JP4463864B2 - はんだ付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ付け装置に関し、例えば、電子回路基板のフローはんだ付けにおいて、水を溶媒とするフラックスが塗布された電子回路基板の水分を除去し、はんだ付けを行うはんだ付け装置に関するものである。

従来の電子回路基板のはんだ付け装置は、フラックスを塗布するフラクサー、塗布されたフラックスの活性作用を発揮させるための加熱装置、はんだ付け面に溶融はんだを付着させるための噴流はんだ槽、はんだ付けされた基板を冷却させるための冷却機から構成されており、この装置の使用により、フローはんだ付けが行われてきた。

ここで使用されているフラックスは、ロジンや活性剤などの固形成分を溶剤に溶解させたものであり、発泡フラクサーやスプレーフラクサーにて電子回路基板のはんだ付け面に塗布する。塗布されたフラックスは、１００〜１５０℃の状態におかれるよう加熱されるにより溶剤が蒸発する。又、この状態において活性剤の作用を発揮させることによって電子回路基板のはんだ付け面部を洗浄することができる。この加熱がなければ、はんだ付け面部の洗浄はなされず、噴流はんだ槽の溶融はんだに接触させても良好なはんだ接合面を得ることができない。

前述のフラックスの溶剤には、イソプロピルアルコールなどのアルコール類が使用されている。しかしながら、アルコールのような溶剤（揮発性有機化合物 Volatile Organic Compounds：ＶＯＣ）は大気中に放出されると、紫外線などにより分解されラジカルを形成し、光化学スモッグなどの発生原因となることから、ＶＯＣの量を減らした、又は、用いないフラックスが開発されている。

図１２は、特許文献１に記載されたはんだ付け装置の構成を示した図である。図１２に示すように、はんだ付け装置２００は、フラクサー１，第１加熱装置２，第２加熱装置３，噴流はんだ槽４，冷却機５が、図示しない電子回路基板を運搬するコンベア８の進行方向Ａに沿って順次配設された構成を有する。なお、第２加熱装置３、噴流はんだ漕４及び冷却機５は、一つの装置の中に一体となって収納されている。

図１２に示すはんだ付け装置２００を利用した水を溶媒とするフラックスに対応したフローはんだ付け方法が、特許文献１には記載されている。はんだ付け装置２００では、フラクサー１で電子回路基板に塗布された、水を溶媒とするフラックスの水分の除去方法として、遠赤外線と熱風を併用した第１加熱装置２を利用している。つまり、第１加熱装置２はフラクサー１で電子回路基板に塗布された水分を効率よく除去する役割をしている。

第１加熱装置２を通過した電子回路基板においては、第２加熱装置３によりフラックスの活性作用が発揮させられる。第２加熱装置３を通過した電子回路基板は噴流はんだ槽４において、はんだ付け面に溶融はんだが接触させられ、はんだ付けがなされる。はんだ付け後、電子回路基板は冷却機５にて冷却される。これらの工程を経て、はんだ付けが完了される。

又、図１３は特許文献１に記載されたはんだ付け装置の別の構成を示した図である。図１３に示すように、はんだ付け装置３００は、フラクサー１と第２加熱装置３との間に、真空乾燥装置６を備えた構成を有する。

このはんだ付け装置３００を利用した水を溶媒とするフラックスに対応したフローはんだ付け方法について記載されている。このはんだ付け装置３００では、フラクサー１で塗布された水を溶媒とするフラックスの水分の除去方法として、真空乾燥装置６を用いている。真空乾燥装置６は、水を溶媒とするフラックスが塗布された図示しない電子回路基板をチャンバー６ａ内に入れ、減圧下にさらすことで、水の沸点を下げて、水分を除去することを利用したものである。真空乾燥装置６による処理後の電子回路基板においては、第２加熱装置３により、塗布されたフラックスの活性作用が発揮させられる。第２加熱装置３を通過した電子回路基板は噴流はんだ槽４ではんだ付け面に溶融はんだが接触させられ、はんだ付けがなされる。はんだ付け後、電子回路基板は冷却機５にて冷却される。これらの工程を経て、はんだ付けが完了される。
特開２００５−２０３５８２号公報

しかしながら、上記従来のはんだ付け装置及びはんだ付け方法には、以下のような問題があった。

前述の図１２に示している構成では、第１加熱装置２に遠赤外線と熱風を併用したものが利用されている。フラクサー１で水を溶媒とするフラックスを塗布された電子回路基板は、第１加熱装置２内で、水分の乾燥に効果のある熱風によりフラックスに含まれる水分が完全に乾燥除去されるまで加熱される必要がある。

ところがこの場合、電子回路基板に付着している水分を完全に飛ばすために電子回路基板の温度を所望の温度にまで上昇させるには１２０秒ほどの時間がかかる。

一方で、付着している水分を完全に飛ばそうとして、電子回路基板を長い時間第１加熱装置２に停滞させ過ぎると、電子回路基板上にある弱耐熱部品の温度が耐熱温度以上に上昇してしまい、部品が壊れてしまう恐れがある。

したがって、水を溶媒とするフラックスの水分を完全に除去できるまで電子回路基板を第１加熱装置２に投入し続けることは実際には困難であるということになる。この問題は、最終的には、図１２の従来のはんだ付け装置２００及びはんだ付け方法の実際の使用によれば、はんだ付け前の電子回路基板にフラックスの水分が残るという課題を生じさせる。

