JP2015196188A

JP2015196188A - フラックス洗浄機、フラックス洗浄方法

Info

Publication number: JP2015196188A
Application number: JP2014076609A
Authority: JP
Inventors: 秀文東▲崎▼; Hidefumi Tozaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-11-09

Abstract

【課題】基板に耐溶剤性がない個別部品がハンダ実装されている場合、個別部品に耐溶剤性がないため、基板全体をフラックス残渣洗浄用の洗浄液に浸してフラックス残渣を洗浄することができない。フラックス残渣を局所的に除去可能なフラックス洗浄機を提供する。【解決手段】フラックス残渣を洗浄する洗浄処理液を内側に滞留する洗浄処理液滞留ノズルと、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側に前記洗浄処理液を吐出する吐出ノズルと、前記洗浄処理液滞留ノズルに接続され、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側を吸引する吸引部と、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側を吸引する吸引力を調整可能で、前記洗浄処理液を前記洗浄処理液滞留ノズルの内側に滞留させる吸引圧力調整弁を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、フラックス残渣を除去するフラックス洗浄機に関するものである。

プリント基板製造で使用されるフラックスは、リフロー用のポストフラックス、リフローで用いるソルダペースト用フラックス、やに入りはんだに用いるフラックス等様々な形で用いられている。
フラックスを洗浄せずにフラックス残渣が基板上に存在する場合、フラックッス残渣によってリーク電流での電気的な絶縁不良や、残渣内湿気による導電での電圧印加による腐食等が発生し、接合部についての信頼性が劣化するという問題が生じる。

信頼性の劣化に関し、具体的に以下のような問題の発生が考えられる。
（１）銅の腐食
フラックス残渣が銅のランド等に存在する場合、高湿条件下で腐食が発生する場合がある。
（２）絶縁抵抗
フラックス残渣が銅のランド等に存在する場合、高温高湿条件下でマイグレーションの発生等により、絶縁抵抗値が低下する場合がある。
（３）ピンコンタクト性
実装済み基板の電気的調整や検査を行う場合、はんだ接合部等の各ポイントにピンを接触させる方法が多く用いられるが、残渣が硬くピンが接触しない不具合が発生する場合がある。

これらの問題の発生を防止するため、従来より、フラックス残渣を洗浄液によって除去する洗浄装置が種々開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２９５８４０号公報

フラックス洗浄は、被洗浄物本来の特性や品質を発現し維持できる水準まで、被洗浄物に付着している汚れなどの不要物を分離除去する行為である。
多種多様の部品を搭載し複雑な表面をもつプリント回路板の洗浄は、被洗浄物のなかに洗浄不可能な部品も実装される場合があり、一般的なフラックス洗浄で用いられている洗浄方式として浸せき洗浄と非浸せき洗浄とに分類される。しかし、何れかの洗浄方式も採用できない場合がある。
例えば、被洗浄物であるアルミナ基板やプリント基板等の基板に、耐溶剤性がない個別部品、例えば非密封型機構部品等がハンダ実装されている場合、実装部品に耐溶剤性がないため、基板全体をフラックス残渣洗浄用の洗浄液に浸してフラックス残渣を洗浄することができない。
部分的にフラックス残渣を除去しようとする場合、従来は、作業者の人手によって、部分的に除去作業を行っていた。

しかしながら、手作業で、基板の一部分に付着したフラックス残渣をふき取る場合、洗浄性が悪く、また、実装部品の裏側のフラックス残渣を除去することは難しい、という課題があった。
また、作業者による洗浄精度にばらつきが生じやすいという課題があった。また、手作業でフラックスの除去を行う場合、力の加え加減により部品の変形や、部品の表面に傷をつけてしまうという課題があった。また、綿球・クロスに溶剤含ませてフラックス残渣をふき取る行う場合、繊維異物が洗浄箇所に残るという課題があった。また、溶剤雰囲気下での作業となるため、作業環境が劣るという課題があった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、被洗浄物である基板の一部に付着したフラックス残渣も簡易に除去することが可能なフラックス洗浄機を提供することを目的とする。

