JPS6380961A - はんだ付け装置 - 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、特にノズルから噴流
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するとともに、十分
なはんだ付着量が得られるようにしたものに関する。

従来の技術 噴流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、プリント基板に搭載した電子部品
のリードとプリント板上に形成した回路配線パターンの
はんだ付けランドとのはんだ付けに広く使用されている
。

この噴流はんだ’ＡＷは、例えば第５図に示すように、
はんだ槽１に金属製のノズル２を設け、ボンブ３により
導入通路４から上記ノズル２に溶融はんだを噴出し、さ
らにウェーブフォーマ５．６を設けて搬送されてくるプ
リント板ａに熔融はんだを適切な形状で接触させている
。

このようなはんだ付け装置でプリント板のはんだ付けラ
ンドに電子部品のリードをはんだ付けすると、種々のは
んだ付け不良を生じることがある。

例えばはんだ付着量過剰が原因でリード間にはんだブリ
ッジが生じたり、リードにはんだのつららが生じ、ある
いはこれとは逆にはんだ付着量不足が原因でフィレット
の高さや形状が不適切に成ったり、フィレット肉盛りが
薄過ぎて穴があきリード孔に通じる貫通孔ができる等の
不良を生じることがある。このようなはんだ付け不良が
大量生産工程で生じることは品質及び生産能率の点で問
題であるので、これを如何に少なくするかが重要な課題
になっている。

これを解決するために、例えばはんだブリッジの発生数
を低減するために、例えば実開昭５０−３６８３８号公
報には、第６図に示す形状のウェーブフォーマ（追波板
）７．８をノズル９と連結させ、これらのウェーブフォ
ーマ７．８の傾斜角を変化させることによりプリント板
すが溶融はんだから離脱する位置における溶融はんだの
速度を自在に調整することを提案している。

このような考え方は、他の文献においても取り上げられ
ており、例えばＴ、Ｄｉｘｏｎ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　
Ｃｏｎｔ−ｒｏｔｓ　５ｔｅｐ　Ｉｎｔｏ　Ｗａｖｅ　
Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ　５２／ＥｌｅｃｔｒｏｎＲ＆Ｐ：
Ａｕｇｕｓｔ　１９８５／　５５　Ｐｒｏｃ、　Ｔｅｃ
ｈ、　Ｐｒｏｇｒａｍ　ＮａｔｌＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐ
ａｃｋａｇ、Ｐｒｏｄ　Ｃｏｎｆ　１９８１−Ｖｏｌ、
１）は、第７図に示すように、プリント板Ｃの搬送方向
の前方側のウェーブ（噴流）１０の速度をこのプリント
板Ｃの搬送速度（コンベア速度）と等しくして、プリン
ト板がウェーブからほぼ垂直に離れるような最適条件に
調整し、かつ該ウェーブを小さな傾斜角で十分に長くす
ることによりプリント板のはんだ付け箇所を保温する効
果でプリフジやつららの発生を低減できると述べている
。

しかしながら、電子部品、特にＬＳＩやコネクタ類等の
プリント板に対する搭載密度が高度化することより、１
．７８〜２ｆｌピンチの多ピンのリードを連ねた最新の
電子部品はんだ付けにおいては、第７図に示すような装
置でウェーブの流速を調整するだけではブリフジの発生
を低減することが困難である。その理由の一つは、プリ
ント板がコンベアにより搬送されてその先端から順次溶
融はんだに接触し、ついで同様に先端側から順次離反す
るため、プリント板の溶融はんだに接触した部分としな
い部分で温度差が生じ、この接触が同時に行われたとし
てもプリント板に温度分布が生じ、これによりプリント
板に図示上方凹状の反りが生じ、この反りはプリント板
の固定方法にもよって異なるが、−様な反り形状にする
ことは極めて困難であるからである。

すなわち、プリント板は搬送されながら溶融はんだとの
接触を常に保持しなければならないため、その搬送中に
多少の変動があることから安全を見込んで少なくとも板
厚の１７３が溶融はんだに浸漬されていなければならな
いが、このようにすると第７図に示すようにプリント板
の浸漬により押し潰されたウェーブ表面の溶融はんだ１
１は搬送方向の前方に押し出され、この結果ウェーブの
前方の流速は増加し、この増加はプリント板の反りの程
度により変わり、結局プリント板の搬送速度と溶融はん
だの流通速度が一様にならず、プリント板が溶融はんだ
から離反する際にブリッジを生じ易いと考えられる。こ
れはリード間のピッチが微小化するにつれて一層生じ易
くなる。

