(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ槽に収容された鉛を含まない溶融はんだを回転駆動手段に結合されたポンプにより吹き口から噴流させて前記溶融はんだの噴流波を形成して、被はんだ付けワークにはんだ付けするはんだ付け装置において、
前記溶融はんだが前記吹き口の周囲を周回可能な循環路となる流路を前記溶融はんだの液面に形成するとともに前記流路中に前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸を配置し、
前記溶融はんだの液面を攪拌するとともに前記循環路となる流路を循環回遊する流れを形成する羽根板を前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸の溶融はんだ液面位置に設け、
そして前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆う遮蔽体であって前記噴流波を露呈するための開口を有しさらに前記遮蔽体内を前記ポンプ軸が配置された領域のポンプ軸室と前記吹き口が設けられた領域の噴流波室とに区画する区画板が設けられると共にこの区画板には前記循環回遊する流れを通すための流路形成用開口が設けられた遮蔽体で前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆い、
なおかつ前記遮蔽体のポンプ軸室への不活性ガス供給手段を備え前記流路形成用開口が前記ポンプ軸室から前記噴流波室への不活性ガス供給連通路を形成すること、
を特徴とするはんだ付け装置。
【請求項２】
前記吹き口が前記流路に沿って往復動可能に構成された往復動吹き口体と前記往復動吹き口体を往復駆動する手段とを備え、前記往復動吹き口体の前記溶融はんだの液面位置に前記溶融はんだが前記循環路となる流路を循環回遊する方向に対して順方向に流動する際の流体抵抗が少なくかつ循環回遊する方向に対して逆方向に流動する際の流体抵抗が大きくなる凸状部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項３】
前記吹き口から噴流して噴流波を形成した溶融はんだが前記はんだ槽の溶融はんだ中へ流下して還流するところの還流路と前記吹き口の周囲であって前記溶融はんだの液面に形成されて周回可能な循環路となる前記流路とを板状部材によって分離して設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のはんだ付け装置。
【請求項４】
前記鉛を含まない溶融はんだが亜鉛が３〜１２重量％で残部が実質的に錫から成るはんだであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のはんだ付け装置。
【請求項５】
はんだ槽に収容された鉛を含まない溶融はんだを回転駆動手段に結合されたポンプにより吹き口から噴流させて前記溶融はんだの噴流波を形成して、被はんだ付けワークにはんだ付けするはんだ付け装置において、
前記溶融はんだは亜鉛が３〜１２重量％で残部が実質的に錫から成るはんだであり、
前記溶融はんだが前記吹き口の周囲を周回可能な循環路となる流路を前記溶融はんだの液面に形成するとともに前記流路中に前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸を配置し、
前記溶融はんだの液面を攪拌するとともに前記循環路となる流路を循環回遊する流れを形成する羽根板を前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸の溶融はんだ液面位置に設け、
そして前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆う遮蔽体であって前記噴流波を露呈するための開口を有しさらに前記遮蔽体内を前記ポンプ軸が配置された領域のポンプ軸室と前記吹き口が設けられた領域の噴流波室とに区画する区画板が設けられると共にこの区画板には前記循環回遊する流れを通すための流路形成用開口が設けられた遮蔽体で前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆い、
前記噴流波室を形成する遮蔽体は前記はんだ槽に収容された溶融はんだと前記溶融はんだ液面に形成される浮上物と前記溶融はんだ液面に沿って前記溶融はんだの近傍に設けられ前記浮上物に接触して積層状になるように構成され、
なおかつ前記遮蔽体のポンプ軸室への不活性ガス供給手段を備えること、
を特徴とするはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛を含まないはんだ（以後、鉛フリーはんだと呼称する）特には錫と亜鉛から成る鉛フリーはんだを使用したはんだ付け装置に関する。このようなはんだを噴流式はんだ付け装置に使用すると、その液面にはんだ付けに寄与しないクリーム状の浮上物を多量に形成する。本発明は、このクリーム状浮上物を低減できるはんだ付け装置である。
【０００２】
【従来の技術】
噴流式はんだ付け装置すなわち溶融はんだを吹き口から噴流して噴流波を形成するはんだ付け装置は、この噴流波に電子部品を搭載したプリント配線板のような板状の被はんだ付けワークを接触させることにより、このプリント配線板の被はんだ付け部に溶融はんだが供給されてはんだ付けが行われる。
【０００３】
通常は、溶融はんだを収容したはんだ槽の液面に吹き口が配設され、この吹き口を有する吹き口体とこの吹き口体に溶融はんだを供給するポンプとは溶融はんだ内に設けられている。すなわち、ポンプにより吸い込まれた溶融はんだは吹き口体の吹き口へ供給されてこの吹き口上に溶融はんだの噴流波を形成し、その後にはんだ槽の溶融はんだ内に還流する仕組みである。
【０００４】
