JP2008030072A - Alip type flow soldering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント配線板の被はんだ付け部に溶融はんだを供給してはんだ付けを行うフローはんだ付け装置に関するものであって、特に、誘導型電磁ポンプを使用したフローはんだ付け装置に関する。 The present invention relates to a flow soldering apparatus that performs soldering by supplying molten solder to a soldered portion of a printed wiring board, and particularly relates to a flow soldering apparatus that uses an induction electromagnetic pump.
誘導型電磁ポンプを使用したフローはんだ付け装置は、溶融はんだの噴流状態を安定に維持できると供に溶融はんだを送給するパラメータの再現性と安定性が極めて良好で、いつでも同じ条件のはんだ付け実装が可能となって安定したはんだ付け品質を得ることができるという特徴を有している。 The flow soldering equipment using an induction type electromagnetic pump has extremely good reproducibility and stability of the parameters for feeding molten solder while being able to stably maintain the molten solder jet state. It has the feature that mounting is possible and stable soldering quality can be obtained.
送給するべき媒体に直接に電磁力を作用させて推力を発生させ、これをポンプの吐出力および吸い込み力とする電磁ポンプ(LEP:linear electromagnetic pump)には、大別して誘導型(induction type)と伝導型(conduction type) とがある。一般的に、送給するべき媒体への通電が不要な誘導型が多く使用されている例が多い。 Electromagnetic pumps (LEPs) that generate thrust by directly applying electromagnetic force to the medium to be delivered, which are used as pump discharge force and suction force, are roughly classified into induction types. And conduction type. In general, there are many examples in which an induction type that does not require energization of a medium to be fed is used.
さらに、この誘導型の電磁ポンプには、大別してフラットリニア型(FLIP型:flat linear induction pump) とアニュラリニア型(ALIP型:annular linear induction pump)そしてヘリカル型(HIP型:helical induction pump) とがあり、それぞれ固有の構成を有している。 Furthermore, the induction type electromagnetic pump is roughly classified into a flat linear type (FLIP type), an annular linear type (ALIP type) and an helical type (HIP type: helical induction pump). Each has a unique configuration.
ALIP型電磁ポンプを使用したフローはんだ付け装置の技術として、特許文献1の技術がある。この技術は、ALIP型電磁ポンプの一端を封止すると共に内部コアに反転流路を設けて構成したもので、推力発生流路で推力が与えられて送給される溶融はんだの方向を前記封止端で反転させて前記反転流路に送給する構成であり、推力発生流路における溶融はんだの送給方向と内部コアに設けられた反転流路を流れる溶融はんだの送給方向とは逆方向になる。そして、推力発生流路の吸い込み口と反転流路の吐出口とを同じ側に設けることができる。
As a technique of a flow soldering apparatus using an ALIP type electromagnetic pump, there is a technique of
この特許文献1に開示される技術では、ALIP型電磁ポンプがはんだ槽の外側に位置しているので、特に電磁ポンプのメンテナンス作業を容易に行うことができる特徴を有している。また、はんだ槽の容積も小さくできる。なお、標準的なALIP型電磁ポンプの例としては、特許文献2が参考になる。
特許文献1の技術では、ALIP型電磁ポンプの封止端すなわち推力発生流路から内部コアの反転流路へと溶融はんだの流れる方向が反転する領域における流動損失が大きく、また、この流動損失の微細な変動が電磁ポンプの吐出力すなわち内部コアに設けられた反転流路からの吐出力の微細な変動となって現れる。
In the technique of
この吐出力の微細な変動は、従来の回転式ポンプによる吐出力の変動に比べれば遙に小さい大きさであるが、推力が一定している電磁ポンプの長所を完全に引き出すための障害になる。すなわち、前記の吐出力の微細な変動は溶融はんだの噴流波の形状を変動させ、この変動がプリント配線板への溶融はんだの供給圧力を変動させて、はんだ付け品質を変動させる原因になる。 The minute fluctuation of the discharge force is much smaller than the fluctuation of the discharge force by the conventional rotary pump, but it becomes an obstacle to fully draw out the advantages of the electromagnetic pump with constant thrust. . That is, the fine fluctuation of the discharge force fluctuates the shape of the jet wave of the molten solder, and this fluctuation fluctuates the supply pressure of the molten solder to the printed wiring board, which causes the soldering quality to fluctuate.
近年になって、前記の吐出力の微細な変動のうちの短周期の変動が、1枚のプリント配線板内において部分的にはんだ付け品質を低下させる原因となっていることが判り、その解消が求められていた。 In recent years, it has been found that short-period fluctuations among the fine fluctuations in the ejection force cause a partial deterioration in soldering quality in one printed wiring board. Was demanded.
本発明は、電磁ポンプ内における流動損失を低減すると共に吐出力の微細な変動を吸収するALIP型フローはんだ付け装置を実現することによって、従来よりも一層安定した噴流波を形成して高いはんだ付け品質を安定に維持することを目的とする。 The present invention realizes an ALIP-type flow soldering device that reduces flow loss in an electromagnetic pump and absorbs minute fluctuations in discharge force, thereby forming a jet wave that is more stable than conventional methods and high soldering. The purpose is to maintain stable quality.
