JP5206934B2 - 局所ハンダ付け装置 - Google Patents
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Description
そこで、溶融ハンダの噴出し量をなるべく少量にし、その少量の溶融ハンダを基板の所望の箇所に局所的に接触させてハンダ付けを行う構成とすることにより、基板との接触の際の溶融ハンダの大気による酸化をなるべく避け得るようにした、局所ハンダ付け装置が提案されている。
例えば特許文献1は、溶融したはんだを収容するはんだ槽と、上部に開口部を有し、下部にて前記はんだ槽と接続するノズルと、前記はんだ槽に収容されたはんだを前記ノズルの開口部まで圧送する圧送手段とを備え、プリント基板のスルーホールと該スルーホールに挿通された電子部品の端子とを接合すべく前記ノズルの開口部まで圧送されたはんだを前記スルーホールと前記端子とに付着させる局所フローはんだ付け装置において、前記ノズルは、前記開口部と前記下部との間に設けられ該下部の流路断面積よりも小さい流路断面積を有する縮径部と、該縮径部と前記開口部との間に設けられ前記縮径部を通過したはんだの一部を前記ノズルの外部に流出させる流出部とを備えることを特徴とする局所フローはんだ付け装置を提案しており、はんだからプリント基板に熱量が移っても、はんだ自身の熱量が確保され、はんだの温度低下の程度が小さくなると説明されている。
即ち本発明は、
直立するノズルの上端より、必要少量の溶融ハンダを吐出し、基板と接触させることにより、基板の所望箇所に対してハンダ付けを行う局所ハンダ付け装置において、
ヒータ装備のハンダ槽を閉じられた内部空間に収容する密閉型ハウジングと、
細筒形の上記ノズルを塔上部に備えるハンダ塔であって、塔下部が該ハンダ槽内の溶融ハンダに浸漬するように且つ該ノズルが前記ハウジングの上面に設けた通し穴を通って直立するように装備されたハンダ塔と、
開口部を頂部に形成するチャンバであって、上記ノズルの上端部が該開口部より突出するように、前記通し穴より上方の上記ノズルを全外周に亘って覆い隠す保温チャンバと、
ヒータ部材を該保温チャンバ内に備え、チャンバ内部の雰囲気を加温する加熱手段と、
不活性ガスを前記保温チャンバの側部より内部に流入し、そして該保温チャンバ内に充満した不活性ガスを上記ノズルの上端部と前記開口部の内周壁との隙間より排出するガス流通手段と、
前記ハンダ槽内の溶融ハンダを、前記ハンダ塔の内部を通って上記ノズルの上端より吐出するハンダ圧送手段とを備えてなる、局所ハンダ付け装置に関する。
このうち本発明の好ましい態様は、上記のヒータ部材は、上記ノズルの周囲を巻回する加熱コイルからなる、上記のハンダ付け装置に関する。
また本発明の別の好ましい態様は、上記のガス流通手段は、前記保温チャンバ内に流入された不活性ガスの流れが、前記ヒータ部材に接して加温され、次いで前記ハンダ槽内の溶融ハンダの表面にあたり、その後、上記ノズルの外周面と接触するように装備されているところの、上記の局所ハンダ付け装置に関する。
本発明のさらに別の好ましい態様は、上記の溶融ハンダは鉛フリーハンダであり、前記不活性ガスは窒素ガスであり、そして前記加熱手段は前記保温チャンバの内部雰囲気を250℃ないし400℃に加温することができる手段であるところの、上記の局所ハンダ付け装置に関する。
また、ヒータ部材がノズル周囲を巻回する加熱コイルからなる態様であれば、ノズルの外周面に向かって全方位から加温することができるため、特にノズルに圧送された溶融ハンダの温度低下をより有効に防止し得る。さらには、ノズルを中心としてその周囲を均一に加温できるため、温度のむらを少なくさせることもできる。
また、ガス流通手段が、前記保温チャンバ内に流入された不活性ガスの流れが、ヒータ部材に接して加温され、次いでハンダ槽内の溶融ハンダの表面にあたり、その後、ノズルの外周面と接触するように装備されている態様であれば、流入され加温された不活性ガスが、さらに溶融ハンダにあたることにより、さらに加温され、そのより高温の状態でノズ
ルの全外周面に沿って下方から上方へと流れる。そのため、特にノズルに圧送された溶融ハンダの温度低下をより確実に防止できる。
さらにまた、本発明において、溶融ハンダが鉛フリーハンダであり、不活性ガスが窒素ガスであり、そして加熱手段が保温チャンバの内部雰囲気を250℃ないし400℃に加温することができる手段である構成であれば、鉛フリーハンダを用いた局所ハンダ付けに最も適するものとなる。
