JP2004281522A - Automatic soldering device - Google Patents

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JP2004281522A
JP2004281522A JP2003068083A JP2003068083A JP2004281522A JP 2004281522 A JP2004281522 A JP 2004281522A JP 2003068083 A JP2003068083 A JP 2003068083A JP 2003068083 A JP2003068083 A JP 2003068083A JP 2004281522 A JP2004281522 A JP 2004281522A
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JP
Japan
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soldering
printed circuit
circuit board
chamber
inert gas
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Pending
Application number
JP2003068083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Nakamura
秀樹 中村
Shohei Motai
祥平 馬渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Senju Metal Industry Co Ltd
Original Assignee
Senju Metal Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic soldering device which carries out soldering in an inert gas atmosphere, is capable of lowering oxygen in concentration in a jet flow solder tank and a pre-heater, and is capable of cooling quickly in a cooling device simultaneously. <P>SOLUTION: An exhaust device is provided near the inlet of the automatic soldering device, and inert gas of low temperatures is blown out. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、不活性雰囲気中で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関する。
【0002】
【従来の技術】
プリント基板をはんだ付けする自動はんだ付け装置は、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置等の処理装置が設置されており、これらの処理装置上を搬送装置のコンベアが走行している。
【0003】
この自動はんだ付け装置でプリント基板のはんだ付けを行う場合、コンベアの爪でプリント基板を保持してから処理装置上を走行させ、各処理装置で処理を行ってはんだ付けがなされる。
【0004】
コンベアで走行させられるプリント基板は、先ずフラクサーでプリント基板のはんだ付け面にフラックスが塗布される。このフラックス塗布は、発泡管で発泡させたフラックスにプリント基板を接触させたり、噴霧ノズルで霧化させたフラックスをプリント基板に吹き付けたりすることにより行われる。フラクサーは、自動はんだ付け装置内に設置されている場合と、自動はんだ付け装置の外部に設置されている場合がある。フラクサーを自動はんだ付け装置の外部に設置する場合は、本発明が目的とする不活性雰囲気中でプリント基板をはんだ付けするような自動はんだ付け装置である。不活性雰囲気の自動はんだ付け装置は、フラクサーを不活性雰囲気にするチャンバー内に設置すると、フラックスによりチャンバーが汚されてしまうため、自動はんだ付け装置の外部に設置する。
【0005】
次いでフラックスが塗布されたプリント基板はプリヒーターで予備加熱がなされる。フラックスが塗布されたプリント基板を予備加熱するのは、フラックス中に溶剤が残っていると次の溶融はんだに接触させたときに、溶融はんだが飛散して危険となるからであり、また常温のプリント基板を急激に高温となった溶融はんだに接触させるとプリント基板やプリント基板に搭載された電子部品がヒートショックをおこして破損してしまうからであり、さらにまた常温のプリント基板が溶融はんだに接触すると溶融はんだの温度を下げてしまうからであり、そしてまたプリント基板の温度が低いとはんだ付け性を悪くしてしまうからである。
