JP6366984B2

JP6366984B2 - フロー半田付け装置

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Publication number: JP6366984B2
Application number: JP2014079894A
Authority: JP
Inventors: 八治横田
Original assignee: Yokota Technica Co Ltd
Current assignee: Yokota Technica Co Ltd
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: JP2015201553A

Description

本発明は、半田ノズルから噴流する溶融半田によって基板の実装部品に半田付けを行うフロー半田付け装置に関し、特にフラックスを使用しないフロー半田付け装置に関する。

従来のフロー半田付けでは、プリント基板の半田接合部にフラックスをスプレーやジェット噴射で塗布し、その後に半田ノズルから噴流する溶融半田によって半田付けを行なっていた。しかしながら、従来のフラックスを使用したフロー半田付けでは、半田付け後にフラックスの一部がフラックス残渣となってプリント基板に付着して残り、このフラックス残渣が様々な不具合の一因となることがあった。そのため、従来は、半田付け後のフラックス残渣を洗浄する必要があった。このフラックス残渣の洗浄にはフロンやトリクレン等の溶剤が適しているが、これらの溶剤は各種の問題を引き起こすため、これらの溶剤を使用せずに済むフロー半田付け装置の開発が望まれている。

上記の問題を解決するために、金属の酸化物に対して還元作用のある液体を溶融半田の熱又は半田槽の熱で気化させ、気化したガスを半田接合部に当てた後、半田接合部を溶融半田に接触させて半田付けを行なう半田付け方法が提案されている（特許文献１参照）。前記還元作用のある液体の気化は、還元作用のある液体を流動させる供給管を半田槽の外側壁面に接触した状態で設け、噴流ノズルの手前まで延長し、供給管には上方に向けてガスを吹き出す吹き出しノズルを設けることで行なわれている。したがって、供給管内の液体は供給管が半田槽に接触しているため、供給管を通して加熱されて供給管内で気化し、吹き出しノズルから還元性のあるガスが吹き出され、半田接合部や溶融半田に接触して酸化物を還元除去する。

特開平８−０５２５６４号公報

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、従来のフラックスを使用せず、半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化防止を効果的に行なえるフロー半田付け装置を提供することを目的とする。

本発明は、溶融半田が収容された半田槽と、溶融半田を噴流口から噴流する半田ノズルと、前記半田槽の溶融半田を前記半田ノズルへ圧送する半田送り手段とを備えたフロー半田付け装置において、
前記筒状の半田ノズルの外周囲に隙間をもって配置されて断面環状の流通路を形成する筒状の外側ノズルと、前記流通路へ還元性ガス又は還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを供給するガス供給手段とを備えており、前記流通路は、先端部が開口し、基端部が開口して前記半田槽内に臨んでいることを特徴とする。

前記半田槽内における溶融半田の上方の空間部が前記ガス供給手段におけるガス供給路の一部を構成していることが好ましい。

上記において、半田付け前に半田接合部に還元性ガス又は還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを接触させる還元ユニットを備えていることが好ましい。

本発明によれば、従来のフラックスを使用せずに半田付けを行なうことができ、かつ、半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化防止を効果的に行なえる。

本発明の一実施形態を示すフロー半田付け装置の正面断面図である。還元ユニットを示す断面図である。同平面図である。半田付けユニットを示す断面図である。同平面図である。蟻酸と窒素の混合ガスの供給部を示す図である。蟻酸と窒素の混合ガスの処理部を示す図である。本発明の別の実施形態を示すフロー半田付け装置の正面断面図である。半田付けユニットの要部を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。

フロー半田付け装置１は、図１に示されているように、処理室２Ａを形成する装置本体ケース２の入口３と出口４との間に配設された水平な搬送ライン５に沿って、実装部品６を搭載したプリント基板７（以下、単に基板７ともいう。）を基板搬送装置（図示外）によって、入口３側から出口４側に水平に搬送するように構成されている。処理室２Ａには図示外の窒素ガス供給手段によって窒素ガスが供給され、窒素ガスが満たされており、入口３側から還元ユニット８と半田付けユニット９が搬送ライン５に沿って順に配置されている。

以下、還元ユニット８と半田付けユニット９を説明する。先ず、還元ユニット８を説明する。

図１〜図３に示されているように、密閉されたガス槽１０が搬送ライン５の下方に配置されており、ガス槽１０の内部にはヒータ１１が配置されている。ガス槽１０の上面にガスノズル１２の下端が取り付けられている。ガスノズル１２は垂直に上方に延び、上端の先端部に蟻酸と窒素の混合ガスの噴出口が円形状に開口している。ガスノズル１２の下端とガス槽１０の上面の接続部は共に開口しており、ガスノズル１２とガス槽１０は互いに連通している。

