(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田槽、半田供給装置、半田吹き出し口、半田付けされる電気回路基板を空間的に覆うカバー及び半田温度等を制御する制御手段からなる半田噴流装置本体、並びに、前記電気回路基板の電子部品を挿入してある箇所に半田を吹き付けるノズルが突設されたフランジ及び前記電気回路基板を載置する架台とを一体構造とした局所噴流用治具から構成される半田噴流装置において、
曲がり管状の注入口が、前記フランジに突設され、かつ、前記注入口の先端が、前記ノズルの先端より上方、又は、１ｍｍ以下の下方に位置し、
予備加熱手段からのガスが、前記注入口に供給され、前記フランジを通り、前記ノズルから前記電子部品を挿入してある箇所に吹き付けられる構成としたことを特徴とする半田噴流装置。
【請求項２】
前記フランジの前記注入口に前記予備加熱手段の吹き出し口が接続し、かつ、前記吹き出し口と前記注入口との接続部に隙間を設けたことを特徴とする請求項１記載の半田噴流装置。
【請求項３】
前記ノズルを複数設けた場合に、各ノズルから前記注入口までの距離をほぼ等しくなるように配設したことを特徴とする請求項１または２記載の半田噴流装置。
【請求項４】
前記ガスを半田の酸化を防止する不活性ガスとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半田噴流装置。
【請求項５】
前記半田槽内にも前記不活性ガスを吹き出す吹き出し口を設けたことを特徴とする請求項４記載の半田噴流装置。
【請求項６】
上記請求項１〜５のいずれか一項記載の半田噴流装置を用いて、前記電気回路基板に前記電子部品を半田付けすることを特徴とする電子部品の半田付け方法。
【請求項７】
前記予備加熱手段からのガスを半田の酸化を防止する不活性ガスとしたことを特徴とする請求項６記載の電子部品の半田付け方法。
【請求項８】
前記不活性ガスを前記注入口と前記半田槽内に注入することを特徴とした請求項７記載の電子部品の半田付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品の半田付けを行なう半田噴流装置及びその半田付け方法に関し、特に、半田噴流装置を大型化することなく予備加熱を行なうことができ、さらに、不活性ガスを用いてこの予備加熱を行なうことにより、パッドの酸化防止、半田の酸化防止及び半田付け品質の向上が可能となる半田噴流装置及びその半田付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リード付き電子部品等の半田付けにおいては、その生産性、簡便性等の観点から、主に、半田噴流装置が用いられており、特に、近年では電気配線基板の両面実装化に伴い、リード付き電子部品だけを部分的に半田付けする半田噴流装置が一般的に使用されている。
このリード付き電子部品だけを部分的に半田付けする従来技術としては、例えば、特開平９−７４２６９号公報において開示されている電子部品の半田付け方法があり、この公報には、電気配線基板を載置する架台に半田のノズル及び半田拡散防止用壁を用いることにより、生産性及び半田付け品質を向上する技術が掲載されている。
さらに、特開平９−１６２５３７号にて開示されている電子部品の半田付け方法があり、この公報には、載置された電気配線基板を空間的に覆うカバーを設け、このカバーに電気部品を機械的に固定する固定手段やフラックスガスを吸引する吸引口等を設けることにより、生産性及び半田付け品質を向上する技術が掲載されている。
【０００３】
しかし、近年の電気配線基板の薄型化及び多層化に伴い、品質向上の観点から、電気配線基板にフラックスを塗布した後に、予備加熱が必要とされるようになってきた。
ここで、品質向上とは、具体的には、電気配線基板が半田付けされるときに受ける熱衝撃を和らげることによって、電気配線基板の反り防止及び実装搭載部品の熱的ダメージ防止を行なうことであり、また、フラックスの活性化を助成し半田付け性、特に、半田の濡れ性を向上させることである。
そして、部分的に半田付けする半田噴流装置においては、予備加熱機能がないために、半田噴流装置とは別に予備加熱装置を使用していた。
ところが、作業スペースの省スペース化と作業を分割することによる作業ロスを改善できないといった問題があり、さらに、半田噴流装置を簡易的に使用したいという顧客の要望を満足させるためには、半田噴流装置が大型化しないように予備加熱機能を追加する必要があった。
【０００４】
また、近年、環境問題上の観点から、鉛未使用半田（Ｐｂフリー半田）が使用されるようになってきた。
