JPH098449A - 噴流はんだ槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板を効率良くはんだ付けすること
ができ、特に、多数のプリント基板を精度良くはんだ付
けすることができる噴流はんだ槽を提供すること。 【構成】 一次噴流ノズルと二次噴流ノズル１とを有
し、この二次噴流ノズルの退出側ノズル板４に長尺のリ
ヤフォーマー７を設置し、このリヤフォーマーに横長の
溝８を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板のはんだ
付けに用いる噴流はんだ槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板のはんだ付け方法として
は、リフロー法、鏝付け法、浸漬法等がある。

【０００３】リフロー法とは、粉末はんだとペースト状
フラックスとを混練したソルダーペーストを用いてはん
だ付けする方法である。リフロー法は、プリント基板の
はんだ付け部にソルダーペーストをシルクスクリーンや
メタルマスク等で印刷塗布し、該塗布部に電子部品を搭
載してから、リフロー炉のような加熱装置で加熱するこ
とによりソルダーペーストを溶融させて、プリント基板
と電子部品のはんだ付けを行うものである。

【０００４】リフロー法は、良好なソルダーペーストを
用い、適切な印刷条件ではんだ付けを行えば、はんだが
隣接したリード間に跨がって付着するというブリッジを
起こさないため、ファインピッチの電子部品に対しては
適したはんだ付け方法である。しかしながら、リフロー
法は、粉末はんだを使用するため、その製造に多大な手
間がかかるばかりでなく、スクリーンやマスク、印刷装
置、さらにはリフロー炉等の治具や装置が高価であるた
め、はんだ付けのコストに問題のあるものであった。

【０００５】鏝付け法は、熱せられたはんだ鏝で、線は
んだを溶融させながらプリント基板と電子部品とのはん
だ付けを行う方法である。鏝付け法は、作業者がはんだ
付け状態を見ながらはんだ付けを行うため、ブリッジが
発生しても、その場で直ぐに修正でき、またはんだの付
着量も適宜調整できるため、信頼性のあるはんだ付け部
が得られるという特長がある。しかしながら、この鏝付
け法は、はんだ付け部一箇所毎にはんだ付けを行わなけ
ればならないため、生産性が悪く、大量生産には向かな
いものであった。

【０００６】浸漬法は、フラクサー、プレヒーター、噴
流はんだ槽、冷却機、等のはんだ付け処理装置が設置さ
れた自動はんだ付け装置ではんだ付けするものである。
この浸漬法は、プリント基板をフラクサーでフラックス
塗布、プレヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだ
の付着、冷却機で付着したはんだとプリント基板の冷却
の処理を行うことにより、プリント基板と電子部品をは
んだ付けする。

【０００７】この浸漬法は、リフロー法のように製造に
手間のかかるソルダーペーストを使用したり、スクリー
ン、マスク、印刷装置、リフロー炉等、高価な治具や装
置を使用したりしないため安価である。しかも多数のは
んだ付け部を一回のはんだ付け処理ではんだ付けができ
るため、生産性に優れているという特長を有している。
従って、浸漬法は、テレビ、ビデオ、ラジカセのように
大量生産される家庭用電気製品のはんだ付けに適したは
んだ付け方法である。

【０００８】浸漬法に用いられる噴流はんだ槽には、一
次噴流ノズルと、この一次噴流ノズルに比べ穏やかには
んだを噴流する二次噴流ノズルが設置されている。一次
噴流ノズルは荒れた波で電子部品の隅部やスルーホール
周辺に溶融はんだを強制的に侵入させ、はんだが付着し
ないという未はんだをなくすものである。しかしなが
ら、一次噴流ノズルから噴流するはんだの波は荒れてい
るため、きれいなはんだ付けができず、リード先端に角
状にはんだが付着するツララやリード間に跨がるブリッ
ジ等のはんだ付け不良を発生させてしまう。そこではん
だ付け不良が発生したプリント基板を二次噴流ノズルに
通過させ、一次噴流ノズルに比べ穏やかな噴流のはんだ
でツララやブリッジを修正する。しかしながら、ブリッ
ジやツララを修正すための二次噴流ノズルでも、条件に
よってはブリッジの発生してしまうことがあるので気を
付けなければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時の家庭
用電気製品は軽薄短小の傾向から、ここに用いられる電
子部品も多機能化されてきており、一つの電子部品に多
数のリードが設置されていて、しかもリード間が狭いと
いうファインピッチとなっている。該ファインピッチの
電子部品に対しては、リフロー法は比較的ブリッジを発
生させないため有効なはんだ付け方法であるが、前述の
如く材料費、はんだ付け装置等が高価であるため、価格
低減を求められている家庭用電気製品には適していな
い。また鏝付け法もはんだ付け部毎にはんだ付けを行わ
なければならないため、大量生産される家庭用電気製品
には適していない。

