JP3161340U - はんだ噴流ノズルユニット及び噴流はんだ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で省エネ化を図り、複数個の電子部品を実装した回路基板に対してはんだ不良の発生を低減して高精度のはんだ処理を効率的に施す、はんだ噴流ノズルユニット及び噴流はんだ装置を提供する。【解決手段】内部にはんだ槽内から供給される溶融はんだのはんだ流路を形成した全体筒状であり、基端側にはんだ槽に設けたノズル取り付け部に着脱される取り付けフランジ部40を形成し先端側に溶融はんだを噴流させるノズル口41を形成したノズル部材35を有し、ノズル口41から噴流する溶融はんだを少なくとも2方向に分流して噴流方向を異にするはんだ噴流を生成する。【選択図】図3
Description
本考案は、溶融はんだを噴流させてはんだ噴流を生成するはんだ噴流ノズルユニット及びはんだ噴流に回路基板のはんだ付け面を浸漬けさせることにより実装部品の端子列にはんだ付け処理を施す噴流はんだ装置に関する。
電子機器等に用いられる回路基板100は、図13に示すように詳細を省略する回路パターンやランド103等を形成するともに多数個のスルーホール102を形成した基板101に、チップ部品等の表面実装型電子部品(図示せず)や複数個の端子111を有する比較的大型の挿入型電子部品(以下、電子部品と略称する。)110が実装される。回路基板100は、電子機器の小型化、多機能化等に基づいて回路パターンやランド103の狭ピッチ化が図られるとともに、基板101上に例えば第1電子部品110A及び第2電子部品110B(以下、個別に説明する場合を除いて電子部品110と総称する。)が実装される。回路基板100は、はんだ装置に供給されてスルーホール102を貫通させた端子101と相対するランド103にはんだ付け処理を施すことにより、電子部品110を電気的かつ機械的に結合して実装する。
はんだ装置としては、一般に溶融はんだを貯留する大型のはんだ槽を備え、このはんだ槽内に回路基板を電子部品の端子を突出させたはんだ付け面を溶融はんだに浸けた状態で搬送して多数箇所を同時にはんだ付け処理するフローはんだ装置が用いられる。フローはんだ装置は、はんだ槽内において供給される多数個の回路基板を溶融はんだにより加熱してはんだ付け箇所に対してはんだ濡れ特性の向上を図り、各回路基板に対して連続して精度の高いはんだ付け処理を施すことが可能である。
ところで、フローはんだ装置においては、各種の電子部品を実装した回路基板にはんだ付け処理を施す場合に、はんだ槽内に滞留する時間が長くなり全体が必要以上に熱くなると耐熱特性が小さな電子部品に熱損傷を生じさせてしまうことがあった。また、フローはんだ装置においては、上述したように大型のはんだ槽を備えて大量の溶融はんだを貯留することから、高額であるばかりでなく大きな電力を消費し省エネ、CO2削減対応が図られないといった問題がある。
はんだ装置においては、例えばはんだ槽の上部の一方側に溶融はんだを一方向へと吹き出すノズル部材を設けるとともに、溶融はんだの流れに沿って配線基板を移動させることにより所定のはんだ付け処理を噴流はんだ装置も提供されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。かかる噴流はんだ装置においては、溶融はんだの流れ速度や状態を変化させることにより、フィレットの肉厚の増大とはんだブリッジの解消が図られるようにする。かかる噴流はんだ装置も、大型のはんだ槽を備えて大量の溶融はんだを貯留することから、高額であるばかりでなく大きな電力を消費し、また耐熱特性が小さな電子部品に熱損傷を発生させてしまう。
はんだ装置においては、上述した大型のはんだ装置の問題を解消する、小型で廉価、低電力消費型の噴流はんだ装置が注目されている(例えば、特許文献3を参照)。噴流はんだ装置は、比較的小型のはんだ槽から溶融はんだを噴流させて回路基板のはんだ付け部位をスポット的にはんだ付け処理を施す。
ところで、回路基板100は、第1電子部品110Aと第2電子部品110Bが、例えば図13(B)に示すように短手方向に並べた状態で基板101上に搭載される。回路基板100は、図13に概略構成を示した噴流はんだ装置120に供給され、図示しない保持搬送機構に保持されて第2主面101B側をはんだ付け面として搬送される。回路基板100は、第2主面101Bから突出した端子111とランド103間のはんだ付け処理が施されることにより、電子部品110が基板101に電気的かつ機械的に結合されて実装される。
従来の噴流はんだ装置120は、詳細を省略するが、一般に図14に示すようにはんだ槽121内から供給される溶融はんだをはんだ噴流ノズルユニット122から噴流させてはんだ噴流を生成する。従来の噴流はんだ装置120は、はんだ噴流ノズルユニット122が、同図矢印で示すように一定方向の流れを有するはんだ噴流を生成する。従来の噴流はんだ装置120においては、保持搬送機構が回路基板100をはんだ噴流ノズルユニット122に対して第2主面101Bを対向させ、はんだ噴流に突出した端子111を浸漬けさせて搬送する。従来の噴流はんだ装置120においては、電子部品110に対してそれぞれの端子111毎に順次はんだ付け処理を施す。
噴流はんだ装置120においては、保持搬送機構により回路基板100をはんだ噴流の流れ方向に向かって搬送することにより、電子部品110の複数の端子111に対して順番にはんだ付け処理を施す。噴流はんだ装置120においては、回路基板100をはんだ噴流の流れ方向と逆方向に搬送して端子111にはんだ付け処理を施した場合に、はんだが端子111に勢いよく当たって拡散しまたはんだ切れが悪くなって端子111間においてブリッジが発生等してはんだ付け不良を生じさせてしまうからである。
従来の噴流はんだ装置120においては、基板101上に例えば第1電子部品110A及び第2電子部品110Bを実装した回路基板100にはんだ付け処理を施す場合に、保持搬送機構によってはんだ噴流ノズルユニット122に対して回路基板100を、図14に矢印で示す順序でそれぞれの端子111のはんだ付け処理が行われるように搬送する。すなわち、従来の噴流はんだ装置120においては、同図においてはんだ噴流の流れ方向と同方向の左方向に向かって回路基板100を移動させ、第1電子部品110Aの左側の第1端子111A1から中央の第2端子111A2、右側の第3端子111A3の順序ではんだ噴流に浸漬けさせていく。
従来の噴流はんだ装置120においては、はんだ噴流ノズルユニット122に第1電子部品110Aの第3端子111A3が浸漬けされると、図14矢印で示すようにはんだ噴流ノズルユニット122に対して第2電子部品110Bの左端が対向位置するように回路基板100を移動させる。従来の噴流はんだ装置120においては、はんだ噴流の流れ方向と同方向の左方向に向かって回路基板100を移動させて、第2電子部品110Bの左側の第1端子111B1をはんだ噴流に浸漬けさせる。従来の噴流はんだ装置120においては、さらに回路基板100を移動させて、第2端子111B2乃至第5端子111B5の順番ではんだ噴流に浸漬けさせる。
従来の噴流はんだ装置120においては、第2電子部品110Bの右側の第5端子111B5までのはんだ噴流への浸漬けを終えると、保持搬送機構によって回路基板100をはんだ槽121から引き上げる。従来の噴流はんだ装置120においては、以上の工程を経て、回路基板100に対する所定のはんだ付け処理を終了する。
従来の噴流はんだ装置120においては、基板101に複数個の電子部品110を搭載した回路基板100にはんだ付け処理を施す場合に、上述したようにはんだ噴流ノズルユニット122により生成された一定方向に噴流するはんだ噴流に対して複数個の電子部品110がそれぞれの端子111を同じ方向から浸漬けされるように回路基板100の移動制御が行われる。従来の噴流はんだ装置120においては、はんだ噴流ノズルユニット122に対して回路基板100を、第1電子部品110Aを対向位置させてはんだ噴流に第1端子111A1〜第3端子111A3を順番に浸漬けするX軸方向の移動制御により、第1電子部品110Aのはんだ付け処理を行う。
従来の噴流はんだ装置120においては、はんだ噴流ノズルユニット122に対して回路基板100を、第1電子部品110Aから第2電子部品110Bを対向させるように切り換えるY軸方向の移動制御が行われる。従来の噴流はんだ装置120においては、第1端子111B1側が対向する初期位置へと復帰させるX軸方向の切り返し移動制御が行われる。従来の噴流はんだ装置120においては、はんだ噴流ノズルユニット122に第2電子部品110Bが対向した初期位置から、はんだ噴流に第1端子111B1〜第5端子111B5を順番に浸漬けするX軸方向の移動制御により、第2電子部品110Bのはんだ付け処理を行う。
