JPH069298B2 - プリント配線板の半田付け装置と方法 - Google Patents

プリント配線板の半田付け装置と方法

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JPH069298B2
JPH069298B2 JP1070296A JP7029689A JPH069298B2 JP H069298 B2 JPH069298 B2 JP H069298B2 JP 1070296 A JP1070296 A JP 1070296A JP 7029689 A JP7029689 A JP 7029689A JP H069298 B2 JPH069298 B2 JP H069298B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プリント配線板を半田付けする装置と方法と
に関する。
従来の技術 電子装置や電気装置に広く使用されているプリント回路
は、１つもしくはそれ以上の回路を含んでいる。プリン
ト回路の基板の厚みは多くの理由で変化し、基板のフレ
キシビリティに直接的な影響を及ぼす。即ち、プリント
回路の基板にはしなやかなものと剛性なものとがある。
例えば、多数の導体シートを有する多層配線板では、分
離のために１枚又はそれ以上の絶縁層を接合している。
別の組立体へ取り付ける半田端子のため、導体シート間
でのメッキしたスルーホール相互接続のため、そして配
線板相互の位置合せのためジグと一緒に使用する位置決
めのために基板を貫通する穴を用いる。
仕上がったプリント配線板上に露出する銅は、僅かな例
外を除いて、半田被覆されねばならず、このプロセスを
予備半田付け又は半田付けとしばしば称している。この
半田被覆は、これが後に必要となる場所のみに施される
のであって全ての導体路に施されないことが好ましい。
半田を選択的に施すために、絶縁カバー又は半田マスク
を称する絶縁材を使用し、半田被覆する必要のない、通
常導体として使用する銅が覆われる。従って、端子パッ
ド等を含む所望の銅部分が露出されたまゝとなって半田
被覆される。換言すれば、プリント配線板の表面に露出
した銅は、確実に半田被覆されねばならない。
又、プリント配線板を貫通する全ての穴を内壁は、半田
で被覆されるが、この半田によって塞がれないように、
即ち後で何かを挿入するときに妨げとならないようにす
ることが必要である。表面導体を半田被覆した後に余分
な表面半田を除去し、そして穴から半田を取除くプロセ
スを半田レベリング又はレベリングと称する。
換言すれば、プリント回路配線板は、その後で表面に回
路素子や導線を取付ける半田付けが容易にできるような
状態になっていなければならない。経済的な観点から、
このような半田付けは、大量の基板被覆技術として行な
わねばならず、且つ表面を傷つけることなく表面及び穴
の内壁に均一な被覆を施さなければならない。
本出願人の「プリント配線板を半田付けする装置（Appa
ratus for Soldering Printed Circuit Panels）」と題
をる米国特許第4,608,941 号に開示されたプリント回路
配線板を半田付けするための改良された装置は、溶融半
田の容器を横切って水平方向にプリント回路配線板を搬
送するためのロール構成体を備えている。「流れ半田」
の中にプリント配線板を浸漬した後に、適当に配置され
たエアーナイフを用いてプリント回路配線板上の半田を
レベリングする。こゝで「流れ半田」とは移動する半田
溶液の浴であり、急速に動いて液状の半田を波立たせて
半田付けしようとする面と接触させるものである。流れ
る半田はポンプにより循環させている。
発明が解決しようとする課題 上記米国特許の装置は、プリント配線板を半田付けする
ための著しい効果を発揮するが、プリント配線板の半田
付けの速度と信頼性とを改善しそして長期間にわたって
操作することができ、しかも半田くずやその他の不純物
の除去性を改善するような半田付け装置が必要とされて
いる。
更に、上記の米国特許の装置ではプリント配線板の半田
付けとレベリングに続いて、プリント配線板の下面にあ
るまだ高温で固まっていない半田を波立たせたり乱した
りする傾向がある。又、まだ濡れている半田付け面をな
ぞったり接触したりすることなくプリント回路配線板を
冷却装置に通して半田を固まらせることが効果的であ
る。
課題を解決するための手段 本発明は、プリント配線板を比較的高い速度で連続的に
効率良く半田付けし、レベリングし、そして冷却する装
置を提供する。特に、予熱ステーションが設けられてい
て、配線板の温度を所望の値まで上昇させ、次いで、フ
ラックスステーションにおいて配線板に適当なフラック
スが塗布され、このフラックスは、溶融半田上の油膜に
油を供給するという付加的な効果をもたらす。配線板は
搬送ロールによりこれらのステーションを経て改良され
た半田付けステーションへ送られ、このステーション
は、上部及び下部ガイドによって形成された少なくとも
１つの半田浸漬チャンバと、プリント配線板をこのチャ
ンバに通す２対のローラとを備えている。半田があふれ
るチャンバの下のマニホルドは、半田チャンバをいっぱ
いにするよう下部ガイドを通して半田を送給する。垂直
のマニホルドは浸漬チャンバの端を閉じると共に、付加
的な垂直流路を形成し、半田を上方に且つチャンバ通過
中の配線板の周りに搬送してチャンバを半田でいっぱい
に満たすようにする。下部ガイド、即ち容器は、ロール