この溶融はんだの噴流波の形成は、溶融はんだの噴流とはんだ槽内の溶融はんだ内への流下、還流という激しい運動を伴うため、この運動により周辺雰囲気をはんだ槽の溶融はんだ内に巻き込み、はんだ槽の溶融はんだ液面に無数の気泡を含むクリーム状化したはんだの浮上物を形成しそれは時間の経過とともに次第に増加する。しかも、この浮上物は鉛フリーはんだで多く発生し錫と亜鉛から成るはんだにおいては一層顕著である。
【０００５】
この浮上物ははんだ付けに寄与することがなく、そのままではコスト増加を招くはんだの損失となる。なお、この浮上物中にははんだの酸化物が含まれていることが知られている。そのため、このような噴流式はんだ付け装置の溶融はんだ液面や噴流波の周辺に低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する手段が用いられたはんだ付け装置がある。
【０００６】
すなわち、溶融はんだ液面や噴流波をチャンバ体で覆い、窒素ガス等の不活性ガスをこのチャンバ体内へ供給するように構成されたはんだ付け装置である。なお、このような雰囲気中ではんだ付け作業を行うと、はんだのみならずプリント配線板の被はんだ付け部の酸化も防止して濡れ性に優れたはんだ付けを行うことができることが知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
先にも説明したように、このクリーム状化したはんだの浮上物ははんだ付けに寄与することがなく、そのままでははんだの損失として生産コストを増加させることになる。そのため、このような浮上物がなるべく形成されないことが望まれている。また、形成されてしまった浮上物をはんだ付けに寄与できるように通常の液体の溶融はんだに戻す手段が求められている。
【０００８】
一方、そのはんだ付けを行う作業環境に不活性ガス雰囲気を形成可能なはんだ付け装置は、この雰囲気を維持するための封止手段をはんだ槽とチャンバ体との間に有する。すなわち、チャンバ体の開口に設けられたスカート部をはんだ槽の溶融はんだ中に浸漬してこの開口内に噴流波を形成する吹き口体の吹き口を露呈させる構成となっている。例えば、特開平９−１４８７２６号公報にその技術を見ることができる。
【００１０】
本発明の目的は、このようなクリーム状化したはんだの浮上物の発生が少ないはんだ付け装置を小型で安価に提供できるようにすること、また、発生してしまったクリーム状はんだの浮上物を、簡単な構成で自動的に液体の溶融はんだに戻すことができるはんだ付け装置を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のはんだ付け装置は、溶融はんだ液面上に周回可能な流路を形成するとともに噴流用ポンプを回動駆動する軸を兼用して溶融はんだ液面を循環回遊し攪拌するように構成したところと、はんだ槽に不活性ガスを供給する構成およびはんだ槽とチャンバ体との結合構造に特徴がある。
（１）はんだ槽に収容された鉛を含まない溶融はんだを回転駆動手段に結合されたポンプにより吹き口から噴流させて前記溶融はんだの噴流波を形成して、被はんだ付けワークにはんだ付けするはんだ付け装置において、前記溶融はんだが前記吹き口の周囲を周回可能な循環路となる流路を前記溶融はんだの液面に形成するとともに前記流路中に前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸を配置し、前記溶融はんだの液面を攪拌するとともに前記循環路となる流路を循環回遊する流れを形成する羽根板を前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸の溶融はんだ液面位置に設け、そして前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆う遮蔽体であって前記噴流波を露呈するための開口を有しさらに前記遮蔽体内を前記ポンプ軸が配置された領域のポンプ軸室と前記吹き口が設けられた領域の噴流波室とに区画する区画板が設けられると共にこの区画板には前記循環回遊する流れを通すための流路形成用開口が設けられた遮蔽体で前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆い、なおかつ前記遮蔽体のポンプ軸室への不活性ガス供給手段を備え前記流路形成用開口が前記ポンプ軸室から前記噴流波室への不活性ガス供給連通路を形成するように構成する。
【００１２】
これにより、吹き口周囲に形成されやすいクリーム状化したはんだの浮上物をポンプの回転に併せて循環回遊させながら攪拌することができるようになり、この攪拌によりクリーム状化したはんだの浮上物から気泡を脱泡して液体の溶融はんだに戻すことができるようになる。また、ポンプ軸室で行なわれる撹拌が極めて低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で行なわれるので、酸化物を増大させることなく撹拌を行うことが出来る。
（２）前記（１）のはんだ付け装置において、前記吹き口が前記流路に沿って往復動可能に構成された往復動吹き口体と前記往復動吹き口体を往復駆動する手段とを備え、前記往復動吹き口体の前記溶融はんだの液面位置に前記溶融はんだが前記循環路となる流路を循環回遊する方向に対して順方向に流動する際の流体抵抗が少なくかつ循環回遊する方向に対して逆方向に流動する際の流体抵抗が大きくなる凸状部材を設けるように構成する。
【００１３】
これにより、往復動吹き口体の往復運動によっても、吹き口周囲に形成されやすいクリーム状化したはんだの浮上物を一層良好に循環回遊させることが可能となり、その脱泡を一層良好に行うことができるようになる。
（３）前記（１）または（２）のはんだ付け装置において、前記吹き口から噴流して噴流波を形成した溶融はんだが前記はんだ槽の溶融はんだ中へ流下して還流するところの還流路と前記吹き口の周囲であって前記溶融はんだの液面に形成されて周回可能な循環路となる前記流路とを板状部材によって分離して設けるように構成する。
【００１４】