従来の噴流はんだ装置120においては、複数の電子部品110を搭載した回路基板100にはんだ付け処理を施す場合に、上述したように途中で電子部品110の数に応じてはんだ噴流ノズルユニット122に対して回路基板100の位置を移動させる複数回の切り返し移動制御が行われる。従来の噴流はんだ装置120においては、このために処理効率が低下するといった問題があった。
従来の噴流はんだ装置120においては、切り返し移動制御に際してもはんだ槽121からの回路基板100に対する熱負荷が継続される。従来の噴流はんだ装置120においては、この熱負荷により耐熱性が小さな電子部品110の特性を損なわせるといった問題があった。従来の噴流はんだ装置120においては、フリップチップ実装法等により基板101上に表面実装型電子部品を予め実装した回路基板100に適用した場合に、熱負荷により当該電子部品が脱落するといった問題もあった。
したがって、本考案は、小型で省エネ化を図った従来の噴流はんだ装置の問題を解決して、複数個の電子部品を実装した回路基板に対してはんだ不良の発生を低減して高精度のはんだ処理を効率的に施すはんだ噴流ノズルユニット及び噴流はんだ装置を提供することを目的に提案されたものである。
上述した目的を達成する本考案に係るはんだ噴流ノズルユニットは、溶融はんだを噴流させてはんだ噴流を生成し、このはんだ噴流にはんだ付け面を浸漬させて移動される回路基板に対してはんだ付け処理を施す。はんだ噴流ノズルユニットは、例えば基板上に端子列の配列方向を異にして複数の実装部品を搭載してなる回路基板に対して、各実装部品毎に移動方向を切り換えることなく回路基板を移動してはんだ付け処理が施されるようにする。はんだ噴流ノズルユニットは、内部に長さ方向に貫通してはんだ槽内から噴流圧が付与されて供給される溶融はんだが流れるはんだ流路を形成した全体筒状であり、基端側にはんだ槽内に設けたノズル取り付け部に着脱される取り付け部が形成されるとともに先端側に溶融はんだを噴流させるノズル口が形成されたノズル部材を有する。はんだ噴流ノズルユニットは、ノズル部材が、ノズル口から噴流する溶融はんだを少なくとも2方向に分流して噴流方向を異にするはんだ噴流を生成する。
本考案に係るはんだ噴流ノズルユニットは、ノズル部材に対してノズル口を囲んで組み合わされる筒状のはんだ流生成部材を設けてもよい。はんだ噴流ノズルユニットは、はんだ流生成部材が、ノズル口から噴流する溶融はんだを少なくとも2方向に分流することにより、噴流方向を異にする2方向のはんだ噴流を生成する。はんだ流生成部材は、例えばノズル口から噴流する溶融はんだを、ノズル口を中心として左右対称方向に分流することにより、噴流方向が180°ずれた2方向のはんだ噴流を生成する。また、はんだ流生成部材は、例えばノズル口から噴流する溶融はんだを、ノズル口を中心として4方向に分流することにより、噴流方向が90°ずれた4方向のはんだ噴流を生成する。
本考案に係るはんだ噴流ノズルユニットは、ノズル部材に対して、はんだ流生成部材により生成されるはんだ噴流の噴流側にそれぞれ対向配置されてはんだ流生成部材との間にノズル口から噴流された溶融はんだをはんだ槽内にそれぞれ還流させるはんだ還流路を構成するはんだ流還流ガイド部材を設けてもよい。また、本考案に係るはんだ噴流ノズルユニットは、はんだ流還流ガイド部材が、相対するはんだ流生成部材との対向間隔を間隔調整機構を介して調整してノズル部材に組み合わされることにより、はんだ還流路の開口寸法を可変するようにしてもよい。
上述した目的を達成する本考案に係る噴流はんだ装置は、はんだ槽内から噴流圧が付与された溶融はんだをノズル部材に供給してノズル口から噴流させてはんだ噴流を生成し、基板保持搬送機構により回路基板を保持してはんだ付け面をはんだ噴流に対して浸漬させながら移動させることにより回路基板にはんだ付け処理を施す。噴流はんだ装置は、基板上に端子列の配列方向を異にして複数の実装部品を搭載してなる回路基板に対して、実装部品毎に移動方向を切り換えることなく回路基板を移動してはんだ付け処理が施されるようにする。
噴流はんだ装置は、内部に長さ方向に貫通してはんだ槽内から噴流圧が付与されて供給される溶融はんだが流れるはんだ流路を形成した全体筒状であり、基端側にはんだ槽内に設けたノズル取り付け部に着脱される取り付け部が形成されるとともに先端側に溶融はんだを噴流させるノズル口が形成され、ノズル口から噴流する溶融はんだを少なくとも2方向に分流して噴流方向を異にするはんだ噴流を生成するノズル部材を有するはんだ噴流ノズルユニットを備える。噴流はんだ装置は、回路基板をはんだ槽に対してはんだ付け面を対向させて保持した状態でX軸−Y軸−Z軸方向に移動させて、はんだ付け面を噴流ノズルユニットにより生成したはんだ噴流に浸漬させる基板保持搬送機構を備える。噴流はんだ装置は、基板保持搬送機構が、噴流方向を異にするはんだ噴流に対してはんだ付け面を浸漬させながら選択した電子部品の端子列の配列方向に応じて回路基板を移動させることにより、各電子部品の端子列に対して連続してはんだ付け処理を施す。
本考案に係る噴流はんだ装置は、ノズル部材に対してノズル口を囲んで組み合わされる筒状のはんだ流生成部材を設けてもよい。噴流はんだ装置は、はんだ流生成部材が、ノズル口から噴流する溶融はんだを少なくとも2方向に分流することにより噴流方向を異にするはんだ噴流を生成する。噴流はんだ装置は、はんだ流生成部材が、ノズル口から噴流する溶融はんだを、ノズル口を中心として左右対称方向に分流することにより噴流方向が180°ずれた2方向のはんだ噴流を生成するようにしてもよい。噴流はんだ装置は、はんだ流生成部材が、ノズル口から噴流する溶融はんだを、ノズル口を中心として4方向に分流することにより噴流方向が90°ずれた4方向のはんだ噴流を生成するようにしてもよい。
本考案に係る噴流はんだ装置は、噴流ノズルユニットが、ノズル部材に対して、はんだ流生成部材により生成されるはんだ噴流の噴流側にそれぞれ対向配置されてはんだ流生成部材との間にノズル口から噴流された溶融はんだをはんだ槽内にそれぞれ還流させるはんだ還流路を構成するはんだ流還流ガイド部材を組み合わせてもよい。本考案に係る噴流はんだ装置は、噴流ノズルユニットが、はんだ流還流ガイド部材を相対するはんだ流生成部材との対向間隔を間隔調整機構により調整してノズル部材に組み合わすことにより、はんだ還流路の開口寸法を可変するようにしてもよい。
本考案によれば、噴流方向を異にする少なくとも2方向のはんだ噴流が生成され、これらはんだ噴流に対して回路基板が選択した電子部品の端子列の配列方向に応じてはんだ付け面を浸漬させながら移動されることにより、各電子部品の端子列に対して連続してはんだ付け処理を施すことが可能となる。本考案によれば、回路基板の切り返し移動制御を不要として各電子部品の端子列に対してブリッジ等の発生が無い高精度のはんだ処理をはんだ時間を短縮して効率的に施すことが可能となる。本考案によれば、回路基板に対するはんだ槽からの熱負荷も軽減され、回路基板の信頼性の向上を図ることが可能である。
以下、本考案の実施の形態として図面に示した噴流はんだ装置1及びこの噴流はんだ装置1に備えられるはんだ噴流ノズルユニット(以下、噴流ノズルと略称する。)2について詳細に説明する。噴流はんだ装置1は、詳細を後述するようにはんだ槽7内から供給した溶融はんだ3を噴流ノズル2から噴流させてはんだ噴流4を生成する。噴流はんだ装置1は、噴流ノズル2により生成されるはんだ噴流4が、噴流方向を異にする2方向のはんだ噴流、すなわち第1はんだ噴流4Aと第2はんだ噴流4Bからなる。
噴流はんだ装置1は、上述した複数の電子部品110を搭載した回路基板100に対して効率的かつ高精度のはんだ付け処理を施すことが可能である。噴流はんだ装置1は、回路基板100に対して従来の大型のはんだ装置と同等のはんだ付け処理を施すことが可能な小型、軽量、廉価な噴流はんだ装置である。噴流はんだ装置1は、様々な仕様の回路基板に対してもはんだ付け処理を施すことが可能である。
以下の説明において、「実装」とは、基板101に電子部品110がはんだ付けされて電気的、機械的に結合された状態とする。また、「搭載」とは、基板101に電子部品110が電気的、機械的に結合されていない仮保持された状態とする。「X軸方向」とは、基板101上に並べて搭載された第1電子部品110Aと第2電子部品110Bの端子111A、111Bの配列方向とし、例えば図1において左右方向である。「Y軸方向」とは、端子111A、111Bの配列方向と直交する方向とし、例えば図1において紙面奥行き方向である。「Z軸方向」とは、回路基板100を噴流はんだ装置1に対して接離する高さ方向とし、例えば図1において上下方向である。
噴流はんだ装置1は、図1に示すように、筐体5の内部に詳細を省略する断熱固定構造を介して断熱空間部6を構成し、この断熱空間部6内に小容量の溶融はんだ3を貯留する小型のはんだ槽7を設置してなる。噴流はんだ装置1は、はんだ槽7に、その開口部を閉塞してシャーシ8を組み合わす。噴流はんだ装置1は、シャーシ8が、はんだ槽7内を密閉空間部として構成する蓋体の機能を奏するとともに後述する各構成部位の取り付け機能を奏する。
