(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽体内で溶融状態のろう材を噴流用ポンプによりノズルに供給することでこのノズルより噴流させて、ノズル上で搬送されるワークにろう付けを行う噴流式ろう付け方法において、
槽体内に仕切板により区画されたノズルのない側の吸込槽部からノズルのある側の噴流槽部へ、吸込槽部に設けられた落差形成用ポンプによってろう材を供給することにより、噴流槽部内のろう材面レベルを制御する
ことを特徴とする噴流式ろう付け方法。
【請求項２】
槽体内で溶融状態のろう材をノズルより噴流させて、ノズル上で搬送されるワークにろう付けを行う噴流式ろう付け装置において、
槽体内のろう材面を複数に分割する縦板形の仕切板と、
仕切板により区画形成されたノズルのある側の噴流槽部およびノズルのない側の吸込槽部と、
仕切板に設けられた噴流槽部と吸込槽部とを連通する連通部と、
噴流槽部内のろう材をノズルに供給する噴流用ポンプと、
吸込槽部内のろう材を噴流槽部内へ供給することで噴流槽部内のろう材面レベルを制御する落差形成用ポンプと
を具備したことを特徴とする噴流式ろう付け装置。
【請求項３】
噴流用ポンプおよび落差形成用ポンプの少くとも一方を電磁誘導ポンプとしたことを特徴とする請求項２記載の噴流式ろう付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板搭載部品などのろう付け（はんだ付けを含む）に用いられる噴流式ろう付け方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示されるように、従来の噴流式ろう付け装置は、槽体11内にポンプ12と、このポンプ12により供給された溶融状態のろう材を噴流させるノズル13とを設け、ノズル13から噴流するろう材噴流波Ｗにより、ノズル13上で搬送されるワーク（部品実装基板）Ｐにろう付けを行うようにしている。
【０００３】
ポンプ運転時の槽体内ろう材面レベル14a は、ポンプ停止時の槽体内ろう材面レベル14b より下降するが、ポンプ運転中は一定の高さに保たれる。このため、ポンプ運転中はポンプ圧送力でノズル13から噴流する噴流波ＷとワークＰとが接触するろう付け高さレベルも一定であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このろう付け高さレベルを調整するには、ワーク搬送レベルに対して槽体自体の高さを相対的に調整するか、ポンプ12の回転羽根の回転速度を調整する必要がある。これらの調整は、ろう付け運転を中止して行わなければならず、また、その調整作業も容易でない。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、運転中のろう材面レベルを容易に制御できるようにすることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、槽体内で溶融状態のろう材を噴流用ポンプによりノズルに供給することでこのノズルより噴流させて、ノズル上で搬送されるワークにろう付けを行う噴流式ろう付け方法において、槽体内に仕切板により区画されたノズルのない側の吸込槽部からノズルのある側の噴流槽部へ、吸込槽部に設けられた落差形成用ポンプによってろう材を供給することにより、噴流槽部内のろう材面レベルを制御する噴流式ろう付け方法である。
【０００６】
そして、槽体内に仕切板により区画されたノズルのない側の吸込槽部からノズルのある側の噴流槽部へ落差形成用ポンプによってろう材を供給することで、噴流槽部内のろう材面レベルを上昇させ、これにより、ノズルから噴流するろう材噴流波とワークとが接触するろう付け高さレベルを上昇させる。
【０００７】
請求項２に記載された発明は、槽体内で溶融状態のろう材をノズルより噴流させて、ノズル上で搬送されるワークにろう付けを行う噴流式ろう付け装置において、槽体内のろう材面を複数に分割する縦板形の仕切板と、仕切板により区画形成されたノズルのある側の噴流槽部およびノズルのない側の吸込槽部と、仕切板に設けられた噴流槽部と吸込槽部とを連通する連通部と、噴流槽部内のろう材をノズルに供給する噴流用ポンプと、吸込槽部内のろう材を噴流槽部内へ供給することで噴流槽部内のろう材面レベルを制御する落差形成用ポンプとを具備した噴流式ろう付け装置である。
