JPS63137568A

JPS63137568A - 噴流はんだ付方法及びその装置

Info

Publication number: JPS63137568A
Application number: JP28060586A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Shima; 島　利浩
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-27
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1988-06-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は回路基板に取付けられた電子部品の端子を回路
基板の下側からはんだ付する噴流はんだ付方法及びその
装置に関する。

（従来の技術）例えば各種の電気機器に組込まれているＰＣ基板等の回
路基板の上面には多数の電子部品が取付けられているが
、通常これ等の電子部品を回路基板へ取付ける場合、電
子部品の端子を回路基板に穿設された貫通孔に貫通させ
て、回路基板の下面の印刷配線に下側からはんだ付を行
なう。

このようなはんだ付作業を大量に実行するはんだ付方法
およびこの方法を利用したはんだ付装置の一つとして、
噴流はんだ付装置がある。この噴流はんだ付装置におい
ては、例えば第３図に示すように、はんだ槽１内に溶融
されたはんだ液２が収納されており、このはんだ液２は
図示しないヒータにて一定温度に加熱されている。そし
て、このはんだ槽１内には一対のノズル板３ａ、３ｂが
配設されており、各ノズル板３ａ、３ｂの先端部ははん
だ液２の液面より上方に位置している。また、ノズル板
３ａ、３ｂの各先端辺は互いに平行になっており、これ
等一対の先端辺でノズル噴出口４を形成する。

一方のノズル板３ａに形成された貫通孔には噴流ポンプ
５が取付けられており、この噴流ポンプ５が回転すると
、ノズル板３ａの上側のはんだ液２がノズル板３ａの下
側へ流入し、ノズル噴出口４から液面の上方へ噴流する
。したがって、前記ノズル板３ａ、３ｂの先端辺間の距
離がはんだ液の噴出幅となる。

また、このはんだ槽１の上方位置に図示しないコンベア
等の搬送機構が設けられており、この搬送機構にてはん
だ付すべき回路基板が、はんだ槽１の上方位置を、ノズ
ル噴射口４の配設方向と直交する方向に一定速度で搬送
される。また、搬送機構の上下位置は、搬送中の回路基
板の下面が噴流ポンプ５によって、ノズル噴出口４から
噴流中のはんだ液２の上端に所定幅で接触する程度の高
さに設定されている。

そして、電子部品を組込んだ印刷配線板がフラックス塗
布され、さらに所定温度に予備加熱された回路基板を搬
送機構にてはんだ槽１上を搬送すると、搬送途中で噴流
しているはんだ液２が下面の印刷配線に付着するので、
回路基板の上側に取付けられた各電子部品の端子は下面
の印刷配線にはんだ付される。

なお、ノズル噴出口４から噴流するはんだ液２の噴流高
さは噴流ポンプ５の回転数を変化させることによって自
由に調整できる。また、回路基板の搬送速度も自由に調
整できる。

一方、最良のはんだ付状態として考えられる項目として
は、Ａ：ボイド、穴あき等の発生確率が小さい。Ｂ：は
んだ付強さく引張り強度）が太きい。ＣＡＭ子部品の端
子が貫通する回路基板の貫通孔内まで充分にはんだが流
入している。Ｄ：はんだが充分な接触面積を有して印刷
配線及び端子に接触している。Ｄ：例えば、はんだ何時
に電子部品に熱を加え過ぎて電子部品の特性劣化を来た
していない。等の項目がある。これらの項目のなかには
、互いに反目する特性も含まれているので、全部一度に
満足されることはない。

はんだの材料を固定すると、上記Ａ−Ｅの５つの項目は
、第４図に示すように、回路基板上のはんだ付装置にお
けるはんだ温度（’Ｃ）とはんだ何時間ｔ（ｓｅｃ）に
大きく依存する。すなわち、はんだ付温度にはんだ何時
間を乗算した受熱量を最適値に設定すればよい。したが
って、実際の業務においては、斜線で示す最適領域を設
定して、その最適領域を含むはんだ温度領域およびはん
だ何時間領域を設定する。そして、はんだ温度ははんだ
槽１内のはんだ液２の温度と回路基板の予熱温度にて制
御できる。また、はんだ何時間は搬送機構における回路
基板の搬送速度とノズル噴出口４の噴出幅にて決まる。

