(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだ付着量を安定化することができるはんだ付け装置およびはんだ付け方法を提供する。【解決手段】はんだ付け装置は、噴流させた溶融はんだ２にプリント基板１を搬送して浸漬させるためのはんだ付け装置であって、上下に伸びる板部材１５で上端部が規定され、かつ板部材１５の一方表面１５ａに接しながら溶融はんだ２が噴流する噴流ノズル１１と、噴流ノズル１１に対してプリント基板１の搬送方向ＴＤに配置され、かつ板部材１５の他方表面１５ｂに接しながら溶融はんだ２が流れ落ちるダクト１２と、ダクト１２に対してプリント基板１の搬送方向ＴＤに配置され、かつ不活性ガスＧをプリント基板１に向かって供給可能な不活性ガス供給ノズル１３とを備えている。【選択図】図３
2013153001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴流させた溶融はんだにプリント基板を搬送して浸漬させるためのはんだ付け装置であって、
上下に伸びる板部材で上端部が規定され、かつ前記板部材の一方表面に接しながら前記溶融はんだが噴流する噴流ノズルと、
前記噴流ノズルに対して前記プリント基板の搬送方向に配置され、かつ前記板部材の他方表面に接しながら前記溶融はんだが流れ落ちるダクトと、
前記ダクトに対して前記プリント基板の搬送方向に配置され、かつ不活性ガスを前記プリント基板に向かって供給可能な不活性ガス供給ノズルとを備えた、はんだ付け装置。
【請求項２】
前記ダクトは、浸漬後に前記プリント基板と前記溶融はんだとが離れるピールバックポイントの直下に配置されている、請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項３】
前記不活性ガスは、ＡｒおよびＮ2の少なくともいずれかを含む、請求項１または２に記載のはんだ付け装置。
【請求項４】
前記ダクトの材質は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＰｔおよびＦｅよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ付け装置。
【請求項５】
噴流させた溶融はんだにプリント基板を搬送して浸漬させるためのはんだ付け方法であって、
前記プリント基板を準備する工程と、
請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ付け装置の前記噴流ノズルから噴流する前記溶融はんだに前記プリント基板を搬送して浸漬させる工程とを備えた、はんだ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付け装置およびはんだ付け方法に関し、特に噴流はんだ付けにおけるはんだ付け装置およびはんだ付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に電子部品をはんだ付けする方法として、溶融はんだにはんだ付け対象物を浸漬させる噴流はんだ付け方法がある。噴流はんだ付け方法では、はんだ接合部に予めフラックスが塗布される。このフラックスが活性化されて電極表面の酸化膜が除去された状態で溶融はんだにはんだ付け接合部が浸漬される。噴流はんだ付け方法に用いられるはんだ付け装置は、はんだ槽に収容された溶融はんだを下方から吸込んで、荒れた状態の溶融はんだを噴流させる一次噴流ノズルおよび穏やかな状態の溶融はんだを噴流させる二次噴流ノズルを備えている。
【０００３】
噴流はんだ付け方法では、ＱＦＰ（Quad Flat Package）などの狭電極ピッチの隣接電極にブリッジが形成されることによって生じる短絡不良の抑制が重要である。一次噴流はんだは乱れているため溶融はんだが過剰に供給されることがある。溶融はんだが過剰に供給されて凝固すると隣接電極にブリッジが形成されることによってはんだ付け不良が発生することがある。
【０００４】
そこで二次噴流ノズルから噴流する穏やかな溶融はんだによって、ブリッジが修正される。しかし、二次噴流はんだが多すぎる場合および溶融はんだが凝固する雰囲気の酸素濃度が高い状態での酸化物の形成によってはんだ流動性が悪化する場合には、隣接電極にブリッジが形成されることがある。そして、このブリッジによって短絡不良が発生する。なお、二次噴流ノズルでのはんだ付着量は、主にプリント基板が溶融はんだから離脱する角度および速度で決定される。
【０００５】
