(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田槽と、該半田槽の底壁を介して互いに近接して対向配置された槽外の外部回転体及び槽内の内部回転体とを備え、
該外部回転体は、駆動軸を中心に回転自在にそして磁石を該駆動軸の周りに備える一方、該内部回転体は、インペラの支持軸を中心に回転自在にそして磁石を該支持軸の周りに備え、そして該駆動軸と該支持軸は同軸に装備され、且つ外部回転体の磁石と内部回転体の磁石は対峙して配置されてなり、
そして、前記半田槽の内部に前記インペラを上方より覆い被さり設置されたフローダクトと、
該フローダクトの内部に該インペラの上方近傍に該フローダクトの内壁との間に横断面において弓形もしくはこれに近い形状の適当数の隙間を形成するように配置された整流ブロックと、
前記フローダクトの下方に設けられた相対的に高圧流の半田を同フローダクト内部に導入するための半田吸い込み部と、
前記半田槽の上方に設けられた、上部に開口を有する保温チャンバと、
該開口の内部に位置する半田噴流ノズルと、
前記フローダクトの内壁と前記整流ブロックの外面との間の前記横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間と該半田噴流ノズルのノズル口とが連通するように前記フローダクトの上部と前記半田噴流ノズルとを接続する接続ダクトを備えてなり、そして、
前記半田槽は、表面が窒化処理された非磁性金属から形成されるとともに、横断面において前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間は、前記整流ブロックの外面と前記フローダクトの内面との最大の間隔が、前記フローダクトの内径の５乃至７％の間隔に設定されてなることを特徴とする、局所半田付け装置。
【請求項２】
前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間の総面積は、前記フローダクトの内部空間の横断面積の９乃至１１％の面積である請求項１記載の局所半田付け装置。
【請求項３】
前記半田吸い込み部は、前記インペラの支持軸と該支持軸が貫通する穴との間に形成される隙間であって、前記穴の直径は、前記インペラの支持軸の直径よりも１．５乃至２．５ｍｍより大きく設計されてなる請求項１又は２記載の局所半田付け装置。
【請求項４】
前記半田吸い込み部の面積は、前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間の総面積に対して１／５．３乃至１／４．３の面積である、請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の局所半田付け装置。
【請求項５】
前記非磁性金属は、ステンレス鋼、または、チタン金属若しくは合金である、請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の局所半田付け装置。
【請求項６】
前記接続ダクトの周りに、該接続ダクトの内部の半田を加熱しその温度を２６０℃以上の高温に保つためのヒーター手段を備えてなる、請求項１乃至請求項５のいずれか一項記載の局所半田付け装置。
【請求項７】
前記半田槽内の半田表面より上方の空間及び前記保温チャンバ内部を不活性ガスで充満させ、そして不活性ガスを前記半田噴流ノズルのノズル口の側方より外部に放出させる不活性ガス導入手段を備えてなる、請求項１乃至請求項６のいずれか一項記載の局所半田付け装置。
【請求項８】
前記不活性ガスは、窒素ガス、蟻酸ガス、またはそれらの混合ガスである、請求項７記載の局所半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の所望箇所に対して相対的に小さい面積でかつ少量の半田付けをするための局所半田付け装置に関するものであり、詳細には、小型化が可能であり且つ溶融半田の整流性能に優れる局所半田付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、装置の小型化に伴い、装置内の回路基板に実装される電気部品も小型化されており、小さい電気部品を回路基板にはんだ付けするために局所半田付け装置が利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載の局所半田付け装置は、ヒーター１５で半田を溶融させ、溶融した半田をプロペラ３２を回転することでフローダクト３５に送り、フローダクト３５に接続された半田塔６の内部を通してノズルの上端３から溶融半田を噴流させ、基板に接触させて半田付けを行うものであるが、ここで、プロペラ３２を回転させる軸は半田槽の外部に突出し、モータ３３及び動力伝達手段３４を介して回転されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０１３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている局所半田付け装置は、通常の噴流式半田付け装置に比して小型であり半田槽の容量が小さいため、溶融する半田の量を少なくすることができ、また、消費電力を小さく抑えることができ、また、溶融半田の噴出し量が少量であるため、ドロスの発生量を少なくできるという利点を有する。
