(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融はんだを収容したはんだ槽と、
はんだ槽から溶融はんだの供給を受けるとともに、はんだ槽上にて傾斜されたワークの被はんだ付け局所と同方向に傾斜して開口され被はんだ付け局所に溶融はんだを接触させる傾斜開口面を上端に有するノズルと、
ノズルの内部に溶融はんだ供給側および排出側の２つの流路を区画形成する仕切板と、
仕切板の上端と傾斜開口面との間に設けられ溶融はんだ供給側の流路を排出側の流路に連通する折返口とを具備し、
仕切板および折返口は、傾斜開口面の高い側に排出側の流路を形成する位置に設けられた
ことを特徴とする局所はんだ付け装置。
【請求項２】
ワークのはんだ付け不良が発生しやすい部分に対向してノズル内に配置された濡れ性の良い溶融はんだ引寄せ用の金属体
を具備したことを特徴とする請求項１記載の局所はんだ付け装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の局所はんだ付け装置において、
ノズルの上方にて、ワークの被はんだ付け局所をノズルの傾斜開口面と同一の勾配ではんだ付け可能な位置まで接近させる接近工程と、
ノズル内で傾斜開口面の全面まで上昇された溶融はんだをワークの被はんだ付け局所と接触させることで被はんだ付け局所をはんだ付けするはんだ付け工程と、
ノズル内で溶融はんだのはんだ面を下降させることにより傾斜した被はんだ付け局所の高い位置から低い位置に向かって溶融はんだを離脱させるはんだ離脱工程と、
はんだ離脱後のワークを傾斜開口面から離間させる離間工程と
を具備したことを特徴とする局所はんだ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル形状に特徴を有する局所はんだ付け装置および局所はんだ付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両面リフローはんだ付け基板でありながら、一部にコネクタなどのリード部品をはんだ付けする場合、局所的にはんだ付けのできる局所はんだ付け装置が使われている。局所はんだ付け装置ではんだ付けされる基板は、既にコネクタなどのリード部品以外の周辺部品は、はんだ付けが完了しているので、リード部品のリードのみにはんだ付けする必要がある。
【０００３】
そのため、図６に示される局所はんだ付け装置では、図６（Ａ）に示されるように基板１を下降して、この基板１の例えばリードなどの被はんだ付け局所２を、この被はんだ付け局所２の領域より一回り大きい開口部３を持つノズル４内に挿入し、図６（Ｂ）に示されるように、このノズル４内で溶融はんだ５を上昇させ、この溶融はんだ５中に被はんだ付け局所２を浸漬して、局所はんだ付けをしている。
【０００４】
このように従来の局所はんだ付け方法は、基板１上の局所的なはんだ付けを必要とする領域に対して、ノズル４の開口部３は、開口部全体に均一に溶融はんだを供給するために、水平に保たれている。
【０００５】
そして、基板１を水平にした状態でノズル４の水平な開口部３まで下降し、溶融はんだ５をノズル４の開口部３まで上昇させることにより、その溶融はんだ５中に被はんだ付け局所２を浸漬させることによって、局所はんだ付けしている。
【０００６】
この局所はんだ付け後は、図６（Ｃ）に示されるように溶融はんだ５のノズル内はんだ面を下降させることにより、被はんだ付け局所２から離脱させ、この離脱が完全になされた後、図６（Ｄ）に示されるように基板１を上昇させて、搬出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の浸漬はんだ付け装置および方法は、はんだ付け時、基板１上の被はんだ付け局所２と、溶融はんだ５を供給するノズル４の開口部３とが互いに水平状態で接触するため、図６（Ｃ）に示されるように、はんだ離脱時に溶融はんだ５は表面張力によって被はんだ付け局所２の中央に寄ってきて、最後にいわゆるブリッジが中央で切れる。このため、最後に残った溶融はんだ5aが基板１側に引っ張られ、いわゆるツララなどのはんだ付け不良が発生しやすくなっている。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、はんだ付け不良を低減させる局所はんだ付け装置および局所はんだ付け方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、溶融はんだを収容したはんだ槽と、はんだ槽から溶融はんだの供給を受けるとともに、はんだ槽上にて傾斜されたワークの被はんだ付け局所と同方向に傾斜して開口され被はんだ付け局所に溶融はんだを接触させる傾斜開口面を上端に有するノズルと、ノズルの内部に溶融はんだ供給側および排出側の２つの流路を区画形成する仕切板と、仕切板の上端と傾斜開口面との間に設けられ溶融はんだ供給側の流路を排出側の流路に連通する折返口とを具備し、仕切板および折返口は、傾斜開口面の高い側に排出側の流路を形成する位置に設けられた局所はんだ付け装置である。