これにより、噴流波を形成した溶融はんだがはんだ槽に流下し還流する際の流れが、クリーム状化したはんだの浮上物の溶融はんだ液面上における流路の循環回遊を妨げることがなくなり、その脱泡と液化をさらに良好に行うことができるようになる。また、噴流波が周辺雰囲気を巻き込み難くなる作用もある。
（４）前記（１）ないし（３）のはんだ付け装置において、鉛を含まない溶融はんだが、亜鉛が３〜１２重量％で、残部が実質的に錫から成るはんだであるように構成する。
【００１５】
特に錫と亜鉛から成るはんだは、亜鉛が活性であるために酸化し易くクリーム状化したはんだの浮上物も極めて形成し易い。また、この浮上物が周辺雰囲気と接する外皮部分ではその酸化も進行し易く温度低下も生じ、時間の経過とともにこの外皮部分に固い層を形成しやすい。
【００１６】
そのため、錫と亜鉛から成るはんだを使用した噴流式のはんだ付け装置においては、溶融はんだ液面上に形成されるクリーム状化したはんだの浮上物を循環回遊させて攪拌し、なるべく早めにこの浮上物を液体の溶融はんだに戻すことが必須であり、本発明のはんだ付け装置ではこれを実現することができる。
【００１７】
このはんだでは、亜鉛含有率が９重量％の際にその融点が最も低く約１９９℃となり、３〜１２重量％の範囲ではその融点を約２３０℃以下にすることができ、はんだ付け可能温度はこれらの温度よりも約２０℃程度高い温度である。
【００１８】
プリント配線板に搭載される通常の電子部品は、はんだ付けの際に使用される溶融はんだの温度が高くなる程その寿命が指数関数的に低下し信頼性も低下する。そして、これらの電子部品は通常約２５０゜Ｃ以下のはんだ温度ではんだ付けされることを前提に信頼性設計が行われているので、錫と亜鉛から成るはんだを使用する場合には亜鉛含有率が３〜１２重量％の範囲が適切である。
（５）はんだ槽に収容された鉛を含まない溶融はんだを回転駆動手段に結合されたポンプにより吹き口から噴流させて前記溶融はんだの噴流波を形成して、被はんだ付けワークにはんだ付けするはんだ付け装置において、前記溶融はんだは亜鉛が３〜１２重量％で残部が実質的に錫から成るはんだであり、前記溶融はんだが前記吹き口の周囲を周回可能な循環路となる流路を前記溶融はんだの液面に形成するとともに前記流路中に前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸を配置し、前記溶融はんだの液面を攪拌するとともに前記循環路となる流路を循環回遊する流れを形成する羽根板を前記回転駆動手段に結合されたポンプ軸の溶融はんだ液面位置に設け、そして前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆う遮蔽体であって前記噴流波を露呈するための開口を有しさらに前記遮蔽体内を前記ポンプ軸が配置された領域のポンプ軸室と前記吹き口が設けられた領域の噴流波室とに区画する区画板が設けられると共にこの区画板には前記循環回遊する流れを通すための流路形成用開口が設けられた遮蔽体で前記はんだ槽の溶融はんだ液面を覆い、前記噴流波室を形成する遮蔽体は前記はんだ槽に収容された溶融はんだと前記溶融はんだ液面に形成される浮上物と前記溶融はんだ液面に沿って前記溶融はんだの近傍に設けられ前記浮上物に接触して積層状になるように構成され、なおかつ前記遮蔽体のポンプ軸室への不活性ガス供給手段を備えるように構成する。
【００１９】
先に説明したように、錫と亜鉛から成るはんだは、亜鉛が活性であるために酸化し易くクリーム状化したはんだの浮上物も極めて形成し易い。また、この浮上物が周辺雰囲気と接する外皮部分ではその酸化も一段と進行し易く温度低下も生じ、時間の経過とともにこの外皮部分に固い層を形成しやすい。
【００２０】
そのため、この浮上物の表面に積層状に接する遮蔽板を設けることにより、この浮上物を周辺雰囲気から遮蔽することが可能となり、また、温度低下も抑制することができるようになり、その外皮部分に固い酸化層を形成することなくクリーム状のままで保持することが可能となる。
【００２１】
そして、このクリーム状化したはんだの浮上物は溶融はんだ中に浸漬されることにより徐々に脱泡されて溶融はんだに溶け込む。したがって、続いて発生するこの浮上物は遮蔽板に接する以上には増加することがない。そのため、この遮蔽板は溶融はんだ液面の極近傍位置例えば５ｍｍ程度の間隔に固定して設ける必要がある。なお、この遮蔽板を溶融はんだ液面に接触させない理由は、溶融はんだ液面の温度低下を防止して溶融はんだの温度を均一に保つためである。
【００２５】
さらに、前記（１）〜（５）において共通してはんだ槽に設けられた遮蔽体内へ不活性ガスを供給するように構成しているので、はんだ槽の溶融はんだ液面および噴流波周辺に極めて低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成することができる。したがって、溶融はんだ液面上の浮上物中に含まれる酸化物の量を低減することができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明のはんだ付け装置は、次のような実施形態例において実現することができる。
（１）構成
図１ないし図３を参照して本発明にかかる実施形態例−１のはんだ付け装置を説明する。図１は本発明の実施形態例−１のはんだ付け装置のシステムを示す図で、（ａ）はその側断面図、（ｂ）は遮蔽体の上下動手段の別の例を示す図である。また図２は、図１に示すはんだ付け装置のＩ−Ｉ断面を示す図で、図１のはんだ付け装置において往復動吹き口体に対して縦方向に切断した断面を示す図であり、はんだ付け装置のはんだ槽をチャンバ体から離脱させた状態を示している。さらに図３は、はんだ槽の全容を示す図で、はんだ槽に設けられた遮蔽体を取り外した状態の分解斜視図である。
▲１▼全体のシステム概要
すなわち、このシステム化されたはんだ付け装置は、多数の電子部品（不図示）が搭載された板状の被はんだ付けワークであるプリント配線板１を、第１の搬送コンベア２で搬送しながら予備加熱工程において予備加熱用のヒータ４で予備加熱した後にはんだ付け工程において溶融はんだ５の１次および２次噴流波６、７に接触させてはんだ付けを行うように構成されている。
