(57)【要約】【課題】銅くわれが抑制された半田除去装置及び半田除去方法を提供することを課題とする。【解決手段】本実施例の半田除去装置は、プリント基板１００のスルーホール１１０に充填された半田１３０にプリント基板１００の両面から高温気体を吹き付ける予備加熱機５０ａ、５０ｂと、スルーホール１１０に離接可能であり半田１３０を溶解可能な半田ごて６２ｂと、溶解した半田１３０をスルーホール１１０から吸引する吸引ノズル６２ａと、プリント基板１００のスルーホール１１０周辺の温度を検出するサーモグラフィ８０ａと、予備加熱機５０ａ、５０ｂからの高温気体により半田１３０を融点未満である所定温度まで加熱した後に、半田ごて６２ｂを半田１３０に接触させる制御装置１と、を備えている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板のスルーホールに充填された半田に前記プリント基板の両面から高温気体を吹き付ける予備加熱機と、
前記スルーホールに離接可能であり前記半田を溶解可能な半田ごてと、
溶解した前記半田を前記スルーホールから吸引する吸引機と、
前記プリント基板の前記スルーホール周辺の温度を検出する温度センサと、
前記予備加熱機からの高温気体により前記半田を融点未満である所定温度まで加熱した後に、前記半田ごてを前記半田に接触させる制御装置と、
を備えた半田除去装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記吸引機が吸引を開始してから所定時間経過後、前記半田ごてを前記プリント基板から退避させる、請求項１の半田除去装置。
【請求項３】
前記吸引機は、前記スルーホールに離接可能な吸引ノズルを含み、
前記吸引ノズル及び前記半田ごては、前記プリント基板を挟むように配置されており、
前記予備加熱機は、前記吸引ノズルと同軸に配置された第１噴射ノズル、前記半田ごてと同軸に配置された第２噴射ノズル、を含む、請求項１又は２の半田除去装置。
【請求項４】
プリント基板のスルーホールに充填された半田に前記プリント基板の両面から高温気体を吹き付け、
前記半田が融点未満である所定温度まで加熱した後に半田ごてを前記半田に接触させて前記半田を溶解させ、
溶解した前記半田をスルーホールから吸引する、半田除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田除去装置及び半田除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板から半田を除去する技術が知られている。例えば特許文献１には、半田ごてにより半田を溶解させ、その後に溶解した半田をスルーホールから吸引する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３０４３５９号公報
【特許文献２】特開２００１−１６８５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半田を溶解させて除去するためには、プリント基板の表面から露出している半田のみならず、スルーホール内に残留した半田をも溶解させる必要がある。スルーホール内の半田が溶解するまで半田ごてを接触させると、スルーホール内の半田が溶解するころには、半田ごてと接触した部分は既に半田の融点を超えた高温になっている。このようにスルーホールは部分的に長期間にわたって高温となり、これにより、スルーホールにメッキされた銅が、溶解した半田に溶出して銅食われが生じる恐れがある。
【０００５】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、銅くわれが抑制された半田除去装置及び半田除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示の半田除去装置は、プリント基板のスルーホールに充填された半田に前記プリント基板の両面から高温気体を吹き付ける予備加熱機と、前記スルーホールに離接可能であり前記半田を溶解可能な半田ごてと、溶解した前記半田を前記スルーホールから吸引する吸引機と、前記プリント基板の前記スルーホール周辺の温度を検出する温度センサと、前記予備加熱機からの高温気体により前記半田を融点未満である所定温度まで加熱した後に、前記半田ごてを前記半田に接触させる制御装置と、を備えている。
【０００７】