そして、ノズルの傾斜開口面まで供給された溶融はんだは、同様に傾斜されたワークの被はんだ付け局所にはんだ付けされた後、被はんだ付け局所の最も高い端から離脱を開始し、その離脱ポイントは低い端へと移行して、最も低い端でいわゆるブリッジが切れるから、いわゆるブリッジを確実に切ることができ、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を容易に低減でき、はんだ付け品質を向上できる。また、仕切板により区画形成された供給側の流路から折返口を経て排出側の流路に移動するはんだ流れにより、傾斜開口部に新鮮な溶融はんだを常時供給でき、溶融はんだの温度低下を防止でき、はんだ付け特性を向上できる。さらに、ワークからの溶融はんだの離脱を、傾斜開口面の高い側に位置する排出側の流路上より円滑に開始できる。
【００１０】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の局所はんだ付け装置において、ワークのはんだ付け不良が発生しやすい部分に対向してノズル内に配置された濡れ性の良い溶融はんだ引寄せ用の金属体を具備したものであり、そして、ワークから離脱する溶融はんだを、最後に濡れ性の良い金属体によりノズル側に引寄せることで、ワーク側で発生する、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を防止する。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の局所はんだ付け装置において、ノズルの上方にて、傾斜開口面と同一の勾配で傾斜させたワークをノズルの傾斜開口面にてはんだ付け可能な位置まで接近させる接近工程と、ノズル内で傾斜開口面の全面まで上昇された溶融はんだをワークの被はんだ付け局所と接触させることで被はんだ付け局所をはんだ付けするはんだ付け工程と、ノズル内で溶融はんだのはんだ面を下降させることにより傾斜した被はんだ付け局所の高い位置から低い位置に向かって溶融はんだを離脱させるはんだ離脱工程と、はんだ離脱後のワークを傾斜開口面から離間させる離間工程とを具備した局所はんだ付け方法であり、そして、ノズルの傾斜開口面の全面まで上昇された溶融はんだにより、同様に傾斜されたワークの被はんだ付け局所をはんだ付けした後、ノズル内で溶融はんだのはんだ面を下降させることにより、傾斜した被はんだ付け局所の高い位置から低い位置に向かって溶融はんだを円滑に離脱させ、さらに、被はんだ付け局所の最も低い端で確実にいわゆるブリッジを切ることができ、局所はんだ付け時のはんだ付け不良を低減でき、品質を向上させることが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る局所はんだ付け装置の前提技術を図１および図２を参照しながら、本発明の第１実施の形態を図３および図４を参照しながら、さらに第２実施の形態を図５を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は局所はんだ付け装置を示し、溶融はんだ11が収容されたはんだ槽12に、局所はんだ付け用のはんだ供給ノズル（以降、単に「ノズル」という）13が設けられている。
【００１４】
このノズル13は、はんだ槽12内に設置されたポンプ（図示せず）から供給された溶融はんだ11を上昇させる角筒形のノズル本体14と、このノズル本体14の上端に傾斜状に開口された、ワーク15の被はんだ付け局所よりやや大きな傾斜開口面17とを備えている。この傾斜開口面17は、はんだ槽12上に傾斜状態で搬入されるワーク15の被はんだ付け局所と同方向に傾斜して開口されている。
【００１５】
図２に示されるように、ワーク15は、コネクタなどのリード部品16Ｌを搭載したプリント配線基板であり、被はんだ付け局所16は、このリード部品16Ｌのリード群である。
【００１６】
このワーク15を搬送するロボットなどの搬送機構（図示せず）は、ワーク15を水平方向に対してノズル13の傾斜開口面17と同一の傾斜角度で保持して、はんだ付け可能な距離までワーク15を降下させ、ノズル13の傾斜開口面17で表面張力により盛上った溶融はんだ11中にワーク15の被はんだ付け局所16を所定の傾斜角度で浸漬し、溶融はんだ11により被はんだ付け局所16を局所はんだ付けした後、ワーク15をその傾斜角度のまま引上げる。
【００１７】
次に、図２により、図１に示されたノズル13を用いてする局所はんだ付け方法を説明する。
【００１８】