本発明は、アニュラリニア型(ALIP型:annular linear induction pump)電磁ポンプ内において溶融はんだの送給方向が反転する位置に圧力室を設けると共に電磁ポンプの吐出口に体積の大きい拡散室を設け、溶融はんだを送給する際の流動損失を低減すると共に吐出力の微細な変動を吸収するように構成したところに特徴がある。 In the present invention, an annular linear induction pump (ALIP type) electromagnetic pump is provided with a pressure chamber at a position where the feeding direction of molten solder is reversed and a large volume diffusion chamber is provided at the discharge port of the electromagnetic pump. It is characterized in that it is configured to reduce flow loss when feeding molten solder and absorb minute fluctuations in discharge force.
(1)アニュラリニア型(ALIP型)電磁ポンプをはんだ槽の槽壁に設けたフローはんだ付け装置において、前記アニュラリニア型(ALIP型)電磁ポンプが、その推力パイプの一端を封止してキャップ形状にすると供にこの推力パイプの内側に挿入される内部コアの軸芯に沿って反転流路を設けることで前記推力パイプと前記内部コアとの間に推力発生流路を形成し、この推力発生流路と前記反転流路とで送給流路を形成した流路反転型のアニュラリニア型(R−ALIP型:return through type annular linear induction pump)電磁ポンプとして構成され、その推力パイプをはんだ槽の側壁に設けると供に、外部コアおよび移動磁界発生用コイルを前記推力パイプの外側に環装して設ける。 (1) In a flow soldering apparatus in which an annular linear type (ALIP type) electromagnetic pump is provided on the tank wall of the solder tank, the annular linear type (ALIP type) electromagnetic pump seals one end of the thrust pipe and caps it. A thrust generating flow path is formed between the thrust pipe and the inner core by providing a reversal flow path along the axis of the inner core inserted inside the thrust pipe together with the shape, and this thrust It is configured as a reverse flow type annular linear induction pump (R-ALIP type) electromagnetic pump in which a supply flow path is formed by the generation flow path and the reversal flow path, and the thrust pipe is soldered In addition to being provided on the side wall of the tank, an outer core and a coil for generating a moving magnetic field are provided around the thrust pipe.
そして、前記推力パイプには前記推力発生流路から前記反転流路へ送給流路が反転推移する位置に前記外部コアおよび移動磁界発生用コイルが設けられていない領域でかつ前記推力パイプ内に前記内部コアを設けられていない領域を設けて前記推力発生流路における送給流速および前記反転流路の送給流速よりも送給流速が低下する圧力室を形成する。 The thrust pipe has a region where the external core and the moving magnetic field generating coil are not provided at a position where the feed flow path from the thrust generation flow path to the reversal flow path is reversed, and in the thrust pipe. A region in which the inner core is not provided is provided to form a pressure chamber in which the feed flow rate is lower than the feed flow rate in the thrust generation flow channel and the feed flow rate in the reverse flow channel.
さらに、前記反転流路が形成された内部コアの吐出口に吐出流速を急激に低下させる拡散室を備えたチャンバ体を連繋して設け、さらに前記チャンバ体には溶融はんだの噴流波を形成する吹き口体を設ける。 Further, a chamber body provided with a diffusion chamber for rapidly decreasing the discharge flow rate is connected to the discharge port of the inner core in which the reverse flow path is formed, and a jet wave of molten solder is formed in the chamber body. A blower body is provided.
すなわち、前記推力発生流路と前記圧力室と前記反転流路と前記拡散室とにより溶融はんだの流速の微細な変動のうちの繰り返し周期の短い変動を吸収する高域変動除去フィルタを形成したALIP型フローはんだ付け装置である。 That is, an ALIP in which a high-frequency fluctuation removal filter that absorbs a short cycle fluctuation among fine fluctuations in the flow rate of molten solder is formed by the thrust generation flow path, the pressure chamber, the reversal flow path, and the diffusion chamber. This is a mold flow soldering apparatus.
これにより、推力発生流路から反転流路に溶融はんだが送給される際に発生する流動損失が少なくなる。したがって、電磁ポンプ全体の効率も向上する。また、推力発生流路と反転流路とがそれぞれ流動インダクタンスとして作用し、推力パイプの圧力室とチャンバ体の拡散室とがそれぞれ流動キャパシタンスとして作用するので、これらにより吐出力の高域変動除去フィルタが形成され、吐出力の微細な変動のうちの高域の変動が除去されて形状の安定した噴流波を形成することができる。 Thereby, the flow loss generated when molten solder is fed from the thrust generation flow path to the reversal flow path is reduced. Therefore, the efficiency of the whole electromagnetic pump is also improved. In addition, the thrust generation flow path and the reversal flow path each act as a flow inductance, and the pressure chamber of the thrust pipe and the diffusion chamber of the chamber body each act as a flow capacitance. Is formed, and high-frequency fluctuations among the fine fluctuations in the ejection force are removed, and a jet wave having a stable shape can be formed.
(2)前記(1)のALIP型フローはんだ付け装置において、電磁ポンプ内の送給方向を基準とした推力パイプの縦断面における圧力室の長さが推力パイプの内径よりも長くかつチャンバ体の拡散室における溶融はんだの流速が反転流路における流速の1/10以下に減速する横断面積に設けられて成るように構成する。 (2) In the ALIP type flow soldering apparatus according to (1), the length of the pressure chamber in the longitudinal section of the thrust pipe with reference to the feeding direction in the electromagnetic pump is longer than the inner diameter of the thrust pipe, and the chamber body The flow rate of the molten solder in the diffusion chamber is configured to be provided in a cross-sectional area where the flow rate is reduced to 1/10 or less of the flow rate in the reverse flow path.
