JP2000223827A - 噴流式局所はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融はんだの表面に発生する酸化膜がプリン
ト配線板に付着するのを防止して、はんだブリッジの発
生や異物付着による製品不良の発生を防ぐことができる
ようにした噴流式局所はんだ付け装置を提供する。 【解決手段】 プリント配線板のはんだ付け箇所の下方
に臨ませたノズルから、溶融はんだを上方に向かって噴
出することによりはんだ付けを行う噴流式局所はんだ付
け装置において、ノズルの内側にノズル内壁面との間隙
を所定寸法以下にした逆有底筒状の網目フィルタを保持
した。網目フィルタはステンレス製メッシュとし、その
ノズル内壁面との間隙は０．５〜１．０mmとするのがよ
い。ステンレス製メッシュの角目サイズは２．０mm以上
かつ５．０mm未満とするのがよい。網目フィルタに代え
て、ノズル内を上下方向に長くかつ水平方向の少くとも
一部を所定寸法以下にする複数の溶融はんだ流路に分割
する仕切壁を、ノズルに設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリント配線板
のはんだ付け箇所の下方に臨ませたノズルから溶融はん
だを噴出させることによりはんだ付けを行うために用い
る噴流式局所はんだ付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板にあっては、チップ型部
品などの表面実装型部品と、挿入リードを有する挿入部
品とを混載したものがある。このようなプリント配線板
では、まず表面実装部品だけをリフローソルダリング法
やフローソルダリング法により実装する。その後挿入部
品のリードをプリント配線板のリード挿入孔に挿入し、
先行して実装した表面実装部品をマスクして挿入部品の
リードだけにプリント配線板の下面から溶融はんだを供
給することにより挿入部品を実装している。

【０００３】この場合には、はんだ付け箇所に対応する
複数のノズルを突設した専用工具を用意し、この専用工
具をはんだ溶融槽の上面開口に取付ける。そしてはんだ
液面を空気圧などを利用して上昇させることにより溶融
はんだを各ノズルから同時に噴出させると共に、プリン
ト配線板を下降させる。このようにしてプリント配線板
の一部分だけにはんだ付けを行うものである。

【０００４】しかしこの方法では、プリント配線板のは
んだ付け箇所に対応するノズルを持った専用工具を用意
しなければならず、この専用工具は部品の実装形態の異
なる異種のプリント配線板ごとに準備しておかねばなら
ない。また同種のプリント配線板でもはんだ付け領域が
異なる場合はその領域ごとに異なる専用工具を準備して
おかねばならない。このため異なる種類のプリント配線
板やはんだ付け箇所が異なる領域に対応しにくいという
問題があった。

【０００５】そこで移動可能な噴流式の局所はんだ付け
装置を用意し、これをプリント配線板のはんだ付け箇所
の下方に臨ませて溶融はんだを噴出させることにより狭
い領域だけを選択的にはんだ付けする方法が提案されて
いる。ここに用いる噴流式局所はんだ付け装置は、溶融
はんだを上方へ向かって噴出できるノズルを備え、この
ノズルから溶融はんだの噴出を停止した状態でノズルが
プリント配線板のはんだ付け箇所の下方に位置するよう
にこの装置を移動させた後、ノズルから溶融はんだを噴
出させることによりはんだ付けを行うものである。

【０００６】図７は従来装置におけるノズル付近を示
す。この図において符号１はノズルであり、ステンレス
板などのはんだが付かない金属板で作られている。この
ノズル１はフランジ部２から上方へ突出するように形成
され、フランジ部２は溶融はんだ槽３の上部開口を覆う
ように取付けられている。溶融はんだ槽３には噴流装置
（図示せず）が取付けられ、溶融はんだをノズル１から
上方へ噴出させることができる。

【０００７】ここに噴流装置は種々の方式のものが使用
可能である。例えばリニヤモータの原理を応用した電磁
誘導方式のもの、空気圧によってはんだの液面を変化さ
せる方式のものなどが使用可能である。４はプリント配
線板であり、このプリント配線板４には表面実装部品５
と挿入部品６とが混載される。表面実装部品５は挿入部
品６に先行してリフロー法やフロー法によって実装され
る。