が配線板を溶融半田内に搬送する前及びその搬送中チャ
ンバから半田が過剰に漏れないようにするために下部ロ
ールの表面に接近配置されたリップを備えている。
独特の半田流路及び半田レベリングにより、装置の高温
アイドリング中に全ての溶融半田に油膜を形成すること
ができる。配線板の半田付け中に、システムは３つの半
田レベリングを使用し、半田付け中に半田が空気に曝さ
れたり、油膜についていったり、フラックス油が配線板
から洗い落とされたりするときに形成される半田くずを
含む不純物を自動的に排出することができる。
半田被覆された後に、配線板は、上部及び下部の空気ナ
イフを含む半田レベリングステーションへ搬送され、余
分な半田を除去すると共に配線板の貫通穴を清掃するこ
とによって配線板上の溶融半田がレベリングされる。こ
のようなレベリングは、半田が固体化し始める前に半田
浸漬チャンバの配線板出口付近で行なわれる。更に、配
線板からの余分な半田は出口ロールへ吹き戻され、半田
流路を経て半田溜へ戻される。
配線板は、レベリングステーションから、空気搬送テー
ブルを備えた冷却ステーションへと搬送され、このテー
ブルには穴のあいた表面が設けられていて、これを通し
て冷却空気が流れ、空気のクッションに配線板を支持す
る。次いで、配線板は、更に別の空気流の下を搬送され
て、それらの上面が冷却される。
本発明の半田付け装置を用いると、大きさや厚みの異な
るしなやかな配線板、剛性の配線板の両面を迅速に半田
付けすることができ、配線板の基板が高い半田温度を受
けるのは短い時間だけである。又、本発明の半田付け装
置は、清掃のために停止する必要なく長期間にわたって
動作できる。更に、冷却空気テーブルは、半田のついた
導体表面をなぞったり接触したりすることなく半田を固
体化するように働く。
実施例 本発明の半田付け装置を示した第１Ａ図及び第１Ｂ図を
参照して詳細に説明すると、予熱装置１０、フラックス
装置１１、半田ステーション１２、半田レベリングステ
ーション１３及び冷却ステーション１４は、プリント回
路配線板１５を受け入れて処理するように構成されてい
る。
予熱装置１０は導入ロール２０を備えており、このロー
ルは、配線板１５がこれに送られたときに、この配線板
を、例えば、ステンレススチールのワイヤベルトのよう
な適当なオープンコンベアベルト２１へ搬送し、配線板
の下面及び上面を赤外線に露出できるようにする。この
コンベアは、ガイドロール２３、２４、２５、２６及び
２８を含む経路に沿って駆動される。適当に駆動される
ロール２９及び３０は、ベルト３１によって駆動プーリ
２７に接続される。ロール２５の各端にあるアイドラー
ロールは、入力ロール２０を駆動する。モジュール２
２、２２ａは、半田付け装置のための種々の制御スイッ
チとインジケータを含んでいる。
配線板１５が予熱装置１０を通過するときにこれを予熱
するようにコンベア２１の上下に赤外線ヒータ素子３２
は配置されている。ここに示す半田付け装置の実施例で
は、配線板１５が１５センチ／秒程度の速度で予熱装置
１０を経て搬送され、そして１２１℃ないし１４９℃程
度の表面温度で予熱ロール２６から出される。これにつ
いては、以下で詳細に述べる。
配線板１５は導入ロール３３においてフラックス装置１
１に入り、このロール３３は加熱された配線板をプレー
ト３４、３５及び３６に沿って搬送し、そして柔軟なフ
ァイバ状の吸収表面を有する一対のフラックス付与ロー
ル３７及び３８を通して搬送する。概略的に示されたよ
うに、以下で述べる適当な半田フラックス３９は、配線
板１５がフラックス装置を通過するときにロール３７、
３８に適当な量が供給されて配線板１５に塗布される。
例えば、ある量のフラックスを容器の保持しているフラ
ックス装置に設けられた適当なポンプは、ロール３７、
３８の上に概略的に示された分配マニホールド４０へ適
当なパイプを経てフラックスを圧送し、ロール３７、３
８上にフラックスをこぼして加熱された配線板１５へ送
るようにする。ロール３７、３８の下にある容器４０ａ
にマニホルド４０から、ロールの一端に配置された出口
４０ｂを経てフラックスを充填する。又、マニホルド４
０からロールへと流れるフラックスも容器４０ａは受け
取る。従って、マニホルド４０と容器４０ａとの両方か
ら被覆ロール３７、３８はフラックスを受け取る。
第１Ａ図に示されそして第２図ないし第５図に詳細に示
された半田付けステーション１２は、フラックス手段１
１から配線板１５を受け取ってそれをロール４２、４３
及び４４の対へ搬送するための適当な被駆動ロール４１
を備えている。下方の被駆動ロール４２−４４は固定さ
れているが、上方のロールは、種々の厚みの回路板１５
を受け入れるべく垂直移動できるように取り付けられて
いる。
ロール４２、４３及び４４の下で、それらの間にそして
それらに平行に配置されているマニホルド４５及び４６
は、加熱された半田の容器１１６からポンプ１１８及び
通路１２０によって第１Ａ図に矢印で示すように導入パ
イプ４７及び４８を経て圧送された半田を受け入れる。
半田容器１１６へは以下で詳細に述べるように戻りチャ
ンネルを経て半田が再循環される。適当に傾斜された保
持ガイド５２ａ−５２ｂ、５３ａ−５３ｂ、５４ａ−５
４ｂ及び５５ａ−５５ｂは、半田浸漬チャンバ８２及び
８３（第５図）に半田を保持し、以下で詳細に述べるよ
うに、それらを通して配線板１５を案内する助けをす
る。
次いで、配線板は半田レベリングステーション１３へ送
