JP3867511B2 - 部分半田付け装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部分半田付け装置にかかり、特に、窒素ガス(N2ガス)を供給しながらプリント基板の所定箇所に備えられた電子部品の半田付けを局所的に行う部分半田付け装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、プリント基板の所定箇所に配置される個々の電子部品を、局所的に半田付けする部分半田付けが行われている。これは、例えば、噴流式又はリフロー式の半田付け装置によりプリント配線板の全面に対する一括式半田付けを完了した後の工程で、比較的大型の電子部品を後付けするような場合である。かかる場合には、すでに半田付けした部位が後付け用の溶融半田に浸されることを防止するためである。
【0003】
図7乃至図11を参照して、従来例における部分半田付け装置を説明する。図7は、当該装置の概略を示す斜視図であり、図8は、当該装置の構成を示す断面図である。図9は、その動作を示す説明図である。図10は、当該装置の変形例の概略を示す斜視図であり、図11は、その動作を示す説明図である。
【0004】
図7乃至図8に示す従来例における部分半田付け装置は、溶融半田Aを収容する上面が開口された四角形状の槽体110と、半田付け対象のプリント基板Bを保持すると共に搬送する基板搬送手段(図示せず)と、プリント基板Bの所定箇所に溶融半田Aを噴流する半田ノズル131を槽体の開口面に有する半田噴流手段130と、当該装置自体の動作を制御する制御部(図示せず)とを備えている。
【0005】
そして、基板搬送手段は、1枚のプリント基板Bを保持する基板ホルダ121と、各基板ホルダ121を駆動する駆動機構(図示せず)等とにより構成されている。また、半田噴流手段130は、上述した槽体の開口面上に設けられている半田ノズル131と、溶融半田Aに浸されて配設されるフィン132と、このフィン132を回転駆動するモータ133とにより構成されている。さらに、半田ノズル131には、その上部に溶融半田Aが噴流される噴流口131aが形成されている。
【0006】
上記の従来例における動作を、図8、あるいは、図9(a)〜図9(c)を参照して説明する。まず、モータ133が駆動することによりフィン132が回転し、溶融半田Aが矢印L1のように流れる。すなわち、溶融半田Aは、半田ノズル131の噴流口131aから押し出され、所定量の半田が噴流される。ここで、かかる噴流状態は、図8又は図9(a)に示すように、噴流口131aから表面張力により所定量上方に盛り上がった状態である。
【0007】
続いて、基板ホルダ121が駆動することにより、当該基板ホルダ121に保持され電子部品Baが挿入されたプリント基板Bが下降される(図9(a)、(b)、矢印L2参照)。そして、噴流されている溶融半田Aにプリント基板Bの半田付け箇所が接触し、当該箇所に所定量の半田が付着する(図9(b))。その後、図9(c)、矢印L3に示すように、プリント基板Bが引き上げられる。このようにして、適量の半田Aaにより電子部品Baがプリント基板Aに半田付けされる。
【0008】
しかし、かかる場合には、鉛フリー半田は、酸化しやすいため、酸化された半田くず等が基板Bに付着することが多いという問題が生じていた。特に、融点が高く、酸化し易い鉛フリー半田(例えばSn−3Ag−0.5Cu)の半田付けにおいて顕著である。具体的には、半田が酸化しやすいため、基板引き上げ時の半田の切れが悪くなり、半田が隣のパターンにくっついてしまう半田ブリッジやツララ等の半田不良が多く発生し、さらに、濡れ広がりが悪く、スルーホールの半田上がりが悪くなるという不都合が生じていた。
【0009】
そして、これらを改善すべく、窒素(N2)ガスを供給して当該窒素ガスの雰囲気下において半田付けを行う装置が用いられている。図10に従来例における部分半田付け装置の変形例を示す。この図に示す部分半田付け装置は、図7に示す装置が備える構成要素に加えて、半田ノズル131の噴流口131a近傍から窒素ガスCを吐出するガスノズル141を有する窒素ガス供給手段140を備えている。これにより、半田ノズル131の噴流口131a付近の酸素濃度を低下させ、溶融半田Aの酸化を抑制し、半田不良の発生を抑制しようとするものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、以下のような不都合があった。