ガス槽１０の上面に設けられた開口部には蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト１３が接続され、供給ダクト１３は蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４（図６参照）に接続されている。したがって、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４、供給ダクト１３及びガス槽１０とで、ガスノズル１２へ蟻酸と窒素の混合ガスを供給する蟻酸・窒素ガス供給手段を構成している。

以下、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４を図６に基づいて説明する。窒素ガス発生機１５はＰＳＡ方式の窒素ガス生成装置であり、圧縮機１６で加圧された空気が窒素ガス発生機本体１７に送り込まれ、ここで窒素ガスが分離されて生成される。窒素ガス発生機本体１７の窒素ガス供給口に接続されている供給ダクト１８にはヒータ１９が間に接続されるとともに、径が小さくなったベンチュリ部２０が途中に形成されている。ベンチュリ部２０には蟻酸を収容した蟻酸タンク２１から延びる蟻酸供給管２２の先端部が接続して内部に臨んでいる。供給ダクト１８にはガス槽１０に接続されている前記供給ダクト１３が接続される。

したがって、窒素ガス発生機１５によって生成された窒素ガスが供給ダクト１８に供給されると、窒素ガスはヒータ１９を通る間に蟻酸の沸点温度以上の温度に加熱される。一方、窒素ガスがベンチュリ部２０を通ると、蟻酸が蟻酸供給管２２から供給ダクト１８内に吸入され、窒素ガスに混合される。このようにして、加熱された窒素と蟻酸の混合ガスが供給ダクト１８を通じて供給される。

筒状のガスノズル１２の外周囲には筒状の排気ダクト２３が隙間をもって同心状に配置されている。排気ダクト２３の上端面はガスノズル１２と略同一高さ位置にあり、上端は開口している。排気ダクト２３の下端は閉塞しており、ガス槽１０を収容しているチャンバ２４の上面に取り付けられている。

したがって、ガスノズル１２の外周と排気ダクト２３の内周との間に形成されている断面円環状の隙間が蟻酸と窒素の混合ガスの排気路２５を形成し、排気路２５の上端の先端部が円環状に開口している。

排気ダクト２３の側面部には更に、排気ダクト２６が接続されている。本実施形態では、更に、排気ダクト２３の上方で搬送ライン５よりも上方に排気ダクト２７が配置されており、ダクト２７の先端の吸気口２７ａが下方を臨むようにして配置されている。

２つの排気ダクト２６，２７は蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８（図７参照）に接続されている。

以下、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８を図７に基づいて説明する。処理部２８は水環真空ポンプ２９を有し、その吐出口にセパレータタンク３０が接続されている。水環真空ポンプ２９内の溶液は蟻酸中和剤水溶液（例えばＮａＯＨが注液された水溶液）が使用される。水環真空ポンプ２９の吐出口から排出されるガスと蟻酸中和剤水溶液の混合物はセパレータタンク３０内でガスと蟻酸中和剤水溶液３１に分離される。セパレータタンク３０内の蟻酸中和剤水溶液３１はクーラ３２で冷却されて水環真空ポンプ２９に補給されるように構成されている。水環真空ポンプ２９の吸気口にはダクト３３が接続されており、ダクト３３に前記２つの排気ダクト２６，２７が接続されている。

したがって、水環真空ポンプ２９が作動すると、ダクト３３を通じてポンプ２９内に吸入された蟻酸と窒素の混合ガスは、ポンプ２９の吐出側から蟻酸中和剤水溶液と混合された状態でセパレータタンク３０内に吐出される。そしてセパレータタンク３０内で窒素ガスと蟻酸中和剤水溶液３１は分離され、分離された窒素ガスはセパレータタンク３０の排気口と装置本体ケース２とに接続されている戻りダクト３４を通じて処理室２Ａ内に戻される。一方、蟻酸は蟻酸中和剤水溶液に溶け込んで混合ガスから除かれ、蟻酸中和剤水溶液中で中和される。

図１に示されているように、ガス槽１０を収容したチャンバ２４は上昇・下降アクチュエータ３５を介してＸ−Ｙテーブル３６に支持されている。したがって、ガスノズル１２は蟻酸と窒素の混合ガスを基板７の半田接合部に吹き付けるときは、上昇・下降アクチュエータ３５により所定高さ位置まで上昇し、処理しないときは所定位置まで下降している。また、ガスノズル１２は蟻酸と窒素の混合ガスを基板７の半田接合部に吹き付けるときは、Ｘ−Ｙテーブル３６により所定位置に配置される。

次に、半田付けユニット９を説明する。

図１及び図４〜図５に示されているように、密閉された半田槽３７が搬送ライン５の下方に配置されており、半田槽３７の内部にはヒータ３８で加熱されて溶融した半田３９が収容されている。また、半田槽３７の内部には密閉状態のフローダクト４０が水平に設置されている。フローダクト４０内の一端部にはプロペラポンプ４１のプロペラ４１ａが配置されており、プロペラ４１ａの下方のフローダクト４０底面に溶融半田３９の流入口４２が開口している。プロペラ４１ａの回転軸４１ｂは垂直に上方に延びてフローダクト４０及び半田槽３７の上面を貫通し、上端部にプーリ４３が装着されている。このプーリ４３と、プロペラ駆動モータ４４の回転軸４４ａに装着されているプーリ４５との間にベルト４６が巻回されている。

