JP2004022709A - Soldering method and automatic soldering equipment of printed board - Google Patents

Soldering method and automatic soldering equipment of printed board Download PDF

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JP2004022709A
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JP
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soldering
printed circuit
solder
circuit board
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JP2002173883A
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Japanese (ja)
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Tadamichi Ogawa
小川 唯道
Tomofumi Kagaya
加賀谷 智文
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Senju Metal Industry Co Ltd
Original Assignee
Senju Metal Industry Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and equipment for soldering, which is free from a large shrinkage cavity even in the case of soldering with Pb-free solder which is free from Bi since a large and deep shrinkage cavity occurs at a soldered part in the case of soldering a printed board by a dipping method by using the Pb-free solder free from Bi and this weakens the mechanical strength of the soldering part. <P>SOLUTION: Pb-free solder free from Bi is previously melted in a jet solder tub of the automatic soldering equipment. After bringing the printed board into contact with the melt solder jetted from the jet solder tub, cold air at 0 to -30 °C is made to blow on the printed board by means of cold air jetting devices of a cooling apparatus to speedily cool it. In the cooling apparatus of the automatic soldering equipment, the cold air jetting devices are installed across a conveyer on the upper and lower sides of it, the cold air jetting devices are connected with a freezer, which is connected with a drier via a pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板を溶融はんだ、特にBiを含まないPbフリーはんだの溶融はんだに接触させてはんだ付けを行う方法、およびPbフリーはんだを用いるに適した自動はんだ付け装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板のはんだ付け方法としては、鏝付け法、リフロー法、浸漬法がある。鏝付け法は、作業者やロボットがはんだ鏝ではんだ付け部を一箇所毎にはんだ付けしなければならないため、生産性に問題がある。この鏝付け法は、他のはんだ付け方法で発生したはんだ付け不良箇所の修正や、他のはんだ付け方法ではんだ付けした後に耐熱性のない電子部品をはんだ付けするという「後付け」に適している。