(57)【要約】【課題】鉛フリー半田の特性を変えるとともにドロスの除去も適切に行うことで、窒素雰囲気を形成する必要のない、半田付装置の提供を図る。【解決手段】溶融された９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕからなる鉛フリー半田を噴流する一次・二次ノズル２；３を備えた半田槽１と、半田槽１よりも上方に離れて一次・二次ノズル２；３から噴流された鉛フリー半田を付けるための回路基板１４を横方向一方に搬送する搬送機構１１と、半田槽１に一次・二次ノズル２；３から噴流された半田を回路基板１４の搬送方向と交差する方向に流すドロス除去手段４を設けている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融された９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕからなる鉛フリー半田を噴流するノズルを備えた半田槽と、半田槽よりも上方に離れてノズルから噴流された半田を付けるための回路基板を横方向一方に搬送する搬送機構とを備えた半田付装置において、半田槽にノズルから噴流された鉛フリー半田を回路基板の搬送方向と交差する方向に流すドロス除去手段を設けたことを特徴とする半田付装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛フリー半田を回路基板に付ける半田付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉛フリー半田を回路基板に付ける半田付装置は、鉛フリー半田が共晶半田よりも酸化されやすい特性を有することから、ノズルから噴流されて溶融された半田を受ける半田槽の上部に半田の酸化物であるドロスの発生が多くなるので、当該ドロスの発生量を押えるために窒素雰囲気中で行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒素雰囲気中を作るためにカバーで半田槽と半田槽よりも上方に離れてノズルから噴流された半田を付けるための回路基板を横方向一方に搬送する搬送機構とを覆う構造が必要であるばかりでなく、窒素をたれながしで使用することからランニングコストが高いという問題点があった。
【０００４】
そこで、本発明は、鉛フリー半田の特性を変えるとともにドロスの除去も適切に行うことで、窒素雰囲気を形成する必要のない、半田付装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、溶融された９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕからなる鉛フリー半田を噴流するノズルを備えた半田槽と、半田槽よりも上方に離れてノズルから噴流された半田を付けるための回路基板を横方向一方に搬送する搬送機構とを備えた半田付装置において、半田槽にノズルから噴流された半田を回路基板の搬送方向と交差する方向に流すドロス除去手段を設けたことによって、窒素雰囲気を形成することなく大気雰囲気中で半田を回路基板に付けるとともに、ドロスの除去も適切に行うことができる。また、本発明にあっては、ドロス除去手段を片流れ屋根のような斜面に形成すれば、構造が簡単である。また、本発明にあっては、ドロス除去手段をノズルから噴流される鉛フリー半田の一部を噴射するドロス除去ノズルにより形成すれば、ノズルから噴流される鉛フリー半田の一部を利用してドロスを除去することができる。また、本発明にあっては、ドロス除去手段を温風送風機構で形成すれば、ノズルから噴流される鉛フリー半田の流れがドロス除去で左右されることはない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１−図３は第１実施形態であって、図１は半田付装置の外観を示し、図２は図１をＡ−Ａ線に沿い切断した断面を示し、図３は図１をＢ−Ｂ線に沿い切断した断面を示す。
【０００７】
図１を参照し、半田付装置について説明する。半田付装置は半田槽１と搬送機構１１とを備える。半田槽１は溶融された９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕからなる鉛フリー半田を噴流するノズルとしての一次ノズル２と二次ノズル３とドロス除去手段４とを備える。一次・二次ノズル２；３は搬送機構１１の矢印Ｘ１で示す搬送方向と交差する方向に細長い形状になっている。一次・二次ノズル２；３が搬送機構１１の搬送方向と交差する角度は、例えば２０−９０度の範囲を選べるが、一次・二次ノズル２；３から噴流された矢印Ｘ２で示す溶融された鉛フリー半田が搬送機構１１で運搬されてきた回路基板１４の下面に付着され、当該回路基板１４に付着した鉛フリー半田が回路基板１４の移動にともない適切に切れるようにするには、４５度が好ましい。ドロス除去手段４は一次ノズル２の周囲と二次ノズル３の周囲とにおいて一次・二次ノズル２；３から噴流された鉛フリー半田を搬送機構１１の搬送方向と交差する方向に流すものであって、第１実施形態では片流れ屋根のような斜面５になっている。この斜面５が鉛フリー半田を流すための搬送機構１１の搬送方向と交差する角度は、ドロス除去の点から、直交方向が好ましい。斜面５の下流端部と半田槽１の側壁６との間には斜面５を流下した溶融された半田を半田槽１における内部に戻すための取入口７が形成される。
