JPWO2007123237A1 - 噴流はんだ槽 - Google Patents
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Abstract
溶融はんだSを収容する槽本体1aと、溶融はんだSを送り出す噴流ポンプ5と、噴流ポンプ5により送られる溶融はんだSを上方に向けて噴流させる噴流ノズル4と、一方の端部に噴流ポンプ5を他方の端部に噴流ノズル4を設置するダクト2とを備え、さらに、所定の大きさを有し、溶融はんだSの液面上を浮遊する酸化防止体22と、酸化防止体22が水平面内において回転することを規制する係止手段13とを備える噴流はんだ槽1である。酸化防止体22は、中央部に下方へ向けて延設される、回転軸10との間に隙間を有して回転軸10を包囲する包囲体28と、内部に浮力を生じるための空洞部26とを有する。
Description
さらに、特許文献4には、はんだ作業面である噴流ノズルを除いた溶融はんだの液面の全域に、板状又は箱状の酸化防止材を浮かべて配置することにより、噴流はんだ槽の全域、すなわち噴流ポンプの回転軸の周囲における酸化物の発生を防止する発明が開示されている。
(i)如何に酸化物の発生が少ない噴流はんだ槽であっても、その内部を、高温の溶融はんだが流動する。このため、噴流はんだ槽を使用していると、噴流ノズルの下部に設置された整流板、噴流ノズルの内部、さらには噴流ポンプと噴流ノズルとを接続するダクトの内部等に、酸化物が徐々に付着して堆積する。堆積した酸化物はその後に剥離して溶融はんだとともに噴流ノズルから噴流してプリント基板に付着する。これを防ぐために、噴流はんだ槽に収容された溶融はんだを定期的に全部汲み出し、内部の各部に堆積する酸化物を除去するメンテナンス作業を行う必要がある。この発明は噴流ノズルを除く全ての部分を覆う大きな酸化防止材を配置するものであるので、メンテナンス作業の際には、厚さが厚く、かつ大きくて重い酸化防止材を噴流はんだ槽の上方へ持ち上げて取り外す必要がある。しかし、この取り外しの際に噴流ポンプの回転軸の挿入孔がこの回転軸に引っ掛かってしまうことを防ぐため、水平の姿勢を維持したままで酸化防止材を上方へ持ち上げる必要があるとともに、誤って酸化防止材を溶融はんだ上に落下させてしまうと溶融はんだが飛び散ってメンテナンス作業者が非常に危険な状態となる。このため、酸化防止材を噴流ポンプの回転軸から抜き取る作業は複数の作業者により慎重に行う必要があり、このメンテナンス作業に相当の工数を要する。
(ii)特許文献4の図1に示されるように、噴流ノズルの側の酸化防止材の縁部に形成された傾斜面に噴流ノズルから噴流した溶融はんだを落下させて流下させる。しかし、落下する溶融はんだが傾斜面に衝突することにより酸化防止材は揺動し、これに伴って噴流はんだ槽に収容される溶融はんだも上下方向に揺動する。これにより、噴流ノズルからの噴流高さが変動し、噴流高さが低下したときには溶融はんだがプリント基板に接触しない未はんだが発生するとともに、噴流高さが上昇したときには溶融はんだがプリント基板における隣接したはんだ付け部間の短絡が発生する。
(iii)また、酸化防止材が溶融はんだの湯面で揺動することにより、噴流ポンプの回転軸の挿入孔とこの回転軸とが擦れて噴流ポンプの回転軸を傷付けたり、噴流ポンプの回転軸の円滑な回転を妨げたりする。また、大きくて重い酸化防止材は、噴流ポンプの回転軸に軽く接触しただけでも噴流ポンプの回転軸を損傷する。噴流ポンプの回転軸が損傷すると、損傷した部分に溶融はんだが付着し、そこから噴流ポンプの回転軸の成分が溶融はんだ中に拡散する、いわゆる食われが発生する。
2 ダクト
3 ケーシング
4 噴流ノズル
5 スクリューポンプ
6 流入孔
8 保持体
10 回転軸
11 下板
12 上板
13 連結棒
22 酸化防止体
23 天板
24 底板
25 挿通孔
26 空洞部
28 包囲体
図1は、本実施の形態の噴流はんだ槽1の構造を示す断面図であり、図2は、噴流はんだ槽1に用いる噴流ポンプ5の周辺の構造を分解した状態で部分的に示す斜視図であり、図3は、本実施の形態の噴流はんだ槽1に用いる酸化防止体22の要部の構造を、一部を破断した状態で示す斜視図であり、図4は、本実施の形態の噴流はんだ槽1に用いる酸化防止体22の配置を示す平面図であり、さらに、図5は、図4におけるG−G断面を示す説明図である。
図1及び図2に示すように、軸保持体8には回転軸10が回動自在に取り付けられる。回転軸10は、下端にスクリューポンプ5が装着されるとともに上端にプーリー9が装着される。
