JPWO2010110341A1 - 部分噴流はんだ付け装置及び部分噴流はんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

部分噴流はんだ槽に吹き出し口の小さいノズルを用いた場合であっても、当該はんだ槽の設定が難しいポンプの回転数を落とさずに、溶融はんだを部品実装部材に部分的に安定して噴流できるようにする。部分噴流自動はんだ付け装置１００は、図３に示すように、ノズル基部４４を有して溶融はんだ７を収容するはんだ槽４と、はんだ槽４の溶融はんだ７を所定の圧力にしてノズル基部４４に供給するポンプ５と、所定のはんだ噴出面積を有してノズル基部４４に接続され、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する複数のノズル８ａ等と、当該ノズル８ａ等よりも大きなはんだ噴出面積を有してノズル基部４４に接続され、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を噴出するダミーノズル３２とを備え、ダミーノズル３２が、上述のノズル８ａ等よりもポンプ５に近い位置に配設されるものである。

Description

本発明は、プリント基板の必要箇所だけに溶融はんだを噴出させて、プリント基板と電子部品とをはんだ付けをする部分噴流はんだ付け自動装置に適用可能な部分噴流はんだ付け装置及び部分噴流はんだ付け方法に関するものである。

従来から、プリント基板への電子部品のはんだ付けは、自動はんだ付け装置を使用して行なっている。自動はんだ付け装置によれば、フラクサーや、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機等を所定の位置に配設されて構成されている。この自動はんだ付け装置では、プリント基板に電子部品をはんだ付けする場合、プリント基板の裏面全面にフラクサーでフラックスを塗布し、プリヒーターでプリント基板を予備加熱し、全面噴流はんだ槽でプリント基板と電子部品とをはんだ付けし、冷却機で溶融はんだを冷却して、はんだ付け工程が完了する。

上述の全面噴流はんだ槽を有した自動はんだ付け装置で、裏面に表面実装部品やコネクター等が搭載されたプリント基板をはんだ付け処理した場合、表面実装部品やコネクター等に問題が起きてしまう。例えば、全面噴流はんだ槽では、裏面全面にフラックス塗布を行ない、裏面全面を予備加熱し、そして裏面全面に溶融はんだを接触させている。

このため、裏面に搭載された表面実装部品が高温となった溶融はんだと接触して機能劣化や熱損傷等を起こし、また、裏面に取り付けられたコネクターのジャック挿入孔に溶融はんだが侵入して接触不良を起こし、コネクターとしてまったく使用不能にしてしまう事態に陥る。

そこで、電子部品の小型化に伴い、プリント基板の必要箇所だけに溶融はんだを接触させるとともに、不要箇所には熱影響を及ばすことがなく、はんだ付けが行なえる部分噴流はんだ装置が採用される場合が多くなってきた。

この種の部分噴流はんだ装置に関連して、特許文献１には、プリント基板の部分はんだ付け方法及び部分噴流はんだ装置が開示されている。この部分噴流はんだ装置によれば、部分噴流はんだ槽の中に噴流ポンプと、筒状を有した多数のノズルが設置されており、また、内部にはヒーターではんだが溶融状態に保たれている。ノズルの設置位置はプリント基板のはんだ付け群と一致したところに設定される。多数のノズルを用いた部分噴流はんだ槽では、パスカルの原理によって、はんだ送出力路から各のノズルに加わる圧力は、どのノズル位置でも同じとなり、噴流ポンプによって溶融はんだが送られる圧力と全てのノズルに掛かる圧力が釣り合っている状態である。

この部分はんだ付け方法によれば、プリント基板の多数のはんだ付け群と部分噴流はんだ槽に設置された多数のノズルを一致させてプリント基板をノズル上に載置し、その後、ノズル内の溶融はんだをノズル内で上昇させてノズル上に載置されたプリント基板のはんだ付け群に接触させるとともに、ノズル内で溶融はんだを流動させるようになされる。このように装置を構成すると、プリント基板のはんだ付け時に、裏面に搭載した表面実装部品やコネクターに不必要なはんだが付着することがないばかりでなく、スルーホール内にもはんだが完全に侵入するという信頼性に優れたはんだ付け部が得られるというものである。

また特許文献２には、フローはんだ付装置が開示されている。このフローはんだ付装置によれば、噴出ノズルから溶融はんだを噴出させて、プリント配線基板に局所的に電子部品をはんだ付けする場合に、ダミー用噴出ノズル及び液面検知手段を備える。ダミー用噴出ノズルは、噴出ノズルの近傍で、かつ、はんだ付け位置に搬入位置決めされたプリント配線基板から外れた箇所に設けられる。液面検知手段は、ダミー用噴出ノズルから噴出する溶融はんだの噴出高さを検出するようになされる。このようにフローはんだ付装置を構成すると、ダミー用噴出ノズルから噴出する溶融はんだの噴出高さを液面検知手段により検知することができ、はんだ付けの最中においてもはんだ噴出高さを把握できるようになり、はんだ噴出高さの変動にリアルタイムに対処できるというものである。

更に、溶融はんだを送出する噴出ポンプに関連して特許文献３には半田槽用ポンプが開示されている。この半田槽用ポンプによれば、ケーシングの貫通する内部空間にスクリューを回転可能に設けられる。スクリューは、回転軸の外側に複数枚の螺旋羽根を円周方向に等間隔で突出すると共に、軸線方向を基準に全ての螺旋羽根で回転軸の全周を囲むようになされる。このようにポンプを構成すると、回転軸の真下の領域を除くスクリューの底面全域から半田が均等に送り出されるので、従来のポンプに比べて、半田を効率良く送出できるというものである。

特開２００２−３６８４０４号公報 特開２０００−２００９６６号公報 特開２００５−０２８４４６号公報

ところで、従来例に係る部分噴流はんだ装置によれば、次のような問題がある。
ｉ．プリント基板に実装されるコネクターなどの電子部品は、従来から、サイズが大きいものが多かった。しかし、近年では、電子機器の小型化の要請から、挿入型の電子部品も小さいサイズのものが製造されてきている。そのために特許文献１に見られるような部分噴流はんだ付け装置に使用されるノズルも、部品に合わせて小型化する必要がある。ノズルをあまり小さくし過ぎると、ポンプの出力変更時等において、ノズルに掛かる圧力変動が大きくなり、ノズルからはんだが噴出してしまうことが確認された。

ii．問題点ｉ．を解決するために、特許文献３に見られるようなスクリューポンプの回転数を下げて溶融はんだ送出時の圧力を下げる対処方法が考えられるが、ポンプの回転数をむやみに下げてしまうと、溶融はんだを複数のノズルに送る圧力と、全てのノズルに掛かる圧力とを釣り合う平衡状態が崩れてしまい、ノズルから噴出する溶融はんだの高さが安定せず、ノズルから噴出する溶融はんだが上下動を起こし易いという問題点があった。

iii．少しでも、ポンプの出力調整を間違えると、ノズルから溶融はんだが吹き出してしまったり、コネクター内部のジャック挿入孔に溶融はんだが侵入してしまい、それを原因として接触不良を起こしてコネクターとして、まったく使用不能になってしまったり、プリント基板の表面に、はんだが付着して配線間でリークを起こしたりして、不具合が発生してしまうという問題がある。

iｖ．特許文献２に見られるようなダミー用噴出ノズルに、溶融はんだの噴出量調整機能を持たせることが考えられるが、特許文献２に見られるようなダミー用噴出ノズルを何らの工夫無しにそのまま取り入れただけでは、満足行く噴出量調整機能付きのダミー用噴出ノズルが得られないという問題がある。

因みに特許文献２に記載されたダミー用ノズルは、それを用いて溶融はんだの噴出量調整を行うことは開示されておらず、特許文献２のダミー用ノズルを用いて溶融はんだの噴出量を調整しようと考えても、他のどのはんだ付けノズルに比較して、開口部分のはんだ噴出面積が狭いため、特許文献２のダミー用ノズルの構成を単に取り入れただけでは、溶融はんだの噴出量調整を行うことができなかった。