【０００８】挿入部品６はそのリード７をプリント配線
板１に形成したスルーホールからなるリード挿入孔（図
示せず）に上方から挿入した状態で保持される。このよ
うに挿入部品６を保持したプリント配線板４はリード７
の先端側がノズル１の上方に近接するように位置決めさ
れる。そして噴流装置を作動させれば溶融はんだがノズ
ル１から上方へ噴出し、リード７の先端付近だけに溶融
はんだを供給してリード７をプリント配線板４のリード
挿入孔にはんだ付けすることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この装置はノズル１か
らの溶融はんだの噴出を一時停止した状態で移動され、
ノズル１をはんだ付け箇所の下方に臨ませるが、この間
に溶融はんだの表面は空気に接触していることになる。
このために高温の溶融はんだの表面が酸化して、表面に
薄皮状の酸化膜８が発生する。同様の状況は、プリント
配線板４の交換などのために待機している際にも生じ得
る。このような酸化膜８が発生すると、次のはんだ付け
箇所の下方で溶融はんだの噴出を開始した時に、最初に
この酸化膜８がノズル１から流出してプリント配線板４
のはんだ付け箇所に付着する。

【００１０】しかしこの酸化膜８は、はんだ付け箇所に
付着するとはんだブリッジを形成することになり、異物
付着による製品不良を発生させる原因となる。例えばリ
ード孔に挿入した挿入部品６のリード７がプリント配線
板４の下面に近接して突出している場合には、これらリ
ード７の突出端に付着してその周囲の回路パターンとの
間を接続するはんだブリッジとなることもある。

【００１１】この発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、溶融はんだの表面に発生する酸化膜がプリ
ント配線板に付着するのを防止して、はんだブリッジの
発生や異物付着による製品不良の発生を防ぐことができ
るようにした噴流式局所はんだ付け装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【発明の構成】この発明によればこの目的は、プリント
配線板のはんだ付け箇所の下方に臨ませたノズルから、
溶融はんだを上方に向かって噴出することによりはんだ
付けを行う噴流式局所はんだ付け装置において、前記ノ
ズルの内側に前記ノズル内壁面との間隙を所定寸法以下
にした逆有底筒状の網目フィルタを保持したことを特徴
とする噴流式局所はんだ付け装置により達成される。

【００１３】この発明によれば、網目フィルタの内側に
発生した酸化膜ははんだ噴流時に溶融はんだによって網
目フィルタ内で押上げられ、網目フィルタの頂面に捕獲
される。また網目フィルタの外側に発生した酸化膜は、
ノズル内壁面との間に形成される所定寸法以下の間隙内
を上昇する際に網目フィルタの外側面またはノズルの内
壁面に付着して捕獲される。このため酸化膜はノズルか
ら噴出せず、プリント配線板に付着することがない。

【００１４】ここに用いる網目フィルタはステンレス製
メッシュとするのが望ましい。網目フィルタはその下部
をノズルより下方へ突出させたり、この突出部分を外側
へ拡開させることにより酸化膜の捕獲を一層確実にする
ことができる。網目フィルタはノズル内壁面との間隙が
十分に小さくなるようにするのが望ましく、例えばこの
間隙を０．５〜１．０mmとするのがよい。ステンレス製
メッシュを用いる場合には、その角目サイズを２．０mm
以上かつ５．０mm未満とするのがよい。

【００１５】同一の目的は、プリント配線板のはんだ付
け箇所の下方に臨ませたノズルから、溶融はんだを上方
に向かって噴出することによりはんだ付けを行う噴流式
局所はんだ付け装置において、前記ノズル内を上下方向
に長くかつ水平方向の少なくとも一部を所定寸法以下に
する複数の溶融はんだ流路に分割する仕切壁を前記ノズ
ルに設けたことを特徴とする噴流式局所はんだ付け装
置、によっても達成可能である。

【００１６】ここで用いる仕切壁はステンレスメッシュ
などの金属メッシュで作ったり、ステンレス薄板などの
金属板で作ることができる。仕切壁は複数枚の平行な小
板を所定寸法以下の間隔で保持した構造としたり、複数
枚の小板を平面視格子状に組合せたものであってもよ
い。また小径の筒を集合させて仕切壁としてもよい。

