JPWO2015040691A1 - 噴流ノズル及び噴流装置 - Google Patents

Abstract

噴流ノズル１００は、図２に示すノズル本体部３０を有し、ノズル本体部３０は所定の形状の筐体に流入口６０１及び排出口６０２を有して、流入口６０１から流入した溶融はんだ７を排出口６０２からプリント基板１へ噴流させる。噴流ノズル１００は幅調整部２０を備え、溶融はんだ７の噴流最高位置から所定の高さ下がった位置のノズル本体部３０の幅方向の噴流幅を噴流有効幅としたとき、幅調整部２０は当該ノズル本体部３０の排出口６０２の両側に設けられて噴流有効幅を調整する。噴流速度に依存することなく、噴流有効幅を多段かつ微細に調整できるようになる。これにより、溶融はんだの噴流有効幅を基板搬送方向に沿って前後に拡幅調整できるようになると共に、基板の接続用の細孔部に再現性良く溶融はんだを被着できるようになる。

Description

本発明は、プリント基板やパレット搬送による半導体ウエハ等のはんだ付け面に向けて溶融はんだを噴流し、電子部品のはんだ付けを行う噴流はんだ付け装置に適用可能な噴流ノズル及び噴流装置に関するものである。

従来から、プリント基板の所定の面に電子部品をはんだ付けする場合に、噴流はんだ付け装置が使用される場合が多い。噴流はんだ付け装置には噴流装置が実装され、プリント基板のはんだ付け面に向けて溶融はんだを噴流する。噴流装置は特許文献１〜３に見られるように、ダクト、ノズル及びポンプを有している。

これらの噴流装置によれば、ポンプによって溶融はんだがダクトを介してノズルに送出される。ノズルはポンプ出力に対応した液面高さの溶融はんだを噴出する。これにより、ノズルから噴出される溶融はんだによってプリント基板に電子部品をはんだ付けできるようになる。

上述の噴流装置に実装されるポンプに関しては、スクリューポンプを覆うポンプハウジングにダクトを接続し、ポンプハウジングからダクトへ溶融はんだを送出する噴流はんだ装置が開示されている（特許文献１参照）。

特許文献１によれば、ノズル側板間に一対の回動軸が設けられ、この回動軸の各々にノズルが取り付けられる。回動軸を駆動することで、ノズルの開口幅を可変できるようにした。このようにすると、プリント基板に対応して搬送速度が変化した場合、ノズルの開口幅を拡幅することで、プリント基板と溶融はんだとの接触時間を一定にできるというものである。

特許文献２には噴流はんだ槽が開示されている。この噴流はんだ槽によれば、二次噴流ノズルが備えられ、この二次噴流ノズルの前後に設けたフロントフォーマー及びリアフォーマーの固定位置を可変できるようにした。フロントフォーマー及びリアフォーマーは側板間に設けられた軸部に取り付けられる。軸部を基準にしてフロントフォーマー及びリアフォーマーの回転角度を調整できるようにした。このようにすると、二次噴流ノズルの開口幅を可変できるというものである。

リアフォーマーの先端付近において、側板間には固定板が取り付けられる。この固定板には堰板が固定面に沿って可動自在に設けられ、堰板はリアフォーマーから流れ落ちる溶融はんだの一部をオーバーフローするようになされる。

特許文献３にはプリント基板のはんだ付け方法及び噴流はんだ付け装置が開示されている。この噴流はんだ槽によれば、ノズル台が備えられ、このノズル台上には移動ブロックと固定ブロックとが設けられる。移動ブロックと固定ブロックとの間はノズルの開口幅を形成している。移動ブロックは、ノズル台上を摺動可能に取り付けられる。移動ブロックは、基板搬送方向と平行する方向に移動可能となされ、その固定位置を調整できるようにした。このようにすると、移動ブロックと固定ブロックとの間の開口幅を可変することで、ノズルの開口幅が調整できるというものである。

特許文献４には、はんだ付け用のジェット噴流ノズルが開示されている。当該ノズルによれば、ノズル本体の上部に１対の平坦状のノズル板が取り付けられ、係合用のビスで取り付け部に固定されている。ビスを緩めると、ノズル板が取り付け部に対して水平方向で左右に摺動可能となされている。このノズル板の開閉構造によって、ノズル板間の開口幅を調整できるというものである。

実開昭６３−０２９６６２号公報 実用新案登録 第３０１７５３３号公報 特許 第４２５３３７４号公報 実用新案公平 ０２−０３１３８号公報

ところで、従来例に係る噴流ノズル及び噴流装置によれば、次のような問題がある。特許文献１〜４に見られるような噴流装置によれば、回動軸又は水平スライド機構によってノズルの開口幅を可変する方法が採られる場合が多い。しかし、多様化するプリント基板上の部品配置において、この種の開口幅の可変方法を採ると、最大噴流幅が得られた状態から更に微調整を行う必要が生じた場合、特許文献１〜４には噴流幅を拡幅する手段が開示されていないので、その微調整が困難になるという問題がある。

因みに、最大噴流幅が得られた状態で、噴流圧力を増加し、噴流速度を上昇させて最大噴流幅以上の噴流幅を確保する方法が考えられる。しかし、噴流圧力を増加し、噴流速度を上昇させても、噴流高さが高くなる割には噴流幅が拡がらないという実状が確認されている。