リフロー法は、多数のはんだ付け箇所にソルダペーストを塗布し、リフロー炉のような加熱装置で加熱してはんだ付けするため大量生産は可能であるが、ソルダペーストに使用する粉末はんだの加工や粉末はんだとフラックスとの混練作業に多大な手間がかかるため材料費が高価となる欠点がある。従って、リフロー法は、通信機器やコンピューターのような高信頼性が要求されるハイエンド製品に多く使用されている。そして浸漬法は、自動はんだ付け装置に設置されたフラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置で処理することによりはんだ付けするものであり、多数のはんだ付け箇所が一度の処理ではんだ付けできることから、生産性の点では他のはんだ付け方法に比べて最も優れている。しかしながら、プリント基板全体を高温となった溶融はんだと接触させるため、耐熱性のない電子部品やプリント基板に対しては熱影響が問題となっている。
【0003】
従来プリント基板のはんだ付けにはPb−Snのはんだ合金が用いられていた。該はんだではんだ付けされたプリント基板を組み込んだ電子機器が故障したり古くなって使い勝手が悪くなったりすると、修理や機能アップ等を行わずに廃棄されていた。しかしながら最近は省資源化が推奨され、廃棄される電子機器の中から再使用できる材料は回収して再使用するようになってきている。たとえば電子機器のケースのプラスチック、フレームの金属、モニターのガラス等は再使用が可能であるため回収されているが、プリント基板は再使用ができないため廃棄処分されていた。なぜならばプリント基板はガラエポのような樹脂に銅箔が接着され、しかも該銅箔にははんだが金属的に付着していて、これらを再使用可能なまで分離できないからである。そこでプリント基板は、細かく破砕されて地中に埋め立てるという廃棄処分されていたものである。
【0004】
この埋め立て処分されたプリント基板に、最近の化石燃料の大量使用によって生じた酸性雨が地中に浸透して接触すると、はんだ中のPb成分が溶かし出され、Pb成分を含んだ酸性雨がさらに地中深く浸透して地下水と混合する。このようにPb成分を含んだ地下水を人間が長年月にわたって飲用すると、Pbが体内に蓄積されて、ついにはPb中毒を起こすとされている。そこで最近では、Pbの使用が世界的規模で規制されるようになってきており、Pbの含まない所謂Pbフリーはんだが使用されるようになってきた。
【0005】
PbフリーはんだとはSnを主成分としたもので、一般にはSn−Ag系、Sn−Cu系、Sn−Zn系、Sn−Sb系、Sn−Bi系、Sn−In系等があり、これらに特性改善のため他の金属を添加したものもある。
【0006】
一般にPbフリーはんだは、従来のPb−Snはんだ合金に比べてはんだ付け性が悪く、しかも電子部品のリードには濡れ性の悪い42アロイ(42Ni−Fe)やコバール(Co−Ni−Fe)等が使われている。つまり濡れ性の悪いリードに対してはんだ付け性の悪いPbフリーはんだを使用すると、さらにはんだ付け性が悪くなってしまう。そこで電子部品のリードには、濡れ性の良好なメッキが施されている。この濡れ性の良好なメッキは、Pbが規制されるようになってきているにもかかわらずPb−Sn合金が用いられている。ところでSn−Ag系、Sn−Cu系、Sn−Sb系、Sn−Ag−Cu系のPbフリーはんだは融点が高いため融点を下げる目的でBiを添加することがある。しかしながら、Biが添加されたPbフリーはんだをPb−Snメッキされたリードの電子部品に対して浸漬法ではんだ付けすると、はんだ付け後にはんだとプリント基板のランド間が剥離するという「リフトオフ」を起こすことがある。この原因は、はんだ付け部に融点の低いBiとPbの合金層が生成され、この合金層で剥離することによる。このリフトオフを抑制するため、はんだ付け直後に急冷する方法が採られている(特開平11−354919)。この急冷はBi、Pbの合金層を生成させないために冷却速度を10〜20℃/sにしたものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一般にBiを除く金属は溶融状態から固体に固化するときに凝固収縮をする。この凝固収縮状態は金属の組成によって異なり、固化後の金属表面が少しへこむ程度のものから大きく穴があいて金属の奥深くまで達するものまである。従来のPb−Snはんだ合金は、固化後にはんだの表面が少し下がる程度であり、ほとんど引け巣とはならない。しかしながら、Sn主成分のPbフリーはんだは引け巣の発生状態が著しく、穴が奥深くまで達してしまう。このように大きくて奥深くまで達した引け巣は、機械的強度を弱める原因となる。
【0008】
電子機器では、使用時に電気回路に通電するが、このときパワートランジスター、コイル、抵抗などから熱が発生し、電子機器のケース内が高温となる。そして電子機器の使用を中止するために通電を切るとケース内の温度が室温まで下がる。このように使用時の高温、不使用時の低温が何度も繰り返されるという熱サイクルが起こると、はんだ付け部にも熱サイクルが影響し、はんだとはんだ付けしたプリント基板の熱膨張率の相違から、はんだにストレスがかかって、ついには金属疲労によりはんだが破壊してしまう。しかも、はんだに引け巣があると金属疲労に対する耐性がなくなり、容易に破壊するようになる。