【０００８】
搬送機構１１は無端状のチェーンコンベア１２に回路基板１４を支持するクリップ１３を備えた構造である。搬送機構１１で運搬される半田付対象部品である回路基板１４は半田を付けるための電気部品１５の端子１６が回路基板１４に形成された貫通孔１７に挿入された形態の実装回路基板である。この半田付装置に使用される回路基板１４としては、エッチング処理で形成された回路や電極などの配線パターンを防錆するために、鉛フリー半田で被覆する処理が施されている。この防錆処理には９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕの鉛フリー半田か、または、９６．５Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕの鉛フリー半田のいずれかが使用される。そして、回路基板１４がチェーンコンベア１２に対しクリップ１３で支持された場合、電気部品１５の端子１６の先端の突出した回路基板１４の下面が下を向く形態である。そして、チェーンコンベア１２が搬送機構１１の図外のモータのような搬送駆動源で一方向に回転駆動することによって、クリップ１３で支持された回路基板１４の下面が半田槽１よりも上方に離れて一次・二次ノズル２；３と向き合う格好で、回路基板１４が一次・二次ノズル２；３から噴流された鉛フリー半田を付けるために横方向一方に搬送される。
【０００９】
第１実施形態によれば、９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕからなる鉛フリー半田の材料が半田槽１の内部に投入され、半田槽１に内蔵された図外のヒータが電力供給で加熱し、加熱したヒータが上記投入された鉛フリー半田を溶融し、半田槽１に内蔵された図外の電磁誘導またはファンなどによる噴流形成手段が上記溶融された鉛フリー半田を一次・二次ノズル２；３から上方に向けて噴流させる。この一次ノズル２から噴流させられる溶融された鉛フリー半田は電気部品１５の端子１６の挿入された回路基板１４の貫通孔１７と電気部品１５の端子１６との間に溜まった空気を排除しつつ溶融された鉛フリー半田で電気部品１５の端子１６と回路基板１４の貫通孔１７周りに形成された電極１８（図２参照）とを結合する。二次ノズル３から噴流させられる溶融された鉛フリー半田は一次ノズル２から噴流で半田付けされた電気部品１５の端子１６と回路基板１４の電極１８とを結合している部分の仕上げを行う。一次・二次ノズル２；３から噴流させられる溶融された鉛フリー半田は図２および図３に一点鎖線で示すような平坦な液面１９を一次・二次ノズル２；３の真上に作りながら斜面５に落下して斜面５を流下した後、取入口７から半田槽１の内部に戻る。この溶融された鉛フリー半田が一次・二次ノズル２；３の真上に形成された液面１９から斜面５を流下する過程において、溶融された鉛フリー半田の一部が大気中の酸素で酸化されてドロス２０が形成されるが、当該ドロス２０は斜面５を流下する図２および図３に矢印２で示す溶融された鉛フリー半田の流れに乗って取入口７の方向に運ばれる。
【００１０】
これによって、ドロスが一次・二次ノズル２；３の周囲に滞留することはないので、図２に示すように、回路基板１４が搬送機構１１で半田槽１よりも上方に離れて運搬される過程において、回路基板１４の下面が一次・二次ノズル２；３からの噴流で形成された液面１９に接触することで、回路基板１４の下面から突出した電気部品１５における端子１６の先端と回路基板１４の下面に形成された電極１８とが鉛フリー半田で半田付けされる場合、当該電気部品１５の端子１６と回路基板１４の電極１８とを結合する鉛フリー半田にドロス２０が混じることはない。また、９６．５Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕからなる鉛フリー半田を使用した場合に比べ、粘度が低く、半田の切れがよい、鉛フリー半田として９８プラスマイナス０．５％Ｓｎ−１．２プラスマイナス０．２％Ａｇ−０．８プラスマイナス０．