【００１７】

【実施態様】図１はこの発明の一実施態様の斜視図、図
２は噴流式はんだ槽の側断面図、図３はノズル構造を示
す分解斜視図、図４は動作説明図である。図１において
符号１０は左右一対の平行レールである。１２はこれら
レール１０に案内されてレール１０の長さ方向に平行移
動する移動ビームである。１４はこの移動ビーム１２上
で移動可能な移動体である。移動ビーム１２および移動
体１４はそれぞれ水平面上で任意の位置に移動して位置
決め可能である。

【００１８】１６は噴流式はんだ槽であり、移動体１４
に上下移動可能に保持されている。このはんだ槽１６は
上下方向に長く、その上面にはノズル１８が取付けられ
ている。このはんだ槽１６は後記するように電磁誘導方
式によって溶融はんだをノズル１８から噴出させること
ができる。２０はプリント配線板であり、搬送手段（図
示せず）によってはんだ槽１６の上方に搬送され位置決
めされる。

【００１９】プリント配線板２０が所定の位置に固定さ
れると、その挿入部品（図７参照）のリード先端などの
はんだ付け箇所の下方にノズル１８が位置するように移
動体１４が移動される。そしてはんだ槽１６が上昇され
てノズル１８をはんだ付け箇所の下方に臨ませて静止さ
れる。この状態で噴流装置を作動させて溶融はんだをノ
ズル１８から噴出させ、リード先端などの所定のはんだ
付け箇所にはんだを供給することができる。

【００２０】はんだ槽１６は図２のように構成される。
この図２において２２は断熱ケースであり、上方が開い
た四角筒状である。この断熱ケース２２内にははんだが
付かない非磁性金属板で作られた内槽２４が収容され、
この内槽２４の開口縁は外側へフランジ状に折曲されて
断熱ケース２２の開口縁に固定されている。

【００２１】内槽２４はその一方の側壁２６が断熱ケー
ス２２の内壁面に沿って垂直に形成される。この側壁２
６に対向する他の側壁２８は側面視で図２に示すように
略アングル状に折曲され、その上部が断熱ケース２２の
内壁面に近接し、中・下部が断熱ケース２２から離隔し
ている。ここに中・下部の壁２８ａは断熱ケース２２の
幅方向中央付近にあって垂直である。この内槽２４の中
・下部の壁２８ａを挟んでその外側に一次鉄心３０が密
着され、その内側には間隙を介して二次鉄心３２が配設
され、これらによって溶融はんだの電磁誘導方式による
噴流ポンプ３４が形成される。この二次鉄心３２と壁２
８ａとの間にできる間隙には２本の縦に長いスペーサ
（図示せず）が装着され、この間隙の両スペーサで挟ま
れた部分が上下方向に長くかつ上下が開いたはんだ流路
３６となる。

【００２２】前記一次鉄心３０は平面視Ｅ型の薄い鉄板
を上下方向に積層したものであり、コイルを巻き付けた
ものである。二次鉄心３２は平面視Ｉ型の薄い鉄板を上
下方向に積層したものである。一次鉄心３０のコイルに
は交流電流が供給され、一次鉄心３０と二次鉄心３２と
の間にははんだ流路３４を横断する磁路が形成される。
コイルははんだ流路３６の長さ方向（上下方向）に沿っ
て変化する移動磁界を形成する。この磁界の変化に伴っ
て、はんだ流路３６内にある溶融はんだに水平方向（図
２で紙面に垂直方向）の電流が誘起される。この誘起電
流と磁界との相互作用によって溶融はんだに上向きの力
を作用させ、溶融はんだをはんだ流路３６内で上昇させ
るものである。なお内槽２４内には複数の電気ヒータ３
８が取付けられ、はんだはこのヒータ３８で加熱されて
溶融している。