。
従って、基板の搬送方向に沿ってそのノズルの前後で溶融はんだの噴流幅を微調整できないと、噴流圧力を増加したり、噴流速度を上昇させたりする方法に依存せざるを得なくなってしてしまい、プリント基板１に付着された溶融はんだ７の濡れ性が劣化したり、はんだブリッジや、はんだつらら等が発生するという懸念が残る。

本発明はこのような課題を解決したものであって、溶融はんだの噴流有効幅を基板搬送方向に沿って前後に拡幅調整できるようにすると共に、基板のスルーホール等の細孔部にも再現性良く溶融はんだを被着できるようにした噴流ノズル及び噴流装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の噴流ノズルは、所定の形状の筐体に流入口及び排出口を有して、前記流入口から流入した溶融はんだを前記排出口から基板へ噴流させるノズル本体部からなる噴流ノズルであって、前記溶融はんだの噴流最高位置から所定の高さ下がった位置の前記ノズル本体部の幅方向の噴流幅を噴流有効幅としたとき、当該ノズル本体部の前記排出口の両側に設けられて前記噴流有効幅を調整する幅調整部とを備えるものである。請求項１に記載の噴流ノズルによれば、噴流速度に依存することなく、噴流有効幅を多段かつ微細に調整できるようになる。

請求項２に記載の噴流ノズルは、請求項１において、前記ノズル本体部の排出口から溢流される前記溶融はんだを堰上げる堰堤部を有し、前記幅調整部は、前記堰堤部の前後の壁面に沿って上下動可能に取り付けられ、前記堰堤部によって堰上げられた前記溶融はんだの堰上げ高さを調整する溢流板を有するものである。

請求項３に記載の噴流ノズルは、前記堰堤部の開口幅を調整する開口可変機構を有するものである。

請求項４に記載の噴流装置は、溶融はんだを吸い込んで所定の方向に送出するポンプと、前記ポンプを収納したポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに接続されて前記溶融はんだを導くダクトと、前記ダクトに接続されて前記溶融はんだを噴流する、請求項１から３に記載のいずれか１項に記載の噴流幅多段調整機能付きの噴流ノズルとを備えるものである。

本発明に係る噴流ノズルによれば、ノズル本体部の噴流方向の排出口の両側壁に設けられて噴流有効幅を調整する幅調整部を備えるものである。

この構成によって、噴流高さがほぼ一定の状態であるにも係わらず、幅調整部の堰上げ高さを調整できることから、溶融はんだの噴流有効幅を基板搬送方向に沿って前後に拡幅調整できるようになる。しかも、溶融はんだの基板に対する面圧を強くすることができる。開口可変機構を併用することで、噴流有効幅を多段かつ微細に調整できるようになる。

本発明に係る噴流装置によれば、本発明に係る噴流幅多段調整機能付きの噴流ノズルを備えるので、幅調整部が無い場合に比べて基板の被着面が噴流状の溶融はんだに曝される状態を長く設定（維持）できるようになる。従って、基板の接続用のスルーホール等の細孔部に良好に溶融はんだを被着できるようになる。これにより、基板の搬送速度を従来方式に比べて格上げ設定できるようになり、当該装置のスループットを向上できるようになる。

本発明に係る実施形態としての噴流ノズル１００の構成例（その１）を示す斜視図である。 噴流ノズル１００の構成例（その２）を示す断面図である。 噴流ノズル１００の組立例を示す分解斜視図である。 噴流ノズル１００の機能例を示す断面図である。 噴流はんだ付け装置２００の構成例を示す斜視図である。 噴流はんだ付け装置２００の動作例（その１）を示す断面図である。 噴流はんだ付け装置２００の動作例（その２）を示す断面図である。 噴流はんだ付け装置２００の動作例（その３）を示す断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態としての噴流ノズル及び噴流装置について説明する。まず、図１及び図２を参照して、噴流ノズル１００の構成例（その１，２）について説明する。

＜噴流ノズル１００の構成例＞
図１に示す噴流ノズル１００は噴流はんだ付け装置において、一次噴流用のノズルに適用可能なものであり、噴流幅を多段に調整可能なノズル本体部３０を有している。ノズル本体部３０は、図２に示すような流入口６０１及び排出口６０２を有して、流入口６０１から流入した溶融はんだ７を排出口６０２から溶融はんだ７を噴流させるものである。なお、図２は図１に示した噴流ノズル１００のＸ１−Ｘ１の矢視断面図である。

１次噴流では、プリント基板１の下方から溶融はんだ７を吹き上げるように当該プリント基板１の下面に溶融はんだ７を付着するようになされる。ここで、２次噴流よりも多め目に溶融はんだ７をプリント基板１に付けるようになされる。こうすることで、プリント基板１上にまで溶融はんだ７を”濡れ上がらせる”ことができる。これに対して、２次噴流では、プリント基板１の進行方向と同じ方向に流れる平らな面を作るようになされる。この平らな面で付着過分の溶融はんだ７を拭い去るようになされる。

