(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸はんだを供給するためのはんだガイドに、不活性ガス成分及び還元性ガス成分のうち少なくとも一方を含むシールドガスを噴射するためのガス噴射手段としての機能を兼備させ、このはんだガイドの先端のノズルに、はんだ送出孔とこのはんだ送出孔の回りを取り囲むように位置するガス噴射孔とを形成して、このガス噴射孔からはんだ付け対象に向けて所要の温度に予備加熱された上記シールドガスを噴射しながら、同時に上記はんだ送出孔から糸はんだを供給することにより、このホットシールドガスの雰囲気内においてはんだ付けすることを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載のはんだ付け方法において、上記はんだガイドから噴出するホットシールドガスの噴流内において上記糸はんだをはんだ付け対象に供給することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のはんだ付け方法において、上記はんだガイド内にヒーターを設け、このヒーターにより上記シールドガスと糸はんだとをはんだガイド内で予備加熱することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のはんだ付け方法において、上記シールドガスと糸はんだとをはんだガイドに送り込まれる前に予備加熱することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のはんだ付け方法において、上記シールドガスをはんだガイドに送り込まれる前に予備加熱し、予備加熱されたホットシールドガスをはんだガイド内において糸はんだと接触させることにより、このホットシールドガスで糸はんだを予備加熱することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項６】
はんだ付け対象に糸はんだを供給するためのはんだガイドと、供給された糸はんだを溶融させてはんだ付けするための鏝手段とを有し、
上記はんだガイドが、不活性ガス成分及び還元性ガス成分のうち少なくとも一方を含むシールドガスを所要の温度に加熱した状態ではんだ付け対象に向けて噴射するためのガス噴射手段を兼ねていて、先端にノズルを有し、このノズルが、上記糸はんだを送り出すためのはんだ送出孔と、このはんだ送出孔を取り囲むように位置して上記シールドガスを噴射するガス噴出孔とを有することを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項７】
請求項６に記載のはんだ付け装置において、上記はんだガイドが、糸はんだを移送するためのはんだ移送路とシールドガスを流通させるためのガス流路とを備えたガイド本体を有していて、このガイド本体の先端に上記ノズルが取り付けられ、上記はんだ移送路がこのノズルのはんだ送出孔に連通し、上記ガス流路がガス噴出孔に通じていることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のはんだ付け装置において、上記はんだ移送路とガス流路とが相互に連通していて、ホットシールドガスがはんだ移送路内に流入して糸はんだと接触可能であることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項９】
請求項６から８までの何れかに記載のはんだ付け装置において、上記はんだガイドが、上記シールドガスと糸はんだとを予備加熱するためのヒーターを内蔵していることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項１０】
請求項６から８までの何れかに記載のはんだ付け装置において、はんだ供給源からの糸はんだをはんだガイドに供給するはんだ送り用チューブの途中に加熱機構を設け、この加熱機構をガス供給源に接続することにより、この加熱機構で糸はんだとシールドガスとを予備加熱してはんだガイドに送り込む構成であることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項１１】
