】円筒状のドラム１２の内側には、固定配置
されたエアータンク１４が設けられ、エアータンク１４
内にはエア供給パイプ１５を介して外部からエアーが供
給される。エア供給パイプ１５の下側には開口１５ａが
設けられ、エア供給パイプ１５に供給されるエアーは開
口１５ａからエアータンク１４内に吹き出す。エアータ
ンク１４の上側の、フラックス槽１１に設けられたノズ
ル１１ａに対向する位置には、円筒状のドラム１２の回
転軸方向に沿ってＶ形の直線状の切り欠き１４ａが設け
られ、この切り欠き１４ａからエアが吹き出す。円筒状
のドラム１２にはギア１３ａ，駆動軸１３ｂを介して駆
動モータ１３が接続され、駆動モータ１３を回転させる
ことにより、円筒状のドラム１２は上記エアー供給パイ
プを軸として図２（ａ）の矢印に示すようにゆっくりと
回転する。

【００１０】図１に示した塗布装置本体は上記構成であ
り、円筒状のドラム１２をゆっくり回転させながら、エ
アー供給パイプ１５からエアータンク１４内にエアーを
吹き出すと、エアータンク１４の切り欠き１４ａから吹
き出すエアーにより円筒状のドラム１２に付着したフラ
ックス液が、霧状となってノズル１１ａから吹き出す。
上記構成の塗布装置本体においては、Ｖ形の直線状の切
り欠き１４ａの長さに相当した幅でフラックス液を霧状
に噴射することができるので、円筒状のドラム１２の回
転軸に直交する方向にプリント基板を移動させながら、
ノズル１１ａからフラックス液を噴射させることによ
り、ノズル１１ａを移動させることなく、フラックス液
を被塗布面全面に塗布することができる。

【００１１】図２では、円筒ドラム式の塗布装置本体の
構成を示したが、塗布装置本体としては、スプレーガン
方式のものを用いることもできる。図３にスプレーガン
方式の塗布装置本体の概略構成を示し、同図（ａ）はス
プレーガンを側面から見た図、（ｂ）は上面から見た図
である。同図において、２０はスプレーガンであり、ス
プレーガン２０は図示しない駆動機構により図３（ｂ）
の矢印方向（プリント基板の搬送方向と直交する方向）
に移動可能に取り付けられている。フラックス液をプリ
ント基板ＰＢに塗布するには、プリント基板ＰＢを同図
（ａ）の矢印方向に移動させながら、スプレーガン２０
を同図（ｂ）の矢印に移動させ、スプレーガン２０から
フラックス液を霧状に吹き出す。これにより、プリント
基板ＰＢの被塗布面全面にフラックス液を塗布すること
ができる。

【００１２】図１〜図３に示すフラックス塗布装置にお
いて、不揮発性の溶剤を用いたフラックス液を基板面に
所定の膜厚で均一に塗布する方法について種々検討をし
た。その結果、フラックス液をイオン化すれば、フラッ
クス液を基板面に均一に塗布することができ、半田付け
後の仕上がりを従来に比べ良好にできることが分かっ
た。一般に、水をイオン化することにより、分子集団
（クラスター）を細粒化できることが知られている。本
発明ではこの点に着目し、フラックス液をイオン化して
細粒化し、被塗布面に塗布することを試みた。その結
果、フラックスを被塗布面に所定膜厚で均一に塗布する
ことが従来に比べ一層容易となり、フラックス液の溶剤
として水等の不揮発性の溶剤を用いた場合でも、基板面
への半田ののりが、従来のＩＰＡ等と揮発性溶剤を用い
た場合と同等に、あるいは、それ以上に良好な結果を得
ることができた。これは、細粒化したフラックス液を被
塗布面に塗布することにより、図４（ａ）およびその拡
大図に示すように、被塗布面にフラックス液が緻密に付
着し、また被塗布面に設けた穴内にも細粒化したフラッ
クス液が入り込むことによるものと考えられる。これに
対し、細粒化しないフラックス液を用いた場合には、図
４（ｂ）に示すように、表面張力によりフラックス液の
粒子が大きくなり、被塗布面に緻密に付着せず、また、
被塗布面に設けられたビア（スルーホール）内にもフラ
ックス液の粒子が入り込みにくい。

【００１３】フラックス液をイオン化する手段として
は、液体に高電圧電源から静電圧を印加する等の方法も
考えられるが、本実施例では、イオン化する手段として
トルマリン鉱石（一般に電気石とも呼ばれる）を用いる
手段を採用した。トルマリン鉱石は電気特性を持つ鉱石
であり、熱を加えたり圧力を加えることにより両極にプ
ラスとマイナスの電気が発生すること等が知られてお
り、マイナスイオンを発生させたり、水の分子集団（ク
ラスター）を小さくしたり、消臭効果があると言われて
いる。その利用法については各種文献に種々記載されて
いる（例えば、ＳＭＢ研究会著「トルマリンの不思議な
力」ゴマブックス株式会社、２０００年３月１０日初版
第１刷発行等参照）。トルマリン鉱石を用いる方法は、
格別の設備や格別のエネルギー源を必要とせず、極めて
簡単な構成の手段を用いてフラックス液をイオン化する
ことができるので、フラックス塗布装置に適用するのに
好適である。

