JPH11192546A - 噴流式はんだ付け方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大形で高強度のフィレットを形成する際に有
効な噴流式はんだ付け装置を提供する。 【解決手段】 ノズル本体11の上部に、ワークＷの搬送
方向と対向する方向に溶融はんだを噴流するワークはん
だ付け部12を形成する。この部分の噴流はんだ波Ｓにワ
ークＷを浸漬して、その基板Ｐの下面に基板搭載部品の
リードＬをはんだ付けするフィレットを形成する。ワー
クはんだ付け部12のワーク搬出側の波端位置に波端ノズ
ル19を設け、この部分でワークＷを噴流はんだ波Ｓから
離脱させるワーク離脱部13とする。波端ノズル19から、
噴流はんだ波Ｓの落込む方向と対向する方向へ溶融はん
だを押上げることにより、離脱時のワークＷに溶融はん
だを押付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、噴流式はんだ付け
方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に示されるように、従来の噴流式は
んだ付け装置は、ノズルＮから噴流された溶融はんだの
波すなわち噴流はんだ波Ｓに、被はんだ付けワーク（以
下、単に「ワーク」という）Ｗとしての基板Ｐの下面と
この基板Ｐに搭載された部品のリードＬとを浸漬しては
んだ付けし、さらに、噴流はんだ波Ｓの平面部にてワー
クＷを溶融はんだ面から離脱させ、基板Ｐの下面とリー
ドＬとの間にはんだフィレット（以下、単に「フィレッ
ト」という）Ｆを形成するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このフィレットＦの大
きさは、ワークＷが噴流はんだ波Ｓから離脱する部分の
はんだ流れが大きく影響し、従来のはんだ付けのよう
に、噴流はんだ波Ｓの水平面からほぼ垂直に基板Ｐと部
品のリードＬとを引上げると、いったんワークＷ側に付
いた溶融はんだが、リードＬに沿って流れ落ちるように
噴流はんだ波Ｓ側に吸取られ、リードＬの周囲のフィレ
ットＦが痩せ細ってしまう。

【０００４】このため、例えばトランス、コネクタ、ヒ
ートシンク付パワートランジスタなどの比較的大形の基
板搭載部品のリードを、基板の下面にはんだ付けするフ
ィレットでは十分なはんだ量が要求されるが、従来の痩
せ細ったフィレットＦでは、通電により発熱しやすく、
大きな温度変化によりフィレットＦにクラックが生じや
すく、はんだ継手としての強度に欠ける問題があった。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、大形で高強度のフィレットを形成する際に有効な
噴流式はんだ付け方法およびその装置を提供することを
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、被はんだ付けワークを搬送しながらほぼ水平に噴
流された噴流はんだ波に浸漬し、噴流はんだ波のほぼ水
平の部分から下方へ落込む波形に形成された波端位置で
被はんだ付けワークを噴流はんだ波から離脱させる噴流
式はんだ付け方法である。

【０００７】そして、被はんだ付けワークが噴流はんだ
波から離脱するときに、噴流はんだ波の波端位置で噴流
はんだ波を被はんだ付けワークに押付けるようにしなが
ら被はんだ付けワークを離脱させたり、噴流はんだ波の
波端位置で噴流はんだ波が被はんだ付けワークのフィレ
ットをワーク進行方向と逆の方向に引張るようにするこ
とにより、噴流はんだ波がフィレットを真下に引張る従
来の場合よりも、被はんだ付けワークのフィレットが噴
流はんだ波に吸収されることを軽減し、被はんだ付けワ
ークのフィレットに残るはんだ量が多くなる。

【０００８】請求項２に記載された発明は、被はんだ付
けワークを搬送しながらほぼ水平に噴流された噴流はん
だ波に浸漬するワークはんだ付け部と、噴流はんだ波の
ほぼ水平の部分から下方へ落込む波形に形成された波端
位置で被はんだ付けワークを噴流はんだ波から離脱させ
るワーク離脱部とを具備した噴流式はんだ付け装置であ
る。

