(57)【要約】  不活性ガスを使用せずに、噴流ノズルの目詰まりを防止し、プリント基板のスルーホール内に溶融はんだを満たして信頼性を向上できるようにする。  はんだ槽２の溶融はんだ４を内筒１５の内部からノズルキャップ１９へ流してノズルキャップ１９の内部を当該溶融はんだ４で満たし、ノズルキャップ１９内部に満たされた溶融はんだ４を挿入孔１９ａから外部へ実質的に流出しないで外筒１６と内筒１５との間から下方へ流す。これにより、溶融はんだ４が外部の空気に接触しないので、溶融はんだ４の酸化を防止できる。このため、従来のはんだ付け装置のようにノズル口の部分を不活性ガスで充満させることなく、噴流ノズル３の目詰まりを防止できる。また、電子部品３０のリード３１を挿入孔１９ａに挿入した状態ではんだ付けするので、プリント基板Ｐのスルーホール内に溶融はんだ４を満たすことができ、信頼性を向上できる。
2010073739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ槽と、前記はんだ槽の内部に収容されるはんだを上方へ向けて噴流する噴流ノズルとを備え、前記噴流ノズルの上方に所定距離だけ離間して配置される電子部品のリードをはんだ付けするポイントフローはんだ付け装置であって、
前記噴流ノズルは、
軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の前記開口部が前記はんだ槽の内部に配置され、他端の前記開口部が前記はんだ槽の外部に配置される外筒と、
前記外筒の内側に設けられて、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の前記開口部が前記はんだ槽の内部に配置され、他端の前記開口部が前記はんだ槽の外部に配置される内筒と、
前記リードを挿入するための挿入孔を有し、前記外筒及び内筒の他端にある開口部を覆うノズルキャップとからなり、
前記はんだ槽の内部に収容されるはんだを前記内筒の内部から前記ノズルキャップへ流して前記ノズルキャップの内部を当該はんだで満たし、前記ノズルキャップの内部に満たされたはんだで前記挿入孔に挿入された前記リードをはんだ付けして、前記外筒と前記内筒との間からはんだを下方へ流すことを特徴とするポイントフローはんだ付け装置。
【請求項２】
前記外筒の内側の側面と前記内筒の外側の側面との間の距離が、前記ノズルキャップの先端とはんだ付けされる前記電子部品との間の距離の１．２倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のポイントフローはんだ付け装置。
【請求項３】
前記外筒の内側の側面と前記内筒の外側の側面との間の距離が、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポイントフローはんだ付け装置。
【請求項４】
前記はんだ槽の内部には、はんだを送り出すスクリュポンプが設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のポイントフローはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品のリードをはんだごての代わりにはんだ付けするポイントフローはんだ付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板のはんだ付けは、フローソルダリングで行われることが多かった。フローソルダリングは、自動はんだ付け装置が用いられる。この自動はんだ付け装置は、溶融はんだを収容するはんだ槽から噴流ノズルで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。プリント基板のはんだ付けがフローソルダリングで行われる理由は、周辺設備を加えても設備コストが比較的安価であること、はんだ付けとしての信頼性が高いこと、更に、リード付きの部品の製造が容易であるために部品の入手が容易であること等であり、フローソルダリングははんだ付け方法として大きな位置を占めてきた。【０００３】
近年、携帯機器の流行等から小型の電子部品に対する要求が高まっているため、はんだ付け方法は、小型面実装部品のはんだ付けに適したリフローソルダリングに移行している。リフローソルダリングは、プリント基板にはんだペーストやはんだボールを所定の箇所（電極等）に形成させて、面実装部品等をプリント基板に載置させる。そして、そのプリント基板を加熱温度２２０〜２５０℃のリフロー炉に１分間以上通過させることによりはんだ付けを行う。このため、リフローソルダリングでプリント基板にはんだ付けされる面実装部品は、従来のフローソルダリングの電子部品に比べてより耐熱性が要求される。近年、環境問題への対応のため、フローソルダリング及びリフローソルダリングに使用されるはんだが、溶融温度が１８３℃である従来のＳｎ−Ｐｂはんだから、溶融温度が約２２０℃であるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ等の鉛フリーはんだに置き換えられており、より高い耐熱性を有する電子部品が必要となっている。【０００４】
