JPS6240967A - はんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、はんだ付け装置に係り、特にノズルから噴出
される溶融はんだから被はんだ付け体を離反させる際に
はんだ付け不良を起こさないようにしたものに関する。

従来の技術 ノズルを備えたはんだ槽にはんだを溶融して収容し、こ
の溶融はんだを上記ノズルから噴出させるようにした噴
流はんだ装置は、例えば電気部品をプリント基板に搭載
しようとして電気部品のリードをプリント基板の回路パ
ターンのはんだ付けランドにはんだ付けするときに広く
使用されている。

この噴流はんだ装置は、例えば第３図に示すように−１
はんだ槽１に金属製のノズル２を設け、羽根車３により
はんだ槽１に収容した溶融はんだをこのノズル２から噴
出させるようにしたもので、この装置で上記のプリント
基板のはんだ付けを行なおうとするときは、プリント基
板ａを噴出している溶融はんだにやや前玉がりの状態で
搬入して接触させ、さらに同じ姿勢でプリント基板を順
次前方に移動させてその全面を溶融はんだに順次接触さ
せるようにしている。

ところで、上記ノズルにはここから噴出される溶融はん
だに上記プリント基板が良く接触できるように、噴出口
２ａのプリント基板の移動方向の両側に金属製の整波板
２ｂ、２ｃが設けられ、これらにより噴出された溶融は
んだの波が整えられている。

このような整波板には、例えば第３図に示すようにプリ
ント基板ａの搬入側整波板２ｂをその先端が下方に傾斜
するように取り付け、プリント基板の搬出側整波板２ｃ
を水平板部と先端の垂直板部により構成した、いわゆる
片流れ式のものがある。この形式のものは、搬入側整波
板２ｂ側では溶融はんだは直ぐに流れ落ちるが、搬出側
整波板２Ｃ側ではこの整波板によりノズル２から噴出さ
れた溶融はんだは直ぐに流れ落ちないで流れながらこの
整波板２ｃ上に暫時保持されるので、溶融はんだは層流
に近い静かな波になる。そのため、第４図のように噴出
口２１ａの両側に下方に傾斜した整波板２”ｂ、２゛ｃ
を有するノズル２”に比べ、はんだ付け部に付着したは
んだが溶融はんだの流れから離反するときツララを生じ
たり、隣接はんだイ」け部に付着したはんだ同志の融着
が起こってはんだブリッジを生したりするはんだ付け不
良を起こし難くなっている。

しかしながら、このようにしてもこれらのはんだ付け不
良の発生を完全にはなくすことができない。この原因の
一つには例えば、搬出側整波４Ｆｊ、　２　Ｃ側に暫時
保持される溶融はんだは直ぐに流れ落ちる溶融はんだに
比べて空中に留まる時間が長いため温度低下が避けられ
ず、これは噴出された溶融はんだの２５０°Ｃよりも例
えば１０°Ｃも低くなることがあり、このようになると
、前工程でフラフクスを塗布され、プリヒートされてそ
のプリヒートされた側は１００〜１４０°Ｃに温められ
、その反対側は８０〜１００℃になっているプリント基
板が搬入側整波板２ｂ側では２５０°Ｃのはんだに接触
しても、搬出側整波板２ｃ側では約１０℃低い２４０℃
のはんだに接触するので、上記の高い温度のはんだにこ
の低い温度のはんだが接触してそのままはんだ付け部が
溶融はんだから離反される際に、プリント基板そのもの
の温度は２４０℃よりはかなり低いのではんだ付け部に
付着したはんだがはんだの流れから切られるときに、そ
の切れ端の温度低下が大きくなって切れ端が尾を引くよ
うになり、これがツララを生じたり、隣接はんだ付け部
相互間で融着してはんだブリッジを生じることがあるか
らである。

このようにツララ、はんだブリッジが生じてはんだ付け
不良を起こすと、これらの不良個所を人手により修正し
なければならないので作業能率上問題である。

発明が解決しようとする問題点 以上のように、従来のノズルを用いたはんだ付け装置は
、そこから噴出する溶融はんだの特に被はんだ付け体が
離反する側でツララ、はんだブリッジ等のはんだ付け不
良を起こすことがあるという問題点があり、その改善が
望まれていた。

