JP2004106004A

JP2004106004A - 噴流はんだ付け装置及び噴流はんだ付け方法

Info

Publication number: JP2004106004A
Application number: JP2002270550A
Authority: JP
Inventors: Hideharu Kawazoe; 川添　秀晴
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】低コストにてはんだ付け不良を低減できる噴流はんだ付け装置及び噴流はんだ付け方法を提供する。
【解決手段】局所噴流はんだ付け装置１は、溶融はんだ２を収容するはんだ槽３と、溶融はんだ２を噴流するための局所ノズル４と、当該ノズル４へ溶融はんだ２を圧送するための圧送ポンプ５と、局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２のはんだ波高を制御するための制御手段６とを備える。そして、制御手段を用い、ワークにはんだ付けを行う前のはんだ波高を、ワークにはんだ付けする際のはんだ波高よりも高くなるようにした。これにより、局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２表面に浮遊しているはんだ酸化物を除去することができ、新たな設備を設置することなく、はんだ付け不良を低減する事ができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴流はんだ付け装置及び噴流はんだ付け方法に関し、特にノズルから噴流する溶融はんだのはんだ波高の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品を搭載した回路基板（以下ワークという）において、電子部品のリードをはんだ付けする際に、噴流はんだ付け装置が用いられている。この噴流はんだ付け装置は、はんだ槽内で溶融したはんだを、はんだ槽内に設けたノズルより噴流させ、噴流した溶融はんだに電子部品のリードを浸漬し、回路基板にはんだ付けするものである。この際、上述したはんだ付け作業は大気中で実施される。
【０００３】
このとき、ワークのリードへはんだ付けが行われる前のタイミングにおいて、ノズルから噴流する溶融はんだは、はんだ付けが行われる噴流状態と同じ状態で待機するか、或いは、溶融はんだの噴出を一時停止して、その溶融はんだの波高面がノズルの下端付近まで下がった状態での待機となる。この待機中に高温の溶融はんだの表面が酸化し、噴流する溶融はんだの表面にはんだ酸化物が形成される。従って、このはんだ酸化物が、ワークへのはんだ付けの際に、ワークのリードへ付着し、ブリッジ等のはんだ付け不良を生じる一因となっている。
【０００４】
この、はんだ酸化物に対する対策として、例えば特許文献１にて開示されたものがある。これは、ノズル周囲にカバーを設け不活性ガスを供給することで、ノズルから噴流する溶融はんだ表面の酸化を抑制し、はんだ付け不良を低減しようとするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１４−００１５２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法を用いると、不活性ガスの供給のために、専用の部品や配管等を設置する必要があり、コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、低コストにてはんだ付け不良を低減できる噴流はんだ付け装置及び噴流はんだ付け方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の噴流はんだ付け装置は、溶融はんだを収容するはんだ槽と、溶融はんだを噴流するためのノズルと、溶融はんだをノズルへ圧送する圧送ポンプと、圧送ポンプを制御し、ノズルから噴流する溶融はんだのはんだ波高を制御する制御手段とを備え、ノズルの開口面から噴流した溶融はんだをワークにはんだ付けするものである。そして、制御手段によりワークへはんだ付けする前のはんだ波高を、ワークへはんだ付けする際のはんだ波高よりも高くすることを特徴とする。
【０００９】