第1に、窒素(N2)ガスの供給により半田付け部分の低酸素濃度化されるが、かかる場合に半田の濡れ広がり具合は改善されるものの、半田付け部の半田温度が不規則に低下するため、やはり上述したように半田ブリッジ、ツララ等の半田付け不良が発生するという不都合も生じる。
【0011】
第2に、小さな半田ボールAbがプリント基板Bへ付着するという不都合が生じる。これは、図11に示すように、半田ノズル131に対して降下(図11(a))された基板Bを上昇させる際に、半田付けされる箇所の窒素ガス(符号C)による低酸素化により、半田の切れが良すぎるため半田がはじけ飛び(図11(b))、これにより半田ボールAbが基板Bに付着する(図11(c))というものである。
【0012】
第3に、プリント基板Bに半田くずが付着するという不都合が生じる。これは、半田付けが行われた後には、図11(d)に示すように、半田ノズル131の噴流口131a付近、すなわち、ノズル先端部には当該噴流口131aから溢れた半田Acが付着するため、その後、当該噴流口131aに基板Bが降下してくることにより(図10(e))、当該基板Bの裏面(噴流口131aと当接する面)に、半田付けを望まない箇所に半田くずAcとして半田が付着する(図11(f)というものである。
【0013】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、特に、半田付け不良を抑制すると共に、プリント基板への余分な半田の付着を抑制することができる部分半田付け装置を提供することをその目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、溶融半田を収容する上面が開口された槽体と、半田付け対象のプリント基板を保持すると共に当該プリント基板を槽体上部に搬送する基板搬送手段と、プリント基板に対する溶融半田を噴流する半田ノズルを槽体の開口面に有する半田噴流手段と、この半田ノズルの噴流口近傍から窒素ガスを吐出するガスノズルを有する窒素ガス供給手段と、当該装置自体の動作を制御する制御部とを備え、前記ガスノズル内部が、前記槽体内の溶融半田の液面に通ずるよう、前記ガスノズルの所定箇所に熱伝達口を設け、前記制御部が、前記半田噴流手段の動作を制御して前記プリント基板に対する前記溶融半田の噴流を行う前に実行する機能として、前記半田ノズルの噴流口から前記溶融半田を所定量噴流させる前噴流機能と、この前噴流機能の実行後に前記半田ノズルの噴流口付近の前記溶融半田の液面を当該噴流口よりも下方に下げる液面引き下げ機能とを備えたという構成を採っている(請求項1)。
【0015】
このような構成にすることにより、ガスノズルの熱伝達口から溶融された高温状態の半田の熱が窒素ガスに伝達し、当該ガスノズルを通過する窒素ガスが加熱される。その後、この高温化された窒素ガスが半田ノズル付近、すなわち、半田付けが行われる箇所に供給される。従って、窒素ガスにより半田付けを行う箇所の雰囲気を低酸素化しつつ、当該雰囲気の高温化を図ることにより、半田の温度の低下を抑制することができ、半田付け不良の抑制を図ることができる。
【0021】
しかも、半田付け用の溶融半田の噴流が行われる前に、半田ノズルの噴流口から溢れるよう溶融半田が噴流される。このとき、半田ノズルの先端部に付着している半田のかす等が噴流口から溢れる半田にて押し流される。続いて、半田ノズルの噴流口よりも当該ノズル内の半田の液面が下げられる。このとき、先の噴流にて半田ノズルの先端部に付着した半田は、溶融半田の表面張力によりノズル内部に引き込まれる。その後、半田の通常の噴流が行われ、基板が降下されることにより、半田付けが行われる。
【0022】
従って、半田ノズルの先端部に半田のかす等が付着されることが抑制されるため、当該ノズル先端部から基板に半田かすが付着するという当該基板に余分な半田の付着が抑制され、基板の品質の向上を図ることができる。
【0023】
また、制御部が、半田噴流手段の動作を制御してプリント基板に対する溶融半田の噴流を行った後に実行する機能として、基板搬送手段の動作を制御してプリント基板を半田ノズルに対して上方に引き上げる基板引き上げ機能と、この基板引き上げ機能の実行時に窒素ガス供給手段の動作を制御して窒素ガスの供給を停止する窒素ガス供給停止機能とを備えると望ましい(請求項2)。
【0024】
