(57)【要約】【課題】コストが低く信頼性の高い、外形特に投影断面積が小さい実用性の高い噴流式はんだ付け装置を提供する。【解決手段】溶融はんだを収容するはんだ槽と、該はんだ槽内に設けられ、永久磁石を有する第１回転体と結合した軸流式インペラと、該軸流式インペラにより圧送された溶融はんだをワークに対し噴流するノズルと、前記はんだ槽の外部に設けられ、前記第１回転体を回転させるための永久磁石を有する第２回転体と結合したモータと、を備え、前記ノズルと前記はんだ槽と前記軸流式インペラと前記第１回転体と前記第２回転体と前記モータは、重力が掛かる方向に整列されていることを特徴とする噴流式はんだ付け装置。【選択図】図１
2008087068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融はんだ（１８）を収容するはんだ槽（８）と、
該はんだ槽内に設けられ、永久磁石（５，６）を有する第１回転体（１１）と結合した軸流式インペラ（２）と、
該軸流式インペラにより圧送された溶融はんだをワークに対し噴流するノズル（１）と、
前記はんだ槽の外部に設けられ、前記第１回転体を回転させるための永久磁石（５，６）を有する第２回転体（１２）と結合したモータ（３）と、を備え、
前記ノズル（１）と前記はんだ槽（８）と前記軸流式インペラ（２）と前記第１回転体（１１）と前記第２回転体（１２）と前記モータ（３）は、重力が掛かる方向（Ｘ）に整列されていることを特徴とする噴流式はんだ付け装置。
【請求項２】
前記永久磁石（５，６）は、高温非劣化型永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の噴流式はんだ付け装置。
【請求項３】
前記第１回転体（１１）と前記はんだ槽（８）内の底面との間にベアリング体（７）を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の噴流式はんだ付け装置。
【請求項４】
前記ベアリング体（７）は球体であることを特徴とする請求項３に記載の噴流式はんだ付け装置。
【請求項５】
前記ベアリング体（７）は平面部に溝を備えた平板であることを特徴とする請求項３に記載の噴流式はんだ付け装置。
【請求項６】
前記はんだ槽に収容された溶融はんだ（１８）の表面に加熱された窒素ガスを吹き付けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の噴流式はんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局所ノズルを有する噴流式はんだ付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１枚の基板に部分的なはんだ付けを必要とする領域が複数箇所ある場合、基板のはんだ付け部のレイアウトと同じになるような、その基板専用の複数一体ノズルを有するはんだ槽を用意し、全ノズル内より噴出した溶融はんだに、全はんだ付け個所を同時に接触させてはんだ付けをしていた。
【０００３】
一方、特許文献１、２には、局所はんだ付けをする範囲よりも小さな開口部を持つノズルを一つだけはんだ槽に備え、ロボットによりはんだ槽を動かして、ノズル開口部へ供給された溶融はんだに、基板上の被はんだ付け部を接触させてはんだ付けする装置（以下、「局所ノズル噴流式はんだ付け装置」と言う）が示されている。
【０００４】
前記基板専用の複数一体ノズルでは、はんだ付けする部品の違いや基板設計の変更などによって被はんだ付け部の面積や位置が異なる場合、その都度、基板レイアウトに合せた複数一体ノズルを用意する必要があり、製作にも手間がかかる。特に、少量生産を目的とした場合、ノズルの製作は大きな負担となる。
【０００５】
また、基板内の全はんだ付け個所を複数一体ノズルにより同時にはんだ付けするため、各はんだ付け部ごとに最適なはんだ付け条件を設定することができない。さらに、基板を水平にした状態でのはんだ付けしかできないため、被はんだ付け部によっては不良が発生しやすい。
【０００６】
一方、複数一体ノズルの上記課題を解決したものとして、特許文献１、２に記載された局所ノズル噴流式はんだ付け装置がある。しかし、特許文献１に記載された局所ノズル噴流式はんだ付け装置は、図６に示すように、電磁誘導ポンプを装置の上下方向に設けたものであるが、構造が複雑で実用性に乏しかった。さらに、巻線を含んだ複雑な機器が、高温（約２６０℃）の溶融はんだを収容するはんだ槽内に配置されているため、信頼性に問題があった。
