JP2021030256A - はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの噴出口に生じた酸化膜を高精度に除去することができるはんだ付け装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係るはんだ付け装置は、ノズルと、板部材とを備える。ノズルは、はんだが通る内部空間の一部が先端に向かって先細りとなるようなテーパ状の外周部を有する。板部材は、先細りとなる内部空間を、テーパ状の部位に対応する第１空間と、ノズルにおける噴出口の大きさに対応する第２空間とに区切る。【選択図】図１

Description

本発明は、はんだ付け装置に関する。

従来、ノズルからはんだを噴流させて基板に対してはんだ付けするはんだ付け装置がある。この種のはんだ付け装置では、流入するはんだの温度低下を抑えるために、ノズル外周部をテーパ状にして、ノズルの基端の流入口を拡げる技術が提案されている。

特開２００４−１０６００４号公報

しかしながら、従来技術は、はんだが通る内部空間が噴出口に向かって先細りとなるため、例えば、噴出口に生じた酸化膜を除去するためにフラッシングした場合、はんだの流れに偏りが生じることで、酸化膜を高精度に除去できないおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ノズルの噴出口に生じた酸化膜を高精度に除去することができるはんだ付け装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るはんだ付け装置は、ノズルと、板部材とを備える。前記ノズルは、はんだが通る内部空間の一部が先端に向かって先細りとなるようなテーパ状の外周部を有する。前記板部材は、先細りとなる前記内部空間を、前記テーパ状の部位に対応する第１空間と、前記ノズルにおける噴出口の大きさに対応する第２空間とに区切る。

本発明によれば、ノズルの噴出口に生じた酸化膜を高精度に除去することができる。

図１は、実施形態に係るはんだ付け装置が備えるノズルの構成を示す図である。 図２は、実施形態に係るはんだ付け装置が備えるノズルの構成を示す図である。 図３は、実施形態に係るノズルの側面図である。 図４は、実施形態に係るノズルの底面図である。 図５は、変形例に係るノズルの底面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するはんだ付け装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。

実施形態に係るはんだ付け装置１は、はんだ槽に貯留されたはんだをノズル１０から噴流することで、基板に対して局所的にはんだ付けする、いわゆるノズルフロー式はんだ付け装置である。

図１および図２は、実施形態に係るはんだ付け装置１が備えるノズル１０の構成を示す図である。図１では、ノズル１０の外観を示す斜視図を示す。また、図２では、図１における一点鎖線を垂直方向（紙面上下方向）に切断した断面をＡの方向から見た断面図を示す。

なお、図１および図２は、はんだ付け装置１が備えるノズル１０のみを示しているが、はんだ付け装置１は、他にも溶解はんだを貯留するはんだ槽や、はんだ槽からはんだをノズル１０へ圧送するためのポンプ、はんだを温めて溶解するヒータ等を備えている。なお、以下では、ノズル１０の構成について具体的に説明する。

図１および図２に示すように、ノズル１０は、略矩形状の管部材であり、はんだが噴流する噴出口１２０と、はんだ槽からはんだが流入する流入口１２１とを有する。なお、本実施形態において、噴出口１２０および流入口１２１は、略矩形状であるが、噴出口１２０および流入口１２１の開口形状は、矩形状に限らず、円形や、三角形、Ｌ字、Ｖ字等の任意の形状であってよい。

また、図１および図２に示すように、ノズル１０は、矩形状の外観形状を構成する外周部１０１と、図示しないはんだ槽に接続される基部１０４とを有する。また、外周部１０１は、テーパ状の部位１０２（以下、テーパ部１０２と記載する）を有する。

具体的には、テーパ部１０２は、上面視矩形状であるノズル１０の一辺に対応する位置に設けられ、ノズル１０の基端から先端に向かって内部空間２０（図２参照）が先細りとなるように形成される部位である。