【０００８】
そして、落差形成用ポンプにより吸込槽部内から噴流槽部内へ供給するろう材流量を多くすると、それに応じて噴流槽部から連通部を経て吸込槽部へ流出するろう材流量も多くなるが、噴流槽部のろう材面レベルと吸込槽部のろう材面レベルとの落差も大きくなり、噴流槽部内のろう材面レベルが上昇するとともに、吸込槽部内のろう材面レベルが下降する。噴流槽部内のろう材面レベルが上昇すると、噴流用ポンプによりノズルから噴流するろう材噴流波も上昇し、ワークと接触するろう付け高さレベルも上昇する。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の噴流式ろう付け装置において、噴流用ポンプおよび落差形成用ポンプの少くとも一方を電磁誘導ポンプとしたものである。
【００１０】
そして、電磁誘導ポンプにより噴流槽部内のろう材面レベル、ろう材噴流波のろう付け高さレベルを高精度に維持する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示された第１実施形態、図３に示された第２実施形態、図４に示された第３実施形態、図５に示された第４実施形態、図６に示された第５実施形態をそれぞれ参照しながら説明する。なお、ろう付けとは、はんだ付けを含む上位概念を意味する。
【００１２】
図１に示されるように、錫、インジウムなどの導電性のろう材を収容する一つの槽体21内の片隅部に、ろう材面を平面的に分割する縦板形の仕切板22を設け、この仕切板22により大面積部の噴流槽部23と小面積部の吸込槽部24とを区画形成する。図２に示されるように、この仕切板22には噴流槽部23と吸込槽部24とを連通する連通部としての連通穴25を設ける。連通部としては切欠溝でも良い。
【００１３】
図１または図２に示されるように、噴流槽部23には、この噴流槽部23内のろう材26をノズル27，28に供給する噴流用ポンプとしての第１の電磁誘導ポンプ31および第２の電磁誘導ポンプ32を設け、吸込槽部24には、この吸込槽部24内のろう材を噴流槽部23内へ供給する落差形成用ポンプとしての第３の電磁誘導ポンプ33を設ける。
【００１４】
これらの電磁誘導ポンプ31，32，33は、かご形誘導ポンプの一種であるフラット・リニア・インダクション・ポンプ（ＦＬＩＰ）である。
【００１５】
噴流用の第１の電磁誘導ポンプ31は、槽体21における底板部34のワーク搬入側に立てられた縦板部35に沿って上下方向に設け、第２の電磁誘導ポンプ32は、槽体21におけるワーク搬出側の縦板部36に沿って上下方向に設ける。これらの電磁誘導ポンプ31，32は、溶融はんだを下側から吸込んで上方へ移動させる。
【００１６】
一方、落差形成用の第３の電磁誘導ポンプ33は、第１の電磁誘導ポンプ31と同様に槽体21におけるワーク搬入側の縦板部35に沿って上下方向に設ける。この電磁誘導ポンプ33は、第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32と逆方向の通電により溶融はんだを上側から吸込んで下方へ移動させる。
【００１７】
図２に示されるように、槽体21は、底板部34と、ワーク搬入側およびワーク搬出側の下側に位置する縦板部35，36と、図示されない側板部とにより、噴流槽部23の下部としての下槽部37を形成するとともに、ワーク搬入側およびワーク搬出側の上側に位置する水平板部38，39と、縦板部41，42と、上縁部43，44と、図示されない側板部とにより噴流槽部23の上槽部を形成する。
【００１８】
第１の電磁誘導ポンプ31および第２の電磁誘導ポンプ32は、全く同一の構造であるから、図２には、第２の電磁誘導ポンプ32および第３の電磁誘導ポンプ33を断面で示す。第１の電磁誘導ポンプ31は、第３の電磁誘導ポンプ33の向こう側に重複するように位置する。
【００１９】