図1において、モ一ター19を起動して回転させると、モーター19に接続されたプーリー20が回転し、この回転がベルト21を介してスクリューポンプ5の回転軸10のプーリー9が回転する。これにより、回転軸10に接続されたスクリューポンプ5が回転し、スクリューポンプ5の下部に設けられた流入孔6から溶融はんだSがダクト2内に流入する。そして、溶融はんだSはダクト2を介して噴流ノズル4に送られ、噴流ノズル4から上方へ向けて噴流する。噴流ノズル4から噴流する溶融はんだSの頂部に、図示しないプリント基板の下面が接触することにより、プリント基板のはんだ付け部にはんだが付着する。
また、本実施の形態の噴流はんだ槽1によれば、噴流はんだ槽1のメンテナンス作業の際に、上方へ持ち上げて取り外す必要がある酸化防止体22の大きさが小さく、かつ軽量化されている。このため、水平の姿勢を維持したまま酸化防止体22を上方へ持ち上げることが容易になり、酸化防止体22を噴流ポンプ5の回転軸10から抜き取る作業を一人の作業者により行うことができ、メンテナンス作業の作業性を大幅に改善できる。
なお、本実施の形態の説明では、噴流ポンプがスクリューポンプである場合を例にとった。しかし、本発明はスクリューポンプに限定されるものではなく、例えばインベラボンプやプロペラポンプ等といった、この種の溶融はんだの圧送源として公知のポンプであれば同様に適用可能である。
図1〜6に示す噴流はんだ槽を組み込んだ本発明に係る自動はんだ付け装置を用いて、プリント基板のはんだ付けを行った。
これに対し、酸化防止体24を設置しない従来の噴流はんだ槽を組み込んだ自動はんだ付け装置により同様の条件でプリント基板のはんだ付けを行ったところ、スクリューポンプ5の回転軸の周囲で発生する酸化物の量は1704gと、極めて大量であった。
ンプの回転軸は、ケーシングの上部に設けられた貫通孔を貫通して溶融はんだの液面の上方まで延設され、モータ等の駆動源に接続される。溶融はんだは、回転軸の外周を板状材に沿って螺旋状に吸い込まれる。
[0005]
この噴流はんだ槽では、溶融はんだ中に酸化物が多量に存在すると、酸化物がプリント基板に付着して外観品質を悪化させるばかりでなく、プリント基板における隣接したはんだ付け部同士の間に跨がって付着するとプリント基板の短絡の原因となる。噴流はんだ槽において酸化物が主に発生する箇所は、噴流ノズルの周辺とスクリューポンプの回転軸の周辺である。
[0006]
噴流ノズルの周辺では、噴流した新しい溶融はんだが噴流ノズルの周辺の溶融はんだに落下して衝突する際に空気を巻き込むために、酸化物が発生する。酸化物ははんだと混じり合って水分を含んだ砂のような状態の、いわゆるドロスとなる。ドロスは、5〜10質量%の酸化物を含むので還元剤とともに加熱、攪拌したり、圧力をかけて絞ったりすることにより回収できるとともに、ドロスが噴流はんだ槽の溶融はんだの液面上に多量に浮遊するとこれが噴流はんだ槽から溢れ落ちて跳ねたり、電気配線を焦がしたりする原因になる。このため、ドロスは適当な量溜まった際に回収される。
[0007]
一方、スクリューポンプの回転軸は、溶融はんだ中に没した状態で回転する。このため、スクリューポンプの回転軸の周囲の溶融はんだは渦を巻いた状態にある。このため、溶融はんだは、空気と接触することや回転する回転軸に擦られることによって、酸化する。したがって、スクリューポンプの回転軸の周辺で発生する酸化物は、噴流ノズルの周辺で発生するドロスとは異なり、はんだが混じっていない黒色を呈する純粋な酸化物である。
[0008]
このように、スクリューポンプの回転軸の周囲には、溶融はんだの渦流が存在する。スクリューポンプの周囲で発生した酸化物は、この渦流により、下方に引き込まれる。下方に引き込まれた酸化物は、スクリューポンプの流入口からダクトの内部に入り、溶融はんだとともに噴流ノズルから噴流してプリント基板に付着する。これにより、はんだ付け部の外観を悪化させるばかりでなく、はんだ付け部の間に付着してプリント基板の短絡を引き起こす。
[0009]
特許文献1には、噴流ポンプの回転軸の周囲を円筒体により覆い、この円筒体の
課題を解決するための手段
[0018]
本発明は、溶融はんだを収容するための槽本体と、溶融はんだを送り出すために槽本体の内部に配置される噴流ポンプと、この噴流ポンプに接続されて上方へ向けて延設されるとともに溶融はんだが付着し難い材料からなる回転軸と、噴流ポンプにより送られる溶融はんだを上方に向けて噴流させるために槽本体の内部に配置される噴流ノズルと、その一方の端部に噴流ポンプを設置するとともに他方の端部に噴流ノズルを設置するために槽本体の内部に配置されるダクトとを備え、さらに、回転軸を、隙間を有して貫通させるための貫通孔を有し、内部に浮力を生じるための空洞部を有し、さらに、溶融はんだの液面上であって噴流ポンプの上方を浮遊する酸化防止体と、この酸化防止体が水平面内において回転することを規制するための係止手段とを備え、酸化防止体が、回転軸の周囲で発生する渦流れよりも大きく、かつ噴流ノズルから噴流してから落下する溶融はんだの影響を受けない大きさを有するとともに、係止手段が、槽本体の内部に上方へ向けて延設されることにより酸化防止体の外周を包囲して係止するための複数の連結棒を有することを特徴とする噴流はんだ槽である。
