WO2006082960A1

WO2006082960A1 - 噴流はんだ槽

Info

Publication number: WO2006082960A1
Application number: PCT/JP2006/301976
Authority: WO
Inventors: Mitsuo Zen; Satoshi Ozawa
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2007-08-07
Also published as: JP4941289B2; CN101112139A; PL1850646T3; EP1850646A1; CN101112139B; EP1850646B1; DE602006015776D1; JPWO2006082960A1; US8091758B2; EP1850646A4; US20100163599A1

Abstract

【課題】従来の噴流はんだ槽では、二次噴流ノズルのノズル口から噴流する溶融はんだが均一な高さにならなかったり、ノズル口から酸化物が出てプリント基板に付着したり、さらには噴流はんだ槽の構成部材が浸食されたりした。【解決手段】本発明の噴流はんだ槽は、ダクトの一端にシリンダーを置き、該シリンダーにスパイラルポンプを設置するとともに、ノズル口の横巾をダクトの横巾よりも狭くした。

Description

明細書

噴流はんだ槽

技術分野

[0001] 本発明は、溶融はんだを噴流させてプリント基板のはんだ付けを行う噴流はんだ槽に関する。

背景技術

[0002] 一般に、テレビ、ビデオのような家電製品に組み込むプリント基板は自動はんだ付け装置ではんだ付けが行われている。自動はんだ付け装置には、フラクサ一、プリヒ一ター、噴流はんだ槽、冷却機等の処理装置が設置されており、プリント基板は、搬送装置で搬送されながらフラクサ一でフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却が行われて、はんだ付けがなされる。

[0003] 自動はんだ付け装置に設置された処理装置は、全てはんだ付けの良否に係わるものであるが、特に噴流はんだ槽はこれに最も影響している。即ち噴流はんだ槽は、噴流状態によりはんだ付け不良が発生したり、酸ィ匕物がプリント基板に付着したりする。また自動はんだ付け装置の処理装置は長期間安定して使用できるものであるが、噴流はんだ槽は他の処理装置よりも耐用期間が短い。

[0004] 噴流はんだ槽には、溶融はんだを荒れた状態で噴流する一次噴流ノズルと、溶融はんだを静かな状態で噴流する二次噴流ノズルが設置されて!、る。一次噴流ノズル力噴流する溶融はんだは荒れて、るため、プリント基板のスルーホールや表面実装部品の隅部のように溶融はんだが侵入しにくい箇所に容易に侵入して未はんだをなくすものである。し力しながら溶融はんだが荒れていると、プリント基板に接触したときにはんだが隣接したはんだ付け部間に跨って付着するというブリッジや、リード先端にはんだが角状に付着するといぅッララが発生してしまう。そこで、これらブリッジゃッララが発生したプリント基板を二次噴流ノズル力噴流する静かな溶融はんだに接触させること〖こより、ブリッジソララを修正する。

[0005] 一次噴流ノズルの溶融はんだを荒らすことについては、従来より各種の方法'手段が提案され、それぞれ効果を発揮して未はんだをなくすことは或る程度解決されてヽる。一方、二次噴流ノズルは、単に静かな噴流をさせるだけであるため、特別な手段は必要とされてなく問題はないとされていた。ここで従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルにっ、て説明する。図 4は従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルの正面断面図、図 5は同一部破断斜視図、図 3は同側面断面図である。

[0006] 噴流はんだ槽 20には、一次噴流ノズル（図示せず）と二次噴流ノズル 21が設置されている。また噴流はんだ槽 20には溶融はんだ 22が入れられており、図示しない電熱ヒーターではんだの溶融を行うとともに、溶融したはんだを所定の温度に保つようになっている。二次噴流ノズル 21は、ダクト 23、インペラポンプ 24、ノズル口 25、整流板 26から構成されている。