【００２３】４０ははんだ流路３６の上部開口の上方に
取付けられたノズル取付台であり、前記したノズル１８
はこのノズル取付台４０の上に固定されている。これら
ノズル取付台４０およびノズル１８ははんだ流路３６の
中心線上に位置する。前記内槽２４内のはんだ液面４２
は、噴流ポンプ３４が作動していない状態ではノズル１
８の下部付近に位置する。噴流ポンプ３４が作動すると
はんだははんだ流路３６内を上昇し、ノズル取付け台４
０を通りノズル１８から上方へ噴出して図２に点線で示
すような山形の噴流４４を形成する。

【００２４】ノズル１８には図３に示すようにフランジ
部４６が一体に形成されている。このノズル１８の内側
には逆有底筒状の網目フィルタ４８が適宜の方法によっ
て保持されている。例えばフィルタ４８に細いビスや針
金を係止させてノズル１８に保持する。この網目フィル
タ４８は例えばステンレス製メッシュで四角い箱状に作
られ、その下部はノズル１８よりも下方へ突出しかつ外
側へ斜めに拡開されたスカート部５０となっている。

【００２５】次に動作を図４を用いて説明する。ここに
図４（Ａ）は噴流ポンプ３４の不作動時を、図４（Ｂ）
は同じく作動時を示す。図４（Ａ）に示す状態で噴流ポ
ンプ３４を不作動のままにして、はんだ槽１６をプリン
ト配線板２０のはんだ付け箇所の下方に移動し、ノズル
１８をこのはんだ付け箇所に接近させる。この間溶融は
んだのはんだ液面４２は空気に接触しているため、はん
だ液面にはんだの酸化膜５２が生成される。

【００２６】プリント配線板のはんだ付け箇所の下方で
噴流ポンプ３４を作動させると、図４（Ｂ）に示すよう
にはんだがはんだ流路３６を上昇してノズル１８から噴
出される。この時網目フィルタ４８内の酸化膜５２ａは
網目フィルタ４８の頂面に捕獲される。ノズル１８と網
目フィルタ４８との間隙にあった酸化膜５２ｂは、はん
だ液面上昇時に網目フィルタ４８の外側面やノズル１８
の内面に付着して捕獲される。このためプリント配線板
に酸化膜５２が付着することがなくなる。

【００２７】なお図４（Ａ）の状態では、酸化膜５２は
ノズル１８の外側のはんだ液面４２（図２参照）にもで
きる。従って噴流ポンプ３４の作動に伴ってこのノズル
１８の外側にあった酸化膜５２ｃもはんだ流路３６を通
りノズル１８に導かれることになる。しかしこの酸化膜
５２ｃは内槽２４の壁面やはんだ流路３６内などに付着
して捕獲され得る。捕獲されなかった酸化膜５２ｃは、
ノズル１８や網目フィルタ４８に捕獲されるので、プリ
ント配線板に付着することはない。

【００２８】その理由をさらに詳細に説明する。フィル
タ４８の頂面に酸化膜５２ａが付着してフィルタ４８の
目が詰まった後は、はんだは主としてフィルタ４８の外
側（フィルタ４８とノズル１８内面との間隙）を通って
押し上げられる。このため酸化膜５２ｃはフランジ部４
６下面とフィルタ４８のスカート部５０との間を通るこ
とになる。従って酸化膜５２ｃはこのスカート部５０と
フランジ部５０とに付着して捕獲される。このため酸化
膜５２ｃもノズル１８から噴出されることは防止され得
るものである。なお酸化膜５２ｃや異物を除去するため
に、図２に示すように他のフィルタ５４を付加し、環流
するはんだがこのフィルタ５４を通るようにしてもよ
い。

