JP2006114556A - Wave solder bath - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板のはんだ付け用自動はんだ付け装置に設置する噴流はんだ槽に関する。 The present invention relates to a jet solder bath installed in an automatic soldering apparatus for soldering printed circuit boards.
一般にプリント基板のはんだ付けは自動はんだ付け装置で行う。この自動はんだ付け装置とは、装置本体内にフラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機、等のはんだ付けのための処理装置が設置されているものである。また、これらの処理装置上を一対の搬送レールが架設されており、該搬送レールには無端の搬送チェーンが回動するように設置されている。プリント基板は、相対向する搬送チェーンに取り付けられた多数の爪により搬送され、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、冷却機で冷却が行われて、はんだ付けがなされる。 Generally, soldering of a printed circuit board is performed by an automatic soldering apparatus. In this automatic soldering apparatus, a processing apparatus for soldering such as a fluxer, a pre-heater, a jet solder bath, a cooler, etc. is installed in the apparatus main body. Further, a pair of transport rails are installed on these processing apparatuses, and an endless transport chain is installed on the transport rails so as to rotate. The printed circuit board is transported by a number of claws attached to opposite transport chains, flux applied by a fluxer, pre-heated by a pre-heater, solder deposited in a jet solder bath, cooled by a cooler, and soldered. Is made.
自動はんだ付け装置に使用する噴流はんだ槽には、荒れた波を噴流する一次噴流ノズルと穏やかな噴流を行う二次噴流ノズルが設置されている。一次噴流ノズルから噴流する溶融はんだは、荒れているためプリント基板のスルーホールやチップ部品の隅部によく侵入して未はんだをなくす。しかしながら荒れた波は、はんだ付け部に付着したときにツララやブリッジというはんだ付け不良を起こす。 A jet solder bath used in an automatic soldering apparatus is provided with a primary jet nozzle that jets a rough wave and a secondary jet nozzle that produces a gentle jet. Since the molten solder jetted from the primary jet nozzle is rough, it penetrates well into the through holes of the printed circuit board and the corners of the chip parts to eliminate unsolder. However, the rough wave causes a soldering failure such as a wig or a bridge when it adheres to the soldered portion.
そこで一次噴流ノズルでのはんだ付けで発生したこれらのはんだ付け不良は、二次噴流ノズルで修正するようになっている。この二次噴流ノズルからは穏やかな溶融はんだが噴流し、一次噴流ノズルでのはんだ付けで付着したはんだを再溶融する。このとき二次噴流ノズルから噴流する溶融はんだは、ツララやブリッジ等も再溶融するため、これらのはんだ付け不良がなくすとともに、多量に付着したはんだを少なくしてはんだを均一に付着させるようにする。 Therefore, these poor soldering caused by soldering with the primary jet nozzle are corrected with the secondary jet nozzle. A gentle molten solder is jetted from the secondary jet nozzle, and the adhered solder is remelted by soldering with the primary jet nozzle. At this time, the molten solder jetted from the secondary jet nozzle remelts the tsura and bridges, so that these soldering defects are eliminated and a large amount of solder is reduced so that the solder is uniformly attached. .
噴流はんだ槽において、一次噴流ノズルで未はんだをなくしたり、二次噴流はんだノズルでツララやブリッジを修正するとともに溶融はんだを均一に付着させたりするには、噴流ポンプの特性によって大きく影響される。 In a jet solder bath, the removal of unsolder with the primary jet nozzle, the correction of the tsura and bridge with the secondary jet solder nozzle, and the uniform attachment of molten solder are greatly affected by the characteristics of the jet pump.