[0007] ダクト 23は、一端に約 3Z4円弧のポンプ室 27が形成されており、該ポンプ室には噴流ポンプ 24が設置されて、る。従来の噴流ノズルで多く使用されて!、るインペラポンプは図 4、 5に示すように、多数の羽根 28 · · ·が放射状に取り付けられたものである。インペラポンプ 24の上部中央には軸 29が固定されており、該軸の上端は図示しな V、モーターと連動して!/、る。ポンプ室 27の下部には流入口 30が開口して!/、る。

[0008] またダクト 23の他端は、上方に立ち上がった係合部 31となっている。従来の噴流はんだ槽における二次噴流ノズルのダクトは、図 5に示すようにポンプ室 27の出口が狭くなつており、係合部 31に至る間が暫時巾広となっている。このようにポンプ室から係合部間のダクトの巾が暫時巾広となっているのは、インペラポンプはポンプ室の下部力流入した溶融はんだを多数の羽根で払、飛ばすものであり、ポンプ室内の圧力を高めてダクトに流出させるため、ポンプ室の出口を狭めてある。し力しながらダクト巾が狭いままであると、ノズル口に達する溶融はんだの量が少なくなること力ポンプ室から係合部間のダクトを暫時巾広くしてある。また従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルは、図 6に示すようにノズル口の横巾（W )とダクトの横巾（W )とが同一となつ

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ている。

[0009] 係合部 31にはノズル口 25が密閉状態で係合されており、該係合部には多数の穴 32 · · ·が穿設された整流板 26が張設されている。ポンプ室力も勢いよくダクト内に流出された溶融はんだは乱流となっており、そのまま二次噴流ノズルのノズル口から噴流させると、静かな噴流状態が得られなくなるため、この整流板で乱流を整流にする。乱流は整流板の多数の穴を通過するときに整流化され、ノズル口からは静かな状態で噴流されるようになる。また整流板は、乱流を整流化するば力りでなぐ溶融はんだ中に混入した酸ィ匕物の除去作用も有している。噴流はんだ槽では、ノズル口近辺の溶融はんだ液面上に酸ィ匕物が浮遊しており、ノズル口から噴流した溶融はんだが溶融はんだの液面上に落下するときに、比重の軽い酸ィ匕物を巻き込んで酸ィ匕物が溶融はんだの下方に沈む。この下方に沈んだ酸ィ匕物は、溶融はんだを勢いよく吸い込むインペラポンプに吸い込まれてダクト内に入り、それがノズルロカ溶融はんだとともに噴流してプリント基板に付着する。そこでダクト上部に整流板を設置して、整流板に酸ィ匕物を付着させ、酸ィ匕物が整流板から上方に、くのを止めるようにして、る。

[0010] ノズル口 25には、プリント基板の進入側となるところにフロントフォーマー 33が、そしてプリント基板の退出側となるところにはリャフォーマー 34が設置されている。フロントフォーマーは、ノズル口から噴流した溶融はんだを進入側に流すことにより、一次噴流ノズルで発生したブリッジゃッララを再溶融させてなくすものである。しかし、そのままプリント基板が二次噴流ノズル力退出したのでは、はんだ付け部へのはんだの付着量が少なくなつてしまうため、リャフォーマーではんだを適量付着させるようになつている。つまりリャフォーマーでは、溶融はんだがプリント基板の進行方向と同一方向でプリント基板の走行速度と略同一速度で流れているため、リャフォーマーから流れる溶融はんだに接触したプリント基板には、適量のはんだが付着する。従来の噴流はんだ槽における二次噴流ノズルは、図 6に示すようにダクトの横巾とノズル口の横巾が同一となっており、ダクト内に流入した溶融はんだ力そのまま上方に噴流されて静かな噴流状態を形成して、たものである。

