JPS6298692A - プリント基板の加熱錫メツキ装置とプリント基板の導線パタ−ンと差込み穴に電子部品の端末をハンダ付けする方法 - Google Patents

プリント基板の加熱錫メツキ装置とプリント基板の導線パタ−ンと差込み穴に電子部品の端末をハンダ付けする方法

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JPS6298692A
JPS6298692A JP61240224A JP24022486A JPS6298692A JP S6298692 A JPS6298692 A JP S6298692A JP 61240224 A JP61240224 A JP 61240224A JP 24022486 A JP24022486 A JP 24022486A JP S6298692 A JPS6298692 A JP S6298692A
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tin
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カスパール・アイデンベルク
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    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
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    • B23K3/0646Solder baths
    • B23K3/0653Solder baths with wave generating means, e.g. nozzles, jets, fountains
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
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    • B23K1/085Wave soldering
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Coating With Molten Metal (AREA)
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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】 本発明はプリント基板を連続的に加熱錫メッキを行う装
置に関するものである。この装置は以下の連続作業用ス
テーションを保有している。
即ち、加熱昇温、フラックスの塗布、加熱錫メッキ、洗
滌、乾燥の各ステーションであり、さらにプリント基板
を搬送通路の上下に水平に配置この基板を保持している
搬送用ローラと加熱錫メッキステーションには錫の溶融
槽と賜金銅導線パータンに吹き付けるための少なくとも
1個のノズルと錫溶融槽とノズルの間にノズル平面から
上方に出て行く導管と錫を溶解槽から導管を経由してノ
ズルに運ぶポンプ、及び溶解槽中の錫の加熱袋f金保有
している。
本発明は史に上記の種類に属する装#を利用して電子部
品をプリント基板の片面又は両面に差し込み、この電子
部品の端末をプリント基板の導線パターン又は差込み穴
にハンダ付ける方法にも関するものである。この場合、
ハンダを溶融槽に溶かし、この溶融槽の上にプリント基
板を導き、溶融ハンダは電子部品の端末をハンダ付けす
るためプリント基板の下面に接触するようにもたらされ
ている。
プリント基板の製造法は電気メツキ法から加熱銅メツキ
方法に移行している。この場合、絶縁基材上に予め開け
た銅導線パターンには共晶状態の鉛と錫の層が被覆しで
ある。簡単のため以下ではこの層をたソ錫の層又は錫メ
ッキと記す。
加熱錫メッキに対して垂直で作業する周期方式と水平で
作業する連続方式が技術分野で知られている。垂直で作
業する周期方式ではプリント基板を溶融錫の中に沈め、
このプリント基板を引き抜き、ノズルの間を通して、熱
風を吹きつける。こうして差込み穴の中を空気が楽に通
れるようにし、被覆した錫を均一の厚さにする。
水平な連続方式では、プリント板は定在波の状態になっ
ているハンダ又は錫を通り抜ける。この定在波は案内板
の前にあるノズルから発生し、このノズルから溶融錫が
吹き付けられる。最後にプリント基板は2個のノズルの
間を通過し、この基板に再び熱風を吹き付けている。
錫メッキをする前にプリント基板はフラックスで処理さ
れる。フラックスの一部が基板に附着したま\で、錫の
中に持込まれる。その加熱錫中でフラックスは燃える。
静かなる錫の溶融槽の中で燃残ったフラックスの残渣が
錫の表面に浮遊する。溶融錫の動きが静止しているため
この残漬けまだそこに残り、プリント基板の表面を汚す
。更にこの残渣は高温錫の導管、通路、ポンプ等に附着
する。それ故、運搬用ローラの表面は消耗が早く、それ
等の交換が必要となる。
各表面処理ごとに広範囲の洗滌作業と検査作業が発生す
る。現在実施されているように、プリント基板は加熱錫
メッキ後、基板に熱風を吹きつける。このときの空気を
加熱するのに多量の熱エネルギが消費され、経費は上昇
する。
巻頭で述べた種類に属する装置は、プリント基板に電子
部品をハンダ付するのに使用されていて、公知である(
米国特許明細書第2821959号)。本発明の課題は
塗布する錫が燃え残ったフラックスの残渣によって生じ
る汚染から免かれ、検査と洗滌の出費を低減し、そして
エネルギ消費を少なめるように、プリント基板の高温錫
メツキ装置を作製することにある。さらに本発明の課題
は電子部品の端末をプリント基板の導線パターン及び差
込み穴にハンダ付できるようにこの装置を作製し、そし
てそのように使用するこ七にもある。巻頭に述べた種類
の装置から出発して、この課題に対する解決は以下の発
明によって与えられる。即ち、この発明は、溶融槽の中
にあるプリント基板の搬送路の両側に支柱を配置し、こ
の支柱によってこの搬送路の下側に開放している終端を
この溶融槽の中に深く沈め、上側の終端をプリント基板
の搬送路の上に置き、搬送路の上下両側にノズルを配置
し、ノズルの向きを搬送路に向け、搬送路を含む平面で
ノズルへの導入口を支柱に接続していることにある。溶
融錫を連続的にポンプで汲み上げ、溶融槽中でその錫を
静止させる。燃え尽きたフラックスの残渣七個の汚物は
比重が低いので、溶融槽の上部に浮び表面に集まるよう
になる。それ等の汚物はそこから何にもしなくてもあふ