噴流はんだ槽に用いられる噴流ポンプとしては、インペラポンプが主流となっている。インペラポンプを用いた噴流はんだ槽を簡単に説明する。図6は噴流はんだ槽の一次噴流ノズルの部分で切断した断面図、図7は要部を一部破断した斜視図である。インペラポンプを用いた噴流はんだ槽は、噴流はんだ槽30内にダクト31が必ず設置されている。ダクト31には上方に立設したノズル口32が形成されており、該ノズル口に噴流ノズル33が取り付けられている。図6、7に示す噴流ノズルは一次噴流ノズルであり、噴流口には多数の穴34…が穿設されていて、溶融はんだが穴34…から噴流するときに凹凸の荒れた波を形成し、この荒れた波がスルーホールやチップ部品の隅部に侵入して未はんだをなくす。
As a jet pump used for a jet solder bath, an impeller pump has become the mainstream. A jet solder bath using an impeller pump will be briefly described. FIG. 6 is a cross-sectional view cut at a primary jet nozzle portion of a jet solder bath, and FIG. 7 is a perspective view with a part broken away. In a jet solder bath using an impeller pump, a
噴流ノズル33の内部には、多数の穴35…が穿設された整流板36が横方に架設されている。またダクト31の端部には、インペラポンプ37の収納部38が形成されている。該収納部はインペラポンプの直径よりも少し大径で略3/4の円弧となっている。
Inside the
インペラポンプ37には、軸39が固定されており、軸の上端にはプーリー40が取り付けられ、該プーリーはモーター41のプーリー42とベルト43で連動している。
A
インペラポンプとは、軸の周囲に多数の板状の羽根が放射状に固定されたもので、今日の噴流はんだ槽で最も多く採用されている噴流ポンプである。このインペラポンプは、軸が回転したときに板状の羽根間に存在している溶融はんだを板状の羽根が回転する勢いで外方に飛ばすことにより溶融はんだを送り出すものである。従って、インペラポンプを使用する場合は、ダクトが必ず必要であった。つまりインペラポンプでは、羽根間にある溶融はんだを飛ばして噴流ノズル方向に流動させるには、インペラポンプから噴流ノズルまで達するガイドが必要であり、このガイドとなるものがダクトである。 An impeller pump is a jet pump in which a large number of plate-like blades are fixed radially around a shaft, and is most often used in today's jet solder baths. This impeller pump feeds molten solder by flying the molten solder present between the plate-shaped blades when the shaft rotates to the outside with the force of rotation of the plate-shaped blades. Therefore, when using an impeller pump, a duct is always necessary. That is, in the impeller pump, a guide that reaches from the impeller pump to the jet nozzle is necessary in order to flow the molten solder between the blades and flow in the direction of the jet nozzle, and the guide is a duct.
ところでインペラポンプは、多数の羽根で溶融はんだを飛ばすため、溶融はんだを一枚の羽根で飛ばした後、次の羽根で飛ばすまでに間があき、その間、溶融はんだの送りが間欠的となる。そのためインペラポンプを用いた噴流はんだ槽では、噴流ノズルから噴流する溶融はんだの頂部が上下動するという所謂「脈流」が起こりやすく、プリント基板への接触が不均一となって、未はんだやプリント基板の表面に被って付着することがあった。 By the way, since the impeller pump blows the molten solder with a large number of blades, the molten solder is blown with one blade and then is blown with the next blade, while the molten solder is intermittently fed. Therefore, in a jet solder bath using an impeller pump, a so-called “pulsating flow” in which the top of the molten solder jetted from the jet nozzle moves up and down easily occurs, and the contact with the printed circuit board becomes non-uniform and unsoldered or printed There was a case where it was deposited on the surface of the substrate.
この脈流を防止する手段として、図6、7の符号36に示すように、噴流ノズルの中間に多数の穴が穿設された整流板の設置がある。この整流板の設置は脈流防止に効果はあるが、整流板を設置すると整流板にはんだの酸化物が付着するという問題があった。酸化物付着の問題とは、噴流はんだ槽を長時間使用するうちに整流板に細かい酸化物が付着し、それが堆積して大きな塊となる。そしてその塊が整流板の穴を塞いだり、溶融はんだとともに噴流してプリント基板に付着し、短絡や外観不良となったりするものである。このようにインペラポンプは、脈動や酸化物付着等の問題があるものの、構造が簡単で安価に製造できるため、今日、噴流はんだ槽では最も多く採用されている噴流ポンプである。
As a means for preventing this pulsating flow, as shown by
前述のように噴流はんだ槽に用いる噴流ポンプとしては、インペラポンプが主流となっているが、文献ではスクリューポンプも提案されている。(参照:特許文献1〜3)このスクリューポンプとは、軸の周囲に螺旋状の羽根が取り付けられたものである。
スクリューポンプは古くから各分野で使用されているポンプであり、螺旋状の羽根は詰まりを起こさない構造であるため、粒状物や半固形物等の移送に適したものである。前述のように文献ではスクリューポンプを噴流はんだ槽に用いることも提案されているが、実際には噴流はんだ槽に用いられたことはない。その理由は、スクリューポンプを使用した噴流はんだ槽は、噴流ノズルから噴流した溶融はんだの高さ、特に一次噴流ノズルでの噴流高さを充分に高くすることができなかったからである。本発明は、一次噴流ノズルでの噴流高さを充分に高くすることができる噴流はんだ槽を提供することにある。 The screw pump is a pump that has been used in various fields for a long time, and the spiral blade has a structure that does not cause clogging, and thus is suitable for the transfer of particulate matter, semi-solid matter, and the like. As described above, it has been proposed in the literature to use a screw pump for a jet solder bath, but it has never been used for a jet solder bath. The reason is that the height of the molten solder jetted from the jet nozzle, particularly the height of the jet at the primary jet nozzle, could not be sufficiently increased in the jet solder bath using the screw pump. It is an object of the present invention to provide a jet solder bath capable of sufficiently increasing the jet height at the primary jet nozzle.