問題点を解決するための手段 本考案は、上記問題点を解決するために、被はんだ付け
体の移動方向と反対方向に流れる溶融はんだに被はんだ
付け体を移動しながら接触させてはんだ付けするはんだ
付け装置において、上記溶融はんだを噴出する噴出部と
、この噴出部に連続してこの噴出部から噴出された溶融
はんだを流通させるチャンネル状の流通路を有し、この
流通路の側壁板を上下調整自在にしてこの側壁板より上
記溶融はんだをオーバーフロさせることを特徴とするは
んだ付け装置を提供するものである。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明におけるはんだ付け装置には、噴出部と流通路を
有するが、噴出部はその噴出口の大きさが可変にでき、
流通路はチャンネル状に形成されその側壁板が上下調整
自在に形成され、その流通断面積が可変にできる、被は
んだ付け体をその搬送方向と逆方向に流通させて接触さ
せる、いわゆる被はんだ付け体を溶融はんだに向流接触
できるようなどのようなはんだ付け装置も利用できる。

このように流通させた溶融はんだに例えばプリント基板
のような被はんだ付け体をコンベヤにより搬入して接触
させると、プリント基板のはんだ付け部に溶融はんだが
濡れる。そしてプリント基板がコンベヤにより搬送され
て溶融はんだから離反するとき上記はんだ付け部に濡れ
た溶融はんだはその溶融はんだの流れから切られるが、
この際この切れ端は溶融はんだの流れがプリント基板の
搬送方向と逆になっているのでこの流れの方向に向き相
互に接触することがなく、ブリッジを生しないようにで
きる。これを効果的に行なうにははんだ（＝Ｊげ部に付
着した溶融はんだが切られる位置の溶融はんだの流れは
１５　Ｃｍ　／秒以」二、好ましくは１．５　ｃｍ　／
秒〜４０ｃｍ／秒である。特に好ましくは１８〜２８Ｃ
ｍ／秒である。この溶融はんだの流れ状態は層流にする
ことが好ましく、激しい乱流状態にすると、上記のブリ
ッジを生しることがある。溶融はんだの流速を１５０ｍ
　／秒より小さくするときもまた、」二記のブリッジを
生じることがある。

熔融はんだの流速を上記の値にするには、噴出部の噴出
口の大きさを調整したり、噴流キータの回転数を変えて
はんだの噴出量を調整することにより行なうことができ
るが、チャンネル状流通路の流通断面積の大きさを制御
することにより行なうこともでき、この後者の場合には
チャンネル状流通路の両側壁板の高さを制御してこの流
通を絞ることにより行なうことができる。この際、側壁
板の上から溶融はんだをオーバーフローさせることもで
きる。この場合には、このオーバーフローさせないとき
のようにこの側壁板に接触して流れる溶融はんだの速度
が小さくなり、したがってその表面のはんだが酸化され
るようなこともなく、流通路に酸化物が停まることがな
くなり溶融はんだと一緒にオーバフローされるため、オ
ーバーフローさせないときのように被はんだ付け体のは
んだ付け部に取り込まれてはんだ付り不良を起こすよう
なことがなくなる。また、被はんだ付け体が溶融はんだ
の流れに接触するとこの溶融はんだをせき止めるが、オ
ーバーフローさせるとその液面の高さが一定に保たれ、
はんだ付け部に対するはんだ供給量を一定にできる。こ
の際、オーバーフローの溶融はんだの流れの波を整える
整波板を設け、流通路の溶融はんだに流の乱れを生じさ
せず、しかもオーバーフローしてはんだ槽に戻されると
き流れが乱れて空気と良（接触する状態に置かれたり、
はんだ槽の溶融はんだに激しく衝突してこのはんだ表面
を攪乱し空気と多く接触させる状態にして空気酸化を生
じさせるようなことがないようにしても良い。

上記したようにプリント基板の溶融はんだから離反する
位置の溶融はんだの流速が重要であるが、プリント基板
は溶融ばんだに接触すると、溶融はんだの温度は２４０
〜２５０℃になっているので、基板が溶融はんだ側に凸
に反り、基板に対する溶融はんだの接触面積が増大して
基板に反りが無い場合に比べ、はんだ付り部の熔融はん
だに対する離反位置にずれを生じる。この場合にはその
ずれた位置での溶融はんだの流速を上記の流速にする。