請求項６から８までの何れかに記載のはんだ付け装置において、はんだ供給源からの糸はんだをはんだガイドに供給するはんだ送り用チューブの途中にガス供給源に接続されたアダプターを設け、このアダプター内に予備加熱されたホットシールドガスを供給して糸はんだと接触させることにより、このホットシールドガスで糸はんだを予備加熱する構成であることを特徴とするはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣやＬＳＩなどの電子部品やその他のワークをシールドガス雰囲気中ではんだ付けするための手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品等のはんだ付けを行う場合、例えば窒素ガスのような高濃度（９９％以上）の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けすることにより、はんだや鏝先部分あるいははんだ付け対象物等の酸化が防止されると同時に、フラックスの酸化分解が防止され、ブリッジなどのはんだ不良が減少してはんだ付けの品質が向上するだけでなく、はんだ付け時間が短縮されるとか、はんだの使用量が少なくて済むとか、鏝先のクリーニング回数が減少して鏝先の耐久性が向上するといったような多くの利点のあることが知られている。また、上記窒素ガスに代えてあるいは窒素ガスと共に水素ガスのような還元性ガスを使用することにより、この水素ガスではんだ付け対象に形成されている酸化被膜が還元されるため、より高品質のはんだ付けを行うことが可能になる。
【０００３】
このため従来より、例えば特開平９−１８１４３６号公報に開示されているように、はんだ鏝の先端から高温の窒素ガスをはんだ付け対象に向けて噴射しながらはんだ付けを行うようにしたものや、特開平１０−３２８８１７号公報に開示されているように、はんだ鏝の側面にガラス管ヒーターを付設し、このガラス管ヒーターから高温の窒素ガスをはんだ付け対象に向けて噴射しながらはんだ付けを行うようにしたものなどが提案されている。
【０００４】
しかしながら、前者のように、はんだ鏝の先端に鏝先を取り囲むように開口するガス噴射口から窒素ガスを噴射する方式は、噴射口の開口面積が大きくなるため窒素ガスの流量が多くなり、容量の大きい窒素ガス発生装置を必要とするばかりでなく、大流量の窒素ガスを加熱するために熱量の大きい大形のヒーターを必要とし、装置が大形化してコストも高くなるという欠点がある。
【０００５】
また、後者の方式は、はんだ鏝の回りにガス噴射専用のガラス管ヒーターを付設しなければならないため、鏝回りの構造が複雑化する。特にはんだ鏝の周囲には、糸はんだを供給するためのはんだガイドが取り付けられていて、これとは別に上記ガラス管ヒーターを付設しなければならないため、鏝回りの部品数が多くなって装置が複雑化かつ大形化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、はんだ付け対象に向けて噴射するシールドガスの流量を少なく抑えることができると共に、はんだ鏝の回りにガス噴射のための専用の噴射手段を付設する必要のない、簡単で効率的かつ合理的なはんだ付けのための手段を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明によれば、糸はんだを供給するためのはんだガイドに、不活性ガス成分及び還元性ガス成分のうち少なくとも一方を含むシールドガスを噴射するためのガス噴射手段としての機能を兼備させ、このはんだガイドの先端のノズルに、はんだ送出孔とこのはんだ送出孔の回りを取り囲むように位置するガス噴射孔とを形成して、このガス噴射孔からはんだ付け対象に向けて所要の温度に予備加熱された上記シールドガスを噴射しながら、同時に上記はんだ送出孔から糸はんだを供給することにより、このホットシールドガスの雰囲気内においてはんだ付けすることを特徴とするはんだ付け方法が提供される。
【０００８】
また、上記方法を実施するため本発明によれば、はんだ付け対象に糸はんだを供給するためのはんだガイドと、供給された糸はんだを溶融させてはんだ付けするための鏝手段とを有し、上記はんだガイドが、不活性ガス成分及び還元性ガス成分のうち少なくとも一方を含むシールドガスを所要の温度に加熱した状態ではんだ付け対象に向けて噴射するためのガス噴射手段を兼ねていて、先端にノズルを有し、このノズルが、上記糸はんだを送り出すためのはんだ送出孔と、このはんだ送出孔を取り囲むように位置して上記シールドガスを噴射するガス噴出孔とを有することを特徴とするはんだ付け装置が提供される。
【０００９】
上記構成を有する本発明によれば、はんだガイドにガス噴射手段の機能を兼備させ、このはんだガイドからシールドガスをはんだ付け対象に向けて噴射するようにしているため、口径の大きいはんだ鏝の先端からシールドガスを噴射する従来の方法に比べて流量を少なく抑えることができる。しかも、はんだ鏝の回りにはんだガイドとガス噴射手段とを別々に設ける必要がないため、鏝回りの構造が簡単かつコンパクトになる。
【００１０】
本発明の具体的な実施形態によれば、上記はんだガイドが、糸はんだを移送するためのはんだ移送路とシールドガスを流通させるためのガス流路とを備えたガイド本体を有していて、このガイド本体の先端に上記ノズルが取り付けられ、上記はんだ移送路がこのノズルのはんだ送出孔に連通し、上記ガス流路がガス噴出孔に通じている。
【００１１】