れ出る。錫と汚物ヲ更に確実に分離するため錫を溶融槽
の深い所から取り出し、そこから搬送路の平面の上部ま
でポンプで汲み上げる。
そこから錫は単に静圧又は重力で塗布装置の方へ流れ下
るだけである。こうして非常に一様な形状で錫を銅導線
パターン上に塗布することになる。600w程度の落差
に対応する静圧で充分であることがわかる。支柱は溶融
錫の循環路の中に置かれている。この循環路の中で錫が
ポンプで汲み上げられてhる。同時に支柱はこの装置の
他の機材を固定する柱になっている。溶融錫は上に述べ
た静圧によってノズルの中に入り、そこからいつも同じ
形状で外に出て行く。
溶融槽の上部に設けたオバー7o部分は溶融槽に浮遊す
る燃尽たフラックスの残渣と他の汚物を流出するために
ある。こうすることによって、残渣等は錫の循環路から
排出される(現状の技術水準では循環路はこれ以上の錫
の通路ヤノズルを付加させてくれない。)。全く同じよ
うに搬送用ローラの摩耗は少なくなり、錫を塗布すると
き上記の汚物によって発生する欠陥個所を自然に取除い
てくれる。
適切に構成すると以下のことが考慮されている。即ちノ
ズルを搬送通路の横幅全体にわたって流出するノズル棒
として作製し、ノズル棒は中心円管とこの円管を取シ巻
く環状の隙間を有し、支柱は同心円状に取り囲んでいる
2本の円管を保有し、内管は下端を開放し、溶融槽中に
浸し、上記の環状の隙間に接続されているが、−万両円
管の間にある空間は高温油のタンクの導入口に接続され
、上に述べた中心円管に接続されていることである。更
に錫の循環路に対して本発明では高温油の循環路も設け
ている。この高温油は支柱を循環し、ノズル棒を通過す
る。
こうすることによって錫は全循環路にわたって、ことに
ノズル棒の全長だわたって、所定の温度を確実に保持し
ている。
別の適切な構成では以下のことが考慮されている。即ち
ノズルはプリント基板の移動方向の下方に錫の噴出口と
加熱空気の噴出口を保有していることばある。この加熱
空気は大体錫と同じ温度に保持されている。噴出口から
出射し九加熱空気を直接取付けた錫被膜にあてることに
よってこの錫被膜を一様にする。本発明によれば加熱空
気は傷用のノズル棒と同じノズル棒から発射する。装置
中に空気Vi錫及び加熱油の循環路の近くに導かれてい
る。こうしてこの空気は所定の温度に温めである。この
ようにして空気を保温し、エネルギ消費を節約している
建設的な構成では以下の配慮がされている。
即ち、ノズルは錫を噴出口に導く通路にスライド弁を保
有し、この弁がバネの圧力によって通路を閉じる位置に
し、この位置から電磁石で開位置に滑動させることがで
きるようにすることである。この構造は、錫の噴出口が
静止位置で閉じられるように設計されてbる。電磁石に
よってスライド弁を開の位置にし、噴出口を開放する。
更に建設的な構成では以下の配慮がされている。即ち、
ノズルは2個の2分割ブロックを保有していて、このブ
ロックをボルトで−共に締め付け、この2分割ブロック
に環状の隙間を形成するために対向して配置された側面
が残されていることである。ノズルは長手方向の軸のま
わりで、プリント基板の搬送路に対向させて調整できる
ようにすることは適切である。このようにしてこの装置
は各種動作条件に鯛整される。
更に別な建設的構成では以下の配慮がされている。即ち
、ノズルは長さ方向で若干の断面に区分されていること
にある。ノズルは中央で広い領域になっていて、両方の
外側では狭い領域に区分けされているのが有利であって
、錫の導入を操作するスライド弁と加熱空気の制御装置
が各領域で分離して操作できるのが有利である。
中央の広い領域は300mの幅が適切で、外側の狭い2
つの領域はそれぞれ150■の幅が適当である。こうし
て各種の規格幅のプリント基板をたソひとつ又は同時に
本発明の装置で通過させる。
搬送用ローラは機械的に強くする要請はすでに実施され
ている。さらにこのローラは加熱プリント基板と接触し
ているので熱にも強くする要請がある。現状の技術水準
ではこれ等の要請を搬送用ローラの表面に対し特定の合
成物質を選ぶことで満す企がなされている。本発明では
搬送用ローラは機械的には余り多くの要請けしていない
。それは、前でも実施しているように、汚物を分離して
いるからである。本発明では熱的要請を低減するために
プリント基板を輸送する搬送用ローラは中空の軸にして
あり、その部分を冷却剤の循環路にするように配慮され
ている。
プリント基板はわざと正確には水平にしないで装置を通
過するように考案されている。わづかな傾斜、す々わち
、例えば水平に対して3゜の傾斜を各方向につけるのは
適切である。こうすΣと溶融錫の中に未だ残っていてこ
の錫によってプリント基板上に持込まれていた汚物をこ
の基板の端に流れ下す。本発明ではプリント基板にこの
傾斜をつけて搬送用ローラ、ノズル等は搬送路に直角な
方向で傾斜を調整できるように配慮されて′いる。同様
に搬送用ローラはプリント基板の搬送路に沿ってわづか
な傾斜がつけであるように配慮されている。
建設的な構成では、支柱は溶融槽の中にまたノズルは支
柱の間に保持され、ノズルの下に傾斜のついた底部を設
けその底部のもつとも深す場所から溶融槽の中に排出管
が導かれ、搬送路上部の空間及び溶融槽はそれぞれ遮蔽
板で隔離されていることが推奨される。上記底部は漏斗
状にし、中央をもつとも深くするのが適切である。
溶融錫を支柱中で高い位置にするためには又この錫を循
環路中で循環させるためには、他の構成では各支柱の上
にぞ一夕を配置し各支柱の中に回転軸を設け、各回転軸
の上端をモータに結合し、下端にプロペラを固定するよ
うに配慮されている。
プリント基板に塗布するのに循環路から持出した錫を補
償するために秀れた構成では、錫の棒を上方にずらせる
ようにして吊し、下端を溶融槽に浸す配慮がされている
。錫の棒は溶融錫と接触してその下端を溶かしている。
溶融槽の状態は感知器で測定される。溶融状態が所定の
水準より下がれば、錫の棒は一定の量はど沈下する。こ
うして錫の棒は溶融槽に再び浸り、溶け、そして所定の
水準に溶融状態を上昇させる。
現技術水準ではプリント基板は高温錫メッキ後洗滌ステ
ーションの中で圧搾空気により吹き払われる。これに使
用する装置をエヤーナイフと呼んでいる。圧搾空気でと
くにプリント基板中の穴又はくぼみに入り込んだ錫を、
高温でまだ柔かいときに取り除く洗滌効果を高めるため
に本発明ではこのステーションでプリント基板を洗滌す
るため搬送用ローラを弾力を持たせて保持し、振動装置
に接続するように配慮している。そのため振動装置はバ
ネに設置され、搬送用ローラはそのバネの中に保持され
ている。プリント基板を揺ることによって錫を穴ヤくほ
