JP5433098B1 - 半田噴流装置、及び、半田付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴流ノズルの外周の濡れ性を維持する。
【解決手段】半田噴流装置は、溶融された半田を収容する半田貯留槽と、略鉛直方向に延び半田貯留槽から供給された半田を上端部２４ａから噴流する噴流ノズル２４とを備えている。噴流ノズル２４の外周における上端部の近傍に略水平方向に沿って複数の凹溝が形成される。このため、噴流ノズル２４の上端部２４ａから流れ出た半田を凹溝に残留させることができる。これにより、噴流ノズル２４から半田を噴流しない状態においても、噴流ノズル２４の外周の濡れ性を維持できる。
【選択図】図１６

Description

本発明は、溶融された半田を噴流する技術に関する。

プリント基板などの製造工程においては、対象物に対して半田（はんだ）付けを行う半田付け装置が用いられる。このような半田付け装置として、溶融された半田を噴流ノズルから噴流させ、ノズル口から盛り上がった状態で流れる半田を対象物に接触させることで、対象物に半田付けを行う「選択半田付け装置」あるいは「ポイント半田付け装置」とも呼ばれる半田付け装置が知られている。このような半田付け装置は、プリント基板における電子部品が配置される領域など、対象物の一部の領域のみに選択的に半田付けを行うことができる（例えば、特許文献１，２参照。）。

半田付け装置の噴流ノズルから噴流されて対象物に接触せずに流れ出た半田は、半田付け装置の半田槽に回収されて再利用される。噴流ノズルから流れ出た半田は、噴流ノズルの外周全体を覆いながら、噴流ノズルの外周を伝って半田槽まで移動する。

特開２０１２−１４６８４２号公報 特開２０１２−２１３７８２号公報

一般に、半田付け装置の稼働方式としては、噴流ノズルから常時に半田を噴流する連続噴流式が採用される。ただし、連続噴流式の半田付け装置では、半田付けを行わない状態においても継続的に半田を噴流させるため、エネルギーの無駄が生じる。また、噴流ノズルの外周に常時に半田が流れるため、「半田喰われ」と呼ばれる噴流ノズルの劣化の進行が早まり、噴流ノズルの耐久性が短くなる可能性がある。

これに対応するため、噴流ノズルから間欠的に半田を噴流する間欠噴流式の半田付け装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このような間欠噴流式の半田付け装置では、半田付けを行う場合以外は半田を噴流させないため、上記のような課題に対応できる。

しかしながら、間欠噴流式の半田付け装置では、半田を噴流させない期間においては、噴流ノズルが高温状態で外気にさらされた状態とされる。このため、噴流ノズルの外周において、酸化、あるいは、フラックスの焼き付きなどの現象が生じ、この現象に起因して噴流ノズルの外周の濡れ性が悪化する可能性がある。このように噴流ノズルの外周の一部において濡れ性が悪化すると、噴流ノズルから流れ出た半田が噴流ノズルの外周全体を流れず、半田の流れに偏りが生じる。その結果、噴流ノズルのノズル口に形成される半田の流れの形状が変化し、対象物の所定の領域に正確に半田付けを行うことができなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、噴流ノズルの外周の濡れ性を維持することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、半田を噴流する半田噴流装置であって、溶融された前記半田を収容する半田貯留槽と、略鉛直方向に延び、前記半田貯留槽から供給された前記半田を上端部から噴流する噴流ノズルと、を備え、前記噴流ノズルの外周における前記上端部の近傍に、略水平方向に沿って、互いに接続することなく独立した複数の凹溝が等間隔に形成される。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の半田噴流装置において、前記複数の凹溝のそれぞれは、前記噴流ノズルの前記外周を連続して一周する。

また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の半田噴流装置において、前記噴流ノズルの前記複数の凹溝が形成される部分は、円筒形である。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の半田噴流装置において、前記噴流ノズルは、前記半田を間欠的に噴流する。

また、請求項５の発明は、対象物に対して半田付けを行う半田付け装置であって、請求項１ないし４のいずれかに記載の半田噴流装置と、前記対象物と前記半田噴流装置との相対位置を変更する移動機構と、を備えている。

請求項１ないし５の発明によれば、噴流ノズルの外周における上端部の近傍に略水平方向に沿って凹溝が形成されるため、噴流ノズルの上端部から流れ出た半田を凹溝に残留させることができる。これにより、噴流ノズルから半田を噴流しない状態においても、噴流ノズルの外周の濡れ性を維持することができる。複数の凹溝は独立しているため、半田が一の凹溝から他の凹溝に流れ出ることがなく、凹溝に半田を確実に残留させることができる。