これにより、基板が半田ノズルの噴流口付近にまで降下されて半田付けがされた後に、当該基板が引き上げられる際に、窒素ガスの供給が停止される。従って、当該基板引き上げ時の雰囲気は、酸素濃度が増加し、そして、当該溶融半田は適度に酸化されてその表面に酸化膜が形成される。その結果、基板の上昇に伴う半田の飛び散りが抑制され、当該基板への半田ボールの付着を抑制でき、基板の品質の向上を図ることができる。
【0025】
また、基板搬送手段の槽体の内底面に対向する側の所定箇所に、当該槽体の内底面方向に向かって突出する突出部材を設け、この突出部材の長さを、基板搬送手段が槽体の開口面に対して平行に移動する際に当該突出部材の先端部が半田ノズルの噴流口に当接する長さに形成すると望ましい(請求項3)。
【0026】
これにより、基板搬送手段が槽体の開口面上を移動する際に、当該基板搬送手段に設けられた突出部材が半田ノズルの先端部に当接する。従って、突出部材にて、半田ノズルの噴流口付近の溶融半田に形成された酸化膜等が掻き取られるため、その後の半田付けにおける半田不良の抑制を図ることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
〈第1の実施形態〉
以下、本発明の第1の実施形態を、図1乃至図3を参照して説明する。図1は、本実施形態における装置の構成を示す斜視図である。図2は、その断面図である。
【0030】
本実施形態における部分半田付け装置は、溶融半田Aを収容する上面が開口された槽体1と、半田付け対象のプリント基板Bを保持すると共に当該プリント基板Bを槽体1上部に搬送する基板搬送手段(図示せず)と、プリント基板Bに対する溶融半田Aを噴流する半田ノズル31を槽体1の開口面に有する半田噴流手段3と、この半田ノズル31の噴流口31a近傍から窒素ガスCを吐出するガスノズル41を有する窒素ガス供給手段4と、当該装置自体の動作を制御する制御部(図示せず)とを備えている。
以下、これを詳述する。
【0031】
(槽体)
槽体1は、加熱されて溶融した半田Aを収容する容器である。従って、この槽体1には、図1に示すように、その上面に開口面を有していて、所定の深さの断面コ字状の半田収容凹部11が形成されている。また、この半田収容凹部11には、後述する半田ノズル31を槽体1の開口面付近に支持するノズル支持壁12が、槽体1内底面から上方に向かって開口面付近にまで突出して備えられている。このノズル支持壁12は、半田収容凹部11の内部でさらに溶融半田Aを囲うよう形成されている。すなわち、半田収容凹部11の内部には、さらに、ノズル支持壁12により略正方形の囲いが形成されている。
【0032】
さらに、槽体1の内底面の所定箇所には、後述するフィン32が収容される内部が空洞の箱体であるフィンボックス13が形成されている。このフィンボックス13は、上記ノズル支持壁12の所定箇所を所定の一面として形成されている。そして、このノズル支持壁12でもあるフィンボックス13の一面には、貫通孔が形成されている。また、これに伴い、フィンボックス13の他の一面にも貫通孔が形成されている。これにより、フィン32が回転駆動することにより、図2の矢印A1に示すように、他の一面の貫通孔からフィンボックス13内に溶融半田Aが流入し、ノズル支持壁12でもある一面の貫通孔から当該ボックス13内の溶融半田Aが押し出されて、半田ノズル31の下部に流出する。
【0033】
(基板搬送手段)
基板搬送手段(図示せず)は、プリント基板Bの半田付け箇所が後述する半田ノズル31の位置に対応するよう、当該基板Bを搬送するものである。この基板搬送手段は、プリント基板Bを保持する基板ホルダ21と、この基板ホルダ21を搬送する搬送機構(図示せず)と、当該搬送機構を駆動する駆動機構(図示せず)などにより構成されている。これにより、基板ホルダ21に保持されたプリント基板Bは、後述するように、槽体1上を開口面に沿って平面移動、あるいは、開口面に対して垂直移動できるようになっている。
【0034】
また、上記基板ホルダ21の所定箇所には、当該槽体1の内底面方向に向かって突出する突出部材22が設けられている。具体的には、この突出部材22は、槽体1の内底面に対向する側、すなわち、基板ホルダ21の下面側(プリント基板Bの下面側)であって、プリント基板Bの搬送される方向の先端側に備えられている。従って、図2においては、基板ホルダ21が当該図2の右側に搬送されるようになっている。
【0035】
この突出部材22は、さらに、その長さが、基板ホルダ21が槽体1の上部を移動する際に(図2でいう左右方向)、当該突出部材22の先端部が半田ノズル31の先端部(噴流口31a)に当接する長さに形成されている。但し、この突出部材22の長さは、当該半田ノズル31に当接する長さよりも短く形成されていてもよい。かかる場合には、半田ノズル31の噴流口31aから表面張力によって盛り上がる溶融半田Aの表面に当接する程度の長さであればよい。
