(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容する溶融はんだを噴流する、少なくとも二次噴流ノズルを内部に配置する槽本体を備える噴流はんだ槽であって、
前記二次噴流ノズルは、略水平方向へ延設されるとともに水平方向の一方の最端部の底部に溶融はんだが流入する入口を有するダクトと、該ダクトの上部であって前記水平方向の他方の端部側に前記ダクトに連通して上方向へ向けて延設され、上端部に溶融はんだが噴流する出口を有する係合部とにより構成され、
前記ダクトは、前記槽本体の底部から上方に離間した位置にその底面が位置するように配置され、
前記ダクトの内部の底部であって当該ダクトの延設方向の前記一方の最端部には、前記入口に臨むとともに上端部及び下端部がいずれも開口したシリンダーが該ダクトの内部の天井部との間に隙間を有して設けられ、
該シリンダーの内部には螺旋状の羽根を四枚取り付けたスパイラルポンプが配置され、さらに、
前記ダクトの延設方向と直交する水平方向に関する前記ダクトの距離は、該ダクトの延設方向と直交する水平方向に関する前記係合部の距離よりも大きいこと、および
前記スパイラルポンプの回転によって前記シリンダーの下部から溶融はんだが、前記シリンダーの内部に流入し、前記ダクトを通って前記噴流ノズルから噴流するようにしたこと
を特徴とする噴流はんだ槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融はんだを噴流させてプリント基板のはんだ付けを行う噴流はんだ槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビ、ビデオのような家電製品に組み込むプリント基板は自動はんだ付け装置ではんだ付けが行われている。自動はんだ付け装置には、フラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却機等の処理装置が設置されており、プリント基板は、搬送装置で搬送されながらフラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却が行われて、はんだ付けがなされる。
【０００３】
自動はんだ付け装置に設置された処理装置は、全てはんだ付けの良否に係わるものであるが、特に噴流はんだ槽はこれに最も影響している。即ち噴流はんだ槽は、噴流状態によりはんだ付け不良が発生したり、酸化物がプリント基板に付着したりする。また自動はんだ付け装置の処理装置は長期間安定して使用できるものであるが、噴流はんだ槽は他の処理装置よりも耐用期間が短い。
【０００４】
噴流はんだ槽には、溶融はんだを荒れた状態で噴流する一次噴流ノズルと、溶融はんだを静かな状態で噴流する二次噴流ノズルが設置されている。一次噴流ノズルから噴流する溶融はんだは荒れているため、プリント基板のスルーホールや表面実装部品の隅部のように溶融はんだが侵入しにくい箇所に容易に侵入して未はんだをなくすものである。しかしながら溶融はんだが荒れていると、プリント基板に接触したときにはんだが隣接したはんだ付け部間に跨って付着するというブリッジや、リード先端にはんだが角状に付着するというツララが発生してしまう。そこで、これらブリッジやツララが発生したプリント基板を二次噴流ノズルから噴流する静かな溶融はんだに接触させることにより、ブリッジやツララを修正する。
【０００５】
一次噴流ノズルの溶融はんだを荒らすことについては、従来より各種の方法・手段が提案され、それぞれ効果を発揮して未はんだをなくすことは或る程度解決されている。一方、二次噴流ノズルは、単に静かな噴流をさせるだけであるため、特別な手段は必要とされてなく問題はないとされていた。ここで従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルについて説明する。図４は従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルの正面断面図、図５は同一部破断斜視図、図６は同側面断面図である。
［０００６］
