(57)【要約】【課題】溶融はんだを噴流させて、溶融はんだをプリント配線板に当てることではんだ付けするはんだ付け方法において、噴流ノズルから噴出する溶融はんだの高さを容易に、かつ、定量的に測定する。【解決手段】下面が開放状態の中空の箱状筐体と噴流ノズルの天面の上側に設置された複数の部材とを有し、複数の各部材が、噴流ノズルの天面に対して平行で、噴流ノズルの天面から既知の距離に配置され、かつ階段状に当該距離を異ならしめて箱状筐体に固定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フローはんだ付けにおける、はんだ槽に溜められた溶融はんだの噴流ノズルからの噴流の高さを管理するものにおいて、
前記溶融はんだ中に浸漬して噴流ノズルからの噴流の高さを測定するものであって、下面が開放状態の中空の箱状筐体と前記噴流ノズルの天面の上側に設置された複数の部材とを有し、前記複数の各部材が、前記噴流ノズルの天面に対して平行で、前記噴流ノズルの天面から既知の距離に配置され、かつ階段状に当該距離を異ならしめて前記箱状筐体に固定されていることを特徴とするはんだ噴流高さ測定治具。
【請求項２】
上記部材は、板材あるいはワイヤーであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ噴流測定治具。
【請求項３】
噴流ノズルの天面からの距離が階段状に異なる方向は、前記天面に対して平行な方向で、かつ、噴流ノズルの長軸方向であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ噴流高さ測定治具。
【請求項４】
噴流ノズルに嵌り、前記噴流ノズルの天面と接触する切り欠きを前記箱状筐体の下端に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ噴流高さ測定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融はんだ槽に溜められた溶融はんだを噴流させ、溶融はんだをプリント配線板に当てることではんだ付けするはんだ付け方法において、溶融はんだ噴流の高さを測定する治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融はんだを噴流させてプリント配線板に当てることではんだ付けを行う方法（以下、フローはんだ付け）における従来のはんだ噴流高さの測定には、特許文献１に記載の治具を用いて、治具に設けてある板材と板材の間に設けられた開口部からでてくる溶融はんだの観測によるものがある。
このほか、特許文献２にある治具を用いて、治具に設けられた透光性基板と溶融はんだの接触状態を、透光性基板を透過して見える溶融はんだとの接触長さの大小をもって観察する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−７０１７５号公報
【特許文献２】実開平２−５９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フローはんだ付けにおいて、溶融はんだを噴流する高さの管理は重要で、噴流高さが低いと溶融はんだをプリント配線板に十分に当てることが出来ず、はんだ付け不良を引き起こす。
【０００５】
また、噴流高さが高い、すなわち、噴流ノズルからの噴流する溶融はんだの圧力が高いと、プリント配線板に穿たれたスルーホールやキリ穴などの開口箇所からはんだが噴出し、はんだ付け箇所以外やプリント配線板上の部品にはんだが付着する、あるいは、溶融はんだがプリント配線版に当たるとプリント配線板に沿って溶融はんだが広がるが、この広がりが大きくなると、プリント配線板との接触時間が長くなるため入熱時間が長くなり、プリント配線板自身あるいは実装されている部品への熱の影響が懸念されることとなる。
【０００６】
このようにフローはんだ付けにおける噴流高さは重要な管理項目であるにもかかわらず、従来の噴流高さの測定は、例えばノギスのデプスゲージなどを用いて噴流ノズル天面と噴流しているはんだ液面を直接測定していたが、常に変化している溶融はんだの表面とデプスゲージとの接触を判断することは困難であり、このため常に変化している噴流はんだ高さの一義的な測定が困難であるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載されているような治具を用いて、実際のフローはんだ付けと同様に、治具をフローはんだ付け装置のコンベアに載せ、フラックス塗布し、噴流しているはんだへ突入させ、治具にはんだ噴流を当てることで、溶融はんだが治具の板材と板材の間の開口部から出ているか否かを観察して、はんだ液面の高さを知ろうとしていたが、はんだ付け性や部品および基板耐熱の観点から設定されている０．５〜２．０ｍ／ｍｉｎ前後の搬送速度、代表速度としては１．０ｍ／ｍｉｎ程度でコンベア上を搬送されている治具の開口部から溶融はんだが出ていることを観察することは困難で、また、どれだけはみ出しているかを定量的に測定することが困難であるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２のように、噴流高さが低いと、治具の透光性基板に沿う溶融はんだの広がり幅は狭く、噴流高さが高いと、広がり幅が広くなることを利用して、治具の透光性基板から透過して見える透光性基板と溶融はんだの接触から離脱までの長さを、噴流高さに置き換えて観察する方法でも、常に変化し一定の形状を保っていない噴流高さ、つまり溶融はんだの広がりを、コンベア上を治具が１．０ｍ／ｍｉｎ程度で搬送されている状態で、読み取らなければならず、正確性を欠くという問題があった。