【００２７】
搬送コンベアは、搬入口８側にその搬送方向が仰角θで設けられた第１の搬送コンベア２と搬出口９側に設けられた搬出用の第２の搬送コンベア３とから構成され、これらの搬送コンベア２、３を覆うようにトンネル状のチャンバ体１０を設けてある。そして、このトンネル状のチャンバ体１０には、プリント配線板１の搬送方向Ａに直交する向きでかつこのプリント配線板１の板面に直交する向きに抑止板１１を設けてあり、トンネル状のチャンバ体１０内の雰囲気が不要に流動しないようにラビリンス封止手段を設けている。
【００２８】
プリント配線板１の予備加熱を行う予備加熱用のヒータ４はチャンバ体１０内に設けてあるが、溶融はんだ５の噴流波６、７はチャンバ体１０に設けた噴流波導入用開口１２を通してチャンバ体１０内に配置される。
▲２▼はんだ付け装置
噴流波６、７は、図示しないヒータにより加熱されて溶融状態のはんだ（溶融はんだ）５が収容されたはんだ槽１３の液面５ａ上に形成され、図１ないし図３に示す例では１次噴流波６と２次噴流波７の２つの噴流波が形成されるように構成してある。すなわち、はんだ付け工程が２段の噴流波６、７により構成された例である。しかし、はんだ付け工程が１つの噴流波のみで構成されたはんだ付け装置もある。
【００２９】
この噴流波６、７は、はんだ槽１３内の溶融はんだ５をこの溶融はんだ５中に設けられたポンプ１４、１５により吹き口体１６、１７へ供給し、その吹き口１８、１９から噴流させて形成される。ここで、多数の透孔２０、２１を有する整流板２３や整流ブロック２２は溶融はんだ５の流速および方向を整えて、吹き口１８、１９上に安定で均一な噴流波６、７を形成するための手段である。
【００３０】
また、はんだ槽１３に収容された溶融はんだ５は錫−亜鉛（９重量％）はんだであるが、さらにビスマスやインジウム等の添加物を微量加えたはんだでもよい。さらに、その他の鉛フリーはんだであるいわゆる錫−銀−銅系はんだや錫−銅系はんだでもよい。
【００３１】
鉛フリーはんだの中でも、錫−亜鉛はんだは靭性が大きく、従来から使用されている錫−鉛はんだと同等もしくはそれ以上の靭性を有しており、高信頼性プリント配線板のはんだ付け材料として最も優れている。そのため、温度サイクルや加速度等によるストレスを繰り返し受ける環境で使用される場合においては、当該プリント配線板ひいては電子装置に抜群の信頼性を与えることができるようになる。
【００３２】
ちなみに、錫−銀（３重量％）−銅（０．５重量％）はんだの靭性は、錫−亜鉛（９重量％）の１／５以下である。しかし、民生用プリント配線板ではこのはんだでも十分な信頼性を有している。
【００３３】
ところで、図１ないし図３に示す例では、１次噴流波６を形成する吹き口体１６上に筒状の往復動吹き口体２６が設けられ、プリント配線板１の搬送方向Ａに対して直交する方向に１次噴流波６が往復動を繰り返すように構成されている。この往復動は図３に示すようにクランク機構２７により与えられる。すなわち、往復動吹き口体２６に連結されリニアベアリング２８に案内されたスイングアーム２９が、ギア３０ａ付きのモータ３０に回転駆動されたクランクホイール３１にクランクアーム３２により結合され、モータ３０の回転により往復動吹き口体２６を矢印Ｓ方向に往復動させる仕組みである。なお、遮蔽体３３に設けられたスリット３３ａは、スイングアーム２９を通すためのものである。
【００３４】
一方、１次噴流波６は吹き口１８を構成する透孔３４の孔軸方向が「ハ」の字状に設けられるとともにその吹き口１８が千鳥状に配列されるように構成してあり、プリント配線板１の微細な被はんだ付け部にも溶融はんだ５を供給し易いように構成されている。他方、２次噴流波７は、吹き口１９の後方側（プリント配線板１の搬送方向である矢印Ａ方向側）にトレイ部３５を設けてあり、穏やかな仕上げ用の噴流波を形成できるように構成してあり、調節ねじ３６を調節すると吹き口調節板３７が回動して（図７の矢印Ｌを参照）吹き口１９の幅を調節することが可能であり、この調節により各種の噴流波を形成できるように構成されている。
【００３５】
溶融はんだ５を供給するポンプ１４は、はんだ槽１３の槽底１３ａ側に設けられたモータ３８により駆動される。すなわち、はんだ槽１３の槽底１３ａ下方空間とこのはんだ槽１３に収容された溶融はんだ５の液面５ａ上方空間とを連通するパイプ３９をこのはんだ槽１３の槽底１３ａに溶接等で封止固定し、このパイプ３９にポンプ１４を駆動する駆動軸４０を通すように構成してある。
【００３６】
そして、ポンプ１４を回転駆動するモータ３８は、はんだ槽１３の槽底１３ａ側にその回動軸（不図示）を横向き（水平方向）に設けてあり、かさ歯車等から構成される歯車４１を介して縦向き（垂直方向）の駆動軸４０にその回転が伝動され、溶融はんだ５の液面５ａ上で、ポンプ１４が設けられた中空ポンプ軸（回動駆）４２にねじ４３により連結され固定される。なお、この中空ポンプ軸４２とポンプ１４は、図２に示すように前記パイプ３９に被さる同軸状に設けられている。
【００３７】
また、中空ポンプ軸４２の上端には導入孔４４を設けてあり、詳しくは後述するが溶融はんだ５の液面５ａへ供給される不活性ガスをこの導入孔４４から中空ポンプ軸４２内へ導入させ、その後、はんだ槽１３の槽底１３ａから排出するように構成してある。これにより、中空ポンプ軸４２内の溶融はんだ５の酸化も抑止することができるようになる。
【００３８】
このようにして、はんだ槽１３の槽底１３ａに設けられたモータ３８の回転がポンプ１４に伝動され、このポンプ１４の回転により吸い込み口４５から吸い込まれた溶融はんだ５は吹き口体１６へ供給されてその吹き口１８から噴流し、１次噴流波６が形成される。なお、２次噴流波７についても同様の構成で形成することができる。
▲３▼遮蔽体
このはんだ槽１３には、図１ないし図３に示すように溶融はんだ５の液面５ａを覆う箱状の遮蔽体３３が後述する角度追随手段によりその角度（チャンバ体１０と遮蔽体３３との当接密着角度）の調節を可能に設けられていて、はんだ槽１３の周縁に沿ってそのスカート部４８を溶融はんだ５中に浸漬することにより、この遮蔽体３３がはんだ槽１３に収容された溶融はんだ５を覆うように構成されている。