２％Ｃｕからなる鉛フリー半田を使用しているので、搬送機構１１で搬送される電気部品１５の端子１６と回路基板１４の電極１８とを結合する鉛フリー半田が一次・二次ノズル２；３の真上に形成された液面１９を形成する溶融された鉛フリー半田とブリッジを形成することもない。このように、鉛フリー半田の特性を変えるとともにドロスの除去も適切に行うことで、窒素雰囲気を形成する必要のない、半田付装置を提供することができる。ドロス除去手段４が片流れ屋根のような斜面５で形成されているので、ドロス２０が半田槽１の作業容易な一側に寄せられるので、ドロス除去の作業が簡単である。また、ドロス除去手段４を片流れ屋根のような斜面５に形成したが、一次・二次ノズル２；３から噴流される溶融された鉛フリー半田を搬送方向と交差する方向の両側に流下させる切り妻屋根のような斜面に形成すれば、ドロスを半田槽１の両側に分散することができる。
【００１１】
図４−図６は第２実施形態であって、図４は半田槽１の外観を示し、図５は図４をＣ−Ｃ線で切断した断面を示し、図６は図４をＤ−Ｄ線で切断した断面を示す。図４に示すように、一次ノズル２と二次ノズル３との間には平坦に水平状の受面２１が設けられる。受面２１と半田槽１における搬送方向と交差する方向の側壁６との間には取入口７が設けられる。一次ノズル２における搬送方向と同方向の前側と後側との中央部と二次ノズル３における搬送方向の同方向の前側と後側との中央部とには膨出部２２が形成される。図５にも示すように、膨出部２２の上面は搬送方向と交差する左右両側に行くに従って低くなる階段状になっている。この階段状になった上面のそれぞれにはドロス除去手段としてのドロス除去ノズル２３が設けられる。図６に示すように、一次ノズル２は受面２１を上下方向に貫通する一次噴流筒２４を有し、一次噴流筒２４の内部にはファン２５が配置される。ファン２５は半田槽１の底部の裏側に取り付けられたモータ２６で回転される。つまり、モータ２６が電力供給で一方向に回転することで、ファン２５が一方向に回転し、その回転したファン２５が受面２１よりも下部の半田槽１の内部で溶融された鉛フリー半田を一次ノズル２から矢印Ｘ３で示す方向に噴流する。一次ノズル２から噴流される溶融された鉛フリー半田の高さはファン２５の回転速度で調整される。二次ノズル３は受面２１を上下方向に貫通する二次噴流筒２７を有し、二次噴流筒２７の内部にはファン２８が配置される。ファン２８は半田槽１の底部の裏側に取り付けられたモータ２９で回転される。つまり、モータ２９が電力供給で一方向に回転することで、ファン２８が一方向に回転し、その回転したファン２８が受面２１よりも下部の半田槽１の内部で溶融された鉛フリー半田を二次ノズル３から矢印Ｘ３で示す方向に噴流する。二次ノズル３から噴流される溶融された鉛フリー半田の高さはファン２８の回転速度で調整される。半田槽１内部にはファン３０が配置される。ファン３０は半田槽１の側壁の外側に取り付けられたモータ３１で回転される。つまり、モータ３１が電力供給で一方向に回転することで、ファン３０が一方向に回転し、その回転したファン３０が受面２１よりも下部の半田槽１の内部で溶融された鉛フリー半田をドロス除去ノズル２３から矢印Ｘ４で示す方向に噴流する。これによって、溶融された鉛フリー半田が一次・二次ノズル２；３の真上に形成された液面１９（図２参照）から流下する過程で形成されたドロス２０（図２参照）は、一次・二次ノズル２；３の周囲に滞留することなく、ドロス除去ノズル２３からの鉛フリー半田の流れに乗って取入口７の方向に運ばれる。
【００１２】
図７は第３実施形態に係る半田槽１の外観を示す。図７において、一次ノズル２と二次ノズル３との間には平坦に水平状の受面２１が設けられる。受面２１と半田槽１における搬送方向と交差する一方の周壁との間には取入口７が設けられる。一次ノズル２における搬送方向と同方向の前側および後側と二次ノズル３における搬送方向の同方向の前側および後側とにはドロス除去手段としての温風送風機構３２が設けられる。温風送風機構３２は一次・二次ノズル２；３に沿って搬送方向と交差する方向に延びる隔壁３３と搬送方向と交差する方向の他方（取入口７の反対側）に設けられた温風ノズル３４とを備え、温風ノズル３４が温風を一次・二次ノズル２；３と隔壁３３との間で搬送方向と交差する矢印Ｘ５で示す方向に向けて噴射する。よって、第３実施形態の場合、溶融された鉛フリー半田が一次・二次ノズル２；３の真上に形成された液面１９（図２参照）から一次・二次ノズル２；３と隔壁３３との間に流下し、一次・二次ノズル２；３と隔壁３３との間に流下した溶融された鉛フリー半田は温風ノズル３４からの温風で取入口７の方向に流れる。
【００１３】