噴流はんだ装置1は、はんだ槽7の内部にヒータ9を設け、はんだ槽7内に投入されたはんだ材を溶融して所定量の溶融はんだ3を貯留する。噴流はんだ装置1は、詳細を省略するがはんだ槽7内の溶融はんだ3の貯留量を検出手段により検出し、貯留量が規定値よりも少なくなると検出手段から出力される検出信号に基づいて適宜のアラームを行い、はんだ材の投入を指示する。
噴流はんだ装置1は、はんだ槽7の内部に、噴流ノズル2に溶融はんだ3を供給するはんだ供給部10と噴流ノズル2を直立状態で着脱自在に取り付けるノズル取り付け部11が設けられ、はんだ供給部10から噴流ノズル2に溶融はんだ3を供給し、この噴流ノズル2により噴流方向を異にする2方向のはんだ噴流4を生成する。噴流はんだ装置1は、筐体5にはんだ流生成駆動部13を設け、このはんだ流生成駆動部13によってはんだ供給部10を駆動して噴流ノズル2への溶融はんだ3の供給が行われるようにする。
噴流はんだ装置1は、後述するように噴流ノズル2がはんだ槽7の内部からシャーシ8を貫通して上方へと突出するようにしてノズル取り付け部11に取り付けられる。噴流はんだ装置1には、噴流ノズル2を囲んでノズル加熱部12が設けられる。噴流はんだ装置1には、筐体5にはんだ流生成駆動部13やノズル加熱部12を覆ってカバー体14が取り付けられる。噴流はんだ装置1は、カバー体14に、噴流ノズル2の先端部を開放して後述する噴流空間部(はんだ付け部)15を外方に臨ませる開口部が形成される。
噴流はんだ装置1は、詳細を後述する基板保持搬送機構16によって上述したように基板101に挿入型電子部品である複数の電子部品110を搭載しかつ表面実装型電子部品を実装した回路基板100を保持するとともに、噴流空間部15へと搬送する。噴流はんだ装置1は、噴流空間部15において回路基板100の第2主面101Bに対して後述する噴流はんだ処理を施すことにより、基板101のランド103と電子部品110の端子111との間にはんだ付け処理を施す。噴流はんだ装置1は、はんだ噴流4が充分な熱量を有し、ランド103と端子111を所定の温度まで効率よく加熱して良好なはんだ付け処理を施す。
噴流はんだ装置1は、はんだ供給部10がはんだ槽7内において溶融はんだ3に流れを生成して噴流ノズル2から溶融はんだ3を噴流させる噴射圧を付与するポンプ手段を構成する。はんだ供給部10は、図1に示すようにケース17と、このケース17内に設けられたインペラ(回転羽根)18とから構成される。はんだ供給部10は、ケース17が、筒状の取り付けスタッド19を介してシャーシ8に取り付けられ、はんだ槽7内において溶融はんだ3に漬けられた状態で設置される。はんだ供給部10は、ケース17内の一方側に位置してインペラ18を配置するとともに、他方側に溶融はんだ3を噴流ノズル2に供給するはんだ供給口を形成する。
はんだ供給部10は、インペラ18が駆動軸20によりはんだ流生成駆動部13と連結される。はんだ供給部10は、ケース17のインペラ18を設けた一方側に、図示を省略するが溶融はんだ3の流入口を形成し、インペラ18の回転動作によって溶融はんだ3がケース17の内部に流れ込むようにする。はんだ供給部10は、インペラ18の回転動作によりケース17内において溶融はんだ3にはんだ供給口方向への流れを生成する。はんだ供給部10は、インペラ18の回転速度を制御することにより溶融はんだ3の流速(噴射圧)を設定する。
はんだ供給部10には、ケース17にノズル取り付け部11を構成する取り付け管部材21が取り付けられる。取り付け管部材21は、図1に示すように溶融はんだ3が流れる内部孔を有し、上下端部の周回りに突出する上部フランジ部と下部フランジ部が一体に形成される。取り付け管部材21は、内部孔をはんだ供給口に連通させて下部フランジ部がケース17に固定される。取り付け管部材21には、上部フランジ部に締め付けナット22がねじ込まれる複数のネジ付きスタッド23が一体に突設され、これら締め付けナット22とネジ付きスタッド23とにより上部フランジ部に対して噴流ノズル2が着脱されるようにする(図3を参照)。
なお、噴流はんだ装置1は、はんだ供給部10のケース17に固定した取り付け管部材21によりノズル取り付け部11を構成したが、かかる構成に限定されないことは勿論である。噴流はんだ装置1は、ケース17に取り付け管部材21と同等の部位を一体に形成することにより、はんだ供給部10の一部にノズル取り付け部を形成した構造であってもよい。
噴流はんだ装置1は、はんだ流生成駆動部13が、上述したはんだ供給部10のインペラ18を回転駆動してケース17内において溶融はんだ3に流れを生成させる。はんだ流生成駆動部13は、図1に示すように筐体5の一方側面に固定された取り付けブラケット24に取り付けたモータ25と、このモータ25の出力軸に固定した駆動スプロケット26と、シャーシ8を貫通し一端側にインペラ18を固定した駆動軸20の先端部に固定した従動スプロケット27と、駆動スプロケット26と従動スプロケット27との間に架け渡した無端チェーン28とから構成される。
はんだ流生成駆動部13は、モータ25に電源が投入されて出力軸が駆動されると、この出力軸に固定された駆動スプロケット26が回転する。はんだ流生成駆動部13は、駆動スプロケット26の回転を無端チェーン28を介して従動スプロケット27に伝達し、この従動スプロケット27に固定した駆動軸20を回転させる。はんだ流生成駆動部13は、駆動軸20に設けたインペラ18を回転駆動させることにより、はんだ供給部10のケース17内において溶融はんだ3に流れを生成させる。
はんだ流生成駆動部13は、モータ25に詳細を省略するが回転出力を調整する適宜の調速手段を設け、この調速手段の設定によりインペラ18の回転速度を調整して溶融はんだ3の流速が調整されるようにする。なお、はんだ流生成駆動部13は、上述した可動部位がカバー体14によって覆われることにより、安全性が確保される。
噴流はんだ装置1は、上述したはんだ供給部10とはんだ流生成駆動部13とにより、はんだ槽7内から溶融はんだ3を所定の流速を以って噴流ノズル2に供給するようにしたが、かかる構成のはんだ供給部10とはんだ流生成駆動部13に限定されないことは勿論である。噴流はんだ装置1は、適宜の噴流ポンプ手段により溶融はんだ3に噴流圧を生成してはんだ槽7内から噴流ノズル2に供給すればよい。
噴流はんだ装置1は、ノズル加熱部12が、加熱窒素ガスを噴流空間部15内に吹き込んで窒素ガス雰囲気とするとともに噴流ノズル2を加熱する。噴流はんだ装置1は、開口部である噴流空間部15を窒素ガス雰囲気とすることにより噴流する溶融はんだ12の酸化を抑制する。ノズル加熱部12は、フード体29と、ノズルヒータ30と、窒素ガス供給部31等によって構成される。ノズル加熱部12は、図1に示すようにフード体29と、ノズルヒータ30をユニットとして、噴流空間部15を外方に臨ませるカバー体14の開口部に組み付けられる。
ノズル加熱部12は、フード体29が、噴流ノズル2の上方部位を取り囲む略筒状に形成され、カバー体14の開口部に取り付けられる。フード体29は、幅狭の噴流空間部15に臨む噴流ノズル2を取り囲めばよく、小型に形成することが可能である。ノズル加熱部12は、ノズルヒータ30が、噴流ノズル2の上方部位を取り囲む内部空間を有する略筒状のケース内にヒータを収納してなり、カバー体14の下方に位置してシャーシ8に取り付けられる。ノズルヒータ30には、詳細を省略するが内周壁部に多数個のガス吹出し口が形成されている。
ノズル加熱部12は、上述したフード体29とノズルヒータ30のケースとシャーシ8により、噴流空間部15を外方に開放して噴流ノズル2を取り囲む空間部を構成する。ノズル加熱部12は、ノズルヒータ30のケース内に窒素ガス供給部31から窒素ガスを供給し、ケース内でヒータにより加熱された窒素ガスをガス吹出し口から噴流空間部15を構成する空間部内に吹き出させる。ノズル加熱部12は、噴流空間部15を加熱状態の窒素ガス雰囲気とすることにより、はんだ噴流4の温度低下を抑制するとともに溶融はんだ3の酸化を抑制する。
噴流はんだ装置1は、噴流ノズル2によりはんだ供給部10から供給された溶融はんだ3を噴流空間部15に噴流させてはんだ噴流4を生成する。噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16により噴流空間部15へと搬送した回路基板100を、第2主面101B側をはんだ付け面としてはんだ噴流4に浸漬けして基板101のランド103と電子部品110の端子111にはんだ付け処理を施す。
噴流ノズル2は、図2及び図3に示すように、溶融はんだ3を噴流するノズル部材35と、このノズル部材35から噴流された溶融はんだ3を後述するように2方向に分流して第1はんだ噴流4A及び第2はんだ噴流4Bを生成するはんだ流生成部材36を有する。噴流ノズル2は、溶融はんだ3の飛散を防止する第1はんだ飛散防止部材37A及び第2はんだ飛散防止部材37B(以下、個別に説明する場合を除いてはんだ飛散防止部材37と総称する。)を有する。噴流ノズル2は、噴流させた溶融はんだ3をはんだ槽7に還流させる第1はんだ還流ガイド部材38A及び第2はんだ還流ガイド部材38B(以下、個別に説明する場合を除いてはんだ還流ガイド部材38と総称する。)を有する。