この発明に係るフラックス洗浄機は、フラックス残渣を洗浄する洗浄処理液を内側に滞留する洗浄処理液滞留ノズルと、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側に前記洗浄処理液を吐出する吐出ノズルと、前記洗浄処理液滞留ノズルに接続され、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側を吸引する吸引部と、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側を吸引する吸引力を調整する調整弁で、前記吸引力を前記洗浄処理液が前記洗浄処理液滞留ノズルの内側に滞留する吸引力に調整可能な吸引圧力調整弁を備える。

この発明に係るフラックス洗浄機によれば、簡易に、被洗浄処理面の一部の領域を、選択的に洗浄することができる。

この発明の実施の形態１に係るフラックス洗浄機１００の構造を示した図である。この発明の実施の形態１に係るフラックス洗浄機１００のノズル部分を拡大した図である。この発明の実施の形態１に係るフラックス洗浄機１００の洗浄動作を説明する図である。この発明の実施の形態１に係るフラックス洗浄機１００の洗浄動作を説明する図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るフラックス洗浄機１００の構成を説明する図である。
フラックス洗浄機１００は、圧縮空気吐出機１と、吐出機操作スイッチ２と、洗浄処理液供給ボトル４と、洗浄処理液回収ボトル１２と、真空発生器１３と、洗浄ノズル部５０を備える。圧縮空気吐出機１と洗浄処理液供給ボトル４の間は圧縮空気送圧管３で接続される。洗浄処理液供給ボトル４と洗浄ノズル部５０の間は洗浄処理液供給管５で接続される。洗浄ノズル部５０と洗浄処理液回収ボトル１２の間は洗浄処理液回収管１１で接続される。
洗浄ノズル部５０は、洗浄処理液吐出ノズルホルダー６と、洗浄処理液吐出ノズル７と、洗浄処理液滞留ノズル８と、吸引圧力調整弁９と、内側が中空の管となっている洗浄処理液回収ホルダ１０を備える。
洗浄処理後の液を回収する洗浄処理液回収ホルダ１０の先端に、洗浄処理液滞留ノズル８が取り付けられている。洗浄処理液滞留ノズル８は、後述のように、樹脂などの素材でできた筒状ノズルであり、ノズルの先端を洗浄対象物１４に対し余分な力を加えることなく当てることが可能である。なお、ノズルの先端を洗浄対象物１４に押し当ててもよいし、隙間を設けてノズルの先端を洗浄対象物１４に浮かせるようにしてもよい。
また、洗浄処理液滞留ノズル８の先端部で、洗浄対象物１４に接触する部分には、図２に示すように、ノズルの長手方向に沿って複数のスリット１５が切り込まれている。

洗浄処理液滞留ノズル８には、筒の側面から洗浄処理液吐出ノズル７が挿入されている。洗浄処理液吐出ノズル７は洗浄処理液供給管５と接続されており、洗浄処理液供給ボトル４に貯められた洗浄処理液は洗浄処理液供給管５の中を通って、洗浄処理液吐出ノズルの先端から吐出される構造となっている。
また、洗浄処理液回収ホルダ１０は、洗浄処理液回収管１１と接続されており、洗浄処理液滞留ノズル８で回収された洗浄処理液は、洗浄処理液回収管１１の中を通って、洗浄処理液回収ボトルに回収される構造となっている。

洗浄処理液吐出ノズルホルダー６と洗浄処理液回収ホルダ１０は、洗浄処理液吐出ノズルホルダー６によって、一体的に固定されている。
また、洗浄処理液吐出ノズルホルダー６には、洗浄処理液回収ホルダ１０の内側まで貫通する穴が設けられており、穴を部分的に塞ぐことにより吸引圧力を調整することができる吸引圧力調整弁９として機能する。