このように、はんだ付け方法がフローソルダリングからリフローソルダリングへと、また、はんだがＳｎ−Ｐｂはんだから鉛フリーはんだへと、変更されているが、例えば、ＭＰＵ等の精密半導体、コネクタやスイッチ等の外装が樹脂製である接続部品、更には、電解液を内部に有するアルミ電解コンデンサー等といった、リフローソルダリングや鉛フリーはんだに要求される耐熱性を有さない電子部品の多くは、現在も、作業者がはんだごて等を用いて行うマニュアルソルダリングにより後付けされている。【０００５】
フローソルダリング及びリフローソルダリングの技術の進歩によって高性能のはんだ付け装置が開発された結果、はんだごてによる脂入りはんだを用いたマニュアルソルダリングによる、フローソルダリング及びリフローソルダリングの修正作業は、減少してはいるものの、現在も多用されている。しかし、このマニュアルソルダリングは、人が行うので作業効率が悪いとともに、作業者の熟練度によりはんだ付けの品質が左右されるので品質がばらつき易く、さらには、熟練した作業者の養成も容易なことではない。【０００６】
マニュアルソルダリングの自動化として、はんだ付けロボット等も開発されている。しかしながら、はんだごてによるマニュアルソルダリングを行う作業者をはんだ付けロボットに置換しているだけであり、はんだ付けロボットは作業効率が良いものの、フローソルダリングやリフローソルダリングに比べて作業効率が悪く、大量のプリント基板をはんだ付けするには何台ものはんだ付けロボットが必要であり、コストが嵩んでしまう。また、はんだ付けロボットのはんだごてによる加熱の代わりにレーザーや光ビーム等により加熱するはんだ付け装置も開発されているが、作業効率を上げるためには急速加熱を行わなければならず、脂入りはんだ中のフラックスが飛散しやすく、導電不良や絶縁不良等の不具合の原因となりやすい。【０００７】
特許文献１及び２には、はんだごてを用いたマニュアルソルダリングを代替するためのポイントフローはんだ付け装置に係る発明が開示されている。これらのポイントフローはんだ付け装置は、いずれも、ポイントフロー用の噴流ノズルの小径のノズル口から溶融はんだを外部へ常時少量噴流し、噴流ノズルの周辺に配置した排出口から噴流した溶融はんだを回収するものである。このポイントフローはんだ付け装置は、外部へ噴流するはんだの量が少ないためにはんだが酸化し易く、外部へ噴流した溶融はんだに発生する酸化物が噴流ノズルの小径のノズル口に固まる等して詰まりやすいという問題を有する。【０００８】
そこで、特許文献１には、噴流ノズルの周辺を窒素雰囲気として溶融はんだの酸化を抑制するためのカバーを噴流ノズルの周囲に配置し、このカバーと噴流ノズルとの間に螺旋状の排出ルートを設けるはんだ付け装置が開示されている。具体的には、このポイントフローはんだ付け装置は、噴流ノズルの外側に螺旋状の流路を形成し、窒素雰囲気とすることが可能なジャケットによって噴流ノズルが覆われ、噴流ノズルから噴流された溶融はんだが螺旋状の流路で酸化物となって固まることを防ぐために噴流ノズルとジャケットとの隙間全体に窒素を充満させる構造を有する。【０００９】
一方、特許文献２には、噴流ノズルの周囲を窒素雰囲気とするためのカバーを噴流ノズルの周知に配置し、噴流ノズルから噴流されたはんだを、カバーと噴流ノズルとの間を流通させるはんだ付け装置が開示されている。具体的には、噴流ノズルの先端にはんだだまりを設け、噴流ノズルの先端部分にはんだ流路よりも面積が広いはんだたまりを設けて、はんだだまりに貯まったはんだをギヤポンプによって一定量噴出する。このはんだ付け装置は、少量の溶融はんだが飛んでしまうので酸化し易く、噴流ノズルの噴出口の付近を窒素等の不活性雰囲気とする必要がある。【００１０】
このように、特許文献１及び２は、いずれも、噴流ノズル口の周囲に覆いを設けて窒素ガス等の不活性ガスにより噴流ノズルの周辺を充満することによって酸素を遮断し、噴流ノズルから外部へ流出する溶融はんだの酸化を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００７／１３８３１０Ａ２公報
【特許文献２】特開２００８−１０９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１及び２により開示されたポイントフローはんだ付け装置は、小径のノズル口から常時溶融はんだを噴流させるが、はんだ付け箇所が微細であるので、はんだが酸化し易く、窒素等の不活性雰囲気中でないとノズル口から噴流した溶融はんだが容易に酸化することから、窒素等の不活性ガスを必ず用いる必要がある。【００１３】
窒素等の不活性ガスの供給は、窒素発生装置から供給する場合であっても、あるいはタンクやボンベから供給する場合であっても、設置コストやランニングコストが嵩み、また、広い設置スペースを確保する必要がある。ポイントフローはんだ付け装置は、通常、はんだごてを用いたマニュアルソルダリングの代替として用いられるので、マニュアルソルダリングの事業者の多くは設置スペースや設置コストの点でポイントフローはんだ付け装置を導入できないことも多い。【００１４】
