JPH0555228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、はんだ付け装置に係り、特にノズル
から噴出される溶融はんだから被はんだ付け体を
離反させる際にはんだ付け不良を起こさないよう
にしたものに関する。 従来の技術 ノズルを備えたはんだ槽にはんだを溶融して収
容し、この溶融はんだを上記ノズルから噴出させ
るようにした噴流はんだ装置は、例えば電気部品
をプリント基板に搭載しようとして電気部品のリ
ードをプリント基板の回路パターンのはんだ付け
ランドにはんだ付けするときに広く使用されてい
る。 この噴流はんだ装置は、例えば第３図に示すよ
うに、はんだ槽１に金属製のノズル２を設け、羽
根車３によりはんだ槽１に収納した溶融はんだを
このノズル２から噴出させるようにしたもので、
この装置で上記のプリント基板のはんだ付けを行
なおうとするときは、プリント基板ａを噴出して
いる溶融はんだにやや前上がりの状態で搬入して
接触させ、さらに同じ姿勢でプリント基板を順次
前方に移動させてその全面を溶融はんだに順次接
触させるようにしている。 ところで、上記ノズルにはここから噴出される
溶融はんだに上記プリント基板が良く接触できる
ように、噴出口２ａのプリント基板の移動方向の
両側に金属製の整波板２ｂ，２ｃが設けられ、こ
れらにより噴出された溶融はんだの波が整えられ
ている。このような整波板には、例えば第３図に
示すようにプリント基板ａの搬入側整波板２ｂを
その先端が下方に傾斜するように取り付け、プリ
ント基板の搬出側整波板２ｃを水平板部と先端の
垂直板部により構成した、いわゆる片流れ式のも
のがある。この形式のものは、搬入側整波板２ｂ
側では溶融はんだは直ぐに流れ落ちるが、搬出側
整波板２ｃ側ではこの整波板によりノズル２から
噴出された溶融はんだは直ぐに流れ落ちないで流
れながらこの整波板２ｃ上に暫時保持されるの
で、溶融はんだは層流に近い静かな波になる。そ
のため、第４図のように噴出口２′ａの両側に下
方に傾斜した整波板２′ｂ，２′ｃを有するノズル
２′に比べ、はんだ付け部に付着したはんだが溶
融はんだの流れから離反するときツララを生じた
り、隣接はんだ付け部に付着したはんだ同志の融
着が起こつてはんだブリツジを生じたりするはん
だ付け不良を起こし難くなつている。 しかしながら、このようにしてもこれらのはん
だ付け不良の発生を完全にはなくすことができな
い。この原因の一つには例えば、搬出側整波板２
ｃ側に暫時保持される溶融はんだは直ぐに流れ落
ちる溶融はんだに比べて空中に留まる時間が長い
ため温度低下が避けられず、これは噴出された溶
融はんだの250℃よりも例えば10℃も低くなるこ
とがあり、このようになると、前工程でフラツク
スを塗布され、プリヒートされてそのプリヒート
された側は100〜140℃に温められ、その反対側は
80〜100℃になつているプリント基板が搬入側整
波板２ｂ側では250℃のはんだに接触しても、搬
出側整波板２ｃ側では約10℃低い240℃のはんだ
に接触するので、上記の高い温度のはんだにこの
低い温度のはんだが接触してそのままはんだ付け
部が溶融はんだから離反される際に、プリント基
板そのものの温度は240℃よりはかなり低いので
はんだ付け部に付着したはんだがはんだの流れか
ら切られるときに、その切れ端の温度低下が大き
くなつて切れ端が尾を引くようになり、これがツ
ララを生じたり、隣接はんだ付け部相互間で融着
してはんだブリツジを生じることがあるからであ
る。このようにツララ、はんだブリツジが生じて
はんだ付け不良を起こすと、これらの不良個所を
