(57)【要約】【課題】局部加熱・冷却用の送風の広がりが少なく且つ風速分布の均一な送風ノズルを備えた後付け用のはんだ付け装置を提供する。【解決手段】加熱・冷却用送風ノズルとして、複数の小型ノズル６を一纏めにした分割送風式送風ノズル３０を備え、それぞれの小型ノズル６を接続する分割配管７毎に、風量を調節するためのバルブ８を取り付ける。細長い小型ノズルとすることで送風の広がりを少なくし、バルブ８の調節で風速分布を均一にできる。また、送風の広がりを確実に抑制したい側に、大きな風速の風の膜を形成するサイドノズルを併設することも有効である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路板に電子部品をはんだ付けによって後付けするための局部加熱・冷却用送風ノズルを備えたはんだ付け装置であって、
前記局部加熱・冷却用送風ノズルとして、前記電子部品のはんだ付け部の面積より小さい面積の送風口を有する小型ノズルを複数個併設した分割送風式送風ノズルを備え、
前記小型ノズル毎にそれぞれの風量を調節するためのバルブを備えている、
ことを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項２】
プリント回路板に電子部品をはんだ付けによって後付けするための局部加熱・冷却用送風ノズルを備えたはんだ付け装置であって、
前記局部加熱・冷却用送風ノズルとして、主ノズルと、主ノズルの外周部の一部または全部に配置され且つ主ノズルの送風領域の外周部に主ノズルの風速より大きな風速の薄い送風層を送風するサイドノズルと、で構成されるサイドノズル付き送風ノズルを備えている、
ことを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項３】
前記サイドノズルとして、先細りにしたサイドノズルを備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリント回路板に電子部品を実装する工程において使用されるはんだ付け装置であって、通常のはんだ付け工程では実装し難い電子部品を後工程で実装する後付け用のはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路板に電子部品を実装する場合には、フロー工法やリフロー工法が最も一般的に用いられている。使用はんだが従来から使用されている鉛−錫共晶はんだの場合には、その融点が１８０℃程度であるので、殆ど全ての電子部品を上記の工法で一括してはんだ付けすることができる。しかし、はんだの鉛フリー化に伴って、使用されるはんだの融点が２００℃を越える温度まで高くなると、耐熱温度の低い電子部品（以下では「低耐熱部品」という）をフロー工法やリフロー工法で耐熱性の良い電子部品と一緒にはんだ付けすることができなくなる。このため、低耐熱部品を実装するには、耐熱性の低い部分である本体部の温度を耐熱温度以下に保つことができるはんだ付け方法によって、後工程で低耐熱部品を実装することが必要となってきた。
【０００３】
このような後工程で採用されるはんだ付け装置としては、耐熱性の劣る本体部の温度上昇を抑え、はんだ付け部だけを選択的に加熱するために、ノズルから吹き出させた熱風をはんだ付け部に局限して当てる方式のはんだ付け装置がある。しかし、このようなはんだ付け装置においては、ノズルの開口部の大きさや形状、配管との位置関係等によって、ノズルから吹き出される熱風が広がり、且つその風速も吹き出し位置によって一様ではない。このため、はんだ付け部を均一にはんだ付け温度まで加熱することができず、その結果として、はんだ付け時間が長くなって、本体部を耐熱温度以下に確実に保つことができないばかりでなく、既実装の電子部品やプリント回路板に悪影響を与える。
図３及び図４はこのような状態をモデル的に示したもので、図３は、送風ノズル３までの配管４が送風ノズル３の直前で直角に曲げられている場合の送風領域５とその風速分布を示しており、（ａ）ははんだ付け部正面からの概念図、（ｂ）ははんだ付け部側面からの概念図である。図４は、送風ノズル３の直前の配管が曲げられていない配管４ａの場合の送風領域５ａとその風速分布を示したはんだ付け部正面からの概念図である。図中の送風領域５および５ａに示した矢印は、その向きで送風方向を示し、その長さで風速を示している。