このように、圧力室の長さを推力パイプの内径よりも長く構成することにより、推力発生流路から反転流路へ溶融反転流路の流れが反転する際の流動損失を小さくすることができる。すなわち、推力発生流路から反転流路への流れ方向の反転が圧力室における溶融はんだの圧力を媒介として行われるようになり、流動損失を低減することができる。 Thus, by configuring the length of the pressure chamber to be longer than the inner diameter of the thrust pipe, it is possible to reduce the flow loss when the flow of the melt reversal flow path is reversed from the thrust generation flow path to the reversal flow path. . That is, the reversal of the flow direction from the thrust generation flow path to the reversal flow path is performed using the molten solder pressure in the pressure chamber as a medium, and flow loss can be reduced.
また、ALIP型電磁ポンプにおいて、推力方向を基準とする横断面における長さよりも縦断面の長さが長い推力発生流路や反転流路は、送給される溶融はんだから見てインダクタンスとして作用し、送給流速が急激に低下する推力パイプの圧力室やチャンバ体の拡散室はキャパシタンスとして作用する。 Further, in the ALIP type electromagnetic pump, the thrust generation flow path and the reverse flow path whose longitudinal section is longer than the length in the transverse section with respect to the thrust direction act as inductance when viewed from the molten solder to be fed. In addition, the pressure chamber of the thrust pipe and the diffusion chamber of the chamber body, where the feeding flow rate is rapidly reduced, act as capacitance.
したがって、推力発生流路→圧力室→反転流路→拡散室と送給される溶融はんだは、流速や圧力の変動のうちの周期の短い成分すなわち高域成分を濾過して吸収する高域減衰フィルタとして作用する。そのため、吐出力の微細な変動のうちの高域の変動が確実に除去されて形状の安定した噴流波を形成することができる。 Therefore, the molten solder fed with the thrust generation flow path → pressure chamber → reversal flow path → diffusion chamber is a high-frequency attenuation that filters and absorbs short-cycle components of fluctuations in flow velocity and pressure, that is, high-frequency components. Acts as a filter. Therefore, the high-frequency fluctuation among the fine fluctuations of the discharge force can be reliably removed, and a jet wave having a stable shape can be formed.
本発明によれば、電磁ポンプ内における流動損失を低減すると共に吐出力の微細な変動を吸収するALIP型フローはんだ付け装置を実現することによって、電磁ポンプの効率が良好で従来よりも一層安定した噴流波を形成することができるようになる。 According to the present invention, by realizing an ALIP type flow soldering apparatus that reduces flow loss in an electromagnetic pump and absorbs minute fluctuations in discharge force, the efficiency of the electromagnetic pump is good and more stable than before. A jet wave can be formed.
その結果、プリント配線板の各部のはんだ付け品質が均一かつ安定になり、高いはんだ付け品質を維持することができる。 As a result, the soldering quality of each part of the printed wiring board becomes uniform and stable, and high soldering quality can be maintained.
本発明におけるALIP型フローはんだ付け装置の構成例を図1〜図3を用いて説明する。図1は、ALIP型フローはんだ付け装置の全体の構成を説明する図で、はんだ槽部分は縦断面で示し、制御系の構成をブロック図で示してある。また、図2は、ALIP型フローはんだ付け装置の全容を説明する斜視図で、図2(a)は吹き口体の側部側にALIP型電磁ポンプを設けた例を示し、図2(b)は吹き口体の前部(または後部)側にALIP型電磁ポンプを設けた例を示す。さらに図3は、本発明に用いられるALIP型電磁ポンプの分解斜視図で、はんだ槽に設けられる推力パイプと、この推力パイプ内に挿入される内部コアと、推力パイプに挿抜自在に設けられる外部コアおよび移動磁界発生用コイルの挿抜関係を示している。 A configuration example of an ALIP type flow soldering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an ALIP type flow soldering apparatus, in which a solder bath portion is shown in a longitudinal section, and a configuration of a control system is shown in a block diagram. FIG. 2 is a perspective view for explaining the entire contents of the ALIP type flow soldering apparatus. FIG. 2A shows an example in which an ALIP type electromagnetic pump is provided on the side of the blower body, and FIG. ) Shows an example in which an ALIP type electromagnetic pump is provided on the front (or rear) side of the blower body. Further, FIG. 3 is an exploded perspective view of the ALIP type electromagnetic pump used in the present invention, a thrust pipe provided in the solder bath, an internal core inserted into the thrust pipe, and an external provided detachably in the thrust pipe. The insertion / extraction relationship of the core and the coil for moving magnetic field generation is shown.
(1)構成例
まず、本発明のALIP型フローはんだ付け装置の構成を説明する前に、はんだ槽におけるはんだの加熱方法について説明しておく。
(1) Configuration Example First, before describing the configuration of the ALIP type flow soldering apparatus of the present invention, a method for heating solder in a solder bath will be described.
すなわち、はんだ槽には槽底や槽壁に沿ってヒータが設けてあり、該はんだ槽内に収容されたはんだを加熱して溶融させ、目的とする温度に保持するように構成されている。はんだの温度は温度制御装置により制御される仕組みであり、該温度制御装置は温度センサの温度検出結果を参照し、はんだの温度が予め指示された温度になるようにヒータに供給する電力を制御する仕組みとなっている。 That is, the solder tank is provided with a heater along the tank bottom and the tank wall, and is configured to heat and melt the solder accommodated in the solder tank and maintain it at a target temperature. The temperature of the solder is controlled by a temperature control device, and the temperature control device refers to the temperature detection result of the temperature sensor, and controls the power supplied to the heater so that the temperature of the solder becomes a predesignated temperature. It is a mechanism to do.