本発明者らは、部分噴出はんだ槽のノズルサイズが小さくなると、溶融はんだが送られる圧力と、全てのノズルから噴流として吹き出す溶融はんだの圧力とが釣り合わず、ノズルから噴流として、吹き出す溶融はんだの圧力が高くなってしまうこと、プリント基板のはんだ付け箇所に設けられた噴流ノズルに加えて、溶融はんだ面から加わる圧力を緩和する予備のノズルを新たに設けることで、溶融はんだが送られる圧力と、全てのノズルから噴流として吹き出す溶融はんだの圧力が釣り合い、ノズルから噴出する溶融はんだが上下動することが無くなることを見い出し、本発明を完成するに至った。

本発明に係る部分噴流はんだ付け装置は、溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする部分噴流はんだ付け装置において、はんだ送出路を有して前記溶融はんだを収容するはんだ槽と、前記はんだ槽に収容された前記溶融はんだを所定の圧力にしてはんだ送出路に供給するはんだ供給部と、所定のはんだ噴出面積を有して前記はんだ送出路に接続され、前記はんだ供給部から供給される所定の圧力の前記溶融はんだを表面張力によって盛り上がるように噴出する第１の噴出ノズルと、前記第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有して前記はんだ送出路に接続され、前記はんだ供給部から供給される所定の圧力の前記溶融はんだを噴出する第２の噴出ノズルとを備え、前記第２の噴出ノズルが、前記第１の噴出ノズルよりも前記はんだ供給部に近い位置に配設されることを特徴とするものである。

部分噴流はんだ付け装置では、溶融はんだを所定の圧力にして前記はんだ送出路に供給するはんだ供給部を有するために「一定の容器内部に非圧縮性流体を満たしてある面に圧力をかけたとき液面から同じ深さの地点同士ならばそれらの点には等しい圧力が加わる」というパスカルの原理と同様に、すべての噴流ノズルには等しい圧力が加わる。実際は、ノズル上方から加わる重力よりポンプから加わるノズル下方からの圧力の方が大きいのでノズルから噴流はんだが噴出するが、そのときの噴出の高さは噴出するノズルの開口面積が等しければノズル下方からの圧力に比例する。つまり、ポンプの圧力が高くなるとノズルからの噴流高さは高くなる。

ここで、小型の電子部品をはんだ付けするために開口面積の狭いノズルを用いると、各ノズルに加わる圧力が大きくなるためノズルから噴出するはんだの高さは高くなってしまう。その解決策として、特許文献３に見られるようなスクリューポンプの回転数をむやみに下げてしまうと、溶融はんだを複数のノズルに送る圧力と、全てのノズルに掛かる圧力との平衡状態が崩れてしまうので、噴流の高さのバランスが崩れ易く、プリント基板の表面にはんだが被ったり、未はんだ不良を起こしたりすることがあった。

本発明では、はんだ供給部の第１のノズルより大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルを設けることで、各ノズルに加わる圧力を逃がして緩和し、ポンプを制御し易い中〜高回転の回転数を維持することによって、小型の電子部品をはんだ付けするために開口面積の狭い第１のノズルを用いたときでも、安定した溶融はんだの高さを維持することができている。

本発明に係る部分噴流はんだ付け装置によれば、溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする場合に、はんだ槽溶には融はんだが収容される。はんだ供給部は、はんだ槽に収容された溶融はんだを所定の圧力にして第１及び第２の噴出ノズルに供給する。第１の噴出ノズルは、所定のはんだ噴出面積を有しており、はんだ供給部から供給される所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上げるように噴出する。第２の噴出ノズルは、第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有しており、はんだ供給部から供給される所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上げるように噴出する。これを前提にして、第２の噴出ノズルが、第１の噴出ノズルよりもはんだ供給部に近い位置に配設されるようになされる。

従って、はんだ供給部が第１の噴出ノズルに与える溶融はんだの圧力変動を第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルで吸収できるようになるので、第２の噴出ノズルをはんだ噴出量調整用の予備噴出ノズル（ダミーノズル）として機能させることができる。

これにより、電子機器の小型化に伴い、はんだ噴出面積が第２の噴出ノズルよりも極めて小さい噴出ノズルを用いた場合であっても、はんだ噴流量の設定が難しいスクリューポンプ等の回転数を落とさずに、溶融はんだを部品実装部材に部分的に安定して噴流できるようにした部分はんだ付け装置を提供できるようになる。

本発明に係る部分噴流はんだ付け方法は、溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする方法において、はんだ槽に収容された前記溶融はんだを所定の圧力にして供給する工程と、一方で、所定のはんだ噴出面積を有した第１の噴出ノズルに、前記はんだ供給部から供給された所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上げ、前記部品実装部材に電子部品をはんだ付けする部分に当該溶融はんだを施す工程と、他方で、前記第１の噴出ノズルよりも前記はんだ供給部に近い位置に配設され、かつ、当該第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルに、前記はんだ供給部から供給された所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上げ、前記第１の噴出ノズルに供給される溶融はんだの噴出量を調整する工程とを有することを特徴とするものである。

本発明に係る部分噴流はんだ付け装置及び部分噴流はんだ付け方法によれば、第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有して、はんだ供給部から供給される所定の圧力の溶融はんだを噴出する第２の噴出ノズルが、所定のはんだ噴出面積を有してはんだ供給部から供給される所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上がるように噴出する第１の噴出ノズルよりも、はんだ供給部に近い位置に配設されるものである。

この構成によって、はんだ供給部が第１の噴出ノズルに与える溶融はんだの圧力変動を第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルで吸収できるようになるので、第２の噴出ノズルをはんだ噴出量調整用の予備噴出ノズル（ダミーノズル）として機能させることができる。

従って、電子機器の小型化に伴い、はんだ噴出面積が第２の噴出ノズルよりも極めて小さい噴出ノズルを用いた場合であっても、はんだ噴流量の設定が難しいスクリューポンプ等の回転数を落とさずに、溶融はんだを部品実装部材に部分的に安定して噴流できるようにした部分はんだ付け装置を提供できるようになる。

図１は、本発明に係る実施形態としての部分噴流はんだ付け自動装置１００の構成例を示す斜視図である。 図２は、部分噴流はんだ付け自動装置１００におけるダミーノズル３２の配置例を示す平面図である。 図３は図２に示した部分噴流はんだ付け自動装置１００のダミーノズル３２の機能例（その１）を示すＸ１−Ｘ１矢視断面図である。 図４は、図２に示した部分噴流はんだ付け自動装置１００のダミーノズル３２の機能例（その２）を示すＹ１−Ｙ１矢視断面図である。 図５は、部分噴流はんだ付け自動装置に実装されるノズル８ａの構成例を示す斜視図である。 図６は、部分噴流はんだ付け自動装置に実装されるノズル１６ａの構成例を示す斜視図である。 図７は、ダミーノズル３２の構成例を示す斜視図である。 図８は、プリント基板１の構成例を示す平面図である。 図９は、部分噴流はんだ付け自動装置の動作例を示す断面図である。

本発明は、部分噴流はんだ槽に吹き出し口の小さいノズルを用いた場合であっても、当該はんだ槽の設定が難しいポンプの回転数を落とさずに、溶融はんだを部品実装部材に部分的に安定して噴流できるようにした部分噴流はんだ付け装置及び分噴流はんだ付け方法を提供することを目的とする。

本発明の第２の噴射ノズルは、ノズル板上に第１の噴射ノズルと共に配置しても良いが、ノズル板の外、例えばポンプの横に近接して配置することによって、よりコンパクトな部分噴流はんだ槽を得ることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る部分噴流はんだ付け装置及び部分噴流はんだ付け方法について説明する。図１に示す部分噴流はんだ付け自動装置１００は、部品実装部材に部分的に溶融はんだ７を施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けするものである。なお、図１及び図４において断熱材を省略している。