溶融した高温のはんだは、大気中の酸素と触れ合うことにより酸化されると、はんだ酸化物を生じる。ノズルから噴流する溶融はんだの表面にもはんだ酸化物が生じ、通常ワークの被はんだ付け箇所に溶融はんだをはんだ付けする際のはんだ波高では、噴流する溶融はんだの表面に、はんだ酸化物が残ってしまう。そして、はんだ付け時に、はんだ酸化物が被はんだ付け箇所に付着し、ブリッジ等のはんだ付け不良を生じる場合がある。
【００１０】
そこで、はんだ付け前のはんだ波高を、はんだ付け時のはんだ波高よりも高くなるように制御する。その結果、ワークの被はんだ付け箇所にはんだ付けを実施する前に、噴流する溶融はんだの表面からはんだ酸化物が流し出され、はんだ酸化物が浮遊していない溶融はんだにより、ワークへの噴流はんだ付けを実施することができる。従って、特に設備改造等に投資をしなくとも、はんだ付け時のワークの被はんだ付け箇所へのはんだ酸化物の付着を防止をすることができる。
【００１１】
請求項２に記載のように、制御手段は、ワークにはんだ付けを行った後のはんだ波高を、ノズルの開口面以下とすることが好ましい。溶融はんだの波高をノズルの開口面以下となるように制御すると、ノズルの開口面から溶融はんだを噴流させる場合よりも、溶融はんだが酸素に触れる面積が減少する。従って、はんだ酸化物の発生を低減することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載のように、ノズルは、局所はんだ付け用の局所ノズルであっても良い。
【００１３】
請求項４、及び請求項５に記載した噴流はんだ付け方法は、請求項１、及び請求項２に記載の噴流はんだ付け装置を用いてはんだ付けする方法で、その作用効果は、請求項１、及び請求項２に記載した発明と同様であり、その説明を省略する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
先ず、本実施の形態における噴流はんだ付け装置の構成について、その概略を図１を用いて説明する。
【００１５】
図１は、局所噴流はんだ付け装置１の構成図である。局所噴流はんだ付け装置１は、溶融はんだ２をその槽内に収容するはんだ槽３と、溶融はんだ２を局所ノズル４に向けて圧送する圧送ポンプ５と、当該圧送ポンプ５を制御し、局所ノズル４への溶融はんだ２の圧送量を制御する制御手段６により構成される。
【００１６】
溶融はんだ２は、例えば鉛−錫共晶はんだからなり、その融点は１８３℃である。従って、例えばはんだ槽３内に設けられたヒータ７により、略２４０℃程度に加熱され、溶融されている。
【００１７】
ステンレス等の溶融はんだが付着せず耐熱性を有する材質からなるはんだ槽３は、その槽内に溶融はんだ２を収容するとともに、当該溶融はんだ２を局所ノズル４まで圧送できるように、導入路８を備えている。この導入路８は、例えばその内部に圧送ポンプ５を備え、圧送ポンプ５が導入路８外のはんだ槽３内から溶融はんだ２を吸い込めるように、その一部に図１の破線で示される吸込口９を備えている。また、導入路８は、局所ノズル４を取り付けるための取付け台１０と一体に設けられており、取付け台１０に設けられた吐出口１１に、局所ノズル４が接続されている。尚、図１において局所ノズル４を１本のみ示したが、本数は限定されるものではない。また、局所ノズル４、導入路８、及び取り付け台１０もはんだ槽３と同じステンレス等を用いて形成されている。
【００１８】
圧送ポンプ５は、例えばシロッコファンからなり、インバータモータからなる制御手段６により、その回転数を周波数により制御される。ファンが回転すると、吸込口９を通して溶融はんだ２が導入路８内に吸込まれ、導入路８内の溶融はんだ２の量が増加するため、溶融はんだ２は導入路８内を圧送され、局所ノズル４から噴流する。尚、圧送ポンプ５としては、それ以外にも、電磁誘導ポンプのように移動磁界を生じさせ、溶融はんだ２を局所ノズル４へ圧送させるものや、空気圧等のポンプにより液面を変化させ、導入路８内に圧力をかけて局所ノズル４へ溶融はんだ２を圧送させるものも用いることができる。その際、圧送ポンプ５は、必ずしも導入路８内に配置されるものではなく、導入路８内に溶融はんだ２を圧送することにより、局所ノズル４から溶融はんだ２が噴流できる位置に配置されればよい。また、制御手段６として、インバータモータ以外にも、ＡＣサ−ボモータを用いても良い。
