JP5332654B2 - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Description

本発明は、溶融はんだを噴流させてプリント基板等にはんだ付けを行う噴流はんだ槽に関するものである。

一般に、テレビジョン装置等の表示装置及びビデオデッキ等の録画再生装置のような家電製品に組み込むプリント基板のはんだ付けは、当該プリント基板を大量に、かつ安価に生産するためにフロー法で行うことが多い。

フロー法は、プリント基板全面に一度にはんだ付けを行うことができるため、他のはんだ付けに比べて大量生産に優れたはんだ付け方法である。フロー法によってはんだ付けを行う自動はんだ付け装置には、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽及び冷却機等の各種処理装置が設けられる。また、これらの処理装置にはプリント基板を搬送する無端状のコンベアが設けられる。このような自動はんだ付け装置は、コンベアでプリント基板を搬送しながらフラクサーでフラックスを塗布し、プリヒーターで予備加熱をし、噴流はんだ槽ではんだを付着させ、冷却機でプリント基板を冷却することによりプリント基板の所定箇所にはんだを形成させることができる。

この自動はんだ付け装置の各処理装置の中でも最も重要な構成要素として、噴流はんだ槽が挙げられる。噴流はんだ槽は、プリント基板に溶融はんだを噴きつけてはんだ付けを行う装置で、溶融はんだがポンプ等でダクトに圧送され、ダクトからノズル本体内に流入した後、ノズル先端から噴流する構造となっている。現在、噴流はんだ槽は、電子部品等を確実にはんだ付けする目的で使用される第一次噴流ノズルと、この第一次噴流ノズルで付着させた所定箇所以外に付着されたはんだを取り除く目的で使用される第二次噴流ノズルとを有するものが多く広まっている。

フロー法ではんだ付けするプリント基板には、リード線を持たないチップ部品とリード線を有するディスクリート部品が混載して配置されることが多い。このようなチップ部品及びディスクリート部品が混載される基板では、チップ部品の電極部（ランド）に確実にはんだを付着させる必要がある。したがって、フロー法によるはんだ付けは、噴流はんだ槽のノズル口から噴流する溶融はんだの流入量は大きくなければならないため、第一次噴流ノズルには荒れた勢いのある溶融はんだの噴流が求められる。

また、ディスクリート部品のリード線を挿入させているプリント基板のスルーホール部にも完全にはんだを付着させる必要がある。更に、ディスクリート部品のリード線の長さが長いと、プリント基板のスルーホール部を介して当該プリント基板の下面から突出したリード線が噴流はんだ槽のノズル口に当接することで、リード線が曲げられたり、ディスクリート部品をプリント基板から浮き上がらせてしまうことがある。このように、フロー法ではんだ付けするときは、一定の高さの溶融はんだの噴流が必要であるので、第二次噴流ノズルには高さが均一で安定した溶融はんだの噴流が求められる。

噴流はんだ槽において、ポンプの回転数を上昇させることで、フロー法で必要な一定の高さを有し、流入量が大きい溶融はんだの噴流を得ることができる。しかし、ポンプの回転数を上昇させると、ノズルから噴流する溶融はんだの高さが不均一となり易く、所定箇所以外にはんだが付着されるブリッジ不良や所定箇所にはんだが付着されない未はんだ不良を起こしてしまうことがある。その理由として、噴流はんだ槽のポンプの回転数を上昇させると溶融はんだの流速を速くなり、溶融はんだが整流板等に衝突し乱流を起こして息継ぎと呼ばれるノズルから噴流される溶融はんだの高さの乱れが生じるからである。特に、第二次噴流ノズルによる溶融はんだの噴流には、流入量が小さく、かつ均一な高さが必要となるので、息継ぎ等を生じて噴流の高さが変動するとブリッジ不良を起こし易くなる。

特許文献１には、ダクトが設けられた噴流はんだ槽において、ノズルから噴流する溶融はんだの高さを一定にする方法として、ノズル直下にあるダクト部の底部に溶融はんだが上昇可能な規制板を設けた安定化機構が開示されている。

また、本出願人も特許文献２に、ノズル直下にあるダクト部の底部に、ダクト出口からノズル奥方に向かって順次横幅が広くなる横幅の異なる複数の変流板を設けた噴流はんだ槽を開示している。

