(57)【要約】【課題】半田の温度を上げたり、半田を基板裏面へ接触させる時間を長くすることなく、また半田噴流を高くしても、搬送されてくる基板表面に半田が被ることなく、半田上がり性の悪化を防止する。【解決手段】噴流ノズル１１の半田噴出方向上方に、噴出した半田を遮る可動式のカバー２９を設け、プリント配線基板９の搬送方向先端９ａが、噴流ノズル１１を通過するまでは、可動式のカバー２９により噴流ノズル１１から噴出する半田を遮る。プリント配線基板９の搬送方向先端９ａが、噴流ノズル１１を通過した後は、カバー２９の半田を遮る動作を解除して、噴出する半田をプリント配線基板９の半田付け部位に接触させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴流ノズルから溶融した半田を噴出し、搬送されてくる基板の部品実装部位に接触させて半田付けを行う半田付方法において、前記噴流ノズルの半田噴出方向前方に、噴出した半田を遮る可動式のカバーを設け、前記基板の搬送方向先端が前記噴流ノズルを通過する際には、前記可動式のカバーにより前記噴流ノズルから噴出する半田を遮り、前記基板の搬送方向先端が前記噴流ノズルを通過した後は、前記カバーの半田を遮る動作を解除して、前記噴流ノズルから噴出する半田を前記基板の部品実装部位に接触させることを特徴とする半田付方法。
【請求項２】
噴流ノズルから溶融した半田を噴出し、搬送されてくる基板の部品実装部位に接触させて半田付けを行う半田付装置において、前記噴流ノズルの半田噴出方向前方に、噴出した半田を遮る可動式のカバーを設け、このカバーは、前記基板の搬送方向先端が前記噴流ノズルを通過する際には、前記噴流ノズルから噴出する半田を遮り、前記基板の搬送方向先端が前記噴流ノズルを通過した後は、前記カバーの半田を遮る動作を解除して、前記噴流ノズルから噴出する半田を前記基板の部品実装部位に接触させることを特徴とする半田付装置。
【請求項３】
前記可動式のカバーは、前記噴流ノズルから噴出する半田を遮るときは、この噴出した半田を受けて半田槽に溜めてある溶融した半田まで案内するガイド形状を備えていることを特徴とする請求項２記載の半田付装置。
【請求項４】
前記可動式のカバーのガイド形状は、噴出した半田を受ける面の両側縁が、前記半田槽に溜めてある溶融した半田に向けて延び、この半田に接触していることを特徴とする請求項３記載の半田付装置。
【請求項５】
前記可動式のカバーのガイド形状は、噴出した半田を受ける面の一方の側縁が、前記半田槽に溜めてある溶融した半田に向けて延び、この半田に接触していることを特徴とする請求項３記載の半田付装置。
【請求項６】
前記噴出した半田を受ける面の他方の側縁に、噴流ノズル方向に向けて突出する突起を設け、この突起により前記噴出した半田の流れを阻止することを特徴とする請求項５記載の半田付装置。
【請求項７】
前記可動式のカバーのガイド形状は、噴出した半田を受ける面が凹曲面を呈していることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の半田付装置。
【請求項８】
前記基板の搬送位置を検出する基板位置検出手段と、前記可動式のカバーを移動させる駆動手段と、前記基板位置検出手段が検出する基板位置に基づいて前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の半田付装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、噴流ノズルから溶融した半田を噴出し、搬送されてくる基板の部品実装部位に接触させて半田付けを行う半田付方法および半田付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半田槽に溜めてある溶融した半田を噴流ノズルから噴出する一方、端子挿入孔に電子部品の端子を挿入した基板を、噴流ノズル上を搬送させることによって、前記噴出した半田を、基板裏面から端子挿入孔に接触させて、半田付けを行う半田付装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４４１２７号公報