みから追い出すのに役立っている。
高温錫メツキ処理の前にプリント基板にフラックスを塗
布するときにも、このフラックスが穴の壁面又はくぼみ
を濡らすだけでなく、その中に残ってしまうと云う欠点
が生じる。このことはフラックスを溶融槽に持込むと云
うすでに述べた望ましくないことになる。この望ましく
ないフラックスの持込みを避けるため別の構成ではフラ
ックス塗布用ステーションで72ツクスを塗布する装置
の後にプリント基板用搬送路の上部及び下部に穴を自由
にする吹きつけを行うこの搬送路に向けたノズルを設置
するように配慮されている。ノズルとしては同じ形状の
ものが使用でき、このノズルによって加熱錫も吹き付け
られる。ノズルを経由して一つの噴出口゛でフラックス
が、また他の噴出口で空気が、錫を塗布するのと同じよ
うに、プリント基板にあてられる。この場合フラックス
も又た空気も加熱油で昇温されている。
ノズルを通過した錫は一般にプリント基板上で一様な膜
厚には塗布されない。膜#−j:膨張したり、でつばっ
たり等している。錫の被覆は一様でなくてはならない。
公知の方法ではプリント基板は波状に湧き出る加熱油を
通過する。このプリント基板は遮蔽板から形成されてい
るノズルによって圧力下で押し出される。プリント基板
がそばを通らなくても油の蒸気が発生している。この蒸
気は殆んど抑制できなくて、周囲に充満する。錫の塗布
を周囲にそのような負担をかけないで一様にするためと
同時に油を循環するのに本発明は他の構成で、次のこと
も考えに入れている。即ちプリント基板の移動方向で錫
を塗布するノズルの後に搬送路の上下に高温油を噴出す
るノズルと少こし温度の低い空気を噴出するノズルとを
設置していることである。ノズルを経由し220°の温
度域Klる油がプリント基板上に限られた放射範囲で噴
出させられる。この圧力は波状に噴出している油の圧力
より実質上高い。従って錫の塗布はより少ない油の体積
で一様化される。これはプリント基板の上面、下面とも
同じように実施される。最後によシ低温で吹き付ける空
気によって錫は冷され硬化する。最後にプリント基板を
保持する搬送用ローラは圧しても、錫の被膜に溝fそれ
に似たものを作らない。冷却空気の代りに冷却油を吹き
付けることもできる。
振動装置の中にノズルを設置すると有効である。その場
合、ノズルはプリント基板が通過するときのみ間欠的に
油及び(又は)空気を供給すべきである。こうす・れば
油をよけいにあふれ出したり、まわりに負担をかけたり
するのを避けることができる。油と空気を噴出するそれ
ぞれのノズルの対の代りに一対より多い対のノズルを設
置することもできる。
さらにフラックス塗布ステーションで錫被膜用と同じノ
ズル棒又はノズルを使用できることが云える。このノズ
ルを加熱するのは有益である。こうすると72ツクスは
硬化して本来の粘性を示す。
本装置はプリント基板の導線パターン又は差込み穴に電
子部品をハンダ付するためにも使用されることを説明す
る。これに対しては、ノズルがその長手方向の軸のより
で回転できると便利である。同じ目的に対して更に1つ
の実施形状が準備される。その形状では、ノズルを支柱
に固定し、このノズルをその垂直軸のかわりに施回でき
るようにして、しかもその施回用装置に接合しておく。
プリント基板の工学生産における最後に段階の一つは電
子部品の端末を導線パターンf差込み穴に電気的に結合
すること、謂るハンダ付にある。これに対し機械的なハ
ンダ付方法が知られている。現在使用されている方法は
移動ハンダ法と噴流ハンダ法である。前者の方法ではプ
リント基板は溶融ハンダの表面上で引きづる。
こうしてハンダは互にハンダ付けしない部分に接触し、
最終的にプリント基板の下面全体に接触する。後者の方
法では溶融ハンダがポンプによってノズルの中に圧入さ
れ、このノズルの噴出は溶融槽のバンズ面上に置かれて
いる。このノズルから溶融ハンダが波状に噴出し、溶融
槽の中で循環する。プリント基板はこのハンダの波の上
にプリント基板の下面を向けて導入される。互をハンダ
付する個所にハンダヲアたり、その個所はハンダ付され
る。さらに溶融槽の上でプリント基板の下面全体がハン
ダと接触する。
両ハンダ付方法ともプリント基板の下面はより全い面積
にわたって加熱ハンダを接触している。
従ってプリント基板とさらに電子部品も加熱され、熱負
荷をこうむることになる。敏感な電子部品にとって、こ
のことは大きな問題を引き起す。さらにこれ等公知の方
法では、溶融槽は溶融ハンダで占められた大きい自由表
面を有していることが一般的である。そこではフラック
スの残渣、汚物及び他の材料から、加熱蒸気fガスが生
じる。これ等の汚物は捕集するのは困難なため、この蒸
気が周囲を汚してしまう。
本発明によれば、片面または両面に電子部品(Bant
eilen )を差込んだプリント基板の導線パターン
と差込み穴に電子部分の端末をハンダ付けするための既
に説明した装置を用いなければならない。その場合溶融
ハンダはプリント基板のハンダ付すべき個所にのみつけ
なければならない。この課題はこの発明によって、液体
ハンダをプリント基板の下側へ吹きつけるという意外に
簡単な方法で解決される。溶融ハンダのこの吹きつけは
ハンダ付けされる箇所を通過する際周期的にプリント基
板下側に向けて行うのが好都合である。液体ハンダは噴
流ハンダ法の場合−搬送方向に見て−プリント基板の下
側に約1051接触し、移動ハンダ法の際にはプリント
基板下側の全長にわたって加熱ノ・ンダと接触するが、
この発明では接触は約1よしかならない。ハンダは8t
rahl  としてプリント基板の下側に当る。プリン
ト基板の搬送方向ではハンダは1目かまたは何■にもな
らない長さである。ハンダはプリント基板に当った後両
方向く分れ、プリント基板の下側を何回も流れない。
過剰量のハンダは下方へ滴下する。こうして接触は全体
で僅か約10■に限定される。その結果生じるプリント
基板と電子部品の熱負荷は極く僅かだから無視してよい
。このようにして敏感な電子部品も機械的にプリント基
板にハンダ付できる。本発明によればハンダはプリント
基板の下側へいろいろな角度で何箇所にも吹きつけるこ
とができる。このようにしてSMD(5urface 
mountecl divices )  用電子部品
も機械的にハンダ付けすることができる。その場合重要
なのは、全側面で基板に接触し、端部が部分的に金属に
なっている大型の電子部品である。本発明では線状に出
射されたハンダは正確にプリント基板または導線パター
ンと電子部品の金属処理部分との間の接触線に向けて噴
射される。こうしてハンダはそれが必要な所にのみ塗布
