JPH0696190B2 - スプレーフラクサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半田付けの前処理とし
て、フラックスを印刷回路基板に被覆する装置に係り、
より詳しくは、フラックス液を霧化し、その霧を印刷回
路基板に付着させるスプレーフラクサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一連の半田付過程を自動化した自動半田
付装置においては、槽中のフラックスを加圧発泡し、発
泡したフラックスを走行する印刷回路基板と接触させて
フラックス塗布を行なうところの所謂発泡式フラクサ
が、これまで一般に利用されてきた。

【０００３】発泡式フラクサでは、良好な半田付特性を
得るために、相対的に高濃度、高比重のフラックスを使
用することが要求され、このため、印刷回路基板の半田
付後に、洗浄によってフラックス残渣を基板より除去す
る必要がある。

【０００４】従来、フラックス残渣の洗浄はフロンとア
ルコールの混合液を用いて行なうのが一般的であった
が、昨今、フロンによるオゾン層等の環境破壊が問題に
なり、フロンの生産規制や消費削減が検討され、次第に
強化されつつある。従って、残渣フラックスの除去のた
めの洗浄を不要にすることが課題となってきた。

【０００５】かかる状況のもと、フラクサについては、
半田付後の基板洗浄を必要としない機能のものであるこ
とが求められ、この要求に応じて、最近のフラクサの主
流は発泡式フラクサからスプレーフラクサに移りつつあ
る。

【０００６】スプレーフラクサは、フラックスを霧化し
生じたフラックス霧を印刷回路基板に付着させる方式の
フラクサであり、低濃度のフラックスでも充分に適用で
きかつフラックスの厳格な比重管理を基本的には必要と
しない点に利点がある。スプレーフラクサとしては、従
来より二三の種類のものが知られている。

【０００７】スプレーフラクサのうちの一の種類とし
て、回転ドラム方式、即ち、網目または多孔ドラムをフ
ラックス液の入った槽の中にドラム下部がフラックス液
に浸漬するように配置し、該ドラムを回転させながら、
ドラム内のノズルよりエアをドラム胴面に向けて噴射す
ることにより、ドラム胴面に付着したフラックスを霧化
し、生じたフラックス霧をドラム上方を通過する印刷回
路基板に吹き付けるという方式のフラクサがある。

【０００８】また、他の種類のスプレーフラクサとして
は、ジェットパウダー方式、即ち、ノズルを印刷回路基
板の走行面の下方に配置し、エア圧等によって、フラッ
クスを該ノズルより走行する基板に向けてジェット噴射
し、粉体化したフラックスを基板下面に付着させるとい
う方式のフラクサがある。

【０００９】さらに別の種類のスプレーフラクサとし
て、超音波を利用した方式、即ち、超音波振動をフラッ
クスに与えてこれを霧化し、生じたフラックス霧を拡散
して走行する印刷回路基板と接触させるという方式のフ
ラクサも開発されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、回転ドラム方
式のスプレーフラクサは、フラックス霧の生成効率が低
くかつ大掛かりな機構となる点が不利なところであり、
その上、運転中断の間にフラックスがドラムの網の上で
固化しやすいため、目詰り防止のために、運転開始の
際、固化フラックスの除去作業を行なう必要がある等、
運転管理において煩わしい面がある。従って、かかる不
利さ故、この方式のスプレーフラクサは従来あまり使用
されていなかった。

【００１１】しかも、上記方式のスプレーフラクサは、
生成するフラックス霧の粒子の大きさが回転ドラムの網
目の細かさに依存するため、フラックス粒子の微小化に
一定の限界があり、従って基板の無洗浄化を目的として
極少量のフラックスを基板表面に被覆するには、適した
方法とは必ずしもいえない。

【００１２】一方、ジェットパウダー方式のスプレーフ
ラクサは、回転ドラム方式における不利が無い点で、こ
れまで汎用されてきている。

【００１３】しかし、この方式のスプレーフラクサは、
フラックスがノズルを中心に噴霧されるため、生成する
フラックス霧が不均一な分布となるので、数個のノズル
を基板の幅方向に適当と思われる間隔で配置したとして
も、生成するフラックス霧同士の重なり合いがあり、基
板の幅方向に関してフラックス霧の濃密が生じることが
避けられない。従って、ジェットパウダー方式の場合
は、基板下面への完全に均一なフラックス被覆が困難で
あるという不利があった。

