JP2014216390A - 溶融はんだの噴流状態評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴流状態評価装置を安価に構成する。また、噴流状態評価装置を用いて溶融はんだの噴流状態を精度良く評価する。
【解決手段】プリント配線板３に電子部品をはんだ付けする際に、ノズル１から溶融はんだ２が噴出される。噴流状態評価装置は、溶融はんだ２の噴流状態を評価するためのものである。噴流状態評価装置は、評価板５を備える。評価板５は、裏面５ｂが平坦に形成され、表面５ａから裏面５ｂに貫通する少なくとも３つの貫通孔７が形成される。貫通孔７は、表面５ａ側から評価板５を見た際に一直線状に並んで配置される。
【選択図】図３

Description

この発明は、溶融はんだの噴流状態を評価するための装置に関するものである。

プリント配線板に電子部品をはんだ付けする方法の一つに、フロー方式がある。フロー方式では、例えば、ノズルから噴流する溶融はんだにプリント配線板の下面を浸し、はんだ付けを行う。このため、ノズルから噴流する溶融はんだの状態は、プリント回路板の品質に大きく影響する。本願においては、ノズルから噴流する溶融はんだの状態のことを、単に「噴流状態」ともいう。溶融はんだの噴流状態には、ノズルから噴流する溶融はんだの強さ及び高さ等が含まれる。

従来では、溶融はんだの噴流状態が適切な状態であるか否かを作業者が目視によって判断していた。また、特許文献１に、カメラによって撮影された画像に基づいて、溶融はんだの噴流状態を判定する装置が提案されている。

特開平７−１３１１４３号公報

従来の目視による方法では、作業者によって評価にばらつきが生じ、溶融はんだの噴流状態を精度良く評価できないといった問題があった。また、特許文献１に記載された装置では、評価のために高価な機器が必要になるといった問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。この発明の目的は、安価であり且つ溶融はんだの噴流状態を精度良く評価することができる噴流状態評価装置を提供することである。

この発明に係る溶融はんだの噴流状態評価装置は、溶融はんだの噴流状態を評価するための噴流状態評価装置であって、裏面が平坦に形成され、表面から裏面に貫通する少なくとも３つの第１貫通孔が形成された評価板を備え、第１貫通孔は、表面側から評価板を見た際に一直線状に並んで配置されたものである。

この発明に係る噴流状態評価装置であれば、安価であり且つ溶融はんだの噴流状態を精度良く評価することができる。

噴流はんだ槽の要部を示す断面図である。 噴流はんだ槽の要部を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置を示す平面図である。 この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置の断面図である。 図３に示す噴流状態評価装置を用いた評価方法を説明するための図である。 図３に示す噴流状態評価装置を用いた評価方法を説明するための図である。 図３に示す噴流状態評価装置を用いた評価方法を説明するための図である。 図３に示す噴流状態評価装置を用いた評価方法を説明するための図である。 図３に示す噴流状態評価装置の要部断面図である。 この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置の他の例を示す要部拡大図である。 この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置の他の例を示す要部拡大図である。 この発明の実施の形態２における溶融はんだの噴流状態評価装置を示す平面図である。

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に、同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。

実施の形態１．
先ず、図１及び図２を参照し、プリント配線板に電子部品をはんだ付けするための噴流はんだ槽について説明する。図１及び図２は、噴流はんだ槽の要部を示す断面図である。

図１に示すように、噴流はんだ槽はノズル１を備える。ノズル１は、溶融はんだ２を上方に向けて噴出する。ノズル１から噴流する溶融はんだ２は、その液面２ａがある一定の範囲に渡って波立つことがないように鏡面のように形成される。

図２は、プリント配線板３に電子部品（図示せず）をはんだ付けする時の状態を示している。電子部品が搭載されたプリント配線板３は、ノズル１の上方を横切るようにコンベア４によって搬送される。プリント配線板３は、ノズル１の上方を通過する際に下面がノズル１から噴流する溶融はんだ２に浸る。これにより、電子部品がプリント配線板３にはんだ付けされる。

