JP6170095B2 - はんだ付け装置 - Google Patents

Description

この発明は、溶融はんだを用いたフローはんだ付け装置に関する。

フローはんだ付け装置は、液体状の溶融はんだが入っているはんだ槽の上にプリント配線基板を搬送し、部品と基板の電極部をはんだ付けする装置である。はんだ槽としては、はんだの液面が静止している静止槽と、はんだ液面に流れがある噴流槽とがある。さらに、噴流の方式としてプリント配線基板の中で必要な箇所のみに噴流はんだを接触させる局所はんだ付け装置が知られている。例えば表面実装部品等が既にはんだ付けされているプリント配線基板に対して、局所はんだ付け装置によって挿入部品（リード部品）が後付けされる。

はんだ付け装置において、不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気にはんだ付け環境を維持することによって、被はんだ付け部の酸化を防止して良好なはんだ付けができることが知られている。例えば特許文献１には、平面状噴流波に対してワークの面を接触させてはんだ付けを行うフローディップ装置において、はんだ槽の上部開口からはんだ槽の中に挿入されるスカート部を有するチャンバ体を設けることが記載されている。このチャンバ体の内部に不活性ガスを供給して不活性ガス雰囲気の中ではんだ付けを行うようになされている。

特許第３９４２６２３号公報

特許文献１に記載のものは、プリント配線基板を搬送する搬送コンベアとチャンバ体とを一体化し、搬送状態の位置から搬送コンベア、プリント配線基板およびチャンバ体をはんだ付けを行う位置まで下降させるものである。したがって、はんだ槽の上部開口が常にチャンバ体によって覆われており、はんだ槽の上部開口を露出させてはんだ槽の掃除等のメンテナンス作業を行うことが難しい問題があった。例えば局所はんだ付け装置の場合においては、生産するプリント配線基板の品種切替を行う際、局所はんだ付けのための吹き口装置（多点噴流ノズル）を交換する必要があり、また、ノズルの清掃等のメンテナンス作業行うことが必要となる。

特許文献１は、局所はんだ付け装置のかかる問題の回避を意図するもので、はんだ槽の上部開口を簡単に露出させることを考慮していない。特許文献１の構成において、はんだ槽の上部開口を露出させる一つの方法は、搬送コンベアおよびチャンバ体を上昇させることである。しかしながら、かなりの高さまで搬送コンベアおよびチャンバ体を上昇させないと、上部開口を露出させることができない問題がある。そこで、特許文献１の構成の場合、メンテナンス作業が必要な時には、スカート部がはんだ槽から離脱する高さまで、搬送コンベアおよびチャンバ体を上昇させ、次に、はんだ槽を手前の作業スペースに引き出していた。しかしながら、はんだが収容されているはんだ槽が重く、はんだ槽の移動のための電動装置等の動力源を必要として、装置の大規模化を招く問題があった。さらに、引き出したはんだ槽のためのスペースを確保する必要があった。

したがって、この発明の目的は、かかる問題点が解消されたはんだ付け装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明は、溶融はんだを収容するはんだ槽と、ワークをはんだ槽の吹き口面の上方に搬送する搬送コンベアと、上側チャンバ体と下側チャンバ体とに分割され、下側チャンバ体の下面が開口とされ、開口の周囲のスカート部が吹き口面からはんだ槽に挿入され、上側チャンバ体と下側チャンバ体の間に搬送コンベアが位置するチャンバ体と、チャンバ体に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、搬送コンベアを昇降させる昇降機構とを有し、昇降機構は、ワーク搬送時の第１の位置と、第１の位置より低く、下側チャンバ体に対して上側チャンバ体が重ねられている第２の位置とに搬送コンベアを移動させ、第２の位置においてはんだ付けがなされ、昇降機構は、第１の位置より高く、上側チャンバ体と下側チャンバ体とが上下に分離する第３の位置に、上側チャンバ体が載置された状態で、搬送コンベアを上昇させるようにしたはんだ付け装置である。
また、この発明は、溶融はんだを収容するはんだ槽と、ワークをはんだ槽の吹き口面の上方に搬送する搬送コンベアと、上側チャンバ体と下側チャンバ体とに分割され、下側チャンバ体の下面が開口とされ、開口の周囲のスカート部が吹き口面からはんだ槽に挿入され、上側チャンバ体と下側チャンバ体の間に搬送コンベアが位置するチャンバ体と、チャンバ体に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、搬送コンベアを昇降させる昇降機構とを有し、昇降機構によって、ワーク搬送時の位置より高い位置に、上側チャンバ体が載置された状態で、搬送コンベアを上昇させ、上側チャンバ体と下側チャンバ体との間に作業用の開口が形成されるようにしたはんだ付け装置である。