図２は、フラックス洗浄機１００のノズル部分を拡大した図である。図２を用いて、洗浄処理液滞留ノズル８の構造について説明する。
洗浄処理液滞留ノズル８の材料はフッ素樹脂であり、比較的肉厚の薄い、柔らかいノズルである。
ノズル形状は、筒状部先端にスリット加工を施している。
作業者は指先で、吸引圧力調整弁９の穴の開閉具合を操作することで吸引圧力を制御することができる。吸引圧力を制御し、周囲からの空気の流入により汚染処理液は洗浄処理液回収管１１を通り洗浄処理液回収ボトル１２へ回収することが可能となる。
ノズル先端に施したスリットについては、被洗浄物に凹凸がある場合にも有効であり、スリットによりノズルと被洗浄物の密着性を保持した状態で洗浄処理液を滞留させることが実現できるように設けている。
また、スリットより流入する空気の気流により、洗浄処理液が揮発する際に発生する洗浄シミについても揮発速度を高めシミの発生を抑制できるように、設けている。
洗浄処理液吐出ノズル７は、洗浄処理液滞留ノズル８の外側からノズルの内側に挿入されており、ノズルの内側に挿入された洗浄処理液吐出ノズル７の先端から洗浄処理液が吐出される。吐出された洗浄処理液は、洗浄対象物１４に密着した洗浄処理液滞留ノズル８のノズル内側に滞留する構造となっている。

次に、本発明に係るフラックス洗浄機１００を用いた洗浄動作について、図３、図４を用いて説明する。図３はフラックス洗浄機１００の洗浄動作を説明する図で、洗浄処理液吐出ノズル７から洗浄処理液を吐出し、吐出した洗浄処理液が洗浄処理液滞留ノズル８のノズル内側に滞留している図である。図４は、洗浄処理液滞留ノズル８のノズル内側に滞留した洗浄処理液を負圧により吸引する図である。以下、本発明の洗浄動作について説明する。

（１）フラックス除去部にノズルを添える。
フラックス洗浄機の作業者は、まず、フラックス残渣の除去にあたり、作業者はまず、洗浄処理液滞留ノズル８を洗浄対象物１４のフラックス除去部に添えて、洗浄処理液滞留ノズル８の内側にフラックス除去部が入るようにする。先述のように、洗浄処理液滞留ノズル８の先端を洗浄対象物１４に当ててもよいし、隙間を開けて洗浄対象物１４から浮かすように添えて良い。
なお、フラックス残渣を除去する大きさに合わせて、管の半径の異なるノズルを用いると、より効果的にフラックス除去を行うことができる。例えば、フラックス除去部の範囲が狭ければ、管の細いタイプの洗浄処理液滞留ノズル８を洗浄処理液回収ホルダ１０に取り付け、洗浄処理液滞留ノズル８の先端をフラックス除去部に添える。同様に、フラックス除去部の範囲が広ければ、その範囲を覆うことができる浄処理液滞留ノズル８を洗浄処理液回収ホルダ１０に取り付け、洗浄処理液滞留ノズル８の先端をフラックス除去部に添える。

（２）ディスペンス吐出
次に作業者は、吐出機操作スイッチ２を入れて、圧縮空気吐出機１を動作させる。圧縮空気吐出機１は取り込んだ空気を圧縮して、圧縮空気を洗浄処理液供給ボトル４内に送出する。内部の空気圧力が上がった洗浄処理液供給ボトル４は、貯蔵した洗浄処理液を洗浄処理液供給管５内に送出し、洗浄処理液吐出ノズル７先端から噴射する。このようにして、作業者は、洗浄処理液を洗浄処理液滞留ノズル８内にディスペンス吐出する。
ディスペンス吐出と同時に、作業者は、洗浄処理液回収ホルダ１０に接続された真空発生器１３を動作させ、洗浄処理液回収ホルダ１０内を負圧の状態にしておく。