噴流ノズル2は、ノズル部材35が、耐熱性、耐化学特性及びはんだ濡れ特性を有する金属材等を素材として、内部に長さ方向に貫通してはんだ槽7から供給される溶融はんだ3のはんだ流路39を形成した全体角筒状の部材に形成する。ノズル部材35には、はんだ流路39の基端部側の内径が上述した取り付け管部材21の内部孔とほぼ同径に形成される。ノズル部材35は、基端部側の周回りに突出して円盤状の取り付けフランジ部40が一体に形成される。ノズル部材35は、はんだ流路39を先端側において次第に小口径に絞って開口させることにより、溶融はんだ3を噴流空間部15に噴流させる矩形のノズル口41を形成する。
ノズル部材35には、図3に示すように取り付けフランジ部40に一対の取り付け孔40A、40Bが形成される。ノズル部材35は、取り付けフランジ部40が、同図鎖線で示すように取り付け孔40A、40Bに上述した取り付け管部材21に設けたネジ付きスタッド23を貫通させることにより、取り付け管部材21の上部フランジ部上に固定される。ノズル部材35は、貫通したネジ付きスタッド23に締め付けナット22をねじ込むことにより、図1に示すように取り付け管部材21上に直立状態で固定される。
ノズル部材35は、取り付け管部材21上に固定された状態において、図1に示すように先端部がフード体29の開口部から噴流空間部15に突出する。ノズル部材35は、ネジ付きスタッド23から締め付けナット22を取り外すことにより、取り付け管部材21から取り外すことが可能とされる。ノズル部材35は、かかる構造により取り付け管部材21に対して着脱自在とされる。ノズル部材35は、ノズル口41のクリーニングや、はんだ付け仕様に応じて例えばノズル口41の口径を異にした仕様のものとの交換等が容易に行われるようにする。
なお、ノズル部材35は、図3に示すように取り付け孔40A、40Bがネジ付きスタッド23の外径とほぼ等しい小径部位と大径部位とからなる長孔とし、大径部位においてネジ付きスタッド23を貫通させて小径部位において締め付けナット22のねじ込みが行われるようにする。ノズル部材35は、取り付け孔40A、40Bの長さ範囲で組み付け状態の調整が可能であり、組み付け作業の効率化と強固な固定が図られる。
噴流ノズル2は、はんだ流生成部材36も、耐熱性、耐化学特性及びはんだ濡れ特性を有する金属材等を素材とし、図4に示すように本体部42と、この本体部42を挟んで形成された第1分流生成部43と第2分流生成部44とから構成される。はんだ流生成部材36は、本体部42が、内部にはんだ噴流路42Aを形成した全体が角筒状を基本形とした部位からなる。本体部42は、はんだ噴流路42Aが、先端開口部42Bをノズル部材35のノズル口41の口径寸法よりも小口径寸法の矩形開口部として形成する。
本体部42は、図4に示すようにはんだ噴流路42Aが、同図左右方向(長さ方向)に対しては先端開口部42Bを挟んで、基端部側に向かって次第にその口径寸法が大きくなるように形成される。本体部42は、同図(B)で示すようにはんだ噴流路42Aが、奥行き方向(幅方向)に対してはその口径寸法をほぼ同一の口径寸法に形成する。本体部42は、基端部側の口径寸法がノズル部材35の基部側の外形寸法とほぼ同寸法に形成される。本体部42は、上述したはんだ噴流路42Aの形状により、同図(A)で示すように側面形状が略楔状の角筒体として形成される。
はんだ流生成部材36は、本体部42の長さ方向の一方側に第1分流生成部43が一体に形成されるとともに、他方側に第2分流生成部44が一体に形成される。第1分流生成部43と第2分流生成部44は、左右対称形状の部位からなる。第1分流生成部43は、本体部42の長さ方向の一方外側面部(第1外側面部)42Cと、この第1外側面部42Cの両側縁に沿って直交して一体に形成された一対のガイド壁部43A、43Bとから構成し、これら部位により長さ方向の一方側面側において先端開口部42Bと連通する第1はんだ還流路43Cを構成する。はんだ流生成部材36は、第1分流生成部43のガイド壁部43Aと第2分流生成部44のガイド壁部44Aが、本体部42の対応部位において先端開口部42Bを構成する第1外側面部42Cの上縁よりも突出した部位として一体に連設される。
第2分流生成部44は、本体部42の長さ方向の他方外側面部(第2外側面部)42Dと、この第2外側面部42Dの両側縁に沿って直交して一体に形成された一対のガイド壁部44A、44Bとから構成し、これら部位により長さ方向の一方側面側において先端開口部42Bと連通する第2はんだ還流路44Cを構成する。はんだ流生成部材36は、第2分流生成部43のガイド壁部43Bと第2分流生成部44のガイド壁部44Bも、本体部42の対応部位において先端開口部42Bを構成する第2外側面部42Dの上縁よりも突出した部位として一体に連設される。
はんだ流生成部材36は、上述した第1分流生成部43と第2分流生成部44により、本体部42の先端開口部42Bの長さ方向の両側を段落ち構造とする。はんだ流生成部材36は、先端開口部42Bについて、幅方向の両側が閉じられ長さ方向の両側が第1はんだ還流路43Cと第2はんだ還流路44Cに開放された開口構造を構成する。はんだ流生成部材36には、図4(A)に示すように幅方向に貫通して複数の取り付け孔45が形成されている。
以上のように構成されたはんだ流生成部材36は、図2に示すようにノズル部材35に対してその上方部位を被冠するようにして組み付けられる。はんだ流生成部材36は、取り付け孔45をノズル部材35側に形成した図示しない取り付け孔と位置合わせし、一方側から貫通させた貫通ボルト46の先端部に他方側から締め付けナット47をねじ込むことにより固定される。
はんだ流生成部材36は、ノズル部材35に組み付けた状態において、はんだ噴流路42Aがはんだ流路39と連通するとともに図2に示すようにその先端開口部42Bがノズル口41の上方に開口する。はんだ流生成部材36は、詳細を後述するようにノズル口41から噴流する溶融はんだ3を、第1分流生成部43に構成した第1はんだ還流路43Cと第2分流生成部44に構成した第2はんだ還流路44Cへと分流する。すなわち、はんだ流生成部材36は、ノズル口41を中心として溶融はんだ3を左右対称方向に分流することにより、図3に示すように噴流方向が180°ずれた2方向のはんだ噴流4A、4Bを生成する。
なお、噴流ノズル2は、ノズル部材35の先端部にはんだ流生成部材36を組み付けてノズル口41から噴流する溶融はんだ3を左右方向に分流して第1はんだ噴流4Aと第2噴流4Bを生成したが、かかる構成に限定されないことは勿論である。噴流ノズル2は、ノズル部材35の先端部に、溶融はんだ3を分流させるはんだ流生成部材36と同等の部位を一体に形成するようにしてもよい。
噴流ノズル2は、ノズル部材35に対して、はんだ流生成部材36を取り囲むようにして左右一対の第1はんだ飛散防止部材37A及び第2はんだ飛散防止部材37B(はんだ飛散防止部材37)が組み付けられる。はんだ飛散防止部材37は、後述するように第1はんだ飛散防止部材37Aと第2はんだ飛散防止部材37Bがノズル部材35との対向間隔を調整自在にして組み付けられる。
はんだ飛散防止部材37は、第1はんだ飛散防止部材37Aと第2はんだ飛散防止部材37Bが、それぞれ耐熱性、耐化学特性及びはんだのはじき特性を有する金属材等を素材として、図2及び図3に示すように左右対称形状の部材として形成される。はんだ飛散防止部材37は、ノズル部材35の長さ方向の側面幅よりもやや大きな幅を有する第1受け板部48A及び第2受け板部48B(受け板部48)と、これら受け板部48の幅方向の両側縁に沿って折曲されることにより互いに対向する第1側面部49A、49B(第1側面部49)及び第2側面部50A、50B(第2側面部50)とからなる、内面側をそれぞれ全長に亘って開放した略チャンネル状(断面が略コ字状の長尺部材)に形成される。はんだ飛散防止部材37は、後述するようにはんだ還流ガイド部材38と共同して内部にはんだ還流路51A、51B(はんだ還流路51)を構成する。
はんだ飛散防止部材37は、図2に示すようにそれぞれが上方から下方に向かって次第に外側に拡がるように湾曲された部材からなる。はんだ飛散防止部材37は、外側に拡がった下方部位が後述するようにノズル部材35に組み付けた状態において、取り付けフランジ部40の外方に位置する。はんだ飛散防止部材37には、側面部49、50にそれぞれ突出されて互いに対向する第1取り付け部52A、52B(第1取り付け部52)及び第2取り付け部53A、53B(第2取り付け部53)が形成される。はんだ飛散防止部材37は、第1取り付け部52及び第2取り付け部53に、それぞれ先端縁に開口する長孔が形成される。