【００１４】また、この方式のスプレーフラクサは、高
圧エア噴霧の型式では、フラックスが基板に当って反射
する跳ね返りの量が多く、無駄な消費となるだけでな
く、フラックスがスルーホールを通って基板の上側へ吹
出し基板上面にも付着してしまうという問題があった。
フラックスが基板上面にまで付着した場合には、半田付
後にその部分のフロン洗浄を行なうことが必要となるの
で、基板の無洗浄化を図る上においては、かかる事態が
発生しない機構のフラクサとする必要がある。

【００１５】このため、低圧エアスプレーまたはエアレ
ススプレーが可能なノズルを備えた上記方式のフラクサ
が開発、利用されている。

【００１６】しかし、この種のスプレーフラクサは、低
圧作動ゆえ、フラックス霧の分布の不均一性がより高ま
るだけでなく、フラックス噴霧量の微妙な調節が難し
く、特に低量噴霧の場合の制御が大変困難であるという
欠点がある。

【００１７】さらに、ジェットパウダー方式のスプレー
フラクサは、噴射により生じるフラックス霧の粒子が小
粒のものから大粒のものまで広範囲にわたって分布し、
かつその粒子径分布の範囲が噴射の圧力によって変動す
るという特徴がある。特に上述のような低圧作動の装置
の場合には、かかる特徴がより顕著となる。従って、こ
の点からも、基板の無洗浄化を目的として、できる限り
少量のフラックスを基板表面全体にわたって均一の厚さ
に被覆するには、必ずしも適した方法とはいえない。

【００１８】これに対し、超音波を利用した方式のスプ
レーフラクサは、ジェットパウダー方式の場合とは対照
的なものである。この方式のスプレーフラクサは、超音
波振動によってフラックスを霧化するものであるので、
生成するフラックス霧の粒子は大変微細でありかつその
大きさがほぼ一定であり、しかもフラックス霧の粒径分
布が霧の生成速度（フラックスの供給量）に依存しない
という特徴がある。

【００１９】よって、本方式のスプレーフラクサは、か
かる特徴からすれば、基板へのフラックスの完全な均一
被覆を可能にするものといえ、基板の無洗浄化を実現す
る上で最も有効な方式であるかのごとく思われる。

【００２０】しかし、この方式のスプレーフラクサは、
必要以上に微細なフラックス霧を生成しやすくしかもフ
ラックスが強い勢いで以て噴霧される機構でないので、
基板下面へのフラックスの付着効率がかなり低く、この
ため、必要量のフラックス付着とならず、半田付不良が
生じる結果となる場合もある。例えば、生成したフラッ
クス霧が基板の下面には付着してもスルーホールの内壁
面までは満足に付着しない場合が頻繁にあり、これを原
因とする半田付不良が起きやすい。

【００２１】従って、半田付特性につき何らかの改良が
図られない限り、基板の無洗浄化を可能にするフラクサ
として、本方式のスプレーフラクサを採用することは避
けるべきと思われる。

【００２２】本発明は、かかる事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、フラックスを印刷回
路基板に大変均一にかつ極薄い膜の形態で、しかもスル
ーホール内面等にも満足に、被覆することができ、従っ
て、半田付後の基板のフロン洗浄を不要にし得るところ
の新方式のスプレーフラクサを提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、フラックスを
ノズルから印刷回路基板に対して直接吹き付けるのでは
なく、フラックス液およびエアを噴射によりチャンバ内
の筒体、帯板等に衝突させて、適度の粒子径を有しかつ
分布スペクトルが狭いフラックス微細霧をチャンバ内に
生成し、充満させ、そしてこれをチャンバ上面の口より
吹出して、走行する基板の下面と接触させることによ
り、基板へのフラックス被覆を行なうようにしたもので
ある。

【００２４】すなわち、本発明に係るスプレーフラクサ
は、フラックス液およびエアの各供給源と、これら各供
給源と夫々連通するスリットノズル体と、フラックス液
およびエアを各々の供給源より該スリットノズル体に圧
送し、上方へ噴射する圧送手段と、前記スリットノズル
体の上方に備えられ、噴射気液の衝突によってフラック
ス微細霧を生成する筒体、帯板等の微霧化部材と、該微
霧化部材を囲繞するとともに、印刷回路基板の走行面に
臨む吹出し口を有するチャンバとを備えてなることを特
徴とするものである。

【００２５】（発明の概要）本発明のスプレーフラクサ
は、この方式の従来フラクサと同様、フラックスの比重
管理等が不要であり、フラックスには原液を使用し得る
ものである。

