JPH10322009A - はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却風によって部品がぐらついて接続不良が発
生するのを防止するようにしたはんだ付け装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】回路基板１０へ電子部品１１を実装しては
んだ付けするはんだ付け装置において、冷媒によって雰
囲気冷却を行なう冷却槽１６を設け、冷却槽１６内の冷
媒ガスを用いて回路基板１０のはんだ接合部を均一に雰
囲気冷却することによって、電子部品１１の電極と回路
基板１０とのはんだ合金の接続の信頼性を向上させるよ
うにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明ははんだ付け装置に係
り、とくに溶融したはんだによって部品の電極またはリ
ードを回路基板の接続用ランドにはんだ付けするはんだ
付け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路を製造する場合には、マウント
マシンによって回路基板上の所定の位置に電子部品をマ
ウントするとともに、回路基板のはんだ付けする面にフ
ラックスの塗布を行なう。そして電子部品をマウントし
た回路基板を静かにプリヒータ上を通過させてプリヒー
トし、その後にフローソルダリング装置によってはんだ
噴流を回路基板の下面に接触させて電子部品の電極また
はリードを回路基板の接続用ランドにはんだ付けする。

【０００３】はんだ付けを行なった後に回路基板は冷却
ゾーンに搬送され、ここで冷却を行なうことによっては
んだを固化しするようにしている。すなわち例えば１８
００ｒｐｍ程度の回転数の送風ファンによって冷却風を
発生させ、このような冷却風を直接はんだ接合部あるい
は部品に当てるようにしており、これによって溶融はん
だや電子部品、あるいは回路基板を冷却していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回路基板上において電
子部品の電極あるいはリードを接続用ランドに接続する
ためのはんだが完全に固化する前に強い風が部品、とく
に大きな部品に当ると、冷却風によって部品がぐらつく
可能性がある。電子部品の電極がずれた状態ではんだが
融点以下に冷却されて固化した場合には、部品の電極と
はんだ合金との界面において接合不良を発生することに
なり、これによって回路の正常な動作が妨げられること
になる。また上記冷却ファンを駆動して発生させた冷却
風による冷却は、回路基板の表面の冷却が場所によって
不均一になる問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、冷却風による部品のぐらつき等に伴う
接続不良の発生を防止し、はんだ接合部の接続の信頼性
を改善するようにしたはんだ付け装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融したはん
だによって部品の電極またはリードを回路基板の接続用
ランドにはんだ付けするはんだ付け装置において、冷媒
によって冷却雰囲気を形成する冷却槽を具備し、はんだ
付けを行なった回路基板を前記冷却槽内に導入して雰囲
気冷却することを特徴とするはんだ付け装置に関するも
のである。

【０００７】前記冷却槽内における雰囲気冷却によって
はんだの融点の近傍の冷却を行なうようにしてよい。ま
た前記雰囲気冷却を冷媒静流によって行なうようにして
よい。あるいはまた冷媒として空気よりも比重が大きな
気体が用いられてよい。

【０００８】前記冷却槽内を上方から下方に向けて回路
基板を搬送する搬送手段を具備してよい。また前記冷却
槽の下部に冷却液を循環させるパイプを配列してよい。
あるいはまた前記冷却槽の回路基板搬入口の外側上部に
ヒータを設けるようにしてよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施の形態に係
るはんだ付け装置の全体の構成を示すものであって、こ
のはんだ付け装置は回路基板１０上に電子部品１１をマ
ウントして所定の電子回路を形成するためのものであ
る。回路基板１０上にはマウントマシンによって電子部
品１１がマウントされる。電子部品１１はリードと挿通
孔との間の係合力によって仮止めされている。

【００１０】このような電子部品１１を回路基板１０の
接続用ランドにはんだ付けするために用いるはんだ付け
装置ははんだディップ装置１５と冷却槽１６とを備えて
いる。はんだディップ装置１５はその長さ方向に斜めに
搬送手段１９を備え、この搬送手段１９によって装置１
５内を移動させる際に、回路基板１０のはんだ付けすべ
き面にフラックスを塗布し、プリヒートを行ない、その
後にディップ槽ではんだ噴流と接触させて、電子部品１
１の電極またはリードをはんだ付けするようになってい
る。そしてこの後に溶融したはんだを冷却固化させるた
めに、はんだディップ装置１５の下流側に冷却槽１６が
配されるようになっている。

