(57)【要約】      （修正有）【課題】鉛フリーハンダを用いたハンダ付けにおいて、より良好なハンダ付けを行うことが出来るハンダ付け装置の提供。【解決手段】一次ハンダ付けの為の一次ハンダ吹き口塔４及び仕上げハンダ付けの為の仕上げハンダ吹き口塔５が並置され、該一次ハンダ吹き口塔の上部には、多孔平板８からなるハンダ吹出し部９が設けられ、該多孔平板の上面には、畦部と溝部が複数交互に、互いに実質平行となるように形成され、該畦部には、複数のハンダ吹出し孔が穿設されているとともに、該溝部は、吹出された鉛フリーハンダが溝内を流れ通ってハンダ吹き口塔の外部へと流れ去り得る構造となっていることを特徴とするハンダ付け装置。【選択図】図２
2004195539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛フリーハンダでハンダ付けする為の装置において、一次ハンダ付けの為の一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ付けの為の仕上げハンダ吹き口塔が並置され、該一次ハンダ吹き口塔の上部には、多孔平板からなるハンダ吹出し部が設けられ、該多孔平板の上面には、畦部と溝部が複数交互に、互いに実質平行となるように形成され、該畦部には、複数のハンダ吹出し孔が穿設されているとともに、該溝部は、吹出された鉛フリーハンダが溝内を流れ通ってハンダ吹き口塔の外部へと流れ去り得る構造となっていることを特徴とするハンダ付け装置。
【請求項２】
前記畦部及び溝部は印刷基板の搬送方向に対して斜めに形成され、これにより前記複数のハンダ吹出し孔は印刷基板の搬送方向に対して斜めに配列されていることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け装置。
【請求項３】
前記溝部の底は、前記ハンダ吹出し孔の開口部よりも２ないし１５ｍｍより低い高さとなるように設計されていることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け装置。
【請求項４】
一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔は、ステンレス鋼の表面に窒化クロム処理された材料で作られていることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け装置。
【請求項５】
一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔が槽の中に並置される外槽は、鋳鉄で作られていることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け装置。
【請求項６】
仕上げハンダ吹き口塔の上部には、鉛フリーハンダの緩やかな吹上げ流に微小な振動を与える振動機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛を含まないハンダ、すなわち鉛フリーハンダを使用したハンダ付け装置に関する。さらに詳細には、より良好なハンダ付けが可能なハンダ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印刷回路基板等の自動ハンダ付けにおいて、噴流式ハンダ付け装置が利用されている。この内、一次ハンダ付けの為の一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ付けの為の仕上げハンダ吹き口塔を備えた噴流式ハンダ付け装置が広く使用されており、これらハンダ吹き口塔は、一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔が印刷基板の搬送方向に前後となるように設置されている。従来の一次ハンダ吹き口塔としては例えば、図６に示すような構造を有する一次ハンダ吹き口塔１８が知られている。一次ハンダ吹き口塔１８はその上部に多孔平板１９からなるハンダ吹出し部２０が設けられ、さらに多孔平板１９には多数のハンダ吹出し孔２１・・が複数穿設されている。外槽中の溶融ハンダは、例えば給送機構に連結されたプロペラ等の運転により一次ハンダ吹き口塔１８内に給送され、ハンダ吹出し孔２１を通って噴出し、搬送中の印刷基板の下面に付着してハンダ付けされる。ハンダ吹出し部としては上記の他、特開２００２−３０７１６４号公報の図３及び図４に示されるような構造の吹き口体等も知られている。
【０００３】
一般的に、溶融ハンダの表面には、大気に接触して酸化することによって生じた酸化物であるハンダカスが形成されるが、このハンダカスが印刷基板に付着するとハンダ付け不良を生じ、結果として印刷基板の不良品化を招く為に、出来得る限り除去又は形成防止される必要がある。