【００２６】そして、本発明のフラクサは、従来のジェ
ットパウダー方式のスプレーフラクサの利点と超音波利
用方式のスプレーフラクサの利点とを兼ね備えたものと
したところに特徴があるものである。

【００２７】フラックス液の供給源としては、例えばフ
ラックス原液のタンクが必要により希釈液のタンクとと
もに使用される。

【００２８】また、エアの供給源としては、例えば空気
圧縮機が使用される。空気圧縮機はエア圧送の機能をも
備える。

【００２９】スリットノズル体は、噴射口としてスリッ
ト、好ましくは細長くかつ深い長孔を上面に備えるノズ
ルで、フラットスリットノズルと呼ばれているもの等が
該当する。このスリットノズル体は、普通、走行する基
板の幅方向に配置され、そして適当な配管により、上記
のフラックス液およびエアの各供給源と連通するように
設けられる。

【００３０】圧送手段は、フラックス液およびエアを各
々の供給源よりスリットノズル体に圧送し、上方へ噴射
する手段であって、フラックス液の圧送のためのポンプ
等が該当する。また、流量調節バルブの他に、フラック
ス液とエアの同時圧送を可能にするため、電磁弁等の必
要な制御手段も備えられる。

【００３１】本発明において、微霧化部材とは、スリッ
トノズル体から噴射されたフラックス液およびエアが衝
突し、これによって微細なフラックス霧を生成する部材
をいい、その外形、表面状態などについては特に限定さ
れない。

【００３２】微霧化部材としては、通常のスプレーから
噴射された状態のフラックスよりも粒子径がより小さく
かつ超音波振動によって霧化したフラックスよりも粒子
径がより大きく、そして後者のフラックスと同様にフラ
ックス粒子の分布スペクトルが狭いところのフラックス
微細霧を生成することができる部材がより適したものと
言える。

【００３３】かかるフラックス微細霧は、驚くべきこと
に、基板の幅の長さを有する円筒や帯板、例えば普通の
樹脂パイプや金属板を微霧化部材として用いるだけで生
成し得る。本発明者は、試験、実験によりこの事実を確
認している。

【００３４】また、チャンバは、かかる微霧化部材を囲
繞し、その中にフラックス微細霧を充満させることがで
きる部材であり、その上面に、吹出し口を印刷回路基板
の走行面に臨むように設けてなる。

【００３５】

【作用】本発明においては、圧送手段の運転によって、
フラックス液およびエアがそれらの各供給源よりスリッ
トノズル体に夫々圧送すると、それら両流体はそのスリ
ットノズルから上方に向けて噴射される。そして、噴射
された気液はノズル体上方の微霧化部材に衝突し、そし
て跳ね返った気液も続いて後から噴射された気液と衝突
するなどして、噴射されたフラックスはますます微細に
霧化されて、上記のフラックス微細霧がチャンバ内に生
じ、そして次第にチャンバ内に充満するようになる。そ
の後、チャンバ内に充満したフラックス微細霧は吹出し
口より立ち上ぼるようになる。そこに、印刷回路基板が
走行することにより、基板下面へのフラックス被覆がな
される。

【００３６】かように、本発明のフラクサでは、粒子径
が適度の大きさでかつ粒子の分布スペクトルが狭いフラ
ックス微細霧が、吹き出されて、走行する印刷回路基板
と接触する。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。

【００３８】図４に示すように、この実施例のスプレー
フラクサ１８はフラクサ装置の中に、印刷回路基板の走
行面の下側に装備されてなる。同図中、１９は、該基板
の搬送レール機構、２０はその機構１９の基板幅調整ハ
ンドルを示す。また２１および２２は、フラックスダス
ト等を集塵するための、フィルタおよびその直下方に位
置する自動巻き取り方式のロールフィルタを示す。な
お、このフラクサ装置は、ハッチバック扉を装備してな
るので、保守管理の作業を容易に行なうことができると
いう利点を有する。

【００３９】実施例のスプレーフラクサは、図１および
図２に示すように、スリットノズル体１を箱形のフラク
サ本体７の中に収容し、円筒形の微霧化部材２（合成樹
脂パイプ）をスリットノズル体１の上方に備え、さら
に、チャンバ３を微霧化部材２を囲繞するように装備し
てなる。そして、チャンバ３は吹出し口５を印刷回路基
板１０の走行面ａに臨むように形成してなる。