第１加熱装置２で電子回路基板の水分を完全に除去することができなかった場合は、第２加熱装置３で加熱し、電子回路基板を高温の噴流はんだ槽４の溶融はんだに接触させても良好なはんだ接合面を得ることができない。水分が十分に除去できない場合は、第２加熱装置３においてフラックス成分の活性を十分に発揮させることができず、基板表面の酸化物を除去することができないためである。すなわち、電子回路基板に濡れ上がり不足の不良が生じる。

さらに、第２加熱装置３において、水を溶媒とするフラックスの水分を十分に除去できなければ、噴流はんだ槽４での急激な温度上昇により、除去できなかった水分が蒸発し、はんだを飛び散らせることによって、はんだボール不良が生じることになる。

上述の、電子回路基板にフラックスの水分が残ってしまうという課題は特に、電子回路基板のガス抜き孔や部品が挿入された孔と電子部品のリードの隙間に水の膜を張ってしまうなどの現象として見受けられた。

又、前述の図１３に示しているはんだ付け装置３００の構成では、乾燥装置に真空乾燥装置６を用いている。この真空乾燥装置６は、水が減圧下において沸点が下がることを利用している。この構成を用いた場合には、フラクサー１で水を溶媒とするフラックスを塗布した後、電子回路基板を基板毎に真空乾燥装置６のチャンバー内で減圧する。

ところがこの場合、前工程のフラクサー１による工程と、後工程の第２加熱装置３とのインライン化、すなわちコンベア８上における作業として行うことが困難である。

なぜなら、フラクサー１の工程終了後、電子回路基板を一度、ライン上から取り外し、真空乾燥装置６へ投入後に、減圧作業，減圧保持，常圧へ戻すなどの作業が必要となり、電子回路基板の水分を完全に除去するまでに、最低でも６００秒ほどの時間がかかるからである。したがって、図１２に示している構成と同様、水を溶媒とするフラックスの水分を完全に除去できるまで電子回路基板を真空乾燥装置６に投入し続けることは実際には困難ということになる。したがって、図１２に示している構成と同様、図１３の従来のはんだ付け装置及びはんだ付け方法の実際の使用によっても、はんだ付け前の電子回路基板にフラックスの水分が残るという課題を生じさせる。

本発明は、前記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、はんだ付け前の電子回路基板にフラックスの水分が残らないようにして使用することができる、はんだ付け装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の本発明は、
電子回路基板を搬送する搬送路と、
前記電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布するフラクサーと、
前記電子回路基板を加熱する第１加熱装置と、
前記第１加熱装置の処理後の前記電子回路基板に付着している水分を取り除く水分除去装置と、
前記電子回路基板を加熱して、前記フラックスが活性化作用を発揮する温度に保つ第２加熱装置と、
前記電子回路基板に溶融はんだを付着させる噴流はんだ槽と、
前記電子回路基板を冷却する冷却機とを備えたはんだ付け装置であって、
前記フラクサー、前記第１加熱装置、前記水分除去装置、前記第２加熱装置、前記噴流はんだ槽、及び前記冷却機は、前記搬送路に沿って順次配設され、
前記水分除去装置は、
前記電子回路基板の電子部品が配置された電子部品配置面に気体を吹き付ける気体吹きつけ部と、
前記はんだ付け面の側から水分を吸引する吸引部とを有し、
前記気体吹きつけ部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第１枠体を含む蓋状の第１治具を有し、
前記吸引部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第２枠体を含む盆状の第２治具を有し、
前記水分除去装置は、前記電子回路基板を、前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態で、前記気体吹きつけ部及び前記吸引部を動作させ、
前記第１治具は、前記電子部品配置面に対向する面に設けられた弾性部材を有し、
前記水分除去装置が、前記電子回路基板を前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態において、前記弾性部材は前記電子部品の上端と接触している、はんだ付け装置である。

また、第２の本発明は、
電子回路基板を搬送する搬送路と、
前記電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布するフラクサーと、
前記電子回路基板を加熱する第１加熱装置と、
前記第１加熱装置の処理後の前記電子回路基板に付着している水分を取り除く水分除去装置と、
前記電子回路基板を加熱して、前記フラックスが活性化作用を発揮する温度に保つ第２加熱装置と、
前記電子回路基板に溶融はんだを付着させる噴流はんだ槽と、
前記電子回路基板を冷却する冷却機とを備えたはんだ付け装置であって、
前記フラクサー、前記第１加熱装置、前記水分除去装置、前記第２加熱装置、前記噴流はんだ槽、及び前記冷却機は、前記搬送路に沿って順次配設され、
前記水分除去装置は、
前記電子回路基板の電子部品が配置された電子部品配置面に気体を吹き付ける気体吹きつけ部と、
前記はんだ付け面の側から水分を吸引する吸引部とを有し、
前記気体吹きつけ部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第１枠体を含む蓋状の第１治具を有し、
前記吸引部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第２枠体を含む盆状の第２治具を有し、
前記水分除去装置は、前記電子回路基板を、前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態で、前記気体吹きつけ部及び前記吸引部を動作させ、
前記第１治具は、前記電子部品配置面に対向する面に設けられた第１隔壁を有し、
前記気体吹きつけ部から導入される気体は、前記第１隔壁によって区切られた各部分を通過する、はんだ付け装置である。

