JPWO2006118138A1 - プリント基板の多機能型はんだ付け装置およびはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

従来、セル方式ではんだ付けを行う場合、プリント基板や電子部品の種類が異なる度に、噴流はんだ槽を入れ替えるとともに、搬送状態も変えなければならなかった。しかしながら噴流はんだ槽を入れ替えるときに溶融はんだがこぼれ落ちて非常に危険となる。本発明は、二箇所に噴流口を有する噴流はんだ槽に、それぞれのはんだ付け方式に適した噴流ノズルを設置し、また搬送状態も適宜変えられる多機能型はんだ付け装置である。

Description

本発明は、各種のプリント基板を１つの装置ではんだ付けできる多機能型はんだ付け装置および多機能型はんだ付け装置で各種のプリント基板をはんだ付けする方法に関する。

電子機器には、プリント基板が組み込まれており、プリント基板は電子機器によって多種多様のものがある。プリント基板の種類としては、片面配線基板、両面配線基板、多層基板があり、片面基板はテレビ、ステレオ等の家電製品に使われ、両面配線基板はビデオカメラ、ファクシミリ等に使われ、多層基板はパソコン、NC用機器、通信機等に使われている。そしてこれらプリント基板に搭載された電子部品は、電子部品のリードをプリント基板のランドにはんだで接合することにより導通をとるようになっている。

一般に、家電製品には線状の短いリードを有するディスクリート部品が多く使われているが、該ディスクリート部品をプリント基板にはんだ付けするには、一次噴流ノズルと二次噴流ノズルの複数の噴流ノズルを有する噴流はんだ槽（以下、複噴流はんだ槽という）が設置された自動はんだ付け装置（以下、複噴流はんだ付け装置という）ではんだ付けを行う。この複噴流はんだ付け装置には、フラクサー、プリヒーター、複噴流はんだ槽、冷却機等の処理装置が設置されており、これらの処理装置上に搬送装置が設置されている。複噴流はんだ付け装置でのプリント基板のはんだ付けは、搬送装置でプリント基板を搬送しながらフラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、複噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却を行うことによりなされる。（特許文献１）
複噴流はんだ付け装置に設置された複噴流はんだ槽には、一次噴流ノズルと二次噴流ノズルが配置されており、一次噴流ノズルからは溶融はんだが荒れた状態で噴流していて、二次噴流ノズルからは溶融はんだが穏やかな状態で噴流している。つまりプリント基板ではスルーホールや表面実装部品の隅部には溶融はんだが侵入しにくいため、先ず一次噴流ノズルから噴流する荒れた状態の溶融はんだで侵入しにくいはんだ付け部に溶融はんだを侵入させる。しかしながら溶融はんだを荒れた状態にしてはんだ付けを行うと、ディスクリート部品のリードの先端にツララが形成されたり、隣接したはんだ付け部間にはんだが跨って付着するというブリッジが形成されたりする。そこでこれらツララやブリッジを二次噴流ノズルから噴流する穏やかな状態の溶融はんだで修正する。

複噴流はんだ付け装置において、プリント基板は一次噴流ノズルと二次噴流ノズルから噴流する溶融はんだに順次接触させてはんだ付けするものであるが、このときプリント基板を水平にして搬送すると、はんだ付け部に付着するはんだの量が多くなりすぎてブリッジを形成してしまう。しかしながらプリント基板をプリント基板の進行方向に対して傾斜、即ち二次噴流ノズル側が一次噴流ノズル側よりも高くなるような傾斜を付して搬送すると、はんだの付着量が減り、3〜5度の傾斜で適量の付着となる。

また一次噴流ノズルや二次噴流ノズルから噴流する高さは約10ｍｍであり、この高さはプリント基板と噴流ノズルの上部との間隔である。そのためプリント基板に搭載するディスクリート部品のリードの長さが10ｍｍ以上であると、リードが噴流ノズルの上部に当たってしまうが、一般に家電製品のプリント基板に搭載するディスクリート部品のリードは10ｍｍ以下のものであり、リードが噴流ノズルに当たることはない。

しかしながら放送機器やシステム機器のような特殊な電子機器では、一般の電子機器に使用されない専用のディスクリート部品が使用される。この専用のディスクリート部品はどのようなプリント基板にも搭載可能なようにリードが長めとなっている。従って、この長いリードのディスクリート部品が搭載されたプリント基板を複噴流はんだ付け装置ではんだ付けすると、リードが噴流ノズルに当たってリードを曲げてしまったり、或いはリードの持ち上がりでディスクリート部品がプリント基板の表面から脱落したりする。そこで長いリードのディスクリート部品を搭載したプリント基板では、面フローはんだ槽が設置されたはんだ付け装置（以下面フローはんだ付け装置という）ではんだ付けを行っている。