【0036】
(半田噴流手段)
半田噴流手段3は、上述した溶融半田Aをプリント基板Bの半田付け箇所に噴流する半田ノズル31と、この半田ノズル31の噴流口31aに溶融半田Aを押し出すフィン32と、このフィン32を回転駆動するモータ33とにより構成されている。
【0037】
モータ33は、上述した槽体1の所定箇所に備えられていて、このモータ33から所定の軸部材等を介して回転力が付勢されてフィン32が回転する。フィン32は、上述したように槽体1のフィンボックス13内に格納されている(図2参照)。
【0038】
半田ノズル31は、上述したノズル支持壁12の上部に支持されて、槽体1の開口面付近に配設される。この半田ノズル31は、ノズル支持壁12にて囲まれた箇所の上部を覆う板状の部材にて形成されている。そして、この所定箇所に当該板状部材から上方に突出した断面長方形の中空の柱が形成されていて、上端が溶融半田Aの噴流口31aとなっている。すなわち、噴流口31aは、半田ノズル31の下面側、すなわち、溶融半田Aに通ずるよう形成されている。また、この噴流口31aは、プリント基板Bに部分的に半田付けされる電子部品Baに対応して、複数形成されている。ここで、半田ノズル31の噴流口31aは、上記の形状に限定されるものではない。
【0039】
(窒素ガス供給手段)
窒素ガス供給手段4は、プリント基板Bの半田付けを行う箇所に窒素(N2)ガスCを供給し、当該半田付け箇所の雰囲気を低酸素化するものである。この窒素ガス供給手段4は、ガスノズル41と、配管42と、ガス弁43などにより、構成されている。
【0040】
ガスノズル41は、上述した半田ノズル31の板状の箇所のさらに上部を覆う板状の部材にて形成されている。そして、このガスノズル41の外周には、半田ノズル31の外周を覆い、かつ、槽体1内の溶融半田Aに浸るよう当該槽体1の内底面方向に突出する突出壁(ヒートスカート)41bが設けられている。すなわち、ガスノズル41は、半田ノズル31より一回り大きく、当該半田ノズル31の上部に覆い被さる蓋状の部材である。
【0041】
そして、このガスノズル41は、半田ノズル31の上部に、当該半田ノズル31に対して所定の間隔を設けて配設されている。この各ノズル31,41間に形成された間隙(以下、ガス流入部44という)には、配管44等を介して流入してきた窒素ガスCが流れるようになっている。ここで、本実施形態では、各ノズル31,41の間隙であるガス流入部44を、ガスノズル41の内部として見ることとする。
【0042】
また、ヒートスカート41bは、半田ノズル31の外周から所定の間隔を設けて形成されているため、ガス流入部44は、半田ノズル31の外周付近にて槽体1内の溶融半田Aの液面に通じるようになっている(熱伝達口45)。従って、この熱伝達口45から溶融半田Aの熱が窒素ガスCに伝達するようになっている。
【0043】
ここで、本実施形態においては、上記窒素ガスCがガスノズル41と半田ノズル31との間隙(ガス流入部44)を流れるため、当該間隙が溶融半田Aの液面に通ずるよう、各ノズル31,41を形成することにより熱伝達口45を形成したが、必ずしも上記のような形状に限定されない。例えば、ガスノズル41が上底及び下底を有する構造であって、その内部を窒素ガスCが流れる場合には、当該ガスノズル41の下底の所定箇所に溶融半田Aに通ずる所定の大きさの孔から成る切除部(熱伝達口45)を形成することで、上述と同様に作用する。すなわち、ガスノズル41の所定箇所に形成される切除部は、上述したヒートスカート41bと半田ノズル31の外縁との間に形成された熱伝達口45と同様の機能を有する。
【0044】
また、ガスノズル41の上面であって、ヒートスカート41bの上部付近には、ガス流入部44内の窒素ガスCを一時的に留める所定の容量を有するヒートボックス41cが形成されている。このヒートボックス41cは、ガスノズル41の上面が凸状に突出していて、その内部が空洞となっている。そして、本実施形態においては、ヒートボックス41cは、略正方形状のガスノズル41の辺に沿って配設され、その形状は直方体に形成されている。このヒートボックス41cは、図1を参照すると2つ設けられているが、この数量に限定されるものではなく、さらに、上記形状に限定されるものではない。