される。それ故、熱負荷は無視できるほど小さくなる。
噴射は機械的に容易な処置である。ハンダの量、時点、
継続時間、厚さ、角度等は正確に設定することができる
。こうしてプリント基板の全面を溶融ハンダと接触させ
る必要はなくなる。
こうして公知のハンダ付方法と比較して再供給されるハ
ンダの量は減少し、このハンダの加熱に必要なエネルギ
ー等は不要になり、槽の全表面の上の加熱ハンダは空気
と接触し、この広い表面上の蒸気、ガス等は周囲の空気
中にとけ込む。同様に、実施されたように、プリント基
板−P電子部品の熱負荷は下がる。
水平断面でこれ等の電子部品は一般に正方形又は長方形
である。電子部品はその辺がプリント基板の辺に平行に
走るように基板上に配置される。プリント基板ないしは
導線パターンと電子部品の金属処理しであるところの間
に生ずる接線に平行に溶融ハンダから出射するハンダの
放射状軌跡はこの接線に正確にあたる。そこで、部品の
金属処理部分は導線パターンにハンダ付される。しかし
ながら、SMD部品はプリント基板上に一定の角度で配
置されることも起る。
従って・・ンダの放射軌跡は接線に鋭角で交れる。
電子部品の金属処理部は導線パターンに点状で接合して
いるだけで無効な表面を形成してしまう。本発明による
ハンダ付方法は金属処理部分とプリント基板の間の接線
がプリント板の移動方向に対して鋭角をなして通過する
時でも全接線に泊った金属処理部分はこの接線を有する
導線パターンにノ・ンダ付されるように設計されている
。この課題に対する解決は本発明によると、溶融ハンダ
がプリント基板の移動方向に逆らって周期的に変わる角
度で基板の下側に噴出することで達成する。この場合そ
の角度は周期的に約−45°から約+45°″1での範
囲で変わらなくてはならない。この場合、基準の零度の
線はプリント基板の移動方向に対して90°になってい
る。この角度は毎分約5から20の揺れ周期で変化する
と有利である。垂直軸のまわりに往復運動しているその
ような吹付の軌跡でけプリント基板の主面に周期的にた
えず別な方向からハンダを吹付け、それKよって、電子
部品の金属処理した部分と導線パターンの間の接線に塗
布される。プリント基板の移動方向に対して鋭角を彦し
ていて延びる接線は吹付の軌跡の全長にわたり確実に合
致するようにしである。
かくして、金属処理部分と導線パターン間に所望のハン
ダ付が完全に行われる。
本発明を図面に示す実施形状の例で更に述べることにす
る。
第1図に一般的なプリント基板22を示す。
この基板は絶縁基板24とこの絶縁基板24上にのせた
銅導線パターン26からできている。
これ等は本発明に属さない手法によってもたらされたも
のである。銅導線パターン26に対しこ\に述べる高温
錫メツキ法で錫を塗布する。
一般には銅導線パターン26は第2図の拡大図に示すよ
うに絶縁基板24の上側及び下側にもはりついている。
差込み穴28は絶縁基板24を貫通している。第2図で
表わすように、差込み穴28の壁にも銅メッキがほどこ
されている。
このようなところKも本発明の高温錫メツキ法によって
錫を塗布することができる。差込み穴28の壁にハンダ
付の可能なスルオール接触面34が生ずる。その中に、
第3図の拡大図に示すように、電子部品36の端末38
が差込まれる。錫の塗布は後工程で行われる端末38の
ハンダ付を楽にする。第4図はプリント基板に高温錫メ
ッキを施す場合、この基板が通過する各ステーションを
模式的に示している。このステーションは一つ一つ述べ
れば、昇温ステーション40、フラックス塗布ステーシ
ョン42、本発明の事実上の主題を形成している高温錫
メッキと均膜処理ステーション44、洗滌ステーション
46と乾燥ステーション48となる。ステーション44
の両側には2本の支柱50があり、その上にはモータ5
2が設置されている。
第5図でけモータ52が回転軸54をまわしている。こ
の回転軸54は支柱50の中にあり、プロペラ56をま
わしている。回転軸54#i軸。
受58の上に置かれている。高温錫メツキ装置全体は溶
融槽60中にある。このメッキ装置は第5図で模式的に
示されている。溶融槽60は溶融錫であふれている。そ
こには錫が図示していない加熱装置で溶かされ、溶融状
態に保持されている。遮蔽板62が溶融槽60と上部を
仕切っている。この遮蔽板62は汚物の侵入を防止し、
事故が生じる危険性を低減している。遮蔽板62が々い
所では溶融槽60の中に錫の棒64が入り込んでいる。
この棒64はロープ66でつまされ、このローブ66は
滑車68のところから伸びている。重り70は錫の棒6
4の重量とバランスを保っている。こ\にけ示していな
い感知装置と位置装置によって錫の棒64は溶融槽60
中に沈んでいて、この溶融槽60をはソ満杯に保ってい
る。溶融槽60は上部に流出用管72を有し、この下方
に溜槽74がある。支柱50は下部が開口していて、そ
こには吸込みロアロがある。そこから、第5図に矢印で
示すように、溶融錫が溶融槽60から支柱50中のプロ
ペラ56によって上方に汲み上げられる。両支柱50は
配管78と80によって相互に連結されている。これ等
の配管78と80に溶融錫が図示しである矢印の向きで
入って来る。配管78と80からこの錫はノズル棒82
と84に達する。これ等の棒82と84は第5図に示す
ように、プリント基板の搬送路の上と下にある。同様に
この搬送路の上下に第6図に示した搬送用ローラ86が
ある。この装置Fi遮蔽板88によって上部を蔽断され
ている。
搬送路の下側には漏斗状底部90があり、その中央の一
番深い所には1個又はそれ以上の排出管92がある。こ
の排出管92を経由して過剰な錫が溶融槽に戻される。
第6図は同じステーション中にある本発明による振動装
置94を示している。この装置94はバネ96に取付け
である。ζ\に示していないアンバランスにする装置に
よってこの振動装置94は揺り動かされている。この揺
れはその装置94中にある搬送用ローラ86とこのロー
ラ86によって搬送されているプリント基板22の直接
伝えられ、こ\には錫メッキを均等な厚さにする装置も
ある。
第7図にノズル棒82と84の構造を示し、第8図に錫
と加熱油の循環路中の上記ノズル棒82.84の端部を
示す。ノズル棒82と84(第5図と第6図参照)はそ
れぞれ二つの噴出口98と100を保有している。噴出
口98によって錫が、又噴出口100によって加熱空気
が噴出する。円管102が二つのノズル棒82と84の
中を通過している。両ノズル棒は実質上それぞれ2個の
2分割ブロック104で作製されている。このブロック
に対向している内側には半円形の空間が作られている。
これ等2つの2分割ブロック104は円管102を保持
