(57)【要約】【課題】製造中の製品の上面に到達しようとする半田ボールを除去する。【解決手段】半田付け装置２に備えられたチャンバ４内の溶融半田槽８には、溶融半田１０が収容されており、噴出し口１１から溶融半田１０を上方に噴出している。コンベア６が溶融半田槽８の上方を通過しており、電子部品３０を搬送する。銅網１４が、コンベア６の移動方向に沿ってチャンバ４を横断し、搬送される電子部品３０と干渉しないだけの最少距離を隔てコンベア６の上部に設けられ、飛散する半田ボールを付着する。銅網１４の上方に配置されたバキューム２０の吸い込み口は、半田ボールを銅網１４方向に移動させる。銅網１４に近接する位置に設けられた加熱装置２２は、銅網１４を予備加熱する。チャンバ４の外部に設けられた除去装置１６は、銅網１４に付着した半田ボールを除去する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融半田が上方に噴出する溶融半田槽、
下面には半田を付着させて上面には半田を付着させたくない対象物を、半田噴流がその下面に到達する高さで、溶融半田槽の上方を通過させる搬送装置、
搬送装置の上方に設けられており、到達した半田が付着する付着装置、
を有する半田付け装置。
【請求項２】
付着装置は、金属網と、その金属網を加熱する加熱装置と、その金属網の上方から吸引する吸引装置と、その金属網を対象物の搬送速度以上の速度で移動させる移動装置を備え、
その金属網は、少なくとも、網目の大きな下側の網と、網目の小さな上側の網を備えていることを特徴とする請求項１の半田付け装置。
【請求項３】
溶融半田槽の上方を通過した付着装置に付着した半田を除去する装置が付加されていることを特徴とする請求項１又は２の半田付け装置。
【請求項４】
半田面で半田付けられ、その反対面には半田が付着していない製品を製造する方法であり、
半田付け前の製品の半田面を下方に向けて溶融半田の噴流をさらしながら移動させるのと同時に、製品の上面に到達しようとする半田ボールを製品とは別の物体に付着させることによって製品の上面に到達する可能性のある半田を除去する工程を実行して製品を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半田付け前の製品の半田面を溶融半田の噴流をさらして半田付けする際に、溶融半田が製品の上面に到達する可能性を減少させる半田付け技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半田面で半田付けられる一方、その反対面には半田が付着していない製品を製造するために、溶融半田が上方に噴出して溶融半田の噴流を提供する溶融半田槽が多用される。半田付け前の製品の半田面を下方に向けた状態でその下面を溶融半田の噴流をさらしながら移動させることによって、半田面で半田付けられた製品が得られる。
【０００３】
溶融半田の噴流が落下して溶融半田の液面に突入するときに、溶融半田が飛散しやすい。飛散した溶融半田の一部は、製造中の製品の上面上方に飛散してから落下することによって製造中の製品の上面に付着することがある。製品の上面に半田が付着すると、絶縁すべき箇所が短絡して製品不良となることがある。
溶融半田の噴流が液面に突入するときに飛散する溶融半田の液滴を、以下では半田ボールという。半田ボールの飛散を防止する技術が開発されており、特許文献１には、溶融半田の噴流が液面に突入する位置の上方に遮蔽板を設ける技術が開示されている。この技術によれば、製造中の製品の上面に半田ボールが到達する可能性を減じることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３２９６３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】遮蔽版は、溶融半田の噴流を妨げない範囲内で設置する必要があり、遮蔽板が存在しない隙間から半田ボールが上方に飛散することを禁止しきれない。
また、本発明者の研究によって、溶融半田の噴流が製造中の製品のエッジに衝突して生じた半田ボールが製品の上面に飛散しやすいことがわかった。従来の遮蔽板方式では、製品のエッジに衝突して生じた半田ボールが上方に飛散することに対しては全く機能しない（遮蔽版は製品エッジよりも下方にある）。
本発明は、遮蔽版とは別に、製造中の製品の上面に到達しようとする半田ボールを除去する技術を提供する。本技術は、遮蔽版と併用してもよいし、併用しなくてもよい。
【０００６】
【課題を解決するための装置と作用と効果】本発明は、半田付け装置に具象化することができる。