面フローはんだ付け装置に設置する面フローはんだ槽とは、はんだ槽内にプリント基板よりも広い面積を有する面フローノズルが配置されており、該面フローノズルからは、溶融はんだが平らに盛り上がった状態となって、面フローノズルの周辺から溢れ出るようになっている。面フローノズルは底が深いため、面フローノズル内の溶融はんだに長いリードのディスクリート部品が搭載されたプリント基板を接触させてもリードが面フローノズルの底に当たることがなく、前述複噴流はんだ付け装置におけるような問題を起こすことはない。面フローはんだ付け装置も、前述複噴流はんだ付け装置同様、フラクサー、プリヒーター、面フローはんだ槽、冷却機、等の処理装置が設置され、さらにこれらの処理装置上に搬送装置が設置されている。（特許文献２）
面フローはんだ付け装置でのプリント基板のはんだ付けは、複噴流はんだ付け装置同様、フラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、面フローはんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却を行うことによりなされる。面フローはんだ槽でのはんだ付けは、複噴流はんだ付け装置における複噴流はんだ槽でのはんだ付けとは異なっている。つまり複噴流はんだ槽では、搬送装置でプリント基板を走行させながら一次噴流ノズルと二次噴流ノズルから噴流する溶融はんだに順次接触させて、はんだの付着を行うが、面フローはんだ槽ではプリント基板を搬送装置で面フローはんだ槽上まで移動させ、そこで移動を停止してから、プリント基板を面フローノズルの溶融はんだ液面上まで降ろして溶融はんだに接触させる。その後、プリント基板を溶融はんだから退出させるときには、先ずプリント基板の一端を上方に傾斜させて溶融はんだから離し、次にプリント基板の他端を溶融はんだから離す。このようにプリント基板を傾斜させて溶融はんだから退出させると、ツララやブリッジ等の不良が発生しない。

またプリント基板では、複噴流はんだ付け装置や面フローはんだ付け装置ではんだ付けできないものがある。例えばコネクターやLEDのような部品が搭載されたプリント基板である。これらの部品が搭載されたプリント基板を複噴流はんだ付け装置や面フローはんだ付け装置ではんだ付けすると、溶融はんだがプリント基板の裏面全面に接触するため、コネクターでは挿入孔にはんだが侵入してコネクターとしての機能を損なわすことになり、熱に弱いLEDでは本体に溶融はんだが付着して熱損傷してしまう。そこでプリント基板の全面に溶融はんだが付着してはならないプリント基板のはんだ付けは、はんだ付け部だけを選択的にはんだ付けする部分はんだ付け装置が使われる。

部分はんだ付け装置とは、プリント基板のはんだ付け部と一致したところに孔やノズルを有するフラクサー、プリヒーター、部分噴流はんだ槽、冷却機、等の処理装置から構成されており、これらの処理装置上に搬送装置が設置されている。（特許文献３）部分はんだ付け装置に設置する部分噴流はんだ槽とは、プリント基板のはんだ付け部と一致したと
ころに狭面積の突出した部分噴流ノズルが設置されたものである。

部分はんだ付け装置でのプリント基板のはんだ付けは、搬送装置でプリント基板を保持して搬送する。そしてプリント基板をフラクサー上で停止させてからフラクサーを上昇させ、プリント基板のはんだ付け部にフラクサーの穴が接触して霧状フラックスを塗布する。次いでプリント基板はプリヒーター上で停止し、そこでやはりプリヒーターが上昇してはんだ付け部を予備加熱する。さらにプリント基板を部分はんだ槽上まで移動させ、ここで停止し、搬送装置の基板保持部が部分はんだ槽まで降下して部分噴流ノズルにはんだ付け部を接触させ、その後、部分噴流ノズルから溶融はんだを噴流させてはんだ付け部だけにはんだを付着させる。そしてプリント基板を冷却機上に移動させて冷却がなされる。

ところでQFPやSOPのようにリードが本体の側面に設置された表面実装部品のはんだ付けは、ソルダペーストを用いたリフロー法で行われている。リフロー法とは、プリント基板のはんだ付け部にソルダペーストを塗布し、該塗布部に表面実装部品のリードを載置した後、リフロー炉で加熱してソルダペーストを溶融させることによりはんだ付けを行うものである。しかしながら片面配線基板に表面実装部品とディスクリート部品を一緒に搭載するという所謂「混載基板」の場合は、表面実装部品もフロー法ではんだ付けを行う。混載基板では、ディスクリート部品はリードをプリント基板の表面から孔に挿入し、表面実装部品はリードをプリント基板の裏面のランドに接するようにして本体を接着剤で接着しておく。その後、該プリント基板を複噴流ノズルはんだ付け装置ではんだ付けを行うものである。

しかしながらQFPのように本体の四側にリードが設置された表面実装部品をプリント基板の進行方向と平行に搭載してはんだ付けを行うと、プリント基板の進行方向に対して平行な位置にあるリードは問題なくはんだ付けできるが、プリント基板の進行方向に対して直交する位置で、しかも進行方向後ろ側にあるリードは本体の影となるため、噴流ノズルから噴流する溶融はんだが後ろ側のリードに接触せず、未はんだとなることがある。

