JPH0686003B2 - 自動半田付け方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動半田付け方法及び装置に係り、特に毎分
約3m以上の高速で基板を搬送しながら、半田付け性能を
従来より低下させることなく従来の２乃至３倍の高速度
で自動半田付けを行うことができるようにした極めて生
産性の高い画期的な自動半田付け方法及び装置に関す
る。

従来技術 従来の自動半田付け方法及び装置は、基板の搬送方向と
直角方向に開口したノズルから溶融半田を噴出して半田
付けするものが実用に供されていた。しかし該半田付け
方法及び装置による半田付けでは、第６図及び第７図を
参照して、溶融半田１と基板２の下面2aが離れる時、即
ち半田切れの際、溶融半田１は、基板２の幅方向の端部
2bから次第に幅方向中央部2cに向かって分離して行き、
最後に幅方向中央部2cにおいて分離が完了するので、該
中央部2cにブリッジ、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困難であった。このよう
な半田付け不良箇所３は、自動半田付け終了後検査によ
り不良箇所３を発見して手作業で修正するしかなく、検
査、修正に多くの工数を要し、作業能率を低下させるば
かりでなく、製品の品質が低下する欠点があった。

また、作業能率を向上させるために基板２の搬送速度を
増大させると、フラクサによるフラックス塗布、プレヒ
ータによる予備加熱及び噴流半田による半田付けに要す
る時間が確保できず、半田付け性能が低下したり、半田
付けそのものが全くできず、基板２の搬送速度を増大さ
せて作業能率を向上させることができない欠点があっ
た。

また、他の方法として、半田槽を基板２の搬送方向に対
して傾けて配設する方法が特公昭59-156568に開示され
ているが、該方法も単に半田槽を傾けて配設しただけで
あって、基板の搬送速度を増大させて生産性を大幅に向
上させることはできず、この点で改良の余地があった。

また実開昭51-32616には、噴流式半田槽に水平回転機構
を設けた半田付け装置が開示されているが、該従来例
は、単に半田槽を水平面内において傾斜させる水平回転
機構を設けただけのものであり、半田付け速度を飛躍的
に増大させるような着眼は何ら開示してはおらず、従っ
て本願発明とは、その目的、構成及び作用効果が全く異
なる発明である。また特開昭58-162095には、電子部品
の半田付け方法が開示されているが、該従来例は、基板
を水平面内で傾斜させて搬送するようにしたものであ
り、相対的には本願発明と共通する部分を有するもの
の、これだけでは半田付け速度を飛躍的に（例えば3m/
毎分の搬送速度に）増大させることは到底できないとい
う欠点があった。また特公昭54-39228には、発泡フラッ
クス槽を二つに分けた自動半田付け装置が開示されてい
るが、該従来例は、半田付け速度の飛躍的な高速化を目
的としたものではなく、またそのための構成を何ら開示
していない。従って該発明は、本願発明とはその目的、
構成及び作用効果が全く異なる別異の発明である。

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
たものであって、その目的とするところは、基板の要半
田付け箇所を下にして毎分約3m以上の高速度で基板を搬
送する基板搬送装置と、該基板の搬送方向に対して略45
°の角度で配設したフラクサと、高速度で搬送する基板
下面を所定の温度上昇曲線以下のゆるやかな加熱により
予備加熱温度まで加熱するに十分な長さを持つプレヒー
タと、基板の搬送方向に対して略45°の角度で溶融半田
を噴出するノズルを配設した半田槽とを備え、上記高速
度で搬送される基板の下面を十分に加熱し、かつ該基板
とノズルから噴出する溶融半田との間に相対的に基板の
搬送方向と略直角方向の流れを生じさせながら半田付け
することにより、従来の半田付け速度（即ち基板の搬送
速度）の２倍乃至３倍（毎分3m乃至4.5m）の高速度で半
田付けを行い、作業能率を大幅に向上させることであ
る。また他の目的は、溶融半田の半田切れの際、基板の
中央部に該溶融半田が集中するのを防止してブリッジ、
ツララ及びボタツキのない良好な半田付け性能を得るこ
とである。

また他の目的は、フラクサと噴流式半田槽との間に高速
度で搬送される基板の下面を所定の温度上昇曲線以下の
加熱により予備加熱温度まで加熱するに十分な長さを持
ちかつ前端部においてヒータの長さが次第に長く後端部
において次第に短くなるように構成されてフラクサ及び
噴流式半田槽との間に予備加熱がなされない広い隙間が
存在しないようにしたプレヒータとを備えることによ
り、間断なく予備加熱がなされ、水平面内で約45°傾斜
したフラクサ及び半田槽に対してその間を隙間なくプレ
ヒータで埋めることによりプレヒータの予備加熱効率を
最大限高めることである。