フローダクト４０におけるプロペラ４１ａと反対側の端部の上面に半田ノズル４７の下端が取り付けられている。半田ノズル４７は半田槽３７の上面に形成されている円形状の開口４８を挿通して垂直に上方に延び、上端の先端部に溶融半田３９の噴流口が円形状に開口している。半田ノズル４７の下端とフローダクト４０の上面の接続部は共に開口しており、半田ノズル４７とフローダクト４０は互いに連通している。

筒状の半田ノズル４７の外周囲には筒状の外側ノズル（以下、ガスノズルという。）４９が隙間をもって同心状に配置されている。ガスノズル４９の上端面は半田ノズル４７と略同一高さ位置にあり、上端は開口している。ガスノズル４９の下端は開口し、半田槽３７の上面の前記円形状の開口４８の外周囲に取り付けられており、ガスノズル４９と半田槽３７は互いに連通している。

したがって、半田ノズル４７の外周とガスノズル４９の内周との間に形成されている断面円環状の隙間が流通路５０を形成し、流通路５０の上端の先端部が円環状に開口し、下端の基端部の開口が半田槽３７内に臨んでいる。流通路５０は蟻酸と窒素の混合ガスが流れる流通路を構成するとともに、半田ノズル４７から噴流した後の半田の戻り路を構成する。

半田槽３７の上面に設けられた開口部には蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト５１が接続され、供給ダクト５１は蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４の供給ダクト１８（図６参照）に接続されている。したがって、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４、供給ダクト５１及び半田槽３７内における溶融半田３９の上方の空間部とで、前記流通路５０へ蟻酸と窒素の混合ガスを供給する蟻酸・窒素ガス供給手段を構成している。

筒状のガスノズル４９の外周囲には筒状の排気ダクト５２が隙間をもって同心状に配置されている。排気ダクト５２の上端面はガスノズル４９と略同一高さ位置にあり、上端は開口している。排気ダクト５２の下端は閉塞しており、半田槽３７と後述するチャンバ５６の上面に取り付けられている。

したがって、ガスノズル４９の外周と排気ダクト５２の内周との間に形成されている断面円環状の隙間が蟻酸と窒素の混合ガスの排気路５３を形成し、排気路５３の上端の先端部が円環状に開口している。

排気ダクト５２の側面部には更に、排気ダクト５４が接続されている。本実施形態では、更に、排気ダクト５２の上方で搬送ライン５よりも上方に排気ダクト５５が配置されており、ダクト５５の先端の吸気口５５ａが下方を臨むようにして配置されている。

２つの排気ダクト５４，５５は、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８（図７参照）の水環真空ポンプ２９の吸気口に接続されているダクト３３に接続されている。

図１に示されているように、半田槽３７は装置本体ケース２内に設けられているチャンバ５６内に収容されている。チャンバ５６は上昇・下降アクチュエータ５７を介してＸ−Ｙテーブル３６に支持されている。したがって、半田ノズル４７は半田付け処理を行うときは、上昇・下降アクチュエータ５７により所定高さ位置まで上昇し、処理しないときは所定位置まで下降している。また、半田ノズル４７は半田付け処理を行うときは、Ｘ−Ｙテーブル３６により所定の半田接合部位置に配置される。

以下、本発明の作用を説明する。

装置本体ケース２の入口３から基板搬送装置によって処理室２Ａ内に進入した基板７は、搬送ライン５に沿って搬送され、還元ユニット８の箇所で停止する。ここでは、加熱された蟻酸と窒素の混合ガスが基板７の半田接合部に吹き付けられ、半田接合部の酸化膜が蟻酸で還元されて除去される。

すなわち、蟻酸と窒素の混合ガスが蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４から供給ダクト１３を通じてガス槽１０に流入し、ガス槽１０内のヒータ１１で加熱されながら、ガスノズル１２に供給される。蟻酸と窒素の混合ガスはガスノズル１２の上端の円形状の開口から吹き出され、基板７の半田接合部に接触し、半田接合部の酸化膜が蟻酸で還元されて除去される。

蟻酸と窒素の混合ガスは、その後、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８の水環真空ポンプ２９により、排気路２５の上端の円環状の開口から周囲の雰囲気ガスである窒素ガスと一緒に排気路２５に吸入され、ダクト２６，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。同様に、排気ダクト２７の吸気口２７ａから蟻酸と窒素の混合ガスと周囲の雰囲気ガスである窒素ガスが一緒に排気ダクト２７に吸入され、ダクト２７，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。

蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８において、ダクト３３を通じて水環真空ポンプ２９内に吸入された蟻酸と窒素の混合ガスは、ポンプ２９の吐出側から蟻酸中和剤水溶液と混合された状態でセパレータタンク３０内に吐出される。そしてセパレータタンク３０内で窒素ガスと蟻酸中和剤水溶液３１は分離され、分離された窒素ガスはセパレータタンク３０の排気口から戻りダクト３４を通じて処理室２Ａ内に戻される。一方、蟻酸は蟻酸中和剤水溶液に溶け込んで混合ガスから除かれ、蟻酸中和剤水溶液中で中和される。

基板７は次に、処理室２Ａ内を搬送ライン５に沿って基板搬送装置により搬送されて半田付けユニット９の箇所で停止する。ここで、基板７の半田接合部が半田付けされる。この半田付け時にも、蟻酸と窒素の混合ガスが半田接合部に吹き付けられて半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化の防止が図られる。

プロペラ駆動モータ４４が駆動されてプロペラ４１ａが回転されると、半田槽３７内の溶融半田３９がフローダクト４０の流入口４２からフローダクト４０内に流入し、フローダクト４０内を圧送されて半田ノズル４７に送り込まれ、半田ノズル４７の上端の円形状の噴流口から溶融半田３９が一定の高さで噴流する。この噴流溶融半田に基板７の半田接合部が接触し、半田接合部が半田付けされる。

溶融半田３９は、その後、流通路５０の上端の円環状の開口から流通路５０に流入し、流通路５０を流下して半田槽３７内に戻る。

一方、蟻酸と窒素の混合ガスが蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４から供給ダクト５１を通じて半田槽３７の上部空間内に流入し、半田槽３７内の熱で加熱されながら、流通路５０に供給される。蟻酸と窒素の混合ガスは流通路５０の上端の円環状の開口から吹き出され、基板７の半田接合部に接触し、半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化の防止が図られる。

蟻酸と窒素の混合ガスは、その後、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８の水環真空ポンプ２９により、排気路５３の上端の円環状の開口から周囲の雰囲気ガスである窒素ガスと一緒に排気路５３に吸入され、ダクト５４，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。同様に、排気ダクト５５の吸気口５５ａから蟻酸と窒素の混合ガスと周囲の雰囲気ガスである窒素ガスが一緒に排気ダクト５５に吸入され、ダクト５５，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。

なお、還元ユニット８と半田付けユニット９は、Ｘ−Ｙテーブル３６に載っており動作は同期しており、上昇・下降も上昇・下降アクチュエータ３５，５７により同期して動作する。したがって、還元ユニット８による還元時、及び半田付けユニット９による半田付け時には、Ｘ−Ｙテーブル３６と上昇・下降アクチュエータ３５，５７により、還元ユニット８と半田付けユニット９は所定の位置に配置され、半田付け部の局部的な還元処理と半田付け処理が実施される。

このようにして、従来のフラックスを使用せずに半田付けを行なうことができるため、半田付け後、従来のような洗浄処理も不要となる。

そして蟻酸と窒素の混合ガスが、半田ノズル４７の上端の円形状の噴流口から噴流する溶融半田３９の周囲を取り囲むようにして、流通路５０の上端の円環状の開口から吹き出されるため、半田接合部及び溶融半田の酸化物の除去及び酸化防止が効果的に行われる。

また、周囲の雰囲気ガスである窒素ガスが酸化物除去処理後の蟻酸と窒素の混合ガスと一緒に排気されるが、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８で窒素ガスが分離されて、雰囲気ガスが供給されている処理室２Ａ内に戻されるため、雰囲気ガスである窒素ガスの減少を防ぐことができ、雰囲気ガスである窒素ガスの消費量の増加を抑えることができる。

なお、上記実施形態では、半田槽３７内における溶融半田３９の上方の空間部がガス供給手段におけるガス供給路の一部を構成したが、本発明はこれに限ることはない。例えば、蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクトを排気ダクト５２とガスノズル４９を貫通して流通路５０に連通するように構成することもできる。

以下、本発明の別の実施形態を図６〜図９に基づいて説明する。上記実施形態では、半田接合部を局部的に半田付けする例を示したが、本実施形態は基板全体の半田接合部を半田付けする場合を示している。

フロー半田付け装置６１は、図８に示されているように、装置本体ケース６２の入口６３と出口６４との間に配設された傾斜した搬送ライン６５に沿って、実装部品６６を搭載したプリント基板６７（以下、単に基板６７ともいう。）を基板搬送装置（図示外）によって、入口６３から出口６４まで搬送するように構成されている。

装置本体ケース６２の内部には処理室６８Ａを形成する処理ケース６８が搬送ライン６５上に配置されている。搬送ライン６５は処理ケース６８の入口６９と出口７０を貫通しており、基板搬送装置によって基板６７が処理室６８Ａ内を入口側から出口側に搬送されるように構成されている。処理室６８Ａには図示外の窒素ガス供給手段によって窒素ガスが供給され、窒素ガスが満たされている。