噴流はんだ槽には、一次噴流ノズル（図示せず）と二次噴流ノズル２１が設置されている。また噴流はんだ槽２０には溶融はんだ２２が入れられており、図示しない電熱ヒーターではんだの溶融を行うとともに、溶融したはんだを所定の温度に保つようになっている。二次噴流ノズル２１は、ダクト２３、インペラポンプ２４、ノズル口２５、整流板２６から構成されている。
［０００７］
ダクト２３は、一端に約３／４円弧のポンプ室２７が形成されており、該ポンプ室には噴流ポンプ２４が設置されている。従来の噴流ノズルで多く使用されているインペラポンプは図４、５に示すように、多数の羽根２８・・・が放射状に取り付けられたものである。インペラポンプ２４の上部中央には軸２９が固定されており、該軸の上端は図示しないモーターと連動している。ポンプ室２７の下部には流入口３０が開口している。
［０００８］
またダクト２３の他端は、上方に立ち上がった係合部３１となっている。従来の噴流はんだ槽における二次噴流ノズルのダクトは、図５に示すようにポンプ室２７の出口が狭くなっており、係合部３１に至る間が暫時巾広となっている。このようにポンプ室から係合部間のダクトの巾が暫時巾広となっているのは、インペラポンプはポンプ室の下部から流入した溶融はんだを多数の羽根で払い飛ばすものであり、ポンプ室内の圧力を高めてダクトに流出させるため、ポンプ室の出口を狭めてある。しかしながらダクト巾が狭いままであると、ノズル口に達する溶融はんだの量が少なくなることからポンプ室から係合部間のダクトを暫時巾広くしてある。また従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルは、図６に示すようにノズル口の横巾（Ｗ３）とダクトの横巾（Ｗ４）とが同一となっている。
［０００９］
係合部３１にはノズル口２５が密閉状態で係合されており、該係合部には多数の穴３２・・・が穿設された整流板２６が張設されている。ポンプ室から勢いよくダクト内に流出された溶融はんだは乱流となっており、そのまま二次噴流ノズルのノズル口から噴流させると、静かな噴流状態が得られなくなるため、この整流板で乱流を整流にする。乱流は整流板の多数の穴を通過するときに整流化され、ノズル口からは静かな状態で噴流されるようになる。また整流板は、乱流を整流化するばかりでなく、溶融はんだ中に混入した酸化物の除去作用も有している。噴流はんだ槽では、ノズル口近辺の溶融はんだ液面上に酸化物が浮遊しており、ノズル口から噴流した溶融はんだが溶融はんだの液面上に落下するときに、比重の軽い酸化物を巻き込んで酸化物が溶融はんだの下方に沈む。この下方に沈んだ酸化物は、溶融はんだを勢いよく吸い込むインペラポンプに吸い込まれてダクト内に入り、それがノズル口から溶融はんだとともに噴流してプリント基板に付着する。そこでダクト上部に整流板を設置して、整流板に酸化物を付着させ、酸化物が整流板から上方にいくのを止めるようにしている。
【００１０】
ノズル口２５には、プリント基板の進入側となるところにフロントフォーマー３３が、そしてプリント基板の退出側となるところにはリヤフォーマー３４が設置されている。フロントフォーマーは、ノズル口から噴流した溶融はんだを進入側に流すことにより、一次噴流ノズルで発生したブリッジやツララを再溶融させてなくすものである。しかし、そのままプリント基板が二次噴流ノズルから退出したのでは、はんだ付け部へのはんだの付着量が少なくなってしまうため、リヤフォーマーではんだを適量付着させるようになっている。つまりリヤフォーマーでは、溶融はんだがプリント基板の進行方向と同一方向でプリント基板の走行速度と略同一速度で流れているため、リヤフォーマーから流れる溶融はんだに接触したプリント基板には、適量のはんだが付着する。従来の噴流はんだ槽における二次噴流ノズルは、図６に示すようにダクトの横巾とノズル口の横巾が同一となっており、ダクト内に流入した溶融はんだが、そのまま上方に噴流されて静かな噴流状態を形成していたものである。
【００１１】