【0009】
前述のように、Biは凝固膨張する金属であるため、Bi含有のPbフリーはんだを浸漬法ではんだ付けした場合、Bi含有量により引け巣が全く発生しなかったり、或いは発生したとしても非常に小さかったりする。しかしながらBiを含まないPbフリーはんだを自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽に入れてはんだ付けをすると、大きな引け巣が発生して、上述のようにはんだ付け部の機械的強度を下げるばかりでなく、外観を悪くしてしまっていた。本発明は、Biを含まないPbフリーはんだを用いた浸漬法において大きな引け巣が発生しないはんだ付け方法と、それに使用する自動はんだ付け装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、Biを含まないPbフリーはんだを用いた浸漬法でのはんだ付けにおいて、引け巣を少なくすることについて鋭意研究を重ねた結果、プリント基板を溶融はんだに接触させた直後にプリント基板に冷風を吹き付けて急冷すれば大きな引け巣が発生しないことを見い出し、本発明を完成させた。
【0011】
本発明は、噴流はんだ槽から噴流するBiを含まないSn主成分のPbフリーはんだにプリント基板のはんだ付け部を接触させた後、プリント基板の表面と裏面に温度が0〜−30℃の乾燥した冷気を当ててプリント基板を急冷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。
【0012】
また、もう一つの本発明は、搬送装置でプリント基板を搬送しながらフラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置で処理してプリント基板のはんだ付けを行う自動はんだ付け装置において、冷却装置の冷気噴出器が搬送装置の上下部に設置されているとともに冷気噴出器、冷凍機、乾燥器がパイプで接続されていて、乾燥器で乾燥させられた気体が冷凍機で冷却された後に冷気噴出器から噴出されるようになっていることを特徴とする自動はんだ付け装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明のプリント基板のはんだ付け方法におけるPbフリーはんだはBiを含まないSn主成分のPbフリーはんだである。一般に金属は液体から固体に変態するときに凝固収縮をして引け巣が発生するが、唯一Biだけは固化するときに凝固膨張をする金属である。本発明は凝固収縮によって発生する引け巣を防止することにあり、固化時に凝固膨張するBiを含むPbフリーはんだは対象外である。
【0014】
本発明のプリント基板のはんだ付け方法で、プリント基板を噴流はんだ槽から噴流するPbフリーはんだに接触させた直後、0〜−30℃の乾燥した冷気をプリント基板の表面と裏面に吹き付けてプリント基板を急冷するものであるが、この冷気が0℃よりも高いと引け巣を小さくする効果が表れない。しかるに冷気が−30℃よりも低くても、それ以上の効果の向上は望めず、単に冷却装置の機能を高くするばかりであって冷却装置が高価となってしまう。また冷気が乾燥していないと、湿気がプリント基板に対して悪影響を及ぼすようになる。
【0015】
本発明の自動はんだ付け装置は、噴流はんだ槽の近傍に冷却装置の冷気噴出器を設置しておくが、該冷気噴出器から噴出された冷気が噴流はんだ槽でのはんだ付け中のプリント基板に当たると、プリント基板を冷却してはんだ付け不良を発生させてしまう。つまり噴流はんだ槽でプリント基板をはんだと接触させているときにプリント基板が冷気で冷やされると、溶融はんだがはんだ付け部全域に濡れる前に固化してしまい、未はんだの原因となる。そこで冷気噴出器から噴出した冷気が噴流はんだ槽方向に流動していくのを防ぐために、冷気噴出器と噴流はんだ槽の間に風防を設置しておくとよい。風防としては、上方から吊設した耐熱性樹脂のカーテンが好適である。風防は上部の冷気噴出器ばかりでなく下部の冷気噴出器にも設置しておくと、さらに噴流はんだ槽への冷封の流動を阻止できる。下部の冷気噴出器に設置する風防は、ポリイミドのように可撓性があって立設できるものが適している。
【0016】
【実施例】
先ず図面に基づいて本発明の自動はんだ付け装置を説明する。図1は本発明の自動はんだ付け装置の正面断面図、図2は冷気噴出器を一部破断した斜視図である。
【0017】
自動はんだ付け装置1には、搬送装置2が走行方向に少し傾斜(4〜6度)して走行している。自動はんだ付け装置の搬送装置とは相対向する位置に設置された一対の回動する無端チェーンコンベア3、3であり、それぞれ内側のチェーンコンベアが傾斜を上昇する方向に走行している。該チェーンコンベアには、多数の爪4…が取り付けられており、相対向する爪間でプリント基板を挟持しながら搬送するものである。
