JP5910784B1 - 噴流ノズル及び噴流はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の部分はんだ付け領域の大きさや位置に依らず所望の位置にはんだ付けすることができるとともに、プリント基板を水平方向に搬送してもはんだブリッジを生じることなく均一なはんだ付けを行う。【解決手段】噴流ノズル１０は、溶融はんだＳの噴流幅を変更可能である。噴流ノズル１０は、矩形状の空洞部５１を有し、その一端側がはんだ槽に対峙して溶融はんだ流をその他端の開口端５６側に噴流する噴流本体部５と、噴流本体部５内を進退して開口端５６側の噴流幅を変更する噴流幅変更部材６とを備える。噴流幅変更部材６は、開口端５６の一辺を構成する噴流幅変更板６１と、噴流幅変更板６１のうち開口端５６とは反対側であって、進退方向に延在する矩形状の整流駒６２と、整流駒６２を進退させる摺動軸６３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、プリント基板の部分はんだ付け領域に溶融はんだを噴流させる噴流ノズル及び噴流はんだ付け装置に関する。

従来から、電子部品をプリント基板にはんだ付け処理する場合に、噴流はんだ付け装置が多く使用される。噴流はんだ付け装置によれば、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機等が所定の位置に配設される。噴流はんだ付け装置でプリント基板に電子部品をはんだ付けする場合、プリント基板の部分はんだ付け領域にフラクサーでフラックスを塗布し、その後、プリヒーターでプリント基板を予備加熱し、噴流はんだ付け装置でプリント基板と電子部品とをはんだ付けし、冷却機でプリント基板を冷却することにより、はんだ付け工程を完了する。

例えば、プリント基板のはんだ付けされる領域（部分はんだ付け領域）にはんだ付けするはんだ付け装置として、部分はんだ付け領域の幅に合わせて、溶融はんだを噴流するノズルの幅を変更可能な噴流はんだ付け装置が知られている。図１２を参照し、この噴流はんだ付け装置を利用してプリント基板３にはんだ付けする方法について、以下で説明する。

プリント基板３の比較的狭小な部分はんだ付け領域３Ａにはんだ付けする場合、まず、噴流はんだ付け装置は、ノズル幅を部分はんだ付け領域３Ａの幅Ａ１に合わせた上で、溶融はんだを噴流させる。噴流はんだ付け装置は、溶融はんだを噴流させながら、図中の黒矢印Ｂ１の方向にプリント基板３を搬送することで、吹き出す溶融はんだに部分はんだ付け領域３Ａを接触させる。この場合としては、プリント基板上に一列に配置された端子ピン等をはんだ付けする場合が挙げられる。

部分はんだ付け領域３Ｂの幅がノズルの最大の幅と等しい幅Ａ２である場合、噴流はんだ付け装置は、ノズル幅を幅Ａ２に広げ、黒矢印Ｂ２の方向にプリント基板３を搬送しながらはんだ付けを行う。この場合としては、一列又は複数列に配置された矩形の電子部品等をはんだ付けする場合が挙げられる。

部分はんだ付け領域３Ｃの幅がノズルの最大の幅Ａ２よりも広い幅Ａ３の場合、プリント基板３の部分はんだ付け領域３Ｃは、例えば、２列に別れてはんだ付けされる。まず噴流はんだ付け装置が、ノズル幅を最大の幅Ａ２に保ちながらプリント基板３を黒矢印Ｃ３の方向に搬送する。これにより、図中の上方に位置する１列目がはんだ付けされる。続いて、噴流はんだ付け装置が、ノズル幅を狭めた上で、図中の下方の黒矢印Ｃ３２方向に搬送することで、２列目をはんだ付けする。この場合としては、複数列に配置された矩形の電子部品等をはんだ付けする場合が挙げられる。

はんだ付けする方向はこれらのような一方向に限られない。部分はんだ付け領域３Ｄにはんだ付けする場合、噴流はんだ付け装置が、プリント基板３の向きを９０度回転した上でノズルの幅を幅Ａ４に設定し、図中の黒矢印Ｂ４の方向にプリント基板３を搬送しながらはんだ付けする。

この種の噴流はんだ付け装置に関連して、特許文献１には、シャッタを開閉させる溶融はんだの吹口長さ可変手段を備え、被はんだ付けワークをその板面方向に沿って且つ仰角方向に搬送するはんだ付けシステムが開示されている。また、特許文献２には、プリント基板へのハンダ供給面積に応じて開口面積が変更可能なシャッター機構部が設けられたハンダ付け装置が開示されている。

特許第３９１０７９７号公報 特公平７−４１４１１号公報

しかしながら、特許文献１及び２では、部分はんだ付け領域の形状に合わせてはんだ付け面積を調節するためにシャッタを用いて開口面積を変えることはできても、溶融はんだがノズル内を上昇するうちに乱流（渦流）となり、ノズルの開口端において均一な噴流高さを維持することが困難になる。

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、プリント基板の部分はんだ付け領域の幅や位置に応じて、ノズル開口端における溶融はんだ流が一様（層流に近い噴流）で、均一な噴流高さとなるようにして所望の位置に均一なはんだ付けを行うことを目的とする。

上述の課題を解決するために採った本発明の技術手段は、次の通りである。
（１）溶融はんだの噴流幅を変更可能な噴流ノズルであって、矩形状の空洞部を有し、その一端側がはんだ槽に対峙して溶融はんだ流をその他端の開口端から噴流する噴流本体部と、噴流本体部内を進退して開口端の噴流幅を変更する噴流幅変更部材とを備え、噴流幅変更部材は、溶融はんだの噴流方向に沿って延在する噴流幅変更板と、噴流幅変更板のうち開口端とは反対側であって、進退方向に延在する矩形状の整流駒と、整流駒を進退させる摺動軸とを備え、整流駒は、その側面から底部に向かって斜めに切り欠かれ、溶融はんだ流を誘導するはんだ誘い部を有する噴流ノズル。