られ、このステーションは、上部及び下部の空気ナイフ
５６及び５７と、第２図に概略的に示すように駆動手段
に適当に接続されたテーパ付けされたロール５８、５９
及び６０とを備えている。空気ヒータ６１は、外部の空
気供給源からホース６１ａを経て空気が供給され、概略
的に示された空気管路６２及び６３を経て上部及び下部
の空気ナイフ５６及び５７へ圧縮空気を供給する。配線
板を貫通する穴は空気ナイフによって半田がないように
され、余分な半田は表面から剥離され、配線板１５の導
体部分に半田が残るようにされる。配線板１５から除去
された半田は、半田すくい部分及び以下で述べる本発明
の重要な特徴である戻り流路を経て半田溜へ戻される。
半田レベル装置のコンベアロール５８、５９及び６０
は、第２図に最も良く示すように、外縁から中心線位置
の小さな直径に向かって両側からテーパ付け、すなわち
先細りとされており、半田付けされてレベリングされた
回路板１５の縁がこの中心に向って先細りとされたロー
ルに係合し、まだ液体である半田がなぞられたり、こす
られたりすることはない。
配線板１５は、両端から先細りとされたロールによつて
冷却装置１４へ搬送され、この冷却装置は、入口が出口
よりも上になるように幾らか傾斜された空気テーブル７
０を備えている。例えば、９１センチの長さのテーブル
では、配線板を所望の速度で搬送するように入口端を出
口よりも１．３センチ高くする。第１Ａ図及び第６図に
示すように、テーブル７０の全表面７１にあけた穴７２
は、加圧空気をこの穴付き表面７１の下にある空気マニ
ホルド７３へ供給する適当な空気ポンプ（図示せず）か
ら配線板１５へ向けて冷却空気を供給する。冷却装置１
４へ送られた配線板１５は、テーブル上の空気クッショ
ンの上に浮き、テーブルを横切って送られるときに冷却
される。配線板の導体上の溶融半田の完全性は、半田が
固体化するまでの搬送装置との接触によって影響されな
い。
配線板１５は空気テーブル７０から浮くときには、ロー
ル５８−６０と同様の構成の適当にテーパ付けされたロ
ール７４によって搬送される。ロール７４はそれらの端
が駆動ギア７５によって駆動され、このギア７５はテー
パ付けされたコンベアロール７４の間で被駆動ギア７６
に係合する。プーリ又はギア７８によって駆動される適
当なベルト７７は、駆動ギア７５を所望の速度で回転さ
せる。又、ロール７４間には半田付けされた配線板１５
の運搬を容易にするためにガイドプレート７９も設けら
れている。概略的に示された冷却ファン８０は、配線板
１５の上面に向けて下方に空気を流し、半田付けされた
上面を冷却する。次いで、冷却された半田付けされた配
線板１５は、半田付けが完了したプリント回路配線とし
て冷却装置１４から運び出される。
第２図ないし第５図を参照して半田付けステーション１
２を詳細に説明する。ロールは、ベアリングブロック９
３−９５に支持された球状ベアリング９０−９２によっ
て軸受され、ベアリングブロックは、半田タンクの壁を
形成するプレート９６及び９７に取り付けられる。ロー
ル４２−４４として用いられる例示的な材料は、半田で
濡れないグレイキャスト鉄であるが、半田で濡れるよう
な他の材料を用いることもできる。ロール４２−４４か
ら延びているロールシャフト９８−１００は、プレート
９６及び９７のスロット１０１−１０３を通る。各ロー
ルの端において球状ベアリング間にあるグリースディス
ク１０４は適当な潤滑の役割を果たす。ベアリングブロ
ックにある上部及び下部ベアリング間の圧縮スプリング
１０５は、上部ロール４２、４３及び４４の重量と部分
的に平衡する。配線板がロールの挟み部分に送られたと
きには、上部ロールがスロット１０１−１０３において
上方に動き、これは平衡スプリング１０５によって助成
される。
下部の分配マニホルド４５及び４６は、それらの各端に
おいてロール４２−４４の端の付近に垂直マニホルド１
０６を支持し、半田浸漬チャンバ８２及び８３を包囲す
る。マニホルド１０６の垂直開口１０７は、２つの上部
レベル流路と連通している。第１の流路は保持壁１０８
間からガイド５２ａ、５２ｂ及び５４ａ、５４ｂの上面
に沿って延びている。第２の流路は保持壁１０８間から
各マニホルド１０６の上面の外縁まで延びている。又、
マニホルド４５によって支持された配線板下部ガイド５
３ａ及び５３ｂは、半田浸漬チャンバ８２において半田
の保持手段として働く。この保持手段の端にあるリップ
５３ｃは、下部ガイドの取付スクリュー３０９及びスロ
ット３１０により、ロール４２及び４３に接近して配置
されており、例えば、ロールの端において０．１ミリな
いし０．４ミリ離して配置されている（第２図ではガイ
ド５５ａ−５５ｂが示されている）。リップ55cは、チ
ャンバ８３において同様の機能を果たす。ロールはそれ
らの中心に向かって幾らか先細りとされて、間隙が中心
で少しだけ大きくなっているのが好ましい。このような
テーパ付けは、配線板１５に張力がかゝり易くし、半田
浸漬チャンバ８２及び８３を通して搬送する間にそれら
を中央経路に維持しようとする。
ロールの各端にある壁１０９及び１１０は、高い壁１１
１と１１２との間に延びており、これらは全て、半田浸
漬チャンバ８２及び８３の周り及びその下のレベルに、
通常半田が満たされる一定レベルのすくい部分１１３を
形成する。
上部ガイド即ち半田処理手段５２ａ、５２ｂ及び５４
ａ、５４ｂは、上面が半田流路を形成する垂直マニホル
ド１０６によって支持される。従って、チャンバ８２及