する支え106を有する。ボルト108は両2分割ブロ
ック104を留めている。内部に空間を設けている2分
割ブロック104は環状の隙間110を囲んでいる。こ
の隙間110によって加熱された錫が導入される。これ
に対し”C円管102i’j加熱した油112の循環路
の中にある。
環状の隙間110から加熱された錫が通路114に入り
込み、そこから噴出口98に行く。スライド弁116は
通路114にあり、このスライド弁116は駆動棒11
8につながっている。
この駆動棒118は図示していない電磁石に接続してい
る。ばね120は駆動棒118に取付けられ、スライド
弁116を閉じた位置で圧するように配置されている。
第8図により支柱50は内側の円柱管122とこの円柱
管122を包む外側の円柱管124によって形成されて
いる。内側の円柱管122と外側の円柱管124は支え
126によって相互に結合している。内側の円柱管12
2は高温錫の循環路の中に置かれていて、内側の円柱管
122と外側の円柱管124の間にある環状の隙間は加
熱油112の循環路の中に置かれている。記入しである
矢印の向きに高温錫が内側の円柱管122から環状の隙
間110に入シそこから供給路114に入り込む。この
供給路114にはスライド弁116が設置されている。
加熱油112は内側の円柱管122と外側の円柱管12
40間の環状の隙間から円管102に入る。
そこを経由してノズル棒82と84及び、それによって
加熱錫も装置全領域にわたり同一温度分布に保持される
第9図に従い、搬送用ローラ86は中空回転軸128と
なっている。この中空回転軸12Bは冷却用循環路とな
っている。
第6図は振動装置94とすでに述べた錫被膜を均等にす
る装置を模式的に示している。両装置においてはソ対向
して配置し、上下から搬送軌液に向けられている。ノズ
ル130と132が大切な点である。プリント基板22
の移動方向にはノズル132の前にノズル130が配置
されている。ノズル130は噴出口を移動方向とは幾分
逆向きに、ノズル130は噴出口を移動方向と同一方向
にや\偏れて配置している。
ノズル130により加熱した油又は空気を、またノズル
132によって冷却油又は空気を加圧して吹き付ける。
加熱油は大体220Cの温度にしてあり、冷却油は15
0℃〜160℃の温度にしである。加熱油で形成できる
錫のメッキを均質又は等厚にする。ノズル132から加
圧されて出る冷却油又はそのノズルから加圧して出る空
気で錫メッキが冷却され硬化する。このようにして搬送
用ローラ86で密着させて通過させ、錫の表面に溝を作
らないようKする。ノズルの数を図示している数4個に
限定することはない。より多く使用することもできるし
、まれにはより少なくして使用することもできる。
実施列の形状を一対以上のノズルから油を吹き付け、別
なノズルの対から空気を吹き付けるようにすることもで
きる。実施形状全体では、油を常時でなく、プリント基
板22が通過するときのみ吹き付けるべきである。これ
に対してノズルに行く導管中に、ff1Jえはプリント
基板22の搬送路中に置かれた検知器で制御する電磁パ
ルプを設けて置く。
第4図にフラックスを塗布するためのステーション42
が模式的に描かれている。第10図によるとこのステー
ションにはそれ用のノズル棒82と84があり、それら
は錫をコーティングするためにすでに記述したものと似
ている。
このノズル棒82と84にはフラックス用開口部154
と圧搾空気用開口部136がある。フラックスは円管1
02を通って来た加熱油112で昇温される。フラック
スの通過はスライド弁116で制御される。スライド弁
116が開いていればスラックスは圧力によって開口部
134から噴出し、プリント基板22の上側と下側を一
様にぬらす。プリント基板22の差込み穴28に出会え
ば、その穴28の壁面をぬらすだけで々く、その穴28
をフラックスで完全に満してしまう。第11図は差込み
穴28の図を示している。このように余分なフラックス
がステーション42と錫の溶解槽60に持込まれる。
これを避けるためにプリント基板22は開口部136か
ら出射された圧搾空気で吹き付けられる。差込み穴28
はこのようにし詰りかなくなる。
個々のステーションを記述したのでプリント基板22が
全体の装置を通り抜ける様子を記す。
プリント基板22は第4図に示した昇温ステーション、
スラックス塗布ステーション、錫メツキト均膜用ステー
ション、洗滌ステーション、乾燥ステーションを順次通
過する。スラックス塗布ステーション42は第10図に
示した。こ\ではプリント基板22の上面と下面にスラ
ックスが塗布される。差込み穴28に最初充分フラック
スを塗布し、開口部136から出る圧搾空気を吹き付け
る。
プリント基板22は錫メッキと均厚を行うステーション
44を密着した状態で通り抜ける。
この状態を第5.6.7及び8図に示す。溶融錫は溶融
槽60から支柱50の中に汲上げられる。この支柱50
から錫は重力の作用で一定の静圧を受は環状の隙間11
0に入る。プリント基板22の通過は検出器で検知され
、それによって開口部にあるスライド弁116が引き開
けられる。錫は噴出口98から飛び出し、プリント基板
22の両面にある銅導線パターンに耐着する。噴出口1
00から出た圧搾空気は賜メッキの最初の均厚と均質化
を行う。円管102を通過した高温油で錫及び圧搾空気
の温度を保持する。流出した錫は横及び後方に行き下方
にした\り落る。横に流出するのは第5図に示しである
傾斜による。又後方に流出するのは第7図に示した勾配
による。プリント基板22の搬送路は水平に延びている
のではなく%”P\上方に傾斜して延びている。流出し
た錫は漏斗状底部90にした\シ落ち、排出管92に入
りそこから再び溶融槽60にたどり着く。この溶融槽6
0中でフラックスの残渣と他の汚物が上部に浮遊してい
る。これ等の不要なものは流出管72に行き、そこから
溜槽74に入る。第5図に示したノズル棒82と84は
第6図の左側に書き込まれている。そこを通り抜けて、
プリント基板22は振動装置94に進む。この振動装置
94には記入していない装置によって振動が加わってい
るか又揺れが生じている。差込み穴28に侵入した錫は
この装置if 94によって除去される。加圧されノズ
ル130から噴出した高温の油により錫メッキは一様に
され、凸起した箇所やそれに似た箇所を取り去る。ノズ
ル152から噴出した冷い空気は錫の被膜を冷ます。こ
のようにして被膜は硬化し、以後の過程で搬送用ローラ
86により錫被膜にくほみヤ溝等が発生しない。2個の
ノズル150又は132の代りにもつと多くのノズルを
使用すること本できる。同様に一組のノズルを省略する