【0006】
プリヒーターで予備加熱されたプリント基板は、噴流はんだ槽に運ばれ、ここで溶融はんだと接触してはんだ付けがなされる。プリント基板のはんだ付けを行う噴流はんだ槽は、荒れた波を噴流する一次噴流ノズルと穏やかな波を噴流する二次噴流ノズルが設置されている。はんだ付け時、プリント基板は先ず一次噴流ノズルの荒れた波ではんだ付け部の隅部やスルーホール内に溶融はんだをいきわたらせて未はんだをなくす。次に一次噴流ノズルのはんだ付けで発生したブリッジやツララ等を二次噴流ノズルの穏やかな波で修正するものである。
【0007】
従来プリント基板のはんだ付けに用いられてきたはんだは、Pb−63Snはんだであった。このPb−63Snはんだは、融点が比較的低いため、はんだ付け時の溶融はんだの温度を低くでき、またはんだ付け性も良好であるため不良が少なく、しかも安価であるという優れた特長を有している。しかしながらPb−63Snはんだではんだ付けされたプリント基板が埋め立て処分され、この埋め立て処分されたプリント基板に酸性雨が接触すると、はんだ中のPbが溶出して地下水に混入する。そしてPbを含んだ地下水を長年月にわたって人間や家畜が飲用すると鉛中毒をおこすとされ、Pbを含んだはんだの使用が規制されるようになってきた。そのため近時ではPbを含まない所謂鉛フリーはんだが使用されるようになってきた。
【0008】
鉛フリーはんだとは、Snを主成分として、これにAg、Cu、Bi、Zn、In、Cr、Mo、Co、Fe、P、Ge、Ga等を適宜添加したものである。鉛フリーはんだは、従来のPb−63Snはんだに比べてはんだ付け性が悪く、また酸化しやすい。プリント基板に対してはんだ付け性が悪いと、未はんだ、ブリッジ、ディウエット等のはんだ付け不良が発生する。また酸化しやすい鉛フリーはんだは、噴流はんだ槽中に酸化物を大量に発生させ、高価な鉛フリーはんだが無駄になるばかりでなく、酸化物がプリント基板に付着して外観を悪くしたり、短絡や絶縁抵抗低下の原因となったりする。鉛フリーはんだが酸化しやすいのは、酸化しやすいSnが主成分となっており、しかも融点の高い鉛フリーはんだは、はんだ付け温度を高くするため、さらに酸化が促進されるからである。
【0009】
鉛フリーはんだを自動はんだ付け装置で使用する場合、はんだ付け不良をなくすとともに、はんだの酸化を防ぐには、不活性雰囲気中ではんだ付けを行えばよいことは分かっていた。不活性雰囲気気中ではんだ付けを行う自動はんだ付け装置(以下、不活性はんだ付け装置という)は、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置等をチャンバーで覆って、チャンバー内に窒素のような不活性ガスを充満させたものであり、従来から多数提案されていた。(特許文献1〜3参照)
【0010】
従来の不活性はんだ付け装置は、入口側から出口側にかけて高くなる傾斜が付されており、各処理装置の上方に不活性ガスをチャンバー内に流入させる流入口が設置されたものである。このはんだ付け装置は、チャンバー内に流入した不活性ガスがチャンバー内に充満した後、出口側から流出していく。このように不活性ガスが出口側から流出するのは、搬送装置のコンベアが進行方向に3〜5度上方に傾斜しており、しかもチャンバー内の不活性ガスがプリヒーターや噴流はんだ槽で暖められるためチャンバーの煙突効果により、暖められて軽くなった不活性ガスが高い位置にある出口側から流出するからである。
【0011】
チャンバー内の不活性ガスが煙突効果で出口側から流出すると、入口からチャンバー内に空気が侵入し、チャンバー内の酸素濃度が上がってしまう。特に低酸素濃度の雰囲気が必要なプリヒーターや噴流はんだ槽近辺の酸素濃度が上がってしまう。このような煙突効果による酸素濃度の高上を防止するために入口近傍に吸引機がある開口を設け、該開口からチャンバー内の不活性ガスを吸引するはんだ付け装置が提案されている。(特許文献4参照)
【0012】
【特許文献1】特開平5−200538号公報(第5頁図2)
【特許文献2】特開平5−235530号公報(第7頁図2)
【特許文献3】特開平6−29655号公報(第4頁図1)
【特許文献4】特開平7−36951号公報(第3頁図1)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで入口近傍に開口を設けた不活性はんだ付け装置は、たしかに煙突効果を防止でき、出口側からの不活性ガスの流出はなくなる。しかしながら、入口近傍に開口を設けたはんだ付け装置は、酸素濃度の低下を必要とするプリヒーターや噴流はんだ槽では酸素濃度の低下が充分でなく、その結果、鉛フリーはんだを使用した場合、プリント基板のはんだ付け部での未はんだやブリッジ等の不良を完全になくしたり、また噴流はんだ槽では酸化物の発生を充分に抑えたりすることができなかった。
【0014】
