JPH09293959A - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴流はんだ槽は溶融はんだの流動状態に影響
する構成部材がある。該構成部材の調整を作業者が手で
行っていたのでは、個人差が出て常に最良の状態ではん
だ付けすることはできない。本発明は、だれが調整を行
っても常に最良の状態ではんだ付けが行える噴流はんだ
槽である。 【解決手段】 ノズル２またはノズルの一部を構成する
退出側フォーマー７、段差板８、堰板９等の構成部材に
軸１１、１２、１３を取り付け、該軸に移動制御が可能
なステッピングモーターのような駆動装置１７を設置し
電気的信号で正確な調整を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板をは
んだ付けする噴流はんだ槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板をはんだ付けする方法とし
ては、鏝付け法、リフロー法、浸漬法がある。

【０００３】鏝付け法は、作業者が手に鏝と脂入り線は
んだを持ち、はんだ付け部に脂入り線はんだを置いて、
その上から鏝を当てがい、鏝で脂入り線はんだを溶融す
ることによりはんだ付けを行う方法である。この鏝付け
法は、中心部にフラックスが充填された脂入り線はんだ
を使用しなければならないため、脂入り線はんだの製造
に手間がかかるばかりでなく、はんだ付け部、一箇所毎
にはんだ付けを行わなければならないことから、大量の
はんだ付けができないという経済性、生産性に問題のあ
るものであった。

【０００４】リフロー法は、粉末はんだとフラックスと
混和して作製した粘調なソルダペーストをメタルマスク
やシルクスクリーンでプリント基板のはんだ付け部に印
刷塗布し、その後、該プリント基板をリフロー炉のよう
な加熱装置で加熱してはんだ付けする方法である。この
リフロー法は、多数のはんだ付け部を一度の操作ではん
だ付けできるため生産性に優れてはいるが、イニシャル
コストやランニングコストが高価であるという問題があ
った。つまりリフロー法ではプリント基板の微小なはん
だ付け部と完全に一致したところに穴を穿設した高価な
メタルマスクが必要であり、またプリント基板にソルダ
ペーストを正確に印刷する高価な印刷装置やプリント基
板を均一に加熱する高価なリフロー炉等も設置しなけれ
ばならなず、さらにソルダペーストは粉末はんだの製造
や粉末はんだとフラックスの混和に多大な手間がかかる
ため高価なものであった。

【０００５】浸漬法は、フラクサー、プリヒーター、は
んだ槽、冷却機、等の処理装置が設置された自動はんだ
付け装置でプリント基板のはんだ付けを行う方法であ
る。この浸漬法でのプリント基板のはんだ付けは、プリ
ント基板をフラクサーでフラックス塗布、プリヒーター
で予備加熱、はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却等
の処理をすることによりはんだ付けするものであり、一
度の処理でプリント基板の全てのはんだ付け部にはんだ
付けができるという非常に生産性に優れた方法である。

【０００６】しかも浸漬法に使用する自動はんだ付け装
置は、リフロー法に使用するリフロー炉程高価でなく、
またはんだも脂入り線はんだやソルダペーストのように
製造に手間のかからない棒状はんだを使用するため、設
備や材料が安価であるという他のはんだ付け方法にない
優れた生産性と経済性を有している。従って、浸漬法は
テレビ、ビデオ、オーディオ等の所謂家電製品の製造に
多く採用されているはんだ付け方法である。

【０００７】ところで従来の家電製品は、持ち運びに便
利なように軽薄短小がもてはやされてきており、全体の
重量をなるべく軽くすることが考えられてきた。そのた
め家電製品をはんだ付けする従来の浸漬法では、不良の
ない完全なはんだ付け部が得られ、しかもはんだ付け部
へのはんだの付着量をなるべく少なくできるような方法
や装置を目指していたものである。

