JP3213745B2 - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板のはんだ
付けを行う自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽、特に噴
流口の退出側に不活性ガスを吹き付けるノズルが設置さ
れた噴流はんだ槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動はんだ付け装置には、フラクサー、
プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機等のはんだ付け処
理装置が設置されており、プリント基板はフラクサーで
フラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ
槽ではんだの付着、冷却機で冷却が行われてはんだ付け
がなされる。

【０００３】ところで、コンピューターや通信機器のよ
うに信頼性を重視する精密電子機器では、はんだ付け後
のフラックス残渣を有機溶剤で洗浄除去しなければなら
なかった。それは、はんだ付け後にフラックス残渣に含
まれる活性剤が吸湿したり、フラックスの主成分である
松脂にゴミやホコリが付着し、それが通電して絶縁抵抗
を下げたり、さらには腐食の原因となるからである。

【０００４】フラックス残渣を洗浄する有機溶剤として
は、松脂をよく溶解し電子部品に悪影響を与えないフロ
ンやトリクロロエチレン等のハロゲン含有の溶剤が最も
適している。しかしながらフロンは、地球を取り巻くオ
ゾン層を破壊して太陽からの紫外線を多量に地球に到達
させ、人類に対して皮膚癌を発生させる原因となってし
まうし、またトリクロロエチレンは地下水を汚染し飲料
に適さなくしてしまう。従って、これらの溶剤は使用が
規制され、はんだ付け後のプリント基板の洗浄には使え
なくなってきている。

【０００５】精密電子機器では、フラックス残渣を完全
に除去しなくとも残渣量が少なければ絶縁抵抗の低下や
腐食等を起こさない。そのため近時では、はんだ付け後
プリント基板に付着するフラックス残渣の量が極めて少
なく洗浄の必要性がないという低残渣フラックスが用い
られるようになってきた。

【０００６】低残渣フラックスとは、フラックスの固形
成分である松脂や活性剤の含有量が一般のフラックスよ
りも少ないものである。

【０００７】フラックス中の松脂や活性剤は、プリント
基板のはんだ付け部に付着した汚れや酸化物を除去し、
プリント基板のはんだ付け部に付着した溶融はんだの表
面張力を下げて、溶融はんだを拡がらせるという作用が
あるものであるが、低残渣フラックスは松脂や活性剤の
含有量が少ないため、フラックス作用が一般のフラック
スよりも劣っている。

【０００８】従って、低残渣フラックスを大気中、即ち
酸素が存在するところで用いると、溶融はんだの酸化を
防ぐことができず溶融はんだの表面張力が大きくなっ
て、隣接したはんだ付け部間にはんだが跨って付着する
ブリッジを形成したり、電子部品のリードの先端に角状
に付着するツララを形成してしまうことになる。

【０００９】しかしながら、この低残渣フラックスも酸
素の少ない不活性雰囲気中で使用するとブリッジやツラ
ラができず、良好なはんだ付けが行えるものである。

【００１０】従来より低残渣フラックスを使用するため
に、はんだ槽やその他のはんだ処理装置を不活性雰囲気
にした自動はんだ付け装置が多数提案されていた。（参
照：実公昭５７−９０１１号、特開昭５９−１９１５６
５号、同６１−８２９６５号、同２７３２５６号、同６
２−１０１３７２号、同６２−２２７５７２号、実開昭
６３−１８９４６９号の各公報）

【００１１】低残渣フラックスは、酸素濃度が低ければ
低い程、はんだ付け不良のないはんだ付けが行える。そ
のため、不活性雰囲気の自動はんだ付け装置で酸素濃度
を下げるために、自動はんだ付け装置には、はんだ槽や
はんだ付け処理装置を密閉したチャンバーの中に設置
し、出入口にシャッターを用いたシャッター方式があ
る。

【００１２】このシャッター方式の自動はんだ付け装置
は、不活性雰囲気と外気との搬送を完全に分けなければ
ならないため、搬送装置が複雑となって設備が高価とな
るばかりでなく、シャッターの開閉待ちに時間がかかる
ため生産性が極めて悪いという問題がある。

【００１３】そこで、簡易的な装置として噴流はんだ槽
の退出側に不活性ガスを吹き出させて、部分的に不活性
雰囲気にしようとしたものも提案されている。（参照：
特公昭５４−３２１５号、特公昭６２−５０２２０号の
各公報）

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の退出
側に不活性ガス吹き出し用のノズルを設置した噴流はん
だ槽では、プリント基板が溶融はんだと離れる部分（ピ
ールバックポイント）の酸素濃度を充分に低くすること
ができず、はんだ付け後にツララやブリッジが多数発生
していた。