またこの入口近傍に開口を設けた従来の不活性はんだ付け装置では、冷却装置におけるプリント基板の冷却効果が充分でなく、噴流はんだ槽でのはんだ付け後に、はんだにヒビ割れやクラックの発生することがあった。本発明は、不活性はんだ付け装置において、酸素濃度の低下が必要なプリヒーター部や噴流はんだ槽部での酸素濃度を極めて低くできるばかりでなく、噴流はんだ槽でのはんだ付け後にヒビ割れやクラック等が発生しないというはんだ付け装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来の不活性はんだ付け装置に用いられていた煙突効果防止手段にを利用して、さらにプリヒーター部や噴流はんだ槽部における酸素濃度低下させることについて鋭意研究を行った結果、冷却装置を不活性ガスの流入に利用すれば、必要部分の酸素濃度低下とはんだ付け部のヒビ割れやクラック発生防止に効果のあることを見い出して本発明を完成させた。
【0016】
本発明は、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置をチャンバーで覆い、該チャンバー内を不活性雰囲気に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、冷却装置には低温の不活性ガスをプリント基板に吹き付ける吹き出し口が設置されているとともに、プリント基板の入口近傍に排気装置が設置されていることを特徴とする自動はんだ付け装置である。
【0017】
本発明のはんだ付け装置では、噴流はんだ槽ではんだ付けした直後のプリント基板のはんだ付け面に冷却装置から低温の不活性ガスを吹き付けて急冷するようになっている。はんだ付け直後のはんだ付け部を急冷すると、プリント基板に付着した溶融はんだが急速に凝固するため、搬送による振動や衝撃が加わってもヒビ割れやクラックが発生しなくなる。特に鉛フリーはんだは溶融温度が高いため、従来のファンによる送風程度の冷却では早急に凝固せず、ヒビ割れやクラックの発生が多かったが、本発明のように低温の不活性ガスをはんだ付け面に吹き付けることにより、これらの発生を防ぐことができる。
【0018】
本発明では、冷却装置を冷凍機に接続しておくと、低温の不活性ガスをはんだ付け直後のプリント基板に吹き付けることができるため、プリント基板に付着した溶融はんだを早急に冷却固化できる。従って、本発明の不活性はんだ付け装置は、鉛フリーはんだのように融点の高いものでも急冷できることからヒビ割れやクラックの発生を防止できるとともに、はんだの組織を細かくして強度の向上が図れる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。図1は本発明不活性はんだ付け装置の正面断面図である。
【0020】
本発明の不活性はんだ付け装置には、コンベア1が進行方向(矢印A)に上向きの傾斜が付されて設置されている。該コンベアの下方には進行方向順にプリヒーター2、噴流はんだ槽3、冷却装置4等の処理装置が設置されており、これらの処理装置はチャンバー5内に収納されている。
【0021】
図示しないフラクサーと該フラクサーに隣接してプリヒーターがチャンバー5の外部に設置されている。フラクサーをチャンバーの外部に設置するのは、フラクサーでのフラックス塗布時にフラックスが飛散してチャンバーを汚すからであり、またフラックス塗布時には低酸素濃度を必要としないからである。フラクサーに隣接して設置された図示しないプリヒーターは、プリント基板に塗布したフラックスの溶剤を揮散させるとともにプリント基板の予備加熱を行うものであるが、ここでは主に溶剤揮散が目的であり、予備加熱温度もあまり高くしないため、やはり低酸素濃度は必要でない。そのためフラクサーと該フラクサーに隣接したプリヒーターはチャンバーの外部に設置してある。
【0022】
図中の噴流はんだ槽3の手前に設置した噴流はんだ槽3の手前に設置するプリヒーター2は、前述チャンバーの外部に設置された図示しないプリヒーターで予備加熱されたプリント基板を、今度ははんだ付けに適した温度まで予備加熱するものであり、ここでは前述プリヒーターでの予備加熱温度よりも高温に加熱するため低酸素濃度が必要である。
【0023】
コンベア1は、一対の無端のチェーンが回動しており、内側の相対向するチェーンが同一方向(矢印A)に走行している。これら内側の相対向するチェーンに取り付けられた図示しない多数の爪間でプリント基板を保持して各処理装置上を走行するものである。
【0024】
プリヒーター2は、パネルヒーターであり、プリント基板を輻射熱で予備加熱する。プリヒーターにパネルヒーターを使用すると、輻射熱であるためチャンバー内の気体の流動を少なくでき、外部から空気を流入させて酸素濃度を高めるようなことがない。
【0025】
噴流はんだ槽3には、荒れた波を噴流する一次噴流ノズル6と穏やかな波を噴流する二次噴流ノズル7が設置されている。また該噴流はんだ槽内には、鉛フリーはんだ8が入れられており、図示しないヒーターで溶かされ、所定の温度に保たれている。
【0026】
冷却装置4は、図示しない不活性ガス供給装置に接続されており、冷却装置からは不活性ガスが噴出されるようになっている。冷却装置と不活性ガス供給装置の間に冷凍機9を設置しておくと不活性ガスを低温にして噴出すことができる。不活性ガス供給装置で不活性ガスを充分に低温にできる場合は冷凍機を設置しなくともよい。
【0027】