本発明者らは、スクリューポンプを用いた噴流はんだ槽で噴流高さを充分に高くできなかった原因について鋭意検討を重ねた結果、スクリューポンプの羽根とスクリューポンプを収納するケーシング間のクリアランスが適切でないことが判明した。そこで本発明者は、該クリアランスを適切にすれば噴流高さを充分に高くできることを見いだして本発明を完成させた。 As a result of intensive studies on the reason why the jet height cannot be sufficiently increased in the jet solder bath using the screw pump, the present inventors have found that the clearance between the screw pump blade and the casing housing the screw pump is appropriate. Turned out not to be. Accordingly, the present inventor has found that the jet height can be sufficiently increased if the clearance is appropriate, thereby completing the present invention.
本発明は、ケーシング内に収納されたスクリューポンプの軸が上方に突出し、該軸の上端がモーターと連動している噴流はんだ槽において、スクリューポンプとケーシングのクリアランスが0.1〜1mmとなっていることを特徴とする噴流はんだ槽である。 In the jet solder bath in which the shaft of the screw pump housed in the casing protrudes upward and the upper end of the shaft is interlocked with the motor, the clearance between the screw pump and the casing is 0.1 to 1 mm. It is a jet solder bath characterized by being.
またもう一つの本発明は、ケーシング内に収納されたスクリューポンプの軸が上方に突出し、該軸の上端がモーターと連動している噴流はんだ槽において、スクリューポンプの軸は上下部に軸受用の穴が穿設された軸受筒に軸支されているとともに、該軸受筒はスクリューポンプを収納したケーシングと複数本の支柱で連結されており、しかもスクリューポンプとケーシングのクリアランスが0.1〜1mmとなっていることを特徴とする噴流はんだ槽である。 Another aspect of the present invention is a jet solder bath in which a shaft of a screw pump housed in a casing protrudes upward, and an upper end of the shaft is interlocked with a motor. The bearing cylinder is pivotally supported by a bearing cylinder having a hole formed therein, and the bearing cylinder is connected to a casing housing the screw pump by a plurality of columns, and the clearance between the screw pump and the casing is 0.1 to 1 mm. It is a jet solder bath characterized by becoming.
本発明の噴流はんだ槽は、従来の噴流はんだ槽のように脈流が全く起こらないため、プリント基板に対して溶融はんだを均一に接触させることができる。また本発明の噴流はんだ槽は整流板を設置する必要がないため、はんだの酸化物が付着することがなくなり、酸化物による短絡や外観不良も全く発生しなくなる。 In the jet solder bath of the present invention, since no pulsating flow occurs at all like the conventional jet solder bath, the molten solder can be brought into uniform contact with the printed circuit board. In addition, since the jet solder bath of the present invention does not require the installation of a rectifying plate, solder oxide does not adhere, and short-circuiting and appearance defects due to oxide do not occur at all.
噴流はんだ槽で脈動を起こすのは、溶融はんだが間欠的に流動するからである。溶融はんだの間欠的な流動は、溶融はんだの流れが一瞬停止し、次に勢いのある流動となる。その結果、脈動は、噴流ノズルから噴流する溶融はんだの頂部が上下動して、プリント基板に対して均一な接触ができなくなり、はんだ付け不良となる。 The reason why pulsation occurs in the jet solder bath is that the molten solder flows intermittently. In the intermittent flow of the molten solder, the flow of the molten solder stops for a moment and then becomes a vigorous flow. As a result, the pulsation causes the top of the molten solder jetted from the jet nozzle to move up and down, making it impossible to make uniform contact with the printed circuit board, resulting in poor soldering.