また、特許文献１及び２のポイントフローはんだ付け装置は、電子部品のリードをプリント基板のスルーホールに挿入して、ノズル口から噴流される溶融はんだをはんだ付け部に当ててはんだ付けする。このようなはんだ付けを鉛フリーはんだで行うと、スルーホール内に溶融はんだを完全に満たすことができないため、信頼性が乏しいものとなっていた。【００１５】
本発明は、このような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、マニュアルソルダリングを代替するためのポイントフローはんだ付け装置においても、窒素ガス等の不活性ガスを用いることなく、噴流ノズルの目詰まりの発生を防止でき、プリント基板のスルーホール内に溶融はんだを満たして信頼性を向上できるポイントフローはんだ付け装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ポイントフローはんだ付け装置の噴流ノズルの外部に溶融はんだが流出しない構造とすれば、溶融はんだの酸化も抑制されて、ノズル口の部分を窒素等の不活性ガス雰囲気にしなくとも、安定したポイントはんだ付けを行うことができることや、プリント基板のスルーホール内に溶融はんだが満たされることを知見し、本発明を完成させた。【００１７】
上述の課題を解決するために、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置は、はんだ槽と、このはんだ槽の内部に収容されるはんだを上方へ向けて噴流する噴流ノズルとを備え、この噴流ノズルの上方に所定距離だけ離間して配置される電子部品のリードをはんだ付けするポイントフローはんだ付け装置であって、噴流ノズルは、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の開口部がはんだ槽の内部に配置され、他端の開口部がはんだ槽の外部に配置される外筒と、外筒の内側に設けられて、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の開口部がはんだ槽の内部に配置され、他端の開口部がはんだ槽の外部に配置される内筒と、リードを挿入するための挿入孔を有し、外筒及び内筒の他端にある開口部を覆うノズルキャップとからなり、はんだ槽の内部に収容されるはんだを内筒の内部からノズルキャップへ流してノズルキャップの内部を当該はんだで満たし、ノズルキャップの内部に満たされたはんだで挿入孔に挿入されたリードをはんだ付けして、外筒と内筒との間からはんだを下方へ流すことを特徴とするものである。【００１８】
また、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置は、外筒の内側の側面と内筒の外側の側面との間の距離が、ノズルキャップの先端とはんだ付けされる電子部品との間の距離の１．２倍以上５倍以下であることを特徴とするものである。【００１９】
これらの本発明に係るポイントフローはんだ付け装置では、外筒の内側の側面と内筒の外側の側面との間の距離が、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、これらの本発明に係るポイントフローはんだ付け装置では、はんだ槽の内部には、はんだを送り出すスクリュポンプを設けられることが望ましい。【００２０】
この本発明のポイントフローはんだ付け装置は、噴流ノズルの内側に設けられたはんだの流路である内筒から送られた溶融はんだが、噴流ノズルの先端に設置されたノズルキャップの挿入孔から外部へ実質的に流出させずにノズルキャップの内部で噴流し、ノズル本体と外筒部の間を通って回収され、外筒下部の孔よりはんだ槽に還流されるという構造を有する。つまり、シリンダ内部に流入して、再度シリンダから送り出される、という溶融はんだ４が噴流ノズルの内部で循環する構造を有する。このように、本発明では、シリンダから送られた溶融はんだがノズル先端に設置されたノズルキャップの挿入孔から外部へ流出せずに噴流ノズルの内部で循環させるために、外筒の内側側面と内筒の外側側面との間の距離を、ノズルキャップの先端とはんだ付けされる電子部品との間の距離の１．２倍以上５倍以下とするのである。【００２１】
本発明に係るポイントフローはんだ付け装置によれば、溶融はんだが挿入孔から外部へ実質的に流出しないでノズルキャップの挿入孔の部分だけで外気と接触することになり、ほとんど酸化物が発生しないために噴流ノズルの目詰まりが発生しない。また、リードを挿入孔に挿入した状態ではんだ付けするので、プリント基板のスルーホール内に溶融はんだが満たされる。【００２２】
本発明の溶融はんだが挿入孔から外部へ実質的に流出しないとは、ノズルキャップにリードを挿入してはんだ付けを行うときにはリードの体積分だけ溶融はんだがノズルキャップから流出するが、はんだ付けを行わない待機時には溶融はんだがノズルキャップから流出しないことを示している。【００２３】
