JPH11317580A - Ｄｉｐ槽式自動はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品を実装基板上にはんだ付けするに当
たり、ブリッジ不良の発生を防止しつつ、フィレット高
さを高くして、信頼性の高いはんだ付けができる自動は
んだ付け装置を提供する。 【解決手段】 本ＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置は、実
装基板に位置決めされた実装部品と実装基板とのはんだ
接合部にフィレットアップノズルによりはんだ流を衝突
させてはんだを移り載せ、はんだ接合部をはんだ付けす
る装置であって、フィレットアップノズルの構成が従来
のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置と異なっている。本装
置に設けたフィレットアップノズル３０は、溶融はんだ
を収容したＤＩＰ槽から供給されたはんだをはんだ流に
するノズルであって、それぞれ、実装基板に対して下方
からはんだ流を衝突させるノズル口３６、３８を有す
る、前段ノズル３２と後段ノズル３４とから構成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実装基板と実装部
品とをはんだ接合する際に使用されるＤＩＰ槽式自動は
んだ付け装置に関し、更に詳細には、はんだ接合の品質
が一様で、はんだ接合部のフィレット高さが高く、はん
だ接合強度の高いはんだ接合を実現できるＤＩＰ槽式自
動はんだ付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動はんだ付け装置は、半導体チップ、
抵抗、コンデンサ等の電子部品を実装基板に自動的には
んだ付けする装置である。従来、ＤＩＰ槽を備えた自動
はんだ付け装置では、電子部品と実装基板とのはんだ接
合の際に、電気的短絡、機械的な接続不良の原因となる
ブリッジ不良の発生を防止するために、実装基板からの
はんだの切れを良くすることを心がけて来た。即ち、従
来は、実装基板の搬送速度と、ＤＩＰ槽から出て来るは
んだの噴流速度をほぼ同じ速さになるようして、実装基
板からはんだが引き離されるはんだ切れ部分を出来るだ
けフラットな流れにしてブリッジ不良の発生を防止する
方向で、研究が進んでいたが、しかし、それでは、はん
だ接合量が少なくなり、はんだ接合の長期信頼性に不安
があるという問題があった。

【０００３】はんだの切れを良くするということは、一
面では、はんだ接合量の不足によりはんだ接合強度が低
下するという恐れもある。そこで、はんだ接合の信頼性
の向上を図って、最近では、はんだ接合部のフィレット
の高さを高くしてはんだ接合量を増加し、これによりは
んだ接合強度を高くしようとする傾向が強くなってい
て、このためには、ブリッジ不良等の発生を防止しつつ
はんだ接合部のフィレットの高さを高くする試みが成さ
れている。尚、フィレットの高さとは、図２（ａ）又は
（ｂ）に示すようなはんだ接合部に盛られたはんだの高
さＨである。図２（ａ）は部品のピンが実装基板に当接
する形ではんだ接合され、図２（ｂ）では、実装基板の
貫通孔を部品のピンが貫通する形ではんだ接合されてい
る場合である。そこで、電子部品の電極及びはんだラン
ドに出来るだけ多量のはんだを載せることができるフィ
レットアップノズルが開発され、はんだ付けの信頼性の
向上に寄与している。

【０００４】ここで、図３及び図４を参照して、フィレ
ットアップノズルを使用した従来のＤＩＰ槽式自動はん
だ付け装置の構成を説明する。図３は従来のＤＩＰ槽式
自動はんだ付け装置の構成を示す断面図、及び図４はフ
ィレットアップノズルの形状と機能を示す断面図であ
る。従来のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置１０は、図３
に示すように、溶融はんだを収容したＤＩＰ槽１２と、
はんだを噴流させるフィレットアップノズル１４と、フ
ィレットアップノズル１４にはんだを供給するポンプ等
の供給手段（図示せず）とを備えている。はんだ付けさ
れる電子部品を基板上に位置決めし、仮固定した実装基
板１６は、ＤＩＰ槽１２上をやや斜め上に向かって走行
しつつフィレットアップノズル１４からはんだ流を吹き
つけられる。図３中、１６は実装基板を示すと共に実装
基板の走行方向も示している。また、図３中、１７は一
次側のはんだ噴流ノズルであって、フィレットアップノ
ズル１４によるはんだ被着の前にはんだを被着させるノ
ズルである。

【０００５】フィレットアップノズル１４は、図４に示
すように、前ノズル壁１８及び後ノズル壁２０で形成さ
れたスリット状のノズル口２２を上部に備えたノズルで
あって、実装基板１６に向かってほぼ鉛直方向に、はん
だ供給手段により供給されたはんだをはんだ噴流にして
吹き付けている。はんだ流は、実装基板１６に衝突した
後に、実装基板１６の走行方向と同じ方向に向かう流れ
と、実装基板１６の走行方向とは反対の方向に向かう流
れとに別れる。二つのはんだ流が実装基板１６から離れ
る点２４、２６が、それぞれのはんだ流のピールバック
ポイントであって、二つのピールバックポイント２４、
２６間の距離Ｄは、ＤＩＰ距離と称され、この間で、は
んだは、実装基板の電極或いははんだランド上に移り載
る。