部分噴流はんだ付け自動装置１００は、部分噴流用のはんだ槽４、シリンダー型噴流ポンプ（以下単にポンプ５という）、部分はんだ付け用の４種類の噴出ノズル（以下ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂという）、噴出量調整用のダミーノズル３２を有して構成される。

はんだ槽４は、所定の容量（積）を有した金属製の容器４０から構成され、その内部は３つの区画Ｉ，II，IIIに分かれており、一番大きな区画Ｉは、噴流はんだ付け作業領域に割り当てられている。区画Ｉ〜IIIには、図３に示すようなはんだ送出路の一例を構成するノズル基部４４が設けられている。図３及び図４において、白抜き矢印は溶融はんだの流れ方向を示している。

容器４０は四方を囲む内壁面を構成する側面板４０ａ，４０ｂ、側面板４０ｃ，４０ｄ（図４参照）及び当該側面板４０ａ〜４０ｄを支持する底面板４０ｅから構成される。底面板４０ｅから所定の高さに至る部分であって、側面板４０ａには基板支持用の額縁部材４０ｆが接合されている。額縁部材４０ｆ上には部材取り付け用の基板４０ｇが設けられている。

この例で、ノズル基部４４は底面板４０ｅ、基板４０ｇ及び額縁部材４０ｆ側の側面板４０ａ〜４０ｄから構成され、はんだ圧送路（メインダクト）を構成する。この例では、はんだ圧送路には整流板が取り付けられていない。整流板は孔の開いた板や、網などからできているが、開口部に酸化物が詰まり易いという欠点を有している。そのため、本発明のような溶融はんだを所定の圧力にして、はんだ圧送路に供給する部分噴流はんだ付け装置では、噴流が安定しており、整流板を取り付けない方が好ましい。基板４０ｇには３つの開口部４０１〜４０３が設けられる。開口部４０１は、基板４０ｇにおいて、区画Ｉに至る部分に開口され、開口部４０２は区画IIに至る部分に開口され、開口部４０３は区画IIIに至る部分に各々開口されている。

はんだ槽４は、溶融はんだ７を収容するものであり、容器４０の周囲には断熱材５４ａ，５４ｂが設けられている。その底部には断熱材５４ｃが設けられている。この断熱材５４ａ〜５４ｃ等には、図示しない加熱装置が埋め込まれ、この加熱装置により所定の温度に加熱されている。はんだ槽４は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）板を箱状に形成して構成される。

ノズル基部４４の開口部４０２は、区画IIに連通されている。区画IIにはポンプ５が設けられ、ノズル基部４４に接続される。ポンプ５は、はんだ槽４に収容された溶融はんだ７を所定の圧力にしてノズル基部４４内に供給する。ポンプ５はノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂから噴出される溶融はんだ７の流出量を調整するように制御される。ポンプ５には、整流板を用いないシリンダー型のポンプが使用される。シリンダー型のポンプには、全密閉型のスクリューポンプ（インペラポンプ）が使用される。

ノズル基部４４の上部には矩形フランジ形状のノズル台４５が取り付けられ、このノズル台４５上にはノズル板３１が取り付けられる。ノズル板３１にはノズル８ａ，８ｂやノズル１６ａ，１６ｂ等が引き出される（接続される）。この例では、２個のノズル８ａと、１個のノズル８ｂと、２個のノズル１６ａと１個のノズル１６ｂで計６個が、はんだ送出路を構成するノズル台４５を介してノズル基部４４に接続される。

ノズル８ａは、溶融はんだ７を噴出する開口部分が長方形状を有しており、そのはんだ噴出面積はＳ１である。ノズル８ｂも、開口部分が長方形状を有しており、そのはんだ噴出面積はＳ２（Ｓ２＞Ｓ１）である。ノズル１６ａも、開口部分が長方形状を有しており、そのはんだ噴出面積はＳ３である。ノズル１６ｂは、開口部が凸形状を有しており、そのはんだ噴出面積はＳ４（Ｓ４＞Ｓ３）である。４種類のノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのはんだ噴出面積の大小関係は、Ｓ４＞Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１に設定されている。

２個の長方形状のノズル８ａ，８ａは、図中、ノズル板３１の右端部に近い位置に並べて接続されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。２個の同形状のノズル１６ａ，１６ａは、ノズル板３１の右端部とほぼ中央部に近い位置にＬ字に並べて接続されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。

１個の凸形状のノズル１６ｂは、ノズル８ａ、ノズル１６ａ，１６ａに囲まれる位置に配設されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。１個の長方形状のノズル８ｂは、ダミーノズル３２に近い位置であって、上述のノズル１６ａ，１６ｂに並ぶ位置に配設されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。

６個のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂは、例えば、図８に示すような面実装用のプリント配線基板（以下単にプリント基板１という）に設けられたはんだ付け群３のはんだ付け面形状と略同一形状を有している。このようにすると、プリント基板１に設けられたはんだ付け群３のはんだ付け面に再現性良く溶融はんだ７を噴出できるようになる（局所はんだ付け処理）。

ダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂよりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有して、図４に示すようなノズル基部４４上のノズル台４１を介して取り付けられたノズル板３８に接続され、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を噴出する。ダミーノズル３２は、６個のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂよりもポンプ５に近い位置に配設される。例えば、図中の区画IIに隣接する区画IIIに配置される。ダミーノズル３２が配置される区画IIIは、プリント基板１に設けられたはんだ付け群３のはんだ付け面の外側が当たらない場所が好ましい。この例では、区画Ｉの噴流はんだ付け作業領域外であって、部分噴流はんだ付け処理の邪魔にならないはんだ槽４上の区画IIIにダミーノズル３２を配置した。このようにダミーノズル３２を構成すると、プリント基板１に設けられたはんだ付け群３のはんだ付け面の外側で、ノズル１６における溶融はんだ７の噴出量を再現性良く調整できるようになる。

続いて、図２〜図４を参照して、部分噴流はんだ付け自動装置１００のダミーノズル３２の機能例について説明する。図３に示す部分噴流はんだ付け自動装置１００のノズル台４５上の所定の位置にはノズル板３１が備えられ、ノズル板３１には６個のノズル８ａ，８ａ（図示せず），８ｂ，１６ａ，１６ａ及び１６ｂが配設されている。

ノズル板３１以外のポンプ５に隣接したノズル基部４４上のノズル台４１には、図４に示したダミーノズル３２が配設されている。ダミーノズル３２は図３に示す区画IIIのノズル板３８に取り付けられ、その開口部分の溶融はんだ７が大気に触れるように露出して配設されている。

このようにすると、ノズル板３１から離れたポンプ５に隣接した位置で、ダミーノズル３２がポンプ５の回転数の変化を受け入れるようになり、ノズル８ａ，８ｂやノズル１６ａ，１６ｂへ圧力が伝搬する前に再現性良く溶融はんだ７の噴流の高さの変動を吸収できるようになる。この例では、ノズル台４１の上場を基準にしてダミーノズル３２の高さはｈ１に設定され、ノズル８ａ，８ｂやノズル１６ａ，１６ｂと同じ高さに設定されている。もちろん、図中、破線で示すようにダミーノズル３２の高さをｈ２に設定し、ノズル８ａ，８ｂやノズル１６ａ，１６ｂ等の高さｈ１に対してｈ２＞ｈ１に設定してもよい。

ここで、図２に示すポンプ５の軸部位からダミーノズル３２に至る離隔距離をＬ１とし、図３に示す同軸部位からノズル８ｂに至る離隔距離をＬ２とし、同軸部位からノズル１６ｂに至る離隔距離をＬ３とし、同軸部位からノズル１６ａに至る離隔距離をＬ４とすると、ポンプ５の軸部位から３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂ及び１個のダミーノズル３２に至る離隔距離は、Ｌ４＞Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。このことは圧力Ｐがポンプ５の軸部位から３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂ及び１個のダミーノズル３２に至る伝搬時間が順次遅延することを意味している。