人手により修正しなければならないので作業能率
上問題である。 発明が解決しようとする問題点 以上のように、従来のノズルを用いたはんだ付
け装置は、そこから噴出する溶融はんだの特に被
はんだ付け体が離反する側でツララ、はんだブリ
ツジ等のはんだ付け不良を起こすことがあるとい
う問題点があり、その改善が望まれていた。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、溶融
はんだを噴出する噴出口における被はんだ付け体
の移動方向後方縁にチヤンネル状流通路をその両
側壁板を上下調整自在にして設け、上記噴出口の
前方縁に少なくとも先端部を回動調整自在に形成
した開口制御板を設け、上記噴出口から溶融はん
だを噴出させて上記チヤンネル状流通路に流通さ
せ、かつこの溶融はんだを上記両側壁板と開口制
御板の調整により速度制御するとともにオーバー
フローさせ、この溶融はんだに被はんだ付け体を
移動させながら接触させてはんだ付けを行なうは
んだ付け方法を提供するものである。 次に本発明を詳細に説明する。 本発明におけるはんだ付け装置には、噴出部と
流通路を有するが、噴出部はその噴出口の大きさ
が可変にでき、流通路はチヤンネル状に形成され
その側壁板が上下調整自在に形成され、その流通
断面積が可変にできる、被はんだ付け体をその搬
送方向と逆方向に流通させて接触させる、いわゆ
る被はんだ付け体を溶融はんだに向流接触できる
ようなどのようなはんだ付け装置も利用できる。 このように流通させた溶融はんだに例えばプリ
ント基板のような被はんだ付け体をコンベヤによ
り搬入して接触させると、プリント基板のはんだ
付け部に溶融はんだが濡れる。そしてプリント基
板がコンベヤにより搬送されて溶融はんだから離
反するとき上記はんだ付け部に濡れた溶融はんだ
はその溶融はんだの流れから切られるが、この際
この切れ端は溶融はんだの流れがプリント基板の
搬送方向と逆になつているのでこの流れの方向に
向き相互に接触することがなく、ブリツジを生じ
ないようにできる。これを効果的に行なうにはは
んだ付け部に付着した溶融はんだが切られる位置
の溶融はんだの流れは15cm／秒以上、好ましくは
15cm／秒〜40cm／秒である。特に好ましくは18〜
28cm／秒である。この溶融はんだの流れ状態は層
流にすることが好ましく、激しい乱流状態にする
と、上記のブリツジを生じることがある。溶融は
んだの流速を15cm／秒より小さくするときもま
た、上記のブリツジを生じることがある。 溶融はんだの流速を上記の値にするには、噴出
部の噴出口の大きさを調整したり、噴流モータの
回転数を変えてはんだの噴出量を調整することに
より行なうことができるが、チヤンネル状流通路
の流通断面積の大きさを制御することにより行な
うこともでき、この後者の場合にはチヤンネル状
流通路の両側壁板の高さを制御してこの流通を絞
ることにより行なうことができる。この際、側壁
板の上から溶融はんだをオーバーフローさせるこ
とは極めて重要である。すなわち被はんだ付け体
が溶融はんだの流れに向流接触すると、被はんだ
付け体ははんだの流れを押圧し、この押圧に見合
う容量のはんだが被はんだ付け体によつてせき止
められ、流通路の溶融はんだが噴出口側に排出さ
れて流通路の溶融はんだの速度を小さくすること
になる。このようなせき止め作用による溶融はん
だの排出量は、一般に被はんだ付け体の搬送時の
反りの状態に左右され、反りが大きい程排出量は
大きくなり、流通路内の溶融はんだ速度を小さく
することになる。一方、この流速低下を防ぐため
に上記のように噴出量を調整することは有効な手