【０００８】しかしながら家電製品製造業界からは、持
ち運びをしない家電製品のテレビやビデオについては、
プリント基板のはんだ付け部に大量のはんだを付けるこ
とが望まれるようになってきた。その理由は、はんだ付
け部が熱サイクルで金属疲労破壊を起こさないようにす
るためである。つまりテレビやビデオは使用時にトラン
スのようなコイル部品や抵抗部品に通電されると、この
部分がジュール熱で発熱するため家電製品のケース内が
高温となり、また使用後には通電を止めるため温度の低
い室温に戻るようになる。この高温と低温の繰り返しで
プリント基板とはんだの両方の部分に熱膨張・収縮が起
こるが、樹脂製のプリント基板と金属のはんだでは熱膨
張率が大いに相違するため、一方の膨張・収縮が他方の
膨張・収縮に追従できなくなり、はんだにストレスがか
かるようになる。このようにしてプリント基板のはんだ
付け部に長期間にわたって熱サイクルによるストレスが
かかると、はんだ付け部のはんだが金属疲労してヒビ割
れや破壊が起こってしまうものである。

【０００９】金属疲労は細いものよりも太いものの方が
発生しにくく、当然はんだ付け部もはんだの付着量が少
量よりも大量の方が金属疲労は発生しにくい。そのため
近時では、テレビ、ビデオ等の家電製品のはんだ付けに
は、大量のはんだを付着させるような努力がなされてき
ている。

【００１０】本発明者らは、プリント基板に大量のはん
だを付着させる手段として、噴流はんだ槽から流動して
いる溶融はんだに段差を形成し、該段差の部分でプリン
ト基板を離脱させると、はんだ付け部にはんだが大量に
付着することを見いだした。

【００１１】噴流はんだ槽で流動する溶融はんだに段差
を形成させるには、退出側フォーマーに回動自在な段差
板を設置することにより行える。段差板は立ち上がり角
度を調整することにより溶融はんだに形成された段差の
高さを変化させることができる。このとき段差の流速
は、段差下部の流速により変化する。

【００１２】段差下部の流速を変えるには、退出側フォ
ーマーの傾斜角度や退出側フォーマーから流下する溶融
はんだの量を調整することで行える。つまり、噴流はん
だ槽ではんだ付け部に大量のはんだを付着させるには、
段差板、退出側フォーマー、堰板、等のノズルまたはノ
ズルの一部を構成する部材（以下、ノズル構成部材とい
う）の微妙な調整が必要である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ノズル構成部材の調整
を作業者が手で行うこともできるが、作業者の経験や勘
で調整を行うと、作業者の個人差が出て常に最良の流動
状態にすることは非常に困難である。そこでノズル構成
部材に目盛りを付し、該目盛りにより調整することも考
えられるが、目盛りでは微妙な調整ができないという問
題が生じる。本発明は、作業者の個人差がなく、まただ
れが行っても必ず最良の流動状態が得られるという噴流
はんだ槽を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ステッピ
ングモーターのような駆動装置は、回転角度を指定すれ
ば正確に回転して所定の角度にできることに着目して本
発明を完成させた。

【００１５】本発明は、ノズルから溶融はんだを上方に
噴流させ、上方で流動する溶融はんだにプリント基板を
接触させてはんだ付けを行う噴流はんだ槽において、ノ
ズルまたはノズルの一部を構成する部材が変動可能に設
置されており、しかも該部材には連動体が取り付けられ
ているとともに、連動体には移動制御可能な駆動装置が
設置されていることを特徴とする噴流はんだ槽である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明で使用する駆動装置として
は、指定した位置に正確に移動制御できるものであれば
如何なるものでもよいが、ステッピングモーターが操作
性、正確性の面で適している。また流動状態を変化させ
るノズル構成部材とは、溶融はんだの段差の高さを調整
する段差板、段差の流速に関係ある角度可変の退出側フ
ォーマーや退出側フォーマーの先端に設置した堰板、等
である。

【００１７】本発明では、ノズル構成部材としては前述
退出側フォーマー、段差板、堰板に限らず、噴流はんだ
槽における溶融はんだの流動状態を変化させることので
きるものであれば如何なる構成部材でもよい。また本発
明のノズル構成部材の調整は、角度調整、上下動調整、
前後左右調整、等で調整を行い、これらの調整は直接ノ
ズル構成部材に取り付けられた連動体を変動させたり、
或は連動体を介して間接的に変動させるようにしたりす
る。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の噴流はんだ槽
の説明を行う。図１は本発明の噴流はんだ槽の斜視断面
図、図２は同正面断面図、図３は同平面図である。