また、特許文献２に記載された局所ノズル噴流式はんだ付け装置は、図７に示すように、市販されていない特殊な構造の誘導電動機および横置きの貫流式ポンプを使用しており、コストが高く外形特に投影断面積が大きい装置となっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１５６５２７号公報
【特許文献２】特開平１１−１０４８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストが低く信頼性の高い、外形特に投影断面積が小さい実用性の高い噴流式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】
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の噴流式はんだ付け装置を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、噴流式はんだ付け装置は、はんだ槽の外部に設けられ、第１回転体を回転させるための永久磁石を有する第２回転体と結合したモータを備え、ノズルとはんだ槽と軸流式インペラと第１回転体と第２回転体とモータは、重力が掛かる方向に整列されていることを特徴とする。
【００１０】
高温の溶融はんだを収容するはんだ槽内には、巻線を含んだモータ等の複雑な機器はないため、信頼性が向上する。そして、巻線を含んだモータをはんだ槽外部に配置したため、市販品のモータを使用することが可能となり、装置コストを低くすることができる。また、装置を構成する要素が重力が掛かる方向に整列されているので、装置の外形特に投影断面積が小さくなる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、噴流式はんだ付け装置は、永久磁石が高温非劣化型永久磁石であることを特徴とする。これにより、高温の溶融はんだを収容するはんだ槽内に配設される第１回転体に設けられた永久磁石は、高温状態においても所定の磁気特性を有することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、噴流式はんだ付け装置は、第１回転体とはんだ槽内の底面との間にベアリング体を設けたことを特徴とする。これにより、第１回転体とはんだ槽との間の摩擦抵抗が低減可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、噴流式はんだ付け装置は、ベアリング体が球体であることを特徴とする。ベアリング体の具体的態様を表したものであり、ベアリング用ボールが使用でき、単純な構造とすることにより信頼性が向上する。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、噴流式はんだ付け装置は、ベアリング体が平面部に溝を備えた平板であることを特徴とする。ベアリング体の具体的態様を表したものであり、平面部の溝により、第１回転体とベアリング体との間に液体である溶融はんだが入り込み、固体接触から液体潤滑となる。これにより、第１回転体とベアリング体との間の運動摩擦抵抗が低減される。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、噴流式はんだ付け装置は、はんだ槽に収容された溶融はんだの表面に加熱された窒素ガスを吹き付けることを特徴とする。これにより、小容量の溶融はんだの温度低下を防止できるとともに、溶融はんだ表面の酸化を防止可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る噴流式はんだ付け装置の全体構成を示した図である。図２は、本発明に係る噴流式はんだ付け装置を、Ａ方向から視た図であり、図３は、本発明に係る噴流式はんだ付け装置の第１回転体部の拡大断面図である。図４は、本発明に係る噴流式はんだ付け装置の第１回転体をＢ方向から視た図であり、図５は、本発明に係る噴流式はんだ付け装置の第２回転体をＡ方向から視た図である。
【００１７】
図１において、１００は第１実施形態に係る噴流式はんだ付け装置、１はノズル、２は軸流式インペラ、３はモータ、４は断熱材、５は吸引面側をＳ極側に配置された永久磁石、６は吸引面側をＮ極側に配置された永久磁石、７はボールベアリング、８ははんだ槽、９は内側ケース、９ａははんだ吸入孔、１１は第１回転体、１２は第２回転体、１４は窒素ガス用ヒータ、１５は窒素ガス供給用カバー、１６はカス受け板、１７は整流板、１８は溶融はんだ、Ｇは架台である。