また、特に請求項２の発明によれば、噴流ノズルの外周全体に半田を残留させることができるため、噴流ノズルの外周全体に半田を一様に流すことができる。

また、特に請求項４の発明によれば、半田を間欠的に噴流する場合においても、噴流ノズルの外周の濡れ性を維持することができる。

図１は、半田付け装置の外観を示す斜視図である。 図２は、半田付け装置の分解斜視図である。 図３は、半田付け装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、半田噴流装置の外観を示す斜視図である。 図５は、半田噴流装置の内部構成を示す図である。 図６は、半田噴流装置の分解斜視図である。 図７は、半田付け装置の基本的な動作の流れを示す図である。 図８は、半田噴流装置の初期状態を示す図である。 図９は、半田噴流装置の一つの状態を示す図である。 図１０は、半田付け処理の動作を説明する図である。 図１１は、半田噴流装置の一つの状態を示す図である。 図１２は、気体の圧力及び流量の時間的な変化を示す図である。 図１３は、半田の流量が低下する原理を説明するための図である。 図１４は、気体供給部の構成を示す図である。 図１５は、気体の圧力及び流量の時間的な変化を示す図である。 図１６は、噴流ノズルの上部を示す図である。 図１７は、半田残留部の一部を拡大して示す図である。 図１８は、半田残留部の一部を拡大して示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。

＜１．半田付け装置の構成＞
図１は、本実施の形態に係る半田付け装置１の外観を示す斜視図である。図１に示す、半田付け装置１は、対象物となるプリント基板９を搬送しながら、該プリント基板９に対して半田（はんだ）付けを行う機能を有している。

プリント基板９には各種の電子部品が配置されており、電子部品のリードはプリント基板９のスルーホールに挿入されている。半田付け装置１は、プリント基板９の下面（電子部品のリードが突出した側の面）に、溶融された半田を接触させることで、これら電子部品をプリント基板９に固定する。半田付け装置１は、プリント基板９において電子部品が配置される一部の領域に対して選択的に半田付けを行うことができる。以下、プリント基板９において半田付けの対象となる領域を「対象領域」という。

図１に示すように、半田付け装置１は、略直方体のハウジング１１と、プリント基板９を搬送する基板搬送機構５とを備えている。基板搬送機構５は、ハウジング１１の上面となる上面板１２に設けられている。以下の説明においては、図中に示す三次元直交座標系（ＸＹＺ）を用いて、適宜、方向や向きを示す。この直交座標系は、ハウジング１１に対して相対的に固定される。Ｘ軸方向は左右方向、Ｙ軸方向は前後方向、Ｚ軸方向は鉛直方向（上下方向）に相当する。

基板搬送機構５は、搬送パレット５２に載置されたプリント基板９を左右方向（Ｘ軸方向）に搬送する。基板搬送機構５は、左右方向（Ｘ軸方向）に沿った２つのコンベア５１を備えている。これら２つのコンベア５１は搬送パレット５２の前後方向（Ｙ軸方向）の両端部を支持しつつ、図中の矢印ＡＲ１，ＡＲ２の向きに移動する。これにより、プリント基板９は、半田付け装置１の上面を図中右から左に搬送される。

２つのコンベア５１の相互間は開口している。また、搬送パレット５２の下面は、プリント基板９の対象領域に対応する部分が開口している。このため、プリント基板９の対象領域は、ハウジング１１の内部に露出する。半田付け装置１は、このようにハウジング１１の内部に露出したプリント基板９の対象領域に対して半田付けを行う。

図２は、半田付け装置１の分解斜視図であり、ハウジング１１の内部の構成を主に示している。図２に示すように、半田付け装置１は、ハウジング１１の内部に、溶融された半田を噴流する半田噴流装置２と、半田噴流装置２を移動する三軸移動機構６とを備えている。

半田噴流装置２は、溶融された半田を噴流し、噴流した半田をプリント基板９の対象領域に接触させることで、プリント基板９に対して半田付けを行う。この半田噴流装置２の構成については、後に詳述する。

また、三軸移動機構６は、半田噴流装置２を固定する固定部６０と、固定部６０を移動する３つのスライダ６１，６２，６３とを備えている。３つのスライダ６１，６２，６３はそれぞれ、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びている。これにより、三軸移動機構６は、固定部６０によって半田噴流装置２を固定した状態で、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）及び鉛直方向（Ｚ軸方向）のいずれにも半田噴流装置２を移動できる。すなわち、三軸移動機構６は、半田噴流装置２の姿勢を保ちつつ、ハウジング１１の内部の任意の位置に半田噴流装置２を移動できる。

図３は、半田付け装置１の概略構成を示すブロック図である。半田付け装置１は、前述した半田噴流装置２、基板搬送機構５及び三軸移動機構６とともに、全体制御部１０及び気体供給部７を備えている。

