JPH0469510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、自動半田付け方法及び装置に係り、
特に半田付け終了時に溶融半田が基板の幅方向中
央部に集中するのを防止して、半田の切れ性の向
上及びブリツジ、ツララ及びボタツキの防止を図
ることができるようにした噴流式の自動半田付け
方法及び装置に関する。

従来技術 従来の噴流式自動半田付け方法及び装置におい
ては、電子部品が搭載された基板の搬送方向と直
角方向に細長く開口した溶融半田の噴射ノズルか
ら噴射される溶融半田流により半田付けを行つて
いた。

しかしこのような基板の搬送方向と直角方向の
溶融半田流によると、基板の幅方向の反り等が原
因となつて、基板の要半田付け箇所が溶融半田流
から離れる際、即ち半田切れの際に基板の幅方向
の中央部において、ブリツジ、ツララ及びボタツ
キが発生し易く、これを完全に防止するのはほと
んど不可能とされていた。このような不良箇所
は、自動半田付けを完了後に半田ごてを用いて手
作業により補修しなければならず、時として多く
の工数が必要とされる欠点があつた。

このような欠点が生ずる原因を更に詳しく説明
すると、例えば第１０図に示すよう基板１におい
ては、その下面１ａに多数の要半田付け箇所２が
配列されており、基板１の幅方向（図中Ｘ−Ｘ方
向）における配列中の各要半田付け箇所２の間の
隙間Ｃは回路の実装密度の増大に伴なつて次第に
小さくなつて来ており、最も小さいものでは0.2
mm程度となつている。このため半田切れの際にわ
ずかでも１箇所に溶融半田が集中すると、そこに
第１１図に示すようなブリツジ３等の不良が発生
する。これは特に第１０図に示すように基板１の
幅方向の中央部１ｃが隙間Ｃとなつていて１列中
の要半田付け箇所２の数が偶数の場合に多く発生
するものである。

この原因は、次のように説明できる。即ち、基
板１は下面１ａを下側にして矢印Ａの方向に搬送
されながら、まずプレヒータ（第２図参照）によ
り予備加熱されるが、この加熱は下方から行われ
るので基板１の下面１ａの熱膨脹が上面における
よりも大きくなるため、加熱と共に基板１は下に
凸に反ることとなり、溶融半田４に接触して後は
更に下面１ａと上面１ｂとの間の熱膨脹の差が大
きくなつて、下に凸の反りが加速される。また基
板１には多数の電子部品（図示せず）が搭載され
ているため、基板１はその自重により下に凸に反
ろうとするのは当然である。そして更に半田切れ
の際には溶融半田の表面張力により基板１の下面
１ａは下方に引張られることによつても基板１は
下に凸に反ることになり、このようなことが原因
となつて、中央部１ｃが半田切れの際最下点とな
る。これが主な原因となつて第１２図に示すよう
に、半田切れの際に溶融半田４は基板１の幅方向
の両側から中央部１ｃに向かつて次第に切れて行
き、最後に中央部１ｃの両側に対称に位置する２
つの要半田付け箇所２に溶融半田４が集中し、こ
の状態で最後の半田切れとなる。そしてこの２つ
の要半田付け箇所２に第１１図に示すようなブリ
ツジ３が発生するのである。

一方、中央部１ｃに要半田付け箇所２が位置し
て一列中の要半田付け箇所２が奇数の場合には、
中央部１ｃの要半田付け箇所２に溶融半田４が集
中する結果、シララやボタツキが発生することに
なる。