なお、ノズル噴出口４の噴出幅はノズル噴出口４の形状
で決まるので、はんだ何時間は搬送速度で制御される。

また、ノズル噴出口４から噴流するはんだ液２の噴流高
さは、搬送機構とノズル噴出口４との間の距離が固定で
あるので、噴流ポンプ５にてほぼ一定値に制御される必
要がある。なお、搬送速度が早くななると、単位時間に
回路基板に付着するはんだ液２の量が増大するので、同
−噴流高さを維持するためには噴流ポンプの回転数を増
大する必要がある。したがって、上記各温度１回転数お
よび搬送搬送速度を、はんだ付が最良条件で行なわれる
ように調整する必要がある。

しかしながら上記のように構成された噴流はんだ付装置
においてもまだ改良すべき次のような問題がある。すな
わち、はんだ付される回路基板は使用目的によって、全
体の形状、大きざ、取付は部品点数、印刷配線のパター
ン形状、はんだ付表面状態等が大幅に変化する。したが
って、これらの要因が変化すると、噴流はんだ付装置を
同一条件で動作させたとしても、回路基板の種類によっ
てははんだ付温度およびはんだ何時間が第４図の最適領
域に入るとは限らない。したがって、各回路基板の種類
毎に前述した温度１回転数、搬送速度を設定する必要が
ある。

一方、電気機器も多品種少量生産の時代に入り、それに
伴い、回路基板も多品種少量生産になる。

したがって、はんだ付工程においても頻繁に回路基板の
種類が変更になる。回路基板の種類が変更されると、変
更に伴って、前述した温度９回転数。

搬送速度を最適条件に調整し直す必要がある。この段取
りと調整作業は多大の時間と労力とを必要とすので、装
置の稼働率が低下するのみならず、回路基板の生産性が
低下する。

また、生産性を向上させる手段としては、回路基板の搬
送速度を上昇する方法が考えられるが、第４図に示した
はんだ何時間の制約があるので、その選択範囲は制限さ
れる。

（発明が解決しようとする問題点）このように゛従来の噴流はんだ付方法およびはんだ付装
置であれば、回路基板の種類が頻繁に変更された場合に
は、変更に伴う調整作業時間が増大し、全体の稼働率が
低下する問題があった。

本発明は、ノズル噴出口の噴出面積を可変制御するとと
もに、入力された回路基板の種類毎の最適はんだ条件に
基づいて自動的に噴出面積、搬送速度１回転数を設定で
き、種類変更時の調整作業能率を大幅に向上でき、設備
の稼働率を向上できるとともに回路基板の生産性も向上
できる噴流はんだ付方法及びその装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の噴流はんだ付方法においては、ノズル噴出口の
噴出面積を可変制御する噴出面積制御手段と、回路基板
を搬送する搬送機構の搬送速度を可変制御する搬送速度
制御手段と、噴流ポンプの回転数を可変制御する回転数
制御手段とを有し、搬送中の回路基板の受熱量が一定の
許容範囲内になるように、各回路基板の種類毎に予め設
定された最適噴出面積、最適搬送速度、最適回転数から
なるはんだ付条件が入力装置を介して入力されたとき、
入力された前記各設定値を前記各制御手段へ設定するよ
うにしている。

また、本発明の噴流はんだ付ｆｉｌにおいては、ノズル
噴出口を、固定ノズル板とこの固定ノズル板に対向配置
された可動ノズル板との２枚のノズル板で形成し、可動
ノズル板を回動させることによってノズル噴出口の噴出
面積を可変制御する噴出面積制御手段と、搬送機構の搬
送速度を可変制御する搬送速度制御手段と、噴流ポンプ
の回転数を可変制御する回転数制御手段とを設け、さら
に、搬送中の回路基板の受熱層が一定の許容範囲内にな
るように、各回路基板の種類毎に予め設定された最適噴
出面積、最適搬送速度、最適回転数からなるはんだ付条
件が入力装置を介して入力されたとき、入力された前記
各設定値を前記各制御手段へ設定するはんだ付条件設定
手段を設けたものである。