装置本体ケース６２の内部には入口６３側から還元ユニット７１と半田付けユニット７２が搬送ライン６５に沿って順に配置されている。

以下、還元ユニット７１と半田付けユニット７２を説明する。先ず、還元ユニット７１を説明する。

還元ユニット７１は図８に示されているように、処理室６８Ａ内に配置されているガス槽７３を有している。ガス槽７３は上ケース７３ａと下ケース７３ｂで構成され、上ケース７３ａの上面に固定されている開閉用アクチュエータ７４によって上下に開閉可能に構成されている。すなわち、ガス槽７３は、基板６７の待機状態では、上ケース７３ａが開閉用アクチュエータ７４によって上昇して開状態とされ、基板６７の還元処理時は、上ケース７３ａが下降して閉じられ、閉状態とされる。

ガス槽７３の下ケース７３ｂの下面に設けられた開口部には蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト７５が接続されている。供給ダクト７５は前記実施形態で説明した蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４（図６参照）における供給ダクト１８に接続されている。したがって、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４及び供給ダクト７５で蟻酸と窒素の混合ガスを供給する蟻酸・窒素ガス供給手段を構成している。蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４（図６参照）は前記実施形態で説明したので、説明は省略する。

ガス槽７３の上ケース７３ａの側面に設けられた開口部には排気ダクト７６が接続されている。排気ダクト７６は蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８（図７参照）の水環真空ポンプ２９の吸気口に接続されているダクト３３に接続されている。蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８（図７参照）は前記実施形態で説明したので、説明は省略する。

次に、半田付けユニット７２を説明する。

図８に示されているように、密閉された半田槽７７が搬送ライン６５の下方に配置されており、半田槽７７の内部にはヒータ７８で加熱されて溶融した半田７９が収容されている。また、半田槽７７の内部には密閉状態のフローダクト８０が水平に設置されている。前記実施形態で説明した半田付けユニット９と同様に、フローダクト８０内の一端部にはプロペラポンプのプロペラが配置されており、プロペラの下方のフローダクト８０底面に溶融半田７９の流入口が開口している。プロペラの回転軸は垂直に上方に延びてフローダクト８０及び半田槽７７の上面を貫通し、上端部にプーリが装着されている。このプーリと、プロペラ駆動モータの回転軸に装着されているプーリとの間にベルトが巻回されている。

フローダクト８０におけるプロペラと反対側の端部の上面に一対の半田ノズル８１，８２の下端がそれぞれ取り付けられている。一対の半田ノズル８１，８２は搬送ライン６５に沿って間隔をおいて設けられている。

搬送ライン６５に沿って後方の半田ノズル８１は半田槽７７の上面に形成されている長孔形状の開口８３を挿通して垂直に上方に延び、上端の先端部に溶融半田７９の噴流口が開口している。噴流口の形状（図９参照）は搬送ライン６５に直交する平行な水平の２本の直線の両端が円弧で接続されている長孔形状をなしている。半田ノズル８１の下端とフローダクト８０の上面の接続部は共に開口しており、半田ノズル８１とフローダクト８０は互いに連通している。

筒状の半田ノズル８１の外周囲には筒状の外側ノズル（以下、ガスノズルという。）８４が隙間をもって同心状に配置されている。ガスノズル８４の上端面は半田ノズル８１より少し低く、上端は開口している。ガスノズル８４の下端は開口し、半田槽７７の上面の前記長孔形状の開口８３の外周囲に取り付けられており、ガスノズル８４と半田槽７７は互いに連通している。

したがって、半田ノズル８１の外周とガスノズル８４の内周との間に形成されている断面細長環状の隙間が流通路８５（図８及び図９参照）を形成し、流通路８５の上端の先端部が細長の環状に開口し、下端の基端部の開口が半田槽７７内に臨んでいる。流通路８５は蟻酸と窒素の混合ガスが流れる流通路を構成するとともに、半田ノズル８１から噴流した後の半田の戻り路を構成する。

蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４における供給ダクト１８（図６参照）に接続されている蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト８６が、後述する排気ダクト８７の側部とガスノズル８４の側部を貫通して前記流通路８５に接続している。したがって、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４及び供給ダクト８６で、前記流通路８５へ蟻酸と窒素の混合ガスを供給する蟻酸・窒素ガス供給手段を構成している。

筒状のガスノズル８４の外周囲には筒状の排気ダクト８７が隙間をもって同心状に配置されている。排気ダクト８７の上端面はガスノズル８４と略同一高さ位置にあり、上端は開口している。排気ダクト８７の下端は閉塞しており、半田槽７７の上面に取り付けられている。