この装置は、溶融半田が上方に噴出する溶融半田槽と、下面には半田を付着させて上面には半田を付着させたくない対象物（製造中の製品）を半田噴流がその下面に到達する高さで溶融半田槽の上方を通過させる搬送装置と、搬送装置の上方に設けられていて到達した半田が付着する付着装置を備えている。
【０００７】
この装置では、製造中の製品の上面に到達する半田ボールは製品の上方を経由することに着目し、そこに付着装置を設けている。製品上面に到達しようとする半田ボールは、製品上面に到達する前に付着装置に付着することから、製品上面に到達しない。溶融半田の噴流が液面に突入するとき、あるいは、溶融半田の噴流が製造中の製品のエッジに衝突することによって生じた半田ボールは、製品上面に到達する前に付着装置に付着することから、製品上面に到達しない。
半田面で半田付けられ、その反対面には半田が付着していない製品を歩留まり良く製造することができる。
【０００８】
付着装置が、製造中の製品の上方に位置する金属網と、その金属網を加熱する加熱装置と、その金属網の上方から吸引する吸引装置と、その金属網を対象物の搬送速度以上の速度で移動させる移動装置を備えていることが好ましい。また、金属網は、網目の大きな下側の網と網目の小さな上側の網の少なくとも２枚を備えていることが好ましい。
【０００９】
製造中の製品の上方に加熱された金属網が配置されていると、金属網に到達した半田ボールは金属網に良く付着する。網目のない平板や、加熱されていない金属網の場合、到達した半田ボールが付着しないで落下する場合があるのに対し、加熱された金属網を用いると、付着しないで落下する半田ボールを著減することができる。
網目のサイズも重要であり、細かな網目は粒径の大きな半田ボールに対しては網目のない平板と同等になってしまう。しかしながら、大きな網目は粒径の小さい半田ボールを捕捉しない。網目の大きな網と小さな網の少なくとも２枚を用い、網目の大きな網を下側に配置し、網目の大きな網を上側に配置することが好ましい。
製品上面と付着装置の間隔を極狭く設定することが可能であり、その間隔が狭ければ、その間隔を通過して製品の上面に到達する半田ボールの数を少なくすることができる。製品の上面に到達する半田ボールの数をさらに少なくするためには、金属網の上方から吸引する吸引装置を用いることが好ましい。その間隔を通過しようとする半田ボールは、吸引装置に吸引されて網に到達して付着する。間隔を通過する半田ボールの数を著しく減少させることができる。
金属網が、搬送装置によって搬送される対象物（製造中の製品）の移動速度以上の速度で移動することが好ましい。この場合、まだ半田ボールが付着していない網目を対象物の上方に位置させることができ、網目が詰っていない網によって半田ボールを効果的に捕捉することができる。
【００１０】
溶融半田槽の上方を通過した付着装置に付着した半田を除去する装置が付加されていることが好ましい。
付着装置を繰り返して使用することができ、連続運転が可能となる。
【００１１】
本発明は、半田面で半田付けられ、その反対面には半田が付着していない製品を製造する新たな方法を創作した。
この方法では、半田付け前の製品の半田面を下方に向けて溶融半田の噴流をさらしながら移動させるのと同時に、製品の上面に到達しようとする半田ボールを製品とは別の物体に付着させることによって製品の上面に到達する可能性のある半田ボールを除去する工程を実行する。
この方法によると、溶融半田の噴流が液面に突入するとき、あるいは、溶融半田の噴流が製造中の製品のエッジに衝突することによって生じた半田ボールは、製品上面に到達する前に除去されることから、製品上面に到達しない。
半田面で半田付けられ、その反対面には半田が付着していない製品を歩留まり良く製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】まず、本発明が好適に適用される実施の形態について説明をする。
（形態１）半田ボール付着装置は、半田濡れ性が低い材質で形成され、毛細管現象を奏する微細な凹部によって半田ボールを吸着する。
（形態２）半田ボール付着装置は、製造中の製品と、同一方向に同一速度で移動する。
（形態３）溶融半田槽は不活性ガス雰囲気を維持するチャンバ内に収容されており、半田ボール付着装置はチャンバ内外に亘って移動し、半田除去装置はチャンバ外に設置されている。
（形態４）溶融半田の噴流が溶融半田の液面に突入する位置の上方であり、搬送装置の下方の位置に、噴流が液面に突入することで生じる半田ボールの飛散を遮蔽する遮蔽板が配置されている。
（形態５）半田ボール付着装置は、製造中の製品の移動と干渉最少距離を隔てて搬送装置の上部に設けられている。
（形態６）半田ボール付着装置は、半田ボールが付着するサイズの網目を持つ網で構成されている。