第１の電磁誘導ポンプ31および第２の電磁誘導ポンプ32は、槽体21におけるワーク搬入側およびワーク搬出側の各縦板部35，36の外側面に、誘導コイル51の巻回された一次鉄心52を、縦板部35，36に密着させてそれぞれ配置し、各縦板部35，36の内側に、ろう材移動間隙53を介して二次鉄心54をそれぞれ配置したものである。
【００２０】
ワーク搬入側およびワーク搬出側の一次鉄心52は、多数の薄いＥ形鉄板を幅方向（図２紙面に対し垂直方向）に積層して形成したＥ形鉄心52E を、両側の縦板部35，36に沿って上下方向に配列し、その各凹溝55間に誘導コイル51を巻回している。
【００２１】
個々のＥ形鉄心52E は、一次鉄心側の電磁誘導の効率低下を防止するために、一次鉄心押付機構81により槽体21の外側面に押圧され密着されている。
【００２２】
この一次鉄心押付機構81は、槽体21の縦板部35，36の上下部に取付板82を一体に設け、これらの取付板82間にネジ83によりネジ螺合板84を一体に設け、このネジ螺合板84に螺入したネジ85の先端により、押圧板80を介して各Ｅ形鉄心52E の背面を個々に押圧し、各Ｅ形鉄心52E の脚部先端を槽体21の縦板部35，36に密着させるようにしたものである。
【００２３】
二次鉄心54は、多数の薄いＩ形鉄板を幅方向（図２紙面に対し垂直方向）に積層して形成したＩ形鉄心であり、その下端部に吸込口56を形成する斜面部57が設けられ、上端部にノズル取付台板58の鉄心挿入穴59内に嵌合された斜面部60が設けられ、この鉄心挿入穴59と斜面部60により、上方に向って開口した吐出口61が形成されている。ノズル取付台板58は、槽体21の水平板部38，39に取付けられている。
【００２４】
さらに、平板状に形成された二次鉄心54と各縦板部35，36との間に、スペーサ（図示せず）を介在させることにより、図２に示されるような、ろう材移動間隙53を形成する。また、二次鉄心側の電磁誘導の効率低下を防止するために、二次鉄心押付機構86により二次鉄心54を、この図示されないスペーサに押圧して密着させる。
【００２５】
この二次鉄心押付機構86は、縦板部35，36と平行にバネ受板88を固定し、このバネ受板88にくさび板部88a を一体に取付け、一方、二次鉄心54およびこの二次鉄心54に一体的に取付けられたバネ部材（板バネ）89を、ノズル取付台板58の鉄心挿入穴59を通して上方より着脱自在に挿着し、二次鉄心54と共に下降したバネ部材89をくさび板部88a と係合させる。
【００２６】
そして、二次鉄心54を上方へずらすと、二次鉄心54と一体のバネ部材89がバネ受板88のくさび板部88a から外れて、バネ部材89が二次鉄心54を前記スペーサ（図示せず）へ押付ける力が弱まるので、二次鉄心54およびバネ部材89を容易に上方へ引抜くことができる。これにより、吸込口56などに目詰りしていた酸化物などを簡単に除去でき、メンテナンスを容易に行える。
【００２７】
図２において、噴流槽部23の下槽部37の中央部に、ろう材26を溶融するための複数のヒータ65を上下方向に配置する。このヒータ65は幅方向（図２紙面に対し垂直方向）に長尺のシーズヒータである。
【００２８】
また、第１の電磁誘導ポンプ31および第２の電磁誘導ポンプ32の上部に、ろう材26を不規則に噴流させて乱流状の噴流波（以下、一次噴流波Ｗ1 という）を形成するための一次ノズル27と、この一次ノズル27よりもワーク搬送方向下流側に配置して平滑な整流状の仕上用噴流波（以下、二次噴流波Ｗ2 という）を形成するための二次ノズル28とをそれぞれ設ける。
【００２９】
すなわち、図２に示されるように、ワーク搬入側のノズル取付台板58に一次ノズル27を取付け、また、ワーク搬出側のノズル取付台板58に二次ノズル28を取付ける。
【００３０】
一次ノズル27は、上端の開口71に多数の噴出孔が穿設された噴流板72を取付け、この噴流板72によって、突起状に噴流して不規則に運動する多数の一次噴流波Ｗ1 を形成する。
【００３１】