本発明においては、上記はんだ移送路とガス流路とは相互に連通していて、ホットシールドガスがはんだ移送路内に流入して糸はんだと接触可能であることが望ましい。このようにホットシールドガスを糸はんだと接触させることにより、該糸はんだの予備加熱が行われると同時に、その酸化防止を図ることができるため、はんだ付け精度が向上する。
【００１２】
本発明の一つの具体的な実施形態によれば、上記はんだガイドが、上記シールドガスと糸はんだとを予備加熱するためのヒーターを内蔵している。
【００１３】
本発明の他の具体的な実施形態によれば、はんだ供給源からの糸はんだをはんだガイドに供給するはんだ送り用チューブの途中に加熱機構を設け、この加熱機構をガス供給源に接続することにより、この加熱機構で糸はんだとシールドガスとを予備加熱してはんだガイドに送り込むようになっている。
【００１４】
本発明の更に他の具体的な実施形態によれば、はんだ供給源からの糸はんだをはんだガイドに供給するはんだ送り用チューブの途中にガス供給源に接続されたアダプターを設け、このアダプター内に予備加熱されたホットシールドガスを供給して糸はんだと接触させることにより、このホットシールドガスで糸はんだを予備加熱するようになっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示す第１実施例のはんだ付け装置は、はんだ付け対象に糸はんだ２を供給するためのはんだガイド１と、供給された糸はんだ２を溶融させてはんだ付けするための鏝手段３とを有している。
【００１６】
上記鏝手段３は、電気発熱式のヒーターを内蔵した鏝本体３ａと、該鏝本体３ａの先端に突出する鏝先３ｂとを有し、上記ヒーターにより鏝先３ｂを加熱してはんだ付けを行うもので、はんだ付けロボット等の自動機に取り付けて使用するように構成されている。なお、このような鏝手段３の構成は一般的であって既に公知であるから、これ以上の具体的な構成についての説明は省略する。
【００１７】
一方、上記はんだガイド１は、支持アーム５により上記鏝手段３に、傾斜角度及び位置を調節自在なるように取り付けられている。このはんだガイド１は、はんだ供給源２Ａからはんだ送り用チューブ１４を通じて送られてくる糸はんだ２をはんだ付け対象に供給するための機能だけでなく、ガス供給源４から送られてくる不活性ガス（例えば窒素ガス）又は還元性ガス（例えば水素ガス）あるいはそれらが所要の比率で均一に混合された混合ガス等のシールドガスを、はんだ付け対象に向けて噴射するためのガス噴射手段としての機能と、上記糸はんだ２及びシールドガスを予備加熱するための予備加熱手段としての機能とを兼ねるもので、その具体的構成は次の通りである。
【００１８】
即ち、このはんだガイド１は、図２から分かるように、同軸状に組み付けられた内筒７と外筒８とを有する二重筒構造のガイド本体６と、該ガイド本体６の先端の取付部６ａに着脱自在にねじ付けられたノズル９と、上記ガイド本体６の後端部に取り付けられたエンドキャップ１０とを含んでいる。
【００１９】
上記ガイド本体６の内部には、上記内筒７の内部に糸はんだ２を移送するためのはんだ移送路１２が形成されると共に、外筒８と内筒７との間にシールドガスを流すためのガス流路１３が形成されている。そして上記はんだ移送路１２は、エンドキャップ１０に取り付けられたはんだ移送用のチューブ１４に連通することにより、このチューブ１４を通じてはんだ供給源から糸はんだ２が送り込まれるようになっており、上記ガス流路１３は、エンドキャップ１０に設けられたポート１５に連通し、このポート１５にねじ付けられた管継手１７に接続されるホース１６を通じて上記ガス供給源４からシールドガスが供給されるようになっている。
【００２０】
上記はんだ移送路１２とガス流路１３とは、内筒７に開けられた複数の孔７ａを通じて相互に連通し、ガス流路１３内のシールドガスがこれらの孔７ａからはんだ移送路１２内に自由に流入して糸はんだ２と接触できるようになっており、上記ガス流路１３内には、内筒７の外周を取り巻くように電気ヒーター１８が設けられ、この電気ヒーター１８により、上記はんだ移送路１２内の糸はんだ２と、ガス流路１３内及びはんだ移送路１２内を流れるシールドガスとが、所定の温度に予備加熱されるようになっている。そして、上記はんだ移送路１２とガス流路１３とは、外筒８の先端の上記取付部６ａ内にはんだ移送路１２と同軸状に形成された共通通路１９にそれぞれ連通し、この共通通路１９を通じて糸はんだ２と高温のホットシールドガスとがノズル９に送り込まれるようになっている。
【００２１】
なお、上記はんだ移送路１２の後端部には、シールドガスがはんだ移送用のチューブ１４内に逆流するのを防止するため、糸はんだ２と内筒７との間の隙間を閉塞するシール部材２０を設けることが望ましい。このシール部材２０は、シールドガスの逆流を防止することが可能で、かつ糸はんだ２の送りの支障にならない耐熱性のものであれば、どのようなものでも良く、例えば、図２に示すように、糸はんだ２の送りの抵抗とならない程度の柔軟性と潤滑製とを持ったスポンジ体やゴムあるいは合成樹脂などの軟質素材からなるものであっても、図３に示すシール部材２０のように、糸はんだ２を送る際にはその送り方向に容易に弾性変形するが、その送り方向と反対方向にシールドガスの圧力が作用すると糸はんだ２に密接してその逆流を防止する、リップシール形のものであっても良い。
