JPH11354915A - プリント基板のはんだ付け方法および噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】噴流口に両端がバネで取り付けられた従来のバ
ネ遊動式噴流ノズルは、荒れた波を大きくして未はんだ
をなくそうとすると、溶融はんだがプリント基板の表面
に付着するという「はんだ被り」を起こし、また近時の
微小なチップ部品に対しては未はんだ解消に完全でなか
った。 【解決手段】噴流口から噴流する溶融はんだを進入側ノ
ズル板と退出側ノズル板でそれぞれ頂部を形成し、二箇
所の荒れた頂部でチップ部品の隅部に存在していたフラ
ックス・フュームを除去する。また噴流口に設置する遊
動体を進入側ノズル板を狭く、退出側ノズル板を広くす
るように設置し、遊動体の上部を両ノズル板の上部と略
同一高さにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板、特
に微小なチップ部品搭載のプリント基板を溶融はんだで
はんだ付けするに適した方法および噴流はんだ槽に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時の電子機器は、軽薄短小の傾向から
非常に小型化されてきており、それに使用する電子部品
も小型となってきている。この小型の電子部品はチップ
部品と呼ばれており、チップ部品をプリント基板に実装
するには一般にソルダペーストではんだ付けすることに
より行っている。このソルダペーストとは、粉末はんだ
とクリーム状のフラックスを混練して作製したものであ
るが、粉末はんだの製造やフラックスとの混練作業に多
大な手間がかかるため、材料費が非常に高価となってい
る。従って、テレビ、ビデオ、ラジカセのように比較的
安価な家電製品のプリント基板にチップ部品を実装する
場合、ソルダペーストを用いてはんだ付けしていたので
は価格が高騰となってしまう。そこで家電製品のプリン
ト基板にチップ部品を実装する場合は材料費が安価で、
しかも大量生産が可能な浸漬はんだ付け法で行ってい
る。

【０００３】浸漬はんだ付け法とは、プリント基板をフ
ラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、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はんだ付け
する方法である。

【０００４】ここで自動はんだ付け装置によるプリント
基板のはんだ付けについて簡単に説明する。

【０００５】自動はんだ付け装置では、プリント基板を
自動はんだ付け装置の搬送装置で搬送しながらフラクサ
ーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流は
んだ槽で溶融はんだの付着、冷却機でプリント基板に付
着した溶融はんだの冷却を行うようになっている。

【０００６】自動はんだ付け装置の噴流はんだ槽には、
荒れた波を噴流する一次噴流ノズルと穏やかな波を噴流
する二次噴流ノズルが設置されている。一次噴流ノズル
では荒れた波で溶融はんだが侵入しにくい箇所に溶融は
んだを侵入させて未はんだをなくすものであり、二次噴
流ノズルの穏やかな波は一次噴流ノズルの荒れた波で発
生したブリッジやツララ等を修正するものである。

【０００７】ところでチップ部品をプリント基板のはん
だ付け面に搭載して浸漬法ではんだ付けした場合、チッ
プ部品が直方体であるため、プリント基板のはんだ付け
部であるパターンとチップ部品の電極部が直角の隅部と
なってしまう。プリント基板のはんだ付け部がこのよう
に隅部となったプリント基板を噴流はんだ槽ではんだ付
けすると、噴流口から噴流する溶融はんだが隅部に存在
するフラックス・フュームを除去できず未はんだとなっ
てしまうことがあった。そのためチップ部品を搭載した
プリント基板のはんだ付けでは、荒れた波を作る噴流ノ
ズルが必ず必要なものである。

【０００８】従来より、荒れた波を作る噴流ノズルは多
数提案されていた。荒れた波を作る例としては、噴流口
内で外部からの動力により揺動体を回転させたり往復動
させたりするもの（特公昭６２−４６２７０号、特公平
５−８５２６２号）、噴流口内に多孔板を設置したもの
（特公昭６３−１５０６３６号）、噴流口内に遊動体を
設置し、この両端を引っ張りバネで保持したもの（特公
平１−５９０７３号）等がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これら荒れた波を作る
噴流はんだ槽は、チップ部品を搭載したプリント基板に
対して未はんだの解消に効果はあるものの別の問題を生
じることがあった。例えば外部から動力で遊動体を動か
して荒れた波を作るノズルは、モーターを熱いはんだ槽
近くに設置するため、モーターの寿命が短くなったり、
はんだ槽の温度変化によりモーターの回転数が変化して
噴流状態が変わってしまったりすることがあった。