二次ノズル28は、ワークＰの進行方向に膨出された凸部73と、この凸部73からワークＰの進行方向と対向する方向に突設された上側板部74と、この上側板部74の下側に横長スリット状に形成されたろう材噴出孔75と、このろう材噴出孔75の下側に設けられた下側板部76とを有し、ワークＰの進行方向と対向する方向へ整流状に噴流する整形仕上用の平滑な二次噴流波Ｗ2 を形成する。
【００３２】
次に、槽体21のワーク搬入側の縦板部35に沿って上下方向に設けられた第１の電磁誘導ポンプ31は、図１に示されるようにワークＰの幅方向に配置した２組の電磁誘導ポンプ31a ，31b で構成され、同様に、槽体21のワーク搬出側の縦板部36に沿って上下方向に設けられた第２の電磁誘導ポンプ32も、図１に示されるようにワークＰの幅方向に配置した２組の電磁誘導ポンプ32a ，32b で構成されている。
【００３３】
さらに、ろう材移動間隙53は、図１に示されるようにワークＰの幅方向に配置した２組のろう材移動間隙53a ，53b からなり、また、吐出口61は、図１に示されるようにワークＰの幅方向に配置した２組の吐出口61a ，61b からなる。
【００３４】
そして、第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32は、２組の電磁誘導ポンプ31a ，31b または32a ，32b のろう材移動間隙53a ，53b を併設して、２組の吐出口61a ，61b を共通のノズル27または28で囲む構造としたので、ノズル27，28の長手方向全幅にわたって波高分布の均一な一次噴流波Ｗ1 または二次噴流波Ｗ2 が得られる。このため、一つの吐出口61a だけでは対応できなかった幅寸法の大きなワークにも対応できる。
【００３５】
一方、第３の電磁誘導ポンプ33は、図２に示されるように、ろう材移動間隙53の上端部に吸込口56が設けられ、下端部に吐出口61が設けられているが、構造的には、第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32と全く同様であるから、対応部分に同一符号を付して、その構造説明を省略する。
【００３６】
次に、この図示された実施形態の作用を説明する。
【００３７】
第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32は、導電性ろう材のろう材移動間隙53に沿って上下方向に配列した誘導コイル51に３相交流などの位相のずれた交流電流を供給することにより、ろう材移動間隙53内に移動磁界を生じさせ、ろう材移動間隙53内の導電性ろう材26に電磁誘導による起電力を生じさせ、ろう材26の起電力による電流が移動磁界の磁束の中で流れることにより、ろう材26に上方への推力を作用させ、ろう材を上昇移動させる。
【００３８】
これにより、ヒータ65により溶融した溶融状態のろう材26は、第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32によりそれぞれの吸込口56から吸込まれ、槽体21のワーク搬入側および搬出側の縦板部35，36に沿ってろう材移動間隙53を上昇し、それぞれの吐出口61から吐出し、一次ノズル27および二次ノズル28より一次噴流波Ｗ1 および二次噴流波Ｗ2 として噴流し、各噴流波に搬入され搬出されたワークＰの基板面実装部品を基板面にろう付けした後、噴流槽部23に落下する。
【００３９】
このとき、一次ノズル27から噴出して突起状の不規則に運動する一次噴流波Ｗ1 は、高密度実装基板の微小部品間隙にも確実に侵入して、全てのろう付け部にて良好な濡れ性を確保し、また、二次ノズル28から噴出して円弧状に成形された滑らかな二次噴流波Ｗ2 は、過剰な一次ろう付け部を整形して、所謂ブリッジや、ツララなどのろう付け不良を修正する。
【００４０】
一方、第３の電磁誘導ポンプ33は、第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32と逆方向に運転して、ろう材移動間隙53内のろう材26に下方への推力を作用させ、ろう材を下降移動させることにより、槽体21内に仕切板22により区画された吸込槽部24からろう材を吸込み、噴流槽部23の下槽部37内へろう材を圧送供給する。これにより、噴流槽部23のろう材面26a のレベルを上昇させるとともに、吸込槽部24のろう材面26b のレベルを下降させ、二槽部のろう材面26a ，26b のレベル間に落差を付ける。