【００３９】
この遮蔽体３３には、溶融はんだ５中に浸漬されるスカート部４８の開口４９の他に、１次噴流波６用の開口５０と２次噴流波７用の開口５１とが設けられ、これらの開口５０、５１からそれぞれ１次噴流波６および２次噴流波７が露呈するように構成してある。そして、これらの噴流波用の開口５０、５１を囲むように遮蔽体３３の表面にシリコーン等のゴム系の弾性封止部材５２を設けてある。すなわち、はんだ槽１３を上昇させて遮蔽体３３をチャンバ体１０に押圧することによりこのはんだ槽１３とチャンバ体１０とが結合され、このチャンバ体１０内に１次噴流波６と２次噴流波７とが配設される構成である。はんだ槽１３の上昇によって行われるはんだ槽１３の遮蔽体３３とチャンバ体１０との結合は、弾性封止部材５２を介装して密着した状態で行われ、当該結合部を完全に封止する構成になっている。
【００４０】
そして、この遮蔽体３３には、ばね５４とねじ５３または図１（ｂ）に示す上方位置調節ねじ５５および下方位置調節ねじ５６とから構成された角度追随手段５７が４カ所に設けられている。すなわち、遮蔽体３３をチャンバ体１０に押圧した際にこの遮蔽体３３がチャンバ体１０に倣って容易に密着できるように構成してある。
【００４１】
具体的には、図１（ａ）および図３に示す角度追随手段５７では遮蔽体３３の角度（チャンバ体１０に密着する面の角度）をねじ５３により概ねチャンバ体１０の角度に合わせておき、はんだ槽１３をエレベータ５８で上昇させてばね５４が圧縮された状態で遮蔽体３３を弾性封止部材５２を介してチャンバ体１０に密着させ、微細な角度の相違はばね５４の圧縮状態で吸収する仕組みである。
【００４２】
また、図１（ｂ）に示す角度追随手段５７では、上方位置調節ねじ５５および下方位置調節ねじ５６とを調節して遮蔽体３３の角度（チャンバ体１０に密着する面の角度）をねじ５５、５６により概ねチャンバ体１０の角度に合わせておき、はんだ槽１３をエレベータ５８で上昇させてその遮蔽体３３を弾性封止部材５２を介してチャンバ体１０に密着させ、微細な角度の相違は弾性封止部材５２の圧縮状態で吸収する仕組みである。
▲４▼溶融はんだ液面に形成される流路と循環攪拌手段
先に説明した遮蔽体３３は、溶融はんだ５の液面５ａ上に現れている中空ポンプ軸４２も覆うように構成され、この中空ポンプ軸４２が溶融はんだ５の液面５ａに接する位置には、溶融はんだ５の液面５ａに吹き口１８、１９の周囲を循環回遊させる流れをつくり出すとともに攪拌する循環攪拌羽根（羽根板）６０を設けてある。
【００４３】
すなわち、１次噴流波６を形成する往復動吹き口体２６と２次噴流波７を形成する吹き口体１７とは相当の間隔を保ちかつはんだ槽１３の周縁に対しても間隔を保つように配設され、これら吹き口体２６、１７と並んで循環攪拌羽根６０を設けた中空ポンプ軸４２を配設してある。このように配設することにより、吹き口体２６、１７の周囲の溶融はんだ５の液面５ａに回転する循環攪拌羽根６０を駆動源とした循環回遊する流れを形成することができる。また、この循環攪拌羽根６０の回転により溶融はんだ５の液面５ａを攪拌することができる。
▲５▼不活性ガス供給手段
図３に示すように、はんだ槽１３に設けられる遮蔽体３３は１次噴流波６および２次噴流波７を覆う領域（噴流波室）６１と中空ポンプ軸４２を覆う領域（ポンプ軸室）６２とが区画板６３で区画され、この区画板６３には先にも説明した溶融はんだ５の液面５ａに吹き口１８、１９の周囲を循環回遊させる流れをつくり出すための流路形成用開口６４を３箇所に設けてある。
【００４４】
そして、この流路形成用開口６４はこの遮蔽体３３内へ供給される不活性ガスを噴流波６、７周囲に供給する連通路にもなっている。すなわち、ポンプ軸室６２に不活性ガスを供給する継手６５を設けてあり、このポンプ軸室６２を通って噴流波室６１に不活性ガスが流れ供給される構成である。
【００４５】
したがって、溶融はんだ５の液面５ａが攪拌されるポンプ軸室６２は最も酸素濃度が低くなり、概ね供給される不活性ガスの酸素濃度と同等の値が得られる。そして、この不活性ガスは中空ポンプ軸４２の頭部に設けられた導入孔４４（図２参照）からパイプ３９内へも導入され、はんだ槽１３の槽底１３ａから排気される。この過程でパイプ３９と中空ポンプ軸４２との間に存在する溶融はんだ５の液面５ａ上にも不活性ガスが供給され、この溶融はんだ５の酸化が防止される。
▲６▼はんだ槽の上下手段および引き出し手段
図１に示すように、車輪６６が設けられて方向記号Ｄ方向へ移動が可能な台座６７上にはんだ槽１３を矢印Ｃ方向へ上下動させる手段すなわちエレベータ５８を設けてある。そして、このエレベータ５８上にはんだ槽１３が固定してある。すなわち、この構成によりはんだ槽１３をどの位置にも移動することが可能となる。
【００４６】
これにより、例えば、はんだ槽１３をチャンバ体１０に結合するには、先ずエレベータ５８によりはんだ槽１３を下降させておき、次に台座６７を移動させてチャンバ体１０の噴流波導入用開口１２の下方側に移動させ、この位置でエレベータ５８を上昇させてはんだ槽１３に設けられた遮蔽体３３とチャンバ体１０とを弾性封止部材５２を介して結合させればよい。これにより、チャンバ体３３の噴流波導入用開口１２内に、はんだ槽１３上に形成される第１の噴流波６と第２の噴流波７とを配設することができる。
【００４７】
はんだ槽１３のメンテナンスすなわち吹き口体１６、１７の清掃や交換等々を行う場合には、以上の作業とは逆の順序で作業を行えばよい。すなわち、エレベータ５８によりはんだ槽１３を下降させてチャンバ体１０とはんだ槽１３を分離し、その後に台座６７を移動させてはんだ槽１３をチャンバ体１０の側方へ引き出せばよい。
【００４８】
なお、図１にも例示するように、車輪６６の下方に移動方向や位置を案内するレール６８を設けると、これらの作業を容易に行うことができるようになる。
（２）作動