【０００９】そして、ワークはんだ付け部で、被はんだ
付けワークにフィレットがはんだ付け形成され、ワーク
離脱部で、被はんだ付けワークが噴流はんだ波から離脱
するときに、噴流はんだ波の波端位置で噴流はんだ波を
被はんだ付けワークに押付けるようにしながら被はんだ
付けワークを離脱させたり、噴流はんだ波の波端位置で
噴流はんだ波が被はんだ付けワークのフィレットをワー
ク進行方向と逆の方向に引張るようにすることにより、
被はんだ付けワークのフィレットが噴流はんだ波に吸収
されることを軽減し、被はんだ付けワークのフィレット
に残るはんだ量が多くなる。

【００１０】請求項３に記載された発明は、請求項２記
載の噴流式はんだ付け装置におけるワーク離脱部が波端
ノズルを具備し、この波端ノズルは、噴流はんだ波の落
込む方向と対向する方向へ溶融はんだを押上げることに
より噴流はんだ波をワーク側に押付けるものである。

【００１１】そして、ワーク離脱部の波端ノズルにより
押上げ形成された噴流はんだ波の波端部分で、噴流はん
だ波を被はんだ付けワークに押付けるようにしながら被
はんだ付けワークを離脱させることにより、被はんだ付
けワークのフィレットに残るはんだ量が多くなる。

【００１２】請求項４に記載された発明は、請求項２記
載の噴流式はんだ付け装置におけるワーク離脱部が落差
形成堰板を具備し、この落差形成堰板は、被はんだ付け
ワークが噴流はんだ波から離脱する位置で噴流はんだ波
をせき止めることにより噴流はんだ波に落差を形成する
ものである。

【００１３】そして、ワーク離脱部の落差形成堰板によ
りせき止め形成された噴流はんだ波の落差部分で、被は
んだ付けワークを噴流はんだ波から離脱させることによ
り、噴流はんだ波が被はんだ付けワークのフィレットを
ワーク進行方向と逆の方向に引張るので、被はんだ付け
ワークのフィレットに残るはんだ量が多くなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図１および図２
に示された実施の一形態、図３および図４に示された実
施の他の形態をそれぞれ参照しながら説明する。

【００１５】図１に示されるように、溶融はんだを噴流
するノズル本体11の上部に、被はんだ付けワーク（以
下、この被はんだ付けワークを「ワーク」という）Ｗを
搬送しながらほぼ水平に噴流された噴流はんだ波Ｓに浸
漬するワークはんだ付け部12と、噴流はんだ波Ｓのほぼ
水平の部分から下方へ落込む波形に形成された波端位置
でワークＷを噴流はんだ波Ｓから離脱させるワーク離脱
部13とが、それぞれ設けられている。

【００１６】ワークはんだ付け部12では、ワーク搬入側
の入口フィン14と中間部材15との間に噴流主ノズル16が
形成され、この噴流主ノズル16から噴流された溶融はん
だ波すなわち噴流はんだ波Ｓにより、ワークＷとしての
基板Ｐの下面に対し搭載部品のリードＬがはんだ付けさ
れる。

【００１７】ワーク離脱部13では、中間部材15とワーク
搬出側の出口側部材17とにより、２〜３mm幅のスリット
開口18を有する波端ノズル19が形成されている。この波
端ノズル19は、噴流はんだ波Ｓの落込む方向と対向する
方向へ溶融はんだを押上げることにより噴流はんだ波Ｓ
をワークＷ側に押付けるものである。

【００１８】入口フィン14は、ノズル本体11のワーク搬
入側に設けられた斜板部21の矢印方向20に形成された長
穴（図示せず）に、この入口フィン14と一体化された取
付板22を介し、調整ねじ23により取付けられており、こ
の調整ねじ23を、入口フィン14に穿設された穴24より挿
入したレンチなどの工具により緩めて、取付板22を介し
矢印方向20に移動調整することにより、噴流主ノズル16
からワーク搬入側へ流出する溶融はんだ流量を調整す
る。

