JP3628490B2 - はんだ付け装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板等の被はんだ付け配線板をフローはんだ付けするはんだ付け装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のとおり、リード線付きの電子部品等において、リード線をプリント配線板のランドにはんだ付けするには、一般的にフローはんだ付け方法が用いられている。その際、ランドとリード線との間に形成されるはんだのフィレット形状により、はんだ付け状態の優劣が判断される。
【0003】
図6は、フローはんだ付けを行う際のフィレットの形成を説明する図で、図6(a)は形成要因を説明する側面図、図6(b)および図6(c)はフィレットの形成を説明する側断面図である。
【0004】
これらの図において、1はプリント配線板、2はランド、3は電子部品、4は前記電子部品3のリード線、5は搬送コンベア、6は前記プリント配線板1の搬入側、7は搬出側、11は溶融はんだ、12は噴流波、13はピールバックポイント、14はフィレット、Aは前記プリント配線板1の搬送方向、VF ,VR は前記溶融はんだ11の離間流速である。
【0005】
温度サイクルによるストレスや振動によるストレスに耐え、長期間に渡って機械的接続と電気的接続とを確実に保持する必要から、図6(b),(c)に示すフィレット14の形状ははんだが肉厚である方が良いとされている。すなわち、図6(c)のフィレット14の形状よりも図6(b)のフィレット14の形状の方がはんだ付着量が多く、良好であるとされている。特に、製造物責任法施行後はこのフィレット14の形状の改善が重要な要因として考慮されるようになっている。
【0006】
フローはんだ付け装置の典型的な一例としては、特開平8−288634号公報の技術がある。このはんだ付け装置の技術は、噴流波の高さが低くても十分な接触時間を確保して良好なはんだ付けを行うことができるもので、さらに、ピールバックポイントにおける距離間角度や該ピールバックポイントにおける溶融はんだの離間流速を調節して、ブリッジ現象やつらら現象を解消しつつ肉厚のフィレット形成が行い得るものである。
【0007】
特開平8−288634号公報の技術の要点は、ノズル部とトレイ部との間に堰板を設け、この堰板の高さを調節できるように構成したところにある。これにより、堰板の高さを調節することで噴流波の傾きをプリント配線板の搬送仰角に整合させることができるようになるとともに、トレイ部に設けられた案内板、すなわち越流堰と前記堰板との間の相対高さを調節することで、ピールバックポイントにおける溶融はんだの離間角度と離間流速とを調節することが可能となっている。
【0008】
もちろん、ノズルに溶融はんだを供給するポンプの送出流量を調節することで、該ピールバックポイントにおける溶融はんだの離間流速を調節することも可能であり、前記の相対高さの調節とポンプの送出流量とを併せて調節することで、ピールバックポイントにおける目的とする離間角度と離間流速とを設定することが可能となっている。
【0009】
一方、図6(b),(c)に示すようにフィレット14の形成に際してその形状を規定する主要因は、図6(a)に示されるピールバックポイント13における溶融はんだ11の離間角度θ1 や該ピールバックポイント13における離間流速VF である。そして、さらにそれを2次的に規定しているのがプリント配線板1の搬送仰角θ11やその搬送速度VC 等である。結論的には、プリント配線板1のランド2に対して垂直方向に作用する力FV と、ランド2に対し平行方向に作用する力FC であり、力FV は重力と溶融はんだ11の離間方向、すなわち離間角度θ1 と離間流速VF に規定されている。
【0010】
力FV はフィレット14の肉厚を厚くする作用があり、力FC はフィレット14の肉厚を薄くする作用がある。そのため、現実のはんだ付け作業においては、プリント配線板1のパターン設計状態や実装状態等に合わせて力FV と力FC の適切な割合を求めている。すなわち、フィレット14の形成の主要因である離間角度θ1 と離間流速VF を決めている。
【0011】
なお、ピールバックポイント13における離間角度θ1 が大きく、ピールバックポイント13の移動が殆どない場合においては、力FV を大きくすることによってはんだ付着量を増加させつつもはんだブリッジを解消することができるようになる。すなわち、力FV の一層の増加によりブリッジしたはんだを引き落とすことができるようになるからである。
【0012】
ちなみに、力FC はプリント配線板1の搬送速度VC と離間角度θ1 および搬送仰角θ11に規定され、搬送仰角θ11を大きくするか、あるいは離間角度θ1 を小さくしてかつ離間流速VF と搬送速度VC とを近接させることで大きくなる。すなわち、後者の状態ではピールバックポイント13が搬送方向Aに引き延ばされて移動し、その後、ピールバックポイント13が急速に搬送方向Aとは逆方向へ復帰する現象を生じ、その際に大きな力FC を生ずるのである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報の技術で力FV を規定する主要因は、ノズル(図6では図示省略)から噴出して噴流波12を形成した溶融はんだ11が図示しない案内板等により案内されて自由落下する溶融はんだ11の離間流速VF と重力のみである。そのため、力FV をそれ以上に大きい力にすることはできない。