なお、具体的な構成を説明すると、図1に例示するはんだ(溶融はんだを含む)5の加熱方法はシーズヒータ6に直接はんだが触れているので直接加熱方式と呼称されている。この方式では、はんだ槽1の槽底に沿ってヒータ6が設けてあり、このヒータ6ではんだを加熱して溶融させ、加熱されたはんだの温度を温度センサ7によって検出し、この検出結果を参照して温度制御装置8によりヒータ6に供給する電力を制御することによってはんだの温度を予め指示された温度に保つように制御している。他方で図6に例示するようにシーズヒータ22にはんだが触れることがなく、はんだ槽を介してはんだを加熱する方式は間接加熱方式と呼称されている。もちろん、図1の本発明の構成例でこの間接加熱方式を用いてもよい。
A specific configuration will be described. The method for heating the solder (including molten solder) 5 illustrated in FIG. 1 is called a direct heating method because the solder directly touches the sheathed heater 6. In this method, a heater 6 is provided along the bottom of the
図6(a)(b)は、はんだ槽に設けられる後述のポンプやチャンバ体や吹き口体等を省略して図示した図で、図1の横断面に相当する図である。通常使用されるシーズヒータはその横断面が円形であるが、この間接加熱に使用するシーズヒータの横断面は多角形(図6の例では三角形)に構成してある。この三角形のシーズヒータは、その製造工程におけるセージング工程(圧縮して延ばす工程)で成形して製造する。 6 (a) and 6 (b) are diagrams illustrating a pump, a chamber body, a blower body, and the like, which will be described later, provided in the solder bath, and corresponding to the cross section of FIG. The normally used sheathed heater has a circular cross section, but the sheathed heater used for indirect heating has a polygonal cross section (triangular in the example of FIG. 6). The triangular sheathed heater is manufactured by molding in a caging process (a process of compressing and extending) in the manufacturing process.
そして、取り付けに際してこの三角形のシーズヒータの面をはんだ槽の外壁面に面接触させることによって、シーズヒータで発生した熱エネルギーを効力良くはんだ槽に伝導させることが可能になり、はんだを加熱する際の電力効力を大幅に向上させることができるようになる。なお、図6(a)での例では、はんだ槽1の平坦な壁面にシーズヒータ22を面接触させて押さえ板23とねじ24とで固定する構成であるが、図6(b)のようにはんだ槽に溝部25を設けておいてこの溝部25に三角形のシーズヒータ22が嵌合するように面接触させて押さえ板22とねじ23とで固定する構成にしてもよい。
When the surface of the triangular sheathed heater is brought into surface contact with the outer wall surface of the solder bath during installation, the heat energy generated by the sheathed heater can be effectively conducted to the solder bath, and the solder is heated. The power efficiency of can be greatly improved. In the example shown in FIG. 6A, the sheathed
本発明のALIP型フローはんだ付け装置を図1に基づいて上記の直接加熱方式を用いたはんだ槽の場合について説明する。 An ALIP type flow soldering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 in the case of a solder bath using the direct heating method.
この装置では、はんだ槽1の側壁2の推力パイプ取り付け孔3にALIP型電磁ポンプ30の推力パイプ32を溶接やねじ込みまたはその他の手段で設けてあり、この推力パイプ32内にその中心軸に反転流路37を設けたパイプ状の内部コア33を挿抜自在に挿入し、この内部コア33の反転流路37とチャンバ体9とが連繋して設けられている。なお、推力パイプ32をはんだ槽1に設ける位置は、図2(a)のように吹き口体の側部側であってもよいし、図2(b)のように吹き口体の前部側または後部側であってもよい。
In this apparatus, the
次に、本発明で用いられるALIP型電磁ポンプの構成について図1および図3を用いて説明する。 Next, the configuration of the ALIP type electromagnetic pump used in the present invention will be described with reference to FIGS.