ところが、この鉛未使用半田は一般的に使用される共晶半田より最低溶融温度が高いために、大気中でかつ高温に溶融した状態で使用すると、その組成成分が異なるために、酸化物の発生が多くなり、半田付け不良、具体的には、酸化物付着、ブリッジ不良等が発生し、半田品質を低下させるといった問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、電気回路基板に部分的な半田付けを行なう半田噴流装置において、半田噴流装置を大型化せずに予備加熱機能を追加し、また、鉛未使用半田を使用しても半田の酸化物の発生を防止することにより、作業スペースの省スペース化、作業ロスの改善及び半田付け不良の削減が可能な半田噴流装置及び半田付け方法の技術の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の半田噴流装置は、半田槽、半田供給装置、半田吹き出し口、半田付けされる電気回路基板を空間的に覆うカバー及び半田温度等を制御する制御手段からなる半田噴流装置本体、並びに、前記電気回路基板の電子部品を挿入してある箇所に半田を吹き付けるノズルが突設されたフランジ及び前記電気回路基板を載置する架台とを一体構造とした局所噴流用治具から構成される半田噴流装置において、曲がり管状の注入口が、前記フランジに突設され、かつ、前記注入口の先端が、前記ノズルの先端より上方、又は、１ｍｍ以下の下方に位置し、予備加熱手段からのガスが、前記注入口に供給され、前記フランジを通り、前記ノズルから前記電子部品を挿入してある箇所に吹き付けられる構成としてある。
【０００７】
これにより、電気配線基板の半田付けする部分に局所噴流用治具のノズルから熱風が吹き付けられ、半田付けする部分及びその周辺を加熱するので、電気配線基板の反り防止及び実装搭載部品のダメージ防止を行なうことができるとともに、予備加熱する必要のない部分に熱ストレスを与えない点で信頼性上優れており、さらに、半田の濡れ性をも向上させることができる。
また、この熱風は半田付けに影響する部分だけに効率良く吹き付けられるので、予備加熱手段を小型化することができ、結果的に半田噴流装置を大型化する必要がないので、作業スペースの省スペース化を行なうことができる。
さらにまた、半田噴流装置に予備加熱機能を追加してあるので、電気配線基板を半田噴流装置にセットする一回の取り置き動作で、電気配線基板の予備加熱と半田付けを行なうことができ、作業ロスの改善、具体的には、取り置き動作の改善を行なうことができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半田噴流装置において、前記フランジの前記注入口に前記予備加熱手段の吹き出し口が接続し、かつ、前記吹き出し口と前記注入口との接続部に隙間を設けた構成としてある。
これにより、操作ミス等によって、吹き出し口から高圧の気体が吹き出した場合であっても、この隙間から圧力が開放されるので、局所噴流用治具から高圧の気体が勢い良く吹き出すことを防止することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の半田噴流装置において、前記ノズルを複数設けた場合に、各ノズルから前記注入口までの距離をほぼ等しくなるように配設した構成としてある。
これにより、各ノズルから均一に予備加熱手段からのガスを吹き付けることができ、電気配線基板の半田付け部をほぼ同じ温度に予備加熱することができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の半田噴流装置において、前記ガスを半田の酸化を防止する不活性ガスとした構成としてある。
これにより、予備加熱及び半田付けにおけるパッドの酸化を防止することができるとともに、特に、鉛未使用半田を使用した場合であっても、局所噴流用治具内の半田の酸化を効果的に防止できるので、半田の酸化物付着、ブリッジ不良等を削減することができる。
また、不活性ガス雰囲気においては、半田の粘性及び表面張力が低下するため、つらら半田不良を防止することができるとともに、スルーホールへの半田上がり性が向上するため、噴流時間を短縮することができる。
さらにまた、この不活性ガスの熱風は半田付けに影響する部分だけに効率良く吹き付けられるので、高価な不活性ガスの使用量を低減することができ、かつ、半田が酸化することを防止し半田の使用量を低減することができるので、結果的に、廉価な製品を提供することができる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の半田噴流装置において、前記半田槽内にも前記不活性ガスを吹き出す吹き出し口を設けた構成としてある。
これにより、局所噴流用治具内の半田だけではなく半田槽内の半田に対しても酸化を防止することができ、半田の酸化によるブリッジ不良等の悪影響をより低減することができる。
また、半田の酸化をより防止することができるので、半田の使用量を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項６記載の電子部品の半田付け方法は、上記請求項１〜５のいずれか一項記載の半田噴流装置を用いて、前記電気回路基板に前記電子部品を半田付けする方法としてある。
これにより、熱風が電気配線基板の半田付けする部分にノズルから吹き付けられ、半田付けする部分及びその周辺を加熱するので、半田付けにおける品質不良を削減し品質改善を行なうことができる。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の電子部品の半田付け方法において、前記予備加熱手段からのガスを半田の酸化を防止する不活性ガスとした方法としてある。
これにより、予備加熱及び半田付けにおけるパッドの酸化を防止することができ、半田の酸化物付着、ブリッジ不良等を削減することができる。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の電子部品の半田付け方法において、前記不活性ガスを前記注入口と前記半田槽内に注入する方法としてある。