【００１９】中間部材15は、ノズル本体11の側板に穿設
された長穴25に、この中間部材15と調整ねじ26により一
体化された取付板27を介し、別の調整ねじ28により矢印
方向29に移動可能に取付けられており、この調整ねじ28
を、外側から緩めて、取付板27を介し中間部材15を矢印
方向29に移動調整する。

【００２０】また、調整ねじ26を、レンチなどの工具に
より緩めて、取付板27に穿設された矢印方向30の長穴
（図示せず）に対し中間部材15を同方向に移動調整する
ことにより、波端ノズル19のスリット開口18の開口度を
調整する。

【００２１】出口側部材17は、ノズル本体11のワーク搬
出側に設けられた上段板部31の矢印方向32に形成された
長穴（図示せず）に、調整ねじ33により取付けられてお
り、この調整ねじ33をレンチなどの工具により緩めて矢
印方向32に移動調整することにより、ワークＷが浸漬さ
れていないときは出口側部材17から溶融はんだがオーバ
ーフローしない限度で最低の高さに出口側部材17を高さ
調整する。

【００２２】この出口側部材17の上部には、バックプレ
ート34がねじ35により取付けられており、ワークＷの進
入により溶融はんだが出口側部材17をオーバーフローし
ても、バックプレート34との間に溜められ、出口側部材
17でのオーバーフロー流速ができる限り低速となるよう
に工夫されている。

【００２３】図２に示されるように、上記ノズル本体11
は、整流板41を介してノズルケーシング42の上面開口縁
に高さ調整可能に嵌着されている。すなわち、ノズル本
体11の左右両側の側板43に取付けられた取付板44が、ノ
ズルケーシング42の側板45に取付板46を介し取付けられ
た取付台47に、ノズル高さ設定ボルト48を挟んで、ノズ
ル固定ボルト49により固定されている。

【００２４】整流板41は、多数の小孔が穿設されたパン
チングメタルにより形成され、ねじ50によりノズル本体
11の下部に取付けられている。

【００２５】ノズルケーシング42の下部中央にはポンプ
接続ダクト51が一体に設けられ、このポンプ接続ダクト
51の先端の開口52に、はんだ槽（図示せず）中に設置さ
れた溶融はんだ供給用のポンプ（図示せず）が接続され
る。

【００２６】ノズルケーシング42内の中央部には分流板
53が取付けられている。この分流板53は、左右側面と上
面とに溶融はんだ流出口54を有するとともに、左右部に
複数の案内羽根55をそれぞれ有し、ポンプからポンプ接
続ダクト51を経てノズルケーシング42に供給された溶融
はんだを、この分流板53により整流板41の全面に向かっ
て分散するように案内する。

【００２７】次に、この図１および図２に示された実施
形態の作用を説明する。

【００２８】ワークＷが噴流はんだ波Ｓから離脱するピ
ールバックポイントが噴流はんだ波Ｓのワーク搬出側端
に位置するように、ワークＷの搬送角度を３〜４°に設
定する。

【００２９】ワーク搬送角度は４°を超える角度が一般
的であるが、そのような角度では、ワークＷが噴流はん
だ波Ｓから離脱するピールバックポイントが噴流はんだ
波Ｓの平面部に移動するため従来のはんだ付けと同一の
条件となり、このノズルの効果を発揮できなくなる。

【００３０】ワーク離脱部13でのはんだ噴流状態は、ワ
ーク待機時においては溶融はんだが出口側部材17の上端
をオーバーフローしてこぼれ落ちない状態とし、基板Ｐ
の進行側端縁が噴流はんだ波Ｓに進入したときにのみ若
干こぼれ落ち、基板Ｐが進行するにつれ、その量が減少
するように、各矢印方向20，29，30，32の調整手段を調
整しておく。

【００３１】そして、ワークはんだ付け部12で、ワーク
Ｗを搬送しながらほぼ水平に噴流された噴流はんだ波Ｓ
に浸漬して、基板Ｐの下面と基板搭載部品のリードＬと
をはんだ付けし、最後に、噴流はんだ波Ｓのほぼ水平の
部分から下方へ落込む波形に形成された波端位置でリー
ドＬを噴流はんだ波Ｓから離脱させると、基板Ｐの下面
とリードＬとの間に、はんだフィレット（以下、このは
んだフィレットを「フィレット」という）Ｆが形成され
る。