全体制御部１０は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。全体制御部１０は、プログラムに従って処理を行うことにより、半田噴流装置２、基板搬送機構５、三軸移動機構６及び気体供給部７の動作を統括的に制御する。

また、気体供給部７は、半田噴流装置２に対して、例えば、窒素などの不活性ガスである気体を供給する。気体供給部７から気体の供給を受けることで、半田噴流装置２は溶融された半田を噴流することができる。

＜２．半田噴流装置の構成＞
次に、半田噴流装置２の構成について説明する。図４は、半田噴流装置２の外観を示す斜視図である。図中の縦方向は、鉛直方向に相当する（図５，図６においても同様。）。

図４に示すように、半田噴流装置２は、溶融された半田を内部に収容する筐体２１と、筐体２１の上部を覆う蓋体２２とを備えている。筐体２１は、大小２つの径の円柱を上下に重ねた形状を有している。筐体２１において、径の比較的大きな円柱部は、径の比較的小さな円柱部に対して上部に配置される。

蓋体２２は、筐体２１の上部の円柱部を覆う略円形の部材である。蓋体２２には、大小２つの略円形の開口部２２ａ，２２ｂが設けられている。

比較的大きな中央開口部２２ａは、蓋体２２における円中心に相当する位置に設けられる。中央開口部２２ａには半田を噴流する噴流ノズル２４が配置され、噴流ノズル２４の一部は蓋体２２よりも上部に突出している。噴流ノズル２４は、そのように蓋体２２よりも突出した部分の上端部となるノズル口から溶融された半田を噴流する。

一方、比較的小さな開口部２２ｂは、筐体２１の内部に半田を供給するための半田供給口である。開口部２２ｂは、蓋体２２における中央開口部２２ａから離れた位置に設けられる。

また、筐体２１の側面上部には、筐体２１の内部へ気体を導く気体導入管２３が設けられている。気体導入管２３は、気体供給部７から供給される窒素などの気体を、筐体２１の内部へ導入する。

図５は、半田噴流装置２の内部構成を示す図である。図５は、説明のため、半田噴流装置２の内部構成を簡略化して示している。

半田噴流装置２の筐体２１の内部には、半田を収容するための２つの槽３，４が設けられている。筐体２１の下部の円柱部の内部は、噴流ノズル２４から噴流する前の溶融された半田を収容する半田貯留槽４となっている。一方、筐体２１の上部の円柱部の内部は、噴流ノズル２４から噴流した後に流れ出た半田を回収する半田回収槽３となっている。半田回収槽３は、半田貯留槽４の上部に配置される。このように、半田回収槽３を半田貯留槽４の上部に配置することで、半田噴流装置２の全体のサイズを比較的小さくすることができる。

半田回収槽３と半田貯留槽４とは、筐体２１における内部壁２１ａによって区分けされている。この内部壁２１ａは、半田回収槽３の底面、かつ、半田貯留槽４の上面となる。また、この内部壁２１ａには、半田回収槽３の内部と半田貯留槽４の内部とを連通する連通口３０が設けられている。

また、半田回収槽３の内部には、連通口３０を開閉する開閉弁３１が設けられている。連通口３０は半田貯留槽４側の直径が半田回収槽３側の直径よりも小さい円錐台状になっている。開閉弁３１は、この連通口３０と略同形の円錐台状となっており、連通口３０に進入して連通口３０を閉じる。開閉弁３１の上部には、略鉛直方向に伸びる弁軸３２が接続されている。この弁軸３２を上下に移動させることで、開閉弁３１が連通口３０を開閉する。

また、半田回収槽３及び半田貯留槽４の略中央部には、断面形状が略円形の筒体である噴流ノズル２４が配置されている。噴流ノズル２４は、例えば、鉄などの金属で構成され、外周にはんだめっきが施されている。噴流ノズル２４は、略鉛直方向に延びるように配置され、筐体２１の内部壁２１ａを貫通する。噴流ノズル２４の下端部２４ｂは、半田貯留槽４の内部に配置される。また、前述のように、噴流ノズル２４の上部は、蓋体２２の中央開口部２２ａを経由し、噴流ノズル２４の上端部２４ａは蓋体２２よりも上部に配置される。

半田貯留槽４に収容された半田は、噴流ノズル２４の下端部２４ｂを介して噴流ノズル２４の内部に供給される。噴流ノズル２４に供給された半田は、噴流ノズル２４の内部を上昇し、噴流ノズル２４の上端部２４ａから噴流する。そして、噴流ノズル２４から流れ出た半田は、噴流ノズル２４の外周を伝って下降し、中央開口部２２ａを通過して半田回収槽３まで移動する。