実公昭５０−１０４３２号（第２図） 実開平１−１１４１６５号公報（第２図）

ところで、特許文献１によれば、噴流はんだ槽に規制板がノズル直下にあるダクト部の底部に、溶融はんだの噴流が上昇するように設けられている。しかしながら、このような噴流はんだ槽は、ノズル手前側の噴流が高くなりやすく、ノズル奥側の噴流が低くなるという問題点がある。

また、特許文献２によれば、特許文献１の問題点であるノズル手前側の噴流が高くなりやすく、ノズル奥側の噴流が低くなるというものを解決したもので、噴流はんだ槽にダクト出口からノズル奥方に向かって順次横幅が広くなる横幅の異なる複数の変流板を設けることで、ノズル手前側の噴流とノズル奥側の噴流の高さを揃えて溶融はんだの噴流高さを安定化させている。しかしながら、ダクト奥の壁面に当たった噴流が整流板に当たって乱流を起こし、息継ぎと呼ばれるノズルから噴流するはんだの高さの乱れが生じる問題がある。

そこで本発明は、このような課題を解決したものであって、ノズルから噴流される溶融はんだの高さを均一にすることを目的とする。

本発明者らは、息継ぎと呼ばれるノズルから噴流するはんだの高さの乱れの発生原因が、ダクトを通過する溶融はんだがダクト奥の壁面に当たって乱流を起こすため発生することを発見し、ダクトを通過する溶融はんだがダクト奥の壁面に当たらなければ、ノズルから噴流する溶融はんだの高さの乱れを低減することを見いだして本発明を完成させた。

本発明に係る噴流はんだ槽は、溶融はんだを収容する収容部と、収容部に収容される溶融はんだを圧送する圧送部と、圧送部によって圧送された溶融はんだを所定の流入方向に案内する第１のダクト部と、溶融はんだの流入方向を徐々に転換する弧状の壁面を有し、弧状の壁面に溶融はんだを衝突させることによって、第１のダクト部によって所定の流入方向に案内された溶融はんだの流入方向を転換する方向転換部と、方向転換部によって流入方向が転換された溶融はんだをノズルの方向に案内する第２のダクト部とを備えることを特徴とするものである。

本発明に係る噴流はんだ槽によれば、収容部は溶融はんだを収容し、圧送部は収容部に収容される溶融はんだを圧送し、第１のダクト部は圧送部によって圧送された溶融はんだを所定の流入方向に案内し、方向転換部は第１のダクト部によって所定の流入方向に案内された溶融はんだの流入方向を転換し、第２のダクト部は方向転換部によって流入方向が転換された溶融はんだをノズルの方向に案内する。これにより、方向転換部によって溶融はんだの流入方向が転換される際に、当該方向転換部が溶融はんだの乱流の発生を防ぐので、第２のダクト部からノズルの方向に案内される溶融はんだの流速及び流入量を安定化できるようになる。

本発明に係る噴流はんだ槽によれば、第２のダクト部からノズルの方向に案内される溶融はんだの流速及び流入量が安定化するので、ノズルの先端から噴流される溶融はんだの高さを均一にすることができる。これにより、所定箇所以外にはんだが付着されるブリッジ不良や所定箇所にはんだが付着されない未はんだ不良を低減することができる。

第１の実施の形態に係る噴流はんだ槽１の構成例を示す正面断面図である。 図１のＡ−Ａ線で切断した噴流はんだ槽１の構成例を示す断面図である。 図２のＢ−Ｂ線で切断した噴流はんだ槽１の構成例を示す断面図である。 噴流はんだ槽１の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る噴流はんだ槽１Ａの構成例を示す正面断面図である。 図５のＣ−Ｃ線で切断した噴流はんだ槽１Ａの構成例を示す断面図である。 図６のＤ−Ｄ線で切断した噴流はんだ槽１Ａの構成例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る噴流はんだ槽の実施形態の一例を説明する。
＜第１の実施の形態＞
本実施の形態に係る噴流はんだ槽１は、溶融はんだ２０を収容する収容部の一例である槽本体部２と、槽本体部２に収容される溶融はんだ２０を圧送する圧送部の一例であるポンプ部１０と、ポンプ部１０によって圧送された溶融はんだ２０を所定の流入方向に案内する第１のダクト部４と、第１のダクト部４によって所定の流入方向に案内された溶融はんだ２０の流入方向を転換する方向転換部９と、方向転換部９によって流入方向が転換された溶融はんだ２０をノズル本体部６に案内する第２のダクト部５とを備える。方向転換部９によって溶融はんだ２０の流入方向が転換される際に、当該方向転換部９が溶融はんだ２０の乱流の発生を防ぐので、第２のダクト部５からノズル本体部６に案内される溶融はんだ２０の流速及び流入量が安定化され、ノズル口３から噴流される溶融はんだ２０の高さを均一にできるようにしたものである。