【００３２】このワーク離脱部13では、噴流はんだ波Ｓ
へのはんだの吸取りを減らすために、はんだ離脱部分の
はんだがワーク側に吸付くような流れを形成している。

【００３３】すなわち、ワーク離脱部13で、ワークＷが
噴流はんだ波Ｓから離脱するときに、ワーク離脱部13の
波端ノズル19により押上げ形成された波端部分をワーク
Ｗに押付けるようにするから、従来のように噴流はんだ
波ＳがフィレットＦを真下に引張る場合よりも、ワーク
ＷのフィレットＦが噴流はんだ波Ｓに吸収されることを
軽減でき、ワークＷのフィレットＦに残るはんだ量が多
くなる。

【００３４】このため、例えばトランス、コネクタ、ヒ
ートシンク付パワートランジスタなどの、比較的大形の
基板搭載部品のリードＬを、基板Ｐの下面に確実に固定
できる特盛フィレットを形成できる。

【００３５】すなわち、比較的大きな電流に見合った十
分な横断面積を有する膨みのあるフィレットＦを形成で
き、通電により発熱しにくいため、温度変化によるクラ
ックも生じにくい、要するに高強度で高信頼性のフィレ
ットＦを形成できる。

【００３６】なお、基板Ｐに搭載された部品のリードＬ
の基板裏面への突出長さを均一にしておく。これによ
り、基板Ｐの下面と基板搭載部品のリードＬとの間に、
十分なはんだ盛り量を有するフィレットＦを安定して形
成できる。不均一なリード突出長さは、ピールバックポ
イントをワーク進行方向の前後方向へ移動する原因とな
る。

【００３７】次に、図３および図４に示された実施形態
を説明すると、図３に示されるように、ノズル本体61
に、ワークＷを搬送しながらほぼ水平に噴流された噴流
はんだ波Ｓに浸漬するワークはんだ付け部62と、噴流は
んだ波Ｓのほぼ水平の部分から下方へ落込む波形に形成
された波端位置でワークＷを噴流はんだ波Ｓから離脱さ
せるワーク離脱部63とが設けられている。

【００３８】ワークはんだ付け部62は、ワーク搬入側の
入口フィン64と落差形成堰板65との間に形成され、この
間にノズル本体61の噴流主ノズル66が開口されている。
このワークはんだ付け部62にて、ワークとしての基板Ｐ
の下面に搭載部品のリードＬがはんだ付けされる。

【００３９】ワーク離脱部63では、落差形成堰板65とワ
ーク搬出側の出口フィン67とにより、高さ調整可能の落
差が形成されている。この落差形成堰板65は、ワークＷ
が噴流はんだ波Ｓから離脱する位置で噴流はんだ波Ｓを
せき止めることにより噴流はんだ波Ｓの下流側に落差を
形成するものである。

【００４０】入口フィン64は、ノズル本体61のワーク搬
入側に設けられた垂直板部71に沿って上下方向に移動調
整可能に取付けられており、図４に示されるようにノズ
ル本体61の側板72に取付けられた取付板73に、この入口
フィン64の左右両側部より突設された取付板74を、この
取付板74に螺合された高さ調整ねじ75を介して、下側の
取付板73に螺合された固定ねじ76により固定する。

【００４１】そして、上側から挿入したレンチなどの工
具により、固定ねじ76を緩めるとともに高さ調整ねじ75
を回動調整することにより、入口フィン64を上下動調整
し、噴流主ノズル66からワーク搬入側へ流出する溶融は
んだ流量を調整する。

【００４２】落差形成堰板65は、ノズル本体61のワーク
搬出側板部77に一体的に取付けられたＬ形板78に対し、
この落差形成堰板65と一体化された取付板79を、高さ調
整ねじ80により上下方向に移動調整可能に取付けられて
おり、この高さ調整ねじ80を上側から挿入したレンチな
どの工具で回動調整して、落差形成堰板65を高さ調整す
る。