少なくとも一つの実施形態によれば、チャンバ体によって不活性ガス雰囲気ではんだ付けを行うことができる。チャンバ体が上下に分割されているので、搬送コンベアに上側チャンバ体を載置した状態で、搬送コンベアを上昇させることによって、上側チャンバ体と下側チャンバ体との間が分離される。この状態で、清掃等のメンテナンス作業を行ったり、噴流ノズルの交換が可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、この発明中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、以下の説明における例示された効果によりこの発明の内容が限定して解釈されるものではない。

この発明の一実施の形態の構成を示す断面図である。 この発明の一実施の形態においてはんだ付けの状態の構成を示す断面図である。 この発明の一実施の形態においてメンテナンスを行う時の構成を示す断面図である。

以下、この発明を実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
なお、以下に説明する一実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。

＜１．一実施の形態＞
図１は、この発明の一実施の形態のはんだ付け装置１の断面図である。図１Ａは、ワークＷの搬送方向と直交する断面を示し、図１Ｂは、搬送方向と平行な断面を示す。ワークＷは、例えばチップ部品等が面実装されているプリント配線基板に対して挿入部品が取り付けられ、フラックスが塗布されたものである。ワークＷの下面のはんだ付けの箇所に対してはんだを接触させてフローはんだ付けが行われる。

上側チャンバ体２ａおよび下側チャンバ体２ｂによって箱状のチャンバ体が構成される。下側チャンバ体２ｂの上面および下面が開口とされている。上部開口の周囲に鍔部が設けられ、この鍔部がはんだ槽３の上部の鍔部と固定されている。下側チャンバ体２ｂのスカート部２ｃが吹き口面からはんだ槽３に挿入される。

ワーク搬送時およびはんだ付け時には、下側チャンバ体２ｂ上に上側チャンバ体２ａが重ねられている。上側チャンバ体２ａの鍔部と下側チャンバ体２ｂの鍔部とがかさなり、両方の鍔部が上側チャンバ体２ａの自重によって密着するようになされる。この場合、チャンバ体の気密性を確保するために、両者の接合面にスポンジ等の弾性体を介在させるようにしてもよい。上側チャンバ体２ａの例えば天板に不活性ガス供給部としての不活性ガス供給口４が設けられている。不活性ガスは、例えば窒素ガスである。不活性ガスは、外部からの制御によって、供給／遮断が制御可能とされている。

上側チャンバ体２ａおよび下側チャンバ体２ｂからなるチャンバ体には、ワークＷの搬入口および搬出口が設けられる。ワークＷが搬送コンベア５ａおよび５ｂ（搬送コンベア５ａおよび５ｂを区別する必要がない場合には、搬送コンベア５と表記する）によって搬入口からはんだ付け装置１に搬入される。搬送コンベア５は、ワークＷの幅よりやや大きい間隔で平行する２本のローラチェーン等のコンベアであり、それぞれ支持部として搬送方向に延長された支持レールを有している。搬送コンベア５のローラによってワークＷが挟持されると共に、各ローラが有するフランジ部にワークＷが載置されて搬送される。

搬送コンベア５の支持レールの上方に上側チャンバ体２ａの内壁から係止部材としてＬ型形状の複数のブラケットが突出される。ブラケットの代わりにレールを使用してもよい。図１に示すワーク搬送状態では、上側チャンバ体２ａの自重によって、上側チャンバ体２ａおよび下側チャンバ体２ｂが一体化されているので、はんだ付けがなされるチャンバ体内部は、搬入口および搬出口を除くと密閉空間とされる。さらに、図１に示す状態から搬送コンベア５が上昇すると、支持レール上にブラケットが乗った状態となり、搬送コンベア５の上昇と一緒に上側チャンバ体２ａが上昇する。