本発明者は、スクリューポンプを用いた噴流はんだ槽において、間欠的な送りをなくすためにはスクリューポンプとケーシング間のクリアランスを0.1〜1mmにすればよいことを見いだしたものである。スクリューポンプを用いた噴流はんだ槽では、該クリアランスが小さければ小さいほど間欠的な送りとならないが、クリアランスが0.1mmよりも小さいと、噴流ポンプを構成する部品の少しの変形でスクリューポンプとケーシングが接触して傷付けるようになってしまう。つまり噴流ポンプを構成する部品を精度良く仕上げても、噴流はんだ槽のように、使用・不使用時に高温と低温の繰り返しを受けるようなものでは、熱膨張・収縮による熱歪みが起こる。この熱歪みは、構成部品の厚さや大きさによって異なるが、噴流はんだ槽では、0.1mm近くまで歪むことがある。そこで本発明では、熱歪みを考慮に入れて該クリアランスを0.1mm以上とした。 The present inventor has found that in a jet solder bath using a screw pump, the clearance between the screw pump and the casing may be 0.1 to 1 mm in order to eliminate intermittent feeding. In the jet solder bath using a screw pump, the smaller the clearance is, the more intermittent feeding is not. However, when the clearance is smaller than 0.1 mm, the screw pump and the casing are slightly deformed by the components constituting the jet pump. Will come in contact and hurt. In other words, even if the components constituting the jet pump are finished with high accuracy, thermal distortion due to thermal expansion / contraction occurs in the case of being subjected to repeated high and low temperatures during use and non-use, such as a jet solder bath. This thermal strain varies depending on the thickness and size of the component parts, but in a jet solder bath, it may be distorted to near 0.1 mm. Therefore, in the present invention, the clearance is set to 0.1 mm or more in consideration of thermal distortion.
一方、該クリアランスが1mmを超えると、スクリューポンプでも間欠的な送りとなり、脈動を発生させてしまう。そこで本発明の噴流はんだ槽では、スクリューポンプとケーシングのクリアランスを0.1〜1mmとした。 On the other hand, when the clearance exceeds 1 mm, the screw pump intermittently feeds and generates pulsation. Therefore, in the jet solder bath of the present invention, the clearance between the screw pump and the casing is set to 0.1 to 1 mm.
スクリューポンプとケーシング間のクリアランスを0.1〜1mmに保持するためには、軸がブレないようにする。軸がブレないようにするためには、スクリューポンプをケーシングに収納するときに軸を二カ所以上で軸支する。そこで本発明では、軸を二カ所で軸支するために上下部に軸受穴を有する軸受筒を用いている。またスクリューポンプに固定された軸が回転するときにスクリューポンプが常にケーシングの穴に対して同心となっていなければならない。スクリューポンプをケーシングに対して同心状態にするためには軸支する部分、或いはケーシングの位置を調整して行う。軸支部分やケーシングの位置調整は、軸支部分とケーシングを複数本の支柱で連結し、支柱と穴間に適宜な厚さのワッシャーを挟み込んで調節するようにするとよい。 In order to maintain the clearance between the screw pump and the casing at 0.1 to 1 mm, the shaft should not be shaken. In order to prevent the shaft from moving, the shaft is supported at two or more places when the screw pump is housed in the casing. Therefore, in the present invention, in order to support the shaft at two places, a bearing cylinder having bearing holes in the upper and lower portions is used. Also, the screw pump must always be concentric with the casing hole when the shaft fixed to the screw pump rotates. In order to make the screw pump concentric with the casing, the position of the shaft support or the casing is adjusted. The position of the shaft support part and the casing may be adjusted by connecting the shaft support part and the casing with a plurality of support columns and inserting a washer having an appropriate thickness between the support column and the hole.
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は本発明噴流はんだ槽の要部拡大断面図、図2は本発明噴流はんだ槽の要部を一部破断した拡大斜視図、図3は本発明噴流はんだ槽の平面図、図4は図3のA−A線断面図、図5は本発明噴流はんだ槽の破断斜視図である。 Hereinafter, the jet solder bath of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the jet solder bath of the present invention, FIG. 2 is an enlarged perspective view in which a main portion of the jet solder bath of the present invention is partially broken, FIG. 3 is a plan view of the jet solder bath of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG.