【００１０】また噴流口に多孔板を設置した噴流はんだ
槽では、多孔板の穴にはんだの酸化物が付着しやすく、
長時間使用している間に穴の大きさが変わるため、やは
り噴流状態も変わってしまうことがあった。

【００１１】噴流口内に設置した遊動体をバネで保持し
た噴流ノズル（以下、バネ遊動式噴流ノズルという）
は、遊動体が常に噴流するはんだで動かされているた
め、遊動体に酸化物が付着しにくく、しかも外部からの
動力を必要としないためモーターの回転数の変化による
噴流状態の変化が起こらないないという他の噴流はんだ
槽にない優れた特長を有している。

【００１２】しかしながら、従来のバネ遊動式噴流はん
だ槽は、微小なチップ部品に対しては隅部へのはんだの
侵入が充分ではなく、近時のようにチップ部品が高密度
に実装されたプリント基板では未はんだを発生させるこ
とが稀にあり、また荒れた波を強くして未はんだをなく
そうとすると、プリント基板の表面に溶融はんだが付着
してしまうという所謂「はんだ被り」が生じてしまうこ
とがあった。

【００１３】本発明はバネ遊動式噴流ノズルにおいて、
従来のものよりもチップ部品隅部への溶融はんだの侵入
がしやすく、高密度実装のプリント基板でも完全に未は
んだをなくすことができ、しかもはんだ被りのないとい
うはんだ付け方法および噴流はんだ槽を提供することに
ある。

【００１４】従来のバネ遊動式噴流ノズルは、図４に示
すように、噴流口２の略中央位置、即ちプリント基板の
搬送方向（一点鎖線の矢印）手前にある進入側ノズル板
３ａと遊動体６の間隔Ｚ、および搬送方向前方にある退
出側ノズル板３ｂと遊動体６の間隔Ｚとがほとんど同じ
間隔であった。このように遊動体を噴流口の中央に設置
したのは、噴流口から噴流する溶融はんだの頂部をほぼ
水平状態にして、噴流口から噴流する荒れた波をプリン
ト基板全体に均一に接触させようとするためである。

【００１５】また従来のバネ式遊動体ノズルにおける遊
動体の浸漬位置、つまり進入側ノズル板３ａ、退出側ノ
ズル板３ｂの上部から遊動体上部までの深さＤがこれら
両ノズル板上部よりも、かなり下方、実際には深さＤが
４〜５mm下方の位置となっていた。遊動体をノズル板上
部から４〜５mm浸漬した位置に設置したのは、遊動体を
深い位置に設置すると噴流口から噴流する溶融はんだの
荒れた波が水平となり、プリント基板に均一に接触でき
ると思われていたからである。

【００１６】ところが、従来の噴流口の略中央位置に遊
動体を設置したバネ遊動式噴流ノズルでは、荒れた波が
少しでも大きくなると、プリント基板の表面にはんだ被
りが起こってしまい、不必要な箇所にはんだが付着して
電子機器の不良の原因となることがあった。

【００１７】また遊動体を噴流口の内部に４〜５mm浸漬
した従来のバネ遊動式噴流ノズルでは、チップ部品のは
んだ付け部に未はんだを発生させることがあった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者が、従来のバネ
遊動式噴流ノズルにおいて、プリント基板の表面にはん
だ被りを起こす原因について鋭意研究を重ねた結果、自
動はんだ付け装置では、プリント基板を搬送装置で上方
に少し傾斜（α：約５度）させて搬送することから、従
来のバネ遊動式噴流ノズルのように噴流部分がほぼ水平
であると、噴流部分全体にプリント基板を接触させるた
めには、進入側ノズル板近傍で噴流する溶融はんだに深
く浸漬しなければならず、このときに進入側ノズル板近
傍で噴流する溶融はんだがプリント基板の表面に被って
しまうものであった。