（２）噴流本体部は、噴流本体部から吹き出す溶融はんだの噴流方向に沿って折曲する前記（１）に記載の噴流ノズル。

（３）噴流幅変更部材は、噴流幅変更板と前記整流駒とがなす角に取り付けられる補強部材を更に備える前記（１）または（２）に記載の噴流ノズル。

（４）噴流ノズルは、摺動軸を進退させるプランジャーを更に備える前記（１）〜（３）いずれかに記載の噴流ノズル。

（５）噴流ノズルは、開口端から吹き出す溶融はんだの流れ方向に沿った傾斜を有する傾斜板を更に備える前記（１）〜（４）のいずれかに記載の噴流ノズル。

（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の噴流ノズルと、溶融はんだを噴流ノズルに供給する供給手段と、プリント基板を、開口端の面方向に対して水平に搬送する搬送手段と、噴流ノズルの噴流幅をプリント基板の部分はんだ付け領域の幅に合わせて変更し、変更後の噴流幅に合わせて溶融はんだの供給量を変更するとともに、プリント基板の部分はんだ付け領域の一端部を、吹き出す溶融はんだに接触させてこの接触部分が部分はんだ付け領域の他端部へ向けて順次に移動するようにプリント基板を搬送させる制御手段とを備える噴流はんだ付け装置。

（７）制御手段は、プリント基板を開口端における溶融はんだの噴流方向と同じ方向に搬送するように搬送手段を制御する前記（６）に記載の噴流はんだ付け装置。

本発明に係る噴流ノズル及び噴流はんだ付け装置によれば、プリント基板の部分はんだ付け領域の幅や位置に応じて噴流幅変更部材を進退させて溶融はんだの噴流する幅を変更させても、ノズル開口端から噴流する溶融はんだ流が一様（層流に近い噴流）で、均一な噴流高さとなるので、ノズル開口端幅の広狭に関係なく、均一でむらなくはんだ付けすることができる。

本発明に係る第１の実施の形態としての噴流はんだ付け装置１の構成例を示す概略平面図である。 本発明に係る第１の実施の形態としての噴流ノズル１０の構成例を示す斜視図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、噴流ノズル１０の構成例を示す側面平面図、噴流本体部５の構成例を示す斜視図及び噴流幅変更部材６の構成例を示す斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、噴流ノズル１０の動作例を示す斜視図である。 本発明に係る第２の実施の形態としての噴流はんだ付け装置２の構成例を示す概略平面図である。 本発明に係る第２の実施の形態としての噴流ノズル２０の構成例を示す斜視図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、噴流ノズル２０の構成例を示す図５のＡ−Ａ断面図、噴流本体部２５の構成例を示す平面図及び噴流幅変更部材２６の構成例を示す平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、噴流ノズル２０の動作例を示す斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、従来ノズル３０の動作例を示す断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、噴流ノズル１０の動作例を示す断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、噴流ノズル２０の動作例を示す断面図である。 プリント基板３の部分はんだ付け領域３Ａ〜３Ｄの例を示す平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態としての噴流ノズル及び当該噴流ノズルを備える噴流はんだ付け装置について説明する。

［第１の実施の形態］
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る噴流はんだ付け装置１及び噴流ノズル１０の構成例を説明する。

図１に示すように、噴流はんだ付け装置１は、図１２に示したプリント基板３を図１中の白抜き矢印方向に搬送しながら、このプリント基板３のはんだ付けされる領域（部分はんだ付け領域）内に、噴流する（吹き出す）溶融はんだＳを接触させてはんだ付けを行うものである。噴流はんだ付け装置１は、溶融はんだＳを収容するはんだ槽４と、はんだ槽４の上方に取り付けられてプリント基板３のはんだ付け面に溶融はんだＳを吹き付ける噴流ノズル１０と、噴流ノズル１０に溶融はんだＳを供給する供給手段４０と、噴流ノズル１０の噴流幅をプリント基板３の部分はんだ付け領域の幅に合わせて変更させる図示しない制御手段としての制御装置３１と、プリント基板３を搬送する図示しない搬送手段３２とを備える。

はんだ槽４は、溶融はんだＳを所定の深さにわたり収容している。はんだ槽４内は、金属板等で上下に仕切られており、その下側に、噴流ノズル１０内に溶融はんだＳを引き上げるための引き上げ室４１を有する。この引き上げ室４１は、噴流ノズル１０に下方から接合されて上面４ｂに開口部４３ａを有するダクト４３と、開口部４３ａよりも下に設けられた円筒状の開口部４４を有するハウジング４４ａを設ける。開口部４３ａと開口部４４は、はんだ槽４に対して水平方向に異なる位置に設けられる。はんだ槽４の上方には、上部に開口を有する蓋４６ａ及び蓋４６ｂがそれぞれ設けられ、噴流ノズル１０がその開口から突出した状態で設置される。

溶融はんだＳの供給手段４０の一例としてのスクリューポンプ４７は、ハウジング４４ａの開口部４４内に収容されるスクリュー４７ａ、スクリュー４７ａから延在する駆動軸４７ｂ、モータ４７ｃ、モータ回転軸４７ｄ、このモータ回転軸４７ｄと駆動軸４７ｂとを相互に結合するカップリング４７ｅを備える。これにより、モータ４７ｃの回転がモータ回転軸４７ｄ、カップリング４７ｅを介して駆動軸４７ｂに伝達されてスクリュー４７ａを回転駆動することができる。なお、モータ４７ｃは取り付け板４７ｆ上に支持される。また、取り付け板４７ｈは駆動軸４７ｂ用の既存のベアリング４７ｊを支持する。取り付け板４７ｎは駆動軸４７ｂ用の既存のベアリング４７ｋを支持する。ベアリング４７ｊ、４７ｋが、駆動軸４７ｂを回転可能に保持している。取り付け板４７ｎは４本の支柱４７ｍによってハウジング４４ａの上方に支持される。取り付け板４７ｈは４本の支柱４７ｉによって取り付け板４７ｎ上に支持される。また、取り付け板４７ｆは、４本の支柱４７ｇによって取り付け板４７ｈの上方に支持される。スクリュー４７ａは、複数の羽根を有する。