び８３から溢れた半田は、上部ガイド間の開口を通して
上昇し、ロール４２−４４に平行に流れて、垂直マニホ
ルド１０６の流路１０７からの流れと合流し、一定レベ
ルのすくい部１１３へとオーバーフローする。配線板が
チャンバ８２へと搬送されると、チャンバから分離ロー
ル４２及び４３を通して半田の漏れ流が生じる。更に、
チャンバ８２において配線板の巾が広いほど、チャンバ
において半田の上方流に多くの妨げを与える。然し乍
ら、マニホルド通路１０７を上方に流れる半田は配線板
をバイパスし、ガイド５２ａ及び５２ｂに沿ってこれら
ガイド間を下方に流れ、チャンバ８２を半田でいっぱい
にすると共に、配線板を半田の中に完全に沈める。上部
ガイド５２ａ及び５２ｂは、単一のプレートで形成して
ロールから離し、上部ガイドとロールとの間に半田が流
れるようにすることができる。
もし所望ならば、下部保持手段５３ａ，５３ｂと、５５
ａ、５５ｂとの間の開口をロール４２−４４の側に向か
って大きくして、付加的な半田の流れがチャンバ８２及
び８３において巾の広い配線板をバイパスできるように
し、これによりチャンバ内で配線板を完全に半田の中に
沈めるようにすることができる。このような大きな開口
は垂直通路１０７を補足するものであってもよいし、そ
れにとって代わるものであってもよい。
半田戻り路１１４ａ、１１４ｂ及び１１４ｃは、壁９６
及び１０９と、半田付けステーションの入力側では壁１
１２と壁１１５との間の領域によって形成され、そして
ロールの左側では（第２図）壁１１０及び９７によって
形成される。
半田戻り路は、半田付けステーションの左側（第２図）
において半田容器即ち半田溜１１６に通じており、この
半田溜は加熱された溶融半田を保持している。電気抵抗
ヒータ（図示せず）が半田溜１１６の外部で半田付けス
テーションの適当な部分にクランプされていて、溶融半
田を適当な温度、例えば、２５４℃に維持する。好まし
い半田は、スズ６３％及び鉛３７％（Sn６３ Pb３７）
より成る共溶半田である。
オーバーフロー出口パイプ１１７は、以下で述べる目的
のために、半田溜１１６の床を通して上方に壁１０９及
び１１０の上部レベルより幾らか上の水平レベルまで延
びている。
プーリ作動のシャフト１１８ａによって駆働される半田
ポンプ１１８が半田容器１１６内に配置されている。こ
のポンプはパイプ１１９に半田を供給し、そしてこのパ
イプ１１９は、マニホルド４５及び４６を支持する床１
２１と、上記したように外部にクランプされた抵抗ヒー
タ（図示せず）によって加熱される下部床１２２とによ
って形成された、包囲されている半田供給領域１２０と
連通している。
最初に、油膜２０１で覆われた半田２００は、半田溜１
１６と、一定レベルのすくい部１１３と、戻り流路１１
４ａ、１１４ｂ及び１１４ｃと、マニホルド４５、４６
とを、第３図の油ライン201で示されたレベルまで満た
す。従って、全ての溶融半田は、半田付け装置が高温ア
イドリング状態にある間に、即ち、半田が溶融しそして
ロールが回転するがポンプがオフである間に、油で覆わ
れる。油２０１は全ての溶融半田の上に浮いて、半田が
空気に曝されて酸化しないようにし、熱をロール４２−
４４へ伝達し、そして半田付けプロセス中に形成された
酸化物やその他のくずを取り除く助けをする。油はポリ
アルキレングリコールでよい。というのは、この油は、
引火点が少なくとも３１６℃であり、潤滑特性に優れ、
そして半田と下部ロール４２−４４との間の熱伝達媒体
として満足に機能するからである。又、この油は、水に
溶けるという利点も有している。
オーバーフローの上部に高温油２０１のレベルがあるこ
とにより、下部ロール４２、４３及び４４はこれらが回
転するときに油の中に浸漬する。これにより、ローラ塗
布装置の場合と同様に下部ロールから上部ロールへと高
温油を転送することができ、常に新しい高温油の層を上
部ロールに維持することができる。従って、油はロール
への熱伝達媒体として働いて、それらを高い温度に維持
することができる。
制御スイッチを閉じてポンプ１８の動作を開始するとき
には、配線板１５を予熱装置１０へ供給することができ
る。コンベア２１は、例えば、１５センチ／秒の高い速
度で配線板を搬送するので、配線板は、その表面だけで
はなくその厚み全体にわたって迅速且つ効果的に加熱を
実施しなければならない。プラスチック、ガラス及び銅
を含む配線板をこのように加熱するためには、赤外線の
主波長が約３．５ミクロン程度でなければならない。短
い波長では銅を加熱し過ぎ、配線板にわたって大きな温
度勾配を招いたり炭化を招いたりする。３．５ミクロン
程度の波長は、配線板のプラスチックによって吸収さ
れ、ひいては、配線板をより効果的に加熱する。
予熱装置１０を出ると、配線板の表面は１２０℃ないし
１５０℃の温度まで加熱され、そして回路板の内部は約
９３℃ないし１２１℃まで加熱される。これらの温度
は、詰まった穴のない半田付けされた配線板を形成する
に充分なものである。
加熱された配線板１５は、フラックス装置１１に通され
て全体的に被覆される。引火点の高い薄いフラックスが
使用される。フラックス中の酸は、新たに生成された酸
化物を１秒以内に銅から除去しなければならない。又、
フラックス中の揮発物は急速に沸騰し、１秒以内に半田
被覆が行なわれるようにする。更に、フラックスは、半
田が配線板の樹脂にくっつかないようにするに充分な潤
滑度を有していなければならない。最後に、フラックス
