JPH10227667A - 溶融はんだ流の流速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融はんだ流の流速を直接測定することがで
きる溶融はんだ流の流速測定装置を提供すること。 【解決手段】 噴流している溶融はんだ流７の流速を測
定する流速測定装置であり、噴流している溶融はんだ流
７に触れながら搬送方向に搬送させる平面部材１２と、
噴流している溶融はんだ流７を受けて回転する回転体１
４と、溶融はんだ流７の流速を得るために、回転体１４
の回転速度を検出する速度検出手段１６と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板等
に対してマウントした電子部品をはんだ付けするために
用いる自動噴流はんだ槽に用いられて最適な溶融はんだ
流の流速測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動噴流はんだ槽は、プリント配線板に
マウントした電子部品の端子とプリント配線板のパター
ン部分とをはんだで電気的に接続するのに用いられるも
ので、量産用のはんだ付け装置として最も広く使用され
ている。このように部品を実装したプリント配線板は、
キャリアに載せて搬送して、フラックスの塗布と溶融は
んだ流によるはんだ付けが行われる。

【０００３】この種の自動噴流はんだ槽においては、溶
融はんだ流の噴流速度を制御するために、はんだ槽中の
はんだ撹拌用のモータの回転数を調整する必要がある。
この場合に、はんだ槽内の噴流ノズルから流れ出る溶融
はんだ流の噴流速度を測定する必要性が以前から求めら
れている。すなわち、溶融はんだ流の流速を測定するこ
とにより、はんだ付けの品質を最適な状態にすることが
可能な溶融はんだ流の流速を定量的に設定することがで
きるばかりでなく、溶融はんだ流の噴流速度と実際に得
られるはんだ付けの品質との相関を明確にすることがで
きるからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水のような流
体とは異なり溶融はんだ流は高温で溶融した合金である
ので、その合金の流速を測定することは難しく、しかも
はんだ流の噴流方向に相反する方向に対してプリント配
線板を搬送するようになっているので、プリント配線板
を基準とした相対噴流速度を正確に測定することが困難
である。また溶融はんだ流の表面にできる酸化膜の存在
により、溶融はんだ流の外側の流速と溶融はんだ流の噴
流の内側の流速には大きな差があることは分かっている
が、外観観察では溶融はんだ流の内側の流速については
正確に測定することが非常に困難である。そこで本発明
は上記課題を解消し、溶融はんだ流の流速を直接測定す
ることができる溶融はんだ流の流速測定装置を提供する
ことを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、噴流している溶融はんだ流の流速を測定する流
速測定装置であり、噴流している溶融はんだ流に触れな
がら搬送方向に搬送させる平面部材と、平面部材に設定
されて、噴流している溶融はんだ流を受けて回転する回
転体と、溶融はんだ流の流速を得るために、回転体の回
転速度を検出する速度検出手段と、を備える溶融はんだ
流の流速測定装置により、達成される。

【０００６】噴流している溶融はんだ流の流速を測定す
る際に、平面部材は、噴流している溶融はんだ流に触れ
ながら搬送方向に搬送させるようになっている。回転体
は、噴流している溶融はんだ流を受けて回転する。速度
検出手段は、溶融はんだ流の流速を得るために、回転体
の回転速度を検出するようになっている。このように、
本発明では、平面部材を溶融はんだ流に触れながら搬送
方向に搬送させる際に、溶融はんだ流を受けて回転体が
回転するので、速度検出手段がこの回転体の回転速度を
検出することで平面部材に対する溶融はんだ流の流速を
得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００８】図１は、本発明の溶融はんだ流の流速測定
装置を用いるための自動噴流はんだ槽１の一例を示す平
面図である。この自動噴流はんだ槽１は、部品を実装し
たプリント配線板に対してはんだ付けをする装置であ
り、予備加熱部２、はんだの浸漬部３及び冷却部４等を
有している。この自動噴流はんだ槽１は、通常用いられ
ているようにラウンド状、すなわちエンドレス状にプリ
ント配線板を搬送するはんだ槽であっても良いし、直線
型のはんだ槽であっても勿論構わない。