段であるが、これを過大にすると溶融はんだと被
はんだ付け体とが接触する際衝突を起こすような
状態になつて流れが乱され、空気に接触し易くな
つてより多くはんだ酸化物が発生し易くなり逆効
果になることもある。したがつて、上記の排出さ
れるはんだとはんだの表面酸化物を同時に流通路
外に効果的に排出する手段が必要であり、側壁板
の調整によつてこれらをオーバーフローさせるこ
とが極めて有効な方法となる。この際、オーバー
フローの溶融はんだの流れの波を整える整波板を
設け、流通路の溶融はんだに流の乱れを生じさせ
ず、しかもオーバーフローしてはんだ槽に戻され
るとき流れが乱れて空気と良く接触する状態に置
かれたり、はんだ槽の溶融はんだに激しく衝突し
てこのはんだ表面を撹乱し空気と多く接触させる
状態にして空気酸化を生じさせるようなことがな
いようにしても良い。 上記したようにプリント基板の溶融はんだから
離反する位置の溶融はんだの流速が重要である
が、上記被はんだ付け体の反りの大きさは、被は
んだ付け体によつて異なり、そのためはんだ付け
部の溶融はんだに対する離反位置にずれを生じ
る。この場合にはそのずれた位置での溶融はんだ
の流速を上記の流速に調整することはいうまでも
ない。このためには、流通路の長さは50mm〜300
mmが好ましく、例えば260mm×350mmのプリント基
板には噴出口から100mm以上が好ましい。このよ
うに流通路の長さを必要とするのは、プリント基
板は溶融はんだに接触したときに反り、はんだ付
け部が溶融はんだから離反するときにその位置が
噴出口側に近付く結果、はんだ付け部に付着した
溶融はんだが流れている溶融はんだから離反する
位置での溶融はんだの流速が小さくなり、上記の
15cm／秒の流速が得られ難いからである。 作 用 噴出口とこれに続く流通路を設け、この流通路
をチヤンネル状に形成し、その側壁板を上下調整
自在にしたので、例えばプリント基板のような被
はんだ付け体を溶融はんだに向流接触できるよう
にした状態において、流通路に流れる溶融はんだ
流量にしたがつて側部からオーバーフローさせる
ことができ、プリント基板が溶融はんだから離反
するときそのはんだ付け部に付着したはんだの切
れ端が溶融はんだの流れにより制御され、相互に
融着するようなことがないようにできるととも
に、側壁板側で生じ易いはんだ酸化物を流通路か
ら除去しながらはんだ付け部に対するはんだの液
面を一定にしてはんだ付け不良の発生を防止でき
る。 実施例 次ぎに本発明の一実施例を第１図及び第２図に
基づいて説明する。 図中、１１ははんだ付け装置で、このはんだ付
け装置１１は、はんだ槽１２にノズル１３が設け
られ、図示省略したモータにより駆動する羽根車
１４によりはんだ槽１２に収容された溶融はんだ
がノズル１３から噴出されるようになつている。 上記ノズル１３は横断面が細長矩形状で、縦断
面が後方を末拡がりにした形状に形成されたノズ
ル本体１３ａの前方縁に沿つて開口制御板１３ｂ
が設けられ、一方このノズル本体１３ａの後方縁
に沿つて両側側壁を有するチヤンネル状流通路１
３ｃが設けられている。上記開口制御板１３ｂ
は、上記ノズル本体１３ａの前方縁に回動自在に
取り付けられた湾曲した下方制御板１３ｂ−１
と、この下方制御板に回動自在に取り付けられた
平面板状の上方制御板１３ｂ−２とからなり、こ
れらの回動範囲を制御することによりノズル１３
の噴出口が制御でき、この噴出口からの溶融はん
だの噴出量が制御できるようになつている。 また、上記流通路１３ｃは、上記噴出口からの
長さαが100mm〜200mmの流通路底板１３ｃ−１が
上記ノズル本体１３ａの後方縁に回動自在に取り