【００４３】出口フィン67は、図４に示されるようにノ
ズル本体61の側板72の内面に一体化された取付板81に対
し、この出口フィン67と一体の取付板82を、高さ調整ね
じ83により上下動調整可能に取付けられており、この高
さ調整ねじ83を上側から挿入されたレンチなどの工具に
より回動調整することにより、この出口フィン67からオ
ーバーフローされる溶融はんだ量が最小となるように出
口フィン67の高さを調整する。

【００４４】出口フィン67の中段部には、溶融はんだを
下側へ抜出すための抜穴84が設けられている。この抜穴
84の上側には、Ｌ字形の抜量調整板85が上下動調整可能
に設けられている。

【００４５】すなわち、出口フィン67に一体化された取
付板（図示せず）に対し、図４に示されるように抜量調
整板85と一体の取付板86が、高さ調整ねじ87により上下
動調整可能に取付けられており、この高さ調整ねじ87を
上側から挿入されたレンチなどの工具により回動調整す
ることにより、出口フィン67の抜穴84に対する抜量調整
板85の距離を調整する。抜量調整板85が抜穴84に接近す
るほど、抜穴84を経て流出する溶融はんだ抜量（はんだ
槽内への戻し量）が減少する。

【００４６】図４に示されるように、上記ノズル本体61
は、整流板（パンチングメタル）88を介してノズルケー
シング（図示せず）の上面開口縁に高さ調整可能に嵌着
されている。その高さ調整手段は、図２のものと同様で
あるから、同一符号を付して説明を省略する。

【００４７】次に、この図３および図４に示された実施
形態の作用を説明する。

【００４８】ワークＷの搬送角度は２〜４°に設定す
る。ワーク搬送角度として一般的な４°を超える角度で
は、ワークＷが溶融はんだ面から離脱するピールバック
ポイントが噴流はんだ波Ｓの平面部に移動するため従来
のはんだ付けと同一の条件となり、このノズルの効果を
発揮できなくなる点は、図１および図２の実施形態と同
様である。

【００４９】また、入口フィン64、落差形成堰板65、出
口フィン67および抜量調整板85は、全てがノズル本体61
に取付けた状態で高さ調整でき、例えば各々の高さ調整
ねじ80，83，87のピッチを１mmにしておくと、これらの
高さ調整ねじ80，83，87を１回転する調整で１mm高さ調
整できる。

【００５０】ワーク離脱部63での落差形成堰板65による
噴流はんだ波Ｓ面と下流側面Ａとの間の落差は、例えば
４〜７mmが好ましい。４mm未満では落差が小さいため、
安定したピールバックポイントを形成できないし、ま
た、７mmを超えると、はんだの下方への流速が大きくな
り、離脱時にワークＷ側のはんだを吸取るため、フィレ
ットＦが痩せてしまう。

【００５１】このような調整を行ったノズルのワークは
んだ付け部62で、ワークＷを搬送しながらほぼ水平に噴
流された噴流はんだ波Ｓに浸漬し、そして、ワーク離脱
部63で噴流はんだ波Ｓのほぼ水平部分から下方へ落込む
波形に形成された波端位置の落差部分でワークＷのリー
ドＬが噴流はんだ波Ｓから離脱すると、基板Ｐの下面と
リードＬとの間にフィレットＦがはんだ付け形成され
る。

【００５２】このとき、ワーク離脱部63の落差形成堰板
65によりせき止め形成された噴流はんだ波Ｓの落差部分
で、ワークＷを噴流はんだ波Ｓから離脱させるから、す
なわち、ピールバックポイントが落差形成堰板65による
落差部分となるから、離脱時に噴流はんだ波Ｓがワーク
ＷのフィレットＦをワーク進行方向と逆の方向（後方）
に引張るので、噴流はんだ波Ｓによる真下へのフィレッ
ト吸取りを防止して、ワークＷに残るフィレットＦを従
来より増大させることができる。