ノズルキャップに設けられた挿入孔の部分に発生した酸化物は、ディスクリート部品のリードがノズルキャップの挿入孔に挿入されるときに、アルキメデスの定理により噴流ノズルの内部の溶融はんだが押し出されて流れ出し、噴流ノズルの内部の清浄なはんだをプリント基板に付着することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のポイントフローはんだ付け装置によれば、稼働時に溶融はんだが挿入孔から外部へ実質的に流出しないでノズルの外部に流出しないため、溶融はんだが空気に接触して酸化することを防止できる。このため、溶融はんだの空気との接触を防止するためにノズル口の部分を窒素等の不活性ガスで充満する必要がなく、噴流ノズルの目詰まりが発生しないため、安定したポイントはんだ付けを継続して行うことができる。また、プリント基板のスルーホール内に溶融はんだを満たすことができるので、従来の装置に比べて信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るポイントフローはんだ付け装置１の構成例を示す部分破断斜視図である。
【図２】ポイントフローはんだ付け装置１の構成例を示す正面断面図である。
【図３】噴流ノズル３の構成例を示す透視斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線で切断した噴流ノズル３の構成例を示す断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線で切断した噴流ノズル３の構成例を示す断面図である。
【図６】ポイントフローはんだ付け装置１の動作例（その１）を示す正面断面図である。
【図７】ポイントフローはんだ付け装置１の動作例（その２）を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図１においては、ポイントフローはんだ付け装置１の主要部を判読し易くするために、架台６を構成する４本の脚は２本のみを示し、残りの２本は省略し、溶融はんだ４を省略し、また、螺旋羽根７ａの周囲部に設けられるダクト５から延在する円筒状のケースは回転軸７ｂ方向に半分に切断している。
【００２７】
＜ポイントリフローはんだ付け装置１の構成例＞  
図１及び２に示すように、ポイントリフローはんだ付け装置１は、はんだ槽２及び噴流ノズル３で構成される。ポイントフローはんだ付け装置１は、プリント基板Ｐに載置されたディスクリート部品である電子部品３０のリード３１をはんだ付けするための装置である。
【００２８】
はんだ槽２は、溶融はんだ４を収容する。はんだ槽２の内部の底部には、溶融はんだ４を噴流ノズル３に供給するための流路となるダクト５が配置される。
【００２９】
ダクト５の上面には架台６が設置されており、この架台６の内部中央には、回転軸７ｂと、回転軸７ｂの先端外周に設けられた四枚の螺旋羽根７ａとを有するスクリュポンプ７が配置される。四枚の螺旋羽根７ａは、ダクト５の上面に形成された開口部５ａを介して、ダクト５の内部に臨むようにして配置される。
【００３０】
スクリュポンプ７は、回転軸７ｂの上部を、はんだ槽２の上部に固定されたベアリング支持部材９により支持されたベアリング８によって、回転自在に支持される。また、スクリュポンプ７の回転軸７ｂの最上部にはプーリ１０が固定される。また、はんだ槽２の上部側方には支持部材１１が固定され、この支持部材１１によりモータ１２が支持されている。モータ１２の出力軸にはプーリ１３が固定される。
【００３１】
プーリ１０、１３には環状のベルト２２が架け渡されており、モータ１２の出力軸が回転すると、プーリ１３、ベルト２２及びプーリ１０を介して、スクリュポンプ７の回転軸７ｂも回転するとともに螺旋羽根７ａが回転する。
【００３２】
ポイントフローはんだ付け装置１におけるはんだの送り出し機構としては、スクリュポンプ７を用いることが望ましい。一般的な自動はんだ付け装置のはんだの送り出し機構として用いられるインペラポンプでは、インペラによって加速したはんだ噴流が、直接に噴流ノズル３のノズルキャップ１９の挿入孔１９ａに作用するので、ノズルキャップ１９の挿入孔１９ａから外部に溢れ出てしまう。
【００３３】
これに対し、スクリュポンプ７を用いると、はんだをゆっくりと静かに送り出すことができるため、はんだを噴流としてではなく、はんだに加圧して一定の高さを維持することが容易である。はんだの面に均一に圧力が加わるため、モータ１２に作用する電圧が変動してスクリュポンプ７の回転速度が変動しても、はんだがノズルキャップ１９の挿入孔１９ａから吹き出すことなく、はんだの噴流高さを安定して確保することが可能である。更に、スクリュポンプ７の回転速度がスムーズにはんだの圧力に加わるため、はんだの高さの調整が瞬時にかつ正確に行うことができる。
【００３４】
一方、ダクト５の上面には、中空の円筒体からなるシリンダ１４が設置される。シリンダ１４の内部空間と、ダクト５の内部空間とは、ダクト５の上面に形成された開口部５ｂにより、連通するように構成される。
【００３５】
シリンダ１４の上部端面には，外向きフランジ１４ａが環状に形成されており、この外向きフランジ１４ａの上面に、噴流ノズル３が、例えば締結等の適宜手段により固定されて設けられる。
【００３６】
＜噴流ノズル３の構成例＞  