これによって、溶融された鉛フリー半田が一次・二次ノズル２；３の真上に形成された液面１９（図２参照）から流下する過程で形成されたドロス２０（図２参照）は、一次・二次ノズル２；３の周囲に滞留することなく、温風ノズル３４からの温風で一次・二次ノズル２；３と隔壁３３との間に流れる溶融された鉛フリー半田の流れに乗って取入口７の方向に運ばれる。温風ノズル３４から噴射される温風の温度は一次・二次ノズル２；３と隔壁３３との間に流れる溶融された鉛フリー半田が温度低下しない温度に保持されるのが好ましい。ドロス除去手段を温風送風機構３２で形成したので、一次・二次ノズル２；３から噴流される鉛フリー半田の流れがドロス除去で左右されることはない。一次・二次ノズル２；３は搬送方向と直交する形態であるが、交差する角度は９０度に限定されない。
【００１４】
図８および図９は第４実施形態であって、図８は半田付装置の平面を示し、図９は図８をＥ−Ｅ線に沿い切断した断面を示す。図８に示すように、半田槽１の受面２１から上方に突出した一次・二次ノズル２；３が搬送方向と斜めに交差し、一次・二次ノズル２；３の矢印Ｘ６で示す搬送方向の前側および後側には受面２１から上方に階段状に突出した膨出部２２が設けられ、膨出部２２の階段状になった上面にはドロス除去ノズル２３が形成される。
【００１５】
図９に示すように、半田槽１の受面２１よりも下部の内部における一次ノズル２の下部が一方の取入口７の方向に湾曲された後に当該取入口７の上方に向けて直線的に延設されたことで、一次ノズル２が全体的にＵ字管のような形態である。一次ノズル２における一方の取入口７の上方に向けて直線的に延びた延設管３５は当該取入口７を上方に突き抜けたまま開放された形態であって、その延設管３５の開放端は受面２１の上を流動する溶融された鉛フリー半田が延設管３５の内部に入らない位置に設定される。延設管３５には取入口３６が半田槽１の受面２１よりも下部の内部における溶融された鉛フリー半田の仮想線で示した液面Ｌよりも下部の位置に設けられる。これによって、半田槽１の受面２１よりも下部の内部における溶融された鉛フリー半田が取入口３６から延設管３５の内部に取り込まれるものの、取入口７において溶融された鉛フリー半田に浮遊するドロスが取入口３６から延設管３５の内部に流入することはない。
【００１６】
延設管３５の内部にはファン２５が取入口３６よりも下部の位置に配置される。ファン２５を回転するモータ２６は延設管３５の開放端よりも上方に延びた半田槽１の側壁６に取り付けられる。これによって、ファン２５とモータ２６のモータ軸のような出力軸とを連結する部材が半田槽１における溶融された鉛フリー半田を入れる部分の壁を回転可能に貫通しないので、当該部材の壁を貫通する部分に溶融された鉛フリー半田の漏れを防止する封止構造が不要となる。ファン２５がモータ２６で一方向に回転することで延設管３５の内部における溶融された鉛フリー半田を一次ノズル２から矢印Ｘ３で示す方向に噴流する。
【００１７】
図８に戻り、二次ノズル３は延設管３５に相当する延設管３７と取入口３６に相当する図外の取入口を備え、当該図外の取入口よりも下部に位置するように延設管３７の内部に配置されたファン２８がモータ２６と同じように側壁６に取り付けられたモータ２９で一方向に回転することで延設管３７の内部における溶融された鉛フリー半田を二次ノズル３から図９に示す矢印Ｘ３方向に噴流する。ファン３０は取入口７の真下で半田槽１の受面２１よりも下部の内部における溶融された鉛フリー半田の内部に配置され、ファン３０がモータ２９と同じように側壁６に取り付けられたモータ３１で一方向に回転することでドロス除去ノズル２３に関する溶融された鉛フリー半田の噴流を作る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の半田付装置を示す斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】第２実施形態の半田槽を示す斜視図。
【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】図４のＤ−Ｄ線断面図。
【図７】第３実施形態の半田槽を示す斜視図。
【図８】第４実施形態の半田槽を示す平面図。
【図９】図８のＥ−Ｅ線断面図。
【符号の説明】
１  半田槽
２  一次ノズル
３  二次ノズル
４  ドロス除去手段
５  斜面
７  取入口
２２  膨出部
２３  ドロス除去ノズル（ドロス除去手段）
３２  温風送風機構
３３  隔壁
３４  温風ノズル
３５  延設管
３６  取入口
【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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