図１において、Ｌはノズル本体部３０の長さ［ｍｍ］であり、Ｗはその幅［ｍｍ］であり、Ｈはその高さ［ｍｍ］である。また、Ｘはノズル長さ方向であり、Ｙはノズル幅方向であり、Ｚは溶融はんだ７の噴流方向である。ノズル本体部３０は、ステンレス板を切り曲げ加工して所定の形状を有した筐体に仕上げられる。

ノズル本体部３０には堰堤部１０及び開口可変機構９０が設けられている。堰堤部１０は長さがＬ［ｍｍ］程度の前成形部１１（フロントフォーマー）及び後成形部１２（リアフォーマー）を有している。前成形部１１及び後成形部１２は開口可変機構９０を成している。前成形部１１は図２に示すような前成形基板１３の上部に取り付けられ、前成形基板１３上で左右に可動自在となされている。同様にして、後成形部１２も後成形基板１４の上部で左右に移動自在となされている。

前成形部１１及び後成形部１２の各々の天板面には長孔部２０１が設けられる。この長孔部２０１はネジ回転工具が挿入可能となされている。この長孔部２０１を利用して、図２に示すネジ６１３，６１４を緩め、前成形部１１及び後成形部１２の少なくともいずれか一方を摺動して寄せ、又はこれらを離間することにより、排出口６０２の開口幅を調整できるようになっている（開口可変機構９０）。

堰堤部１０には幅調整部２０が取り付けられている。幅調整部２０は長さがＬ［ｍｍ］程度の平板状の前溢流板２１（前プレート）及び後溢流板２２（後プレート）を有している。幅調整部２０は、排出口６０２から噴流される溶融はんだ７の噴流幅を微調整するものである。前溢流板２１及び後溢流板２２は河川の堰板（ゲート）のように使用する。

前溢流板２１は前成形部１１の上流側の壁面に沿って、ほぼ垂直（鉛直）方向に上下動可能な機構を有している。後溢流板２２は後成形部１２の下流側の壁面に沿って、同様に上下動可能な機構を有している。ここに上流側とは、プリント基板１が噴流ノズル１００に進入してくる側をいい、下流側とは、プリント基板１が噴流ノズル１００から進出して行く側をいう。

なお、ノズル本体部３０の前方（上流側）には庇状の前リターンガータ４６が設けられている。その後方（下流側）に樋状の後リターンガータ４７が設けられている。前リターンガータ４６は、堰堤部１０から前方に溢流した溶融はんだ７を所定の方向に導くようになされる。後リターンガータ４７は、堰堤部１０から後方に溢流した溶融はんだ７を受け止めて所定の方向に導くようになされる。

図２において、ノズル本体部３０は、側面板６１，６２（図示せず）、壁面板６３，６４を有している。側面板６１，６２、壁面板６３，６４はノズル筐体４２を構成する（図３参照）。壁面板６３は上部に逆Ｌ状部位６０３を有し、壁面板６４も上部に逆Ｌ状部位６０４を有している。

逆Ｌ状部位６０３，６０４には堰堤部１０が設けられる。堰堤部１０は排出口６０２から溢流される溶融はんだ７を堰上げ及び幅拡張のために、前成形部１１及び後成形部１２の他に前成形基板１３（フロントフォーマーベース）、後成形基板１４（リアフォーマーベース）、前シム板１５及び後シム板１６を有している。

前成形部１１及び後成形部１２は、図２に示すように各々の内部が空間で断面が四角又は逆台形状を有している。前成形部１１の天板面は傾斜し、斜めプレート状を成している。前成形部１１の天板面を斜めプレート状にしたのは、噴流はんだ装置上において、プリント基板１の斜め搬送を行うためである。これに対して、後成形部１２の天板面は噴流幅を得るためにプレート形状（平坦状）を成している。

前成形部１１の下方には前成形基板１３が設けられ、前成形基板１３の下方には前シム板１５が設けられている。前シム板１５は１ｍｍ程度の厚みを有しており、前成形基板１３の高さを調整するものである。前成形部１１は、前成形基板１３及び前シム板１５を介在した形態で逆Ｌ状部位６０３にネジ６１３で固定される。前成形基板１３のネジ孔は長孔状に形成され、ネジ６１３を緩めた状態で左右に移動可能となされている。

同様にして、後成形部１２の下方には後成形基板１４が設けられ、後成形基板１４の下方には後シム板１６が設けられている。後シム板１６は、傾斜を付けるために２ｍｍ程度の厚みを有しており、後成形基板１４の高さを前成形基板１３よりも高く調整するようになされる。この理由も、プリント基板１の斜め搬送を行うためである。後成形部１２は、後成形基板１４及び後シム板１６を介在した形態で逆Ｌ状部位６０４にネジ６１４で固定される。後成形基板１４のネジ孔も長孔状に形成され、ネジ６１４を緩めた状態で左右に移動可能となされている（開口可変機構９０）。

開口可変機構９０は前成形部１１及び後成形部１２の間の離間距離を調整するものである。この離間距離の調整によって、ノズル本体部３０の排出口６０２の開口幅を調整できるようになる。なお、図２に示す噴流ノズル１００によれば、噴流開口幅をＷφとしたとき、開口可変機構９０によって、Ｗφ＝最小（MIN）に調整されている場合である。