定常状態では、ポンプ５からノズル基部４４へ供給される溶融はんだ７の加圧時の圧力をＰとすると、４個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂ及び１個のダミーノズル３２の各々の開口部分には、均等に圧力Ｐの溶融はんだ７が供給される。図示しない２個のノズル８ａ，８ｂの各々の開口部分には、均等に圧力Ｐの溶融はんだ７が供給される（パスカルの原理：Pascal's principle）。

パスカルの原理とは、はんだ槽４等の一定の容器４０の内部に非圧縮性流体である溶融はんだ７等を満たしてある溶融はんだ面に圧力Ｐをかけたとき、重力の影響が無ければ、つまり溶融はんだ面から同じ深さの地点同士ならばそれらの点には等しい圧力Ｐが加わるという原理をいう。

また、ポンプ５からノズル基部４４へ一定の圧力Ｐの溶融はんだ７が供給される定常状態から、その溶融はんだ７の圧力ＰをΔＰ増加するといった出力変動時には、ダミーノズル３２には圧力Ｐ＋ΔＰ11の溶融はんだ７が供給される。ノズル８ｂには圧力Ｐ＋ΔＰ12の溶融はんだ７が供給される。ノズル１６ｂには圧力Ｐ＋ΔＰ13の溶融はんだ７が供給される。ノズル１６ａには圧力Ｐ＋ΔＰ14の溶融はんだ７が供給される。

この例では、ポンプ５の軸部位から３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂ及び１個のダミーノズル３２に至る離隔距離は、Ｌ４＞Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。従って、ダミーノズル３２における圧力変動分ΔＰ11と、ノズル８ｂにおける圧力変動分ΔＰ12と、ノズル１６ｂにおける圧力変動分ΔＰ13と、ノズル１６ａにおける圧力変動分ΔＰ14との間には、変動分ΔＰがポンプ５の軸部位から１個のダミーノズル３２、３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂに至る伝搬時間が順次遅延するようになる。

このことから、各々の変動分はΔＰ11＞ΔＰ12＞ΔＰ13＞ΔＰ14という関係を有するようになる。すなわち、６個のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂのいずれよりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有したダミーノズル３２がポンプ５における出力増加に伴う変動分ΔＰ≒ΔＰ11をほとんど吸収するようになる。

続いて、図５を参照して、部分噴流はんだ付け自動装置に実装されるノズル８ａ，８ｂ等の構成例について説明する。図５に示すノズル８ａは、図８に示すプリント基板１のはんだ付け群３と略同一形状となっている。ノズル８ａは、矩形状を有しており、四つの壁面９，１０，１１，１２から形成されていて、そのうちの三つの壁面９，１０，１１は溶融はんだ７中に没しており、溶融はんだ７中でノズル基部４４を介してポンプ５と連通されている。

壁面１２は、途中で切れており、切れた部分の下部が溶融はんだ７の流出部１３となっている。ノズル８ａ内には分岐ダクト１４が設置されている。ノズル８ａにおける分岐ダクト１４は、その上端がノズル８ａの上端よりも少し低くなっており、溶融はんだ７の液面下でノズル基部４４を介してポンプ５と連通している。分岐ダクト１４と流出部１３を有する壁面１２との間には、間隙１５が設けられている。図５に示す分岐ダクト１４の端部はコ字形状を有しており、コ字形状部位の両側がノズル８ａの短尺壁面に密着したものである。ノズル８ｂについては、ノズル８ａに比べて短手方向の幅が同じで長手方向の長さが異なるだけ、その他の構成は同様なので、ノズル８ａの構成を参照されたい。

これに限られることはなく、四角筒状を有した分岐ダクト２１の端部の両側をノズル１６ａの短尺壁面に密着したものでもよい。例えば、図６に示すノズル１６ａによれば、部分噴流はんだ付け自動装置１００に実装可能なノズルであって、分岐ダクト２１の周囲に矩形を成す四つの壁面１７，１８，１９，２０から形成されている。これらの壁面は、全て下部が途中で切られており、相対向する長尺の壁面１８，２０の下部が流出部１３，１３となっている。ノズル１６ａ内にはポンプ５と連通した分岐ダクト２１が設置されている。分岐ダクト２１は上端がノズル１６ａの上端よりも低くなっており、流出部１３，１３を有する壁面１８，２０間に間隙１５，１５が設けられている。

図５及び図６に示したノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂには、その上端がナイフエッジ形状に加工されている。このナイフエッジ形状は、ノズル上端を傾斜部位とすることで、該上端に溶融はんだ７が残らなくなるからである。つまり、はんだ槽４では、常時、溶融はんだ７を噴流状態にしておくものではなく、図８に示すようなプリント基板１に溶融はんだ７を付着させるときだけ、当該溶融はんだ７をノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内に導入させて噴流させている。そのため非噴流時には、溶融はんだ７がノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内の下方にあり、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂは冷めた状態となっている。そして、噴流時に、溶融はんだ７をノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内に導入して噴流させると、冷めたノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂによって噴流する溶融はんだ７の温度が下げられる。

そこで、プリント基板１に溶融はんだ７を付着させる前に、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂから溶融はんだ７を噴流させる「カラ噴流」を行なう。このカラ噴流では、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂを加熱するとともに、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内に付着していた酸化物の清掃を行なう。このカラ噴流時、ノズル上端が平らであるとノズル上端に、はんだが残ってしまい、これがプリント基板１の不要箇所に付着することがある。このため、ノズル上端を、傾斜を付したナイフエッジ形状にしておくことで、溶融はんだ７が残らないようになる。

この例で、はんだ槽４は、カラ噴流時にノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂの温度が素早く昇温するようにノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂを熱伝導性が良好な材料で作製するとよい。熱伝導性が良好な材料としては銅があるが、銅をそのままノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂに使用すると、銅に溶融はんだ７が金属的に接合してしまい、長時間経過するうちに銅が溶融はんだ７中に溶け込んでしまうようになる。これをはんだ食われと呼ぶ。そこで、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂは熱伝導性が良好で溶融はんだ７への食われの少ないステンレス、特にＳＵＳ３１６が適している。更に、ステンレスに窒化処理を行うと、よりはんだ食われを少なくすることができる。

本発明のはんだ槽４に使用するノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂは、ノズル下部に形成される溶融はんだ７の流出部１３が一箇所以上となされるものである。ノズル８ａ，８ｂの場合は、ノズル８ａ，８ｂ内に設置した分岐ダクト１４とノズル壁面間に１箇所の間隙１５を設けることで、ノズル壁面の下部が開けられて流出部１３となされる。ノズル１６ａ，１６ｂの場合は、ノズル１６ａ，１６ｂ内に設置した分岐ダクト２１とノズル壁面間に２箇所の間隙１５，１５を設けることで、ノズル壁面の下部が開けられて流出部１３となされる。

分岐ダクト１４や２１等とノズル壁面との間に間隙１５，１５を設けるのは、図５に示したようにノズル８ａ，８ｂの一つの壁面の一箇所、或いは図６に示したように相対向する二つのノズル壁面の二箇所であり、これらの壁面の下部に流出部１３を形成する。該流出部１３は、溶融はんだ７の液面より上方にあっても、或いは溶融はんだ７の液面下にあってもよい。

ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂの形状は、図８に示すプリント基板１のはんだ付け群３に合わせるものであり、矩形状の他、L字型、凸型、十字型等、各種の形状にすることもできる。これら矩形以外の形状のノズル１６ｂでは、流出部１３を二箇所以上にすることもできる。流出部１３を二箇所以上にすることにより溶融はんだ７の流れの方向を適宜選択でき、流出方向の適正な選択によりブリッジの防止もさらに効果的になる。