しかし一方で、局所半田付け装置は、その使用において、軽量ロボットや多関節ロボット等に接続し、基板における複数の半田付け個所に連続的に移動させて用いることが想定されるため、更なる小型化が望まれている。
しかし、特許文献１に記載の局所半田付け装置は、ノズル部とプロペラ回転軸とが水平配置（横配置）となるため、これ以上半田槽を小さくして、装置を小型化するのは困難となるという問題がある。
また、半田槽を小さくして、装置を小型化できた場合、このような小さな半田槽を使用する場合においても溶融半田の流れを十分に整流しておく必要がある。
溶融半田の整流が不十分であると、溶融半田の流れに脈動が生じ、それにより、噴流ノズルにおける半田面において上下動が生じ、結果として、確実に半田付けすることが困難になるという問題が生じる。
また、通常、溶融半田の整流は、溶融半田を整流板に設けられた多数の透孔を通過させることで行われるが、その際、溶融半田中に存在するドロスにより、整流板の透孔が目詰まりを起こすという問題もある。
本発明は、上記の問題を解決し得る、即ち、小型化が可能であり且つ溶融半田の整流性能に優れる局所半田付け装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、局所半田付け装置を構成するに当たり、溶融半田を圧送するための動力伝達機構として、磁力を利用して半田槽外から動力を得る機構、即ち、半田槽内の底壁付近に、回転軸の周りに磁石を配置した内部回転体を回転自在に存在させ、そして、半田槽の底壁を介して半田槽外に回転軸の周り
に磁石を配置した外部回転体を、前記内部回転体に近接して対向配置し、外部回転体を回転させることにより、内部回転体を回転させる動力を得る機構を採用し、また、フローダクト内に、該フローダクトの内壁との間に相対的に狭い隙間を生じるように、即ち、フローダクト内に存在するインペラの上方近傍に、フローダクトの内壁との間に好ましくは等間隔で弓形もしくはこれに近い形状の適当数の隙間を形成するような整流ブロックを配置し、前記フローダクトの下方に相対的に高圧流の半田を同フローダクト内部に導入するための半田吸い込み部を設け、前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間は、整流ブロックの外面とフローダクトの内面との最大の間隔が、フローダクトの内径の５乃至７％の間隔に設定すると、半田上昇流の脈動が十分に抑えられ、それにより、噴流ノズルにおける半田面において上下動が生じず、安定して半田面の高さが維持され、得られた局所半田付け装置は、半田槽の容積を小さくでき、それにより小型化が可能となり、また、整流ブロックの使用により溶融半田を十分に整流できるだけでなく、ドロスによる目詰まりが発生しないことを見出し、本発明を完成させた。
【０００６】
即ち、本発明は、
［１］半田槽と、該半田槽の底壁を介して互いに近接して対向配置された槽外の外部回転体及び槽内の内部回転体とを備え、
該外部回転体は、駆動軸を中心に回転自在にそして磁石を該軸の周りに備える一方、該内部回転体は、インペラの支持軸を中心に回転自在にそして磁石を該軸の周りに備え、そして該駆動軸と該支持軸は同軸に装備され、且つ外部回転体の磁石と内部回転体の磁石は対峙して配置されてなり、
そして、前記半田槽の内部に前記インペラを上方より覆い被さり設置されたフローダクトと、
該フローダクトの内部に該インペラの上方近傍に該フローダクトの内壁との間に横断面において弓形もしくはこれに近い形状の適当数の隙間を形成するように配置された整流ブロックと、
前記フローダクトの下方に設けられた相対的に高圧流の半田を同フローダクト内部に導入するための半田吸い込み部と、
前記半田槽の上方に設けられた、上部に開口を有する保温チャンバと、
該開口部内に位置する半田噴流ノズルと、
前記フローダクトの内壁と前記整流ブロックの外面との間の前記横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間と該半田噴流ノズルのノズル口とが連通するように前記フローダクトの上部と前記半田噴流ノズルとを接続する接続ダクトを備えてなり、そして、