【００１９】また遊動体を噴流口の内部に４〜５mm浸漬
させた従来のバネ遊動式噴流ノズルでは、噴流する上部
が凹凸のある荒れた状態となるが、凹凸部の頂部がほぼ
水平となるため、進入側ノズル板近傍で噴流している荒
れた波でチップ部品の隅部に存在するフラックス・フュ
ームが除去されかかっても、プリント基板は長時間溶融
はんだに接触し続けるため、一度除去されかかったフラ
ックス・フュームが溶融はんだに邪魔されて、そこに留
まり未はんだとなってしまうものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、バネ
遊動式噴流ノズルにおいて、進入側ノズル板近傍で噴流
する溶融はんだの高さと退出側ノズル板近傍で噴流する
溶融はんだの高さを傾斜搬送されるプリント基板に合わ
せることができれば、プリント基板表面への被りもなく
なり、またプリント基板が荒れた波に接触したときにフ
ラックス・フュームが抜け出る空間ができればフラック
ス・フュームも抜けやすくなることに着目して本発明を
完成させた。

【００２１】本発明の第１発明は、プリント基板を一次
噴流ノズルの荒れた噴流波で一次はんだ付けを行った
後、二次噴流ノズルの穏やかな噴流波で再度はんだ付け
を行うはんだ付け方法において、一次噴流ノズルでは進
入側ノズル板近傍と退出側ノズル近傍に噴流波の頂部を
形成するとともに、退出側ノズル板近傍の噴流波の頂部
を進入側ノズル板近傍頂部よりも高くしてこれらの頂部
にプリント基板を接触させることを特徴とするプリント
基板のはんだ付け方法である。

【００２２】本発明の第２発明は、一次噴流ノズルの噴
流口が進入側ノズル板と退出側ノズル板で形成され、該
噴流口内には長手方向にわたって棒状の遊動体が設置さ
れていて、しかも該遊動体の両端がバネで保持されてい
る噴流はんだ槽において、前記退出側ノズル板と遊動体
の間隔が進入側ノズル板と遊動体の間隔よりも広くなっ
ていることを特徴とする噴流はんだ槽である。

【００２３】本発明の第３発明は、一次噴流ノズルの噴
流口が進入側ノズル板と退出側ノズル板で形成され、該
噴流口内には長手方向にわたって棒状の遊動体が設置さ
れていて、しかも該遊動体の両端がバネで保持されてい
る噴流はんだ槽において、前記退出側ノズル板と遊動体
の間隔が進入側ノズル板と遊動体の間隔よりも広くなっ
ているとともに、遊動体の上部が進入側ノズル板と退出
側ノズル板を架橋した線よりも１mm上方から２mm下方の
間に位置していることを特徴とする噴流はんだ槽であ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明では、進入側ノズル板近傍
で噴流する溶融はんだ（以下、進入側噴流はんだとい
う）に頂部を形成し、また退出側ノズル板近傍で噴流す
る溶融はんだ（以下、退出側噴流はんだという）に頂部
を形成し、進入側噴流はんだの頂部と退出側噴流はんだ
の頂部を結んだ線をプリント基板の傾斜搬送角度に合わ
せるようにする。このように進入側噴流はんだの頂部と
退出側噴流はんだの頂部を結んだ線が搬送角度に合って
いると、プリント基板には決してはんだ被り起こすこと
がない。

【００２５】退出側噴流はんだの頂部を進入側噴流はん
だの頂部よりも高くする手段としては遊動体を進入側ノ
ズル板に近付ける。つまり進入側ノズル板と遊動体の間
隔を狭め、退出側ノズル板と遊動体の間隔を、それより
も広くするものである。このように遊動体の両側の間隔
を異にすると、間隔の広い方からの流出量が間隔の狭い
方からの流出量よりも多くなることから、間隔の広い方
から噴流する溶融はんだの高さも高くなる。