付けられ、その側壁板１３ｃ−２，１３ｃ−３は
上記ノズル本体１３ａの両側板に延長して設けら
れた取付板１３ａ−１，１３ａ−２（図示省略）
にねじ１３ａ−３，１３ａ−４（図示省略）によ
り取り付けられ流通路底板１３ｃ−１からの高さ
が自在に調整できるようにている。なお、上記上
方制御板、下方制御板及び流通路底板の回動位置
を保持するには図示省略したが、これらの側部に
ねじ杆を突設し、このねじ杆を上記取付板、側壁
板に形成した長孔に挿入してナツト締めする等各
種の手段が用いられる。 次に本実施例の作用を説明する。 第１図に示すように、流通路底板１３ｃ−１を
ほぼ水平に定め、流通路の側壁板１３ｃ−２，１
３ｃ−３と上端縁の位置を決めて流通路１３ｃと
形成し、この流通路１３の側壁板１３ｃ−２，１
３ｃ−３の上端縁に沿つて上記上方制御板１３ｂ
−２の位置を決める。 ついで、ほぼ250℃の溶融はんだを羽根車１４
を動作させてノズル１３から噴出させる。この噴
出された溶融はんだは上記開口制御板１３ｂと流
通路１３ｃにより決められる噴出口を通して噴出
され、さらに流通路１３ｃを流れ、その先端から
はんだ槽１２に流れ落ちる。この際、側壁板１３
ｃ−２，１３ｃ−３の高さを調整して溶融はんだ
を側部からもオーバーフローさせて流す。この状
態で図示省略したコンベヤを動作させて予めフラ
ツクスを塗布し予備加熱したプリント基板ａを前
上がりの状態で搬入し、流れる溶融はんだに接触
させると、その熱により反るが溶融はんだははん
だ付け必要部分に濡れ、これがコンベヤによるプ
リント基板の搬送とともに溶融はんだの流れから
切り離される。この際、この切り離される位置で
の溶融はんだの流速を上記開口制御板１３ｂ、流
通路底板１３ｃ−１、その側壁板１３ｃ−２，１
３ｃ−３の位置の制御により18〜28cm／秒に設定
し、溶融はんだを層流状態に設定することにより
はんだ付け部に付着した溶融はんだの切れ端は溶
融はんだの流れの方向に配向され、その先端は溶
融はんだにひきちぎられてこの溶融はんだととも
に持ち去られる。この流速は特願昭59−203661号
明細書で明らかにした回転翼車の羽根を溶融はん
だの流に浸漬してこの回転翼車を回転させ、その
回転数を測定することにより測定される。 このようにしてプリント基板ははんだ付けされ
るが、流通路底板の長さは100mm〜200mmに形成さ
れているので、プリント基板が反つてもそのはん
だ付け部が溶融はんだから離反する位置は上方制
御板１３ｂ−２から離れることができるので、溶
融はんだの流速も上記の速度を保持できる。この
ようにして溶融はんだが噴出され、流通される
と、上記側壁板と上方制御板とは同一水準位置に
あるので溶融はんだはこれらの側壁板の上を越え
てオーバーフローし、表面の酸化膜、特に上方制
御板に近くて流れの遅い溶融はんだに生じた酸化
膜が流通路１３ｃから除かれ、より良いはんだ付
けを行なうことができる。なお、上方制御板１３
ｂ−２が側壁板１３ｃ−２、１３ｃ−３より低い
位置にあるときは、上方制御板側に溶融はんだが
溜まりここで酸化され易くなる。 このようにしてはんだ酸化物は除去されること
ができるが、さらに溶融はんだを側壁板よりオー
バーフローさせることにより、上方制御板１３ｂ
−２の先端縁の両側から両側壁板にわたつてはん
だの流れが遅く、そのためはんだ酸化物が比較的
多く生じて滞留していたものが溶融はんだのオー
バーフローとともに流出され、その除去の徹底が
図られる。また、プリント基板が向流接触して溶
融はんだをせき止めるので溶融はんだは盛り上が
るが、これにより過度に持ち上げられた部分は上
記オーバーフローにより流れ落ち、その高さが自
