(57)【要約】【課題】従来のスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽では、噴流ノズルから噴流する溶融はんだが上下動するという脈動を起こすことがあった。スクリューポンプで脈動の起こる原因は、スクリューポンプとケーシング間の間隙が広いため、ここから逆流するからである。そこで該間隙を狭くすることも考えられるが、これを狭くするとスクリューポンプが変芯したときにケーシングに接触してしまう。【解決手段】本発明の噴流はんだ槽は、ケーシング下部の流入孔の直径をスクリューポンプの直径よりも小さくすることによりとケーシング間の間隙が広くても逆流することがなくなる。またケーシングの流出口に末広がりのガイド壁を設けることにより、さらに安定した流動となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ槽内に設置されたダクトの一端には円筒状のケーシングが形成されており、ダクトの他端には噴流ノズルが形成されていて該ケーシング内にスクリューポンプが配置された噴流はんだ槽において、ケーシングの下部にはスクリューポンプの直径よりも小径の流入孔が穿設されていることを特徴とする噴流はんだ槽。
【請求項２】
はんだ槽内に設置されたダクトの一端には円筒状のケーシングが形成されており、ダクトの他端には噴流ノズルが形成されていて該ケーシング内にスクリューポンプが配置された噴流はんだ槽において、ケーシングの下部にはスクリューポンプの直径よりも小径の流入孔が穿設されており、しかもケーシングの上部は一部がダクト方向に向けた円弧状の流出口となっているとともに、該流出口の両側にはガイド壁が末広がり状に形成されていることを特徴とする噴流はんだ槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動はんだ付け装置に設置してプリント基板のはんだ付けを行う噴流はんだ槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動はんだ付け装置には、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機、等の処理装置が順次設置されており、これらの処理装置上を搬送コンベアが走行している。プリント基板は、搬送コンベアで走行させられながらフラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却がなされて、はんだ付けが行われる。【０００３】
自動はんだ付け装置では、処理装置全てがはんだ付けの良否に影響するものであるが、特に噴流はんだ槽は、その影響が大きい。例えば、噴流高さが上下動するという脈動があったり、また溶融はんだ中に浮遊する酸化物を巻き込んだりしないようなものでなければならない。【０００４】
噴流はんだ槽は、溶融はんだを上方に噴流させ、該噴流した溶融はんだにプリント基板を接触させることによりプリント基板のはんだ付けを行うものであり、そのためには噴流はんだ槽には溶融はんだを送り出す噴流ポンプと、ポンプで送られてきた溶融はんだを上方に噴流させる噴流ノズルが必要である。【０００５】
噴流ポンプと噴流ノズルはダクトにより接続されている。つまりダクトの一端に噴流ポンプが配置され、ダクトの他端に噴流ノズルが設置されている。噴流ポンプは、ダクトの端部に形成されたケーシング内に設置されており、噴流ポンプで吸い込んだ溶融はんだをダクトを通じて噴流ノズルに送り、該噴流ノズルから溶融はんだを上方に噴流させるものである。【０００６】
噴流はんだ槽に用いるポンプとしてはインペラポンプとスクリューポンプがある。インペラポンプとは、軸の周囲に多数の板状の羽根を放射状に取り付けたものである。インペラポンプのケーシングは、ダクトの一端に形成されており、その形状は略カタツムリ状となっている。インペラポンプの軸は、ケーシングの上部に穿設された軸孔を通して溶融はんだの液面上まで突出している。またケーシングの流入孔は、ケーシングの下部に穿設されている。【０００７】