上述したように、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の状態は、プリント回路板の品質に大きく影響する。このため、プリント配線板３に電子部品をはんだ付けする場合は、溶融はんだ２の噴流状態を適切な状態で一定に保たなければならない。以下に、図３及び図４も参照し、溶融はんだ２の噴流状態を評価するための装置について具体的に説明する。

図３は、この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置を示す平面図である。図４は、この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置の断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面を示している。

本実施の形態における噴流状態評価装置は、評価板５及び補強材６を備える。評価板５は、板状部材からなる。評価板５に、多数の貫通孔７乃至１０が形成される。貫通孔７乃至１０は、評価板５の表面５ａから裏面５ｂに貫通する。貫通孔７乃至１０は、評価板５の表面５ａに形成された凹部で開口する。評価板５の裏面５ｂは、平坦に形成される。

貫通孔７乃至９は、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の強さを評価するための孔である。
評価板５に、少なくとも３つの貫通孔７（第１貫通孔）が形成される。貫通孔７は、溶融はんだ２の強さを評価するための孔の中で最も径が小さい孔である。貫通孔７は、表面５ａ側から評価板５を見た際に、評価板５の幅方向に一直線状に並んで配置される。評価板５の幅方向は、図３に示す矢印Ｂの方向である。

評価板５に、少なくとも３つの貫通孔８（第２貫通孔）が形成される。貫通孔８は、その径が貫通孔７の径より大きい。貫通孔８は、表面５ａ側から評価板５を見た際に、評価板５の幅方向に一直線状に並んで配置される。また、評価板５に、少なくとも３つの貫通孔９（第３貫通孔）が形成される。貫通孔９は、その径が貫通孔８の径より大きい。貫通孔９は、溶融はんだ２の強さを評価するための孔の中で最も径が大きい孔である。貫通孔９は、表面５ａ側から評価板５を見た際に、評価板５の幅方向に一直線状に並んで配置される。

なお、評価精度を更に向上させるために貫通孔７乃至９を以下のように形成しても良い。例えば、貫通孔８及び９を、それぞれ貫通孔７と同数だけ評価板５に形成する。図３には、貫通孔７乃至９を３つずつ評価板５に形成した場合を一例として示している。また、貫通孔７乃至９を、表面５ａ側から評価板５を見た際に評価板５の長さ方向に一直線状となるように並べて配置する。評価板５の長さ方向は、幅方向に直交する方向である。図３では、評価板５の長さ方向を矢印Ｃで示している。

貫通孔７乃至９を、径の小さい順（或いは、大きい順）に並べても良い。例えば、表面５ａ側から評価板５を見た際に貫通孔８が貫通孔７と貫通孔９との間に配置されるように、貫通孔７乃至９を形成する。貫通孔７の径がφ４．５ｍｍ、貫通孔８の径がφ５．０ｍｍ、貫通孔９の径がφ５．５ｍｍである場合、φ４．５ｍｍの孔、φ５．０ｍｍの孔、φ５．５ｍｍの孔がこの順で評価板５の長さ方向に一列に並ぶように貫通孔７乃至９を形成する。

貫通孔１０は、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の高さを評価するための孔である。
評価板５に、多数の貫通孔１０（第４貫通孔）が形成される。貫通孔１０は、例えば、貫通孔８と同じ径を有する。貫通孔１０は、表面５ａ側から評価板５を見た際に評価板５の幅方向と長さ方向とに規則正しく並んで配置される。図３には、評価板５の幅方向に８つの貫通孔１０を一直線状に並べ、評価板５の長さ方向に４つの貫通孔１０を一直線状に並べた場合を一例として示している。貫通孔１０の間隔は、例えば、２０ｍｍ程度に設定される。

評価板５は、一縁部と他縁部とに被保持部１１を備える。上記一縁部は、長さ方向に沿って形成された評価板５の縁部である。他縁部は、一縁部の反対側に形成された評価板５の縁部である。他縁部は、一縁部と同様に、評価板５の長さ方向に沿って形成される。被保持部１１は、噴流はんだ槽のコンベア４に保持される部分である。図３には、評価板５の一縁部と他縁部とを薄くすることによって被保持部１１を形成した場合を一例として示している。