【００１９】
次に、局所ノズル４における溶融はんだ２の噴流量、すなわちはんだ波高の制御について、図２及び図３を用いて説明する。
【００２０】
尚、図２は、はんだ酸化物が溶融はんだの表面に浮遊した例を示す断面図であり、図３（ａ）はワークにはんだ付けする前に、はんだ酸化物を流出させる第１工程、（ｂ）はワークの所定の箇所に溶融はんだ２をはんだ付けする第２工程、（ｃ）はワークへのはんだ付けが完了した後の待機状態である第３工程を示す工程別断面図である。
【００２１】
局所ノズル４から噴流した溶融はんだ２は、略２４０℃と高温であり、大気中の酸素により酸化され、図２に示すように、噴流した溶融はんだ２の表面にはんだ酸化物１２の酸化膜を形成する。このはんだ酸化物１２が浮遊した溶融はんだ２に、ワークの被はんだ付け箇所が浸漬されると、はんだ酸化物１２が被はんだ付け箇所に付着し、ブリッジ等のはんだ付け不良を引き起こす。
【００２２】
従って、本実施の形態においては、先ず、図３（ａ）に示す第１工程において、局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２表面に浮遊するはんだ酸化物１２を除去するために、局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２のはんだ波高を、通常のはんだ付けする際（第２工程）のはんだ波高よりも高くする。そのために、制御手段６であるインバータモータの駆動周波数をはんだ付けする際よりも高くし、それにより圧送ポンプ５であるシロッコファンを高回転にて回転させる。その結果、吸込口９を通して導入路８内に、はんだ付けをする際よりも多くの溶融はんだ２が取り込まれ、導入路８内の溶融はんだ２の量が増加し、圧送された溶融はんだ２が局所ノズル４の開口面から噴流し、溶融はんだ２表面に浮遊していたはんだ酸化物１２を、ノズルの周囲部の下方に押し流す。この際、はんだ酸化物１２は、はんだ槽３内の導入路８以外の溶融はんだ２に戻される。従って、はんだ槽３内の溶融はんだ２表面に、はんだ酸化物１２が浮遊することとなるので、定期的に除去すると良い。尚、第１工程が実施されるタイミングは、例えば図示されないが、ワークが溶融はんだ２によりはんだ付けされる直前のプリヒート段階が好ましい。
【００２３】
次に、第１工程の実施後、図３（ｂ）に示す第２工程が速やかに実施される。
【００２４】
プリヒートされたワーク１３が、局所はんだ付け装置１の局所ノズル４上に搬送される。その際、局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２のはんだ波高は、局所ノズル４の開口面とワーク１３との間の距離、及びワーク１３の被はんだ付け箇所の面積等に基づいて所定の高さに設定される。これにより、はんだ酸化物１２が浮遊しておらず、且つ、局所ノズル４から適量噴流している溶融はんだ２に、ワーク１３に搭載された電子部品１４のリード１５を浸漬させることができ、はんだ付けを効率良く行うことができる。
【００２５】
尚、ワーク１３の搬送は、例えば、図示されないロボット搬送や、チェーン等の駆動レール上をパレット等の搬送治具に固定して搬送することにより実施される。しかしながら、ロボットを用いると、はんだ付けの直後に容易にワーク１３を傾斜させることができる。従って、ワーク１３の被はんだ付け箇所であるリード１５において、高い部分から順次溶融はんだ２を切っていくことができるため、ブリッジやつらら等のはんだ付け不良を低減できるため好ましい。
【００２６】
第２工程にてワーク１３へのはんだ付けが完了した後、図３（ｃ）に示す第３工程が実施される。第３工程においては、局所ノズル４の開口面よりも溶融はんだ２の液面が低い位置となるように、局所ノズル４における溶融はんだ２のはんだ波高が制御される。これにより、局所ノズル４における溶融はんだ２が、空気中の酸素と触れる範囲が減少するので、はんだ酸化物が発生するのを低減することができる。そして、次のワーク１３がプリヒート箇所まで搬送されると、また第１工程から順に実施される。
【００２７】