開口可変機構９０には幅調整部２０が設けられる。幅調整部２０は、前溢流板２１及び後溢流板２２を有している。この例では、前溢流板２１が前成形部１１に設けられ、後溢流板２２が後成形部１２に設けられる。前溢流板２１は、例えば前成形部１１の前方の壁面に沿って上下動可能に取り付けられ、前成形部１１によって堰上げられた溶融はんだ７の堰上げ高さβ１（図４参照）を調整する。前溢流板２１は、３個のネジ６１１で前成形部１１に固定される。前溢流板２１のネジ孔は長Ｕ状に形成され、ネジ６１１を緩めた状態で上下に移動可能となされている。

後溢流板２２は、後成形部１２の後方の壁面に沿って上下動可能に取り付けられ、後成形部１２によって堰上げられた溶融はんだ７の堰上げ高さβ２（図４参照）を調整する。後溢流板２２も３個のネジ６１２で後成形部１２に固定される。後溢流板２２のネジ孔も長Ｕ状に形成され、ネジ６１２を緩めた状態で上下に移動可能となされている。

図２に示す幅調整部２０によれば、前溢流板２１及び後溢流板２２が共に最下位の状態に調整されている場合である。なお、前溢流板２１は、プリント基板１を搬送する際の傾斜角θ（例えば、θ＝５°）を考慮して、後溢流板２２の固定位置よりも低い位置に固定される。溶融はんだ７の堰上げ高さβ１，β２で言うとβ１≦β２に設定される。図中、傾斜角θは、プリント基板１を搬送する方向と水平方向の線分とが成す角度である。この幅調整部２０により、排出口６０２から噴流される溶融はんだ７の噴流幅を微調整できるようになる。

ここで、図３を参照して、噴流ノズル１００の組立例について説明する。この例では、図１に示したような噴流ノズル１００を組み立てる場合を挙げる。噴流ノズル１００の長さＬは４００〜４５０ｍｍ程度であり、その幅Ｗは７０〜８０ｍｍ程度であり、その高さＨは１２０〜１２５ｍｍ程度である。まず、逆ホッパー形状を有したノズル筐体４２を準備する。ノズル筐体４２には側面板６１，６２及び壁面板６３，６４を備えたものを使用する。

側面板６１，６２及び壁面板６３，６４は、所定の厚み（１．５〜２．０ｍｍ程度）を有したステンレス板を切り曲げ加工して形成する。側面板６１，６２及び壁面板６３，６４の各々の隅を接合することで、ノズル本体部３０の逆ホッパー形状が得られる。ノズル筐体４２の下部は流入口６０１を構成し、その上部は排出口６０２を構成する。

また、壁面板６３の上部を逆Ｌ状に折り曲げて逆Ｌ状部位６０３を形成する。壁面板６４の上部も逆Ｌ状に折り曲げて逆Ｌ状部位６０４を形成する。逆Ｌ状部位６０３，６０４は、堰堤部１０の取り付け基準代（基台）となる。逆Ｌ状部位６０３，６０４の所定の位置に図示しない雌ねじ又はネジ貫通孔を形成する。

次に、前成形部１１、後成形部１２、前成形基板１３、後成形基板１４、前シム板１５、後シム板１６、ネジ６１３，６１４を準備する。前成形部１１及び後成形部１２は所定の厚みのステンレス板を折り曲げ加工して、各々の内部が空間で断面が四角又は逆台形状に形成する。各々の天板面は噴流幅を得るためにプレート状に形成する。天板面にはネジ回転具挿入用の長孔部２０１も形成する。前シム板１５には、長さがＬｍｍで、厚み１ｍｍを有したステンレス製の部材を準備する。後シム板１６には、長さがＬｍｍで、厚み２ｍｍを有したステンレス製の部材を準備する。

前成形基板１３及び後成形基板１４には長さがＬｍｍで断面が台形状で所定の厚みを有したステンレス製の角棒部材を準備する。前成形基板１３及び後成形基板１４の所定の位置にネジ貫通孔や、雌ねじを形成する。これらの前成形部１１、後成形部１２、前成形基板１３、後成形基板１４、前シム板１５、後シム板１６、ネジ６１３，６１４が準備できたら、まず、ノズル長さ方向Ｘに沿うようして、前成形基板１３及び前シム板１５を重ね合わせる。

次に、図示しないネジで２つの前成形基板１３及び前シム板１５を逆Ｌ状部位６０３に固定する。これにより、開口可変機構９０の前方側の取り付け基準代が得られる。同様にして、後成形基板１４及び後シム板１６を重ね合わせる。次に、図示しないネジで２つの後成形基板１４及び後シム板１６を逆Ｌ状部位６０４に固定する。これにより、開口可変機構９０の後方側の取り付け基準代（基台）が得られる。

次に、ネジ６１３で前成形部１１を前成形基板１３に固定する。前成形部１１は前成形基板１３に形成された雌ねじにネジ６１３を螺合することで固定される。これにより、開口可変機構９０の前方側が得られる。同様にして、ネジ６１４で後成形部１２を後成形基板１４に固定する。後成形部１２は後成形基板１４に形成された雌ねじにネジ６１４を螺合することで固定される。これにより、開口可変機構９０の後方側が得られると共に堰堤部１０が得られる。