このような半田付装置においては、例えば電子部品が熱容量が大きいものであったり、接地パターンに接続されるものであったりした場合、すなわち、電子部品の熱容量が大きく、端子の熱が電子部品へ伝熱しやすかったり、面積が広い基板の配線パターンに接続される電子部品であったりした場合には、基板裏面の端子挿入孔へ入り込んだ溶融半田が、基板表面まで到達する前に冷却して固まり、半田上がり性（端子挿入孔へ侵入した半田の、基板裏面から基板表面への到達しやすさ）が悪化し、電子部品の基板への半田付けが確実にできないという問題がある。
【０００４】
特に、鉛フリー半田（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を使用した場合には、通常の半田（Ｓｎ−３７ｐｂ）に比べて溶融温度が高いため、上記した半田上がり性がさらに悪化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した問題を解決するために、溶融半田の温度を上げたり、半田を基板裏面へ接触させる時間（浸漬時間）を長くしたり、半田噴流を高く（溶融半田の噴流圧を上げる）することが考えられる。
【０００６】
ところが、溶融半田の温度を上げる、若しくは半田浸漬時間を長くした場合には、電子部品や基板の耐熱温度を超えてしまう可能性があり、電子部品や基板に悪影響を及ぼす。
【０００７】
一方、半田噴流を高くした場合には、搬送されてくる基板の搬送方向先端に半田が接触したときに、基板表面に半田が被ってしまう。このため、噴流圧を調整するモータによって噴流高さを調整する必要があるが、モータから噴流ノズルまでの距離が長い場合には、正確に調整することが難しいという問題がある。
【０００８】
そこで、この発明は、半田の温度を上げたり、半田を基板裏面へ接触させる時間を長くすることなく、また半田噴流を高くしても、搬送されてくる基板表面に半田が被ることなく、半田上がり性の悪化を防止することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、噴流ノズルから溶融した半田を噴出し、搬送されてくる基板の部品実装部位に接触させて半田付けを行う半田付方法において、前記噴流ノズルの半田噴出方向前方に、噴出した半田を遮る可動式のカバーを設け、前記基板の搬送方向先端が前記噴流ノズルを通過する際には、前記可動式のカバーにより前記噴流ノズルから噴出する半田を遮り、前記基板の搬送方向先端が前記噴流ノズルを通過した後は、前記カバーの半田を遮る動作を解除して、前記噴流ノズルから噴出する半田を前記基板の部品実装部位に接触させる半田付方法としてある。
【００１０】
【発明の効果】
この発明によれば、基板の搬送方向先端が、噴流ノズルを通過する際には、可動式のカバーにより噴流ノズルから噴出する半田を遮るので、半田噴流を高くしても、基板の搬送方向先端への半田の接触を防止でき、基板表面に半田が被ることを防止できる。また、基板の搬送方向先端が、噴流ノズルを通過した後は、可動式のカバーの半田を遮る動作を解除して、噴出する半田を基板の部品実装部位に接触させるので、半田の温度を上げたり、半田を基板裏面へ接触させる時間を長くすることなく、半田噴流を高くすることで、半田上がり性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１２】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる半田付装置の斜視図で、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。半田槽１には、図１に示すように、その底部に設置してある加熱ヒータ３によって加熱され溶融した半田５を溜めてある。
【００１３】
上記した半田槽１の上部には、搬送コンベア７を設置し、搬送コンベア７はプリント配線基板９を矢印Ｃで示す方向に搬送する。この搬送途中で、半田５の表面上に設置してある噴流ノズル１１から上方に向けて半田を噴出し、この噴出した半田をプリント配線基板９の部品実装部位に接触させて半田付けを行う。
【００１４】
部品実装部位としては、図３に示すように、プリント配線基板９に形成した端子挿入孔９ａに電子部品１３の端子１３ａを挿入した部位の基板裏面側（半田槽１の半田５に対向する面）である。なお、ここでの噴流ノズル１１は、図２に示すように、基板搬送方向と直交する方向に沿って複数の噴出口１１ａを備えているが、一つであっても構わない。
【００１５】