［噴流はんだ槽１の構成例］
図１乃至３に示すように、噴流はんだ槽１は、槽本体部２、ポンプ部１０、第１のダクト部４、方向転換部９、第２のダクト部５及びノズル本体部６で構成される。

槽本体部２内には溶融はんだ２０が収容される。溶融はんだ２０は、例えば、鉛フリーはんだであり、錫−銀−銅や錫−亜鉛−ビスマス等で構成されたものである。槽本体部２にはポンプ部１０、第１のダクト部４、方向転換部９、第２のダクト部５及びノズル本体部６が設けられる。噴流はんだ槽１は、槽本体部２に収容された溶融はんだ２０がポンプ部１０によって第１のダクト部４、方向転換部９及び第２のダクト部５を介してノズル本体部６に供給され、ノズル口３から図示しないプリント基板に溶融はんだ２０を噴流するようになされる。

ポンプ部１０は、モータ１１、モータ用プーリ１２、スクリュ用プーリ１３、ベルト１４、スクリュシャフト１５及びスクリュ１６を有する。モータ１１に設けられたモータ用プーリ１２と、スクリュ１６に設けられたスクリュ用プーリ１３とがベルト１４に巻き回される。モータ１１が駆動するとモータ用プーリ１２が回転すると共に、ベルト１４に巻き回されるスクリュ用プーリ１３が回転する。スクリュ用プーリ１３にはスクリュシャフト１５を介してスクリュ１６が設けられる。スクリュ１６は、スクリュ用プーリ１３の回転方向と同一方向に回転する。

ポンプ部１０が有するスクリュ１６の回転によって圧送された溶融はんだ２０は、第１のダクト部４によって所定の流入方向（以下、流入方向Ｐ１という）に案内される。第１のダクト部４には方向転換部９が接続される。方向転換部９は、第１のダクト部４によって案内された溶融はんだ２０の流入方向Ｐ１を流入方向Ｐ２（図２参照）に転換して、第２のダクト部５に溶融はんだ２０を案内する。方向転換部９は壁面が溶融はんだ２０の流入方向を徐々に転換する弧状を有しており、この弧状の壁面に溶融はんだ２０が衝突することによって、当該溶融はんだ２０の乱流の発生を防ぐ。これにより、溶融はんだ２０の流速及び流入量が均一化される。

方向転換部９には第２のダクト部５が接続される。第２のダクト部５は、方向転換部９によって案内された溶融はんだ２０を所定の流入方向（以下、流入方向Ｐ３という）でノズル本体部６に案内する。第２のダクト部５には、流入方向Ｐ３に並行して１つ以上の仕切り板７が当該第２のダクト部５の底部から上部にかけて設けられる。この仕切り板７は第２のダクト部５内を複数に分割して、溶融はんだ２０の流速及び流入量をより均一にする機能を有する。例えば、図２に示すように、第２のダクト部５の中心に仕切り板７を設けて、当該第２のダクト部５が左右二室に分割される。溶融はんだ２０は仕切り板７を通過してノズル本体部６に到達するようになされる。