【0018】
搬送装置2の下方には、チェーンの走行方向順にフラクサー5、プリヒーター6、噴流はんだ槽7、冷却装置8が設置されている。
【0019】
本発明の自動はんだ付け装置に設置された冷却装置8は、一対の冷気噴出器9a、9b、冷凍機10、乾燥器11からなり、冷気噴出器9a、9bと冷凍機10は保温パイプ12で接続され、冷凍機10は乾燥器11とパイプ13で接続され、そして乾燥器11は図示しない空気圧縮機とパイプ14で接続されている。冷気噴出器9a、9bと冷凍機10を接続する保温パイプ12は可撓性パイプ15の外側を保温材16で覆ったものである。冷凍機では0℃以下の冷気が作られ、それが冷気噴出器に送られるため冷気噴出器と冷凍機を接続するパイプが外気に直接触れていると、パイプ内の冷気の温度が上がって冷気噴出器での冷却効果が低下する。またパイプが直接外気に触れていると、パイプの外側が結露して水滴となるが、この水滴が噴流はんだ槽に垂れ落ちると、溶融はんだが周囲に飛散して作業者に危害が加わる。またはんだ付け後のプリント基板の上に水滴が垂れ落ちると、電子部品がクールショックで破壊したり水滴が電気回路に侵入して電子部品の機能を害するようになる。そこで冷気噴出器と冷凍機を接続するパイプは外側に保温材を覆った保温パイプを用いる。
【0020】
冷却装置8の冷気噴出器9a、9bは搬送装置2を挟んで搬送装置2の上下部に設置されている。冷気噴出器9a、9bは箱状である。搬送装置2の上部に設置する冷気噴出器9aは、下面に多数の噴出穴17…が穿設されており、搬送装置2の下部に設置する冷気噴出器9bは、上面に多数の噴出穴17…が穿設されている。搬送装置の上部に設置する冷気噴出器9aの外壁で噴流はんだ槽側となるところには、風防18が吊設されている。風防とは冷気噴出器から噴出された冷気が噴流はんだ槽方向へ流動するのを防ぐものであり、搬送装置で搬送されるプリント基板が当たってもプリント基板走行の妨げとならない耐熱性樹脂のカーテンである。
【0021】
次に本発明の自動はんだ付け装置におけるプリント基板のはんだ付け方法について説明する。
【0022】
搬送装置2で図示しないプリント基板を搬送しながらフラクサー5で液状フラックスを塗布、その後、該プリント基板をプリヒーター6で100〜150℃に予備加熱し、次いで噴流はんだ槽7の噴流ノズルから噴流してい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て、はんだ付け部にはんだを付着させる。噴流はんだ槽7には凝固収縮するSn−3Ag−0.5CuのPbフリーはんだが入れられており、240℃で溶融状態となっている。該Pbフリーはんだは固相線温度が217℃であり、凝固時に引け巣が大きく発生するものである。はんだ付け部にはんだが付着したプリント基板は搬送装置2で冷却装置8に送られる。冷却装置8には搬送装置2を挟んで上下部に冷気噴出器9a、9bが設置されており、この冷気噴出器から−10℃の冷気が噴出していて、はんだ付け後のプリント基板は該冷気で急冷される。このようにしてはんだ付けされたプリント基板のはんだ付け部では、接着強度に影響するような大きくて深い引け巣発生していなかった。なお本発明の比較として、はんだ付け後の冷却を従来のファンによる送風で行い、それ以外は上記本発明プリント基板のはんだ付け方法と同一条件で行った。その結果、ファンによる送風冷却では、はんだ付け部に深くて大きい引け巣が発生していた。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば凝固時に引け巣が大きくなるPbフリーはんだであっても、引け巣を極力小さくできるため、従来引け巣によって機械的強度が弱くなっていたプリント基板のはんだ付け部に対して、機械的強度を充分に上げて信頼性のあるはんだ付け部が得られ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】本発明の自動はんだ付け装置の正面断面図
【図2】冷却装置の冷気噴出器の一部断斜視図
【符号の説明】
1 自動はんだ付け装置
2 搬送装置
5 フラクサー
6 プリヒーター
7 噴流はんだ槽
8 冷却装置
9a、9b 冷気噴出器
10 冷凍機
11 乾燥器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of performing soldering by bringing a printed circuit board into contact with molten solder, particularly Pb-free solder containing no Bi, and an automatic soldering apparatus suitable for using Pb-free solder.