したがって、ガスノズル８４の外周と排気ダクト８７の内周との間に形成されている断面細長環状の隙間が蟻酸と窒素の混合ガスの排気路８８（図８及び図９参照）を形成し、排気路８８の上端の先端部が細長の環状に開口している。排気ダクト８７の側面部には更に、排気ダクト８９が接続されている。

搬送ライン６５に沿って前方の半田ノズル８２についても、その外側に、上記後方の半田ノズル８１側と同様に、ガスノズル９０と排気ダクト９１が設けられている。したがって、半田ノズル８２とガスノズル９０で形成される流通路９２、及びガスノズル９０と排気ダクト９１で形成される排気路９３が、後方の半田ノズル８１側と同様に形成されている。前後のガスノズル８４，９０の外側の排気ダクト８７，９１は連通ダクト９４によって接続されており、前後の排気路８８，９３は連通ダクト９４によって互いに連通している。９５は半田槽７７の上面に設けられている長孔形状の開口である。

前方の半田ノズル８２側については、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４、供給ダクト８６、後方の半田ノズル８１側の流通路８５、及び半田槽７７内における溶融半田７９の上方の空間部とで、前記流通路９２へ蟻酸と窒素の混合ガスを供給する蟻酸・窒素ガス供給手段を構成している。

本実施形態では、更に、前後の排気ダクト８７，９１の上方で搬送ライン６５よりも上方に排気ダクト９６が配置されており、ダクト９６の先端の吸気口９６ａが下方を臨むようにして配置されている。

後方の半田ノズル８１側の排気ダクト８７の側部に接続されている排気ダクト８９と搬送ライン６５の上方の排気ダクト９６は、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８（図７参照）の水環真空ポンプ２９の吸気口に接続されているダクト３３に接続されている。

装置本体ケース６２内に配置されている半田付けユニット７２は、前後の半田ノズル８１，８２、ガスノズル８４，９０及び排気ダクト８７，９１の上方部分が処理ケース６８の下面部を貫通して処理室６８Ａ内に突出するようにして配置されており、上端先端部が搬送ライン６５の下方位置に配置されている。搬送ライン６５の上方にある排気ダクト９６の吸気口９６ａも処理室６８Ａ内に配置されている。

以下、本発明の作用を説明する。

装置本体ケース６２の入口６３から基板搬送装置によって装置本体ケース６２内に進入した基板６７は、搬送ライン６５に沿って搬送され、処理ケース６８の入口６９から処理室６８Ａ内を搬送されて還元ユニット７１の箇所で停止する。ここでは、加熱された蟻酸と窒素の混合ガスが基板６７の全体の半田接合部に吹き付けられ、半田接合部の酸化膜が蟻酸で還元されて除去される。

すなわち、基板６７は、上ケース７３ａが開閉用アクチュエータ７４によって上昇して開状態とされているガス槽７３内に搬送される。基板６７がガス槽７３内に搬入されると、上ケース７３ａが下降してガス槽７３が閉じられ、閉状態とされる。

次に、蟻酸と窒素の混合ガスが蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４から供給ダクト７５を通じてガス槽７３内に流入し、基板６７の全体の半田接合部に接触し、半田接合部の酸化膜が蟻酸で還元されて除去される。

蟻酸と窒素の混合ガスは、その後、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８の水環真空ポンプ２９により、ダクト７６，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。

蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８において、ダクト３３を通じて水環真空ポンプ２９内に吸入された蟻酸と窒素の混合ガスは、ポンプ２９の吐出側から蟻酸中和剤水溶液と混合された状態でセパレータタンク３０内に吐出される。そしてセパレータタンク３０内で窒素ガスと蟻酸中和剤水溶液３１は分離され、分離された窒素ガスはセパレータタンク３０の排気口と処理ケース６８とに接続されている戻りダクト３４を通じて処理室６８Ａ内に戻される。一方、蟻酸は蟻酸中和剤水溶液に溶け込んで混合ガスから除かれ、蟻酸中和剤水溶液中で中和される。

基板６７の半田接合部の還元処理が完了し、蟻酸と窒素の混合ガスがガス槽７３から排気されると、窒素ガスがガス槽７３に供給された後、開閉用アクチュエータ７４によりガス槽７３が開状態にされる。

窒素ガスの供給については、窒素ガス供給源をガス槽７３に接続してもよいし、蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４を利用することもできる。蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４を利用する場合は、供給部１４における供給ダクト１８のベンチュリ部２０の上流側に切替弁を設けて、ガス槽７３に接続する供給ダクトを設け、この供給ダクトを通じて蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４から窒素ガスをガス槽７３に供給する、あるいは、蟻酸供給管２２に開閉弁を設けて窒素ガスのみを供給するときは、開閉弁を閉じて窒素ガスを供給ダクト７５を通じてガス槽７３に供給するようにすることもできる。

