JP4644079B2 - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Description

本発明は、溶融はんだを噴流させ、噴流した溶融はんだにプリント基板を接触させてプリント基板にはんだを付着させる噴流はんだ槽に関する。

一般にテレビ、ビデオ等の家庭用電気製品に組み込むプリント基板のはんだ付けは、大量生産に適したフロー法で行っている。フロー法とは、自動はんだ付け装置ではんだ付けするものである。フロー法に用いる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、等の処理装置が設置されており、これらの処理装置上に搬送用コンベアが設置されている。プリント基板は、搬送用コンベアで保持されて前記処理装置上を走行しながら、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、冷却機で冷却等の処理がなされてはんだ付けが行われる。

プリント基板のはんだ付けでは、それぞれの処理装置で適正な処理がなされないと、はんだ付け不良が発生してしまう。特に噴流はんだ槽では、はんだの酸化物（以下、単に酸化物という）がプリント基板に付着することにより致命的な問題を起こすことがある。つまりプリント基板に酸化物が付着すると、プリント基板自体の見栄えが悪くなって商品価値が下がるばかりでなく、隣接したはんだ付け部間に付着すると絶縁抵抗の低下や短絡の原因となって電気製品の機能を全く阻害するようになる。そのため噴流はんだ槽では、プリント基板に酸化物を付着させてはならないとされている。

噴流はんだ槽では、高温で溶融しているはんだが常に噴流ノズルから噴流していて空気と接触するため、必ず酸化物が発生する。該酸化物は溶融はんだよりも比重が小さいことから、噴流ノズル周辺の溶融はんだ上に浮遊しており、溶融はんだ上で浮遊している酸化物に噴流ノズルから噴流後に落下してきた溶融はんだがぶつかると、落下してきた溶融はんだは酸化物を巻き込んで溶融はんだの下方に沈み込む。この下方に沈み込んだ酸化物が噴流はんだ槽の下方に設置されたポンプでダクト内に吸い込まれ、それが溶融はんだとともに噴流ノズルから噴流してプリント基板に付着するのである。

また酸化物は、噴流ノズルの周辺ばかりでなく、ポンプ軸の周辺でも発生する。つまり噴流はんだ槽では、溶融はんだを噴流ノズルから噴流させるために必ずポンプを使用するが、このポンプに取り付けたポンプ軸が回転することから、酸化物が発生するのである。ポンプ軸は溶融はんだ中に浸漬されているため、ポンプ軸が回転すると溶融はんだの液面は、ポンプ軸の回転に伴って渦状に回転して常に新しい溶融はんだが露出するようになり、これが空気に接触して酸化物になる。ポンプ軸周辺で発生する酸化物は、ポンプ軸周辺の渦によって下方に引き込まれ、それが前述噴流ノズル同様、下方に設置されたポンプでダクト内に吸い込まれるものである。

このようにダクトに吸い込まれて、そのまま噴流ノズルから噴流するような酸化物は細かいものが多く、プリント基板に付着しても短絡や絶縁抵抗の低下を起こすことは少ない。しかしながら大きな酸化物は隣接したリード間に跨って付着するようなことがあるため短絡や絶縁抵抗の低下、さらには目立つことから商品価値も下げるものである。

プリント基板に付着して問題となる大きな酸化物が形成されるのは、細かい酸化物同士が凝集するからである。つまりダクト内に吸い込まれた細かい酸化物は、ダクトの内壁に付着するが、この付着した酸化物にさらに酸化物が付着して大きな酸化物となる。このように酸化物が大きくなると、ダクト内を勢いよく流れる溶融はんだによりダクトの内壁から剥され、そのまま噴流ノズルから噴流してプリント基板に付着し、短絡事故や絶縁抵抗の低下、商品価値を損なう等の問題となるものである。

これらの問題を引き起こす原因は前述のように、ダクトの内壁に堆積して大きくなった酸化物が剥離することである。そこで従来より、ダクト内壁に付着した酸化物が大きくなる前に該酸化物を清掃除去することが定期的に行われていた。このダクト内の清掃は、ダクト全体とポンプを清掃するためダクトの一端に設置されたポンプを外ずして行っている。