【0045】
また、このヒートボックス41cの側面の上側に、配管42が接続されていて、当該接続箇所から窒素ガスCが当該ボックス41cに流入される。そして、後述するガス吹出口41aに通ずる通路が、ヒートボックス41cの下側に形成されている。このため、配管42から流入方向とガス吹出口41aへの流出方向が同一直線上にないため、当該窒素ガスCがスムーズにガス吹出口41aに流れることが抑制されるため、ヒートボックス41cに留まりやすくなる。従って、より窒素ガスCの高温化を図ることができる。
【0046】
さらに、ガスノズル41の上面の所定箇所には、半田ノズル31の噴流口31aに対応してガス吹出口41aが形成されている。このガス吹出口41aは、半田ノズル31の噴流口31aとほぼ同一の形状にて形成されており、当該噴流口31aよりも一回り大きく形成されている。従って、溶融半田Aの噴流口31aの外周にガス吹出口41aが形成されている。
【0047】
これにより、まず、図示しない窒素ガス供給源から矢印A3に示すように窒素ガスCが、ガス弁43が開くことにより配管42を通り(矢印A4)、ヒートボックス41cへと流入する。このとき、ヒートボックス41c近傍には、ガス流入部44が溶融半田Aに通ずる熱伝達口45が形成されていて、さらに、この熱伝達口45はヒートスカート41bにより外気からは遮られている。従って、ヒートボックス41c内に一時的に留められた窒素ガスCには、熱伝達口45からの高温である溶融半田Aの熱が伝達し、当該窒素ガスCは高温化される。その後、さらに窒素ガスCが供給されることにより、ガス吹出口41aから窒素ガスCが排出される。
【0048】
(制御部)
制御部(図示せず)は、所定の演算処理能力を有するCPUにより形成されていて、上述した基板搬送手段、半田噴流手段、窒素ガス供給手段等の動作を制御するものである。従って、上記各手段等は、制御部からの電気的信号に基づいて作動するよう構成されている。
【0049】
(動作)
次に、第1の実施形態における動作について、図2乃至図3を参照して説明する。図3は、本実施形態における基板搬送手段(基板ホルダ21)の動作を示す説明図である。
【0050】
まず、基板搬送手段である基板ホルダ21に、電子部品Baが挿入されたプリント基板Bが保持され、当該基板Bが図3(a)の位置に待機される。続いて、オペレータからの操作等に基づいて制御部より発せられる半田付けスタート信号により、ガス弁43が開き、窒素ガスCが配管42を通る。そして、窒素ガスCは、ヒートボックス41cを介してガス吹出口41aから吐出される。このとき、上述したように、ガス吹出口41aから吹き出される窒素ガスCは、高温化されている。また、当該ガスの流量は、1分当たり30リットルであるため、窒素ガスCは、ガス吹出口41a、すなわち、半田ノズル31の噴流口31a付近に漂う程度の量である。従って、当該半田ノズル31の噴流口31aの雰囲気は、高温、かつ、低酸素状態となり、半田の酸化、あるいは、温度低下による半田付け不良を抑制することができる。
【0051】
続いて、図3(b)の矢印A6に示すように(図3の右方向)基板ホルダ21が移動する。これに伴い、基板ホルダ21に設けられた突出部材(半田酸化膜除去ワイパ)22の先端部が、半田ノズル31の上端部、すなわち、噴流口31a付近を移動する。このとき、半田ノズル31の噴流口31aには、溶融半田Aが表面張力により盛り上がっているため、当該溶融半田Aの表面に酸化膜が形成されている場合が生じる。従って、上記突出部材22は溶融半田Aの酸化膜を掻き取りつつ移動されることとなる。その後、基板ホルダ21は、図3(c)に示すよう、部分半田付けを行う電子部品Baの位置に半田ノズル31の噴流口31aが対応する位置に来るまで移動する。
【0052】
続いて、モータ31が駆動すると共にフィン32が回転し、溶融半田Aが図2の矢印A7に示すように、噴流口31aより噴流される。このとき、噴流口31a付近には、溶融半田Aが盛り上がった状態になっている。続いて、図3(d)に示すように、基板ホルダ21が降下する。これにより、プリント基板Bの半田付け箇所が噴流口31aに当接することとなり、当該半田付け箇所に溶融半田Aが付着する。そして、基板ホルダ21の降下時には、プリント基板Bの下降と共に半田付け箇所が大気と遮断されていくので、半田付け箇所の酸素濃度は急激に低下される。従って、上述したように、低酸素状態で電子部品Baとプリント基板Bは半田付けされる。
【0053】