基板６７は次に、処理室６８Ａ内を搬送ライン６５に沿って基板搬送装置により搬送されながら、半田付けユニット７２によって基板６７の全体の半田接合部が半田付けされる。この半田付け時にも、蟻酸と窒素の混合ガスが基板６７の全体の半田接合部に吹き付けられて半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化の防止が図られる。

プロペラ駆動モータが駆動されてプロペラが回転されると、半田槽７７内の溶融半田７９がフローダクト８０の流入口からフローダクト８０内に流入し、フローダクト８０内を圧送されて一対の半田ノズル８１，８２に送り込まれ、これらの半田ノズル８１，８２の上端の長孔形状の噴流口からそれぞれ溶融半田７９が一定の高さで噴流する。これらの噴流溶融半田に基板６７の半田接合部が順次接触し、半田接合部が半田付けされる。

基板６７は先ず前方の半田ノズル８２から噴流する溶融半田７９に接触して基板６７の全体の半田接合部が半田付けされる。溶融半田７９は、その後、流通路９２の上端の細長環状の開口から流通路９２に流入し、流通路９２を流下して半田槽７７内に戻る。

一方、蟻酸と窒素の混合ガスが蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４から供給ダクト８６及び流通路８５を通じて半田槽７７の上部空間内に流入し、半田槽７７内の熱で加熱されながら、流通路９２に供給される。蟻酸と窒素の混合ガスは流通路９２の上端の細長環状の開口から吹き出され、基板６７の半田接合部に接触し、半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化の防止が図られる。

蟻酸と窒素の混合ガスは、その後、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８の水環真空ポンプ２９により、排気路９３の上端の細長環状の開口から周囲の雰囲気ガスである窒素ガスと一緒に排気路９３に吸入され、連通ダクト９４、排気路８８、及びダクト８９，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。同様に、排気ダクト９６の吸気口９６ａから蟻酸と窒素の混合ガスと周囲の雰囲気ガスである窒素ガスが一緒に排気ダクト９６に吸入され、ダクト９６，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。

蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８において、ダクト３３を通じて水環真空ポンプ２９内に吸入された蟻酸と窒素の混合ガスは、ポンプ２９の吐出側から蟻酸中和剤水溶液と混合された状態でセパレータタンク３０内に吐出される。そしてセパレータタンク３０内で窒素ガスと蟻酸中和剤水溶液３１は分離され、分離された窒素ガスはセパレータタンク３０の排気口から戻りダクト３４を通じて処理室６８Ａ内に戻される。一方、蟻酸は蟻酸中和剤水溶液に溶け込んで混合ガスから除かれ、蟻酸中和剤水溶液中で中和される。

基板６７は次に、後方の半田ノズル８１から噴流する溶融半田７９に接触して、基板６７の全体の半田接合部の半田付けが更に行なわれる。溶融半田７９は、その後、流通路８５の上端の細長環状の開口から流通路８５に流入し、流通路８５を流下して半田槽７７内に戻る。

一方、蟻酸と窒素の混合ガスが蟻酸と窒素の混合ガスの供給部１４から供給ダクト８６を通じて流通路８５に供給され、流通路８５の上端の細長環状の開口から吹き出され、基板６７の半田接合部に接触し、半田接合部と溶融半田の酸化物の除去及び酸化の防止が図られる。

蟻酸と窒素の混合ガスは、その後、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８の水環真空ポンプ２９により、排気路８８の上端の細長環状の開口から周囲の雰囲気ガスである窒素ガスと一緒に排気路８８に吸入され、ダクト８９，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。同様に、排気ダクト９６の吸気口９６ａから蟻酸と窒素の混合ガスと周囲の雰囲気ガスである窒素ガスが一緒に排気ダクト９６に吸入され、ダクト９６，３３を通じて蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８に流入する。

そして蟻酸と窒素の混合ガスが、半田ノズル８１，８２の上端の長孔形状の噴流口から噴流する溶融半田７９の周囲を取り囲むようにして、流通路８５，９２の上端の細長環状の開口から吹き出されるため、半田接合部及び溶融半田の酸化物の除去及び酸化防止が効果的に行われる。

また、周囲の雰囲気ガスである窒素ガスが酸化物除去処理後の蟻酸と窒素の混合ガスと一緒に排気されるが、蟻酸と窒素の混合ガスの処理部２８で窒素ガスが分離されて、雰囲気ガスが供給されている処理室６８Ａ内に戻されるため、雰囲気ガスである窒素ガスの減少を防ぐことができ、雰囲気ガスである窒素ガスの消費量の増加を抑えることができる。

前記２つの実施形態では、ベンチュリ部（図６）を使用して蟻酸と窒素の混合ガスの供給部を構成したが、本発明はこれに限られることはない。

また、前記２つの実施形態では、酸化物除去処理後の蟻酸と窒素の混合ガスを周囲の雰囲気ガスである窒素ガスと一緒に排気し更に雰囲気ガスである窒素ガスを分離する処理部として、本発明は水環真空ポンプ２９（図７）を使用したが、本発明はこれに限られることはない。