ところで一般に噴流はんだ槽に使用されているポンプは、特許文献１のように軸に放射状に多数の羽根を取り付けたインペラポンプである。インペラポンプは、羽根間にある溶融はんだを羽根の回転で吹き飛ばすことにより、ダクトの中に溶融はんだを流動させるものである。このインペラポンプは、構造が簡単で安価なことから多くの噴流はんだ槽に使われてきた。しかしながらインペラポンプは、羽根間やダクト内にある溶融はんだを高速回転する羽根の勢いで飛ばすため、安定した流動とならず、噴流ノズルから噴流する溶融はんだの頂部が上下動するという脈動を起こすことがあった。噴流はんだ槽で脈動が起こると、頂部の低い部分では溶融はんだがプリント基板に接触できずに未はんだとなり、或いは頂部の高い部分ではプリント基板の上面に溶融はんだが被ってしまい不要箇所にはんだが付着するという問題が発生する。

噴流はんだ槽のポンプとしては、その他にスクリューポンプがある。（特許文献２〜５）スクリューポンプとは、螺旋状にした羽根を軸に取り付けたものである。スクリューポンプは、ダクト内にスクリューポンプの直径よりも僅かに広くなった円筒状のケーシングを設け、該ケーシング内に設置する。スクリューポンプ自体は、構造がインペラポンプよりも複雑であるため高価であるが、溶融はんだが螺旋状の羽根に沿って滑らかに送られるため、脈動を起こさないという特長を有している。
特開平２−２０５２５７号公報 実公昭４８−１９４２５号公報 実開昭４８−５５０２５号公報 実開昭４８−９８５２０号公報 特開昭６２−２５９６６５号公報

ところで従来のスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽（以下、スクリュー式はんだ槽という）では、酸化物がダクト内に吸い込まれやすく、またダクト内の酸化物清掃のためにダクト内に設置されていたスクリューポンプを外したり、清掃後に設置したりするのに多大な手間がかかるばかりでなく、清掃後に再度スクリューポンプをダクト内に設置するときに、スクリューポンプを所定の位置に正確に設置できないことがあった。一般にスクリューポンプはダクト内のケーシングに狭い隙間を設けて設置されているが、このようにスクリューポンプがダクトの所定の位置、つまりケーシング内に正確に設置されていないと、スクリューポンプを回転させたときにスクリューポンプがケーシングを擦って、スクリューポンプやケーシングを傷付けるようになり、スクリューポンプが等速回転できなくなって噴流ノズルから噴流する溶融はんだが脈動を起こすことがあった。本発明は、酸化物の巻き込みがなく、ダクト内の清掃時にスクリューポンプの取り外し・取り付けが極めて容易に行え、しかも清掃後のスクリューポンプの設置においてもスクリューポンプを所定の位置に正確に設置できるという噴流はんだ槽を提供することにある。

従来のスクリュー式はんだ槽において、スクリューポンプの取り外し・取り付けに多大な手間がかかっていたのは、ポンプ軸を軸支しているブラケットが噴流はんだ槽に固定されていて、該ブラケットがポンプの取り外しや取り付けに邪魔となったり（特許文献２〜４）、軸保持体に重いモーターが取り付けられていて軸保持体の取り外しに手間がかかったり（特許文献５）していたからである。またダクト清掃後にポンプをケーシングの所定の位置に正確に設置できないのは、特許文献２〜４のように軸保持体をブラケットに取り付けた構造のスクリュー式はんだ槽では、ブラケットへポンプ軸を取り付けるときに正確に取り付けることができなかったからであり、また特許文献５のように下部の円筒体と上部の軸受部材をボルトだけで取り付けたものでは、上部の軸受部材に穿設した穴の遊び分だけ位置ずれするからである。