はんだ付け不良の発生を抑制可能な噴流はんだ付け方法がたとえば特開平９−１８１４３７号公報（特許文献１）に提案されている。この公報の噴流はんだ付け方法では、プリント基板と溶融はんだとが離れるピールバックポイント周辺に不活性ガスを供給するノズルが設けられている。不活性ガスが供給されることで低酸素雰囲気が形成されるため酸化物の形成によってはんだ流動性が悪化することに起因するブリッジの形成が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８１４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記公報の噴流はんだ付け方法では、プリント基板が搬送される方向に余分な溶融はんだが流れるためはんだ付着量が安定しないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだ付着量を安定化することができるはんだ付け装置およびはんだ付け方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のはんだ付け装置は、噴流させた溶融はんだにプリント基板を搬送して浸漬させるためのはんだ付け装置であって、上下に伸びる板部材で上端部が規定され、かつ板部材の一方表面に接しながら溶融はんだが噴流する噴流ノズルと、噴流ノズルに対してプリント基板の搬送方向に配置され、かつ板部材の他方表面に接しながら溶融はんだが流れ落ちるダクトと、ダクトに対してプリント基板の搬送方向に配置され、かつ不活性ガスをプリント基板に向かって供給可能な不活性ガス供給ノズルとを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のはんだ付け装置によれば、溶融はんだが上下に伸びる板部材の一方表面に接しながら噴流し、プリント基板の搬送方向に配置された他方表面に接しながら流れ落ちるため、プリント基板の搬送方向に流れる余分な溶融はんだの量を少なくすることができる。このため、プリント基板の搬送方向に溶融はんだが流れることを抑制することができる。また、ダクトに対してプリント基板の搬送方向に配置された不活性ガス供給ノズルから不活性ガスがプリント基板に向かって供給されるため、不活性ガスによってプリント基板の搬送方向に流れる溶融はんだを遮断することができる。このため、プリント基板の搬送方向に溶融はんだが流れることを抑制することができる。よって、はんだ付着量を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるはんだ付け装置の概略側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態におけるはんだ付け装置の噴流ノズル、ダクトおよび不活性ガス供給ノズル周辺を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態におけるはんだ付け装置でプリント基板がはんだ付けされている状態を示す概略断面図である。
【図４】比較例の噴流ノズルから溶融はんだが噴流する様子を示す概略断面図である。
【図５】比較例のはんだ付け装置でプリント基板がはんだ付けされている状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
最初に、本実施の形態のはんだ付け装置の構成について説明する。
【００１３】
図１および図２を参照して、本実施の形態のはんだ付け装置は、プリント基板１を搬送して噴流させた溶融はんだ２に浸漬させてはんだ付けするための装置である。本実施の形態のはんだ付け装置は、フラクサ３と、はんだ槽４と、一次ノズル５と、プリヒータ６と、コンベア７と、噴流ノズル１１と、ダクト１２と、不活性ガス供給ノズル１３、ガイド部材１４と、板部材１５と、傾斜部材１６とを主に有している。なお、図１には説明の便宜のためプリント基板１、溶融はんだ２および電子部品１０も図示されている。また、図２では見やすくするため溶融はんだ２は破線で図示されている。
【００１４】
フラクサ３はプリント基板１のはんだ接合部にフラックス８を塗布可能に構成されている。はんだ槽４は少なくとも上面の一部が開口した中空の筐体で構成されている。はんだ槽４は、その筐体の内部に溶融はんだ２を貯留可能に形成されている。はんだ槽４は、はんだ槽４に貯留された溶融はんだ２を一次ノズル５および噴流ノズル１１へ供給するために、図示しないはんだ供給手段を備えている。はんだ供給手段は、たとえばプロペラおよび駆動手段を有している。
【００１５】
プロペラははんだ槽４の筐体の内部に配置されている。プロペラはたとえば一次ノズル５および噴流ノズル１１の下方に回転可能に配置されている。なお、はんだ供給手段にはプロペラの他にポンプも適用可能である。プロペラは駆動手段に接続されている。駆動手段は、たとえばモータとモータ軸とを有している。駆動手段は、モータの駆動力がモータ軸を経由してプロペラに伝達されることによりプロペラを回転させるように構成されている。
【００１６】
一次ノズル５ははんだ槽４の開口した上面から上方へ突出するようにはんだ槽４の内部に設置されている。一次ノズル５は溶融はんだ２を噴流させるように構成されている。一次ノズル５は一次噴流はんだ付けに用いるためのノズルである。一次ノズル５は、噴流ノズル１１に対してプリント基板１の搬送方向ＴＤの手前側に配置されている。
【００１７】
プリヒータ６はプリント基板１を予備加熱可能に構成されている。コンベア７は、プリント基板１を搬送方向ＴＤに搬送可能に構成されている。コンベア７は、たとえばベルトコンベアなどであってもよい。
【００１８】
図２および図３を参照して、噴流ノズル１１は、板部材１５の一方表面１５ａに接しながら溶融はんだ２が噴流するように構成されている。噴流ノズル１１は、上下に伸びる板部材１５で上端部１１ａが規定されている。本実施の形態では噴流ノズル１１は二次噴流はんだ付けに用いるためのノズルである。