そこでこのような欠点を除去するためには基板
１の下に凸の反りを防止することが必要であるの
で、出願人はこれを防止する発明を完成させて特
願昭62−125543の出願を行い、基板１の反りは防
止できることとなつた。しかし該出願における基
板の反り防止装置を採用しない場合や、基板１の
反りを防止してもなお溶融半田４が半田切れの際
に基板１の中央部１ｃに集中する傾向がある場合
には、この溶融半田４の中央部１ｃへの集中を防
止しなければならないが、従来技術では、この溶
融半田４の中央部１ｃへの集中を防止することは
できなかつた。また特開昭61−264795には、印刷
配線板の半田付け方法が開示されているが、該従
来例は、基板の搬送方向に対して45°傾斜した複
数の長穴を有する半田波形成部を開示しているも
のの、この長穴は単に平板上の蓋部に形成された
だけのものであり、一定方向に勢い付けられた溶
融半田を方向性を持たせて噴出させることはでぎ
ず、従つて余り高い溶融半田の波は期待できない
ものであり、本願発明とは、その目的、構成及び
作用効果が異なるものである。また特開昭58−
58795には、はんだ付け装置が開示されているが、
該従来例は、溶融半田の噴出口を複数の丸穴を千
鳥状に配列してなるものであり、基板の搬送方向
に対して直角方向の溶融半田の流れを生じさせる
ことはできず、やはり上記のようなブリツジやつ
らら等の半田付け不良を解消することはできなか
つた。また実願昭62−161740（実開平１−68163）
には、チツプ部品はんだ付け用ノズるが開示され
ているが、該従来例は、基板の搬送方向に対して
約45°傾斜して配列された突起筒を開示している
ものの、該突起筒の下側には何らのガイドもない
構造であるから本願発明とはその構成が異なり、
該突起筒に流入する前の溶融半田には方向性が全
く与えられることがないため、強い上向きの溶融
半田の流れを得ることがでぎず、従つて余り高い
溶融半田の波頭を期待することができないという
不具合があつた。また各突起筒から噴出する溶融
半田は不揃いとなるおそれがあつた。

目 的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くため
になされたものであつて、その目的とするところ
は、基板の搬送方向に対して夫々所定角度傾斜し
た複数の小型ノズルを設け、各々の該小型ノズル
の長手方向の一端部が隣接する該小型ノズルの長
手方向の他の一端部とオーバラツプするように該
小型ノズルを配列し、該複数の小型ノズルの下方
から上方に向けて溶融半田を噴出させ、各々の該
小型ノズルから噴出する複数の溶融半田ウエーブ
によつて基板の搬送方向と直角方向の溶融半田の
流れを生じさせながら半田付けすることによつ
て、各小型ノズルごとに適宜数の要半田付け箇所
の半田付けを分担させ、その分担の範囲内で夫々
半田切れを行わせ、溶融半田が半田切れの際に基
板の幅方向の中央部に集中しないようにすること
であり、またこれによつてブリツジ、ツララ及び
ボタツキの発生を防止し、良好な半田付け性能を
得ることである。また他の目的は、上槽と下槽と
に仕切板により仕切られてなる半田槽の該下槽に
配設されたインペラにより該上槽から該下槽に溶
融半田を圧送し、下部が上部のノズルよりも広く
開口して仕切板に固着され基板の搬送方向に対し
て夫々所定角度傾斜し該下部から夫々独立して設
けられた複数の小型ノズルに下槽の溶融半田を流
入させ、該小型ノズルから溶融半田を噴出させる
ことによつて、小型ノズルの下部に流入する前の
段階における溶融半田の速度のエネルギを圧力の
エネルギに変換してその流れを非常に静かにさ
せ、この静かな流れの溶融半田を各々独立した小
型ノズルの広い下部に流入させて方向付けをした
後、各小型ノズルから噴出させることにより、高
い溶融半田の波を得ることを可能とすると共に、
各小型ノズルから噴出される溶融半田の波頭の高
さを一定として、基板の幅方向に対して均一な半
田付け性能が得られるようにすることである。

構 成 要するに本発明方法は、上槽と下槽とに仕切板
により仕切られてなる半田槽の該下槽に配設され
たインペラにより該上槽から該下槽に溶融半田を
圧送し、下部が上部のノズルよりも広く開口して
前記仕切板に固着され基板の搬送方向に対して
夫々所定角度傾斜し該下部から夫々独立して設け
られた複数の小型ノズルに前記下槽の溶融半田を
流入させ、該小型ノズルから前記溶融半田を噴出
させ、各々の該小型ノズルから噴出する複数の溶
融半田ウエーブによつて前記基板の搬送方向の直
角方向の溶融半田の流れを生じさせながら半田付
けすることを特徴とするものである。