続いて、基板ホルダ21が上昇することにより、所定量の半田が電子部品Baと基板Bとに付着され、半田付けが終了する。
【0054】
このようにすることにより、窒素(N2)ガスが溶融半田Aの酸化を抑制するため、半田の濡れ広がりが良くなり、スルーホール基板の半田上がりが改善される。
【0055】
〈第2の実施形態〉
以下、本発明の第2の実施形態を、図4乃至図6を参照して説明する。図4は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。図5は、本実施形態における半田ノズル31の噴流口31a付近の動作を説明する説明図である。図6は、本実施形態における噴流口31aの形状を示す斜視図である。
【0056】
(構成)
第2の実施形態における部分半田付け装置は、上述した第1の実施形態における装置と、ほぼ同一の構成要素を備えている。そして、当該実施形態では、さらに、制御部(図示せず)が、以下のような機能を備えている。
【0057】
すなわち、本実施形態における制御部は、半田噴流手段3の動作を制御してプリント基板Bに対する溶融半田Aの噴流を行う前に実行する機能として、半田ノズル31の噴流口31aから溶融半田Aを所定量噴流させる前噴流機能と、この前噴流機能の実行後に半田ノズル31の噴流口31a付近の溶融半田Aの液面を当該噴流口31aよりも下方に下げる液面引き下げ機能とを備えている。また、半田噴流手段3の動作を制御してプリント基板Bに対する溶融半田Aの噴流を行った後に実行する機能として、基板搬送手段の動作を制御してプリント基板Bを半田ノズル31に対して上方に引き上げる基板引き上げ機能と、この基板引き上げ機能の実行時に窒素ガス供給手段4の動作を制御して窒素ガスCの供給を停止する窒素ガス供給停止機能とを備えている。
【0058】
前噴流機能は、半田ノズル31の噴流口31aから、溶融半田Aが溢れる程度に、モータ33の回転等を制御して当該溶融半田Aを噴流する。この前噴流機能により、これ以前に行われた噴流や半田付けにおいて噴流口31aの上端部に付着した半田を、溢れ出る溶融半田Aにて押し流すことができる。すなわち、噴流口31aに付着している酸化された半田のかすを槽体1内に押し流す。
【0059】
液面引き下げ機能は、上記前噴射機能作動後に、一旦、噴流口31a付近の溶融半田Aの液面を、当該噴流口31a上端部よりも低く引き下げる。これは、フィン32を上述した噴流動作時の回転に対して逆回転させることにより行う。この液面引き下げ機能により、噴流口31aの上端部に付着している半田は、液面が引き下げられる溶融半田に引っ張られて、半田ノズル31の内部に引き込まれる。これにより、噴流口31aの上端部に半田のかす等が付着することが抑制される。
【0060】
基板引き上げ機能は、プリント基板Bを半田ノズル31に対して降下させ、半田付けを行った後に、当該プリント基板Bを半田ノズル31から引き離すよう引き上げる。
【0061】
窒素ガス供給停止機能は、上記基板引き上げ機能にてプリント基板Bを半田ノズル31から引き離す際に、すなわち、溶融半田Aに半田付け箇所が浸っている状態から引き上げる際に、窒素ガスCの供給を停止する。窒素ガスCの供給の停止は、ガス弁43を閉めることにより行う。この窒素ガス供給停止機能は、プリント基板Bが引き上げられる前に行われる。但し、この機能は、プリント基板Bが引き上げられる前に実行されることに限定されない。当該プリント基板Bが引き上げられると同時に実行されてもよい。そして、この機能により、プリント基板Bが引き上げられる際の半田付け箇所の雰囲気は、窒素ガスC供給時よりも酸素濃度が高くなる。従って、溶融半田Aの表面に酸化膜が形成されやすくなり、基板引き上げ時に半田がはじけ飛ぶことが抑制される。
【0062】
また、本実施形態においては、図6に示すように、半田ノズル31の噴流口31aの上端部であって、当該噴流口31aを形成する一辺に、所定の凹部31bが形成されている。この凹部31bは、当該上端部から所定の深さを有している。そして、この凹部31bからは、矢印A21に示すように溶融半田Aが流れるようになっている。
【0063】
(動作)
次に、第2の実施形態における動作を説明する。
【0064】
まず、第1の実施形態と同様に、基板ホルダ21に保持された半田付け対象であるプリント基板Bが、図3(a)の位置に待機される。続いて、半田付けスタート信号により、モータ33が駆動し、フィン32が回転し、そして、溶融半田Aが半田ノズル31の噴流口31aから噴流される(ステップS1、前噴流工程)。このときの噴流量は、半田ノズル31の噴流口31aから溶融半田Aが溢れる程度の強めの噴流である(図5(a)参照、矢印A11)。すなわち、この噴流は、前噴流機能による噴流である。従って、この噴流により、噴流口31aの上端部に付着している半田のかす等が、噴流される溶融半田Aにて押し流される。