【0014】
本発明の目的は、溶融はんだの自由落下と重力による作用力の限界を越えて、さらに大きな力FV を発生させることができるようにすることによって、フィレットを形成するはんだ付着量を従来よりも一層増加させつつも、はんだブリッジを生じないはんだ付けを行えるようにすることにある。それにより、はんだ付け部分の信頼性を高めつつ、はんだブリッジ等のはんだ付け不良を発生しない高品質のはんだ付けを可能にすることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるはんだ付け装置は、ピールバックポイントから離脱する溶融はんだを吸引作用によって強制的に排出するように構成したところに特徴があり、この強制排出によって溶融はんだの自由落下による速度の限界を越えて、ピールバックポイントにおける溶融はんだの離間速度を増速できるようにしたものである。
【0016】
これにより、被はんだ付け配線板のランドに作用する力FV を一層大きくすることができるようになり、フィレットのはんだ付着量の増加とはんだブリッジの解消とを両立することができるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明は次のような形態において実施することができる。
【0018】
溶融はんだをポンプによりノズルへ供給してその吹き口に溶融はんだの噴流波を形成し、この噴流波とプリント配線板とを接触させてはんだ付けを行うはんだ付け装置において、前記吹き口の近傍に、吹き口から噴出した溶融はんだを強制的に吸引する強制排出手段を設けるように構成する。
【0019】
これにより、ピールバックポイントにおける溶融はんだの離間速度を溶融はんだの自由落下による溶融はんだの落下速度の限界を越えて、一層大きくすることができる。そして、フィレットのはんだ付着量の増加とはんだブリッジの解消とを両立することができるようになる。
【0020】
具体的には、溶融はんだの強制排出手段には吸引作用を有するベンチュリ流路を使用するように構成する。
【0021】
ベンチュリ流路は、流路断面積を徐々に縮小した後、急激に拡大することによってその拡大部分に圧力の低い部分を生じるものである。そのため、この圧力の低い部分に他の流路を接続すると、その流路から積極的に排出を行うことができるようになる。
【0022】
したがって、このようなベンチュリ流路を使用することで、溶融はんだを強制的に排出できるようになる。
【0025】
【実施例】
次に、本発明によるはんだ付け装置の実施例を具体的に説明する。
【0026】
〔第1の実施例〕
図1は、本発明の第1の実施例を示す要部の側断面図で、はんだ付け装置の噴流ノズル部分を示し、図6と同一符号は同一または相当部分を示す。図1のはんだ付け装置は、図示しないヒータにより加熱されて溶融状態にある溶融はんだ11の供給手段であるポンプ25によりノズル体21に溶融はんだを供給し、このノズル体21の吹き口22に噴流波12を形成するはんだ付け装置を示すものであり、溶融はんだ11は図示しないはんだ槽に収容されている。そして、図1においては、発明の要旨部分であるノズル体21とその近傍を示し、先に説明したその他の構成部分は図示を省略、または簡略化して図示してある。
【0027】
このようにポンプ25によってノズル体21に供給された溶融はんだ11はその吹き口22より噴出して噴流波12を形成し、搬入側6の前部噴流案内板23と、搬出側7の後部噴流案内板24に沿ってプリント配線板1の搬入側6と搬出側7に流下して図示しないはんだ槽内に還流する。
【0028】
プリント配線板1は、その両側端部を保持する平行2条の搬送コンベア5により仰角θ11(通常約0〜5°程度)で搬送され、前記の噴流波12にその下側面(被はんだ付け面)を接触して下側面の被はんだ付け部にはんだを供給し、はんだ付けが行われる。
【0029】
また、図1の第1の実施例において、ピールバックポイント13側にはピールバックポイント13近傍における溶融はんだ11の強制排出手段としてベンチュリ部(ベンチュリ管に相当する)31が形成されている。すなわち、ベンチュリ形成板32とノズル体21とによって吸引作用を有するベンチュリ流路33を形成しており、ベンチュリ流路33の拡大部分、すなわちベンチュリ部31に後部噴流案内板24により案内される噴流波12の後部噴流が合流するように構成してある。したがって、ピールバックポイント13から流下する溶融はんだ11bは、自然流下に加えてベンチュリ流路33を流れる溶融はんだ11aの吸引作用により排出される。
【0030】
ベンチュリ形成板32は、ノズル21を流れる溶融はんだ11をベンチュリ流路33に導いて図示しないはんだ槽に還流するようにベンチュリ部31を形成するものであり、そのベンチュリ流路33の断面積は流れ方向に徐々に縮小した後、拡大するように構成してある。