【００１１】冷却槽１６はとくに図１に示すように、そ
のはんだディップ装置１５側であって搬送手段１９の終
端とほぼ対応する位置に基板搬入口２３を備えるととも
に、この基板搬入口２３に対して反対側の位置には基板
搬出口２４を備えている。また冷却槽１６内には上下に
駆動軸２７と従動軸２８とが配されている。そして駆動
軸２７と従動軸２８とによってベルト２９が掛渡されて
いる。ベルト２９には上記回路基板１０を保持するため
の複数の保持フレーム３０が設けられている。この冷却
槽１６は冷媒供給部３４を備え、この冷媒供給部３４か
らの冷媒をチューブ３５および冷媒注入口３６を通して
冷却槽１６の下部側に供給するようにしている。

【００１２】冷媒供給部３４から供給されるガスによっ
て、冷却槽１６の内部が冷却雰囲気を形成するようにな
っており、しかも冷媒供給部３４から供給される気体が
空気よりも比重が大きな気体によって供給されるため
に、図１に示すようにこの冷却槽１６は下側の方が上側
よりも温度が低くなっている。

【００１３】基板搬入口２３から搬入される回路基板１
０はまだクリームはんだが完全に溶融した状態にある。
このような回路基板１０はベルト２９に設けられている
保持フレーム３０上に渡されるようになる。そしてベル
ト２９によって保持フレーム３０が図２および図３に示
すように回路基板１０を下方へ移動させることになり、
これによって回路基板１０の雰囲気温度が低下すること
になる。するとこの回路基板１０上の溶融したはんだが
溶融固化され、電子部品１１の電極またはリードを確実
にはんだ付けすることになる。そしてさらにベルト２９
が駆動されるために、図４に示すように保持フレーム３
０が回路基板１０を保持した状態で再び上方へ移動し、
はんだが冷却固化して電子部品１１の電極またはリード
が接続用ランドに完全にはんだ付けされた回路基板１０
を基板搬出口２４から搬出することになる。

【００１４】このように本実施の形態に係るはんだ付け
装置の冷却槽１６は保持フレーム３０をベルト２９に取
付けるようにし、駆動軸２７の駆動によって冷却槽１６
内において間欠的にベルト２９を回転させるようにして
いる。冷却槽１６内には冷媒供給部３４からチューブ３
５および冷媒注入口３６を通して、冷媒ガスが導入され
る。冷媒ガスは比重が１の空気よりも大きな気体、例え
ば比重が１．５２の二酸化炭素、比重が１．６３の四塩
化炭素等が用いられる。冷媒ガスは冷却槽１６内の下部
に図１に示すように滞留するが、冷却槽１６内の温度を
低温に保つようにその流入量が調整される。

【００１５】はんだディップ装置１５によってはんだ付
けを行なった回路基板１０は、冷却槽１６の基板搬入口
２３から冷却槽１６内に導入され、保持フレーム３０に
載置される。次に保持フレーム３０は図３に示すように
下方へ下降し、保持フレーム３０に載置された回路基板
１０は冷却槽１６内の下部に滞留する冷媒ガスの雰囲気
によって冷却される。溶融していたはんだは冷却によっ
て固化し、電子部品１１が回路基板１０の接続用ランド
にはんだ付けされて接合される。そしてこの後にさらに
保持フレーム３０が図４に示すように上昇し、基板搬出
口２４の位置に回路基板１０を搬送する。そして回路基
板１０を基板搬出口２４から冷却槽１６の外部に搬出し
て冷却を終了する。

【００１６】このようなはんだ付け装置の特徴は、回路
基板１０上への電子部品１１の実装において、はんだ付
け直後の回路基板１０の全体を冷却槽１６内で一括して
雰囲気冷却することにあり、溶融したはんだ合金を急速
に固化させるようにしている。ここでとくに冷却槽１６
内においてはんだの融点付近の冷却を気体冷媒静流によ
って行なうことによって、回路基板１０上にマウントさ
れている電子部品１１が冷却風によってぐらつくのを防
止し、はんだ接合部の接続の信頼性を増加させるように
している。