図２（Ａ）は、ノズル13の上方にて、ノズル13の傾斜開口面17と同一の勾配で傾斜させたワーク15を、傾斜開口面17に対し、はんだ付け可能な位置まで接近させる接近工程を示し、ノズル13に対しワーク15が所定の角度を持って下降してきた時のものである。
【００１９】
ワーク15としての基板の所定の位置には、はんだ付けする前にあらかじめリード部品16Ｌの多数のリードが挿入され、そのリード群が被はんだ付け局所16として傾斜開口面17に挿入され、基板はノズル13の開口縁部にほぼ接する位置で停止させる。
【００２０】
図２（Ｂ）は、ノズル13内で傾斜開口面17まで上昇された溶融はんだ11を、表面張力により傾斜開口面17の全面に保ちつつ、ワーク15の被はんだ付け局所16と接触させることで、被はんだ付け局所16を局所はんだ付けするはんだ付け工程を示し、ワーク15の下面がノズル13の傾斜開口面17にほぼ接し、ワーク15の下面の被はんだ付け局所16に対し、上昇した溶融はんだが当たり、浸漬はんだ付けがされているところである。
【００２１】
図２（Ｃ）は、ノズル13内で溶融はんだ11のはんだ面を下降させることにより、傾斜した被はんだ付け局所16の高い位置から低い位置に向かって溶融はんだ11を離脱させるはんだ離脱工程を示し、はんだ圧送ポンプ（図示せず）を停止することにより、溶融はんだ11の供給を止めるとともに、そのノズル内はんだ面を下降させ、溶融はんだ11がワーク15の被はんだ付け局所16から離脱していく様子を表したものである。
【００２２】
ワーク15とノズル13は所定の角度をもち、所定の角度ではんだ付けされているので、溶融はんだ11のノズル内はんだ面を下降させると、強制的に図面上左側から右方へ矢印18で示されるように、いわゆるブリッジが切れていくことになる。
【００２３】
このように、ノズル13の傾斜開口面17の全面まで上昇された溶融はんだ11により、同様に傾斜されたワーク15の被はんだ付け局所16をはんだ付けした後、ノズル13内で溶融はんだ11のはんだ面を下降させることにより、傾斜した被はんだ付け局所16の最も高い端から離脱を開始し、その離脱ポイントは低い端へと円滑に移行して、最も低い端でいわゆるブリッジが容易に切れる。
【００２４】
これにより、被はんだ付け局所16の最も低い端で確実にいわゆるブリッジを切ることができ、局所はんだ付け時のはんだ付け不良を低減でき、品質を向上させることが可能である。
【００２５】
図２（Ｄ）は、はんだ離脱後のワーク15を傾斜開口面17から離間させる離間工程を示し、溶融はんだ11の供給を完全に止め、溶融はんだ11が被はんだ付け局所16から完全に離脱したところで、ワーク15を搬送機構によって上昇させて、冷却後、浸漬はんだ付けが終了する。
【００２６】
以上の工程によりワーク15上のリード部品16Ｌのリード群のみを局所はんだ付けすると、図２（Ｃ）の工程を経ることによって、最も低い端部に位置するリードまで移動したブリッジ切れの勢いで、最後のブリッジ切れも容易になされ、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を低減させることが可能となる。このことによって、従来の局所はんだ付け装置におけるいわゆるブリッジ不良の発生を容易に解決できる。
【００２７】
また、局所はんだ付け後は、溶融はんだ11を供給したままワーク15を上昇、搬送させるのではなく、ノズル13内への溶融はんだ11の供給を先に止め、溶融はんだ11のノズル内はんだ面の下降に伴う離脱によって、いわゆるブリッジを切り、その後、ワーク15を搬送させるようにしたことも、いわゆるブリッジ不良の発生を防止する上で効果的である。
【００２８】
次に、図３および図４は、図１および図２の前提技術に基づく第１実施の形態である内部循環タイプのノズル13を示し、図３に示されるように、このノズル13の内部に、溶融はんだ供給側の流路21と溶融はんだ排出側の流路22とを区画形成する仕切板23が設けられ、この仕切板23の上端と傾斜開口面17との間に、溶融はんだ供給側の流路21を排出側の流路22に連通する折返口24が設けられている。
【００２９】
溶融はんだ供給側の流路21は、はんだ槽12内のポンプから吐出された溶融はんだ11を上方へ案内する案内筒部材25に嵌合され、また、溶融はんだ排出側の流路22は、ノズル本体14の一側下部に突設された突出筒部26により、はんだ槽12内の溶融はんだ面よりも下まで伸びているので、はんだ槽12内への溶融はんだ11の戻しを、ノズル13内だけで円滑にできる。
【００３０】
このように、ノズル13の内部を仕切板23によって２層構造にし、供給側と排出側の２つの流路21，22を設けたノズル13は、局所はんだ付けをしている時、ノズル13内の溶融はんだ11に、仕切板23により区画形成された供給側の流路21から折返口24を経て排出側の流路22に移動する流れを与え、傾斜開口面17に新鮮な溶融はんだ11を常時供給できるから、溶融はんだ11の温度低下を防止できる。
