(57)【要約】      （修正有）【課題】半田の中に可動部がなく極めて信頼性の高い噴流式半田付け装置を提供する。【解決手段】半田貯留時に液面と接する空間の圧力を制御可能な貯留槽１８と、上端部が大気に開放された回収槽１９と、上端部が貯留槽１８と連通し、下端部が回収槽１９と連通した半田戻り管２９と、回収槽１９内に立てられて上端部が開口し、下端部が前記半田戻り管２９の上端部よりも低い位置にあって且つ回収槽１９を貫いて貯留槽１８と連通した半田送り管２６とを備えることを特徴とし、必要に応じて貯留槽１８に流体圧機器等を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力媒体を供給するための供給口が設けられ、密閉された貯留槽と、
上端部が大気に開放された回収槽と、
上端部が前記貯留槽と連通し、下端部が回収槽と連通した半田戻り管と、
回収槽内に立てられて上端部が前記半田戻り管の上端部よりも高い位置にあって開口し、下端部が前記半田戻り管の上端部よりも低い位置にあって且つ回収槽を貫いて貯留槽と連通した半田送り管とを備えることを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置の貯留槽、半田戻り管、半田送り管及び回収槽に溶融半田を充填し、供給口より圧力媒体を供給することにより貯留槽の内圧を上げ、半田送り管より溶融半田を吐出させ、吐出した溶融半田に被半田付け体の半田接合部を漬けることを特徴とする半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流式の半田付け装置に関し、特に電子機器に用いられるトランス、チョークコイル等のコイル部分の半田付け、または電子部品を実装した後のプリント基板の半田付けに際して、半田槽の溶融半田を酸化物などが混入しない溢流形態に保つことのできる半田付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半田付け装置には噴流式と汲み上げ式とがある。噴流式としては、特許文献１の特開昭５９−１４７７７２号公報に記載されているものが知られており、図１０に示す。
図１０において、圧力室３の上部のエア配管７より圧縮エアを供給すると、圧力室３内の溶融半田１０の液位が下方向に押し下げられる。この時、戻り配管８に備えた逆止め弁９は圧力室３の圧力により閉じるために、圧力室３内の溶融半田１０が半田送り管５内を通って上端部のノズル６から送り出される。このノズル６より送り出される溶融半田にて被半田付け体の半田付けをする。そして、被半田付け体の半田付けが終了すると圧力室３内への圧縮エアの供給を停止し、エア配管７の途中に設けた図示せぬ４方弁を閉じる。これにより、圧力室３内の圧力が低下し、戻り配管８に備えた逆止め弁９が開き、ノズル６から送り出された溶融半田１０が、戻り配管８により逆止め弁９を介して圧力室３内に戻る。
【０００３】
また、噴流式半田付け装置において、溶融半田１０の液位を押し下げる手段として、エア配管７に代えてシリンダを取り付け、シリンダ内にピストン又はファンを配して圧縮エアを介在させることなくピストン又はファンにて直接溶融半田１０を送り込む構成も知られている（特許文献３）。
同じく噴流式であって、図１１に示すように半田槽を２つの貯蔵槽１，１’と送り槽２とに分け、送り槽２を一つの貯蔵槽１の中に収容するとともに、送り槽２の側面に貯蔵槽１に通じる半田供給孔１３を設けることにより、逆止め弁を無くしたものも提案されている（特許文献４）。この装置においては、矢印のように送り槽２に高圧ガスが注入することによって半田が送り管３を介してノズル４に送られ、ノズル４より噴流する。そして、貯蔵槽１’内の液面がある高さを超えると半田が戻り管５を介して貯蔵槽１に戻される。そして、貯蔵槽１から半田供給孔１３を介して送り槽２に半田が供給される。
一方、汲み上げ式の半田付け装置については、特許文献２の特開平１１−５１５５号公報に記載されているものが知られており、図１２に示す。
図１２において、汲み上げ式の半田付け装置１１は、半田露出口１２を備えた半田汲み上げ口１３を昇降動作することにより、半田槽１４内の溶融半田１５ａを汲み上げて半田付けするものである。まず、半田汲み上げ口１３を半田槽１４の中に沈めて溶融半田１５ａを汲み入れる(図示せず)。 次に、半田汲み上げ口１３を半田槽１４内より取り上げると、半田汲み上げ口１３の上面の開口より下方に位置している半田露出口１２の上面の開口面より、汲み上げた溶融半田１５ｂが矢印のように流出するものとなる。この流出する溶融半田１５ｂにて半田付けをするものである。そして、 本従来例のものは、半田汲み上げ口１３内にフロート１６を挿入し振動させることにより、半田露出口１２の開口面の溶融半田１５ｂに振動を与えるものとなる。この結果、半田付け後の被半田付け体の引き離し時に、いわゆる糸引きが無くなり、半田切れを適切にしたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１４７７７２号公報(図１参照)