図２に示すように、噴流ノズル１０は、溶融はんだＳの噴流幅（ノズル開口端幅）を変更可能なノズルであって、溶融はんだ流を噴流する開口端５６を有する噴流本体部５と、噴流本体部５内を進退して開口端５６側の噴流幅を変更する噴流幅変更部材６とを備える。噴流本体部５は図１に示したダクト４３の上面４ｂの開口部４３ａの上方に、図示しないネジ等で取り付けられる。噴流ノズル１０は、噴流した溶融はんだＳをはんだ槽４に返す傾斜板７と、蓋４６ａ内を加熱するヒータ８と、噴流幅変更部材６を摺動するプランジャー９を備えていてもよい。

噴流本体部５は、底面が矩形状の空洞部５１を有する。噴流本体部５は、その一端側である底部５２が図１に示したはんだ槽４に対峙する。噴流本体部５は、その他端の開口端５６側に溶融はんだＳを噴流する。

本実施の形態において、噴流本体部５の形状は、鉛直上方向に噴流される溶融はんだＳの噴流方向に沿った形状となされている。図３の（Ａ）に示すように、噴流本体部５は、底部５２から鉛直上方向に延びた矩形状の鉛直部５３と、鉛直部５３から所定の高さ位置において鈍角に折曲して延在した折曲部５４と、折曲部５４からさらに鈍角に折曲して底部５２に対して略水平となるように延在する水平部５５を有する。プランジャー９（図２参照）が設けられるのと反対側の噴流本体部５の側面には、鉛直部５３、折曲部５４及び水平部５５の形状に沿った側壁５ｂが設けられる。

図３の（Ｂ）に示すように、矩形状の開口端５６は、折曲部５４の上端が開口した状態となされる。図２に示したように、側壁５ｂに対して反対側の折曲部５４の側面には、噴流幅変更部材６を取り付けるための取り付け部５７が設けられる。取り付け部５７は、折曲部５４の側面から突出して開口端５６に水平な面及び開口端５６に垂直に隣り合う側面が開口している。

折曲部５４の上端のうち開口端５６の上方の壁は、溶融はんだＳの噴流方向を誘導する返し部５６ａを有する。水平部５５は、底部５２に対して水平下方の面及び側壁５ｂ側の面が延在したはんだ返し部５６ｂを形成する。はんだ返し部５６ｂは、開口端５６から噴流した溶融はんだＳの流れを図２に示した傾斜板７に誘導し、他の部材に飛び散らないようにする。折曲部５４、返し部５６ａ及びはんだ返し部５６ｂを設けたことにより、溶融はんだＳの噴流が一方向に誘導され、返し部５６ａ側から溶融はんだＳが漏れることなくはんだ返し部５６ｂ側に誘導されて噴流する。

図３の（Ｃ）に示すように、噴流幅変更部材６は、図２に示した開口端５６の一辺を構成する噴流幅変更板６１と、噴流幅変更板６１のうち開口端５６とは反対側であって、噴流幅変更部材６の進退方向に延在する矩形状の整流駒６２と、整流駒６２を進退させる摺動軸６３とを備える。

噴流幅変更板６１は、噴流本体部５の折曲部５４と略同一形状の矩形面６１ａと、矩形面６１ａの短辺から矩形面６１ａと水平且つ折曲して延在する幅変更面６１ｂとを有する。矩形面６１ａから幅変更面６１ｂへは、折曲部５４から水平部５５へと折曲する角度と同じ角度で折曲している。矩形面６１ａは、噴流本体部５内に収容されるために側壁５ｂの折曲部５４より一周り小さな板状をしている。幅変更面６１ｂは、角が丸みを帯びた矩形をしており、図３の（Ａ）に示した水平部５５と略同一形状をしている。

整流駒６２は、開口端５６と同じ長さを有する辺と、矩形面６１ａの短辺と同じ長さを有する辺と、矩形面６１ａの長辺より短く設定された辺とからなる四角柱状をしている。噴流幅変更部材６は、噴流幅変更板６１と整流駒６２とがなす角に取り付けられる補強部材６４を備えていてもよい。補強部材６４は、噴流幅変更板６１が溶融はんだＳに押されても変形しないように補強する役割をしている。本例の補強部材６４は、角に丸みを帯びた略Ｌ字型の薄板状をしており、矩形面６１ａと整流駒６２の側面とに接続される。

摺動軸６３は、整流駒６２から、噴流幅変更板６１に対して反対側の噴流幅変更部材６の進退方向に延在する。本実施の形態の摺動軸６３は、図２に示すように、軸支持部材６３Ｂの中を貫通しており、摺動軸６３の先端にフランジ部６３ａを有する。軸支持部材６３Ｂは、図１に示したはんだ槽４のダクト４３の上面４ｂに図示しないネジ等で固定される。

図３の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、噴流幅変更部材６は、噴流幅変更板６１、整流駒６２及び摺動軸６３を水平に位置させて且つ幅変更面６１ｂの先端を開口端５６側に向けて、噴流本体部５に、取り付け部５７の側方から図中の黒矢印の方向に取り付けられる。

図１に示すように、はんだ槽４のダクト４３の上面４ｂに、図示しないネジ等で傾斜板７が設けられてもよい。図２に示すように、傾斜板７は、開口端５６から吹き出す溶融はんだＳの流れ方向に沿った傾斜を有する。傾斜板７は、その上端の水平部と、水平部から連結して下方に傾斜する傾斜部とを有し、２つの側壁が鉛直上方向に立ち上げられている。傾斜板７の上端は、噴流本体部５の水平部５５に対して下方に位置するようにして取り付けられる。傾斜板７は、開口端５６から吹き出す溶融はんだＳの勢いを傾斜面で緩和することによって、開口端５６から吹き出す溶融はんだＳと、はんだ槽４内の溶融はんだＳとの合流箇所で酸化物が発生することを抑制するために設けられる。

本実施の形態において、蓋４６ａ内を加熱するヒータ８が設けられる。蓋４６ａ内の噴流本体部５内の溶融はんだＳを加熱するために、ヒータ８は、蓋４６ａの内外に連通するダクトが図示しない加熱装置に接続された形態を有する。ヒータ８は、所定の温度で溶融はんだＳを加熱する。なお、溶融はんだＳを一定の温度に加熱することができれば、これに限られず、噴流本体部５を直接加熱する構成であってもよい。

