JPH0673743B2 - はんだ付け方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、はんだ付け方法に係り、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、例えは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２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に収容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2
b、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、例えは
第２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は流れ落ちないで流
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なみになる。そのため、第３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
だ同士の融着が起こってはんだブリッジを生じたりする
はんだ付け不良を起こし難くなっている。

しかしながら、このようにしても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2c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、前工程でフラックスを塗布さ
れ、プリヒートされてそのプリヒートされた側100〜140
℃に温められ、その反対側は80〜100℃になっているプ
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っ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ッジを生じることがあるからであ
る。

このようにツララ、はんだブリッ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方法
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、はんだブリッジ等のはんだ付け
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
縁にチャンネル状流通路を設け、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した開口制御板を設
け、上記噴出口から噴出させた溶融はんだを流通させる
上記チャンネル状流通路の長さを50mm以上とし、かつ上
記被はんだ付け体を上記流通させた溶融はんだから離反
する位置のこの溶融はんだの流速を15cm/秒〜40cm/秒と
することによりはんだ付けを行なうことを特徴とするは
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方法には、溶融はんだを被は
んだ付け体の搬入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
きるどのようなはんだ付け装置も利用できる。例えは溶
融はんだをノズルから噴出させてこのノズルに水平方向
あるいは下方に傾斜させて設けた流通路に流通させるよ
うな装置が挙げられる。

このように流動させた溶融はんだに例えはプリント基板
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、プリント基板のハンダ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
の際その切れ端は溶融はんだの流れがプリント基板の搬
送方法と逆になっ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、ブリッジを生じないようにでき
る。これを効果的に行なうには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18cm/秒〜28cm/秒である。この溶融はんだは層
流にすることが好ましく、そのためには溶融はんだの流
通長さを50mm以上とすることが好ましい。激しい乱流状
態にすると、上記のブリッジを生じることがあり、溶融
はんだの流速を15cm/秒より小さくするときにもまた、
上記のブリッ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、例えは噴出さ
せた溶融はんだをチャンネル状の流通路に導き、この流
通路を絞ることにより行うことができる。

この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、プリント基板は溶
融はんだに接触すると、溶融はんだの温度は240〜250℃
になっているので、基板が溶融はんだ側に凸に反り、基
板に対する溶融はんだの接触面積が増大して基板に反り
がない場合に比べ、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。この場合にもそのずれた位置
での溶融はんだの流速を上記の流速にする。

作 用 溶融はんだを被はんだ付け体の搬送方向と逆方向に流通
させ被はんだ付け体を向流接触させたので、はんだ付け
部に濡れた溶融はんだが溶融はんだの流れから切られる
ときはその切れ端は流れにより制御され、相互に融着す
るようなことがない。

実施例 次に本発明の一実施例を第１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って
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
縁に沿って開口制御板13bが設けられ、一方このノズル
本体13aの後方縁に沿って両側側壁を有するチャンネル
状流通路13c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からの吐出量が制
御できるようになっている。また、上記流通路13cは、
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（図示省
略）は流通路底板13c-1からの高さが自在に調整できる
ようになっている。

次に本実施例の作用を説明する。

第１図に示す装置において、流通路底板13c-1をほぼ水
平に定め、流通路の側壁板13c-2、13c-3の上端縁の位置
を決めて流通路13cを形成し、この流通路13cの側壁板13
c-2、13c-3の上端縁に沿って上記上方制御板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により決められる開口
を通して噴出され、さらに流通路13cを流れ、そ先端か
らはんだ槽12に流れ落ちる。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ッ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
だははんた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。この流速は特開昭61−80056号公
報に記載されているように、回転翼車の羽根を溶融はん
だの流れ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。

上記において、流通路底板13c-1の流さαは50mm〜300mm
が好ましく、例えば260mm×300mmのVTR用プリント基板
には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
きにその位置が上方制御板13b-2の側に近付く結果、溶
融はんだの流速が小さくなり、上記の15cm/秒の流速が
得られないからである。このように上方制御板側の流速
が小さいのは溶融はんだの流通断面が大きいことと上方
制御板に対する流通抵抗があるからである。

上記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、表面に生じた酸化膜、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13b-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。

次に本実施例の方法に基づく実験結果を比較例と対比し
て説明する。

実験に当たっては、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、コンベヤ傾斜角度７
度、フラックス（ソルダーライトCF-210V（タムラ化研
（株）製））塗布後のプリント基板のはんだ付け面温度
（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、但しαは
170mm）、第２図に示すノズル（比較例１）、第３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ッジ発生数を測定した結果を
第４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は次の表の試験番号を示し、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
置において特開昭61−80056号公報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
状態で行った。

第４図の結果から、実施例のものはＢ位置が15cm/秒以
上のものはいずれもブリッジ発生数が５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10以上であることが分かる。

なお、上記αは上記上方制御板13b-2の先端長さ、流通
路底板13c-1の先端を段状に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に溝のある
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。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、噴出口の後方縁
にチャンネル状流通路、噴出口の前方縁に少なくとも先
端を回動調整自在にした開口制御板を設け、溶融はんだ
を被はんだ付け体の搬送方向と逆方向に流し、そのチャ
ンネル状流通路の長さを50mm以上とし、かつ被はんだ付
け体が離反する位置の溶融はんだの流速を15cm/秒〜40c
m/秒としたので、被はんだ付け体のはんだ付け部が平滑
な流れの溶融はんだから離反され、その切れ端も溶融は
んだの流れにより制御されて互いに融着することがない
からはんだブリッジを生じることがなく、また、はんだ
酸化物の発生及び滞留が少ないからこれによるはんだ付
け不良も少なくでき、さらにツララを発生することも少
ないから、例えばプリント基板のはんだ付け不良を著し
く少なくでき、はんだ付け生産性を著しくめることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例に使用するはんだ付け
装置の概略断面説明図、第２図、第３図は従来のはんだ
付け装置の概略断面説明図、第４図はこれらのはんだ付
け装置を用いてはんだ付けを行ないはんだ付け不良数を
測定した結果を示すグラフである。 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮野 由廣 埼玉県狭山市大字北入曾1336番地 (56)参考文献 特公 昭59−5390（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭58−56048（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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ャンネル状流通路を設
   け、上記噴出口の前方縁に少なくとも先端部を回動調整
   自在にした開口制御板を設け、上記噴出口から噴出させ
   た溶融はんだを流通させる上記チャンネル状流通路の長
   さを50mm以上とし、かつ上記被はんだ付け体を上記流通
   させた溶融はんだから離反する位置のこの溶融はんだの
   流速を15cm/秒〜40cm/秒とすることによりはんだ付けを
   行なうことを特徴とするはんだ付け方法。
2. 【請求項２】上記チャンネル状流通路の長さは50mm〜30
   0mmであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のはんだ付け方法。