QFPにおける未はんだ発生を防ぐ手段として、プリント基板を進行方向に対して傾斜させた状態、例えば進行方向に対して略45度傾斜させてはんだ付けする方法（以下傾斜搬送はんだ付け方法という：特許文献４）がある。この傾斜搬送はんだ付け方法は、QFPの全てのリードが噴流ノズルに45度傾斜して接触するため、本体の影となる部分がなくなり、その結果、未はんだが発生しなくなる。

最近、各分野の製造業界では、コンベア生産方式に替わってセル方式が採用されるようになってきた。このセル方式とは、一人の作業者が多工程を受け持って生産するものであり、作業者の習熟につれてコンベア生産方式よりも生産性や信頼性が向上することがある。それ故、電子機器業界でもセル方式が採用されるようになってきている。電子機器メーカーにおけるはんだ付け工程でのセル方式では、例えば前工程でプリント基板に表面実装部品がリフローはんだ付けされたものに、次工程の作業者がリフローはんだ付けできなかったリード付電子部品をフロー法ではんだ付けすることがある。つまりここでの作業工程は、リフロー後のプリント基板に電子部品のリードを挿入する工程と、該プリント基板をはんだ付けする工程である。先ずその作業者は、プリント基板に電子部品を挿入し、該プリント基板のはんだ付け部にフラックス塗布を行ってから、はんだ付け装置ではんだ付けを行う。このときプリント基板は多種多様にわたっていることが多く、また電子部品も多種多様となっている。電子部品は普通の短いリードのディスクリート部品であったり、10ｍｍ以上の長いリードのディスクリート部品であったり、表面実装部品であったり、さらにはコネクターやLEDのような部品であったりする。

従来、プリント基板のはんだ付けをセル方式で行う場合、そのプリント基板や電子部品のはんだ付けに適した専用のはんだ付け装置を使用し、プリント基板や電子部品が変わる度にはんだ付け装置も変えていたものである。例えば、通常の短いリードを有するディスクリート部品が搭載されたプリント基板をはんだ付けする場合は複噴流はんだ付け装置ではんだ付けを行い、次に長いリードを有するディスクリート部品が搭載されたプリント基板をはんだ付けする場合は、前に使用していた複噴流はんだ付け装置をセル方式の現場から移動させて面フローはんだ付け装置に入れ替える。そしてコネクターやLEDが搭載されたプリント基板をはんだ付けする場合は、面フローはんだ付け装置を移動させて部分はんだ付け装置に入れ替える。さらに表面実装部品が混載されたプリント基板をはんだ付けする場合、傾斜搬送はんだ付け装置に入れ替えていたものである。
特開昭57-139993号公報 特開昭53-102245号公報 特開2003-188517号公報 特開昭55-45567号公報

上記のように従来のセル方式のはんだ付けでは、プリント基板や電子部品の種類が変わる度にはんだ付け装置もセル方式の現場で入れ替えなければならなかった。そのためにセル方式の現場近くに各種のはんだ付け装置を置いておかなければならなかった。しかしながら、はんだ付け装置の噴流はんだ槽には溶融はんだが収容されており、作業中にはんだ付け装置を入れ替えようとすると、はんだ付け装置の移動時における揺れで噴流はんだ槽中の溶融はんだが波打って噴流はんだ槽からこぼれ出てしまう。噴流はんだ槽内の溶融はんだは200℃以上という高温であるため、噴流はんだ槽からこぼれ出ると、作業場の床やはんだ付け装置の配線を焦がすばかりでなく、それが作業者に当たると大変な火傷を負わすという非常に危険な状態となる。そこではんだ付け装置の移動時には、噴流はんだ槽内の溶融はんだが完全に固まってから移動させればよいが、噴流はんだ槽内には大量の溶融はんだが投入されており、固まるまでに多大な時間がかかるため、その間、作業が停止するという問題も発生する。従って、従来のはんだ付け工程におけるセル方式では、複数のはんだ付け装置を準備しておく場所が必要である。またこれらのはんだ付け装置の入れ替えには危険が伴うばかりでなく、危険を回避しようとすると生産性が悪くなるという問題が生じる。本発明は、一台のはんだ付け装置で各種のプリント基板や電子部品のはんだ付けができるという多機能型はんだ付け装置と、そのはんだ付け方法を提供することにある。

本発明者は、複噴流はんだ付け装置、面フローはんだ付け装置、部分はんだ付け装置には、いずれも溶融はんだを噴流するはんだ槽が使われており、ノズルだけを換えれば各種のプリント基板や電子部品に対応でき、しかも搬送状態をそのはんだ付け方式に合うようにすれば重量があって、移動時に危険となるはんだ付け装置を移動させなくても済むことに着目して本発明を完成させた。

本発明は、少なくとも１の溶融はんだの噴流口を備えており、該噴流口には各種の噴流ノズルが設置可能となっているはんだ槽；
前記はんだ槽上に設けられたプリント基板搬送装置; および
前記搬送装置に支持されたプリント基板保持装置
を備え、前記プリント基板保持装置は、前記搬送装置にプリント基板の搬送方向に摺動可能に設置された摺動部と；摺動部に上下動可能に吊設された吊設部と；吊設部にプリント基板の進行方向に対して角度可変に取り付けられた回転部と； 回転部に水平方向に対して角度可変に取り付けられたプリント基板の保持部と； そして保持部に巾調節可能に取り付けられた一組のプリント基板保持片とから構成されていることを特徴とする多機能型はんだ付け装置である。