本実施の形態のプランジャー９は、図示しない制御装置３１に接続する。噴流ノズル１０の幅調整のために、制御装置３１がプランジャー９を動作させ、噴流幅変更部材６を進退方向に摺動させる。プランジャー９は、摺動する軸となる摺動軸部９１と、摺動軸部９１の先端に取り付けられた支持板９２と、支持板９２と係合し摺動軸６３のフランジ部６３ａを支持する軸支持部９３を有する。

摺動軸部９１は、プランジャー９の側面から突出していて、摺動自在に取り付けられている。支持板９２は、矩形状の平板である。支持板９２の中央に、摺動軸部９１の先端が接合されている。軸支持部９３は、２つの側方の辺が立ち上げられた凹状を有している。
軸支持部９３は、２辺が立ち上げられた側の面の上辺の中央に、上が開いた半円弧状の凹部９３ａが設けられる。軸支持部９３は、２つの辺が立ち上げられたのと反対面の上辺の中央に、凹部９３ａより半径の小さな上が開いた半円弧状の凹部９３ｂが設けられる。

軸支持部９３は、２辺が立ち上げられた側をプランジャーに対向させて支持板９２に図示しないネジ等で固定される。支持板９２は、軸支持部９３の側面の凹状の内部に入り、支持板９２と軸支持部９３とは、図示しないネジ等で固定される。軸支持部９３と支持板９２との間にフランジ部６３ａが入り込むことで、摺動軸６３を凹部９３ｂが下方から支持し、凹部９３ａがフランジ部６３ａを下方から支持する。これによって、プランジャー９と、噴流幅変更部材６とが接続される。

［噴流はんだ付け装置１及び噴流ノズル１０の動作例］
図４の（Ａ）は、噴流本体部５に噴流幅変更部材６を取り付けて、噴流幅を最大とした際の図である。これは、図１２に示したプリント基板３の部分はんだ付け領域３Ｂ等にはんだ付けする場合であって、図１０の（Ｂ）における噴流ノズル１０の状態に相当する。このとき、図２に示したプランジャー９の摺動軸部９１は、プランジャー９内に最も退避した状態である。図４の（Ｂ）は、プランジャー９が摺動軸部９１を押し出して噴流幅変更部材６が摺動し、噴流幅が狭められた状態を示す図である。これは、図１２に示したプリント基板３の部分はんだ付け領域３Ａ等にはんだ付けする場合であって、図１０の（Ａ）における噴流ノズル１０の状態に相当する。

以下、図１、図２、図４及び図１２を参照して、図４の（Ａ）における噴流ノズル１０の状態から、図４の（Ｂ）における噴流ノズル１０の状態へと噴流幅を狭めて、図１２に示した部分はんだ付け領域３Ａにはんだ付けする場合の噴流はんだ付け装置１及び噴流ノズル１０の動作例について説明する。

作業者が、図示しない搬送手段３２に搬送されるプリント基板３のはんだ付けする部分である部分はんだ付け領域３Ａの幅及び位置を、図示しない入力部で入力する。このとき、プリント基板３の幅や、溶融はんだＳの加熱温度等の条件を入力してもよい。入力された部分はんだ付け領域３Ａに対応して、図示しない制御装置３１が、図２に示したプランジャー９を制御して摺動軸部９１を押し出させる。摺動軸６３のフランジ部６３ａが押されて、図４の（Ａ）の黒矢印で示すように、噴流幅変更部材６が、噴流本体部５内で開口端５６を狭める方向に摺動する。これにより、噴流ノズル１０の噴流幅が、部分はんだ付け領域３Ａの幅に合う。狭くなった噴流幅に合わせて、制御装置３１が図１に示したスクリューポンプ４７のスクリュー４７ａの回転数を減らすことで、溶融はんだＳの噴流する量を減らし、幅変更前と噴流する溶融はんだＳの高さが変わらないように調節する。開口端５６から噴流する溶融はんだ流が一様で均一な噴流高さとなるので、開口端５６の幅の広狭に関係なく均一でむらなくはんだ付けすることができる。

制御装置３１がモータ４７ｃを回転させると、この回転がモータ回転軸４７ｄ、カップリング４７ｅの順に伝わり、駆動軸４７ｂが回転する。駆動軸４７ｂが回転すると、駆動軸４７ｂの下端部のスクリュー４７ａが回転する。スクリュー４７ａが回転すると、スクリュー４７ａの羽根の間から溶融はんだＳが、図中の黒矢印の方向に向かって圧送され、開口部４４の上端から下方の引き上げ室４１内に入る。引き上げ室４１内に進入した溶融はんだＳは、横向きに流れを変えて、更に上方に押し出され、ダクト４３の開口部４３ａから噴流ノズル１０内に押し上げられ、噴流ノズル１０から噴流する。

溶融はんだＳは、図４の黒矢印で示すように、噴流本体部５の折曲部５４で鉛直上方向に対して下方に折曲されながら上昇し、返し部５６ａ側からはんだ返し部５６ｂ側に誘導されるようにして開口端５６から噴流する。

図４の白抜き矢印に示すように、図示しない制御装置３１が搬送手段３２にプリント基板３を開口端５６における溶融はんだＳの噴流方向と同じ方向、且つ開口端５６の面方向に対して水平方向に搬送させる。すなわち、搬送手段３２は、プリント基板３を、噴流本体部５の返し部５６ａ側から開口端５６上を水平方向に通ってはんだ返し部５６ｂ側に進むように搬送する。

開口端５６の上を通る際に溶融はんだＳが図１２に示したプリント基板３の部分はんだ付け領域３Ａに接触することで、プリント基板３がはんだ付けされる。より詳細には、制御装置３１が、搬送手段３２に部分はんだ付け領域３Ａの一端部３ａを噴流ノズル１０の開口端５６上に位置するように搬送させる。一端部３ａに溶融はんだ流が接触し、一端部３ａが、はんだ付けされる。制御装置３１が、搬送手段３２にプリント基板３を図中の黒矢印Ｂ１方向に且つプリント基板面に対して水平に搬送させることで、溶融はんだ流と接触してはんだ付けされる部分が、黒矢印Ｂ１に対して反対方向に順次移動する。開口端５６上に部分はんだ付け領域３Ａの他端部３ｂが位置し、他端部３ｂがはんだ付けされた段階で、はんだ付け完了となる。