【００１０】浸漬法は、コスト面、生産性の面で家庭用
電気製品のはんだ付けには、最適なはんだ付け方法であ
るが、ファインピッチの電子部品に対してはブリッジを
完全になくすことができないという問題があった。その
ため従来の噴流はんだ槽ではんだ付けしたファインピッ
チ電子部品搭載のプリント基板は、はんだ付け後に作業
者がはんだ付け部の目視検査を行い、発生したブリッジ
を鏝で修正するという面倒な作業を行わなければならな
かった。本発明は、ファインピッチの電子部品が搭載さ
れたプリント基板に対してブリッジが発生しない噴流は
んだ槽を提供することにある。

【００１１】従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルによ
るはんだ付けでブリッジが発生してしまう原因としては
種々な要因が考えられるが、その要因の一つとしてはプ
リント基板が二次噴流ノズルの溶融はんだに接触したと
きに、リヤフォーマー上を流動する溶融はんだの流速が
変化してしまうことである。つまり、プリント基板が二
次噴流ノズルのリヤフォーマー上を流動する溶融はんだ
（以下、リヤフォーマー流動はんだという）に接触し、
二次ノズル流動はんだから離れるときに、リヤフォーマ
ー流動はんだの流速が変わってしまうからである。

【００１２】二次噴流ノズルでブリッジやツララの修正
のためのはんだ付けを行う場合、一般には静止浴でのは
んだ付けと同一の条件、即ち静かなはんだ液面からプリ
ント基板を静かに上方に引き上げる状態ではんだ付けす
るとブリッジは発生しないといわれていた。この状態を
二次噴流ノズルで再現するとすれば、リヤフォーマー流
動はんだの流速とプリント基板の走行速度とを一致さ
せ、これらの相対速度を零にすることである。

【００１３】リード間が０．８mm以上の幅広ピッチの電
子部品を搭載したプリント基板では、相対速度が略零に
近ければブリッジは発生しないが、リード間が０．６５
mm以下のファインピッチの電子部品を搭載したプリント
基板では相対速度が限りなく零に近づいていないとブリ
ッジが発生してしまう。

【００１４】従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルがフ
ァインピッチ電子部品を搭載したプリント基板に対して
ブリッジ発生を防ぎきれないのは、プリント基板とリヤ
フォーマー流動はんだの相対速度を、全てのプリント基
板に対し、常に零に近く一定に保てないためである。噴
流口から噴流したはんだは、プリント基板の走行経路よ
りも盛り上がった状態からフロントフォーマーあるいは
リヤフォーマーに流れていく。プリント基板が走行経路
を移動するとき、その走行経路よりも盛り上がった分の
はんだを下方へ押すことになる。下方へおされたはんだ
はフロントフォーマーあるいはリヤフォーマーへ流速を
増しつつ流れる。つまり、リヤフォーマー流動はんだの
流速は、プリント基板が走行経路を進む際にはんだを押
す量によって決まってくる。

【００１５】プリント基板は高温となった溶融はんだに
接触すると樹脂製のプリント基板が軟化したり、表裏で
熱膨張差が生じたりして中央部が下方にそる。このそり
具合は同形状のプリント基板であっても全て異なるもの
である。プリント基板のそりが大きい場合、流動はんだ
を押す量はそりがない場合に比べて多くなるため、リヤ
フォーマー流動はんだの流速がより速められる。また、
プリント基板のそりが小さい場合、流動はんだを押す量
はそりが大きい場合よりも少なくなるため、リヤフォー
マー流動はんだの流速はそりが大きい場合の流速より遅
くなる。