また、前記２つの実施形態では、還元性ガスとして蟻酸ガスを使用し、不活性ガスとして窒素ガスを使用したが、本発明はこれらに限られることはない。

また、前記２つの実施形態では、還元性ガスに不活性ガスを混合したガス（実施形態では蟻酸と窒素の混合ガス）を使用したが、還元性ガス（例えば蟻酸ガス）のみを使用することも可能である。

１・・フロー半田付け装置、２・・装置本体ケース、２Ａ・・処理室、３・・入口、４・・出口、５・・搬送ライン、６・・実装部品、７・・実装部品を搭載したプリント基板、８・・還元ユニット、９・・半田付けユニット、１０・・ガス槽、１１・・ヒータ、１２・・ガスノズル、１３・・蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト、１４・・蟻酸と窒素の混合ガスの供給部、１５・・窒素ガス発生機、１６・・圧縮機、１７・・窒素ガス発生機本体、１８・・供給ダクト、１９・・ヒータ、２０・・ベンチュリ部、２１・・蟻酸タンク、２２・・蟻酸供給管、２３・・排気ダクト、２４・・チャンバ、２５・・蟻酸と窒素の混合ガスの排気路、２６・・排気ダクト、２７・・排気ダクト、２７ａ・・吸気口、２８・・蟻酸と窒素の混合ガスの処理部、２９・・水環真空ポンプ、３０・・セパレータタンク、３１・・蟻酸中和剤水溶液、３２・・クーラ、３３・・ダクト、３４・・戻りダクト、３５・・上昇・下降アクチュエータ、３６・・Ｘ−Ｙテーブル、３７・・半田槽、３８・・ヒータ、３９・・溶融半田、４０・・フローダクト、４１・・プロペラポンプ、４１ａ・・プロペラ、４１ｂ・・回転軸、４２・・流入口、４３・・プーリ、４４・・プロペラ駆動モータ、４４ａ・・回転軸、４５・・プーリ、４６・・ベルト、４７・・半田ノズル、４８・・開口、４９・・ガスノズル、５０・・流通路、５１・・蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト、５２・・排気ダクト、５３・・蟻酸と窒素の混合ガスの排気路、５４・・排気ダクト、５５・・排気ダクト、５５ａ・・吸気口、５６・・チャンバ、５７・・上昇・下降アクチュエータ、６１・・フロー半田付け装置、６２・・装置本体ケース、６３・・入口、６４・・出口、６５・・搬送ライン、６６・・実装部品、６７・・実装部品を搭載したプリント基板、６８・・処理ケース、６８Ａ・・処理室、６９・・入口、７０・・出口、７１・・還元ユニット、７２・・半田付けユニット、７３・・ガス槽、７３ａ・・上ケース、７３ｂ・・下ケース、７４・・開閉用アクチュエータ、７５・・蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト、７６・・排気ダクト、７７・・半田槽、７８・・ヒータ、７９・・溶融半田、８０・・フローダクト、８１，８２・・半田ノズル、８３・・開口、８４・・ガスノズル、８５・・流通路、８６・・蟻酸と窒素の混合ガスの供給ダクト、８７・・排気ダクト、８８・・蟻酸と窒素の混合ガスの排気路、８９・・排気ダクト、９０・・ガスノズル、９１・・排気ダクト、９２・・流通路、９３・・排気路、９４・・連通ダクト、９５・・開口、９６・・排気ダクト、９６ａ・・吸気口。

Claims

溶融半田が収容された半田槽と、溶融半田を噴流口から噴流する半田ノズルと、前記半田槽の溶融半田を前記半田ノズルへ圧送する半田送り手段とを備えたフロー半田付け装置において、
前記半田ノズルを筒状に形成し、前記半田ノズルの外周囲に隙間をもって配置されて断面環状の流通路を形成する筒状の外側ノズルと、前記流通路へ還元性ガス又は還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを供給するガス供給手段と、前記外側ノズルの外周囲に隙間をもって同心状に配置された筒状の排気ダクトとを備えており、前記流通路は、先端部が開口し、基端部が開口して前記半田槽内に臨んでおり、前記排気ダクトの上端面は前記外側ノズルと同一高さ位置にあり、前記排気ダクトの上端は開口し、もって、前記外側ノズルから吹出された前記還元性ガス又は還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを前記排気ダクトの上端の開口から吸入するようにしたことを特徴とするフロー半田付け装置。
前記半田槽内における溶融半田の上方の空間部が前記ガス供給手段におけるガス供給路の一部を構成していることを特徴とする請求項１記載のフロー半田付け装置。
半田付け前に半田接合部に還元性ガス又は還元性ガスと不活性ガスの混合ガスを接触させる還元ユニットを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のフロー半田付け装置。