図3、4に示すように、噴流はんだ槽1は、無蓋の箱状で内部にはんだ2が入れられており、該はんだは図示しない電熱ヒーターで溶融され、所定の温度に保たれている。噴流はんだ槽1内には、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。一次噴流ノズル3の噴流口には多数の噴出穴5…が穿設されており、ここから噴流する溶融はんだは、凹凸のある荒れた波となる。この荒れた波は、プリント基板のスルーホールやチップ部品の隅部に侵入して未はんだをなくすものである。しかしながら荒れた波は、ツララやブリッジ等のはんだ付け不良を発生させてしまう。そこで、これらのはんだ付け不良を二次噴流ノズルから流出する溶融はんだで修正する。二次噴流ノズル4は、噴流口が広く、また障害物がないため、穏やかな噴流状態となる。この穏やかに流出する溶融はんだにツララやブリッジが形成されたプリント基板を接触させると、ツララやブリッジが再溶融して修正されれるとともに、不必要に大量に付着したはんだを取り去って適正量にする。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
噴流はんだ槽1内の下部には仕切板6が横方に架設されている。該仕切板には、ノズル口7が立設されており、該ノズル口には一次噴流ノズル3と二次噴流ノズル4が取り付けられている。また仕切板6には、噴流ポンプ8が設置されている。噴流ポンプ8は、軸9、軸受筒10、ケーシング11、スクリューポンプ12から構成されている。
A partition plate 6 is installed horizontally in the lower part of the
軸9は、上端にプーリー13が取り付けられており、該プーリーは噴流はんだ槽1の外部に設置されたモーター14のプーリー15とベルト16で連動するようになっている。また軸9の下端にはスクリューポンプ12が取り付けられている。
A
軸受筒10は、中空の円筒状であり、上部と下部に軸を挿通できる穴17、18が穿設されている。下部の穴18は、軸9の回転を妨げず、しかも溶融はんだを容易に侵入させない大きさとなっている。軸受筒10の下部には矩形のフランジ19が形成されており、四隅に穴20…が穿設されている。
The bearing
ケーシング11は、中央に大きな穴21があいており、上部に矩形のフランジ22が形成されている。フランジ22には前述軸受筒10のフランジ19の穴20…と一致したところに穴…23が穿設されている。軸受筒10とケーシング11とは、四本の支柱24…で連結されている。支柱24の下部には、六角頭25が形成されており、上部には支柱本体よりも小径となった牡ネジ26が螺設されている。支柱24は、ケーシング11のフランジ22に穿設された穴23を挿通し、下部の六角頭25を穴23の下面に当接させる。支柱24の上部の牡ネジ26は、軸受筒10のフランジ19に穿設された穴20を挿通し、支柱本体と細径の牡ネジで形成された段部を穴20の下面に当接させる。そして軸受筒10のフランジ19の穴20から突出した牡ネジ26にナット27が螺合されることにより、軸受筒10とケーシング11が連結される。
The
スクリューポンプ12は、軸9に取り付けられており、該軸の下部の周囲に複数枚(4枚)の螺旋状の羽根28…が取り付けられている。スクリューポンプ12はケーシング11の穴21内に収納されるものであるが、羽根28と穴21とのクリアランス(C)が0.1〜1mmとなっている。前述のようにスクリューポンプにおいて羽根とケーシングの穴間のクリアランスが0.1〜1mmでないと脈動のない噴流状態とならない。スクリューポンプとケーシング間のクリアランスを所定の数値にするためには、当然スクリューポンプとケーシングが同心となっていなければならない。これらが同心となっていないときには、ナット27の締め付け具合を調整したり、軸受筒10のフランジ19の穴20の下面と、支柱24の段部に適宜な厚さのワッシャーを挟み込んで調整したりする。
The
スクリューポンプ12が取り付けられた軸9は、ケーシング11の下方から挿入し、軸受筒10の下部の穴18と上部の穴17を挿通して上方に突出させる。スクリューポンプはケーシング内での上下の位置が重要であるため、軸9は軸にリング29を固定して位置決めを行う。
The
本発明の噴流はんだ槽において、スクリューポンプとケーシングのクリアランスを0.5mmにしたものでは、噴流ノズルから噴流している溶融はんだの頂部は上下動せず、脈動が全く起こっていなかった。一方、該クリアランスが2mmにした噴流はんだ槽では、噴流ノズルから噴流する溶融はんだの高さを充分に高くすることができなかった。。 In the jet solder bath of the present invention, when the clearance between the screw pump and the casing was 0.5 mm, the top of the molten solder jetted from the jet nozzle did not move up and down, and no pulsation occurred. On the other hand, in the jet solder bath having the clearance of 2 mm, the height of the molten solder jetted from the jet nozzle cannot be made sufficiently high. .
実施例では、プリント基板の裏面全面をはんだ付けする噴流はんだ槽について説明したが、本発明はプリント基板の必要箇所だけはんだ付けする所謂「部分ディップのはんだ槽」にも採用できることはいうまでもない。 In the embodiment, the jet solder bath for soldering the entire back surface of the printed circuit board has been described. However, it goes without saying that the present invention can also be applied to a so-called “partial dip solder bath” for soldering only a necessary portion of the printed circuit board. .
8 噴流ポンプ
9 軸
10 軸受筒
11 ケーシング
12 スクリューポンプ
24 支柱
26 牡ネジ
8
Claims (3)
A male screw is screwed to the upper end of the support column connecting the bearing cylinder and the casing, and the male screw is inserted into a connection hole of the bearing cylinder. 3. A jet solder bath according to claim 2, wherein the bearing cylinders are concentric.
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