【００１９】噴流はんだ槽の本体１は無蓋の箱状で、中
には噴流ノズル２が設置されている。噴流ノズル２は進
入側ノズル板３、退出側ノズル板４、および一対の側板
５（一方は図示せず）から構成されている。進入側ノズ
ル板３には湾曲した進入側フォーマー６が設置されてい
る。

【００２０】退出側ノズル板４には、ノズル２から噴流
してきた溶融はんだの流動状態を調整するノズル構成部
材が設置されている。このノズル構成部材とは、退出側
フォーマー７、段差板８、堰板９等である。

【００２１】退出側フォーマー７は退出側ノズル板４に
回動自在に設置されており、段差板８は退出側フォーマ
ー７のノズル２に近いところに回動自在に設置されてお
り、また堰板９は退出側フォーマー７先端の下向きフォ
ーマー１０に回動自在に設置さている。

【００２２】退出側フォーマー７の設置状態は、退出側
フォーマー７に固定された連動体のフォーマー軸１１が
退出側ノズルと回動自在となっており、フォーマー軸１
１を回転させると退出側フォーマー７は矢印Ｘ方向に回
動するようになっている。

【００２３】段差板８の設置状態は、段差板８に固定さ
れた連動体の段差板軸１２が退出側フォーマー７と回動
自在となっており、段差板軸１２を回転させると段差板
８が矢印Ｙ方向に回動するようになっている。

【００２４】堰板９の設置状態は、堰板９に固定された
連動体の堰板軸１３が退出側フォーマーとは開口１４を
隔てて設置された下向きフォーマー１０と回動自在とな
っており、堰板軸１３を回転させると堰板９が矢印Ｚ方
向に回転するようになっている。

【００２５】フォーマー軸１１、段差軸１２および堰板
軸１３は一方の側板５を挿通し、さらに本体１に取り付
けられたブランケット板１５を挿通していて、ブランケ
ット板１５から突出した部分には、それぞれ稼働ギヤー
１６、１６、１６が固定されている。それぞれの稼働ギ
ヤー１６は駆動装置１７に固定された駆動ギヤー１８と
連動している。本発明に使用する駆動装置は、電気的信
号で所定の角度を正確に回転させるステッピングモータ
ーが適している。ステッピングモーターは図示しない制
御盤と電気的に接続されており、制御盤に予め各種のプ
リント基板に適合した値を入力しておけば、プリント基
板のはんだ付けの際にそのプリント基板の条件を入力す
るだけで全てのノズル構成部材がそれに適合した位置に
調整されるようになっている。

【００２６】ここでノズル構成部材の溶融はんだに及ぼ
す作用について簡単に説明する。

【００２７】段差板８は退出側フォーマー７上を流動す
る溶融はんだに段差を形成するものである。溶融はんだ
がノズル２から噴流して退出側フォーマー７上を流動す
るときに、退出側フォーマー７の途中に段差板８がある
と、溶融はんだは該段差板を乗り越えて流動するため、
ここで溶融はんだの流れに段差ができる。段差の部分の
溶融はんだの流れは、ノズル２の上部や退出側フォーマ
ー７上を流動する溶融はんだの流れよりも流速が早くな
っている。本発明者らの実験からはプリント基板を流れ
の早いところから離脱させるとはんだ付け部に大量のは
んだが付着することが分かっている。従ってプリント基
板を噴流はんだ槽で形成した流速の早い段差の部分から
離脱させると、はんだ付け部に大量のはんだが付着する
ようになる。

【００２８】退出側フォーマー７は、その傾斜状態によ
って前述段差での流速に影響を及ぼすものである。即
ち、退出側フォーマー７の先端を下方に傾斜（矢印Ｘ）
させると、退出側フォーマー上を流動する溶融はんだの
流速が早くなり、それに連れられて段差の部分の溶融は
んだの流速が早くなる。