[0011] 続いて従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルにおける噴流状態について説明する。図示しな!、モーターを駆動させて軸 29を回転させることによりインペラポンプ 24 が回転する。するとインペラポンプ 24の多数の羽根 28 · · ·間にあった溶融はんだは該羽根で払い飛ばされてポンプ室 27からダクト 23内に流入していく。このときインべラポンプ 24の羽根 28 · · ·間に溶融はんだがなくなるため、ポンプ室 27下部の流入口 30から溶融はんだが勢、よくポンプ室 27内に吸、込まれる。そしてダクト 23内に流入した溶融はんだは、早い流速でダクトの先端に当たって図 4の矢印で示すように流動方向を上方に変える。このとき溶融はんだは流速が早ぐし力もダクト先端に当たつて流動方向を変えたため乱流となっている。この乱流は、係合部 31に張設された整流板 26の多数の穴 32· · 'で整流化され、ノズル口 25から上方に噴流される。図示しないプリント基板は、一次噴流ノズルではんだ付けされた後、二次噴流ノズルから噴流して、る溶融はんだに接触して、一次噴流ノズルで発生したブリッジゃッララを修正するとともに、適量のはんだを付着させて二次噴流ノズル力退出する。

[0012] 従来の噴流はんだ槽に使用されていたポンプとしては、図 4、 5に示すインペラボンプが主流であつたが、かってはスパイラルポンプも提案されて、た (特許文献 1〜5) 特許文献 1：実公昭 48— 19425号公報

特許文献 2：実開昭 48— 98520号公報

特許文献 3：実開昭 50— 148327号公報

特許文献 4:実開昭 51— 3632号公報

特許文献 5：特開昭 62— 259665号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] ところで前述従来の噴流はんだ槽では、プリント基板全域にはんだが均一に付着しなかったり、プリント基板に酸化物が付着したり、さらには噴流はんだ槽を構成する部材が浸食されてしまったりすることがあった。また従来のスノィラルポンプを設置した噴流はんだ槽では、ノズル口から噴流する溶融はんだの噴流高さを充分に高くすることができな力つたため、リャフォーマーを流れる溶融はんだの速度調整ができず、適量のはんだを付着量させることが困難であった。本発明は、従来の噴流はんだ槽における問題点に鑑み発明したもので、プリント基板全域にはんだを均一に付着させることができ、し力も酸ィ匕物の付着がないば力りでなぐ噴流はんだ槽の構成部材の浸食もなぐさらにはノズル口から充分な溶融はんだを噴流させることができるという噴流はんだ槽を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明者らは、従来の噴流はんだ槽における問題点について鋭意検討を加えた結果、従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルにぉ、てプリント基板全域にはんだが均一に付着しない原因は、図 4に示すように噴流高さが不均一、即ちダクト先端部の上方となるところの高さ（H )が高ぐポンプ室に近いところの高さ（H )が低くなるため

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である。図 4の矢印で示すように、これは二次噴流ノズルにおいて、ダクト先端ではポンプ室から出た流速の早!、溶融はんだがダクト先端に勢、よく当たって流速の早!ヽまま上方に流動するため高くなり、またポンプ室に近いところでは流速の早い溶融はんだのほとんどがダクトの先端方向に流動してポンプ室に近いところで上方に流動するのが少ないため低くなると考えられる。

[0015] また従来の噴流はんだ槽でプリント基板に酸ィ匕物が付着するのは、インペラポンプが高速で回転してポンプ下部の溶融はんだを勢いよく吸い込むため、前述のように噴流後の溶融はんだに巻き込まれて下方に沈んでいた酸ィ匕物が溶融はんだとともにポンプ室に吸い込まれてしまう。そしてポンプ室に入った酸化物はダクトからノズル口に達してプリント基板に付着するようになる。従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルには、整流板が設置されており、該整流板が穴の近辺に到来した酸ィヒ物を整流板に付着させて除去するだけであるため、完全に酸ィ匕物が除去できるほどの効果はなぐかえって穴の周囲に酸ィ匕物が堆積して大きくなつてしまう。そしてこの大きくなつた酸化物が整流板力離脱すると大きなつた状態でプリント基板に付着してしまうことになる。従って噴流はんだ槽では、なるべく整流板を使わないことが望まれていた。