あるいは、上述したようなシール部材２０を設ける代わりに、はんだ移送路１２の一部に、糸はんだ２の送りに支障がなくかつシールドガスの漏出を可及的に防止できる程度の絞りを設けても良い。
【００２２】
また、上記ノズル９は、糸はんだ２を送り出すためのはんだ送出孔２２と、ホットシールドガスを噴射するためのガス噴出孔２３とを有している。このうちはんだ送出孔２２は、ノズル９の先端中央部から前方に向けて延出する小径パイプ２４により、上記はんだ移送路１２及び共通通路１９に同軸状に連通するように形成されたもので、その口径は、糸はんだ２をはんだ付け対象に向けて正確に供給できるように、はんだの送りに支障を来さない範囲内で必要最小限の大きさに形成されている。しかし、糸はんだ２の送り精度をそれほど必要としない場合には、上記はんだ送出孔２２の口径をもう少し大きくし、糸はんだ２の回りのギャップを通じてこのはんだ送出孔２２からもホットシールドガスが噴出するようにしても良い。また、上記ガス噴出孔２３は、ノズル９の先端に上記小径パイプ２４と同心状に取り付けられた大径パイプ２５により、上記小径パイプ２４の回り（従ってはんだ送出孔２２の回り）を取り囲むように形成され、ノズル９に設けた通孔２６により上記共通通路１９に連通している。上記小径パイプ２４は、その先端が大径パイプ２５の先端より前方に突出している。
上記ガス噴出孔２３の口径は、鏝手段３における鏝先３ｂの直径より小さく、従って、このガス噴出孔２３を鏝手段３に鏝先３ｂを取り巻くように形成する場合に比べ、その開口面積は小さくなり、シールドガスの流量も少なくて済む。
【００２３】
図中２８はホットシールドガスの温度を検出するための温度センサー、２８ａは該温度センサー２８から導出されたリード線、１８ａはヒーター１８から導出されたリード線で、これらのリード線１８ａ，２８ａは図示しないコントローラーに接続され、このコントローラーで、設定された目標温度と上記温度センサー２８で検出された実測温度との偏差に基づいてヒーター１８を制御することにより、シールドガスの温度コントロールを行うように構成されている。
なお、上記リード線リード線１８ａ，２８ａが通る配線孔は、そこからシールドガスが漏出しないように、適宜の充填材２９で閉塞することが望ましい。
【００２４】
上記構成を有するはんだ付け装置において、はんだガイド１におけるガス流路１３内にポート１５を通じてシールドガスが供給されると、このガスは、ガス流路１３内を前方に向けて流れるだけでなく、内筒７の孔７ａからはんだ移送路１２内に流入してこのはんだ移送路１２内をも流れ、その途中でヒーター１８により糸はんだ２と共に加熱されて高温のホットシールドガスとなる。そしてこのホットシールドガスは、はんだ移送路１２内において糸はんだ２と接触してその回りを包み込み、該糸はんだ２を空気から遮断してその酸化を防止すると共に、該糸はんだ２を加熱してその予備加熱を更に促進する。その後このホットシールドガスは、上記はんだ移送路１２から外筒８の先端の取付部６ａ内の共通通路１９を通じてノズル９に流入したあと、通孔２６から大径パイプ２５内のガス噴出孔２３に流れ込み、このガス噴出孔２３からはんだ付け対象及び鏝先３ｂに向けて噴射されることにより、これらのはんだ付け対象及び鏝先３ｂの回りにシールドガスの雰囲気を形成すると共に、上記はんだ付け対象を予備加熱する。
【００２５】
一方、予備加熱された上記糸はんだ２は、ガス噴出孔２３から噴射される上記ホットシールドガスの噴流内をはんだ送出孔２２からはんだ付け対象に向けて供給され、回りをホットシールドガスの雰囲気に包まれた状態のまま鏝先３ｂにより溶かされてはんだ付けされる。
【００２６】
かくして、予備加熱された糸はんだ２が最後までホットシールドガス雰囲気に包まれた状態のままではんだ付けされることにより、該糸はんだ２が空気中の酸素から遮断されてその酸化が防止され、はんだ付け対象及び鏝先３ｂの回りもシールドガス雰囲気に包まれるため、はんだ付け時の酸化が防止されてはんだ付け精度が向上すると共に、鏝先３ｂの酸化も防止されて寿命が長くなる。特に上記シールドガス中に還元性ガスの成分が含まれている場合には、糸はんだ及びはんだ付け対象に形成された酸化被膜がこの還元性ガスにより還元されるため、濡れ性が更に良くなってはんだ付け精度が一段と向上する。
【００２７】