このためには、流通路の長さは５０鰭〜３００　ｍｍが
好ましく、例えば２６０　＋ｎ　ｘ３５０　ｍｌｌのＶ
ＴＲ用プリント基板には１００ｍ１１以上が好ましい。

このように流通路の長さを必要とするのは、プリント基
板は溶融はんだに接触したときに反り、はんだ付け部が
溶融はんだから離反するときにその位置が噴出口側に近
付く結果、はんだ付け部に付着した溶融はんだが流れて
いる溶融はんだから離反する位置での溶融はんだの流速
が小さくなり、上記の１５印／秒の流速が得られ難いか
らである。溶融はんだの噴出量を過度に多くすると噴出
口近くの流速を大きくできるがこの場合にははんだの流
れが乱流になり易く好ましくない。このように上方制御
板側の流速が小さくなるのは溶融はんだの流通断面積が
大きいからであり、上方制御板に対する流通抵抗がある
からである。

作用 噴出口とこれに続く流通路を設け、この流通路をチャン
ネル状に形成し、その側壁板を上下調整′自在にしたの
で、例えばプリント基板のような被はんだ付け体を溶融
はんだに向流接触できるようにした状態において、流通
路に流れる溶融はんだ流量にしたがって側部からオーバ
ーフローさせることができ、プリント基板が溶融はんだ
から離反するときそのはんだ付け部に付着したはんだの
切れ端が溶融はんだの流れにより制御され、相互に融着
するようなことがないようにできるとともに、側壁板側
で生じ易いはんだ酸化物を流通路から除去しながらはん
だ付け部に対するはんだの液面を一定にしてはんだ付け
不良の発生を防止できる。

実施例 次ぎに本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。

図中、１１ははんだ付け装置で、このはんだ付け装置１
１は、はんだ槽１２にノズル１３が設けられ、図示省略
したモータにより駆動する羽根車１４によりはんだ槽１
２に収容された溶融はんだがノズル１３がら噴出される
ようになっている。

上記ノズル１３は横断面が細長矩形状で、縦断面が後方
を末拡がりにした形状に形成されたノズル本体１３ａの
前方縁に沿って開口制御板１３ｂが設けられ、一方この
ノズル本体１３ａの後方縁に沿って両側側壁を有するチ
ャンネル状流通路１３ｃが設げられている。上記開口制
御板１３ｂは、上記ノズル本体１３ａの後方縁に回動自
在に取り付けられた湾曲した下方制御板１３ｂ−１、：
、この下方制御板に回動自在に取り付けられた平面板状
の上方制御板１３ｂ−２とからなり、これらの回動範囲
を制御することによりノズル１３の噴出口が制御でき、
この噴出口からの溶融はんだの噴出量が制御できるよう
になっている。

また、上記流通路１３ｃは、上記噴出口からの長さαが
１００１〜２０Ｏｎ＋の流通路底板１３ｃｍ１が上記ノ
ズル本体１３ａの後方縁に回動自在に取り付けられ、そ
の側壁板１３ｃｍ２．１３ｃｍ３は」二記ノズル本体１
３ａの両側板に延長して設けられた取付板１３ａ−１，
１３ａ−２（図示省略）にねじ１３ａ−３，１３ａ−４
（図示省略）により取り付けられ流通路底板１３ｃｍ１
からの高さが自在に調整できるようにている。なお、上
記上方制御板、下方制御板及び流通路底板の回動位置を
保持するには図示省略したが、これらの側部にねじ杆を
突設し、このねじ杆を上記取付板、側壁板に形成した長
孔に挿入してナンド締めする等各種の手段が用いられる
。

次に本実施例の作用を説明する。

第１図に示すように、流通路底板１３ｃｍ１をほぼ水平
に定め、流通路の側壁板１３ｃｍ２．１３ｃｍ３の上端
縁の位置を決めて流通路１３ｃを形成し、この流通路１
３の側壁板１３ｃｍ２．１３ｃｍ３の上端縁に沿って上
記上方制御板１３ｂ−２の位装置を決める。