【００３１】
次に、図４は、図３に示されたノズル13を用いてした局所はんだ付け作用を示す。
【００３２】
図４（Ａ）は、前述の図２（Ａ）の時と同じ状態である。ただし、溶融はんだが供給されるノズル13の内部には、ノズル13内で強制的に流れを作るための仕切板23が取り付けられている。この仕切板23によってノズル13は二層に分割されている。
【００３３】
図４（Ｂ）は、ワーク15の下面がノズル13の傾斜開口面17にほぼ接し、ワーク15の下面の被はんだ付け局所16が溶融はんだ11と接触し、浸漬はんだ付けされているところである。
【００３４】
この図で、ノズル13内の溶融はんだ11は、図面下側から上方向に移動した後、ノズル13の傾斜開口面17でワーク下面に当たりながら、矢印27の方向に強制的に流され、折返口24を経て、仕切板23によってノズル13内に区画形成された排出側の流路22に流され、矢印28で示されるように、はんだ槽12に戻っていく。
【００３５】
このように、仕切板23によって、溶融はんだ11は、傾斜開口面17に供給された後、常に流れているので、浸漬はんだ付け中に、はんだ付け面の溶融はんだ11の温度が低下することは、ほとんどない。
【００３６】
また、排出側の流路22は、突出筒部26により、はんだ槽12内の溶融はんだ面よりも下まで伸びているので、局所はんだ付け中に、はんだ槽12内の溶融はんだ面に溶融はんだ11を落下させることがなく、溶融はんだ11の飛散や酸化を防止している。
【００３７】
図４（Ｃ）および（Ｄ）は、溶融はんだ11の供給を止め、溶融はんだ11が離脱していく状態を表したものである。ワーク15とノズル13は所定の傾斜角度をもち、所定の傾斜角度ではんだ付けされているので、ポンプからノズル13内へのはんだ供給を停止して、溶融はんだ11のノズル内はんだ面を下降させると、強制的に矢印29の方向に、すなわち図面上左側から右斜め下方へ、いわゆるブリッジが切れていく。
【００３８】
特に、仕切板23および折返口24が、傾斜開口面17の高い側に排出側の流路22を形成する位置に設けられているから、ワーク15からの溶融はんだ11の離脱が、傾斜開口面17の高い側に位置する排出側の流路22上より円滑に開始される。
【００３９】
すなわち、溶融はんだ11の供給を止めたときに、傾斜開口面17の高い方に位置するとともに、はんだ槽内に直に開放されてはんだ流れ落ち抵抗が小さい排出側の流路22で先ず溶融はんだ11の降下が開始し、この排出側の流路22上で被はんだ付け局所16からの溶融はんだ11の離脱が開始され、それから、ポンプと連通されてはんだ流れ落ち抵抗が大きくなっている供給側の流路21で、ノズル内はんだ面が降下していくので、ノズル13の傾斜開口面17との相乗効果により、リード部品の端でいわゆるブリッジを切ることが、より確実に可能となる。
【００４０】
図４（Ｅ）に示されるように、溶融はんだ11の供給の停止により、はんだがワーク15から完全に離脱したところで、ワーク15を図示しない搬送ロボットなどの搬送機構によって傾斜状態のまま上昇させて、冷却した後、局所はんだ付け工程が終了する。
【００４１】
このように、仕切板23を有するノズル13を用いることによって、はんだ付けをしている時、前記仕切板23によりノズル13内ではんだに流れを与え、内部で循環することにより、傾斜開口面17での温度低下を常に防止できるとともに、局所はんだ付け中に、ノズル13内の溶融はんだ11をノズル13の外部にオーバーフローして垂れ流すことがなく、溶融はんだ11の飛散や酸化を防止できる。
【００４２】
さらに、仕切板23により排出側の流路22を傾斜開口面17の高い側に区画形成することにより、この排出側の流路22上にて、はんだ切れのきっかけを容易に作ることができるので、はんだ離脱時に被はんだ付け局所16の高いレベル側の端（図面上左端）から円滑にいわゆるブリッジを切ることができる。
【００４３】
次に、図５は、図１および図２の前提技術に基づく第２実施の形態である内部循環かつブリッジ低減タイプのノズル13を示し、このノズル13内には、濡れ性の良い溶融はんだ引寄せ用の金属体31が配置されている。
【００４４】
この金属体31は、例えば、はんだ濡れ性の良いニッケル板、またはニッケルメッキ板などを用い、局所はんだ付け時にワーク15のリード間でのいわゆるブリッジなどのはんだ付け不良が発生しやすい部分に対向して設置され、溶融はんだ11を濡れ性により引寄せることで、はんだ切れ作用を強化するから、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を低減させる働きがある。
【００４５】