噴流ノズル２４の直径は、例えば１４ｍｍである。また、中央開口部２２ａの直径は、噴流ノズル２４の直径よりも十分大きくされ、例えば５０ｍｍである。このため、噴流ノズル２４の外周と中央開口部２２ａの壁面との間には、噴流ノズル２４から流れ出た半田の移動に十分な空間が形成される。

また、気体を導くための気体導入管２３は、半田回収槽３の内部を経由するように配置される。気体導入管２３の一端は筐体２１の外部に配置され、気体導入管２３の他端は半田貯留槽４の上面に設けられた気体導入口４０に接続される。これにより、気体供給部７から供給される窒素などの気体は、気体導入管２３及び気体導入口４０を介して、半田貯留槽４の内部の上部に供給される。

図６は、半田噴流装置２のより詳細な構成を示す分解斜視図である。図６は、図４に示す筐体２１から蓋体２２を外した状態に相当する。

開閉弁３１（図５参照。）に接続された弁軸３２は、その上部でＴ字型の連動板３３に接続されている。さらに、連動板３３は、筐体２１の外部に配置された弁駆動部３４と接続されている。弁駆動部３４は、伸縮駆動するシリンダを備えており、連動板３３を上下に移動させることができる。したがって、弁駆動部３４が駆動することにより、連動板３３及び弁軸３２に接続された開閉弁３１が移動し、連通口３０を開閉する。

また、半田噴流装置２は、半田回収槽３の半田を加熱して溶融する４つのヒータ３５と、半田貯留槽４の半田を加熱して溶融する４つのヒータ４５とを備えている。これらのヒータ３５，４５は、それぞれ略鉛直方向に沿って筐体２１に設置される。半田回収槽３用の４つのヒータ３５は、半田回収槽３の外壁に相当する筐体２１の上部に均等に配置される。一方、半田貯留槽４用の４つのヒータ４５は、半田貯留槽４の外壁に相当する筐体２１の下部に均等に配置される。このように筐体２１の上部と下部とで独立したヒータ３５，４５を設けることで、筐体２１の上部と下部とを異なるタイミングで加熱することができる。

半田付け装置１が電源オフの状態になると、半田噴流装置２の筐体２１に収容された半田が冷却されて固まった状態となる。仮に、このように固まった半田を下部から加熱したとすると、下部の半田から先に溶融する。その結果、溶融した下部の半田が膨張して上部の溶融していない半田を急激に押し上げ、筐体２１の外部に溢れる現象（半田爆発）が生じる可能性がある。

本実施の形態の半田付け装置１では、電源オフの状態から始動した場合に、全体制御部１０が上部のヒータ３５を通電して一定期間が経過した後に、下部のヒータ４５を通電する。したがって、筐体２１の上部にある半田が十分に加熱された後に、筐体２１の下部にある半田が加熱される。これにより、上部の半田から先に溶融するため、上述した現象（半田爆発）を防止できる。

また、半田噴流装置２は、筐体２１の温度を検出することで、間接的に半田の温度を検出する２つの温度センサ３６，４６を備えている。これらの温度センサ３６，４６は、例えば、熱電対などである。一方の温度センサ３６は半田回収槽３の外壁に相当する筐体２１の上部の温度を検出し、他方の温度センサ４６は半田貯留槽４の外壁に相当する筐体２１の下部の温度を検出する。全体制御部１０は、これらの温度センサ３６，４６の検出結果に基づいてヒータ３５，４６の動作を制御する。

また、半田噴流装置２は、半田回収槽３における半田の液面の高さを検出する液位検出部３７を備えている。液位検出部３７は、互いに長さの異なる２本の電極３７ａを備えている。一方の電極３７ａは半田の不足を検出するために用いられ、他方の電極３７ａは半田のオーバーフローを検出するために用いられる。液位検出部３７は、電極３７ａと筐体２１との間の通電状態によって、半田の液面の高さが電極３７ａの先端位置まであるか否かを検出する。液位検出部３７が半田の不足を検出した場合は、半田供給口となる蓋体２２の開口部２２ｂを介して、半田回収槽３の内部に半田が供給される。

また、半田噴流装置２は、気体を加熱する気体加熱部３８を筐体２１の外部に備えている。気体加熱部３８には、気体導入管２３への経路とは異なる経路で、気体供給部７から窒素などの気体が供給される。気体加熱部３８は、気体供給部７から供給された気体を例えば３００°まで加熱し、加熱した気体を半田回収槽３に供給する。気体加熱部３８から半田回収槽３に供給された加熱された気体は、中央開口部２２ａにおける噴流ノズル２４を周囲を通過して、半田噴流装置２の上部に噴出する。したがって、気体加熱部３８は、プリント基板９の対象領域の予備加熱ができるとともに、噴流ノズル２４の外周の酸化を軽減できる。