（形態７）半田ボール付着網は、製造中の製品と、同一方向に移動する。
（形態８）半田ボール付着網は、製造中の製品と、同一速度で移動する。
（形態９）半田ボール付着網は、製造中の製品よりも、高速で移動する。
（形態１０）半田ボール付着網は、金属網である。
（形態１１）半田ボール付着用の金属網は、加熱装置で加熱される。
（形態１２）半田ボール付着網は、少なくとも、網目の大きな下側の網と、網目の小さな上側の網を備えている
（形態１３）半田ボール付着網の上方には吸引装置が配置されており、半田ボールを付着網に向かって吸引する。
各形態の技術要素は、単独で用いることもでき、任意の組合せで用いることもできる。
【００１３】
【実施例】
（第１実施例）本発明を具現化した第１実施例を、図１と図２を参照して詳細に説明する。第１実施例では、プリント基板に抵抗、コンデンサ、ＩＣ等が仮着された電子部品３０（対象物であり製造中の製品）の下面に半田付けする。
プリント基板の各所にスルーホールが開けられており、プリント基板の上面に仮着された抵抗、コンデンサ、ＩＣ等の端子はプリント基板のスルーホールを通過して下面から突出している。プリント基板の下面には導体パターンが形成されている。スルーホールは、導体パターンの一部に形成されているランドに形成されている。前記した端子はランドから突出している。図１の半田付け装置は、端子とランドを半田付けするために用いられる。プリント基板の下面には形成されている導体パターンのうち、半田が付着してはならない部分には保護層が塗布されている。保護層には半田が付着しない。プリント基板の上面に設置されている抵抗、コンデンサ、ＩＣ等に不用意に半田が付着すると、絶縁されていなければならない箇所が短絡する可能性が生じる。プリント基板の上面に、半田が付着することは禁止されなければならない。
【００１４】
図１を参照して、第１実施例の半田付け装置２の構成を説明する。半田付け装置２は、チャンバ４を有する。チャンバ４内は窒素によって不活性雰囲気に維持され、溶融半田の酸化を防止している。チャンバ４内には、溶融半田槽８が収容されている。溶融半田槽８には、ヒータ（図示を省略）によって加熱されて溶融した溶融半田１０が収容されており、溶融半田をポンプ（図示を省略）によって噴出し口１１から上方に噴出させている。溶融半田１０の噴流１０ｂの頂点の高さは、溶融半田槽８内の溶融半田１０の液面１０ａの高さよりも高い。
【００１５】
溶融半田槽８の上方を、コンベア６が通過している。コンベア６は、チャンバ４の内外に亘って伸びており、水平に伸びている。コンベア６は、紙面奥側と手前側に一対設けられており、その間に電子部品３０（対象物であり製造中の製品）が差し渡される。ランドが形成されて端子が突出している面（半田面）を下方に向け、抵抗、コンデンサ、ＩＣ等が仮着されている面を上に向けた状態で、電子部品３０はコンベア６で搬送される。電子部品３０の下面は露出しており（コンベア６でさえぎられない）、溶融半田１０の噴流１０ｂが電子部品３０の下面に到達する。電子部品３０の下面に到達した溶融半田は、ランドと端子に亘って付着し、ランドと端子を半田付けする。
【００１６】
電子部品３０を搬送するコンベア６は、複数の電子部品３０を所定の間隔を隔てた状態で、右側搬入口から左側搬出口へ搬送する。ここでは説明の便宜のために、電子部品３０が１つだけ搬送される状態を示している。
コンベア６の下方で、溶融半田層８の上流の位置には、加熱装置１２が設けられている。加熱装置１２は、コンベア６で搬送されてくる電子部品３０の下面を予備加熱し、電子部品３０の下面が溶融半田にさらされるのに先立って、電子部品３０下面の半田濡れ性を向上させておく。
【００１７】
半田付け装置２は、チャンバ４内に飛散する半田ボールを付着して除去する銅製の網１４を備えている。銅網１４は、搬送される電子部品３０と干渉しないだけの最少距離を隔て、コンベア６の上部に設けられている。銅網１４は、コンベア６の移動方向に沿ってチャンバ４を横断しており、駆動ローラ１８によって、コンベア６と同一方向に同一速度で移動する。銅網１４は駆動ローラ１８と従動ローラ１９によって循環し、下側の銅網１４は、右側導入口からチャンバ４内に導入されて左側導出口からチャンバ４外へ導出される。右側導入口と左側導出口は、銅網１４がコンベア６と水平となるように設けられている。なお、図１では、銅網１４と右側導入口との間に隙間が存在し、銅網１４と左側導出口との間にも隙間が存在している。しかし実際には、右側導入口にも左側導出口にも切れ込みの入ったスカートが備えられており、これらスカートの切れ込みの間に銅網１４を通しているため、十分な封止を実現している。