▲１▼クリーム状化したはんだの浮上物の解消
鉛フリーはんだ特に錫−亜鉛系はんだ、錫−銀−銅系はんだまたは錫−銅系はんだをはんだ付け媒体として噴流式はんだ付け装置に使用すると、噴流波６、７を形成した溶融はんだ５がはんだ槽１３内に流下し還流する際に周辺雰囲気を巻き込んで流れ込み、図７に示すようにこのはんだ槽１３の溶融はんだ５の液面５ａ上に無数の微細な気泡を含有してクリーム状化したはんだの浮上物７１を形成する。
【００４９】
しかし、本発明のはんだ付け装置では、前記のようにクリーム状化したはんだの浮上物７１を順次に循環させつつ攪拌し、この浮上物７１から気泡を脱泡して液体の溶融はんだ５に戻すことが可能となる。しかも、特別の循環攪拌手段を用いるのではなく、噴流波６、７を形成するポンプ１４の空ポンプ軸４２を循環攪拌手段として併せて使用しているので構成も容易である。
【００５０】
図４ないし図６を参照して、溶融はんだ液面の循環攪拌態様を説明する。図４は溶融はんだの液面の循環攪拌状態を説明するための平面図で、説明をわかり易くするために図３に示す遮蔽体３３を取り除いて示した図である。
【００５１】
すなわち、図１および図２に示すように、モータ３８によりポンプ１４を回転駆動させて吹き口１８上に噴流波６を形成するが、往復動吹き口体２６の上に１次噴流波６を形成するポンプ１４の中空ポンプ軸４２を矢印Ｆ方向に、また、トレイ部３５を備えた吹き口体１７上に２次噴流波７を形成するポンプ１５の中空ポンプ軸４２を矢印Ｅ方向にそれぞれ回転させることにより、これらの中空ポンプ軸４２の溶融はんだ５の液面５ａに設けられた循環攪拌羽根６０が回転し、往復動吹き口体２６の周囲を流路として矢印Ｆ→矢印Ｇ→矢印Ｈ→矢印Ｆ→・・・の順に循環回遊して流れる溶融はんだ５の液面５ａにおける循環流を形成することができ、また、トレイ部３５を備えたこ吹き口体１７の周囲を流路として矢印Ｅ→矢印Ｇ→矢印Ｉ→矢印Ｅ→・・・の順に循環回遊して流れる溶融はんだ５の液面５ａにおける循環流を形成することができる。
【００５２】
したがって、はんだ槽１３の溶融はんだ５の液面５ａ上に浮上するクリーム状化したはんだの浮上物７１を順次に循環攪拌羽根６０で溶融はんだ５と併せて攪拌し、その気泡を脱泡して液体の溶融はんだ５に戻すことができるようになる。なお、この浮上物７１に含まれる若干の酸化物はそのまま浮上物７１として残留するが、その発生は極僅かである。特に、不活性ガスが供給されて低酸素濃度の不活性ガス雰囲気となっているので、その発生を微量に抑制することができる。
【００５３】
ちなみに、図２や図３また図４に示す循環攪拌羽根６０は、板状の部材を単に放射状に中空ポンプ軸４２に設けた構成となっているが、各循環攪拌羽根６０を螺旋状の形状として中空ポンプ軸４２に巻き付けるように取り付け、その巻き付け方向をこの中空ポンプ軸４２が回転する方向（矢印Ｅ，Ｆ方向）に対して浮上物７１を溶融はんだ５内に押し込む方向の螺旋力が発生する方向に取り付けることにより、さらに良好な作用が得られる。
【００５４】
次に、図５は、溶融はんだ液面の循環攪拌態様を説明するための別の構成例を示す平面図であり、説明をわかり易くするために図３に示すはんだ付け装置の遮蔽体３３を取り除いて示した図、また、図６は図５のＩＩ−ＩＩ断面から見た図である。
【００５５】
この図５の構成例は、吹き口体２６、１７の吹き口１８、１９から噴流して噴流波６、７を形成した溶融はんだ５がはんだ槽１３内の溶融はんだ５中に流下し還流する際の還流路と、この吹き口体２６、１７の周囲を循環回遊する溶融はんだ５の液面５ａの循環路とを分離するように構成した例であり、さらに、往復動吹き口体２６の周囲にこの周囲の溶融はんだ５の液面５ａの循環を促進する手段を設けた例である。
【００５６】
すなわち、往復動吹き口体２６ではこの往復動吹き口体２６の両側にこの往復動吹き口体２６に固定された還流路形成板７２が設けてあり、この還流路形成板７２と往復動吹き口２６との間に噴流波７を形成した溶融はんだ５のダクト状の還流路が形成されている。そしてさらに、この還流路形成板７２の外側には溶融はんだ５の液面５ａ上に浮かぶ浮上物７１の循環促進手段を設けてある。
【００５７】
この循環促進手段は板状の凸状部材を循環促進板７３として複数設けて構成したものであるが、図５に例示するように溶融はんだ５の液面５ａの流れ方向Ｇおよび流れ方向Ｈに対して流体抵抗が少なくその逆方向に対しては流体抵抗が大きくなるように設けられている。
【００５８】
これにより、矢印Ｓ方向に往復動する往復動吹き口体２６の周囲には、この往復動を駆動源とする流れ、すなわち流れ方向Ｇと同じ流れ方向Ｊまた、流れ方向Ｈと同じ流れ方向Ｋの循環促進力を付与することができるようになる。したがって、往復動吹き口体２６の周囲に形成される溶融はんだ５の液面５ａの循環を一層促進することができるようになる。なお、図５に示した循環促進手段の形状は一例であり、往復動によりこのような一方向への推進力を付与できるものであれば他の形状例えば三角錐形や四角錐形等々の形状であってもよい。
【００５９】
また、この１次噴流波６を形成した溶融はんだ５は、還流路を通ってはんだ槽１３の溶融はんだ５内に流下し還流するので、往復動吹き口体２６の周囲に形成される溶融はんだ５の液面５ａの循環回遊する流れを妨げることが無くなり、良好な循環流を形成することができるようになる。なお、この還流の際に周辺雰囲気の巻き込みも少なくすることができる。
【００６０】
同様に、トレイ部３５を有する吹き口体１７にも、２次噴流波７を形成した溶融はんだ５が流下し還流する位置に還流路形成板７４を設けてダクト状の還流路を形成している。特に、トレイ部３５には溢流案内板４６と一体構成の還流路形成板７４を設けてあり、溢流案内板４６の上下調節と一緒にこの還流路形成板７４も上下するように構成してある。したがって、この吹き口体１７に形成される２次噴流波７の溶融はんだ５がはんだ槽１３の溶融はんだ５内に流下し還流する際にも、この吹き口体１７の周囲に形成される溶融はんだ５の液面５ａの循環回遊する流れを妨げることが無くなり、良好な循環流を形成することができるようになる。なお、この還流の際に周辺雰囲気の巻き込みも少なくすることができる。