更に他の目的は、噴出する溶融半田の波頭に平坦部を形
成することにより、高速度で搬送される基板の要半田付
け箇所に良好な半田付け性能を確保するに必要な時間溶
融半田を接触させ、高速度でかつ良好な半田付けを行う
ことができるようにすることである。

構成 要するに本発明方法は、毎分約3m以上の高速度で基板を
搬送し、かつ前記基板の搬送方向に対して略45°傾けて
フラクサ及び噴流式半田槽を配設することにより前記基
板の要半田付け箇所と接触する実質的なフラックス塗布
時間及び溶融半田の接触時間を増大させ前記高速度で搬
送される基板に対する処理時間を確保すると共に、十分
長くかつ前端部においてヒータの長さが次第に長く後端
部において次第に短くなるように構成されて前記フラク
サ及び前記噴流式半田槽との間に予備加熱がなされない
広い隙間が存在しないようにしたプレヒータで前記高速
度で搬送する基板の下面の温度を予備加熱温度まで所定
の温度上昇曲線以下でゆるやかに加熱することにより高
速度で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、基板の要半田付け箇所を下面にして
毎分約3m以上の高速度で搬送する基板搬送装置と、前記
基板の搬送方向に対して略45°傾けて配設したフラクサ
及び噴流式半田槽と、前記フラクサと噴流式半田槽との
間に前記高速度で搬送される基板の下面を所定の温度上
昇曲線以下の加熱により予備加熱温度まで加熱するに十
分な長さを持ちかつ前端部においてヒータの長さが次第
に長く後端部において次第に短くなるように構成されて
前記フラクサ及び前記噴流式半田槽との間に予備加熱が
なされない広い隙間が存在しないようにしたプレヒータ
とを備え、かつ前記噴流式半田槽の噴流の波頭には平坦
部が形成されるように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。第１
図及び第２図を参照して、本発明に係る自動半田付け装
置４は、基板搬送装置５と、フラクサ６と、プレヒータ
９と、半田槽10とを備えている。

基板搬送装置５は、基板２を保持しながら矢印Ａ方向に
従来の２乃至３倍の速度、即ち毎分約3m以上の高速度で
該基板を搬送するもので、２組のチェーンコンベア11が
平行に配設されている。チェーンコンベア11は、モータ
12とベルト13を介して連結されていて、モータ12の回転
に伴ない軸14を中心に回転するスプロケット（図示せ
ず）により駆動されて移動するようになっている。

フラクサ６は、搬送する基板２の下方に配設されて基板
２の要半田付け箇所2dを半田が付着し易いように前処理
（フラックス塗布）するものであり、基板２の搬送方向
（矢印Ａ方向）に対して略45°の角度で配設されてい
る。

特に本発明の自動半田付け装置４においては、高速度で
搬送される基板２の前処理を十分に行えるように、２本
のフラクサの開口部6aが平行に備えられている。

エアカーテン８は、ノズル8aから圧縮空気を噴出させ、
フラクサ６とプレヒータ９とを分離させるもので、ノズ
ル8aは基板２の搬送方向に対して略45°傾けて配設され
ている。

プレヒータ９は、基板２の下面2aを所定の温度にまで加
熱するもので、本発明の自動半田付け装置４の場合、基
板２が高速度で搬送されるので、通常のものの２乃至３
倍の長さ、具体的には約2mの長さにわたって配設されて
おり、基板２の搬送方向のプレヒータ９の前端部9aにお
いて、そのヒータの長さが次第に長く、また後端部9bに
おいて、次第に短くなるよう構成することで、フラクサ
６及び半田槽10との間に予備加熱がなされない広い隙間
が存在しないように構成され、エアカーテン８及び半田
槽10の１次半田槽16と略平行の位置から加熱が開始さ
れ、また終了するようになっている。

半田槽10は、１次半田槽16と２次半田槽18とからなり、
両半田槽16,18には図示しないヒータで溶解された溶融
半田１が貯えられ、モータ19、ベルト20で駆動されるイ
ンペラ（図示せず）によって各々のノズル21及び22より
溶融半田１を噴出するようになっている。１次半田槽16
及び２次半田槽18のノズル21及び22は基板２の搬送方向
に対して略45°傾いて配設され、また２次半田槽18のノ
ズル22の上部には溶融半田１の案内板23が配設されてい
て、ノズル22から噴出した溶融半田１の波頭1aが平坦部
24を形成するようになっている。