ハンダ槽は、ハンダを溶融状態に維持するために、その底面部及び/又は側面部において、ヒータを装備してなり、鉛フリーハンダを用いたハンダ付けに適するべく、およそ250℃ないしおよそ300℃に加温可能となっている。また本発明においてハンダ槽の容量寸法は、従来の噴流ハンダ装置のハンダ槽に比して格段に小さめのもので十分である。このため、装置全体としての寸法もより小さいものとなり、その設置面積がより小さく済み、しかも移動させやすいという利点もある。
本発明において、ノズルの形状は細筒形とされることにより、吐出する溶融ハンダが基板の所望箇所のみに接触し、同時にハンダ付けの必要のないその周辺の電子部品との接触の防止をより確実なものとしている。この点において、ノズルの形状は細い円筒形の他、例えば中空の細い多角柱形(例えば四角柱形、六角柱など)を挙げることができる。
そのため、その覆い隠された内部の空間に不活性ガスが流入すれば、該不活性ガスが該空間を充満して、保温チャンバ内部が実質的に大気と遮断された空間となる。そして、保温チャンバ内部の空間に充満した不活性ガスは、ヒータ部材により加温されるとともにハンダ槽内の溶融ハンダに接するので、溶融ハンダ表面及びノズルがともに加温される。そのため、溶融ハンダが密閉されたハンダ槽からノズルに圧送されその後ノズル上端より基板に向けて吐出するという移送経路全般にわたり、溶融ハンダの酸化及び温度低下を効果的に防ぐことができる。
ここで、保温チャンバの開口部より突出するノズルの上端部は、ノズル上端から吐出した溶融ハンダが基板の所望の箇所に確実に接触してハンダ付けできる長さを有するものとする必要がある。しかし、突出するノズルの上端部の長さが長すぎると、低温の大気と直接接触することで、溶融ハンダの温度低下そして粘度上昇を引き起こしてしまうので、ノズルの上端部は、なるべく短めの長さに設定される。
また、保温チャンバの開口部は、その内周壁とノズルの上端部の外面との間に、保温チャンバ内の不活性ガスを排出するのに適度の隙間を有する大きさに設定されている。すなわち、大気が保温チャンバ内部に流れ込まないような大きさに、一方、ノズル上端から吐出した溶融ハンダをかき乱すことのない大きさに、隙間は調整されている。
好ましくは、ガス流通手段は、保温チャンバ内に流入された不活性ガスの流れが、ヒータ部材に接して加温され、次いでハンダ槽内の溶融ハンダの表面にあたり、その後、ノズルの外周面と接触する態様のものである。かかる態様によると、保温チャンバ内部に流入した不活性ガスは一旦、ヒータ部材により所要温度又はそれに近い温度まで加温され、その後、高温に保たれたハンダ槽の溶融ハンダの表面にあたって、不活性ガスの温度がさらに上昇される。その後、不活性ガスは、溶融ハンダ表面から保温チャンバの頂部の開口部へと向かって上昇して流れるので、ノズルの外周面全体を覆うようにして流れ、そして開口部より保温チャンバ外へと排出される。そのため、この態様によると、保温チャンバ内部において不活性ガスの温度が所要温度により確実に維持されるので、ハンダ槽内部から基板との接触に至るまでの溶融ハンダの温度維持がより確実に為される。
して、使用されるノズルの長さ又は内径との兼ね合いにもよるが、このハンダ圧送手段によって、ノズル上端より吐出される溶融ハンダが必要少量となるように調整される。
本実施例においては、図1の斜視図及び図2の断面図に示す局所ハンダ付け装置1を挙げて説明する。
局所ハンダ付け装置1は、鉛フリーハンダを用いて、基板(図示せず)の所望箇所に対してハンダ付けを行う装置である。この局所ハンダ付け装置1において、ハンダ付けは、ノズル2(細筒形;全長およそ20cm;内径およそ10mm)の上端3より、溶融した鉛フリーハンダ4を吐出し、基板の所望箇所と接触させることにより行われる。ノズル2から吐出される鉛フリーハンの量は、ハンダ付けするのに十分であって且つノズル2から垂れ流れない量に調整した。
そしてこの局所ハンダ付け装置1は、密閉型ハウジング5、ハンダ塔6、保温チャンバ7、加熱手段8、ガス流通手段9及びハンダ圧送手段10を備えている。