【００４１】
このとき、第３の電磁誘導ポンプ33のポンプ吐出量は、ろう付け運転中でも、その誘導コイルに供給される電流を、周波数制御または電圧制御することにより自由に可変調整できるから、例えば、吸込槽部24内から噴流槽部23の下槽部37内へ流入するろう材流量を多くすると、それに応じて噴流槽部23から仕切板22の連通穴25を経て吸込槽部24へ流出するろう材流量も多くなるように、噴流槽部23のろう材面26a のレベルと吸込槽部24のろう材面26b のレベルとの落差も大きくなり、噴流槽部23内のろう材面26a のレベルが上昇するとともに、吸込槽部24内のろう材面26b のレベルが下降する。
【００４２】
このようにノズルのある側の噴流槽部23内のろう材面26a のレベルが上昇すると、ポンプ揚程の基準となる面が上昇することから、第１の電磁誘導ポンプ31により一次ノズル27から噴流する一次噴流波Ｗ1 および第２の電磁誘導ポンプ32により二次ノズル28から噴流する二次噴流波Ｗ2 も上昇し、ワークＰと接触するろう付け高さレベルを上昇させることができる。
【００４３】
一方、第３の電磁誘導ポンプ33のポンプ吐出量を制御することは、噴流波Ｗ1 ，Ｗ2 がワークＰと接触するろう付け高さレベルを可変制御する場合だけでなく、ろう材の消費に伴う噴流槽部23内のろう材面26a のレベル低下を防止して、ろう材面26a を一定のレベルに保つ場合にも用いることができる。
【００４４】
すなわち、ろう材の消費に伴い噴流槽部23内のろう材面26a がレベル低下したら、その分だけ、ろう材面26a を上昇させて元のレベルまで復帰させるように制御する。この制御は、ろう材面26a のレベルをフロートスイッチなどにより検出しながら、フィードバック制御系にて自動的に行うと良い。
【００４５】
このようなレベル制御において、噴流槽部23の電磁誘導ポンプ31，32は、ノズル27，28から噴流されるろう材一次噴流波Ｗ1 およびろう材二次噴流波Ｗ2 による各ろう付け高さレベルを、回転羽根式のインペラ・ポンプを用いた場合より高精度に制御できる。同様に、吸込槽部24の電磁誘導ポンプ33は、噴流槽部24内のろう材面26a のレベルを、回転羽根式のインペラ・ポンプを用いた場合より高精度に制御できる。
【００４６】
次に、図３は、請求項３記載の発明に対応する実施形態を示し、仕切板22に連通穴を設けないとともに、仕切板22の上端を噴流槽部23内のろう材面26a のレベルと同一に設定することにより、仕切板22の上端に、ろう材オーバーフロー用のオーバーフロー部91を設ける。その他の構造は、図１および図２の実施形態と同様であるから、同様部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
そして、第３の電磁誘導ポンプ33の吸込および吐出作用により、ノズルのある側の噴流槽部23内のろう材面26a のレベルを上昇させるとともに、ノズルのない側の吸込槽部24内のろう材面26b のレベルを下降させることによって、ろう材面26a ，26b 間に生じた落差で噴流槽部23内から仕切板22のオーバーフロー部91を乗越えて吸込槽部24内にろう材が流れ落ちる状態を作り、このろう材の流れとともに噴流槽部23内のろう材面26a にて浮遊している酸化物などの不要物質も、仕切板22のオーバーフロー部91を乗越えて吸込槽部24内に落下し、この吸込槽部24内のろう材面26b 上に収集されるから、第１および第２の電磁誘導ポンプ31，32への不要物質の巻込みを防止できるとともに、この不要物質を吸込槽部24から掻出すようにして除去できる。
【００４８】
次に、図４に示された実施形態は、噴流用ポンプおよび落差形成用ポンプの両方を回転羽根形のインペラ・ポンプ92，93とするとともに、請求項２に対応する連通穴25を設けた実施形態である。これらのインペラ・ポンプ92，93は、吸込口94および吐出口95の設けられたケーシング96内にインペラ97を配置したものである。