これにより、局所噴流用治具内の半田だけではなく半田槽内の半田に対しても酸化を防止することができ、半田の酸化によるブリッジ不良等の悪影響をより低減することができ、また、半田の使用量を低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、第一実施形態における半田噴流装置の外観斜視図を示してある。
同図において、１は半田噴流装置であり、半田噴流装置本体１０と局所噴流用治具２０から構成してある。
半田噴流装置本体１０は、半田槽１１、半田供給装置１２、半田吹き出し口１３、カバー１４及び図示してないが制御部（制御部の一部である制御パネル部１５は図示してある。）から構成してある。
【００１６】
半田槽１１は、ステンレス製の両側に傾斜面を有する直方体状の容器であり、半田噴流装置本体１０の中央部に凹設してある。そして、半田槽１１には、ヒータ１１１及び半田温度センサー１１２が内設してあり、半田を溶融して設定温度に制御する。
また、その底面には、半田供給装置１２を設けてある。
【００１７】
半田供給装置１２は、半田噴流装置本体１０の後部に内設してある回転数制御される噴流モータ（図示していない。）、インペラが回転することにより溶融半田を吹き上げるステンレス製のポンプ部１２１及びモータの動力をインペラに伝達するゴム状のベルトを用いた動力伝達手段１２２から構成してある。
【００１８】
半田吹き出し口１３は、ステンレス製の円筒状の構造としてあり、ポンプ部１２１の上面に突設してあり、溶融半田は、ここから局所噴流用治具２０に供給される。
【００１９】
カバー１４は、透明な樹脂からなる電気配線基板を空間的に覆う直方体の蓋状の形状としてあり、上面には、クランプ１４２を取り付けるための矩形状の切り欠きを設けてあり、後部側面には、排気ファン吸引口１４３を設けてある。
クランプ１４２は、透明な樹脂からなる矩形平板状の構造としてあり、電子部品を押さえつけるクランプピン１４１を突設してあり、上面中央に取っ手を設けてある。
ここで、クランプ１４２は、半田付けされる電気回路基板の電子部品及びその配置に合わせて製作され、カバー１４の切り欠きを覆うように取り付けられる。
また、カバー１４は、エアーシリンダー又はモータを用いたリンク機構により回動可能な構造としてあり、開いた状態で電気回路基板をセットすることができ、予備加熱及び半田付けするときには閉じて、半田付けが終了すると自動的に開くように制御してある。
ここで、カバー１４が閉じると、排気ファン吸引口１４３は、半田噴流装置本体１０の後部に突設してある排気ファン吸引口１４３ａと当接し、半田噴流装置本体１０後部に内設してある排気ファンにより排気される構造としてある。
【００２０】
半田噴流装置本体１０の前面には、制御パネル部１５が設けてあり、メインスイッチ１５１、週間タイマー１５２、スタートボタン１５３及び非常停止ボタン１５４が取り付けてある。
温度及び時間に関する制御を行なうために、半田温度調節器１５５、半田噴流タイマー１５６、予備加熱タイマー１５７を取り付けてある。
また、半田を吹き上げる噴流モータの回転数を設定するために、半田付けを行なうときの回転数を設定するフロー回転数調整用ダイヤル１５８と、電気回路基板を取り置きするときに溶融半田の液面が下がり過ぎないように回転数を設定するホールド回転数調整用ダイヤル１５９を取り付けてある。
【００２１】
また、三つのモードを選択することができるセレクトスイッチ１６０を取り付けてあり、一番目のモードは、溶融半田の噴流の強さを設定するＦＬＯＷモードであり、このモードでフロー回転数調整用ダイヤル１５８とホールド回転数調整用ダイヤル１５９を設定する。
二番目のモードは、スタートボタン１５３を押すと、自動で予備加熱と半田付けを行なうＡＵＴＯモードである。
三番目のモードは、カバー１４が開いたままで、自動で半田を吹き上げるＭＡＮＵＡＬモードである。このモードは、主に、電子部品を交換するときに使用する。
【００２２】
また、スローダウンタイム調整つまみ１６１を設けてあり、半田付けを行なって溶融半田の液面が下がるときに、電気回路基板から半田の液面が離れる速度を調整することができる。
ここで、ブリッジ不良を防止するためには、この半田の液面がゆっくり電気回路基板から離れることが重要であり、電子部品のリード間の余分な半田を残さないことによってブリッジ不良を防止することができる。
【００２３】
局所噴流用治具２０は、架台２１とフランジ２２を一体構造としてある。
架台２１は、ガラエポ樹脂からなる平板状の形状としてあり、両側に取手２１１と熱による変形防止のためのアルミニウムからなる平板棒状の補強部材２１２を設けてある。
また、架台２１の上面には、電気回路基板２を載置する載置台２１３を配設してあり、ここで、好ましくは、載置台２１３に切り欠きを設けて切り欠きの側面に電気回路基板２の側面を当接させることにより、電気回路基板２の位置決めを行なう構造とすると良い。
また、架台２１の上面には、フランジ２２のノズル２２１の位置にノズル２２１より大きな切り欠きを設けてあり、ノズル２２１から吹き出る溶融半田を半田槽１１に戻すことができる。
【００２４】
フランジ２２はステンレスからなる薄い直方体状の箱状の形状としてあり、その上面には、半田付けする電気回路基板に半田接触することができるようにノズル２２１を突設してあり、その下面には、半田吹き出し口１３と対応する位置に半田吸い込み口２２３を設けてある。