また本発明装置は、上槽と下槽とに仕切板によ
り仕切られてなる半田槽と、該半田槽の前記下槽
に配設された溶融半田圧送用のインペラと、下部
が上部のノズルよりも広く開口して前記仕切板に
固着され基板の搬送方向に対して夫々所定角度傾
斜し該下部から夫々独立して設けられた複数の小
型ノズルとを備え、各々の該小型ノズルの長手方
向の一端部が隣接する該小型ノズルの長手方向の
他の一端部とオーバラツプするように該小型ノズ
ルを配列し、前記下槽から夫々独立した状態で該
複数の小型ノズルに溶融半田を流入させ、該複数
の小型ノズルの下方から上方に向けて溶融半田を
噴出させ、前記基板の搬送方向に対して前記所定
角度傾斜した複数の溶融半田ウエーブが形成され
るように構成したことを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明す
る。本発明に係る自動半田付け装置５は、第１図
及び第３図に示すように、基板１の搬送方向に対
して夫々所定角度、例えば約45°傾斜した複数の
小型ノズル６を設け、各々の該小型ノズル６の長
手方向の一端部６ａが隣接する小型ノズル６の長
手方向の他の一端部６ｂと基板１の搬送方向にお
いてオーバラツプするように該小型ノズル６を配
列し、第５図及び第６図に示すように、該複数の
小型ノズルの下方から上方に向けて溶融半田４を
噴出させ、基板１の搬送方向に対して所定角度、
例えば約45°傾斜した複数の溶融半田ウエーブ４
ａが形成されるように構成したものである。

各々の小型ノズル６は、図示の実施例では、２
次半田付け用に９個設けられたものであり、基板
１が進入する一端部６ａは横断面が円弧状に形成
され、一端部６ｂは横断面が角形に形成されてい
る。そして各小型ノズル６は、その下部６ｃが拡
開されて互いに溶接されて一体的に固定されてい
る。下部６ｃは半田槽８の下槽９おいて下方に開
口し、上槽１０に対しては密閉されている。

半田槽８の下槽９と上槽１０とは仕切板１１に
よつて仕切られており、該仕切板には溶融半田４
が上槽１０から下槽９に通過する穴１１ａが形成
されている。下槽９には溶融半田４を圧送するた
めのインペラ１２が配設され、該インペラは軸１
３に固定され、該軸は半田槽８に固定されたブラ
ケツト１４と一体の軸受１５により回転自在に支
承され、その一端にはプーリ１６が固定され、該
プーリには半田槽８に固定されたモータ１８の回
転軸１９に固定されたプーリ２０に巻き掛けられ
たベルト２１が巻き掛けられている。

なお、第１図において、このインペラ１２の駆
動機構は、１次半田付けの場合も同様であるの
で、１次半田付け用の半田槽２２については同一
の部分には図面に半田槽８のものと同一の符号を
付して説明を省略する。また１次半田付け用のノ
ズル２３は、基板１の進行方向と直角方向に細長
く開口した従来のものを使用しており、半田槽２
２内に収容されている。

なお、第２図は自動半田付装置５全体を示して
おり、図中２５は基台、２６，２７は基板搬送用
のチエーンコンベア、２８はチエーンコンベアの
駆動モータ、２９はフラクサ、３０はプレヒー
タ、３１は基板１用の冷却フアンであるが、これ
らは公知であるので、その説明を省略する。

そして本発明方法は、基板１の搬送方向に対し
て夫々所定角度、例えば約45°傾斜した複数の小
型ノズル６から溶融半田４を噴出させ、各々の該
小型ノズル６から噴出する複数の溶融半田ウエー
ブ４ａによつて基板１の搬送方向と直角方向の溶
融半田４の流れを生じさせながら半田付けする方
法である。

作 用 本発明は、上記のように構成されており、以下
その作用について説明する。第１図及び第５図に
おいて、２次半田付け用の半田槽８内の半田がヒ
ータ（図示せず）に通電されてこれにより加熱さ
れ、溶融半田４となつた後に、モータ１８が始動
して回転軸１９、プーリ２０、ベルト２１、プー
リ１６及び軸１３を介してインペラ１２が一方向
に回転駆動されると、半田槽８内の溶融半田４は
矢印Ｂの如く上槽１０から下槽９に向かつて仕切
板１１の穴１１ａを通つて下槽９に送られ、イン
ペラ１２によつて速度のエネルギを与えられるが
下槽９内は非常に広いので下槽９内において横方
向に非常に小さな流速で静かに送られ、該溶融半
田４は主として圧力のエネルギを持つに至り、矢
印Ｂの如く各小型ノズル６の下部６ｃに流入し、
各小型ノズル６から上方に噴出され、基板１の搬
送方向に対して所定角度、約45°傾斜した複数の
溶融半田ウエーブ４ａが形成され、これらの溶融
半田ウエーブ４ａは基板１の搬送方向においてオ
ーバラツプしているので互いに一部で接触して九
つの山を持つた一体的な溶融半田ウエーブ４ａと
なる。