次に、噴流ノズル３について詳細に説明する。図３乃至５に示すように、噴流ノズル３は、内筒１５及び外筒１６を有する二重管からなるノズル基部１７と、ノズルキャップ１９とで構成される。噴流ノズル３は、はんだ槽２の内部に収容されるはんだ４を上方へ向けて噴流させるためのものである。
【００３７】
外筒１６は、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の開口部がはんだ槽２の内部に臨むようにして配置され、他端の開口部がはんだ槽２の外部に配置される。内筒１５は、外筒１６の内側に並行に設けられて、軸方向の一端が開口された開口部１８ａ及び軸方向の他端が開口された開口部１８ｂを有し、一端の開口部１８ａがはんだ槽２の内部に臨むようにして配置され、他端の開口部１８ｂがはんだ槽２の外部に配置される。
【００３８】
外筒１６の下部に設けられるフランジには溝１８ｃが設けられる（図５参照）。溝１８ｃは、内筒１５の下部と係合して、内筒１５を外筒１６に固定させるためのものである。これにより、内筒１５と外筒１６とが所定の位置からずれることを防止できる。
【００３９】
ノズルキャップ１９は、電子部品３０に設けられるリード３１（図２参照）が挿入可能な挿入孔１９ａを有し、外筒１６の他端にある開口部及び内筒１５の他端にある開口部１８ｂを覆って、ノズル基部１７の外面に嵌め合わして装着される。また、ノズルキャップは、噴流ノズル３の上方に所定の距離だけ離間して搬送される電子部品３０のリードが挿入可能な小径の挿入孔１９ａを有する。
【００４０】
なお、ノズルキャップ１９は、図５では２つの部品（別体）で構成されているが、一体であっても構わない。ノズルキャップ１９が別体で構成されていれば、挿入孔１９ａを有する部品を交換することで、挿入孔１９ａの目詰まりの除去作業を省略できる。
【００４１】
このように構成された噴流ノズル３は、図２の矢印で示すように、はんだ槽２の内部に収容される溶融はんだ４を内筒１５の内部からノズルキャップ１９へ流してノズルキャップ１９の内部を当該溶融はんだ４で満たし、ノズルキャップ１９内部に満たされた溶融はんだ４で挿入孔１９ａに挿入された電子部品３０のリード３１をはんだ付けして、外筒１６と内筒１５との間から下方へ流す。
【００４２】
つまり、噴流ノズル３の内側に設けられたはんだの流路である内筒１５から送られた溶融はんだ４が、噴流ノズル３の先端に設置されたノズルキャップ１９の挿入孔１９ａから外部へ実質的に流出せずにノズルキャップ１９の内部で噴流し、内筒１５と外筒１６との間を通って、外筒１６下部の排出口２１よりはんだ槽２に還流されるという構造を有する。
【００４３】
これにより、溶融はんだ４が挿入孔１９ａから外部へ実質的に流出しないでノズルキャップ１９の挿入孔１９ａの部分だけで外気と接触することになり、ほとんど酸化物が発生しないために噴流ノズル３の目詰まりが発生しない。挿入孔１９ａの部分に発生した酸化物は、電子部品３０のリード３１が挿入孔１９ａに挿入されるときに、アルキメデスの定理により噴流ノズル３の内部の溶融はんだ４が押し出されて流れ出し、噴流ノズル３の内部の清浄なはんだをプリント基板等に付着することができる。
【００４４】
本発明に係るポイントフローはんだ付け装置１では、図２に示したように、外筒１６の内側の側面と内筒１５の外側の側面との隙間２０の距離ｄ１が、ノズルキャップ１９の先端とはんだ付けされる電子部品３０との間の距離ｄ２の１．２倍以上５倍以下である。
【００４５】
隙間２０は、シリンダ１４を介してノズルキャップ１９まで圧送された溶融はんだ１４が、はんだ槽２へ再度還流される際の流路であり、内筒１５が溶融はんだ４に常時接しているので、この隙間２０を流れる溶融はんだ１４が冷えて固まってしまうことがない。
【００４６】
隙間２０が狭すぎて、距離ｄ１が距離ｄ２の１．２倍未満であると目詰まりを起こし易くなる。一方、隙間２０が広すぎて、距離ｄ１が距離ｄ２の５倍超であると噴流ノズル３の内部における噴流高さを維持できない。更に、同様の観点から、距離ｄ１が距離ｄ２の１．２倍以上２倍以下であることが望ましい。
【００４７】
これを実際のサイズで言い換えると、距離ｄ２は０．１〜１．８ｍｍ程度である。したがって、距離ｄ１は０．１ｍｍ〜３．６ｍｍ程度であることが望ましい。これにより、シリンダ１４を介して供給される溶融はんだ４がノズルキャップ１９の挿入孔１９ａから外部へ流出せずに噴流ノズル３の内部で噴流し、外筒１６の下部に設けられた排出口２１を介してはんだ槽２の内部に回収され、回収された溶融はんだ４はスクリュポンプ７によりダクト５及びシリンダ１４を介して、再度噴流ノズル３へ送られて循環する。
【００４８】
なお、外筒１６の下部に設けられる排出口２１は、上述した隙間２０を介して環流する溶融はんだ４を、はんだ槽２の内部へ排出するためものである。排出口２１は、外筒１６の下部に、ドリルやプレス等の適宜手段により貫通した孔を開けることにより形成される。
【００４９】