[0016] また従来の噴流はんだ槽で、構成部材が浸食されるのは、やはりダクト内を流れる溶融はんだが早く流れるためである。つまり噴流はんだ槽の構成部材は、はんだが付着しにくいステンレスを用いている力それでもステンレスは浸食されてしまう。ステンレスは、表面に Niや Crの強固な酸ィ匕物で覆われているため、該酸ィ匕物がノリヤーとなって溶融はんだを付着させな、ようになって、る。ステンレスが溶融はんだに浸食されるのは、酸ィ匕物がなくなって清浄な金属面が現れたときにステンレス成分の Fe や Niが溶融はんだ中の Snと合金化するからである。ステンレス成分が Snと合金化すると、合金の融点が下がるため、合金が溶融はんだ中に溶け込んでいく。そして合金化が徐々に広がるという浸食になり、ついには噴流はんだ槽の構成部材に穴が開いたり、構成部材が変形したりしてしまう。 [0017] 噴流はんだ槽において浸食、即ちステンレス表面の酸化物がなくなるのは、溶融はんだの流れが速力つたり勢いよく当たったりして、溶融はんだによりステンレス表面が擦られて酸ィ匕物がなくなるからである。そのため噴流はんだ槽で浸食の発生しやすい部分は、図 4に示すように、溶融はんだが勢いよくダクト内に流入するダクトの流入口 A、溶融はんだを払い飛ばすインペラポンプの羽根 B、溶融はんだが早く流れるダタトの狭い部分 C、早い速度で溶融はんだが衝突するダクト先端 D、溶融はんだが多数の穴を通過するときに穴が擦られる整流板 E、等である。

[0018] そこで本発明者らは、従来の噴流はんだ槽で発生する噴流高さの不均一、プリント基板への酸化物の付着、噴流はんだ槽の構成部材の浸食、等をなくすことについて鋭意研究を重ねた結果、溶融はんだがダクト内を流動するときの早い流れをなくすようにすればよいことに着目して本発明を完成させた。つまりダクト内では、溶融はんだを早く流すのではなぐダクト内にある溶融はんだに対してダクトの一端力も圧力をかけてダクト内の溶融はんだに圧力を伝播させ、その伝播による圧力でダクト他端のノズル口力溶融はんだを噴流させるようにする。

[0019] 本発明は、溶融はんだを荒れた状態で噴流する一次噴流ノズルと溶融はんだを静かに噴流する二次噴流ノズルが設置された噴流はんだ槽にお、て、二次噴流ノズルにはダクトの一端にダクトの高さよりも高さが低ぐし力も上下部に開口を有するシリンダ一がダクト一端の下部に形成されており、該シリンダー内にはスパイラルポンプが設置されているとともに、ダクトの他端上部にはダクトの横巾よりも巾の狭いノズル口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。

発明の効果

[0020] 本発明の噴流はんだ槽は、ダクトの一端に設置されたスパイラルポンプがダクト内の溶融はんだを勢、よく流すのではなぐ例えば溶融はんだで圧力を伝播させるような状態にし、溶融はんだが流れるとしても非常に遅い流速である。そのため本発明の噴流はんだ槽では、ダクトの一端の圧力がそのままダクト他端に設置されたノズル口まで伝播され、ノズル口全体に同一の圧力が力かって、ノズル口からは高低差のない溶融はんだが噴流され、プリント基板に対しても溶融はんだが均一に接触して表面被りや未はんだを発生させな、。 [0021] また本発明の噴流はんだ槽は、溶融はんだをスパイラルポンプ力噴流ノズルまで圧力伝播するようになっており、従来浸食が発生していた構成部材を強く擦ったり強く当たったりしないため、浸食が発生しない。