[0019]
この本発明に係る噴流はんだ槽では、回転軸の周囲で発生する渦流れよりも大きく、かつ噴流ノズルから噴流してから落下する溶融はんだの影響を受けない大きさが、水平断面において、噴流ポンプの回転軸の軸芯を中心として回転軸の直径の2倍以上の円形の領域であって、その面積が、噴流はんだ槽の水平断面積から噴流ノズルの水平断面積を除いた面積の80%以下となる領域を覆う大きさであることが望ましい。
[0020]
これらの本発明に係る噴流はんだ槽では、さらに、酸化防止体の貫通孔に下方へ向けて延設される、回転軸との間に隙間を有してこの回転軸を包囲する包囲体を備えることが望ましい。この場合に、包囲体が、酸化防止体の下面から下方へ10〜100mm突出して、延設されることが望ましい。
[0021]
これらの本発明に係る噴流はんだ槽では、噴流ノズルが、その下部に溶融はんだを吸い込むための吸い込み口を有すること、及び/又は噴流ポンプが、例えば4枚の螺旋羽根を有するスクリューポンプであることが望ましい。
[0022]
[0023]
これらの本発明に係る噴流はんだ槽では、空洞部が、酸化防止体の内部の外縁部の全周にわたり形成されること、又は、酸化防止体の内部に前記回転軸に対して対称となる位置に形成されることが望ましい。
[0024]
さらに、これらの本発明に係る噴流はんだ槽では、溶融はんだが付着し難い材料がステンレス鋼又はチタン合金であることが望ましい。
発明の効果
[0025]
本発明に係る噴流はんだ槽は、噴流ポンプの回転軸の周囲を酸化防止体で覆っているため噴流ポンプの回転軸の周囲において発生する酸化物を抑制する。また、本発明に係る噴流はんだ槽は、酸化防止体の大きさが噴流ノズルから落下する溶融はんだに影響されない大きさであって酸化防止体が揺動しないので、噴流はんだ槽に収容された溶融はんだの液面高さが変動しない。さらに、酸化防止体が揺動しても、酸化防止体の水平面積が溶融はんだ槽の水平面積に対して相対的に小さいため、噴流はんだ槽に収容された溶融はんだ全体の湯面高さを変動させることがない。
[0026]
このため、本発明に係る噴流はんだ槽は、噴流高さの変動を生じることなく、噴流はんだ槽のメンテナンスの際には、酸化防止体の除去が容易であり、しかも安全に取り外し作業を行うことができるという従来の噴流はんだ槽にない高い実用性を有する。
図面の簡単な説明
[0027]
[図1]本発明に係る噴流はんだ槽の構造を示す断面図である。
[図2]本発明に係る噴流はんだ槽に用いる噴流ポンプの周辺の構造を分解した状態で部分的に示す斜視図である。
[図3]本発明に係る噴流はんだ槽に用いる酸化防止体の要部の構造を、一部を破断した状態で示す斜視図である。
[図4]本発明に係る噴流はんだ槽に用いる酸化防止体の配置を示す平面図である。
[図5]図4におけるG−G断面を示す説明図である。
[図6]図6(A)〜図6(C)は、いずれも、本発明に係る噴流はんだ槽に用いる酸化防止体の変形例を示す説明図である。
符号の説明
し、酸化防止体22の大きさを大きくし過ぎると、噴流ノズル4から噴流して落下する溶融はんだSが発生する波の影響により酸化防止体22は溶融はんだSの液面上で上下方向に揺動し、この上下方向への揺動が、噴流ノズル4からの噴流高さを変動させる原因となる。このため、酸化防止体22の大きさは、落下する溶融はんだSに当たったり落下する溶融はんだで起こる波により大きく揺動しない大きさ以下に抑制する必要がある。
[0050]
具体的には、酸化防止体22は、「水平断面において、スクリューポンプ5の回転軸10の軸芯を中心として回転軸10の直径の2倍以上の円形の領域であって、その面積が、噴流はんだ槽1の水平断面積から噴流ノズル4の水平断面積を除いた面積の80%以下、望ましくは50%以下となる領域」を完全に覆うことができる大きさであることが望ましい。
[0051]
次に、本実施の形態の噴流はんだ槽1における溶融はんだSの挙動を説明する。