ついで、はぼ２５０°Ｃの溶融はんだを羽根車１４を動
作させてノズル１３から噴出させる。この噴出された溶
融はんだは上記開口制御板１３ｂと流通路１３ｃにより
決められる噴出口を通して噴出され、さらに流通路１３
ｃを流れ、その先端からはんだ槽１２に流れ落ちる。こ
の際、側壁板１３ｃｍ２．１３ｃｍ３の高さを調整して
溶融はんだを側部からもオーバーフローさせて流す。こ
の状態で図示省略したコンベヤを動作させて予めフラッ
クスを塗布し予備加熱したプリント基板ａを前玉がりの
状態で搬入し、流れる溶融はんだに接触させると、その
熱により反るが溶融はんだははんだ付け必要′部分に濡
れ、これがコンベヤによるプリント基板の搬送とともに
溶融はんだの流れから切り離される。この際、この切り
離される位置での溶融はんだの流速を上記開口制御板１
３ｂ、流通路底板１３ｃｍ１　、その側壁板１３ｃｍ２
．１３ｃｍ３の位置の制御により１８〜２８ｃｍ／秒に
設定し、溶融はんだを層流状態に設定することによりは
んだ付け部に付着した溶融はんだの切れ端は溶融はんだ
の流れの方向に配向され、その先端は溶融はんだにひき
ちぎられてこの溶融はんだとともに持ち去られる。この
流速は特願昭５９−２０３６６１号明細書で明らかにし
た回転翼車の羽根を溶融はんだの流に浸漬してこの回転
翼車を回転させ、その回転数を測定することにより測定
される。

このようにしてプリント基板ははんだ付けされるが、流
通路底板の長さは１００　ｍ＋＋〜２００　ｍｍに形成
されているので、プリント基板が反ってもそのはんだ付
け部が溶融はんだから離反する位置は上方制御板１３ｂ
−２から離れることができるので、溶融はんだの流速も
上記の速度を保持できる。このようにして溶融はんだが
噴出され、流通されると、上記側壁板と上方制御板とは
同一水準位置にあるので溶融はんだはこれらの側壁板の
上を越えてオーバーフローし、表面の酸化膜、特に上方
制御板に近くて流れの遅い溶融はんだに生じた酸化膜が
流通路１３ｃから除かれ、より良いはんだ付けを行なう
ことができる。なお、上方制御板１３ｂ−２が側壁板１
３ｃｍ２．１３ｃｍ３より低い位置にあるときは、上方
制御板側に溶融はんだが溜まりここで酸化され易くなる
。

このようにしてはんだ酸化物は除去されることができる
が、さらに熔融はんだを側壁板よりオーバーフローさせ
ることにより、上方制御板１３ｂ−２の先端縁の両側か
ら両側壁板にわたってはんだの流れが遅く、そのためは
んだ酸化物が比較的多く生じて滞留していたものが溶融
はんだのオーバーフローとともに流出され、その除去の
徹底が図られる。また、プリント基板が向流接触して溶
融はんだをせき止めるので溶融ばん・だば盛り上がるが
、これにより過度に持ち上げられた部分は上記オーバー
フローにより流れ落ち、その高さが自動調整されるため
はんだ液面の閏さの変動が抑えられ、はんだ付け部に対
するはんだ供給量が過度になることなくはんだブリッジ
等の発生を防止するとともに、はんだ酸化物が生じてい
る場合にはこれは表面に浮いて一層流れ易くなって流通
路から除去される。

上記において流通路の溶融はんだの流量を増した場合に
は流通路の両側壁板の高さを再調整して再びオーバーフ
ローさせれば良い。このオーバーフローが過度に流れを
もつと、流通路のはんだの流れと直交する方向に流れが
生じ、好ましくない場合があるので、その流速はあまり
大き過ぎないようにする。

なお、図示省略したが、流通路はその先端側に両側壁板
を有さす、底板だけで構成されている場合も含む。

次に本実施例の装置に基づく実験結果を比較例と対比し
て説明する。

実験に当たっては、タムラ製作所製自動はんだ付け装置
を用い、コンベヤ速度１　、３ｍ／分、コンベヤ傾斜角
７度、フラツクス（ソルダーライトＣＦ−２２０ｖ（タ
ムラ化研■製））塗布後のプリント基板はんだ付け面温
度（プリヒート温度）９０℃、はんだ付け温度２４０℃
、試験用プリント基板としてＶＴＲ用基板（一枚当たり
はんだ付けポイント２０００）を用いるはんだ付け条件
を採用した。