【００１７】冷却槽１６内において、空気より比重の大
きな気体の冷媒を用いることによって、常温以上の外気
が冷却槽内に混入した場合でも、冷却槽の下部で安定し
た回路基板１０の冷却を実現している。また冷媒の温度
を制御することによって、回路基板１０の大きさや電子
部品１１の数等に起因する熱容量に合わせた最適な冷却
速度が実現される。

【００１８】電子機器の多機能化に伴って、部品実装は
高密度化の傾向をより深めている。またＰＬ法の施行に
も見られるように、電子機器の安全性および信頼性に対
する要求はより高くなっている。

【００１９】本実施の形態に係るはんだ付け装置によれ
ば、とくにはんだの融点付近の冷却を冷却槽１６内にお
いて気体冷媒雰囲気によって行なうことにより、はんだ
が固化する前に電子部品１１が冷却風によってぐらつく
のを防止することができ、はんだ接合部の接続の信頼性
が改善されることになる。また気体冷媒雰囲気によって
冷却槽１６で冷却を行なうことにより、回路基板１０の
全体をむらなく冷却することが可能になる。

【００２０】冷却槽１６内における冷媒として、空気よ
りも比重が大きな気体冷媒を用いることによって、常温
以上の外気が冷却槽内に導入された場合でも、冷却槽１
６の下部において安定した回路基板１０の冷却が実現可
能になる。また冷却温度を制御することによって、回路
基板１０の大きさや電子部品１１の数等に起因する熱容
量に合わせた最適な冷却速度を実現することが可能にな
る。

【００２１】図５は別の実施の形態の冷却槽を示してい
る。この冷却槽はその底部の外側の表面に冷却液循環パ
イプ４０を配列している。このような冷却液循環パイプ
４０によってとくに冷却槽１６の下部を冷却することが
可能になる。すなわち冷却液循環パイプ４０によって冷
却液を循環させ、冷却槽１６の下部を冷却すると、冷却
効率が高められることになる。なお冷却液循環パイプ４
０を冷却槽１６の内側であってその底部の表面に沿って
配列してもよい。

【００２２】図６に示す実施の形態は、冷却槽１６の基
板搬入口２３の外側であってその上部にヒータ４２を設
けるようにしたものである。基板搬入口２３の外側上部
にヒータ４２を取付けることによって、冷却槽１６に搬
入される直前まではんだ合金を溶融状態に持続させるこ
とが可能になる。

【００２３】図７に示す実施の形態は、冷却槽１６の底
部を冷却するための冷却液循環パイプ４０とヒータ４２
とを組合わせるとともに、冷媒供給部３４からの冷媒の
供給をコントロールバルブ４４によって制御するように
し、冷却液循環パイプ４０内を循環する冷却液の量をコ
ントロールバルブ４５によって制御するようにしたもの
である。これらのコントロールバルブ４４、４５をコン
トローラ４６によって制御するようにしている。

【００２４】コントローラ４６はさらに上記ヒータ４２
をも制御するようにしている。なおコントローラ４６は
冷却槽１６内の温度を検出する温度センサ４７と接続さ
れており、このような温度センサ４７の検出に伴って、
コントロールバルブ４４、４５およびヒータ４２を制御
することにより、冷却槽１６内の温度をより確実に制御
できるようになる。

【００２５】また別の実施の形態として、冷却槽１６内
においては溶融はんだ合金の凝固の際に最も重要な温度
であるはんだ合金の融点付近の冷却のみを行ない、それ
以降の冷却を冷却槽１６の基板搬出口２４から回路基板
１０を搬出した後に、大気中において、あるいはまた他
の冷却装置によって冷却するようにしてもよい。

【００２６】なお上記実施の形態の冷却槽１６ははんだ
ディップ装置１５の後段に配されるようになっている
が、このような構成に代えて、リフロー炉の後段に冷却
槽１６を設けるようにしてもよい。

