JPH07131143A - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融はんだを収容し前記溶融はんだを噴出す
るノズルを有し、噴出している溶融はんだを一定方向に
移動しているプリント回路基板に接触させることにより
はんだ付けを行う噴流はんだ槽において、噴流波高を精
度良く計測することを目的とする。 【構成】 噴流はんだ槽１のノズル２より噴出している
溶融はんだに向けてテレビカメラ８を配置し、画像から
画像認識により溶融はんだの波面を検出することにより
噴流波高を計測する機構を有することにより、噴流波高
の調整が容易に行え、はんだ付け品質を安定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は噴流する溶融はんだによ
りプリント回路基板のはんだ付けを行う噴流はんだ槽に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品は製品の軽薄短小化に対
応し、従来のリード付き電子部品だけでなくリードのな
いチップ型の電子部品が開発され、電子部品の小型化に
拍車がかかっている。また、それに伴って電子部品とプ
リント回路基板との接合技術はチップ型電子部品のプリ
ント回路基板上への装着とはんだペーストによるリフロ
ーはんだ付け技術が導入されつつある。

【０００３】しかし、電源回路等の高電圧回路や高周波
回路では対応できるチップ型の電子部品が開発されてい
なかったり、表面実装部品は従来のリード付き部品に比
べて高額であったりすることから、従来の溶融はんだに
よる噴流はんだ付けは依然必要であり、要素技術として
も重要である。

【０００４】まず、図２を参照しながら従来の噴流はん
だ槽について説明する。一般に噴流はんだ槽は溶融はん
だを収容するための槽１に溶融はんだを噴出させるノズ
ル２及びノズルを支持するためのケーシング３、溶融は
んだをノズル２へ圧送するための噴流ポンプ４からな
る。噴流ポンプ４は噴流モータ５に接続しており回転動
力を得る。また、ノズル２付近を通るように搬送部５が
配置され搬送部５上をプリント回路基板６が搬送され、
溶融はんだに接触することによりはんだ付けが行われ
る。この時の搬送部５の搬送角度は一般にはんだ槽内の
溶融はんだの液面と平行か、４〜６°程度前上がりの角
度に保持されている。

【０００５】次に噴流はんだ付けによる一般的なはんだ
付け方法について説明する。まず、プリント回路基板に
はリード付き部品は挿入され、また、チップ型部品は接
着剤で仮固定されて、はんだ付けすべき電子部品が搭載
される。次いで、プリント回路基板にはポストフラック
スが塗布され、予熱をかけられた後、噴流はんだ槽内の
ノズルから噴出している溶融はんだプリント回路基板の
はんだ付け面が接触しはんだ付けが行われる。

【０００６】プリント回路基板のはんだ付け品質を一定
に保つためには、ノズルから噴出している溶融はんだの
高さ（以下噴流波高と呼ぶ）を一定に保つ必要がある。
また、はんだ付けを行うプリント回路基板の種類によっ
て最適な噴流波高は異なるために噴流波高の調整が必要
である。

【０００７】従来、噴流波高の調整は噴流ポンプ４の回
転数を調整することにより行っており、噴流波高は作業
者の目視に頼るものであった。もしくは耐熱性のガラス
板に目盛りを付けたものを搬送し、ノズル上部で止めた
状態で溶融はんだを噴流させ、浸漬幅を読みとることに
より噴流波高の目安にしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法では噴流波高を精度良く測定することができ
ないという問題点を有していた。

【０００９】はんだ噴流は噴流ポンプで溶融はんだを圧
送しているため、波面は全くの均一面ではなく多少のば
らつきが存在する。噴流波高の調整を作業者の目視に頼
っていたのでは、異なる作業者が調整した場合に必ずし
も同じ高さに調整できるとは限らず、はんだ付け品質が
作業者により異なるという問題点も有していた。

【００１０】また、ガラス板を使用する場合も噴流はん
だとガラス板との接触線が直線にならず、目視で計測を
行う以上細かい目盛りを引くことができないので±１ｃ
ｍ程度の精度でしか測定できない。また、測定用のガラ
ス板を使用するプリント回路基板の幅に応じて準備する
か、一定の幅の測定用ガラス板を１種類用意し、測定時
に搬送幅を変更してから測定を行うため、測定にあたり
手間がかかり、かつリアルタイムに測定することができ
ないという問題点も有していた。

