(57)【要約】【課題】はんだ付け不良を低減できる局所噴流はんだ付け装置を提供すること。【解決手段】溶融はんだＳを収容するはんだ槽１１０と、ノズル１２０と、溶融はんだＳをノズル１２０へ圧送する非容積式のポンプ１３０とを備え、ノズル１２０から噴流する溶融はんだＳに、プリント基板１０のはんだ付け部１１を接触させてはんだ付けを行う局所噴流はんだ付け装置１００であって、ノズル１２０は、プリント基板１０のはんだ付け部１１ａ〜１１ｅに対応して複数設けられ、複数のノズル１２０ａ〜１２０ｅは、開口面積に応じてノズル１２０ａ，１２０ｂとノズル１２０ｃ〜１２０ｅの２つのグループに分けられ、各グループごとに１つのポンプ１３０ａ，１３０ｂが配置されるとともに、はんだ付け時において、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅから噴流する溶融はんだＳａ〜Ｓｅの液面高さが略等しくなるように、各ポンプ１３０ａ，１３０ｂを選定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融はんだを収容するはんだ槽と、
前記はんだ槽に設置され、前記溶融はんだを噴流するためのノズルと、
前記はんだ槽に設置され、前記溶融はんだを前記ノズルへ圧送する非容積式のポンプとを備え、
前記ノズルから噴流する溶融はんだに、ワークのはんだ付け部を接触させてはんだ付けを行う局所噴流はんだ付け装置であって、
前記ノズルは、前記ワークのはんだ付け部に対応して複数設けられ、
複数の前記ノズルは、開口面積或いは口径に応じて複数のグループに分けられ、各グループごとに少なくとも１つの前記ポンプが配置され、
はんだ付け時において、複数の前記ノズルから噴流する前記溶融はんだの液面高さが略等しいことを特徴とする局所噴流はんだ付け装置。
【請求項２】
複数の前記ノズルは、ノズル高さが略等しいことを特徴とする請求項１に記載の局所噴流はんだ付け装置。
【請求項３】
前記ポンプの動作状態を制御する制御手段と、
前記ポンプの動作状態に応じて変化する物理量を検出する検出手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段からの信号に基づいて、複数の前記ノズルから噴流する前記溶融はんだの液面高さが略等しくなるように各ポンプを制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の局所噴流はんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから噴流する溶融はんだに、ワークのはんだ付け部を接触させてはんだ付けを行う局所噴流はんだ付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融はんだを収容するはんだ槽と、はんだ槽に設置され、溶融はんだを噴流するためのノズルと、はんだ槽に設置され、溶融はんだをノズルへ圧送するポンプとを備え、ノズルから噴流する溶融はんだに、ワークのはんだ付け部を接触させてはんだ付けを行う局所噴流はんだ付け装置が知られている。
【０００３】
このような局所噴流はんだ付け装置として、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１においては、ポンプとして非容積式である羽根式ポンプを適用し、羽根の回転数を制御することで、はんだ付け前におけるノズルから噴流する溶融はんだの液面高さをはんだ付け時よりも高くし、噴流する溶融はんだ表面の酸化物を除去するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１０６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば図３（ａ）に示すように複数のはんだ付け部１１（１１ｆ、１１ｇ）を備えるワーク１０に対してはんだ付けを行う場合、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、各はんだ付け部１１（１１ｆ、１１ｇ）に対応して設けられた複数のノズル１２０（１２０ｆ、１２０ｇ）に、それぞれ溶融はんだＳを供給する必要がある。
【０００５】
しかしながら、ポンプとして特許文献１に示すような非容積式のポンプ１３０を適用する場合、複数のノズル１２０（１２０ｆ、１２０ｇ）のうち、図３（ｃ）に示すように、少なくとも１つのノズル１２０ｆ（１２０ｇ）から噴流する溶融はんだＳｆ（Ｓｇ）の液面高さが他のノズル１２０ｇ（１２０ｆ）から噴流する溶融はんだＳｇ（Ｓｆ）の液面高さと異なることがある。このように、ノズル１２０（１２０ｆ、１２０ｇ）によって溶融はんだＳの噴流高さにばらつきが生じると、ワーク１０のはんだ付け部１１への溶融はんだＳ（Ｓｆ，Ｓｇ）の接触状態がはんだ付け部１１ｆ，１１ｇによって異なることとなり、はんだ付け不良が生じる恐れがある。
【０００６】