排出口２１の直径は、外筒１６の外径の１／３〜１／４の大きさであることが好ましい。排出口２１の直径が１／４未満であると、上述した隙間２０を流れる溶融はんだ４の流速が低下して、隙間２０で目詰まりを起こし易くなり、ノズルキャップ１９の挿入孔１９ａから溶融はんだ４が溢れやすくなる。また、排出口２１の直径が１／３を超えると、隙間２０を介して排出される溶融はんだ４の流量が増加し過ぎて、溶融はんだ４の噴流高さが不安定になる。
【００５０】
＜ポイントリフローはんだ付け装置１の動作例＞  
次に、ポイントリフローはんだ付け装置１の動作例について説明する。図６に示すように、溶融はんだ４が噴流ノズル３内に（例えば、挿入孔１９ａの上部まで）満たされている状態を前提として、電子部品３０のリード３１がプリント基板Ｐに設けられたスルーホール４０に貫通している状態で噴流ノズル３上に図示しないプリント基板搬送機構に搬送され、リード３１が挿入孔１９ａに挿入される。
【００５１】
因みに、スルーホール４０にはランド部４１が形成されている。また、リード３１は、所定の長さにカットされていない。リード３１をカットしないではんだ付けを行うと（リード３１の長さが長いままではんだ付けを行うと）、リードの長さ分だけ熱容量を稼ぐことができ、はんだ付けが良好になる。
【００５２】
挿入孔１９ａにリード３１が挿入されると、噴流ノズル３の内部の溶融はんだ４は、アルキメデスの定理によりリード３１の体積分だけ押し出されて挿入孔１９ａから流出する。挿入孔１９ａから流出した溶融はんだ４には、噴流ノズル３の外部に流出するものと、毛細管現象によりリード３１を伝って這い上がるものがある。
【００５３】
挿入孔１９ａにリード３１を挿入した状態で、スクリュポンプ７を駆動させて挿入孔１９ａから溶融はんだ４を噴流させ、スルーホール４０内に溶融はんだ４を注入する。これにより、スルーホール４０内に溶融はんだ４が完全に満たされる。
【００５４】
図７に示すように、プリント基板搬送機構によってプリント基板Ｐを上昇させて、プリント基板Ｐと噴流ノズル３とを離間させる。すると、スルーホール４０内に溶融はんだ４が完全に満たされて、ランド部４１に溶融はんだ４が塗布されてはんだ付けされる。その後、リード３１を所定の長さにカットすることで、電子部品３０のはんだ付けが完了する。
【００５５】
このように、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置１によれば、はんだ槽２の内部に収容される溶融はんだ４を内筒１５の内部からノズルキャップ１９へ流してノズルキャップ１９の内部を当該溶融はんだ４で満たし、ノズルキャップ１９内部に満たされた溶融はんだ４を挿入孔１９ａから外部へ実質的に流出しないで外筒１６と内筒１５との間から下方へ流す。これにより、噴流ノズル３の外部に溶融はんだ４が流出することを防ぐことができるようになる。また、電子部品３０のリード３１を挿入孔１９ａに挿入した状態ではんだ付けするので、プリント基板Ｐのスルーホール４０内に溶融はんだ４を満たすことができる。
【００５６】
この結果、ポイントフローはんだ付け装置１の稼働時に溶融はんだ４が噴流ノズル３の外部に流出しないため、溶融はんだ４が空気に接触して酸化することが防止できる。このため、従来のはんだ付け装置のようにノズル口の部分を窒素等の不活性ガスで充満する必要がなく、噴流ノズル３の目詰まりが発生しないため、安定したポイントはんだ付けを継続して行うことができる。また、プリント基板Ｐのスルーホール４０内に溶融はんだ４を満たすことができるので、従来の装置に比べて信頼性を向上できる。
【００５７】
なお、ポイントフローはんだ付け装置１は、噴流ノズル３のノズルキャップ１９の挿入孔１９ａだけが外気と接しており、外気と接した挿入孔１９ａ部分の溶融はんだ４は酸化して薄く膜状の酸化物を形成する。挿入孔１９ａ以外の溶融はんだ４は、挿入孔１９ａに発生した酸化物によって外気との接触を遮断され、酸化を起こさない。
【００５８】
しかしながら、溶融はんだ４を長時間ノズルキャップ１９の挿入孔１９ａの先端の高さに維持しておく、挿入孔１９ａに発生した酸化物が厚くなってしまい、電子部品３０のリードを刺そうとしてもリードを挿入できなくなるおそれがある。そのため、動作待ちの時間が長くなる場合には、シリンダ１４内の噴流を下げて、シリンダ１４の溶融はんだ４を排出することが望ましい。
【００５９】
なお、ポイントフローはんだ付け装置１は、ディスクリート部品だけでなく、放熱板やケースなどの電子部品、ねじなどのはんだ付けも可能であり、ノズルキャップ１９のサイズを調整することによって、様々な部品のはんだ付けが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・ポイントフローはんだ付け装置、２・・・はんだ槽、３・・・噴流ノズル、４・・・溶融はんだ、５・・・ダクト、５ａ，５ｂ，１８ａ，１８ｂ・・・開口部、６・・・架台、７・・・スクリュポンプ、７ａ・・・螺旋羽根、７ｂ・・・回転軸、８・・・ベアリング、９・・・ベアリング支持部材、１０，１３・・・プーリ、１１・・・支持部材、１２・・・モータ、１４・・・シリンダ、１４ａ・・・外向きフランジ、１５・・・内筒、１６・・・外筒、１７・・・ノズル基部、１８ｃ・・・溝、１９・・・ノズルキャップ、１９ａ・・・挿入孔、２０・・・隙間、２１・・・排出口、２２・・・ベルト、３０・・・電子部品