[0002]
[Prior art]
As a method for soldering a printed circuit board, there are a soldering method, a reflow method, and a dipping method. The ironing method has a problem in productivity because an operator or a robot has to solder the soldered portions one by one with a soldering iron. This ironing method is suitable for correcting soldering defects caused by other soldering methods, or for "post-installing" soldering electronic components that do not have heat resistance after soldering with other soldering methods . In the reflow method, mass production is possible because solder paste is applied to many soldering points and heated by a heating device such as a reflow furnace to perform soldering, but processing of powder solder used for solder paste and powder There is a disadvantage in that the material cost is high because the work of kneading the solder and the flux requires a great deal of work. Therefore, the reflow method is often used for high-end products requiring high reliability, such as communication devices and computers. In the immersion method, soldering is performed by processing with a fluxer, preheater, jet solder bath, and cooling device installed in an automatic soldering device.Since many soldering points can be soldered in one process In terms of productivity, it is most superior to other soldering methods. However, since the entire printed circuit board is brought into contact with the high-temperature molten solder, there is a problem of heat influence on electronic components and printed circuit boards having no heat resistance.
[0003]
Conventionally, a Pb-Sn solder alloy has been used for soldering a printed circuit board. If an electronic device incorporating a printed circuit board soldered with the solder breaks down or becomes old and becomes inconvenient to use, it has been discarded without repair or functional improvement. However, recently, resource saving has been recommended, and materials that can be reused from discarded electronic devices have been collected and reused. For example, plastic for electronic device cases, metal for frames, glass for monitors, etc. are collected because they can be reused, but printed circuit boards cannot be reused and have been discarded. This is because the printed circuit board has a copper foil adhered to a resin such as glass epoxy, and the copper foil is metallically adhered to the solder and cannot be separated until it can be reused. Therefore, the printed circuit board has been disposed of by being finely crushed and buried in the ground.
[0004]
When acid rain generated by the recent heavy use of fossil fuels penetrates and contacts the landfilled printed circuit board, the Pb component in the solder is melted out, and the acid rain containing the Pb component further increases. Penetrates deep into the ground and mixes with groundwater. When humans drink groundwater containing Pb components for many months as described above, Pb is accumulated in the body and eventually causes Pb poisoning. Therefore, recently, the use of Pb has been regulated on a worldwide scale, and so-called Pb-free solder containing no Pb has been used.
[0005]
Pb-free solder is mainly composed of Sn, and generally includes Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Zn, Sn-Sb, Sn-Bi, and Sn-In. In some cases, other metals are added to improve the characteristics.
[0006]
Generally, Pb-free solder has poor solderability compared to conventional Pb-Sn solder alloys, and has poor wettability for leads of electronic components, such as 42 alloy (42Ni-Fe) and Kovar (Co-Ni-Fe). Is used. That is, if a Pb-free solder having poor solderability is used for a lead having poor wettability, the solderability is further deteriorated. Therefore, the leads of the electronic component are plated with good wettability. The Pb-Sn alloy is used for the plating having good wettability despite the fact that Pb is regulated. By the way, Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Sb, and Sn-Ag-Cu Pb-free solders have a high melting point, and therefore Bi may be added for the purpose of lowering the melting point. However, when the Pb-free solder to which Bi is added is soldered to the Pb-Sn plated lead electronic component by an immersion method, a "lift-off" occurs in which the solder and the land of the printed circuit board are separated after soldering. Sometimes. The cause is that an alloy layer of Bi and Pb having a low melting point is formed in the soldered portion, and the alloy layer peels off. In order to suppress this lift-off, a method of quenching immediately after soldering has been adopted (JP-A-11-354919). This quenching is performed at a cooling rate of 10 to 20 ° C./s in order to prevent the formation of an alloy layer of Bi and Pb.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, metals other than Bi undergo solidification shrinkage when solidifying from a molten state to a solid. The state of solidification shrinkage varies depending on the composition of the metal, and ranges from a slightly dented metal surface after solidification to a deep hole with a large hole. In the conventional Pb-Sn solder alloy, the surface of the solder is slightly lowered after solidification, and hardly forms a shrinkage cavity. However, in the Sn-based Pb-free solder, shrinkage cavities are significantly generated, and the holes reach deep. Such a large and deeply closed shrinkage cavity causes a decrease in mechanical strength.
