JPH08215836A - ディップ半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続状の線材の全周または外周の一部に半田
膜を形成させるディップ半田付け装置に関し、均一な半
田膜を形成することが可能な小型のディップ半田付け装
置を提供することを目的とする。 【構成】 線材１を溶融半田浴内をまっすぐ通すために
下部に穴をあけたノズル５を設けた半田浴室８と、溶融
半田湯面をコントロールさせるために半田浴室８と貫通
口で連結した半田浴室９と、消費された半田を自動的に
供給するための半田自動供給部１５からなる構成とする
ことにより、装置が小型化できると共に、半田浴内では
線材１にストレスを与えることなく半田付けされるた
め、均一な半田膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続した小径の線材を溶
融した半田浴中を通過させることにより、全周、または
外周の一部に連続的に半田膜を形成するために用いられ
る小型のディップ半田付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融した半田に被半田付け材料を浸漬さ
せる、いわゆるディップ半田付け方法は、従来から工業
的に数多く利用されており、このようなディップ半田付
けを行う従来のディップ半田付け装置について図面を用
いて説明する。

【０００３】図５は上記従来のディップ半田付け装置の
構成を示した要部の断面図であり、ヒータ３５を内蔵し
た半田槽３３の内部に半田を投入して溶融半田３２を準
備し、この溶融半田３２内に沈められたローラ３４を介
して連続体の被半田付け材料となる線材３１を図中矢印
のように通過させることにより半田付けを行うように構
成されたものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、半田付けされる線材３１は小径の線材でも
ローラ３４を沈めるための深さや幅が必要となると共
に、溶融半田３２浴中に被半田付け材料である線材３１
の成分の一部が溶け込むために半田組成の変化を最小限
に抑えるため、半田槽３３を大きくし、溶融半田３２の
量を多くせざるを得なかった。

【０００５】また、ローラ３４があるため、溶融半田３
２浴中でのパスラインが長くなり、溶融半田３２浴中で
必要以上に加熱され、被半田付け材料である線材３１が
熱ストレスを受けると共に、ローラ３４の曲率により機
械的曲げ応力が働き、このため、この応力を小さくさせ
るためにローラ３４の径は線材３１の径に対して十分大
きな径のローラ３４を用いなければならなかった。

【０００６】このようなことから上記従来の設備の例に
おいて、例えば線径φ１mm程度の線材や、０．５mm×２
mmの断面形状が長方形をした線材の全周、または一部に
半田付けする場合でも、半田槽３３の外形は３５０mm×
６４０mm×４００mm、半田槽３３の内寸法は１６０mm×
４６０mm×２４０mmが必要であり、この中にヒータ３５
等が入っているため、半田を入れる容積は約１０ｌ，半
田重量にすると約１００kgを越える量となり、また、溶
融半田３２の酸化を促進する大気に接する表面積は約７
４０cm²となり、装置が大きくなりすぎるという課題を
有していた。

【０００７】さらに半田槽３３が大きくなると半田の初
期使用量が多くなると共に、加熱によるエネルギーロ
ス、および半田槽３３の溶融半田３２の表面積が広くな
り、酸化による半田材料ロスも多くなる。つまり、被半
田付け材料が小径の線材３１で、実質半田付けに寄与す
る部分が小さい場合でも、半田槽３３が大きくなりすぎ
て極めてロスが多いものになるという課題を有してい
た。

【０００８】さらに、線材３１の一部に熱に対して弱い
樹脂材料を塗布している場合には、溶融半田３２浴中で
の昇温、ローラ３４を通過する時の曲げによるストレス
のため、樹脂材料部にクラックが発生したり、樹脂部か
らの溶媒析出のために樹脂部にも半田が付着するという
問題が発生し、この昇温を抑えるためには溶融半田３２
浴中のパスラインを短くするためにローラ３４の径を小
さくしなければならず、また曲げによるストレスを小さ
くするためにはローラ３４の径を大きくしなければなら
ない、という相反することになり、樹脂部へのダメージ
を無くすることができないという課題を有したものであ
った。