本明細書に開示の半田除去方法は、プリント基板のスルーホールに充填された半田に前記プリント基板の両面から高温気体を吹き付け、前記半田が融点未満である所定温度まで加熱した後に半田ごてを前記半田に接触させて前記半田を溶解させ、溶解した前記半田をスルーホールから吸引する。
【発明の効果】
【０００８】
銅くわれが抑制された半田除去装置及び半田除去方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施例に係る半田除去装置の説明図である。
【図２】図２は、噴射ノズルがプリント基板に接近した状態の説明図である。
【図３】図３は、スルーホール周辺の拡大図である。
【図４】図４は、吸引ノズル、半田ごてがプリント基板に接触した状態の説明図である。
【図５】図５は、スルーホール周辺の拡大図である。
【図６】図６は、半田除去処理のタイミングチャートである。
【図７】図７Ａは、プリント基板の温度状態を示したグラフであり、図７Ｂは、プリント基板の断面図である。
【図８】図８は、プリント基板の裏面にのみ高温気体を吹きつける場合のプリント基板の温度状態を示したグラフである。
【図９】図９は、処理開始時からプリント基板の両面に高温気体を吹き付け半田ごてを直接プリント基板の上面側に接触させた場合のプリント基板の温度変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施例に係る半田除去装置について説明する。
本実施例に係る半田除去装置は、プリント基板のスルーホールに残留した半田を除去する。例えば、プリント基板に半田付けされた電子部品を取外した後に、スルーホールに残留した半田を除去する。
【００１１】
図１は、本実施例に係る半田除去装置の説明図である。
図１に示すように、半田除去装置は、制御装置１、ユニット２ａ、２ｂ、ユニット２ａとユニット２ｂとの間に配置されたステージ９０を含む。制御装置１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有しており、半田除去装置の全体の動作を制御するコンピュータである。また、ＲＯＭには、後述する半田除去処理を実行するためのプログラムが予め記録されている。ステージ９０は、プリント基板１００を保持する。プリント基板１００には、電子部品１２０が実装されている。また、プリント基板１００は、スルーホール１１０を有している。ステージ９０は、アクチュエータ９４により水平面に平行なＸ方向に移動自在である。アクチュエータ９４は、制御装置１からの指令に応じてステージ９０を移動させる。これによりプリント基板１００は移動する。
【００１２】
ユニット２ａは、支持板１０ａ、昇降機２０ａ、シリンダ４０ａ、予備加熱機５０ａ、吸引機６０ａ、噴射ノズル７０ａを含む。支持板１０ａには、昇降機２０ａが配置されている。昇降機２０ａは、昇降可能なスライダ２２ａ、アーム２４ａを有している。スライダ２２ａ、アーム２４ａは、制御装置１からの指令に応じて昇降する。連結部材１５ａは、スライダ２２ａ、アーム２４ａと共に昇降する。連結部材１５ａには、保持板３２ａ、３４ａ、連結部材３６ａが連結されている。連結部材３６ａは、保持板３２ａ、３４ａを連結している。保持板３２ａは、シリンダ４０ａを保持している。保持板３４ａは、予備加熱機５０ａ、吸引機６０ａを保持している。アーム２４ａが昇降することにより、シリンダ４０ａ、予備加熱機５０ａ、吸引機６０ａも昇降する。
【００１３】
吸引機６０ａは、詳しくは後述するが、溶解した半田を吸引する。吸引機６０ａ内には吸引ノズル６２ａが配置されている。吸引ノズル６２ａは、シリンダ４０ａにより軸方向に移動可能であり、詳しくは後述するがプリント基板１００のスルーホール１１０に離接可能である。制御装置１の指令に応じてシリンダ４０ａは駆動する。予備加熱機５０ａは、詳しくは後述するが、プリント基板１００に高温気体を吹き付ける。予備加熱機５０ａには、高温気体を生成するためのヒータ、ファンなどが内蔵されている。制御装置１の指令に応じて予備加熱機５０ａは駆動する。
【００１４】
吸引機６０ａの先端には、噴射ノズル７０ａが設けられている。吸引ノズル６２ａの先端は、噴射ノズル７０ａ内に配置されている。予備加熱機５０ａと噴射ノズル７０ａとは、パイプ５７ａを介して接続されている。予備加熱機５０ａ内で生成された高温気体は、噴射ノズル７０ａ内を通過してプリント基板１００へ吹き付けられる。吸引機６０ａは、ポンプ６８が連結されている。制御装置１の指令に応じてポンプ６８は駆動する。
【００１５】