【００２７】この場合には回路基板の上に例えばスクリ
ーン印刷の方法によってクリームはんだを塗布する。そ
してその後にマウントマシンによって回路基板上の所定
の位置に電子部品をマウントするとともに、電子部品を
マウントした回路基板を静かにリフロー炉内に導入し、
クリームはんだ中のはんだを溶融して電子部品の電極ま
たはリードを回路基板の接続用ランドにはんだ付けする
ことになる。このようなリフロー炉の後段に上記冷却槽
１６が接続され、ここで冷却が行なわれることになる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、冷媒によって冷
却雰囲気を形成する冷却槽を具備し、はんだ付けを行な
った回路基板を冷却槽内に導入して雰囲気冷却するよう
にしたものである。

【００２９】従って冷却風による冷却を行なう必要がな
くなり、冷却風に伴う部品のずれや移動が防止され、接
続不良が回避されることになる。

【００３０】冷却槽内における雰囲気冷却によってはん
だの融点の近傍の冷却を行なうようにした構成によれ
ば、最も重要な温度である合金の融点付近の冷却をより
確実に冷却槽によって達成することが可能になる。

【００３１】雰囲気冷却を冷媒静流によって行なうよう
にした構成によれば、雰囲気冷却の際に部品の冷却風に
よるぐらつきが確実に排除される。

【００３２】冷媒として空気よりも比重が大きな気体が
用いられるようにした構成によれば、常温の空気が外部
から混入した場合でも、冷却槽のとくに下側の部分にお
いて安定した回路基板の冷却が行なわれる。

【００３３】冷却槽内を上方から下方に向けて回路基板
を搬送する搬送手段を具備するようにした構成によれ
ば、回路基板を冷却槽内において上方から下方に搬送す
る際にはんだの冷却固化が行なわれる。

【００３４】冷却槽の下部に冷却液を循環させるパイプ
を配列した構成によれば、冷却槽のとくに底部側の冷却
効果を高めることが可能になる。

【００３５】冷却槽の回路基板搬入口の外側上部にヒー
タを設けるようにした構成によれば、冷却槽に導入され
る直前まではんだを溶融状態に維持することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷却槽の内部構造を示す縦断面図である。

【図２】はんだ付け装置の全体の構成を示す縦断面図で
ある。

【図３】冷却槽内において冷却を行なっているときのは
んだ付け装置の縦断面図である。

【図４】冷却槽から回路基板を搬出する状態を示すはん
だ付け装置の縦断面図である。

【図５】別の実施の形態の冷却槽の縦断面図である。

【図６】さらに別の実施の形態の冷却槽の縦断面図であ
る。

【図７】さらに別の実施の形態の冷却槽の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０‥‥回路基板、１１‥‥電子部品、１５‥‥はんだ
ディップ装置、１６‥‥冷却槽、１９‥‥搬送手段、２
３‥‥基板搬入口、２４‥‥基板搬出口、２７‥‥駆動
軸、２８‥‥従動軸、２９‥‥ベルト、３０‥‥保持フ
レーム、３４‥‥冷媒供給部、３５‥‥チューブ、３６
‥‥冷媒注入口、４０‥‥冷却液循環パイプ、４２‥‥
ヒータ、４４、４５‥‥コントロールバルブ、４６‥‥
コントローラ、４７‥‥温度センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融したはんだによって部品の電極または
   リードを回路基板の接続用ランドにはんだ付けするはん
   だ付け装置において、 冷媒によって冷却雰囲気を形成する冷却槽を具備し、は
   んだ付けを行なった回路基板を前記冷却槽内に導入して
   雰囲気冷却することを特徴とするはんだ付け装置。
2. 【請求項２】前記冷却槽内における雰囲気冷却によって
   はんだの融点の近傍の冷却を行なうことを特徴とする請
   求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 【請求項３】前記雰囲気冷却を冷媒静流によって行なう
   ことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
4. 【請求項４】冷媒として空気よりも比重が大きな気体が
   用いられることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付
   け装置。
5. 【請求項５】前記冷却槽内を上方から下方に向けて回路
   基板を搬送する搬送手段を具備することを特徴とする請
   求項１に記載のはんだ付け装置。
6. 【請求項６】前記冷却槽の下部に冷却液を循環させるパ
   イプを配列したことを特徴とする請求項１に記載のはん
   だ付け装置。
7. 【請求項７】前記冷却槽の回路基板搬入口の外側上部に
   ヒータを設けるようにしたことを特徴とする請求項１に
   記載のはんだ付け装置。