ここで、好ましくは、フランジ２２の底面は、半田吸い込み口２２３に溶融半田が自重で流れ落ちるように傾斜を設けた構造とすると良い。これにより、局所噴流用ノズル２０を交換するするときに、フランジ２２内に半田が残ることを防止することができる。
【００２５】
図２は、第一実施形態における半田噴流装置の要部の模式図を示してある。
同図において、３０は予備加熱手段であり、減圧器３１、供給バルブ３２、熱風用ヒータ３３、コントローラ３４及び吹き出し口３５から構成してある。
なお、同図において、窒素ガス４の流路を認識しやすいように局所噴流用治具２０のフランジ２２のみを示してある。
なお、予備加熱手段３０は、圧縮されたガスを用いており、一般的に使用される不活性ガスである窒素ガス４を使用している。
圧力調整手段としては、具体的には、減圧器３１を用いており、半田噴流装置本体１０の背面に取り付けてあり、圧縮された窒素ガス４が供給される。
ここで、この減圧器３１は、供給された窒素ガス４を、０ＭＰａ〜１ＭＰａの範囲で減圧調整することができる。好ましくは、窒素ガス４の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．２ＭＰａとすると良い。
【００２６】
減圧器３１には、電磁式の供給バルブ３２が接続してあり、半田噴流装置本体１０に内設された制御手段、具体的には、シーケンサによりオンオフ制御される。
【００２７】
供給バルブ３２には、窒素ガス４の加熱手段、具体的には、電熱線からなる熱風用ヒータ３３を用いており、熱風用ヒータ３３は、コントローラ３４で加熱温度を設定することができる。ここで、この設定は、予備加熱する電気回路基板、半田付けされる電子部品、窒素ガス４の流量及び予備加熱時間を総合的に判断して設定する必要がある。
なお、熱風用ヒータ３３とコントローラ３４は半田噴流装置本体１０の後部に内設した構造としてある。
【００２８】
熱風用ヒータ３３の先端には、ステンレス製の曲がり矩形管状の吹き出し口３５が、吹き出し口を真下方向に向けて取り付けられた構造としてある。
ここで、吹き出し口３５と注入口２２２の間に隙間ができるように、吹き出し口３５の外形を大きくしてある。
なお、吹き出し口３５は、曲がり矩形管に限定するものではなく、曲がり円筒管であっても良い。
【００２９】
フランジ２２の後部側面には、ステンレス製の曲がり矩形管状の注入口２２２が突設してあり、注入側が真上方向に向けて取り付けられた構造としてある。
ここで、好ましくは、注入側の先端は、先端に向かって断面積が小さくなる形状としてあり、局所噴流用ノズル２０を取り付けしやすくしてある。
ここで、局所噴流用治具２０を半田噴流装置本体１０に取り付けた状態で、吹き出し口３５から注入口２２２に窒素ガス４が注入される構造としてある。
好ましくは、吹き出し口３５の断面形状を注入口２２２の断面形状より大きくして隙間を設けると、作業ミス等で高圧の窒素ガス４が注入口２２２に注入されても、窒素ガス４は、隙間から開放されるので、ノズル２２１から高圧のまま吹き出すことを防止することができる。
【００３０】
上記のように構成された第一実施形態の作用について図面を参照して説明する。
図３は、第一実施形態における半田噴流装置の予備加熱状態における要部の模式断面図を示してある。
また、図４は、第一実施形態における半田噴流装置の半田付け状態における要部の模式断面図を示してある。
【００３１】
図３において、電気回路基板２は、電子部品３が挿入され、さらにフラックスが塗布された状態で、架台２１の載置台２１３に載置される。ここで、電気回路基板２の側面が載置台２１３の切り欠き側面に当接することにより、電気回路基板２の位置決めが行なわれる。
次に、制御パネル部１５の両側に配設してあるスタートボタン１５３を両手で同時に押すと、予備加熱及びはんだ付けの自動運転が開始する。
【００３２】
先ず、カバー１４が閉じるが、ここで、カバー１４が最後まで閉じる前に、スタートボタン１５３から手を放すと、カバー１４は直ちに原点（開いた状態）に復帰するので、カバー１４に手を挟まれるといった事故を防止することができる。
また、カバー１４の上面には、クランプ１４２が取り付けられており、クランプ１４２に突設してあるクランプピン１４１の下方先端には樹脂からなる部品押え１４４が付いていて、電子部品３を上から押さえて、電子部品３の浮き不良及び電子部品３へのダメージ不良を防止することができる。
【００３３】
次に、予備加熱タイマー１５７が起動し、予備加熱を開始する。
予備加熱を行なうためには、予備加熱時間、予備加熱温度、圧縮気体の供給圧力を設定する必要がある。
具体的には、これらの設定値は電気回路基板２及び電子部品３によって、大きく異なることがあるので、電気回路基板２に熱電対を取り付けて温度プロファイルを測定したうえで、電気回路基板２に対応した設定値を決定する。
【００３４】
予備加熱時間は、予備加熱タイマー１５７により制御されているが、一般的には、５分以下の予備加熱時間とすることが、生産性の観点から好ましい。
また、予備加熱温度は、熱風用ヒータ３３及びコントローラ３４により、制御されているが、予備加熱の時間短縮のために、予備加熱の温度を高くし予備加熱時間を短縮することは、電子部品３に熱的ダメージを与える可能性があるので、具体的には、３８０℃以下とすることが好ましい。
また、圧縮ガスの供給圧力は、高圧状態で使用することは危険なため、具体的には、０．０２ＭＰａ〜０．１５ＭＰａとすることが良い。
【００３５】