推力パイプ32の外側には、内部コア33との間に移動磁界を発生させる外部コアと移動磁界発生用コイルとが一体に形成された駆動体31が回転可能かつ挿抜可能に設けられている。これにより、推力パイプ32と内部コア33との間に推力発生流路35が形成され、この流路から送出される溶融はんだは内部コア33の反転流路37を通ってチャンバ体9へ送給される。この構成のALIP型電磁ポンプを、流路反転型のアニュラリニア型(R−ALIP型:return through type annular linear induction pump)電磁ポンプと呼称する。
On the outside of the
そして、推力発生流路35から反転流路37へ溶融はんだの流れる方向が反転する位置の推力パイプ内には圧力室36を設けてあり、この圧力室36内には内部コアは無く圧力室外には外部コアや移動磁界発生用コイルも無い。そして、この圧力室36の縦断面における長さすなわち電磁ポンプの推力方向の長さは推力パイプ32の内径よりも長く構成する。これにより、圧力室36における溶融はんだの流速の平均値が推力発生流路35や反転流路37を流れる溶融はんだの流速の何れに対しても2倍以上遅くなり、溶融はんだの流動損失が低減される。圧力室36の縦断面における長さを推力パイプ32の内径よりも短く構成すると、圧力室36における流速の平均値がそれ程には遅くならないので、流動損失を低減する作用が期待できなくなる。
A
また、チャンバ体9の電磁ポンプ30と連繋する位置には、溶融はんだの流れる方向を基準とした横断面積が急激に拡大する拡散室10を設けてあり、この拡散室10における溶融はんだの流速が電磁ポンプの反転流路37における溶融はんだの流速の1/10以下になるようにその大きさを決める。すなわち、拡散室10の横断面積を反転流路37の横断面積の10倍以上とすることによって、拡散室10の流速を反転流路37の流速の1/10以下とすることができる。後述するが、先の圧力室36とチャンバ体9の拡散室10とは流動キャパシタンスとして作用するものであり、この拡散室10における溶融はんだの流速の低下は数分の1以下でも良い作用が得られるが、これを1/10以下になるように決めることにより噴流波19の形状の安定性が、特にその波高の安定性が格段に良好となり、肉眼で確認できるような高域変動が皆無となる。
Further, a
このチャンバ体9は吊り下げ部12によりはんだ槽1の上端縁にねじ14で固定してあり、把手13により着脱容易に構成してある。すなわち、この把手13を把持してチャンバ体9を電磁ポンプ30の吐出口38に嵌合させ、その嵌合状態ではんだ槽1に固定している。そして、チャンバ体9には噴流波19を形成するための吹き口体16が設けてあり、スリーブ20を通したねじ21により溶融はんだ液面上において固定とその解除の作業が行えるように構成してある。すなわち、プリント配線板の種類によりはんだ付けに使用する噴流波の種類を変更することすなわち吹き口体16を交換することが行われているが、この交換作業を容易に行うことができるように考慮してある。そして、チャンバ体9内には溶融はんだの流れベクトルを揃える整流板15を設けてあり吹き口17の位置による噴流ベクトルを揃えるように構成してある。
The chamber body 9 is fixed to the upper end edge of the
なお、ALIP型電磁ポンプ30は、外部コア31の形状を円柱状に形成することができるため、通常はその外観も円柱状である。また、その内部コア33も円柱状であり、該外部コア31と内部コア33との環状の空間すなわち流路に移動磁界を発生させ、この流路のはんだに推力を与えて移動させ、吐出力および吸い込み力を発生させる。
In addition, since the shape of the
次に、ALIP型電磁ポンプの駆動システムについて説明する。 Next, the drive system of the ALIP type electromagnetic pump will be described.
この流路反転型のアニュラリニア型(R−ALIP型)電磁ポンプ(以下反転式ALIP型電磁ポンプと呼称する)は、多相交流電源装置40(例えば、VVVF型3相インバータ電源装置)と接続され、多相交流電力を電磁ポンプの磁界発生用コイル31に供給する。
This flow channel inversion annular linear type (R-ALIP type) electromagnetic pump (hereinafter referred to as an inversion type ALIP type electromagnetic pump) is connected to a multiphase AC power supply device 40 (for example, a VVVF type three phase inverter power supply device). Then, the multiphase AC power is supplied to the magnetic
なお、この多相交流電源装置40は、制御装置41との通信によりその出力電圧や周波数、電力等々が任意に調節され制御される構成である。そして、制御装置41はコンピュータシステムで構成され、キーボード等の指示操作部42とLCD等の表示部43とを備えていて、指示操作部42からの指示により前記多相交流電源装置40の作動を制御する。
In addition, this polyphase alternating current
また、前記の温度制御装置8も制御装置41との通信によりヒータ6への供給電力や温度またPID等の制御特性が任意に調節され制御される構成である。
Further, the
ここで、はんだの融点ははんだの種類により異なり、従来から使用されて来た錫−鉛はんだ(例えば鉛37%で残部が錫)では約183℃、鉛フリーはんだの錫−亜鉛はんだ(例えば亜鉛9%で残部が錫)では約199℃、錫−銀−銅はんだ(例えば銀約3.5%,銅約0.7%,残部が錫)では約220℃、等々である。 Here, the melting point of the solder varies depending on the type of solder. Conventionally used tin-lead solder (for example, 37% lead and the remainder is tin) is about 183 ° C., and lead-free solder tin-zinc solder (for example, zinc) 9% with the balance being tin, about 199 ° C., tin-silver-copper solder (eg about 3.5% silver, about 0.7% copper, the balance being tin), about 220 ° C., and so on.
そのため、使用されるはんだの種類により被はんだ付けワークであるプリント配線板のはんだ付け実装に際して使用されるはんだの温度は異なるが、プリント配線板に搭載される電子部品の耐熱温度が考慮されるため、約220℃〜260℃程度の範囲で使用される例が最も多い。 For this reason, the soldering temperature of the printed wiring board, which is the work to be soldered, varies depending on the type of solder used, but the heat resistance temperature of the electronic components mounted on the printed wiring board is considered. The most frequently used examples are in the range of about 220 ° C to 260 ° C.
本発明のALIP型フローはんだ付け装置の有するその他の特徴について説明する。 Other features of the ALIP type flow soldering apparatus of the present invention will be described.