【００１４】次に本発明の実施例のフラックス液のイオ
ン化装置について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）に本発
明の第１の実施例のイオン化装置の構成を示す。本実施
例のイオン化装置３０は、前記図１においてフラックス
を貯蔵する貯蔵容器１の底部に置かれ、貯蔵容器１に貯
蔵されたフラックス液をイオン化し、フラックス液を細
粒化するものである。図５において、３１はベース、３
２はゴム等の弾性部材、３３はイオン化部材である。イ
オン化部材３３はアルミ板等の板状体に、トルマリン粉
末を含む混練体を塗布したものである。すなわち、トル
マリン鉱石を６〜１０ミクロンに細粉化したものに、ア
パタイトあるいは木炭を細粉化したものを混ぜて混練り
し、バインダーでゼリー状にし、これに硬化材を混ぜ、
アルミ板等の板状体に約０．５〜１ｍｍ程度の厚さに塗
り付けて硬化させたものである。イオン化部材３３は、
ゴム等の弾性体３２上に奇数枚（この例では３枚）取り
付けられている。上記のように構成したイオン化装置の
上に図５（ｃ）に示すようにフラックス液を充填した貯
蔵容器１のその底板がイオン化部材３３に接するように
載せる。この状態で、所定時間放置することにより、フ
ラックス液をイオン化し細粒化することができる。

【００１５】図６は本発明の第２の実施例のイオン化装
置の構成を示す図であり、本実施例は、フラックス液を
貯蔵する容器の底面だけでなく、その４方の側面もイオ
ン化部材を取り付けた板状体で覆うようにしたものであ
る。図６において、４１ａは図５に示したものと同様の
構成を有するイオン化部材３３を取り付けた板状体、４
１ｂ〜４１ｅは同様にイオン化部材３３を取り付けた板
状体であり、上記板状体４１ａに折り曲げ可能に取り付
けられている。図６のイオン化装置を使用するには、図
６の板状体４１ａ上にフラックス液を貯蔵した貯蔵容器
に載せ、板状体４１ｂ〜４１ｅで貯蔵容器の側面を覆
い、貯蔵容器の側面と板状体４１ｂ〜４１ｅに取り付け
たイオン化部材が接触するようにその周囲をバンド等で
固定する。この状態で所定時間放置することにより、図
５の場合と同様フラックス液をイオン化し細粒化するこ
とができる。

【００１６】図７は本発明の第３の実施例を示す図であ
り、本実施例は、イオン化装置を、イオン化部材を取り
付けた４面体で構成し、４面体でフラックスを貯蔵した
貯蔵容器の側面を覆うようにしたものである。この場合
も、図６の場合と同様、貯蔵容器の側面と板状体４１ａ
〜４１ｄに取り付けたイオン化部材３３が接触するよう
にその周囲をバンド等で固定する。図８は本発明の第４
の実施例を示す図であり、本実施例は、布製等のバンド
４２に上記イオン化部材３３を取り付けたものである。
本実施例のイオン化装置は、図８（ｂ）に示すようにフ
ラックス液を貯蔵した貯蔵容器の周囲に、複数本のイオ
ン化部材を取り付けたバンド４２を巻き付けて使用す
る。

【００１７】以上の説明では、フラックスを貯蔵した貯
蔵容器にイオン化装置を取り付ける場合について説明し
たが、イオン化装置３０を貯蔵容器だけでなく、図９に
示すようにフラックス槽１１の周囲に取り付けることに
より、同様にフラックス液をイオン化し、細粒化するこ
とができる。また、図１０に示すようにフラックス塗布
装置本体にフラックス液を供給する管の周囲にイオン化
部材３３を巻き付けてもよい。上記のようにフラックス
液に直接接触する部分にイオン化装置を取り付けること
により、フラックス液をイオン化し細粒化することがで
きるが、フラックス装置本体等を収納した筐体の内壁に
上記イオン化部材を取り付ける等、フラックス塗布装置
全体の内部空間をイオン化すれば、更に一層の効果を期
待できる。

【００１８】本発明の効果を検証するため、上記図６に
示すイオン化装置をフラックス液を貯蔵した貯蔵容器に
取り付け、４時間以上放置した。その後、該フラックス
液を使用して前記図１に示した塗布装置でフラックス液
をプリント基板に塗布し、半田付けを行ったところ、イ
オン化しないフラックス液を使用した場合と比べ、極め
て良好な半田付けを行うことができ、本発明の効果が確
認された。