前記半田槽は、表面が窒化処理された非磁性金属から形成されるとともに、横断面において前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間は、前記整流ブロックの外面と前記フローダクトの内面との最大の間隔が、前記フローダクトの内径の５乃至７％の間隔に設定されてなることを特徴とする、局所半田付け装置、
［２］前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間の総面積は、前記フローダクトの内部空間の横断面積の９乃至１１％の面積である前記［１］記載の局所半田付け装置、
［３］前記半田吸い込み部は、前記インペラの支持軸と該支持軸が貫通する穴との間に形成される隙間であって、前記穴の直径は、前記インペラの支持軸の直径よりも１．５乃至２．５ｍｍより大きく設計されてなる前記［１］又は［２］記載の局所半田付け装置、
［４］前記半田吸い込み部の面積は、前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間の総面積に対して１／５．３乃至１／４．３の面積である、前記［１］乃至前記［３］のいずれか一つに記載の局所半田付け装置、
［５］前記非磁性金属は、ステンレス鋼、または、チタン金属若しくは合金である、前記［１］乃至前記［４］のいずれか一つに記載の局所半田付け装置、
［６］前記接続ダクトの周りに、該ダクト内の半田を加熱しその温度を２６０℃以上の高温に保つためのヒーター手段を備えてなる、前記［１］乃至前記［５］のいずれか一つに記載の局所半田付け装置、
［７］前記半田槽内の半田表面より上方の空間及び前記保温チャンバ内部を不活性ガスで充満させ、そして不活性ガスを前記半田噴流ノズルのノズル口の側方より外部に放出させる不活性ガス導入手段を備えてなる、前記［１］乃至前記［６］のいずれか一つに記載の局所半田付け装置、
［８］前記不活性ガスは、窒素ガス、蟻酸ガス、またはそれらの混合ガスである、前記［７］記載の局所半田付け装置、
に関するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、小型化が可能であり且つ溶融半田の整流性能に優れる局所半田付け装置が提供される。
本発明の局所半田付け装置は、特定の構造を有する整流ブロック（好ましくは等間隔で弓形もしくはこれに近い形状の適当数の隙間を形成するように配置され、前記隙間は、整流ブロックの外面とフローダクトの内面との最大の間隔が、フローダクトの内径の５乃至７％の間隔に設定される。）をフローダクト内に存在するインペラの上方近傍に配置することで、半田上昇流の脈動を十分に抑えることが可能となり、それにより、噴流ノズルの半田面において上下動が生じず、安定して半田面の高さが維持でき、ドロスによる目詰まりも発生しないという優れた効果を奏する。
また、本発明の局所半田付け装置は、溶融半田を圧送するための動力伝達機構として、磁力を利用して半田槽外から動力を得る機構、即ち、半田槽内の底壁付近に、回転軸の周りに磁石を配置した内部回転体を回転自在に存在させ、そして、半田槽の底壁を介して半田槽外に回転軸の周りに磁石を配置した外部回転体を、前記内部回転体に近接して対向配置し、外部回転体を回転させることにより、内部回転体を回転させる動力を得る機構を採用することで、半田槽の容積を小さくでき、結果として局所半田付け装置の小型化を可能とする。
また、本発明の局所半田付け装置において、保温チャンバ内への不活性ガス導入手段が備えられる場合、保温チャンバ内に導入された不活性ガスは該保温チャンバに備えられたヒーターにより加熱されてノズル口の側方より外部に放出されて半田付け基板に吹き付けられ、吹き付けられた不活性ガスは半田付け部を加熱してフラックスを活性化させるため、基板表面及び部品金属の酸化部を還元しながら半田付けを行うことを可能とする。
これにより、フラックスレスの半田付けも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の局所半田付け装置の１態様における全体構成を示す図である。
【図２】２ａは、本発明の局所半田付け装置の１態様におけるフローダクト周辺の拡大図であり、２ｂは、Ｂ−Ｂ線における断面を示す図であり、２ｃは、インペラの形状を示す図である。
【図３】本発明の局所半田付け装置の１態様における整流ブロックの形状を示す図であり、図３ａは、整流ブロックの側面図を示し、図３ｂは、整流ブロックの平面図を示す。