[0022] さらにまた本発明の噴流はんだ槽は、シリンダーへの流入口が下向きとなっており、し力もシリンダー内への溶融はんだの吸い込みも緩やかであるため、酸化物の引き込まれが全くなぐ従ってプリント基板への酸ィ匕物の付着もない。本来整流板は勢いのある流れを弱めて均一噴流にするとともに、整流板は酸ィ匕物の通過を阻止する役目も有しているものであるが、本発明の噴流はんだ槽では、前述のようにダクト内の溶融はんだの流れが遅く乱流とならないため整流化する必要がないば力りでなぐ酸化物の混入もないため整流板を設置する必要もない。整流板は、酸化物を堆積させたり、溶融はんだに浸食されてはんだの成分を変えたりするため、できる限り使用したくないものであるが、本発明では、このように問題となる整流板を全く必要としないものである。

発明を実施するための最良の形態

[0023] 本発明の噴流はんだ槽に使用するスパイラルポンプとは、従来のインペラポンプのように吸い込みと吐き出しに急速な流れを起こすようなことがなぐ溶融はんだに圧力をかけることができるものである。スパイラルポンプは、螺旋状となった羽根で溶融はんだを順次送り出すことにより溶融はんだに圧力をかけることができる。従来の噴流はんだ槽に使用されて、たスパイラルポンプは、羽根が一枚設置されたものであるため、送り出す溶融はんだの量が少な力つたり、脈流、即ちノズル口で溶融はんだが上下動したりすることがあった。スパイラルポンプの羽根の枚数を複数枚、好ましくは四枚にすると、送り出す量を多くすることができ、また円滑な流れを形成して脈流をなくす。本発明では、スパイラルポンプを上下に開口を有するシリンダー内に設置し、溶融はんだを下方から吸い込んで上方に圧力をかけるものであるため、溶融はんだが早く流動するようなことがな、。またスパイラルポンプを下方から吸、込むようにしたため、溶融はんだの上方に浮遊して、る酸ィ匕物の吸、込みも全くな、。

[0024] 本発明の噴流はんだ槽は、図 3に示すようにノズル口の横巾 W1がダクトの横巾 W2 よりも狭くなつている。このように噴流ノズルの横巾をダクトの横巾よりも狭くすることにより、ダクト内の大容量の溶融はんだの圧力がノズル内の小容量の溶融はんだに伝播するときに、ノスカルの原理で噴流ノズル内には大量の溶融はんだが流入するため、噴流ノズルからは高、噴流が得られるようになる。

[0025] 以下図面に基づいて本発明噴流はんだ槽を説明する。図 1は本発明噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズルの一部破断斜視図、図 2は同正面断面図、図 3は同側面断面図である。

[0026] 噴流はんだ槽 1には一次噴流ノズル（図示せず）と二次噴流ノズル 2が設置されてヽる。噴流はんだ槽には溶融はんだ 3が入れられており、図示しない電熱ヒーターではんだの溶融を行うとともに、溶融したはんだを所定の温度に保つようになつている。二次噴流ノズル 2は、ダクト 4、シリンダー 5、スパイラルポンプ 6、ノズル口 7から構成されている。

[0027] 噴流はんだ槽 1内には箱状のダクト 4が設置されている。ダクト 4の一端は半円筒状の圧力室 8が形成されている。圧力室 8の下部には、上下が開口となったシリンダー 5 が設置されている。シリンダー 5の開口は、下部が流入口 9、上部が加圧口 10となつている。シリンダー 5の高さは圧力室 8の高さよりも低いものであり、シリンダー 5の下部をダクト 2の底面と同一レベルに置いてあるため、シリンダー 5の上部と圧力室 8の天井間は充分にあいている。