以上のように構成されたはんだ飛散防止部材37は、ノズル部材35に対してノズル口41を挟んで幅方向の相対する側面に対向して、すなわちはんだ流生成部材36の第1分流生成部43側の側面に第1はんだ飛散防止部材37Aが、第2分流生成部44側の側面に第2はんだ飛散防止部材37Bが組み付けられる。はんだ飛散防止部材37は、それぞれ側面からノズル部材35を抱くようにして組み付けられ、第1取り付け部52及び第2取り付け部53に形成した長孔に取り付けボルト54を嵌挿して締め付けナットをねじ込むことにより固定される。
はんだ飛散防止部材37は、ノズル部材35に組み付けた状態で、それぞれの上端部位が上述したはんだ流生成部材36により構成した第1はんだ還流路43Cと第2はんだ還流路44Cに対向位置する。はんだ飛散防止部材37は、第1はんだ飛散防止部材37A側のはんだ還流路51Aを第1はんだ還流路43Cに連通させ、第2はんだ飛散防止部材37B側のはんだ還流路51Bを第2はんだ還流路44Cと連通させてノズル部材35に組み付けられる。はんだ飛散防止部材37は、第1分流生成部43及び第2分流生成部44から噴流する第1はんだ噴流4A及び第2はんだ噴流4Bをそれぞれ受け止めることにより周囲への飛散を防止する。
噴流ノズル2は、はんだ飛散防止部材37に対して、第1はんだ還流ガイド部材38A及び第2はんだ還流ガイド部材38B(はんだ還流ガイド部材38)がそれぞれ相対して組み付けられる。はんだ還流ガイド部材38が、それぞれ耐熱性、耐化学特性及びはんだのはじき特性を有する金属材等を素材として、左右対称形状の部材として形成される。はんだ還流ガイド部材38は、詳細を省略するが、はんだ飛散防止部材37の受け板部48と第1側面部49と第2側面部50により囲まれた空間部とほぼ等しい断面寸法を有する略チャンネル状の部材からなる。
はんだ還流ガイド部材38も、図2に示すようにそれぞれが上方から下方に向かって次第に外側に拡がるように湾曲された部材からなる。はんだ還流ガイド部材38は、はんだ飛散防止部材37に対してそれぞれ開放された内側面部を閉塞するように組み付けることにより内部に全長に亘る空間部からなるはんだ還流路51を構成する。はんだ還流路51は、後述するようにノズル部材35から噴流された溶融はんだ3をはんだ槽7へと還流させる。なお、はんだ還流ガイド部材38は、予めはんだ飛散防止部材37に組み付けられて全体として各筒状部材を構成し、ノズル部材35に組み付けられる。
第1の実施の形態として示した噴流ノズル2は、上述したようにノズル部材35のノズル口41から噴流空間部15内に噴流させた溶融はんだ3をノズル口41を挟む左右対象のX1方向の第1はんだ噴流4Aと、X2方向の第2はんだ噴流4Bを生成する。本考案は、かかる噴流ノズル2に限定されず、例えば第2の実施の形態として図5及び図6に示すように4方向のはんだ噴流、すなわちX1方向の第1はんだ噴流67A、X2方向の第2はんだ噴流67B、Y1方向の第3はんだ噴流67C、Y2方向の第4はんだ噴流67Dを生成する噴流ノズル60を用いてもよい。
噴流ノズル60も、ノズル部材61と、このノズル部材61に組み付けたはんだ流生成部材62と、4個の第1はんだ還流ガイド部材63A乃至第4はんだ還流ガイド部材63D(はんだ還流ガイド部材63)とから構成される。噴流ノズル60は、ノズル部材61が上述した噴流ノズル2のノズル部材35と基本的な構成をほぼ同等とすることから、対応する部位に同一符号を付すことにより構成、動作の説明を省略する。ノズル部材61は、内部にはんだ流路39を形成するとともに下端部の外周部に取り付けフランジ部40を一体に形成してなる。ノズル部材61は、ノズル口64を正方形の開口形状に形成する。
噴流ノズル60は、はんだ流生成部材62が、耐熱性、耐化学特性及びはんだ濡れ特性を有する金属材等を素材とし、本体部65と、この本体部65を囲んで形成された第1分流生成部66A乃至第4分流生成部66Dからなる分流生成部66とから構成される。はんだ流生成部材62は、本体部65が、内部にはんだ噴流路65Aを形成した全体が正方形の角筒状の部位からなる。本体部65は、はんだ噴流路65Aが、先端開口部62Bをノズル部材61のノズル口64の口径寸法よりも小口径寸法の正方形開口部として形成する。
はんだ流生成部材62は、図5に示すように下方部位をノズル部材61のノズル口64に圧入等によるはめ込みにより一体化され、ノズル口64を介してノズル部材61のはんだ流路39とはんだ噴流路65Aが連通される。はんだ流生成部材62には、本体部65の四辺に、それぞれ全て同等の部位からなる第1分流生成部66A乃至第4分流生成部66Dが一体に形成される。
分流生成部66は、はんだ噴流路65Aの開口部を取り囲み、本体部65の上縁よりも突出した正方形の枠状部位により構成してなる。分流生成部66は、図6に示すように本体部65の四辺に対してそれぞれ所定の対向間隔を以って対向する側面部位と、これら側面部位の内面にそれぞれはんだ噴流路65Aの各辺とほぼ同幅の間隔を以って一体に形成された一対のガイド壁部とから構成する。分流生成部66は、本体部65の側面との間に先端開口部62Aと連通するはんだ還流路を構成してなる。
はんだ流生成部材62は、上述した構成により、本体部65の外周上方部において、はんだ噴流路65Aの開口部を取り囲むほぼ同一開口寸法を有する第1分流生成部66A乃至第4分流生成部66Dを構成してなる。すなわち、はんだ流生成部材62は、第1分流生成部66A乃至第4分流生成部66Dが、ノズル部材61のノズル口64に対して、溶融はんだ3を4方向に分流し図6に示すように噴流方向が90°ずれた4方向の第1はんだ噴流67A乃至第4はんだ噴流67Dを生成する。
はんだ流生成部材62は、上述したように分流生成部66を、同一形状の第1分流生成部66A乃至第4分流生成部66Dにより構成する。はんだ流生成部材62は、ノズル部材61のノズル口64を介して本体部65の先端開口部62Aから噴流される溶融はんだ3を4方向にほぼ等量に分流して第1はんだ噴流67A乃至第4はんだ噴流67Dを生成する。
はんだ流生成部材62は、分流生成部66のガイド壁部が下方部位を本体部65の下端よりも延長して形成されている。はんだ流生成部材62は、先端開口部62Aと連通するはんだ還流路により、生成した第1はんだ噴流67A乃至第4はんだ噴流67Dをそれぞれのはんだ還流路内を自然落下させることによりはんだ還流ガイド部材63を介してはんだ槽7へと還流させる。
噴流ノズル60は、はんだ還流ガイド部材63が、上述したはんだ流生成部材62の下方に位置してノズル部材61の各側面に組み付けられる。はんだ還流ガイド部材63も、それぞれ耐熱性、耐化学特性及びはんだのはじき特性を有する金属材等を素材として形成される。はんだ還流ガイド部材63は、図6に示すようにはんだ流生成部材62の内面にはんだ噴流路65Aの各辺とほぼ同幅の間隔を以って一体に形成したガイド壁部とほぼ同等の幅寸法を有する受け板部と、この受け板部の両側縁に沿ってそれぞれ相対して折曲形成された側面部とからなる、内面側をそれぞれ全長に亘って開放した略チャンネル状の部材からなる。
はんだ還流ガイド部材63は、図5に示すように上方部位が外側に向かってクランク状に折曲されてなる。はんだ還流ガイド部材63は、ノズル部材61に対して各側面に1個ずつ対向させて組み合わせ、ブラケット部材68によって互いに連結する。はんだ還流ガイド部材63は、ブラケット部材68を取り付けボルト69によってノズル部材61に固定することにより、ノズル部材61と一体化される。はんだ還流ガイド部材63は、上述した形状から上方部位を外側に拡げた略漏斗形状を構成してノズル部材61に取り付けられる。
はんだ還流ガイド部材63は、ノズル部材61に組み付けた状態において、上方部位がはんだ流生成部材62の分流生成部66に対してそれぞれその下方部位の外方において対向位置される。はんだ還流ガイド部材63は、ノズル部材61の外側面との間に高さ方向のはんだ還流路を構成するとともに、これらはんだ還流路がはんだ流生成部材62に相対して形成したはんだ還流路と連通する。はんだ還流ガイド部材63は、はんだ流生成部材62から落下する溶融はんだ3を受け止めることにより周囲への飛散を防止するとともに、はんだ槽7へと還流させる。
噴流ノズル60にも、ノズル部材61の取り付けフランジ部40に取り付け孔40A、40Bが形成される。噴流ノズル60も、同図鎖線で示すように取り付け孔40A、40Bに上述した取り付け管部材21に設けたネジ付きスタッド23を貫通させ、締め付けナット22をねじ込むことにより、ノズル部材61を取り付け管部材21上に直立状態で固定する。噴流ノズル60は、締め付けナット22を取り外すことにより、取り付け管部材21に対して着脱される。
噴流はんだ装置1は、上述した噴流ノズル2や噴流ノズル60を互換使用することが可能である。噴流はんだ装置1は、小型軽量であることから例えば作業台等に設置して使用することが可能であり、噴流ノズル2や噴流ノズル60から噴流空間部15に噴流するはんだ噴流4、67に対してはんだ付け面を対向させて搬送される回路基板100に対して所定のはんだ付け処理を施す。噴流はんだ装置1は、はんだ槽7の容量も小さくまた溶融はんだ3を効率よく回収することから、はんだ使用量や電力消費量も少なく、さらに回路基板100を予め加熱する予備加熱装置も不要とする。