【０００９】本発明は従来のこのような課題を解決しよ
うとするもので、極めて小型で、かつロスの少ないディ
ップ半田付け装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によるディップ半田付け装置は、半田付けを行
うための半田槽を備えた本体部と、上記半田槽で半田付
けが行われる線材を半田槽に案内するために半田槽の底
面に挿通して設けられたノズルと、このノズルの下部か
ら上記線材を供給する線材供給部と、上記半田槽を通過
して半田付けを終えた線材を引き上げて巻き取る線材巻
き取り部からなる構成としたものである。

【００１１】

【作用】この構成により半田槽の底面に設けたノズルの
内径と、これを通過する線材とのクリアランス、例えば
０．１mm〜０．２mm程度にすると、半田の表面張力と、
ノズルの穴上部と溶融半田湯面との高さによる半田の重
量による穴部への圧力のバランスの関係上、さらには穴
近傍の半田は線材の銅表面に濡れようとして銅表面に付
着する力が働き、線材の引き上げ速度に応じた上面への
力が作用するようになり、このようなバランスの関係
上、半田槽下部に溶融半田が漏れ出すことはなく、さら
には溶融半田浴中にはローラ等の介在物がないため、溶
融半田浴中を通過するパスラインは穴上面から溶融半田
湯面までとなって短くすることができ、装置全体を極め
て小型化することができ、また、半田槽の下面に線材の
外形よりわずかに大きく開けられたノズルの穴から線材
を通し、溶融半田浴中をまっすぐに引き上げる構成とす
ることにより、線材は溶融半田浴中ではまっすぐな状態
であり、曲げによる機械的なストレスは受けず、安定し
た品質の半田付けを行うことが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１３】図４は同実施例におけるディップ半田付け
装置で半田付けを行う被半田付け材料となる角型線材を
示した断面図であり、同図において１は被半田付け材料
である角型銅線の線材、２はこの線材１の全面に半田付
けされるのを防ぐために部分的に塗布形成された樹脂材
料、３は半田付けされた半田膜である。この線材１は同
図に示すように外形１mm×２mmの長方形をした矩形の銅
線であり、銅線の全面に半田付けされるのを防ぐため樹
脂材料２をあらかじめ塗布しているため、溶融半田浴中
を通過した一部樹脂材料２が塗布された銅線は樹脂材料
２で被覆されていない銅面に半田が付着して半田膜３が
形成された構成となっている。

【００１４】図１は同実施例によるディップ半田付け装
置の構成を一部断面で示した構造概念図、図２と図３は
同要部を示した断面図であり、同図において１は上記図
４で説明した被半田付け材料となる矩形の線材、４は半
田槽であり、この半田槽４は半田濡れ性が悪く、かつ半
田溶食が発生しない材料で構成されており、被半田付け
材料である線材１を通す半田浴室８、および溶融半田の
湯面コントロールを行うための半田浴室９の二槽から構
成されている。この半田浴室８，９は各半田浴室の下部
で連結された一体構造となっており、半田浴室８の溶融
半田湯面と半田浴室９の溶融半田湯面は同一になるよう
な構成となっている。さらに半田槽４は半田を溶融させ
るための加熱源としてヒータ６を埋め込んであり、この
ヒータ６を加熱することにより半田槽４の壁面および半
田に熱が伝わり半田が溶融されるようになっている。

【００１５】また、溶融半田浴室８の下部に線材１を通
すことができる貫通穴があいたノズル５を取り付けてお
り、このノズル５の穴径は線材１の外形より０．１mm〜
０．２mm大きい寸法とし、ノズル５の穴径と線材１のク
リアランスを小さくすることにより、溶融半田が表面張
力により半田槽４の外部に漏れない構造となっている。
また、ノズル５の先端は溶融半田浴室８の下面より溶融
半田中に約１０mm突起（ｈ＝１０mm）させている。これ
は、ノズル５から出てきた線材１が溶融半田に触れ、溶
融半田の熱量が線材１に奪われ、線材１の周辺の溶融半
田温度が低下しないように溶融半田対流を起こしやすい
構造としているものである。