【図４】本発明の局所半田付け装置の１態様における動力伝達機構を説明する図であり、４ａは、動力伝達機構の概略図であり、４ｂ及び４ｃは、内部回転体における磁石の配置の態様（２種）を示す。
【図５】本発明の局所半田付け装置の別の態様における保温チャンバ周辺の拡大図である。
【図６】本発明の局所半田付け装置の更なる別の態様における保温チャンバ周辺の拡大図である。
【図７】比較例１の局所半田付け装置のフローダクト上部における半田の噴流状態を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る局所半田付け装置の１態様における全体構成を示した図である。
図１に記載の本発明に係る局所半田付け装置は、半田槽１と、該半田槽１の底壁２を介して互いに近接して対向配置された槽外の外部回転体３及び槽内の内部回転体４とを備え、
外部回転体３は、駆動軸５を中心に回転自在にそして磁石６を該軸の周りに備える一方、内部回転体４は、インペラ７の支持軸８を中心に回転自在にそして磁石９を該軸の周りに備え、そして駆動軸５と支持軸８は同軸に装備され、且つ外部回転体３の磁石６と内部回転体４の磁石９は対峙して配置されてなり、
そして、半田槽１の内部にインペラ７を上方より覆い被さり設置されたフローダクト１０と、該フローダクト１０の内部にインペラ７の上方近傍にフローダクト１０の内壁との間に横断面において弓形もしくはこれに近い形状の適当数の隙間１５を形成するように配置された整流ブロック１１と、フローダクト１０の下方に設けられた相対的に高圧流の半田を同フローダクト内部に導入するための半田吸い込み部２１と、半田槽１の上方に設けられた、上部に開口１２を有する保温チャンバ１３と、開口１２部内に位置する半田噴流ノズル１４と、フローダクト１０の内壁と整流ブロック１１の外面との間の前記横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５と半田噴流ノズルの１４ノズル口１６とが連通するようにフローダクト上部２６と半田噴流ノズル１４とを接続する接続ダクト１７を備えてなり、そして、半田槽１は、表面が窒化処理された非磁性金属から形成されるとともに、横断面において前記弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５は、整流ブロック１１の外面とフローダクト１０の内面との最大の間隔が、フローダクト１０の内径の５乃至７％の間隔に設定される。
【００１０】
半田槽１の周りには、半田を溶融するためのヒーター（図示しない）が設置されており、また、該ヒーターと外装との間には、溶融半田が冷えて固化するのを防止するため、断熱材を設置することができる。ヒーターは、溶融半田が約２６０℃の高温を保つように制御されるのが好ましい。
上記ヒーターにより溶融した半田は、インペラ７の回転により半田吸い込み部２１からフローダクト１０内に吸い込まれて外側に押し出され、該外側に押し出された半田は、フローダクト１０の内壁と整流ブロック１１の外面との隙間１５を通過して上昇することで整流され、半田噴流ノズル１４のノズル口１６から噴流し、ワークの実装部品を基板に半田付けする。
半田槽１を形成する非磁性金属としては、ステンレス鋼、または、チタン金属若しくは合金が好ましい。
【００１１】
図１から明らかなように、本発明に係る局所半田付け装置は、半田噴流ノズル１４、半田槽１、インペラ７、外部回転体３及び内部回転体４が、上下方向（縦方向）に整列されているため、上下方向（縦方向）に細長い形態となって、投影断面積を大幅に小さくすることが可能となる。そして、このように投影断面積が小さくなることにより、局所半田付け装置を含む設備全体を小型化することが可能となる。
【００１２】
図２中の図２ａは、本発明の局所半田付け装置の１態様におけるフローダクト周辺の拡大図であり、図２ｂは、は、Ｂ−Ｂ線における断面を示す図であり、図２ｃは、インペラの形状を示す図である。
インペラ７の下方に設けられた、インペラ７の支持軸８と同心円状の穴であって、支持軸８よりも太い穴となる半田吸い込み部２１から吸い込まれた溶融半田は、インペラ羽根により外側に押し出され、フローダクト１０内にインペラに近接して設置された整流ブロック１１の外面とフローダクト１０の内壁との隙間１５で圧力が上がり、インペラ７より押し出された溶融半田は、隙間１５を流路として上部の半田噴流ノズル１４へと送り出されるが、その際、半田上昇流の脈動が十分に抑えられることとなる。
【００１３】
図２ａ及び図２ｂから分るように、フローダクト１０の内壁は基本的に円筒状になっており、そして、該円筒は上部で狭くなっており、一方、整流ブロック１１は、フローダクト１０の内壁との間に、横断面において弓形もしくはこれに近い形状の適当数の隙間１５を有する。