【００６１】
特に、錫−亜鉛系はんだではクリーム状化したはんだの浮上物７１を形成しやすいが、このように形成される溶融はんだ５の液面５ａの循環と攪拌とにより順次にこの浮上物７１から気泡を脱泡し、液体の溶融はんだ５に戻すことができるようになり、この浮上物７１の滞留や増加を阻止し、この浮上物７１をはんだ付けに寄与できる資源として利用できるようになる。したがって、プリント配線板１のはんだ付け作業に伴う生産コストも低廉化することができるようになる。
▲２▼クリーム状化したはんだの浮上物の増加解消
図１ないし図６に例示したはんだ付け装置では、はんだ槽１３の溶融はんだ５の液面５ａを覆う遮蔽体３３が溶融はんだ５の液面５ａから離れて設けられ、この遮蔽体３３内に不活性ガスが流通するように構成されている。これにより、噴流波６、７の両側を通り抜けた不活性ガスがチャンバ体１０内へ供給されてこのチャンバ体１０内にも低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成するようになる。
【００６２】
図７を参照して、この遮蔽体と溶融はんだの液面との間にクリーム状化したはんだの浮上物の層を介在させて積層状に密着させて構成した例を説明する。図７は、遮蔽体と溶融はんだの液面と浮上物とで形成する積層の構成を説明するための図である。この浮上物７１の層の厚さは約５ｍｍ程度である。このように構成することにより、増加しようとする浮上物７１は溶融はんだ５内に押し止められ、徐々に気泡が脱泡して液体の溶融はんだ５に戻るようになる。そのため、図６の構成例と同様に還流路形成板７２、７４を設けて、噴流波６、７を形成した溶融はんだ５が流下、還流する還流路をこの浮上物７１から分離するように構成してある。
【００６３】
もちろん、図５と同様に中空ポンプ軸４２に設けた循環攪拌羽根６０（また、往復動吹き口体２６に設けた循環促進板７３）による浮上物７１の循環と攪拌も作用し、この浮上物７１は順次に液体の溶融はんだ５に戻り、その増加が解消される。
【００６４】
なお、遮蔽体３３と溶融はんだ５の液面５ａとの間に約５ｍｍ程度の浮上物７１の層を設けた理由は、溶融はんだ５の液面５ａの温度低下を防止して均一な温度を保持するためである。また、錫−亜鉛系はんだでは亜鉛が活性なために浮上物７１の外皮に固い酸化物の膜を形成しやすいので、溶融はんだ５の液面５ａの温度低下を防止しつつ、この固い酸化物を形成させないためである。この固い酸化物は容易には液体の溶融はんだ５に戻らないため、この形成は少しでも阻止することが大切である。
【００６５】
また、図７の構成例では、図３に示す遮蔽体３３のポンプ軸室６２に供給された不活性ガスがチャンバ体１０へ流入することがない。そのため、この例ではチャンバ体１０内に噴流波６、７が配設される位置の近傍に、図示しないが不活性ガスを供給するノズルやホーン等の口筐を配設するように構成する。
【００６６】
プリント配線板１のはんだ付けに使用される錫−亜鉛系はんだの組成割合は、通常はプリント配線板１やそこに搭載される電子部品の耐熱温度から選択される。すなわち、錫−亜鉛系はんだでは、亜鉛含有率が９重量％の際にその融点が最も低く約１９９℃となり、３〜１２重量％の範囲ではその融点を約２３０℃以下にすることができる。
【００６７】
プリント配線板１にはんだの良好な濡れ性を得るためには、溶融はんだ１の温度をこの融点よりも約２０℃程度高い温度に設定すればよいことがわかっている。また、それ以上の温度では濡れ性に優位差がないこともわかっている。
【００６８】
他方、プリント配線板１に搭載される通常の電子部品は、はんだ付けの際に使用される溶融はんだ５の温度が高くなる程その寿命が指数関数的に低下し信頼性も低下する。通常の電子部品は、約２５０℃以下のはんだ温度ではんだ付けされることを前提に信頼性設計が行われている。そのため、錫と亜鉛から成るはんだを使用する場合には亜鉛含有率が３〜１２重量％の範囲が適切である。
【００６９】
この他に、特定のはんだ付け性を改善するために、インジウムやビスマス等の添加物が数％程度加えられる場合もある。
▲３▼はんだ槽と遮蔽体およびチャンバ体の結合
図１、図２および図３等々に示すように、はんだ槽１３とチャンバ体１０とは、はんだ槽１３の溶融はんだ５の液面５ａを覆う遮蔽体３３を介して結合される。そして、この結合はシリコーン系のゴム等の弾性封止部材５２により行われ、当該結合部を完全に封止しつつ結合することが可能である。
【００７０】
また、遮蔽体３３は角度追随手段５７を介してはんだ槽１３に設けられているので、チャンバ体１０との結合面の平行度すなわち角度に若干の誤差が在っても、この角度追随手段５７やさらには弾性封止部材５２の弾性によりこれが吸収され、容易に密着し封止される。
【００７１】
なお、角度追随手段５７が図１（ａ）に示す構成の場合には、遮蔽体３３の４箇所に設けられた各角度追随手段５７のねじ５３を回すことにより遮蔽体３３の角度を調節することができる。しかし、図１（ｂ）に示す構成の場合には、各箇所についてそれぞれ上方位置調節ねじ５５と下方位置調節ねじ５６とを回して遮蔽体３３の位置ひいては角度を調節する。
【００７２】
これらの調節は、第１の搬送コンベア２の仰角ひいてはプリント配線板１の搬送仰角θが固定されている場合には一回の初期設定のみで済むが、各種のプリント配線板１に最適な搬送仰角θを調節し選択して使用される場合には、その調節と可変に合わせて遮蔽体３３に設けた角度追随手段５７の設定も調節する。
【００７３】
このチャンバ体１０とはんだ槽１３との結合は、はんだ槽１３を上下動させるエレベータ５８により行われ、容易に結合と離脱を行うことができる。しかも、図１からもわかるように僅かにはんだ槽１３を下降させるだけでこのはんだ槽１３をチャンバ体１０から離脱させ、台座６７に設けた車輪６６により方向記号Ｄ方向のチャンバ体１０の側方にはんだ槽１３を引き出すことができる。そのため、はんだ槽１３のメンテナンス作業例えば吹き口体１６、１７の交換や清掃等を容易に行うことができる。しかも、はんだ槽１３の上下幅を小さくすることができるので、はんだ付け装置全体の形状を小型に構成することができるようになる。