【００１６】さらに、ノズル５の穴径と線材１とのクリ
アランスが小さいため、ノズル５の壁面からの熱伝達に
より線材１の温度が上昇し、この現象を線材１の予備加
熱に利用している。半田付けするときには被半田付け材
料は半田溶融温度より低い温度で予備加熱し、半田付け
性を良くするのが一般的であるが、加熱しすぎると被半
田付け材料の表面の酸化が促進され、かえって半田付け
性を低下させるものであるが、本実施例ではこのように
ノズル５が半田溶融温度と同程度に加熱されているた
め、ノズル５内のパスラインが長くなると加熱オーバー
となるのを防止するため、ノズル５の下部は線材１の外
形に対し、十分大きな穴径とし、空気断熱効果により熱
伝達量を抑え、予備加熱の温度を著しく上昇させないよ
うコントロールしている。このように、半田槽４の加熱
源を予備加熱源としているため、予備加熱専用化熱源を
別に設ける必要がなく、経済的である。

【００１７】また、上記溶融半田浴室９は溶融半田湯面
のレベルをコントロールするためのフロート７が挿入さ
れる構造となっており、このフロート７は連接棒１１を
介し、シリンダ１２により上下動できる。また、溶融半
田浴室９には溶融半田湯面の高さを検出するために熱電
対１３が取り付けられ、この熱電対１３に接続された温
度調節器１４で溶融半田の温度を測定する。さらに、溶
融半田浴室９に半田を供給するため、半田自動供給部１
５にロール状に巻かれた線半田１６を備え、この半田自
動供給部１５からガイド１７を通して溶融半田浴室９に
供給される構造となっている。

【００１８】次に、溶融半田湯面の管理について説明す
る。まず図２に示すように、半田付け作業中はフロート
７はシリンダ１２の動作により溶融半田浴室９の内部に
挿入されており、溶融半田湯面は溶融半田浴室８，９共
にｈ１の高さになるよう半田を供給しておく。ここで、
前後工程での線材１の供給および取り出しが停止した場
合、あるいは、線材１を通していないときは、図３に示
すようにシリンダ１２を動作させ、フロート７を上昇さ
せる。この時、フロート７の溶融半田に浸漬していた体
積Ｖに相当する量が減少し、溶融半田は溶融半田浴室８
から溶融半田浴室９に流れる。つまり、溶融半田浴室８
はＶ／２に相当する溶融半田が減少したことになり、溶
融半田湯面レベルがｈ１からｈ２の位置に変わる。溶融
半田浴室８の底面とノズル５の先端部の高さをｈ３とす
ると、上記ｈ２がｈ３より小さくなるような体積Ｖを決
めておく。ｈ２＜ｈ３のためノズル５の先端、つまり貫
通穴があいている位置は溶融半田面から露出し、線材１
が長時間溶融半田に浸漬されることはなく、線材１への
ダメージが少なくなると共に、ノズル５の穴から溶融半
田が半田槽４の外に漏れることもなく、再び半田付けを
開始する場合は同様にフロート７を下降させ、溶融半田
湯面をｈ１レベルまで上昇させることにより行えるよう
にしている。

【００１９】次に、半田自動供給方法について説明す
る。溶融半田湯面が熱電対１３の先端部より下部にある
と熱電対１３の温度は溶融半田の温度よりも低くなり、
この時温度調節器１４からの信号により半田自動供給部
１５から線半田１６を溶融半田浴室９に供給し続ける。
線半田１６が供給されることにより溶融半田湯面が上昇
し、熱電対１３に触れると熱電対１３の温度が上昇し、
温度調節器１４の信号により線半田１６の供給を停止す
る。さらに、溶融半田浴室８で線材１に半田付けして溶
融半田量が減少すると同様に線半田１６が供給される。
以下、この動作の繰り返しとなり、溶融半田浴室８の溶
融半田湯面は常に一定にコントロールされる。

【００２０】また、半田付け部と半田供給部は別槽とな
っているため、半田供給による半田付け部の溶融半田温
度の低下はない。さらに、溶融半田湯面の検出に際し、
従来は非接触で検出される超音波レベル計等を用いて検
出していたが、これらの検出計は高価であるのに対し、
本実施例の方法では熱電対１３で簡単に溶融半田湯面レ
ベルの検出ができるものである。