【０００９】図６に示すように、例えばプリント配線板
５が予備加熱部２から浸漬部３において、噴流ノズル６
により溶融はんだ流７が矢印Ｒ方向に吹き付けられるよ
うになっている。図６のようにプリント配線板５に対し
ては各種電子部品Ｐが予めマウントされており、電子部
品Ｐの端子と、プリント配線板５の導電パターン部分は
溶融はんだ流７によりはんだ付けされる。このプリント
配線板５は、キャリア８により所定の角度θの傾きを持
って、キャリア８により搬送方向Ａに送られることによ
り、プリント配線板５の溶融はんだ流７によるはんだ付
けが行われる。噴流ノズル６は、図１の浸漬部３内の噴
流はんだ７ａを上方Ｈ方向に吹き上げて、矢印Ｒ方向に
溶融はんだ流７を形成する部分である。溶融はんだ流７
を導くために、噴流ノズル６は溶融はんだ流７の案内部
６ａ〜６ｄを有しており、案内部６ａと６ｃとの間には
開口部６ｅが形成されている。従って溶融はんだ流７の
一部は開口部６ｅを通してプリント配線板５の裏面側に
噴出するようになっている。

【００１０】図２と図３は、本発明の溶融はんだ流７の
流速測定装置１０を示している。この溶融はんだ流７の
流速測定装置１０は、図２と図３において平面部材１
２、回転体１４、速度検出手段１６及び好ましくは圧力
検出手段１８を備えている。平面部材１２について説明
する。この平面部材１２は、図２の幅Ｗの長さが調整で
きるようになっている。この幅Ｗの方向は、平面部材１
２の搬送方向Ａと直交する方向である。幅Ｗを調整する
左右の調整部分１３，１３は、搬送方向Ａと平行であ
る。調整部分１３，１３は、平面部材１２の本体２０に
対してかみ合い部分２２によりかみ合っており、上述し
たように調整部分１３，１３を幅Ｗ方向に移動すること
により、平面部材１２の幅Ｗの長さを調整することがで
きる。

【００１１】平面部材１２は、図６で示したプリント配
線板５に代えて搬送方向Ａに搬送する部材であり、本体
２０の中央部には長方形状の穴２４が形成されている。
この穴２４に対しては、回転体１４の軸２８が回転可能
に支持されている。この回転体１４は、複数の羽根２６
を有する羽根車である。各羽根２６は、軸２８を中心と
して放射方向に所定角度毎に突出して形成されている。
上述したように平面部材１２の幅Ｗの長さを調整できる
ようにしているのは、キャリア８，８の間隔寸法に合わ
せるためである。回転体１４の軸２８の軸方向は、搬送
方向Ａとは直交する方向であり、軸２８は図３の浸漬部
３においてはんだ７ａの溶融はんだ流７の噴射を受けて
Ｑ方向に回転するようになっている。

【００１２】速度検出手段１６は、平面部材１２の本体
２０の上に搭載されている。同様にして必要に応じて圧
力検出手段１８を備えるのであるが、この圧力検出手段
１８は、やはり平面部材１２の本体２０の上に搭載され
ている。速度検出手段１６は、溶融はんだ流７の流速を
得るために、回転体１４の回転速度を検出するものであ
る。これに対して圧力検出手段１８は、溶融はんだ流７
から受ける圧力を検出するものである。

【００１３】速度検出手段１６は、図２と図３に示すよ
うに速度検出センサ３０、速度検出処理部３４、表示装
置３２等を有している。この速度検出センサ３０は、例
えば図２のように発光部３４と受光部３６を有してお
り、発光部３４からの光Ｌを受光部３６で受けるように
なっている。この光Ｌを回転体１４の各羽根２６が遮る
ことで、受光部３６が速度検出処理部３４に図３と図４
（Ａ）に示すようなパルス波形ＰＬを送る。このパルス
波形ＰＬは、速度検出処理部３４に送られることによ
り、単位時間Ｔ当たりのパルス波形ＰＬの数を検出し
て、これにより速度検出処理部３４は図４（Ｂ）に示す
ようにパルスに対応する溶融はんだ流の速度を得ること
ができる。そして表示装置３２は、速度検出処理部３４
から得られる溶融はんだ流の速度を表示し、メモリ３２
ａにその速度を記憶することができる。発光部３４とし
ては例えば発光ダイオードを用いることができ、受光部
３６としてはフォトトランジスタを用いることができ
る。