次に、２枚の前溢流板２１と後溢流板２２とを準備する。前溢流板２１及び後溢流板２２は、所定の厚み（１．５〜２．０ｍｍ程度）を有したステンレス板を切り欠き加工したものを使用する。この例では、前溢流板２１及び後溢流板２２の各々の所定の位置に逆長Ｕ状の切り欠き部６２１，６２２を形成する。

前溢流板２１及び後溢流板２２が準備できたら、３つのネジ６１１で切り欠き部６２１を介して前溢流板２１を前成形部１１に取り付ける。同様にして、３つのネジ６１２で切り欠き部６２２を介して後溢流板２２を後成形部１２に取り付ける。前溢流板２１及び後溢流板２２を開口可変機構９０に取り付けることで、幅調整部２０が形成できる（図１参照）。

そして、図示しないネジでサイドガイド４４を側面板６１に取り付け、同様にして、サイドガイド４５を側面板６２に取り付ける。最後に、図示しないネジで、前リターンガータ４６を壁面板６３に取り付け、同様にして、後リターンガータ４７を壁面板６４に取り付ける。これにより、図１に示した噴流ノズル１００が完成する。

続いて、図４を参照して、噴流ノズル１００の機能例について説明する。図４に示す噴流ノズル１００によれば、開口可変機構９０によって、噴流開口幅Ｗφが最大（MAX）に調整されている場合である。Ｗφ＝MAXの状態は、図２に示したＷφ＝MINの状態から、ネジ６１３，６１４を緩めて、前成形部１１及び後成形部１２を各々両側に最大に離間スライドさせて、再度、ネジ６１３，６１４を逆Ｌ状部位６０３，６０４に固定することにより得られる。

また、図４に示す噴流ノズル１００によれば、幅調整部２０によって、前溢流板２１、後溢流板２２が最上位に調整されている場合である。前溢流板２１、後溢流板２２の最上位の状態は、図２に示した前溢流板２１、後溢流板２２の最下位の状態から、各々のネジ６１１，６１２を緩めて、前溢流板２１、後溢流板２２を各々上方へスライドさせて、再度、ネジ６１１，６１２を前成形部１１及び後成形部１２の各々の壁面に固定することにより得られる。なお、図中の二点鎖線の太線は、溶融はんだ７の噴流波形の想像線である。

図中、Ｗｒは噴流有効幅であり、堰堤部１０上の溶融はんだ７の噴流最高位置ｐmaxから所定の高さαだけ下がった位置のノズル本体部３０の幅方向の噴流幅をいう。αは、噴流有効幅Ｗｒを定義するための基準指標であり、プリント基板１のスルーホールの深さ（プリント基板１の厚み）等により、任意に設定されるものである。噴流有効幅Ｗｒは、開口可変機構９０によって粗く調整され、幅調整部２０によって微調整が可能となっている。

なお、ｈは噴流高さであり、例えば、後成形部１２の天板面から噴流最高位置ｐmaxに至る距離である。β１，β２は前溢流板２１、後溢流板２２の各々の堰上げ高さであり、各々の最下位置と最上位置との間の差分の距離である。堰上げ高さβ１，β２は噴流有効幅Ｗｒの微調整時、例えば、β１／２，β２／２、β１／３，β２／３、β１／４，β２／４・・・というように設定される。

このように、実施形態としての噴流ノズル１００によれば、ノズル本体部３０の排出口６０２の開口可変機構９０（堰堤部１０の両側）に幅調整部２０を備え、この幅調整部２０で噴流有効幅Ｗｒを調整するようになされる。

この構成によって、噴流高さｈがほぼ一定の状態であるにも係わらず、前溢流板２１、後溢流板２２の堰上げ高さβ１，β２を調整できることから、溶融はんだ７の噴流有効幅Ｗｒをノズル幅方向（基板搬送方向）に沿ってその前方・後方に拡幅調整できるようになる。

しかも、溶融はんだの基板に対する面圧を強くすることができる。特に、ロングリード部品や、パレット搬送対応として最適なノズル構造が得られた。開口可変機構９０と幅調整部２０とを併用することで、噴流有効幅Ｗｒを多段かつ微細に調整できるようになる。
これにより、多様化するプリント基板上の部品配置において、幅調整部２０及び開口可変機構９０によって、プリント基板１に付着された溶融はんだ７の濡れ性を向上できるので、ブリッジ発生や、つらら等を回避できるようになった。

＜噴流はんだ付け装置２００の構成例＞
続いて、図５を参照して噴流はんだ付け装置２００の構成例について説明する。図５に示す噴流はんだ付け装置２００は噴流装置の一例を構成し、プリント基板１の所定の面に溶融はんだ７を噴流して、当該プリント基板１に電子部品をはんだ付けするものである。なお、図中のｙは基板搬送方向であり、図１に示したノズル幅方向Ｙと同じ方向である。

噴流はんだ付け装置２００は、ダクト４１、ポンプハウジング４３、ポンプ５０、はんだ槽５１、モーター６０及び噴流ノズル１００を備えている。はんだ槽５１は上面開放の筺体を有して、溶融はんだ７が収容されている。当該はんだ槽５１には、図示しないヒーターが設けられ、溶融はんだ７を一定の温度に保持する。はんだ槽５１にはダクト４１及びポンプハウジング４３が溶融はんだ７に浸される形態で実装されている。