【特許文献２】特開平１１−５１５５号公報(図２、図３参照)
【特許文献３】特開平８−２６７２２７号公報
【特許文献４】実願昭４９−１０９４９２号（実開昭５１−３６５２５号）のマイクロフィルム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の半田付け装置においては、逆止め弁９が溶融半田１０の中に設けられていることから、耐熱的に優れ且つ高寿命であることという条件を充足する必要上、逆止め弁９はステンレス材、チタン材、セラミック材等の非弾性材料からなっている。従って、摩耗によりあるいはスラッジなどの異物の付着により弁体と弁座との密着が不十分となり、漏れを生じることがある。仮に、漏れが発生すると圧力室３内の圧力が変化し、ノズル６より噴き出す溶融半田１０の高さが不安定となり、品質が低下する。また、特許文献３に記載の半田付け装置においても、ピストンを用いる場合は同様の理由からピストンとシリンダとの間で漏れを生じることがあるし、ファンを用いる場合はファンの脈動によって溶融半田１０の噴き出し高さが変動する。更にいずれの場合も溶融半田１０の中に弁、ピストン、ファン等の可動部が浸かっているので、故障しやすい。
【０００６】
また、特許文献４に記載の半田付け装置においては、高圧ガスが半田供給孔１３及びガス抜き孔９を通して漏出する。従って、高圧ガスとして空気を用いれば、半田付け作業中に高圧空気と大気中の空気との両方で貯蔵槽１の液面を常時酸化し続けることになるし、高圧ガスとして窒素、不活性ガスなどの非酸化性ガスを用いれば、高価なガスを浪費する。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の汲み上げ式の半田付け装置においては、被半田付け体を半田付けする毎に溶融半田１５ａを汲み上げるための出し入れを繰り返す必要があることから基本的に、被半田付け体を連続的に半田付けすることができない。このために、大量生産に適していない。しかも、僅かな落差にて半田露出口１２より送り出すものであり、溶融半田１５ｂの十分な吐出量が得られないこと、吐出量の制御ができないこと、吐出時間の制御ができないこと、などの多くの課題がある。
それ故、本発明の第一の課題は、半田の中に可動部がなく極めて信頼性の高い噴流式半田付け装置を提供することにある。第二の課題は、ガスを浪費しない半田付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その課題を解決するために、この発明の半田付け装置は、
圧力媒体を供給するための供給口が設けられ、密閉された貯留槽と、
上端部が大気に開放された回収槽と、
上端部が前記貯留槽と連通し、下端部が回収槽と連通した半田戻り管（以下、「戻り管」という。）と、
回収槽内に立てられて上端部が前記半田戻り管の上端部よりも高い位置にあって開口し、下端部が前記半田戻り管の上端部よりも低い位置にあって且つ回収槽を貫いて貯留槽と連通した半田送り管（以下、「送り管」という。）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、貯留槽、戻り管、送り管及び回収槽に溶融半田を充填した状態で貯留槽の内圧を上げると、貯留槽内の半田の一部が送り管に、戻り管内の半田の一部が回収槽に移動する。そして、戻り管内の液面は、それより上位にある回収槽内における半田柱Ｂの圧力と大気圧との和が貯留槽内圧と均衡するところまで低下し、回収槽内の液面は上昇する。一方、送り管は上端部が開口しているから、送り管内の液面が開口面に達すると溢れ出す。従って、貯留槽内の液面より上位にある送り管内における半田柱Ａの圧力と大気圧との和よりも貯留槽内圧を高く維持している限り、この溢れ出し状態が継続する。よって、この溢流状態の溶融半田にて半田付けをすることができる。そして、半田付けが終了すると、前記貯留槽内を大気圧に戻すだけで、前記回収槽内の溶融半田が前記戻り管より前記貯留槽内に戻る。充填された半田をできるだけ無駄なく消費するためには、戻り管の下端部は貯留槽の最下位で回収槽と連通し、送り管の下端部は回収槽の最下位で貯留槽と連通しているのが良い。