続いて、図７を参照して、ダミーノズル３２の構成例について説明する。図７に示すダミーノズル３２は、部分噴流はんだ付け自動装置１００に実装可能なものである。ダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのようにプリント基板１のはんだ付け群３のはんだ付け面と無関係な形状を有している。

この例では、ダミーノズル３２は上方から見ると矩形状を成しており、横から見ると逆Ｌ状を成している。ダミーノズル３２は四つの壁面３３，３４，３５，３６から形成されていて、４つの壁面３３，３４，３５，３６はノズル板３８に接続され、溶融はんだ７中に没している部分と、溶融はんだ７の液面から露出している部分から成る。ダミーノズル３２は溶融はんだ７中で、ノズル台４１、開口部４０３及びノズル基部４４を介してポンプ５と連通されている。ダミーノズル３２は、ノズル板３８から延在する四角筒状を成しており、開口部分が大気に曝されるが、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのようなナイフエッジが設けられていない上部開放形状を有しており、逆Ｌ状部位に図示しない間隙が設けられている。

この例で、ダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂと同じ熱伝導性が良好ではんだ食われが少ないステンレス（ＳＵＳ３１６等）を使用するとよい。さらに、ステンレスに窒化処理を行うと、よりはんだ食われを少なくすることができる。ダミーノズル３２の開口形状は、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのようにプリント基板１のはんだ付け群３に合わせる必要がない。

この例では、ダミーノズル３２の開口形状を矩形状の他、L字型、円型、十字型等、各種の形状に設定してもよい。ダミーノズル３２がポンプ５の圧力変動を受け入れ易い形状であって、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ，１６ａ，１６ｂへ圧力変動が伝搬する前に再現性良く溶融はんだ７の圧力変動を吸収できる形状であれば、どんな形状でもよい。

本発明のはんだ槽４に設置されている、はんだ噴出量調整（サージ吸収）用のダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのはんだ噴出面積Ｓ１〜Ｓ４よりも、はんだ噴出面積Ｓ５が大きい。従って、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ等に小型の吹き出しノズルを使用した場合であっても、溶融はんだ７が送られる圧力Ｐと、全てのノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ及びダミーノズル３２から噴流として吹き出す圧力Ｐとの釣り合いが取り易く、ダミーノズル３２がポンプ５の圧力変動を受け入れ易くなり、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂへ圧力変動が伝搬する前に再現性良く溶融はんだ７の圧力変動を吸収できるようになる。

ここで、図８を参照して、部分噴流はんだ付け対象となるプリント基板１について説明する。図８に示すプリント基板１は、部品実装部材の一例を構成し、当該プリント基板１には、はんだ付け面が画定されている。図中、黒丸印で示すはんだ付け部２を囲む領域がはんだ付け面である。プリント基板１によれば、当該プリント基板１の裏面にある多数のはんだ付け部２が集合してはんだ付け群３を形成している。

このように多数のはんだ付け部２が、はんだ付け群３を形成するのは、プリント基板１に搭載する電子部品がＰＧＡ（Pin Grid Array：PGA）やデュアルパッケージのように、一個の電子部品に多数のリードが設置されていたり、コネクターのように多数のジャックに導通される電極が取り付けられていたりしているからである。

また、最近のプリント基板は、実装密度を高めるために、プリント基板１の裏面に表面実装部品ＤやコネクターＣ等を搭載することがある。従って、最近のプリント基板１では面実装用のはんだ付け部２がはんだ付け群３を構成し、裏面に表面実装部品ＤやコネクターＣ等が搭載される場合が多くなってきている。

このようなプリント基板１のはんだ付け面のはんだ付け群３の形状と、同じ形状を有したノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂが各々対応し、かつ、はんだ付け群３の配置と、同じ形状を有したノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂの配置が各々対応している。例えば、プリント基板１の上方の表面実装部品ＤとコネクターＣとの間の２つのはんだ付け群３には、２つのノズル８ａ，８ａが対応する。同様にして、その上方の表面実装部品Ｄと下方の表面実装部品Ｄとの間の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ａが対応する。

同様にして、その下方の表面実装部品Ｄと下方のコネクターＣとの間の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル８ｂが対応する。同様にして、その下方の表面実装部品ＤとコネクターＣに隣接する凸状の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ｂが対応する。同様にして、それに隣接する１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ａが各々対応するようになされる。

続いて、図９を参照して、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂの他にダミーノズル３２を設置したはんだ槽４におけるプリント基板１への部分噴流はんだ付け方法について説明する。この例では、溶融はんだ７を部分的にプリント基板１に施して当該プリント基板１と電子部品とをはんだ付けする場合に、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのはんだ噴出面積Ｓ１〜Ｓ４よりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有したはんだ噴出量調整（サージ吸収）用のダミーノズル３２を、当該ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂよりもポンプ５に近い区画IIIに配設されることを前提とする。ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂは、プリント基板１のはんだ付け群３のはんだ付け面の配置及びその形状と略同一配置及び同一の形状となっている。

これらを部分噴流はんだ付け条件にして、まず、プリント基板１は、図示しない搬送チャックで把持され、図示しないフラクサーで図８に示したはんだ付け群３にフラックスが塗布され、図示しないプリヒーターで予備加熱され、はんだ槽４に到来する。はんだ槽４には、プリント基板１のはんだ付け群３と一致したところに、はんだ付け群３と略同一形状の６個のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂが設置されている。プリント基板１はそれぞれのはんだ付け群３が、それに対応するノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂ上まで搬送される。

この例では、図８に示したプリント基板１の上方の表面実装部品ＤとコネクターＣとの間の２つのはんだ付け群３には、２つのノズル８ａ，８ａが対向するように位置合わせされる。同様にして、その上方の表面実装部品Ｄと下方の表面実装部品Ｄとの間の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ａが対向するように位置合わせされる。

同様にして、その下方の表面実装部品Ｄと下方のコネクターＣとの間の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル８ｂが対向するように位置合わせされる。同様にして、その下方の表面実装部品ＤとコネクターＣに隣接する凸状の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ｂが対応する対向するように位置合わせされる。同様にして、それに隣接する１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ａが各々対向するように位置合わせされる。

この例では、位置合わせ後、プリント基板１のはんだ付着を行なう前に、ノズルの昇温とノズル内壁清掃のためにカラ噴流を行なう。このカラ噴流では、ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂを加熱するとともに、ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂ内に付着していた酸化物の清掃が行なわれる。

カラ噴流後、プリント基板１をノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂ上に載置し、しばらくの間ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂ上で載置したままにする。ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂ上に載置されたプリント基板１は、ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂ内にある溶融はんだ７で加熱されて、はんだ付け群３がはんだ付けに適した温度まで昇温される。

その後、ポンプ５を作動させて当該ポンプ５内の溶融はんだ７をノズル基部４４内に送流する。このとき、ポンプ５は、はんだ槽４に収容された溶融はんだ７を所定の圧力Ｐにしてノズル基部４４を通じて分岐ダクト１４、２１及びダミーノズル３２に供給する。ノズル基部４４から送られた溶融はんだ７は、分岐ダクト１４を介してノズル８ａ，８ｂ，の上部まで噴流し、かつ、分岐ダクト２１を介してノズル１６ａ，１６ｂの上部まで噴流する。

このとき、はんだ噴出面積Ｓ１を有したノズル８ａ，８ａ、はんだ噴出面積Ｓ２を有したノズル８ｂ、はんだ噴出面積Ｓ３を有したノズル１６ａ，１６ａ、はんだ噴出面積Ｓ４を有したノズル１６ｂに、ポンプ５から供給された所定の圧力Ｐの溶融はんだ７が各々供給され、各々で溶融はんだ７が表面張力によって盛り上がる。

ここに表面張力によって盛り上がった各々のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂの溶融はんだ７は、プリント基板１のはんだ付け面に接触するようになる。このとき、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内の溶融はんだ７は、表面張力によってノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内を上昇し、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ上に載置されたプリント基板１のはんだ付け群３に這い上がるようになる。ポンプ５はノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内で溶融はんだ７が流動するように圧力Ｐが加えられる。これにより、当該溶融はんだ７で電子部品をプリント基板１のはんだ付け面にはんだ付けできるようになる。