【００２９】ノズル１８の開口寸法は、例えば３０mm×
３０mmとし、その高さは例えば３０mmである。この場合
網目フィルタ４８の外形寸法は平面視で２９mm×２９m
m、高さ１５mmとする。またスカート部は長さ約１０mm
である。ノズル１８の内壁面と網目フィルタ４８外面と
の間隙は０．５〜１．０mmとするのがよい。網目フィル
タ４８の網目の寸法すなわちメッシュサイズは、２．０
mm以上かつ５．０mm未満とするのがよい。ここにメッシ
ュサイズを２．０mm未満にすると、はんだ付け終了後に
噴流ポンプ３４を止めてはんだ液面を下降させた時に、
溶融したはんだが網目フィルタ４８の網目上に残り凝固
するため望ましくない。またメッシュサイズを５．０mm
以上にすると、噴流ポンプ３４を作動させてはんだを噴
出する際に酸化膜５２ａを網目フィルタ４８に確実に捕
獲することができず、酸化膜５２ａが細かく切れて網目
フィルタ４８のメッシュを通過するため望ましくない。
なお網目フィルタ４８やノズル１８やフランジ４６に付
着した酸化膜は、装置を定期的に分解掃除する際に除去
される。

【００３０】この実施態様では網目フィルタ４８の下部
に拡開させたスカート部５０を設けたので、このスカー
ト部５０によってはんだの流路をフランジ部４６に当た
るように導くことによりフランジ部４６に酸化膜５２を
捕獲し易くすることができる。このため酸化膜５２の捕
獲の信頼性を高めることができる。しかしこのスカート
部５０を外側に拡開させずにストレートに下方へ延出さ
せても実用上問題なく、十分な酸化膜捕獲効果が得られ
るものである。

【００３１】

【他の実施態様】図５は本発明の他の実施態様を示し、
図５の（Ａ）はノズル付近の断面図、図５の（Ｂ）は仕
切板の斜視図である。この実施態様は、前記網目フィル
タ４８に代えて仕切壁６０をノズル１８の内側に保持す
るものである。すなわちステンレス薄板や金属メッシ
ュ、あるいは薄い金属板に多数の小孔を形成したパンチ
ングメタルなどからなる小板６２を、平行にしかつ間隔
が一定寸法以下になるように保持したものである。この
実施態様では各小板６２を複数本のロッド６４に保持
し、ロッド６４をノズル１８の内壁面に係止させた。

【００３２】この実施態様によれば、各小板６２の間隙
や小板６２とノズル１８の内壁面との間隙からなる溶融
はんだ流路内をはんだが通る際に、酸化膜はこれら小板
６２やノズル内壁面に付着して捕獲される。

【００３３】

【他の実施態様】図６は他の実施態様を示す斜視図であ
り、これらも図５の実施態様と同様にノズル１８の内側
に保持して用いる仕切壁６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを示す
ものである。図６の（Ａ）に示した仕切壁６０Ａは、平
面視格子状に小板６２Ａを組合せたものである。図６の
（Ｂ）に示した仕切壁６０Ｂは、小径の筒６２Ｂを互い
に密着させたものである。図６の（Ｃ）に示した仕切壁
６０Ｃは、複数の波板６２Ｃを集めて各波板６２Ｃの間
に縦方向の通路を形成したものである。

【００３４】ここに小板６２Ａ、筒６２Ｂ、波板６２Ｃ
は金属の薄板、パンチングメタル、金属メッシュなどで
作られる。また図６（Ａ）〜（Ｃ）に示した仕切壁６０
Ａ、６０Ｂ、６０Ｃでは、縦方向の通路（溶融はんだ流
路）は水平方向の少なくとも一部が所定寸法以下とさ
れ、酸化膜を確実に捕獲できるようにしておくのは勿論
である。例えばこの水平方向の間隔を０．５〜１．０mm
程度になるようにするのがよい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、ノズル
の内側に逆有底筒状の網目フィルタを保持し、この網目
フィルタとノズル内壁面との間隙を所定寸法以下とした
ものであるから、溶融はんだの液面にできる酸化膜をこ
れら網目フィルタやノズル内壁面に付着させることによ
り除去することができる。このため噴流式局部はんだ付
け装置によってプリント配線板のはんだ供給箇所だけに
局部的にはんだを供給する場合に、酸化膜がプリント配
線板に付着せず、はんだブリッジの発生や異物の付着に
よる製品不良の発生を防ぐことができる。