そして、予備加熱を行なうときには、噴流用モータを停止してから行なうことが安全上好ましい。
つまり、噴流用モータが回転しているときは、フランジ２２に内に溶融半田５が多量にある可能性があり、注入口２２２からノズル２２１までの窒素ガス４の流路が溶融半田５によりふさがれないようにすることによって、溶融半田５が飛び散るなどの事故を防止することができる。
また、予備加熱を行なうときには、排気ファンを運転すると熱風を排気してしまうので、排気ファンを停止する。
【００３６】
そして、圧縮された窒素ガス４は、減圧器３１によって圧力調節され、供給バルブ３２が制御部からの制御信号を受けて開かれると、熱風用ヒータ３３に注入される。
窒素ガス４は、コントローラ３４により温度設定された熱風用ヒータ３３によって所定の温度に加熱され、吹き出し口３５から吹き出る。
【００３７】
吹き出し口３５は、真下方向に設けられており、局所噴流用治具２０を半田噴流装置本体１０に取り付けた状態で、注入口２２２の上方に位置するので、窒素ガス４が吹き出し口３５から注入口２２２に供給される。
ここで、吹き出し口３５と注入口２２２との間には、隙間が設けられており、窒素ガス４が微量ではあるがもれる構造としてある。具体的には、吹き出し口３５より注入口２２２を小さくすることにより、吹き出し口３５と注入口２２２の間に隙間を設けてある。
また、予備加熱の能力を上げたいときは、吹き出し口３５に注入口２２２が入り込む構造とすると良く、反対に、能力を上げる必要がないときは、吹き出し口３５と注入口２２２を、１ｍｍ〜５ｍｍ離すと局所噴流用ノズル２０を取り付けやすくなる。
【００３８】
注入口２２２に注入された窒素ガス４の熱風は、フランジ２２を通ってノズル２２１から電気回路基板２と電子部品３のリードに吹き付けられ、予備加熱する。
ここで、電気回路基板２全体を予備加熱するのではなく、半田付けを行なう部分だけを予備加熱するので、熱風用ヒータ３３等の装置を小型化することができる。また、半田付けとは関係の無い部分は加熱しないので、電子部品３に熱ストレスを加えないので、熱的ダメージを与える危険性を低減できる。
【００３９】
予備加熱される電気回路基板２の温度が好ましくは、８０℃〜１１０℃となるように予備加熱すると、半田付けするときの熱衝撃を和らげることができるとともに、塗布したフラックスの還元作用の効果により良好な半田付けをすることができる。
また、窒素ガス４を用いることによって、フラックスの還元作用をより効果的に行なうことができ、さらに、フランジ２２の内部に残った半田５の酸化を防止することができる。このフランジ２２の内部壁面に半田５の酸化物が溜まると、酸化物が内部壁面から取れて電気回路基板２及び電子部品３のリードに付着してブリッジ不良の原因となるので、この観点からも非常に好適である。
予備加熱タイマー１５７に設定された予備加熱時間が経過すると、熱風用ヒータ３３の加熱が止まり、供給バルブ３２が閉じられ予備加熱が終了する。
【００４０】
そして、噴流モータが作動し、排気ファンが作動する。
噴流モータが作動すると半田供給装置１２のポンプ部１２１のインペラが回転し、半田５を半田吹き出し口１３から吹き出す。ここで、噴流モータは、フロー回転数調整用ダイヤル１５８及びホールド回転数調整用ダイヤル１５９により、回転数を設定することができるので、電気回路基板２の半田付け仕様、具体的には、半田付けする電子部品３の数量や電気回路基板２の厚さなどに適応した半田付けを行なうことができる。
【００４１】
ここで、フロー回転数調整用ダイヤル１５８とホールド回転数調整用ダイヤル１５９を設けることにより、連続して半田付けを行なうときに、フランジ２２に半田５を供給する時間を短縮することができる。
つまり、ホールド回転数調整用ダイヤル１５９を設けることにより、ワンサイクルの半田付けが終了したのちにフランジ２２の溶融半田５を全て落としてしまわずに、フランジ２２内に例えば半分の半田を残すように噴流モータを回転させることができる。すると、次の電気回路基板２を半田付けするときには、その位置から半田５を吹き上げればいいので、その分の待ち時間を短縮することができる。
また、フランジ２２内に半田が半分残ったとしても、予備加熱においては、フランジ２２の上半分の空間を窒素ガス４が通過することができるので特に問題はなく、かえってフランジ２２内の半田５の酸化を効果的に防止することができる。仮に、窒素ガス４が通過することができなくても、吹き出し口３５と注入口２２２との隙間から窒素ガス４が開放させるので安全である。
【００４２】
また、半田付けするときは、排気ファンが作動しているので、半田付けするときに発生するフラックスガスを排気することができる。
このことにより、作業者の作業環境を効率良く改善することができる。
つまり、カバー１４により、フラックスガスが出る電気回路基板２を空間的に覆い、先ずフラックスガスを拡散しないように覆い、そして排気することができる。
ここで、特に、窒素ガス４を用いた場合においては、効率良く窒素ガス４を排気することができるので、良好な作業環境を提供することができる。
【００４３】
半田噴流タイマー１５６に設定した半田付け時間が経過すると、自動的に噴流モータの回転数が、ホールド回転数調整用ダイヤル１５９に設定してある回転数に下がり、半田５の液面が下がり、電気回路基板２から半田５が離れる。
ここで、半田付け品質、特に、ブリッジ及びつらら半田不良に対しては、電気回路基板２及び電子部品３のリードから半田５が離れるときの半田面の状態が大きく影響することが一般的に知られている。