チャンバー5は、プリヒーター2、噴流はんだ槽3、冷却装置4を収納するとともに出入口以外からは気体の流出入ができないようにシールされており、チャンバー内には、多数のラビリンス用テープ10が吊設されている。ラビリンスは、チャンバー内の気体を安定させて、出入口からの外気の侵入を防ぐものである。また噴流はんだ槽3の上部はガラス板11が嵌め込まれており、該ガラス板を通して外部から噴流はんだ槽3の溶融はんだの噴流状態を観察できるようになっている。さらに噴流はんだ槽3の上方のチャンバーには不活性ガスの流入パイプ12、12が設置されている。
【0028】
不活性はんだ付け装置の入口13の近傍には、排気装置14が設置されている。該排気装置はブロワー15と接続されており、排気装置14からは不活性はんだ付け装置入口13近辺の気体を強制的に吸込むようになっている。
【0029】
続いて上記構成からなる本発明の不活性はんだ付け装置におけるプリント基板のはんだ付けを説明する。先ず冷却装置4とチャンバー内の不活性ガスの流入パイプ12、12から不活性ガス(窒素)をチャンバー5内に流入させて、チャンバー内の酸素濃度を1000ppm以下まで下げておく。
【0030】
チャンバー内の酸素濃度が1000ppm以下まで下がったならば、図示しないフラクサーとプリヒーターでプリント基板にフラックス塗布と予備加熱を行う。その後、プリント基板は、コンベア1で矢印A方向に搬送されて不活性はんだ付け装置の入口13からチャンバー5内に入り、プリヒーター2により所定の温度まで予備加熱される。この所定の温度とは、噴流はんだ槽のはんだがSn−3Ag−0.5Cuの鉛フリーはんだ(融点:217℃)である場合は約150℃である。
【0031】
プリヒーター2で予備加熱されたプリント基板は、噴流はんだ槽3に運ばれ、一次噴流ノズル6で未はんだのないはんだ付けがされた後、二次噴流ノズル7でブリッジやツララが修正される。
【0032】
噴流はんだ槽3ではんだ付けされたプリント基板は、冷却装置4に運ばれる。冷却装置4からは低温の不活性ガスがプリント基板のはんだ付け面に吹き付けられてプリント基板に付着した溶融はんだを冷却する。冷却装置4から吹き付けられる不活性ガスは冷凍機9で零下(−10℃くらい)に冷却されており、プリント基板のはんだ付け面を急冷する。この急冷によりプリント基板に付着した鉛フリーはんだは急激に凝固するため、プリント基板に振動や衝撃が加わってもヒビ割れやクラックが生じないばかりでなく、組織を細かくして機械的強度が向上する。
【0033】
冷却装置4からチャンバー5内に流入した不活性ガスは矢印Bのように入口13方向に流動していく。これは入口13の近傍に排気装置14が設置されていて、入口13近くにある気体が強制的に排気装置14から吸引されるため、チャンバー5内の不活性ガスは入口13方向に流動する。従って、はんだ付け時に不活性ガスが必要な噴流はんだ槽3やプリヒーター2には冷却装置4と流入口12から供給された不活性ガスが流動していくため酸素濃度の低い状態となっている。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の不活性はんだ槽は、最終処理装置である冷却装置から流出する不活性ガスが煙突効果に逆らって入口方向に流動して不活性ガスが必要な噴流はんだ槽やプリヒーターを酸素濃度の低い状態にするため、未はんだ、酸化物による外観不良や短絡、絶縁抵抗低下、高価な鉛フリーはんだの損失、等がなくなり、また冷却装置からは低温の不活性ガスをはんだ付け直後のプリント基板に吹き付けてプリント基板に付着したはんだを急速に凝固させるため、ヒビ割れやクラック等を発生させないばかりでなく、はんだの組織を細かくして機械的強度を向上させるという従来の不活性はんだ付け装置には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】本発明不活性はんだ付け装置の正面断面図
【符号の説明】
1 コンベア
2 プリヒーター
3 噴流はんだ槽
4 冷却装置
5 チャンバー
8 溶融はんだ
9 冷凍機
12 不活性ガス流入口
13 入口
14 排気装置
15 ブロワー
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic soldering apparatus for soldering a printed circuit board in an inert atmosphere.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An automatic soldering apparatus for soldering a printed circuit board is provided with processing devices such as a fluxer, a preheater, a jet solder bath, and a cooling device, and a conveyor of a transfer device runs on these processing devices.