なお、本実施形態では、テーパ部１０２は、上面視矩形状であるノズル１０の一辺に対応する位置にのみ設けられている場合を示しているが、上面視矩形状であるノズル１０の二辺以上に対応する位置に設けられてもよい。

また、図２に示すように、ノズル１０の噴出口１２０付近は、一部が２重管構造となっており、はんだ付けされずに戻ってきたはんだが２重管構造の内側を通るとともに、テーパ部１０２の外側を伝ってはんだ槽へ戻るように構成される。なお、噴出口１２０の大きさは、はんだの噴流が偏らない、つまり、はんだの直進性が損なわれない程度の大きさである。

ここで、図２を用いて、はんだの流れについて説明する。図２に示すように、はんだは、図示しないポンプによってはんだ槽から圧送される際、ノズル１０の流入口１２１から内部空間２０へ流入する。

このとき、ノズル１０の流入口１２１は、テーパ部１０２によって噴出口１２０よりも広くなっているため、ノズル１０内を通過するはんだの温度が低下しにくくなっている。つまり、テーパ部１０２は、内部空間２０を広げることで、はんだの温度低下を防止することができる。

そして、内部空間２０に流入したはんだは、ノズル１０の噴出口１２０の方向へ押し上げられ、噴出口１２０から噴流することで、基板にはんだ付けされる。また、基板にはんだ付けされなかったはんだは、テーパ部１０２の外側を伝ってはんだ槽へ戻る。つまり、テーパ部１０２は、はんだがはんだ槽へ戻る際の緩衝材の役割も担っており、戻りはんだの飛び跳ねを防止している。

ここで、ノズル１０の噴出口１２０は、常に大気に曝されているため、噴出口１２０付近のはんだ表面には酸化膜が生じる場合がある。そのため、フラッシングと呼ばれる、噴流の勢いを増加させて酸化膜を除去する方法が行われている。

しかしながら、従来のはんだ付け装置では、テーパ部を有するノズルにおいてフラッシングを行った場合、はんだの流れが偏ってしまい酸化膜を高精度に除去できないおそれがあった。

具体的には、フラッシングの際に、内部空間を通るはんだのうち、テーパ部付近を通るはんだは、テーパ形状に沿って流れるため、テーパ部から離れた位置を直線状に通るはんだに比べて流速が遅くなってしまう。

そして、内部空間において、流速が異なるはんだが同時に流れることで、噴出口においてはんだが直線状に噴流しなくなってしまうため、酸化膜を除去できない箇所が生じてしまう。

そこで、実施形態に係るはんだ付け装置１では、ノズル１０の内部空間２０に、はんだの流れを整える整流板（板部材１０３）を設けることとした。

具体的には、実施形態に係るはんだ付け装置１は、テーパ部１０２により先細りとなる内部空間２０を、テーパ状の部位（テーパ部１０２）に対応する第１空間２１０と、ノズル１０における噴出口１２０の大きさに対応する第２空間２２０とに区切る板部材１０３を備える。詳細は後述するが、噴出口１２０は、先端が２重管構造になっており、第２空間２２０は、２重管構造の噴出口１２０のうち内管の大きさ（上面視）と同じである。

換言すれば、板部材１０３は、内部空間２０のうち、はんだの流速が異なる第１空間２１０および第２空間２２０を区切る。これにより、内部空間２０において、第１空間２１０および第２空間２２０を流れるはんだが混ざり合わないため、第２空間２２０を直線状に流れるはんだの流れが乱れにくくなる。

従って、第２空間２２０を直線状に通ったはんだは、噴出口１２０において流れが偏ることなく、直線状に噴流するため、噴出口１２０に発生した酸化膜を高精度に除去することができる。

なお、板部材１０３の左右端には、隙間が形成されており、かかる隙間を介して第１空間および第２空間２２０を連結している。つまり、第１空間２１０を通ったはんだは、かかる隙間から第２空間２２０に移動して最終的に噴出口１２０から噴流されるため、第１空間２１０にはんだが滞留することはない。