【0065】
続いて、上記モータ33の回転と前後して、ガス弁43が開き、窒素ガスCが配管42を通り、ヒートボックス41cを介してガス吹出ロ41aより高温化された当該窒素ガスCが供給され始める(ステップS2、窒素ガス供給工程)。
【0066】
続いて、第1に実施形態において述べたように、基板ホルダ21が移動することにより、当該基板ホルダ21に設けられた半田酸化膜除去ワイパ22によって、噴流口31a付近の溶融半田Aの表面に形成される酸化膜が掻き取られる。
【0067】
その後、フィン32が逆回転し、噴流口31a付近の溶融半田Aが半田ノズル31内部に吸い寄せられ(図5(b)参照、矢印A12)、当該噴流口31aの液面が低下される(ステップS3、液面引き下げ工程)。これにより、上記前噴流工程にて噴流口31a上端部に移動された溶融半田Aは、半田ノズル31内部に吸い寄せられる半田と共に、吸い寄せられる。従って、噴流口31aの上端部に半田が付着されることが抑制され、プリント基板Bへの余分な半田の付着が抑制される。
【0068】
続いて、プリント基板Bに対する溶融半田Aの噴流が行われる(ステップS4、半田噴流工程)。この噴流は、半田ノズル31の縁、すなわち、噴流口31aの上端部に半田がのらない程度とする(図5(c)参照、矢印A13)。但し、噴流口31aに形成された凹部31bからは溶融半田Aが流れ出る程度の噴流である。この凹部31bから半田を流すことで、複数ある噴流口31aのそれぞれから噴流する半田の温度の均一化を図ることができる。
【0069】
続いて、第1の実施形態と同様に、プリント基板Bの位置が半田ノズル31付近にまで下降され(矢印A14)、低酸素の雰囲気にて半田付けが行われる(ステップS5、基板移動工程、図5(d)参照)。
【0070】
続いて、ガス弁43が閉じられ、窒素ガスCの供給が停止される(ステップS6、窒素ガス供給停止工程)。そして、その後、基板Bが引き上げられる(ステップS7、基板引き上げ工程、図5(e)参照、矢印A15)。これにより、基板引き上げ時の噴流口31aの雰囲気の酸素濃度が上昇する。従って、従来技術においては、半田の濡れ広がりを改善するために低酸素濃度化にて基板Bを引き上げていたので、半田の切れが良くなり過ぎて半田がはじけて半田ボールが発生し、基板に付着するという問題が生じていたが、かかる制御により、半田表面にわずかな酸化膜が生成され、半田の表面張力が低下し半田のはじけが減少し、基板への半田ボール付着の抑制を図ることができる。但し、この状態でも大気より酸素濃度は低いため、半田ブリッジ、ツララは防止される。このとき、窒素ガスCの止めるタイミングは、制御部のタイマー機能により制御される。そして、そのタイミング等は、あらかじめ実験等から定められて、当該制御部に設定されている。さらに、これにより、窒素ガスCの消費量も減少をも図ることができる。
【0071】
このようにすることにより、噴流口31aの上端部に半田かす等の付着が抑制されるため、当該噴流口31に当接する基板Bに当該半田かす等の付着が抑制される。さらに、高温化された窒素ガスCの雰囲気下にて半田付けを行うことができるため、上述したように半田不良を抑制しつつ、基板Bを半田から引き離す際に酸素濃度を高めることにより、半田が飛び散ることを抑制し、当該基板Bに半田ボール等の付着の軽減を図ることができる。
【0072】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成され機能するので、これによると、窒素ガスを吐出するガスノズルに溶融半田の液面に通ずる熱伝達口を形成したので、この熱伝達口から溶融半田の熱が窒素ガスに伝達し、当該熱により高温化された窒素ガスが半田付けを行う箇所に吐出されるため、低酸素、かつ、高温状態である雰囲気下にて半田付けを行うことができ、溶融半田の酸化、及び、温度低下を抑制し、半田不良の発生を抑制することができる、という従来にない優れた効果を有する。
【0073】
このとき、窒素ガスを加熱する加熱装置等を設ける必要がなく、単純な構成にて上述のように窒素ガスを高温化することができるため、当該装置の複雑化を抑制でき、低コスト化を図ることができる。
【0076】