は、溶融半田上の油膜を補充するための油を含んでい
る。
例えば、フラックスは、ポリアルキレングリコール６５
％、アルコールのような揮発性成分３２％及び塩酸３％
で形成される。揮発性成分は、半田浸漬チャンバ８２及
び８３の温度において急速に揮発するように低い沸点を
有するものでなければならない。これは配線板に表面に
おいて沸騰作用を与え、フラックスを急速に除去して半
田付け作用を行なえるようにする。塩酸は、銅の上に新
たに生成される酸化物を除去することに注意されたい。
しかしながら、このことは、半田付け装置における処理
の前に必要とされる配線板の完全な清掃を行なうという
ものではない。
配線板１５はフラックス装置１１から搬送されて、概略
的に示された光ファイバ２１０と２１１（第５図）との
間に発生された光ビームを遮断し、これらの光ファイバ
はケーブル２１２及び２１３によつて空気ナイフタイマ
２１４に接続されている。一枚の配線板１５の先端が光
ビームを遮断すると、タイマ２１４は、短い遅延の後
に、ホース６１ａに空気を供給し始め、加熱された空気
を圧縮空気ヒータ６１を経て空気ナイフ５６及び５７へ
供給する。通常、タイマは、配線板が半田付けステーシ
ョン１２を経て空気ナイフ５６及び５７へ通過する間エ
ネルギをセーブするために空気の供給を２秒間遅延す
る。処理しようとする配線板には小さな穴があるから、
タイマ回路によって確認される少なくとも２．５センチ
のギャップをつくるようにタイマ回路をセットする。
例えば、配線板の先縁が光ファイバの光ビームを通過し
た後に、配線板を空気ナイフ５６、５７に向けて搬送で
きるように２秒の遅延があり、次いで、空気が５秒間オ
ンにされて、半田付けされた配線板のレベリングが行な
われる。このように高圧の加熱空気、ひいては、エネル
ギが節約される。もちろん、遅延期間と、空気がナイフ
に送られる期間とは、異なったサイズの回路板及び異な
った搬送速度を補償するように完全に調整することがで
きる。更に、配線板が近接して配置されている場合に
は、５秒の動作周期であれば、光ビームを遮断する後続
の回路板によって影響を受けることはない。
加熱されてフラックスが施された配線板は、ガイド８１
によって整列させ、次いで、ロール４１によって半田付
けステーション１２へ搬送され、ロール４２に送給され
る。配線板１５を処理するために半田付け装置を作動す
るとき、半田ポンプ１１８がオンにされ、半田をパイプ
１１９及び流れ領域１２０を経てパイプ４７及び４８へ
流す。これにより、マニホルド４５及び４６が溢れ、パ
イプ４７及び４８の出口にある分配キャップ123及び１
２４が半田の流れを両方向に向ける。半田は下部ガイド
５３ａ−５３ｂと５５ａ−５５ｂとの間を通過すること
により半田浸漬チャンバ８２及び８３を満たす。又、半
田は垂直マニホルド１０６の開口１０７を経て上方に流
れ、必要に応じて保持壁１０８の間を上部ガイドの上面
へとオーバーフローすると共に、一定レベルのすくい部
１１３へとオーバーフローする。垂直マニホルド１０６
のオーバーフローレベルは、チャンバ８２及び８３とそ
の中を通る配線板の上であることに注意されたい。従っ
て、流路１０７を通る流れは、配線板をバイパスし、半
田付け装置の作動中に半田浸漬チャンバがいっぱいにな
っているようにする。
以上の説明及び添付図面から、半田浸漬チャンバは、下
部保持手段即ちガイドと、上部保持手段と、垂直マニホ
ルドと、ロールとによって形成されることが明らかであ
ろう。下部ガイド５３及び５５とロール４２−４４との
間で生じるチャンバ８２及び８３からの漏れは、スロッ
ト１１０の使用によってガイドを調整しリップ５３ｃ及
び５５ｃをロールに近接させることにより最小にされ
る。幾らかテーパ付けされたロール４２−４４間の挟み
部には更に漏れが生じ、これは配線板がそれらの挟み部
分に入るときに増加する。半田の漏れが増加することに
より、上部ガイドの上の半田から半田チャンバへと下方
に向いた半田の流れが増加し、半田浸漬チャンバをいっ
ぱいにしている。従って、巾の広い配線板の上面が効果
的に浸漬され、半田で被覆される。
配線板を搬送するロール４２−４４の挟みラインと、下
部ガイド５３及び５５の上面との間には半田のための間
隙があることに注意されたい。挟みラインと上部ガイド
５２及び５４の下面との間には半田のための大きな間隙
が設けられていて、厚い配線板がチャンバに通されたと
きにこの配線板が確実に浸漬するようになっている。上
記したように、上部ロールは垂直方向に移動して、処理
中の配線板の上にのる。
マニホルド４５及び４６と、チャンバ８２及び８３へ至
る流路の形状は、図示されたように、チャンバ内に乱流
を生じることのない半田の層流を形成するようなもので
ある。このことがチャンバを通し搬送されている配線板
１５に効果的な半田被膜を形成する。
ここに示す実施例では、ロール４２及び４３と、４３及
び４４との間の距離が、小さな配線板を搬送できるよう
に１５センチである。１５センチ／秒の速度で半田浸漬
時間を最低２秒とするために２つの半田チャンバを設け
る。２秒の浸漬時間は、最も望ましい特性を有する半田
被膜を形成するのに最適である。浸漬時間がこれより長
くても短くても望ましい半田被膜を形成しない。
マニホルド４５及び４６による半田の分配は、巾の広い
配線板が通過するときでも半田を配線板上に流せるよう
に浸漬チャンバ８２及び８３の巾を充分に越えるもので
ある。従って、マニホルド４５及び４６から垂直マニホ