フランジ２２のノズル２２１においては、半田５の液面を非常にゆっくり下げると、リード間に付いた余分な半田が表面張力の関係で、半田５の液面に吸収されるので、ブリッジ及びつらら半田不良を防止することができる。
【００４４】
具体的には、この液面をゆっくり下げる手段としては、電子部品３のリードピッチ等の条件を考慮して、スローダウンに要する時間をスローダウンタイム調整つまみ１６１に設定すると、その時間でモータコンデンサが噴流モータの回転数をスローダウンさせる。
すると、半田５の液面は、その時間に対応した降下速度で下がり、ブリッジ及びつらら半田不良を防止することができる。
【００４５】
そして、半田５が電気回路基板２から離れたのちに、電気回路基板２と電子部品３を接合した半田５が十分凝固してから、カバー１４が開く。
ここで、この間は、電子部品３はクランプピン１４１により固定されているので、凝固中に電子部品３が動き半田付け強度を低下させるといった危険性を排除することができる。
この凝固に必要な時間は、制御部に入力することができ、半田付けされる電気回路基板２により異なるが、一般的には、３秒〜８秒くらいにしてある。
さらに、好ましくは、クランプ１４２に電子部品３を空冷する冷却ノズルを設けて、制御部により制御される電磁弁から圧縮空気をこの冷却ノズルに供給することによって、凝固に必要な時間を短縮することができる。
【００４６】
そして、電気回路基板２を載置台２１３から取り外すことによって、ワンサイクルの半田付け作業を行なうことができる。
ここで、電気回路基板２を取り外すときに、架台２１が熱伝達率の低いガラエポ樹脂としてあるので、指が架台２１に接触しても火傷したりすることを防止することができる。
【００４７】
以上説明したように、第一実施形態によれば、電気回路基板２の半田付けする部分を効率良く予備加熱することができるので、電気回路基板２及び電子部品３に与える熱衝撃を和らげることができ、品質向上を行なうことができる。
また、予備加熱に不活性ガス、具体的には、窒素ガス４を使用することによって、電気回路基板２のパッドの酸化を防止し、さらには、フランジ２２内の半田の酸化を防止することができるので、半田付け品質を向上させることができる。そして、環境対策の観点から鉛未使用半田を使用した場合においも、同様に半田付け品質を向上させることができる。
【００４８】
また、フランジ２２に加熱された窒素ガス４を供給することによって、電気回路基板２の半田付けする部分だけを効率良く加熱することができるので、加熱手段等が大型化する必要が無く、結果的に半田噴流装置１を小型化することができると共に、加熱に必要な電力を削減できる。さらにまた、窒素ガス４を効率良く使用することができるので、窒素ガス４の使用量を削減できる。
【００４９】
また、フランジ２２を用いて予備加熱するという観点から、吹き出し口３５と注入口２２２との間には、隙間を設けてフランジ２２に圧力がこもらないようにすることにより、使用上の安全性を向上させることができる。
さらに、フランジ２２を予備加熱するときに、注入口２２２から溶融した半田５を吹き出させる構造としたことにより、注入口２２２で半田が凝固してしまうといった危険性を排除するすることができる。
【００５０】
また、注入口２２２の先端がノズル２２１の先端より下方に位置するように設けると、注入口２２２から半田が吹き出ることになるので、注入口２２２の先端は、ノズル２２１の先端より上方、又は、１ｍｍ以下の下方に位置する構造とすることが好ましい。
ここで、注入口２２２の断面積が小さいときは、溶融した半田５を吹き出して、フランジ２２を暖めるときに、注入口２２２から半田を吹き出させる方が、注入口２２２の先端で半田が凝固してしまう危険性を低減できる。
【００５１】
以下、本発明の第二実施形態について、図面５を参照して説明する。
図５は、第二実施形態に係る半田噴流装置の要部の模式概略外観図を示してある。
同図において、熱風用ヒータ３３の吹き出し口側には、Ｔ字状に分岐された配管が設けてあり、その両端には吹き出し口３５が取り付けてある。
【００５２】
そして、フランジ２２の後部側面に、吹き出し口３５に対応する位置に注入口２２２が配設してある。
ここで、吹き出し口３５は、フランジ２２の上面に電気回路基板２に対応して突設してあるノズル２２１から均一に窒素ガス４が吹き出すように配設してあるので、結果的に均一な予備加熱を行なうことができる。
その他の構造は、第一実施形態と同様である。
【００５３】
上記のように構成された第二実施形態の作用について説明する。
同図において、窒素ガス４は、熱風用ヒータ３３により加熱され、分岐された配管により二箇所に設けられた吹き出し口３５に供給される。
そして、窒素ガス４は、注入口２２２からフランジ２２内に供給され、二箇所に設けられたノズル２２１からほぼ均一に吹き出ることができる。
【００５４】
つまり、ノズル２２１は、半田付けする電気回路基板２によって、様々に配設されるが、このノズル２２１の配置によっては、窒素ガス４が勢いよく吹き出るノズル２２１とほとんど吹き出ないノズル２２１が出てくる可能性がある。
すると、均一に予備加熱することができず、品質向上を行なうことができないばかりか、加熱し過ぎることによって、電気回路基板２及び電子部品３に熱的ダメージを与えてしまう危険性がある。