【００２６】また本発明の噴流はんだ槽では、遊動体の
上部をノズル板の上部と略同一、詳細には遊動体の上部
をノズル板上部よりも１mm高い位置からノズル板上部よ
りも２mm低い位置に設置する。噴流口内で遊動体の上部
の位置をノズル板上部から＋１mm〜−２mmの間に置く
と、遊動体上の溶融はんだが少なくなるため、溶融はん
だを噴流口から噴流させたときに遊動体上部では溶融は
んだが高く噴流しなくなり、進入側噴流はんだが山、遊
動体上部が谷、そして退出側噴流はんだが山という状態
になる。このように噴流口から噴流する溶融はんだが
「山・谷・山」となる噴流はんだでプリント基板のはん
だ付けを行うと、先ず進入側噴流はんだの部分でチップ
部品の隅部に溶融はんだが侵入しようとし、その直後に
谷の部分に移動するため、ここでフラックス・フューム
が容易に抜けて溶融はんだがチップ部品の隅部に侵入す
る。また進入側噴流はんだで充分に溶融はんだが侵入し
なかった部分には次の山のところ、つまり退出側噴流は
んだのところで侵入するため、未はんだのないはんだ付
けができるものとなる。

【００２７】

【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図１
は本発明実施例の斜視図、図２は同要部拡大斜視図、図
３は本発明噴流はんだ槽における噴流状態を説明する側
面断面図である。

【００２８】バネ遊動式噴流ノズル１は、噴流口２が一
対のノズル板３ａ、３ｂと側板４、４から形成されてい
る。側板４、４はノズル板３ａ、３ｂよりも高さが高く
なっている。これは噴流口から噴流した溶融はんだをノ
ズル板の方から流出させるためである。

【００２９】噴流はんだ槽には、図示しないポンプとモ
ーターが設置され、ポンプの稼働により溶融はんだが下
方から送られて、噴流口から噴流するようになってい
る。側板４、４には穴５、５が穿設されており、該穴を
通して遊動体６が設置されている。穴５、５は遊動体６
の直径よりも大径となっており、遊動体の自由な遊動を
妨げない大きさとなっている。一対のノズル板３ａ、３
ｂ間で形成される噴流口２の幅は５〜７mmが適当であ
り、該噴流口内に設置する遊動体の直径は１．５〜３mm
が適当である。

【００３０】遊動体６の両端にはバネ７、７が設置され
ている。実施例のバネは複数箇所で屈曲した波状の板バ
ネであり、屈曲方向は縦方となっている。該板バネは、
一端が遊動体６の端部に固定され、他端がホルダー８、
８に固定されている。ホルダー８、８は図示しないはん
だ槽本体に固定されている。板バネ７は立設した状態、
即ち板バネは溶融はんだの噴流方向と平行した状態に設
置されている。従って、板バネは横方には振れるが縦方
には全く振れない。

【００３１】遊動体６は、図３に示すように噴流口２内
において、図示しないプリント基板は一点鎖線の矢印の
ように傾斜角度αをもって搬送され、進入側ノズル板３
ａと遊動体６の間隔Ｘは、退出側のノズル板３ｂと遊動
体６の間隔Ｙよりも狭くなっている。つまり間隔Ｘと間
隔Ｙの関係はＸ＜Ｙとなっている。このように遊動体の
両側の間隔をＸ＜Ｙにすると、噴流口から噴流する溶融
はんだは進入側よりも退出側が高く噴流するようにな
る。つまり、プリント基板は少し上方に傾斜した状態
（約５度）で搬送されるため、溶融はんだの噴流高さを
進入側よりも退出側の方を高くしておくと、プリント基
板は表面の被りがなくなり、噴流する溶融はんだに均一
に接触することができるようになる。しかしながら、遊
動体が退出側方向に大きく遊動すると、波が安定しなく
なるため、退出側ノズル板３ｂの略中央には遊動体の大
きな遊動を拘束する拘束片９が設置されている。