【００２９】段差の部分の溶融はんだの流速が早ければ
早いほど、プリント基板のはんだ付け部に大量のはんだ
が付着するが、この流速があまりにも早すぎるとツララ
やブリッジの原因となるため、これらの不良を発生させ
ない適当な流速にしなければならない。

【００３０】そこで段差の部分の流動状態を微妙に調整
するのが堰板での調整である。堰板９を倒す方向（矢印
Ｚ）に傾斜させると開口１４が狭まり、退出側フォーマ
ー７上を流動する溶融はんだは上層が大量となって堰板
９を乗り越え、下層の少ない量が開口１４から流出して
いく。このとき退出側フォーマー上を流れる溶融はんだ
の上層の流速が早くなり、段差を流下する溶融はんだが
これに引かれて流速が早くなる。

【００３１】逆に堰板９を立ち上がらせるようにする
と、開口１４が広がり、退出側フォーマー上を流れる溶
融はんだは上層の少ない量が堰板９を乗り越え、大部分
の下層が開口１４から流出していく。このとき退出側フ
ォーマー上を流動する溶融はんだの上層の流速が遅くな
るため、段差から流下する溶融はんだを引く力が弱くな
り、段差の流速が遅くなる。

【００３２】つまり、噴流はんだ槽でプリント基板への
はんだの付着量は、段差板の高さ、退出側フォーマーの
傾斜角度、堰板の角度等を微妙に変動することにより調
整ができ、この微妙な変動を回転制御可能な駆動装置で
行えば、常に所定の流動条件を得られるものである。

【００３３】本発明の実施例では、プリント基板に大量
のはんだを不良のない状態で付着させる噴流はんだ槽に
ついて説明したが、本発明は溶融はんだの流動状態を適
宜変化させてはんだ付けするものであれば如何なる噴流
はんだ槽にも採用できることは言うまでもない。また本
発明では、駆動装置の制御をコンピューターやシーケン
サー等で行うようにすることもできるものである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の噴流はん
だ槽は、溶融はんだの流動状態を正確に制御できるた
め、作業者の経験や勘などが全く必要なく、だれが行っ
ても最良のはんだ付けができるばかりでなく、ノズル構
成部材の調整も簡単であるという従来にない優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の噴流はんだ槽の斜視断面図

【図２】本発明噴流はんだ槽の正面断面図

【図３】本発明噴流はんだ槽の平面図

【符号の説明】

１ 噴流はんだ槽本体 ２ ノズル ３ 進入側ノズル板 ４ 退出側ノズル板 ５ 側板 ７ 退出側フォーマー ８ 段差板 ９ 堰板 １０ 下向きフォーマー １１、１２、１３ 軸 １４ 開口 １５ ブランケット板 １６ 稼働ギヤー １７ 駆動装置 １８ 駆動ギヤー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから溶融はんだを上方に噴流さ
   せ、上方で流動する溶融はんだにプリント基板を接触さ
   せてはんだ付けを行う噴流はんだ槽において、ノズルま
   たはノズルの一部を構成する部材が変動可能に設置され
   ており、しかも該部材には連動体が取り付けられている
   とともに、連動体には移動制御可能な駆動装置が設置さ
   れていることを特徴とする噴流はんだ槽。
2. 【請求項２】 前記駆動装置は、ステッピングモーター
   であることを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。
3. 【請求項３】 前記連動体は、軸であることを特徴とす
   る請求項１記載の噴流はんだ槽。
4. 【請求項４】 前記ノズルまたはノズルの一部を構成す
   る部材は、退出側フォーマーであることを特徴とする請
   求項１記載の噴流はんだ槽。
5. 【請求項５】 前記ノズルまたはノズルの一部を構成す
   る部材は、退出側フォーマーの先端に設置された堰板で
   あることを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。
6. 【請求項６】 前記ノズルまたはノズルの一部を構成す
   る部材は、退出側フォーマーに設置された段差板である
   ことを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。