横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５は、弓形であるのが好ましく、また、弓形の隙間の数は４つである好ましく、また、該４つ弓形の隙間が等間隔で配置されるがより好ましい。
ここで、横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５の間隔における幅は、整流ブロック１１の外面とフローダクト１０の内面との最大の間隔が、フローダクト１０の内径の５乃至７％の間隔、好ましくは、５．５乃至６．５％の間隔となるように設定される。
例えば、フローダクト１０の内径が５０ｍｍである場合、弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５における整流ブロック１１の外面とフローダクト１０の内面との最大の間隔は、２．５ｍｍ乃至３．５ｍｍの間隔、好ましくは、２．７５ｍｍ乃至３．２５ｍｍの間隔となる。
また、横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５により形成される隙間の総面積は、好ましくは、前記フローダクト１０の内部空間の横断面積の９乃至１１％の面積であり、より好ましくは、９．５乃至１０．５％の面積である。
例えば、フローダクト１０の内径が５０ｍｍである場合、横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５により形成される隙間の総面積は、好ましくは、１７６．７乃至２１６．０ｍｍ2であり、より好ましくは、１８６．５乃至２０６．２ｍｍ2である。
【００１４】
半田吸い込み部２１は、インペラの支持軸８と該支持軸８が貫通する穴との間に形成される隙間であって、前記穴の直径は、前記インペラの支持軸の直径よりも１．５乃至２．５ｍｍより大きく設計されてなるのが好ましく、１．７５乃至２．２５ｍｍより大きく設計されてなるのがより好ましい。
例えば、インペラの支持軸８の直径が１２ｍｍである場合、上記穴の直径は１３．５乃至１４．５ｍｍであるのが好ましく、１３．７５乃至１４．２５ｍｍであるのがより好ましい。
半田吸い込み部２１の面積は、横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５により形成される隙間の総面積に対して１／５．３乃至１／４．３の面積であるのが好ましく、１／５．１乃至１／４．５の面積であるのがより好ましい。
例えば、横断面において弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５により形成される隙間の総面積が１９２．４ｍｍ2である場合、半田吸い込み部２１の面積は、好ましくは、３６．３乃至４４．７ｍｍ2であり、より好ましくは、３７．７乃至４２．８ｍｍ2である。
【００１５】
図３は、本発明の局所半田付け装置の１態様における整流ブロックの形状を示す図であり、図３ａは、整流ブロックの側面図を示し、図３ｂは、整流ブロックの上面図を示す。
この態様において、整流ブロック１１は、インペラ７に近接する面の中央部に、インペラの支持軸の一部が挿入される凹部を有する。
整流ブロック１１における、弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５が設けられている部分の厚さＣは、好ましくは、フローダクト１０の内径の１０乃至３０％であり、より好ましくは、１６乃至２４％である。
例えば、フローダクト１０の内径が５０ｍｍである場合、整流ブロック１１における、弓形もしくはこれに近い形状の隙間１５が設けられている部分の厚さＣは、好ましくは、５乃至１５ｍｍであり、より好ましくは、８乃至１２ｍｍである。
【００１６】
図４は、本発明の局所半田付け装置の１態様における動力伝達機構を説明するためのものであり、図４ａは、動力伝達機構の概略図であり、図４ｂ及び図４ｃは、内部回転体に
おける磁石の配置の態様（２種）を示す。
半田槽１の底壁２の下側には外部回転体３とモータ２３が配設される。外部回転体３は駆動軸５を介してモータ２３の回転軸２４と締結されている。
半田槽１の底壁２の上側にある内部回転体４は、インペラ７の支持軸８と締結される。インペラ７の支持軸８は、セラミックスベアリング２２を介して回転自在に保持され、これにより、内部回転体４及びインペラ７は回転自在となる。
外部回転体３と内部回転体４は、半田槽１の底壁２を介して対向して、そして外部回転体３の駆動軸５と内部回転体４の支持軸８とが同軸に配置されるように備えられる。外部回転体３と半田槽１の底壁２との間隔及び内部回転体４と半田槽１の底壁２との間隔は、狭くしておくのが好ましく、具体的には、１〜２ｍｍとしておくのが好ましい。