そこで本発明者らは、ポンプの取り外し・取り付けに邪魔となるブラケットがなければダクト内の清掃が容易となり、ポンプ設置時、ポンプの位置決めが正確に行えれば位置ずれによるスクリューポンプのケーシングへの擦りがなくなること、等に着目して本発明を完成させた。

本発明は、ダクトの一端にスクリューポンプ設置用のケーシングが配置され、ダクトの他端上部に噴流ノズルが配置された噴流はんだ槽において、ケーシングに収容されるスクリューポンプを下端に固定したポンプ軸と、離間した下板と上板が複数のパイプで連結され下板と上板間でポンプ軸を回動自在に保持する軸保持体と、ケーシングの上方のパイプと一致した位置に設けられた当該パイプを挿通するパイプの径よりも細径の支柱と、軸保持体の下板に設けられた位置決め部と、この位置決め部と嵌合可能なケーシングの上方に設けられたポンプ挿入孔と、ケーシング下部に設けられた溶融はんだをダクト内に流入させる流入孔とを有し、軸保持体の位置決め部とポンプ挿入孔とを嵌合させるとともに、軸保持体のパイプに支柱を挿通することにより、スクリューポンプをケーシングに保持するようにしたことを特徴とする噴流はんだ槽である。

本発明の噴流はんだ槽は、溶融はんだをダクトの下部に穿設した流入孔から吸い込む構造であるため、酸化物が吸い込みにくくなっており、また軸保持体の取り外し・取り付けが複数箇所のナットを回動するだけで容易に行え、さらにダクトの清掃後にポンプをケーシング内に収納するときには軸保持体の位置決め部をダクトの受部に嵌合させることができるため所定の位置にポンプを正確に設置でき、スクリューポンプとケーシングとが絶対擦ることがないという従来の噴流はんだ槽にはない優れた効果を奏するものである。

本発明の噴流はんだ槽は、軸保持体が上板と下板が複数本のパイプで連結されていて、上板は溶融はんだの液面上に位置するようになっている。そして上板と下板には、パイプの穴が貫通する孔が穿設されており、ダクトには軸保持体の複数本のパイプの穴と一致したところに頂部を上板よりも突出させた支柱が立設されている。さらに支柱上部には牡ネジが螺設されていて、該牡ネジにナットを螺出したり螺入したりするだけで軸保持体の取り外し・取り付けが容易に行える。

本発明の噴流はんだ槽は、溶融はんだがダクト内に流入する流入孔がダクトの下部に穿設されているが、このように流入孔を溶融はんだの液面から遠いところに穿設しておくと、噴流ノズルから噴流後に落下する溶融はんだとともに下方に沈み込む酸化物やポンプ軸近辺で発生する渦の巻き込みで下方に沈み込む酸化物はダクト内に流入しにくい。

本発明の噴流はんだ槽では、ダクトと軸保持体が必ず所定の位置に配置されるように軸保持体には位置決め部が形成されているとともに、ダクトには該位置決め部と嵌合可能な受部が形成されている。これら位置決め部と受部を嵌合したときに、ほとんど隙間のない状態となるものであるため、軸保持体とダクトとは常に同一位置に取り付けられる。従って、軸保持体に取り付けたスクリューポンプは、ダクト内のケーシングに対しても必ず所定の位置に設置されるようになり、スクリューポンプがケーシングを擦るようなことはない。軸保持体の位置決め部としては円盤状のインレイ板が適しており、ダクトの受部としてはダクト上部に穿設したポンプ挿入孔が適している。ポンプ挿入孔は比較的大きな直径であるため、この大きなポンプ挿入孔に大きな直径のインレイ板を嵌合すれば、安定した嵌合となり、それだけダクトに対する軸保持体の位置決めを正確にすることができる。

以下、図面に基づいて本発明の噴流はんだ槽を説明する。図１は本発明噴流はんだ槽の正面断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は本発明噴流はんだ槽の要部分解斜視図である。