こともできる。
第12図から第16図を参照して、先に記述した装置を
使用して電子部品36をプリント基板22の導線パター
ン26と差込み穴28にどのようにしてハンダ付するか
を説明する。第12と13図はプリント基板22を示し
ている。
第12図によるとプリント基板22は模式的に描いた搬
送用装置140’z用いて書き込んである矢印の方向に
移動する。第13図は差込み穴142を示している。こ
の穴142に記入していない電子部品の端末38が通し
である。この電子部品はプリント基板22の上部にある
。下部には別の電子部品(SMD )36がある。この
部品36は金属製のキャップ144を有していて、この
キャップ144は電気的接続を保有している。2個のノ
ズル棒82.84はプリント基板22の搬送路の下側で
向い合わせにして配置されている。第13図に模式的に
記入した矢印に従い、溶融ハンダがノズル棒82,84
から放射状に噴出ていて、この放射ノ・ンダは差込み穴
142やキャップ144にあ念る。そこでハンダ接合1
46に作る。上に説明したような状1態でプリント基板
22が通り過ぎるときにのみにノズル@82.84から
ノ%ンダ付じたい個所にこの放射ハンダは周期的に噴射
される。
第14図に示した実施形状はハンダを溶融している溶融
槽60を示している。支柱50は溶r独漕60の中に浸
っている。モータ52はこの支柱50の上に立てかけで
ある。軸54によってこのモータ52はプロペラ56を
動かしている。このプロペラは流動しているハンダを支
柱50の中で上方に圧し上げている。遮蔽板62は溶融
槽60を上部に対して隔離している。ノーンダの上に小
さな点々で暗示しである、浮遊している汚物はオーバー
フロ用管72を介して溜槽74に排出する。ハンダ棒1
64はロープ66に吊るされている。このロープ66は
滑車68を通って、重り70に接続されている。消耗し
たハンダの量に応じて、ハンダ棒164は沈下し、下端
を溶かす。遮蔽板88は装置全体を上部に対して隔離し
ている。漏斗状底部90は滴シ落るハンダを受は集め、
ついで排出口92を介してこのハンダを溶融槽60にも
どす。
第15図によると両ノズル棒82,84は噴出開口部を
有する。この開口部から溶融状ノ・ンダが幅広い放射帯
状となって噴出する、スライド弁116は噴出開口部に
向う導管に突き出ていて、駆動棒118に取付けである
。バネ116はこのスライド弁116に圧力を加え閉鎖
位置にしている。環状の隙間110によって溶融ノ・ン
ダを導き、この環状の隙間110は支柱50につながっ
ている。ノズルの中心に円管112が通り。この円管1
12は高温の中間循環路102にあり、この中間循環路
102によって溶融状ハンダの温度が維持されている。
第15図から高温ハンダかたソ放射状になってプリント
基板22の下部とその下にある電子部品(SMD)56
の終端の間にできる接線にあたることがわかる。ハンダ
付146をする場合、ハンダはその接線に集まる。そこ
で記入していない個々の導線パターンの中の1つに電子
部品36の金属製キャップ144が接続する。
こうして今まで心配されてきた部品の熱負荷も問題なく
なってくる。第15図に示されている矢印に従って2個
のノズル棒82と84は、その長手方向の軸のまわりに
回転して2つの方向に向けることができる。従って放射
ハンダがプリント基板にあたる場合角度がついているこ
とになる。スライド弁116は2個のノズル棒82と8
4を別々な時刻に開放する。この操作は部品36の距離
が(搬送方向を向いて)2個のノズル棒82と84の間
の距離に対して以下のような関係になったとき実行され
る。その関係は両方のノズル棒82と84を同時に操作
した場合ハンダの放射距離が長ずざるとか命中角度が不
都合なときである。第15図の中央に示した大きな電子
部品36の代りに両端にある電子部品36をハンダ付す
る場合には、この関係は全くあてはまらなくなっている
第16図は再びプリント基板22fI:示している。こ
の基板22は模式的に描いた搬送装置140によって記
入した矢印の方向に移動する。
前に述べた第12図の図面に対応させて説明する。2個
の配管78.80はノズルを有していて、支柱50に留
め具150で固定されている。
この留め具150の溶融ハンダをノズルに入れ、その中
で高温フラックスを回転させるように設計される。溶融
ハンダと高温フラックスは支柱50から供給される。第
15図は唯々1個の部品56を示しているが、そのかど
はプリント基板22の移動方向に対して90°偏いた角
度になっている。動作中には、支柱50と支柱に固定さ
れた配管78.80はノズル棒と−共に模式的に示した
垂直軸148のまわりに揺られる。
このために図示していない機械装置が支柱50に接続さ
れている。この装置が支柱50を垂直軸148のまわり
に正負のいづれの方向でもそれぞれ最大的45°までふ
やす。このゆれ運動は1分間に約5〜12回の頻度を行
われる。放射するハンダは部品36の金属処理面と導線
パターンの間の接線にいろいろな角度であたり、ある−
瞬では並行になる。それ故この接線は放射するハンダの
全長で受けとめられ、完全にノ・ンダ付される。接線の
外にあたったノ\ンダはした\シ落るか又はプリント基
板22が更に移動したとき振い落される。
【図面の簡単な説明】
第1図はプリント基板の斜視図である。第2図は第1図
でサークル■の領域内にあるプリント基板の部分断面図
である。第3図は電子部品を差込みハンダ付した第2図
に似た図面である。 第4図はプリント基板の各種処理ステーションを有する
高温錫メツキ設備の単純化した斜視図である。第5図は
本発明による装置で部分断面図にした側面図である。第
6図は第5図の■−■線から見た部分断面図にした側面
図である。 第7図はプリント基板の搬送路の上下に設けた2個の線
状ノズルの拡大断面図である。第8図は第7図の■−■
線から見た部分断面図にした部分側面図である。第9図
は冷却剤の通路を備えた搬送用ローラの部分図である。 第10図はフラックスを塗布するステーションの単純化
した模式図である。第11図は第10図に示したステー
ションを通過した後のプリント基板の拡大断面図である
。第12図は電子部品をハンダ付する装置の単純化した
模式図である。第13図は第12図のxu+ −xm線
から見た模式側面図で一部断面図となっている。第14
図は第12図のxv−XF/線に沿った側面図で、第1
2図中に記入していない部分も−共にして描かれている
。第15図は第14図でxv −xv線に沿った拡大断
面図である。第16図は支柱を揺ることのできる第12
図に似た図面である。