＜３．半田付け装置の動作＞
図７は、半田付け装置１の基本的な動作の流れを示す図である。図７に示す動作は、一つのプリント基板９を処理するものである。したがって、図７に示す動作は、一つのプリント基板９を処理するごとに繰り返される。また、図７に示す動作の開始時点においては、半田噴流装置２は、予め定められた初期位置で待機しており、また、半田を噴流していない。

図８は、図７に示す動作の開始時点における半田噴流装置２の状態（以下、「初期状態」という。）を示す図である。図８に示すように、半田回収槽３及び半田貯留槽４の内部には、溶融された液体状の半田８が収容されている。半田噴流装置２の初期状態においては、開閉弁３１が連通口３０を開いている。このため、半田回収槽３の内部の半田８と半田貯留槽４の内部の半田８とは一体となっており、半田８の液面の位置は半田回収槽３の下方となる。また、その液面の位置と同じ位置まで、噴流ノズル２４の内部にも半田８が侵入している。

以下、図７を参照しつつ、半田付け装置１の基本的な動作の流れについて説明する。まず、半田付け装置１に、対象物となる一つのプリント基板９が搬入される（ステップＳ１１）。基板搬送機構５は、フラックスの塗布がなされたプリント基板９を隣接する装置などから受け取り、プリント基板９を所定位置まで搬送する（図１の矢印ＡＲ１）。基板搬送機構５は、所定位置までプリント基板９を搬送すると、その所定位置でプリント基板９の移動を停止する。

このように基板搬送機構５がプリント基板９を搬送している間に、並行して、三軸移動機構６が、初期位置から半田付けを行うための処理位置まで半田噴流装置２を移動する（ステップＳ１２）。そして、このような三軸移動機構６による半田噴流装置２の処理位置までの移動中に、半田噴流装置２は半田８の噴流を開始する（ステップＳ１３）。

図９は、半田８の噴流を開始した半田噴流装置２の状態を示す図である。この状態においては、弁駆動部３４が駆動して、開閉弁３１が連通口３０を閉じる。この際、半田回収槽３に残留した半田８が開閉弁３１の周囲を完全にふさぎ、半田貯留槽４の内部は密封された空間となる。

一方で、気体供給部７（図３参照。）が、半田噴流装置２の気体導入管２３へ加圧した窒素などの気体を供給する。この気体は、気体導入管２３を経由して、半田貯留槽４の上部の気体導入口４０から半田貯留槽４の内部に供給される。これにより、加圧した気体が、半田貯留槽４の内部の半田８の液面より上部に供給される。半田貯留槽４の内部は密封されているため、気体の圧力により半田貯留槽４の内部の半田８が下側に押圧される。したがって、押し出された半田８が噴流ノズル２４の内部を上昇し、噴流ノズル２４の上端部から噴流する。その結果、噴流ノズル２４の上端部に、略半球状に盛り上がった状態の半田８の流れが形成される。

また、噴流ノズル２４から流れ出た半田８は、噴流ノズル２４の外周の３６０°の全体を覆いながら、噴流ノズル２４の外周を伝って下降し、中央開口部２２ａを通過して半田回収槽３まで移動する。これにより、噴流ノズル２４から流れ出た半田８は、半田回収槽３に回収される。

このように半田８を噴流した状態の半田噴流装置２を三軸移動機構６が処理位置まで移動すると、次に、プリント基板９の対象領域に選択的に半田付けを行う半田付け処理が実行される（ステップＳ１４）。

図１０は、半田付け処理の動作を説明する図である。まず、プリント基板９の対象領域の下方から、三軸移動機構６が半田噴流装置２を上昇させる（矢印ＡＲ１１）。これにより、噴流ノズル２４の上端部から盛り上がった状態で流れる半田８が、プリント基板９の対象領域にある電子部品９１のリード９２の一部に接触する。次に、三軸移動機構６が、プリント基板９の対象領域の範囲で、半田噴流装置２を略水平に移動させる（矢印ＡＲ１２）。これにより、噴流ノズル２４から噴流した半田８が、プリント基板９の対象領域にある電子部品９１のリード９２の全体に付着する。そして、三軸移動機構６が、半田噴流装置２を下降させる（矢印ＡＲ１３）。このような一連の動作により、プリント基板９の一つの対象領域に関して半田付けが行われる。

一つのプリント基板９において、複数の対象領域が存在する場合は、対象領域ごとに同様の半田付け処理が繰り返される（ステップＳ１５，Ｓ１４）。半田噴流装置２は、例えば約６０秒間継続して半田８の噴流を行うことができるようにされる。したがって、一つのプリント基板９に通常存在する対象領域の全てに対して、半田付け処理を完了することが可能である。