尚、図３は、非容積式のポンプを用いた従来の局所噴流はんだ付け装置の概略構成を説明するための図であり、（ａ）はワークのはんだ付け部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する位置における局所噴流はんだ付け装置の断面図、（ｃ）はノズルの拡大断面図である。尚、図３（ｂ）において、符号１１１は溶融はんだＳをノズル１２０まで圧送するためのダクト、符号１１２はダクト１１１に設けられた溶融はんだＳの吸込口、符号１１３は、ダクト１１１の上部に載置されたノズル１２０を固定するための固定部材、符号１３１〜１３４はポンプ１３０の構成要素であり、プロペラ１３１、シャフト１３２、ベルト１３３、モータ１３４である。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、はんだ付け不良を低減できる局所噴流はんだ付け装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ノズル高さが略等しく、開口面積の異なる複数のノズルに対して、非容積式のポンプを１つ用いて溶融はんだを供給したところ、開口面積の小さなノズルの方が、開口面積の大きなノズルよりも噴流する溶融はんだの液面高さが低くなることが、本発明者によって確認された。これは、開口面積の小さなノズルの方が開口面積の大きなノズルよりも溶融はんだに対する内部抵抗（すなわちノズル内の摩擦損失（圧力損失））が大きいためであると考えられる。尚、ノズル内の摩擦損失は、流量とノズル高さ（長さ）に比例し、ノズルの開口面積（口径）に反比例する関係にある（ウィリアムス・ヘーズンの公式）。
【０００９】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、溶融はんだを収容するはんだ槽と、はんだ槽に設置され、溶融はんだを噴流するためのノズルと、はんだ槽に設置され、溶融はんだをノズルへ圧送する非容積式のポンプとを備え、ノズルから噴流する溶融はんだに、ワークのはんだ付け部を接触させてはんだ付けを行う局所噴流はんだ付け装置であって、ノズルは、ワークのはんだ付け部に対応して複数設けられ、複数のノズルは、開口面積或いは口径に応じて複数のグループに分けられ、各グループごとに少なくとも１つのポンプが配置され、はんだ付け時において、複数のノズルから噴流する溶融はんだの液面高さが略等しいことを特徴とする。
【００１０】
このように本発明によると、複数のノズルを開口面積或いは口径の略等しい（近しい）ものごとにグループ化して、各グループごとに少なくとも１つのポンプを配置する構成としている。すなわち、同一のグループ内における噴流はんだの液面高さを略等しくしている。そして、各グループにおけるポンプの能力（流量）でバランスをとり、はんだ付け時において、複数のノズルから噴流する溶融はんだの液面高さを略等しくしている。従って、はんだ付け不良を低減することができる。
【００１１】
尚、ノズル内の内部抵抗（摩擦損失）は、上記したようにノズル高さ（長さ）に比例する。従って、請求項２に記載のように、複数のノズルは、ノズル高さが略等しいことが好ましい。
【００１２】
請求項３に記載のように、ポンプの動作状態を制御する制御手段と、ポンプの動作状態に応じて変化する物理量を検出する検出手段とをさらに備え、制御手段は、検出手段からの信号に基づいて、複数のノズルから噴流する溶融はんだの液面高さが略等しくなるように各ポンプを制御する構成を採用しても良い。この場合、制御手段を備えない構成と比べて、液面高さのばらつきをより小さくすることができる。尚、ポンプの動作状態に応じて変化する物理量としては、ノズルから噴流する溶融はんだの液面高さに限定されるものではない。例えば、溶融はんだの流速，流量、ポンプを構成するモータの回転数等がある。従って、検出手段としては、これらの物理量を検出するセンサであれば採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置の概略構成を説明するための図であり、（ａ）はプリント基板のはんだ付け部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に対応する位置における局所噴流はんだ付け装置の断面図、（ｃ）はノズルの拡大断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置は、例えば図１（ａ）に示すように、ワークとしてのプリント基板１０に対し、プリント基板基板１０のスルーホール（図示略）に端子挿入型電子部品（図示略）の端子が挿通された状態で、スルーホールから露出する端子と基板表面のスルーホール周囲に設けられたランドを少なくとも含むはんだ付け部１１に、溶融はんだを噴流させてはんだ付けを行う装置である。
【００１５】
ここで、プリント基板１０は、図１（ａ）に示すように、それぞれが独立した複数（本例では５つ）のはんだ付け部１１ａ〜１１ｅを有しており、各はんだ付け部１１ａ〜１１ｅは、はんだ付け面積に応じて２つのグループＧ１，Ｇ２に分類されている。各グループＧ１，Ｇ２は、面積の略等しい（類似する）はんだ付け部１１をまとめたものであり、グループＧ１を構成するはんだ付け部１１ａ，１１ｂは、グループＧ２を構成するはんだ付け部１１ｃ〜１１ｅよりも、はんだ付け面積が大きい構成となっている。