本発明の好適態様では前記搬送装置が、はんだ槽の上に架橋されていて一端が回動自在に取り付けられているとともに、他端が上下動自在に取り付けられている摺動レールおよび該摺動レールに取り付けられた前記摺動部の駆動手段から構成される。

また本発明は、噴流はんだ槽の噴流口にプリント基板のはんだ付けに適した各種の噴流ノズルを設置するとともに、プリント基板の搬送状態をそれぞれのプリント基板のはんだ付け方式に合わせて変更することを特徴とするプリント基板のはんだ付け方法である。

本発明にかかる多機能型はんだ付け装置の一部断面正面図である。 図１のX-X線断面図である。 本発明にかかる多機能型はんだ付け装置の平面図である。 複噴流はんだ付けに使用する本発明にかかる複噴流はんだ槽の正面断面図である。 面フローはんだ付けに使用する本発明にかかる面フローはんだ槽の正面断面図である。 部分噴流はんだ付けに使用する本発明にかかる部分噴流はんだ槽の正面断面図である。 混載基板をはんだ付けする本発明にかかる傾斜搬送はんだ付けを説明する平面図である。

本発明の多機能型はんだ付け装置を複噴流はんだ付け装置として使用する場合は、噴流はんだ槽の二箇所の噴流口の一方に荒れた噴流を行う一次噴流ノズルを取り付け、もう一方の噴流口に穏やかな噴流を行う二次噴流ノズルを取り付ける。

また本発明の多機能型はんだ付け装置を面フローはんだ付け装置として使用する場合は、噴流はんだ槽の一方の噴流口に面フローノズルを取り付け、もう一方の噴流口には何も取り付けない。この面フローはんだ付け装置ではんだ付けするときには、面フローノズルを取り付けた噴流口のモーターだけを駆動させ、もう一方の何も取り付けていない噴流口のモーターは駆動させないようにする。

さらにまた本発明の多機能型はんだ付け装置を部分はんだ付け装置として使用する場合は、面フローはんだ付け装置同様、一方の噴流口に部分噴流ノズルを取り付け、もう一方の噴流口には面フローはんだ付け装置同様何も取り付けないようにする。

本発明のはんだ付け方法では、各種のはんだ付け方式に適した噴流ノズルを噴流口に取り付け、プリント基板の搬送状態をそのはんだ付け方式に合わせて変更するものである。例えば短いディスクリート部品が搭載されたプリント基板のはんだ付けを行う場合は、噴流はんだ槽の二箇所の噴流口に一次噴流ノズルと二次噴流ノズルを取り付けて複噴流はんだ槽にし、プリント基板の進行方向に対して二次噴流ノズルの噴流よりも一次噴流ノズルの噴流を少し低くして、プリント基板が一次噴流ノズルの噴流と二次噴流ノズルの噴流に接触できるように搬送装置をプリント基板の進行方向に対して傾斜させておく。

また長いリードのディスクリート部品が搭載されたプリント基板のはんだ付けを行う場合は、噴流はんだ槽の噴流口に面フローノズルを取り付けて面フローはんだ槽にし、搬送装置は水平状態にして搬送を行う。面フローはんだ付け装置における搬送は、面フローはんだ槽上で搬送を停止し、プリント基板を垂直に降下させて、面フローノズルの広い溶融はんだに浸漬する。その後、プリント基板の片側を上げてからもう一方の側を上げて面フローはんだ槽から退出する。

さらに表面実装部品とディスクリート部品が搭載された混載基板のはんだ付けを行う場合は、噴流はんだ槽には複ノズルはんだ付け同様に一次噴流ノズルと二次噴流ノズルを取り付けて複噴流はんだ槽にする。そして搬送装置は一次噴流ノズル側が低く、二次噴流ノズル側が高くなるような傾斜を付すとともに、プリント基板を水平方向に対して約45度傾斜させた傾斜搬送で行う。

そしてコネクターやLEDのようにはんだが付着してはならない部品が搭載されたプリント基板のはんだ付けを行う場合は、噴流ノズルの噴流口には部分噴流ノズルを取り付けて部分噴流はんだ槽にし、搬送は部分噴流はんだ槽上でプリント基板のはんだ付け部と部分ノズルを一致させた状態で搬送を停止してからプリント基板を降下させる。

以下、図面に基づいて本発明の多機能型はんだ付け装置を説明する。図１は多機能型はんだ付け装置の一部断面正面図、図２は図１のX-X線断面図、図３は同平面図である。
実施例に示す多機能型はんだ付け装置は、図１〜3に示すように、本体１、プリヒーター２、はんだ槽３、冷却機４、搬送装置５、基板保持装置６から構成されている。本体内に設置されたこれらの装置は、条件が全てコンピューター制御できるようになっている。「はんだ槽３」は使用時には溶融はんだを収容し、溶融はんだを噴流させて使用することから、以下においては「噴流はんだ槽」とも称する。