【００２１】このように主要部が構成された本実施例の
ディップ半田付け装置は、線材１が駆動モータ２５に直
結された駆動ローラ２３と押えローラ２４によって一定
速度で送られるように構成されており、巻き出し部２７
から送られた線材１はガイドローラ２２と駆動ローラ２
３によって溶融半田湯面から垂直に引き上げられ、巻き
取り部２６に取り出される。フラックス塗布は溶融半田
浴室８に入る直前に塗布される。フラックス塗布は必要
な部分への塗布の目的のため、フラックス塗布量コント
ローラ２０によってディスペンサー１９からフラックス
塗布ダブルノズル１８より微量吐出され、銅面のみに塗
布される。さらに余分なフラックスはクリーニング２１
で拭き取られ、ノズル５への付着および溶融半田中への
混入を最小限に抑えている。

【００２２】フラックスを塗布された線材１はノズル５
で予備加熱され、溶融半田浴室８中を通過し、溶融半田
湯面から引き出される時に半田膜が形成される。溶融半
田湯面から一定距離離れた駆動ローラ２３に到達するま
でに線材１は空気中で放熱し冷却される。このため、駆
動ローラ２３に接して曲げ応力がかかっても、もはや樹
脂へのダメージはないようになる。

【００２３】このように、高温による熱ダメージを受け
やすい溶融半田浴中では、線材１はまっすぐに移動して
いるため、樹脂へのダメージもなく、均一な半田膜を形
成することが可能になるものであり、品質の安定した半
田付けを行うことができるようになるものである。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によるディップ半田
付け装置は、溶融半田中を線材がまっすぐに通過する構
成とすることにより装置の小型化を図ることができ、本
実施例では半田槽の外形は５０mm×１００mm×５０mm、
半田浴室は約２０cc、溶融半田重量は約２００ｇにする
ことができ、また、大気と接する溶融半田表面積は７cm
²であり、従来の装置と較べ半田槽容積で０．３％、半
田重量で０．２％、半田浴室の表面積で１％と、装置の
大きさを極端に小さくすることができるものである。

【００２５】さらに、消費された半田量に見合った必要
量だけの半田を自動供給することができ、溶融半田湯面
を常に一定に保てるため、均一な半田膜を形成すること
ができる優れた超小型のディップ半田付け装置を実現す
ることが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるディップ半田付け装
置の構成を示す構造概念図

【図２】同実施例による半田槽を示した断面図

【図３】同実施例による半田槽のフロートが上昇し、溶
融半田湯面を穴位置より下げた時の状態を示した断面図

【図４】同実施例に用いる被半田付け材料となる線材の
断面図

【図５】従来のディップ半田付け装置の半田槽を示した
断面図

【符号の説明】

１ 線材 ４ 半田槽 ５ ノズル ６ ヒータ ７ フロート ８ 溶融半田浴室 ９ 溶融半田浴室 １１ 連接棒 １２ シリンダ １３ 熱電対 １４ 温度調節器 １５ 半田自動供給部 １６ 線半田 １７ ガイド １８ フラックス塗布ノズル １９ ディスペンサー ２０ フラックス塗布量コントローラ ２１ クリーニング ２２ ガイドローラ ２３ 駆動ローラ ２４ 押えローラ ２５ 駆動モータ ２６ 巻き取り部 ２７ 巻き出し部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田付けを行うための半田槽を備えた本
   体部と、上記半田槽で半田付けが行われる線材を半田槽
   に案内するために半田槽の底面に挿通して設けられたノ
   ズルと、このノズルの下部から上記線材を供給する線材
   供給部と、上記半田槽を通過して半田付けを終えた線材
   を引き上げて巻き取りする線材巻き取り部からなるディ
   ップ半田付け装置。
2. 【請求項２】 本体部に設けた半田槽に連結した副半田
   槽を同本体部に設け、この副半田槽により溶融半田量を
   管理するとともに、溶融半田量が所定量以下になった際
   にこの副半田槽に半田を供給する半田供給部を設けた請
   求項１記載のディップ半田付け装置。