また、第３の本発明は、
前記第１隔壁は、前記電子回路基板上に配置された前記電子部品又は前記電子回路基板上に設けられた孔の位置、形状及び大きさに対応した形状を有する、上記第２の本発明のはんだ付け装置である。

また、第４の本発明は、
電子回路基板を搬送する搬送路と、
前記電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布するフラクサーと、
前記電子回路基板を加熱する第１加熱装置と、
前記第１加熱装置の処理後の前記電子回路基板に付着している水分を取り除く水分除去装置と、
前記電子回路基板を加熱して、前記フラックスが活性化作用を発揮する温度に保つ第２加熱装置と、
前記電子回路基板に溶融はんだを付着させる噴流はんだ槽と、
前記電子回路基板を冷却する冷却機とを備えたはんだ付け装置であって、
前記フラクサー、前記第１加熱装置、前記水分除去装置、前記第２加熱装置、前記噴流はんだ槽、及び前記冷却機は、前記搬送路に沿って順次配設され、
前記水分除去装置は、
前記電子回路基板の電子部品が配置された電子部品配置面に気体を吹き付ける気体吹きつけ部と、
前記はんだ付け面の側から水分を吸引する吸引部とを有し、
前記気体吹きつけ部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第１枠体を含む蓋状の第１治具を有し、
前記吸引部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第２枠体を含む盆状の第２治具を有し、
前記水分除去装置は、前記電子回路基板を、前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態で、前記気体吹きつけ部及び前記吸引部を動作させ、
前記第２治具は、前記はんだ付け面に対向する面に設けられた第２隔壁を有し、
前記吸引部から導入される水分は、前記第２隔壁によって区切られた各部分を通過し、
前記第２隔壁は、前記電子回路基板上に配置された前記電子部品のリード又は前記電子回路基板上に設けられた孔の位置、形状及び大きさに対応した形状を有する、はんだ付け装置である。

本発明によれば、はんだ付け前の電子回路基板にフラックスの水分が残らないようにして使用することができる、という効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるフローはんだ付け装置の構成を示した図である。ここで、従来例を示す図１２，図１３において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。

図１に示すように、本実施の形態１のはんだ付け装置１００は、それぞれ独立して配置されたフラクサー１，第１加熱装置２，及び水分除去装置７、並びに、一つの装置の中に一体となって収納された第２加熱装置３，噴流はんだ槽４，及び冷却機５から構成される。

本実施の形態１にて使用するフラクサー１は、スプレーノズルによりフラックスを噴霧するタイプのフラクサーであり、第１加熱装置２は、遠赤外線乾燥装置及び熱風乾燥装置，を有し、遠赤外線と熱風を併用した遠赤外線熱風乾燥装置である。

又、水分除去装置７は、第１加熱装置２で処理した後の電子回路基板９を、その表面と裏面から挟み込むように配置された第１治具１０及び第２治具１１を有する。

ここで図２（ａ）は本実施の形態１の電子回路基板に設けられた孔や装着された電子部品に合わせた第１治具と、同様に電子回路基板の孔や電子部品のリードに合わせた第２治具から構成される水分除去装置を説明するための図である。

図２（ａ）に示すように、第１治具１０は、電子回路基板９の縁部を囲むように設けられた蓋状の形状を有し、その内部は、電子回路基板９の表面に設けられた孔や電子回路基板９に装着された電子部品の位置、形状及び大きさに対応した隔壁１０ｅが設けられている。隔壁１０ｅ又は第１治具１０の縁とで形成された空間内に、電子回路基板９に設けられた孔、又は装着された電子部品が嵌り込む。当該空間の一例として、電子回路基板９に装着された電子部品本体９ａに対応した凹部１０ａを示すが、図示する他の部分も同様の構成を有する。又、凹部１０ａの天井部分には、開口部１０ｂから、他の凹部にも接続された連通路１０ｃを介して外気を導入可能な孔１０ｄが設けられている。

一方、第２治具１１は、電子回路基板９の縁部を囲むように設けられた盆状の形状を有し、その内部は、電子回路基板９の裏面に設けられた孔や当該裏側から露出した電子部品のリードの位置、形状及び大きさに対応した隔壁１１ｅが設けられている。隔壁１１ｅ又は第２治具１１の縁とで形成された空間内に、電子回路基板９の裏面から露出した孔やリードが嵌り込む。当該空間の一例として、電子回路基板９に装着された電子部品本体９ａから伸びるリード９ｂに対応した凹部１１ａを示すが、図示する他の部分も同様の構成を有する。又、凹部１１ａの底面部分には、連通路１１ｃを介して外気や水分を開口部１１ｂから吸引するための孔１１ｄが設けられている。

本実施の形態１に用いた第２加熱装置３は、赤外線乾燥装置及び熱風乾燥装置を有し，赤外線と熱風を併用した赤外線熱風乾燥装置であり、噴流はんだ槽４は、１次噴流ノズルと２次噴流ノズルとから構成されており、内部には溶融はんだが入れられている。又、冷却機５は、プロペラ型の送風機が取り付けられており、噴流はんだ槽４との接触により高温となった電子回路基板９に冷風を吹き付けることにより電子回路基板９を冷却するものである。