【００１５】本発明は、ピールバックポイントに不活性
ガスを吹き付ける方式の噴流はんだ槽（以下、ガス吹き
付け式噴流はんだ槽という）でありながら、ピールバッ
クポイントの酸素濃度を極めて低くすることのできる噴
流はんだ槽を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】従来のガス吹き付け式噴
流はんだ槽では、如何に不活性ガスを多量に吹き出させ
てもピールバックポイントの酸素濃度が下がらないもの
であり、本発明者等は、その原因について鋭意検討を加
えた結果、図５に示すようにピールバックポイントに吹
き付ける不活性ガスに空気（矢印のＡｉｒ）が巻き込ま
れるからであることが分かった。つまり、ノズルから流
速の早い気体が吹き出されると、その周囲の気体は流速
の早い気体に巻き込まれていくからである。

【００１７】そこで本発明者等は、ピールバックポイン
トに向けて不活性ガスが勢いよく噴出しても、巻き込む
気体が空気でなく同じ不活性ガスであれば、ピールバッ
クポイントの酸素濃度が下がることに着目して本発明を
完成させた。

【００１８】上記目的は、本発明にあっては、ピールバ
ックポイント方向に不活性ガスを吹き付けるとともに、
さらに上方に向けて不活性ガスを吹き出させることので
きるノズルを噴流口の退出側に設置した噴流はんだ槽に
より、達成される。

【００１９】また、本発明では、好ましくは上方に不活
性ガスを吹き出させるノズル（以下、上向きノズルとい
う）は、ピールバックポイント方向に不活性ガスを吹き
付けるノズル（以下、横向きノズルという）の上部に設
置する。或は好ましくは、横向きノズルには、上方に不
活性ガスを吹き出させる孔が穿設されている。

【００２０】また、好ましくは、横向きノズルには、下
方に向けて不活性ガスを吹き出せるることのできる下向
きノズルが設置されている。さらに、好ましくは、噴流
口の両側には、不活性ガスを吹き出させるサイドノズル
を設置することもできる。

【００２１】

【作用】ピールバックポイントに向けて不活性ガスが勢
いよく噴出し、しかも巻き込む気体が空気でなく同じ不
活性ガスであるので、ピールバックポイントの酸素濃度
が下がる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、本
発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々
の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明
において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、こ
れらの態様に限られるものではない。

【００２３】図１は、本発明の噴流はんだ槽の好ましい
実施例を示す斜視図、図２は同実施例の側面断面図、図
３は同実施例の要部の側面断面図である。

【００２４】図１と図２の噴流はんだ槽１の噴流口２
は、一対の噴流板３、４および一対の側板５、５から構
成されている。図２の矢印Ａ方向に進行するプリント基
板Ｐの進入側の噴流板３の上部は、湾曲したフォーマー
６となっており、退出側の噴流板４は上方に少し傾斜し
たフォーマー７となっている。

【００２５】退出側フォーマー７の前方には横向きノズ
ル８が設置されている。横向きノズルとは、図示しない
不活性ガス供給源から供給された不活性ガス（Ｎ₂ ）を
ピールバックポイントに吹き付けることができるもの
で、吹き出し方向は概ね水平方向にしてある。本発明の
実施例に使用する横向きノズルとしては、一箇所から供
給された気体を複数の孔から吹き出せるもの（商品名：
スプレーイングシステム社製ウインドジェットノズル）
が適している。

【００２６】横向きノズル８・・・は断面Ｌ字型の台９
に取り付けられている。台９は下部が溶融はんだＳに没
入されていて、噴出口２をシールドするようになってお
り、外方の空気が内側に入らないようになっている。

【００２７】図１乃至図３に示す実施例では、横向きノ
ズル８の上部に上向きノズル１０が設置されている。上
向きノズル１０は、パイプの軸方向に多数の孔が穿設さ
れたもので、この孔は上方に向いている。上向きノズル
１０は図示しない不活性ガス供給源に接続されており、
上方に不活性ガス（Ｎ₂ ）を吹き出すようになってい
る。また、図４は上向きノズルの別の実施例を示してい
て、図４の実施例では、横向きノズル８の上部に孔１１
があけられており、この孔１１から不活性ガス（Ｎ₂ ）
が上方に吹き出るようになっている。

【００２８】プリント基板Ｐが噴流孔２から噴流してい
る溶融はんだＳに接触したときに、プリント基板Ｐの下
面側方から空気の侵入を防ぐための手段を講じておく必
要がある。この手段としては図１と図２に示すようにプ
リント基板Ｐの下面側方となるところに不活性ガスを吹
き出させるサイドノズル１２、１２を設置したり、ある
いは図示しないがこの側面に溶融はんだＳまで没入させ
たシール板を設置してもよい。

