JP4394617B2

JP4394617B2 - ろう付け装置

Info

Publication number: JP4394617B2
Application number: JP2005256916A
Authority: JP
Inventors: 二紀増田; 純一小野崎; 浩司斉藤
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JP2006015409A

Description

本発明は、電磁誘導ポンプを用いたろう付け装置に関する。

図６は、従来の噴流式はんだ付け装置の全体構成を示し、装置カバー11のワーク搬入口12からワーク搬出口13にわたって、はんだ付けされる部品実装基板などのワークを搬送するためのワーク搬送コンベヤ14を設ける。

このワーク搬送コンベヤ14に沿って、発泡させたフラックスをワークに塗布するフラクサ15と、ワークを予加熱するプリヒータ16と、噴流ノズルより噴流させた溶融はんだによりワークにはんだ付けを行うはんだ槽17と、はんだ付け後のワークを冷却するファン18とを、順次配列する。

はんだ槽17内には一次噴流ノズル21a および二次噴流ノズル21b を設ける。一次噴流ノズル21a の上端開口部には多数の噴流孔を有する噴流板22を設ける。一次噴流ノズル21a は、噴流板22の噴流孔から不規則に噴出される多数の小さな一次噴流波Ｗ1 によりチップ部品の電極部などの隅々まで溶融はんだを供給し、また、二次噴流ノズル21b は静かな二次噴流波Ｗ2 によりはんだ付け部の整形を行う。

図７に示されるように、はんだ槽17は、噴流ノズル21a ，21b のノズル本体21の下側開口に圧送ダクト23を嵌入し、この圧送ダクト23の端部にポンプインペラ24を設ける。このポンプインペラ24に対して吸込口25とモータ駆動機構26とを設ける。

そして、ポンプインペラ24の回転により吸込口25から吸込まれた溶融はんだは、圧送ダクト23を経てノズル本体21に圧送され、ノズル本体21から噴流する噴流波となって、ワーク搬送コンベヤ14の搬送爪27により挟持されて搬送される部品実装基板などのワークＰの下面にはんだ付けを行う。噴流波の大部分は、そのまま、はんだ槽17内の溶融はんだ面28に戻り、ポンプインペラ24の吸込口25に循環する。

一方、直流式または交流式の電磁ポンプを用いたろう付け装置がある（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。

直流式の電磁ポンプは、錫などの導電性ろう材の移動通路と垂直に磁界を加え、かつ移動通路および磁界の両方に対し垂直方向に直流電流を供給することにより、移動通路内の導電性ろう材に推力を発生させるものである。

交流式の電磁ポンプは、導電性ろう材の移動通路に沿って平面的に誘導コイルを配列し、これらの誘導コイルに位相のずれた交流電流を供給することにより、導電性ろう材の移動通路内に移動磁界を生じさせ、移動通路内の導電性ろう材に電磁誘導による起電力を生じさせ、ろう材の起電力による電流が移動磁界の磁束の中で流れることにより、ろう材に推力を発生させるようにした電磁誘導ポンプである。
特公昭５１−４２５９０号公報（第２−３頁、図１−３）特公平２−３１６２８号公報（第２−３頁、図３）特公平３−６０５８１号公報（第１−２頁、図１）実公昭６３−１７５７２号公報（第１−２頁、図３）

従来のモータ駆動機構により回転させたポンプインペラより溶融はんだを圧送して噴流させる形式の噴流式はんだ付け装置は、構造的にはんだ槽の小形化に限界があり、はんだ量を現状以下に押さえることは困難である。

すなわち、はんだ酸化物がインペラ回転部に巻込まれないように、はんだ槽を深くする必要があり、これにより全体としてはんだ槽の容量が増加する。

一方、従来の電磁ポンプによりろう材を圧送して噴流させる形式のろう付け装置は、上記の噴流式はんだ付け装置に比べれば、ろう材量を減少させることが可能であるが、ワーク搬送方向に場所をとる構造である。

このため、従来の電磁ポンプ式ろう付け装置には、ワーク搬送方向に２台を順次併設して、噴流式はんだ付け装置のような一次噴流波と二次噴流波とにより２種類のろう付けを行うという技術思想が全く見られなかった。

また、単に従来の電磁ポンプ式ろう付け装置を一次用および二次用として２台併設した場合は、装置の表面積が２倍に増加して、場所をとるだけでなく、ろう材量も２倍必要となる。