【0031】
そのため、後部噴流案内板24によってピールバックポイント13から離間して流下する溶融はんだ11bに対しては、ベンチュリ流路33を流れる溶融はんだ11aにより吸引して排出する力が作用し、その離間速度VI は自由落下の場合に比べて大きい速度となる。この場合のピールバックポイント13における溶融はんだ11の離間角度はθ1 である。
【0032】
この溶融はんだ11の離間速度V1 は、ベンチュリ効果によって自由落下(自由流下)の場合に比べて一層大きくなるので、図6に示すプリント配線板1の被はんだ付け部、すなわちランド2に形成されるフィレット14には一層多くの溶融はんだ11が付着し、かつ溶融はんだ11によるブリッジ現象も生じなくなる。
【0035】
図2は実施例ではなく参考例であり、排出用ポンプ41をピールバックポイント13の後部噴流部分に設けたもので、後部噴流案内板24とノズル体21との間に排出流路42を形成し、この排出流路42中に前記の排出用ポンプ41を設けて構成したものである。この排出用ポンプ41の強制排出流量を調節することで、ピールバックポイント13から離間する溶融はんだ11の離間流速V1 を調節することができる。しかし、実施例に比べると別途にポンプ41が必要となる。
【0038】
また、図3も実施例ではなく参考例であり、ノズル体21に溶融はんだ11を供給するポンプ25を強制排出用として兼用したもので、後部噴流案内板24とノズル体21との間に形成した排出還流路43をポンプ25の吸入口26側に導くように構成したものである。なお、図3に示すように排出還流路43の中にはヒンジ45を中心にして回動する弁体45を設け、排出還流路43を流れる溶融はんだ11の流量を調節できるように構成している。しかし、溶融はんだが、はんだ槽(図示せず)に戻らずポンプ内へ還流するようになる。
【0040】
〔第2の実施例〕
図4は、本発明の第2の実施例を示す要部の側断面図で、はんだ付け装置の噴流ノズル部分を示し、図1と同一符号は同一または相当部分を示す。また図1の第1の実施例と同様に、発明の要旨部分であるノズル体21とその近傍を示してある。
【0041】
第2の実施例のはんだ付け装置は、第1の実施例のはんだ付け装置に種々の調節機構を設けたものである。基本的には、第1の実施例と同様にベンチュリ部51を形成するためノズル体21にベンチュリ形成板52を設けてベンチュリ流路53を形成し、ベンチュリ部51の断面積が拡大する部分に後部噴流案内板24によって案内され流下する溶融はんだ11bが吸引作用により合流するように構成してある。
【0042】
ベンチュリ部51には3つの調節板54を設けてあり、ベンチュリ部51の両側縁を構成する両ベンチュリ調節板54A,54Bと合流比を調節する流速調節板54Cとで構成されている。これらの調節板54A,54B,54Cは、いずれもヒンジ55を中心にして回動可能になっており、回動によって調節した後は、係止固定できるように、各調節板54A,54B,54Cにそれぞれねじによる係止固定手段(図示を省略)を設けてある。
【0043】
ベンチュリ形成板52には、図4の左右方向に摺動移動調節が可能な噴流波流量調節板61を設けてあり、その左右方向の位置を調節することにより、ノズル体21の吹き口22に供給される溶融はんだ11の流量と、ベンチュリ流路53に供給される溶融はんだ11の流量との比率を調節できるように構成してある。なお、噴流波流量調節板61には調節方向に長孔62を設けてあり、長孔62に通したねじ63により所要の位置に固定するように構成してある。
【0044】
噴流波12の後部噴流が流下する部分には、前記同様に長孔62とねじ63により上下方向に位置調節が可能な案内板65を設けてあり、搬送コンベア5の搬送仰角θ11に対応してその高さを調節できるように構成してある。すなわち、この高さ調節により、噴流波12の傾斜角度を調節することができる。
【0045】
噴流波12の前部噴流が流下する部分には、前記同様に上下調節可能な前部噴流案内板23を設けてある。また、この前部噴流案内板23は波幅調節板64に設けてあり、この波幅調節板64はノズル体21に図中の左右方向に位置調節可能に設けてある。これらの位置調節は、前記同様に長孔62とねじ63とにより構成してある。
【0046】
すなわち、波幅調節板64を図中の左右方向に位置することにより、吹き口22の幅を調節することが可能であり、これにより噴流波12の幅を調節できる。
【0047】
また、前部噴流案内板23と後部噴流案内板24の相対高さを調節することにより、前部噴流と後部噴流の流量比を調節することができるとともに、先に説明したように噴流波12の傾斜角度を調節して、搬送コンベア5の搬送仰角θ11に対応した噴流波12を形成することができる。
【0048】
この実施例のうち、本発明の要旨にかかわる重要な調節機構は、両ベンチュリ調節板54A,54Bと流速調節板54Cである。両ベンチュリ調節板54A,54Bはベンチュリ部51の断面積の拡大の程度を調節し、流速調節板54Cはピールバックポイント13から離間して流下する溶融はんだ11の強制排出流量を調節することができる。すなわち、ベンチュリ部51の作用量の調節と、強制排出流量の調節とを行えるように構成してあり、これらの調節により、ピールバックポイント13から離間する溶融はんだ11の離間速度V1 を調節できるように構成したものである。