他方で、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂよりもポンプ５に近い位置に配設され、かつ、当該ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのはんだ噴出面積Ｓ１〜Ｓ４よりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有してノズル板３８及びノズル台４１を介してノズル基部４４に接続されたダミーノズル３２には、ポンプ５から供給された所定の圧力Ｐの溶融はんだ７が供給され、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂに供給される溶融はんだ７の噴出量を調整するように働く。

このとき、ノズル基部４４から、分岐ダクト１４，２１を噴流してきた溶融はんだ７は、プリント基板１に接触後、図５に示した１つの側に流出部１３を有するノズル８ａでは、図９に示す右側の流出部１３の方向に流動し、また、図６のように両側に流出部１３，１３を有するノズル１６ａでは、図９に示すように両側の流出部１３，１３方向に流動する。

この例では、プリント基板１の裏面に表面実装部品ＤやコネクターＣがはんだ付け群３に近接して搭載されていても、噴流後の溶融はんだ７はノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂの外方に流出しないため、表面実装部品ＤやコネクターＣ等には絶対に接触しない。

そして、プリント基板１をノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ上に載置して、当該ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂから溶融はんだ７を噴流させると、溶融はんだ７は少ない流出部１３からしか流出できないため、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内の圧力Ｐは高まり、スルーホール内にも溶融はんだ７は侵入していくようになる。

このようにして、はんだ付け群３のはんだ付け面（部位）にはんだが付着したならば、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂからの噴流を止め、搬送チャックでプリント基板１を把持してノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ上から上方に持ち上げると同時に、次の図示しない冷却ゾーンまで搬送する。冷却ゾーンで冷却されたプリント基板１は、所定の位置で搬送着から解放してはんだ付けが終了する。

このように実施形態としての部分噴流はんだ付け自動装置１００によれば、溶融はんだ７を部分的にプリント基板１に施して当該プリント基板１と電子部品とをはんだ付けする場合に、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのはんだ噴出面積Ｓ１〜Ｓ４よりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有したダミーノズル３２がノズル板３８、ノズル台４１を介してノズル基部４４に接続され、かつ、当該ダミーノズル３２がノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂよりもポンプ５に近い位置に配設され、ポンプ５から供給される所定の圧力Ｐの溶融はんだ７を開口部分内に噴出するようになされる。

従って、ポンプ５がノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂに与える溶融はんだ７の圧力変動をノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂよりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有したダミーノズル３２で吸収できるようになるので、当該ダミーノズル３２をはんだ噴出量調整（サージ吸収）用の予備噴出ノズルとして機能させることができる。

これにより、電子機器の小型化により、はんだ噴出面積Ｓ１〜Ｓ４がダミーノズル３２のはんだ噴出面積Ｓ５よりも極めて小さい噴出ノズルを用いた場合であっても、はんだ噴流量の設定が難しいスクリュー型のポンプ５の回転数を落とさずに、溶融はんだ７をプリント基板１に部分的に安定して噴流可能な部分はんだ付け自動装置１００を提供できるようになった。また、ダミーノズル３２を区画IIのポンプ５に隣接した区画IIIに配置したので、区画Ｉを全て部分噴流はんだ付け作業領域として広く使用できるようになった。

なお、本発明らは、本発明に係る部分噴流はんだ付け自動装置１００を用いて、精密加工機械用制御盤に使用する多層のプリント基板１のはんだ付けを行って動作検証をした。該プリント基板１には表面にPGAやデュアルパッケージ等の電子部品が搭載され、裏面に表面実装部品ＤとコネクターＣが取り付けられており、また多数のスルーホールが穿設されていた。PGAやデュアルパッケージのリードは、プリント基板１の表面から裏面に挿通しており、裏面で多数のはんだ付け部２がはんだ付け群３となっている。

はんだ付け後のプリント基板１を観察したところ、裏面の表面実装部品ＤやコネクターＣには、はんだが付着してなく、また、スルーホール内には、はんだが完全に侵入していた。この動作検証で、ポンプ５の出力増減時に、ダミーノズル３２が圧力変動分を吸収する（液面が揺れた）ことが確認され、はんだ槽４のノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂから溶融はんだ７が吹き出す状況は確認されなかった。また、コネクターＣの内部のジャック挿入孔には、溶融はんだ７が侵入する事態が確認されなかったことから、接触不良を起こす原因が皆無となった。更にまた、プリント基板１の表面に溶融はんだ７が付着する事態が確認されなかったことから、リークを起こす原因が皆無となった。

このように、はんだ槽４で使用するノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂを電子部品の小型化に合わせて小さく構成した場合であっても、ポンプ５の傍にノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂよりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有したダミーノズル３２を配置することで、ポンプ５の回転数を落とさずに、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂに掛かる圧力変動を低減することができ、当該ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂから溶融はんだ７が噴出する現象を防止できるようになった。

一方、従来のはんだ槽４で同一のプリント基板１のはんだ付けを行なったところ、裏面に搭載してあった表面実装部品ＤやコネクターＣには不必要な箇所にまで、はんだが付着しており、スルーホール内には、はんだが充分に侵入していなかったことが確認された。

本発明は、プリント基板の必要箇所だけに溶融はんだを噴出させて、プリント基板と電子部品とをはんだ付けをする部分噴流はんだ付け自動装置に適用して極めて好適である。

４ はんだ槽
５ ポンプ（はんだ供給部）
８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ ノズル（第１の噴出ノズル）
１２，１８ 壁面
１３ 流出部
１４ 分岐ダクト（はんだ送出路）
１５ 間隙
３１，３８ ノズル板
３２ ダミーノズル（第２の噴出ノズル）
４４ ノズル基部（はんだ送出路）

【０００５】
ズルに加えて、溶融はんだ面から加わる圧力を緩和する予備のノズルを新たに設けることで、溶融はんだが送られる圧力と、全てのノズルから噴流として吹き出す溶融はんだの圧力が釣り合い、ノズルから噴出する溶融はんだが上下動することが無くなることを見い出し、本発明を完成するに至った。
［００１７］
本発明に係る部分噴流はんだ付け装置は、溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする部分噴流はんだ付け装置において、はんだ送出路を有して前記溶融はんだを収容するはんだ槽と、前記はんだ槽に収容された前記溶融はんだを所定の圧力にしてはんだ送出路に供給するはんだ供給部と、所定のはんだ噴出面積を有して前記はんだ送出路に接続され、前記はんだ供給部から供給される所定の圧力の前記溶融はんだを表面張力によって盛り上がるように噴出する第１の噴出ノズルと、前記第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有して前記はんだ送出路に接続され、前記はんだ供給部から供給される所定の圧力の前記溶融はんだを噴出する第２の噴出ノズルとを備え、前記はんだ槽は、所定の容量を有して、内部が第１、第２及び第３の区画に分けられた容器から構成され、前記はんだ送出路は、前記容器の内部の第１、第２及び第３の区画を連通するように配置され、少なくとも、前記第１の区画は、前記第２の区画と前記第３の区画とに隣接して配置されて噴流はんだ付け作業領域となされ、前記第１及び第３の区画のはんだ送出路上には各々ノズル台が配置され、前記第１の噴出ノズルは、前記はんだ送出路に連通する第１の区画の噴流はんだ付け作業領域のノズル台上に配置され、前記はんだ供給部は、
前記はんだ送出路に連通する第２の区画に配置され、前記第２の噴出ノズルは、前記はんだ槽上の噴流はんだ付け作業領域外であって前記はんだ供給部を配置した前記第２の区画に隣接する前記第３の区画のノズル台上に配設されることを特徴とするものである。
［００１８］
部分噴流はんだ付け装置では、溶融はんだを所定の圧力にして前記はんだ送出路に供給するはんだ供給部を有するために「一定の容器内部に非圧縮性流体を満たしてある面に圧力をかけたとき液面から同じ深さの地点同士ならばそれらの点には等しい圧力が加わる」というパスカルの原理と同様に、すべての噴流ノズルには等しい圧力が加わる。実際は、ノズル上方から加わる重力よりポンプから加わるノズル下方からの圧力の方が大きいのでノズルから噴流はんだが噴出するが、そのときの噴出の高さは噴出するノズルの開口面積が等しければノズル下方からの圧力に比例する。つまり、ポンプの圧力が高くなるとノズルからの噴流高さは高くなる。
［００１９］
ここで、小型の電子部品をはんだ付けするために開口面積の狭いノズルを用いると、各ノズルに加わる圧力が大きくなるためノズルから噴出するはんだの高さは高くなってしまう。その解決策として、特許文献３に見られるよ