【図１】
2010073739.tif 000003
【図２】
2010073739.tif 000004
【図３】
2010073739.tif 000005
【図４】
2010073739.tif 000006
【図５】
2010073739.tif 000007
【図６】
2010073739.tif 000008
【図７】
2010073739.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ槽と、前記はんだ槽の内部に収容されるはんだを上方へ向けて噴流する噴流ノズルとを備え、前記噴流ノズルの上方に所定距離だけ離間して配置される電子部品のリードをはんだ付けするポイントフローはんだ付け装置であって、
前記噴流ノズルは、
軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の前記開口部が前記はんだ槽の内部に配置され、他端の前記開口部が前記はんだ槽の外部に配置される外筒と、
前記外筒の内側に設けられて、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の前記開口部が前記はんだ槽の内部に配置され、他端の前記開口部が前記はんだ槽の外部に配置される内筒と、
前記リードを挿入するための挿入孔を有し、前記外筒及び内筒の他端にある開口部を覆うノズルキャップとからなり、
前記はんだ槽の内部に収容されるはんだを前記内筒の内部から前記ノズルキャップへ流して前記ノズルキャップの前記挿入孔の上部まで当該はんだで満たし、前記ノズルキャップの前記挿入孔の上部まで満たされたはんだで前記挿入孔に挿入された前記リードをはんだ付けして、前記外筒と前記内筒との間からはんだを下方へ流すことを特徴とするポイントフローはんだ付け装置。
【請求項２】
前記外筒の内側の側面と前記内筒の外側の側面との間の距離が、前記ノズルキャップの先端とはんだ付けされる前記電子部品との間の距離の１．２倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のポイントフローはんだ付け装置。
【請求項３】
前記外筒の内側の側面と前記内筒の外側の側面との間の距離が、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポイントフローはんだ付け装置。
【請求項４】
前記はんだ槽の内部には、はんだを送り出すスクリュポンプが設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のポイントフローはんだ付け装置。
【請求項５】
前記内筒の一端にはフランジが設けられ、
前記フランジには、
前記外筒の一端と係合するための溝が設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のポイントフローはんだ付け装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
［００１６］
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ポイントフローはんだ付け装置の噴流ノズルの外部に溶融はんだが流出しない構造とすれば、溶融はんだの酸化も抑制されて、ノズル口の部分を窒素等の不活性ガス雰囲気にしなくとも、安定したポイントはんだ付けを行うことができることや、プリント基板のスルーホール内に溶融はんだが満たされることを知見し、本発明を完成させた。
［００１７］
上述の課題を解決するために、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置は、はんだ槽と、このはんだ槽の内部に収容されるはんだを上方へ向けて噴流する噴流ノズルとを備え、この噴流ノズルの上方に所定距離だけ離間して配置される電子部品のリードをはんだ付けするポイントフローはんだ付け装置であって、噴流ノズルは、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の開口部がはんだ槽の内部に配置され、他端の開口部がはんだ槽の外部に配置される外筒と、外筒の内側に設けられて、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の開口部がはんだ槽の内部に配置され、他端の開口部がはんだ槽の外部に配置される内筒と、リードを挿入するための挿入孔を有し、外筒及び内筒の他端にある開口部を覆うノズルキャップとからなり、はんだ槽の内部に収容されるはんだを内筒の内部からノズルキャップへ流してノズルキャップの挿入孔の上部まで当該はんだで満たし、ノズルキャップの挿入孔の上部まで満たされたはんだで挿入孔に挿入されたリードをはんだ付けして、外筒と内筒との間からはんだを下方へ流すことを特徴とするものである。
［００１８］
また、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置は、外筒の内側の側面と内筒の外側の側面との間の距離が、ノズルキャップの先端とはんだ付けされる電子部品との間の距離の１．２倍以上５倍以下であることを特徴とするものである。