ノズル本体部６は、交流板８及びノズル口３を有する。交流板８は交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃを有し、当該交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃは、図１に示すように、第２のダクト部５の一端に当該交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃの一端が設けられて、当該交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃの他端がノズル口３に向かって弧状に形成される。交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれ長さが異なっており、例えば、ノズル本体部６の手前側から奥側に向かって順次その長さが長くなるように（８ａ＜８ｂ＜８ｃ）形成される。また、交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれ高さが異なっており、例えば、ノズル本体部６の手前側から奥側に向かって順次その高さが低くなるように（８ｃ＜８ｂ＜８ａ）設けられる。交流板本体部８ａと交流板本体部８ｂとの間、交流板本体部８ｂと交流板本体部８ｃとの間及び交流板本体部８ｃとノズル本体部６の外周部との間はそれぞれ同じ間隔になるように設けられることが望ましい。これにより、均一に溶融はんだをノズル口３に案内することができる。

交流板８は、第２のダクト部５より案内された溶融はんだ２０をノズル口３に向けて上向きの流入方向（以下、流入方向Ｐ４という）に変える機能を有する。交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃは、弧状を有するので、第２のダクト部５より案内された溶融はんだ２０が当該交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃに衝突して、溶融はんだ２０の流速及び流入量をより安定にすることができる。

交流板８の上部、かつ、ノズル本体部６の先端にはノズル口３が設けられる。ノズル口３は、交流板８によって流速及び流入量が安定になった溶融はんだ２０を図示しないプリント基板に噴流する。ノズル口３から噴流される溶融はんだ２０は流速及び流入量が安定であるので、その噴流高さが均一になる。これにより、プリント基板の所定箇所以外にはんだが付着されるブリッジ不良や所定箇所にはんだが付着されない未はんだ不良を低減することができる。

［噴流はんだ槽１の動作例］
次に本実施の形態に係る噴流はんだ槽１の動作例について説明する。図４に示すように、ステップＳＴ１では、噴流はんだ槽１の電源をＯＮすると、ポンプ部１０が駆動して槽本体部２にある溶融はんだ２０を第１のダクト部４に圧送する。ステップＳＴ２に移行して、ポンプ部１０によって圧送された溶融はんだ２０は、図２に示したように、第１のダクト部４に流入方向Ｐ１に流入されるように案内される。ステップＳＴ３に移行して、第１のダクト部４に案内された溶融はんだ２０の流入方向Ｐ１が流入方向Ｐ２に転換される。その際、第１のダクト部４に案内された溶融はんだ２０は、方向転換部９にある弧状の壁面に衝突することで、当該溶融はんだ２０の乱流の発生を防ぎ、当該溶融はんだ２０の流速及び流入量が安定化する。

ステップＳＴ４に移行して、方向転換部９によって方向を転換された溶融はんだ２０は、第２のダクト部５によって流入方向Ｐ３に流入されるようにノズル本体部６に案内される。溶融はんだ２０の流速及び流入量は、第２のダクト部５が有する複数の仕切り板７によって更に安定化される。ステップＳＴ５に移行して、ノズル本体部６が有する交流板８に溶融はんだ２０が衝突することによって、溶融はんだ２０の流入方向Ｐ３がノズル口３に向かうように上向きの流入方向Ｐ４に変わる（図１参照）。また、交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃは弧状を有するので、交流板本体部８ａに衝突した溶融はんだ２０、交流板本体部８ｂに衝突した溶融はんだ２０及び交流板本体部８ｃに衝突した溶融はんだ２０の流速及び流入量はそれぞれ均一化される。ステップＳＴ６に移行して、方向転換部９、仕切り板７及び交流板８によって流速及び流入量が安定した溶融はんだ２０は、ノズル口３まで達する。溶融はんだ２０は、ノズル口３の上部を通過するプリント基板に均一の高さで噴流される。

このように、第１の実施の形態に係る噴流はんだ槽１によれば、槽本体部２は溶融はんだ２０を収容し、ポンプ部１０は槽本体部２に収容される溶融はんだ２０を圧送し、第１のダクト部４はポンプ部１０によって圧送された溶融はんだ２０を流入方向Ｐ１に案内し、方向転換部９は第１のダクト部４によって案内された溶融はんだ２０の流入方向Ｐ１を流入方向Ｐ２に転換し、第２のダクト部５は方向転換部９によって流入方向Ｐ２に転換された溶融はんだ２０をノズル本体部６に流入方向Ｐ３で案内する。これにより、方向転換部９によって溶融はんだ２０の流入方向Ｐ１が流入方向Ｐ２に転換される際に、当該方向転換部９が溶融はんだ２０の乱流の発生を防ぐので、第２のダクト部５からノズル本体部６に案内される溶融はんだ２０の流速及び流入量を安定化できるようになる。