【００２９】また、噴流口２の前方に横向きノズル８を
取り付けた溶融はんだまで没入した台を設置しない場合
は、横向きノズル８の下部に下方に向けて不活性ガスを
吹き出すことのできる下向きノズルを横向きノズル８の
下部に設置してもよい。

【００３０】次に本発明の噴流はんだ槽におけるプリン
ト基板のはんだ付け状態について説明する。

【００３１】プリント基板Ｐが図示しないコンベアで上
方に少し傾斜しながら搬送され（図２の矢印Ａ）、フラ
クサーでフラックス塗付、プリヒーターで予備加熱され
た後、噴流はんだ槽１に侵入してくる。噴流はんだ槽１
では、噴流口２から溶融はんだＳが噴流しており、その
頂部にプリント基板Ｐが接触して進行すると、プリント
基板のはんだ付け部は溶融はんだＳに濡れ、さらに進行
するとはんだ付け部は溶融はんだから離れる。

【００３２】この離れる部分をピールバックポイントと
いうが、ピールバックポイントは、上部がプリント基板
Ｐ、下部がフォーマー７と溶融はんだＳ、両側がサイド
ノズル１２、１２から吹き出される不活性ガス、そして
前部が台９で囲まれる。このようにして囲まれたピール
バックポイントに向けて台９上の横向きノズル８から不
活性ガス（Ｎ₂ ）が吹き付けられると、ピールバックポ
イントは酸素の少ない不活性雰囲気となる。

【００３３】しかも本発明の実施例の噴流はんだ槽１
は、噴流口２の前方に設置した横向きノズル８の上部か
らも不活性ガスを吹き出させるようにしたため、横向き
ノズル８の上部と走行しているプリント基板Ｐの下面の
間にガスカーテンが形成されて、ピールバックポイント
に空気が侵入しにくくなる。さらに、図３と図４に示す
ように、横向きノズル８の上部に吹き出ている不活性ガ
スが、横向きノズル８から勢いよく流出している不活性
ガスに引き込まれるため、空気はピールバックポイント
に侵入しない。

【００３４】本発明の実施例の噴流はんだ槽において
は、プリント基板Ｐのはんだ付け時にピールバックポイ
ント近傍の酸素濃度を測定したところ５，０００ｐｐｍ
であり、従来のガス吹き付け式噴流はんだ槽において同
様の測定を行ったところ酸素濃度は７％という結果であ
った。

【００３５】さらに、本発明においては噴流はんだ槽
に、噴流はんだ槽だけを簡易的に覆う覆いを設置する
と、さらに不活性ガスの拡散を防ぐとともに空気の侵入
を防ぐこともできる。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明した如く、本発明の噴流はん
だ槽は横向きノズルの上部からも不活性ガスを吹き出さ
せるようにしたため、噴流口の全面は上方に吹き出す不
活性ガスでシールされるとともに、横向きノズルから流
出する不活性ガスは上部に吹き出た不活性ガスだけを引
き込むため、ピールバックポイントには空気が侵入せ
ず、酸素濃度の極めて低い雰囲気を形成して、低残渣フ
ラックスを用いてのはんだ付けでも不良の少ないはんだ
付けができるという従来にない優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の噴流はんだ槽の好ましい実施例を示す
斜視図である。

【図２】図１の噴流はんだ槽の側面の断面図である。

【図３】図１の噴流はんだ槽の要部の側面の断面図であ
る。

【図４】本発明の噴流はんだ槽の他の好ましい実施例の
要部を示す側面の断面図である。

【図５】従来のガス吹き付け式噴流はんだ槽の要部側面
断面図である。

【符号の説明】

１ 噴流はんだ槽 ２ 噴流口 ８ 横向きノズル ９ 台 １０ 上向きノズル １２ サイドノズル Ｐ プリント基板 Ｓ 溶融はんだ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 金次郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 禅 三津夫 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金 属工業株式会社内 (72)発明者 中村 英稔 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金 属工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 優浩 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金 属工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−189469（ＪＰ，Ｕ) 国際公開93／11653（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/32 - 3/34 B23K 1/08 B23K 31/02 310

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピールバックポイント方向に不活性ガス
   を吹き付けるとともに、さらに上方に向けて不活性ガス
   を吹き出させることのできるノズルを噴流口の退出側に
   設置し、ピールバックポイント方向に不活性ガスを吹き
   付けるノズルには、上方に不活性ガスを吹き出させる孔
   が穿設されていることを特徴とする、噴流はんだ槽。
2. 【請求項２】 ピールバックポイント方向に不活性ガス
   を吹き付けるノズルには、下方に向けて不活性ガスを吹
   き出させることのできる下向きノズルが設置されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の噴流はんだ槽。
3. 【請求項３】 噴流口の両側には、不活性ガスを吹き出
   させるサイドノズルが設置されていることを特徴とす
   る、請求項１記載の噴流はんだ槽。