特に、最近は、環境保護規制により鉛の含まれていないろう材（鉛フリーはんだと呼ばれている）を用いる要求が高まりつつあるが、この鉛フリーはんだは、通常の錫−鉛はんだよりも３〜１０倍も高価な材料（インジウムなど）であるため、可能な限りろう材量を低減する必要がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、場所をとらずに複数の噴流波を形成できるとともに、ろう材量を減少させることができる電磁ポンプ式のろう付け装置を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、複数の縦方向に設けられた板状の縦板部を備えたポンプ槽部を有するとともに、このポンプ槽部の上端から水平方向に拡大された噴流波形成槽部を有しろう材を収容する槽体と、前記複数の縦板部に沿って一つの槽体のポンプ槽部に設けられこの槽体内のろう材を各縦板部の内面に沿ってそれぞれ形成された複数のろう材上昇間隙の下端からポンプ槽部内にそれぞれ開口された吸込口より吸込んで上昇させ各ろう材上昇間隙の上端から噴流波形成槽部内にそれぞれ開口された吐出口に供給する複数の電磁誘導ポンプと、槽体のポンプ槽部内であって一の電磁誘導ポンプと他の電磁誘導ポンプとの間に上下方向の間隔をおいて配置されたろう材を溶融する複数のヒータと、電磁誘導ポンプの吐出口に設けられたろう材を噴流してワークをろう付けするノズルとを具備し、槽体の噴流波形成槽部は、ポンプ槽部の上端からワーク搬入側およびワーク搬出側の水平方向に拡大され、電磁誘導ポンプは、噴流波形成槽部の下側であってポンプ槽部のワーク搬入側およびワーク搬出側にてワーク搬送方向と平面視で直交する槽体の幅方向に配置されたものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のろう付け装置におけるノズルが、電磁誘導ポンプの上部に取外可能に設けられたものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のろう付け装置における電磁誘導ポンプが、逆転駆動可能に設けられたものである。

請求項１記載の発明によれば、槽体が、複数の縦板部を備えたポンプ槽部を有するとともに、ポンプ槽部の上端から水平方向に拡大された噴流波形成槽部を有するので、槽体のポンプ槽部を形成する複数の縦板部に沿って複数の電磁誘導ポンプを、それぞれ場所をとらずにコンパクトに組込むことができるとともに、これらの各電磁誘導ポンプの吐出口に設けられたノズルにより噴流波形成槽部内に異なる種類の噴流波を形成して、チップ部品などが高密度に表面実装されたプリント配線基板などに対しても信頼性の高いろう付けを行うことができる。また、一つの槽体のポンプ槽部を複数の電磁誘導ポンプにより共用して、複数の縦板部に沿って複数の電磁誘導ポンプを設けたから、複数の縦板部間を接近させて槽体内のポンプ槽部を噴流波形成槽部よりコンパクトに形成でき、すなわち、スペースに無駄の少ない槽体を形成でき、各ポンプで個別の槽体を使用する場合より、あるいはポンプ槽部を噴流波形成槽部と同幅に形成する場合より、水平方向に狭めた分、槽体内のろう材量を減少させることができ、特に鉛の含まれていない高価なろう材を用いる場合に適している。さらに、複数の電磁誘導ポンプの中間部にヒータを配置して共通使用することにより、ヒータ関連構造を簡単にできるとともに、槽体のろう材が循環されるポンプ槽部内に上下方向の間隔をおいて配置された複数のヒータにより、ヒータ稼働効率も向上できる。すなわち、上部の噴流波形成槽部内で噴流されたろう材は、ろう材上昇間隙の下端からポンプ槽部内にそれぞれ開口された吸込口に循環される際に、ポンプ槽部内に上下方向の間隔をおいて配置された複数のヒータと順次接触して効率的に熱を吸収できる。また、ろう材上昇間隙は、縦板部に沿って直線的に形成されており曲っていないため、しかも槽体の噴流波形成槽部は、ポンプ槽部の上端からワーク搬入側およびワーク搬出側の水平方向に拡大され、電磁誘導ポンプは、噴流波形成槽部の下側であってポンプ槽部のワーク搬入側およびワーク搬出側にてワーク搬送方向と平面視で直交する槽体の幅方向に配置されたから、各ノズルから噴流された噴流波の各波高の分布を槽体の幅方向に均一にすることが容易にできる。

請求項２記載の発明によれば、電磁誘導ポンプの上部にノズルを取外可能に設けたから、ノズルを取外して、ノズル自体のメンテナンスを容易に行える。

請求項３記載の発明によれば、電磁誘導ポンプにより、ろう材上昇間隙内のろう材を下方へ逆転駆動することができるので、下部の吸込口に詰った酸化物などを、逆噴射するろう材の逆洗作用によって極めて容易に除去することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図３を参照しながら説明する。