噴流はんだ装置1は、はんだ槽7内において、投入したはんだ材をヒータ9により加熱して溶融はんだ3を生成して貯留する。噴流はんだ装置1は、はんだ流生成駆動部13のモータ25を起動することによりはんだ供給部10内において溶融はんだ3に流れを生成する。噴流はんだ装置1は、溶融はんだ3を、はんだ供給部10の取り付け管部材21から噴流ノズル2或いは噴流ノズル60へと供給する。噴流はんだ装置1は、溶融はんだ3をノズル部材35のはんだ流路39内に導き、流速を高めてノズル口41、64から噴流空間部15に噴流する。
噴流はんだ装置1は、ノズル部材35とはんだ流生成部材36の上述した構成により、噴流空間部15において溶融はんだ3を分流して噴流させることにより噴流方向を異にする2方向の第1はんだ噴流4Aと第2はんだ噴流4Bを生成する。噴流はんだ装置1は、第1はんだ噴流4Aと第2はんだ噴流4Bが、はんだ飛散防止部材37とはんだ還流ガイド部材38により構成した第1はんだ還流路43Cと第2はんだ還流路44Cを介してはんだ槽7に還流する。
また、噴流はんだ装置1は、ノズル部材61とはんだ流生成部材62の上述した構成により、噴流空間部15において溶融はんだ3を分流して噴流させることにより噴流方向を異にする4方向の第1はんだ噴流67A乃至第4はんだ噴流67Dを生成する。噴流はんだ装置1は、第1はんだ噴流67A乃至第4はんだ噴流67Dが、はんだ還流ガイド部材63内のはんだ還流路を介してはんだ槽7に還流する。
噴流はんだ装置1は、ノズル加熱部12が駆動されることにより、窒素ガス供給部31から供給された窒素ガスがノズルヒータ30により加熱されて噴流空間部15内へと吹き出す。噴流はんだ装置1は、噴流空間部15を高温の窒素ガス雰囲気とすることにより、噴流ノズル2から噴流されたはんだ噴流4、67の酸化を抑制し、またはんだ噴流4、67の温度低下を抑制する。
噴流はんだ装置1は、回路基板100を、後述する基板保持搬送機構16によりはんだ付け面を噴流空間部15に向けて噴流ノズル2、60に対向させて搬送する。噴流はんだ装置1は、噴流空間部15内で回路基板100を噴流ノズル2、60側へと下降移動することにより、はんだ噴流4、67に電子部品110の端子111を浸漬けしてスポット的にはんだ付け処理が施されるようにする。
噴流はんだ装置1は、噴流空間部15内に連続して新たなはんだ噴流4、67を供給することにより端子111に対する高精度のはんだ付け処理を行うことが可能である。噴流はんだ装置1は、回路基板100の全体を浸漬させる大型で大電力消費型のはんだ槽や予備加熱装置を不要として小型軽量、低電力消費型で廉価である。噴流はんだ装置1は、回路基板100の第2主面101Bに表面実装型電子部品を接着して予め実装する工程を不要とする。
噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16が、詳細を後述するように回路基板100をはんだ槽7に対してX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に搬送して所定のはんだ付け処理が施されるようにする。基板保持搬送機構16は、回路基板100を位置決め保持する基板保持テーブル70と、この基板保持テーブル70をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動させるX軸駆動機構71と、Y軸駆動機構72と、Z軸駆動機構73とから構成される。なお、基板保持搬送機構16は、各種制御機器に備えられるいわゆるX−Yテーブル機構にZ軸駆動機構73を組み合わせて構成してもよい。
噴流はんだ装置1は、図示を省略する制御部の制御パネルに設けた設定手段の入力操作により回路基板100の仕様に応じて予め基板保持搬送機構16を構成するX軸駆動機構71、Y軸駆動機構72及びZ軸駆動機構73の数値制御データが入力される。噴流はんだ装置1は、はんだ付け処理の開始操作により、制御部から基板保持搬送機構16に対して予め設定した数値制御データに基づく制御信号が出力される。
基板保持搬送機構16は、詳細を省略するが図7及び図8に示すようにはんだ槽7に対してその上方に位置して配置される。基板保持搬送機構16は、詳細を省略するベース16AにX軸駆動機構71、Y軸駆動機構72及びZ軸駆動機構73が組み合わされる。基板保持搬送機構16は、基板保持テーブル70に図示を省略する適宜の基板保持構造が設けられ、この基板保持構造によって前工程より供給された回路基板100を位置決め保持する。基板保持搬送機構16は、基板保持テーブル70に電子部品110を実装した回路基板100をはんだ槽7にはんだ付け面を対向させて保持する。
基板保持搬送機構16は、X軸駆動機構71により基板保持テーブル70を、図7矢印X1、X2で示すように長手方向に往復移動させる。基板保持搬送機構16は、Y軸駆動機構72により基板保持テーブル70を、同図矢印Y1、Y2で示すように幅方向に往復移動させる。基板保持搬送機構16は、Z軸駆動機構73により基板保持テーブル70を図8矢印Z1、Z2で示すように高さ方向に昇降移動させる。基板保持搬送機構16は、後述するようにX軸駆動機構71とY軸駆動機構72により搭載した電子部品110の端子111の配列状態に応じて回路基板100をX軸方向及びY軸方向に移動させて所定の端子111を噴流ノズル2、60に対向位置させるとともに、Z軸駆動機構73により昇降移動させて当該端子111をはんだ噴流4、67に浸漬けさせる。
X軸駆動機構71は、図9に示すようにX軸駆動サーボモータ74と、X軸駆動タイミングベルト75と、テーブル連結金具76と、X軸従動プーリ77と、一対のX軸ガイドレール78A、78B(X軸ガイドレール78)を備える。X軸駆動機構71は、後述するようにY軸駆動機構72を介してZ軸駆動機構73に組み合わされる。X軸駆動機構71は、X軸ガイドレール78が、後述するZ軸駆動機構73の昇降プレート87に対して基板保持テーブル70の幅とほぼ同等の対向間隔を以って平行に対峙し、はんだ槽7の上方においてX軸方向に設置される。X軸駆動機構71は、X軸駆動サーボモータ74が、一方のX軸ガイドレール78Aの一端側に配置され、その出力軸にX軸駆動プーリ74Aが固定される。
X軸駆動機構71は、X軸ガイドレール78Aの他端側にX軸従動プーリ77を設け、このX軸従動プーリ77とX軸駆動サーボモータ74のX軸駆動プーリ74Aとの間にX軸駆動タイミングベルト75を架け渡す。X軸駆動機構71は、X軸駆動タイミングベルト75の途中にテーブル連結金具76を固定し、このテーブル連結金具76を介して基板保持テーブル70とX軸駆動タイミングベルト75を連結する。
以上のように構成されたX軸駆動機構71は、はんだ付け処理の開始操作により、制御部からX軸制御信号が出力されてX軸駆動サーボモータ74が起動する。X軸駆動機構71は、X軸駆動サーボモータ74がX軸制御信号に基づいてX軸駆動プーリ74Aを所定の方向かつ所定量の回転動作を行わせてX軸駆動タイミングベルト75を駆動する。X軸駆動機構71は、X軸駆動タイミングベルト75がX1方向或いはX2方向に所定量を走行することにより、テーブル連結金具76を介して基板保持テーブル70をガイドレール78に沿ってスライド動作させる。
X軸駆動機構71は、例えば図9(A)に示す基板保持テーブル70がX軸ガイドレール78の右端側に位置した状態を初期位置とする。X軸駆動機構71は、X軸制御信号に基づいて基板保持テーブル70を同図(B)に示すようにX軸ガイドレール78に沿ってX1方向へと所定量移動させる。X軸駆動機構71は、回路基板100に対する所定のはんだ付け処理が終了すると、制御部から出力される復帰信号に基づいて基板保持テーブル70をX2方向へと復帰移動させる。なお、X軸駆動機構71は、X軸駆動サーボモータ74の制御により、基板保持テーブル70の移動速度を調整することが可能である。
Y軸駆動機構72は、Y軸駆動機構ベース72Aに後述するZ軸駆動機構73を組み合わせ、このZ軸駆動機構73に組み合わせたX軸駆動機構71をY軸方向に対してスライド自在に支持する。Y軸駆動機構72は、図10に示すように、Y軸駆動機構ベース72Aに組み合わされたY軸駆動サーボモータ79と、Y軸駆動タイミングベルト80と、X軸駆動機構連結金具81と、Y軸従動プーリ82と、スライドベース83と、一対のY軸ガイドレール84A、84B(Y軸ガイドレール84)を備える。