これにより、ノズル口３から噴流される溶融はんだ２０の高さを均一にすることができる。この結果、所定箇所以外にはんだが付着されるブリッジ不良や所定箇所にはんだが付着されない未はんだ不良を低減することができる。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、前述の噴流はんだ槽１に整流子５０を設けた噴流はんだ槽１Ａについて説明する。第２の実施の形態について、前述の実施の形態と同じ名称及び符号のものは同じ機能を有するので、その説明を省略する。

図５乃至７に示すように、噴流はんだ槽１Ａは、ポンプ部１０、槽本体部２、第１のダクト部４、方向転換部９、第２のダクト部５、ノズル本体部６及び整流子５０で構成される。整流子５０は、ノズル本体部６内の交流板８とノズル口３との間に設けられる。整流子５０は、溶融はんだ２０の流入方向Ｐ４を均一化させる機能を有する。整流子５０は、金属やセラミックスで形成された格子状のものである。交流板８によって流入方向Ｐ４に向きを変えた溶融はんだ２０は、整流子５０を通過することでノズル口３からの噴流高さがより均一になる。

このように、第２の実施の形態に係る噴流はんだ槽１Ａによれば、溶融はんだ２０の流速及び流入量を安定化させる整流子５０をノズル本体部６内に設けるので、ノズル口３から噴流される溶融はんだ２０の高さをより均一にすることができる。この結果、所定箇所以外にはんだが付着されるブリッジ不良や所定箇所にはんだが付着されない未はんだ不良を更に低減することができる。

なお、本発明では、３枚の交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃで噴流はんだ槽１，１Ａを説明したが、交流板本体部８ａ，８ｂ，８ｃは何枚用いても構わない。また、本発明では、第２のダクト部５の両側に第１のダクト部４を設けるようにしたが、第２のダクト部５の片側のみに第１のダクト部４を設けても良い。また、本発明では、５枚の仕切り板７で噴流はんだ槽を説明したが、仕切り板７は何枚用いても構わない。

本発明は、溶融はんだを噴流させてプリント基板等にはんだ付けを行う噴流はんだ槽に適用して極めて好適である。

１，１Ａ 噴流はんだ槽
２ 槽本体部
３ ノズル口
４ 第１のダクト部
５ 第２のダクト部
６ ノズル本体部
７ 仕切り板
８ 交流板
８ａ，８ｂ，８ｃ 交流板本体部
９ 方向転換部
１０ ポンプ部
２０ 溶融はんだ
５０ 整流子

Claims (5)

1. 溶融はんだを収容する収容部と、
   前記収容部に収容される溶融はんだを圧送する圧送部と、
   前記圧送部によって圧送された溶融はんだを所定の流入方向に案内する第１のダクト部と、
   溶融はんだの流入方向を徐々に転換する弧状の壁面を有し、弧状の前記壁面に溶融はんだを衝突させることによって、前記第１のダクト部によって所定の流入方向に案内された溶融はんだの前記流入方向を転換する方向転換部と、
   前記方向転換部によって流入方向が転換された溶融はんだをノズルの方向に案内する第２のダクト部とを備えることを特徴とする噴流はんだ槽。
2. 前記第１のダクト部が２つ設けられ、
   前記第２のダクト部は、
   ２つの前記第１のダクト部の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の噴流はんだ槽。
3. 前記第２のダクト部には、
   前記ノズルの方向に略並行に１つ以上の仕切り板が立設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の噴流はんだ槽。
4. 前記ノズルには弧状を有した交流板が設けられ、
   前記交流板は、
   一端から他端までの距離がそれぞれ異なった複数の交流板本体部を有し、前記交流板本体部がそれぞれ異なる高さに設けられることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の噴流はんだ槽。
5. 前記ノズルには格子状を有した金属製又はセラミックス製の整流子が設けられることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の噴流はんだ槽。

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