［００１９］
これらの本発明に係るポイントフローはんだ付け装置では、外筒の内側の側面と内筒の外側の側面との間の距離が、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、これらの本発明に係るポイントフローはんだ付け装置では、はんだ槽の内部には、はんだを送り出すスクリュポンプを設
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一定の高さを維持することが容易である。はんだの面に均一に圧力が加わるため、モータ１２に作用する電圧が変動してスクリュポンプ７の回転速度が変動しても、はんだがノズルキャップ１９の挿入孔１９ａから吹き出すことなく、はんだの噴流高さを安定して確保することが可能である。更に、スクリュポンプ７の回転速度がスムーズにはんだの圧力に加わるため、はんだの高さの調整が瞬時にかつ正確に行うことができる。
［００３４］
一方、ダクト５の上面には、中空の円筒体からなるシリンダ１４が設置される。シリンダ１４の内部空間と、ダクト５の内部空間とは、ダクト５の上面に形成された開口部５ｂにより、連通するように構成される。
［００３５］
シリンダ１４の上部端面には，外向きフランジ１４ａが環状に形成されており、この外向きフランジ１４ａの上面に、噴流ノズル３が、例えば締結等の適宜手段により固定されて設けられる。
［００３６］
＜噴流ノズル３の構成例＞
次に、噴流ノズル３について詳細に説明する。図３乃至５に示すように、噴流ノズル３は、内筒１５及び外筒１６を有する二重管からなるノズル基部１７と、ノズルキャップ１９とで構成される。噴流ノズル３は、はんだ槽２の内部に収容されるはんだ４を上方へ向けて噴流させるためのものである。
［００３７］
外筒１６は、軸方向の一端及び他端が開口された開口部を有し、一端の開口部がはんだ槽２の内部に臨むようにして配置され、他端の開口部がはんだ槽２の外部に配置される。内筒１５は、外筒１６の内側に並行に設けられて、軸方向の一端が開口された開口部１８ａ及び軸方向の他端が開口された開口部１８ｂを有し、一端の開口部１８ａがはんだ槽２の内部に臨むようにして配置され、他端の開口部１８ｂがはんだ槽２の外部に配置される。
［００３８］
内筒１５の下部に設けられるフランジには溝１８ｃが設けられる（図５参照）。溝１８ｃは、外筒１６の下部と係合して、内筒１５を外筒１６に固定させるためのものである。これにより、内筒１５と外筒１６とが所定の位置からずれることを防止できる。
［００３９］
ノズルキャップ１９は、電子部品３０に設けられるリード３１（図２参照）
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
［００５５］
このように、本発明に係るポイントフローはんだ付け装置１によれば、はんだ槽２の内部に収容される溶融はんだ４を内筒１５の内部からノズルキャップ１９へ流してノズルキャップ１９の内部を当該溶融はんだ４で満たし、ノズルキャップ１９内部に満たされた溶融はんだ４を挿入孔１９ａから外部へ実質的に流出しないで外筒１６と内筒１５との間から下方へ流す。これにより、噴流ノズル３の外部に溶融はんだ４が流出することを防ぐことができるようになる。また、電子部品３０のリード３１を挿入孔１９ａに挿入した状態ではんだ付けするので、プリント基板Ｐのスルーホール４０内に溶融はんだ４を満たすことができる。
［００５６］
この結果、ポイントフローはんだ付け装置１の稼働時に溶融はんだ４が噴流ノズル３の外部に流出しないため、溶融はんだ４が空気に接触して酸化することが防止できる。このため、従来のはんだ付け装置のようにノズル口の部分を窒素等の不活性ガスで充満する必要がなく、噴流ノズル３の目詰まりが発生しないため、安定したポイントはんだ付けを継続して行うことができる。また、プリント基板Ｐのスルーホール４０内に溶融はんだ４を満たすことができるので、従来の装置に比べて信頼性を向上できる。
［００５７］
なお、ポイントフローはんだ付け装置１は、噴流ノズル３のノズルキャップ１９の挿入孔１９ａだけが外気と接しており、外気と接した挿入孔１９ａ部分の溶融はんだ４は酸化して薄く膜状の酸化物を形成する。挿入孔１９ａ以外の溶融はんだ４は、挿入孔１９ａに発生した酸化物によって外気との接触を遮断され、酸化を起こさない。
［００５８］
しかしながら、溶融はんだ４を長時間ノズルキャップ１９の挿入孔１９ａの先端の高さに維持しておくと、挿入孔１９ａに発生した酸化物が厚くなってしまい、電子部品３０のリードを刺そうとしてもリードを挿入できなくなるおそれがある。そのため、動作待ちの時間が長くなる場合には、シリンダ１４内の噴流を下げて、シリンダ１４の溶融はんだ４を排出することが望ましい。
［００５９］
なお、ポイントフローはんだ付け装置１は、ディスクリート部品だけでな
【国際調査報告】
2010073739.tif 000010
2010073739.tif 000011
2010073739.tif 000012
2010073739.tif 000013