【００１６】このため、例えばあるプリント基板の走行
速度にリヤフォーマー流動はんだの流速を合わせるよう
にしたとしても、他のプリント基板のときは流速が変わ
ってしまう。

【００１７】このようにプリント基板毎にリヤフォーマ
ー流動はんだの流速が変わるため、たとえ一枚のプリン
ト基板に対してブリッジを修正したとしても、他のプリ
ント基板ではリヤフォーマー流動はんだの流速とプリン
ト基板の走行速度とが一致しなくなる。従って、ファイ
ンピッチ電子部品搭載プリント基板に対してはブリッジ
が発生してしまうわけである。

【００１８】本発明者等が二次噴流ノズルのリヤフォー
マー上を流動する溶融はんだの状態を観察したところ、
リヤフォーマー上では、溶融はんだは上層の流れと下層
の流れがあり、プリント基板は上層の溶融はんだと接触
することが判明した。従って、ブリッジの発生を完全に
防ぐためには、上層流の流速をプリント基板の走行速度
と一致させて常に一定の流速にすればよい。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者等がプリント基
板の状態に関係なく上層の流れを一定に保つことについ
て鋭意研究を行った結果、プリント基板で加速された上
層の流れをリヤフォーマー上で押し留めてやると、その
影響が後方に伝播してプリント基板が離れる部分でも溶
融はんだの流速が変化しないことが分かった。

【００２０】本発明は、一次噴流ノズルと二次噴流ノズ
ルが設置された噴流はんだ槽において、前記二次噴流ノ
ズルの退出側ノズル板に長尺のリヤフォーマーが設置さ
れた、このリヤーフォーマーに横長の溝が形成されてい
ること特徴とする噴流はんだ槽である。

【００２１】本発明でリヤフォーマーに形成する横長の
溝は、断面が半円形、矩形、逆三角形等であるが、本発
明者等の実験結果によると、安定した流れを保つには断
面が半円形のものが最適であった。しかるに、溶融はん
だが溝内に流入したとき、上層の流れの流速を押し留め
る効果があれば如何なる形状のものでも本発明では採用
できる。

【００２２】

【作用】平らなリヤフォーマー上を流動している溶融は
んだが横長の溝に流入すると、下層の流れは溝の底面に
沿って流動し、溝の前方の上方で上層の流れと衝突す
る。従って、リヤフォーマー流動はんだの上層にプリン
ト基板が接触してプリント基板の走行で溶融はんだを押
した場合、溶融はんだの流速は一瞬早められるが、溝内
に流入した溶融はんだから流速を弱める作用が伝播され
るため、全体が一定の流速となる。

【００２３】

【実施例】以下図面に基づいて本発明を説明する。図１
は本発明の噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズルの斜
視断面図、図２は同正面断面図で溶融はんだの流れを説
明する図である。なお、説明の便宜上、一次噴流ノズル
については説明を省略する。

【００２４】噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズル１
の噴流口２は進入側ノズル板３、退出側ノズル板４、及
びその両側のノズル側板５（片側は図示せず）から構成
されている。進入側ノズル板３の上方にはフロントフォ
ーマー６が設置されている。フロントフォーマー６は湾
曲状となっており、その下端は溶融はんだＳ中に没入し
ている。

【００２５】退出側ノズル板４の上部にはリヤフォーマ
ー７が矢印Ａの如く角度調整可能に設置されている。リ
ヤフォーマー７は平らな長尺であり、先端には断面が半
円形となった横長の溝８が形成されている。また溝８の
外側にはリヤフォーマーから流下する溶融はんだを飛び
跳ねさせないガイド板９が設置されている。

【００２６】次に上記構造を有する本発明の噴流はんだ
槽におけるプリント基板のはんだ付け状態について説明
する。

【００２７】先ず二次噴流ノズルの図示しない噴流ポン
プを駆動させると、溶融はんだＳは噴流口２から上方に
吹き上げられ、一部はフロントフォーマー６方向に、そ
して一部はリヤフォーマー７方向に静かに流動してい
く。リヤフォーマー７方向に流動したリヤフォーマー流
動はんだは、上層流Ｘと下層流Ｙのように流速の異なる
流れとなっている。下層流Ｙはリヤフォーマー７に沿っ
て流動し、溝８内でも溝に沿って流動する。従って、下
層流Ｙは溝８の端部に至ると、勢いで図２に示すように
上方に吹き上がる。