はんだ槽1には、FCD−400やFCD−500(JIS)等の鋳鉄を使用する。これにより電磁ポンプからの漏洩磁界は、その殆どを推力パイプ取り付け孔3においてはんだ槽1で捕捉してはんだ槽内すなわちはんだ内に漏洩することを阻止することができる。電磁ポンプの外部コア31から推力発生流路35を通り内部コア33に至った移動磁界の殆どは逆のルートを通り外部コア31に戻る。しかし、どうしても吸い込み口34や吐出口38となる電磁ポンプの端部においては漏洩磁界を生じ易いが、この漏洩磁界がはんだ内に漏洩することを阻止することができる。
For the
はんだ槽の部材として従来から使用されているステンレスは非磁性の部材であり、はんだも同様に非磁性の部材である(最大でも透磁率は数10程度以下)。これに対し、鋳鉄等の鉄部材の透磁率は、数1000〜10000程度であり、この100倍以上の相違によって、漏洩磁界は磁気抵抗の少ないはんだ槽に捕捉される。しかも、電磁ポンプの内部コアの透磁率と同等以上の透磁率を有する鉄部材によりはんだ槽を構成するので、漏洩磁界を確実に捕捉できる。 Stainless steel conventionally used as a member of a solder bath is a non-magnetic member, and solder is also a non-magnetic member (the magnetic permeability is about several tens or less at the maximum). On the other hand, the magnetic permeability of an iron member such as cast iron is about several thousand to 10,000. Due to the difference of 100 times or more, the leakage magnetic field is trapped in a solder bath having a small magnetic resistance. And since a solder tank is comprised by the iron member which has a magnetic permeability equivalent to or more than the magnetic permeability of the inner core of the electromagnetic pump, the leakage magnetic field can be reliably captured.
なお、はんだ槽1すなわち鋳鉄の熱膨脹係数とはんだの熱膨脹係数とが大きく異なるために、溶融はんだが凝固した後にさらに常温まで冷却する過程でその凝固したはんだの大きさすなわち外形形状がはんだ槽よりも収縮する。そのため、はんだ槽1に設けられたチャンバ体9の吊り下げ部12には、図1に例示するような矢印A方向の極めて大きな力が作用し、逆にはんだを溶融させる際には矢印B方向の極めて大きな力が作用する。
In addition, since the thermal expansion coefficient of the
この矢印A方向の力と矢印B方向の力は、フローはんだ付け装置の運転開始(電源ON)と運転終了(電源OFF)とのたびにチャンバ体9とその吊り下げ部12や吹き口体16に加わることになり、ストレス要因となる。そこで、このストレス要因を開放するために、図7に例示するようにはんだ槽1に対して吊り下げ部12を摺動可能に設けるとよい。
The force in the direction of the arrow A and the force in the direction of the arrow B are applied to the chamber body 9 and its hanging
図7は、吊り下げ部12の固定構成例を説明する図で、図7(a)ははんだ槽1の上端縁を上方から見た図、図7(b)は(a)をI−I断面で見た図、である。すなわち、収縮/膨脹方向(矢印A/B方向)に長孔27を設け、樹脂製のカラ26等を介してねじ14により摺動可能に固定する構成である。長孔27は吊り下げ部12またははんだ槽1のいずれに設けてもよいが、図7の例では吊り下げ部12に設けている。なお、カラ26とねじ14あるいはカラ26と吊り下げ部12との間にスパイラルばねを介装したり、カラに代えてスパイラルばねを介装してもよい。ちなみに、図1の例では図の左側の吊り下げ部12に図7の構成を適用するとよいが、左右両側の吊り下げ部に適用してもよい。
7A and 7B are diagrams for explaining an example of a fixed configuration of the hanging
(2)作動
多相交流電源装置40から反転式ALIP型電磁ポンプ30に電力が供給されると推力発生流路35に移動磁界が発生し、溶融はんだには移動磁界の移動方向へ推力が与えられる。そのため、吸い込み口34から溶融はんだが吸い込まれ、推力発生流路35を経て推力パイプ32の圧力室36へ送給される。この圧力室36で流速が低減された溶融はんだは、推力発生流路35で得た運動エネルギーを圧力エネルギーに変換した後に反転流路37へ送給される。続いて反転流路37の出口すなわち吐出口38からチャンバ体9へ溶融はんだが送給され、チャンバ体9の拡散室10で流速が急速に低減された溶融はんだは整流板15が流速のベクトルを揃えた後に吹き口体16の吹き口17から噴流して噴流波19を形成し、続いて案内板18を流下してはんだ槽1内に還流する。
(2) Operation When electric power is supplied from the multiphase AC
反転式ALIP型電磁ポンプにおいて、推力方向を基準とする横断面における長さよりも縦断面の長さが長い推力発生流路や反転流路は、送給される溶融はんだから見て流動インダクタンスとして作用し、送給流速が急激に低下する推力パイプの圧力室やチャンバ体の拡散室は流動キャパシタンスとして作用する。そのため、これを等価な電気回路で描くと図4のように描くことができる。 In a reversing ALIP type electromagnetic pump, the thrust generating flow path and the reversing flow path whose longitudinal section is longer than the length in the transverse section with respect to the thrust direction act as a flow inductance when viewed from the molten solder to be fed. Then, the pressure chamber of the thrust pipe and the diffusion chamber of the chamber body in which the feed flow rate rapidly decreases acts as a flow capacitance. Therefore, when this is drawn with an equivalent electric circuit, it can be drawn as shown in FIG.