上記した噴流ノズル１１の噴出口１１ａは、半田槽１内に設置してある半田案内管１５の上端開口に連通している。半田案内管１５は、噴流ノズル１１を上端部で支持する鉛直部１７と、鉛直部１７の下端に連通し水平方向に延びる水平部１９とを有する。鉛直部１７は、図３に示すように、噴流ノズル１１側ほど流路幅が狭くなっている。
【００１６】
水平部１９の鉛直部１７と反対側の端部の下部には半田導入口１９ａを形成し、この半田導入口１９ａに対応して水平部１９内には、噴流インペラ２１を回転可能に収容する。噴流インペラ２１は、半田槽１の上方に設置してある噴流モータ２３に、連結軸２５を介して連結している。すなわち、噴流モータ２３の回転によって噴流インペラ２１が回転し、この回転によって半田５を半田導入口１９ａを通して半田案内管１５に取り込み、前記した噴流ノズル１１に送り込む。
【００１７】
水平部１９を流れる半田は整流され、さらに鉛直部１７の下部に設置してある整流板２７を通過することにより整流され、これにより半田５の流速を均一に整える。
【００１８】
そして、噴流ノズル１１の半田噴出方向前方、つまり噴出口１１ａの上方で、かつ搬送コンベア７より下方には、噴出する半田を遮る可動式のカバー２９を、設置する。ここでのカバー２９は図４に斜視図として示すように、長方形の板状であり、このカバー２９の上面に回転シャフト３１の一端を２本のボルト３３によって固定する。
【００１９】
上記した回転シャフト３１はクランク形状を呈し、他端を半田槽１の上方から外れた外部に引き出してその先端を駆動手段としてのカバー回転モータ３５に連結する。図１，図２に示す状態でのカバー２９は、ボルト３３の締結部と反対側の面が噴出口１１ａに対向した状態であり、この状態で、噴流ノズル１１から噴出する半田は、図５（ａ）に示すようにカバー２９に遮られてそれより上方へ進行しない。一方、図５（ａ）の状態からカバー回転モータ３５を駆動して、カバー２９を噴出口１１ａから外れた図５（ｂ）に示す位置に移動させ、この状態で噴流ノズル１１から半田を噴出すると、半田はカバー２９に遮られずに上方へ進行する。
【００２０】
カバー回転モータ３５は、制御手段としての制御回路３７によって駆動制御され、制御回路３７は、プリント配線基板９の搬送位置を検出する基板位置検出手段としての基板位置センサ３９の検出値の入力を受けて、カバー回転モータ３５に対して駆動信号を出力する。この基板位置センサ３９は、光や電波を出射して反射波を受光することでプリント配線基板９の通過を検知する非接触式としている。
【００２１】
基板位置センサ３９は、図３に示すように、噴流ノズル１１に対し搬送方向後方側の上部に設置し、ここでプリント配線基板９を検出する。そして、制御回路３７は、基板位置センサ３９がプリント配線基板９の搬送方向先端９ｂを検出してから所定時間経過後に、カバー２９が図５（ａ）の位置から図５（ｂ）の位置まで移動するようカバー回転モータ３５を駆動制御する。この所定時間経過後とは、搬送方向先端９ｂが噴流ノズル１１を通過した後に相当する。すなわち、搬送方向先端９ｂが噴流ノズル１１を通過した後に、カバー２９を図５（ａ）から図５（ｂ）の状態に移動させる。
【００２２】
要するに、プリント配線基板９の搬送方向先端９ｂが、噴流ノズル１１を通過する際には、可動式のカバー２９により噴流ノズル１１から噴出する半田を遮り、プリント配線基板９の搬送方向先端９ｂが、噴流ノズル１１を通過した後は、カバー２９の半田を遮る動作を解除して、噴出する半田をプリント配線基板９の部品実装部位に接触させる。
【００２３】
また、制御回路３７は、基板位置センサ３９がプリント配線基板９の搬送方向後端９ｃを検出してから所定時間経過後に、カバー２９が図５（ｂ）の位置から図５（ａ）の位置まで移動するようカバー回転モータ３５を駆動制御する。この所定時間経過後とは、すべての部品実装部位が噴流ノズル１１を通過し、かつ搬送方向後端９ｃが噴流ノズル１１を通過していない状態までの時間に相当する。
【００２４】
次に、上記した半田付装置の作用を、図６に示す制御回路３７の制御動作を示すフローチャートに基づき説明する。まず、噴流モータ２３の駆動により噴流インペラ２１が回転し、この回転によって半田槽１内の半田５を半田導入口１９ａを通して半田案内管１５に取り込む。半田案内管１５に取り込んだ半田は、水平部１９を流れる際に整流され、さらに鉛直部１７の整流板２７を通過するとで整流された後、噴流ノズル１１に達する。