また、はんだガイド１を通じてホットシールドガスをはんだ付け対象に向けて噴射することにより、はんだ鏝の先端の鏝先の回りに開口する大口径の噴射口からシールドガスを噴射する従来の方法に比べ、ガス流量を少なく抑えることができる。しかも、はんだ鏝の回りにはんだガイド１とガス噴射手段とを別々に設ける必要がないため、鏝回りの構造が簡単かつコンパクトになる。更に、上記糸はんだ２とシールドガスとをはんだガイド１内で一つのヒーター１８により同時に予備加熱することができるばかりでなく、昇温したホットシールドガスを糸はんだに接触させることによって該糸はんだの予備加熱の促進と酸化防止とを図ることができるため、非常に効率的かつ合理的である。
【００２８】
上記実施例では、糸はんだ２を送り出すためのはんだ送出孔２２と、ホットシールドガスを噴射するための円環状のガス噴出孔２３とを、該ガス噴出孔２３がはんだ送出孔２２を取り囲むように形成しているが、このガス噴出孔２３は必ずしも環状に連続している必要はなく、はんだ送出孔２２を取り巻くように位置する複数の小孔であっても良い。また、糸はんだ２の送り精度をそれほど必要としない場合には、上記はんだ送出孔２２の口径を大きくし、糸はんだの回りのギャップを通じてこのはんだ送出孔２２からもホットシールドガスを噴出するようにしても良く、このはんだ送出孔２２からのガス噴射量が十分多く確保できる場合は、上記ガス噴出孔２３を省略することもできる。これらの場合、上記はんだ送出孔２２がガス噴出孔の一部又は全部を兼ねることになる。
【００２９】
更に、上記ガス流路１３をはんだ移送路１２と通孔２６で連通させているが、このガス流路１３をはんだ移送路１２とは非連通の状態に形成し、はんだ送出孔２２の回りを取り囲むガス噴出孔２３に直接連通させても良い。この場合に、糸はんだ２とシールドガスとは、上記実施例のように共通のヒーターで予備加熱するようにしても、個別のヒーターで予備加熱するようにしても良い。
【００３０】
上記第１実施例では、はんだガイド１内に１つのヒーター１８を設け、このヒーター１８でシールドガスと糸はんだ２との両方を予備加熱するようにしているが、図４に示す第２実施例のように、はんだ送り用のチューブ１４の途中にヒーターを内蔵した加熱機構３１を設け、この加熱機構３１をガス供給源４に接続することにより、この加熱機構３１でシールドガスと糸はんだ２とを予備加熱したあと、それらをはんだガイド１に送り込むようにすることもできる。この場合、上記はんだガイド１内のヒーター１８は省略することができる。
【００３１】
あるいは、図５に示す第３実施例のように、はんだ送り用チューブ１４の途中に該チューブ１４をガス供給源４に接続するためのアダプター３２を設け、このアダプター３２内にヒーター３３で予備加熱されたホットシールドガスを供給して糸はんだ２と接触させながらはんだガイド１に送り込むことにより、このホットシールドガスで糸はんだ２を予備加熱するように構成することもできる。この場合にも、上記はんだガイド１内のヒーター１８は省略することができる。
【００３２】
なお、これら第２及び第３実施例の上記以外の構成は実質的に第１実施例と同じであるから、主要な同一構成部分に第１実施例と同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３３】
また、上記各実施例のはんだ付け装置は自動機用として構成されているが、本発明は手動操作用のはんだ付け装置にも適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、はんだ付け対象に向けて噴射するシールドガスの流量を少なく抑えることができると共に、はんだ鏝の回りにガス噴射のための専用の噴射手段を付設する必要のない、簡単で効率的かつ合理的なはんだ付けのための手段を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るはんだ付け装置の第１実施例を概略的に示す正面図である。
【図２】はんだガイドの一部を省略した拡大断面図である。
【図３】はんだガイドの異なる構成例を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す要部正面図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す要部正面図である。
【符号の説明】
１    はんだガイド
２    糸はんだ
２Ａ    はんだ供給源
３    鏝手段
４    ガス供給源
１２    はんだ移送路
１３    ガス流路
１４    はんだ送り用チューブ
１８    ヒーター
２２    はんだ送出孔
２３    ガス噴射孔
２６    通孔
３１    加熱機構
３２    アダプター
【図１】
0003590320.tif 000002
【図２】
0003590320.tif 000003
【図３】
0003590320.tif 000004
【図４】
0003590320.tif 000005
【図５】
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