しかし、上記構造とすることにより、各ノズル２２１からほぼ均一に熱風を吹き出すことができるので、安定した予備加熱を行なうことができる。
その他の作用ついては、第一実施形態と同様である。
【００５５】
以上説明したように、第二実施形態においは、半田付けする電子部品３の配置が異なる電気回路基板２に対しても、良好な予備加熱を行なうことができる。
なお、複数の吹き出し口３５の熱風の吹き出し量を調整するときは、吹き出し口３５の断面積を増減することによって調整できることは、勿論であるが、各電気回路基板２に対応したフランジ２２の注入口２２２の断面積を調整することによって、半田付けする機種を変更するときの切り替え時間の短縮を行なうことができ、非常に便利である。
また、ノズル２２の注入口２２２を一個にすると、吹き出し口３５が一個余るが、この吹き出し口３５から半田槽１１に窒素ガス４を注入することになり、半田槽１１の半田５の酸化を防止することができる。
【００５６】
以下、本発明の半田付け方法に付いて、図面を参照して説明する。
図６〜図９は、本発明の半田付け方法に係るフローチャートを示してある。
具体的には、同図において、第一実施形態の半田噴流装置のフローチャートを示しており、このフローチャートに沿って半田付け方法について説明する。
【００５７】
先ず、主電源をオンすることにより、週間タイマー１５２が作動し、非常停止ボタン１５４が解除されている場合は、半田槽ヒータ１１１の電源がオンされる。
そして、半田温度センサー１１２により、半田５の温度を測定し、設定温度になるまで、半田５を加熱する。そして、設定温度に到達すると、側定温度をもとに半田槽ヒータ１１１がオンオフ制御され、半田５を設定された温度に維持する。
【００５８】
次に、メインスイッチ１５１をオンさせ、セレクトスイッチ１６０をＦＬＯＯＷの位置に合わせて、フロー回転数調整用ダイヤル１５８によって、半田付けするときの噴流の吹き出す強さを調整する。
そして、セレクトスイッチ１６０をＡＵＴＯ又はＭＡＮＵＡＬの位置に合わせ、ホールド回転数調整用ダイヤル１５９によって、ワンサイクルの半田付けが終了し電気回路基板２を取り置きしているときに、半田５の液面が下がり過ぎないように液面の位置を調整する。
これらの調整は、噴流モータの回転数制御により行われる。
【００５９】
先ず、ＡＵＴＯを選択した場合について説明する。
スタートボタン１５３を押すことによってカバー１４が閉じ、カバー１４が所定の状態に閉じたことをセンサーにて検出し制御部がその信号について判断する。具体的には、カバー１４が閉じ始めてから所定の時間が経過してもカバー１４が閉じないときは、カバー１４を再び開くことによって、手等が挟まれたまま半田５が吹き上げられることを防止する。
そして、制御部が所定の時間内に、カバー１４が閉じた信号を受けると、予備加熱を開始する。
【００６０】
先ず、予備加熱タイマー１５７が起動し、予備加熱時間が設定されていないときは、予備加熱を行なわない。
予め、予備加熱時間が設定されているときは、噴流モータと排気ファンをオフする。
ここで、ホールド回転数調整用ダイヤル１５９により、半田５の液面をフランジ２２の約半分以下の高さに調整することによって、噴流モータをオフしないこともでき、半田付けするときの半田５が開口部２２１から吹き出でるまでの時間を短縮することができる。
【００６１】
そして、予備加熱タイマー１５７が作動し、予備加熱手段３０、具体的には熱風用ヒータ３３と供給バルブ３２をオンする。
ここで、供給バルブ３２のイン側には、圧力調整手段、具体的には減圧器３１が取り付けられており、予め、圧縮空気を減圧することによって圧力調整を行なってある。
なお、好ましくは、熱風用ヒータ３３が所定の温度になってから、供給バルブ３２を開くと良い。これにより、熱風用ヒータ３３が所定の温度になる前に供給バルブ３２が開かれて、温度の低い風が吹き出ることを防止することができる。
予備加熱タイマー１５７に設定した時間が経過すると、熱風用ヒータ３３がオフし供給バルブ３２が閉じられる。
【００６２】
次に、噴流モータ及び排気ファンを駆動させる。
ここで、噴流モータは、ホールド回転数調整用ダイヤル１５９で設定された回転数で回転する。
【００６３】
次に、半田噴流タイマー１５６が起動し、時間設定がされていないときは、噴流モータはホールド回転数調整用ダイヤル１５９で設定された回転数を維持する。
また、時間設定がされているときは、噴流モータがフロー回転数調整用ダイヤル１５８で設定した回転数で回転し、半田５をノズル２２１から噴流させる。
そして、制御部は、設定された時間が経過すると、噴流モータの回転数をフロー回転数調整用ダイヤル１５８で設定した回転数に切り替える。
【００６４】
ここで、スローダウンタイム調整つまみ１６１で噴流モータの回転数をスローダウンさせる時間を設定してないときは、瞬間的に、回転数が切り替わるが、この時間を設定してあるときは、モータコンデンサにより、噴流モータの回転数をスローダウンさせることができる。
【００６５】
そして、セレクトスイッチ１６０がＭＡＮＵＡＬを選択してあるときは、スタートランプが消灯しワンサイクルの動作が終了する。
また、セレクトスイッチ１６０がＡＵＴＯを選択してあるときは、制御部に入力してある所定時間が経過したのちにカバー１４を開き、所定の位置までカバー１４開いたことをセンサーで確認し、スタートランプが消灯しワンサイクルの動作が終了する。
【００６６】