【００１８】
図１に示すように、第１実施形態に係る噴流式はんだ付け装置１００は、ノズル１とはんだ槽８と軸流式インペラ２と第１回転体１１と第２回転体１２とモータ３が、重力が掛かる方向（図１で上下方向）Ｘに整列されている。これにより、噴流式はんだ付け装置１００は、重力が掛かる方向に細長い形態をとり、図２に示すように投影断面積を大幅に小さくすることが可能となる。投影断面積が小さくなることにより、はんだ付け装置を含む設備全体を小型化することが可能となり、はんだ付けに関する製造コストが大幅に低減可能となる。
【００１９】
そして、装置１００は、上側にはんだ槽８を備える。このはんだ槽８は、錫、インジウム、共晶はんだ、鉛フリーはんだなどの導電性かつ非磁性の溶融はんだ１８を収容しており、チタン、ステンレス鋼などの耐腐蝕性かつ非磁性の金属板により形成される。はんだ槽８の内部には、はんだを溶融するためのヒータ（図示せず）が設置されている。また、はんだ槽８の外部は、溶融はんだ１８が冷えて固化するのを防止するため、断熱材４で囲繞されている。ヒータは、溶融はんだ１８が約２６０℃の高温を保つように制御されている。
【００２０】
そして、はんだ槽８内には、軸流式インペラ２と第１回転体１１の締結体が、はんだ槽８内の底面との間に４個のボールベアリング７を備えて、回転自在に配置されている。軸流式インペラ２は、軸方向に対し傾斜して設けられた多数の羽根を径方向に配列しており、この多数の羽根が回転することにより、流体が軸方向に圧送される。
【００２１】
ヒータにより溶融したはんだ１８は、この軸流式インペラ２によりはんだ吸入孔９ａから吸込まれ、インペラ２内を通過上昇し、整流板１７を通過上昇し、ノズル１の開口部１ａより噴流波として噴流して、ワークの実装部品を基板にはんだ付けする。その後、残りの大部分の溶融はんだは、ノズル１の外筒に沿って落下し、カス受け板１６を通過し、さらにポンプ槽内部８ａに戻る。以上のはんだ流れを実線の矢印で表す。このはんだ流れが繰り返されることにより、溶融はんだがはんだ槽内を循環する。
【００２２】
そして、はんだ槽８に隣接して窒素ガスヒータ１４が設置される。外部より窒素ガスを窒素ガスヒータ１４に供給し、この窒素ガスを約３５０℃の一定値に保つように加熱している。約３５０℃に加熱された窒素ガスは、窒素ガス貯蔵器１４から、窒素ガス供給用カバー１５を経由し、カス受け板１６を通過して、溶融はんだ１８の表面に吹き付けられる。この窒素ガスの流れを破線の矢印で示す。
【００２３】
この窒素ガスの吹き付けにより、小容量の溶融はんだの温度低下を防止できるとともに、溶融はんだ表面・はんだ付部の酸化を防止可能となる。本発明装置の必要とするはんだ量は、約２ｋｇであり、非常に少量である。このため、収容されているはんだは、熱容量が小さく、はんだ表面を介して外気に放熱して冷却し易い傾向を持つ。すなわち、高温の窒素ガスがはんだ表面に吹き付けられることにより、溶融はんだの温度低下を有効に防止できる。
【００２４】
一方、装置１００は、下側に第２回転体１２とモータ３が配設される。第２回転体１２はモータ３の回転軸３ａと締結されている。もちろん、第２回転体１２とモータ３との間に減速機を設けても良い。
【００２５】
図３に示すように、第２回転体１２は、はんだ槽８内に配設されている第１回転体１１と対向して配置される。そして、断熱材４の底部は、開口部４ａを有しており、この開口部４ａに、第２回転体１２の吸引面１２ａが位置付けられている。これは、第１回転体１１の永久磁石と第２回転体１２の永久磁石との間の空隙（エアギャップ）をでき得るだけ小さくして磁気吸引力を確保するためである。
【００２６】
図４に示すように、第１回転体１１の吸引面１１ａには、吸引面１１ａ側をＳ極側に配置された永久磁石５および吸引面側をＮ極側に配置された永久磁石６が、円周方向に交互に配設されている。そして、吸引面１１ａには、４個の球体ボールベアリング７を保持するための半球凹部座１１ｂが備えられている。球体ボールベアリング７は、半球凹部座１１ｂ内で回転自在に保持されつつ、第１回転体１１とはんだ槽８内の底面との間に設けられる。
【００２７】
また、図５に示すように、第２回転体１２の吸引面１２ａには、第１回転体１１と同様に、吸引面１２ａ側をＳ極側に配置された永久磁石５および吸引面１２ａ側をＮ極側に配置された永久磁石６が、円周方向に交互に配設されている。
【００２８】