インペラポンプは、多数の羽根が回転することにより、羽根間にある溶融はんだをその遠心力で飛ばし、それがダクトを通して噴流ノズルに送られるものである。このインペラポンプは、軸に羽根を放射状に取り付けただけであるため、製造が容易で安価であるが、インペラポンプでは噴流ノズルからの噴流が脈動を起こすことがあった。インペラポンプで脈動を起こす原因は、溶融はんだの送りが不連続となるからである。つまりインペラポンプでは、溶融はんだが一組の羽根間で飛ばされた後、次に隣接した一組の羽根間で飛ばされるため、その間は溶融はんだが飛ばされない部分ができ、溶融はんだが送られない瞬間がある。これがインペラポンプにおける脈動の原因となるものである。【０００８】
一方、スクリューポンプは、一枚、または複数枚の板状材が軸の周囲に螺旋状に巻き付けられたものであり、螺旋となった板状材に溶融はんだを乗せて送り出すようになっている。従って、スクリューポンプでは、不連続部分がないため、理論的には脈動を起こさないとされている。このスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽は、特許や実用新案で古くから多数提案されていた。（特許文献１〜７）
【特許文献１】実公昭48-19425号公報
【特許文献２】実開昭48-98520号公報
【特許文献３】実開昭48-55025号公報
【特許文献４】実開昭50-148327号公報
【特許文献５】実開昭51-3632号公報
【特許文献６】特開昭62-259665号公報
【特許文献７】特開2005-28446号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のようにスクリューポンプは、理論的には脈動を起こさないものと考えられていたが、実際に噴流はんだ槽に設置してプリント基板のはんだ付けを行うと、脈動を起こしてプリント基板表面へのはんだの被りや接触不良による未はんだ等の問題を発生することがあった。本発明は、スクリューポンプの特長を充分に発揮して、決して脈動を起こさない噴流はんだ槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、従来のスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽で脈動を起こす原因について鋭意検討を加えた結果、スクリューポンプとケーシング間の間隙が問題であることが分かった。つまり従来の該噴流はんだ槽は図５に示すように、円筒状のケーシングKの内側がそのまま流入孔Rとなっており、流入孔Rの内径R2がスクリューポンプPの直径P1よりも大きいため、スクリューポンプPとケーシングK間に広い間隙Gが形成される。そのため、従来の該噴流はんだ槽では、ケーシング下部の流入孔Rから吸い込まれる溶融はんだ(矢印a)は、ダクトDを通って噴流ノズル方向（矢印ｂ）へ流れようとするが、ダクト内には既に溶融はんだが存在しているため、その抵抗で押し戻される。この押し戻される溶融はんだがスクリューポンプPとケーシングKの間隙Gを通って流入口Rから矢印ｃのように逆流して外方に流出していく。この外方に流出していく溶融はんだがスクリューポンプPで吸い込まれる溶融はんだ（矢印a）と干渉し、吸い込まれる溶融はんだを乱す。乱れた状態で吸い込まれた溶融はんだはスクリューポンプPで押し出されたときにも、この乱れが継続しており、噴流ノズルから噴流するときに脈動になると考えられる。【００１１】
本発明者らの実験によると該間隙が0.5ｍｍ以下であれば、上方の溶融はんだは間隙を通って下方に逆流することのないことが分かった。そこで該隙間をなくすようにスクリューポンプの直径とケーシングの直径を正確に加工することは可能である。しかしながら噴流はんだ槽では、はんだ槽内に設置されたものが必ず変形してしまうため、例え間隙を0.5ｍｍに仕上げても、ケーシング内に設置されたスクリューポンプは変芯して一方に偏り、スクリューポンプがケーシングに接触してしまうものである。【００１２】