また、第１空間２１０から第２空間２２０へ移動するはんだは少量であるため、第２空間２２０を直線状に流れるはんだの流れが邪魔されにくい。かかる点について、図３を用いて説明する。

図３は、実施形態に係るノズル１０の側面図である。図３における左図は、図２に示した断面図の一部を示しており、図３における右図は、外周部１０１のうち、テーパ部１０２とは反対側の側面を正面にして見た側面図である。

図３の左図に示すように、ノズル１０の噴出口１２０付近は、２重管構造になっている。具体的には、ノズル１０の２重管構造のうち、外側の管（外管）は、外周部１０１ａおよび外周部１０１ｂによって形成され、内側の管（内管）は、外周部１０１ａおよび外周部１０１ｃによって形成される。

外周部１０１ａおよび外周部１０１ｂによって形成される外管は、はんだ付けする際に噴流するはんだが外側に飛び出すことを防止するための部位である。また、外周部１０１ａおよび外周部１０１ｃによって形成され内側の管（内管）は、はんだ付けされなかったはんだをはんだ槽へ戻すためのガイド部として機能する。

具体的には、外周部１０１ｃがテーパ部１０２と連結しており、これにより、外周部１０１ｃおよび外周部１０１ｂの間を通ってテーパ部１０２の外側へ流れ込み、最終的にはんだ槽へ戻る。

また、図３の左図に示すように、板部材１０３は、テーパ部１０２および外周部１０１ｃの連結位置からノズル１０の延在方向（外周部１０１ｃの延在方向）に真直ぐ延在している。

換言すれば、板部材１０３は、第２空間２２０の上面視の大きさ（面積）が内管（外周部１０１ａおよび外周部１０１ｃによって形成される開口）の上面視の大きさと同じとなる位置に設けられる。

これにより、第２空間２２０を通るはんだをロス無く噴流させることができるとともに、第２空間２２０から噴出口１２０に移動した際に乱流となることを防ぐことができる。すなわち、はんだをロス無く直線状の噴流することができる。

また、図３の左図および右図に示すように、板部材１０３は、噴出口１２０側の端部１０３ａがノズル１０（外周部１０１ｃ）と当接している。これにより、第１空間２１０において最も勢いがある（流れが速い）はんだの流れを、端部１０３ａにおいて止めることができる。

すなわち、最も勢いがあるはんだが速い流れを保った状態で、第１空間２１０から第２空間２２０移動することで、はんだの直進性が妨げられることを低減できる。

なお、板部材１０３の端部１０３ａは、第１空間２１０を通るはんだの流れを止められれば、必ずしもノズル１０（外周部１０１ｃ）に当接する必要はない。

また、図３の左図に示すように、板部材１０３とノズル１０との当接位置は、テーパ部１０２の噴出口１２０側の端部である。これにより、第２空間２２０を通るはんだがスムーズに噴出口１２０へ流れることができる。すなわち、第２空間２２０を通るはんだの直進性が妨げられることを防止できる。

また、図３の右図に示すように、板部材１０３の左右端と外周部１０１との間には隙間３００が開いている。換言すれば、板部材１０３は、高さ方向と直交する幅方向の長さが、外周部１０１ａの幅方向の長さよりも短い。

すなわち、板部材１０３は、ノズル１０の高さ方向と直交する幅方向の両端がノズル１０（外周部１０１ａ）から離れている。これにより、第１空間２１０に流入したはんだが第１空間２１０に滞留しないようにできる。

なお、第１空間２１０から隙間３００を通って第２空間２２０へ移動するはんだは少量であるため、はんだが第１空間２１０から第２空間２２０へ移動したとしても、第２空間２２０を直線状に流れるはんだの流れの妨げを最小限に抑えることができる。

次に、図４を用いて、ノズル１０の底面について説明する。図４は、実施形態に係るノズル１０の底面図を示す図である。図４に示すように、ノズル１０の流入口１２１は、仮に、板部材１０３に塞がれていなければ、略矩形状である。