[0008]
In an electronic device, an electric circuit is energized during use. At this time, heat is generated from a power transistor, a coil, a resistor, and the like, and the inside of the case of the electronic device becomes high temperature. When the power is turned off to stop using the electronic device, the temperature in the case drops to room temperature. When a heat cycle occurs in which the high temperature during use and the low temperature during non-use are repeated many times, the heat cycle also affects the soldered part, and the difference in the thermal expansion coefficient between the solder and the printed circuit board soldered. Therefore, stress is applied to the solder, and eventually the solder is broken by metal fatigue. Moreover, if the solder has shrinkage cavities, the solder loses its resistance to metal fatigue and is easily broken.
[0009]
As described above, Bi is a metal that solidifies and expands. Therefore, when a Pb-free solder containing Bi is soldered by an immersion method, shrinkage cavities are not generated at all depending on the Bi content, or even if it is generated, it is extremely low. Or small. However, when Pb-free solder containing no Bi is put into a jet solder bath of an automatic soldering apparatus and soldered, a large shrinkage cavity is generated, and not only the mechanical strength of the soldered portion is reduced as described above, The appearance was bad. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a soldering method that does not generate large shrinkage cavities in an immersion method using Pb-free solder that does not contain Bi, and an automatic soldering apparatus used for the method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive research on reducing shrinkage cavities in the immersion soldering using Pb-free solder containing no Bi. As a result, the printed circuit board was printed immediately after being brought into contact with the molten solder. It has been found that large shrinkage cavities do not occur if the substrate is cooled rapidly by blowing cold air, and the present invention has been completed.
[0011]
The present invention relates to a method in which a soldering portion of a printed circuit board is brought into contact with Pb-free solder containing Sn as a main component not containing Bi, which is jetted from a jet soldering bath, and then dried at a temperature of 0 to -30 ° C. A method of soldering a printed circuit board, characterized by rapidly cooling the printed circuit board by applying cold air.
[0012]
Another aspect of the present invention is an automatic soldering apparatus for soldering a printed circuit board by processing the printed circuit board with a fluxer, a preheater, a jet solder bath, and a cooling apparatus while transferring the printed circuit board by the transfer apparatus. The blower is installed on the upper and lower parts of the transfer device, and the cool air blower, refrigerator and dryer are connected by pipes. After the gas dried by the dryer is cooled by the refrigerator, the cool air blower An automatic soldering apparatus characterized in that the apparatus is ejected from the outside.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The Pb-free solder in the printed circuit board soldering method of the present invention is a Sn-based Pb-free solder containing no Bi. Generally, when a metal transforms from a liquid to a solid, it undergoes coagulation shrinkage to generate shrinkage cavities, but only Bi is a metal that coagulates and expands when solidified. An object of the present invention is to prevent shrinkage cavities caused by solidification shrinkage, and Pb-free solder containing Bi that solidifies and expands during solidification is out of scope.
[0014]
In the method of soldering a printed circuit board according to the present invention, immediately after the printed circuit board is brought into contact with the Pb-free solder jetted from the jet solder bath, dry cold air at 0 to -30 ° C is sprayed on the front and back surfaces of the printed board. However, if this cold air is higher than 0 ° C., the effect of reducing shrinkage cavities is not exhibited. However, even if the temperature of the cold air is lower than −30 ° C., no further improvement in the effect can be expected, and the function of the cooling device is simply increased, and the cooling device becomes expensive. If the cool air is not dried, the moisture will adversely affect the printed circuit board.