【００４０】スリットノズル体１は、図３に示すよう
に、エア配管８を通じて、空気圧縮機１１と連通すると
ともに、フラックス液配管９を通じて、フラックス原液
タンク１２および希釈剤タンク１３とそれぞれ連通して
なり、さらにフラックス液配管９には、ポンプ１４が介
装されている。従って、エアは空気圧縮機１１の運転に
よって、フラックス液（通常、原液のみ用いる）はポン
プ１４の運転によって、スリットノズル体１に圧送され
るようになっている。

【００４１】この際の流量調節は、これら配管８、９に
介装された自動調節バルブ１５の開閉具合により行な
い、また、エア配管８に接続した流量計１６により、エ
ア流量を検知できるようになっている。

【００４２】さらに、これら配管８、９には電磁弁１７
・・が介装されており、これら各弁１７の作動によって
フラックス液およびエアの同時圧送の制御が行なわれる
ようになっている。

【００４３】而して、稼働時には、空気圧縮機１１およ
びポンプ１４の運転と電磁弁１７・・による制御によっ
て、フラックス原液およびエアが同時に、スリットノズ
ル体１に圧送される。すると、それら両流体はスリット
ノズル６から上方に向けて矢印ｆで示すように噴射さ
れ、そして、噴射された気液はノズル体１の直上方の微
霧化部材２に衝突し、また跳ね返った気液も続いて後か
ら噴射された気液と衝突するなどして、噴射されたフラ
ックスはますます微細に霧化されて、フラックス微細霧
４がチャンバ３内に生じ、そして次第にチャンバ３内に
充満するようになる。このフラックス微細霧４は、フラ
ックス粒子が適度の粒径を有しかつその分布スペクトル
が狭いものであった。その後、チャンバ３内に充満した
フラックス微細霧４は吹出し口５より立ち上ぼるように
なる。そこに、印刷回路基板１０が走行することによ
り、基板１０の下面が吹き出されたフラックス微細霧４
と接触し、基板１０へのフラックス被覆がなされる。

【００４４】本実施例のフラクサでは、フラックスが、
印刷回路基板１０の下面に、全体にわたって均一な膜状
に被覆された。しかも、被覆されたフラックス膜の厚さ
は、半田付後の洗浄を不要にし得る程に充分薄い厚さで
あった。もっとも、所要の半田付特性を得るのに最低必
要な厚さは確保されていた。さらに、フラックスは、ス
ルーホールの内壁等にも満足に被覆されていた。勿論、
フラックスがスルーホールを通過し、基板１０の上面ま
でが塗布されることは無かった。

【００４５】

【発明の効果】上述よりわかるように、本発明のスプレ
ーフラクサによれば、フラックスを印刷回路基板に大変
均一にかつ極薄い膜の形態で、しかもスルーホール内面
等にも満足に、被覆することができるという効果が得ら
れる。

【００４６】被覆されるフラックス膜の厚さは、所要の
半田付特性を得るのに必要な厚さを確保しつつ、半田付
後の洗浄を不要にし得る程充分に薄い厚さとなる。

【００４７】従って、本発明により、半田付後の基板の
フロン洗浄を不要にし得る新方式のスプレーフラクサが
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のスプレーフラクサを示す断面
図である。

【図２】実施例のスプレーフラクサを示す、図１の切断
面と直交する切断面における断面図である。

【図３】実施例のスプレーフラクサのフラックス液およ
びエアの供給系統を示す図である。

【図４】実施例のスプレーフラクサを装備したフラクサ
装置全体を示す正面図である。

【符号の説明】

１ スリットノズル体 ２ 微霧化部材 ３ チャンバ ４ フラックス微細霧 ５ 吹出し口 ６ スリットノズル ７ フラクサ本体 ８ エア配管 ９ フラックス液配管 １０ 印刷回路基板 １１ 空気圧縮機 １２ フラックス原液タンク １３ 希釈剤タンク １４ 圧送ポンプ １７ 電磁弁 １８ スプレーフラクサ ａ 印刷回路基板の走行面 ｆ 噴射方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラックス液およびエアの各供給源と、
   これら各供給源と夫々連通するスリットノズル体と、フ
   ラックス液およびエアを各々の供給源より該スリットノ
   ズル体に圧送し、上方へ噴射する圧送手段と、前記スリ
   ットノズル体の上方に備えられ、噴射気液の衝突によっ
   てフラックス微細霧を生成する筒体、帯板等の微霧化部
   材と、該微霧化部材を囲繞するとともに、印刷回路基板
   の走行面に臨む吹出し口を有するチャンバとを備えてな
   るスプレーフラクサ。