補強材６は、噴流状態評価装置に一定の強度を付与するためのものである。補強材６は、例えば、断面が四角形状を呈する棒状部材からなる。補強材６は、貫通孔７乃至１０の周囲を囲むように、評価板５の表面５ａに固定される。補強材６を備えることにより、評価板５を薄くしても全体の強度が保たれる。

次に、図５乃至図８も参照し、上記構成の噴流状態評価装置を用いて溶融はんだ２の噴流状態を評価する方法について説明する。図５乃至図８は、図３に示す噴流状態評価装置を用いた評価方法を説明するための図である。図５、図６及び図８は、噴流はんだ槽を上方から見た図を示している。図７は、噴流はんだ槽の断面を示している。

先ず、図１に示すように、ノズル１から溶融はんだ２を噴出させる。次に、図３に示す噴流状態評価装置を、図５に示すように噴流はんだ槽に取り付ける。具体的には、評価板５の被保持部１１をコンベア４のツメ１２（図５乃至図８では、図示せず）に保持させる。そして、プリント配線板３に電子部品をはんだ付けする時と同様に、ノズル１の上方を横切るように噴流状態評価装置をコンベア４によって搬送する。図５の矢印Ｄは、噴流状態評価装置がコンベア４によって搬送される方向を示している。

噴流状態評価装置がノズル１の上方を通過する際に、評価板５の裏面５ｂがノズル１から噴流する溶融はんだ２に浸る。図６乃至図８は、評価板５の裏面５ｂの一部がノズル１から噴流する溶融はんだ２に浸っている状態を示している。

溶融はんだ２の噴流状態の評価は、溶融はんだ２の貫通孔７乃至１０への進入具合に基づいて行う。貫通孔７の径は、貫通孔８の径より小さい。このため、溶融はんだ２は、貫通孔８より貫通孔７の方が進入し難い。貫通孔８の径は、貫通孔９の径より小さい。このため、溶融はんだ２は、貫通孔９より貫通孔８の方が進入し難い。

例えば、貫通孔７は、溶融はんだ２の噴流状態が適切である場合に、溶融はんだ２が僅かに内部に進入するようにその径が設定される。貫通孔８は、溶融はんだ２の噴流状態が適切である場合に、内部に進入した溶融はんだ２が評価板５の表面５ａに近い高さに達し且つ表面５ａ側に溢れることがないようにその径が設定される。貫通孔９は、溶融はんだ２の噴流状態が適切である場合に、内部に進入した溶融はんだ２が評価板５の表面５ａ側に僅かに溢れるようにその径が設定される。

このため、噴流状態評価装置がノズル１の上方を通過する際に、溶融はんだ２が貫通孔７から溢れる場合は、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の強さが過大であると評価される。溶融はんだ２が貫通孔９から全く溢れない場合は、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の強さが過小であると評価される。また、貫通孔８から溢れた溶融はんだ２の量及び貫通孔８への溶融はんだ２の進入具合に基づいて、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の強さについて、より精度の良い評価を行うことができる。

評価板５の幅方向における貫通孔７乃至９の間隔（図３に示す距離Ｅ）が狭すぎると、溶融はんだ２の溢れ具合を正確に判定できなくなる恐れがある。また、上記間隔が広すぎる場合も、正確な評価が実施できなくなってしまう。出願人が実験を行ったところ、距離Ｅが１５ｍｍ乃至４０ｍｍであれば、貫通孔７乃至９からの溶融はんだ２の溢れ具合を問題なく判定することができた。本実施の形態では、貫通孔７乃至９を、評価板５の一縁部側と中央部と他縁部側とにそれぞれ形成した場合を好適な例として示している。

貫通孔７乃至９を評価板５の長さ方向に一直線状に並べておけば、貫通孔７乃至９を用いた溶融はんだ２の強さの評価を、ノズル１に対する同じ位置において実施できる。また、貫通孔７乃至９を径の小さい順に評価板５の長さ方向に並べておけば、溶融はんだ２の溢れ具合を容易に比較することができる。貫通孔７乃至９を径の大きい順に並べても同様の効果が得られる。