図１に示されるように、上面を開口した装置本体31の内部に、錫、インジウムなどの導電性のろう材32を収容する一つの槽体33を設ける。

この槽体33は、底板部34と、ワーク搬入側の下側に位置する第１の縦板部35と、ワーク搬出側の下側に位置する第２の縦板部36と、ワーク搬送方向に向って左右部に位置する図示されない縦板部とによりポンプ槽部37を形成するとともに、ワーク搬入側およびワーク搬出側の上側に位置する水平板部38，39と、縦板部41，42と、上縁部43，44と、ワーク搬送方向に向って左右部に位置する図示されない縦板部とにより、ポンプ槽部37の上端からワーク搬入側およびワーク搬出側の水平方向に拡大された噴流波形成槽部45を形成する。前記各縦板部は、縦方向に設けられた板状の部材である。

図３に示されるように、一つの槽体33に、ワーク搬送方向と平面視で直交する槽体33の幅方向に第１の電磁誘導ポンプ46と第２の電磁誘導ポンプ47とを設ける。第１の電磁誘導ポンプ46は、全体的に槽体33におけるワーク搬入側の第１の縦板部35に沿って上下方向に設け、第２の電磁誘導ポンプ47は、全体的に槽体33におけるワーク搬出側の第２の縦板部36に沿って上下方向に設ける。

第１の電磁誘導ポンプ46および第２の電磁誘導ポンプ47は、槽体33におけるワーク搬入側およびワーク搬出側の各縦板部35，36の外側面に、誘導コイル51の巻回された一次鉄心52を、縦板部35，36に密着させてそれぞれ配置し、各縦板部35，36の内側に、ろう材上昇間隙53を介して二次鉄心54をそれぞれ平行に配置したものである。

一次鉄心52は、両側の縦板部35，36に向って開口された多数の凹溝55を相互に向い合わせるようにして上下方向に配列し、その各凹溝55間に誘導コイル51を巻回している。

二次鉄心54の下端部には、ろう材上昇間隙53の下端からポンプ槽部37内に開口された吸込口56を形成する斜面部57を設け、上端部にノズル取付台部58，59を一体に設け、ノズル取付台部59の付け根部分に上方に向ってすなわち噴流波形成槽部45内に開口された吐出口61を形成している。

図２に示されるように、一次鉄心52および二次鉄心54は、多数の薄い鉄板を幅方向に積層して形成する。また、平板状に形成された二次鉄心54は、縦板部35，36との間にスペーサ62によりろう材上昇間隙53を形成し、またスペーサ62と反対側に取付けられた受板63との間に設けられたバネなどの押付け機構64により固定されている。

図１に戻って、一つの槽体33の中央部に、第１の電磁誘導ポンプ46と第２の電磁誘導ポンプ47との中間部に位置する、ろう材32を溶融するための複数のヒータ65を上下方向の間隔をおいて配置する。このヒータ65はワーク搬送方向と平面視で直交する幅方向（図１紙面に対し垂直方向）に長尺のシーズヒータである。

また、第１の電磁誘導ポンプ46および第２の電磁誘導ポンプ47の上部に、ろう材32を噴流させる第１のノズル66および第２のノズル67をそれぞれ取外可能に設ける。

すなわち、ワーク搬入側および搬出側の二次鉄心54のノズル取付台部58，59にそれぞれノズル取付板部68を固定し、これらのノズル取付板部68にそれぞれ第１のノズル66および第２のノズル67を着脱自在に嵌着する。

第１のノズル66は、上端の開口71に多数の噴流孔が穿設された噴流板72を取付け、この噴流板72によって、突起状に噴流して不規則に運動する多数の一次噴流波Ｗ1 を形成する。

第２のノズル67は、ワークＰの搬送方向と対向する方向に折曲された方向付板73と、この方向付板73の先端からワークＰの搬送方向と対向する方向に突設された方向付フィン74と、反対側に取付けられた逆Ｕ次形断面の案内板75とにより、ワークＰの搬送方向と対向する方向の滑らかな二次噴流波Ｗ2 を形成する。