これに対して第２図に示す駆動モータ２８が回
転して、基板搬送用のチエーンコンベア２６，２
７が駆動されて基板１が矢印Ａの如く搬送され
て、１次半田付け用の半田槽２２内のノズル２３
による溶融半田ウエーブ（図示せず）で１次半田
付けされた後、２次半田付け用の小型ノズル６に
対して該基板１が接近すると、各溶融半田ウエー
ブ４ａが該基板の進行方向に対して約45°傾斜し
ているため、基板１に対しては相対的に該基板の
進行方向に対して直角方向（第１図では右方向、
第３図では左方向）の溶融半田の流れを生ずるこ
とになる。そして第２図においては基板１の進行
方向左側から右側に溶融半田が相対的に流れるこ
とになり、基板１は各小型ノズル６の一端部６ａ
から進入して溶融半田４との接触を開始し、一端
部６ｂにおいて半田切れを受けることとなり、各
小型ノズル６ごとに部分的に要半田付け箇所２に
対して半田付けが分担して行われ、また夫々半田
切れされることになる。従つてたとえ基板１が下
に凸に反つていたとしても半田切れの際に基板１
の下面１ａに付着した要半田付け箇所２の１列分
の余剰の溶融半田の合計量が中央部１ｃに集中す
ることはなくなるので、従来例におけるような基
板１の中央部１ｃに発生していたブリツジ、ツラ
ラ及びボタツキ等が完全に防止できるものであ
る。

この状態を第７図により更に詳しく説明する
と、溶融半田４は基板１に対して矢印Ｄの如く相
対的に進行方向と直角方向の流れを生ずることに
なるため、各小型ノズル６においては散点模様で
示した部分において夫々９箇所で半田切れが行わ
れ、多くの余剰の溶融半田４が中央部１ｃに集中
することがないのである。従つてたとえ要半田付
け箇所２の中間において半田切れが図示の如く行
われたとしても、ここに集中した余剰の溶融半田
４の量が極めて少ないため、ブリツジ３（第１１
図）を生じるおそれはなく、またこの半田切れが
要半田付け箇所２のちようど真下において生じた
としても、半田付け不良となるようなツララやボ
タツキを生ずることもなくなるわけである。

以上のように本発明方法及び装置によれば、た
とえ基板１が加熱及びその自重によつて下に凸に
沿つたとしても半田切れの際に余剰の溶融半田４
が基板１の中央部１ｃに集中することがないの
で、従来非常に大きな問題となつていたブリツ
ジ、ツララ及びボタツキといつた半田付け不良が
完全に防止できるものである。またその構造は非
常に簡単であり、たとえチエーンコンベア２６，
２７がその搬送方向に上り勾配で傾斜して設置さ
れるタイプのものであつても、これらのチエーン
コンベア２６，２７を横方向に複雑に傾斜させた
り、またその傾斜角度の調節を微妙に行なわなけ
ればならないという技術的な困難性を生じること
がない。これは単に第１図に示すような単一の長
方形断面のノズル２３を基板１の進行方向に対し
て全体的に45°傾斜させるのではなく、複数の小
型ノズル６を基板１の進行方向に対して約45°傾
斜させて設けたことによつて、実質的に基板１の
進行方向に対して直角方向の溶融半田４の流れを
生じさせながら、各小型ノズル６ごとに半田切れ
を終了させることができるようにしたためであ
る。