【００１９】
板部材１５は鉛直方向に伸びるように設けられている。板部材１５は噴流ノズル１１とダクト１２との境界を成している。板部材１５はプリント基板１の搬送方向ＴＤに沿って伸びる面積が小さいため噴流ノズル１１とダクト１２との距離が短くなっている。
【００２０】
ダクト１２は、板部材１５の他方表面１５ｂに接しながら溶融はんだ２が流れ落ちるように構成されている。ダクト１２は噴流ノズル１１に対してプリント基板の搬送方向ＴＤに配置されている。ダクト１２は、プリント基板１の搬送方向ＴＤへの余剰な溶融はんだ２が流れるように構成されている。ダクト１２は、浸漬後にプリント基板１と溶融はんだ２とが離れるピールバックポイントＰＰの直下に配置されている。ピールバックポイントＰＰは鉛直方向においてダクト１２と重なるように位置している。
【００２１】
ダクト１２の材質にははんだに濡れやすいＣｕ（銅）が使用され得る。ダクト１２の材質は、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｐｄ（鉛）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）およびＦｅ（鉄）よりなる群から選ばれる１種以上の元素を含んでいればよい。
【００２２】
不活性ガス供給ノズル１３は、不活性ガスＧをプリント基板１に向かって供給可能に構成されている。不活性ガス供給ノズル１３はダクト１２に対してプリント基板１の搬送方向ＴＤに配置されている。不活性ガス供給ノズル１３は、不活性ガスＧを噴出可能に構成されている。不活性ガスＧにはＮ2（窒素）ガスが使用され得る。不活性ガスＧにはこれに限定されずＡｒ（アルゴン）ガスも使用され得る。不活性ガスＧは、Ａｒ（アルゴン）およびＮ2（窒素）の少なくともいずれかを含んでいればよい。
【００２３】
不活性ガス供給ノズル１３はガイド部材１４を有している。ガイド部材１４は、不活性ガス供給ノズル１３から供給される不活性ガスＧをプリント基板１に向かって導くことができるように設けられている。ガイド部材１４は不活性ガス供給ノズル１３のダクト１２と反対側に上方に伸びるように設けられている。ガイド部材１４はダクト１２側に傾斜するように設けられている。
【００２４】
傾斜部材１６は噴流ノズル１１のプリント基板１の搬送方向ＴＤの手前側に下方に伸びるように設けられている。傾斜部材１６はダクト１２と反対側に傾斜するように設けられている。
【００２５】
なお、プリント基板１にはたとえばガラスクロスにエポキシ樹脂を含有させた基材が用いられてもよい。プリント基板１は、これに限るものではなく、絶縁性を有する材料、たとえば、ガラス不織布、紙基材などにポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを含有させた基材が用いられてもよい。
【００２６】
また、溶融はんだ２の材料としては、たとえば３質量％Ａｇ（銀）、０．５質量％Ｃｕ（銅）を含み残部がＳｎ（錫）と不可避不純物であるはんだ合金（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いることが可能である。溶融はんだ２の材料は、これに限るものではなく、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ（ビスマス）系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ（インジウム）系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ（アンチモン）系はんだ、またはＳｎ−Ｐｂ（鉛）系はんだのいずれが用いられてもよい。
【００２７】
次に、本実施の形態のはんだ付け装置の動作およびはんだ付け方法について説明する。
再び図１を参照して、電子部品１０が接着材で固定されたプリント基板１が準備される。このプリント基板１はコンベア７によって搬送方向ＴＤに搬送される。まず、プリント基板１のはんだ付け対象面にフラクサ３によってフラックス８が塗布される。フラクサ３は、たとえばスプレーノズルを有しており、このスプレーノズルからフラックス８が噴射される。これにより、フラックス８は、被はんだ付け部であるプリント基板１の電極パッド１ａに付着する。
【００２８】
続いて、フラックス８が塗布されたプリント基板１がプリヒータ６で予備加熱される。その後、一次ノズル５から噴流する溶融はんだ２にプリント基板１の電極パッド１ａが浸漬されて浸漬はんだ付けが行われる。なお、本実施の形態では、一次ノズル５によって一次噴流はんだ付けが行われ、噴流ノズル１１によって二次噴流はんだ付けが行われる。
【００２９】
再び図３を参照して、噴流ノズル１１から板部材１５の一方表面１５ａに接しながら図中矢印Ａで示すように溶融はんだ２が噴流する。この噴流された溶融はんだ２の大部分は傾斜部材１６に沿ってプリント基板１の搬送方向ＴＤと反対側に流れ落ちる。また、プリント基板１に接触した溶融はんだ２はプリント基板１の搬送方向ＴＤに引きつけられる。
【００３０】