開口端５６から噴流したもののプリント基板３に付着せず余った溶融はんだＳは、図１に示した傾斜板７に受け取られ、傾斜板７からはんだ槽４内に戻る。はんだ槽４に戻された溶融はんだＳは、再びハウジング４４ａの開口部４４に送られて循環する。

部分はんだ付け領域が幅広で噴流ノズル１０上をプリント基板３が一度通るのみでははんだ付けしきれない場合、プリント基板３は、噴流ノズル１０の上をはんだ付けが完了するまで搬送されて、はんだ付けされる。

制御装置３１がスクリュー４７ａの回転数を制御することにより、噴流する溶融はんだＳの高さを変えることができる。制御装置３１は、スクリュー４７ａの回転数を保つことで、噴流する溶融はんだＳの高さを一定に保つことができる。溶融はんだＳが均等に且つ効率良く送り出されるので、溶融はんだＳは、開口部４３ａから噴流ノズル１０内に波や渦流を殆ど作らない状態で押し出される。

はんだ槽４はこれに限られず、噴流ノズル１０に溶融はんだＳを送り込むことができる構成のあらゆるはんだ槽を適用できる。

本実施の形態の噴流ノズル１０は、噴流幅変更部材６を設けたことにより、プリント基板３の部分はんだ付け領域の幅や位置に応じて、噴流幅変更部材６を進退させて溶融はんだＳの噴流する幅を変更させても、噴流ノズル１０の開口端５６から噴流する溶融はんだ流が一様（層流に近い噴流）で、均一な噴流高さとなる。そのため、噴流ノズル１０の開口端５６幅の広狭に関係なく均一でむらなくはんだ付けすることができる。

本実施の形態において、搬送手段３２が、プリント基板３を開口端５６における溶融はんだＳの噴流方向と同じ方向且つ水平方向に搬送する構成とした。プリント基板３の搬送方向は、溶融はんだＳの噴流方向に対して反対方向でもよいし、噴流方向に沿わない方向であってもよいが、本実施の形態において上述した方向に搬送することにより、はんだブリッジを生じることなく均一なはんだ付けを行うことができるようになる。また、プリント基板３を開口端５６の面方向に対して水平に搬送せず、搬送角度を変更してもよいが、本実施の形態において、プリント基板３を水平方向に搬送する構成としたことにより、プリント基板３の搬送方向を制御するための複雑な位置座標の計算システムを不要とし、装置の製造コストを削減することができる。

［第２の実施の形態］
続いて、図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る噴流ノズル２０及び噴流ノズル２０を備えた噴流はんだ付け装置２の構成例を説明する。噴流はんだ付け装置２は、図１に示した第１の実施の形態の噴流はんだ付け装置１の噴流ノズル１０を噴流ノズル２０に変えたものである。そのため、第１の実施の形態で使用したのと同じ部材には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、噴流はんだ付け装置２は、プリント基板３を図中の白抜き矢印方向に搬送しながらこのプリント基板３の所定の部分はんだ付け領域内に吹き出す溶融はんだＳを接触させてはんだ付けを行うものである。噴流はんだ付け装置２は、溶融はんだＳを収容するはんだ槽４と、はんだ槽４の上方に取り付けられてプリント基板３のはんだ付け面に溶融はんだＳを吹き付ける噴流ノズル２０と、噴流ノズル２０に溶融はんだＳを供給する供給手段４０と、噴流ノズル２０の噴流幅をプリント基板３の部分はんだ付け領域の幅に合わせて変更させる図示しない制御装置３１と、プリント基板３を搬送する図示しない搬送手段３２とを備える。

本実施の形態において、図５に示すように、噴流ノズル２０は、図１に示した第１の実施の形態の噴流ノズル１０とは左右反対の、図５中の右から左に溶融はんだＳを噴流させる構成とするが、図１に示した第１の実施の形態の噴流ノズル１０と同じように、図中の左から右に溶融はんだＳを噴流させてもよい。噴流ノズル２０の噴流向きを第１の実施の形態の噴流ノズル１０と反対にしたことに伴い、ダクト４３の上面の開口部４３ａの位置も反転するが、その作用は第１の実施の形態において説明したものと変わらない。また、これと同じ理由で、蓋４６ａと蓋４６ｂの位置及び蓋４６ａに接続されるヒータ８の位置並びにプランジャー９の位置も反転するが、これらの作用は第１の実施の形態において説明したものと変わらない。

図６に示すように、噴流ノズル２０は、溶融はんだＳの噴流幅（ノズル開口端幅）を変更可能なノズルであって、溶融はんだ流を噴流する矩形状の開口端５６Ａを有する噴流本体部２５と、噴流本体部２５内を進退して開口端５６Ａ側の噴流幅を変更する噴流幅変更部材２６とを備える。噴流ノズル２０は、図５に示した、ダクト４３の開口部４３ａの上方に、図示しないネジ等で取り付けられる。噴流ノズル２０は、噴流した溶融はんだＳをはんだ槽４に返す傾斜板２７と、蓋４６ｂ内を加熱する図２に示したヒータ８と、噴流幅変更部材２６を摺動するプランジャー９を備えていてもよい。

噴流本体部２５は、底面が矩形状の空洞部５１Ａを有する。噴流本体部２５は、その一端側である底部５２Ａが図５に示したはんだ槽４に対峙する。噴流本体部２５は、その他端の開口端５６Ａ側に溶融はんだ流を噴流する。