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、局所噴流はんだ付け装置１００は、溶融はんだＳを収容するはんだ槽１１０と、はんだ槽１１０に設置され、溶融はんだＳを噴流するためのノズル１２０と、はんだ槽１１０に設置され、溶融はんだＳをノズル１２０へ圧送する非容積式のポンプ１３０とを備えている。
【００１７】
はんだ槽１１０は、耐熱性を有し、溶融はんだＳが付着しない材料（例えばステンレス）から構成されている。はんだ槽１１０には、溶融はんだＳをノズル１２０まで圧送できるようにダクト１１１が配置されている。ダクト１１１は、耐熱性を有し、溶融はんだＳが付着しない材料（例えばステンレス）から構成されている。ダクト１１１は、その内部にポンプ１３０の少なくとも一部が配置されており、ポンプ１３０の動作状態において、ダクト１１１外のはんだ槽１１０の部位から溶融はんだＳを吸い込めるように、吸込口１１２が設けられている。尚、はんだ槽１１０には、溶融はんだＳの溶融状態を少なくとも保持するために、ダクト１１１と干渉しない部位にヒータ（図示略）が配置されている。
【００１８】
本実施形態においては、ダクト１１１として、上記したはんだ付け部１１のグループＧ１，Ｇ２に対応する２つのダクト１１１ａ，１１１ｂがはんだ槽１1０内に配置されている。また、ダクト１１１（１１１ａ，１１１ｂ）の上部には、ノズル１２０を固定するための固定部材１１３が載置され、固定されている。固定部材１１３は、耐熱性を有し、溶融はんだＳが付着しない材料（例えばステンレス）から構成されている。本実施形態においては、各ノズル先端の平坦度を向上及び取付けを簡素化するため、固定部材１１３を２つのダクト１１１ａ，１１１ｂで共通としているが、別個に設けた構成を採用することもできる。
【００１９】
固定部材１１３には、プリント基板１０のはんだ付け部１１（１１ａ〜１１ｅ）に対応して筒状のノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）が固定されている。ノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）は固定部材１1３を貫通しており、ポンプ１３０の動作状態において、吸込口１１２からダクト１１１（１１１ａ，１１１ｂ）内に流入された溶融はんだＳは、ダクト１１１（１１１ａ，１１１ｂ）を圧送されて、ノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）から噴流されるように構成されている。ノズル１２０は、耐熱性を有し、溶融はんだＳが付着しない材料（例えばステンレス）から構成されており、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅは、固定部材１１３からの高さが略等しく、その開口面積が、対応するはんだ付け部１１ａ〜１１ｅのはんだ付け面積と略等しく設定されている。尚、図１（ｂ），（ｃ）は断面図であるため、５つのノズル１２０ａ〜１２０ｅのうち、ノズル１２０ａ，１２０ｃ，１２０ｄのみを図示している。
【００２０】
ポンプ１３０は、例えば、遠心ポンプ等の非容積式の（送る量が一定でなく、圧力で変化する）ポンプを採用することができる。言い換えれば、ケーシング内で羽根（プロペラ）を回転させることにより、溶融はんだＳにエネルギを与えて送り出すポンプを採用することができる。本実施形態においては、ダクト１１１がケーシングの役割を果たしている。
【００２１】
また、本実施形態においては、ダクト１１１ａ，１１１ｂに対して、１つのポンプ１３０ａ，１３０ｂがそれぞれ配置されている。そして、各ポンプ１３０ａ，１３０ｂは、通常の動作状態において、各グループＧ１，Ｇ２に対応するダクト１１１ａ，１１１ｂで、噴流する溶融はんだＳの液面高さが略等しくなるように、能力（流量）に基づいて選定されている。尚、図１（ｂ）において、符号１３１ａ，ｂはプロペラ、符号１３２ａ，ｂはシャフト、符号１３３ａ，ｂはベルト、符号１３４ａ，ｂはモータを示しており、それぞれがポンプ１３０（１３０ａ，１３０ｂ）を構成する要素である。
【００２２】