【００７４】
ちなみに、従来のはんだ付け装置では、チャンバ体の噴流波導入用開口にはんだ槽の溶融はんだ中に浸漬されるスカート部を設けていたので、チャンバ体とはんだ槽を離脱させるためにはこのスカート部をはんだ槽から完全に引き抜く必要があり、エレベータの上下幅を本実施形態の５〜１０倍以上も大きくする必要がある。そのため、チャンバ体ひいては搬送コンベアの位置がはんだ付け装置を設備する床面よりも極めて高い位置へ配置されたり、エレベータ機構が長大化する等してはんだ付け装置全体の形状が大型化していた。
【００７５】
また、図３に示す遮蔽体３３のポンプ軸室６２に設けられた不活性ガス供給用の継手６５を介して窒素ガス等の不活性ガスが供給され、このポンプ軸室６２には極めて低酸素濃度の不活性ガス雰囲気が形成される。その結果、溶融はんだ５の液面５ａの浮上物７１と溶融はんだ５との攪拌が酸化を生じない条件で行われ、この浮上物７１の脱泡と液化を、酸化物を増大させること無く行うことができる。
【００７６】
また、中空ポンプ軸４２に設けた導入孔４４から不活性ガスがこの中空ポンプ軸４２の内側にも供給され、この内側にある溶融はんだ５の酸化も防止することができる。
【００７７】
さらに、遮蔽体３３のポンプ軸室６２に供給された不活性ガスは、図３に示す区画板６３の流路形成用の開口６４を通って噴流波室６１すなわち１次噴流波６および２次噴流波７の周辺へ供給され、これらの噴流波６、７を覆ってこれらの噴流波６、７を形成する溶融はんだ５の酸化を防止する。その後はチャンバ体１０内へ供給され、このチャンバ体１０内にも低酸素濃度の不活性ガス雰囲気が形成される。
【００７８】
したがって、プリント配線板１の予備加熱およびこのプリント配線板１と噴流波６、７との接触を低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で行うことができるようになり、濡れ性に優れたはんだ付けを行うことができるようになる。
【００７９】
なお、図７に示す遮蔽体３３では、この遮蔽体３３のポンプ軸室（不図示）に供給された不活性ガスが噴流波室（不図示）へは供給されないので、図示はしないがチャンバ体１０内の噴流波６、７が配設される近傍位置にノズルやホーン等の口筐から成る不活性ガス供給手段を設けるように構成する。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のはんだ付け装置によれば、鉛フリーはんだ特には錫−亜鉛系はんだを使用した際に発生するクリーム状化したはんだの浮上物を順次に液体の溶融はんだに戻すことが可能となり、はんだ付けに寄与しないはんだ副産物の発生と増加を阻止し、その浮上物の除去作業や清掃作業をほとんど必要としないようにできる。しかも、モータ等の専用の駆動手段を新たに設ける必要もない。
【００８１】
その結果、プリント配線板のはんだ付け作業に伴う生産コストを低廉化できるようになるとともに、はんだ付け装置の運転操作環境を改善することができるようになる。また、錫−亜鉛系はんだを使用した高信頼性はんだ付けを、従来の錫−鉛系はんだと同等の運転操作環境で実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例のはんだ付け装置のシステムを示す図である。
【図２】図１に示すはんだ付け装置のＩ−Ｉ断面を示す図である。
【図３】はんだ槽の全容を示す図である。
【図４】溶融はんだの液面の循環攪拌状態を説明するための平面図である。
【図５】溶融はんだの液面の循環攪拌状態を説明するための他の構成例を示す平面図である。
【図６】図５のＩＩ−ＩＩ断面から見た図である。
【図７】遮蔽体と溶融はんだの液面と浮上物とで構成される積層の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１  プリント配線板
２  第１の搬送コンベア
３  第２の搬送コンベア
４  ヒータ
５  溶融はんだ
５ａ  液面
６  １次噴流波
７  ２次噴流波
８  搬入口
９  搬出口
１０  チャンバ体
１１  抑止板
１２  噴流波導入用開口
１３  はんだ槽
１３ａ  槽底
１４，１５  ポンプ
１６，１７  吹き口体
１８，１９  吹き口
２０，２１  透孔
２２  整流ブロック
２３  整流板
２６  往復動吹き口体
２７  クランク機構
２８  リニアベアリング
２９  スイングアーム
３０  モータ
３０ａ  ギア
３１  クランクホイール
３２  クランクアーム
３３  遮蔽体
３３ａ  スリット
３４  透孔
３５  トレイ部
３６  調節ねじ
３７  吹き口調節板
３８  モータ
３９  パイプ
４０  駆動軸
４１  歯車
４２  中空ポンプ軸
４３  ねじ
４４  導入孔
４５  吸い込み口
４６  溢流案内板
４８  スカート部
４９〜５１  開口
５２  弾性封止部材
５３  ねじ
５４  ばね
５５  上方位置調節ねじ
５６  下方位置調節ねじ
５７  角度追随手段
５８  エレベータ
６０  循環攪拌羽根
６１  噴流波室
６２  ポンプ軸室
６３  区画板
６４  流路形成用開口
６５  継手
６６  車輪
６７  台座
６８  レール
７１  浮上物
７２  還流路形成板
７３  循環促進板
７４  還流路形成板
【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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【図６】
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【図７】
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