支持板１０ａには、支柱１８ａが設けられている。支柱１８ａの先端にはサーモグラフィ８０ａが支持されている。サーモグラフィ８０ａは、支柱１８ａに対して姿勢を変更可能に支持されている。サーモグラフィ８０ａは、プリント基板１００の温度を部分的に検出することができる。サーモグラフィ８０ａの検出結果は制御装置１へと送信される。サーモグラフィ８０ａは、プリント基板１００のスルーホール１１０周辺の温度を検出する。尚、スルーホール１１０周辺のプリント基板１００の温度を検出するセンサは、サーモグラフィに限られない。
【００１６】
ユニット２ｂは、昇降機２０ｂ、シリンダ４０ｂ、溶解機６０ｂ、噴射ノズル７０ｂを含む。昇降機２０ｂは、不図示の天板に固定されている。昇降機２０ｂは、昇降可能なスライダ２２ｂを有している。昇降機２０ｂは、制御装置１からの指令に応じてスライダ２２ｂを駆動させる。スライダ２２ｂには、連結部材３６ｂが固定されている。連結部材３６ｂには、保持板３２ｂ、３４ｂが固定されている。保持板３２ｂはシリンダ４０ｂを保持している。連結部材３６ｂは、予備加熱機５０ｂ、溶解機６０ｂを保持している。スライダ２２ｂが昇降することにより、シリンダ４０ｂ、予備加熱機５０ｂ、溶解機６０ｂ、噴射ノズル７０ｂが昇降する。
【００１７】
溶解機６０ｂは、内部に半田ごて６２ｂを保持している。また、半田ごて６２ｂの先端側は、噴射ノズル７０ｂ内に配置されている。半田ごて６２ｂは、シリンダ４０ｂにより軸方向に移動可能であり、詳しくは後述するがプリント基板１００に離接可能である。制御装置１の指令に応じてシリンダ４０ｂが駆動する。予備加熱機５０ｂは、予備加熱機５０ａと略同様な構造を有している。予備加熱機５０ｂで生成された高温気体は、パイプ５７ｂを介して噴射ノズル７０ｂに連結されている。
【００１８】
ユニット２ａ、２ｂは、それぞれ制御装置１からの指令に応じて、ステージ９０の移動方向であるＸ方向と直交するＹ方向に移動する。図１は、噴射ノズル７０ａ、７０ｂが、プリント基板１００から退避した状態を示している。
【００１９】
図２は、噴射ノズル７０ａ、７０ｂがプリント基板１００に接近した状態の説明図である。即ち、アーム２４ａが上昇し、スライダ２２ｂが下降した状態を示している。噴射ノズル７０ａ、７０ｂは、プリント基板１００のスルーホール１１０と対向する。スルーホール１１０と噴射ノズル７０ａ、７０ｂとが対向している状態において、予備加熱機５０ａ、５０ｂが作動して、スルーホール１１０に高温気体を吹きつける。
【００２０】
図３は、スルーホール１１０周辺の拡大図である。プリント基板１００は、多層構造を有している。半田１３０は、スルーホール１１０を塞ぐようにして凝固している。噴射ノズル７０ａ、吸引ノズル６２ａは、同軸状に配置されている。吸引ノズル６２ａには、溶解した半田を吸引するための吸引孔６４ａが形成されている。高温気体は、噴射ノズル７０ａと吸引ノズル６２ａとの間からプリント基板１００の裏面に向けて吹き付けられる。
【００２１】
噴射ノズル７０ｂ、半田ごて６２ｂは、同軸状に配置されている。吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂは、プリント基板１００を挟むように配置されている。
高温気体は、噴射ノズル７０ｂと半田ごて６２ｂとの間からプリント基板１００の表面側に向けて吹き付けられる。
【００２２】
吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂは、プリント基板１００に接触していない状態で、プリント基板１００は両面から高温気体が吹き付けられる。詳細には、プリント基板１００のスルーホール１１０に周辺の温度が所定温度になるまで高温気体が吹きつけられる。所定温度とは、半田１３０の融点未満の温度である。スルーホール１１０周辺のプリント基板１００の温度は、サーモグラフィ８０ａにより検出される。このように、プリント基板１００の両面に高温気体を吹きつけることにより予備加熱が行われる。制御装置１は、サーモグラフィ８０ａからの検出信号に基づいてスルーホール１１０周辺の温度が所定温度に至ったことを検出すると、吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂをスルーホール１１０に向けて移動させる。
【００２３】