【００２８】また上層流Ｘは図に示すように、二次ノズ
ル流動はんだの上部を流動し、溝８の端部に達すると、
溝の端部で上方に吹き上がった前述下層流Ｙと衝突する
ようになる。すると上層流Ｘは、吹き上がる下層流Ｙに
流動を阻まれて、ここで流速が低下する。真っすぐな流
れの上層流が途中で流動を阻止されると、それが後方に
伝播され上層流全体の流速も低下してしまう。

【００２９】このような流動状態となった二次噴流ノズ
ルにプリント基板Ｐを搬送装置（一点鎖線）で矢印Ｂ方
向に走行させる。プリント基板は先ずフロントフォーマ
ー６上を流れる溶融はんだに接触してからリヤフォーマ
ー流動はんだに接触し、さらに進行すると、リヤフォー
マー流動はんだから離脱する。この離脱する部分をピー
ル・バック・ポイント（Peel Back Point：以下ＰＢＰ
という）といい、噴流はんだ槽においてブリッジを発生
させないためにはＰＢＰでの上層流の流速とプリント基
板の走行速度が一致していなければならないものであ
る。

【００３０】上層流Ｘは、走行するプリント基板Ｐで加
速されるが、溝８の先端部で流動が阻止されるため、流
速は早くならない。つまりリヤフォーマー流動はんだの
下層流の流速が一定であれば、下層流が溝８の端部で上
方に吹き上げられる勢いも一定となる。従って、溝の端
部で上層流を阻止する状態は上層流の流速に関係なく常
に一定となり、上層流はプリント基板が走行していて
も、走行していなくても、またプリント基板の浸漬深さ
が変わってプリント基板に押されるはんだの量が変わっ
ても一定の流速となる。この上層流の流速をプリント基
板の走行速度と一致させておけば、どのような状態のプ
リント基板が到来してきても常にブリッジを発生させな
いことになる。

【００３１】本発明の噴流はんだ槽を設置した自動はん
だ付け装置と従来の噴流はんだ槽を設置した自動はんだ
付け装置でリードピッチが０．５mmのＱＦＰを多数搭載
したプリント基板のはんだ付けを行った。本発明の噴流
はんだ槽では、先ず一枚のプリント基板でブリッジを完
全になくすことのできる条件を探した後、同一の多数の
プリント基板のはんだ付けを行ったところ、全てのプリ
ント基板では、ブリッジの発生が皆無であった。一方、
従来の噴流はんだ槽を設置した自動はんだ付け装置で
も、先ず一枚のプリント基板でブリッジをなくすことの
できる条件を探し、その後、同一の多数のプリント基板
のはんだ付けを行ったところ、最初のプリント基板以外
の全てのプリント基板には多数のブリッジが発生してい
た。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の噴流はんだ
槽は、ファインピッチの電子部品を搭載したプリント基
板に対して、一つのプリント基板でブリッジをなくすこ
とのできる条件を探しておけば、後は連続して多数のプ
リント基板のはんだ付けを行っても完全にブリッジの発
生を阻止できるという信頼性に富むはんだ付けがおこな
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に設置する二次噴流ノズ
ルの斜視断面図。

【図２】本発明の噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズ
ルの正面断面図。

【符号の説明】

１ 二次噴流ノズル ２ 噴流口 ４ 退出側ノズル板 ７ リヤフォーマー ８ 溝 Ｐ プリント基板 Ｓ 溶融はんだ ＰＢＰ ピール・バック・ポイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 英明 東京都台東区池之端１−２−11 アイワ株 式会社内 (72)発明者 禅 三津夫 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 優浩 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次噴流ノズルと二次噴流ノズルが設置
   された噴流はんだ槽において前記二次噴流ノズルの退出
   側ノズル板に長尺のリヤフォーマーが設置され、このリ
   ヤーフォーマーには横長の溝が形成されていること特徴
   とする噴流はんだ槽。