【００３２】次に上記噴流はんだ槽における溶融はんだ
の噴流状態について説明する。図示しないポンプを稼働
させると、図３に示すように溶融はんだ１０は下方から
送られて、噴流口２から噴流し、一対のノズル板３ａ、
３ｂから流出する。このとき下方から流動してくる溶融
はんだ中に遊動体６が設置されているため、遊動体の後
部（図中上部）の流れに所謂カルマンの渦流が発生し、
流れが乱されるとともに、勢いのある溶融はんだの流れ
により遊動体が揺らされようとする。しかしながら、遊
動体は両端が立設した板バネ７、７で保持されているた
め遊動体も遊動し、該遊動体の遊動にともなって噴流口
２から噴流する溶融はんだ１０は、遊動体の遊動により
荒れた波となる。このとき噴流口２から噴流する溶融は
んだは、進入側が狭く退出側が広くなっているため、進
入側よりも退出側の方が高く噴流し、上方に傾斜して搬
送されるプリント基板は進入側と退出側で均一に接触す
るようになる。このとき進入側でチップ部品の隅部に侵
入しようとした溶融はんだはフラックス・フュームが抜
けきれないが、その後の谷となる空間部でフラックス・
フュームが完全に抜けるようになる。退出側でも同様の
現象が起こりプリント基板は未はんだのないはんだ付け
が行われる。

【００３３】本発明の噴流はんだ槽でチップ部品が大量
に搭載されたプリント基板のはんだ付けを行ったとこ
ろ、未はんだは皆無であったが、従来のバネ式噴流はん
だ槽で同じプリント基板のはんだ付けを行ったところ、
未はんだが発生していた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリント基板の表面へのはんだの被りをなくすことがで
きるにもかかわらず、荒れた波に均一に接触させること
ができ、しかも荒れた波を山・谷・山のように頂部を二
箇所にしたことから、一度では侵入できなかったチップ
部品の隅部に二度の荒れた波の侵入する機会を与えるこ
とができるため、未はんだの発生が皆無となるという信
頼性に優れたはんだ付けが行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の噴流はんだ槽の斜視図

【図２】同要部拡大斜視図

【図３】本発明噴流はんだ槽における噴流状態を説明す
る側面断面図

【図４】従来の噴流はんだ槽における噴流状態を説明す
る側面断面図

【符号の説明】

１ バネ噴流式ノズル ２ 噴流口 ３ａ 進入側ノズル板 ３ｂ 退出側ノズル板 ４ 側板 ５ 穴 ６ 遊動体 ７ 板バネ ８ ホルダー ９ 拘束片 １０ 溶融はんだ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板を一次噴流ノズルの荒れた
   噴流波で一次はんだ付けを行った後、二次噴流ノズルの
   穏やかな噴流波で再度はんだ付けを行うはんだ付け方法
   において、一次噴流ノズルでは進入側ノズル板近傍と退
   出側ノズル近傍に噴流波の頂部を形成するとともに、退
   出側ノズル板近傍の噴流波の頂部を進入側ノズル板近傍
   頂部よりも高くしてこれらの頂部にプリント基板を接触
   させることを特徴とするプリント基板のはんだ付け方
   法。
2. 【請求項２】 一次噴流ノズルの噴流口が進入側ノズル
   板と退出側ノズル板で形成され、該噴流口内には長手方
   向にわたって棒状の遊動体が設置されていて、しかも該
   遊動体の両端がバネで保持されている噴流はんだ槽にお
   いて、前記退出側ノズル板と遊動体の間隔が進入側ノズ
   ル板と遊動体の間隔よりも広くなっていることを特徴と
   する噴流はんだ槽。
3. 【請求項３】 一次噴流ノズルの噴流口が進入側ノズル
   板と退出側ノズル板で形成され、該噴流口内には長手方
   向にわたって棒状の遊動体が設置されていて、しかも該
   遊動体の両端がバネで保持されている噴流はんだ槽にお
   いて、前記退出側ノズル板と遊動体の間隔が進入側ノズ
   ル板と遊動体の間隔よりも広くなっているとともに、遊
   動体の上部が進入側ノズル板と退出側ノズル板を架橋し
   た線よりも１mm上方から２mm下方の間に位置しているこ
   とを特徴とする噴流はんだ槽。