続いて従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルにおける噴流状態について説明する。図示しないモーターを駆動させて軸２９を回転させることによりインペラポンプ２４が回転する。するとインペラポンプ２４の多数の羽根２８・・・間にあった溶融はんだは該羽根で払い飛ばされてポンプ室２７からダクト２３内に流入していく。このときインペラポンプ２４の羽根２８・・・間に溶融はんだがなくなるため、ポンプ室２７下部の流入口３０から溶融はんだが勢いよくポンプ室２７内に吸い込まれる。そしてダクト２３内に流入した溶融はんだは、早い流速でダクトの先端に当たって図４の矢印で示すように流動方向を上方に変える。このとき溶融はんだは流速が早く、しかもダクト先端に当たって流動方向を変えたため乱流となっている。この乱流は、係合部３１に張設された整流板２６の多数の穴３２・・・で整流化され、ノズル口２５から上方に噴流される。図示しないプリント基板は、一次噴流ノズルではんだ付けされた後、二次噴流ノズルから噴流している溶融はんだに接触して、一次噴流ノズルで発生したブリッジやツララを修正するとともに、適量のはんだを付着させて二次噴流ノズルから退出する。
［００１２］
従来の噴流はんだ槽に使用されていたポンプとしては、図４、５に示すインペラポンプが主流であったが、かつてはスパイラルポンプも提案されていた（特許文献１〜５）。
【特許文献１】
実公昭４８−１９４２５号公報
【特許文献２】
実開昭４８−９８５２０号公報
【特許文献３】
実開昭５０−１４８３２７号公報
【特許文献４】
実開昭５１−３６３２号公報
【特許文献５】
特開昭６２−２５９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
［００１３］
ところで前述従来の噴流はんだ槽では、プリント基板全域にはんだが均一に付着しなかったり、プリント基板に酸化物が付着したり、さらには噴流はんだ槽を構成する部材が浸食されてしまったりすることがあった。また従来のスパイラルポンプを設置した噴流はんだ槽では、ノズル口から噴流する溶融はんだの噴流高さを充分に高くすることができなかったため、リヤフォーマーを流れる溶融はんだの速度調整ができず、適量のはんだを付着させることが困難であった。本発明は、従来の噴流はんだ槽における問題点に鑑み発明したもので、プリント基板全域にはんだを均一に付着させることができ、しかも酸化物の付着がないばかりでなく、噴流はんだ槽の構成部材の浸食もなく、さらにはノズル口から充分な溶融はんだを噴流させることができるという噴流はんだ槽を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
［００１４］
本発明者らは、従来の噴流はんだ槽における問題点について鋭意検討を加えた結果、従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルにおいてプリント基板全域にはんだが均一に付着しない原因は、図４に示すように噴流高さが不均一、即ちダクト先端部の上方となるところの高さ（Ｈ１）が高く、ポンプ室に近いところの高さ（Ｈ２）が低くなるためである。図４の矢印で示すように、これは二次噴流ノズルにおいて、ダクト先端ではポンプ室から出た流速の早い溶融はんだ がダクト先端に勢いよく当たって流速の早いまま上方に流動するため高くなり、またポンプ室に近いところでは流速の早い溶融はんだのほとんどがダクトの先端方向に流動してポンプ室に近いところで上方に流動するのが少ないため低くなると考えられる。
【００１５】
また従来の噴流はんだ槽でプリント基板に酸化物が付着するのは、インペラポンプが高速で回転してポンプ下部の溶融はんだを勢いよく吸い込むため、前述のように噴流後の溶融はんだに巻き込まれて下方に沈んでいた酸化物が溶融はんだとともにポンプ室に吸い込まれてしまう。そしてポンプ室に入った酸化物はダクトからノズル口に達してプリント基板に付着するようになる。従来の噴流はんだ槽の二次噴流ノズルには、整流板が設置されており、該整流板が穴の近辺に到来した酸化物を整流板に付着させて除去するだけであるため、完全に酸化物が除去できるほどの効果はなく、かえって穴の周囲に酸化物が堆積して大きくなってしまう。そしてこの大きくなった酸化物が整流板から離脱すると大きなった状態でプリント基板に付着してしまうことになる。従って噴流はんだ槽では、なるべく整流板を使わないことが望まれていた。
【００１６】