このように本実施形態においては、はんだ付け部１１（１１ａ〜１１ｅ）に対応するノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）を、開口面積に応じて２つに分類し、ダクト１１１ａ，１１１ｂにそれぞれ接続している。言い換えれば、ノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）を、溶融はんだＳの流動に対するノズル内の内部抵抗（摩擦損失）に応じて分類している。従って、ダクト１１１ａに接続されたノズル１２０ａ，１２０ｂにおいて、噴流する溶融はんだＳａ，Ｓｂの液面高さを略等しくすることができる。また、ダクト１１１ｂに接続されたノズル１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅにおいて、噴流する溶融はんだＳｃ，Ｓｄ，Ｓｅの液面高さを略等しくすることができる。そして、各ダクト１１１ａ，１１１ｂで噴流する溶融はんだＳの液面高さが略等しくなるようにポンプ１３０ａ，１３０ｂが選定されている。従って、図１（ｃ）に示すように、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅから噴流する溶融はんだＳａ〜Ｓｅの液面高さを略等しくすることができる。すなわち、はんだ付け不良を低減することができる。尚、図１（ｃ）は断面図であるため、それぞれのノズル１２０ａ〜１２０ｅから噴流する溶融はんだＳａ〜Ｓｅのうち、溶融はんだＳａ、Ｓｃ，Ｓｄのみを図示している。
【００２３】
また、本実施形態においては、固定部材１３０からの各ノズル１２０ａ〜１２０ｅの高さ（長さ）を略等しくしている。ノズル内の内部抵抗（摩擦損失）は、上記したように流量とノズル高さ（長さ）に比例し、ノズルの開口面積（口径）に反比例する関係にある。従って、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅの高さ（長さ）を略等しくすることで、ダクト１１１ａに接続されたノズル１２０ａ，１２０ｂにおいて、噴流する溶融はんだＳａ，Ｓｂの液面高さをより等しくすることができる。また、ダクト１１１ｂに接続されたノズル１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅにおいて、噴流する溶融はんだＳｃ，Ｓｄ，Ｓｅの液面高さをより等しくすることができる。すなわち、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅから噴流する溶融はんだＳａ〜Ｓｅの液面高さをより等しくすることができる。
【００２４】
尚、各ノズル１２０から噴流する溶融はんだＳの液面高さを略等しくするために、ポンプ１３０として容積式であるピストンポンプ（往復動ポンプ）を採用することが考えられる。ピストンポンプの場合、１つのポンプでも構成が可能であるが、溶融はんだＳをダクト１１１内に吸い込む際に、ピストンを引き戻す必要があるため、溶融はんだＳの液面がノズル１２０の上端よりも低くなり、酸化物がノズル内壁に付着する。従って、ピストンを押し出して溶融はんだＳを噴流させる際に、酸化物が溶融はんだＳとともに押し出され、はんだ付け部１１に付着してブリッジ等の不具合を生じる恐れがある。しかしながら、本実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置１００によれば、上記問題を解消しつつ、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅから噴流する溶融はんだＳａ〜Ｓｅの液面高さを略等しくすることが可能である。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置１００の概略構成を示す図である。尚、図２に示す断面部分は図１（ｂ）に対応している。
【００２６】
第２の実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置１００は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置１００は、第１の実施形態に示した局所噴流はんだ付け装置１００に対し、ポンプ１３０（１３０ａ，１３０ｂ）の動作状態を制御する制御手段としてのコントローラ１４０と、ポンプ１３０（１３０ａ，１３０ｂ）の動作状態に応じて変化する物理量を検出する検出手段としての液面レベルセンサ１５０とをさらに備えている。
【００２８】
本実施形態に係るコントローラ１４０は、液面レベルセンサ１５０からの検出信号に基づいて、各ノズル１２０ａ〜１２０ｅから噴流する溶融はんだＳａ〜Ｓｅの液面高さが略等しくなるように、各ポンプ１３０ａ，１３０ｂを構成するモータ１３４ａ，１３４ｂ（例えばインバータモータ、ＡＣサーボモータ）の回転数を制御する。
【００２９】
また、本実施形態においては、液面レベルセンサ１５０として、非接触式の距離センサを採用している。それぞれのダクト１１１ａ，１１１ｂにおいては、ノズル１２０から噴流する溶融はんだＳの液面高さが略等しいので、ダクト１１１ａ，１１１ｂに接続されたノズル１２０のうち、それぞれ１つのノズル１２０から噴流する溶融はんだＳの液面高さを検出するように、液面レベルセンサ１５０ａ，１５０ｂが配置されている。尚、図２においては、ノズル１２０ａ，１２０ｄの上方に、それぞれ液面レベルセンサ１５０ａ，１５０ｂが配置された図を示したが、その配置は上記例に限定されるものではない。また、可動式にして、所定時間ごとにノズル１２０ａ，１２０ｄから噴流する溶融はんだＳａ，Ｓｄの液面高さを検出するようにしても良い。
【００３０】