【００１９】なお、上記実施例では、板状体にトルマリ
ン粉末を含む混練体を塗布したものを示したが、イオン
化部材の構造は上記構造に限られるわけではなく、例え
ば、不織布にトルマリン粉末を含む混練体を含浸させた
イオン化部材を用いることもできる。また、フラックス
液に静電界を印加してイオン化する等の手段を用いても
よく、イオン化部材の形状・構造は種々のものを用いる
ことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下の効果を得ることができる。 （１）フラックス液をイオン化して基板面に塗布するよ
うにしたので、フラックス液を細粒化（クラスター化）
させることができ、フラックス液を基板面に均一に塗布
することが可能となった。このため、半田付け後の仕上
がりを従来に比べ良好することが可能となった。この効
果は、ＩＰＡのように揮発性の溶剤を用いたフラックス
液を用いた場合でも得られるが、特に、水等の不揮発性
の溶剤を用いたフラックス液を使用した場合であって
も、基板面におけるフラックス液を均一化することがで
き、従来のようにイオン化しない場合と比べ半田の仕上
がりを良好にすることができた。 （２）細粒化（クラスター化）したフラックス液を塗布
することにより、塗布面におけるフラックス液の膜厚を
薄くできるので、塗布後、基板を加熱したとき、フラッ
クス液の溶剤を比較的低い温度で除去することができ、
フラックスを十分に活性化することが出来る。このた
め、揮発性のない溶剤を用いたフラックス液を使用した
場合であっても、フラックス液塗布後高い温度まで加熱
する必要がなくなり、基板に取り付けられた素子に悪影
響を与えることも少なくなった。また、比較的低い温度
でフラックス液から溶剤を十分に除去することができる
ので、半田付けの際、半田が弾けることがなく、鉛レス
半田のように溶融温度が高い半田を使用しても、弾けた
半田が基板表面に付着して製品不良を生ずる危険性も少
なくなった。 （３）イオン化部材としてトルマリンを含む混練体を使
用すれば、格別の設備を設けることなく、フラックス液
のイオン化を図ることができる。また、トルマリンを用
いてフラックス液をイオン化することにより消臭効果が
期待できるので、フラックス液の臭いを小さくすること
ができ、作業環境を良好にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フラッックス塗布装置の概略構成を示す図であ
る。

【図２】フラックス塗布装置本体の構成例を示す図であ
る。

【図３】スプレーガンを用いたフラックス塗布本体の構
成例を示す図である。

【図４】イオン化されたフラックス液を基板に塗布した
状態を説明する図である。

【図５】本発明の第１の実施例のイオン化装置の構成を
示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例のイオン化装置の構成を
示す図である。

【図７】本発明の第３の実施例のイオン化装置の構成を
示す図である。

【図８】本発明の第４の実施例のイオン化装置の構成を
示す図である。

【図９】フラックス槽にイオン化装置を取り付けた状態
を示す図である。

【図１０】フラックス液を供給する供給管にイオン化装
置を取付けた状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 貯蔵容器 ２ａ 供給管 ２ｂ ポンプ ３ 搬送手段 ４ 一次フィルタ ５ 二次フィルタ ６ 排気装置 １０ 塗布装置本体 １１ フラックス槽 １２ ドラム １３ 駆動モータ １４ エアータンク １５ エア供給パイプ ２０ スプレーガン ２１ 駆動機構 ３０ イオン化装置 ３１ ベース ３２ 弾性部材 ３３ イオン化部材 ４１ａ〜４１ｅ イオン化部材を取り付けた板状体 ４２ バンド ＰＢ プリント基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被塗装面にフラックス液を塗布するため
   の噴射ノズルを具備した塗布装置本体と、塗布装置本体
   に供給するフラックス液を貯蔵するフラックス貯蔵容器
   とを備えたフラックス塗布装置に用いられるフラックス
   液のイオン化装置であって、 上記イオン化装置は、イオン化部材を板状体もしくは帯
   状体に取り付けたものであり、上記フラックス塗布装置
   のフラックス貯蔵容器、上記塗布装置本体、および／ま
   たは、フラックス塗布装置の筐体に取り付け可能に構成
   されていることを特徴とするフラックス塗布装置用フラ
   ックス液のイオン化装置。
2. 【請求項２】 上記イオン化部材は、板状体にトルマリ
   ン粉末を含む混練体を塗布したものであることを特徴と
   する請求項１のフラックス塗布装置用フラックス液のイ
   オン化装置。
3. 【請求項３】 被塗装面にフラックス液を塗布するため
   の噴射ノズルと、該噴射ノズルにフラックス液を供給す
   るフラックス槽からなる塗布装置本体と、 上記フラックス槽とフラックス供給管を介して接続さ
   れ、塗布装置本体に供給するフラックス液を貯蔵するフ
   ラックス貯蔵容器とを備えたフラックス塗布装置であっ
   て、 上記貯蔵容器に貯蔵されたフラックス液、上記フラック
   ス槽内のフラックス液、および／または、上記噴射ノズ
   ルから噴射されるフラックス液をイオン化するイオン化
   手段を備えたことを特徴とするフラックス塗布装置。
4. 【請求項４】 上記イオン化手段は、トルマリン粉末を
   含む混練体を塗布した板状体もしくは帯状体からなり、
   該板状体もしくは帯状体を上記貯蔵容器、上記フラック
   ス槽、フラックス供給管、および／または、フラックス
   塗布装置の筐体に取り付けたことを特徴とするフラック
   ス塗布装置。