図４は、吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂがプリント基板１００に接触した状態を示している。シリンダ４０ａ、４０ｂが作動して、吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂをプリント基板１００に接触させる。半田ごて６２ｂの温度は、約３５０度に設定されている。尚、噴射ノズル７０ａ、７０ｂの位置は図２、３に示した状態から変化しない。
【００２４】
図５は、スルーホール１１０周辺の拡大図である。吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂがプリント基板１００のスルーホール１１０に接触する。吸引ノズル６２ａは、吸引孔６４ａとスルーホール１１０とが連通するようにスルーホール１１０に接触する。尚、スルーホール１１０をふさぐように凝固した半田１３０に半田ごて６２ｂが接触することにより、半田１３０は溶解してスルーホール１１０内に流れる。半田１３０は、半田ごて６２ｂ及び高温気体により溶解する。半田１３０が溶解すると、吸引ノズル６２ａにより吸引される。このように、予備加熱の後に本加熱が行われる。尚、吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂが接触した状態においても、プリント基板１００へは継続して高温気体が吹き付けられる。このようにして半田が除去される。
【００２５】
半田除去処理について詳細に説明する。
図６は、半田除去処理のタイミングチャートである。
処理が開始されると、スルーホール１１０周辺の温度が所定温度に至るまで予備加熱が行われる。スルーホール１１０周辺の温度が所定温度に至ると、半田ごて６２ｂはスルーホール１１０に向けて下降してスルーホール１１０に接触する。同時に、吸引ノズル６２ａはスルーホール１１０に向けて上昇してスルーホール１１０に接触する。吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂがスルーホール１１０又は半田１３０に接触した時は、ポンプ６８は停止状態にある。
【００２６】
吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂがスルーホール１１０に接触してから期間ＴＭ１経過後、制御装置１はポンプ６８を作動させて溶解した半田１３０をスルーホール１１０から吸引する。吸引開始から期間ＴＭ２経過後、制御装置１は半田ごて６２ｂをプリント基板１００から退避させる。半田ごて６２ｂの退避後から期間ＴＭ３経過後、半田１３０の吸引は完了したものと判断し、制御装置１は吸引ノズル６２ａをプリント基板１００から退避させる。吸引ノズル６２ａの退避後から期間ＴＭ４経過後、制御装置１はポンプ６８の動作を停止する。その後、次の対象となる半田の処理のために、期間ＴＭ５が確保される。期間ＴＭ５は、次の処理の対象となる半田に向けて、ユニット２ａ、２ｂ、ステージ９０を移動させるための期間である。尚、期間ＴＭ１〜ＴＭ３は、例えば、それぞれ５秒、１．５秒、１．５秒である。
【００２７】
図７Ａは、プリント基板１００の温度状態を示したグラフである。図７Ｂは、プリント基板１００の断面図である。図７Ｂに示すように、温度Ｔ１は、スルーホール１１０の軸方向での内部の中心の温度を示している。温度Ｔ２は、スルーホール１１０周辺のプリント基板１００の上面の温度を示している。温度Ｔ３は、スルーホール１１０周辺のプリント基板１００の裏面の温度を示している。温度Ｔ２１は、プリント基板１００の上面側の、スルーホール１１０のメッキ層の温度を示している。尚、サーモグラフィ８０ａにより検出する温度は、温度Ｔ３である。温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２１は、温度Ｔ３の温度やその他実験結果などを用いて推定又は算出した。
【００２８】
図７Ａに示すように、処理開始から所定期間は、スルーホール１１０周辺にプリント基板１００の両面から高温気体が吹き付けられる。これにより、温度Ｔ２、Ｔ３、Ｔ２１は上昇する。尚、温度Ｔ１は、スルーホール１１０の内部の温度であるため、温度Ｔ２、Ｔ３、Ｔ２１よりも遅れて上昇する。サーモグラフィ８０ａからの検出信号に基づいて、温度Ｔ３の温度が２００度以上になると、制御装置１は、吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂをスルーホール１１０に接触させる。これにより温度Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ２１は急上昇して、何れの温度も半田１３０の融点温度である２２０度を超える。温度Ｔ３が２２０度を越えると、制御装置１はポンプ６８を作動させて溶解した半田１３０を吸引する。このようにして半田が除去される。