次に、モータ３の回転により軸流式インペラ２が回転する原理を説明する。モータ３が回転すると回転軸３ａを介して、第２回転体１２が回転する。この回転により、第２回転体１２に配設された永久磁石５（Ｓ極）および６（Ｎ極）が円周方向に変位する。すると、第１回転体１１に配設された永久磁石５（Ｓ極）が、第２回転体１２の永久磁石６（Ｎ極）に吸引されて、円周方向へ変位しようとする磁気吸引力が発生する。第１回転体１１に配設された永久磁石６（Ｎ極）も同様に、第２回転体１２の永久磁石５（Ｓ極）に吸引されて、円周方向へ変位しようとする磁気吸引力が発生する。
【００２９】
これらの磁気吸引力が回転トルクを発生させることで、第１回転体１１が第２回転体１２の回転に同期して連れ回りをする。こうして、第１回転体１１が第２回転体１２の回転速度とほぼ同じ回転速度で回転することとなる。
【００３０】
この永久磁石５、６として、高温下でも劣化しない特性を有する高温非劣化形の磁石が選択される。本実施形態では、高温非劣化性を有する高温非劣化形永久磁石として、希土類磁石の１種であるサマリウム・コバルト(Ｓm-Ｃo)磁石を用いている。他の希土類磁石としては、Ｎd-Ｆe-Ｂ磁石、Ｐr-Ｆe-Ｂ磁石などがあり、高温非劣化性を有する磁石として適していると考えられる。
【００３１】
また、第１回転体１１および第２回転体１２は、永久磁石５、６から発生する磁束を強化するために純鉄等の磁性材料を用いてもよいし、逆に磁束が磁性材料内に入り込むことを避けるためにオーステナイト系ステンレス・チタン等の非磁性材料を用いても良い。
【００３２】
本発明においては、被駆動体（インペラ）と駆動体（モータ）について、機械的に結合していない分離した構成態様をとっている。一般的な構成として、第１回転体と第２回転体を用いずにインペラとモータとを直接的に回転軸を介して連結することも考えられた。しかし、インペラは高温（２６０℃）のはんだ槽８内に配置し、高温状態には不適なモータをはんだ槽外に配置せざるを得ない。このため、インペラとモータを連結する軸のはんだに対するシール方法が問題となる。このシールに対する課題を実用的に解決することは現時点では困難と考えられた。この理由により、被駆動体と駆動体を、永久磁石を有する第１回転体と第２回転体を用いて、分離した構成態様をとることとした。
【００３３】
以上のように、高温の溶融はんだを収容するはんだ槽内には、巻線を含んだモータ等の複雑な装置はないため、信頼性が向上する。そして、モータをはんだ槽外部に配置したため、市販品のモータを使用することが可能となり、装置コストを低くすることができる。
【００３４】
（その他の実施形態）
第１実施形態では、ボールベアリング７を第１回転体１１の円周方向に４個配置したが、第１回転体１１の軸中心部にボールベアリング７を１個のみ配置しても良い。また、第１回転体１１とはんだ槽８内の底面との間に設けるベアリング体として、外径が第１回転体１１の外径とほぼ等しく平面部に溝を備えた薄い平板を用いても良い。この溝は、第１回転体１１との摺動摩擦抵抗を低減するためのものである。
【００３５】
以上のように、コストが低く信頼性の高い、外形特に投影断面積が小さい実用性の高い噴流式はんだ付け装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る噴流式はんだ付け装置の全体構成を示した図である。
【図２】本発明に係る噴流式はんだ付け装置を、Ａ方向から視た図である。
【図３】本発明に係る噴流式はんだ付け装置の第１回転体部の拡大断面図である。
【図４】本発明に係る噴流式はんだ付け装置の第１回転体をＢ方向から視た図である。
【図５】本発明に係る噴流式はんだ付け装置の第２回転体をＡ方向から視た図である。
【図６】特許文献１に記載された技術を表した図である。
【図７】特許文献２に記載された技術を表した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００    本発明に係る噴流式はんだ付け装置
１    ノズル
２    軸流式インペラ
３    モータ
【図１】
2008087068.tif 000003
【図２】
2008087068.tif 000004
【図３】
2008087068.tif 000005
【図４】
2008087068.tif 000006
【図５】
2008087068.tif 000007
【図６】
2008087068.tif 000008
【図７】
2008087068.tif 000009