JP5506622B2 - はんだ付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ付け装置に関わり、特にはんだ付け装置に使われる噴流ノズルの構造に関するものである。

局所はんだ付け工法は、電子部品が搭載されたプリント基板を一括はんだ付けした後、熱容量の大きい大型部品をはんだ付けする場合や、既実装部品を溶融はんだに接触させることを防止するために、用いられている。近年ではプリント基板の小型化により電子部品が表面実装化されているため、表面実装できない部品のはんだ付けにも局所はんだ付け工法が用いられるようになっている。局所はんだ付け工法では、プリント基板の一部の限定された範囲のみに溶融はんだを接触させてはんだ付けを行うために、噴流ノズルが用いられる。

特許文献１は、噴流ノズルがプリント基板群と略同一形状となっているはんだ付け装置を開示している。ノズル壁面の一壁面または複数の壁面の下部には、溶融はんだの流出部が形成されている。噴流ノズル内には噴流ポンプと連通し上端が噴流ノズル上端よりも僅か下方に位置したダクトを設置している。流出部が形成されたノズル壁面とダクト間には間隙が設けられている。

特許文献２は、はんだ槽内にノズルを具備したはんだ付け装置を開示している。ノズルの本体は、筒状に形成されている。ノズル本体の上端面にはノズル上端開口部が開口されている。ノズル上端開口部より下側で、かつ槽内はんだ面より上側には、ノズル側面開口部が開口され、ここから溶融はんだが流出する。ノズル上端開口部とノズル側面開口部との間には、流出防止部が設けられている。ノズル内のはんだは、はんだ付け時に、ノズル上端開口部まで上昇するが、流れは停滞する。

特開２００２−３６８４０４号 特開２００３−２５１４５６号

特許文献１が開示する装置では、溶融はんだが壁面に濡れないようにする目的で、ノズル壁面にはチタンメッキが施されている。プリント基板に塗布されていたフラックスは噴流ノズルから吐出される溶融はんだと共に流出し、プリント基板と溶融はんだとの界面に留まることがない。その結果フラックス枯れが生じ、ブリッジ不良が発生する。

特許文献２では、ノズル上端部より下側で、かつ、槽内はんだ面より上側に、開口部がノズル本体の側面に設けられている。フラックスはプリント基板と溶融はんだの界面に停滞し、側面の開口部には酸化物などが付着する。開口部より流出する溶融はんだ量が安定しないため、プリント基板と溶融はんだとの離脱も不安定になり、ブリッジ不良が発生する。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、フラックス枯れを起こすことなく、安定したはんだ噴流を供給でき、はんだ付け不良を低減することが可能なはんだ付け装置を得ることを目的とする。

本発明に関わるはんだ付け装置は、溶融はんだを貯蔵するはんだ槽と、はんだ槽に配設されていて上部が開口している噴流ノズルと、はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを噴流ノズルに供給する循環機構とを備えており、噴流ノズルは、周囲を囲む外壁と外壁よりも背の低い隔壁を有しており、外壁の内側上端部は、上端部から隙間を空けて溶融はんだに対し濡れ性の良い帯状部材で被覆されているものである。

この発明のはんだ付け装置によれば、噴流ノズルは、周囲を囲む外壁と外壁よりも背の低い隔壁を有しており、外壁の内側上端部は、上端部から隙間を空けて溶融はんだに対し濡れ性の良い帯状部材で被覆されているので、溶融はんだ回収部の上端部から隙間を空けて形成された帯状部材以外ははんだと濡れない為、酸化物などが付着せず、ノズルに詰まりが発生しないため安定したはんだ噴流を供給することが可能である。

この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態によるはんだ槽を示す全体構成図である。 実施の形態１に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。 実施の形態２に係わる噴流ノズルの形態を示す断面図である。 実施の形態３に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。 実施の形態４に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。 実施の形態５に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。

図１から図７に基づいて実施の形態を説明する。図１は本発明に関わるはんだ付け装置の概略構成を示す構成図である。はんだ付け装置１００はプリント基板３に対し、電子部品１を自動で実装する。電子部品１は、先端に金属製のリード２が取り付けられている。プリント基板３にはガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材が用いられている。プリント基板３の複数のスルーホールには電極４が設けられていて、電子部品１が挿入される。電子部品１のリード２にはフラックス５が塗布される。溶融はんだ６は、ここではＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ組成のＰｂフリーはんだを用いている。基板把持部７に所定の向きで把持されたプリント基板３は、Ｘ−Ｙテーブルユニット８に搭載される。

