説明

はんだ付け装置

【課題】はんだ付け装置の噴流ノズルに関わる。フラックス枯れを起こすことなく、安定したはんだ噴流を供給でき、はんだ付け不良を低減することが可能な噴流ノズルを得ることを目的とする。
【解決手段】本発明に関わるはんだ付け装置は、溶融はんだを貯蔵するはんだ槽と、はんだ槽に配設されていて上部が開口していている噴流ノズルと、はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを噴流ノズルに供給する循環機構とを備えており、噴流ノズルは、周囲を囲む外壁と外壁よりも背の低い隔壁を有していて、外壁の内側上端部は、溶融はんだに対し濡れ性の良い帯状部材で被覆されているものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、はんだ付け装置に関わり、特にはんだ付け装置に使われる噴流ノズルの構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
局所はんだ付け工法は、電子部品が搭載されたプリント基板を一括はんだ付けした後、熱容量の大きい大型部品をはんだ付けする場合や、既実装部品を溶融はんだに接触させることを防止するために、用いられている。近年ではプリント基板の小型化により電子部品が表面実装化されているため、表面実装できない部品のはんだ付けにも局所はんだ付け工法が用いられるようになっている。局所はんだ付け工法では、プリント基板の一部の限定された範囲のみに溶融はんだを接触させてはんだ付けを行うために、噴流ノズルが用いられる。
【0003】
特許文献1は、噴流ノズルがプリント基板群と略同一形状となっているはんだ付け装置を開示している。ノズル壁面の一壁面または複数の壁面の下部には、溶融はんだの流出部が形成されている。噴流ノズル内には噴流ポンプと連通し上端が噴流ノズル上端よりも僅か下方に位置したダクトを設置している。流出部が形成されたノズル壁面とダクト間には間隙が設けられている。
【0004】
特許文献2は、はんだ槽内にノズルを具備したはんだ付け装置を開示している。ノズルの本体は、筒状に形成されている。ノズル本体の上端面にはノズル上端開口部が開口されている。ノズル上端開口部より下側で、かつ槽内はんだ面より上側には、ノズル側面開口部が開口され、ここから溶融はんだが流出する。ノズル上端開口部とノズル側面開口部との間には、流出防止部が設けられている。ノズル内のはんだは、はんだ付け時に、ノズル上端開口部まで上昇するが、流れは停滞する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−368404号
【特許文献2】特開2003−251456号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1が開示する装置では、溶融はんだが壁面に濡れないようにする目的で、ノズル壁面にはチタンメッキが施されている。プリント基板に塗布されていたフラックスは噴流ノズルから吐出される溶融はんだと共に流出し、プリント基板と溶融はんだとの界面に留まることがない。その結果フラックス枯れが生じ、ブリッジ不良が発生する。
【0007】
特許文献2では、ノズル上端部より下側で、かつ、槽内はんだ面より上側に、開口部がノズル本体の側面に設けられている。フラックスはプリント基板と溶融はんだの界面に停滞し、側面の開口部には酸化物などが付着する。開口部より流出する溶融はんだ量が安定しないため、プリント基板と溶融はんだとの離脱も不安定になり、ブリッジ不良が発生する。
【0008】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、フラックス枯れを起こすことなく、安定したはんだ噴流を供給でき、はんだ付け不良を低減することが可能なはんだ付け装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に関わるはんだ付け装置は、溶融はんだを貯蔵するはんだ槽と、はんだ槽に配設されていて上部が開口していている噴流ノズルと、はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを噴流ノズルに供給する循環機構とを備えており、噴流ノズルは、周囲を囲む外壁と外壁よりも背の低い隔壁を有していて、外壁の内側上端部は、溶融はんだに対し濡れ性の良い帯状部材で被覆されているものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、ノズル外周部に設けた溶融はんだ回収部の上端が溶融はんだと濡れる為、溶融はんだ噴流時にプリント基板と溶融はんだ界面にフラックスが停滞しフラックス枯れを抑制できる。また、溶融はんだ回収部の上端以外ははんだと濡れない為、酸化物などが付着せず、ノズルに詰まりが発生しないため安定したはんだ噴流を供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】この発明の実施の形態によるはんだ付け装置を示す全体構成図である。
【図2】この発明の実施の形態によるはんだ槽を示す全体構成図である。
【図3】実施の形態1に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。