【００１７】
内部回転体４の下面には、該下面側にＳ極側が配置された磁石９ａおよびＮ極側が配置された磁石９ｂが、インペラの支持軸８の周り、即ち、内部回転体４の円周方向に交互に配設される。
内部回転体４の下面に設置される磁石の数は、底壁２を介して駆動力が伝達される限りにおいて特に限定されないが、具体的には、例えば、図４中の図４ｂ及び図４ｃに示されるような態様が挙げられる。
図４ｂは、内部回転体４の下面に、１２個の磁石（Ｓ極側が配置された磁石９ａが６個及びＮ極側が配置された磁石９ｂが６個）が設置された態様を示し、図４ｃは、内部回転体４の下面に、４個の磁石（Ｓ極側が配置された磁石９ａが２個及びＮ極側が配置された磁石９ｂが２個）が設置された態様を示す。
外部回転体３の上面には、該上面側にＳ極側が配置された磁石とＮ極側が配置された磁石が、駆動軸５の周り、即ち、外部回転体３の円周方向に交互に配設される。
【００１８】
外部回転体３の上面における磁石の配置は、内部回転体４の下面における磁石の配置と基本的に同じであり、例えば、図４ｂで示されるように、内部回転体４の下面に、１２個の磁石がＮ極側とＳ極側で交互に設置される場合、外部回転体３の上面にも１２個の磁石がＮ極側とＳ極側で交互に設置され、図４ｃで示されるように、内部回転体４の下面に、４個の磁石がＮ極側とＳ極側で交互に設置される場合、外部回転体３の上面にも４個の磁石がＮ極側とＳ極側で交互に設置される。
外部回転体３及び内部回転体４の設置される磁石としては、３００℃前後の熱に耐えることができ且つ磁力の強い永久磁石であれば特に限定されないが、サマコバ磁石、アルニコ磁石等が好ましい。
【００１９】
モータ２３の回転によりインペラ７が回転する原理は以下の通りである。
モータ２３が回転すると駆動軸５を介して、外部回転体３が回転する。この回転により、外部回転体３に配設された磁石６は円周方向に回転移動する。その際、内部回転体４に配設された磁石９のうち、該回転体の下面にＳ極側が配置された磁石９ａは、外部回転体３の磁石６のうち、該回転体の上面にＮ極側が配置された磁石に吸引され、そして、内部回転体４に配設された磁石９のうち、該回転体の下面にＮ極側が配置された磁石９ｂは、外部回転体３の磁石６のうち、該回転体の上面にＳ極側が配置された磁石に吸引され、円周方向へ回転しようとする磁気吸引力が発生する。これらの磁気吸引力が回転トルクを発生させることにより、内部回転体４が外部回転体３の回転速度とほぼ同じ回転速度で回転することとなる。
【００２０】
上記のように、本発明の局所半田付け装置の１態様における動力伝達機構は、半田槽の外部に存在するモータを回転させ、該回転の動力を磁石を介して半田槽内に伝達し、そしてこれによりインペラを回転させるものであり、そのため、高温の溶融半田を収容する半田槽内には、巻線を含んだモータ等の複雑な装置は存在していない。そしてこのように、本発明の局所半田付け装置における動力伝達機構は、高温下にあるモータ等の装置を用い
る動力伝達機構に比して、信頼性が高くなる。また、本発明の局所半田付け装置は、半田槽の外部に存在するモータを使用するため、該モータは耐熱性を必要とせず、例えば、市販品のモータを使用することが可能となり、結果として、装置コストを低くすることができる。
【００２１】
図５に、本発明の局所半田付け装置の別の態様における保温チャンバ周辺の拡大図を示した。
該態様において、保温チャンバ１３の内部には、不活性ガス供給管１８を介して不活性ガスが供給されるが、これにより保温チャンバ１３の内部は不活性ガスで充満され、保温チャンバ１３内に充満した不活性ガスはヒーター２０で加温され、該加温された不活性ガスは保温チャンバ１３の下方にある通気孔を通過した後、接続ダクト１７の周囲及び半田噴流ノズル１４の周囲を通って上昇し、ノズル口１６の側方の開口１２より外部に放出される（図５内の矢印参照）。
尚、該態様において、ヒーター２０は、ヒーターリード１９を介して保温チャンバ１３内に導入される。
【００２２】
ヒーター２０は好ましくは、接続ダクト１７の周囲を巻回する加熱コイルからなる。この態様においては、接続ダクト１７の外周面に対しすべての方角より加温されるため、特に接続ダクト１７を優先的に加温するのに都合がよい。しかも、この態様の加熱コイルは、接続ダクト１７の外周面に直接接しないので、接続ダクト１７を必要以上に加温することがない一方で、接続ダクト１７の外周面から離れすぎもしないので、接続ダクト１７に対する加温の効果を損なうことがない。
【００２３】