これを解決するために、第８図に示すように、プリント
板ｄの搬送方向に対して溶融はんだを完全に逆流させ、
プリント板を向流接触させる装置についても以前に提案
（特許出願中）したが、この装置ではプリント板の最大
の反り量に応じて搬送方向に排出される溶融はんだによ
って生じる搬送方向前方の流速よりも、プリント板の溶
融はんだからの離反点における溶融はんだの逆流速度を
大きくするようにノズル１２とウェーブフォーマ１３を
形成すると、上記したリードピッチの小さいものに対し
てもブリッジの発生数を著しく少なくすることができる
ことを見出した。

しかしながら、この溶融はんだの逆流はプリント板搬送
方向と逆方向に設けたウェーブフォーマ１３によっても
たらされ、その流速はウェーブフォーマ１３の先端の高
さを変え重力を利用して変えるか、溶融はんだを噴出さ
せるポンプの回転数を制御して調整するしか方法がない
。

ところが、上記の溶融はんだの逆流速度を大きくしては
んだブリフジの発生を少なくすると、この速度が過度に
なったときにはんだ付着量不足現象が生じる。また、コ
ンベアの搬送角度を任意に変更したいとの生産上の要求
に対して、この流速制御のみでは波高の調整に問題が生
じる。例えば、上記の問題を発生するのみならず、プリ
ント板に搭載される電子部品は多種多様であり、過度に
コンベアを傾斜させると部品を倒してしまうことがあり
、コンベアの搬送角度を小さくしなければならない場合
があり、これは波高を高める手段を必要とする。これら
の波高とはんだ付着量の条件を満足させるためには上記
溶融はんだの逆流速度を適正範囲に調整する必要がある
。

例えばウェーブフォーマ１３を傾斜し過ぎて溶融はんだ
の速度を増した場合、あるいはポンプ回転数を小さくし
て溶融はんだ速度を小さくし過ぎると、プリント板が最
初に接触する溶融はんだの波高は小さくなりプリント仮
に搭載されたリードがこれに当たることがあり、一方こ
のウェーブフォーマ１３の傾斜角を大きくしてポンプの
出力を増して溶融はんだの逆流速度を増すと、これが過
度になったときは今度は波が荒れて却ってブリフジを生
じ易くする。そこで、ウェーブフォーマ１３の傾斜角、
ポンプの出力をあまり変えないで、第８図に示すように
、コンベア角度７度で搬送されたプリント板を溶融はん
だに浸漬したとして、その入口の波の高さり、を一定と
すると、プリント板の溶融はんだから離反する側のウェ
ーブフォーマ１３の上部との間隙Ｌ２が定まるが、一般
にリードの突出長さとプリント板の反り量等を考慮する
と、上記の波高Ｌ１、間隙Ｌ２の値は少なくとも１ＯＮ
を必要とする。この状態で、プリント板に搭載する電子
部品が倒れ易く、コンベアの搬送角度を４度にしなけれ
ばならないとすると、プリント板の溶融はんだに浸漬す
る入口の波の高さＬｌは上記のコンベア搬送角度７度の
場合とほとんど変わらないが、その溶融はんだと離反す
る側の間隙はＬ２からし、と小さくなり、その高さが低
（なるので、今度はリードがこれに当たることがある。

これを回避しようとしてウェーブフォーマ１３の上側の
位置を低くすることも考えられるが、このようにすると
プリント板が搬送されることにより前側に押し潰され、
溶融はんだの順流方向の流速が高まり、溶融はんだを逆
流させてブリッジの発生を少なくしようとする上記のメ
リットを相殺することになる。これを解決するためには
、ウェーブフォーマ１３の下側流通路の長さを大きくす
ることも考えられるが、これははんだ槽を大型すること
になり経済上のデメリットになる。

発明が解決しようとする問題点 以上説明したように、従来のはんだ付け装置はプリント
板が溶融はんだに順流接触するためブリフジを生じ易く
、これをプリント板が溶融はんだに向流接触するように
改良したはんだ付け装置も提案したが、これについては
溶融はんだの流速を大きくするとブリッジの発生は減少
するが、はんだ付着不足やプリント板のリードがその搬
送中にウェーブフォーマ部材に当たるという幾何学的問
題があり、これらを調和する工夫が望まれていた。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、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流させ
る噴流ノズルに該溶融はんだを上記被はんだ付け体の移
動方向と逆方向に流通させて該被はんだ付け体に接触さ
せるウェーブフォーマを設け、該被はんだ付け体が最初
に接触する溶融はんだの該ウェーブフォーマ位置に溶融
はんだ噴出口を設け、該溶融はんだ噴出口から溶融はん
だを噴出させて上記噴流ノズルから噴流され上記ウェー
ブフォーマに流通された溶融はんだと合流させる溶融は
んだ波形成機構を有す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。