【０００４】
以下の説明において、送風ノズル３の形状を以下のように呼ぶことにする。電子部品の個々のはんだ付け部の長さ方向｛図３及び図４においては電子部品２の個々のリード２１の長さ方向で、図３（ｂ）の送風ノズル３の幅方向｝を「奥行方向」と呼び、それと直角方向｛図３（ａ）の送風ノズル３の幅方向｝を「幅方向」と呼ぶ。
図３の場合には、送風ノズル３の開口部の形状は、幅方向に広くて奥行方向に狭く、配管４は左側から来て送風ノズル３の直前で直角に曲げられている。その結果、送風ノズル３から吹き出される熱風は、幅方向で大きく広がり、風速も吹き出し位置によって大きく異なる。すなわち、幅方向においては、配管４が左側から来ている影響で、右側の風速が大きく、右側への広がりも大きいが、左側の風速は小さく、左側への広がりはそれほどでもない。奥行方向においては、送風ノズル３の幅も狭く、配管の曲がりの影響も少ないので、熱風の方向の広がりおよび風速のばらつきは比較的少ない。
【０００５】
図４の場合には、配管４ａが曲がっていないため、幅方向の左右の差は無くなっており、風速分布は、図３の場合よりは良くなっているが、幅方向の両端で遅くなっており、幅方向の両側への広がりは大きい。奥行方向は図３の場合と変わらない。
このように送風ノズル３から吹き出される熱風の風速および風向が、送風ノズル３の送風口の位置によって異なっていると、はんだ付け部を均一に加熱できないので、最も加熱され難い部分を必要な条件（温度および時間）まで加熱しようとすると、加熱時間が長くなり、プリント回路板１やはんだ付け対象の電子部品２、周辺にある既実装の電子部品に余分な熱ストレスを加えることになり、電子機器の信頼性に影響する。図３（ｂ）は、熱風の一部が実装しようとしている電子部品２の本体部２２の一部に当たっていることを示している。
【０００６】
以上の説明においては、はんだ付け部を熱風で加熱する場合について説明したが、はんだ付け後に、はんだ付け部を冷風で冷却する場合においても同様であり、冷風の風速や方向にばらつきがあると、冷却効果が悪くなって冷却時間が長くなり、リフトオフの発生等の要因となる。
このような影響を回避するために、加熱用ノズルに冷却用ノズルを併設して周辺部への影響を防止しているはんだ付け方法が、「特許文献１」に開示されている。
また、熱風の吹き出し口を複数設けて熱風の加熱領域を必要最低限に限定しているはんだ付け方法が、「特許文献２」に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１５１０３２号公報
【特許文献２】
特開平９−２６０８２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような問題点を解消するために、後付けされる電子部品のはんだ付け部分に局部的に吹き付けられる熱風または冷風の広がりが少なく且つ風速が均一な局部加熱・冷却用送風ノズルを備えたはんだ付け装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、プリント回路板に電子部品をはんだ付けによって後付けするための局部加熱・冷却用送風ノズルを備えたはんだ付け装置であって、前記局部加熱・冷却用送風ノズルとして、前記電子部品のはんだ付け部の面積より小さい面積の送風口を有する小型ノズルを複数個併設した分割送風式送風ノズルを備え、前記小型ノズル毎にそれぞれの風量を調節するためのバルブを備えている。電子部品のはんだ付け部の面積より小さい面積の送風口を有する小型ノズルを複数個併設しているので、小型ノズルの特徴である送風の広がりの少なさと風速分布の良さを生かすことができ、小型ノズル毎にそれぞれの風量を調節するためのバルブを備えているので、全体としての風速分布を均一化したり、状況に合わせて風速分布を調節したりすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、プリント回路板に電子部品をはんだ付けによって後付けするための局部加熱・冷却用送風ノズルを備えたはんだ付け装置であって、前記局部加熱・冷却用送風ノズルとして、主ノズルと、主ノズルの外周部の一部または全部に配置され且つ主ノズルの送風領域の外周部に主ノズルの風速より大きな風速の薄い送風層を送風するサイドノズルと、で構成されるサイドノズル付き送風ノズルを備えている。