【００１４】次に、図２の圧力検出手段１８について説
明する。圧力検出手段１８は、圧力検出センサ４０及び
表示装置４２等を有している。圧力検出センサ４０は、
図５に示すように軸２８が溶融はんだ流７のほぼ上向き
の圧力を受けることにより軸２８に対して垂直方向に掛
かる力を検出できる。この圧力検出センサ４０として
は、例えばコンデンサを用いた静電容量式圧力センサや
固体半導体圧力センサのような小型のセンサを採用する
ことができる。静電容量式圧力センサは、固定電極と移
動電極との間の静電容量の変化を取り出すことで、溶融
はんだ流の圧力、すなわち溶融はんだ流７が回転体１４
の羽根２６と衝突する時の溶融はんだ流７の流体抵抗
（圧力）を検出するようになっている。上述した羽根車
型の回転体１４は、平面部材１２の本体２０に対して、
軸受け等を介してスムーズに回転可能な構造になってお
り、回転体１４は例えば金属により作られている。平面
部材（平面枠体ともいう）１２は、金属性あるいは耐熱
性を有する誘起材料で作られている。

【００１５】次に、上述した溶融はんだ流の流速測定装
置の使用例について説明する。図６においては、通常の
はんだ付け作業の場合には、プリント配線板５が溶融は
んだ流７によりはんだ付けされる。このプリント配線板
５に代えて、図２と図３に示す溶融はんだ流の流速測定
装置１０をキャリア８，８に対して固定する。この固定
手段はクリップのようなものやねじのようなもので固定
することができる。

【００１６】図１において、溶融はんだ流の流速測定装
置１０がキャリア８により搬送方向Ａに沿って送られて
くると、予備加熱部２で予備加熱後に浸漬部３に達す
る。浸漬部３に溶融はんだ流の流速測定装置１０が達す
ると、図２と図３のような状態になる。溶融はんだ流の
流速測定装置１０は、キャリア８によりθの角度で搬送
方向Ａに送られる。この時に、回転体１４は溶融はんだ
流７によりＱ方向に回転される。

【００１７】図１の速度検出手段１６の受光部３６は、
この回転体１４の回転により、光Ｌに基づくパルス波形
ＰＬを発生するので、このパルス波形ＰＬは受光部３６
から速度検出処理部３４において増幅されるとともに、
図４（Ａ）のように所定時間Ｔにおけるパルス数がカウ
ントされる。図３の速度検出処理部３４は、このパルス
数に基づいて、あらかじめ定められている図４（Ｂ）の
ような特性に基いて溶融はんだ流７の流速（速度）を得
て、その流速を表示装置３２に表示させたりあるいは表
示装置のメモリ３２ａに記憶させる。

【００１８】一方、圧力検出手段１８は、図５のように
溶融はんだ流７の垂直上方に押し上げる力を軸２８を介
して検出する。すなわち溶融はんだ流７の垂直上方の力
を軸２８が受けることにより軸２８がＺ方向にわずかに
移動することから、この移動量に基づいて、圧力検出セ
ンサ４０が溶融はんだ流７の圧力、すなわち羽根車型の
回転体１４に対してかかる溶融はんだ流７の圧力を検出
する。圧力検出センサ４０が検出した圧力は、表示装置
４２で表示したりあるいはメモリ４２ａに記憶させる。
速度検出手段１６及び圧力検出手段１８は、共に電池６
０等による電源供給を行うことができ、その電池６０
は、好ましくは平面部材１２の上に搭載できる。使用し
ない時にはこの電池６０から速度検出手段１６及び圧力
検出手段１８に対する電源供給は、スイッチ６１の操作
によりオフすることができる。