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)昇温ステーションとフラックス塗布ステーション
    と加熱錫メッキステーションと洗滌ステーションと乾燥
    ステーションとを有し、搬送通路の上部及び下部に水平
    に設置しプリント基板を保持する搬送用ローラと上記加
    熱錫メッキステーションにある溶融錫を入れるための溶
    融槽と錫を銅導線パターンに塗布するための1個以上の
    ノズルと、上記溶融槽及び上記ノズル間の導管と、錫を
    上記溶融槽から上記導管を経由してノズルに供給するポ
    ンプと上記溶融槽の錫を加熱する装置とを有し、上記導
    管は上記ノズルの平面を経由して上方に出て行くプリン
    ト基板の連続加熱錫メッキ装置において、支柱(50)
    を溶融槽(60)中の搬送路の両側に設置し、この支柱
    (50)の下部開放端を上記溶融槽(60)の中に深く
    浸し、上記支柱(50)の上端をプリント基板(22)
    の該搬送路の上部に置き、ノズル(82、84)を該搬
    送路の上部及び下部の両側に設置し、且つ該搬送路に向
    け、この搬送路の平面の位置でノズル(82、84)の
    導入口を支柱(50)に接合していることを特徴とする
    プリント基板の連続加熱錫メッキ装置。
  2. (2)ノズル(82、84)が搬送路の全域にわたつて
    流出するノズル棒として形成され、このノズル棒は中心
    に円管(102)そしてこの円管を取り囲んで環状の隙
    間(110)を有し、支柱(50)を同心円状に取り囲
    む2本の円柱管(122、124)を有し、内側の円柱
    管(122)は下端を開放し、溶融槽(60)に浸し、
    上記環状の隙間(110)を上記内側の円柱管(122
    )に接続し、他方これ等両円柱管(122、124)の
    間にある空間は加熱油溜の導入口に接続し、他端で中心
    の上記円柱管(102)に接合していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の連続加熱錫メッキ装置
  3. (3)ノズル(82、84)はプリント基板(22)の
    移動方向で錫用噴出口(98)の下方に加熱空気の噴出
    口(100)を保有することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  4. (4)ノズル(82、84)は錫用噴出口(98)に導
    く供給路(114)にスライド弁(116)を保有し、
    このスライド弁(116)はバネ(120)の力で供給
    路(114)を閉じる位置にし、電磁弁により閉じてい
    る位置から開放の位置に滑動させることができることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項までのいづ
    れか1項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  5. (5)ノズル(82、84)は2個の2分割ブロック(
    104)を有し、この2分割ブロック(104)はボル
    ト(108)で保持され、対向面に環状の隙間(110
    )を残していることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    から第4項までのいづれか1項に記載の連続加熱錫メッ
    キ装置。
  6. (6)ノズル(82、84)はこのノズルの長手方向の
    軸のまわりに調整できることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項から第5項までのいづれか1項に記載の連続加
    熱錫メッキ装置。
  7. (7)ノズル(82、84)はその長手方向で複数の断
    面(B、A、B)に分割されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項から第5項までのいづれか1項に記
    載の連続加熱錫メッキ装置。
  8. (8)ノズル(82、84)は中央の広い領域(A)と
    2つの外側の狭い領域(B)に分割され、錫の通過を制
    御するスライド弁(116)と各領域に対する加熱空気
    の制御が独立に操作できることを特徴とする特許請求の
    範囲第7項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  9. (9)プリント基板(22)の搬送用ローラ(86)は
    中空回転軸(128)を有し、冷却剤の循環路中にその
    回転軸(128)を設置していることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項から第8項までのうちのいづれか1項
    に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  10. (10)搬送用ローラ(86)とノズル(82、84)
    はプリント基板(22)の搬送路に垂直な向きで水平か
    らの傾斜を調整できることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項から第9項までのうちのいづれか1項に記載の連
    続加熱錫メッキ装置。
  11. (11)搬送用ローラ(86)はプリント基板(22)
    の搬送路に沿つてわづかな傾斜になるように設置されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第10
    項までのうちいづれか1項に記載の連続加熱錫メッキ装
    置。
  12. (12)支柱(50)は溶融槽(60)の中に保持され
    、そしてノズル(82、84)はその支柱(50)の間
    に保持され、上記ノズル(82、84)の下部に傾斜し
    た底部(90)が設置され、その底部(90)の最も深
    い個所から上記溶融槽(60)の中に排出管(92)が
    通り、搬送路の上部の空間及び上記溶融槽(60)の各
    々を遮蔽板(88と62)で仕切つていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項から第11項までのうちいづ
    れか1項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  13. (13)底部(90)は漏斗状に形成されていて、中央
    に最も深い場所を有することを特徴とする第12項に記