。そしてハンダ塔6は、その塔下部17がハンダ槽11内の鉛フリーハンダ4に浸漬し且つノズル2が密閉型ハウジング5の前述の通し穴14を通って直立するように装備してある。ここで通し穴14は、該通し穴14の内周壁18とノズルの外周面19とが互いに接触せずある程度の間隔の間が生じる大きさのものとし、窒素ガスがこの間を円滑に通過することのできるようにした。この円錐台形状のハンダ塔6は、下方から上方に向かうにつれて先細りとなる構造のもののため、鉛フリーハンダ4がハンダ塔6に圧送されたときに、上方に向かうほど流圧が増して、鉛フリーハンダ4がノズルの上端2へと圧送されるのを確実にしている。
また本実施例においては、保温チャンバの密閉性をより高める目的で、略円錐台形状のノズルキャップ23と、円筒形のバッフル24とを併用して、ノズル2の周囲を覆うように取り付けてある。その結果、ノズル2の上端部22と開口部21の内周壁25との隙間26は、窒素ガスが排出したとき、圧力がかかってノズル2の上端3からの鉛フリーハンダ4の吐出がかき乱されることがないように大きく、且つ、大気が保温チャンバ7の内部に流入してしまうことが防止され得るように小さく設定された。
そして、ガス流通手段9によれば、窒素ガスを、高圧ボンベ(ガス供給手段)30より保温チャンバ7の側部31を介して加温用区画28に流入すると、窒素ガスは一旦、加温用区画28内でおよそ350℃まで加温され、それから通気孔29を通過して下方のハンダ槽11内の鉛フリーハンダ4の表面にあたった後、通し穴14の内周壁18とノズルの外周面19との間を通過して、保温チャンバ7の頂部に形成された隙間26に向かって上昇していく(図2中の矢印参照。)。窒素ガスが鉛フリーハンダ4の表面にあたると、鉛フリーハンダ4の高温によって窒素ガスの温度の低下が防止されるだけでなく、鉛フリーハンダ4の表面付近が連続して流れる窒素ガスでカバーされるため、鉛フリーハンダ4表面の酸化防止をより効果的に行える。そして、窒素ガスが隙間26に向かって上昇するとき、ノズル2の外周面19に沿うので、ノズル2の加温をより確実なものとすることができる。
ル上端3より吐出される。
また、局所ハンダ付け装置1には、断熱カバー36を使用して、保温チャンバ7の保温効果をさらに上げた。
7 保温チャンバ 8 加熱手段 8’ 電熱器 8” 加熱コイル
9 ガス流通手段 10 ハンダ圧送手段 11 ハンダ槽 12 パッキン 13 閉じられた内部空間 14 通し穴 15 ヒータ 16 塔上部
17 塔下部 18 通し穴の内周壁 19 ノズルの外周面
20 保温チャンバの頂部 21 開口部 22 ノズルの上端部
23 ノズルキャップ 24 バッフル 25 開口部の内周壁 26 隙間
27 保温チャンバの壁 28 加温用区画 29 通気孔 30 高圧ボンベ
31 保温チャンバ7の側部 32 プロペラ 33 モータ
34 動力伝達手段 35 フローダクト 36 断熱カバー
Claims (2)
- 直立するノズルの上端より、必要少量の鉛フリーハンダである溶融ハンダを吐出し、基板と接触させることにより、基板の所望箇所に対してハンダ付けを行う局所ハンダ付け装置において、
鉄鋳物からなる槽であってその底面部及び/又は側面部にヒータを装備したハンダ槽を閉じられた内部空間内に収容する密閉型ハウジングと、
細筒形の上記ノズルを塔上部に備えるハンダ塔であって、塔下部が該ハンダ槽内の溶融ハンダに浸漬するように且つ該ノズルが前記ハウジングの上面に設けた通し穴を通って直立するように装備されたハンダ塔と、
ノズルキャップを頂部に備え、開口部を該頂部に形成するチャンバであって、上記ノズルの上端部が該開口部より突出するように、前記通し穴より上方の上記ノズルを全外周に亘って覆い隠す保温チャンバと、
ヒータ部材を該保温チャンバ内に備え、チャンバ内部の雰囲気を250℃ないし400℃に加温することができる加熱手段と、
不活性ガスを前記保温チャンバの側部より内部に流入し、そして該保温チャンバ内に充満した不活性ガスを排出するガス流通手段と、
前記ハンダ槽内の溶融ハンダを、前記ハンダ塔の内部を通って上記ノズルの上端より吐出するハンダ圧送手段とを備え、そして
不活性ガスとして前記保温チャンバ内に流入された窒素ガスが、前記ヒータ部材に接して加温され、次いで下方へ流れ前記ハンダ槽内の溶融ハンダの表面にあたり、その後、上方へ流れ上記ノズルの外周面と接触し、そして前記ノズルの上端部と前記開口部の内周壁との隙間より排出するように装備されてなる、
局所ハンダ付け装置。 - 前記ヒータ部材は、上記ノズルの周囲を巻回する加熱コイルからなる、請求項1に記載のハンダ付け装置。
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