【００１９】このように、本発明の実施の形態の流速測
定装置１０を用いることにより、溶融はんだ流の流速測
定を行って、はんだ付け品質を最適な状態にすることが
可能な平面部材１２に対する溶融はんだ流の流速（相対
速度）を定量的に設定することができる。そして溶融は
んだ流の噴流の速度（流速）と、実際に図６のようにし
て得られるプリント配線板５のはんだ付けの品質との相
関を明確にすることができる。

【００２０】回転体１４の羽根２６は、図３に示すよう
に溶融はんだ流７の内部の流速を測定することができ、
溶融はんだ流７の表面にできる酸化膜により外側の流速
と溶融はんだ流７の内側の流速に大きな差があったとし
ても、溶融はんだ流の内部の流速を正確に測定すること
ができる。

【００２１】図２と図３に示すように平面部材１２は、
搬送方向Ａに沿って搬送手段であるキャリア８により移
動しながら、穴２４において噴流ノズル６から噴流され
ている溶融はんだ流７の流速を受けている。つまり回転
体１４は噴流ノズル６から噴出する溶融はんだ流７が衝
突することにより回転して、その回転速度から溶融はん
だ流７の相対噴流速度を表示する。図１の自動噴流はん
だ槽１が稼動していても、そのはんだ槽１の動作を停止
することなく、噴流ノズル６から噴出する溶融はんだ流
７の流速及び圧力を同時に測定することができる。溶融
はんだ流７が、図６のようにプリント配線板５の裏面に
当たり流れ落ちる時の速度や、プリント配線板５の裏面
に当たる時の流体抵抗値を測定でき、定量的に溶融はん
だ流の流速を管理することが可能である。

【００２２】この場合に、図１のはんだ槽１の搬送コン
ベアであるキャリア８に載せたままで上述したような速
度や流体抵抗値を測定するために、コンベア速度と溶融
はんだ流の流速とが相殺された形で得られる値は、実際
の図６に示すようなプリント配線板５のような電子基板
にかかる噴流速度に近い値となる。

【００２３】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れない。上述した実施の形態では、平面部材１２の上に
速度検出手段１６及び圧力検出手段１８がともに搭載さ
れているが、速度検出手段１６のみを搭載する場合も本
発明は含んでいる。圧力検出手段１８は平面部材１２に
対して任意に搭載することができる。また平面部材１２
の上にはセンサ部分のみを搭載して、表示部分やメモリ
部分等は平面部材１２の外部に設定することも可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶融はんだ流の流速を直接測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融はんだ流の流速測定装置を適用で
きる自動噴流はんだ槽の一例を示す平面図。

【図２】本発明の溶融はんだ流の流速測定装置の好まし
い実施の形態を示す斜視図。

【図３】図２の溶融はんだ流の流速測定装置と噴流ノズ
ル等を示す側面図。

【図４】速度検出手段が発生するパルス及びそのパルス
と溶融はんだ流の速度の関係の一例を示す図。

【図５】回転体及び圧力検出センサの一例を示す斜視
図。

【図６】通常のプリント配線板に対して噴流ノズルが溶
融はんだ流を噴射している状態を示す図。

【符号の説明】

１０・・・溶融はんだ流の流速測定装置、１２・・・平
面部材、１４・・・回転体、１６・・・速度検出手段、
１８・・・圧力検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴流している溶融はんだ流の流速を測定
   する流速測定装置であり、 噴流している溶融はんだ流に触れながら搬送方向に搬送
   させる平面部材と、 平面部材に設定されて、噴流している溶融はんだ流を受
   けて回転する回転体と、 溶融はんだ流の流速を得るために、回転体の回転速度を
   検出する速度検出手段と、を備えることを特徴とする溶
   融はんだ流の流速測定装置。
2. 【請求項２】 回転体は、複数の羽根を有する羽根車で
   ある請求項１に記載の溶融はんだ流の流速測定装置。
3. 【請求項３】 溶融はんだ流の圧力を検出するための圧
   力検出手段を備える請求項１に記載の溶融はんだ流の流
   速測定装置。
4. 【請求項４】 速度検出手段と圧力検出手段は、平面部
   材に設定されている請求項３に記載の溶融はんだ流の流
   速測定装置。