本発明の噴流はんだ槽は、本体１が無蓋の箱状となっており、本体内にはダクト２が設置されている。ダクト２内の一端下部には円筒状のケーシング３が配置され、他端上部には噴流ノズル４が配置されている。ケーシング３内には、後述スクリューポンプが適宜な隙間をもって設置される。ケーシング３の下部となるダクト２には、流入孔５が穿設されている。またケーシング３の上部となるところのダクトにはケーシング３の内径と略同一径のポンプ挿入孔６が穿設されており、該ポンプ挿入孔の上部には軸保持体７が配置されている。軸保持体７には、下端にスクリューポンプ８を固定し、上端にプーリー９を固定したポンプ軸１０が回動自在に取り付けられている。

軸保持体７は、下板１１、上板１２、四本のパイプ１３・・・、四個のナット１４・・・、二個の軸受１５、１５およびインレイ板１６から構成されている。下板１１と上板１２とは四本のパイプ１３・・・で連結されており、下板１１と上板１２のパイプ連結部はパイプの穴が貫通している。パイプ１３は軸保持体７をダクト２上に置いたときに、図１に示すように溶融はんだSの液面よりも充分に上方に突出した長さとなっている。

上板１２の上部一側には軸受板１７が立設して固定されており、該軸受板には二個の軸受１５、１５が穴方向を縦方に向けて同芯状態で取り付けられている。本発明に使用する軸受は、所謂ピローブロックと呼ばれる調芯軸受である。ピローブロックは、軸がずれても、それに追従して軸受部が回動するため、二個の軸受でポンプ軸を保持したときに、それぞれの軸受が偏持ちすることなく円滑にポンプ軸を保持できる。また下板１１と上板１２の略中央には、前述軸受１５、１５と同芯位置にポンプ軸１０よりも僅かに大径となった軸挿入孔１８、１９が穿設されている。そして下板１１の裏面には位置決め部である円盤状のインレイ板１６が固定されている。該位置決め部と嵌合するダクト２の受部としてはポンプ挿入孔６を利用する。インレイ板１６はポンプ挿入孔６よりも極僅か小径であり、インレイ板１６をポンプ挿入孔６に嵌合したときに、ほとんど隙間のない程度に嵌合できるようになっている。該インレイ板の中心には下板１１の軸挿入孔１８と略同一径の軸挿入孔２０が穿設されており、下板１１の軸挿入孔１８とインレイ板１６の軸挿入孔２０とは同芯となっている。

ポンプ軸１０は、インレイ板１６、下板１１、上板１２のそれぞれの軸挿入孔２０、１８、１９に挿入されて二個の軸受１５、１５で回動自在に保持されている。ポンプ軸１０の上端に取り付けられたプーリー９は、本体２の外部に設置されたモーター２１のプーリー２２とベルト２３で連動している。

ダクト２の上部には、前述軸保持体７の四本のパイプ１３と同一位置に四本の支柱２４・・・が立設されている。支柱２４の上端には、前述ナット１４が螺合可能な牡ネジ２５が螺設されている。支柱２４は、内径がパイプ１３の穴よりも僅かに小径であり、長さがパイプ１３よりも長くなっていて、支柱２４をパイプ１３の中に挿通させたときに牡ネジ２５が上板１２よりも上方に突出してナット１４が螺合できるようになっている。

次に上記構成の本発明噴流はんだ槽における軸保持体をダクトに取り付ける手順について説明する。この取り付けとは、たとえば定期的にダクト内部やスクリューポンプに付着した酸化物を清掃した後に軸保持体をダクトに取り付ける場合である。清掃前に、ポンプ軸１０のプーリー９からはベルト２３が外されており、軸保持体７はダクト上部から外されている。ポンプ軸１０は下端にスクリューポンプ８が固定され、上端にはプーリー９が固定された状態となっている。ポンプ軸１０はインレイ板１６、下板１１、上板１２のそれぞれの挿通孔２０、１８、１９に挿入され、軸受板１７の二個の軸受１５、１５に堅固に、そして回動自在に保持されている。軸保持体７をダクト２上に取り付けるには、ポンプ軸１０が回動自在に取り付けられ軸保持体７の四本のパイプ１３・・・をそれぞれ予め決められた四本の支柱２４・・・に挿通して軸保持体７を下方に降ろす。すると軸保持体７は、支柱２４にガイドされてスクリューポンプ８がダクト２のポンプ挿入孔６からダクト２内に挿入され、ダクト２内のケーシング３内の所定の位置に設置される。そして下板１１がダクト２の上部に接すると同時に、インレイ板１６がポンプ挿入孔６と嵌合する。上板１２の上面には牡ネジ２５が突出しているので、該牡ネジにナット１４を螺入して、四個のナットを略同一力で締め付ける。その後、外してあったベルト２３をモーター２１のプーリー２２とポンプ軸１０のプーリー９に掛ける。