動調整されるためはんだ液面の高さの変動が抑え
られ、はんだ付け部に対するはんだ供給量が過度
になることやはんだ流速が小さくなることがなく
はんだブリツジ等の発生を防止するとともに、は
んだ酸化物が生じている場合にはこれは表面に浮
いて一層流れ易くなつて流通路から除去される。 上記において流通路の溶融はんだの流量を増し
た場合には流通路の両側壁板の高さを再調整して
再びオーバーフローさせれば良い。このオーバー
フローが過度に流れをもつと、流通路のはんだの
流れと直交する方向に流れが生じ、好ましくない
場合があるので、その流速はあまり大き過ぎない
ようにする。 なお、図示省略したが、流通路はその先端側に
両側壁板を有さず、底板だけで構成されている場
合も含む。 次に本実施例の装置に基づく実験結果を比較例
と対比して説明する。 実験に当たつては、タムラ製作所製自動はんだ
付け装置を用い、コンベヤ速度1.3ｍ／分、コン
ベヤ傾斜角７度、フラツクス（ソルダーライト
CF−220V（タムラ化研(株)製））塗布後のプリント
基板はんだ付け面温度（プリヒート温度）90℃、
はんだ付け温度240℃、試験用プリント基板とし
てVTR用基板（一枚当たりはんだ付けポイント
2000）を用いるはんだ付け条件を採用した。 上記の条件で、第１図に示すノズル（実施例、
ただし流通路の長さαは170mm）、第３図に示すノ
ズル（比較例１）、第４図に示すノズル（比較例
２）を用いてはんだ付けを行い、基板１枚当たり
のはんだブリツジ発生数を測定した結果を第５図
に示す。ここで横軸はノズルの種類を示すが、実
施例のノズルについては次の表の試験番号（ａは
側壁板よりオーバーフローさせた場合、ｂはこの
オーバーフローをさせない場合）を示し、これら
の番号に対応する数値は、実施例のノズルを用い
た場合の流通路における溶融はんだの速度（cm／
秒）を第１図におけるＡ（流通路先端）、Ｂ（はん
だ付け部が溶融はんだから離反する位置）、Ｃ（上
方制御板の近傍）の位置において特願昭59−
203661号に記載した方法により測定したものであ
る。なお、比較例１、２のノズルの場合には噴出
した溶融はんだの状態は一般的なはんだ波状態で
行つた。

【表】 第５図の結果から、実施例のものはＢ位置が15
cm／秒以上のものはいずれもブリツジ発生数が４
以下であるのに対し、15cm／秒より小さいもの及
び比較例のものはいずれも７以上であることが分
かる。また、溶融はんだをオーバーフローさせた
ものはこれを行なわないものより何れもブリツジ
発生数が少なくなつている。 上記は側壁板１３ｃ−２，１３ｃ−３は上端は
そのままであつたが、同一構成部分を他の図と同
一符号で示す第６図に示すように、弧状の整波板
１３ｃ−２１，１３Ｃ−３１を備えるようにして
も良く、この場合上記実施例の場合のようにナツ
トによりその高さを調整しても良いが第６図に示
すように、ノズル本体１３ａの取付板１３ａ−
１，１３ａ−２に断面Ｌ字状片を取り付けて差し
込み部１３ａ−１１，１３ａ−２１を形成し、こ
れらに差し込んで摩擦力で保持してもよい。 このように整波板を設けると、流通路の溶融は
んだは絶えずオーバーフローする際に、流通路の
溶融はんだの流を乱さず、自身も流が乱れずしか
もはんだ槽の溶融はんだ表面にも静かに流下する
のでこの溶融はんだも撹乱せず、いずれもはんだ
が空気と良く接触することによる酸化を防止でき
る。 上記整波板は湾曲せず平らな板を傾斜したもの
でもよい。 なお、第１図におけるαは上記上方制御板１３
ｂ−２の先端長さ（開口制御板１３ｂ全体の位置
を進退させる等）、流通路底板１３ｂ−１の先端