以上本実施の形態において、局所噴流はんだ付け装置１の局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２のはんだ波高を、圧送ポンプ５を介して制御手段６により制御し、その際、第１工程におけるはんだ波高を、第２工程におけるはんだ波高よりも高くすることにより、局所ノズル４から噴流する溶融はんだ２表面のはんだ酸化物を除去する。そして、除去後直ちに、第２工程にてワーク１３のリード１５にはんだ付けを行うことにより、はんだ酸化物１２起因のはんだ付け不良を低減する事ができる。また、第３工程において、はんだ付け後のはんだ波高を局所ノズル４の開口面より低くすることにより、溶融はんだ２の酸化を抑制することができる。従って、新たな設備設置等の費用をかけずに、はんだ付け不良を低減する事ができる。
【００２８】
尚、図示されないが、局所ノズル４以外のはんだ槽３内の溶融はんだ２の酸化を抑制するため、図１における溶融はんだ２の液面から処置の距離をおいてカバーを設け、そのカバー内に窒素、或いはアルゴン等の不活性ガスを充満させても良い。その際、カバーには、局所ノズル４部分と局所ノズル４から噴流した溶融はんだ２がはんだ槽３内に戻るように、所定の範囲に切り欠きが設けられることは言うまでもない。
【００２９】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。
【００３０】
本実施の形態においては、局所噴流はんだ付け装置における例を示したが、局所に限定されず、噴流はんだ付け装置において用いることが可能である。
【００３１】
本実施の形態においては、第１工程から第３工程までを行う例を示したが、第１工程と第２工程のみを繰り返し実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における局所噴流はんだ付け装置の構成図である。
【図２】溶融はんだ表面にはんだ酸化物が浮遊した状態を示す断面図である。
【図３】局所ノズルにおける工程別の溶融はんだ波高の状態を示す図であり、（ａ）はワークにはんだ付けをする前の第１工程、（ｂ）はワークにはんだ付け中の第２工程、（ｃ）はワークにはんだ付け完了後の第三工程である。
【符号の説明】
１・・・局所噴流はんだ付け装置、２・・・溶融はんだ、３・・・はんだ槽、４・・・局所ノズル、５・・・圧送ポンプ、６・・・制御手段、１２・・・はんだ酸化物、１３・・・ワーク、１５・・・リード

Claims

溶融はんだを収容するはんだ槽と、前記溶融はんだを噴流するためのノズルと、前記溶融はんだを前記ノズルへ圧送する圧送ポンプと、前記圧送ポンプを制御し、前記ノズルから噴流する前記溶融はんだのはんだ波高を制御する制御手段とを備え、前記ノズルの開口面から噴流した溶融はんだをワークにはんだ付けをする噴流はんだ付け装置であって、
前記制御手段は、前記ワークへはんだ付けをする前のはんだ波高を、前記ワークへはんだ付けをする際のはんだ波高よりも高くすることを特徴とする噴流はんだ付け装置。
前記制御手段は、前記ワークへはんだ付けをした後のはんだ波高を、前記ノズルの開口面以下とすることを特徴とする請求項１に記載の噴流はんだ付け装置。
前記ノズルは、局所はんだ付け用の局所ノズルであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の噴流はんだ付け装置。
溶融はんだを収容するはんだ槽と、前記溶融はんだを噴流するためのノズルと、前記溶融はんだを前記ノズルへ圧送する圧送ポンプと、前記圧送ポンプを制御し、前記ノズルから噴流する前記溶融はんだのはんだ波高を制御する制御手段とを備え、前記ノズルの開口面から噴流した溶融はんだをワークにはんだ付けをする噴流はんだ付け方法であって、
前記ノズルから噴流する溶融はんだをワークにはんだ付けをする前の第１工程と、
前記ワークに、はんだ付けがなされる第２工程とを備え、
前記第１工程におけるはんだ波高が、前記第２工程におけるはんだ波高よりも高くなるように制御されることを特徴とする噴流はんだ付け方法。
前記ワークにはんだ付けがなされる前記第２工程後に、前記はんだ波高が前記ノズルの開口面以下となるように制御される第３工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の噴流はんだ付け方法。