また、自動半田付け装置４には公知の基板冷却用ファン
25、排気ダクト26が所定の位置に配設されている。

そして本発明に係る方法（請求項１）は、毎分約3m以上
の高速度で基板２を搬送し、かつ基板２の搬送方向（矢
印Ａ方向）に対して略45°傾けてフラクサ６及び噴流式
半田槽10を配設することにより、基板２の要半田付け箇
所2dと接触する実質的なフラックス塗布時間及び溶融半
田１の接触時間を増大させ、高速度で搬送される基板２
に対する処理時間を確保すると共に、十分長いプレヒー
タ９で高速度で搬送される基板２の下面2aの温度を予備
加熱温度まで所定の温度上昇曲線以下でゆるやかに加熱
することにより、高速度で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２図において、半田槽
16,18内の半田がヒータ（図示せず）に通電することで
加熱され溶融する。ここでモータ19の電源が投入されて
該モータが回転すると、ベルト20を介してインペラ（図
示せず）が回転駆動され、１次半田槽16及び２次半田槽
18内の溶融半田１は、ノズル21,22より上方に噴出す
る。そしてノズル22から噴出した溶融半田１は案内板23
に案内されて左右に流れるので、その波頭1aには平坦部
24が形成される。

一方、モータ12によりチェーンコンベア11が駆動される
と、基板２は端部2bをチェーンコンベア11により保持さ
れながら矢印Ａ方向に毎分3m乃至4.5mの高速度で移動し
てフラクサ６の位置に達する。フラクサ６は基板２の搬
送方向に対して略45°傾けて配設されているので、公知
の基板２の搬送方向に直角に配設されたフラクサより同
一矩形幅の開口部6aを持つフラクサ６を用いても、 の開口部6aを持つフラクサ６と実質的に等しく、効率の
よいフラックス塗布を行うことができる。また、本発明
の自動半田付け装置１においては、従来の基板の搬送速
度、即ち毎分1.5mの２乃至３倍、即ち毎分3m乃至4.5mも
の高速度で半田付けを行うため、フラックスを塗布する
開口部6aを２本平行に配設してあるので、基板２のフラ
ックス塗布処理を十分に行うことができる。

フラクサ６で処理された基板２は、エアカーテン８上を
通過し、プレヒータ９の上方を搬送されつつ、基板２の
下面2aが約110°まで加熱されるが、急速に加熱すると
基板下面2aのみが高温となり、その他の部分が低温のま
ま残され、基板２の反りが発生し、半田付け性能の低下
や極端な場合にはヒートショックによる基板２のパター
ン切断、又は基板２の破損が発生するので、このような
障害の発生しない所定の温度上昇曲線よりゆるやかな加
熱を行い、かつ半田槽10に達する時には基板下面2aが約
110°となるよう十分長いプレヒータ９上を基板２は通
過して行く。特に本発明の自動半田付け装置４では従来
の搬送速度の２乃至３倍の高速度で基板２が搬送される
ので、プレヒータ９の長さは約2m以上となっている。ま
た、プレヒータ９の前端部9aは、基板２の搬送方向に対
して略45°に（エアカーテン８と平行に）形成され、基
板２の加熱開始位置がエアカーテン８を通過後等しい距
離とされている。そして長いプレヒータ９上を搬送され
ながらゆるやかに加熱され、下面2aの温度が約110°Ｃ
となった基板２は半田槽10に至り、ノズル21,22から噴
出する溶融半田１により半田付けされる。

良好な半田付け性能を保持するためには、基板２の要半
田付け箇所2dと溶融半田１との接触時間が約３秒間とす
るのが最も良い結果となることが多くの実験より確めら
れているので、従来の２乃至３倍の高速度で搬送される
基板２に対しても約３秒間の接触時間を保ために、半田
槽10は搬送方向に対し略45°傾けて配設し、前述したフ
ラクサ６と同様約1.4倍の接触長さを得ると共に、２本
のノズルと21,22を平行に配設し、かつノズル22の噴流
の波頭1aには平坦部24を形成させて基板２との接触時間
の３秒間を確保している。

また半田槽10を基板２の搬送方向に対して略45°傾けて
配設したことの他の効果は、第３図から第５図をも参照
して、ノズル21,22から噴出する溶融半田１の流れは、
基板２に対して相対的に搬送方向（矢印Ａ方向）と略直
角方向（矢印Ｂ方向）の配分の流れを生じながら半田付
けすることになる。このときの半田切れの状態は、第５
図において矢印Ｂ方向の溶融半田１の流れが生じている
ので、半田切れは基板２の左端から始まり、次第に右方
向に進行して基板２の右端で終了する。このことにより
半田切れの際、溶融半田１が基板２の１点に集中するこ
とがなくなり、ブリッジ、ツララ及びボタツキ等の半田
付け不良の発生も防止できる。

また、プレヒータ９の後端部9bは半田槽10と略平行に基
板２の搬送方向に対し略45°となるように形成され加熱
が終了してから半田槽10に達するまでの時間が基板２の
各部分で等しくなっているので、基板２の全面にわたっ
て全く同じ条件で（基板２の各部分での温度のバラツキ
がなく）半田付けを行い、半田性能の均一化を図ること
ができる。