[0003]
When soldering a printed circuit board by this automatic soldering apparatus, the printed circuit board is held by a nail of a conveyor and then run on the processing apparatus, and the processing is performed by each processing apparatus to perform soldering.
[0004]
First, a flux is applied to a soldering surface of a printed circuit board by a fluxer on a printed circuit board run on a conveyor. This flux application is performed by contacting the printed circuit board with the flux foamed by the foam tube, or by spraying the atomized flux on the printed circuit board with a spray nozzle. The fluxer may be installed in the automatic soldering device or may be installed outside the automatic soldering device. When the fluxer is installed outside the automatic soldering apparatus, the present invention is an automatic soldering apparatus for soldering a printed circuit board in an inert atmosphere intended by the present invention. The automatic soldering apparatus in an inert atmosphere is installed outside the automatic soldering apparatus because if the fluxer is installed in a chamber where the fluxer is in an inert atmosphere, the chamber is contaminated by the flux.
[0005]
Next, the printed circuit board coated with the flux is preheated by a preheater. The pre-heating of the printed circuit board on which the flux is applied is because if the solvent remains in the flux, the molten solder will scatter and become dangerous when it comes into contact with the next molten solder. If the printed circuit board is brought into contact with the molten solder that has rapidly become hot, the printed circuit board and the electronic components mounted on the printed circuit board will be damaged by the heat shock. This is because the contact lowers the temperature of the molten solder, and the low temperature of the printed circuit board deteriorates the solderability.
[0006]
The printed circuit board preheated by the preheater is conveyed to a jet solder bath where it comes into contact with the molten solder to be soldered. A jet solder bath for soldering a printed board is provided with a primary jet nozzle for jetting a rough wave and a secondary jet nozzle for jetting a gentle wave. At the time of soldering, the printed circuit board first spreads the molten solder into the corners and through holes of the soldered portion by the rough waves of the primary jet nozzle to eliminate unsoldered. Next, bridges, icicles and the like generated by soldering of the primary jet nozzle are corrected by gentle waves of the secondary jet nozzle.
[0007]
Conventionally, Pb-63Sn solder has been used for soldering printed circuit boards. This Pb-63Sn solder has an excellent feature that the melting point is relatively low, so that the temperature of the molten solder at the time of soldering can be lowered, or the solderability is good, so that there are few defects and the cost is low. ing. However, when the printed circuit board soldered with the Pb-63Sn solder is landfilled and acid rain comes in contact with the landed printed circuit board, Pb in the solder is eluted and mixed into the groundwater. When humans and livestock drink groundwater containing Pb for many months, lead poisoning is caused, and the use of solder containing Pb has been regulated. Therefore, recently, a so-called lead-free solder containing no Pb has been used.
[0008]
The lead-free solder has Sn as a main component, to which Ag, Cu, Bi, Zn, In, Cr, Mo, Co, Fe, P, Ge, Ga, and the like are appropriately added. Lead-free solder has poor solderability and is easily oxidized as compared with conventional Pb-63Sn solder. Poor solderability to a printed circuit board causes poor soldering such as unsoldering, bridges, and dewetting. In addition, lead-free solder, which is easily oxidized, generates a large amount of oxide in the jet solder bath, not only wastes expensive lead-free solder, but also causes the oxide to adhere to the printed circuit board and deteriorate the appearance, It may cause a short circuit or a decrease in insulation resistance. The reason why the lead-free solder is easily oxidized is that lead-free solder, which is mainly composed of Sn which is easily oxidized and has a high melting point, is further oxidized because the soldering temperature is increased.