効 果 本発明は、上記のように基板の搬送方向に対し
て夫々所定角度傾斜した複数の小型ノズルを設
け、各々の該小型ノズルの長手方向の一端部が隣
接する該小型ノズルの長手方向の他の一端部とオ
ーバラツプするように該小型ノズルを配列し、該
複数の小型ノズルの下方から上方に向けて溶融半
田を噴出させ、各々の該小型ノズルから噴出する
複数の溶融半田ウエーブによつて基板の搬送方向
と直角方向の溶融半田の流れを生じさせながら半
田付けするようにしたので、各小型ノズルごとに
適宜数の要半田付け箇所の半田付けを分担させる
ことができ、その分担の範囲内で夫々半田切れを
行わせることが可能となり、これによつて溶融半
田が半田切れの際に基板の幅方向の中央部に集中
しないようにすることができる効果が得られ、こ
の結果ブリツジ、ツララ及びボタツキの発生を防
止することができ、良好な半田付け性能を得るこ
とができる効果がある。また上槽と下槽とに仕切
板により仕切られてなる半田槽の該下槽に配設さ
れたインペラにより該上槽から該下槽に溶融半田
を圧送し、下部が上部のノズルよりも広く開口し
て仕切板に固着され基板の搬送方向に対して夫々
所定角度傾斜し該下部から夫々独立して設けられ
た複数の小型ノズルに下槽の溶融半田を流入さ
せ、該小型ノズルから溶融半田を噴出させること
で、小型ノズルの下部に流入する前の段階におけ
る溶融半田の速度のエネルギの圧力のエネルギに
変換してその流れを非常に静かにさせ、この静か
な流れの溶融半田を各々独立した小型ノズルの広
い下部に流入させて方向付けをした後、各小型ノ
ズルから噴出させるようにしたので、高い溶融半
田の波を得ることが可能となる効果が得られると
共に、各小型ノズルから噴出される溶融半田の波
頭の高さを一定とすることができるから、基板の
幅方向に対して均一な半田付け性能が得られると
いう効果があるものであり、産業上画期的な発明
である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第９図は本発明の実施例に係り、第
１図は自動半田付け装置の要部斜視図、第２図は
自動半田付け装置全体を示す平面図、第３図は複
数の小型ノズルの平面図、第４図は第３図に示す
ものの正面図、第５図は複数の小型ノズルによる
半田付け状態を示す縦断面図、第６図は半田付け
状態を示す第３図の−矢視部分拡大縦断面
図、第７図は各小型ノズルごとに半田切れが終了
する状態を示す要部正面図、第８図は基板の下面
に形成された要半田付け箇所を示す平面図、第９
図は半田付け状態における要半田付け箇所と溶融
半田の流れの状態を示す概略図、第１０図から第
１２図は従来例に係り、第１０図は第８図と同様
の平面図、第１１図は基板の下面の中央部にブリ
ツジが生じた基板の下面を示す平面図、第１２図
は基板の下面の中央部にブリツジが生じるような
半田切れの状態を示す概略図である。 １は基板、４は溶融半田、４ａは溶融半田ウエ
ーブ、５は自動半田付け装置、６は小型ノズル、
６ａは一端部、６ｂは他の一端部、６ｃは下部、
８は半田槽、９は下槽、１０は上槽、１２はイン
ペラである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上槽と下槽とに仕切板により仕切られてなる
   半田槽の該下槽に配設されたインペラにより該上
   槽から該下槽に溶融半田を圧送し、下部が上部の
   ノズルよりも広く開口して前記仕切板に固着され
   基板の搬送方向に対して夫々所定角度傾斜し該下
   部から夫々独立して設けられた複数の小型ノズル
   に前記下槽の溶融半田を流入させ、該小型ノズル
   から前記溶融半田を噴出させ、各々の該小型ノズ
   ルから噴出する複数の溶融半田ウエーブによつて
   前記基板の搬送方向と直角方向の溶融半田の流れ
   を生じさせながら半田付けすることを特徴とする
   自動半田付け方法。 ２ 上槽と下槽とに仕切板により仕切られてなる
   半田槽と、該半田槽の前記下槽に配設された溶融
   半田圧送用のインペラと、下部が上部のノズルよ
   りも広く開口して前記仕切板に固着され基板の搬
   送方向に対して夫々所定角度傾斜し該下部から
   夫々独立して設けられた複数の小型ノズルとを備
   え、各々の該小型ノズルの長手方向の一端部が隣
   接する該小型ノズルの長手方向の他の一端部とオ
   ーバラツプするように該小型ノズルを配列し、前
   記下槽から夫々独立した状態で該複数の小型ノズ
   ルに溶融半田を流入させ、該複数の小型ノズルの
   下方から上方に向けて溶融半田を噴出させ、前記
   基板の搬送方向に対して前記所定角度傾斜した複
   数の溶融半田ウエーブが形成されるように構成し
   たことを特徴とする自動半田付け装置。