【０００９】
加えて、この方法では、はんだを噴流させるノズル幅の広狭など、ノズル形状の違いによる噴流形状の違いが確認できない。つまり、透光性基板と溶融はんだの接触長さを噴流高さに置き換えて測定する場合、噴流高さが低い＝接触長さは短い、噴流高さが高い＝接触長さが長いとなるが、ノズル幅が広く噴流高さが低いものと、ノズル幅が狭く噴流高さが高いものとでは近似した接触長さが得られることになる。結果として、同じ接触長さであっても溶融はんだの流量が異なるためプリント配線板への入熱量に違いが生じる問題があった。
【００１０】
この発明は、これらの問題を解消するためになされたもので、溶融はんだの噴流高さを容易に、かつ、定量的に求めることが出来る噴流はんだ高さ測定治具を供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明にかかる噴流はんだ高さの測定治具は、溶融はんだ中に浸漬して噴流ノズルからの噴流の高さを測定するものであって、下面が開放状態の中空の箱状筐体と前記噴流ノズルの天面の上側に設置された複数の部材とを有し、前記複数の各部材が、前記噴流ノズルの天面に対して平行で、前記噴流ノズルの天面から既知の距離に配置され、かつ階段状に当該距離を異ならしめて前記箱状筐体に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、フローはんだ付け時の重要な管理項目である溶融はんだの噴流高さを容易に、かつ、定量的に確認することができるため、常に安定したフローはんだ付け状態の維持管理が可能になり、常に安定したはんだ付け状態を得て信頼性の高いはんだ付けをすることが出来るという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示す上面視図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具の上面図と側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における別のはんだ噴流高さ測定治具の上面図と側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示すＡ−Ａ断面で見た場合の説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１または２における噴流ノズルの一例を示す上面図である。
【図９】本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具の数値例の一例を示す上面図と側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２におけるはんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について、以下、図１〜図９を用いて説明する。図１、図２は、本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具に関係する斜視図、図３は、はんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示す上面視図、図４は、はんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示すＢ−Ｂ断面図、図７は、はんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係を示すＡ−Ａ断面で見た場合の説明図である。また、図８、図９は、実施の形態の具体的な数値例を説明するための図である。図１に、本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具の一例を噴流ノズルとの配置関係を明確して示す。図において、はんだ噴流高さ測定治具１は、箱状筐体２、部材としての板材３を有し、その下端に噴流ノズル４の形状にあわせた切り欠き５を備えたものである。この図においては、その内部構造を明らかにするため、筐体の一部を破線で表している。なお、前記切り欠き５は、噴流ノズル４に嵌るようになっており、ノズル天面とだけ接触し下面は開放状態になっている(図２参照)。
【００１５】
次に、本発明の実施の形態１におけるはんだ噴流高さ測定治具の動作について、図４を用いて説明する。
本発明に係るはんだ噴流高さ測定治具は、上記のような構成となっているので、はんだ噴流中に置いても、図４に示すように、はんだは治具筐体内に溜まることなく自由に流出し、図中の破線矢印で示すように溶融はんだが流れることで，実線矢印で示す噴流しているはんだの流れを妨げないので、この治具の筐体内部だけ液面が上昇あるいは下降することはない。
【００１６】
図１に示すように、箱状筐体の内部には、ノズル中心軸方向と直角方向に複数の部材としての板材を渡しており、これらの板材は、板ごとに噴流ノズル天面からの距離が既知であって、かつ板ごとに噴流ノズル天面からの距離が階段状に、異なる高さになるように噴流ノズル天面に対して平行に設置され固定されている。なお、これら板材は、図５のように上面から見たときに間隙が開いていても、図６のようにそれぞれの一部がオーバーラップしていても構わない。