コンピューター制御とは、例えばプリヒーターでは、プリント基板の大きさや厚さに対して適正な加熱ができ、噴流はんだ槽では、温度管理は勿論、噴流ノズルから噴流する溶融はんだの高さが制御でき、冷却機では風速の管理ができ、搬送装置では搬送速度、停止位置、停止時間、搬送角度の制御ができ、また基板保持装置ではプリント基板の降下位置、水平に対する傾斜角度が制御できるようになっている。

本体１は枠組構造であり、上述のプリヒーター２、はんだ槽３、冷却機４、搬送装置５、基板保持装置６をそれぞれ所定位置に配置できればよく、必要により全体をカバーで覆うことで装置内雰囲気を調整できるようにしてもよい。

本体１の一側には、図１からも分かるように、一対の支柱７、７が立設され、該支柱間に梁８が架橋されていて、該梁の上部には、一対の支受片９、９が固定されている。また本体の他側には上下動装置１０が設置されている。上下動装置１０はギャー収納部１１、上下動ギャー１２、駆動ギャー１３、モーター１４、ボールネジ１５から構成されている。ギャー収納部11内には上下動ギャー１２が移動不能で回転自在に収納されており、該上下動ギャーはモーター１４に取り付けられた駆動ギャー１３と連動している。上下動ギャー１２の中央には牝ネジ１６が螺設されており、該牝ネジにはボールネジ１５が螺入されている。従って、モーター１４を駆動させると、駆動ギャー１３と連動している上下動ギャー１２が回転し、上下動ギャーに螺入されたボールネジ１５が矢印Aのように上下動するようになっている。またボールネジ１５の上部には上下動台１７が固定されており、該上下動台には一対の支受片１８、１８が固定されている。また支受片１８、１８には横長の長穴１９が穿設されていて、上下動台１７の上下動により支受片１８で支受けしている後述回転片の横方への移動を円滑にしている。

本体１内には、上下動装置１０に隣接してプリヒーター２が設置されている。プリヒーター２内には多数のハロゲンヒーター２０・・・が並設されている。ハロゲンヒーターは近赤外線を放射するものであり、近赤外線は非加熱物を早急に加熱できるため、プリント基板を予備加熱するときに短時間で行え生産性が向上する。

また本体1内には、プリヒーター２に隣接して噴流はんだ槽３が設置されており、内部に溶融はんだ２１が入れられている。本発明の多機能型はんだ付け装置に設置する噴流はんだ槽は、二つの噴流口（図１〜３では図示せず）が配置されているものである。該噴流口には各種のノズルが取り付け可能となっている。図１〜３に示す噴流はんだ槽は短いリードのディスクリート部品が搭載されたプリント基板や混載基板をはんだ付けするための複噴流はんだ槽であり、プリヒーター２に近い噴流口には、荒れた噴流を行う一次噴流ノズル２２が取り付けられ、プリヒーター２から遠い噴流口には穏やかな噴流を行う二次噴流ノズル２３が取り付けられている。また噴流はんだ槽３の上部にはモーター２４、２５が取り付けられており、これらのモーターは図示しないポンプを回転させることにより、二つの噴流口から溶融はんだを流出させるようになっている。

一対の支柱７、７間には後述する搬送装置５で搬送されるプリント基板の通過位置よりも下方となるところに冷却機４が設置されている。冷却機４は、多数の羽根が取り付けられたシロッコファンを円筒体内に収納したもので、円筒体の上部が開口となっていて、該開口から冷風が上部に吹き出るようになっている。

搬送装置５は、一対の摺動レール２６、２６、駆動手段としてのベルト２７から構成されている。摺動レール２６の両端には回転片２８、２９が固定されており、一方の回転片２８は梁８に固定された支受片９に軸３０で回動自在に取り付けられており、軸３０を中心に上下方向に旋回自在に取り付けられている。もう一方の回転片２９は上下動機構１０の上下動台１７に固定された支受片１８に軸３０で回動自在に取り付けられている。支受片１８の軸３０は、前述のように支受片の長穴１９内を移動できるようになっている。ベルト２７は基板保持装置６の摺動部３４の上側に両端が固定されており、梁８と上下動台１７に取り付けたプーリー３１、３２で張設されている。一方のプーリー３１にはモーター３３が連動しており、該モーターが駆動すると、プーリー３１が回転してベルト２７を矢印Bのように移動させる。ベルト２７はワイヤであってもチェーンであっても駆動機能があればいずれでもよい。