【００１１】さらに、長時間溶融はんだを噴流させてい
ると、溶融はんだの一部が酸化し、酸化かすと呼ばれる
不純物を生成し、使用している噴流はんだ槽内のはんだ
の量を変化させたり、ノズルを通してプリント回路基板
に付着しはんだ付け品質を悪化させる原因になる。ま
た、プリント回路基板上にはんだ付けが行われるためは
んだの量が徐々に減少してくる。噴流はんだ槽内のはん
だ量が変化すると噴流ポンプの回転数を一定に保ってい
ても噴流波高は変化する。従って、噴流波高を長時間一
定に保つためには噴流波高を常時監視しておき、変化に
応じて噴流波高を調整する必要があり、噴流はんだ槽に
専属の操作者を用意しなければならない、また、。用意
しない場合にははんだ付け品質が安定しないという問題
点も有していた。

【００１２】さらに、はんだ付け品質を最もよくする噴
流波高値はプリント回路基板の大きさ、部品配置等によ
り異なるため、はんだ付けを行うプリント回路基板の機
種切り替えの度に噴流波高の調整が必要となるため、機
種切り替えが効率よく行えないばかりでなく、はんだ付
け品質が機種により変動するという問題点も有してい
た。

【００１３】本発明は上記問題点に鑑み、噴流波高を正
確に計測し、初期状態の噴流波高の調整を容易にし、か
つ作業者の微調整が無くても長時間安定したはんだ付け
品質を確保し、さらには機種切り替えによるはんだ付け
品質の変動を減少させることのできる噴流はんだ槽を提
供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の噴流はんだ槽は、ノズルより噴出している
溶融はんだに向けてテレビカメラを配置し、テレビカメ
ラより得られた画像をモニターテレビに表示し、かつ画
像認識により溶融はんだの波面を検出することにより噴
流波高を検出する検出部を有することを特徴とし、さら
に、計測された噴流波高値をもとに噴流モータ出力の変
更、噴流はんだ槽へのはんだ供給を行い、噴流波高を一
定に保つ機構を有することを特徴とし、さらには、噴流
波高を指定値に一定に保つための条件を記録しておく記
録装置を有し、使用者が設定値を選択すると自動的に噴
流波高を指定値に保つ機構を有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】次に本発明の噴流はんだ槽における作用を説明
する。本発明の噴流はんだ槽ではノズルに向けてテレビ
カメラを設置し、波面をモニターテレビに表示するとと
もに波面を画像認識により検出し、初期のノズル位置画
面上で比較することにより噴流波高を数値として得るこ
とができ、かつ波面のばらつきも測定することができ
る。

【００１６】従って、作業者は測定された噴流波高の数
値を見ることにより、噴流ポンプ出力を変化させる等の
処置を行い噴流波高の調整が容易にでき、作業者によら
ず一定のはんだ付け品質が得られる。

【００１７】また、測定された噴流波高値は噴流はんだ
槽の制御装置にフィードバックすることにより、噴流モ
ータ出力を変更したり、噴流はんだ槽へのはんだ供給を
行うことにより噴流はんだ槽内の溶融はんだ量を一定に
保つことができ、作業者が噴流波高を監視していなくて
も噴流波高を指定の一定値に保持し続けることができ、
はんだ付け品質を長時間安定させることができる。

【００１８】さらに、はんだ付けを行うプリント回路基
板の種類に応じて適正な設定値を記録しておき、必要に
応じて設定値を選択することにより、自動的に噴流波高
を設定値に保持することができ、機種切り替えを効率よ
く行うことができ、機種切り替えによるはんだ付け品質
のばらつきを少なくすることができる。

【００１９】

【実施例】本発明の噴流はんだ槽の実施例について説明
する。

【００２０】図１に本発明の一実施例における噴流はん
だ槽の構成を示す。噴流はんだ槽の構成自体は従来のも
のと同一であるが、本実施例では波面をとらえるための
テレビカメラ８を搬送部と同一角度となるように、搬送
部の進行方向側に設置し、波面の映像がとらえられるよ
うになっている。ここで使用されるテレビカメラにはＣ
ＣＤを利用したＣＣＤカメラが適している。テレビカメ
ラ８からの映像は画像処理ユニット９に送られ、モニタ
ーテレビ１０に表示される。これらの画像処理ユニット
にはパーソナルコンピュータを利用することができる。
画像処理ユニット９では得られた映像より噴流はんだの
波面を画像認識により検出し、噴流波高を算出する。得
られた噴流波高値はモニターテレビ１０上に映像と併せ
て表示するか、併設されているデジタル表示計１１に噴
流波高値のみを表示させることができる。本計測部は噴
流はんだ槽に併設することにより作業者が効率よく噴流
波高調整を行うことができる。

【００２１】さらに、噴流はんだ槽の上部には照明１２
を配し、テレビカメラ８にとらえられる映像の光量不足
を予防することができる。また、表面を白色にした反射
板１３をおくことにより噴流はんだの表面に反射板１３
の白色を映し込むことにより、噴流はんだ面を一定色に
し、画像認識を容易にしている。