ルド１０６を通る半田のバイパス流路は、チャンバ８２
及び８３内の半田レベルを維持すると共に、配線板の上
面に確実に被膜を形成できるようにする。
最初に、半田溜１１６に半田が完全に充填されそして高
温のアイドリングにある状態で（ポンプ１１８は作動し
ない）、半田溜及び戻り路において１．６センチ程度の
厚みの油膜が半田上に形成され、油のレベルはオーバー
フローパイプ１１７の頂部と一致する。一定レベルすく
い部１１３における半田上の油レベルは、０．６センチ
の厚みであり、これはオーバーフローチューブ及び壁１
０９及び１１０の高さによって決定された高温アイドル
時の定レベルである。動作時間中浸漬チャンバ８２及び
８３において半田が使用され、そしてフラックスから添
加された基礎的な油が配線板から洗浄される。従って、
半田溜及び戻り部分において油膜の厚みが増加するが、
もちろん、半田すくい部分においては増加しない。
又、適当なカバー（明瞭化のために図示されていない）
を用いて、システムの種々の半田収容部分が包囲され、
熱を保つと共に空気の流れが最小にされる。
半田の流れ及び半田のレベルについて詳細に検討する
が、高温アイドリング状態における半田及び油膜レベル
については既に述べたことに注意されたい。ポンプ１８
を作動すると、半田溜１１６及び戻り路１１４ａ、１１
４ｂ及び１１４ｃにおける半田レベルは、マニホルド４
５及び４６と半田チャンバ８２及び８３との充填によっ
て低下する。既に説明したように、この動作前に全ての
半田は、第３図に示すように、保護油膜２０１によって
覆われている。然し乍ら、ポンプが作動すると、半田溜
及び戻り路における半田及び油のレベルは最初は第４図
に示したようになる。これは、半田付け装置の作動中の
第３の半田レベルである。半田は、第４図に示すよう
に、垂直マニホルド１０６の開口１０７から半田すくい
部分１１３へとオーバーフローし、次いで、ロールの両
端にある戻りチャンネル１１４へ送られる。これによ
り、ロール及びマニホルドに平行に半田すくい部分に表
面半田流が生じる。一定レベルのすくい部分における半
田の表面流は、油膜をすくって半田表面を露出させる。
形成されたくずもすくわれて、半田溜１１６へ送られ、
そこで油と結合されて、くずよりも流動性の高いコンパ
ウンドを形成し、オーバーフローパイプ１１７を通して
オーバーフローすることにより容易に廃棄できるように
する。
半田付け装置が作動し続けるにつれて、フラックスの油
が添加されることによりレベル２０１がオーバーフロー
１１７に達するまで半田溜及び戻りチャンネルにおいて
油膜の厚みが増加する。次いで、油の不純物が半田溜１
１６からオーバーフロー１１７を経て流出する。半田が
使用されるにつれて半田レベルが下がるが、油レベルが
上昇するほど急速ではなく、結局、油膜はかなりの厚さ
になり、５−８センチ程度になる。又、空気ナイフ５６
及び５７によって配線板１５から吹き落とされた半田は
半田付け装置に戻されて半田レベルの維持を助ける。
ポンプ動作中に、すくい部分のダム型の壁109及び１１
０を越える半田の流れは、すくい部分において高い一定
の半田レベルを与える。この高い一定のレベルは、オー
バーフローパイプ１１７のレベルより上であり、従っ
て、油は半田被覆作業中にポンプ及び戻りチャンネルか
らすくい部分へとオーバーフローすることはない。
半田は、必要に応じて半田溜に添加される。もちろん、
ポンプ１１８が動作を停止すると、浸漬チャンバ８２及
び８３の半田が漏出して戻りチャンネル及び半田溜のレ
ベルを上昇させ、油及び不純物の実質的なオーバーフロ
ーを生じさせる。本発明の半田付け装置では、清浄保守
のために停止する必要なく配線板を長時間にわたって半
田付けすることができる。
半田付けされた配線板１５が浸漬チャンバ８３から放出
されるとき、バー２２０（第５図）によって空気ナイフ
５６及び５７へ案内される。ウェブ２２１によりロール
４４の挟み部分の付近にバー２２０は支持されそして被
膜部分１１３の上に取り付けられる。配線板１５が到着
する直前に、空気ナイフのタイマが加熱された圧縮空気
をホース６２及び６３を経て空気ナイフへ供給する。図
示されたように若干傾斜された細長い下部ノズル５７ａ
は、傾斜した上部ノズル５６ａの幾らか前方にある。
適当なブラケット組立体５７ｂにより半田ステーション
の壁に下部の空気ナイフ５７は取り付けられる。ブラケ
ット組立体（第５図には示さず）により上部の空気ナイ
フ５６は半田ステーションに取り付けられ、ハンドル５
６ｂ（第２図）によって空気ナイフを垂直方向に調整し
且つ上方に回動させて、レベリングナイフに接近できる
ようにする。下部ナイフ５７は調整する必要がない。し
かしながら、種々の厚みの配線板を受け入れるため上部
ナイフ５６の垂直方向の調整は必要であり、適当な取付
構成体（図示せず）によって行なわれる。
空気ナイフは浸漬チャンバ８３に接近しているので、配
線板が溶融半田から出てから０．５秒後以内にレベリン
グが開始される。半田は、配線板の表面及び穴からロー
ル４４及び被覆ステーション１１３に向かって吹き飛ば
される。適当なシールド（図示せず）により半田の上方
への漏出が防止されることに注意されたい。この構成で
は、穴が効果的に清掃され、配線板の下面に半田の「く
ず」は見当らない。
半田付けされてレベリングされた配線板は、既述のよう
に、冷却時１４を経て搬送され、半田付けされて仕上っ
た配線板として半田付け装置から取り出される。最後の