このようにして軸保持体がダクトに取り付けられた本発明の噴流はんだ槽は、軸保持体の大きなインレイ板がダクトのポンプ挿入孔に嵌合するため、軸保持体はダクトに対して必ず所定の位置に配置される。その結果、軸保持体に保持されたスクリューポンプは、ダクト内に形成されたケーシング内の所定の位置に正確に設置されることになり、スクリューポンプを回動させたときに、スクリューポンプがケーシングを擦るようなことは決して起こらない。

また本発明の噴流はんだ槽のダクトとスクリューポンプを定期的に清掃するときには、先ずベルト２３をモーター２１とポンプ軸１０のそれぞれのプーリー２２、９から外し、次に四本の支柱２４・・・の牡ネジ２５からナット１４を外した後、軸保持体７を上方に持ち上げるだけでダクト２から容易に取り外すことができる。つまり本発明の噴流はんだ槽は、支柱の牡ネジに対してナットを螺出・螺入するだけで軸保持体の取り外しと取り付けが容易に行えるものである。

本発明の噴流はんだ槽は、荒れた波を噴流する一次噴流ノズルと静かな波を噴流する二次噴流ノズルを備えた一般のプリント基板のはんだ付け用噴流はんだ槽だけでなく、プリント基板の必要箇所だけに噴流ノズルが設置された部分噴流はんだ槽にも適応できることはいうまでもない。

本発明噴流はんだ槽の正面断面図 図１の要部拡大断面図 は本発明噴流はんだ槽の要部分解斜視図

符号の説明

１ 本体
２ ダクト
３ ケーシング
４ 噴流ノズル
５ ポンプ挿入孔
６ 流入孔
７ 軸保持体
８ スクリューポンプ
１０ ポンプ軸
１１ 下板
１２ 上板
１３ パイプ
１４ ナット
１５ 軸受
１６ インレイ板

Claims (3)

1. ダクトの一端にスクリューポンプ設置用のケーシングが配置され、ダクトの他端上部に噴流ノズルが配置された噴流はんだ槽において、
   前記ケーシングに収容されるスクリューポンプを下端に固定したポンプ軸と、
   離間した下板と上板が複数のパイプで連結され前記下板と前記上板間で前記ポンプ軸を回動自在に保持する軸保持体と、
   前記ケーシングの上方の前記パイプと一致した位置に設けられた当該パイプを挿通するパイプの径よりも細径の支柱と、
   前記軸保持体の前記下板に設けられた位置決め部と、
   この位置決め部と嵌合可能な前記ケーシングの上方に設けられたポンプ挿入孔と、
   前記ケーシング下部に設けられた溶融はんだを前記ダクト内に流入させる流入孔とを有し、
   前記軸保持体の前記位置決め部と前記ポンプ挿入孔とを嵌合させるとともに、前記軸保持体の前記パイプに前記支柱を挿通することにより、前記スクリューポンプを前記ケーシングに保持するようにしたことを特徴とする噴流はんだ槽。
2. 前記軸保持体は、前記上板から突出した支柱上部の牡ネジをナットで螺合することにより着脱自在に取り付けら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. 前記軸保持体下部に形成した位置決め部は、軸保持版の下板に固定した円盤状の板であることを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。

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