はんだ付け装置１は、例えば局所はんだ付け装置である。はんだ槽３内に溶融はんだが収容されている。はんだとして、例えば鉛フリーのものが使用される。図示しないヒータおよび温度制御装置によって溶融はんだの温度が一定に維持される。はんだ槽３内には、はんだを噴出させるために、吹き口体（ケーシング）６が設けられている。吹き口体６の底部には、回転羽根、動力源（モータ）等を有する推力発生手段７が設けられ、吹き口体６の底部から上部開口に向かう溶融はんだの流れが形成されると共に、溶融はんだが循環される。

吹き口体６の上部開口を塞ぐように、噴流ノズルユニット８が配されている。噴流ノズルユニット８は、ワークＷのはんだ付けの必要な箇所または領域と対応する位置に噴流ノズル９が立設されたものである。噴流ノズル９は、例えばノズルベース上に立設される。噴流ノズルユニット８は、例えばステンレスからなる。噴流ノズル９は、例えば矩形の噴出口を有する煙突状のものであり、噴出口からのはんだがワークＷの下面のはんだ付けの箇所に接触するようになされている。

はんだ付けの対象のワークＷの品種切替を行う場合には、噴流ノズルユニット８もワークＷに合わせたものに交換される。さらに、必要に応じて噴流ノズルユニット８の下部に噴流ノズル９にのみはんだを供給するノズルプレートを設けてもよい。なお、複数箇所を同時にはんだ付けする局所はんだ付け装置に限らず、１箇所をはんだ付けする局所はんだ付け装置に対してもこの発明を適用できる。さらに、局所はんだ付け装置に限らず、ワークＷの全面にはんだを噴流させるフローはんだ付け装置に対してもこの発明は、適用できる。

ワークＷの搬入口の手前と、搬出口の後方にそれぞれ昇降機構１０ａおよび１０ｂが設けられている。昇降機構１０ａおよび１０ｂは、動力源としてモータ１１ａおよび１１ｂを有し、ねじをモータ１１ａおよび１１ｂによって回転によって搬送コンベア５の両者を昇降させる。モータ１１ａ，１１ｂの回転は、手動のスイッチ、プログラム（ソフトウェア）、制御回路等によって制御される。昇降時に、搬送コンベア５の位置関係は、変化しないようにされる。昇降機構１０ａおよび昇降機構１０ｂを区別する必要がない場合には、昇降機構１０と表記する。なお、モータおよびねじは、昇降機構の一例であり、他の構成の昇降機構を使用してもよい。

はんだ付けの工程は、ワークＷが搬入口からはんだ付け装置１内に搬送され、ワークＷが噴流ノズルユニット８の上方で静止される。このワーク搬送状態が図１に示されている。ワーク搬送状態の例えば搬送コンベア５の位置（例えば、ワークＷの下面の位置）に対応する位置を第１の位置Ｈ１と表記する。

次に、昇降機構１０によって、ワークＷが載置されている搬送コンベア５が下降される。図２に示すように、噴流ノズルユニット８からの噴流はんだがワークＷのはんだ付け箇所に接触するようになされる。例えば噴流ノズル９から噴流する溶融はんだによって、ワークＷの裏面から突出しているリードがワークＷの所定箇所にはんだ付けされる。このはんだ付けは、上側チャンバ体２ａおよび下側チャンバ体２ｂからなるチャンバ体内部で不活性ガスの雰囲気でなされる。噴流はんだがワークＷのはんだ付け箇所に接触する第２の位置をＨ２と表記する。

はんだ付けが終了すると、昇降機構１０によって、搬送コンベア５（ワークＷ）が第１の位置Ｈ１まで上昇される。そして、搬送コンベア５によって搬出口からはんだ付け装置１の外部に取り出される。その後、検査工程によってはんだ付けの良否が検査される。