仮に、ノズル１０の流入口１２１が矩形状である場合、第１空間２１０へのはんだの流入量が多くなるため、上記した隙間３００を通って第１空間２１０から第２空間２２０へ移動しきれないはんだが滞留することになってしまう。

そこで、図４に示すように、板部材１０３は、ノズル１０の流入口１２１のうち、第１空間２１０に対応する開口を部分的に塞いでいる。具体的には、板部材１０３は、テーパ部１０２の端部から流入口１２１まで延在するとともに、第１空間２１０側へ屈曲して流入口１２１の一部を塞ぐ。

より具体的には、板部材１０３は、第１空間２１０に対応する開口の一部を塞ぎ、第２空間２２０に対応する開口を塞がないようにすることで、流入口１２１が底面視コの字となるようにする。

これにより、第２空間２２０へのはんだの流入量を減らすことなく、第１空間２１０へのはんだの流入量を減らすことができるため、第１空間２１０にはんだが滞留することを抑えることができる。

さらに、板部材１０３は、底面視において流入口１２１の第１空間２１０側から基部１０４側へ突出している。つまり、板部材１０３は、Ｌ字状の部材として構成される。これにより、例えば、基部１０４等に板部材１０３を容易に固定することができる。

上述したように、実施形態に係るはんだ付け装置１は、ノズル１０と、板部材１０３とを備える。ノズル１０は、はんだが通る内部空間２０の一部が先端に向かって先細りとなるようなテーパ状の外周部１０１を有する。板部材１０３は、先細りとなる内部空間２０を、テーパ状の部位１０２に対応する第１空間２１０と、ノズル１０における噴出口１２０の大きさに対応する第２空間２２０とに区切る。これにより、ノズル１０の噴出口１２０に生じる酸化膜を高精度に除去することができる。

なお、上記では、板部材１０３は、Ｌ字状の部材として構成される場合を示したが、これに限定されるものではない。図５を用いて、板部材１０３の他の例について説明する。

図５は、変形例に係るノズル１０の底面図である。図５に示すように、板部材１０３は、図４と同様に、ノズル１０の流入口１２１のうち、第１空間２１０に対応する開口を部分的に塞ぐ。

そして、図５では、図４とは異なり、板部材１０３は、ノズル１０の流入口１２１を囲むようにして形成される。具体的には、板部材１０３は、底面視で矩形状の流入口１２１の４辺を囲み、第１空間２１０に対応する流入口１２１を塞ぐ部位と連結している。

そして、板部材１０３は、流入口１２１の４辺を囲む部位を基部１０４に固定する。これにより、板部材１０３を基部１０４に強固に固定することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ はんだ付け装置
１０ ノズル
２０ 内部空間
１０１ 外周部
１０２ テーパ部
１０３ 板部材
１０４ 基部
１２０ 噴出口
１２１ 流入口
２１０ 第１空間
２２０ 第２空間
３００ 隙間

Claims (5)

1. はんだが通る内部空間の一部が先端に向かって先細りとなるようなテーパ状の外周部を有するノズルと、
   先細りとなる前記内部空間を、前記テーパ状の部位に対応する第１空間と、前記ノズルにおける噴出口の大きさに対応する第２空間とに区切る板部材と
   を備えることを特徴とするはんだ付け装置。
2. 前記板部材は、
   前記噴出口側の端部が前記ノズルと当接していること
   を特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記板部材と前記ノズルとの当接位置は、
   前記テーパ状の部位の端部であること
   を特徴とする請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記板部材は、
   前記ノズルの高さ方向と直交する幅方向の両端が前記ノズルから離れていること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のはんだ付け装置。
5. 前記板部材は、
   前記ノズルの流入口のうち、前記第１空間に対応する開口を部分的に塞いでいること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のはんだ付け装置。

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