【００２５】
噴流ノズル１１に達した半田は、噴出口１１ａから上方に向けて噴出する。このとき、可動式のカバー２９は、図５（ａ）に示すように、噴出口１１ａの上方に位置させておき、噴出する半田を遮る状態とする。
【００２６】
一方、搬送コンベア７は、プリント配線基板９を図１中で矢印Ｃで示す方向に半田槽１上を搬送する。ここで、基板位置センサ３９がプリント配線基板９の搬送位置を検出し、この検出結果に基づき、プリント配線基板９の搬送方向先端９ｂが噴流ノズル１１を通過したかどうかを判断する（ステップ１０１）。
【００２７】
搬送方向先端９ｂが噴流ノズル１１を通過していなければ、カバー２９は、図５（ａ）の状態を維持したままとする。一方、搬送方向先端９ｂが噴流ノズル１１を通過している場合には、カバー回転モータ３５を駆動して、カバー２９を噴流ノズル１１から外れた図５（ｂ）に示す位置に移動させる（ステップ１０３）。
【００２８】
この状態で噴流ノズル１１から噴出する半田は、カバー２９に遮られずに上方へ進行し、プリント配線基板９の裏面に接触する。プリント配線基板９は、半田が裏面に接触しつつ移動することで、この裏面の部品実装部位、すなわち電子部品１３の端子１３ａを挿入してある端子挿入孔９ａに付着して半田付がなされる。プリント配線基板９の裏面における半田が接触する他の部位（ソルダレジスト部）に対しては、半田ははじかれ付着したままとなることはない。
【００２９】
この場合、噴流ノズル１１から噴出する半田噴流の高さを高くしても、プリント配線基板９の搬送方向先端９ｂに半田が接触することがなく、プリント配線基板９の表面への半田の被りを防止することができる。
【００３０】
また、プリント配線基板９の搬送方向先端９ｂが、噴流ノズル１１を通過した後は、可動式のカバー２９の半田を遮る動作を解除して、噴出する半田をプリント配線基板９の部品実装部位に接触させるので、半田の温度を上げたり、半田を基板裏面へ接触させる時間を長くすることなく、半田噴流を高くすることで、半田上がり性の悪化を防止することができ、電子部品１３の半田付けを確実に行うことができる。
【００３１】
上記した半田付作業を行いつつ、プリント配線基板９を搬送する過程で、すべての部品実装部位が噴流ノズル１１を通過し、かつ搬送方向後端９ｃが噴流ノズル１１を通過していない状態であるかどうか、つまり搬送方向後端９ｃが噴流ノズル１１を通過する直前の状態かどうかを判断する（ステップ１０５）。ここで、搬送方向後端９ｃが噴流ノズル１１を通過する直前でなく、まだ半田付作業を行う状態であれば、カバー２９を図５（ｂ）の位置としたままとする。一方、半田付作業がすべて終了し、プリント配線基板９の搬送方向後端９ｃが噴流ノズル１１を通過する直前の場合には、カバー回転モータ３５を駆動して、カバー２９を、噴流ノズル１１を覆う図５（ａ）に示す位置に移動させ（ステップ１０７）、次に半田付作業を行うプリント配線基板の搬送方向先端が噴流ノズル１１を通過するまで待機する。
【００３２】
図７は、この発明の第２の実施形態を示す可動式のカバー４１の斜視図である。この実施形態のカバー４１は、円筒状部材の円周方向の一部に、その軸線方向全長にわたり切欠４１ａを形成している。そして、この切欠４１ａと反対側の外周部に、前記図４に示したものと同様なクランク状の回転シャフト３１の一端を２本のボルト３３によって固定する。
【００３３】
図８（ａ）は、上記したカバー４１が噴流ノズル１１から噴出した半田を遮る状態を示す、前記図５（ａ）に対応する図で、切欠４１ａの両側縁４１ｂが半田槽１に溜めてある半田５の表面に接触した状態となる。
【００３４】
この状態で噴流ノズル１１から半田が噴出すると、カバー４１の凹曲面となる内面４１ｃで半田を受けた後、この内面４１ｃに沿って流れて両側縁４１ｂまで達し、半田槽１に流れ込む。すなわち、このカバー４１は、噴流ノズル１１から噴出する半田を遮るときは、噴出した半田を受けて半田槽１に溜めてある半田５まで案内するガイド形状を備えている。
【００３５】
図８（ｂ）は、上記したカバー４１が噴流ノズル１１から噴出した半田を遮る状態を解除して、半田付作業を行う状態を示す、前記図５（ｂ）に対応する図である。この場合には、カバー４１の一方の側縁４１ｂが半田槽１の半田５内に入り込み、他方の側縁４１ｂが噴出口１１ａから外れた位置となっている。
【００３６】