全ての対象領域について半田付け処理が完了すると（ステップＳ１５にてＹｅｓ）、三軸移動機構６が、処理位置から初期位置まで半田噴流装置２を移動する（ステップＳ１６）。そして、このような三軸移動機構６による半田噴流装置２の初期位置までの移動中に、半田噴流装置２は半田の噴流を停止する（ステップＳ１７）。

図１１は、半田８の噴流を停止した半田噴流装置２の状態を示す図である。この状態においては、気体供給部７が気体の供給を停止するとともに、弁駆動部３４が駆動して開閉弁３１が連通口３０を開ける。このため、半田回収槽３に回収されて蓄積された半田８は、連通口３０を通過し、半田回収槽３の下部にある半田貯留槽４に流れ込む。これにより、噴流ノズル２４から噴流された半田８は半田貯留槽４に戻ることになる。その後、半田８が半田貯留槽４の内部全体を満たすと、半田噴流装置２は図８に示す初期状態に戻ることになる。

また、このように三軸移動機構６が半田噴流装置２を移動している間に、並行して、半田付け処理が完了したプリント基板９が搬出される（ステップＳ１８）。基板搬送機構５は、所定位置から半田付け装置１の端部までプリント基板９を搬送し、プリント基板９を隣接する装置などに受け渡す（図１の矢印ＡＲ２）。

半田付け装置１は、以上のような一連の動作を行うことにより、一つのプリント基板９に対して半田付けを行う。このような一連の動作において、半田噴流装置２は、半田回収槽３で回収した半田８を半田貯留槽４に戻す動作（図１１の動作）を行うことになる。すなわち、半田噴流装置２は、一定期間ごとに半田８を噴流しない状態となり、間欠的に半田８を噴流する。したがって、半田付け装置１は、間欠噴流式の半田付け装置であるともいえる。

＜４．気体供給部＞
次に、気体供給部７について説明する。前述のように、気体供給部７が窒素などの加圧した気体を半田噴流装置２の半田貯留槽４に供給することで、半田噴流装置２は噴流ノズル２４から半田８を噴流する。したがって、気体供給部７が半田貯留槽４に供給する気体の流量は、噴流ノズル２４が噴流する半田８の流量に相当する。

ここで仮に気体供給部７が、略一定の圧力の気体を半田貯留槽４に供給した場合を想定する。図１２は、この場合における、気体供給部７が半田貯留槽４に供給する気体の圧力及び流量の時間的な変化を示している。図中の実線が気体の圧力、破線が気体の流量をそれぞれ示している。気体供給部７は、時点Ｔ１で気体の供給を開始し、時点Ｔ２で気体の供給を停止する。

図１２に示すように、気体供給部７が略一定の圧力の気体を半田貯留槽４に供給した場合においては、気体供給部７が半田貯留槽４に供給する気体の流量は、時間の経過とともに徐々に低下する。すなわち、噴流ノズル２４が噴流する半田８の流量が、時間の経過とともに徐々に低下する。

図１３は、この原理を説明するための図である。図中左側は、気体供給部７が気体の供給を開始した直後の半田噴流装置２の状態を示している。一方、図中右側は、気体供給部７が気体の供給を開始してから、ある程度の時間が経過した後の半田噴流装置２の状態を示している。図１３に示すように、気体供給部７が気体の供給を開始してから時間が経過すると半田貯留槽４における半田８の液面の位置Ｌが低下する。このように半田８の液面の位置Ｌが低下すると、その半田８の持つ位置エネルギー（水頭）が変化するため、噴流ノズル２４の内部の半田８を押し上げる力が低下する。その結果、噴流ノズル２４が噴流する半田８の流量（すなわち、気体供給部７が供給する気体の流量）が、時間の経過とともに徐々に低下することになる。

このように噴流ノズル２４が噴流する半田８の流量が低下すると、噴流ノズル２４の上端部に盛り上がる半田８の高さが低下するため、プリント基板９の対象領域に正確に半田付けを行うことができなくなるおそれがある。

これに対応するため、本実施の形態の気体供給部７は、フィードバック制御により、半田貯留槽４に供給する気体の圧力を調整して、半田貯留槽４に供給する気体の流量を略一定にするようにしている。

図１４は、主に気体供給部７の構成を示す図である。気体供給部７は、窒素などの気体の供給源となるボンベなどの気体供給源７１を備えている。気体供給源７１から半田噴流装置２へはホースなどの気体供給経路７９を介して気体が供給される。

気体供給部７は、この気体供給経路７９に圧力調整部７２と流量検出部７３とを備えている。圧力調整部７２は、気体供給経路７９を流れる気体（半田貯留槽４に供給する気体）の圧力を調整する。また、流量検出部７３は、気体供給経路７９を流れる気体（半田貯留槽４に供給する気体）の流量を検出する。