【００４９】
次に、図５に示された実施形態は、噴流用ポンプおよび落差形成用ポンプの両方を回転羽根形のインペラ・ポンプ92，93とするとともに、請求項３に対応するオーバーフロー部91を設けた実施形態である。
【００５０】
次に、図６に示された実施形態は、噴流用ポンプを回転羽根形のインペラ・ポンプ92とし、落差形成用ポンプを電磁誘導ポンプ33としたものである。
【００５１】
なお、各実施形態は、槽体21を１箇所の仕切板22により２分割して一つの吸込槽部24を設けた例であるが、槽体21を複数箇所の仕切板により３分割以上して複数の吸込槽部24を設けても良い。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、槽体内に仕切板により区画されたノズルのない側の吸込槽部からノズルのある側の噴流槽部へろう材を供給することにより、槽部間のろう材面レベルに落差を付けたから、その落差の程度により、噴流槽部内のろう材面レベルを運転中でも自由に制御でき、ろう材噴流波がワークと接触するろう付け高さレベルも自由に可変制御できるとともに、ろう材の消費に伴う噴流槽部内のろう材面レベルの低下を防止して、ろう材面レベルを一定に保つこともできる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、吸込槽部内のろう材を落差形成用ポンプにより噴流槽部内へ供給するとともに、仕切板の連通部を通して噴流槽部から吸込槽部へ循環させるようにしたから、落差形成用ポンプの流量制御により噴流槽部と吸込槽部との間のろう材面レベル落差を制御して、噴流槽部内のろう材面レベルを運転中でも自由に制御でき、これにより、ろう材噴流波によるろう付け高さレベルを自由に可変制御できるとともに、ろう材の消費に伴う噴流槽部内のろう材面レベルの低下を防止して、ろう材面レベルを一定に保つこともできる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、電磁誘導ポンプによって、噴流槽部内のろう材面レベルや、ろう材噴流波のろう付け高さレベルを高精度に制御できるとともに、装置の小形化および製造容易化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る噴流式ろう付け装置の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】  図１のII−II線断面図である。
【図３】  同上ろう付け装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】  同上ろう付け装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図５】  同上ろう付け装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図６】  同上ろう付け装置の第５実施形態を示す断面図である。
【図７】  従来の噴流式ろう付け装置を示す断面図である。
【符号の説明】
21    槽体
22    仕切板
23    噴流槽部
24    吸込槽部
25    連通部としての連通穴
26    ろう材
26a ，26b     ろう材面
27，28    ノズル
31，32    噴流用ポンプとしての電磁誘導ポンプ
33    落差形成用ポンプとしての電磁誘導ポンプ
91    オーバーフロー部
Ｐ    ワーク
Ｗ1 ，Ｗ2     噴流波
【図１】
0003720935.tif 000002
【図２】
0003720935.tif 000003
【図３】
0003720935.tif 000004
【図４】
0003720935.tif 000005
【図５】
0003720935.tif 000006
【図６】
0003720935.tif 000007
【図７】
0003720935.tif 000008