【００５３】さらに、入口フィン64、落差形成堰板65、
出口フィン67および抜量調整板85の高さ調整により、ワ
ーク離脱部63の段差部でのはんだ流速を極力抑えること
は、離脱時におけるワーク側のフィレットＦからはんだ
吸取りを防止する点で効果がある。

【００５４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、被はんだ
付けワークが噴流はんだ波から離脱するときに、噴流は
んだ波の波端位置で噴流はんだ波を被はんだ付けワーク
に押付けるようにしながら被はんだ付けワークを離脱さ
せたり、噴流はんだ波の波端位置で噴流はんだ波が被は
んだ付けワークのフィレットをワーク進行方向と逆の方
向に引張るようにすることにより、噴流はんだ波がフィ
レットを真下に引張る従来の場合よりも、被はんだ付け
ワークのフィレットが噴流はんだ波に吸収されることを
軽減して、フィレットを増大させることができ、大形で
高強度のはんだ継手としてのフィレットを形成できる噴
流式はんだ付け方法を提供できる。

【００５５】請求項２記載の発明によれば、ワークはん
だ付け部にて被はんだ付けワークに形成されたフィレッ
トが、ワーク離脱部にて噴流はんだ波から離脱するとき
に、噴流はんだ波に吸収されることを軽減でき、横断面
積の大きなフィレットを形成でき、比較的大きな電流を
通すフィレットの形成に適するとともに、フィレットに
クラックが入りにくく、信頼性の高いフィレットを形成
できる噴流式はんだ付け装置を提供できる。

【００５６】請求項３記載の発明によれば、ワーク離脱
部の波端ノズルにより押上げ形成された噴流はんだ波の
波端部分で、噴流はんだ波を被はんだ付けワークに押付
けるようにしながら被はんだ付けワークを離脱させるこ
とにより、肉厚のあるフィレットを形成できる。

【００５７】請求項４記載の発明によれば、ワーク離脱
部の落差形成堰板によりせき止め形成された噴流はんだ
波の落差部分で被はんだ付けワークを噴流はんだ波から
離脱させることにより、噴流はんだ波が被はんだ付けワ
ークのフィレットをワーク進行方向と逆の方向に引張る
ので、肉厚のあるフィレットを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る噴流式はんだ付け装置の実施の一
形態を示す断面図である。

【図２】同上はんだ付け装置の分解斜視図である。

【図３】本発明に係る噴流式はんだ付け装置の実施の他
の形態を示す断面図である。

【図４】図３に示された噴流式はんだ付け装置の斜視図
である。

【図５】従来の噴流式はんだ付け装置の断面図である。

【符号の説明】

Ｗ 被はんだ付けワーク Ｓ 噴流はんだ波 12 ワークはんだ付け部 13 ワーク離脱部 19 波端ノズル 65 落差形成堰板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被はんだ付けワークを搬送しながらほぼ
   水平に噴流された噴流はんだ波に浸漬し、 噴流はんだ波のほぼ水平の部分から下方へ落込む波形に
   形成された波端位置で被はんだ付けワークを噴流はんだ
   波から離脱させることを特徴とする噴流式はんだ付け方
   法。
2. 【請求項２】 被はんだ付けワークを搬送しながらほぼ
   水平に噴流された噴流はんだ波に浸漬するワークはんだ
   付け部と、 噴流はんだ波のほぼ水平の部分から下方へ落込む波形に
   形成された波端位置で被はんだ付けワークを噴流はんだ
   波から離脱させるワーク離脱部とを具備したことを特徴
   とする噴流式はんだ付け装置。
3. 【請求項３】 ワーク離脱部は、 噴流はんだ波の落込む方向と対向する方向へ溶融はんだ
   を押上げることにより噴流はんだ波をワーク側に押付け
   る波端ノズルを具備したことを特徴とする請求項２記載
   の噴流式はんだ付け装置。
4. 【請求項４】 ワーク離脱部は、 被はんだ付けワークが噴流はんだ波から離脱する位置で
   噴流はんだ波をせき止めることにより噴流はんだ波に落
   差を形成する落差形成堰板を具備したことを特徴とする
   請求項２記載の噴流式はんだ付け装置。