作用 プリント板が溶融はんだと最初に向流接触するウェーブ
フォーマ位置に溶融はんだをさらに噴出させたので、こ
の部分の溶融はんだの波の高さを大きくでき、これによ
りプリント板のリードの溶融はんだに対する十分な浸漬
を行うことができ、なおかつ溶融はんだの逆流速度を大
きくできる。

次に本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて
説明する。

２１ははんだ槽で、このはんだ槽２１には溶融はんだ導
入通路２２が設けられ、さらにこれにノズル２３が連通
して設けられ、ここからはんだ槽２１に収容した溶融は
んだが回転翼を有するポンプ２４により噴出される。上
記ノズル２３は縦断面が末拡がりで横断面が矩形に形成
され、その上端に噴流口を有する湾曲部２３ａが形成さ
れている。その湾曲部２３ａの下側にウェーブフォーマ
下部材２５ａがその湾曲面に連続して設けられて先端が
やや上向き平板に形成され、上記湾曲部の上側にウェー
ブフォーマ上部材２５ｂがほぼ水平にかつその先端が上
記湾曲部２３ａの下面の湾曲途中位置に対応して設けら
れ、さらにこのウェーブフォーマ上部材２５ｂの両側に
は側壁板２５ｃが上記ウェーブフォーマ下部材２５ａに
沿って立設され溶融はんだ流通路の壁部を形成している
。図示省略したが側壁板２５ｃの反対側にも同様な側壁
板が設けられている。このようにしてウェーブフォーマ
下部材２５８１ウエーブフオーマ上部材２５ｂ１両側壁
板によりウェーブフォーマ２５が形成される。

また、上記ノズル２３の後側にはバイパス通路２６が形
成され、その先端は上記ウェーブフォーマ下部材２５ａ
の先端部に形成された開口部２６ａに連通している。こ
のパイブス通路には進退自在の流量調節弁２７が設けら
れている。

このような構成において、はんだ槽２１に収容された溶
融はんだはポンプ２４によりノズル２３から噴出される
とともに、バイパス通路２６を通って開口部２６ａから
も噴出される。この状態ではノズル２３から噴出された
溶融はんだは、第１図想像線で示すように、ウェーブフ
ォーマ２５を後方に向かって流れ、その先端部で上記開
口部２６ａから噴出される溶融はんだと合流し、ここで
盛り上げられてからはんだ槽２１に流れ落ちる。この状
態でプリント板ｅを搬入し、はんだ付けすると、プリン
ト板ｅが最初に接触する溶融はんだの波高は高く形成さ
れているので、プリント板ｅに搭載された部品のリード
も溶融はんだに十分深く浸漬され、一方溶融はんだはプ
リント板とは逆方向に流れているので、この流れをプリ
ント板ｅが溶融はんだを押し潰そうとする圧力に拮抗す
るような速度にすると、プリント板ｅを溶融はんだから
両者の速度差を小さくして離反させることができる。こ
の場合、ポンプ２４の出力を上げて溶融はんだの流速を
太き（したときに、ウェーブフォーマ２５の先端部のプ
リント板と接触する部分の波高が小さくなったときは流
量調整弁１７により流量を多くすれば溶融はんだの速度
とは独立にその波高を定めることができる。

この第１図の装置の具体例についてポンプ２４の出力を
変えて溶融はんだ流速を変えたときの開口部２６ａの位
置での波高の値を測定し、その結果をこの開口部を閉塞
した状態の装置を比較例として用いた同様な測定結果と
ともに第２図に示す。また、同じ装置を用いて溶融はん
だ速度とはんだ付着量との関係を測定するとともに、は
んだ過剰が原因のブリッジ及びつららの発生数及びはん
だ不足が原因のフィレットの穴あき数を測定し、その結
果を第５図に示す従来の装置（比較例１）及びこの装置
の前側ウェーブフォーマを後側のウェーブフォーマと同
じにし、ノズル口に対してハの字型のウェーブフォーマ
を備えた装置（比較例２）を用いた比較例とともに第３
図に示す。なお、具体的測定条件は次のとおりである。