また従来の噴流はんだ槽で、構成部材が浸食されるのは、やはりダクト内を流れる溶融はんだが早く流れるためである。つまり噴流はんだ槽の構成部材は、はんだが付着しにくいステンレスを用いているが、それでもステンレスは浸食されてしまう。ステンレスは、表面にＮｉやＣｒの強固な酸化物で覆われているため、該酸化物がバリヤーとなって溶融はんだを付着させないようになっている。ステンレスが溶融はんだに浸食されるのは、酸化物がなくなって清浄な金属面が現れたときにステンレス成分のＦｅやＮｉが溶融はんだ中のＳｎと合金化するからである。ステンレス成分がＳｎと合金化すると、合金の融点が下がるため、合金が溶融はんだ中に溶け込んでいく。そして合金化が徐々に広がるという浸食になり、ついには噴流はんだ槽の構成部材に穴が開いたり、構成部材が変形したりしてしまう。
［００１７］
噴流はんだ槽において浸食、即ちステンレス表面の酸化物がなくなるのは、溶融はんだの流れが速かったり勢いよく当たったりして、溶融はんだによりステンレス表面が擦られて酸化物がなくなるからである。そのため噴流はんだ槽で浸食の発生しやすい部分は、図４に示すように、溶融はんだが勢いよくダクト内に流入するダクトの流入口Ａ、溶融はんだを払い飛ばすインペラポンプの羽根Ｂ、溶融はんだが早く流れるダクトの狭い部分Ｃ、早い速度で溶融はんだが衝突するダクト先端Ｄ、溶融はんだが多数の穴を通過するときに穴が擦られる整流板Ｅ、等である。
［００１８］
そこで本発明者らは、従来の噴流はんだ槽で発生する噴流高さの不均一、プリント基板への酸化物の付着、噴流はんだ槽の構成部材の浸食、等をなくすことについて鋭意研究を重ねた結果、溶融はんだがダクト内を流動するときの早い流れをなくすようにすればよいことに着目して本発明を完成させた。つまりダクト内では、溶融はんだを早く流すのではなく、ダクト内にある溶融はんだに対してダクトの一端から圧力をかけてダクト内の溶融はんだに圧力を伝搬させ、その伝搬による圧力でダクト他端のノズル口から溶融はんだを噴流させるようにする。
【００１９】
本発明は、収容する溶融はんだを噴流する、少なくとも二次噴流ノズルを内部に配置する槽本体を備える噴流はんだ槽であって、二次噴流ノズルが、略水平方向へ延設されるとともに水平方向の一方の最端部の底部に溶融はんだが流入する入口を有するダクトと、このダクトの上部であって水平方向の他方の端部側にダクトに連通して上方向へ向けて延設され、上端部に溶融はんだが噴流する出口を有する係合部とにより構成され、ダクトが、槽本体の底部から上方に離間した位置にその底面が位置するように配置され、ダクトの内部の底部であってこのダクトの延設方向の一方の最端部には、入口に臨むとともに上端部及び下端部がいずれも開口したシリンダーがダクトの内部の天井部との間に隙間を有して設けられ、シリンダーの内部には螺旋状の羽根を四枚取り付けたスパイラルポンプが配置され、さらに、ダクトの延設方向と直交する水平方向に関する前記ダクトの距離が、該ダクトの延設方向と直交する水平方向に関する係合部の距離よりも大きいこと、および、スパイラルポンプの回転によってシリンダーの下部から溶融はんだが、シリンダーの内部に流入し、ダクトを通って噴流ノズルから噴流するようにしたことを特徴とする噴流はんだ槽である。
【発明の効果】
［００２０］
本発明の噴流はんだ槽は、ダクトの一端に設置されたスパイラルポンプがダクト内の溶融はんだを勢いよく流すのではなく、例えば溶融はんだで圧力を伝搬させるような状態にし、溶融はんだが流れるとしても非常に遅い流速である。そのため本発明の噴流はんだ槽では、ダクトの一端の圧力がそのままダクト他端に設置されたノズル口まで伝搬され、ノズル口全体に同一の圧力がかかって、ノズル口からは高低差のない溶融はんだが噴流され、プリント基板に対しても溶融はんだが均一に接触して表面被りや未はんだを発生させない。
【００２１】
また本発明の噴流はんだ槽は、溶融はんだをスパイラルポンプから噴流ノズルまで圧力伝播するようになっており、従来浸食が発生していた構成部材を強く擦ったり強く当たったりしないため、浸食が発生しない。
【００２２】