ところで、従来においてはスズ−鉛系のハンダが広く使用されていたが、近年において鉛の毒性が問題となり、この為に環境問題の観点から、鉛を有しないハンダ、すなわち鉛フリーハンダの開発が進められ、それは既に実用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３０７１６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鉛フリーハンダはより高温で使用され、より酸化されやすい為、従来の鉛−スズハンダと比較してハンダカスがより速く形成されやすく、その為、従来の一次ハンダ吹き口塔１８にあっては、多孔平板１９の上面において以下のような問題を生じてしまう。図６のＢ−Ｂ線における断面図である図７に示すように、溶融ハンダ２２は、その間欠給送によりハンダ吹出し孔２１から断続的に噴出しているが、噴出時には噴流波を形成して搬送中の印刷基板２３に付着され、噴出の休止時においては、その吹出された溶融ハンダ２２は流れ落ちて図７中の破線ｓに示す位置にそのまま暫く滞留する。そして新しい溶融ハンダ２２があらためてハンダ吹出し孔２１から噴出されると、その滞留した溶融ハンダ２２’を下から押し上げるようにして噴流波を形成して印刷基板２３に付着し、その後前述のように、その噴出した溶融ハンダ２２は例えば図中の破線ｓに示す位置にそのまま暫く滞留する。この繰り返しによって、多孔平板１９の上面には一度吹出した溶融ハンダ２２’が暫くの間滞留している状態が定常的に形成されるが、この状態は滞留している溶融ハンダ２２’の表面が大気との接触により酸化されてハンダカスが非常に形成され易い。したがって、続くあらたな溶融ハンダ２２の噴出は、滞留した溶融ハンダ２２’を押し上げて、形成されたハンダカスをも印刷基板２３へと付着させてしまうおそれが高い。このように、従来の構造を有する一次ハンダ吹き口塔では、酸化されやすい性質を有する鉛フリーハンダを用いたハンダ付けが良好に達成されないおそれがあり、ハンダカスの形成防止に対処することが課題となっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解決する為に為されたものであって、詳細には、鉛フリーハンダでハンダ付けする為の装置において、一次ハンダ付けの為の一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ付けの為の仕上げハンダ吹き口塔が並置され、該一次ハンダ吹き口塔の上部には、多孔平板からなるハンダ吹出し部が設けられ、該多孔平板の上面には、畦部と溝部が複数交互に、互いに実質平行となるように形成され、該畦部には、複数のハンダ吹出し孔が穿設されているとともに、該溝部は、吹出された鉛フリーハンダが溝内を流れ通ってハンダ吹き口塔の外部へと流れ去り得る構造となっていることを特徴とするハンダ付け装置に関する。本発明の好ましい態様は、前記畦部及び溝部は印刷基板の搬送方向に対して斜めに形成され、これにより前記複数のハンダ吹出し孔は印刷基板の搬送方向に対して斜めに配列されていることを特徴とする前述のハンダ付け装置に関する。また本発明のより好ましい態様は、前記溝部の底は、前記ハンダ吹出し孔の開口部よりも２ないし１５ｍｍより低い高さとなるように設計されていることを特徴とする前述のハンダ付け装置に関する。本発明の別の態様は、一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔は、ステンレス鋼の表面に窒化クロム処理された材料で作られていることを特徴とする前述のハンダ付け装置に関する。その中で好ましい態様は、一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔が槽の中に並置される外槽は、鋳鉄で作られていることを特徴とする前述のハンダ付け装置に関する。本発明のさらに好ましい態様は、仕上げハンダ吹き口塔の上部には、鉛フリーハンダの緩やかな吹上げ流に微小な振動を与える振動機構が設けられていることを特徴とする前述のハンダ付け装置に関する。
【０００７】
本発明のハンダ付け装置は特に、一次ハンダ付けの為の一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ付けの為の仕上げハンダ吹き口塔が並置された鉛フリーハンダでハンダ付けする為の装置に適用され得、その特徴は、一次ハンダ吹き口塔の上部に設けられたハンダ吹出し部の構造にある。すなわち、ハンダ吹出し部は複数のハンダ吹出し孔が穿設された多孔平板からなるが、該多孔平板の上面においては、山形状の畦部及び谷形状の溝部が複数交互に実質平行となるように形成され、なおかつ、前記複数のハンダ吹出し孔が畦部に穿設されているとともに、溝部は、吹出された鉛フリーハンダが溝内を流れ通ってハンダ吹き口塔の外部へと流れ去り得る構造となっている点にある。
【０００８】