[0028] シリンダー 5内にはスパイラルポンプ 6が設置されている。スパイラルポンプ 6には四枚の螺旋状の羽根 11 · · ·が取り付けられている。スパイラルポンプ 6の上部中央には軸 12が固定されており、該軸は圧力室 8の天井を挿通して噴流はんだ槽 1に入れられた溶融はんだ 3の液面上まで突出している。軸 12の上端は図示しないモーターと連動している。

[0029] ダクト 4の他端は細長、矩形の係合部 13が立設して、る。該係合部にはノズル口 7 が密封状態で係合されている。また本発明の噴流はんだ槽は、図 3に示すようにノズルロ 7の横巾 Wがダクト 4の横巾 Wよりも小さくなつている。ノズル口 7には、プリント

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基板の進入側となるところにフロントフォーマー 14力そしてプリント基板の退出側となるところにはリャフォーマー 15が設置されている。フロントフォーマーとリャフォーマ一の作用については前述の通りであるため説明は省略する。 [0030] 次に上記構造を有する本発明噴流はんだ槽での噴流状態について説明する。先ず図示しないモーターを駆動させて軸 12を回転させると、シリンダー 5内のスパイラルポンプ 6が回転する。スパイラルポンプが回転すると、流入口 9から溶融はんだが流入し、シリンダー内の溶融はんだが加圧口 10押し出されることにより、圧力室 8内の溶融はんだ 2に圧力がかかる。該圧力はダクト 4内の溶融はんだに伝播され、さらにノズル口 7内の溶融はんだまで伝播される。そのためノズル口 7内の溶融はんだは上方に噴流されるようになる。上方に噴流された溶融はんだは、静かな噴流状態であり、フロントフォーマー 14とリャフォーマー 15に沿って流れる。

[0031] このときダクト内はの溶融はんだは圧力を伝播する状態、即ち溶融はんだが移動するにしても流れが非常に遅い状態となっているため、溶融はんだが接触する構成部材を強く擦ったり強く当たったりすることがない。従って、本発明の噴流はんだ槽では浸食が発生しないものである。また本発明の噴流はんだ槽は、噴流ノズル近辺に浮遊していた酸ィ匕物が噴流後の溶融はんだに巻き込まれて溶融はんだ中の下方に沈んでも、加圧ポンプは下方の溶融はんだを急速に吸い込むものでないため、下方に沈んだ酸ィ匕物はダクト内に入り込むことがない。その結果、本発明の噴流はんだ槽では、はんだ付け時にプリント基板に酸ィ匕物が付着するような問題が発生しない。図面の簡単な説明

[0032] [図 1]本発明噴流はんだ槽の正面断面図

[図 2]本発明噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの一部破断斜視図

[図 3]本発明噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの側面断面図

[図 4]従来の噴流はんだ槽の正面断面図

[図 5]従来の噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの一部破断斜視図

[図 6]従来の噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの側面断面図

符号の説明

[0033] 1 噴流はんだ槽

2 二次噴流ノズル

3 溶融はんだ

4 ダクト 5 シリンダー

6 スパイラルポンプ

7 ノズノレ口

産業上の利用可能性

本発明の実施例では、溶融はんだを静かに噴流する二次噴流ノズルにっ、て説明したが、本発明は噴流する溶融はんだを荒らす一次噴流ノズルにも適応できることはいうまでもない。

Claims

請求の範囲

[1] 溶融はんだを荒れた状態で噴流する一次噴流ノズルと溶融はんだを静かに噴流する二次噴流ノズルが設置された噴流はんだ槽にお、て、二次噴流ノズルにはダクトの一端にダクトの高さよりも高さが低ぐしかも上下部に開口を有するシリンダーがダタト一端の下部に形成されており、該シリンダー内にはスノィラルポンプが設置されているとともに、ダクトの他端上部にはダクトの横巾よりも巾の狭いノズル口が設置されて、ることを特徴とする噴流はんだ槽。

[2] 前記スパイラルポンプには、螺旋状の羽根が四枚取り付けられていることを特徴とする請求項 1記載の噴流はんだ槽。