以上説明したように、本発明の半田付け方法によれば、減圧器３１により圧縮空気、好ましくは、圧縮された窒素ガス４を圧力調整し、さらに、制御部によって制御される供給バルブ３２が自動的に開閉し、熱風用ヒータ３３により加熱し、吹き出し口３５からフランジ２２の注入口２２２に注入することにより、熱風を電気回路基板２の電子部品３が半田付けされる部分だけに、効率良く吹き付けることができる。
したがって、半田付け品質を改善することができるとともに、予備加熱する必要のない部分を加熱しないので、熱ストレスによるダメージの危険性を低減できる。
また、予備加熱の必要な部分だけを加熱するので、加熱手段等を小型化することができ、さらに、電気使用量を削減することができる。
【００６７】
また、予備加熱に不活性ガス、具体的には、窒素ガス４を使用することにより、電気回路基板２のパッドの酸化を防止することができるとともに、フランジ２２内の半田５の酸化を効率良く防止することができ、半田付け品質を向上させることができる。
【００６８】
上述した三つの実施形態において、本発明を特定の条件で構成した例について説明したが、本発明は、種々の変更例を含むものである。
つまり、第二実施形態において二個の吹き出し口３５と二個の注入口２２２の実施形態について説明したが、各二個に限定するものではなく、例えば、三個の吹き出し口３５と二個の注入口２２２とし、一個の吹き出し口３５からの窒素ガス４は半田槽１１に供給する構造としても良い。
また、第一実施形態における予備加熱手段３０は、上記構造に限定するものではなく、例えば、圧縮されたガス、減圧器３１及び供給バルブ３２の代わりに送風機を用いる構造としも良い。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、電気回路基板の必要な部分だけを効率良く予備加熱できるので、半田付け品質の改善ができるとともに、余分な加熱を行なわないので、熱ストレスによる長期的信頼性が低下する危険性を削減できる。
また、別個の予備加熱装置を必要としないので、作業スペースの省スペース化を行なうことができるとともに、必要な部分だけを加熱するので、加熱手段を小型化でき、結果的に半田噴流装置を小型化することができる。
また、電気回路基板を局所噴流用治具２０の載置台２１３に載置するだけで、予備加熱と半田付けをワンサイクルで行なうことができるので、電気回路基板を予備加熱装置に取り置きする作業を削減できるので生産性を改善することができる。
【００７０】
さらに、予備加熱に不活性ガス、具体的には、窒素ガスを使用することにより、予備加熱における電気回路基板のパッドの酸化を防止して、半田付け品質を向上することができる。
また、フランジ内の半田の酸化を効率良く防止することができ、ブリッジ不良等を削減することができる。
また、半田が酸化しやすい高温状態で使用しなければならない鉛未使用半田に対しても、効果的に酸化防止を行なうことができ、半田付け品質の改善を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第一実施形態における半田噴流装置の外観斜視図を示してある。
【図２】図２は、第一実施形態における半田噴流装置の要部の模式図を示してある。
【図３】図３は、第一実施形態における半田噴流装置の予備加熱状態における要部の模式断面図を示してある。
【図４】図４は、第一実施形態における半田噴流装置の半田付け状態における要部の模式断面図を示してある。
【図５】図５は、第二実施形態における半田噴流装置の要部の模式図を示してある。
【図６】図６は、本発明の半田付け方法に係るフローチャートを示してある。
【図７】図７は、本発明の半田付け方法に係るフローチャートを示してある。
【図８】図８は、本発明の半田付け方法に係るフローチャートを示してある。
【図９】図９は、本発明の半田付け方法に係るフローチャートを示してある。
【符号の説明】
１  半田噴流装置
２  電気回路基板
３  電子部品
４  窒素ガス
１０  半田噴流装置本体
１１  半田槽
１２  半田供給装置
１３  半田吹き出し口
１４  カバー
１５  制御パネル部
２０  局所噴流用治具
２１  架台
２２  フランジ
３０  予備加熱手段
３１  減圧器
３２  供給バルブ
３３  熱風用ヒータ
３４  コントローラ
３５  吹き出し口
１１１  半田槽ヒータ
１１２  半田温度センサー
１２１  ポンプ部
１２２  動力伝達手段
１４１  クランプピン
１４２  クランプ
１４３  排気ファン吸引口
１４３ａ  排気ファン吸引口
１４４  部品押え
１５１  メインスイッチ
１５２  週間タイマー
１５３  スタートボタン
１５４  非常停止ボタン
１５５  半田温度調節器
１５６  半田噴流タイマー
１５７  予備加熱タイマー
１５８  フロー回転数調整用ダイヤル
１５９  ホールド回転数調整用ダイヤル
１６０  セレクトスイッチ
１６１  スローダウンタイム調整つまみ
２１１  取手
２１２  補強部材
２１３  載置台
２２１  ノズル
２２２  注入口
２２３  半田吸い込み口
【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】
0004322338.tif 000007
【図７】
0004322338.tif 000008
【図８】
0004322338.tif 000009
【図９】
0004322338.tif 000010