基板保持装置６は、摺動部３４、吊設部３５、回転部３６、保持部３７、一対の保持片３８、３８から構成されている。
摺動部３４には、前述一対の摺動レール２６、２６が摺動可能に横方に挿入されており、上部にベルト２７の両端が固定されている。従って、ベルト２７が移動することにより摺動部３４は矢印Bのように移動するようになっている。摺動部３４には一対の吊設棒３９、３９が縦方に摺動自在に挿入されており、該吊設棒の上端には吊設板４０が固定されている。この吊設板４０の上部中央にはモーター４１が配置されており、該モーターの軸にはボールネジ４２が取り付けられていて、ボールネジ４１は摺動部の中央に縦方に螺設された牝ネジ４３に螺入されている。また一対の吊設棒３９、３９の下端には吊設部３５が固定されている。吊設部３５の裏面には、円板４４を介して回転部３６が水平方向に回転自在に取り付けられている。回転部３６の一端上側にはモーター４５が上下動可能に設置されており、該モーターの軸にはボールネジ４６が取り付けられている。またボールネジ４６はモーター取り付け部に穿設した牝ネジ４７に螺入されていて、その先端は保持部３７の一端に当接されている。保持部３７はボールネジ４６と当接している側とは反対側の端部よりも少し中程となるところで回転部３６と回転自在に取り付けられており、またこの取り付け部よりも外側となるところには圧縮バネ４８が設置されている。従って、回転部３６に設置されたモーター４５を駆動させてボールネジ４６を牝ネジ４７内で上下動させると、保持部３７は圧縮バネ４８に抗して矢印Cのように一端が上下動するという回転部３６に対して傾斜角度可変となっている。保持部３７は両端にフランジ４９、４９が形成されており、フランジ４９、４９間には摺動バー５０が架設されていて、該摺動バーには一対の保持片３８、３８が取り付けられている。保持片３８、３８間ではプリント基板５１を保持するようになっている。一方の保持片は摺動バー５０に摺動自在となっており、矢印Dのように移動することによりプリント基板の大きさに合わせて確実に保持するものである。また摺動バー５０の一端には保持片３８よりも下方に少し長いスキージー５２が取り付けられている。

本体１の一側、即ち梁８側には基板挿入台５３が取り付けられており、基板挿入台５３の上部には一対の基板乗り移り板５４、５５が立設されている。プリント基板は基板乗り移り板５４、５５間で保持されて、図示しないプッシャーにより搬送装置６の保持片３８、３８間に乗り移らされるようになっている。一方の基板乗り移り板５４はプリント基板の大きさに合わせて、溝５６に沿って矢印Eのように巾が可変となっている。

次に上記構造を有する多機能型はんだ付け装置での各種プリント基板をはんだ付けする方法について説明する。図４〜５は各種プリント基板のはんだ付け方式に適した各種の噴流はんだ槽の正面断面図であり、図４は複噴流はんだ槽、図５は面フローはんだ槽、図６は部分噴流はんだ槽である。また図７は図４の平面図であり、混載基板をはんだ付けする傾斜搬送を説明するものである。図示例では噴流はんだ槽３は二箇所に噴流口５７、５８が設置されている。これに取付けるノズル形状によっては噴流口は１個であっても２以上であってもよい。本明細書では噴流口が２つ設けられている場合を例にとって本発明を説明する。

噴流口５７、５８と噴流ノズル２２、２３、５９、６１の取付けは、噴流口のフランジと噴流ノズルのフランジを重ね合わせて、密閉することにより行われている。その取付け状態は、噴流口の両側のフランジに立設されたボルト（図示せず）に、噴流ノズルの両側のフランジに穿設された孔を挿入し、該ボルトにナット（図示せず）を螺入して締め付けてある。

その具体的態様を図４〜６の場合を例にとって説明すると、噴流ノズルを別の噴流ノズルに交換する場合は、図３に示すモーター２４、２５を停止して図示しないポンプの回動を止める。このとき噴流口と噴流ノズルの取付け部、即ち噴流口のフランジとノズルのフランジを締め付けてあるナットは溶融はんだの液面よりも下方に位置している。そこで該ナットに係合可能なボックスレンチを上方から溶融はんだ中に入れて、ボックスレンチをナットに係合し、ボックスレンチでナットを緩めてボルトから外す。その後、ノズルを上方に持ち上げてノズルをボルトから外し、次に別のノズルを噴流口に設置する。この設置はノズルのフランジに穿設された孔を噴流口に立設されたボルトに挿入し、それぞれのフランジを重ね合わせてから前述のようにナットをボルトに挿入し締め付けることにより行う。

ここで短いディスクリート部品を搭載したプリント基板を複噴流はんだ槽ではんだ付けを行う方法を図４に基づいて説明する。ここでのはんだ付けは、プリント基板を水平に対して傾斜させ、一次噴流ノズル２２から噴流する荒れた溶融はんだと、二次噴流ノズル２３から噴流する穏やかな溶融はんだに順次接触させてはんだ付けする複噴流はんだ付け方式である。噴流はんだ槽３の一方の噴流口５７には荒れた噴流が行える一次噴流ノズル２２を取り付け、もう一方の噴流口５８には穏やかな噴流が行える二次噴流ノズル２３を取り付ける。作業者は保持片３８、３８で保持されたプリント基板が一次噴流ノズル２２と二次噴流ノズル２３から噴流する溶融はんだに接触できるように搬送装置５の搬送角度を決めておき、それをコンピューターに記憶させておく。このとき保持装置６は水平状態で基板挿入台５３の近くで待機している。