[0009]
When lead-free solder is used in an automatic soldering apparatus, it has been known that soldering should be performed in an inert atmosphere in order to eliminate soldering defects and prevent solder oxidation. An automatic soldering device that performs soldering in an inert atmosphere (hereinafter, referred to as an inert soldering device) covers a preheater, a jet solder bath, a cooling device, and the like with a chamber, and places an inert gas such as nitrogen in the chamber. It is filled with an active gas, and many have been proposed in the past. (See Patent Documents 1 to 3)
[0010]
The conventional inert soldering apparatus is provided with a slope that becomes higher from the inlet side to the outlet side, and has an inflow port through which an inert gas flows into the chamber above each processing apparatus. In this soldering device, the inert gas flowing into the chamber fills the chamber and then flows out from the outlet side. The reason why the inert gas flows out from the outlet side is that the conveyor of the transfer device is inclined upward by 3 to 5 degrees in the traveling direction, and the inert gas in the chamber is heated by the preheater or the jet solder bath. This is because the inert gas heated and lightened by the chimney effect of the chamber flows out from the outlet located at a high position.
[0011]
When the inert gas in the chamber flows out of the outlet side due to the chimney effect, air enters the chamber from the inlet, and the oxygen concentration in the chamber increases. In particular, the oxygen concentration in the vicinity of a preheater or a jet solder bath which requires an atmosphere having a low oxygen concentration increases. In order to prevent an increase in the oxygen concentration due to such a chimney effect, there has been proposed a soldering apparatus in which an opening having a suction device is provided in the vicinity of the inlet, and an inert gas in the chamber is sucked from the opening. (See Patent Document 4)
[0012]
[Patent Document 1] JP-A-5-200538 (FIG. 2 on page 5)
[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 5-235530 (FIG. 2 on page 7)
[Patent Document 3] JP-A-6-29655 (FIG. 1 on page 4)
[Patent Document 4] JP-A-7-36951 (FIG. 1 on page 3)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, an inert soldering apparatus having an opening near the inlet can surely prevent the chimney effect and eliminate the flow of the inert gas from the outlet. However, soldering equipment with an opening near the entrance does not sufficiently reduce the oxygen concentration in preheaters or jet soldering baths that require a reduction in the oxygen concentration. It was not possible to completely eliminate defects such as unsoldering and bridges in the soldered portion of the substrate, and to sufficiently suppress the generation of oxides in the jet solder bath.
[0014]
In addition, with the conventional inert soldering equipment that has an opening near the entrance, the cooling effect of the printed circuit board in the cooling device is not sufficient, and cracks and cracks occur in the solder after soldering in the jet solder bath. was there. The present invention not only reduces the oxygen concentration in the preheater or the jet solder bath where the oxygen concentration needs to be reduced in the inert soldering apparatus, but also cracks and cracks after soldering in the jet solder bath. It is an object of the present invention to provide a soldering device that does not cause any problems.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive research on reducing the oxygen concentration in the preheater portion and the jet solder bath portion, further utilizing the chimney effect preventing means used in the conventional inert soldering apparatus, The present inventors have found that the use of a cooling device for inflow of an inert gas is effective in lowering the oxygen concentration in a necessary portion and preventing cracks and cracks in a soldered portion.
[0016]
The present invention is directed to an automatic soldering apparatus for covering a preheater, a jet solder bath, and a cooling device with a chamber and performing soldering of a printed circuit board by setting the inside of the chamber to an inert atmosphere, wherein a low-temperature inert gas is supplied to the cooling device. An automatic soldering apparatus characterized in that an outlet for blowing onto a printed circuit board is provided, and an exhaust device is provided near an entrance of the printed circuit board.