つまり噴流はんだ槽では、使用時には噴流はんだ槽内のヒーターに通電してはんだを溶けた状態にしてあるが、不使用時にはヒーターへの通電を止めるため溶融していたはんだは冷えて固化する。そしてまた噴流はんだ槽の使用時にはヒーターに通電してはんだを加熱し、溶融させる。このように噴流はんだ槽では、はんだの溶融・固化が繰り返されるが、はんだはヒーターで加熱されると熱膨張し、またヒーターへの通電が止められて冷えると熱収縮するため、噴流はんだ槽内のものは、はんだの熱膨張・収縮を受けて変形する。従って、ケーシングやケーシング内に設置されたスクリューポンプもはんだの熱膨張・収縮の影響を受けて変形し、その結果、スクリューポンプとケーシング間の間隙を精密に仕上げた場合、スクリューポンプが変芯してケーシングに擦れたり、強く押し付けられたりして円滑な回転ができなくなる。その結果、精密仕上げしたスクリューポンプでは、脈動を起こすばかりでなく、スクリューポンプやケーシングを傷付けてしまうことになる。【００１３】
前述従来のスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽(特許文献１〜７）は、ケーシングの下部の溶融はんだの流入孔がケーシングの内径と同一であるため、図５の矢印ｃのように上方から逆流してきた溶融はんだがそのまま下方に流出していき、それがスクリューポンプPに吸い込まれる溶融はんだ（矢印a）を乱すことになる。そこで本発明者らは、スクリューポンプとケーシング間の広い噴流はんだ槽でも、逆流を防止することができれば脈動を起こさなくなることに着目して本発明を完成させた。【００１４】
本発明は、はんだ槽内に設置されたダクトの一端には円筒状のケーシングが形成されており、ダクトの他端には噴流ノズルが形成されていて該ケーシング内にスクリューポンプが配置された噴流はんだ槽において、ケーシングの下部にはスクリューポンプの直径よりも小径の流入孔が穿設されていることを特徴とする噴流はんだ槽である。【００１５】
また別の発明は、はんだ槽内に設置されたダクトの一端には円筒状のケーシングが形成されており、ダクトの他端には噴流ノズルが形成されていて該ケーシング内にスクリューポンプが配置された噴流はんだ槽において、ケーシングの下部にはスクリューポンプの直径よりも小径の流入孔が穿設されており、しかもケーシングの上部は一部がダクト方向に向けた円弧状の流出口となっているとともに、該流出口の両側にはガイド壁が末広がり状に形成されていることを特徴とする噴流はんだ槽である。【００１６】
本発明の噴流はんだ槽は、スクリューポンプとケーシング間が広くても、上方から下方に逆流することがないため、脈流を起こさないものである。さらにスクリューポンプを用いたはんだ槽で安定した流動にするために、ケーシングの流出口に末広がりのガイド壁を設置してある。この末広がりのガイド壁とは、ケーシングの上部を流動方向に開口となった円弧にし、該円弧の両側にガイド壁を末広がり状に取り付けたものである。一般に圧力をかけられた液体がそのまま狭いところを流動すると流速が早くなって乱流となるが、圧力をかけられた液体が広いところに出ると流れが遅くなって乱れない。その結果、ケーシングの流出口に末広がりのガイド壁を設置すると、流れが安定して噴流ノズルから噴流する溶融はんだは脈動が起こらなくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の噴流はんだ槽は、スクリューポンプとケーシング間の間隙を精密に仕上げる必要がないため、安価に製造できるものであり、またスクリューポンプやケーシングがはんだの熱膨張・収縮で多少変形してもスクリューポンプがケーシングに擦れたり押し付けられたりすることがなく、スクリューポンプは安定した回転を行うことができる。また本発明の噴流はんだ槽は、ケーシングの下部に穿設した流入孔の直径をスクリューポンプの直径よりも小さくしたため、スクリューポンプで吸い込んだ溶融はんだがスクリューポンプとケーシング間を逆流したときに、流入孔の内方フランジに妨げられて流入孔から流出しない。つまり本発明の噴流はんだ槽は、スクリューポンプで吸い込まれる溶融はんだが乱されないため、スクリューポンプを出てダクトを流動するときも乱されず、さらに噴流ノズルから噴流するときに脈動とならない。その結果、本発明の噴流はんだ槽は、プリント基板のはんだ付け面に対し常に安定した状態で溶融はんだを接触させることができることから、信頼のあるはんだ付け部が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明噴流はんだ槽の正面断面図