【図4】実施の形態2に係わる噴流ノズルの形態を示す断面図である。
【図5】実施の形態3に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。
【図6】実施の形態4に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。
【図7】実施の形態5に係わる噴流ノズルの形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1から図7に基づいて実施の形態を説明する。図1は本発明に関わるはんだ付け装置の概略構成を示す構成図である。はんだ付け装置100はプリント基板3に対し、電子部品1を自動で実装する。電子部品1は、先端に金属製のリード2が取り付けられている。プリント基板3にはガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた基材が用いられている。プリント基板3の複数のスルーホールには電極4が設けられていて、電子部品1が挿入される。電子部品1のリード2にはフラックス5が塗布される。溶融はんだ6は、ここではSn−3.0Ag−0.5Cu組成のPbフリーはんだを用いている。基板把持部7に所定の向きで把持されたプリント基板3は、X−Yテーブルユニット8に搭載される。
【0013】
X−Yテーブルユニット8は、プリント基板3のはんだ付け箇所を、噴流ノズル10に対向させるように基板把持部7をX軸方向とY軸方向に水平移動させる。X−Yテーブルユニット8の下部にははんだ槽9が設置されている。はんだ槽9は内部にはんだを溶融状態で蓄えていて、上部には噴流ノズル10が設けられている。溶融はんだ6は噴流ノズル10から電子部品1に供給される。噴流ノズル10から噴出する溶融はんだ6ははんだ槽9の内部を循環している。はんだ槽昇降機構11ははんだ槽9をZ軸方向に昇降移動させる。
【0014】
はんだ槽9の詳細構成を図2に基づいて説明する。図2は噴流ノズルとはんだ槽の関係を示す側面断面図である。はんだ槽9は噴流ノズル10、ポンプ13、モータ14、加熱ヒータ16、ダクト24などを備えている。はんだ槽9の温度は加熱ヒータ16によってはんだの融点以上に保たれている。噴流ノズル10は溶融はんだ吐出部25とはんだ回収部26から構成されている。はんだ槽9に貯蔵された溶融はんだ6は噴流ノズル10から噴流し、電子部品に供給される。ポンプ13はモータ14に連結されていて、モータ14が回転するとポンプ13が動作を開始する。ポンプ13とモータ14が循環機構を構成する。
【0015】
はんだ槽9に溶融はんだ6が満たされている状態で、ポンプ13が動作すると、はんだ槽9の内部で溶融はんだ6の循環が始まり、ダクト24に溶融はんだ6が圧送される。溶融はんだ6はダクト24を通過し、噴流ノズル10の溶融はんだ吐出部25から噴出する。はんだ付けに使用されなかった溶融はんだは、溶融はんだ回収部26を通過し、はんだ槽9に戻る。モータ14の回転を止めると、噴流ノズル10からの溶融はんだ6の噴流は停止する。以下では、噴流ノズル10の実施の形態を順に説明する。
【0016】
実施の形態1.
本発明に関わる噴流ノズルの実施の形態1を図3に基づいて説明する。図3は噴流ノズルの構造を示す斜視図である。噴流ノズル10は、溶融はんだ吐出部25とはんだ回収部26が、隔壁31を共通部材として、隣接している。噴流ノズル10は外壁27、28、29、30から構成されている。溶融はんだ吐出部25は外壁27、28、29と隔壁31で構成されている。外壁27、28、29、30ははんだ付けに使用されなかった溶融はんだ6を噴流ノズル10の外にオーバーフローさせずに回収する為、隔壁31より高くなっている。溶融はんだ回収部26は外壁27、29、30と隔壁31で構成されており、溶融はんだ吐出部25より噴流された溶融はんだ6は隔壁31を超え、溶融はんだ回収部26に流れ込む。
【0017】
斜線で表示されている金属部(帯状部材)32は、噴流ノズル10の上端に、かつ外壁の内側に、形成されている膜状物である。金属部32ははんだと濡れる金属、例えば鉄などで、帯状に配設されている。噴流ノズル10の筐体(外壁27〜30)ははんだと濡れないように、例えば金属窒化物などで構成されている。溶融はんだの表面張力により噴流ノズル10の上端より2mm以内の範囲では壁面と溶融はんだが接触しないため、金属部32はノズル上端部より2mm以内に設置する。
【0018】
噴流ノズル10の形状は長方形であるがこの形態に限られたものではなく、丸型、コの字型、L型など各種形状にすることが可能である。溶融はんだ回収部26も一壁面に取り付けられているが複数壁面に設けることも可能である。金属部32は、噴流ノズル10の上端に、ニッケル、ステンレス鋼、アルミ等のメッキ処理を施したものでも、同様の効果を奏する。
【0019】
噴流ノズル10の筐体は、溶融はんだと濡れにくい材料で構成されている。金属窒化物のほかに、金属酸化物、金属リン酸塩、水酸化膜物、または、クロム、チタン、ニオブ、モリブテン、タングステンを単体で好適に用いることができる。また、金属板材の上に、上記溶融はんだと濡れない材料の被膜を形成しても良い。
【0020】
実施の形態2.