すなわち、推力発生流路35と反転流路37はインダクタンスとして表現され、推力パイプの圧力室36とチャンバ体の拡散室10とはキャパシタンスとして表現される。そして、推力が電源であり吹き口体16が負荷として表現できる。なお、推力は推力発生流路において一様に分布する分布定数として表現するべきであるが、図4ではこれを等価な集中定数として表現している。
That is, the thrust
図4に示される回路は低域通過フィルタの回路でありそれは高域除去フィルタである。流速や圧力の変動周期が短い成分は推力発生流路35と反転流路37で阻止されつつ圧力室36と拡散室10で吸収され、吹き口体16には高域変動が除去された噴流波19が形成される。そして、特に波高の高域変動が除去される。
The circuit shown in FIG. 4 is a low-pass filter circuit, which is a high-pass filter. A component having a short flow rate and pressure fluctuation cycle is absorbed by the
高域変動が除去された噴流波でプリント配線板に溶融はんだを供給すると、このプリント配線板に多数存在する各被はんだ付け部に短時間的に一様なパラメータで溶融はんだが供給されるようになり、プリント配線板のどの位置(領域)においても一様なはんだ付け品質を得ることができるようになる。すなわち、隣り合う複数の被はんだ付け部において同じ濡れ性で同じフィレット形状のはんだ付けを行うことができるようになる。 When molten solder is supplied to a printed wiring board with a jet wave from which high-frequency fluctuations have been removed, the molten solder will be supplied to each soldered part existing on the printed wiring board in a short time with uniform parameters. Thus, uniform soldering quality can be obtained at any position (region) of the printed wiring board. That is, the same fillet-shaped soldering can be performed with the same wettability in a plurality of adjacent soldered portions.
これにより、プリント配線板上の位置(領域)によってはんだ付け品質が低下する部分が個々のプリント配線板ごとに変化するということが無くなり、高いはんだ付け品質を安定に維持することができるようになる。 As a result, the portion where the soldering quality is lowered depending on the position (region) on the printed wiring board does not change for each printed wiring board, and high soldering quality can be stably maintained. .
ところで、はんだ槽内の清掃作業を行うためにはんだ槽内から溶融はんだを抜き去ることが行われている。この作業は、はんだ槽の槽底に設けられたドレン弁から行うことが通常である。他方で、特許文献1においては、電磁ポンプの推力パイプ下端部にドレン弁を設けてはんだ槽内の溶融はんだを抜き去るように構成されている。これは、はんだ槽内から溶融はんだを抜き去っても、電磁ポンプの推力パイプ内に溶融はんだが残ってしまうからである。
By the way, in order to perform the cleaning operation in the solder bath, the molten solder is removed from the solder bath. This operation is usually performed from a drain valve provided at the bottom of the solder bath. On the other hand, in
しかし、特許文献1のように溶融はんだの流れ方向が反転する部分にドレン弁を設けると、すなわち電磁ポンプの推力パイプの下端部にドレン弁を設けると、この下端部の形状がドレン弁による段部を有する不連続な形状になるために、溶融はんだの吐出力を減衰させたり吐出力に微細な変動を与えたりする問題がある。
However, when a drain valve is provided at a portion where the flow direction of the molten solder is reversed as in
本発明のフローはんだ付け装置の構成では、はんだ槽1に設けたドレン弁4を開放すれば、反転式ALIP型電磁ポンプの推力パイプ32内の溶融はんだがその吸い込み口34や吐出口38から流出するため、推力パイプ32にドレン弁を設ける必要がない。したがって、この点からも特許文献1の技術のように吐出力を減衰させたり吐出力に微細な変動を与えたりすることがなくなる。
In the configuration of the flow soldering apparatus of the present invention, when the
なお、吹き口体16内やチャンバ体9内の溶融はんだも反転式ALIP型電磁ポンプ30を通して流出する。また、それらを一体にしてはんだ槽から取り外すことにより流出させることもできる。さらに、チャンバ体9に微細な孔11を設けておけばその孔から流出させることもできる。
Note that the molten solder in the
(3)はんだ付けシステムの構成例
図5は、図2(b)に例示するALIP型フローはんだ付け装置を使用してはんだ付けシステムを構成した例を説明する図で、はんだ付けシステムを上方から見た図である。なお、図を見やすくするために搬送コンベアは平行する一点鎖線で表している。
(3) Configuration Example of Soldering System FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the soldering system is configured using the ALIP type flow soldering apparatus illustrated in FIG. FIG. In addition, in order to make a figure legible, the conveyance conveyor is represented with the dashed-dotted line which parallels.
すなわち、搬送コンベア52により搬送されるプリント配線板56を、予備加熱装置50のパネルヒータ53から放射される赤外線と熱風吹き出し口54から吹き出す熱風とにより予備加熱を行い、続いてフローはんだ付け装置51で溶融はんだの噴流波からその被はんだ付け部に溶融はんだを供給してはんだ付けを行い、その後に冷風供給装置55で冷却してはんだ付け強度等が増すように構成されている。
That is, the printed
この例では、プリント配線板56の搬送方向を基準とするはんだ槽の前端側に設けられた反転式ALIP型電磁ポンプ30が、予備加熱装置50とフローはんだ付け装置51との隙間に位置するように設けてある。これは、予備加熱されたプリント配線板の温度が噴流波に接触する前に低下することがないように、電磁ポンプにより発生する熱対流をプリント配線板に供給するように位置させた例である。電磁ポンプの温度は溶融はんだの温度よりも高くなり、一般的に100〜150℃程度高くなるので、この排熱を予備加熱に利用するように構成している。
In this example, the reversing ALIP
本発明に係るALIP型フローはんだ付け装置は、電子部品をプリント配線板にはんだ付け実装する際に使用される。本発明により、大型平面テレビ等において採用が著しい大型のプリント配線板のフローはんだ付けに際して、その各部のはんだ付け品質が高くかつ均一なプリント配線板を製造することができるようになり、高信頼性の電子装置を供給できるようにすることによって電機産業に対する貢献は著しいものになる。 The ALIP type flow soldering apparatus according to the present invention is used when electronic components are soldered and mounted on a printed wiring board. According to the present invention, when flow soldering a large printed wiring board that is remarkably adopted in a large-sized flat-screen television or the like, it becomes possible to manufacture a printed wiring board having high and uniform soldering quality at each part, and high reliability. The contribution to the electrical industry will be significant by enabling the supply of electronic devices.