【図２】一部を破断した要部拡大斜視図
【図３】図１のX-X線断面図
【図４】本発明噴流はんだ槽のスクリューポンプにおける溶融はんだの流れを説明する図
【図５】従来の噴流はんだ槽のスクリューポンプにおける溶融はんだの流れを説明する図
【符号の説明】
【００１９】
１    噴流はんだ槽本体
２    ダクト
３    ケーシング
４    噴流ノズル
５    スクリューポンプ
６    流入孔
７    内方フランジ
８    流出口
９    ガイド壁
１３    軸保持体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の噴流はんだ槽を説明する。図１は本発明噴流はんだ槽の正面断面図、図２は一部を破断した要部拡大斜視図、図３は図１のX-X線断面図、図４は本発明噴流はんだ槽のスクリューポンプにおける溶融はんだの流れを説明する図である。【００２１】
本発明の噴流はんだ槽は、本体１が無蓋の箱状となっており、本体内にはダクト２が設置されている。ダクト２の一端にはケーシング３が配置され、他端上部には噴流ノズル４が配置されている。ケーシング３内には、スクリューポンプ５が適当な間隔G、例えばはんだの熱膨張・収縮でスクリューポンプが多少芯ずれを起こしてもスクリューポンプがケーシングに接しない間隔をもって配置されている。【００２２】
ケーシング３の下部には、流入孔６が穿設されている。流入孔６はケーシング３下部の内方フランジ７により形成されたものであり、図４に示すように流入孔６の直径R1はスクリューポンプの直径P1よりも小さくなっている。【００２３】
ケーシング３は、上部を一部切り欠いた円弧状の流出口８となっている。そして流出口８の両側にはガイド壁９、９が末広がり状に形成されており、ガイド壁の先端はダクト２の両壁１０、１０に固定されている。また流出口８と面一の部分はガイド板１１となっており、該ガイド板は下方に傾斜してダクト２の底面１２に固定されている。【００２４】
ケーシング３の上部となるダクト２には、ケーシング３の内径と略同一径のポンプ挿入孔１３が穿設されており、該ポンプ挿入孔の上部には軸保持体１４が設置されている。軸保持体１４には、下端にスクリューポンプ５を固定し、上端にプーリー１５を固定したポンプ軸１６が回動自在に取り付けられている。【００２５】
軸保持体１４は、下板１７、上板１８、四本のパイプ１９・・・、四個のナット、２０・・・、二個の軸受２１、２１およびインレイ板２２から構成されている。下板１７と上板１８とは四本のパイプ１９・・・で連結されている。パイプ１９は軸保持体１４をダクト２上に置いたときに、図１に示すように溶融はんだSの液面よりも充分に上方に突出した長さとなっている。【００２６】
上板１８の上部一側には軸受板２３が立設して固定されており、該軸受板には二個の軸受２１、２１が穴方向を縦方に向けて同芯状態で取り付けられている。下板１７と上板１８の略中央には前述軸受２１、２１と同芯位置にポンプ軸１６よりも僅かに大径となった軸挿入孔２４、２５が穿設されている。そして下板１７の裏面には位置決め部である円盤状のインレイ板２２が固定されている。インレイ板２２と嵌合するダクト２の受部としてはポンプ挿入孔１３を利用する。インレイ板２２はポンプ挿入孔１３よりも極僅か小径であり、インレイ板２２をポンプ挿入孔１３に嵌合したときに、ほとんど隙間のない程度に嵌合できるようになっている。該インレイ板の中心には下板１７の軸挿入孔２４と略同一径の軸挿入孔２６が穿設されており、下板１７の軸挿入孔２４とインレイ板２２の軸挿入孔２６とは同芯となっている。【００２７】
ポンプ軸１６は、インレイ板２２、下板１７、上板１８のそれぞれの軸挿入孔２６、２４、２５に挿入されて二個の軸受２１、２１で回動自在に保持されている。ポンプ軸１６の上端に取り付けられたプーリー１５は、本体１の外部に設置されたモーター２７のプーリー２８とベルト２９で連動している。【００２８】