【００２２】次に、噴流波高の計測方法について説明す
る。まず、本実施例における噴流波高の定義について説
明する。図３にノズルの断面形状を示す。ノズルは前部
構成板１４と後部構成板１５からなり、溶融はんだは噴
流ポンプ２により中央部から噴出する。従って噴出した
溶融はんだは前後に分かれてノズルから落ちていくが、
前部構成板１４の先端から波面までの距離１６を噴流波
高とする。

【００２３】図４はテレビカメラ８がとらえた噴流はん
だの状態を示している。テレビカメラ８は搬送部の進行
方向側に設置されているため、映像上では噴流するはん
だが幅を持っている。必要とする噴流波高は映像上の波
面の上端部１７の高さから算出する。波面よりも上部に
は噴流はんだ槽の外枠等が映し出されており、はんだ波
面との輝度の違いより波面を検出することができる。検
出された波面はあらかじめ測定しておいたノズル先端位
置との差をＣＣＤの画素数の差として捕らえ、画素数か
ら実際の高さを算出する。

【００２４】また、はんだ波面は鏡面でありまわりの構
成物を映し込んでいるため、はんだ波面の輝度が不足す
る。このため照明１２をノズル２上部に設置している
が、光を直接はんだ面に当てると画面上の手前側での反
射が多くなり、正確に波面を認識することができない。
そこで、表面を白色にした反射板１３を配置し、はんだ
波面を白色にすることにより、適切に波面認識を行うこ
とができる。

【００２５】図５に噴流波高の計測手順を表すフローチ
ャートを示す。まず手順＃１において非噴流時の画面を
取り込み、手順＃２でノズル先端位置の決定を行う。ノ
ズル先端位置の確定は、ノズル上端を輝度の差より画像
認識により検出する、もしくは、モニターテレビ１０上
に横線を同時表示し、カーソル等を使用してノズル先端
に横線を合わせたところで、その位置を画像処理ユニッ
トに記憶させておくといった手段が有効である。

【００２６】次に手順＃３では長さ校正器の画像を取り
込み、手順＃４で画面の画素数と実際の長さとの相関を
とる。校正器には図６のようなものを使用する。図７は
校正器を映し込んだモニターテレビの映像の一例であ
る。校正器には横方向と縦方向にスケール２２が張り付
けてあり、画面上では特定の２点を指示し、実際の長さ
を校正器の目盛りから読みとることにより画素数と実際
の長さを対応させることができる。

【００２７】手順＃５では噴流はんだを画像としてとら
え、手順＃６では波面を検出する。波面検出には輝度の
違いより波面の位置を検出していく。画面上であらかじ
め決められた位置において画像を上から下に走査してい
き、輝度が急激に大きくなったところを波面とする方法
が有効である。手順＃７で波面の画素の位置と手順＃２
で得られたノズル先端位置との画素の位置の差から手順
＃４で得られた数値を用いて実際の噴流波高を算出す
る。手順＃８では波面検出を決められた回数だけ行った
かどうかの判定を行い、不足の場合は次のポイントで手
順＃６から繰り返す。決められた回数の波面検出が終了
している場合は次の手順＃９に進む。

【００２８】手順＃９では、すでに算出されている波面
の横幅方向で決められた点数の噴流波高から全体の噴流
波高を算出する。算出は得られた噴流波高値の中心値を
求めることにより行う。これは、波面はきれいな平面と
はならずばらつきがあるため、噴流波高を１つの値とし
て表示するために有効であるためである。

【００２９】得られた噴流波高値は手順＃１０でモニタ
ーテレビ１０に表示するか、デジタル表示計１１に表示
される。

【００３０】上記した走査の回数は多いほど波面の凹凸
をよく表すことができるが、そのための処理時間が長く
なるため計測間隔が長くなるので、要求される計測精度
に応じて走査回数を設定すれば好適である。