〈作用〉このように構成された噴流はんだ付方法であると、はん
だ付すべき回路基板の種類が変更になった場合、新たに
変更になった回路基板における搬送中の受熱量が一定の
許容範囲内になるように、各回路基板の種類毎に予め設
定された最適噴出面積、最適搬送速度、最適回転数から
なるはんだ付条件を例えばフロッピーディスクドライブ
装置等の入力装置を介して入力すると、入力された前記
各設定値が噴出面積、搬送速度２回転数の各制御手段へ
設定される。したがって、噴流はんだ付装置はその回路
基板に最適のはんだ条件で動作する。

また、上記のように構成された噴流はんだ付装置であれ
ば、前述した作用に加えて、ノズル噴出口を、固定ノズ
ル板とこの固定ノズル板に対向配置された可動ノズル板
との２枚のノズル板で形成し、可動ノズル板を回動させ
ることによってノズル噴出口の噴出面積を可変制御でき
る構成としているので、簡単な構成で、最適はんだ条件
を簡単に設定できるとともに生産性を向上できる。

（実施例）以下本発明の一実施例に係わる噴流はんだ付方法および
この方法を用いた噴流はんだ付装置を説明する。

第１図は実施例の噴流はんだ付装置を示す断面模式図で
ある。図中１１ははんだ槽であり、このはんだ槽１１内
に溶融されたはんだ液１２が収納されている。はんだ液
１２はヒータ１３にて一定温度に加熱されている。はん
だ液１２の温度は温度センサ１４にて検出される。また
、はんだ槽１１内にはノズル噴出口１５を形成する固定
ノズル板１６ａおよび可動ノズル板１６ｂが配設されて
いる。各ノズル板１６ａ、１６ｂのノズル噴出口１５を
形成する先端部ははんだ液１２の液面より上方に位置し
ている。また、ノズル板１６ａ。

１６ｂの各先端部は互いに平行になっている。そして、
各先端部間の距ｌｉｄが噴出幅となる。従って、ノズル
噴出口１５の噴出面積は上記噴出幅ｄに対応して変化す
る。

固定ノズル板１６ａの一方端ははんだ槽１１の側壁に固
定されており、水平部分に形成された貫通孔には噴流ポ
ンプ１７が取付けられている。この噴流ポンプ１７は直
流モータ１８にて回転駆動される。また、可動ノズル１
６ｔ）の他端は支持機構１９を介してはんだ槽１１の底
壁に回動自在に取付けられている。さらに、可動ノズル
板１６ｂの中途位置はリンク機構２０ａ、２０ｂ、２０
ｃを介してはんだ漕１１の側壁に連結されている。

リンク機構２Ｏｂ内にはねじ棒２１が螺合されており、
このねじ棒２１は図示しないフレームに固定されたパル
スモータ２２にて回転される。したがって、パルスモー
タ２２を回転させると、可動ノズル板１６ｂが回動し、
ノズル噴出口１５の噴出幅ｄが変化する。

なお、ノズル噴出口２０内の固定ノズル板１６ａにはん
だ液１２Ｃの噴出流の圧力を検出する圧力センサ２３が
取付けられている。この圧力センサ２３は、たとえノズ
ル噴出口１５の噴出幅ｄが変化しても、圧力センサ２３
にて検出される圧力値が一定値になるように、すなわち
はんだ液１２の噴流高さがほぼ一定値になるように噴流
ポンプ１７の回転数を制御する機能を有する。

また、このはんだ槽１１の上方位置にコンベア等の搬送
機構２４が所定のビールバック角度θを有して架設され
ており、搬送機１Ｍ２４は直流モータ２５で駆動される
。そして、この搬送機構２４にてはんだ付すべき回路基
板２６がはんだ槽１１の上方位置を、ノズル噴出口１５
の配設方向と直交する方向に一定速度で搬送される。ま
た、搬送機構２４の上下位置は、搬送中の回路基板２６
の下面が噴流ポンプ１７によって、ノズル噴出口１５か
ら噴流中のはんだ液１２の上端に所定幅で接触する程度
の高さに設定されている。