また、該態様においては、不活性ガスは保温チャンバ１３の側部より内部に流入し、そして該保温チャンバ１３内に充満した不活性ガスは接続ダクト１７の周囲及び半田噴流ノズル１４の周囲を通って上昇し、ノズル口１６の側方の開口１２より外部に放出されるが、これにより、下方から上方に向かう加温された不活性ガスの流れを生じる。これにより、加温された不活性ガスが接続ダクト１７及び半田噴流ノズル１４の外周面に沿って、下方から上端部へと流れるので、接続ダクト１７だけでなく、半田噴流ノズル１４の全体にわたる加温をより確実にすることができる。
【００２４】
該態様において、不活性ガスは、例えば高圧ボンベなどのガス供給源から不活性ガス供給管１８を介して保温チャンバ１３内部に流入される。このとき不活性ガスは、常温であっても、またある程度の温度まで、例えばおよそ１００℃ないし２００℃まで予備加温されていてもよい。そして、保温チャンバ１３内部に流入した不活性ガスは、ヒーター２０によって、最終的におよそ２６０℃ないしおよそ４００℃の範囲の温度に加温される。かかる範囲内にあれば、半田噴流ノズル１４に圧送された溶融半田の温度が十分に必要な温度に維持される一方で、溶融半田の過熱による半田付けのときの基板の他の電子部品への熱の影響を避けることができる。より好ましくは、不活性ガスはおよそ３５０℃まで加温される。また、不活性ガスは、半田噴流ノズル１４に圧送された溶融半田の温度低下が起きないように十分な量で保温チャンバ１３内部に流入される。その流入量はおよそ２０リットル（Ｌ）／分以上であり、好ましくはおよそ２０Ｌ／分以上であり、及びより好ましくは、およそ５０Ｌ／分である。この態様において、不活性ガスとしては例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガス、蟻酸ガス及びこれらの混合ガス等が挙げられ、好ましくは、窒素ガス、蟻酸ガス及びこれらの混合ガス等が挙げられる。
上記蟻酸ガスは、保温チャンバ１３の内表面を、水素ガスと炭酸ガスの混合ガスから蟻酸を作り得る金属錯体で被覆するか又は保温チャンバ１３の材質を、水素ガスと炭酸ガスの混合ガスから蟻酸を作り得る金属錯体で作ることにより供給することもできる。
【００２５】
図６に、本発明の局所半田付け装置の更なる別の態様における保温チャンバ周辺の拡大
図を示した。
該態様は、半田槽内の半田表面２５より上方の空間及び保温チャンバ１３内部を不活性ガスで充満させ、そして不活性ガスを半田噴流ノズル１４のノズル口１６の側方より外部に放出させる不活性ガス導入手段を備える。
前記不活性ガス導入手段は、保温チャンバ１３内に流入された不活性ガスの流れが、ヒーター２０に接して加温され、次いで半田槽内の溶融半田表面２５にあたり、その後、接続ダクト１７及び半田噴流ノズル１４の外周面と接触するものである。かかる態様によると、保温チャンバ１３内部に流入した不活性ガスは一旦、ヒーター２０により所要温度又はそれに近い温度まで加温され、その後、高温に保たれた半田槽の溶融半田表面２５にあたって、不活性ガスの温度がさらに上昇される。その後、不活性ガスは、溶融半田表面２５からノズル口１６の側方の開口１２へと向かって上昇して流れるので、接続ダクト１７及び半田噴流ノズル１４の外周面全体を覆うようにして流れ、そして開口１２より保温チャンバ１３外へと排出される。そのため、この態様によると、保温チャンバ１３内部において不活性ガスの温度が所要温度により確実に維持されるので、半田槽内部から基板との接触に至るまでの溶融半田の温度維持がより確実に為される。
【００２６】
該態様においては、加温された不活性ガスは、溶融半田にあたることにより、さらに加温され、そのより高温の状態で接続ダクト１７及び半田噴流ノズル１４の全外周面に沿って下方から上方へと流れるため、半田噴流ノズル１４に圧送された溶融半田の温度低下をより確実に防止でき、また、半田槽内の溶融半田は、半田槽内部から基板に向かって吐出されるまでの移送経路全体に亘って、加温された不活性ガスの流れにより大気と接触することがほぼ完全に防止されるため、半田付け工程において、溶融半田の酸化によるドロス発生及び溶融半田の温度低下による粘度上昇が引き起こす半田付け不良が効果的に防止されることになる。
【００２７】