【０００７】
供できるようになる。
［００２４］
本発明に係る部分噴流はんだ付け方法は、３つの区画を有したはんだ槽には、少なくとも、第１の区画が第２の区画と第３の区画とに隣接して配置された噴流はんだ付け作業領域が設けられ、当該はんだ槽内のはんだ送出路に連通する第１の区画のノズル台上には、所定のはんだ噴出面積を有した第１の噴出ノズルが配置され、前記はんだ送出路に連通する第２の区画には、はんだ供給部が配置され、前記はんだ供給部を配置した第２の区画に隣接する第３の区画のノズル台上には、第２の噴出ノズルが配置されて、溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする部分噴流はんだ付け方法において、前記はんだ槽に収容された前記溶融はんだを所定の圧力にして前記はんだ供給部からはんだ送出路へ供給する工程と、
一方で、前記はんだ供給部から前記はんだ送出路を介して供給される所定の圧力の溶融はんだを前記第１の噴出ノズルにおいて、表面張力によって盛り上げ、前記部品実装部材に電子部品をはんだ付けする部分に当該溶融はんだを施す工程と、
他方で、前記第１の区画のノズル台上に配置された前記第１の噴出ノズルに対して、前記はんだ槽上の噴流はんだ付け作業領域外であって前記第２の区画に隣接する前記第３の区画のノズル台上に配設され、かつ、前記第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルに、前記はんだ供給部から前記はんだ送出路を介して所定の圧力の溶融はんだを供給し、当該第２の噴出ノズルで溶融はんだを表面張力によって盛り上げ、前記第１の噴出ノズルに供給される溶融はんだの噴出量を調整する工程とを有することを特徴とするものである
発明の効果
［００２５］
本発明に係る部分噴流はんだ付け装置及び部分噴流はんだ付け方法によれば、３つの区画を有したはんだ槽内のはんだ送出路に連通する第１の区画のノズル台上には第１の噴出ノズルが配置され、所定のはんだ噴出面積を有してはんだ供給部から供給される所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上がるように噴出し、はんだ送出路に連通する第２の区画には、はんだ供給部が配置され、第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有して、はんだ供給部から供給される所定の圧力の溶融はんだを噴出する第２の噴出ノズルが、はんだ槽上の噴流はんだ付け作業領域外であって、はんだ供給部を配置した第２の区画に隣接する第３の区画のノズル台上に配置されるものである。
［００２６］
この構成によって、はんだ供給部が第１の噴出ノズルに与える溶融はんだの圧力変動を第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルで吸収できるようになるので、第２の噴出ノズルをはんだ噴出量調整用の予備噴出ノズル（ダミーノズル）として機能させることができる。しかも、プリント基板に設けられたはんだ付け群のはんだ付け面の外側であって、部分噴流はんだ付け処理の邪魔にならない位置である第３の区画に配置された第２の噴射ノズルで第１の噴射ノズルにおける溶融はんだの噴出量を再現性良く調整できるようになる。
［００２７］
従って、電子機器の小型化に伴い、はんだ噴出面積が第２の噴出ノズルよりも極めて小さい噴出ノズルを用いた場合であっても、はんだ噴流量の設定が難しいスクリューポンプ等の回転数を落とさずに、溶融はんだを部品実装部材に部分的に安定して噴流できるようにした部分はんだ付け装置を提供で

この種の部分噴流はんだ装置に関連して、特許文献１には、プリント基板の部分はんだ付け方法及び部分噴流はんだ装置が開示されている。この部分噴流はんだ装置によれば、部分噴流はんだ槽の中に噴流ポンプと、筒状を有した多数のノズルが設置されており、また、内部にはヒーターではんだが溶融状態に保たれている。ノズルの設置位置はプリント基板のはんだ付け群と一致したところに設定される。多数のノズルを用いた部分噴流はんだ槽では、パスカルの原理によって、はんだ送出路から各のノズルに加わる圧力は、どのノズル位置でも同じとなり、噴流ポンプによって溶融はんだが送られる圧力と全てのノズルに掛かる圧力が釣り合っている状態である。

本発明者らは、部分噴出はんだ槽のノズルサイズが小さくなると、溶融はんだが送られる圧力と、全てのノズルから噴流として吹き出す溶融はんだの圧力とが釣り合わず、ノズルから噴流として、吹き出す溶融はんだの圧力が高くなってしまうこと、プリント基板のはんだ付け箇所に対応して設けられた噴流ノズルに加えて、溶融はんだ面から加わる圧力を緩和する予備のノズルを新たに設けることで、溶融はんだが送られる圧力と、全てのノズルから噴流として吹き出す溶融はんだの圧力が釣り合い、ノズルから噴出する溶融はんだが上下動することが無くなることを見い出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、部分噴流はんだ槽に吹き出し口の小さいノズルを用いた場合であっても、はんだ噴出量の設定が難しいポンプの回転数を落とさずに、溶融はんだを部品実装部材に部分的に安定して噴流できるようにした部分噴流はんだ付け装置及び分噴流はんだ付け方法を提供することを目的とする。

２個の長方形状のノズル８ａ，８ａは、図中、ノズル板３１の右端部に近い位置に並べて配設されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。２個の同形状のノズル１６ａ，１６ａは、ノズル板３１の右端部とほぼ中央部に近い位置にＬ字に並べて接続されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。

１個の凸形状のノズル１６ｂは、ノズル８ｂ、ノズル１６ａ，１６ａに囲まれる位置に配設されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。１個の長方形状のノズル８ｂは、ダミーノズル３２に近い位置であって、上述のノズル１６ａ，１６ｂに並ぶ位置に配設されており、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を表面張力によって盛り上がるように噴出する。

ダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂよりも大きなはんだ噴出面積Ｓ５を有して、図４に示すようなノズル基部４４上のノズル台４１を介して取り付けられたノズル板３８に接続され、ポンプ５から供給される所定の圧力の溶融はんだ７を噴出する。ダミーノズル３２は、６個のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂよりもポンプ５に近い位置に配設される。例えば、図中の区画IIに隣接する区画IIIに配置される。ダミーノズル３２が配置される区画IIIは、プリント基板１に設けられたはんだ付け群３のはんだ付け面の外側が当たらない場所が好ましい。この例では、区画Ｉの噴流はんだ付け作業領域外であって、部分噴流はんだ付け処理の邪魔にならないはんだ槽４上の区画IIIにダミーノズル３２を配置した。このようにダミーノズル３２を構成すると、プリント基板１に設けられたはんだ付け群３のはんだ付け面の外側で、ノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂにおける溶融はんだ７の噴出量を再現性良く調整できるようになる。

定常状態では、ポンプ５からノズル基部４４へ供給される溶融はんだ７の加圧時の圧力をＰとすると、３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂ及び１個のダミーノズル３２の各々の開口部分には、均等に圧力Ｐの溶融はんだ７が供給される。図３には、図示しない３個のノズル８ａ，８ｂ，１６ａの各々の開口部分にも、均等に圧力Ｐの溶融はんだ７が供給される（パスカルの原理：Pascal's principle）。