【００１７】
このように構成した治具をはんだが噴流している噴流ノズル上に装着する。
この治具は、溶融はんだ中に沈めて使用するため、噴流はんだの流れにより位置がずれたり、浮き上がる可能性が考えられるが、その時には箱状筐体の上端を，図示しない固定治具あるいは錘を上部に載せるなどして，押さえるとよい。
【００１８】
また噴き上げているはんだ中に沈めることで、次の３つの状態が発生することになる。
（１）噴流高さよりも低い位置にある板材は、図７の３１のように溶融はんだ内に沈むため、上部および側面からは見えない。
（２）噴流高さ近傍に位置する板材は、図７の３２のように噴流の変動の波によって溶融はんだがかかったりかからなかったりする。
（３）噴流高さよりも高い位置にある板材は、溶融はんだがかかることはない。
【００１９】
この治具に設けられた部材としての板材は、噴流ノズル上端からの距離が既知であるため、何段分の板材が（１）のように沈んでいるか、何段目の板材が（２）の状態にあるか、何段目の板材以上が（３）の状態にあるか、を確認することで、現在の噴流高さがどのような状態になっているかを確認することが出来る。
【００２０】
以下、具体的な例を挙げて以下説明する。噴流ノズルの一例として図８に示すような千鳥配置で穴径はφ４程度、ピッチは８ｍｍ程度に穿たれた開口のものがある。なお、この図で、ノズル穴が多く並んでいる各穴を結んだ方向を噴流ノズルの長軸方向と呼ぶ。このような噴流ノズルに対し、例えば最下段の板材下面がノズル天面から５ｍｍの位置にあり、これより０．５ｍｍごとに合計１０段の板材を設けていたとすると、最上段板材の下面はノズル天面から９．５ｍｍのところに位置する。各板材の段差は本治具の使用者が管理すべき噴流高さの分解能に合わせればよく、最下段の板材と噴流ノズル天面の距離も本治具の使用者が管理すべき噴流高さの下限値よりも低い値にしておけばよい。また、板材の配置間隔は図９のように３ｍｍ程度が適当である。
【００２１】
これを、噴流高さが仮に７ｍｍで噴流しているノズルに装着すると、最下段から４段目までの板材は前述の（１）のように溶融はんだ中に沈み、５段目の板材は（２）のように噴き上げの変動により溶融はんだがかかったり、かからなかったりする状態となる。６段目以上の上段にある板材には（３）のようにはんだがかかることはない状態となる。この場合、少なくとも４段目の６．５ｍｍ以上の噴流高さがあることが判る。また、６段目の板にはんだがかからないので７．５ｍｍ未満であることがわかる。よって噴流高さは６．５ｍｍから７．５ｍｍの範囲にあることが容易にわかる。さらに、はんだの噴き上げの変動による誤差は生じるが、５段目の溶融はんだのかかり具合からほぼ７ｍｍの噴流高さにあることが即座に判明する。この結果より、噴流高さは６．５ｍｍから７．５ｍｍの範囲にあり、確実に安定した噴流高さとしては６．５ｍｍ、変動要素を含む最大値としては、７．５ｍｍであると判断できる。
【００２２】
このように、本発明を用いれば、はんだ噴流高さを容易に、かつ、定量的に確認することが出来るため、常に安定したフローはんだ付け状態を維持管理が可能になり、はんだ付け状態の安定化に寄与することが出来る。
【００２３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２として、図を用いて説明する。図１０に本発明の実施の形態２におけるはんだ噴流高さ測定治具と噴流ノズルとの配置関係の一例を斜視図で示す。
【００２４】
実施の形態１では箱状筐体の内部は部材として板材を設けていたが、これを図１０に示すように部材としてワイヤー７を設けてもよい。ワイヤー７の場合でも実施の形態１と同様に、部材としてのワイヤー７は噴流ノズル天面と平行になっており、ノズル天面からの距離が既知で高さを違えて平行に複数本配置、固定されている。
【００２５】
作用は実施の形態１と同様であるが、ワイヤーであれば板材と比較して図９におけるａとワイヤーの線径の差分だけピッチを詰めることが可能になり、同じ寸法の箱状筐体であればより多段階にわたり階段状にワイヤーを配置することができるため、より広い範囲ではんだ噴流高さを測定することが可能になる。あるいは、ノズル天面からの距離方向のピッチを詰めれば、噴流高さ測定の分解能を上げることが可能になる。
また図には示していないが、はんだのような銀白色ではない色を各ワイヤーに着色しておけば、はんだ噴流中に沈下したワイヤーが一目でわかるので、噴流高さ確認が容易になる。
【００２６】
このように、本発明を用いれば、はんだ噴流高さを容易に、かつ、定量的に確認することが出来るため、常に安定したフローはんだ付け状態を維持管理が可能になり、はんだ付け状態の安定化に寄与することが出来る。
【符号の説明】
【００２７】
１、６  はんだ噴流高さ測定治具、２  箱状筐体、３  板材、３１  溶融はんだに沈降した板材、３２  溶融はんだ表面近傍にある板材、４  噴流ノズル、５  切り欠き部、７  ワイヤー、８  溶融はんだ、９  噴流ノズル開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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