第２図は噴流はんだ付装置の概略構成を示すブロック図
である。各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置
）３１は、パスライン３２を介して、制御プログラムを
記憶するＲＯＭ３３．入力された各種はんだ条件を一時
記憶するＲＡＭ３４゜各種モータやヒータへ駆動信号を
出力する出力ボート３５．温度センサ１４や圧力センサ
２３からの検出信号が入力される入力ボート３６．フロ
ンビーディスクドライブ装置等の外部入力装置３７との
間でデータの授受を行なうインターフェース（１／Ｆ）
３８等を制御する。

前記出力ボート３５には、それぞれＤ／Ａ変換器３９ａ
、３９ｂおよびモータ駆動回路４０ａ。

４０ｂを介して各直流モータ２５．１８が接続されてい
る。各直流モータ２５．１８の回転数く回転速度）はタ
コジェネレータ４１ａ、４１１）にて検出され、それぞ
れモータ駆動回路４０ａ。

４０ｂへ帰還される。また、出力ボート３５には位置制
御回路４２およびモータ駆動回路４３を介して前記パル
スモータ２２が接続されている。このパルスモータ２２
の回転角度位置（回転数）はレゾルバ４４にてデジタル
的に検出され、検出値は位置制御回路４２へ帰還される
。さらに、出力ボート３５にはヒータ制御回路４５を介
して前記ヒータ１３が接続されている。

このように構成された噴流はんだ付装置において、予め
回路基板２６の種類毎にはんだ何時における受熱量が各
種類に亘って予め理想とする一定値になるように、実験
によってその回路基板２６における最良はんだ条件を求
めておく。すなわち、各回路基板２６毎に、はんだ液１
２の最適温度。

噴流ポンプ１７の最適回転数、搬送薇構２４の最適搬送
速度、ノズル噴出口１５の最適噴出幅ｄ（最適噴出面積
）を求めておく。なお、回転数。

搬送速度、噴出幅ｄはそれぞれ各モータ１８゜２５．２
２の回転数および回転角度位置に変換された状態で求め
る。そして、求められた各回路基板２６の種類毎のはん
だ付条件データは外部入力装置３７としてのフロッピー
ディスクドライブ装置にてフロッピーディスクに記録し
ておく。

以上の準備作業が終了した時点で、この噴流はんだ付装
置を稼働する。そして、はんだ付すべき回路基板２６の
種類が変更になると、回路基板２６の種類番号等を入力
操作する。すると変更後の回路基板２６の種類に該当す
る前述の各はんだ付条件をフロッピーディスクドライブ
装置を介してフロッピーディスク内から読出す。そして
、出力ボート３５を介して、Ｄ／Ａ変換器３９ａ。

３９ｂ１位置制御回路４２．ヒータ制御回路４５へ出力
する。すると、モータ駆動回路４０ａ。

４０ｂ、４３．ヒータ制御回路４５が作動して、搬送速
度１回転数、噴出幅ｄ、はんだ液温度を最適値に設定す
る。しかして、回路基板２６は最適条件ではんだ付され
る。

このように、はんだ付すべき回路基板２６の種類が変更
されると、種類番号の入力操作を行なうのみで、変更後
の回路基板２６に対する最良のはんだ付条件が自動的に
設定される。したがって、種類変更に伴うはんだ付条件
の変更、１１整作業の作業能率を大幅に短縮できる。そ
の結果、たとえ回路基板２６の生産方式が多品種少量生
産に移行したとしても、噴流はんだ付装置の可動率を充
分高い値に維持することが可能である。また、結果的に
回路基板の生産性を向上できる。