このように、本実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置１００によると、第１の実施形態に示したように制御手段を備えない構成と比べて、ノズル１２０から噴流する溶融はんだＳの液面高さのばらつきをより小さくすることができる。また、コントローラ１４０によって、各ポンプ１３０ａ，１３０ｂの回転数、すなわちノズル内の内部抵抗（摩擦損失）に影響を及ぼす流量を制御するので、これによってもノズル１２０から噴流する溶融はんだＳの液面高さのばらつきをより小さくすることが可能である。
【００３１】
尚、ポンプ１３０（１３０ａ，１３０ｂ）の動作状態に応じて変化する物理量としては、ノズル１２０から噴流する溶融はんだＳの液面高さに限定されるものではない。例えば、ダクト１１１ａ，１１１ｂ内における溶融はんだＳの流速，流量、ポンプ１３０ａ，１３０ｂを構成するモータ１３４ａ，１３４ｂの回転数等がある。従って、検出手段としては、これらの物理量を検出するセンサであれば採用することができる。
【００３２】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施することができる。
【００３３】
本実施形態においては、開口面積に応じて、複数のノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）を、ノズル１２０ａ，１２０ｂとノズル１２０ｃ〜１２０ｅの２つのグループに分類する例を示した。しかしながら、開口面積でなく、ノズル１２０の口径に応じて分類しても良い。また、分類されるグループ数は２つに限定されるものではない。２つ以上であれば良い。さらには、１つのグループが１つのノズル１２０のみを含むものであっても良い。
【００３４】
本実施形態においては、１つのダクト１１１（１１１ａ，１１１ｂ）に対して、１つのポンプ１３０（１３０ａ，１３０ｂ）をそれぞれ配置する例を示した。しかしながら、液面レベルを略等しくするために、例えば１つのポンプ１３０では能力が不足する場合には、１つのダクト１１１に対し、複数のポンプ１３０を配置した構成を採用することもできる。
【００３５】
本実施形態においては、噴流はんだ付けされるワークとして、プリント基板１０を適用する例を示した。しかしながら、プリント基板１０に限定されるものではない。
【００３６】
本実施形態においては、はんだ槽内にダクト１１１（１１１ａ，１１１ｂ）が配置され、ダクト１１１（１１１ａ，１１１ｂ）の上部に載置された固定部材１１３に各ノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）が固定される例を示した。しかしながら、非容積式のポンプ１３０を動作させることによって、はんだ槽１１０内の溶融はんだＳを、各ノズル１２０（１２０ａ〜１２０ｅ）に圧送できる構成であれば、本実施形態に示した構成例に限定されるものではない。
【００３７】
尚、本実施形態では示さなかったが、ノズル１２０から噴流する溶融はんだＳ以外のはんだ槽１１０内の溶融はんだＳの酸化を抑制するため、はんだ槽１１０のから処置の距離をおいてカバーを設け、そのカバー内に窒素、或いはアルゴン等の不活性ガスを充満させる構成を採用することもできる。カバーには、ノズル１２０の部分とノズル１２０から噴流した溶融はんだＳがはんだ槽１１０内に戻るように、所定の範囲に切り欠きが設けられることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置の概略構成を説明するための図であり、（ａ）はプリント基板のはんだ付け部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に対応する位置における局所噴流はんだ付け装置の断面図、（ｃ）はノズルの拡大断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る局所噴流はんだ付け装置の概略構成を示す図である。
【図３】非容積式のポンプを用いた従来の局所噴流はんだ付け装置の概略構成を説明するための図であり、（ａ）はワークのはんだ付け部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する位置における局所噴流はんだ付け装置の断面図、（ｃ）はノズルの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・プリント基板（ワーク）
１１，１１ａ〜１１ｅ・・・はんだ付け部
１００・・・局所噴流はんだ付け装置
１１０・・・はんだ槽
１１１，１１１ａ，１１１ｂ・・・ダクト
１２０，１２０ａ〜１２０ｅ・・・ノズル
１３０，１３０ａ，１３０ｂ・・・ポンプ
１３４ａ，１３４ｂ・・・モータ
１４０・・・コントローラ（制御手段）
１５０，１５０ａ，１５０ｂ・・・液面レベルセンサ（検出手段）
Ｓ・・・溶融はんだ
【図１】
2007142046.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007142046.tif 000005