尚、貯留槽の平面積は、半田が送り管の開口面に達して溢流状態を継続するために、送り管のそれよりも十分に大きいことが必要である。また、回収槽の平面積は、貯留槽内の半田が速く溢れても槽外に流出しない程度に大きいことが必要である。貯留槽内の圧力媒体は、半田の酸化防止のために非酸化性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、二酸化炭素ガス）が好ましく用いられるが、空気であっても良い。
【００１０】
前記送り管は、複数本であってもよい。サイズが大きい場合、または半田付けの箇所が多い場合など多様な量産ニーズに対応できるからである。
また、前記貯留槽が複数個であって、各貯留槽内に戻り管が立てられ、各戻り管が単一の回収槽と連通していてもよい。前記複数個の貯留槽を同時運転、または単独運転の切り替え可能とすることにより、本装置が１台にて、量産数の多い時と量産数が少ない時への対応、または多種多様なサイズの被半田付け体が混在する場合の対応が可能となるからである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、この発明の半田付け装置は、圧力差による物理的な原理を利用して成立させるものであって機械的に動作する可動部が半田の中に浸かっていないために圧力漏れ、耐久劣化、部品の故障などがほとんど無く、極めて信頼性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
−実施形態１−
図１は本発明の第一の実施形態に係る半田付け装置の一部破断斜視図、図２は同装置の要部断面図、図３は気体を圧入した時の溶融半田の液位を示す図、図４は更に圧入した時の図である。
図１および図２に示すように、半田付け装置１７は、密閉型の貯留槽１８と大気開放型の回収槽１９からなる。貯留槽１８は上蓋２２をボルト２３にて気密に閉じたもので、上蓋２２には加圧手段(図示せず)より圧力媒体としての気体を圧入するために供給管２４を備えている。この気体は非酸化性ガスである。そして、貯留槽１８の下部側面には、貯留槽１８内の溶融半田２５を回収槽１９内に移動させるための送り管２６の下端部が気密に接合されている。送り管２６は、回収槽１９の下端部側面を貫いて回収槽１９内で垂直方向に立ち上げられて、上端部が常に回収槽１９内の溶融半田２７の液面２８より上に位置するように十分な高さを有している。貯留槽１８の上部側面であって送り管２６の上端部より低く下端部より高い位置には、回収槽１９内の溶融半田２７を貯留槽１８内に移動させるための戻り管２９の上端部が気密に接合されている。戻り管２９の下端部は、回収槽１９の下部側面に気密に接合されている。送り管２６の上端部には送り管２６よりも径大で上方に開口した吐出口３１が取り付けられている。また、貯留槽１８と回収槽１９の加熱源として、下部にヒータ３４を組み込んでいる。
【００１３】
半田付け装置１７を使用する時は、ヒータ３４をＯＮにして半田を溶融状態にし、貯留槽１８内に気体を圧入する。すると、図２で示した溶融半田２５の液位は、図３に示すように押し下げられる。一方、回収槽１９内は、図２に示した溶融半田２７の液位が押し上がる。ここで、吐出口３１内の液位と貯留槽１８内の液位との高低差 (落差)に相当する半田柱をＡとし、回収槽１９内の液位と戻り管２９内の液位との高低差 (落差)に相当する半田柱をＢとする。そして、貯留槽１８内圧が瞬間的には一定であると考えると、貯留槽１８内の液位に着目するとき貯留槽内圧Ｐ＝大気圧Ｐ0＋Ａ、戻り管２９内の液位に着目するときＰ＝Ｐ0＋Ｂで均衡し、液面は上下動しない。更に気体を圧入し続けて貯留槽１８の内圧を増すと、吐出口３１の溶融半田が溢れ出す。
【００１４】
そして、吐出口３１より溢れ出した溶融半田の中に被半田付け体３２の半田接合部３３を浸漬して半田付けをする。半田付け終了後は、気体の圧入を停止して貯留槽１８内の圧力を大気圧に戻す。すると、回収槽１９内の液位と、貯留槽１８内の液位との圧力差 (落差) により、回収槽１９内の溶融半田２７が戻り管２９より貯留槽１８内に戻る。
尚、半田付け終了後、貯留槽１８内を陰圧(負圧)にして、回収槽１９内の溶融半田２７を戻り管２９より貯留槽１８内に戻してもよい。これにより短時間で半田を貯留槽１８に戻すことができるし、消費により半田量が減っても所定量の半田を貯留槽１８に戻して半田付けを続けることができる。さらに、貯留槽１８に形成する供給管２４の位置は、前述のような貯留槽１８の上蓋２２とは限らず、例えば、図示はしないが、上蓋２２近傍の位置で、貯留槽１８の側壁に形成するという構成が考えられる。
【００１５】
いずれにしても使用中も停止中も半田の中に機械的可動部は存在しない。従って、耐久性に優れ、得られる製品の品質も安定している。圧力媒体としての気体を浪費することもない。