また、本発明の噴流式はんだ付装置においては、ノズル
噴出口１５の噴出幅ｄをパルスモータ２２にて任意の値
に可変制御可能としている。この噴出幅ｄはモータ搬送
機構２４による搬送速度とともに第４図におけるはんだ
何時間を決定する。したがって、生産性を上昇する目的
で、はんだ何時間を変化させずに回路基板２６の搬送速
度を増加させるためには噴出幅ｄを広くすればよい。そ
の結果、各回路基板２６における最適はんだ付条件の設
定に際して選択できるファクターが増加することになり
、生産性を考慮したより適確なはんだ付条件を設定でき
る。したがって、前述した生産性向上の効果をさらに向
上できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、ノズル噴出口の噴
出面積を可変制御するととも入力された回路基板の種類
毎に最適はんだ条件に基づいて自動的に噴出幅、搬送速
度２回転数を設定できるようにしている。したがって、
回路基板の種類変更時の調整作業能率を大幅に向上でき
、はんだ付装置の稼働率を向上できると共に、回路基板
の生産性も向上できる噴流はんだ付方法及びその装置が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる噴流はんだ付ｖｉｍ
の概略構成を示す断面模式図、第２図は同実施例を示す
ブロック構成図、第３図は従来の噴流はんだ付装置の要
部を示す斜視図、第４図ははんだ付条件を設定するため
の特性図である。１１・・・はんだ槽、１２・・・はんだ液、１３・・・
ヒータ、１４・・・温度センサ、１５・・・ノズル噴出
口、１６ａ・・・固定ノズル板、１６ｂ・・・可動ノズ
ル板、１７・・・噴流ポンプ、１８．２５・・・直流モ
ータ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃｍ・・リンク機構、２２
　・・・パルスモータ、２４・・・搬送機構、２６・・
・回路基板、３１・・・ＣＰＵ、３５・・・出力ボート
、３７・・・外部入力装置。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦菓４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融されたはんだ液を収納するはんだ槽内の液面
近傍に上向きに配設されたノズル噴出口から、はんだ槽
内に配設された噴流ポンプにてはんだ液を液面の上方へ
噴流させ、液面の上方位置を搬送機構にて搬送されてい
る回路基板の下面に前記はんだ液を付着させることによ
って、前記回路基板の各電子部品をはんだ付する噴流は
んだ付方法において、前記ノズル噴出口の噴出面積を可
変制御する噴出面積制御手段と、前記搬送機構の搬送速
度を可変制御する搬送速度制御手段と、前記噴流ポンプ
の回転数を可変制御する回転数制御手段とを有し、搬送
中の回路基板の受熱量が一定の許容範囲内になるように
、各回路基板の種類毎に予め設定された最適噴出面積、
最適搬送速度、最適回転数からなるはんだ付条件が入力
装置を介して入力されたとき、入力された前記各設定値
を前記各制御手段へ設定することを特徴とする噴流はん
だ付方法。
（２）溶融されたはんだ液を収納するはんだ槽内の液面
近傍に上向きに配設されたノズル噴出口から、はんだ槽
内に配設された噴流ポンプにてはんだ液を液面の上方へ
噴流させ、液面の上方位置を搬送機構にて搬送されてい
る回路基板の下面に前記はんだ液を付着させることによ
って、前記回路基板の各電子部品をはんだ付する噴流は
んだ付装置において、前記ノズル噴出口の一方を形成す
る固定ノズル板と、この固定ノズル板に対向配置された
前記ノズル噴出口の他方を形成する可動ノズル板と、こ
の可動ノズル板を回動させることによって、前記ノズル
噴出口の噴出面積を可変制御する噴出面積制御手段と、
前記搬送機構の搬送速度を可変制御する搬送速度制御手
段と、前記噴流ポンプの回転数を可変制御する回転数制
御手段と、搬送中の回路基板の受熱量が一定の許容範囲
内になるように、各回路基板の種類毎に予め設定された
最適噴出面積、最適搬送速度、最適回転数からなるはん
だ付条件が入力装置を介して入力されたとき、入力され
た前記各設定値を前記各制御手段へ設定するはんだ付条
件設定手段とを備えたことを特徴とする噴流はんだ付装
置。