[0015]
In the automatic soldering apparatus of the present invention, a cool air ejector of a cooling device is installed near a jet solder bath, and the cool air ejected from the cool air ejector hits a printed circuit board during soldering in the jet solder bath. In this case, the printed circuit board is cooled to cause a soldering failure. That is, if the printed circuit board is cooled by cold air while the printed circuit board is in contact with the solder in the jet solder bath, the molten solder solidifies before wetting the entire soldered portion, which causes unsoldering. Therefore, in order to prevent the cool air ejected from the cool air ejector from flowing toward the jet solder bath, a windshield may be installed between the cool air ejector and the solder bath. As the windshield, a curtain made of a heat-resistant resin suspended from above is suitable. If the windshield is installed not only on the upper cool air ejector but also on the lower cool air ejector, the flow of the cold seal to the jet solder bath can be further prevented. As the windshield installed in the lower cool air ejector, a flexible windshield such as polyimide, which can be erected, is suitable.
[0016]
【Example】
First, an automatic soldering apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view of an automatic soldering apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a cold air blower partially cut away.
[0017]
In the automatic soldering apparatus 1, the transfer device 2 is running with a slight inclination (4 to 6 degrees) in the running direction. The conveying device of the automatic soldering device is a pair of rotating endless chain conveyors 3 and 3 installed at positions facing each other, and each of the inner chain conveyors runs in a direction of ascending. A large number of claws 4 are attached to the chain conveyor, and the chain conveyor is conveyed while holding the printed circuit board between the opposing claws.
[0018]
Below the transfer device 2, a fluxer 5, a preheater 6, a jet solder bath 7, and a cooling device 8 are installed in the running direction of the chain.
[0019]
The cooling device 8 installed in the automatic soldering apparatus of the present invention includes a pair of cool air ejectors 9a and 9b, a refrigerator 10 and a dryer 11, and the cool air ejectors 9a and 9b and the refrigerator 10 are connected by a heat retaining pipe 12. The refrigerator 10 is connected to a dryer 11 via a pipe 13, and the dryer 11 is connected to an air compressor (not shown) via a pipe 14. The heat retaining pipe 12 that connects the cool air blowers 9a and 9b and the refrigerator 10 is obtained by covering the outside of a flexible pipe 15 with a heat retaining material 16. In the refrigerator, cold air of 0 ° C or less is produced and sent to the cold air ejector, so if the pipe connecting the cold air ejector and the refrigerator touches the outside air directly, the temperature of the cold air in the pipe rises and the cold air The cooling effect of the ejector decreases. If the pipe is in direct contact with the outside air, the outside of the pipe will condense and form water droplets. If the water droplets hang down in the jet solder bath, the molten solder scatters around and harms the operator. If water drops droop on the printed circuit board after soldering, the electronic components may be broken by a cool shock or the water droplets may enter an electric circuit to impair the function of the electronic components. For this reason, a pipe connecting the cold air blower and the refrigerator uses a heat insulating pipe covered with a heat insulating material on the outside.
[0020]
The cool air blowers 9a and 9b of the cooling device 8 are installed at upper and lower portions of the transport device 2 with the transport device 2 interposed therebetween. The cool air blowers 9a and 9b are box-shaped. The cool air blower 9a installed on the upper part of the transfer device 2 has a large number of blowout holes 17 formed on the lower surface, and the cool air blower 9b installed on the lower part of the transfer device 2 has a large number of blowout holes 17 on the upper surface. … Is drilled. A windshield 18 is suspended from the outer wall of the cool air blower 9a installed at the upper part of the transfer device on the side of the jet solder bath. The windshield is a heat-resistant resin curtain that prevents the cool air blown out from the cool air blower from flowing toward the jet solder bath, and does not hinder the running of the printed circuit board even if the printed circuit board conveyed by the transfer device hits it. It is.