配線板が半田付け装置を通って搬送された所定時間後に
ポンプがオフにされる。
特定の実施例について本発明を説明したが、種々の変更
が当業者に明らかであり、本発明は特許請求の範囲によ
って規定されることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図及び第１Ｂ図は、部分的に破断した前面図で、
本発明の全半田付け装置を概略的に示す図、 第２図は、第１Ａ図の半田付け及びレベリングステーシ
ョンの平面図、 第３図は、第２図の３−３先に沿った半田ステーション
の断面図で、半田レベルを高温アイドリング状態におい
て示した図、 第４図は、第３図と同様の半田ステーションの断面図で
あるが、半田ポンプ作動状態で半田レベルを示した図、 第５図は、第３図の５−５線に沿った半田付け及びレベ
リングステーションの断面図、そして 第６図は、第１Ａ図に示された冷却空気をテーブルの部
分破断平面図である。 １０・・・予熱装置 １１・・・フラックス装置 １２・・・半田付けステーション １３・・・半田レベリングステーション １４・・・冷却ステーション １５・・・プリント配線板 ２０、２３、２４、２５、２６、２８、２９、３０、３
３、３７、３８、４１、４２、４３、４４、５８、５
９、６０・・・ロール ２１・・・コンベアベルト ２２、２２ａ・・・モジュール ３２・・・ヒータ素子 ３４、３５、３６・・・プレート ３９・・・半田フラックス ４０、４５、４６・・・マニホルド ４０ａ・・・容器 ４７、４８・・・パイプ ５６、５７・・・空気ナイフ ６１・・・空気ヒータ ７０・・・空気テーブル ７３・・・空気マニホルド ８０・・・冷却ファン ８２、８３・・・半田浸漬チャンバ ９０−９２・・・球状ベアリング ９３−９５・・・ベアリングブロック ９８−１００・・・ロールシャフト １１６・・・加熱された半田容器 １１８・・・ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−91191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−9188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−20961（ＪＰ，Ａ) 米国特許3603646（ＵＳ，Ａ) 米国特許4361967（ＵＳ，Ａ) 米国特許4277518（ＵＳ，Ａ) 米国特許3724418（ＵＳ，Ａ) 米国特許4563974（ＵＳ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プリント配線板を水平に搬送する複数のス
    テーションを具備し、これらのステーションは、 プリント配線板を搬送してその温度を上昇させるためヒ
    ータ手段とロールとを有する予熱ステーションと； プリント配線板にフラックスを塗布するフラックスステ
    ーションであって、このステーションを通してプリント
    配線板を搬送するロールを含んでいるフラックスステー
    ションと； 上下の保持ガイド手段と２対のロールとによって画成さ
    れた少なくとも１つの半田浸漬チャンバを含んでいる半
    田付けステーションであって、上記ロールはプリント配
    線板を上記チャンバを通して水平に搬送するように働
    き、各ロール対は上部ロール及び下部ロールを含み、上
    記保持ガイド手段はロールに平行になっており、下部の
    ガイド手段は半田の漏れを最小にするように下部ロール
    に接近して配置され、上記半田チャンバを更に包囲する
    ための手段がロール対の端付近にあり、下部ガイド手段
    にはロールに平行に開口が設けられており、上記半田チ
    ャンバに平行に且つその下にマニホルドがあって上記下
    部ガイド手段の開口に連通しており、半田を上記マニホ
    ルドへ圧送して上記開口を通して半田チャンバを溢れさ
    せるポンプ手段があり、上記チャンバ内の巾の広いプリ
    ント配線板の周りに半田を流してチャンバをいっぱいに
    維持する半田流路を形成する手段があり、それによりロ
    ールによって半田チャンバを通して搬送されるプリント
    配線板が迅速且つ効果的に半田付けされるような半田付
    けステーションと； 上記半田浸漬チャンバの出口にあって、上下の空気ナイ
    フを含んでいて、余分な半田を除去することによりプリ
    ント配線板の開いた穴及び溶融半田をレベリングするた
    めの半田レベリングステーションと； 半田レベリングステーションから半田付けされたプリン
    ト配線板を搬送する手段と、穴のあいた表面を含む空気
    搬送テーブルと、上記穴に冷却空気を流してプリント配
    線板を搬送すると共に空気クッションでそれを支持しプ
    リント配線板を冷却させる手段とを備えている冷却ステ
    ーションと を含むことを特徴としたプリント配線板の半田付け装
    置。
  2. 【請求項２】上記予熱ステーションは、３．５ミクロン
    程度の主波長の放射を配線板に与える赤外線ヒータを備
    えている請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】上記半田付けステーションは、半田浸漬チ
    ャンバを２つ備えた請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】上記空気ナイフは、配線板上の余分な半田