気体供給部７は、さらに、圧力調整部７２の動作を制御するコントローラ７０を備えている。コントローラ７０は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。

コントローラ７０は、流量検出部７３に検出された気体の流量に基づいて、気体の流量が略一定となるように圧力調整部７２に気体の圧力を調整させる。具体的には、コントローラ７０は、流量検出部７３に検出された気体の流量が所定量から低下した場合は、その低下した流量を補償するように、圧力調整部７２を制御して気体の圧力を上げる。これにより、気体供給経路７９を流れる気体、すなわち、半田貯留槽４に供給する気体の流量を略一定にすることができる。なお、このようなコントローラ７０の機能は、全体制御部１０（図３参照。）の機能として実現されてもよい。

図１５は、本実施の形態の気体供給部７が半田貯留槽４に供給する気体の圧力及び流量の時間的な変化を示している。図中の実線が気体の圧力、破線が気体の流量をそれぞれ示している。気体供給部７は、時点Ｔ１で気体の供給を開始し、時点Ｔ２で気体の供給を停止する。

図１５に示すように、圧力調整部７２が、半田貯留槽４に供給する気体の圧力を調整し、時間の経過とともに気体の圧力を徐々に上昇させている。これにより、気体供給部７が半田貯留槽４に供給する気体の流量は略一定となっている。すなわち、噴流ノズル２４が噴流する半田８の流量が安定化することになる。

本実施の形態の半田噴流装置２では、このように気体供給部７が、流量検出部７３に検出された気体の流量に基づいて半田貯留槽４に供給する気体の圧力を調整し、半田貯留槽４に供給する気体の流量を略一定にする圧力調整部７２を有している。したがって、噴流ノズル２４が噴流する半田８の流量を安定化することができ、プリント基板９の対象領域に正確に半田付けを行うことができる。

＜５．噴流ノズル＞
次に、噴流ノズル２４について説明する。図１６は、噴流ノズル２４の上部を示す図である。図１６に示すように、噴流ノズル２４の外周における上端部２４ａの近傍に、噴流ノズル２４から流れ出た半田８を残留させるための半田残留部２５が設けられている。半田残留部２５は、噴流ノズル２４の上端部２４ａから所定距離（例えば、１５ｍｍ以上２０ｍｍ以下）までの範囲に形成される。

図１７は、噴流ノズル２４の半田残留部２５の一部を拡大して示す図である。図１７に示すように、噴流ノズル２４の外周の半田残留部２５においては、噴流ノズル２４の延伸方向に等間隔に並べて、複数の凹溝２６が形成されている。これら複数の凹溝２６はそれぞれ、噴流ノズル２４の延伸方向に直交する方向に沿って配置される。噴流ノズル２４の延伸方向は略鉛直方向であるため、複数の凹溝２６はそれぞれ略水平方向に沿って配置される。

複数の凹溝２６のそれぞれは、非連続となる部分を有することなく、噴流ノズル２４の外周を連続して一周している。また、複数の凹溝２６は、互いに接続することなくそれぞれ独立している。このため、複数の凹溝２６の相互間には、噴流ノズル２４の外周を連続して一周する凸部２７が配置される。

凹溝２６の幅は例えば０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とされ、凹溝２６の深さは例えば０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とされる。また、凹溝２６の数は、多いほど望ましいが、例えば、２０本〜４０本とされる。これらの凹溝２６は、噴流ノズル２４の外周を切削するなどの加工によって形成される。

噴流ノズル２４が半田８の噴流を開始すると、噴流ノズル２４の上端部２４ａから流れ出た半田８は、半田残留部２５の複数の凹溝２６を含む噴流ノズル２４の外周を覆いながら噴流ノズル２４の外周を伝って下降する。この際、半田８は、半田残留部２５の複数の凹溝２６のそれぞれに侵入する。その後、噴流ノズル２４が半田８の噴流を停止すると、凹溝２６が略水平方向に沿っているため、凹溝２６に侵入した半田８は流れ落ちない。このため、図１８に示すように、表面張力の働きにより複数の凹溝２６それぞれに適量の半田８が残留する。

したがって、噴流ノズル２４が半田８を噴流しない状態においても、噴流ノズル２４の外周が完全に外気にさらされないことから、噴流ノズル２４の外周における酸化及びフラックスの焼き付きなどの現象を防止できる。

また、噴流ノズル２４の外周においてこれらの現象が生じたとしても、複数の凹溝２６それぞれに残留した半田８によって噴流ノズル２４の外周の濡れ性を維持できる。噴流ノズル２４の上端部２４ａから流れ出た半田８は、凹溝２６に残留した半田８に引き寄せられながら流れる。凹溝２６は噴流ノズル２４の外周を連続して一周するため、噴流ノズル２４の外周の３６０°の全体に半田８が残留することから、噴流ノズル２４の外周全体に半田８を偏りなく一様に流すことができる。このため、噴流ノズル２４の上端部２４ａに形成される半田８の流れの形状を安定化することができ、プリント基板９の対象領域に正確に半田付けを行うことができる。