ノズル１から噴流する溶融はんだ２は、噴流状態評価装置がノズル１の上方を通過する際に貫通孔１０に進入する。溶融はんだ２が貫通孔１０の内部に進入する前に貫通孔１０を上方から覗くと、貫通孔１０の内部は薄暗く見える。一方、溶融はんだ２が貫通孔１０に進入すると貫通孔１０の内部は溶融はんだ２の色、即ち銀色に見える。溶融はんだ２が貫通孔１０に進入したタイミングは、貫通孔１０の内部の色の変化によって判断することができる。

例えば、評価板５の一縁部側に配置された貫通孔１０に溶融はんだ２が進入したタイミングと評価板５の他縁部側に配置された貫通孔１０に溶融はんだ２が進入したタイミングとがずれている場合は、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の液面２ａに傾きが生じていると評価される。貫通孔９に近い位置の貫通孔１０と貫通孔９から遠い位置の貫通孔１０とを用いて、液面２ａの傾きを評価しても良い。

貫通孔１０の径を貫通孔８の径に一致させておけば、貫通孔１０に進入した溶融はんだ２は、表面５ａの近くにまで達する。このため、貫通孔１０の内部の色の変化を見易くすることができる。なお、溶融はんだ２が貫通孔１０から溢れる場合は、その溢れ具合から、液面２ａに傾きが生じているか否かを判断しても良い。例えば、評価板５の一縁部側に配置された貫通孔１０から溶融はんだ２が溢れたが、評価板５の他縁部側に配置された貫通孔１０から溶融はんだ２が溢れない場合は、液面２ａに傾きが生じていると判断できる。

本噴流状態評価装置を使用することにより、溶融はんだ２の噴流状態を精度良く評価することができる。また、噴流状態評価装置を安価に構成することができる。

評価板５は高温の溶融はんだ２に直接接触するため、十分な耐熱性を備えた材質で構成されることが好ましい。これにより、評価板５の過度な反り、捩れ及び膨張を防止することができる。

図９は、図３に示す噴流状態評価装置の要部断面図である。図９は、図４のＦ部を示している。図９に示すように、貫通孔１０は、評価板５の表面５ａ側において、表面５ａに近づくに従って径が大きくなるように形成される。貫通孔１０の径が一定であると、表面張力によって溶融はんだ２が貫通孔１０から溢れ難くなる。テーパ部１０ａを形成することにより、溶融はんだ２の噴流状態を更に精度良く評価することができる。

貫通孔７乃至９についても、評価板５の表面５ａ側において、表面５ａに近づくに従って径が大きくなるように形成しても良い。

図１０及び図１１は、この発明の実施の形態１における溶融はんだの噴流状態評価装置の他の例を示す要部拡大図である。図１０及び図１１は、評価板５の一縁部或いは他縁部の断面を示している。図１０及び図１１に示す評価板５は、表面５ａがコンベア４に対して複数の高さに配置することができるように、一縁部及び他縁部が構成されている。

具体的に、評価板５は、一縁部及び他縁部に高さ調整部材１３を備える。高さ調整部材１３は、コンベア４のツメ１２に保持される部材である。適切な高さ調整部材１３を選択することにより、評価板５の表面５ａをコンベア４に対して適切な高さに配置することができる。かかる構成であれば、ノズル１から噴流する溶融はんだ２の液面２ａの高さに合わせて、評価板５の高さを調整できる。

実施の形態２．
図１２は、この発明の実施の形態２における溶融はんだの噴流状態評価装置を示す平面図である。図１２に示す噴流状態評価装置は、実施の形態１における評価板５にガラス板１４を更に備えたものに相当する。