以上の構成において、はんだ付け装置１００は本発明のはんだ付け装置に相当する。又、コンベア８は本発明の搬送路に相当し、フラクサー１は本発明のフラクサーに相当し、第１加熱装置２は本発明の第１加熱装置に相当し、水分除去装置７は本発明の水分除去装置に相当し、第２加熱装置３は本発明の第２加熱装置に相当し、噴流はんだ漕４は本発明の噴流はんだ漕に相当し、冷却機５は本発明の冷却機に相当する。又、電子回路基板９は本発明の電子回路基板に相当する。

又、水分除去装置７の第１治具１０は本発明の気体吹きつけ部の第１枠体を含む第１治具に相当し、第２治具１１は本発明の吸引部の第２枠体を含む第２治具に相当する。又、隔壁１０ｅは本発明の第１隔壁に相当し、隔壁１１ｅは本発明の第２隔壁に相当する。

以下、図面を参照しながら本実施の形態１におけるはんだ付け装置の動作を説明するととともに、本発明のはんだ付け方法の一実施の形態であるフローはんだ付け方法を説明する。図１に示すように、フラクサー１，第１加熱装置２，水分除去装置７，第２加熱装置３，噴流はんだ槽４，冷却機５が順次配設されている。各装置間をインライン構成とするコンベア８がフラクサー１から冷却機５へ図中矢印Ａの方向に走行しており、電子回路基板９を搬送するようになっている。

コンベア８に搭載された電子回路基板９は矢印Ａの方向に搬送され、フラクサー１で電子回路基板９の裏面（本発明のはんだ付け面に相当）からスプレーノズルにより水を溶媒とするフラックスが噴霧される。

フラクサー１を通過後、第１加熱装置２に搬送され、１００〜２９０℃の熱風により電子回路基板９を加熱することにより電子回路基板９のフラックス塗布面の水分を乾燥させる。

第１加熱装置２の通過後、水分除去装置７に投入された電子回路基板９は、コンベア８上で一旦停止させる。そして図２（ｂ）に示している形で、電子回路基板９に設けられた孔や電子回路基板９の第１面側に装着された電子部品に合わせた第１治具１０と、電子回路基板９に設けられた孔や電子回路基板９の第２面側で装着された電子部品のリードに合わせた第２治具１１により、電子回路基板９の表面（本発明の電子部品配置面に相当）と裏面から電子回路基板９を挟み込む。このとき、第１治具１０及び第２治具１１は電子回路基板９を搬送するコンベア８ごと電子回路基板９を挟み込む。

この第１治具１０と第２治具１１により両面が挟み込まれた電子回路基板９においては、凹部１０ａに嵌り込んだ電子部品本体９ａ他の、実装された個々の電子部品に対して、水分除去装置７のノズル（図示せず）を介し、第１治具１０の開口部１０ｂ、連通路１０ｃ及び孔１０ｄを経由した加圧気体が吹き付けられる。この吹き付けにより飛散した水分は、第２治具１１の孔１１ｄ、連通路１１ｃ及び開口部１１ｂを経由して減圧手段（図示せず）により吸引される。なお、気体としては任意の種類を用いてよいが、安価に利用できる空気、フラックスと反応しにくい窒素等が望ましい。又、気体の温度は室温でもよいし、５０℃〜１５０℃程度の温風であってもよい。

第１治具１０と第２治具１１で挟み込まれた電子回路基板９は、第１治具１０から、０．１〜２．０ＭＰａの加圧気体が吹き付けられ、加圧気体の吹き付けにより飛散したフラックス及びその水分は、−９０〜−８０ｋＰａの吸引力で第２治具１１より吸引され回収される。このときの水分除去装置７の処置は３０秒で完了した。なお、第１治具の、図中矢印Ａに沿った両端、すなわち電子回路基板９の前後においては、カーテン部材を設けて、第１治具１０からの加圧気体が外部に漏れ出さないようにしてもよい。

図３を参照して、水分除去装置７の動作中における、凹部１０ａ及び凹部１１ａで形成された空間内に配置された電子部品の状態を説明する。図３に示すように、孔１０ｄから吹き込まれる加圧気体２０ａの作用により、図中実線及び破線で示すように、電子部品本体９ａは当該空間内部で揺動する。同様に、電子回路基板９に設けられた、電子部品９ａが挿入された孔９ｃ内においてもリード９ｂが揺動する。これにより、電子部品が挿入された孔９ｃと電子部品本体９ａ又はリード９ｂとの隙間に残存している水の膜も、孔９ｃから凹部１１ａに向かう液滴２０ｂとして吹き飛ばされる。液滴２０ｂは凹部１１ａの孔１１ｄを通じて、連通路１１ｃから外部へ吸い出される。

水分除去装置７により電子回路基板９に設けられた孔や電子回路基板９に装着された電子部品の隙間にある水分が除去された電子回路基板９は、第２加熱装置３において、電子回路基板９を１００〜１５０℃の熱風で加熱される。水分が除去されているため、フラックスの活性力は十分に発揮され、塗れ上がり不足は生じない。第２加熱装置を搬出した後、電子回路基板９は噴流はんだ槽４に運ばれ、噴流している溶融はんだに接触することで溶融はんだが付着する。ここでも、水分は除去されているため、はんだボール不良は生じない。

溶融はんだが付着した電子回路基板９は、冷却機５に搬送され、ここで冷風が吹き付けられて、溶融状態ではんだ付け部分に付着したはんだを凝固させるとともに、溶融はんだ槽での溶融はんだとの接触により高温となった電子回路基板９を冷却して、はんだ付けが終了する。