【００１８】
半田ボール付着網として機能する下側の銅網１４の上方には、下方から上方に向かう気流を作成するバキューム２０の吸い込み口が配置されている。バキューム２０は、銅網１４を通過して下方から上方に向かう気流を作成し、半田ボールを銅網１４に向けて移動させる。
半田ボール付着網として機能する下側の銅網１４に近接する位置であり、溶融半田層８の上流の位置には、加熱装置２２が設けられている。加熱装置２２は、銅網１４を予備加熱して半田濡れ性を向上させる。
チャンバ４の外部で銅網１４が循環する経路の途中には、銅網１４に付着した半田ボールを高圧エアによって除去する除去装置１６が設けられている。
【００１９】
次に、半田付け装置２の動作を説明する。図１に示すように、電子部品３０がチャンバ４の右側搬入口からコンベア６によって搬送されてくる。コンベア６は速度Ｖ１で電子部品３０を搬送している。電子部品３０が加熱装置１２の上部に達すると、加熱装置１２は電子部品３０を加熱して、電子部品３０の半田の濡れ性を向上させる。所定の温度まで加熱された電子部品３０は、更にコンベア６によって溶融半田槽８の上部に搬送される。図１では、電子部品３０の先頭のエッジが溶融半田の噴流１０ｂに突入した状態を示している。溶融半田槽８は、噴流口１１から溶融半田１０を常時に噴流しており、搬送されてきた電子部品３０の下面に噴流が接触する。
【００２０】
コンベア６が電子部品３０を搬送するのと共に、下側の銅網１４も右側導入口から導入されてチャンバ４内をコンベア６と同方向に移動する。このときの移動速度はＶ２（＝Ｖ１）である。銅網１４は、溶融半田槽８の上方に達する前に加熱装置２２によって加熱され、半田ボールが付着しやすくなっている。
【００２１】
チャンバ４内は窒素雰囲気で満たされていため、溶融半田槽８内の溶融半田１０の液面１０ａに生成される酸化膜が減少して粘度が小さくなっている。したがって、溶融半田１０の噴流１０ｂが溶融半田の液面１０ａに突入するときに、飛散する半田ボールが生じやすい。電子部品３０の下面に向かって飛散する半田ボール１０ｄは、電子部品３０の下面に付着したとしても、その後に溶融半田１０の噴流１０ｂにされされるので問題はない。しかしながら、電子部品３０の上面に向かって飛散する半田ボール１０ｃは、放置しておくと電子部品３０の上面に落下して付着してしまうので問題である。また、電子部品３０の先頭エッジに溶融半田１０の噴流１０ｂが衝突するために、そのエッジ部からも、放置しておくと電子部品３０の上面に落下して付着してしまう半田ボール１０ｅが発生する。
【００２２】
放置しておくと電子部品３０の上面に落下して付着してしまう半田ボール１０ｃ，１０ｅは、電子部品３０の上面に落下する前に、銅網１４に衝突して銅網１４に付着する。銅網１４の移動速度Ｖ２は、コンベア６の搬送速度Ｖ１と同じである。このため、溶融半田１０の噴流１０ｂの位置まで搬送されてきた電子部品３０の真上には半田ボールが付着する前の銅網１４が存在しており、半田ボール１０ｃ，１０ｅは銅網１４に確実に付着する。
【００２３】
溶融半田１０の噴流１０ｂによって下面が半田付けられた電子部品３０は、そのままコンベア６によって搬送され、左側搬出口からチャンバ４の外部へ搬出される。
また銅網１４もチャンバ４の左側導出口からチャンバ４の外部へ導出される。外部に導出された銅網１４は、粒子除去装置１６内に導入される。銅網１４に付着している半田ボールは、除去装置１６によって除去される。除去装置１６で清掃された銅網１４は、チャンバ４の上部を左側から右側へ移動した後、再びチャンバ４の右側導入口からチャンバ４の内部に導入される。
【００２４】
この半田付け装置２において特徴的なことは、銅網１４を備えたことである。銅網１４の網目は、その中に半田ボールを捕らえることができる大きさに調整されている。具体的には、上記のように発生する半田ボール１０ｃ，１０ｅは、径が数ミリから０．１ミリ程度のものが多いため、１つの網目の各辺はその径とほぼ同じになるように調整されている。この銅網１４を備えることによって、従来であれば電子部品３０の上面に落下していた半田ボールを付着して除去することができる。電子部品３０の上面に仮着された抵抗器、コンデンサ、ＩＣ等の電極に半田ボールが落下して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
【００２５】
（第１実施例の変形例）上述した第１実施例の半田付け装置２の銅網１４の変形例について説明をする。