当初、洗浄処理液回収ホルダ１０の吸引圧力調整弁９は解放しておく。ここで、洗浄処理液回収ホルダ１０内は負圧であるため、洗浄処理液回収ホルダ１０の周囲の空気は、吸引圧力調整弁９の解放穴と、洗浄処理液滞留ノズル８と洗浄対象物１４の間に出来た隙間やスリット１５を通して吸引される。
このように、洗浄処理液滞留ノズル８と洗浄対象物１４の間に出来た隙間やスリット１５には、周囲の空気を吸引しようとする吸引圧力が生じるため、洗浄処理液滞留ノズル８内に吐出した洗浄処理液は、洗浄対象物１４の表面に拡がらず、洗浄処理液滞留ノズル８内に滞留させることができる。図３において、洗浄処理液滞留ノズル８内に滞留した洗浄処理液を滞留洗浄処理液２０として表す。

なお、洗浄処理液が洗浄対象物１４の表面に拡がるような場合は、吸引圧力調整弁９の穴を部分的に塞ぐことで洗浄処理液回収ホルダ１０内の負圧を強くして、拡がりを防ぐことができる。吸引圧力調整弁９で吸引パラメータ（圧力と流量）を予め調整しておくことにより吸引と処理液を滞留させるバランスをとり、洗浄処理液が周囲に拡がらず滞留させることが可能となる。また、洗浄処理液が滞留している状態では、洗浄対象物１４の表面に沿って動かすこともできる。

このように本発明に係るフラックス洗浄機１００は、洗浄処理液滞留ノズル８内に洗浄処理液を滞留させることができるので、効果的に、洗浄対象物１４のフラックス残渣を溶融剥離させることができる。また、洗浄対象物１４の表面に沿って動かすことで複数個所のフラックス残渣を溶融剥離させることも可能である。

（３）溶解したフラックスを吸引除去
作業者はフラックス残渣を溶融剥離させたのち、洗浄処理液滞留ノズル８内に滞留している洗浄処理液を吸引する。
洗浄処理液の吸引は、図４において、吸引圧力調整弁９の穴を閉じることにより行う。例えば、指先で吸引圧力調整弁９の穴を塞ぐことにより行う。吸引圧力調整弁９の穴が閉じられた状態では、洗浄処理液回収ホルダ１０内の負圧が最大となり、洗浄処理液滞留ノズル８内に滞留している洗浄処理液は、洗浄処理液回収管１１を通して洗浄処理液回収ボトル１２に吸引される。
このようにして、溶解されたフラックスを含む汚染処理液は、吸引圧力調整弁９を操作することで吸引パラメータを変化させて、汚染処理液回収管１１を通り洗浄処理液回収ボトル内に回収する。
洗浄処理液滞留ノズル８と洗浄対象物１４の間に出来た隙間や、スリットより流入する空気の気流により、洗浄処理液が揮発する際に発生する洗浄シミについて揮発速度を高めることができ、シミの発生を抑制できる。
なお、先述の通り、スリット１５については、被洗浄物に凹凸がある場合に特に有効であり、スリットによりノズルと被洗浄物の密着性を保持した状態で洗浄処理液を滞留させることが実現できる。

このように本発明に係るフラックス洗浄機は、洗浄処理液滞留ノズル８を備え、洗浄処理液滞留ノズル８を洗浄対象物１４のフラックス残渣の箇所に添わせた状態で、洗浄処理液を吐出して洗浄処理液滞留ノズル８内に滞留させるようにした。洗浄処理液滞留ノズル８内の滞留は吸引圧力調整弁９の解放度を調整することで、吸引力を調整する。そして、フラックス残渣が溶融剥離した後に、吸引圧力調整弁９を塞ぐことで洗浄処理液回収ホルダ１０内の負圧を最大にすることで、洗浄処理液滞留ノズル８内に滞留する溶解フラックスを含む汚染処理液を吸引し、洗浄処理液回収ボトル１２内に回収する。