を段状に高く又は低くすることにより調整でき、
また、流通路底板の先端に両側の溝を嵌合した引
き出し自在の補助板を設け、これにより調整して
も良い。また、ノズル本体１３ａの縦断面形状は
両側に末拡がりのものでも良く、逆の方が末拡が
りのものでも良い。これらのことは第６図の装置
にも亦適用できる。 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、噴出口
に両側壁を上下調整自在にしたチヤンネル状流通
路を設けるとともに、少なくとも先端部を回動調
整自在にした開口制御板を設け、これらの両側壁
及び開口制御板の調整により、溶融はんだの滑ら
かな流れ（乱流ではない）の状態における流通速
度を制御するとともに、溶融はんだをオーバーフ
ローさせたので、前者により被はんだ付け体の例
えばプリント基板が溶融はんだに接触してこれを
堰き止めその熱によいソリを生じた場合でもその
溶融はんだの流速を一定以上に維持でき、これに
より被はんだ付け体が溶融はんだから離反する際
の溶融はんだから切られるその切れ端を溶融はん
だの流れの方向に制御し、後者により被はんだ付
け体と溶融はんだが向流接触するときのはんだ堰
き止め作用によつて生じた余分なはんだを流通路
外に除いて、溶融はんだの流速低下と溶融はんだ
液面の変動を防止することができ、さらにはんだ
酸化物の発生を抑え、しかも発生した酸化物は流
通路外に排除してはんだ付け部にとりこまれるこ
とを防止することができる。はんだ酸化物の発生
や滞留が少ないと例えばプリント基板に前処理さ
れたフラツクス膜によりはんだ酸化物は還元され
るので、はんだ酸化物の存在の影響を少なくで
き、これが多い場合にはその還元だけではまかな
えきれず、結局はんだ酸化物がはんだ付け部に採
り込まれ、はんだ付け不良を起こすのとは顕著な
相違となる。 このように、本発明は溶融はんだの流速制御
と、はんだ酸化物の発生抑制及びその除去をチヤ
ンネル状流通路の両側壁、開口制御板の調整によ
り行え、その調整も容易であるので、被はんだ付
け体の具体的状況に応じて、これら流速制御とは
んだ酸化物の発生抑制及びその除去の両方をその
調和を図りつつ臨機迅速に行うことができる。 これらにより、はんだ付け生産正を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のはんだ付け装置の
概略断面説明図、第２図はそのノズルの部分切欠
斜視図、第３図、第４図は従来のはんだ付け装置
の概略断面説明図、第５図はこれらの装置を用い
てはんだ付けを行いその不良数を測定したグラ
フ、第６図は他の実施例の正面断面図である。 図中、１１ははんだ付け装置、１２ははんだ
槽、１３はノズル、１３ａはノズル本体、１３ｂ
は開口制御板、１３ｂ−１は上方制御板、１３ｂ
−２は下方制御板、１３ｃは流通路、１３ｃ−１
は流通路底板、１３ｃ−２，１３ｃ−３は側壁板
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融はんだを噴出する噴出口における被はん
   だ付け体の移動方向後方縁にチヤンネル状流通路
   をその両側壁板を上下調整自在にして設け、上記
   噴出口の前方縁に少なくとも先端部を回動調整自
   在に形成した開口制御板を設け、上記噴出口から
   溶融はんだを噴出させて上記チヤンネル状流通路
   に流通させ、かつこの溶融はんだを上記両側壁板
   と開口制御板の調整により速度制御するとともに
   オーバーフローさせ、この溶融はんだに被はんだ
   付け体を移動させながら接触させてはんだ付けを
   行なうはんだ付け方法。