図4は実施の形態2に関わる噴流ノズルの断面を示している。噴流ノズル10は溶融はんだが流入し、吐出される側になる溶融はんだ吐出部25と、余分な溶融はんだが流出する側になる溶融はんだ回収部26から構成されている。両者は、隔壁31を共通部材として、背中合わせに配置されている。噴流ノズル10は下側に設けられた流入口18aと、はんだ付け工程が行なわれる上側開口18bと、使われなかった溶融はんだが流出する吐出口18cを備えている。
【0021】
溶融はんだ6は溶融はんだ吐出部25では流入口18aから上昇し、溶融はんだ回収部26では吐出口18cから流下する。既存の噴流ノズルに溶融はんだ6と濡れる金属部を設ける為に、外壁27、28、29、30に前記した金属材料からなる突起物34を設けている。突起物34は鉄板のほかに、ニッケル、ステンレス鋼、アルミ等の金属板で構成しても良い。
【0022】
実施の形態3.
実施の形態1では、金属部32は外壁27、28、29、30の全周にわたって形成されているため、噴流ノズル10の上部の全周が溶融はんだ6と濡れるが、この形態に限られるものではない。図5は実施の形態3に関わる噴流ノズルを示す斜視図である。噴流ノズル10は溶融はんだ吐出部25と溶融はんだ回収部26から構成されていて、両者は、隔壁31を共通部材として、背中合わせに配置されている。実施の形態3では、金属部32は外壁30の上端部に形成されている。溶融はんだ回収部26の一部分のみが溶融はんだ6と濡れるようになる。
【0023】
実施の形態4.
噴流ノズルの実施の形態4を図6に基づいて説明する。実施の形態4では、金属部32は、外壁27、28、29の内側に、上端部から隙間をあけて形成されている。金属部32を、溶融はんだ吐出部25または溶融はんだ回収部26の一部分に設置することで噴流ノズル10の製作費用を抑制することが可能である。
【0024】
実施の形態5.
図7は実施の形態5に関わる噴流ノズルを示す斜視図である。金属部32は外壁27、28、29、30の特定の部分だけに形成されているため、複数の区画に分割されている。溶融はんだ吐出部25から噴流された溶融はんだ6が溶融はんだ回収部26に流れ落ちる際に、金属部32と接触する溶融はんだの流速と、非金属部と接触する溶融はんだの流速の間に差を設けることができ、入熱量を増加させたい特定の部分だけはんだ流速を早くすることが可能になる。
【符号の説明】
【0025】
1 電子部品、2 リード、3 プリント基板、4 電極、5 フラックス、6 溶融はんだ、7 基板把持部、8 X−Yテーブルユニット、9 はんだ槽、10 噴流ノズル、11 はんだ槽昇降機構、13 ポンプ、14 モータ、24 ダクト、25 溶融はんだ吐出部、26 溶融はんだ回収部、27〜30 外壁、31 隔壁、32 金属部、34 突起物

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶融はんだを貯蔵するはんだ槽と、
前記はんだ槽に配設されていて上部が開口していている噴流ノズルと、
前記はんだ槽に貯蔵された溶融はんだを前記噴流ノズルに供給する循環機構とを備えており、
前記噴流ノズルは、周囲を囲む外壁と外壁よりも背の低い隔壁を有していて、外壁の内側上端部は、溶融はんだに対し濡れ性の良い帯状部材で被覆されていることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項2】
外壁と隔壁は、帯状部材よりも溶融はんだに対し濡れ性が悪いことを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項3】
帯状部材は、幅が2ミリ以内であることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項4】
帯状部材は、鉄、ニッケル、ステンレス鋼、またはアルミからなることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項5】
帯状部材は、噴流ノズルの外壁全周にわたり形成されていることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項6】
帯状部材は、板材であることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項7】
帯状部材は、膜材であることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項8】
帯状部材は、外壁の上端から隙間を空けて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項9】
帯状部材は、はんだ流出側の外壁に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項10】
帯状部材は、複数の区画に分割されていることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項11】
外壁と隔壁は、金属窒化物、金属酸化物、金属リン酸塩、または水酸化膜物からなることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。
【請求項12】
外壁と隔壁は、クロム、チタン、ニオブ、モリブテン、またはタングステンからなることを特徴とする請求項1に記載のはんだ付け装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate


【公開番号】特開2012−66286(P2012−66286A)
【公開日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−213779(P2010−213779)
【出願日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】