【０００６】以上の構成により、従来の自動はんだ付け
装置１０は、はんだが実装基板から離れるピールバック
ポイントではんだを素早く落下させてブリッジ不良を防
止しつつ、実装基板の電極やはんだランド上に出来るだ
けはんだ量を残すようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＤＩＰ
槽式自動はんだ付け装置では、実装基板上にはんだ量を
出来るだけ多量に載せようとすると、どうしても、ブリ
ッジ不良の発生率が高くなり、品質面で満足できるレベ
ルには到達していない。また、実装基板にはんだ接合す
る部品高さのばらつきから、ピールバックポイントがフ
ィレットアップノズルに対して変動するために、或いは
ピールバックポイントをフィレットアップノズルに近い
位置に設定し勝ちであるために、所定のはんだ付け時間
を確保することが難しくなったり、或いはフィレット高
さにバラツキが生じたりことが多かった。そのために、
はんだ接合の強度及び品質が一様でなく、はんだ接合の
信頼性を向上させる上で問題となっていた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、電子部品を実装
基板上にはんだ付けするに当たり、ブリッジ不良の発生
を防止しつつ、フィレット高さを高くして、信頼性の高
いはんだ付けができる自動はんだ付け装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置は、溶
融はんだを収容したＤＩＰ槽と、ＤＩＰ槽から供給され
たはんだをはんだ流にするフィレットアップノズルとを
備え、実装基板と実装基板に位置決めされた実装部品と
のはんだ接合部に、フィレットアップノズルによりはん
だ流を衝突させてはんだを移り載せ、はんだ接合部をは
んだ付けするＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置において、
フィレットアップノズルは、実装基板に対して下方から
はんだ流を衝突させるノズル口をそれぞれ備え、実装基
板の走行方向から見て、前側に位置する前段ノズルと、
後側に位置する後段ノズルとから構成されていることを
特徴としている。

【００１０】本発明の好適な実施態様は、前段ノズルと
後段ノズルの各ノズル口は、それぞれ、実装基板の走行
方向にぼぼ直交する方向に離隔して延在するスリット状
の開口であって、前ノズル壁及び後ノズル壁によりスリ
ット状に形成され、後段ノズルの後ノズル壁は、固定式
の下部後ノズル壁と、下部後ノズル壁の上部に連結さ
れ、昇降自在な上部後ノズル壁、又は壁高さが相互に異
なる交換自在な上部後ノズル壁とで構成され、かつ、後
ノズル壁の下部後ノズル壁の上端から実装基板の走行方
向に向かってほぼ水平に延在する水平壁と、水平壁の先
端にあって壁高さが調節自在な垂直壁とを備えている。
後段ノズルの上部後ノズル壁及び垂直壁の少なくとも一
方の壁高さを調節することにより、後段ノズルのはんだ
噴流高さを前段ノズルのはんだ噴流高さより高くして、
ＤＩＰ時間を調整することができる。ＤＩＰ時間とは、
はんだ流とはんだ接合部との接触時間であって、ＤＩＰ
距離を実装基板の走行時間で除した値である。

【００１１】本発明の更に好適な実施態様では、ノズル
口より下方の前段ノズルと後段ノズルの各ノズル本体部
は、それぞれ、一つのはんだ流路を、ノズル口の開口縁
に平行に流路内に延在する隔壁により区画されて構成さ
れ、隔壁は、Ｙ字状の２枚の壁板を上部に有し、Ｙ字状
の２枚の壁板は、それぞれ、前段ノズルのノズル口及び
後段ノズルのノズル口の一方のノズル壁を形成する。こ
れにより、本発明の要部であるフィレットアップノズル
の構造が簡易になるとともにＤＩＰ距離の調整が容易に
なる。