畦部は、ハンダ吹出し孔が設けられ、その機能が十分に発揮し得るものであれば良く、例えばその断面上縁が円弧形状や、若しくは矩形の辺形状が挙げられる。また溝部の底面の形状は、鉛フリーハンダが容易に流れ込み、続いてハンダ吹き口塔の外部へと流れ去ることを極端に妨げるものでなければよく、例えば丸溝、Ｖ字溝又は角溝等の形状が挙げられる。これら畦部と溝部は互いに実質平行となるよう形成されているが、厳密に平行となる必要はなく、畦部又は溝部のどちらか一方が、印刷基板の搬送方向に向って上方又は下方にやや傾斜した構造をもとり得る。また溝部は、噴出したハンダをより容易に流し去る為に、印刷基板の搬送方向に向って上方へ若しくは下方へと傾斜した構造であることが好ましい。一の畦部において、穿設されたハンダ吹出し孔の数及びそれらの間隔は、搬送する印刷基板の大きさ又は形状により適宜決められる。
【０００９】
多孔平板のより好ましい構造は、畦部及び溝部が印刷基板の搬送方向に対して斜めに形成され、これにより畦部に穿設された複数のハンダ吹出し孔が印刷基板の搬送方向に対して斜めに配列された構造である。すなわち、畦部、及びこれに穿設される複数のハンダ吹出し孔が印刷基板の搬送方向に沿って真っ直ぐに形成された構造では、一の畦部に形成されるそれぞれのハンダ吹出し孔から溶融ハンダが噴出すると、その溶融ハンダが印刷基板に付着される箇所が互いに重複してしまい、ハンダ付けがやや不均一となる可能性があるが、これに対し、ハンダ吹出し孔が印刷基板の搬送方向に対して斜めに配列された構造であれば、溶融ハンダが印刷基板に付着される箇所が少しずつずれながらハンダ付けがなされ、エア溜りの発生が抑えられ、かつ印刷基板に対してより均一性の高いハンダ付けをなし得る効果が期待される。
【００１０】
溝部の底は、ハンダ吹出し孔の開口部よりも２ないし１５ｍｍより低い高さとなるように設計されてなる態様が好適である。２ｍｍよりも高い高さにあると、溝部の深さが、吹出した溶融ハンダがハンダ吹き口塔の外部へと流れ去るのに十分な深さとはならず、前記ハンダが溝内から溢れてしまう可能性がある為に、溝部としての効果が十分に発揮されない。また溝部の底がハンダ吹出し孔の開口部よりも１５ｍｍより低い高さの構造になると、かような構造の多孔平板を製造することが困難となるだけでなく、腐食防止の為の窒化クロム処理において、溝部の内面に未処理の部分が生じるおそれがあり、そしてハンダ付け中にその未処理の部分から鉛フリーハンダに腐食されてしまい、多孔平板の寿命が短くなることが考えられる。
【００１１】
本発明のハンダ付け装置を構成する一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔は、ステンレス鋼の表面に窒化クロム処理された材料で作られていることが好ましい。これによってハンダ吹き口塔の耐熱性がより高まり、融点が従来の鉛−スズハンダよりも高い鉛フリーハンダを使用しても、ハンダ吹き口塔が侵食するいわゆるハンダ食われの発生を有効に防止することが可能である。
【００１２】
また、一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ吹き口塔が槽の中に並置される外槽の材質は鋳鉄が好ましい。鋳鉄は耐熱性が高く、融点が高い鉛フリーハンダに好適に対応し得る。
【００１３】
本発明のハンダ付け装置において、仕上げハンダ吹き口塔の上部には、鉛フリーハンダの緩やかな吹上げ流に微小な振動を与える振動機構が設けられていても好ましい態様である。吹上げ流に微小な振動が与えられることによって多数の波頭が形成され、印刷基板とチップ部品等とで構成される隅部についても、ハンダをより完全に付着させることができる。振動機構としては、例えば適当な間隔で配置された複数の振動板を備えたシャフト、及びこれに連結されたバイブレーターから構成されていてもよい。
【００１４】
すでに述べたように、本発明のハンダ付け装置における一次ハンダ吹き口塔のハンダ吹出し部は、畦部及び溝部が交互に実質平行となるように形成され、なおかつ、畦部においてはハンダ吹出し孔が複数穿設された多孔平板からなる構造を有している。かかる構造によって、鉛フリーハンダを用いたハンダ付けの場合において、ハンダ吹出し孔から噴出した溶融ハンダは溝部を通ってハンダ吹き口塔外へと流れ得る為に、溶融ハンダがその上面に滞留してしまう現象をより良く抑制し得る。したがって、従来のハンダ吹出し部を構成する多孔平板と比較して、滞留した溶融ハンダの酸化によるハンダカスの形成をより効果的に抑制し、もってハンダカスの印刷基板への付着を有効に防止し、鉛フリーハンダを用いた一層良好なハンダ付けを可能とすることができる。
【００１５】
【実施例】
図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。以下の実施例は本発明を限定することを目的とするものではない。
【００１６】
実施例.