Ｘ−Ｙテーブルユニット８は、プリント基板３のはんだ付け箇所を、噴流ノズル１０に対向させるように基板把持部７をＸ軸方向とＹ軸方向に水平移動させる。Ｘ−Ｙテーブルユニット８の下部にははんだ槽９が設置されている。はんだ槽９は内部にはんだを溶融状態で蓄えていて、上部には噴流ノズル１０が設けられている。溶融はんだ６は噴流ノズル１０から電子部品１に供給される。噴流ノズル１０から噴出する溶融はんだ６ははんだ槽９の内部を循環している。はんだ槽昇降機構１１ははんだ槽９をＺ軸方向に昇降移動させる。

はんだ槽９の詳細構成を図２に基づいて説明する。図２は噴流ノズルとはんだ槽の関係を示す側面断面図である。はんだ槽９は噴流ノズル１０、ポンプ１３、モータ１４、加熱ヒータ１６、ダクト２４などを備えている。はんだ槽９の温度は加熱ヒータ１６によってはんだの融点以上に保たれている。噴流ノズル１０は溶融はんだ吐出部２５とはんだ回収部２６から構成されている。はんだ槽９に貯蔵された溶融はんだ６は噴流ノズル１０から噴流し、電子部品に供給される。ポンプ１３はモータ１４に連結されていて、モータ１４が回転するとポンプ１３が動作を開始する。ポンプ１３とモータ１４が循環機構を構成する。

はんだ槽９に溶融はんだ６が満たされている状態で、ポンプ１３が動作すると、はんだ槽９の内部で溶融はんだ６の循環が始まり、ダクト２４に溶融はんだ６が圧送される。溶融はんだ６はダクト２４を通過し、噴流ノズル１０の溶融はんだ吐出部２５から噴出する。はんだ付けに使用されなかった溶融はんだは、溶融はんだ回収部２６を通過し、はんだ槽９に戻る。モータ１４の回転を止めると、噴流ノズル１０からの溶融はんだ６の噴流は停止する。以下では、噴流ノズル１０の実施の形態を順に説明する。

実施の形態１．
本発明に関わる噴流ノズルの実施の形態１を図３に基づいて説明する。図３は噴流ノズルの構造を示す斜視図である。噴流ノズル１０は、溶融はんだ吐出部２５とはんだ回収部２６が、隔壁３１を共通部材として、隣接している。噴流ノズル１０は外壁２７、２８、２９、３０から構成されている。溶融はんだ吐出部２５は外壁２７、２８、２９と隔壁３１で構成されている。外壁２７、２８、２９、３０ははんだ付けに使用されなかった溶融はんだ６を噴流ノズル１０の外にオーバーフローさせずに回収する為、隔壁３１より高くなっている。溶融はんだ回収部２６は外壁２７、２９、３０と隔壁３１で構成されており、溶融はんだ吐出部２５より噴流された溶融はんだ６は隔壁３１を超え、溶融はんだ回収部２６に流れ込む。

斜線で表示されている金属部（帯状部材）３２は、噴流ノズル１０の上端に、かつ外壁の内側に、形成されている膜状物である。金属部３２ははんだと濡れる金属、例えば鉄などで、帯状に配設されている。噴流ノズル１０の筐体（外壁２７〜３０）ははんだと濡れないように、例えば金属窒化物などで構成されている。溶融はんだの表面張力により噴流ノズル１０の上端より２ｍｍ以内の範囲では壁面と溶融はんだが接触しないため、金属部３２はノズル上端部より２ｍｍ以内に設置する。

噴流ノズル１０の形状は長方形であるがこの形態に限られたものではなく、丸型、コの字型、Ｌ型など各種形状にすることが可能である。溶融はんだ回収部２６も一壁面に取り付けられているが複数壁面に設けることも可能である。金属部３２は、噴流ノズル１０の上端に、ニッケル、ステンレス鋼、アルミ等のメッキ処理を施したものでも、同様の効果を奏する。