【００１２】本発明の更に好適な実施態様では、隔壁の
Ｙ字状の２枚の壁板の一方に貫通孔が設けてある。これ
により、例えば、前段ノズルの壁板に貫通孔を設け、貫
通孔を通過したはんだ流を後段ノズルのはんだ流に流し
て、後段ノズルからのはんだ流をダブルウェーブ状の流
れにすることにより、ＤＩＰ時間を一層容易に調整する
ことができる。また、これとは逆に、後段ノズルの壁板
に貫通孔を設け、貫通孔を通過したはんだ流を前段ノズ
ルのはんだ流に流して、前段ノズルからのはんだ流をダ
ブルウェーブ状の流れにすることにより、ＤＩＰ時間を
一層容易に調整することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係るＤＩＰ槽式自動はんだ付
け装置の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例
のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置の要部であるフィレッ
トアップノズルの構成を示す断面図である。本実施形態
例のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置は、実装基板と実装
基板に位置決めされた実装部品とのはんだ接合部にフィ
レットアップノズルによりはんだ流を衝突させてはんだ
を移り載せ、はんだ接合部をはんだ付けする装置であっ
て、フィレットアップノズルの構成を除いて、図３に示
した従来のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置１０と同じ構
成を備えている。また、一次側噴流ノズル１７（図３参
照）の構成も同じである。本実施形態例のＤＩＰ槽式自
動はんだ付け装置に設けたフィレットアップノズル３０
は、溶融はんだを収容したＤＩＰ槽（図３参照）から供
給されたはんだをはんだ流にするノズルであって、図１
に示すように、実装基板１６に対して下方からはんだ流
を衝突させるノズル口３６、３８をそれぞれ有する、前
段ノズル３２と後段ノズル３４とから構成されている。
前段ノズル３２は、実装基板１６の走行方向から見て、
前側に位置し、後段ノズル３４は、後側に位置する。
尚、図３中、１６は実装基板を示す共に実装基板の走行
方向を示している。

【００１４】前段ノズル３２のノズル口３６及び後段ノ
ズル３４のノズル口３８は、実装基板の走行方向にぼぼ
直交する水平方向に相互に離隔して延在するスリット状
の開口であって、それぞれ、前ノズル壁４０及び後ノズ
ル壁４２、前ノズル壁４４及び後ノズル壁４６によりス
リット状に形成されている。

【００１５】それぞれのノズル口３６、３８より下方の
前段ノズル３２と後段ノズル３４の各ノズル本体部４
８、５０は、一つのはんだ流路５２を、ノズル３６、３
８の開口縁に平行でかつ流路５２内に延在する隔壁５４
により区画されることにより、構成されている。隔壁５
４は、Ｙ字状の２枚の壁板４２、４４を上部に有し、Ｙ
字状の２枚の壁板４２、４４は、それぞれ、前段ノズル
３２の後ノズル壁及び後段ノズル３４の前ノズル壁を構
成する。

【００１６】前段ノズル３２の前ノズル壁４０は、固定
式の下部前ノズル壁４０ａと、下部前ノズル壁４０ａの
上部に連結され、摺動して昇降自在な上部前ノズル壁４
０ｂとから構成されている。上部前ノズル壁４０ｂを下
部前ノズル壁４０ａに対して摺動させつつ自在に昇降さ
せる機構は、既知の機構であって、例えば一方のノズル
壁に長孔を設け、他方をボルト締めするような機構であ
る。上部前ノズル壁４０ｂは、実装基板１６の走行方向
とは反対方向に、上縁から垂れ下がり、かつ斜め上に向
かって凸の曲線断面で延在する延長壁４０ｃを有する。
上部前ノズル壁４０ｂの壁高さを調節することにより、
また延長壁４０ｃの曲線断面の形状を調整することによ
り、前段ノズル３２から出るはんだ流れの前側ピールバ
ックポイント５６の位置を調整することができる。上部
前ノズル壁４０ｂは、必ずしも壁高さ調整式である必要
はなく、下部前ノズル壁４０ａに固定された固定式であ
っても良い。

【００１７】後段ノズル３４の後ノズル壁４６は、固定
式の下部後ノズル壁４６ａと、下部後ノズル壁４６ａの
上部に連結され、摺動して昇降自在な上部後ノズル壁４
６ｂとで構成されている。また、後ノズル壁４６は、下
部後ノズル壁４６ａの上端から実装基板１６の走行方向
に向かってほぼ水平に延在する水平壁４６ｃと、水平壁
４６ｃの先端にあって壁高さが調節自在な垂直壁４６ｄ
とを備えている。上部後ノズル壁４６ｂを下部前ノズル
壁４６ａに対して摺動させつつ自在に昇降させる機構
は、既知の機構であって、例えば一方のノズル壁に長孔
を設け、他方をボルト締めするような機構である。ま
た、垂直壁４６ｄの壁高さ調節機構も同様な既知の機構
で良い。以上の後段ノズル３４の上部後ノズル壁４６ａ
の壁高さ及び垂直壁４６ｄの壁高さを調節することによ
り、後段ノズル３４のはんだ噴流高さを前段ノズル３２
のはんだ噴流高さより高くして、後ピールバックポイン
ト５８の位置を調節し、ＤＩＰ時間を調整することがで
きる。ＤＩＰ時間とは、はんだ流とはんだ接合部との接
触時間であって、前ピールバックポイント５６と後ピー
ルバックポイント５８との間のＤＩＰ距離Ｄを実装基板
の走行時間で除した値である。