【００３１】図８は本発明の実施例２の構成を示す。噴
流はんだ槽の基本構成及び噴流波高計測部の構成は実施
例１と同じである。本実施例では噴流波高値を制御装置
１８送るような構成をとっている。噴流波高は上記した
ように、噴流モータの出力が一定であっても、時間と共
に変動する。そのため、噴流はんだ槽のはんだ量の監視
器１９によりはんだ量を常時監視する。この監視器には
レーザー変位計や渦電流センサ等の測長センサを使用す
るのが有効である。噴流波高は噴流モータの出力を上げ
ることにより上昇させることができるが、噴流ポンプの
出力を上げることによりはんだ波面は乱れが大きくなっ
てくる。波面が乱れているとプリント回路基板がはんだ
から離れるときにはんだがまわりのリードにも付着し、
ブリッジというはんだ付け不良を多発することになる。
従って、ただ単に噴流波高の変動に応じて噴流モータの
出力を変動させれば良いということにはならない。噴流
モータの出力が一定の場合、噴流波高は噴流はんだ槽内
のはんだ量に比例する。従って、あらかじめはんだ量、
噴流モータ出力、噴流波高の相関をとっておけば、噴流
波高の変動幅に応じて噴流モータ出力かはんだ量の制御
を行えばよい。制御装置１８は噴流モータ５及びはんだ
自動供給装置２０に接続されており、はんだ量を増加さ
せるときははんだの自動供給装置２０に信号を送り、噴
流モータ出力を変化させるときには噴流モータ５へ信号
を送る。本実施例では噴流波高の変動幅が±１ｍｍ以内
の時は噴流モータ制御、それ以上の時ははんだ量調整で
噴流波高を維持するのが最も適当であった。

【００３２】図９は本発明の実施例３の構成を示す。基
本構成は実施例２と同じであるが、本実施例では制御装
置１８に記録装置２１が接続されている。はんだ付け品
質を良くするためにはプリント回路基板ごとに最適の噴
流波高値を求める必要がある。最適噴流波高の決定は複
雑な要素が絡むために自動化が困難であるが、一度決定
した最適噴流波高値を再現することについては自動化が
可能である。そこで、使用するプリント回路基板ごとの
最適噴流波高値、噴流モータ出力、噴流はんだ槽内のは
んだ量を記録装置２１に記録しておく。また、はんだ槽
内のはんだ量、噴流モータ出力、噴流波高値の相関値は
あらかじめ測定しておき、記録装置２１に記録させてお
く。

【００３３】これにより機種切り替えによりはんだ付け
を行うプリント回路基板が変わっても、以前記録してお
いた設定値を呼びだし、設定値通りの噴流波高に維持す
ることにより安定したはんだ付け品質が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は溶融はんだの波面
を検出することにより噴流波高を検出する検出部を有す
ることにより噴流波高を再現性良く設定することがで
き、作業者によらず一定のはんだ付け品質を得ることが
できる。

【００３５】さらに、計測された噴流波高値をもとに噴
流モータ出力の変更、噴流はんだ槽へのはんだ供給を行
い、噴流波高を一定に保つ機構を有することにより、操
作者がいなくても長時間はんだ付け品質を安定させるこ
とができる。

【００３６】さらには、噴流波高を指定値に一定に保つ
ための条件を記録しておく記録装置を有し、使用者が設
定値を選択すると自動的に噴流波高を指定値に保つ機構
を有することにより、機種切り替えによるはんだ付け品
質のばらつきを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の噴流はんだ槽の断面図

【図２】従来の噴流はんだ槽の断面図

【図３】ノズルの断面図

【図４】テレビカメラのとらえる映像図

【図５】噴流波高算出のフローチャート

【図６】校正器の斜視図

【図７】テレビカメラのとらえる校正器の映像図

【図８】本発明の第２の実施例の噴流はんだ槽の断面図

【図９】本発明の第３の実施例の噴流はんだ槽の断面図

【符号の説明】

１ はんだ槽 ２ ノズル ３ ケーシング ４ 噴流ポンプ ５ 噴流モータ ６ 搬送部 ７ プリント回路基板 ８ テレビカメラ ９ 画像処理ユニット １０ モニターテレビ １１ デジタル表示計 １２ 照明 １３ 反射板 １４ ノズル前部構成板 １５ ノズル後部構成板 １６ 噴流波高 １７ 波面 １８ 制御装置 １９ はんだ量監視器 ２０ はんだ自動供給器 ２１ 記録装置 ２２ 校正器スケール ２３ 校正器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融はんだを収容し前記溶融はんだを噴
   出するノズルを有し、噴出している溶融はんだを一定方
   向に移動しているプリント回路基板に接触させることに
   よりはんだ付けを行う噴流はんだ槽において、溶融はん
   だの波面を検出することにより噴流波高を検出する検出
   部を有することを特徴とする噴流はんだ槽。
2. 【請求項２】 計測された噴流波高値をもとに噴流モー
   タ出力の変更、噴流はんだ槽へのはんだ供給を行い、噴
   流波高を一定に保つ機構を有することを特徴とする請求
   項１記載の噴流はんだ槽。
3. 【請求項３】 噴流波高を指定値に一定に保つための条
   件を記録しておく記録装置を有し、噴流波高を指定値に
   保つ機構を有することを特徴とする請求項２記載の噴流
   はんだ槽。