このように、本発明の実施の形態１のはんだ付け装置によれば、電子回路基板９に残留した水分を、加圧気体を用いて確実かつ短時間で除去可能な水分除去装置７を設けたことにより、コンベア８上に電子回路基板９を搬送させた状態ではんだ付けの各工程を実施することが可能となる。

（実施の形態２）
上記本発明の実施の形態１によるはんだ付け装置は、第１治具１０からの加圧気体の吹き付けによって電子回路基板９に装着されている電子部品を揺動させることで電子回路基板９の孔や電子回路基板９と装着された電子部品の隙間にある水分を取り除くものである。

しかしながら、揺動によって電子部品が影響を受ける場合がある。例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の、微細、精密な可動部分を含む電子部品の場合、揺動の影響による損傷、動作不良が想定される。

本実施の形態２によるはんだ付け装置は、そのような、揺動することが好ましくない種類の電子部品にも対応できるようにしたものである。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の実施の形態２によるはんだ付け装置の水分除去装置７の内部構成を示す図である。ただし図２と同一又は相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施の形態２の水分除去装置７は、第１治具１０に代えて、第１治具１２を備えている。

図４（ａ）に示すように、第１治具１２は、実施の形態１の第１治具１０の構成において、加圧気体が噴出する孔１０ｄが設けられた面に金属性のバネ１３ａを設け、バネ１３ａの先端にシリコンゴム、天然ゴムその他の軟質材料で作成された保護部１３ｂを備えた構成を有する。

それぞれの保護部１３ｂは、図４（ｂ）に示す第１治具１２と第２治具１１とが電子回路基板９を両面から挟み込んだ状態において、電子部品の上部に接触するような長さに調整されている。

ここで図４（ｃ）は、第１治具１２及び第２治具１１内に挟み込まれた電子回路基板９の要部拡大図である。図４（ｃ）に示すように、保護部１３ｂは電子部品本体９ａの上部に当接し、かつバネ１３ａの弾性力を電子部品本体９ａに印加する。これにより、電子部品は、第１治具１２及び第２治具１１に対して静止した位置で保持される。なお、保護部１３ｂは軟質材料で作成されているため、電子部品本体９ａの表面を傷つけることはない。

さらに、第１治具１２においては、各電子部品が嵌り込む凹部１０ａ′を形成するための隔壁１０ｅ′は第１治具１０の隔壁１０ｅよりも薄いものとした。これにより凹部１０ａ′は実施の形態１の凹部１０ａよりも幅広となり、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、各電子部品は隔壁１０ｅ′他の隣接する壁面に対して十分離れた距離で配置される。

本実施の形態２では、上記の構成に加えて、電子回路基板９の搬送方向における、第１治具１２及び第２治具１１と電子回路基板９との位置を可変するようにしている。すなわち、図５に示すように、水分除去装置７において、第１治具１２及び第２治具１１の外側には、それぞれ空気圧又は油圧による駆動力を発生する駆動機構７ａ及び７ｃによって図中矢印Ｂに沿って伸縮するシリンダ７ｂ及び７ｄが設けられており、第１治具１２及び第２治具１１はシリンダ７ｂ及び７ｄの伸縮に応じて、コンベア８に沿って平行移動する。

以上の構成において、第１治具１２は本発明の第１治具に相当し、隔壁１０ｅ′は本発明の第１隔壁に相当する。又、駆動機構７ａ及び７ｃ、並びにシリンダ７ｂ及び７ｄは本発明の装置位置変更部に相当する。

以上のような構成を有する本実施の形態２の動作は、次の通りである。

図６（ａ）に示すように、第１治具１２及び第２治具１１を図中矢印Ｃ方向、すなわちコンベア８の後退方向に向かってシフトさせる。この場合、電子部品本体９ａは第一治具１２の保護部１３ｂによって固定されているため第１治具１２のシフトに連れて移動する。このとき、電子回路基板９の孔９ｃ内に挿入された電子部品本体９ａから伸びるリード９ｂは位置に偏りを生じ、シフト方向の反対側、すなわち図中右側に空隙９ｄを生じさせる。電子回路基板９の孔や電子回路基板９と装着された電子部品の隙間にある水分は、当該隙間が空隙９ｄとして広げられることで、膜の状態が壊れて、一部は第２治具１１の凹部１１ａ′に滴下したり、電子回路基板９の表面に移動したりする。

この状態で、実施の形態１と同様に、加圧気体の吹き付け動作を行うと、空隙９ｄに近傍に吹き込まれる加圧気体によって、空隙９ｄの水分は容易に電子回路基板９から飛散し、第２治具１１の凹部１１ａ′から吸引される。

更に、図６（ｂ）に示すように、第１治具１２及び第２治具１１を図中矢印Ｄ方向、すなわちコンベア８の前進方向に向かってシフトさせる。この場合、電子回路基板９の孔９ｃ内に挿入された電子部品本体９ａから伸びるリード９ｂは位置に偏りを生じ、シフト方向の反対側、すなわち図中左側に空隙９ｅを生じさせる。この状態で、実施の形態１と同様に、加圧気体の吹き付け動作を行うと、空隙９ｅに近傍に吹き込まれる加圧気体によって、空隙９ｅの水分は容易に電子回路基板９から飛散され、第２治具１１側に回収される。