ダクト４１は、細長い筺体の本体部４０１を有しており、本体部４０１の上部にはノズル接続部４０２が設けられている。本体部４０１にはポンプハウジング４３が接続されており、ポンプハウジング４３内にはポンプ５０が収納され、溶融はんだ７を吸い込んで所定の方向に送出するように動作する。ポンプ５０の回転軸にはプーリー５２が取り付けられる。ポンプ５０にはスクリュー式のポンプの他にインペラ式のポンプを使用される。

はんだ槽５１の外部の所定位置にはモーター６０が配設され、その軸部にはプーリー５３が取り付けられる。上述のポンプ５０のプーリー５２とモーター６０のプーリー５３との間には、ベルト５４が巻回され、モーター６０が所定の方向へ回転すると、ベルト５４が掛け回され、ポンプ５０が回転する。ポンプ５０は溶融はんだ７をダクト４１内に押し込むように動作する。これにより、ダクト４１は噴流ノズル１００に向けて溶融はんだ７を導くようになる。

上述のノズル接続部４０２には噴流ノズル１００が接続される。噴流ノズル１００には本発明に係る噴流幅多段調整機能付きのものが使用される。噴流ノズル１００は下方から溶融はんだ７を取り込み、上方に溶融はんだ７を噴出する。この例で、ノズル筐体４２の上部に取り付けられた堰堤部１０でプリント基板１に溶融はんだ７が噴流される。これらにより、噴流はんだ付け装置２００を構成する。

続いて、図６〜図８を参照して噴流はんだ付け装置２００の動作例（その１〜３）について説明する。図６〜図８に示す噴流はんだ付け装置２００は、図５に示した噴流はんだ付け装置２００からダクト４１の上部及び噴流ノズル１００の周辺を抽出した断面図である。

この動作例では、プリント基板１の搬送速度を一定にし、溶融はんだ７の噴流速度や圧力等を可変して噴流幅を調整した場合（従来方式）と、本発明に係る幅調整部２０を使用して噴流有効幅Ｗｒを調整した場合（本発明方式）とを比較しその作用・効果を考察する。

図６に示す噴流はんだ付け装置２００の動作例（その１）によれば、前溢流板２１及び後溢流板２２が共に最下位（β１＝β２＝０：図示ぜず）となるように幅調整部２０を設定した場合である。後溢流板２２の最下位は後成形部１２で噴流高さｈの基準面を成す位置である。前溢流板２１の最下位は前成形部１１の前方の端部位置である。この設定は前溢流板２１及び後溢流板２２が機能していない従来方式の噴流ノズルと同じ状態である。

また、前成形部１１及び後成形部１２が共に内側に寄せられ、噴流開口幅ＷφがＷφ＝MINとなるように開口可変機構９０を設定している状態である。なお、本発明方式では、３つの動作例（その１〜３）で共通してポンプ５０の出力は、一定となるようにモーター６０を駆動している。従って、噴流高さｈは一定となる。

これらの設定で、溶融はんだ７がダクト４１から噴流ノズル１００に送り込まれると、その排出口６０２で前成形部１１及び後成形部１２の側に分流して噴流する状態となる。前溢流板２１及び後溢流板２２が共に最下位に固定されているので、噴流有効幅ＷｒがＷｒ１となっている。

図７に示す噴流はんだ付け装置２００の動作例（その２）によれば、前溢流板２１が中間位になされ、後溢流板２２が最上位（β２）となるように幅調整部２０が設定されている。前溢流板２１は例えば、前成形部１１の端部からβ１／２だけ突出する高さで固定される。開口可変機構９０は、図６に示した動作例と同じＷφ＝MINである。この場合、動作例（その１）に比べて前溢流板２１がβ１／２だけ前成形部１１の端部から突出しているので、噴流有効幅ＷｒはＷｒ２となっている。すなわち、前溢流板２１をβ１／２だけ上昇させたことで、ΔＷｒ＝Ｗｒ２−Ｗｒ１の拡幅が見られ、幅調整部２０が機能していることが明確となった。

図８に示す噴流はんだ付け装置２００の動作例（その３）によれば、幅調整部２０は動作例（その２）ままで、開口可変機構９０は前成形部１１及び後成形部１２が共に外側に離され、噴流開口幅ＷφがＷφ＝MAXに設定されている状態である。この場合の噴流有効幅ＷｒはＷｒ３である。図示せずも、前溢流板２１及び後溢流板２２が共に最下位（β１＝β２＝０：図示ぜず）となるように幅調整部２０が設定され、噴流開口幅ＷφがＷφ＝MAXに設定されている場合に比べて、噴流有効幅Ｗｒが拡幅することが明確となった。

因みに、前溢流板２１及び後溢流板２２が共に最上位（β１，β２）となるように幅調整部２０を設定し、かつ、噴流開口幅ＷφをＷφ＝MAXに設定すると、図４に示したように、噴流有効幅ＷｒはＷｒ（max）が得られる。これらの噴流有効幅Ｗｒの間にはＷｒ１＜Ｗｒ２＜Ｗｒ３＜Ｗｒ（max）なる関係が得られる。 この動作例（その１〜３）では、前溢流板２１及び後溢流板２２の高さによって噴流有効幅Ｗｒの拡幅のみならず噴流有効幅Ｗｒの中心が上流側又は下流側にシフトすることが明確となった。