図1において、モーター19を起動して回転させると、モーター19に接続されたプーリー20が回転し、この回転がベルト21を介してスクリューポンプ5の回転軸10のプーリー9が回転する。これにより、回転軸10に接続されたスクリューポンプ5が回転し、スクリューポンプ5の下部に設けられた流入孔6から溶融はんだSがダクト2内に流入する。そして、溶融はんだSはダクト2を介して噴流ノズル4に送られ、噴流ノズル4から上方へ向けて噴流する。噴流ノズル4から噴流する溶融はんだSの頂部に、図示しないプリント基板の下面が接触することにより、プリント基板のはんだ付け部にはんだが付着する。
[0052]
本実施の形態の噴流はんだ槽1では、スクリューポンプ5の回転軸10が回転しても、スクリューポンプ5の回転軸10に挿通して、酸化防止体22が回転軸10の周囲の溶融はんだSの液面上に浮かべて設置されているので、酸化防止体22の底板24と回転しようとする溶融はんだSとが接触して酸化防止体22により渦流の発生が抑制され、溶融はんだSの渦流が発生し難くなる。このため、本実施の形態の噴流はんだ槽1によれば、スクリューポンプ5の回転軸10の周囲の溶融はんだSの渦流の発生が事実上防止される。
[0053]
この際、酸化防止体22の下部にある溶融はんだSは完全には回転が抑制されず、
Claims (11)
- 溶融はんだを収容するための槽本体と、前記溶融はんだを送り出すために前記槽本体の内部に配置される噴流ポンプと、該噴流ポンプに接続されて上方へ向けて延設されるとともに溶融はんだが付着し難い材料からなる回転軸と、前記噴流ポンプにより送られる溶融はんだを上方に向けて噴流させるために前記槽本体の内部に配置される噴流ノズルと、その一方の端部に前記噴流ポンプを設置するとともに他方の端部に噴流ノズルを設置するために前記槽本体の内部に配置されるダクトとを備え、さらに、
前記回転軸を、隙間を有して貫通させるための貫通孔を有し、内部に浮力を生じるための空洞部を有し、さらに、前記溶融はんだの液面上であって前記噴流ポンプの上方を浮遊する酸化防止体と、該酸化防止体が水平面内において回転することを規制するための係止手段と
を備え、
前記酸化防止体は、前記回転軸の周囲で発生する渦流れよりも大きく、かつ前記噴流ノズルから噴流してから落下する溶融はんだの影響を受けない大きさを有すること
を特徴とする噴流はんだ槽。 - 前記回転軸の周囲で発生する渦流れよりも大きく、かつ前記噴流ノズルから噴流してから落下する溶融はんだの影響を受けない大きさは、水平断面において、噴流ポンプの回転軸の軸芯を中心として回転軸の直径の2倍以上の円形の領域であって、その面積が、噴流はんだ槽の水平断面積から噴流ノズルの水平断面積を除いた面積の80%以下となる領域を覆う大きさである請求項1に記載された噴流はんだ槽。
- さらに、前記酸化防止体の貫通孔に下方へ向けて延設される、前記回転軸との間に隙間を有して該回転軸を包囲する包囲体を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された噴流はんだ槽。
- 前記包囲体は、前記酸化防止体の下面から下方へ10mm以上100mm以下突出して、延設される請求項3に記載された噴流はんだ槽。
- 前記噴流ノズルは、その下部に溶融はんだを吸い込むための吸い込み口を有する請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された噴流はんだ槽。
- 前記噴流ポンプはスクリューポンプである請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された噴流はんだ槽。
- 前記スクリューポンプは、4枚の螺旋羽根を有する請求項6に記載された噴流はんだ槽。
- 前記係止手段は、前記槽本体の内部に上方へ向けて延設されることにより前記酸化防止体の外周を包囲して係止するための複数の連結棒を有する請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された噴流はんだ槽。
- 前記空洞部は、前記酸化防止体の内部の外縁部の全周にわたり形成される請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載された噴流はんだ槽。
- 前記空洞部は、前記酸化防止体の内部に前記回転軸に対して対称となる位置に形成される請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載された噴流はんだ槽。
- 前記溶融はんだが付着し難い材料はステンレス鋼又はチタン合金である請求項1から請求項10までのいずれ1項に記載された噴流はんだ槽。
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