以上のように、本実施の形態２のはんだ付け装置においては、第１治具１２が電子部品を電子回路基板９に固定させておき、第１治具１２及び第２治具１１と電子回路基板９との位置を変えながら加圧気体の吹きつけ動作を行うことで、電子部品を揺動させることなく、電子回路基板９の孔や電子回路基板９と装着された電子部品の隙間にある水分を取り除くことが可能となる。

特に図６（ａ）と図６（ｂ）の動作を繰り返し行うことにより、隙間から場所を変えて回り込む水分を確実に飛散させることができる。

なお、上記実施の形態２の場合、電子部品点数に合わせて配置することから、複数の種類のバネ１３ａ及び保護部１３の組み合わせを電子回路基板９の種類に合わせて取り付ける必要があり、段取り換えの度に治具を交換しなければならず、生産性を低下させる恐れがある。

そこで、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、電子部品を第１治具に対して静止させるためのバネ１３ａ及び保護部１３ｂの代わりに、スポンジ１４を付けた第１治具１５を用いてもよい。スポンジ１４は、天然ゴム、シリコンゴム、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリエチレン等の材料を用いればよく、これにより、バネ１３ａ及び保護部１３ｂ双方の構成を単一材料の部材によって実現することができる。なお、これらスポンジ１４に用いる材料は、全て保護部１３ｂの材料として用いてもよい。

図７（ａ）〜（ｃ）に示す構成による水分除去装置７を作成し、はんだ付け装置を構成して、加圧気体を吹き付けた際の電子部品の動きと電子回路基板９に付着している水分の除去状態について観察したところ、完全に水分が除去された。

なお、上記の説明においては、電子部品を第１治具１２に対して静止させた状態で、第１治具１２及び第２治具１１の双方を電子回路基板９に対して移動させる構成としたが、第１治具１２のみを電子回路基板９に対して移動させる構成としてもよい。この場合駆動機構７ｃ及びシリンダ７ｄは省略した構成とすることができる。又、駆動機構７ａ、７ｃ及びシリンダ７ｂ、７ｄに代えて、電磁気で駆動するアクチュエータとして第１治具１２、第２治具１１を移動させる構成としてもよい。又、駆動機構、シリンダを省略して、コンベア８を動かして電子回路基板９を動かすようにしてもよい。

更に、第１治具１２及び第２治具１１を電子回路基板９に対して静止させた構成としてよい。

図８（ａ）（ｂ）にそのような構成の一例を示す。ただし図２、図４と同一又は相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

図８（ａ）に示す第１治具１６は、実施の形態２の第１治具１２の構成において、加圧気体の吹きかけ機構を二重化したものである。具体的には、凹部１０ａに、孔１０ｄと異なる位置に孔３０ｄを設け、各孔３０ｄは、連通路１０ｃと独立した連通路３０ｃによって連通する。連通路３０ｃと連通路１０ｃとは、三方弁３０ｂに接続され、外部から加圧気体が導入される主経路３０ａに接続される。三方弁３０ｂは主経路３０ａから導入される加圧気体を、連通路３０ｃ又は連通路１０ｃのいずれか一方に導入されるよう選択的な切換を行う。

このような構成としたことにより、図８（ｂ）に示すように第１治具１６及び第２治具１１にて電子回路基板９を両面から挟み込み、電子部品本体９ａ他の電子部品の上部をバネ１３ａ及び保護部１３ｂにより固定した状態において、加圧気体を、孔１０ｄ及び孔３０ｄの双方から選択的に吹き込ませることができる。この場合、一方の孔から吹き込まれた加圧気体の流れから死角となった位置に残留する水分を、他方の孔から吹き込まれた加圧気体によって飛散させることでき、図４に示す構成と同様の効果を得ることができる。

なお、連通路３０ｃと１０ｃとで、主経路３０ａから導入する加圧気体の圧力を違えるようにしてもよい。又、孔１０ｄと孔３０ｄとで、加圧気体の吹き出し角度を違えるようにしてもよい。

（実施の形態３）
前述した実施の形態１や実施の形態２においては、加圧気体を吹き付けるための第１治具１０、１２、１５及び１６、並びに第２治具１１は、いずれも電子回路基板９に設けられた孔や電子回路基板９に装着された電子部品に合わせて凹部１０ａ、１０ａ′並びに１１ａを形成するようにしていた。この場合、電子回路基板９が用いられる装置の機種に応じて、設計、実装状態に併せて電子回路基板９に設けられた孔や電子回路基板９に装着された電子部品の位置、形状並びに大きさに併せて治具を作成しなければならないため、治具作成費用、機種切り替えの時間が膨大にかかる、といった事情が考えられる。

本発明の実施の形態３は、上記の事情を考慮して、電子回路基板９が用いられる装置の機種等に依存せず、汎用性を高めたことを特徴とする。

図９は（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態３によるはんだ付け装置の水分除去装置７の内部構成を示す図である。ただし図２、図４と同一又は相当部には、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施の形態３の水分除去装置７は、第１治具１０、第２治具１１に代えて、第１治具１７、第２治具１８を備えている。

第１治具１７は、隔壁を有さず、電子回路基板９の縁部を覆う蓋状の形状を有する。同様に、第２治具１８も、隔壁を有さず、電子回路基板９の縁部を覆う盆状の形状を有する。

又、第１治具１７の、電子回路基板９と対向する側には、スポンジ１９が全面に設けられている。スポンジ１９は実施の形態２のスポンジ１４と同一の材料を用いてよいが、多孔質であって、一方の主面は開口部１０ｂに接触し、開口部１０ｂからの加圧気体をまんべんなく透過させ、他方の主面に放出される。