次に、図１乃至図３に示された実施の形態の作用効果を説明する。

第１および第２の電磁誘導ポンプ46，47は、ろう材上昇間隙53に沿って上下方向に配列した誘導コイル51に３相交流などの位相のずれた交流電流を供給することにより、ろう材上昇間隙53内に移動磁界を生じさせ、ろう材上昇間隙53内の導電性ろう材32に電磁誘導による起電力を生じさせ、ろう材32の起電力による電流が移動磁界の磁束の中で流れることにより、ろう材32に上方への推力を発生させ、ろう材を上昇移動させる。

これにより、共通のヒータ65により溶融したろう材32は、各々の電磁誘導ポンプ46，47によりそれぞれの吸込口56から吸込まれ、槽体33のワーク搬入側および搬出側の縦板部35，36に沿ってろう材上昇間隙53を上昇し、それぞれの吐出口61から吐出し、第１のノズル66および第２のノズル67より一次噴流波Ｗ1 および二次噴流波Ｗ2 として噴流し、各噴流波に搬入され搬出されたワークＰの基板面実装部品を基板面にろう付けした後、噴流波形成槽部45に落下し、ポンプ槽部37に循環する。

そして、槽体33が、複数の縦板部35，36を備えたポンプ槽部37を有するとともに、このポンプ槽部37の上端から水平板部38，39により水平方向に拡大された噴流波形成槽部45を有するので、槽体33のポンプ槽部37を形成する複数の縦板部35，36に沿って複数の電磁誘導ポンプ46，47を、噴流波形成槽部45の下側に、それぞれ場所をとらずにコンパクトに組込むことができるとともに、これらの各電磁誘導ポンプ46，47の吐出口61に設けられたノズル66，67により噴流波形成槽部45内に異なる種類の一次噴流波Ｗ1 および二次噴流波Ｗ2を形成して、チップ部品などが高密度に表面実装されたプリント配線基板などに対しても信頼性の高いろう付けを行うことができる。

また、一つの槽体33のポンプ槽部37を複数の電磁誘導ポンプ46，47により共用して、複数の縦板部35，36に沿って複数の電磁誘導ポンプ46，47を設けたから、複数の縦板部35，36間を接近させて槽体33内のポンプ槽部37を噴流波形成槽部45よりコンパクトに形成でき、すなわち、スペースに無駄の少ない槽体33を形成でき、各ポンプで個別の槽体33を使用する場合より、あるいはポンプ槽部37を噴流波形成槽部45と同幅に形成する場合より、水平方向に狭めた分、槽体33内のろう材量を減少させることができ、特に鉛の含まれていない高価なろう材を用いる場合に適している。

さらに、複数の電磁誘導ポンプ46，47の中間部にヒータ65を配置して共通使用することにより、ヒータ関連構造を簡単にできるとともに、槽体33のろう材が循環されるポンプ槽部37内に上下方向の間隔をおいて配置された複数のヒータ65により、ヒータ稼働効率も向上できる。

すなわち、上部の噴流波形成槽部45内で噴流されたろう材は、ろう材上昇間隙53の下端からポンプ槽部37の下部内に開口された吸込口56に循環される際に、ポンプ槽部37内に上下方向の間隔をおいて配置された複数のヒータ65と順次接触して効率的に熱を吸収できる。

ろう材上昇間隙53は、縦板部35，36に沿って直線的に形成されており曲っていないため、しかも槽体33の噴流波形成槽部45は、ポンプ槽部37の上端からワーク搬入側およびワーク搬出側にそれぞれ設けられた水平板部38,39により水平方向に拡大され、複数の電磁誘導ポンプ46,47は、噴流波形成槽部45の下側であってポンプ槽部37のワーク搬入側およびワーク搬出側にて、図３に示されるようにワーク搬送方向と平面視で直交する槽体33の幅方向に配置されたから、各ノズルから噴流された一次噴流波Ｗ1 および二次噴流波Ｗ2 の各波高の分布を、槽体33の幅方向（図１紙面に対し垂直方向）に均一にすることが容易にできる。

突起状の不規則に運動する一次噴流波Ｗ1 は、高密度実装基板の微小部品間隙にも確実に侵入して、全てのろう付け部にて良好な濡れ性を確保し、また、基板進行方向に対向する円弧状に成形された滑らかな二次噴流波Ｗ2 は、過剰なろう付けを整形して、所謂ブリッジやつららなどのろう付け不良を防止できる。

第１のノズル66および第２のノズル67は、必要に応じて二次鉄心側のノズル取付板部68から取外して、ノズル66，67自体のメンテナンスや、電磁誘導ポンプ46，47のろう材上昇間隙53内の清掃などを行うことができる。