【００３６】ここに用いる網目フィルタはステンレス製
メッシュとすることができ（請求項２）、この場合の角
目サイズ（メッシュサイズ）は２．０mm以上かつ５．０
mm未満とするのがよい（請求項３）。網目フィルタはそ
の下部をノズルより下方へ突出させてさらに外側へ拡開
しておけば、酸化膜の捕獲は一層確実になる（請求項
４）。網目フィルタとノズル内壁面との間隙は０．５〜
１．０mm程度が最も適する（請求項５）。

【００３７】請求項６の発明は、ノズルの内側を上下方
向に長くかつ水平方向の少なくとも一部を所定寸法以下
とした複数の溶融はんだ流路に分割する仕切壁を、ノズ
ルに設けたものである。従ってこれらの狭いはんだ流路
内をはんだが通る際に酸化膜ははんだ流路の内壁に付着
して捕獲され、酸化膜がプリント配線板に付着すること
がなくなる。

【００３８】ここに用いる仕切壁は、金属メッシュで形
成してもよいし（請求項７）、金属板で形成してもよい
（請求項８）。仕切壁は複数の平行な小板で形成したり
（請求項９）、小板を平面視格子状に組合せたものでも
よい（請求項１０）。さらに小径な筒を集めて形成して
もよい（請求項１１）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様の斜視図

【図２】噴流式はんだ槽の側断面図

【図３】ノズル構造を示す分解斜視図

【図４】動作説明図

【図５】他の実施態様を示す図

【図６】他の実施態様を示す図

【図７】従来装置のノズル付近を示す図

【符号の説明】

１６ 噴流式はんだ槽 １８ ノズル ２０ プリント配線板 ３４ 電磁誘導方式の噴流ポンプ ３６ はんだ流路 ４４ 噴流 ４８ 網目フィルタ ５０ スカート部 ５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ） 酸化膜 ６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ 仕切壁 ６２、６２Ａ 小板 ６２Ｂ 筒 ６２Ｃ 波板

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線板のはんだ付け箇所の下方
   に臨ませたノズルから、溶融はんだを上方に向かって噴
   出することによりはんだ付けを行う噴流式局所はんだ付
   け装置において、 前記ノズルの内側に前記ノズル内壁面との間隙を所定寸
   法以下にした逆有底筒状の網目フィルタを保持したこと
   を特徴とする噴流式局所はんだ付け装置。
2. 【請求項２】 網目フィルタはステンレス製メッシュで
   作られている請求項１の噴流式局所はんだ付け装置。
3. 【請求項３】 ステンレス製メッシュの角目サイズを
   ２．０mm以上かつ５．０mm未満とした請求項２の噴流式
   局所はんだ付け装置。
4. 【請求項４】 網目フィルタは下部がノズルより下方へ
   突出しかつ外側へ拡開されている請求項１〜３のいずれ
   かの噴流式局所はんだ付け装置。
5. 【請求項５】 網目フィルタはノズル内壁面との間隙が
   ０．５〜１．０mmとなるように形成されている請求項１
   〜４のいずれかの噴流式局所はんだ付け装置。
6. 【請求項６】 プリント配線板のはんだ付け箇所の下方
   に臨ませたノズルから、溶融はんだを上方に向かって噴
   出することによりはんだ付けを行う噴流式局所はんだ付
   け装置において、 前記ノズル内を上下方向に長くかつ水平方向の少なくと
   も一部を所定寸法以下にする複数の溶融はんだ流路に分
   割する仕切壁を前記ノズルに設けたことを特徴とする噴
   流式局所はんだ付け装置。
7. 【請求項７】 仕切壁は金属メッシュで形成されている
   請求項６の噴流式局所はんだ付け装置。
8. 【請求項８】 仕切壁は金属板で形成されている請求項
   ７の噴流式局所はんだ付け装置。
9. 【請求項９】 仕切壁は所定寸法以下の間隔で保持され
   た複数の平行な小板で形成されている請求項６〜８のい
   ずれかの噴流式局所はんだ付け装置。
10. 【請求項１０】 仕切壁は平面視格子状に組合された複
    数枚の小板で形成されている請求項６〜８のいずれかの
    噴流式局所はんだ付け装置。
11. 【請求項１１】 仕切壁は小径の筒を集めて形成されて
    いる請求項６〜８のいずれかの噴流式局所はんだ付け装
    置。