1 はんだ槽
2 側壁
3 推力パイプ取り付け孔
4 ドレン弁
5 はんだ
6 ヒータ
7 温度センサ
8 温度制御装置
9 チャンバ体
10 拡散室
11 孔
12 吊り下げ部
13 把手
14 ねじ
15 整流板
16 吹き口体
17 吹き口
18 案内板
19 噴流波
20 スリーブ
21 ねじ
22 シーズヒータ
23 押さえ板
24 ねじ
25 溝部
26 カラ
27 長孔
30 反転式ALIP型電磁ポンプ
31 外部コアおよび移動磁界発生用コイル
32 推力パイプ
33 内部コア
34 吸い込み口
35 推力発生流路
36 圧力室
37 反転流路
38 吐出口
40 多相交流電源装置
41 制御装置
42 指示操作部
43 表示部
50 予備加熱装置
51 フローはんだ付け装置
52 搬送コンベア
53 パネルヒータ
54 熱風吹き出し口
55 冷風供給装置
56 プリント配線板
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記アニュラリニア型(ALIP型)電磁ポンプが、その推力パイプの一端を封止してキャップ形状にすると供にこの推力パイプの内側に挿入される内部コアの軸芯に沿って反転流路を設けることで前記推力パイプと前記内部コアとの間に推力発生流路を形成し、この推力発生流路と前記反転流路とで送給流路を形成した流路反転型のアニュラリニア型(R−ALIP型)電磁ポンプとして構成され、その推力パイプがはんだ槽の側壁に設けられると供に外部コアおよび移動磁界発生用コイルが前記推力パイプの外側に環装して設けられ、
前記推力パイプには前記推力発生流路から前記反転流路へ送給流路が反転推移する位置に前記外部コアおよび移動磁界発生用コイルが設けられていない領域でかつ前記推力パイプ内に前記内部コアを設けられていない領域を設けて前記推力発生流路における送給流速および前記反転流路の送給流速よりも送給流速が低下する圧力室を形成し、
前記反転流路が形成された内部コアの吐出口に吐出流速を急激に低下させる拡散室を備えたチャンバ体が連繋して設けられ、さらに前記チャンバ体には溶融はんだの噴流波を形成する吹き口体が設けられ、
前記推力発生流路と前記圧力室と前記反転流路と前記拡散室とにより溶融はんだの流速の微細な変動のうちの繰り返し周期の短い変動を吸収する高域変動除去フィルタを形成して成ること、
を特徴とするALIP型フローはんだ付け装置。 In a flow soldering device in which an annular linear type (ALIP type) electromagnetic pump is provided on the tank wall of the solder tank,
When the annular linear type (ALIP type) electromagnetic pump seals one end of the thrust pipe into a cap shape, an inversion flow path is provided along the axis of the inner core inserted inside the thrust pipe. Thus, a thrust generating flow path is formed between the thrust pipe and the inner core, and a reverse flow type annular linear type (R) in which a feed flow path is formed by the thrust generating flow path and the reversing flow path (R -ALIP type) It is configured as an electromagnetic pump, and when the thrust pipe is provided on the side wall of the solder tank, an outer core and a coil for generating a moving magnetic field are provided around the thrust pipe.
The thrust pipe has a region where the outer core and the moving magnetic field generating coil are not provided at a position where the feed flow path from the thrust generation flow path to the reversal flow path is reversed. Forming a pressure chamber in which a feed flow velocity is lower than a feed flow velocity in the thrust generation flow path and a feed flow speed in the reverse flow path by providing a region not provided with a core;
A chamber body provided with a diffusion chamber for rapidly decreasing the discharge flow rate is connected to the discharge port of the inner core in which the reversal flow path is formed, and the chamber body is further blown to form a jet wave of molten solder. A mouth is provided,
The thrust generation flow path, the pressure chamber, the reversal flow path, and the diffusion chamber form a high-frequency fluctuation removal filter that absorbs fluctuations with a short repetition period among minute fluctuations in the flow rate of molten solder. ,
ALIP type flow soldering equipment.
を特徴とする請求項1記載のALIP型フローはんだ付け装置。 The length of the pressure chamber in the longitudinal section of the thrust pipe relative to the feed direction in the electromagnetic pump is longer than the inner diameter of the thrust pipe, and the flow rate of the molten solder in the diffusion chamber of the chamber body is 1 / Being provided in a cross-sectional area decelerating to 10 or less,
The ALIP type flow soldering apparatus according to claim 1.
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