[0017]
In the soldering apparatus of the present invention, a low-temperature inert gas is blown from a cooling device to a soldering surface of a printed circuit board immediately after soldering in a jet solder bath to rapidly cool the board. When the soldered portion immediately after the soldering is rapidly cooled, the molten solder attached to the printed circuit board is rapidly solidified, so that cracks and cracks do not occur even if vibration or impact is applied due to conveyance. In particular, since lead-free solder has a high melting temperature, it does not quickly solidify under conventional fan cooling, and cracks and cracks often occur, but soldering a low-temperature inert gas as in the present invention Spraying on the surface can prevent these occurrences.
[0018]
In the present invention, when the cooling device is connected to the refrigerator, a low-temperature inert gas can be blown to the printed circuit board immediately after soldering, so that the molten solder adhering to the printed circuit board can be quickly cooled and solidified. Therefore, the inert soldering apparatus of the present invention can rapidly cool even a material having a high melting point, such as lead-free solder, so that cracks and cracks can be prevented, and the strength of the solder can be improved by making the structure of the solder fine.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view of the inert soldering apparatus of the present invention.
[0020]
In the inert soldering apparatus of the present invention, the conveyor 1 is installed so as to be inclined upward in the traveling direction (arrow A). Below the conveyor, processing devices such as a preheater 2, a jet solder bath 3, and a cooling device 4 are installed in the traveling direction, and these processing devices are housed in a chamber 5.
[0021]
A fluxer (not shown) and a preheater are installed outside the chamber 5 adjacent to the fluxer. The reason why the fluxer is installed outside the chamber is that the flux is scattered when the flux is applied by the fluxer, thereby contaminating the chamber, and the flux application does not require a low oxygen concentration. The pre-heater (not shown) installed adjacent to the fluxer volatilizes the solvent of the flux applied to the printed circuit board and performs pre-heating of the printed circuit board. Since the heating temperature is not too high, again, a low oxygen concentration is not necessary. Therefore, the fluxer and the preheater adjacent to the fluxer are installed outside the chamber.
[0022]
The pre-heater 2 installed before the jet solder bath 3 installed before the jet solder bath 3 in the drawing is used for soldering a printed circuit board preheated by a pre-heater (not shown) installed outside the chamber. The preheating is performed to a temperature suitable for mounting. Here, since the preheating is performed at a temperature higher than the preheating temperature of the preheater, a low oxygen concentration is required.
[0023]
In the conveyor 1, a pair of endless chains are rotating, and the opposing chains on the inner side run in the same direction (arrow A). The printed circuit board is held between a large number of claws (not shown) attached to these inner opposing chains and travels on each processing apparatus.
[0024]
The pre-heater 2 is a panel heater, and pre-heats a printed circuit board with radiant heat. When a panel heater is used as the pre-heater, the flow of gas in the chamber can be reduced due to radiant heat, and there is no increase in oxygen concentration by inflow of air from the outside.
[0025]
The jet solder bath 3 is provided with a primary jet nozzle 6 for jetting a rough wave and a secondary jet nozzle 7 for jetting a gentle wave. A lead-free solder 8 is placed in the jet solder bath, melted by a heater (not shown), and maintained at a predetermined temperature.
[0026]
The cooling device 4 is connected to an inert gas supply device (not shown), and an inert gas is ejected from the cooling device. If the refrigerator 9 is provided between the cooling device and the inert gas supply device, the inert gas can be discharged at a low temperature. When the inert gas can be sufficiently cooled by the inert gas supply device, the refrigerator need not be provided.
[0027]
The chamber 5 houses the pre-heater 2, the jet solder bath 3, and the cooling device 4 and is sealed so that gas cannot flow in and out of ports other than the entrance and exit. A number of labyrinth tapes 10 are suspended in the chamber. Is established. The labyrinth stabilizes the gas in the chamber and prevents outside air from entering through the entrance. A glass plate 11 is fitted into the upper part of the jet solder bath 3 so that the state of the molten solder jet in the jet solder bath 3 can be observed from outside through the glass plate. Further, in the upper chamber of the jet solder bath 3, inflow pipes 12, 12 for an inert gas are provided.
[0028]
An exhaust device 14 is provided near the inlet 13 of the inert soldering device. The exhaust device is connected to a blower 15 so that a gas near the inlet 13 of the inert soldering device is forcibly sucked from the exhaust device 14.