Y軸駆動機構72は、Y軸ガイドレール84が、Z軸駆動機構73の昇降プレート87に対して所定の対向間隔を以って平行に対峙し、はんだ槽7の上方においてY軸駆動機構ベース72A上にY軸方向に設置される。Y軸駆動機構72は、Y軸駆動サーボモータ79の出力軸にY軸駆動プーリ79Aが固定される。Y軸駆動機構72は、Y軸駆動サーボモータ79に対してY軸方向に離間してY軸従動プーリ82がベース16Aに設けられ、このY軸従動プーリ82とY軸駆動サーボモータ79のY軸駆動プーリ79Aとの間にY軸駆動タイミングベルト80を架け渡す。
Y軸駆動機構72は、Y軸駆動タイミングベルト80の途中においてX軸駆動機構連結金具81を固定し、このX軸駆動機構連結金具81を介してY軸駆動タイミングベルト80とスライドベース83を連結する。Y軸駆動機構72は、スライドベース83がY軸ガイドレール84によりY軸方向にスライド自在に支持されるとともに、このスライドベース83にZ軸駆動機構73を組み付ける。
以上のように構成されたY軸駆動機構72は、はんだ付け処理の開始操作により、制御部からY軸制御信号が出力されてY軸駆動サーボモータ79が起動する。Y軸駆動機構72は、Y軸駆動サーボモータ79がY軸制御信号に基づいてY軸駆動プーリ79Aを所定の方向かつ所定量の回転動作を行わせてY軸駆動タイミングベルト80を駆動する。Y軸駆動機構72は、Y軸駆動タイミングベルト80がY1方向或いはY2方向に所定量を走行することにより、X軸駆動機構連結金具81を介してスライドベース83をY軸ガイドレール84に沿ってスライド動作させる。なお、Y軸駆動機構72は、Y軸駆動サーボモータ79の制御により、スライドベース83の移動速度を調整することが可能である。
Z軸駆動機構73は、図11に示すように、Z軸駆動サーボモータ85と、このZ軸駆動サーボモータ85を挟んで配置された一対のスライドシャフトユニット86A、86B(スライドシャフトユニット86)と、昇降プレート87を備え、Y軸駆動機構72のスライドベース83に組み合わされる。Z軸駆動機構73は、Z軸駆動サーボモータ85のピストン軸85Aとスライドシャフトユニット86のスライドシャフト88A、88Bが昇降プレート87の一方主面(底面)と連結される。
以上のように構成されたZ軸駆動機構73は、はんだ付け処理の開始操作により、制御部からZ軸制御信号が出力されてZ軸駆動サーボモータ85が起動する。Z軸駆動機構73は、Z軸駆動サーボモータ85がZ軸制御信号に基づいてピストン軸85Aの所定量の突出動作が行われる。Z軸駆動機構73は、Z軸駆動サーボモータ85の動作とともにスライドシャフトユニット86の突出動作も行われることにより、図11(A)に示すように昇降プレート87を駆動する。Z軸駆動機構73は、後述するように昇降プレート87をはんだ槽7に向かって移動させる。Z軸駆動機構73は、所定のはんだ付け処理が終了すると、制御部から出力されるZ軸制御信号に基づいて図11(B)に示す初期位置へと復帰する。
噴流はんだ装置1は、以上のように構成されたX軸駆動機構71、Y軸駆動機構72及びZ軸駆動機構73からなる基板保持搬送機構16を備える。噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16により、前工程から供給された多数個の電子部品110を搭載した回路基板100を基板保持構造によりX軸駆動機構71の基板保持テーブル70上にはんだ付け面をはんだ槽7に向けて位置決め固定する。噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16により、回路基板100をはんだ槽7から離間した状態のままで、X軸駆動機構71或いはY軸駆動機構72を起動して所定の電子部品110を噴流ノズル2、60に対向位置させるように移動させる。
例えば2方向のはんだ噴流4を生成する噴流ノズル2を備えた噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16により、図12に示した搬送経路を以って噴流ノズル2に対して回路基板100を移動させることにより、所定のはんだ付け処理を連続して施す。回路基板100には、同図に示すように基板101にはんだ付け処理が施される多数個の端子111A1乃至111A3を有する第1電子部品110Aと、多数個の端子111B1乃至111B5を有する第2電子部品110Bが搭載されている。
噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16において、初期位置(ホームポジション)からX軸駆動機構71或いはY軸駆動機構72が起動されて、第1電子部品110Aの端子列を噴流ノズル2に対してX軸上に対向位置させる回路基板100の移動動作が行われる。基板保持搬送機構16は、この位置でX軸駆動機構71或いはY軸駆動機構72が停止される。基板保持搬送機構16は、Z軸駆動機構73が起動されて回路基板100をはんだ槽7側へと下降させる。回路基板100は、図12に示すように第1電子部品110Aの左側の端子111A1がX2方向に噴流する第2はんだ噴流4Bと対向位置するが、浸漬けされてはいない。
噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16において、X軸駆動機構71が起動されてX1方向の動作を行うことにより、回路基板100をX1方向へと移動させる。回路基板100は、このX1方向への移動によりはんだ噴流4に対して第1電子部品110Aの左側の端子111A1から順次浸漬けされる。回路基板100は、端子111A1が最初に移動方向に対して流れ方向が逆方向の第2はんだ噴流4Bに浸漬けされるが、移動に伴って移動方向に対して流れ方向が同方向の第1はんだ4Aに浸漬けされた後にピールバックする。回路基板100は、後続の端子111A2、111A3が同様にして第1はんだ4Aに浸漬けされてピールバックすることで、第1電子部品110Aの複数個の端子111に対するはんだ付け処理が連続して施される。
噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16において、X軸駆動機構71による回路基板100のX1方向の移動動作により第1電子部品110Aのはんだ付け処理を施すと、Y軸駆動機構72が起動されて回路基板100のY1方向への移動動作が行われる。基板保持搬送機構16は、この回路基板100をY1方向へと移動させることにより、はんだ噴流4に対して第2電子部品110Bの端子列を噴流ノズル2に対してX軸上に対向位置させてY軸駆動機構72が停止される。なお、基板保持搬送機構16は、このY軸方向の移動動作に際して、従来の噴流はんだ装置のようにZ軸駆動機構73を起動して回路基板100を昇降させる動作が行われることは無い。回路基板100は、基板保持搬送機構16によるY1方向への移動により、第2電子部品110Bの右側の端子111B5がX1方向に噴流する第1はんだ噴流4Aと対向位置する。
噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16において、X軸駆動機構71が起動されてX2方向の動作を行うことにより、回路基板100をX2方向へと移動させる。回路基板100は、このX2方向への移動によりはんだ噴流4に対して第2電子部品110Bの右側の端子111B5から順次浸漬けされる。回路基板100は、端子111B5が最初に移動方向に対して流れ方向が逆方向の第1はんだ噴流4Aに浸漬けされるが、移動に伴って移動方向に対して流れ方向が同方向の第2はんだ4Bに浸漬けされた後にピールバックする。回路基板100は、後続の端子111B4から端子111B1の順に同様にして第2はんだ4Bに浸漬けされてピールバックすることで、第2電子部品110Bの複数個の端子111に対するはんだ付け処理が連続して施される。
噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16において、X軸駆動機構71による回路基板100のX2方向の移動動作により第2電子部品110Bのはんだ付け処理を施すと、Z軸駆動機構73が再駆動されて回路基板100をはんだ槽7から引き上げる。基板保持搬送機構16は、X軸駆動機構71或いはY軸駆動機構72が起動されて、所定のはんだ付け処理を施した回路基板100を次工程へと搬送する。基板保持搬送機構16は、X軸駆動機構71或いはY軸駆動機構72が起動されて、初期位置へと復帰し供給される次の回路基板100を位置決め保持する。
なお、噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16が、上述したX軸駆動機構71、Y軸駆動機構72及びZ軸駆動機構73による回路基板100の搬送工程に限定されないことは勿論である。噴流はんだ装置1は、基板保持搬送機構16において、基板101に対する電子部品110の搭載仕様に応じて、X軸駆動機構71及びY軸駆動機構72の動作制御が行われる。
噴流はんだ装置1は、上述した噴流方向が4方向のはんだ噴流67を生成する噴流ノズル60を用いた場合には、回路基板100をさらに多方向に移動させてはんだ付け処理を施すことが可能である。噴流ノズル60を用いた噴流はんだ装置1においては、基板保持搬送機構16により回路基板100をY方向へと移動させる工程においても、はんだ付け処理を施すことが可能であり、さらに効率化が図られる。