作業者は、作業者近傍に置かれた図示しないフラクサーでプリント基板の裏面全面にフラックスを塗布し、フラックスが塗布されたプリント基板を基板挿入台５３の一対の基板乗り移り板５４、５５に置く。そして図示しないプッシャーでプリント基板を押して保持装置６の一対の保持片３８、３８間に乗り移らせる。その後、搬送装置５を水平状態のままプリヒーター２上まで移動させ、そこで搬送装置５の一端が下がるように上下動装置１０を駆動させて、予めコンピューターに記憶させておいた搬送角度にするとともに、保持装置６のモーター４１を駆動させて保持片３８、３８で保持されたプリント基板をプリヒーター２に近づける。プリヒーター２でプリント基板を一定時間加熱を行った後、ベルト２７のプーリー３１と連動しているモーター３３を駆動させてベルト２７を動かすことにより、該ベルトが固定された保持部６を複噴流はんだ槽３方向に移動させて、プリント基板５１を一次噴流ノズル２２と二次噴流ノズル２３から噴流する溶融はんだに順次接触させてはんだ付けを行う。二次噴流ノズル２３から退出したプリント基板は、冷却機４上を通過させて冷却し、冷却後のプリント基板を作業者が受け取って、セル方式におけるはんだ付け作業が終了する。

次に長いディスクリート部品を搭載したプリント基板を面フローはんだ槽ではんだ付けを行う方法を図５に基づいて説明する。ここでのはんだ付け方式は、広い面積で溢流している面フローノズルにプリント基板を降下させ、水平状態のまま接触させてはんだ付けするものである。噴流はんだ槽３の一方の噴流口５８には広い面積で静かに盛り上がった噴流を行う面フローノズル５９が取り付けられており、もう一方の噴流口５７には何も取り付けない。そして噴流を行うモーター２５だけを駆動させる。複噴流はんだ付け同様、搬送装置５を基板挿入台５３近くで待機させておき、また搬送装置５の停止位置や保持装置６の降下位置をコンピューターに記憶させておく。

作業者はプリント基板に図示しないフラクサーでフラックス塗布後、該プリント基板を基板挿入台５３から保持装置６の保持片３８、３８間に乗り移らせる。その後、保持装置６を水平状態にしたままプリヒーター２上まで移動させ、ここでプリヒーター２近くまで降ろして予備加熱を行う。プリント基板の予備加熱を行ってから保持装置６を面フローはんだ槽から少しずれた位置まで移動させ、保持装置のスキージー５２を溶融はんだ中に少し浸漬して保持装置６を移動させることにより面フローノズル５９上に浮遊している酸化物を掻き取る。その後、保持装置を水平状態のまま下げてプリント基板を面フローノズル５９から溢流している溶融はんだに接触させる。そして溶融はんだから退出するときは、回転部３６に設置したモーター４５を駆動させて、保持部３７の一端を上昇させることによりプリント基板の一側を溶融はんだから離し、その後、吊設板４０上のモーター４１を駆動させることによりプリント基板のもう一方の側を溶融はんだから離すとともにモーター４５を駆動させて保持部３７を水平にする。そして搬送装置５により保持装置６を基板挿入台５３方向に戻しながら冷却機４で冷却を行う。

続いてはんだの付着を嫌うコネクターやLED等の部品を搭載したプリント基板を部分噴流はんだ槽ではんだ付けを行う方法を図６に基づいて説明する。ここでのはんだ付け方式は、部分噴流ノズルから噴流する溶融はんだにプリント基板のはんだ付け部だけを接触させてはんだ付けするものである。噴流はんだ槽３の一方の噴流口５８にはプリント基板のはんだ付け部と一致したところに狭面積の噴流ノズル６０・・・が設置された部分噴流ノズル６１が取り付けられている。複噴流はんだ付け同様、保持装置６を基板挿入台５３近くで待機させておき、また搬送装置５の停止位置や保持装置６の降下位置をコンピューターに記憶させておく。

作業者はプリント基板に図示しないフラクサーでフラックス塗布後、該プリント基板を
基板挿入台５３から保持装置６の保持片３８、３８間に乗り移らせる。その後、保持装置６を水平状態にしたままプリヒーター２上まで移動させ、ここでプリヒーター近くまで降ろして予備加熱を行う。プリント基板の予備加熱を行ってから搬送装置５で保持装置６を部分噴流はんだ槽上まで移動させる。このときの保持装置６の位置は、プリント基板のはんだ付け部と狭面積の噴流ノズル６０が一致する位置である。この位置で保持装置６を降下させて各部分噴流ノズル６０・・・から噴流している溶融はんだに接触させる。その後、保持装置６を上昇させるとともに、搬送装置５で基板挿入台５３方向に移動させなが冷却機４で冷却する。