これに対して、従来方式によれば、噴流圧力を増加し、噴流速度を上昇させたが、噴流高さｈが高くなる割には噴流有効幅Ｗｒが対して拡がらなかった。本発明方式によれば、噴流圧力を増加することなく、噴流速度を一定としたままの状態であった。溶融はんだ７の噴流高さｈがほぼ一定の状態であるにも係わらず、その堰上げ高さβ１，β２が調整できることから、その噴流有効幅Ｗｒを基板搬送方向に沿って前後に拡張できるようになった。

このように、実施形態としての噴流はんだ付け装置２００によれば、本発明に係る噴流幅多段調整機能付きの噴流ノズル１００を備えるので、幅調整部２０が無い場合に比べてプリント基板１の被着面が噴流状の溶融はんだ７に曝される状態を長く設定（維持）できるようになる。

従って、プリント基板１の接続用のスルーホールやコンタクホール等の細孔部に良好に溶融はんだ７を被着できるようになった。これにより、プリント基板１の搬送速度を従来方式に比べて格上げ設定できるようになり、当該装置のスループットを向上できるようになった。

上述した例では、はんだ付けの対象がプリント基板の場合について説明したが、これに限られることはない。はんだ付けの対象は半導体ウエハをパレット搬送する場合であっても同様の効果が得られる。

本発明は、プリント基板や、パレット搬送による半導体ウエハ等に向けて溶融はんだを噴流しはんだ付けを行う噴流はんだ付け装置に適用して極めて好適である。

７ 溶融はんだ
１０ 堰堤部
１１ 前成形部（フロントフォーマー）
１２ 後成形部（リアフォーマー）
１３ 前成形基板（フロントフォーマーベース）
１４ 後成形基板（リアフォーマーベース）
１５ 前シム板
１６ 後シム板
２０ 幅調整部
２１ 前溢流板（前プレート）
２２ 後溢流板（後プレート）
３０ ノズル本体部
４１ ダクト
４２ ノズル筐体
４３ ポンプハウジング
４４，４５ サイドガイド板
４６ 前リターンガータ、
４７ 後リターンガータ
５０ ポンプ
５１ はんだ槽
５２，５３ プーリー
５４ ベルト
６１，６２ 側面板
６３，６４ 壁面板
９０ 開口可変機構
１００ 噴流ノズル
２００ 噴流はんだ付け装置
６０１ 流入口
６０２ 排出口
６０３，６０４ 逆Ｌ状部位

【０００３】
発明の概要
発明が解消しようとする課題
［００１１］
ところで、従来例に係る噴流ノズル及び噴流装置によれば、次のような問題がある。特許文献１〜４に見られるような噴流装置によれば、回動軸又は水平スライド機構によってノズルの開口幅を可変する方法が採られる場合が多い。しかし、多様化するプリント基板上の部品配置において、この種の開口幅の可変方法を採ると、最大噴流幅が得られた状態から更に微調整を行う必要が生じた場合、特許文献１〜４には噴流幅を拡幅する手段が開示されていないので、その微調整が困難になるという問題がある。
［００１２］
因みに、最大噴流幅が得られた状態で、噴流圧力を増加し、噴流速度を上昇させて最大噴流幅以上の噴流幅を確保する方法が考えられる。しかし、噴流圧力を増加し、噴流速度を上昇させても、噴流高さが高くなる割には噴流幅が拡がらないという実状が確認されている。
［００１３］
従って、基板の搬送方向に沿ってそのノズルの前後で溶融はんだの噴流幅を微調整できないと、噴流圧力を増加したり、噴流速度を上昇させたりする方法に依存せざるを得なくなってしてしまい、プリント基板１に付着された溶融はんだ７の濡れ性が劣化したり、はんだブリッジや、はんだつらら等が発生するという懸念が残る。
課題を解決するための手段
［００１４］
本発明はこのような課題を解決したものであって、溶融はんだの噴流有効幅を基板搬送方向に沿って前後に拡幅調整できるようにすると共に、基板のスルーホール等の細孔部にも再現性良く溶融はんだを被着できるようにした噴流ノズル及び噴流装置を提供することを目的とする。
［００１５］
上述の課題を解決するために、請求項１に記載の噴流ノズルは、所定の形状の筐体に流入口及び排出口を有して、前記流入口から流入した溶融はんだを前記排出口から基板へ噴流させるノズル本体部からなる噴流ノズルであって、前記ノズル本体部は、前記排出口の開口幅を調整する開口可変機構と、前