噴流はんだ装置1においては、噴流ノズル2、60により溶融はんだ3を噴流空間部15に噴流してはんだ噴流4、67を生成するが、噴流方向を異にする2方向或いは異にする4方向のはんだ噴流4、67を生成する。噴流はんだ装置1においては、ノズル口から溶融はんだを一定方向に噴流させる従来の噴流はんだ装置と比較して、複数の電子部品110を搭載した回路基板100に対して電子部品110毎の端子111の配列方向に特定されず、また切り返し移動を行うことなく連続してはんだ付け処理を行うことが可能である。噴流はんだ装置1においては、はんだ付け処理の効率化と、電子部品110に対する熱負荷の低減が図られる。
噴流はんだ装置1においては、従来大型のはんだ装置によるはんだ付け処理を行わなければならなかった熱容量が大きな電子部品110を搭載した回路基板100であっても、大きな熱量を有する噴流はんだ4、67が浸漬されたはんだ付け部位を効率よく加熱して良好なはんだ濡れ性が生じるようにし、当該はんだ付け部位に対して高精度のはんだ付け処理が施されるようにする。
噴流はんだ装置1においては、噴流ノズル2、60において溶融はんだ3を噴流空間部15に噴流させて生成したはんだ噴流4、67はんだ飛散防止部材37やはんだ還流ガイド部材63により周囲への飛散を防止してはんだ槽7内へと静かな状態で還流させるようにする。噴流はんだ装置1は、溶融はんだ3をはんだ槽7内に効率よく回収することで歩留りの向上を図る。
なお、本考案は、図面を参照して説明した上述した実施の形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲及びその要旨を逸脱することなく、様々な変更、置換或いは同等に構成されることは当業者にとって明らかである。
1 噴流はんだ装置、2 噴流ノズル(はんだ噴流ノズルユニット)、3 溶融はんだ、4 はんだ噴流、4A 第1はんだ噴流、4B 第2はんだ噴流、7 はんだ槽、10 はんだ供給部、13 はんだ流生成駆動部、15 噴流空間部、16 基板保持搬送機構、35 ノズル部材、36 はんだ流生成部材、37 はんだ飛散防止部材、38 はんだ還流ガイド部材、39 はんだ流路、41 ノズル口、42 本体部、43 第1分流生成部、44 第2分流生成部、48 受け板部、51 はんだ還流路、60 噴流ノズル、61 ノズル部材、62 はんだ流生成部材、63 はんだ還流ガイド部材、64 ノズル口、65 本体部、66 分流生成部、67 はんだ噴流、67A 第1はんだ噴流、67B 第2はんだ噴流、67C 第3はんだ噴流、67D 第4はんだ噴流、70 基板保持テーブル、71 X軸駆動機構、72 Y軸駆動機構、73 Z軸駆動機構、100 回路基板、101 基板、103 ランド、110 電子部品、111 端子
Claims (12)
- 溶融はんだを噴流させてはんだ噴流を生成し、このはんだ噴流に回路基板のはんだ付け面を浸漬させてはんだ付け処理を施すはんだ噴流ノズルユニットであり、
内部に長さ方向に貫通してはんだ槽内から噴流圧が付与されて供給される上記溶融はんだが流れるはんだ流路を形成した全体筒状であり、基端側に上記はんだ槽内に設けたノズル取り付け部に着脱される取り付け部が形成されるとともに先端側に上記溶融はんだを噴流させるノズル口が形成されたノズル部材を有し、
上記ノズル部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを少なくとも2方向に分流して噴流方向を異にする上記はんだ噴流を生成するはんだ噴流ノズルユニット。 - 上記ノズル部材に対して、上記ノズル口を囲んで組み合わされる筒状のはんだ流生成部材を有し、
上記はんだ流生成部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを少なくとも2方向に分流することにより噴流方向を異にする上記はんだ噴流を生成する請求項1に記載のはんだ噴流ノズルユニット。 - 上記はんだ流生成部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを、上記ノズル口を中心として左右対称方向に分流することにより噴流方向が180°ずれた2方向の上記はんだ噴流を生成する請求項2に記載のはんだ噴流ノズルユニット。
- 上記はんだ流生成部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを、上記ノズル口を中心として4方向に分流することにより噴流方向が90°ずれた4方向の上記はんだ噴流を生成する請求項2に記載のはんだ噴流ノズルユニット。
- 上記ノズル部材に対して、上記はんだ流生成部材により生成される上記はんだ噴流の噴流側にそれぞれ対向配置されて上記はんだ流生成部材との間に上記ノズル口から噴流された上記溶融はんだを上記はんだ槽内にそれぞれ還流させるはんだ還流路を構成するはんだ流還流ガイド部材を設けた請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のはんだ噴流ノズルユニット。
- 上記はんだ流還流ガイド部材が、相対する上記はんだ流生成部材との対向間隔を間隔調整機構を介して調整して上記ノズル部材に組み合わされることにより、上記はんだ還流路の開口寸法を可変される請求項5に記載のはんだ噴流ノズルユニット。
- はんだ槽内から噴流圧が付与された溶融はんだをノズル部材に供給してノズル口から噴流させてはんだ噴流を生成し、基板保持搬送機構により、基板上に実装部品が端子列の配列方向を異にして搭載してなる回路基板を保持して上記端子列の先端部が突出するはんだ付け面を上記はんだ噴流に対して浸漬させながら流れ方向と同方向に移動させることにより上記回路基板に所定のはんだ付け処理を施す噴流はんだ装置であり、
内部に長さ方向に貫通して上記はんだ槽内から噴流圧が付与されて供給される上記溶融はんだが流れるはんだ流路を形成した全体筒状であり、基端側に上記はんだ槽内に設けたノズル取り付け部に着脱される取り付け部が形成されるとともに先端側に上記溶融はんだを噴流させる上記ノズル口が形成され、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを少なくとも2方向に分流して噴流方向を異にする上記はんだ噴流を生成する上記ノズル部材を有するはんだ噴流ノズルユニットと、
上記回路基板を上記はんだ槽に対して上記はんだ付け面を対向させて保持した状態でX軸−Y軸−Z軸方向に移動させて、上記はんだ付け面を上記噴流ノズルユニットにより生成した上記はんだ噴流に浸漬させる上記基板保持搬送機構と
を備え、
上記基板保持搬送機構が、噴流方向を異にする上記はんだ噴流に対して上記はんだ付け面を浸漬させながら選択した上記電子部品の端子列の配列方向に応じて上記回路基板を移動させることにより、上記各電子部品の端子列に対して連続してはんだ付け処理を施す噴流はんだ装置。 - 上記ノズル部材に対して、上記ノズル口を囲んで組み合わされる筒状のはんだ流生成部材を有し、
上記はんだ流生成部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを少なくとも2方向に分流することにより噴流方向を異にする上記はんだ噴流を生成する請求項7に記載の噴流はんだ装置。 - 上記はんだ流生成部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを、上記ノズル口を中心として左右対称方向に分流することにより噴流方向が180°ずれた2方向の上記はんだ噴流を生成する請求項8に記載の噴流はんだ装置。
- 上記はんだ流生成部材が、上記ノズル口から噴流する上記溶融はんだを、上記ノズル口を中心として4方向に分流することにより噴流方向が90°ずれた4方向の上記はんだ噴流を生成する請求項8に記載の噴流はんだ装置。
- 上記噴流ノズルユニットが、上記ノズル部材に対して、上記はんだ流生成部材により生成される上記はんだ噴流の噴流側にそれぞれ対向配置されて上記はんだ流生成部材との間に上記ノズル口から噴流された上記溶融はんだを上記はんだ槽内にそれぞれ還流させるはんだ還流路を構成するはんだ流還流ガイド部材を組み合わせてなる請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の噴流はんだ装置。
- 上記噴流ノズルユニットが、上記はんだ流還流ガイド部材を相対する上記はんだ流生成部材との対向間隔を間隔調整機構を介して調整して上記ノズル部材に組み合わすことにより、上記はんだ還流路の開口寸法を可変される請求項11に記載の噴流はんだ装置。
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-
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