この例では、ポンプ５の軸部位から３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂ及び１個のダミーノズル３２に至る離隔距離は、Ｌ４＞Ｌ３＞Ｌ２＞Ｌ１に設定されている。従って、ダミーノズル３２における圧力変動分ΔＰ11と、ノズル８ｂにおける圧力変動分ΔＰ12と、ノズル１６ｂにおける圧力変動分ΔＰ13と、ノズル１６ａにおける圧力変動分ΔＰ14との間には、変動分ΔＰがポンプ５の軸部位から１個のダミーノズル３２、３個のノズル８ｂ，１６ａ，１６ｂに至る伝搬時間が順次遅延するような関係がある。

続いて、図７を参照して、ダミーノズル３２の構成例について説明する。図７に示すダミーノズル３２は、部分噴流はんだ付け自動装置１００に実装可能なものである。ダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂとは異なりプリント基板１のはんだ付け群３のはんだ付け面と無関係な形状を有している。

この例では、ダミーノズル３２は上方から見ると矩形状を成しており、横から見ると逆Ｌ状を成している。ダミーノズル３２は四つの壁面３３，３４，３５，３６から形成されていて、４つの壁面３３，３４，３５，３６はノズル板３８に接続され、溶融はんだ７中に没している部分と、溶融はんだ７の液面から露出している部分から成る。ダミーノズル３２は溶融はんだ７中で、ノズル台４１、開口部４０３及びノズル基部４４を介してポンプ５と連通されている。ダミーノズル３２は、ノズル板３８から延在する四角形の枠状を成しており、開口部分が大気に曝されるが、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのようなナイフエッジが設けられていない上部開放形状を有しており、逆Ｌ状部位に図示しない間隙が設けられている。

本発明のはんだ槽４に設置されている、はんだ噴出量調整（サージ吸収）用のダミーノズル３２は、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂのはんだ噴出面積Ｓ１〜Ｓ４よりも、はんだ噴出面積Ｓ５が大きい。従って、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ等に小型の噴出ノズルを使用した場合であっても、溶融はんだ７が送られる圧力Ｐと、全てのノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ及びダミーノズル３２から噴流として吹き出す圧力Ｐとの釣り合いが取り易く、ダミーノズル３２がポンプ５の圧力変動を受け入れ易くなり、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂへ圧力変動が伝搬する前に再現性良く溶融はんだ７の圧力変動を吸収できるようになる。

このようなプリント基板１のはんだ付け群３のはんだ付け面の形状と、同じ形状を有したノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂが各々対応し、かつ、はんだ付け群３の配置と、同じ形状を有したノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂの配置が各々対応している。例えば、プリント基板１の上方の表面実装部品ＤとコネクターＣとの間の２つのはんだ付け群３には、２つのノズル８ａ，８ａが対応する。同様にして、その上方の表面実装部品Ｄと下方の表面実装部品Ｄとの間の１つのはんだ付け群３には、１つのノズル１６ａが対応する。

ここに表面張力によって盛り上がった各々のノズル８ａ，８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ａ，１６ｂの溶融はんだ７は、プリント基板１のはんだ付け面に接触するようになる。このとき、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内の溶融はんだ７は、表面張力によってノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内を上昇し、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ上に載置されたプリント基板１のはんだ付け群３に這い上がるようになる。ポンプ５によりノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ内で溶融はんだ７が流動するように圧力Ｐが加えられる。これにより、当該溶融はんだ７で電子部品をプリント基板１のはんだ付け面にはんだ付けできるようになる。

このようにして、はんだ付け群３のはんだ付け面（部位）にはんだが付着したならば、ノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂからの噴流を止め、搬送チャックでプリント基板１を把持してノズル８ａ，８ｂ，１６ａ，１６ｂ上から上方に持ち上げると同時に、次の図示しない冷却ゾーンまで搬送する。冷却ゾーンで冷却されたプリント基板１は、所定の位置で搬送チャックから解放してはんだ付けが終了する。

なお、本発明者らは、本発明に係る部分噴流はんだ付け自動装置１００を用いて、精密加工機械用制御盤に使用する多層のプリント基板１のはんだ付けを行って動作検証をした。該プリント基板１には表面にPGAやデュアルパッケージ等の電子部品が搭載され、裏面に表面実装部品ＤとコネクターＣが取り付けられており、また多数のスルーホールが穿設されていた。PGAやデュアルパッケージのリードは、プリント基板１の表面から裏面に挿通しており、裏面で多数のはんだ付け部２がはんだ付け群３となっている。

Claims (12)

1. 溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする部分噴流はんだ付け装置において、
   はんだ送出路を有して前記溶融はんだを収容するはんだ槽と、
   前記はんだ槽に収容された前記溶融はんだを所定の圧力にして前記はんだ送出路に供給するはんだ供給部と、
   所定のはんだ噴出面積を有して前記はんだ送出路に接続され、前記はんだ供給部から供給される所定の圧力の前記溶融はんだを表面張力によって盛り上がるように噴出する第１の噴出ノズルと、
   前記第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有して前記はんだ送出路に接続され、前記はんだ供給部から供給される所定の圧力の前記溶融はんだを噴出する第２の噴出ノズルとを備え、
   前記第２の噴出ノズルが、
   前記第１の噴出ノズルよりも前記はんだ供給部に近い位置に配設されることを特徴とする部分噴流はんだ付け装置。
2. 前記第１の噴出ノズルは、
   前記部品実装部材に設けられたはんだ付け群のはんだ付け面形状と略同一形状を有していることを特徴とする請求項1に記載の部分噴流はんだ付け装置。
3. 前記第２の噴出ノズルは、
   前記部品実装部材に設けられたはんだ付け群のはんだ付け面の外側の前記はんだ槽上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の部分噴流はんだ付け装置。
4. 前記はんだ槽上に第１の噴出ノズルを配設したノズル板を備え、
   前記第２の噴出ノズルは、
   前記ノズル板以外のはんだ供給部に隣接した位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
5. 前記第２の噴出ノズルは、
   所定の面を基準にした前記第１の噴出ノズルの高さと同じ高さ、又は、それ以上の高さに設定されることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
6. 前記第２の噴出ノズルは、
   前記はんだ槽上の噴流はんだ付け作業領域外であって、部分噴流はんだ付け処理の邪魔にならない位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
7. 前記第２の噴出ノズルには、
   ステンレス素材が使用されることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
   
8. 前記第２の噴出ノズルには、
   ステンレス素材を窒化処理したダミーノズルが使用されることを特徴とする請求項７に記載の部分噴流はんだ付け装置。
9. 前記第２の噴出ノズルの開口部は、
   矩形状の他、L字型、円型又は十字型の形状に設定されることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
10. 前記はんだ供給部には、
    整流板を用いないシリンダー型ポンプが使用されることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
11. 前記シリンダー型ポンプには、スクリューポンプが使用されることを特徴とする請求項１に記載の部分噴流はんだ付け装置。
12. 溶融はんだを部分的に部品実装部材に施して当該部品実装部材と電子部品とをはんだ付けする部分噴流はんだ付け方法において、
    はんだ槽に収容された前記溶融はんだを所定の圧力にして供給する工程と、
    一方で、所定のはんだ噴出面積を有した第１の噴出ノズルに、前記はんだ供給部から供給された所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上げ、前記部品実装部材に電子部品をはんだ付けする部分に当該溶融はんだを施す工程と、
    他方で、前記第１の噴出ノズルよりも前記はんだ供給部に近い位置に配設され、かつ、当該第１の噴出ノズルよりも大きなはんだ噴出面積を有した第２の噴出ノズルに、前記はんだ供給部から供給された所定の圧力の溶融はんだを表面張力によって盛り上げ、前記第１の噴出ノズルに供給される溶融はんだの噴出量を調整する工程とを有することを特徴とする部分噴流はんだ付け方法。

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