本発明の一態様としてのハンダ付け装置１を図１及び図２（図１におけるＡ−Ａ線による断面図を示す）に示す。ハンダ付け装置１は、溶融ハンダが満たされる鋳鉄からなる外槽２、ハンダを加熱し、かつ一定温度に保つ為のヒーター３、外槽２中の溶融ハンダを一次ハンダ吹き口塔４及び仕上げハンダ吹き口塔５に給送する為のハンダ給送部６及び６’を備える。ステンレス鋼の表面に窒化クロム処理された一次ハンダ吹き口塔４及び仕上げハンダ吹き口塔５は、印刷基板７の搬送方向（図２中の矢印方向Ｐ）に前後となるように並置されている。一次ハンダ吹き口塔４の上部には、多孔平板８からなるハンダ吹出し部９が設けられ、その一方、仕上げハンダ吹き口塔５の上部のハンダ吹出し部９’においては、複数の振動板１０が、バイブレーターに連結したシャフト１１によって、互いに一定間隔で配置されている。
【００１７】
ハンダ吹出し部９を構成する多孔平板８は、図３及び図４に示すように、その上面において、その断面上縁が矩形の辺形状をとった畦部１２及び角溝形状の溝部１３が複数交互に、互いに平行となるように形成され、さらに畦部１２に複数のハンダ吹出し孔１４が穿設された構造をとっている。加えて本実施例においては、畦部１２及び溝部１３が印刷基板７の搬送方向（図３中の矢印方向Ｐ）に対して斜めに形成され、これにより複数のハンダ吹出し孔１４も印刷基板７の搬送方向に対して斜めに配列されている構造をとっている。すなわち、一の畦部１２に穿設された複数のハンダ吹出し孔１４から噴出する鉛フリーハンダが、印刷基板７に、その搬送方向に関して重複して付着されることが有効に回避され、一層ムラのない、均一で良好なハンダ付けを行うことができる。
【００１８】
外槽２中の鉛フリーハンダはハンダ給送部６によって一次ハンダ吹き口塔４に給送され、ハンダ吹出し部９を通って搬送される印刷基板７の下面に向って噴出されるが、その後図４に示すように、噴出された鉛フリーハンダ１５は下方に流れ落ちる。しかし、流れ落ちた鉛フリーハンダ１５’は、多孔平板８に形成された溝部１３を通って一次ハンダ吹き口塔４の外へと効果的に流れ去られる。すなわち、図４中の矢印方向Ｑから見た図５において示すように、溝部１３の存在によって、噴出した鉛フリーハンダ１５はその後下方に落下しても、その表面がハンダ吹出し孔１４の開口部１６（図中の破線の位置Ｒ）を越えて上昇することが有効に抑えられる為、ハンダ吹出し孔１４の開口部１６付近に滞留してしまうおそれがより少ない。したがって、本実施例における多孔平板８は、従来の構造の多孔平板１９と比較して、滞留した鉛フリーハンダの表面の酸化によるハンダカスの形成をより有効に防止することが可能であり、よってハンダカスを搬送される印刷基板に付着させてしまう可能性もより一層低い構造である。
【００１９】
なお、本実施例においては、溝部の底１７は、ハンダ吹出し孔１４の開口部１６よりも７ｍｍ低い高さとなるように設計されているが、溝部の底１７と開口部１６との間隔は、搬送される印刷基板の大きさや噴出される鉛フリーハンダの量等によって適宜決められてよい。
【００２０】
また仕上げハンダ吹き口塔５の上部においては、上述したように複数の振動板１０がシャフト１１によって配置されて振動機構を形成しており、鉛フリーハンダの緩やかな吹上げ流に微小な振動を与えることが出来るよう構成されている。かかる構成により、ハンダが比較的付着されにくい、例えば印刷基板とチップとで構成される隅部分についてもムラなく溶融ハンダが付着されるので、より精密なハンダ付けを行うことが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハンダ付け装置は、鉛フリーハンダを用いたハンダ付けに非常に適したものであって、その一次ハンダ吹き口塔の上部に設けられたハンダ吹出し部を構成する多孔平板の構造、詳細にはその上面に畦部と溝部が複数交互に形成され、そして複数のハンダ吹出し孔が畦部に穿設されるとともに、溝部は吹出した鉛フリーハンダが流れ去り得る構造に特徴がある。該構造によって、吹出した鉛フリーハンダが多孔平板の上面に滞留し、酸化されてハンダカスを形成してしまう現象をより有効に抑制することが可能である。したがって、噴出した鉛フリーハンダと共にハンダカスが吹上げられ、搬送される印刷基板に付着してしまうおそれも低く、もってより一層良好なハンダ付けを行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンダ付け装置１を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】多孔平板８の平面図である。
【図４】多孔平板８において鉛フリーハンダ１５が溝部１３を通って流れ去る様子を示した図である。
【図５】図４の矢印方向Ｑから見た側面図である。
【図６】従来の構造の一次ハンダ吹き口塔１８を示す図である。
【図７】従来の構造の多孔平板１９のハンダ吹出し孔２１から鉛フリーハンダが噴出した様子を図６におけるＢ−Ｂ線における断面図において示した図である。
【符号の説明】
１    ハンダ付け装置      ２  外槽            ３  ヒーター
４、１８  一次ハンダ吹き口塔  ５  仕上げハンダ吹き口塔  ６  ハンダ給送部
７、２３  印刷基板        ８、１９  多孔平板  ９、２０  ハンダ吹出し部
１０  振動板              １１  シャフト      １２  畦部
１３  溝部                １４、２１  ハンダ吹出し孔
１５  鉛フリーハンダ      １６  開口部        １７  溝部の底
２２  溶融ハンダ
【図１】
2004195539.tif 000003
【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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