【００１８】また、本実施形態例のフィレットアップノ
ズル３０には、隔壁５４のＹ字状の壁板の一枚、壁板４
２を貫通するスリット状の貫通孔６０が設けてある。貫
通孔６０を通過したはんだ流を後段ノズル３４から流出
したはんだ流に合流させ、後段ノズル３４からのはんだ
流をダブルウェーブ状の波動を有する流れにすることが
できる。これにより、ＤＩＰ時間の調整が一層容易にな
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、それぞれ、実装基板に
対して下方からはんだ流を衝突させるノズル口を備え、
実装基板の走行方向から見て、前側に位置する前段ノズ
ルと、後側に位置する後段ノズルとから、フィレットア
ップノズルを構成して、ＤＩＰ時間を制御することによ
り、ブリッジ不良の発生を防止しつつフィレット高さの
高い、従って接合強度の高いはんだ接合部を安定して一
様に形成することができるＤＩＰ槽式自動はんだ付け装
置を実現している。電子部品を実装基板に実装するに際
し、本発明に係るＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置を使用
することにより、はんだ接合の長期信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置の
要部であるフィレットアップノズルの構成を示す断面図
である。

【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、フィレッ
ト高さを説明する図である。

【図３】従来のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置の構成を
示す断面図である。

【図４】従来のフィレットアップノズルの構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１０……従来のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置、１２…
…ＤＩＰ槽、１４……フィレットアップノズル、１６…
…実装基板、１８……前ノズル壁、２０……後ノズル
壁、２２……ノズル口、２４、２６……ピールバックポ
イント、３０……実施形態例のＤＩＰ槽式自動はんだ付
け装置に設けたフィレットアップノズル、３２……前段
ノズル、３４……後段ノズル、３６、３８……ノズル
口、４０……前段ノズルの前ノズル壁、４０ａ……下部
前ノズル壁、４０ｂ……上部前ノズル壁、４０ｃ……延
長部、４２……前段ノズルの後ノズル壁、４４……後段
ノズルの前ノズル壁、４６……後段ノズルの後ノズル
壁、４６ａ……下部後ノズル壁、４６ｂ……上部後ノズ
ル壁、４６ｃ……水平壁、４６ｄ……垂直壁、４８、５
０……ノズル本体部、５２……はんだ流路、５４……隔
壁、５６、５８……ピールバックポイント、６０……貫
通孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融はんだを収容したＤＩＰ槽と、ＤＩ
   Ｐ槽から供給されたはんだをはんだ流にするフィレット
   アップノズルとを備え、実装基板と実装基板に位置決め
   された実装部品とのはんだ接合部に、フィレットアップ
   ノズルによりはんだ流を衝突させてはんだを移り載せ、
   はんだ接合部をはんだ付けするＤＩＰ槽式自動はんだ付
   け装置において、 フィレットアップノズルは、実装基板に対して下方から
   はんだ流を衝突させるノズル口をそれぞれ備え、実装基
   板の走行方向から見て、前側に位置する前段ノズルと、
   後側に位置する後段ノズルとから構成されていることを
   特徴とするＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置。
2. 【請求項２】 前段ノズルと後段ノズルの各ノズル口
   は、それぞれ、実装基板の走行方向にぼぼ直交する方向
   に相互に離隔して延在するスリット状の開口であって、
   前ノズル壁及び後ノズル壁によりスリット状に形成さ
   れ、 後段ノズルの後ノズル壁は、固定式の下部後ノズル壁
   と、下部後ノズル壁の上部に連結され、昇降自在な上部
   後ノズル壁、又は壁高さが相互に異なる交換自在な上部
   後ノズル壁とで構成され、かつ、後ノズル壁の下部後ノ
   ズル壁の上端から実装基板の走行方向に向かってほぼ水
   平に延在する水平壁と、水平壁の先端にあって壁高さが
   調節自在な垂直壁とを備えていることを特徴とする請求
   項１に記載のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装置。
3. 【請求項３】 ノズル口より下方の前段ノズルと後段ノ
   ズルの各ノズル本体部は、それぞれ、一つのはんだ流路
   を、ノズル口の開口縁に平行に流路内に延在する隔壁に
   より区画されて構成され、 隔壁は、Ｙ字状の２枚の壁板を上部に有し、Ｙ字状の２
   枚の壁板は、それぞれ、前段ノズルのノズル口及び後段
   ノズルのノズル口の一方のノズル壁を形成することを特
   徴とする請求項２に記載のＤＩＰ槽式自動はんだ付け装
   置。
4. 【請求項４】 隔壁のＹ字状の２枚の壁板の一方に貫通
   孔が設けてあることを特徴とする請求項３に記載のＤＩ
   Ｐ槽式自動はんだ付け装置。