主ノズルの外周部の一部または全部に、主ノズルの風速より大きな風速の薄い送風層を送風するサイドノズルを配置しているので、主ノズルの送風がサイドノズルの配置されている側の外方に広がることを抑制できる。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記サイドノズルとして、先細りにしたサイドノズルを備えている。
【００１１】
先細りにしたノズルは、大きな風速の薄い送風層を形成するのに適しており、サイドノズルに最適のノズルである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明によるはんだ付け装置の実施の形態について実施例を用いて説明する。
なお、従来技術と同じ機能の部分には同じ符号を付ける。
〔第１の実施例〕
この実施例は、はんだ付け部を加熱または冷却する局部加熱・冷却用送風ノズルとして、はんだ付け部の面積より小さい面積の送風口を有する小型ノズル６を複数個併設している分割送風式送風ノズル３０を備えたものである。
図１は、この実施例の分割送風式送風ノズル３０の周辺の構成を示すはんだ付け部正面からの概念図である。
【００１３】
はんだ付け部を加熱するための熱風は、はんだ付け部の上方の左側から供給される。供給された熱風は、複数の分割配管７に分流されて、流量調節のためのバルブ８でそれぞれの風量を調節された後、下方に曲げられて小型ノズル６からはんだ付け部に吹き付けられる。図１の場合のはんだ付け部は、プリント回路板１上に位置決めされたはんだ付け対象の電子部品（低耐熱部品）２のリード２１とこれに対応するプリント回路板１の不図示の電極である。はんだ付け部への熱風の吹付けによって、リード２１とプリント回路板１のはんだ付け部と不図示のはんだとが加熱されて、溶融したはんだでリード２１がプリント回路板１にはんだ付けされる。
小型ノズル６は、その長さを吹き出し口の直径あるいは一辺より十分に大きくしてあるので、小型ノズル６から吹き出される熱風の広がりは小さく、その風速は開口部のどこでもほぼ同じである。
【００１４】
この実施例においては、このような小型ノズル６を複数個併設した分割送風式送風ノズル３０を用いているので、送風ノズルの直前で配管を曲げているにもかかわらず、送風領域があまり広がらない。更に、小型ノズル６毎の風量をバルブ８で調節することによって、複数の分割配管７に分流させたことに伴う小型ノズル６毎の風速の差を補償し、小型ノズル６毎の風速分布を均一にすることもできるし、はんだ付け部の状況に応じて所定の風速分布に調節することもできる。このような状況を示したのが、図１の送風領域５ｂであり、風速を均一にした場合の状態で示されている。
以上の説明から明らかなように、この実施例によれば、はんだ付けに必要な部分に集中して熱風を吹き付けることができて、はんだ付け部を均等に短時間で加熱することができるので、低耐熱部品を後付けする場合において、その本体部の温度を耐熱温度以下に保ちながら、リード等のはんだ付け部をプリント回路板に確実にはんだ付けすることができる。勿論、既実装の電子部品やプリント回路板に過大な熱ストレスを与えることもない。
【００１５】
以上では熱風によって加熱する場合を説明したが、冷風によって冷却する場合においても同様であり、この実施例によれば、はんだ付け部を均一に且つ迅速に冷却できるので、リフトオフの発生を防止することができる。
〔第２の実施例〕
この実施例は、はんだ付け部を加熱または冷却する局部加熱・冷却用送風ノズルとして、送風ノズル３の前面および後面に、送風ノズル３の風速より速い風速で薄い風の層を送るサイドノズル９を併設しているサイドノズル付き送風ノズル３０ａを備えたものであり、奥行き方向への送風の広がりを確実に制御しようとするものであって、サイドノズル９からの風のカーテンで送風ノズル３の送風の広がりを抑制する。