本実施の形態において、噴流本体部２５の形状は、鉛直上方向に噴流される溶融はんだＳの噴流方向沿った形状となされている。図７の（Ａ）に示すように、噴流本体部２５は、底部５２Ａから鉛直上方向に延びた矩形状の鉛直部５３Ａと、鉛直部５３Ａの上端で丸みを帯びて折曲ながら延在する折曲部５４Ａとを有する。プランジャー９（図２参照）が設けられるのと反対側の噴流本体部２５の側面には、図６に示すように、鉛直部５３Ａ、折曲部５４Ａ及び折曲部５４Ａに沿い、折曲部５４Ａから更に折曲して底部５２Ａに対して水平な水平部５５Ａの形状を有する側壁２５ｂが設けられる。噴流本体部２５は、折曲部５４Ａの先端に、開口端５６Ａを有する。側壁２５ｂと反対側の側面には、図７の（Ｂ）に示すように、噴流幅変更部材２６を取り付けるための開口５７Ａが設けられる。

折曲部５４Ａの先端の開口端５６Ａにおいて、溶融はんだＳの噴流方向（図中の黒矢印方向）に対して外周側の外周部５４ａが、溶融はんだＳの流れに対して内周側の内周部５４ｂよりも長く延在している。そのため、溶融はんだＳが外周部５４ａ側に漏れることなく内周部５４ｂ側に誘導されて噴流する。

図７の（Ｃ）に示すように、噴流幅変更部材２６は、図６に示した開口端５６Ａの一辺を構成する噴流幅変更板６１Ａと、噴流幅変更板６１Ａのうち開口端５６Ａとは反対側であって、噴流幅変更部材２６の進退方向に延在する矩形状の整流駒６２Ａと、整流駒６２Ａを進退させる摺動軸６３Ａとを備える。

図６に示すように、噴流幅変更板６１Ａは、噴流本体部２５内に収容されるために噴流本体部２５の側壁２５ｂより一周り小さな板状をしており且つ側壁２５ｂと略同一形状をしている。噴流幅変更板６１Ａの高さは、噴流本体部２５の底部５２Ａから開口端５６Ａに至る全長を有する。

整流駒６２Ａの上面２６ａは、開口端５６Ａと同じ長さ及び幅を有する。図７（Ｃ）に示すように、整流駒６２Ａは、上面２６ａから鉛直下方に厚みを有する整流上部６２ａと、その下方で整流上部６２ａより幅狭の整流下部６２ｂとを有する。

整流駒６２Ａは、その噴流幅変更板６１Ａ側の側面から、整流駒６２Ａの底面２６ｂに向かって斜めに切り欠かれたはんだ誘い部６２ｃを有する。はんだ誘い部６２ｃは、図５に示したはんだ槽４から上昇して図６に示した噴流ノズル２０の底部５２Ａから噴流ノズル２０内に進入する溶融はんだＳの流れを開口端５６Ａに向けて誘導する。

整流駒６２Ａは、摺動軸６３Ａが延在する側面と整流駒６２Ａの底面２６ｂとがなす角を、その角とこれらの面に対して垂直に切り欠いた切り欠き部６２ｄを有する。

噴流幅変更部材２６は、噴流幅変更板６１Ａと整流駒６２Ａとがなす角に取り付けられる補強部材６４Ａを備えていてもよい。補強部材６４Ａは、噴流幅変更板６１Ａが溶融はんだＳに押されても変形しないように補強する役割をしている。本例の補強部材６４Ａは、略三角型の薄板状をしており、噴流幅変更板６１Ａと整流駒６２の上面２６ａとを繋ぐ。

摺動軸６３Ａは、整流駒６２Ａから、噴流幅変更板６１Ａに対して反対側の噴流幅変更部材２６の進退方向に延在する。図６に示すように、本実施の形態の摺動軸６３Ａは、軸支持部材６３Ｃの中を貫通しており、摺動軸６３Ａの先端にフランジ部６３ｂを有する。軸支持部材６３Ｃは、開孔６３ｃを有する平板部６３ｄと、ダクト４３の上面４ｂから立設する立設部６３ｅを設ける。平板部６３ｄは、立設部６３ｅに接合され、立設部６３ｅは、上面４ｂに図示しないネジ等で取り付けられる。フランジ部６３ｂは、第１の実施の形態で説明した図２に示したフランジ部６３ａと同じ構成であり、図２に示したプランジャー９に取り付けられる。

図６及び図７に示すように、噴流幅変更部材２６は、噴流幅変更板６１Ａ、整流駒６２Ａ及び摺動軸６３Ａを水平に位置させて且つ噴流幅変更板６１Ａの上端を開口端５６Ａ側に向けて、噴流本体部２５に、開口５７Ａから図中の黒矢印の方向に取り付けられる。

図５に示すように、はんだ槽４のダクト４３の上面４ｂに、傾斜板２７が図示しないネジ等で設けられてもよい。図６に示すように、傾斜板２７は、開口端５６Ａから吹き出す溶融はんだＳの流れ方向に沿った傾斜を有する。傾斜板２７は、傾斜部分から鉛直上方向に立ち上げられた２つの側壁を有する。傾斜板２７の上端は、噴流本体部２５の開口端５６Ａに対して下方に位置するようにして取り付けられる。傾斜板２７は、第１の実施の形態で説明した図２に示した傾斜板７を使用してもよい。傾斜板２７は、傾斜板７よりも成形が容易であり、成形に必要とするコストを削減することができる。なお、傾斜板２７は上述した傾斜板７と同様に、開口端５６から吹き出す溶融はんだＳの勢いを傾斜面で緩和することによって、開口端５６Ａから吹き出す溶融はんだＳと、はんだ槽４内の溶融はんだＳとの合流箇所で酸化物が発生することを抑制するために設けられる。

［噴流はんだ付け装置２及び噴流ノズル２０の動作例］
図８の（Ａ）は、噴流本体部２５に噴流幅変更部材２６を取り付けた際の図である。これは、図１２に示したプリント基板３の部分はんだ付け領域３Ａ等にはんだ付けする場合であって、図１１の（Ａ）における噴流ノズル２０の状態に相当する。このとき、図２に示したプランジャー９の摺動軸部９１は、プランジャー９から突出した状態である。図７の（Ｂ）は、プランジャー９が摺動軸部９１を引き込んで噴流幅変更部材２６を摺動させ、図中の黒矢印方向に噴流幅が広げられた状態を示す図である。これは、図１２に示したプリント基板３の部分はんだ付け領域３Ｃ等にはんだ付けする場合であって、図１１の（Ｂ）における噴流ノズル２０の状態に相当する。