なお、上記の構成において、第１治具１７は本発明の第１枠体を含む第１治具に、第２治具１８は本発明の第２枠体を含む第２治具にそれぞれ相当する。

以下、動作を説明する。図１に示すように、フラクサー１により水を溶媒とするフラックスを塗布された電子回路基板９はコンベア８で第１加熱装置２へ搬送され、１００〜２９０℃の雰囲気で加熱された後、水分除去装置７へと搬送される。水分除去装置７において、電子回路基板９のコンベア８上での搬送を一旦停止し、第２治具１８を装着した後、電子回路基板９のフラックス塗布面を−９０〜−８０ｋＰａの吸引力で吸着させて、電子部品のリードの方向を一定に保つ。次に、電子回路基板９に加圧気体を吹き付けるための第１治具１７を装着させ、スポンジ１９にて、各電子部品を固定することにより加圧気体吹き付け時の空気の流れ道を整えて、０．１〜２．０ＭＰａの加圧気体を３０秒間吹き付けた。

このとき、図９（ｂ）に示すように、第１治具１７と第２治具１８とが電子回路基板９を両面から挟み込んだ状態において、スポンジ１９が電子部品の上部に接触するような長さに調整されているため、スポンジ１９の押し付け作用にて電子部品の位置が固定され、加圧気体吹き付け時の部品の動きも観察されなかった。加圧気体は０．１〜２．０ＭＰａの力で連続的に吹き付けられる。更に、第１治具１７と第２治具１８とが電子回路基板９を両面から挟み込んだ状態において、図６（ａ）（ｂ）に示す場合と同様、電子回路基板９の位置をシフトさせた。

これにより、電子回路基板９の孔に張り付いていた水分や孔とリードの間での毛細管現象により浸入していた水分を完全に取り除くことができた。これは、実施の形態２と同様の効果である。

この電子回路基板９に付着していた水分を除去された電子回路基板９は、第２加熱装置３で電子回路基板９を１００〜１５０℃の熱風で加熱することにより、フラックスを活性化させて、電子回路基板９のはんだ付け面の酸化被膜をきれいに除去することができ、噴流はんだ槽４、冷却機５の工程を経て、濡れ上がり不足、はんだボールなどの不良のないはんだ付けができる良好なはんだ付け面を得ることができた。

なお、上記の説明においては、スポンジ１９は多孔質材料であって、直接開口部１０ｂからの加圧気体を全面に放出するものとしたが、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、スポンジ１９の内部に開口部１０ｂと連通する連通路１９ａを設け、スポンジ１９の表面まで分岐して連通させる構成としてもよい。加圧気体の勢いを削ぐことなく電子回路基板９に伝えることができる。

又、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、開口部１０ｂをスポンジの表面に渡って複数設けてもよい。加圧気体をまんべんなく電子回路基板９の面上に伝えることができる。

以上のように、本発明の各実施の形態によれば、電子回路基板９の第１加熱装置２により取り除けなかった電子回路基板９のガス抜き孔や部品が挿入された孔と電子部品のリードの隙間にある水分の膜を電子回路基板９表面で上方からの加圧気体の吹き付けと、裏面で下方からの吸引により水分を取り除くことができる。すなわち、電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布した後、第１加熱装置２により電子回路基板９のはんだ付け面の表面に塗布されたフラックスの水分を除去し、さらに第２加熱装置３に投入する前に、水分除去装置７によって電子回路基板９のガス抜き孔，部品が挿入された孔と電子部品のリードにおける隙間の水分を短時間で、かつインラインの構成により完全に除去することができ、その後の第２加熱装置３での加熱においてフラックスの活性化を十分に引き出すことが可能となり、フローはんだ付けを行う際に不良のない良好なはんだ付け面を得ることができる

以上のような本発明は、はんだ付け前の電子回路基板にフラックスの水分が残らないようにして使用することができる効果を有し、例えば、はんだ付け装置として、電子回路基板に塗布された水を溶媒とするフラックスの水分を完全に除去することが可能となり、良好なはんだ付け面を得ることができ、フラックスを用いたフローはんだ付けを行う装置における電子回路基板のはんだ付けに適用することができる。

本発明の実施の形態１におけるはんだ付け装置の構成を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態１の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図 本発明の実施の形態１の水分除去装置の動作を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図（ｃ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図 本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態２の水分除去装置の動作を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態２の水分除去装置の動作を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図（ｃ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態２の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態３の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態３の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態３の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態３の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図 （ａ）本発明の実施の形態３の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図（ｂ）本発明の実施の形態３の第１治具と第２治具から構成される水分除去装置の他の構成例を説明する図 従来のはんだ付け装置の構成を示す図 従来のはんだ付け装置で別の構成を示す図

符号の説明

１ フラクサー
２ 第１加熱装置
３ 第２加熱装置
４ 噴流はんだ槽
５ 冷却機
６ 真空乾燥装置
７ 水分除去装置
７ａ、７ｃ 駆動機構
７ｂ、７ｄ シリンダ
８ コンベア
９ 電子回路基板
９ａ 電子部品本体
９ｂ リード
１０、１２、１５、１７ 第１治具
１０ａ、１１ａ 凹部
１０ｂ、１１ｂ 開口部
１０ｃ、１１ｃ 連通路
１０ｄ、１１ｄ 孔
１０ｅ、１０ｅ′、１１ｅ 隔壁
１１、１８ 第２治具
１３ａ バネ
１３ｂ 保護部
１４ スポンジ
１９ スポンジ
Ａ コンベアの進行方向
１００ はんだ付け装置