すなわち、各電磁誘導ポンプ46,47の吸込口56からろう材上昇間隙53を経て吐出口61に至る通路の延長上に第１のノズル66または第２のノズル67をそれぞれ取外可能に配置したから、第１のノズル66または第２のノズル67を取外すと、二次鉄心54の吐出口61が上側に開放されるため、それらの吐出口61より吸込口56に至るまで、ろう材上昇間隙53内に細長い棒材または板材を挿入すれば、ろう材上昇間隙53の清掃などのメンテナンスを容易に行える。

底板部34の近傍に位置する吸込口56は、酸化物などが浮遊するろう材32の表面より十分な深さにあるため、吸込口56への酸化物などの巻込みが生じにくい利点を有しているが、仮に、この吸込口56に酸化物などが詰まった場合でも、ろう材上昇間隙53内に挿入した細長い棒材などにより酸化物などを簡単に除去することができ、二次鉄心54などを分解する必要がない。

さらに、誘導コイル51に供給する３相交流電流の位相を逆転させることにより、ろう材上昇間隙53内のろう材32を下方へ逆転駆動することができるので、下部の吸込口56に詰った酸化物などを、逆噴射するろう材の逆洗作用によって極めて容易に除去することもできる。

なお、ろう材上昇間隙53は、図示された各実施形態では鉛直に形成されているが、鉛直に近い状態であれば多少は傾斜していてもよい。

次に、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、図４に示されるように、ワークＰの搬送方向は、槽体33に対し平面的に見て斜めの方向に設けても良い。さらに、図５は、槽体33を形成する第１の縦板部35および反対側の第２の縦板部に沿って斜め上下方向に第１の電磁誘導ポンプ85および第２の電磁誘導ポンプ（図示せず）を設けた実施形態を示す。この場合は、第１および第２の縦板部の内側に設けられたろう材上昇間隙および二次鉄心も斜め上下方向に設ける。

なお、本発明の利用は、プリント配線基板に高密度に表面実装されたチップ部品などを、鉛の含まれていないろう材によりろう付けする場合のみに限られるものではなく、鉛の含まれているはんだ材により基板と部品とをはんだ付けする場合にも適用できる。

本発明に係るろう付け装置の一実施の形態を示す断面図である。図１のII−II線断面図である。図１に示されたろう付け装置の平面図である。本発明に係るろう付け装置の他の実施の形態を示す平面図である。本発明に係るろう付け装置のさらに別の実施の形態を示す正面図である。従来の噴流式はんだ付け装置を示す概略図である。従来の噴流式はんだ付け装置におけるはんだ槽の断面図である。

32 ろう材
33 槽体
35，36 縦板部
37 ポンプ槽部
45 噴流波形成槽部
46，47 電磁誘導ポンプ
53 ろう材上昇間隙
56 吸込口
61 吐出口
65 ヒータ
66，67 ノズル
Ｐワーク

Claims

複数の縦方向に設けられた板状の縦板部を備えたポンプ槽部を有するとともに、このポンプ槽部の上端から水平方向に拡大された噴流波形成槽部を有しろう材を収容する槽体と、
前記複数の縦板部に沿って一つの槽体のポンプ槽部に設けられこの槽体内のろう材を各縦板部の内面に沿ってそれぞれ形成された複数のろう材上昇間隙の下端からポンプ槽部内にそれぞれ開口された吸込口より吸込んで上昇させ各ろう材上昇間隙の上端から噴流波形成槽部内にそれぞれ開口された吐出口に供給する複数の電磁誘導ポンプと、
槽体のポンプ槽部内であって一の電磁誘導ポンプと他の電磁誘導ポンプとの間に上下方向の間隔をおいて配置されたろう材を溶融する複数のヒータと、
電磁誘導ポンプの吐出口に設けられたろう材を噴流してワークをろう付けするノズルとを具備し、
槽体の噴流波形成槽部は、ポンプ槽部の上端からワーク搬入側およびワーク搬出側の水平方向に拡大され、
電磁誘導ポンプは、噴流波形成槽部の下側であってポンプ槽部のワーク搬入側およびワーク搬出側にてワーク搬送方向と平面視で直交する槽体の幅方向に配置された
ことを特徴とするろう付け装置。
ノズルは、電磁誘導ポンプの上部に取外可能に設けられた
ことを特徴とする請求項１記載のろう付け装置。
電磁誘導ポンプは、逆転駆動可能に設けられた
ことを特徴とする請求項１または２記載のろう付け装置。