以下、図５〜８、図１１及び図１２を参照して、図８の（Ａ）における噴流ノズル２０の状態から、図８の（Ｂ）における噴流ノズル２０の状態へと噴流幅を広くして、図１２に示した部分はんだ付け領域３Ｂにはんだ付けする場合の噴流はんだ付け装置２及び噴流ノズル２０の動作例について説明する。

作業者が、図示しない搬送手段３２に搬送されるプリント基板３のはんだ付けする部分である部分はんだ付け領域３Ｂの幅及び位置を、図示しない入力部で入力する。このとき、プリント基板３の幅や、溶融はんだＳの加熱温度等の条件を入力してもよい。入力された部分はんだ付け領域３Ｂに対応して、図示しない制御装置３１が、図２に示したプランジャー９を制御して摺動軸部９１を突出させる。摺動軸６３Ａのフランジ部６３ｂ（図６参照）が引かれて、図８の（Ａ）の黒矢印で示すように、噴流幅変更部材２６が噴流本体部２５内で側壁２５ｂから遠ざかる方向に摺動する。これにより、噴流ノズル２０の噴流幅が、部分はんだ付け領域３Ｂの幅に合う。広くなった噴流幅に合わせて、制御装置３１が、図５に示したスクリューポンプ４７のスクリュー４７ａの回転数を増やすことで、溶融はんだＳの噴流する量を増やし、幅変更前と噴流する溶融はんだＳの高さが変わらないように調節する。開口端５６Ａから噴流する溶融はんだ流が一様で均一な噴流高さとなるので、開口端５６Ａの幅の広狭に関係なく均一でむらなくはんだ付けすることができる。溶融はんだＳの供給手段４０の動作については上述の通りであるので、その説明を省略する。

溶融はんだＳは、図７の（Ｂ）の黒矢印で示すように、噴流本体部２５の折曲部５４Ａで鉛直上方向に対して下方に湾曲しながら上昇し、開口端５６Ａから噴流する。図８の（Ｂ）の白抜き矢印に示すように、図示しない制御装置３１が、搬送手段３２にプリント基板３を、開口端５６Ａにおける溶融はんだＳの噴流方向と同じ方向、且つ開口端５６Ａの面方向に対して水平方向に搬送させる。すなわち、搬送手段３２は、プリント基板３を図７の（Ｂ）で示した噴流本体部２５の外周部５４ａ側から搬送する。プリント基板３が開口端５６の上を通る際に、溶融はんだＳが図１２に示したプリント基板３の部分はんだ付け領域３Ｂに接触してはんだ付けされる。プリント基板３は、内周部５４ｂ側に向けて搬送される。

より詳細には、制御装置３１が、搬送手段３２に部分はんだ付け領域３Ｂの一端部３ｃを噴流ノズル２０の開口端５６Ａ上に位置するように搬送させる。一端部３ｃに溶融はんだ流が接触し、一端部３ｃが、はんだ付けされる。制御装置３１が、搬送手段３２にプリント基板３を図中の黒矢印Ｂ２方向に且つプリント基板面に対して水平に搬送させることで、溶融はんだ流と接触してはんだ付けされる部分が、黒矢印Ｂ２に対して反対方向に順次移動する。開口端５６Ａ上に部分はんだ付け領域３Ｂの他端部３ｄが位置し、他端部３ｄがはんだ付けされた段階で、はんだ付け完了となる。

開口端５６Ａから噴流したもののプリント基板３に付着せず余った溶融はんだＳは、図５に示した傾斜板７に受け取られ、傾斜板７からはんだ槽４内に戻る。はんだ槽４に戻された溶融はんだＳは、再びハウジング４４ａの開口部４４に送られて循環する。

部分はんだ付け領域が幅広で噴流ノズル２０上をプリント基板３が一度通るのみでははんだ付けしきれない場合、プリント基板３は、噴流ノズル２０の上をはんだ付けが完了するまで搬送されて、はんだ付けされる。

本実施の形態の噴流ノズル２０は、第１の実施の形態の噴流ノズル１０及び噴流はんだ付け装置１に比べて、整流駒６２Ａの厚さを上述の通り厚くし、はんだ誘い部６２ｃを設けたことにより、後で詳述するが、噴流本体部２５内の空洞部５１Ａにおける溶融はんだＳの流れ方向をより一方向に誘導することができる。噴流ノズル２０は、プリント基板３の部分はんだ付け領域の幅や位置に応じて、噴流幅変更部材２６を進退させて溶融はんだＳの噴流する幅を変更させても、噴流ノズル２０の開口端５６Ａから噴流する溶融はんだ流が一様（層流に近い噴流）で、均一な噴流高さとなる。そのため、噴流ノズル２０の開口端５６Ａ幅の広狭に関係なく均一でむらなくはんだ付けすることができる。

［各ノズルの動作例の比較］
続いて、図９〜図１１を参照し、従来ノズル３０、第１の実施の形態の噴流ノズル１０及び第２の実施の形態の噴流ノズル２０の動作による溶融はんだＳの噴流例を比較する。図９〜図１１の（Ａ）は、溶融はんだＳの噴流する幅を噴流幅ｄ１としたときの噴流例を示している。また、図９〜図１１の（Ｂ）は、溶融はんだＳの噴流する幅を噴流幅ｄ１よりも広い噴流幅ｄ２としたときの噴流例を示している。各図における各ノズル内の黒矢印は、溶融はんだＳの流れの向きを示している。

図９は、従来ノズル３０を用いて溶融はんだＳを噴流させる場合の溶融はんだＳの動きを示している。図９の（Ａ）に示すように、噴流幅ｄ１の場合、従来ノズル３０内に上昇してくる溶融はんだＳが、上方のシャッタ３６とぶつかると、跳ね返り、下降流となる。この下降した流れが上昇流とぶつかると、従来ノズル３０内で大きな乱流（渦流）となる。従来ノズル３０の開口端から噴流する溶融はんだＳは、この乱流の影響を受けるため、不均一な高さとなる。図９の（Ｂ）において、図９の（Ａ）の状態からシャッタ３６を動かし、図９の（Ａ）よりも開口幅を広くして噴流幅ｄ２としている。図９の（Ａ）の状態と比べて、開口幅を広くしたことにより、溶融はんだＳにぶつかるシャッタ３６の面積が少なくなるため、乱流の大きさは小さくなる。しかし、噴流幅ｄ２としたときにおいても従来ノズル３０内では乱流が発生するため、噴流幅ｄ１としたときに比べて改善されるものの、開口端から噴流する溶融はんだＳの高さは不均一となる。