ダクト２の上部には、前述保持体１４の四本のパイプ１９・・・と同一位置に四本の支柱３０・・・が立設されている。支柱３０の上端には、前述ナット２０が螺合可能な牡ネジ３１が螺設されている。支柱３０は、直径がパイプ１９の穴よりも僅かに小径であり、長さがパイプ１９よりも長くなっていて、支柱３０をパイプ１９の中に挿通させたときに牡ネジ３１が上板１８よりも上方に突出してナット２０が螺合できるようになっている。【００２９】
四本のパイプ１９・・・間には、矩形の酸化防止浮き３２が配置されている。酸化防止浮きとは、縦方向の長さが相対向する二本のパイプ１９、１９間よりも僅かに小さく、横方向の長さが相対向する二本のパイプ１９、１９間以上の長さとなっており、略中央にポンプ軸１６よりも僅かに大径の穴３３が穿設されたものである。酸化防止浮き３２は周囲に空洞の浮きが形成されており、軸保持体１４をダクトに設置したときに、溶融はんだの液面に浮いた状態となる。そしてポンプ軸１６が回転したときに、その周囲に酸化物が発生するのを防ぐものである。【００３０】
次に上記構造を有する噴流はんだ槽での噴流状態について説明する。モーター２７を駆動させるとモーター２７のプーリー２８とベルト２９で連動しているプーリー１５が回動してポンプ軸１６を回転させる。ポンプ軸１６の回転でスクリューポンプ５が回転すると、ダクト２の下部にある溶融はんだSは流入孔６からケーシング３内に流入する。ケーシング３内に流入した溶融はんだは、ダクト２に取り付けられた噴流ノズル４方向に流動するが、このときダクト２内には溶融はんだが存在しているため、押し戻されようとしてケーシング３とスクリューポンプ５の間隙G内に流入する。しかしながら図４に示すようにケーシング３の下部にはスクリューポンプ５の直径P1よりも小径R1の流入孔６が穿設されているため、間隙Gを通った溶融はんだは下方に抜ける出られない。その結果、ダクト下部にある溶融はんだは乱されることなくケーシング３内に流入することができ、その影響はケーシング３の流出口９から出る溶融はんだに及ばさない。従って、乱れのない溶融はんだはダクトを通って噴流ノズルから噴流するときに脈動とならずに常に安定した高さに噴流となる。【００３１】
実施例１として、スクリューポンプの直径が86ｍｍ、ケーシングの内径が94ｍｍ、流入口の径が60ｍｍであり、流出口には末広がりでなくダクトの壁面に対して直角となるガイド壁を設置した噴流はんだ槽でSn-3Ag-0.75Cu（比重：7.4）の鉛フリーはんだを噴流させ、二次噴流ノズルの液面の上下動をレーザー測定器で精密に測定したところ、液面の上下動は0.2ｍｍであった。また実施例２としてガイド壁以外は実施例１と同一であり、ガイド壁を末広がりにした噴流はんだ槽で二次噴流ノズルの液面をレーザー測定器で測定したところ、液面の上下動は0.1ｍｍ以内であった。一方、比較例として実施例と同一のスクリューポンプ、ケーシング、鉛フリーはんだを用い、流入孔がケーシングの内径と同一の94ｍｍの噴流はんだ槽で二次噴流ノズルの液面の上下動をレーザー測定器で測定したところ、比較例では液面の上下動が0.7ｍｍであり、明らかな脈動となっていた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の噴流はんだ槽は、静かな波を噴流させる二次噴流ノズルばかりでなく、荒れた波を噴流させる一次噴流ノズルにも採用できることはいうまでもない。特に比重の大きなPb-Snはんだでは脈動が起こらなかった噴流はんだ槽でも、比重の小さなSn主成分の鉛フリーはんだでは脈動が発生しやすいものであるが、本発明の噴流はんだ槽では該鉛フリーはんだを用いても脈動を起こさない。
【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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【国際調査報告】
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