該態様において、不活性ガスは、例えば高圧ボンベなどのガス供給源から不活性ガス供給管１８を介して保温チャンバ１３内部に流入される。このとき不活性ガスは、常温であっても、またある程度の温度まで、例えばおよそ１００℃ないし２００℃まで予備加温されていてもよい。そして、保温チャンバ１３内部に流入した不活性ガスは、ヒーター２０によって、あるいは更に半田槽内の溶融半田表面２５に接することにより、最終的におよそ２６０℃ないしおよそ４００℃の範囲の温度に加温される。かかる範囲内にあれば、半田噴流ノズル１４に圧送された溶融半田の温度が十分に必要な温度に維持される一方で、溶融半田の過熱による半田付けのときの基板の他の電子部品への熱の影響を避けることができる。より好ましくは、不活性ガスはおよそ３５０℃まで加温される。また、不活性ガスは、半田噴流ノズル１４に圧送された溶融半田の温度低下が起きないように十分な量で保温チャンバ１３内部に流入される。その流入量はおよそ２０リットル（Ｌ）／分以上であり、好ましくはおよそ２０Ｌ／分以上であり、及びより好ましくは、およそ５０Ｌ／分である。この態様において、不活性ガスとしては例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガス、蟻酸ガス及びこれらの混合ガス等が挙げられ、好ましくは、窒素ガス、蟻酸ガス及びこれらの混合ガス等が挙げられる。
上記蟻酸ガスは、保温チャンバ１３の内表面を、水素ガスと炭酸ガスの混合ガスから蟻酸を作り得る金属錯体で被覆するか又は保温チャンバ１３の材質を、水素ガスと炭酸ガスの混合ガスから蟻酸を作り得る金属錯体で作ることにより供給することもできる。
【００２８】
図５に示される態様及び図６に示される態様のように、保温チャンバ内への不活性ガス導入手段が備えられる場合、保温チャンバ内に導入された不活性ガスは該保温チャンバに備えられたヒーターにより加温されてノズル口の側方より外部に放出されて半田付け基板に吹き付けられ、吹き付けられた不活性ガスは半田付け部を加熱してフラックスを活性化させるため、基板表面及び部品金属の酸化部を還元しながら半田付けを行うことを可能とするが、これにより、フラックスレスの半田付けも可能となる。
【実施例】
【００２９】
実施例１
図１で示される局所半田付け装置と同様の構造を有する局所半田付け装置であって、以下の構成を有する局所半田付け装置を作成した。
半田槽の材質は、ステンレス鋼であり、接続ダクトの周りには、該ダクト内の半田を加熱しその温度を３００℃の高温に保つためのヒーター手段を備え、フローダクトの内径は５０ｍｍであり、整流ブロックは、図３と同じ形状を有し、該ブロックの弓形の隙間において最も幅広となる部分の幅は、３ｍｍであり、４つの弓形の隙間により形成される隙間の総面積は、１９２．４ｍｍ2（フローダクトの内部の断面積の９．８％）であり、弓形の隙間１５が設けられている部分の厚さＣは、１０ｍｍであり、インペラの支持軸の直径は１２ｍｍであり、該支持軸が貫通する穴の直径は１４ｍｍであり（これにより、半田吸い込み部の面積は、４０．８ｍｍ2となる。）、外部回転体と半田槽１の底壁との間隔は、１ｍｍであり、内部回転体と半田槽の底壁との間隔は、１ｍｍであり、使用した磁石は、サマコバ磁石であり、図４ｂで示されるように、内部回転体の下面及び外部回転体の上面に、１２個の磁石（Ｓ極側が配置された磁石が６個及びＮ極側が配置された磁石が６個）を設置した。
【００３０】
比較例１
ブロックの弓形の隙間において最も幅広となる部分の幅を、５ｍｍとし、４つの弓形の隙間により形成される隙間の総面積を、３８４．４ｍｍ2（フローダクトの内部の断面積の１９．６％）とした以外は実施例１と同様にして局所半田付け装置を作成した。
【００３１】
実施例１及び比較例１の局所半田付け装置を用い、噴流ノズルにおける半田面の状態を観察し、以下の表に纏めた。
【表１】
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結果：
実施例１の局所半田付け装置は、半田噴流ノズルにおける半田面の上下動が無く、一定の高さに維持され、且つ、ドロスによる目詰まりも発生しないという優れた性能を示した。
上記に対して、比較例１の局所半田付け装置は、半田噴流ノズルから半田が噴流せず、使用に耐える性能を示さなかった。また、比較例１の局所半田付け装置は、フローダクト上部２６において、図７で示されるように半田を中空状に噴流した。
【符号の説明】
【００３２】
１：半田槽、２：底壁、３：外部回転体、４：内部回転体、５：駆動軸、６：磁石（外部回転体）、７：インペラ、８：支持軸、９：磁石（内部回転体）、９ａ：Ｓ極側が配置された磁石、９ｂ：Ｎ極側が配置された磁石、１０：フローダクト、１１：整流ブロック、１２：開口、１３：保温チャンバ、１４：半田噴流ノズル、１５：隙間、１６：ノズル口、１７：接続ダクト、１８：不活性ガス供給管、１９：ヒーターリード、２０：ヒーター、２１：半田吸い込み部、２２：セラミックスベアリング、２３：モータ、２４：回転軸
、２５：半田表面、２６：フローダクト上部
【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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