[0021]
Next, a method of soldering a printed circuit board in the automatic soldering apparatus of the present invention will be described.
[0022]
A liquid flux is applied by the fluxer 5 while the printed circuit board (not shown) is transferred by the transfer device 2, and then the printed circuit board is preheated to 100 to 150 ° C. by the preheater 6 and then jetted from the jet nozzle of the jet solder tank 7. The soldering surface of the printed circuit board is brought into contact with the molten solder, and the solder is adhered to the soldered portion. The Pb-free solder of Sn-3Ag-0.5Cu which solidifies and shrinks is put in the jet solder bath 7, and is in a molten state at 240C. The Pb-free solder has a solidus temperature of 217 ° C. and has a large shrinkage cavity upon solidification. The printed circuit board with the solder attached to the soldering portion is sent to the cooling device 8 by the transfer device 2. Cooling devices 8a and 9b are provided at the upper and lower portions of the cooling device 8 with the transporting device 2 interposed therebetween, and the cold air of −10 ° C. is blown out from the cold air blowing devices. It is quenched by cold air. No large and deep shrinkage cavities affecting the bonding strength were generated at the soldered portion of the printed circuit board thus soldered. As a comparison with the present invention, cooling after soldering was performed by blowing air using a conventional fan, and otherwise, the cooling was performed under the same conditions as the above-described method for soldering a printed circuit board of the present invention. As a result, in the air cooling by the fan, a deep and large shrinkage cavity was generated in the soldered portion.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even in the case of a Pb-free solder in which shrinkage cavities increase during solidification, shrinkage cavities can be reduced as much as possible. The present invention has an unprecedented excellent effect that the mechanical strength is sufficiently increased with respect to the attachment portion and a reliable soldered portion is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view of an automatic soldering apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a cool air blower of a cooling apparatus.
REFERENCE SIGNS LIST 1 automatic soldering device 2 transport device 5 fluxer 6 preheater 7 jet solder bath 8 cooling devices 9a, 9b cool air ejector 10 refrigerator 11 dryer

Claims (3)

噴流はんだ槽から噴流するBiを含まないSn主成分のPbフリーはんだにプリント基板のはんだ付け部を接触させた後、プリント基板の表面と裏面に温度が0〜−30℃の乾燥した冷気を当ててプリント基板を急冷することを特徴とするプリント基板のはんだ付け方法。After the soldering part of the printed circuit board is brought into contact with the Sn-based Pb-free solder that does not contain Bi and is jetted from the jet solder bath, dry cold air having a temperature of 0 to −30 ° C. is applied to the front and back surfaces of the printed circuit board. A method of soldering a printed circuit board, wherein the printed circuit board is rapidly cooled. 搬送装置でプリント基板を搬送しながらフラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置で処理してプリント基板のはんだ付けを行う自動はんだ付け装置において、冷却装置の冷気噴出器が搬送装置の上下部に設置されているとともに冷気噴出器、冷凍機、乾燥器がパイプで接続されていて、乾燥器で乾燥させられた気体が冷凍機で冷却された後に冷気噴出器から噴出されるようになっていることを特徴とする自動はんだ付け装置。In an automatic soldering machine that carries out soldering of printed circuit boards by processing them with a fluxer, preheater, jet solder bath, and cooling device while transporting the printed circuit board by the transfer device, the cool air blower of the cooling device is located at the top and bottom of the transfer device It is installed, and a cool air blower, a refrigerator, and a dryer are connected by a pipe, and the gas dried by the dryer is cooled by the refrigerator and then blown out from the cool air blower. An automatic soldering apparatus, characterized in that: 前記冷気噴出器には、冷気が噴流はんだ槽方向に流れるのを阻止する風防が設置されていることを特徴とする請求項3記載の自動はんだ付け装置。4. The automatic soldering apparatus according to claim 3, wherein the cold air blower is provided with a windshield for preventing the cool air from flowing toward the jet solder bath.
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