この第２の実施形態によれば、図８（ａ）に示す状態では、噴出した半田が内面４１ｃにガイドされて半田槽１内の半田５に流れ込むので、噴出した半田の大気への接触を防止でき、半田の酸素との結合を阻止して酸化化合物（半田かす）の生成を防止することができる。半田かすは一部再生できるが大部分は廃棄処分となるため、半田かす量の生成を抑制することは、製造コストの低減に繋がる。
【００３７】
図９は、この発明の第３の実施形態を示す可動式のカバー４３の斜視図である。この実施形態のカバー４３は、全体としてほぼ半円筒形状を呈しており、そのの外周部に、前記図４に示したものと同様なクランク状の回転シャフト３１の一端を２本のボルト３３によって固定する。
【００３８】
図１０（ａ）は、このカバー４３が、噴流ノズル１１から噴出した半田を遮る状態を示す、前記図５（ａ）に対応する図である。このとき、半円筒部の一方の側縁４３ａが、半田槽１に溜めてある半田５の表面に接触しており、他方の側縁４３ｂ付近の半円筒部の凹曲面となる内面４３ｃが噴出口１１ａを覆っている。そして、この他方の側縁４３ｂは、噴流ノズル１１方向に向けて突出するよう内側に屈曲する突起４３ｄを備えている。
【００３９】
図１０（ａ）に示す状態で噴流ノズル１１から半田が噴出すると、カバー４３の内面４３ｃで半田を受けた後、この半田は内面４３ｃに沿って流れて一方側縁４３ａまで達し、半田槽１に流れ込む。他方の側縁４３ｂには突起４３ｄがあるので、噴出した半田はこの突起４３ｄで流れが阻止される。すなわち、このカバー４３においても、噴流ノズル１１から噴出する半田を遮るときは、噴出した半田を受けて半田槽１に溜めてある半田５まで案内するガイド形状を備えている。
【００４０】
図１０（ｂ）は、上記したカバー４３が噴流ノズル１１から噴出した半田を遮る状態を解除して、半田付作業を行う状態を示す、前記図５（ｂ）に対応している。この場合には、カバー４３の一方の側縁４３ａが半田槽１の半田５内に入り込み、他方の側縁４３ｂが噴出口１１ａから外れた位置となっている。
【００４１】
この第３の実施形態によれば、図１０（ａ）に示す状態では、噴出した半田が内面４３ｃにガイドされて半田槽１内の半田５に流れ込むので、噴出した半田の大気への接触を防止でき、前記図７，図８に示した第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施形態では、第２の実施形態のカバー４１に比べ、円筒部分における円周方向の長さが短いので、図１０（ａ）に示す位置と図１０（ｂ）に示す位置との間の移動距離が短くて済み、カバー４３を移動させる際の応答性が向上する。
【００４２】
なお、上記した基板位置センサ３９は非接触式としているが、これに代えて、搬送コンベア７上に設置したセンサ部がプリント配線基板９に接触することで基板位置を検出する機械式（接触式）センサを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わる半田付装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第１の実施形態によるカバーの斜視図である。
【図５】第１の実施形態によるカバーの動作説明図である。
【図６】第１の実施形態による制御回路の制御動作を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態によるカバーの斜視図である。
【図８】第２の実施形態によるカバーの動作説明図である。
【図９】第３の実施形態によるカバーの斜視図である。
【図１０】第３の実施形態によるカバーの動作説明図である。
【符号の説明】
１  半田槽
５  溶融した半田
９  プリント配線基板
９ａ  プリント配線基板の搬送方向先端
１１  噴流ノズル
２９，４１，４３  可動式のカバー
２９ａ  基板の搬送方向先端
３５  カバー回転モータ（駆動手段）
３７  制御回路（制御手段）
３９  基板位置センサ（基板位置検出手段）
４１ｃ，４３ｃ  内面（半田を受ける凹曲面）
４１ｂ  両側縁
４３ａ  一方の側縁
４３ｄ  他方の側縁の突起
【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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