上記の条件で、第１図に示すノズル（実施例、ただし流
通路の長さαは１７０　ｍｍ）　、第３図に示すノズル
（比較例１）、第４図に示すノズル（比較例２）を用い
てはんだ付けを行い、基板１枚当たりのはんだブリッジ
発生数を測定した結果を第５図に示す。ここで横軸はノ
ズルの種類を示すが、実施例のノズルについては次の表
の試験番号（ａは側壁板よりオーバーフローさせた場合
、ｂはこのオーバーフローをさせない場合）を示し、こ
れらの番号に対応する数値は、実施例のノズλしを用し
また場合の流通路における溶融はんだの速度（ｃ−／秒
）を第１図における八（流通路先端）、Ｂ（はんだ付１
部が溶融はんだから離反する位置）、Ｃ（上方制御板の
近傍）の位置において特願昭５９−２０３６６１号しこ
記載した方法により測定したものである。なお、比較例
１．２のノズルの場合には噴出した溶４まんだの状態は
一般的なはんだ波状態で行った。

（この頁以下余白） ［ し夫 ｌデ モ 転 第５図の結果から、実施例のものはＢ位置が１５０ｍ／
秒以上のものはいずれもブリッジ発生数が４以下である
のに対し、１５ｃｍ／秒より小さいもの及び比較例のも
のはいずれも７以上であることが分かる。また、溶融は
んだをオーバーフローさせたものはこれを行なわないも
のより何れもブリッジ発生数が少なくなっている。

上記は側壁板１３ｃｍ２．１３ｃｍ３は上端はそのまま
であったが、同一構成部分を他の図と同一符号で示す第
６図に示すように、弧状の整波板１３ｃｍ２１．１３ｃ
ｍ３１を備えるようにしても良く、この場合上記実施例
の場合のようにナツトによりその高さを調整しても良い
が第６図に示すように、ノズル本体１３ａの取イ１仮１
３ａ−１，１３ａ−２に断面１１字状片を取り付けて差
し込み部１３８−１１．１３ａ−２１を形成し、これら
に差し込んで摩擦力で保持してもよい。

このように整波板を設けると、流通路の溶融はんだは絶
えずオーバーフローする際に、流通路の溶融はんだの流
を乱さず、自身も流が乱れずしかもはんだ槽の熔融はん
だ表面にも静かに流下するのでこの溶融はんだもＩＷ乱
せず、いずれもはんだが空気と良く接触することによる
酸化を防止できる。

上記整波板は湾曲せず平らな板を傾斜したものでもよい
。

なお、第１図におけるαは上記上方制御板１３ｂ−２の
先端長さく開口制御板１３ｂ全体の位置を進退させる等
）、流通路底板１３ｂ−１の先端を段状に高く又は低く
することにより調整でき、また、流通路底板の先端に両
側の溝を嵌合した引き出し自在の補助板を設け、これに
より調整しても良い。また、ノズル本体１３ａの縦断面
形状は両側に末拡がりのものでも良く、逆の方が末拡が
りのものでも　Ｑ 良い。これらのことは第６図の装置にも亦適用できる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、噴出部に連続する
チャンネル状流通路を設け、この流通路の側壁板を調整
自在にして溶融はんだをオーバーフローできるようにし
たので、」二記噴出部から流出される溶融はんだの量に
応じて流通路の側壁板の高さを調整すれば、この側壁板
から常に流通路に流通される溶融はんだのの流速を制御
できるとともに、その一部のオーバーフローによりはん
だ酸化物を流通路から常に除外してこれがはんだ付け部
に取り込まれることを防止し、はんだの流れによるはん
だブリッジの発生の防止とあいまってはんだ付け不良を
少なくできる。これによりはんだ付け生産性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のはんだ付け装置の概略断面
説明図、第２図はそのノズルの部分切欠斜視図、第３図
、第４図は従来のはんだ付け装置の概略断面説明図、第
５図はこれらの装置を用い図中、１１ははんだ付け装置
、１２ははんだ槽、１３はノズル、１３ａはノズル本体
、１３ｂは開口制御板、１３ｂ−１は上方制御板、１３
ｂ−２は下方制御板、１３ｃは流通路、１３ｃｍ１は流
通路底板、１３ｃｍ２．１３ｃｍ３は側壁板である。 昭和６０年０８月１９日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被はんだ付け体の移動方向と反対方向に流れる溶
   融はんだに被はんだ付け体を移動しながら接触させては
   んだ付けするはんだ付け装置において、上記溶融はんだ
   を噴出する噴出部と、この噴出部に連続してこの噴出部
   から噴出された溶融はんだを流通させるチャンネル状の
   流通路を有し、この流通路の側壁板を上下調整自在にし
   てこの側壁板より上記溶融はんだをオーバーフロさせる
   ことを特徴とするはんだ付け装置。