吐出口はセラミック、またはチタンにて形成し、送り管はステンレス材、または表面処理（窒化処理）されたステンレスにて形成するなど、吐出口と送り管とで材質を異ならせても良い。
【００１６】
−実施形態２−
図５は、本発明の第二の実施形態に係る半田付け装置の一部破断斜視図、図６は同装置の要部断面図である。
本装置５６においては、戻り管６６は貯留槽５９内部に立てられ、その下端部が貯留槽５９の下端部側面を貫いて回収槽６１と連通している。従って、貯留槽５９と回収槽６１を十分に接近させることができる。
貯留槽５９と回収槽６１とは、必ずしも同じ高さの面上に置かれていなくても良い。例えば図７（ａ）に示すように回収槽６１が貯留槽５９より高くても良いし、図７（ｂ）に示すように低くても良い。
【００１７】
−実施形態３−
図８は、この発明の第三の実施形態にかかる半田付け装置に適用される吐出口を示す斜視図である。吐出口以外の構成は、実施形態１又は実施形態２と同一であって良いので、説明を省略する。
図８（ａ）に示すように上面が広く開口した吐出口４４を用いる場合、図１で示したような４端子コイルの全端子に同時に半田付けすることができる。また、図８（ｂ）に示すように１個の樋部５５を備えた吐出口５４を用いる場合、半田流の幅、長さ及び深さが一定に保たれているので、半田付け後における被半田付け体間のバラツキを少なくすることができる。そのうえ、半田接合部の上方にまで半田が飛散することがないので、コイルの導線のエナメルが剥がれにくい。そして、いずれの吐出口も内部にヒータ３５、３６を備えており、溢れ出す半田の温度を一定に保つことができる。
【００１８】
−実施形態４−
図９は本発明の第四の実施形態に係る半田付け装置の一部破断斜視図である。この実施形態は、貯留槽に気体を圧入する手段として流体圧機器を接続したところを示す。流体圧機器としては、気体の出入り口が供給管２４と接続された空気圧シリンダー１００が用いられている。空気圧シリンダー１０１のピストンロッド１０２は、ボールネジ１０３及びそのスライダ１０４を介してモータ１０５と連結されている。その他の点は、実施形態１と同一構成であってよい。
この半田付け装置１００によれば、モータ１０５を駆動させることにより、スライダ１０４が往復運動し、それに伴ってロッド１０２が進退する。従って、供給管２４を介して貯留槽に出入りする気体の量を正確に制御することができ、その結果吐出口より溢れる半田の量を制御することができる。気体としては不活性ガスが好ましく用いられる。
モータ１０５としては、回転数、回転方向を変えられるものが好ましく、サーボモータ、パルスモータ、油圧モータ等が適用可能である。また、リニアモータのように出力が往復する場合はボールネジ１０３及びスライダ１０４を省いてロッド１０２と直結することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１の半田付け装置の一部破断斜視図である。
【図２】同装置の要部断面図である。
【図３】同装置にて、気体を圧入した時の溶融半田の液位の状態を示す図である。
【図４】同装置にて、気体を更に圧入した時の溶融半田の液位の状態を示す図である。
【図５】実施形態２の半田付け装置の一部破断斜視図である。
【図６】同装置の要部断面図である。
【図７】実施形態２の装置の変形例の要部断面図である。
【図８】実施形態３の半田付け装置に用いられる吐出口を示し、(ａ) は上面が広く開口したもの、(ｂ) は１個の樋部を備えたものの斜視図である。
【図９】実施形態４の半田付け装置の一部破断斜視図である。
【図１０】従来の噴流式の半田付け装置の要部断面図である。
【図１１】従来の別の噴流式の半田付け装置の要部断面図である。
【図１２】従来の汲み上げ式の半田付け装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１７、５６  半田付け装置
１８  貯留槽
１９、６１  回収槽
２４  供給管
２５、２７  溶融半田
２６、３９  送り管
２９  戻り管
３１、４１、４４、５４、６４  吐出口
【図１】
2007253169.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】
2007253169.tif 000009
【図８】
2007253169.tif 000010
【図９】
2007253169.tif 000011
【図１０】
2007253169.tif 000012
【図１１】
2007253169.tif 000013
【図１２】
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