また、半田ノズルからの溶融半田の噴流量制御を行った場合には、半田ノズルの縁への半田くずの付着が抑制され、半田付けを行うべく半田ノズルに当接するプリント基板への半田くずの付着を抑制することができる、という優れた効果を有する。
【0077】
さらに、半田付けを行っているプリント基板を半田ノズルから引き離す際に、窒素ガスの供給を停止した場合には、半田付け箇所の酸素濃度が上昇し、適度な酸素濃度となるため、当該基板を引き離す際に溶融半田が飛び散ることが抑制され、当該基板への半田ボールの付着を抑制することができると共に、窒素ガスの消費量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における装置全体の概略を示す斜視図である。
【図2】図1に開示した装置の構成を示す断面図である。
【図3】図3は、本発明の第1の実施形態における動作を説明する説明図であり、図3(a)〜図3(e)は、その各動作の状態を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態における動作を示すフローチャートである。
【図5】図5は、第2の実施形態における半田ノズルの噴流口付近の動作を説明する説明図であり、図5(a)〜図5(e)は、その各動作の状態を示す断面図である。
【図6】第2の実施形態における半田ノズルの噴流口の形状を示す斜視図である。
【図7】従来例における部分半田付け装置の概略を示す斜視図である。
【図8】図7に開示した従来例における装置の構成を示す断面図である。
【図9】図9は、図8に開示した従来例における装置の動作を示す説明図であり、図10(a)乃至図10(c)は、各段階における半田ノズル付近の様子を示す断面図である。
【図10】従来例における部分半田付け装置の変形例の概略を示す斜視図である。
【図11】図11は、図10に開示した従来例における装置の動作を示す説明図であり、図11(a)乃至図11(f)は、各段階における半田ノズル付近の様子を示す断面図である。
【符号の説明】
1 槽体
3 半田噴流手段
4 窒素ガス供給手段
11 半田収容凹部
12 ノズル支持壁
21 基板ホルダ
22 突出部材(半田酸化膜除去ワイパ)
31 半田ノズル
41 ガスノズル
44 ガス流入部
45 熱伝達口
31a 噴流口
41a ガス吹出口
41b 突出壁(ヒートスカート)
41c ヒートボックス
A 溶融半田
B プリント基板
C 窒素(N2)ガス
Claims (3)
- 溶融半田を収容する上面が開口された槽体と、半田付け対象のプリント基板を保持すると共に当該プリント基板を前記槽体上部に搬送する基板搬送手段と、前記プリント基板に対して前記溶融半田を噴流する半田ノズルを前記槽体の開口面に有する半田噴流手段と、この半田ノズルの噴流口近傍から窒素ガスを吐出するガスノズルを有する窒素ガス供給手段と、当該装置自体の動作を制御する制御部とを備えた部分半田付け装置において、
前記ガスノズル内部が、前記槽体内の溶融半田の液面に通ずるよう、前記ガスノズルの所定箇所に熱伝達口を設け、
前記制御部が、前記半田噴流手段の動作を制御して前記プリント基板に対する前記溶融半田の噴流を行う前に実行する機能として、前記半田ノズルの噴流口から前記溶融半田を所定量噴流させる前噴流機能と、この前噴流機能の実行後に前記半田ノズルの噴流口付近の前記溶融半田の液面を当該噴流口よりも下方に下げる液面引き下げ機能とを備えたことを特徴とする部分半田付け装置。 - 前記制御部が、前記半田噴流手段の動作を制御して前記プリント基板に対する前記溶融半田の噴流を行った後に実行する機能として、前記基板搬送手段の動作を制御して前記プリント基板を前記半田ノズルに対して上方に引き上げる基板引き上げ機能と、この基板引き上げ機能の実行時に前記窒素ガス供給手段の動作を制御して窒素ガスの供給を停止する窒素ガス供給停止機能とを備えたことを特徴とする請求項1記載の部分半田付け装置。
- 前記基板搬送手段の前記槽体の内底面に対向する側の所定箇所に、当該槽体の内底面方向に向かって突出する突出部材を設け、この突出部材の長さを、前記基板搬送手段が前記槽体の開口面に対して平行に移動する際に当該突出部材の先端部が前記半田ノズルの噴流口に当接する長さに形成したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の部分半田付け装置。
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