【０００４】
記開口可変機構に設けられる幅調整部とを備え、プリント基板が前記噴流ノズルに進入してくる側を上流側、プリント基板が前記噴流ノズルから進出して行く側を下流側としたとき、前記開口可変機構は、前記排出口の幅方向にそれぞれ移動可能に上流側に設けられるフロントフォーマーと下流側に設けられるリアフォーマーからなり、前記幅調整部は、前記フロントフォーマーの上流側に前記フロントフォーマーに上下動可能に設けられる前プレートと、前記リアフォーマーの下流側に前記リアフォーマーに上下動可能に設けられる後プレートからなり、前記ノズル本体部の幅方向の噴流幅を噴流有効幅としたとき、前記噴流有効幅は、フロントフォーマー及びリアフォーマー並びに前プレート及び後プレートによって形成されることを特徴とするものである。請求項１に記載の噴流ノズルによれば、噴流速度に依存することなく、噴流有効幅を多段かつ微細に調整できるようになる。
［００１６］
［００１７］
［００１８］
請求項４に記載の噴流装置は、溶融はんだを吸い込んで所定の方向に送出するポンプと、前記ポンプを収納したポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに接続されて前記溶融はんだを導くダクトと、前記ダクトに接続されて前記溶融はんだを噴流する、請求項１に記載の噴流ノズルとを備えるものである。
発明の効果
［００１９］
本発明に係る噴流ノズルによれば、ノズル本体部の噴流方向の排出口の両側壁に設けられて噴流有効幅を調整する幅調整部を備えるものである。
［００２０］
この構成によって、噴流高さがほぼ一定の状態であるにも係わらず、幅調整部の堰上げ高さを調整できることから、溶融はんだの噴流有効幅を基板搬送方向に沿って前後に拡幅調整できるようになる。しかも、溶融はんだの基板に対する面圧を強くすることができる。開口可変機構を併用することで、噴流有効幅を多段かつ微細に調整できるようになる。
［００２１］
本発明に係る噴流装置によれば、本発明に係る噴流幅多段調整機能付きの噴流ノズルを備えるので、幅調整部が無い場合に比べて基板の被着面が噴流状の溶融はんだに曝される状態を長く設定（維持）できるようになる。従って、基板の接続用のスルーホール等の細孔部に良好に溶融はんだを被着でき

従って、基板の搬送方向に沿ってそのノズルの前後で溶融はんだの噴流幅を微調整できないと、噴流圧力を増加したり、噴流速度を上昇させたりする方法に依存せざるを得なくなってしてしまい、プリント基板１に付着された溶融はんだ７の濡れ性が劣化したり、はんだブリッジや、はんだつらら等が発生するという懸念が残る。

上述の課題を解決するために、請求項１に記載の噴流ノズルは、所定の形状の筐体に流入口及び排出口を有して、前記流入口から流入した溶融はんだを前記排出口から基板へ噴流させるノズル本体部からなる噴流ノズルであって、前記ノズル本体部は、前記排出口の開口幅を調整する開口可変機構と、前記開口可変機構に設けられる幅調整部とを備え、プリント基板が前記噴流ノズルに進入してくる側を上流側、プリント基板が前記噴流ノズルから進出して行く側を下流側としたとき、前記開口可変機構は、前記排出口の幅方向にそれぞれ移動可能に上流側に設けられるフロントフォーマーと下流側に設けられるリアフォーマーからなり、前記幅調整部は、前記フロントフォーマーの上流側に前記フロントフォーマーに上下動可能に設けられる前プレートと、前記リアフォーマーの下流側に前記リアフォーマーに上下動可能に設けられる後プレートからなり、前記ノズル本体部の幅方向の噴流幅を噴流有効幅としたとき、前記噴流有効幅は、フロントフォーマー及びリアフォーマー並びに前プレート及び後プレートによって形成されることを特徴とするものである。請求項１に記載の噴流ノズルによれば、噴流速度に依存することなく、噴流有効幅を多段かつ微細に調整できるようになる。

請求項２に記載の噴流装置は、溶融はんだを吸い込んで所定の方向に送出するポンプと、前記ポンプを収納したポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに接続されて前記溶融はんだを導くダクトと、前記ダクトに接続されて前記溶融はんだを噴流する、請求項１に記載の噴流ノズルとを備えるものである。

Claims (4)

1. 所定の形状の筐体に流入口及び排出口を有して、前記流入口から流入した溶融はんだを前記排出口から基板へ噴流させるノズル本体部からなる噴流ノズルであって、
   前記溶融はんだの噴流最高位置から所定の高さ下がった位置の前記ノズル本体部の幅方向の噴流幅を噴流有効幅としたとき、
   当該ノズル本体部の前記排出口の両側に設けられて前記噴流有効幅を調整する幅調整部とを備える噴流ノズル。
2. 前記ノズル本体部の排出口から溢流される前記溶融はんだを堰上げる堰堤部を有し、前記幅調整部は、前記堰堤部の前後の壁面に沿って上下動可能に取り付けられ、前記堰堤部によって堰上げられた前記溶融はんだの堰上げ高さを調整する溢流板を有する請求項１に記載の噴流ノズル。
3. 前記堰堤部の開口幅を調整する開口可変機構を有する請求項１又は２のいずれか１項に記載の噴流ノズル。
4. 溶融はんだを吸い込んで所定の方向に送出するポンプと、
   前記ポンプを収納したポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジングに接続されて前記溶融はんだを導くダクトと、
   前記ダクトに接続されて前記溶融はんだを噴流する、請求項１から３に記載のいずれか１項に記載の噴流幅多段調整機能付きの噴流ノズルとを備える噴流装置。

Images