図１０は、噴流ノズル１０を用いて溶融はんだＳを噴流させる場合の溶融はんだＳの動きを示している。図１０の（Ａ）に示すように、噴流幅ｄ１の場合、図１に示したはんだ槽４の開口部４３ａから噴流ノズル１０内に上昇してくる溶融はんだＳは、上方の噴流幅変更部材６とぶつかると、噴流幅変更部材６を迂回するようにして上昇する。溶融はんだＳは、噴流幅変更部材６の側方の通りながら整流距離ｄ３だけ上昇して整流されるため、従来ノズル３０と比べて、均一な高さで噴流される。図１０の（Ｂ）において、図１０の（Ａ）の状態から噴流幅変更部材６を動かし、図１０の（Ａ）よりも開口幅を広くして噴流幅ｄ２とする。図１０の（Ａ）の状態と比べて、開口幅を広くしたことにより、噴流幅変更部材６を迂回する溶融はんだＳの量が少なくなるため、より均一な噴流高さで溶融はんだＳを供給することができる。

図１１は、噴流ノズル２０を用いて溶融はんだＳを噴流させる場合の溶融はんだＳの動きを示している。図１１の（Ａ）に示すように、噴流幅ｄ１の場合、溶融はんだＳは、図１に示したはんだ槽４の開口部４３ａから噴流ノズル２０内に上昇して進入する。噴流ノズル２０内に進入した溶融はんだＳは、開口部４３ａの直ぐ上部から上昇する幅を変更されると共にはんだ誘い部６２ｃに誘導される。溶融はんだＳは、更に噴流幅変更板６１Ａの側方を上昇する間に整流される。噴流ノズル２０は、はんだ誘い部６２ｃを設けた上に、噴流ノズル２０における溶融はんだＳの整流距離ｄ４が噴流ノズル１０の整流距離ｄ３よりも長く設定されている。そのため、噴流ノズル２０は、噴流ノズル１０よりも、より均一な高さで溶融はんだＳを噴流することができる。図１１の（Ｂ）において、図１１の（Ａ）の状態から噴流幅変更部材２６を動かし、図１１の（Ａ）よりも開口幅を広くして噴流幅ｄ２とする。この状態においても、均一な噴流高さで溶融はんだＳを供給することができる。

なお、第１の実施の形態の噴流幅変更部材６に、第２の実施の形態の噴流幅変更部材２６に設けたはんだ誘い部６２ｃを設けてもよい。その場合、噴流本体部２５内の空洞部５１Ａ内における溶融はんだＳの流れ方向は、図１０に示した溶融はんだ流と比べて、開口端５６に向かう、より均一な上昇流となる。

本発明は、プリント基板の部分はんだ付け領域に溶融はんだを噴流させる噴流ノズル及び噴流はんだ付け装置に適用して極めて好適である。

１、２ 噴流はんだ付け装置
４ はんだ槽
１０、２０ 噴流ノズル
５、２５ 噴流本体部
６、２６ 噴流幅変更部材
７、２７ 傾斜板
８ ヒータ
９ プランジャー
５１、５１Ａ 空洞部
５６、５６Ａ 開口端
５７ 取り付け部
５７Ａ 開口
６１、６１Ａ 噴流幅変更板
６２、６２Ａ 整流駒
６３、６３Ａ 摺動軸
６４、６４Ａ 補強部材

Claims (7)

1. 溶融はんだの噴流幅を変更可能な噴流ノズルであって、
   矩形状の空洞部を有し、その一端側がはんだ槽に対峙して溶融はんだ流をその他端の開口端から噴流する噴流本体部と、
   前記噴流本体部内を進退して前記開口端の噴流幅を変更する噴流幅変更部材と
   を備え、
   前記噴流幅変更部材は、
   溶融はんだの噴流方向に沿って延在する噴流幅変更板と、
   前記噴流幅変更板のうち前記開口端とは反対側であって、進退方向に延在する矩形状の整流駒と、
   前記整流駒を進退させる摺動軸と
   を備え、
   前記整流駒は、
   その側面から底部に向かって斜めに切り欠かれ、溶融はんだ流を誘導するはんだ誘い部を有する噴流ノズル。
2. 前記噴流本体部は、
   前記噴流本体部から吹き出す溶融はんだの噴流方向に沿って折曲する請求項１に記載の噴流ノズル。
3. 前記噴流幅変更部材は、
   前記噴流幅変更板と前記整流駒とがなす角に取り付けられる補強部材を更に備える請求項１または２に記載の噴流ノズル。
4. 前記噴流ノズルは、
   前記摺動軸を進退させるプランジャーを
   更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の噴流ノズル。
5. 前記噴流ノズルは、
   前記開口端から吹き出す溶融はんだの流れ方向に沿った傾斜を有する傾斜板を更に備える請求項１〜４のいずれかに記載の噴流ノズル。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の噴流ノズルと、
   溶融はんだを前記噴流ノズルに供給する供給手段と、
   プリント基板を、前記開口端の面方向に対して水平に搬送する搬送手段と、
   前記噴流ノズルの噴流幅を前記プリント基板の部分はんだ付け領域の幅に合わせて変更し、変更後の前記噴流幅に合わせて溶融はんだの供給量を変更するとともに、前記プリント基板の部分はんだ付け領域の一端部を、吹き出す溶融はんだに接触させてこの接触部分が前記部分はんだ付け領域の他端部へ向けて順次に移動するように前記プリント基板を搬送させる制御手段とを備える噴流はんだ付け装置。
7. 前記制御手段は、
   前記プリント基板を前記開口端における前記溶融はんだの噴流方向と同じ方向に搬送するように前記搬送手段を制御する請求項６に記載の噴流はんだ付け装置。

Images