Claims (4)

1. 電子回路基板を搬送する搬送路と、
   前記電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布するフラクサーと、
   前記電子回路基板を加熱する第１加熱装置と、
   前記第１加熱装置の処理後の前記電子回路基板に付着している水分を取り除く水分除去装置と、
   前記電子回路基板を加熱して、前記フラックスが活性化作用を発揮する温度に保つ第２加熱装置と、
   前記電子回路基板に溶融はんだを付着させる噴流はんだ槽と、
   前記電子回路基板を冷却する冷却機とを備えたはんだ付け装置であって、
   前記フラクサー、前記第１加熱装置、前記水分除去装置、前記第２加熱装置、前記噴流はんだ槽、及び前記冷却機は、前記搬送路に沿って順次配設され、
   前記水分除去装置は、
   前記電子回路基板の電子部品が配置された電子部品配置面に気体を吹き付ける気体吹きつけ部と、
   前記はんだ付け面の側から水分を吸引する吸引部とを有し、
   前記気体吹きつけ部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第１枠体を含む蓋状の第１治具を有し、
   前記吸引部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第２枠体を含む盆状の第２治具を有し、
   前記水分除去装置は、前記電子回路基板を、前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態で、前記気体吹きつけ部及び前記吸引部を動作させ、
   前記第１治具は、前記電子部品配置面に対向する面に設けられた弾性部材を有し、
   前記水分除去装置が、前記電子回路基板を前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態において、前記弾性部材は前記電子部品の上端と接触している、はんだ付け装置。
2. 電子回路基板を搬送する搬送路と、
   前記電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布するフラクサーと、
   前記電子回路基板を加熱する第１加熱装置と、
   前記第１加熱装置の処理後の前記電子回路基板に付着している水分を取り除く水分除去装置と、
   前記電子回路基板を加熱して、前記フラックスが活性化作用を発揮する温度に保つ第２加熱装置と、
   前記電子回路基板に溶融はんだを付着させる噴流はんだ槽と、
   前記電子回路基板を冷却する冷却機とを備えたはんだ付け装置であって、
   前記フラクサー、前記第１加熱装置、前記水分除去装置、前記第２加熱装置、前記噴流はんだ槽、及び前記冷却機は、前記搬送路に沿って順次配設され、
   前記水分除去装置は、
   前記電子回路基板の電子部品が配置された電子部品配置面に気体を吹き付ける気体吹きつけ部と、
   前記はんだ付け面の側から水分を吸引する吸引部とを有し、
   前記気体吹きつけ部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第１枠体を含む蓋状の第１治具を有し、
   前記吸引部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第２枠体を含む盆状の第２治具を有し、
   前記水分除去装置は、前記電子回路基板を、前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態で、前記気体吹きつけ部及び前記吸引部を動作させ、
   前記第１治具は、前記電子部品配置面に対向する面に設けられた第１隔壁を有し、
   前記気体吹きつけ部から導入される気体は、前記第１隔壁によって区切られた各部分を通過する、はんだ付け装置。
3. 前記第１隔壁は、前記電子回路基板上に配置された前記電子部品又は前記電子回路基板上に設けられた孔の位置、形状及び大きさに対応した形状を有する、請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 電子回路基板を搬送する搬送路と、
   前記電子回路基板のはんだ付け面に水を溶媒とするフラックスを塗布するフラクサーと、
   前記電子回路基板を加熱する第１加熱装置と、
   前記第１加熱装置の処理後の前記電子回路基板に付着している水分を取り除く水分除去装置と、
   前記電子回路基板を加熱して、前記フラックスが活性化作用を発揮する温度に保つ第２加熱装置と、
   前記電子回路基板に溶融はんだを付着させる噴流はんだ槽と、
   前記電子回路基板を冷却する冷却機とを備えたはんだ付け装置であって、
   前記フラクサー、前記第１加熱装置、前記水分除去装置、前記第２加熱装置、前記噴流はんだ槽、及び前記冷却機は、前記搬送路に沿って順次配設され、
   前記水分除去装置は、
   前記電子回路基板の電子部品が配置された電子部品配置面に気体を吹き付ける気体吹きつけ部と、
   前記はんだ付け面の側から水分を吸引する吸引部とを有し、
   前記気体吹きつけ部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第１枠体を含む蓋状の第１治具を有し、
   前記吸引部は、少なくとも前記電子回路基板の縁部を囲むように設けられた第２枠体を含む盆状の第２治具を有し、
   前記水分除去装置は、前記電子回路基板を、前記第１治具と前記第２治具との間に挟み込んだ状態で、前記気体吹きつけ部及び前記吸引部を動作させ、
   前記第２治具は、前記はんだ付け面に対向する面に設けられた第２隔壁を有し、
   前記吸引部から導入される水分は、前記第２隔壁によって区切られた各部分を通過し、
   前記第２隔壁は、前記電子回路基板上に配置された前記電子部品のリード又は前記電子回路基板上に設けられた孔の位置、形状及び大きさに対応した形状を有する、はんだ付け装置。