【００２９】
尚、吸引ノズル６２ａ、半田ごて６２ｂをスルーホール１１０に接触させてから吸引を開始するまでの期間は予め設定された固定値であっても良い。また、サーモグラフィ８０ａによる温度Ｔ３の検出結果が２２０度を超えた場合に吸引を開始するようにしてもよい。
【００３０】
図８は、プリント基板１００の裏面にのみ高温気体を吹きつける場合のプリント基板１００の温度状態を示したグラフである。両面から吹き付ける場合と比較し、温度Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ２１の温度は上昇しにくい。また、プリント基板１００の裏面に所定期間高温気体を吹き付けたのちに、半田ごて６２ｂをスルーホール１１０に接触させた場合であっても、温度Ｔ１〜Ｔ３は、半田の融点を超えない。このため、プリント基板１００の裏面にのみ高温気体を吹きつける場合には、半田ごて６２ｂの設定温度を更に高温にするか、または、半田ごて６２ｂとスルーホール１１０との接触時間を長期化する必要がある。
【００３１】
図９は、処理開始時からプリント基板１００の両面に高温気体を吹き付け半田ごてを直接プリント基板１００の上面側に接触させた場合のプリント基板１００の温度変化を示したグラフである。
図９に示すように、温度Ｔ２１は、最も短時間で半田１３０の融点温度を超える。スルーホール１１０内の半田１３０を完全に除去するためには、温度Ｔ２が半田１３０の融点を超えている必要がある。温度Ｔ２が融点未満の場合に吸引を開始すると、半田ごて６２ｂにより溶解した半田が、スルーホール１１０内で再び凝固してスルーホール１１０内で半田がつまる恐れがあるからである。従って、温度Ｔ２が半田１３０の融点を超えるまで、半田ごて６２ｂをスルーホール１１０に接触させておく必要がある。特に、プリント基板１００のように多層構造を有したプリント基板においては、温度Ｔ２が半田１３０の融点を超えるには時間を要する。
【００３２】
しかしながら、温度Ｔ１が半田１３０の融点を越えたころには、既に温度Ｔ２１は長期間高温状態となっている。このため、スルーホール１１０のメッキに含まれる銅が、溶解した半田１３０に食われる恐れがある。このように、スルーホール１１０に長期間半田ごて６２ｂを接触させると、銅食われが生じる恐れがある。
【００３３】
例えば、スルーホール１１０内が半田１３０の融点温度に達するまでには、半田ごての設定温度を４５０度程度の高温にしたうえで、長期間スルーホール１１０に接触させておく必要がある。また、鉛フリー半田の融点は、鉛を含む半田に比べて高い。このため、半田１３０に鉛フリー半田が用いられた場合、更に半田ごてをスルーホール１１０に長期間接触させておく必要がある。
【００３４】
しかしながら、図７Ａに示したように本実施例の半田除去装置は、温度Ｔ３が２００度に至るまでプリント基板１００の両面から高温気体を吹き付け、温度Ｔ３が２００度に至った後、半田ごて６２ｂをスルーホール１１０に接触させる。これにより、温度Ｔ１２が半田１３０の融点を超える期間をできる限り短くすることができる。換言すれば、半田ごて６２ｂがスルーホール１１０に接触している期間をできる限り短くして、スルーホール１１０内の半田１３０を溶解させることができる。これにより、溶解した半田による銅食われが抑制しつつ半田を除去できる。
【００３５】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
２ａ、２ｂ  ユニット
６０ａ  吸引機
６０ｂ  溶解機
６２ａ  吸引ノズル
６２ｂ  半田ごて
７０ａ、７０ｂ  噴射ノズル
１００  プリント基板
１１０  スルーホール
１３０  半田
【図１】
2011009303.tif 000003
【図２】
2011009303.tif 000004
【図３】
2011009303.tif 000005
【図４】
2011009303.tif 000006
【図５】
2011009303.tif 000007
【図６】
2011009303.tif 000008
【図７】
2011009303.tif 000009
【図８】
2011009303.tif 000010
【図９】
2011009303.tif 000011