[0029]
Subsequently, the soldering of the printed circuit board in the inert soldering apparatus of the present invention having the above configuration will be described. First, an inert gas (nitrogen) is flown into the chamber 5 from the cooling device 4 and the inert gas inflow pipes 12 and 12 in the chamber to lower the oxygen concentration in the chamber to 1000 ppm or less.
[0030]
When the oxygen concentration in the chamber drops to 1000 ppm or less, flux application and preheating are performed on the printed circuit board by a fluxer and a preheater (not shown). Thereafter, the printed circuit board is conveyed by the conveyor 1 in the direction of arrow A, enters the chamber 5 from the entrance 13 of the inert soldering apparatus, and is preheated to a predetermined temperature by the preheater 2. This predetermined temperature is about 150 ° C. when the solder in the jet solder bath is Sn-3Ag-0.5Cu lead-free solder (melting point: 217 ° C.).
[0031]
The printed circuit board preheated by the preheater 2 is transferred to the jet solder bath 3, where soldering without unsoldering is performed by the primary jet nozzle 6, and then a bridge or an icicle is corrected by the secondary jet nozzle 7.
[0032]
The printed circuit board soldered in the jet solder bath 3 is carried to the cooling device 4. A low-temperature inert gas is blown from the cooling device 4 onto the soldering surface of the printed circuit board to cool the molten solder attached to the printed circuit board. The inert gas blown from the cooling device 4 is cooled to below zero (about −10 ° C.) by the refrigerator 9 to rapidly cool the soldering surface of the printed circuit board. Due to this rapid cooling, the lead-free solder attached to the printed circuit board solidifies rapidly, so that even if vibrations or impacts are applied to the printed circuit board, not only cracks and cracks do not occur but also the structure is made finer and the mechanical strength is improved. .
[0033]
The inert gas flowing into the chamber 5 from the cooling device 4 flows toward the inlet 13 as shown by the arrow B. Since the exhaust device 14 is installed near the inlet 13 and the gas near the inlet 13 is forcibly sucked from the exhaust device 14, the inert gas in the chamber 5 flows toward the inlet 13. Accordingly, the inert gas supplied from the cooling device 4 and the inlet 12 flows into the jet solder bath 3 and the preheater 2 which require an inert gas during soldering, so that the oxygen concentration is low. .
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the inert solder bath of the present invention is a jet solder bath in which the inert gas flowing out of the cooling device, which is the final processing device, flows toward the inlet against the chimney effect and requires an inert gas. Since the preheater is kept at a low oxygen concentration, unsoldered, poor appearance due to oxides, short circuit, reduced insulation resistance, loss of expensive lead-free solder, etc. are eliminated, and low-temperature inert gas is supplied from the cooling device. The conventional method of spraying the printed circuit board immediately after soldering and rapidly solidifying the solder attached to the printed circuit board not only does not cause cracks or cracks, but also improves the mechanical strength by making the solder structure finer. It has excellent effects not found in the inert soldering apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view of an inert soldering apparatus of the present invention.
REFERENCE SIGNS LIST 1 Conveyor 2 Preheater 3 Jet solder bath 4 Cooling device 5 Chamber 8 Molten solder 9 Refrigerator 12 Inert gas inlet 13 Inlet 14 Exhaust device 15 Blower

Claims (2)

プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置をチャンバーで覆い、該チャンバー内を不活性雰囲気に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、冷却装置には低温の不活性ガスをプリント基板に吹き付ける吹き出し口が設置されているとともに、プリント基板の入口近傍に排気装置が設置されていることを特徴とする自動はんだ付け装置。A preheater, a jet solder bath, and a cooling device are covered with a chamber, and the inside of the chamber is made into an inert atmosphere to perform soldering of a printed circuit board. An automatic soldering device having an outlet and an exhaust device near an entrance of a printed circuit board. 前記吹き出し口は、冷凍機を介して不活性ガス供給装置に接続されていることを特徴とする請求項1記載の自動はんだ付け装置。The automatic soldering apparatus according to claim 1, wherein the outlet is connected to an inert gas supply device via a refrigerator.
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