噴流ノズル１０の筐体は、溶融はんだと濡れにくい材料で構成されている。金属窒化物のほかに、金属酸化物、金属リン酸塩、水酸化膜物、または、クロム、チタン、ニオブ、モリブテン、タングステンを単体で好適に用いることができる。また、金属板材の上に、上記溶融はんだと濡れない材料の被膜を形成しても良い。

実施の形態２．
図４は実施の形態２に関わる噴流ノズルの断面を示している。噴流ノズル１０は溶融はんだが流入し、吐出される側になる溶融はんだ吐出部２５と、余分な溶融はんだが流出する側になる溶融はんだ回収部２６から構成されている。両者は、隔壁３１を共通部材として、背中合わせに配置されている。噴流ノズル１０は下側に設けられた流入口１８ａと、はんだ付け工程が行なわれる上側開口１８ｂと、使われなかった溶融はんだが流出する吐出口１８ｃを備えている。

溶融はんだ６は溶融はんだ吐出部２５では流入口１８ａから上昇し、溶融はんだ回収部２６では吐出口１８ｃから流下する。既存の噴流ノズルに溶融はんだ６と濡れる金属部を設ける為に、外壁２７、２８、２９、３０に前記した金属材料からなる突起物３４を設けている。突起物３４は鉄板のほかに、ニッケル、ステンレス鋼、アルミ等の金属板で構成しても良い。

実施の形態３．
実施の形態１では、金属部３２は外壁２７、２８、２９、３０の全周にわたって形成されているため、噴流ノズル１０の上部の全周が溶融はんだ６と濡れるが、この形態に限られるものではない。図５は実施の形態３に関わる噴流ノズルを示す斜視図である。噴流ノズル１０は溶融はんだ吐出部２５と溶融はんだ回収部２６から構成されていて、両者は、隔壁３１を共通部材として、背中合わせに配置されている。実施の形態３では、金属部３２は外壁３０の上端部に形成されている。溶融はんだ回収部２６の一部分のみが溶融はんだ６と濡れるようになる。

実施の形態４．
噴流ノズルの実施の形態４を図６に基づいて説明する。実施の形態４では、金属部３２は、外壁２７、２８、２９の内側に、上端部から隙間をあけて形成されている。金属部３２を、溶融はんだ吐出部２５または溶融はんだ回収部２６の一部分に設置することで噴流ノズル１０の製作費用を抑制することが可能である。

実施の形態５．
図７は実施の形態５に関わる噴流ノズルを示す斜視図である。金属部３２は外壁２７、２８、２９、３０の特定の部分だけに形成されているため、複数の区画に分割されている。溶融はんだ吐出部２５から噴流された溶融はんだ６が溶融はんだ回収部２６に流れ落ちる際に、金属部３２と接触する溶融はんだの流速と、非金属部と接触する溶融はんだの流速の間に差を設けることができ、入熱量を増加させたい特定の部分だけはんだ流速を早くすることが可能になる。

１ 電子部品、２ リード、３ プリント基板、４ 電極、５ フラックス、６ 溶融はんだ、７ 基板把持部、８ Ｘ−Ｙテーブルユニット、９ はんだ槽、１０ 噴流ノズル、１１ はんだ槽昇降機構、１３ ポンプ、１４ モータ、２４ ダクト、２５ 溶融はんだ吐出部、２６ 溶融はんだ回収部、２７〜３０ 外壁、３１ 隔壁、３２ 金属部、３４ 突起物

Claims (5)

1. 溶融はんだを貯蔵するはんだ槽と、
   前記はんだ槽に配設されていて上部が開口している噴流ノズルと、
   前記はんだ槽に貯蔵された前記溶融はんだを前記噴流ノズルに供給する循環機構とを備えており、
   前記噴流ノズルは、周囲を囲む外壁と外壁よりも背の低い隔壁を有しており、前記外壁の内側上端部は、前記上端部から隙間を空けて前記溶融はんだに対し濡れ性の良い帯状部材で被覆されていることを特徴とするはんだ付け装置。
2. 前記外壁と前記隔壁は、前記帯状部材よりも前記溶融はんだに対し濡れ性が悪いことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記帯状部材は、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、またはアルミからなることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
4. 前記帯状部材は、膜材であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
5. 前記外壁と前記隔壁は、クロム、チタン、ニオブ、モリブテン、またはタングステンからなることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。

Images