上記構成の噴流状態評価装置がノズル１の上方を通過する場合、ノズル１から噴流する溶融はんだ２がガラス板１４の裏面に接触する。溶融はんだ２がガラス板１４に接触する幅を読み取ることにより、溶融はんだ２の噴流状態を評価することができる。ガラス板を用いて溶融はんだ２の噴流状態を評価することは従来から行われていた。上記構成の噴流状態評価装置を使用することにより、貫通孔７乃至１０を用いた評価と従来の評価との整合を取ることができる。

１ ノズル、 ２ 溶融はんだ、 ２ａ 液面、 ３ プリント配線板、 ４ コンベア、 ５ 評価板、 ５ａ 表面、 ５ｂ 裏面、 ６ 補強材、 ７〜１０ 貫通孔、 １０ａ テーパ部、 １１ 被保持部、 １２ ツメ、 １３ 高さ調整部材、 １４ ガラス板

この発明に係る溶融はんだの噴流状態評価装置は、溶融はんだの噴流状態を評価するための噴流状態評価装置であって、裏面が平坦に形成され、表面から裏面に貫通する少なくとも３つの第１貫通孔と少なくとも３つの第２貫通孔と少なくとも３つの第３貫通孔と複数の第４貫通孔とが形成された評価板とを備え、第１貫通孔は、表面側から評価板を見た際に一直線状に並んで配置され、第２貫通孔は、第１貫通孔より径が大きく、表面側から評価板を見た際に第１貫通孔が並ぶ第１方向に一直線状に並んで配置され、第３貫通孔は、第２貫通孔より径が大きく、表面側から評価板を見た際に第１方向に一直線状に並んで配置され、第４貫通孔は、第２貫通孔と同じ径を有し、表面側から評価板を見た際に第１方向と第１方向に直交する第２方向とに規則正しく並んで配置されたものである。

Claims (9)

1. 溶融はんだの噴流状態を評価するための噴流状態評価装置であって、
   裏面が平坦に形成され、表面から前記裏面に貫通する少なくとも３つの第１貫通孔が形成された評価板と、
   を備え、
   前記第１貫通孔は、前記表面側から前記評価板を見た際に一直線状に並んで配置された溶融はんだの噴流状態評価装置。
2. 前記評価板に、少なくとも３つの第２貫通孔と少なくとも３つの第３貫通孔が形成され、
   前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とは、前記表面から前記裏面に貫通し、
   前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔より径が大きく、前記表面側から前記評価板を見た際に前記第１貫通孔が並ぶ第１方向に一直線状に並んで配置され、
   前記第３貫通孔は、前記第２貫通孔より径が大きく、前記表面側から前記評価板を見た際に前記第１方向に一直線状に並んで配置された
   請求項１に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
3. 前記第１貫通孔と同数の前記第２貫通孔が前記評価板に形成され、
   前記第１貫通孔と同数の前記第３貫通孔が前記評価板に形成され、
   前記第１貫通孔と前記第２貫通孔と前記第３貫通孔とは、前記表面側から前記評価板を見た際に前記第１方向に直交する第２方向に並んで配置された
   請求項２に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
4. 前記第２貫通孔は、前記表面側から前記評価板を見た際に、前記第２方向において前記第１貫通孔と前記第３貫通孔との間に配置された請求項３に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
5. 前記評価板に、前記表面から前記裏面に貫通する複数の第４貫通孔が形成され、
   前記第４貫通孔は、前記表面側から前記評価板を見た際に前記第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とに規則正しく並んで配置された
   請求項２に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
6. 前記第４貫通孔は、前記第２貫通孔と同じ径を有する請求項５に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
7. 前記第４貫通孔は、前記評価板の前記表面側において、前記表面に近づくに従って径が大きくなる請求項５又は請求項６に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
8. 前記第１貫通孔は、前記評価板の前記表面側において、前記表面に近づくに従って径が大きくなる請求項１から請求項７の何れか一項に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。
9. 前記評価板は、一縁部と前記一縁部の反対側に形成された他縁部とに噴流はんだ槽のコンベアに保持される被保持部が設けられ、前記被保持部を前記コンベアに保持させることにより、前記表面を前記コンベアに対して複数の高さに配置可能な請求項１から請求項８の何れか一項に記載の溶融はんだの噴流状態評価装置。

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