これにより、耐溶剤性がない個別部品が実装されている基板のように、基板全体を洗浄液で処理することが不可能な場合であっても、簡易に、被洗浄処理面の一部の領域を選択的に洗浄することが可能である。また、洗浄液処理液をフラックス残渣の箇所に局所的に滞留させることができるので、効率的にフラックス洗浄ができ、作業者による洗浄精度のバラツキも生じ難い。
また、洗浄処理液が揮発する際に発生する洗浄シミについても、流入する空気の気流により揮発速度を高めることができ、シミの発生を抑制できる。
また、手作業でフラックスの除去を行う場合、力の加え加減により部品の変形や、部品の表面に傷をつけてしまうという課題があったが、部品に力を加えることがないため、このような傷の問題も生じない。また、綿球やクロスを使用しないため、繊維異物が洗浄箇所に残るということもない。
また、作業者が作業中に揮発溶剤を吸い込むことを低減でき作業環境の改善を図ることができる。

なお、本実施の形態では、洗浄処理液を圧縮空気により吐出する構成としたが、高圧でノズルから洗浄処理液を高速で噴射し、被洗浄物に当て、流体の衝突力を利用し表面に固着している汚染物を速やかに除去する構成であってもよい。この場合、洗浄液の吐出パラメータである圧力や流量と、吸引パラメータである圧力や流量とのバランスを予め調整しておくことにより、洗浄処理液が洗浄処理液滞留ノズル８より外側に流れ出ないようにでき、周囲へ拡がらずに必要領域のみの選択的な洗浄が可能となるという効果を奏する。
また、多種多様の部品を搭載し複雑な表面をもつプリント回路板の洗浄では、部品の形状に合わせたノズル形状で対応することも可能である。

１圧縮空気吐出機、２吐出機操作スイッチ、３圧縮空気送圧管、４洗浄処理液供給ボトル、５洗浄処理液供給管、６洗浄処理液吐出ノズルホルダー、７洗浄処理液吐出ノズル、８洗浄処理液滞留ノズル、９吸引圧力調整弁、１０洗浄処理液回収ホルダ、１１洗浄処理液回収管、１２洗浄処理液回収ボトル、１３真空発生器、１４洗浄対象物、１５スリット、５０洗浄ノズル部、１００フラックス洗浄機。

Claims

フラックス残渣を洗浄する洗浄処理液を内側に滞留する洗浄処理液滞留ノズルと、
前記洗浄処理液滞留ノズルの内側に前記洗浄処理液を吐出する吐出ノズルと、
前記洗浄処理液滞留ノズルに接続され、前記洗浄処理液滞留ノズルの内側を吸引する吸引部と、
前記洗浄処理液滞留ノズルの内側を吸引する吸引力を調整する調整弁で、前記吸引力を前記洗浄処理液が前記洗浄処理液滞留ノズルの内側に滞留する吸引力に調整可能な吸引圧力調整弁と、
を備えることを特徴とするフラックス洗浄機。
洗浄処理液滞留ノズルの先端部には、複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１記載のフラックス洗浄機。
前記吸引圧力調整弁は、前記前記洗浄処理液滞留ノズルのノズル内側まで貫通する貫通穴であることを特徴とする請求項１、２いずれか記載のフラックス洗浄機。
前記洗浄処理液滞留ノズルはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のフラックス洗浄機。
洗浄処理液滞留ノズルの先端をフラックス洗浄箇所に添わせる工程と、
洗浄処理液滞留ノズル内に洗浄処理液を吐出する工程と、
洗浄処理液滞留ノズルを、前記洗浄処理液滞留ノズル内に前記洗浄処理液が滞留する吸引力で吸引する工程と、
前記洗浄処理液滞留ノズル内に前記洗浄処理液を滞留させ、フラックス残渣を滞留する前記洗浄処理液で溶融する工程と、
フラックス残渣が溶融された後、前記洗浄処理液滞留ノズル内に滞留する洗浄処理液を吸引する工程と、
からなることを特徴とするフラックス洗浄方法。
前記洗浄処理液滞留ノズルのノズル内側まで貫通する貫通穴の大きさを調整することにより、前記洗浄処理液滞留ノズル内の洗浄処理液を吸引する吸引力を調整することを特徴とする請求項５記載のフラックス洗浄方法。