効果 本発明は、上記のように基板の要半田付け箇所を下にし
て毎分約3m以上の高速度で基板を搬送する基板搬送装置
と、該基板の搬送方向に対して略45°傾けて配設したフ
ラクサと、高速度で搬送される基板下面を所定の温度上
昇曲線以下の加熱により予備加熱温度まで加熱するに十
分な長さを持つプレヒータと、基板の搬送方向に対して
略45°の角度で溶融半田を噴出するノズルを配設した半
田槽を備え、高速度で搬送する基板の下面を十分に加熱
し、かつ基板と溶融半田との間に相対的に基板の搬送方
向と略直角方向の流れを生じさせながら半田付けするよ
うにしたので、毎分3m乃至4.5m、即ち従来の２乃至３倍
の高速度で基板を搬送して半田付けでき、大幅に生産性
を向上させることができる効果がある。また、半田切れ
の際基板の中央部に溶融半田が集中するのを防止し得、
ブリッジ、ツララ及びボタツキ等の発生のない良好な半
田付けを行うことができる効果がある。またフラクサと
噴流式半田槽との間に高速度で搬送される基板の下面を
所定の温度上昇曲線以下の加熱により予備加熱温度まで
加熱するに十分な長さを持ちかつ前端部においてヒータ
の長さが次第に長く後端部において次第に短くなるよう
に構成されてフラクサ及び噴流式半田槽との間に予備加
熱がなされない広い隙間が存在しないようにしたプレヒ
ータとを備えたので、間断なく予備加熱がなされ、水平
面内で約45°傾斜したフラクサ及び半田槽に対してその
間を隙間なくプレヒータで埋めることとなり、プレヒー
タの予備加熱効率を最大限高めることができる効果があ
る。更にはノズルから噴出する溶融半田の波頭に平坦部
を形成したので、高速度で搬送される基板と該溶融半田
の波頭との接触時間を十分確保し、高速度でかつ半田付
け性能の良好な半田付けを行い得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は本発明に係り、第１図は自動半田付
け装置の全体を示す平面図、第２図は自動半田付け装置
の全体を示す正面図、第３図は半田槽のノズルと基板の
搬送状態を説明する要部斜視図、第４図は基板に対する
溶融半田の流れの状態を説明する要部平面図、第５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６図及び第７図は従来例に係
り、第６図は基板下面中央部にブリッジが生じた状態を
示す平面図、第７図は基板下面中央部にブリッジが生じ
るような溶融半田の流れの状態を示す概略図である。 1aは噴流の波頭、２は基板、2aは下面、2dは要半田付け
箇所、４は自動半田付け装置、５は基板搬送装置、６は
フラクサ、6aはノズル、９はプレヒータ、9aは前端部、
9bは後端部、10は噴流式半田槽、21は１次半田槽のノズ
ル、22は２次半田槽のノズル、24は噴流の平坦部であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】毎分約3m以上の高速度で基板を搬送し、か
   つ前記基板の搬送方向に対して略45°傾けてフラクサ及
   び噴流式半田槽を配設することにより前記基板の要半田
   付け箇所と接触する実質的なフラックス塗布時間及び溶
   融半田の接触時間を増大させ前記高速度で搬送される基
   板に対する処理時間を確保すると共に、十分長くかつ前
   端部においてヒータの長さが次第に長く後端部において
   次第に短くなるように構成されて前記フラクサ及び前記
   噴流式半田槽との間に予備加熱がなされない広い隙間が
   存在しないようにしたプレヒータで前記高速度で搬送す
   る基板の下面の温度を予備加熱温度まで所定の温度上昇
   曲線以下でゆるやかに加熱することにより高速度で半田
   付けすることを特徴とする自動半田付け方法。
2. 【請求項２】前記基板の搬送速度は、毎分3m乃至4.5mで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自
   動半田付け方法。
3. 【請求項３】基板の要半田付け箇所を下面にして毎分約
   3m以上の高速度で搬送する基板搬送装置と、前記基板の
   搬送方向に対して略45°傾けて配設したフラクサ及び噴
   流式半田槽と、前記フラクサと噴流式半田槽との間に前
   記高速度で搬送される基板の下面を所定の温度上昇曲線
   以下の加熱により予備加熱温度まで加熱するに十分な長
   さを持ちかつ前端部においてヒータの長さが次第に長く
   後端部において次第に短くなるように構成されて前記フ
   ラクサ及び前記噴流式半田槽との間に予備加熱がなされ
   ない広い隙間が存在しないようにしたプレヒータとを備
   え、かつ前記噴流式半田槽の噴流の波頭には平坦部が形
   成されるようにしたことを特徴とする自動半田付け装
   置。