はんだ付け装置　■タムラ製作所製自動はんだ付け装置 コンベア速度　　３　ｍ／ｍｉｎ コンベア傾斜角　４度 フラックス　　　ソルダーライトＦ−２００Ｖタムラ化
研■製 プリヒート温度　９０℃（プリント板はんだ付け面温度
） はんだ付け温度　２４０℃ 試験用プリント板　テレビ用基板 テレビ用基板（大きさ３５０　ｎｘ２’７ｏ　１１１１
はんだ付けポイント数２０００） 溶融はんだ速度　　溶融はんだとの離反位置これらの試
験の結果、第２図かられかるように本実施例の装置は溶
融はんだをウェーブフォーマ先端部で噴出させたので、
これを噴出させないものに比べて波高が溶融はんだの各
速度ともほぼ一様に高くなっている。また第３図かられ
かるように本実施例の装置でははんだ流速が１０〜２０
ｃＩｌ／秒のときは、ブリッジ、つらら、穴あき発生数
が少ないが、比較例ではブリッジ、穴あき数がいずれも
多い、なお、溶融はんだ速度が１０〜２０ｃｍ／秒のと
きは、第３図からウェーブフォーマの開口部を閉塞して
溶融はんだをここから噴出させなかったものは、溶融は
んだの波高が１００以下であり、これは第８図で説明し
たような問題がおこる。

上記はノズル２３から噴出させる溶融はんだとウェーブ
フォーマ２５の開口部２６ａから噴出させる溶融はんだ
はいずれも同じポンプ２４で作動されたが、第４図に示
すように、はんだ槽２１に２つの溶融はんだ導入通路３
２．３２°を設け、導入通路３２には上記と同様にノズ
ル２３、ウェーブフォーマ２５を設けてポンプ３４で溶
融はんだを噴出させて流し、導入通路３２′　にはノズ
ル３３を設け、上記ウェーブフォーマ２５に設けた開口
部２６ａに連通させてポンプ３４′　により溶融はんだ
を噴出させても良い、このようにすると、溶融はんだの
流速とウェーブフォーマ先端部での波の高さをポンプの
出力の調節により独立に制御できる。

なお、図示省略したが、第１図に示す装置においてノズ
ル２３の底部に例えばメツシュの整波板を設け、その上
部に上記バイパス通路２６を設けるようにしても良い。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、例えばプリント板
が溶融はんだに最初に向流接触するウェーブフォーマ位
置にさらに溶融はんだを噴出させたので、プリント板の
搬送方向に対する溶融はんだの逆流速度を適切に制御す
ることによりはんだ過剰が原因で起こるはんだブリフジ
、つららの発生を抑制することができるとともに、この
速度制御によって生じるはんだ不足が原因で起こるフィ
レットの穴あきはウェーブフォーマのプリント板が最初
に接触する溶融はんだの波の高さを高くすることにより
防止することができる。しかも、従来の装置或いは先に
提案した装置のようにプリント板の搬送角度、その搭載
部品のリードとウェーブフォーマの形状との幾何学的制
約条件に患わされることなく、上記のはんだ付け不良を
少なくできる条件を選択できる。このようにしてはんだ
付け性能の良い、生産能率の優れたはんだ付け装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置の要部の断面図、第２
図はその一効果の測定結果を示すグラフ、第３図はその
他の効果の測定結果を示すグラフ、第４図は他の実施例
の装置の要部の断面図、第５図は従来のはんだ付け装置
の要部を示す断面図、第６図はその第２の例の装置の要
部の断面説明図、第７図はさらに第３の例の装置の要部
の断面説明図、第８図は先に提案した装置の要部の断面
説明図である。 図中、２３はノズル、２５はウェーブフォーマ、２６ａ
は溶融はんだ噴出口としての開口部、２４．３４．３４
゛はポンプ、２７は流量制御弁である。 昭和６１年０９月２２日 特許出願人　　株式会社日立製作所 タムラ化研株式会社 株式会社タムラ製作所 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）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
   融はんだを噴流させる噴流ノズルに該溶融はんだを上記
   被はんだ付け体の移動方向と逆方向に流通させて該被は
   んだ付け体に接触させるウェーブフォーマを設け、該被
   はんだ付け体が最初に接触する溶融はんだの該ウェーブ
   フォーマ位置に溶融はんだ噴出口を設け、該溶融はんだ
   噴出口から溶融はんだを噴出させて上記噴流ノズルから
   噴流され上記ウェーブフォーマに流通された溶融はんだ
   と合流させる溶融はんだ波形成機構を有することを特徴
   とするはんだ付け装置。
2. （２）噴流ノズルと溶融はんだ噴出口から噴出させる溶
   融はんだはそれぞれ異なる動力源により噴出圧が得られ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のはんだ
   付け装置。
3. （３）溶融はんだ噴出口から噴出される溶融はんだの噴
   出量を可変自在の流量制御手段を設けることにより制御
   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
   記載のはんだ付け装置。