ワークＷの品種切替を行った場合には、新しいワークに対応して噴流ノズル９が設けられている噴流ノズルユニット８を設置する。このような噴流ノズルユニット８の交換作業時には、図３に示すように、搬送コンベア５が第１の位置Ｈ１より高く、上側チャンバ体２ａと下側チャンバ体２ｂとが上下に分離する第３の位置Ｈ３に上昇する。この結果、噴流ノズルユニット８の交換が可能となる程度の大きさの開口が形成される。噴流ノズルユニット８の交換以外に噴流ノズル９の清掃作業時にも、同様に搬送コンベア５が第３の位置Ｈ３に移動される。さらに、他のメンテナンスの作業時にも同様の動作がなされる。

上述したように、この発明の一実施の形態によれば、不活性ガスの雰囲気で局所はんだ付けを行うことができるので、良好なはんだ付けを行うことができる。さらに、噴流ノズルユニットの交換時、メンテナンス時には、チャンバ体に作業に必要な大きさの開口を容易に形成するができ、はんだ槽を引き出すことなく作業を行うことができる。したがって、作業性を向上することができる。さらに、上側チャンバ体２ａのみを上昇させ、下側チャンバ体２ｂは、静止したままとできるので、上昇時の上方空間を高くする必要がない利点がある。

＜２．変形例＞
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。また、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、この発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。例えばワーク搬送時には、上側チャンバ体２ａと下側チャンバ体２ｂとの間が分離するようにしてもよい。

Ｗ・・・ワーク
１・・・はんだ付け装置
２ａ・・・上側チャンバ体
２ｂ・・・下側チャンバ体
３・・・はんだ槽
４・・・不活性ガス供給口
５ａ，５ｂ・・・搬送コンベア
８・・・噴流ノズルユニット
９・・・噴流ノズル
１０ａ，１０ｂ・・・・昇降機構

Claims (5)

1. 溶融はんだを収容するはんだ槽と、
   ワークを前記はんだ槽の吹き口面の上方に搬送する搬送コンベアと、
   上側チャンバ体と下側チャンバ体とに分割され、前記下側チャンバ体の下面が開口とされ、前記開口の周囲のスカート部が前記吹き口面から前記はんだ槽に挿入され、前記上側チャンバ体と前記下側チャンバ体の間に前記搬送コンベアが位置するチャンバ体と、
   前記チャンバ体に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
   前記搬送コンベアを昇降させる昇降機構とを有し、
   前記昇降機構は、ワーク搬送時の第１の位置と、前記第１の位置より低く、前記下側チャンバ体に対して前記上側チャンバ体が重ねられている第２の位置とに前記搬送コンベアを移動させ、前記第２の位置においてはんだ付けがなされ、
   前記昇降機構は、前記第１の位置より高く、前記上側チャンバ体と前記下側チャンバ体とが上下に分離する第３の位置に、前記上側チャンバ体が載置された状態で、前記搬送コンベアを上昇させるようにしたはんだ付け装置。
2. 前記はんだ槽の吹き口面に、前記ワークのはんだ付けの必要箇所に対応して溶融はんだの噴流ノズルが設けられた請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記不活性ガス供給部として、前記上側チャンバ体に不活性ガスの吹き出し口を設けた請求項１又は請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記上側チャンバ体に係止部材を設け、前記上側チャンバ体を上昇させる場合に、前記係止部材が前記搬送コンベアの支持部に係止される請求項１乃至請求項３の何れかに記載のはんだ付け装置。
5. 溶融はんだを収容するはんだ槽と、
   ワークを前記はんだ槽の吹き口面の上方に搬送する搬送コンベアと、
   上側チャンバ体と下側チャンバ体とに分割され、前記下側チャンバ体の下面が開口とされ、前記開口の周囲のスカート部が前記吹き口面から前記はんだ槽に挿入され、前記上側チャンバ体と前記下側チャンバ体の間に前記搬送コンベアが位置するチャンバ体と、
   前記チャンバ体に対して不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
   前記搬送コンベアを昇降させる昇降機構とを有し、
   前記昇降機構によって、ワーク搬送時の位置より高い位置に、前記上側チャンバ体が載置された状態で、前記搬送コンベアを上昇させ、前記上側チャンバ体と前記下側チャンバ体との間に作業用の開口が形成されるようにしたはんだ付け装置。

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