図２は、半田付け装置２に備えられた銅網１４の変形例の一部を拡大した斜視図である。この例では、網目が小さい銅網１４ａを上部に配し、網目が大きい銅網１４ｂを下部に配し、二枚の銅網を組合せて利用する。銅網１４ｂの下部から飛散してくる半田ボール１０ｃ，１０ｅのうち、径が大きいものは銅網１４ｂによって付着される。径が小さいものは銅網１４ｂを通り抜けてしまうが、その上に配された銅網１４ａによって付着される。
このように、網目の大きさが異なる複数枚の銅網を組合せて利用することによって、径の大きさが異なる半田ボールが発生した場合においても、夫々の半田ボールが確実に付着することが可能となる。
【００２６】
（第２実施例）本発明を具現化した第２実施例を、図３を参照して詳細に説明をする。第２実施例でも、プリント基板に抵抗器、コンデンサ、ＩＣ等が仮着された電子部品の下面を半田付けする。
図３は、第２実施例の半田付け装置の概略側断面図である。半田付け装置４２の基本的な構造は、上述した図１に示した半田付け装置２と同様であるため、同一部分には同一符号を付し、重複説明を省略することとする。
【００２７】
半田付け装置４２には遮蔽板４４が備えられていることが、図１の半田付け装置２と異なっている。
遮蔽板４４は、溶融半田１０の噴流１０ｂが溶融半田の液面１０ａに突入する位置の前方上方に配置されている。噴流１０ｂが液面１０ａに突入することで生じる半田ボール１０ｅは、銅網１４まで到達しないために銅網１４によって吸着することができない。遮蔽板４４によって、飛散した半田ボール１０ｅが電子部品３０の下面に付着することを防止することができる。
銅網１４によって、半田ボールが電子部品３０の上面に落下して付着することを防止することができる。さらに、遮蔽板４４によって、半田ボールが電子部品３０の下面に付着することをも抑えることができる。このように銅網１４と遮蔽板４４を併用することによって、飛散する半田ボールが電子部品３０に与える悪影響を、より確実に防止することが可能となる。
【００２８】
（第２実施例の変形例）上述した第２施例の半田付け装置の銅網の変形例について説明をする。
この変形例では、図３の半田付け装置２と、図２の銅網１４ａと銅網１４ｂの複合網を組合せて用いる。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本実施例においては、半田ボールを吸着するために銅網を用いていたが、材質は銅に限られず、ガラスファイバーやカーボンファイバー等の金属以外であってもよい。銅は熱伝導性が高く、半田濡れ性が高いので好ましい。網でなく、平面を提供するものであってもよいが、網を利用すると、毛細管現象によって溶融半田を網目に吸着する作用も得られるので、好ましい。下面に上面まで貫通しない凹部が設けられたシートによっても、毛細管現象によって溶融半田を吸着する作用を得ることができる。
本実施例においては、銅網がチャンバ内を循環していたが、必ずしも循環する必要はない。例えば、銅網を静止させておいて所定の時間間隔で新しい銅網に入れ替える等、様々な方法を採用することができる。
本実施例においては、銅網の循環速度がコンベアの移動速度と同じであった。しかしながら、これに限られるものではなく、任意の循環速度とすることができる。例えば、循環速度をコンベアの移動速度よりも速くすれば、常に半田ボールが吸着されていない面を溶融半田の噴流の上部に送ることができる。
本実施例においては、除去装置は高圧エアによって半田ボールを除去するが、これに限られるものではない。例えば、ブラシによって半田ボールを除去することも可能である。また、除去装置は、必ずしも設けなければならないものではなく、銅網をリサイクルして使用しなければ設けなくてもよい。
本実施例においては、バキュームが設けられているが、必ずしも設けなければならないものではない。
本実施例においては、銅網を加熱する装置が設けられているが、必ずしも設けなければならないものではない。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の半田付け装置の概略側断面図である。
【図２】半田付け装置の銅網の変形例の一部を拡大した斜視図である。
【図３】第２実施例の半田付け装置の概略側断面図である。
【符号の説明】
２  ：半田付け装置
４  ：チャンバ
６  ：コンベア
８  ：半田槽
１０：溶融半田
１０ａ：液面
１０ｂ：噴流
１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ：半田ボール
１１：噴流口
１２：加熱装置
１４：銅網
１６：除去装置
１８：ローラ
２０：バキューム
２２：加熱装置
３０：電子部品
【図１】
2004249313.tif 000003
【図２】
2004249313.tif 000004
【図３】
2004249313.tif 000005