そして表面実装部品とディスクリート部品が一緒に搭載された混載基板を複噴流はんだ槽ではんだ付けを行う方法を図７に基づいて説明する。ここでのはんだ付けは、プリント基板５１を水平に対して傾斜させ、一次噴流ノズルから噴流する荒れた溶融はんだと、二次噴流ノズルから噴流する穏やかな溶融はんだに順次接触させてはんだ付けする複噴流はんだ付け方式であり、さらにプリント基板をプリント基板の進行方向に対して約45度傾斜させて保持する方式である。前述の短いディスクリート部品が搭載されたはんだ付け同様、噴流はんだ槽３の一方の噴流口５７には荒れた噴流を行う一次噴流ノズル２２を取り付け、もう一方の噴流口５８には穏やかな噴流を行う二次噴流ノズル２３を取り付ける。また搬送装置の搬送状態、フラックス塗布、予備加熱も同様に行う。複噴流はんだ付けと相違するのは、プリント基板の進行方向に対するプリント基板の傾斜角度である。ここでは保持装置の回転部を回転させ、図7に示すようにプリント基板の進行方向に対して約45度傾斜させた状態で矢印Bのように搬送する。

本発明の多機能型はんだ付け装置は、本体内にフラクサーを設置し、搬送装置の前後に自動乗り移り可能なコンベアを設置すれば、セル方式のはんだ付けばかりでなく、大量生産に適したコンベア式の自動はんだ付け装置としても使用できるものである。本発明実施例では、多機能型はんだ付け装置として本体、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機、搬送装置、基板保持装置が設置されたもので示したが、セル方式では予備加熱や冷却を別途設置した装置で行ってもよい。

Claims (8)

1. 少なくとも１の溶融はんだの噴流口を備えており、該噴流口には各種の噴流ノズルが設置可能となっているはんだ槽；
   前記はんだ槽上に設けられたプリント基板搬送装置; および
   前記搬送装置に支持されたプリント基板保持装置
   を備え、前記プリント基板保持装置は、前記搬送装置にプリント基板の搬送方向に摺動可能に設置された摺動部と；摺動部に上下動可能に吊設された吊設部と；吊設部にプリント基板の進行方向に対して角度可変に取り付けられた回転部と； 回転部に水平方向に対して角度可変に取り付けられたプリント基板の保持部と； そして保持部に巾調節可能に取り付けられた一組のプリント基板保持片とから構成されていることを特徴とする多機能型はんだ付け装置。
2. 前記搬送装置が、はんだ槽の上に架橋されていて一端が回動自在に取り付けられているとともに、他端が上下動自在に取り付けられている摺動レールおよび該摺動レールに取り付けられた前記摺動部の駆動手段から構成される請求項１記載の多機能型はんた付け装置。
3. 前記各種の噴流ノズルは、溶融はんだを荒れた状態に噴流する一次噴流ノズルと溶融はんだを穏やかな状態に噴流する二次噴流ノズル、または溶融はんだを広い面積で平らな状態に噴流する面フローノズル、またはプリント基板のはんだ付け部と一致したところに狭面積のノズルが多数設置された部分噴流ノズルであることを特徴とする請求項１記載の多機能型はんだ付け装置。
4. 請求項１記載のはんだ付け装置を使用し、はんだ槽に設けた噴流口にプリント基板のはんだ付けに適した各種の噴流ノズルを設置するとともに、プリント基板の搬送状態をそれぞれのプリント基板のはんだ付け方式に合わせて変更することを特徴とするプリント基板のはんだ付け方法。
5. 前記はんだ付け方式は、はんだ槽の二箇所の噴流口に荒れた噴流を行う一次噴流ノズルと穏やかな噴流を行う二次噴流ノズルをそれぞれ設置するとともに、一次噴流ノズルの噴流よりも二次噴流ノズルの噴流を高くし、しかもプリント基板を搬送する搬送装置は一次噴流ノズル側が低く、二次噴流ノズル側が高くなるような傾斜を付して搬送することによりプリント基板をはんだ付けする方式である請求項４記載のプリント基板のはんだ付け方法。
6. 前記はんだ付け方式は、はんだ槽の噴流口に面フローノズルを設置し、搬送装置を面フローノズル上で停止させてから降下させ、プリント基板を面フローノズルから溢流する溶融はんだ液面に裏面全面を接触させることによりプリント基板をはんだ付けする方式である請求項４記載のプリント基板のはんだ付け方法。
7. 前記はんだ付け方式は、はんだ槽の噴流口にプリント基板の必要箇所と一致したところに狭面積のノズルが多数突設された部分噴流ノズルを設置し、搬送装置を部分噴流ノズル上で停止させてから降下させ、プリント基板の必要箇所を部分噴流ノズルから噴流する溶融はんだに接触させることによりプリント基板をはんだ付けする方式である請求項４記載のプリント基板のはんだ付け方法。
8. 前記はんだ付け方式は、噴流はんだ槽の二箇所の噴流口に荒れた噴流を行う一次噴流ノズルと穏やかな噴流を行う二次噴流ノズルを設置するとともに、一次噴流ノズルの噴流よりも二次噴流ノズルの噴流を高くし、しかもプリント基板は一次噴流ノズル側が低く、二次噴流ノズル側が高くなるような傾斜を付し、さらにプリント基板を進行方向に対して傾斜させて搬送することによりプリント基板をはんだ付けする方式である請求項４記載のプリント基板のはんだ付け方法。

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