【0049】
なお、図1,図4においては、後部噴流案内板24がなくても、溶融はんだ11の後部噴流はベンチュリ流路の吸引作用によるベンチュリ効果が得られる。
【0050】
〔第3の実施例〕
図5は、本発明の第3の実施例を示す要部の側断面図で、はんだ付け装置の噴流ノズル部分を示し、図4と同一符号は同一または相当部分を示す。また、図4の第2の実施例と同様に、発明の要旨部分であるノズル部とその近傍を示してある。
【0051】
この第3の実施例のはんだ付け装置は、第2の実施例のはんだ付け装置にトレイ部71を追加して設けるように構成したものである。図5に示すように、吹き口22とトレイ部71との間に上下位置調節可能な堰板72を設け、トレイ部71の溢流端71aには長孔62とねじ63とにより上下位置調節可能な後部噴流案内板24を設けてある。そして、堰板72上に形成されているピールバックポイント13から離間する溶融はんだ11を強制的に排出する強制排出流路74を形成してあり、この強制排出流路74は前記堰板72と排出流路形成板73との間に形成してある。
【0052】
堰板72とトレイ部71の溢流端71aの後部噴流案内板24の相対高さを調節することにより、主としてピールバックポイント13における溶融はんだ11の離間角度θ1 を調節することが可能であり、強制排出流路74を流れる溶融はんだ11の流量を調節することにより、主としてピールバックポイント13における溶融はんだ11の離間速度V2 を調節することが可能である。
【0053】
この場合、ピールバックポイント13からトレイ部71へ流れる噴流の表層を流れる溶融はんだ11はトレイ部71の緩衝作用により滑らかな表面形状で穏やかに流下するが、そのコアの部分では強制排出流路74へ自由落下(自由流下)を越えた速度で流れ、ピールバックポイント13における溶融はんだ11の離間流速を増速する。
【0054】
これにより、図6に示すフィレット14へのはんだ付着量の増大とはんだブリッジの解消を両立させつつ、トレイ部71の作用によりその程度を安定して維持することが可能となる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のはんだ付け装置によれば、ピールバックポイントを流れる溶融はんだを強制的に排出できるように吸引作用を有するベンチュリ流路を使用した構成としたことにより、自由落下による作用力の限界を越えて、さらに大きなフィレット形成力を発生させることができるようになる。したがって、フィレットを形成するはんだ付着量を従来よりも一層増加させつつも、はんだブリッジを生じないはんだ付けを行えるようになる。その結果、はんだ付け部分の信頼性を高めつつも、はんだブリッジ等のはんだ付け不良を発生しない高品質のはんだ付けを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す要部の側断面図である。
【図2】参考例を示す要部の側断面図である。
【図3】参考例を示す要部の側断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す要部の側断面図である。
【図5】本発明の第3の実施例を示す要部の側断面図である。
【図6】フローはんだ付けを行う際のフィレットの形成を説明する図で、図6(a)は形成要因を説明する図、図6(b),(c)はフィレットの形成例を説明する側断面図である。
【符号の説明】
1 プリント配線板
2 ランド
3 電子部品
4 リード線
11 溶融はんだ
12 噴流波
13 ピールバックポイント
14 フィレット
21 ノズル体
22 吹き口
23 前部噴流案内板
24 後部噴流案内板
25 ポンプ
26 吸込口
31 ベンチュリ部
32 ベンチュリ形成板
33 ベンチュリ流路
41 強制排出専用ポンプ
42 排出流路
43 排出還流路
44 弁体
45 ヒンジ
51 ベンチュリ部
52 ベンチュリ形成板
53 ベンチュリ流路
54 ベンチュリ調節板
55 ヒンジ
61 噴流波流量調節板
64 波幅調節板
65 案内板
71 トレイ部
72 堰板
73 排出流路形成板
74 強制排出流路
Claims (1)
- 溶融はんだ供給手段によりノズルへ溶融はんだを供給してその吹き口に前記溶融はんだの噴流波を形成し、この噴流波と被はんだ付け配線板とを接触させてはんだ付けを行うはんだ付け装置において、
前記吹き口の近傍に、吹き口から噴出した溶融はんだを強制的に排出する強制排出手段として吸引作用を有するベンチュリ流路を設けたこと、
を特徴とするはんだ付け装置。
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- 1997-07-31 JP JP20585897A patent/JP3628490B2/ja not_active Expired - Fee Related
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