また、噴流ノズル２４の上端部２４ａから所定距離までの範囲（すなわち、半田残留部２５の範囲）に複数の凹溝２６が形成される。このため、少なくとも半田残留部２５の範囲においては、噴流ノズル２４の外周の濡れ性を維持することができ、噴流ノズル２４の外周全体に半田８を偏りなく一様に流すことができる。これにより、噴流ノズル２４の上端部２４ａに形成される半田８の流れの形状をより安定化することができる。

また、複数の凹溝２６は、互いに接続することなくそれぞれ独立していることから、一つの凹溝２６に残留した半田８が他の凹溝２６に流れだすことがない。このため、凹溝２６に半田８を確実に残留させることができる。

また一般に、半田噴流装置の噴流ノズルは、金属ブラシで擦るなどのクリーニングを定期的に行う必要がある。このようなクリーニングを過度に行った場合、噴流ノズルの外周のはんだめっき等が剥がれて、噴流ノズルの外周の濡れ性が悪化する可能性がある。これに対して、本実施の形態の複数の凹溝２６が形成される噴流ノズル２４においては、仮に過度なクリーニングを行ったとしても凹溝２６が半田８を残留する機能は損なわれないため、噴流ノズル２４の外周の濡れ性を維持できる。

また、半田付け装置１の電源オフの状態においても、噴流ノズル２４の外周に半田８が残留した状態となるため、噴流ノズル２４の外周の酸化を防止することができる。また、半田付け装置１を電源オフの状態から始動した直後の半田付け処理においても、噴流ノズル２４の外周に残留した半田８によって噴流ノズル２４の濡れ性を維持できる。

＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

上記実施の形態の半田付け装置１では、半田付け処理を行う際に、所定位置に配置されたプリント基板９に対して半田噴流装置２を移動するようにしていたが、逆に、所定位置に配置された半田噴流装置２に対してプリント基板９を移動してもよい。すなわち、半田付け装置は、対象物と半田噴流装置との相対位置を変更する移動機構を備えていればよい。

また、上記実施の形態においては、噴流ノズル２４の断面形状は略円形となっていたが、噴流ノズルの断面形状は、楕円形や矩形などの他の形状であってもよい。

また、上記実施の形態の半田噴流装置２は、加圧した気体の供給により噴流ノズル２４から半田を噴流していたが、ポンプなどを回転させることで噴流ノズル２４から半田を噴流するものであってもよい。

また、間欠噴流式の半田付け装置のみならず、噴流ノズルから常時に半田を噴流する連続噴流式の半田付け装置に、上記実施の形態と同様に凹溝が形成された噴流ノズルを採用してもよい。連続噴流式の半田付け装置の場合であっても、凹溝が形成された噴流ノズルを採用することで、始動した直後の半田付け処理において噴流ノズルの濡れ性を維持できるという効果が得られる。

また、噴流ノズル２４の上端部２４ａから所定距離までの範囲に複数の凹溝２６が形成されていたが、噴流ノズル２４の上端部から下端部までの全体にわたって複数の凹溝２６が形成されてもよい。

１ 半田付け装置
２ 半田噴流装置
３ 半田回収槽
４ 半田貯留槽
２３ 気体導入管
２４ 噴流ノズル
２５ 半田残留部
２６ 凹溝

Claims (5)

1. 半田を噴流する半田噴流装置であって、
   溶融された前記半田を収容する半田貯留槽と、
   略鉛直方向に延び、前記半田貯留槽から供給された前記半田を上端部から噴流する噴流ノズルと、
   を備え、
   前記噴流ノズルの外周における前記上端部の近傍に、略水平方向に沿って、互いに接続することなく独立した複数の凹溝が等間隔に形成されることを特徴とする半田噴流装置。
2. 請求項１に記載の半田噴流装置において、
   前記複数の凹溝のそれぞれは、前記噴流ノズルの前記外周を連続して一周することを特徴とする半田噴流装置。
3. 請求項１または２に記載の半田噴流装置において、
   前記噴流ノズルの前記複数の凹溝が形成される部分は、円筒形であることを特徴とする半田噴流装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の半田噴流装置において、
   前記噴流ノズルは、前記半田を間欠的に噴流することを特徴とする半田噴流装置。
5. 対象物に対して半田付けを行う半田付け装置であって、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の半田噴流装置と、
   前記対象物と前記半田噴流装置との相対位置を変更する移動機構と、
   を備えることを特徴とする半田付け装置。

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