    を半田付けステーションへ吹き込んでその半田を上記搬
    送させる配線板に使用するため再循環させる請求項１に
    記載の装置。
  5. 【請求項５】上記フラックスステーションと半田付けス
    テーションとの間にはタイマ装置が設けられており、こ
    のタイマ装置は、配線板の１つが通過するのに応答し
    て、上記半田付けされた配線板をレベリングするための
    空気ナイフへの加熱された圧縮空気の供給を制御する請
    求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】上記半田付けステーションから出てくる半
    田付けされた配線板のための搬送手段は、高温の半田付
    けされた配線板との接触を最小にするように中心に向か
    ってテーパ付けされたロールを備えている請求項１に記
    載の装置。
  7. 【請求項７】上記冷却ステーションは、配線板の上面を
    冷却するための冷却空気を流す手段も備えている請求項
    １に記載の装置。
  8. 【請求項８】溶融半田のための半田溜及びこれに通じて
    いる戻り流路と；半田付け装置内で半田を所望の温度に
    維持するための熱を供給する手段と；上下のガイド手段
    及び２対のロールによって形成された半田浸漬チャンバ
    とを具備し、上記ロールは、上記チャンバを通して水平
    にプリント配線板を搬送するように働き、各ロール対は
    上部ロールと下部ロールを含み、上記ガイド手段はロー
    ルに平行になっており、下部にガイド手段は半田の漏れ
    を最小にするよう下部ロールに接近して配置され：更
    に、ロールの端付近にあり上記半田チャンバを更に包囲
    するための手段と；上記ロールに平行に下部ガイド手段
    に設けられた開口と；上記半田チャンバに平行に且つそ
    の下にあって上記下部ガイド手段の開口に連通している
    マニホルドと；上記半田溜から半田を上記マニホルドへ
    圧送して上記開口を通して半田チャンバを溢れさせるポ
    ンプ手段と；上記チャンバに入れられた巾の広い配線板
    の周りに半田を流してチャンバをいっばいに維持する半
    田流路を形成する手段と；上記チャンバからの漏れ半田
    を戻り流路へ流す手段とを具備し、これにより、ロール
    によって半田チャンバを通して搬送されるプリント配線
    板が迅速に且つ効果的に半田付けされることを特徴とす
    るプリント配線板の半田付け装置。
  9. 【請求項９】上記半田チャンバを更に包囲する手段と、
    巾の広い配線板の周りに半田を流す上記手段は、上記チ
    ャンバの各端に設けられた垂直のマニホルドを備え、こ
    のマニホルドは、上記平行のマニホルドに連通すると共
    に、上記チャンバに通じている上記ガイド手段の上面の
    流路と、戻り流路に通じている流路とに連通しており、
    上記垂直のマニホルドに流れる半田は、これを通して配
    線板を搬送する間にチャンバをいっぱいに維持する請求
    項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】プリント配線板を水平に搬送する２対の
    ロールによって画成された半田浸漬チャンバを形成し、
    半田溜及びこれに通じている戻りチャンネルを設け、半
    田溜にオーバーフローパイプを設け、上記半田浸漬チャ
    ンバの下でこれを少なくとも部分的に取り巻くように一
    定レベルのすくい部分を形成し、これは上記オーバーフ
    ローパイプのレベルより幾らか下のレベルに壁を有して
    おり、更に、上記半田溜、戻りチャンネル及びすくい部
    分における溶融半田を所望の温度に加熱し、高温のアイ
    ドリング状態にあるときに上記半田溜、戻りチャンネル
    及びすくい部分における半田に油膜を形成するように溶
    融半田に油を供給し、上記半田浸漬チャンバに半田を流
    して半田を第１の作動レベルに維持し、上記チャンバか
    らの半田漏れを第２レベルにおいて上記すくい部分に流
    し、そして第３の可変レベルにおいて上記戻りチャンネ
    ル及び半田溜へ流し、これにより、半田をチャンバへ流
    す上記段階は、半田付け装置の状態を高温のアイドリン
    グ状態から半田被覆状態へと変化させ、そして上記半田
    溜にある油膜の付いた半田のレベルを第３の半田レベル
    まで下げ、更に、フラックスの塗布された配線板を上記
    半田浸漬チャンバを画成するロールへと搬送し、このフ
    ラックスは、半田上の油膜に添加されるべき油を含んで
    おり、これにより、フラックスは半田浸漬チャンバにお
    いて配線板から洗い落とされ、半田上の油膜に油が添加
    され、この油膜が半田くず及び他の不純物と結合してそ
    の厚さを徐々に増加し、やがて油がパイプへとオーバー
    フローし、これにより、プリント配線板の半田付け中に
    半田くず及び不純物を半田付け装置から常時除去するよ
    うにしたことを特徴とするプリント配線板を長時間にわ
    たって半田付けする方法。
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