【００１６】
図２は、この実施例のサイドノズル付き送風ノズル３０ａ周辺の構成を示すはんだ付け部側面からの概念図であり、サイドノズル９の風速を送風ノズル３の風速より大きくするために、サイドノズル９用の配管（サイド配管）１０を独立に設けている。また、サイドノズル９は、風速を高めて薄い風の層を確実に形成させるために、先細り形状に形成されている。
したがって、この実施例の場合には、図２に示したように、サイドノズル９の効果によって、サイドノズル９側へは広がらないで明確な境界をもつ送風領域５ｃが形成される。このため、この実施例は、後付される電子部品のリード２１等のはんだ付け部分と、できる限り温度上昇を抑制したい本体部２２との距離が短い場合等に特に有効である。
【００１７】
この実施例では備えていないが、送風ノズル３の両側面にもサイドノズルを併設すれば、送風の幅方向への広がりも抑制することができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、電子部品のはんだ付け部の面積より小さい面積の送風口を有する小型ノズルを複数個併設しているので、小型ノズルの特徴である送風の広がりの少なさと風速分布の良さを生かすことができ、小型ノズル毎にそれぞれの風量を調節するためのバルブを備えているので、全体としての風速分布を均一化したり、状況に合わせて風速分布を調節したりすることができる。したがって、この発明によれば、はんだ付け部分に局部的に吹き付けられる熱風または冷風の広がりが少なく且つ風速が均一な局部加熱・冷却用送風ノズルを備えたはんだ付け装置を提供することができ、その結果として、実装しようとする低耐熱部品の本体部や既実装の電子部品等への熱ストレスが軽減され、且つ、はんだ付け部を所定時間で所定温度まで加熱および冷却することができて、リフトオフの発生等のはんだ付け不良を低減させることができる。
【００１９】
請求項２の発明においては、主ノズルの外周部の一部または全部に、主ノズルの風速より大きな風速の薄い送風層を送風するサイドノズルを配置しているので、主ノズルの送風がサイドノズルの配置されている側の外方に広がることを確実に抑制できる。したがって、送風の広がりに伴って問題を発生する心配のある部分にはサイドノズルからの送風を併用すればよく、その結果として、実装しようとする低耐熱部品の本体部や既実装の電子部品等への熱ストレスが軽減され、且つ、外方への広がりが抑制されることによって、風速のばらつきが改善されて、はんだ付け部を所定時間で所定温度まで加熱および冷却することができるようになり、リフトオフの発生等のはんだ付け不良を低減させることができる。
請求項３の発明においては、サイドノズルとして、先細りにしたサイドノズルを備えている。先細りにしたノズルは、大きな風速の薄い送風層を形成するのに適しており、サイドノズルに最適のノズルである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるはんだ付け装置の第１の実施例の送風ノズル周辺の構成を示すはんだ付け部正面からの概念図
【図２】この発明によるはんだ付け装置の第２の実施例の送風ノズル周辺の構成を示すはんだ付け部側面からの概念図
【図３】従来技術によるはんだ付け装置の一例の送風ノズル周辺の構成を示し、（ａ）ははんだ付け部正面からの概念図、（ｂ）ははんだ付け部側面からの概念図
【図４】従来技術によるはんだ付け装置の他例の送風ノズル周辺の構成を示すはんだ付け部正面からの概念図
【符号の説明】
１  プリント回路板
２  電子部品
２１  リード                  ２２  本体部
３  送風ノズル
４，  ４ａ  配管
５，  ５ａ，  ５ｂ，  ５ｃ  送風領域
６  小型ノズル
７  分割配管
８  バルブ
９  サイドノズル
１０  サイド配管
３０  分割送風式ノズル
３０ａ  サイドノズル付き送風ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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