    載の連続加熱錫メッキ装置。
  14. (14)各支柱(50)の上部に電動モータ(52)を
    設置し、各支柱(50)中に1本の回転軸(54)が置
    かれ、この回転軸(54)各々の上端を上記電動モータ
    (52)に結合し、この回転軸(54)の各々の下端に
    プロペラ(56)を取付けてあることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項から第13項に記載の連続加熱錫メッ
    キ装置。
  15. (15)錫の棒(64)を上方に移動できるように吊し
    、この錫の棒(64)の下端を溶融槽(60)に浸して
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第14
    項までのいづれか1項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  16. (16)プリント基板(22)の洗滌ステーション(4
    6)では搬送用ローラ(86)が強力性をもたせて吊さ
    れていて、振動装置(94)に接続されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項から第15項までのいづ
    れか1項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  17. (17)振動装置(94)はバネ(96)に設置され、
    搬送用ローラ(86)はその振動装置(94)の中に保
    持されることを特徴とする特許請求の範囲第16項に記
    載の連続加熱錫メッキ装置。
  18. (18)フラックス塗布ステーション(42)の中でフ
    ラックス塗布装置の後にプリント基板(22)の搬送路
    の上下でこの搬送路に向けて上記プリント基板(22)
    の差込み穴(28)の中の通りを良くする吹き付をする
    ノズル(136)を設置していることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項から第17項までのいづれか1項に記
    載の連続加熱錫メッキ装置。
  19. (19)搬送路の上下に錫塗布用ノズル(82、84)
    の後にプリント基板(22)の移動方向に向けて加熱油
    を吹き付けるノズル(130)とより低い温度の空気を
    吹き付けるノズル(132)が設置されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項から第18項に記載の連
    続加熱錫メッキ装置。
  20. (20)ノズル(130、132)は振動装置の中に設
    置されていることを特徴とする特許請求の範囲第19項
    に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  21. (21)ノズル(130、132)にプリント基板(2
    2)が通過するときのみ間欠的に油及び(又は)空気を
    供給することを特徴とする特許請求の範囲第19項又は
    第20項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  22. (22)一対のノズル(130及び(又は)132)よ
    りも多数の対のノズルを設置してあることを特徴とする
    特許請求の範囲第19項から第21項までのいづれか1
    項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  23. (23)フラックス塗布スーテシヨン(42)でフラッ
    クス用噴出口(134)と空気用噴出口(136)を有
    するノズル(82、84)を設置し、これ等のノズル(
    82、84)を加熱していることを特徴とする特許請求
    の範囲第22項に記載の連続加熱錫メッキ装置。
  24. (24)ノズル(82、84)はそれ等の長手方向の軸
    のまわりで回転できることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項から第23項までのいづれか1項に記載の連続加
    熱錫メッキ装置。
  25. (25)支柱(50)はその垂直軸のまわりに施回でき
    、しかも施回装置に接合されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項から第24項までのいづれか、項に
    記載の連続加熱錫メッキ装置。
  26. (26)ハンダが溶融槽に溶解され、その溶融槽の上に
    プリント基板が導かれ、溶融ハンダが端末をハンダ付す
    るときプリント基板の下面に接触させていて、電子部品
    を片面又は両面に差込んであるプリント基板の導線パタ
    ーン及び差込み穴に電子部品の端末をハンダ付けする方
    法において、溶融ハンダがプリント基板の下面に対して
    噴出していることを特徴とするハンダ付方法。
  27. (27)溶融ハンダはハンダ付けしたい個所が通過する
    ときに周期的にプリント基板の下側に噴出することを特
    徴とする特許請求の範囲第 26項に記載のハンダ付方法。
  28. (28)溶融ハンダはいろいろな角度でプリント基板の
    下側に噴出することを特徴とする特許請求の範囲第26
    項又は第27項に記載のハンダ付方法。
  29. (29)溶融ハンダがプリント基板の移動方向の逆向き
    で周期的に変わる角度を保つてプリント基板の下側に噴
    出することを特徴とする特許請求の範囲第26項から第
    28項までのいづれか1項に記載のハンダ付方法。
  30. (30)上記角度が約−45°から約+45°の範囲で
    周期的に変わり、零度の線がプリント基板の移動方向に
    対して90°に向いていることを特徴とする特許請求の
    範囲第29項に記載のハンダ付方法。
  31. (31)上記角度は毎分間5から20回の揺れ周期で変
    わることを特徴とする特許請求の範囲第29項又は第3
    0項に記載のハンダ付方法。
JP61240224A 1985-10-11 1986-10-11 プリント基板の加熱錫メツキ装置とプリント基板の導線パタ−ンと差込み穴に電子部品の端末をハンダ付けする方法 Pending JPS6298692A (ja)

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