噴流ノズル１１から噴流した溶融はんだ２の一部は板部材１５の他方表面１５ｂに接しながらダクト１２を流れ落ちる。ダクト１２がピールバックポイントＰＰの直下に配置されているのでプリント基板１から離れた溶融はんだ２はダクト１２に流れ落ちる。したがって、プリント基板１の搬送方向ＴＤに溶融はんだ２が流れることが抑制される。
【００３１】
また不活性ガス供給ノズル１３からプリント基板１のピールバックポイントＰＰに向かって不活性ガスＧが噴射される。この不活性ガスＧはエアーカーテンの効果を有しており、この不活性ガスＧによってプリント基板１の搬送方向ＴＤに引きつけられた溶融はんだ２の流れが遮断される。これにより、略一定のピールバックポイントが得られる。このため、プリント基板１と溶融はんだ２との離脱角度が制御される。したがって、はんだ付着量が安定する。また、はんだ切れが向上する。よって、はんだ不良が抑制された信頼性の高いプリント基板１が得られる。
【００３２】
次に、本実施の形態の作用効果について比較例と対比して説明する。
図４および図５を参照して、比較例の噴流ノズル１１は、本実施の形態のダクト１２および不活性ガス供給ノズル１３を有していない。したがって、プリント基板１の搬送方向ＴＤにも噴流ノズル１１から噴流した余分な溶融はんだ２が流れるため、溶融はんだ２は電子部品１０の電極パッド１ａに押し当てる方向に作用する。このため溶融はんだ２はプリント基板１の搬送方向ＴＤに引きつけられる。したがって、ピールバックポイントＰＰが安定しない。また、はんだ切れが悪くなる。この結果、ブリッジ不良が発生し得る。
【００３３】
それに対し本実施の形態のはんだ付け装置によれば、溶融はんだ２が上下に伸びる板部材１５の一方表面１５ａに接しながら噴流し、プリント基板１の搬送方向ＴＤに配置された他方表面１５ｂに接しながら流れ落ちるため、プリント基板１の搬送方向ＴＤに流れる余分な溶融はんだ２の量を少なくすることができる。このため、プリント基板１の搬送方向ＴＤに溶融はんだ２が流れることを抑制することができる。
【００３４】
また、ダクト１２に対してプリント基板１の搬送方向ＴＤに配置された不活性ガス供給ノズル１３から不活性ガスＧがプリント基板１に向かって供給されるため、不活性ガスＧのエアーカーテンによってプリント基板１の搬送方向ＴＤに流れる溶融はんだ２を遮断することができる。このため、プリント基板１の搬送方向ＴＤに溶融はんだ２が流れることを抑制することができる。
【００３５】
よって、はんだ付着量を安定化することができる。したがって、ブリッジ不良を抑制することができる。また、不活性ガスＧを供給することによって低酸素雰囲気を形成することでブリッジの形成を抑制することができる。
【００３６】
また、本実施の形態のはんだ付け装置によれば、ダクト１２は、浸漬後にプリント基板１と溶融はんだ２とが離れるピールバックポイントＰＰの直下に配置されているため、プリント基板１から離れた溶融はんだ２がダクト１２に流れ落ちる。したがって、プリント基板１の搬送方向ＴＤに溶融はんだ２が流れることを抑制することができる。
【００３７】
また、本実施の形態のはんだ付け装置によれば、不活性ガスＧは、ＡｒおよびＮ2の少なくともいずれかを含んでいるため、溶融はんだ２の酸化を防ぐことができる。このため、はんだ流動性の悪化を防止することができる。これにより、はんだ付着量を安定化することができる。
【００３８】
また、本実施の形態のはんだ付け装置によれば、ダクト１２の材質は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＰｔおよびＦｅよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含んでいる。ダクト１２の材質をはんだに濡れやすい金属とすることでプリント基板１が搬送方向ＴＤに引きつけてきた余分な溶融はんだ１２をダクト１２の濡れ力によって引き離すことができる。
【００３９】
本実施の形態のはんだ付け方法は、噴流させた溶融はんだ２にプリント基板１を搬送して浸漬させるためのはんだ付け方法である。本実施の形態のはんだ付け方法によれば、プリント基板を準備する工程と、上記のはんだ付け装置の噴流ノズル１１から噴流する溶融はんだ２にプリント基板１を搬送して浸漬させる工程とを備えている。このため、プリント基板１の搬送方向ＴＤに溶融はんだ２が流れることを抑制することができる。よって、はんだ付着量を安定化することができる。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１  プリント基板、１ａ  電極パッド、２  溶融はんだ、３  フラクサ、４  はんだ槽、５  一次ノズル、６  プリヒータ、７  コンベア、８  フラックス、１０  電子部品、１１  噴流ノズル、１１ａ  上端部、１２  ダクト、１３  不活性ガス供給ノズル、１４  ガイド部材、１５  板部材、１５ａ  一方表面、１５ｂ  他方表面、１６  傾斜部材、Ｇ  不活性ガス、ＰＰ  ピールバックポイント、ＴＤ  搬送方向。
【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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