そして、図５（Ｄ）に示されるように、ワーク15のはんだ付け不良が発生しやすい部分、すなわち最終はんだ離脱が予想される位置に対向して、ノズル13内に濡れ性の良い溶融はんだ引寄せ用の金属体31を配置することにより、ワーク15から離脱する溶融はんだ11を、最後に濡れ性の良い金属体31によりノズル13側に引寄せることで、局所はんだ付け時にワーク15側で発生する、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を防止する。
【００４６】
なお、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）にそれぞれ対応するから、上記図５（Ｄ）以外の作用説明は、省略する。
【００４７】
以上のように、溶融はんだを供給するノズルの開口面を所定の角度で傾斜させることによってはんだ付け面を傾斜させ、さらに被はんだ付け局所を有するワークも所定の角度で傾斜させてはんだ付けをすることによって、図２（Ｃ）に示されるように、被はんだ付け局所の下降側の端にて、いわゆるブリッジを円滑に切ることができる。すなわち、はんだ供給用のノズルの上端開口部と、ワークとを所定の角度傾斜させることによって、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を低減でき、品質を向上させることが可能である。
【００４８】
特に、図４（Ｃ）、（Ｄ）の工程を経ることによって、いわゆるブリッジがリードの端から切れて、いわゆるツララなどのはんだ付け不良をいっそう低減させることが可能となる。さらに、図５（Ｃ）、（Ｄ）の工程を経ることによって、従来の局所浸漬はんだ付け装置におけるはんだ付け不良の発生防止をさらに確実なものにできる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ノズルの傾斜開口面まで供給された溶融はんだは、同様に傾斜されたワークの被はんだ付け局所にはんだ付けされた後、被はんだ付け局所の最も高い端から離脱を開始し、その離脱ポイントは低い端へと移行して、最も低い端でいわゆるブリッジが切れるから、いわゆるブリッジを確実に切ることができ、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を容易に低減でき、はんだ付け品質を向上できる。また、仕切板により区画形成された供給側の流路から折返口を経て排出側の流路に移動するはんだ流れにより、傾斜開口部に新鮮な溶融はんだを常時供給でき、溶融はんだの温度低下を防止でき、はんだ付け特性を向上できる。さらに、ワークからの溶融はんだの離脱を、傾斜開口面の高い側に位置する排出側の流路上より円滑に開始できる。
【００５０】
請求項２記載の発明によれば、ワークから離脱する溶融はんだを、最後に濡れ性の良い金属体によりノズル側に引寄せることで、ワーク側で発生する、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を防止できる。
【００５１】
請求項３記載の発明によれば、ノズルの傾斜開口面の全面まで上昇された溶融はんだにより、同様に傾斜されたワークの被はんだ付け局所をはんだ付けした後、ノズル内で溶融はんだのはんだ面を下降させることにより、傾斜した被はんだ付け局所の高い位置から低い位置に向かって溶融はんだを円滑に離脱させ、さらに、被はんだ付け局所の最も低い端で確実にいわゆるブリッジを切ることができ、いわゆるツララなどのはんだ付け不良を低減でき、品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る局所はんだ付け装置の前提技術を示す斜視図である。
【図２】  同上はんだ付け装置のノズルを用いた局所はんだ付け方法を示す断面図である。
【図３】  本発明に係る局所はんだ付け装置のノズルの第１実施の形態（内部循環タイプ）を示す斜視図である。
【図４】  図３のノズルを用いた局所はんだ付け方法を示す断面図である。
【図５】  本発明に係る局所はんだ付け装置のノズルの第２実施の形態（内部循環ブリッジ低減タイプ）を用いた局所はんだ付け方法を示す断面図である。
【図６】  従来のノズルを用いた局所はんだ付け方法を示す断面図である。
【符号の説明】
11    溶融はんだ
12    はんだ槽
13    ノズル
15    ワーク
16    被はんだ付け局所
17    傾斜開口面
21    溶融はんだ供給側の流路
22    溶融はんだ排出側の流路
23    仕切板
24    折返口
31    濡れ性の良い金属体
【図１】
0004634576.tif 000002
【図２】
0004634576.tif 000003
【図３】
0004634576.tif 000004
【図４】
0004634576.tif 000005
【図５】
0004634576.tif 000006
【図６】
0004634576.tif 000007