さらにまた本発明の噴流はんだ槽は、シリンダーへの流入口が下向きとなっており、しかもシリンダー内への溶融はんだの吸い込みも緩やかであるため、酸化物の引き込まれが全くなく、従ってプリント基板への酸化物の付着もない。本来整流板は勢いのある流れを弱めて均一噴流にするとともに、整流板は酸化物の通過を阻止する役目も有しているものであるが、本発明の噴流はんだ槽では、前述のようにダクト内の溶融はんだの流れが遅く乱流とならないため整流化する必要がないばかりでなく、酸化物の混入もないため整流板を設置する必要もない。整流板は、酸化物を堆積させたり、溶融はんだに浸食されてはんだの成分を変えたりするため、できる限り使用したくないものであるが、本発明では、このように問題となる整流板を全く必要としないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の噴流はんだ槽に使用するスパイラルポンプとは、従来のインペラポンプのように吸い込みと吐き出しに急速な流れを起こすようなことがなく、溶融はんだに圧力をかけることができるものである。スパイラルポンプは、螺旋状となった羽根で溶融はんだを順次送り出すことにより溶融はんだに圧力をかけることができる。従来の噴流はんだ槽に使用されていたスパイラルポンプは、羽根が一枚設置されたものであるため、送り出す溶融はんだの量が少なかったり、脈流、即ちノズル口で溶融はんだが上下動したりすることがあった。スパイラルポンプの羽根の枚数を複数枚、好ましくは四枚にすると、送り出す量を多くすることができ、また円滑な流れを形成して脈流をなくす。本発明では、スパイラルポンプを上下に開口を有するシリンダー内に設置し、溶融はんだを下方から吸い込んで上方に圧力をかけるものであるため、溶融はんだが早く流動するようなことがない。またスパイラルポンプを下方から吸い込むようにしたため、溶融はんだの上方に浮遊している酸化物の吸い込みも全くない。
【００２４】
本発明の噴流はんだ槽は、図３に示すようにノズル口の横巾Ｗ１がダクトの横巾Ｗ２よりも狭くなっている。このように噴流ノズルの横巾をダクトの横巾よりも狭くすることにより、ダクト内の大容量の溶融はんだの圧力がノズル内の小容量の溶融はんだに伝播するときに、パスカルの原理で噴流ノズル内には大量の溶融はんだが流入するため、噴流ノズルからは高い噴流が得られるようになる。
【００２５】
以下図面に基づいて本発明噴流はんだ槽を説明する。図１は本発明噴流はんだ槽に設置する二次噴流ノズルの一部破断斜視図、図２は同正面断面図、図３は同側面断面図である。
【００２６】
噴流はんだ槽１には一次噴流ノズル（図示せず）と二次噴流ノズル２が設置されている。噴流はんだ槽には溶融はんだ３が入れられており、図示しない電熱ヒーターではんだの溶融を行うとともに、溶融したはんだを所定の温度に保つようになっている。二次噴流ノズル２は、ダクト４、シリンダー５、スパイラルポンプ６、ノズル口７から構成されている。
【００２７】
噴流はんだ槽１内には箱状のダクト４が設置されている。ダクト４の一端は半円筒状の圧力室８が形成されている。圧力室８の下部には、上下が開口となったシリンダー５が設置されている。シリンダー５の開口は、下部が流入口９、上部が加圧口１０となっている。シリンダー５の高さは圧力室８の高さよりも低いものであり、シリンダー５の下部をダクト２の底面と同一レベルに置いてあるため、シリンダー５の上部と圧力室８の天井間は充分にあいている。
【００２８】
シリンダー５内にはスパイラルポンプ６が設置されている。スパイラルポンプ６には四枚の螺旋状の羽根１１・・・が取り付けられている。スパイラルポンプ６の上部中央には軸１２が固定されており、該軸は圧力室８の天井を挿通して噴流はんだ槽１に入れられた溶融はんだ３の液面上まで突出している。軸１２の上端は図示しないモーターと連動している。
【００２９】
ダクト４の他端は細長い矩形の係合部１３が立設している。該係合部にはノズル口７が密封状態で係合されている。また本発明の噴流はんだ槽は、図３に示すようにノズル口７の横巾Ｗ１がダクト４の横巾Ｗ２よりも小さくなっている。ノズル口７には、プリント基板の進入側となるところにフロントフォーマー１４が、そしてプリント基板の退出側となるところにはリヤフォーマー１５が設置されている。フロントフォーマーとリヤフォーマーの作用については前述の通りであるため説明は省略する。
［００３０］
次に上記構造を有する本発明噴流はんだ槽での噴流状態について説明する。先ず図示しないモーターを駆動させて軸１２を回転させると、シリンダー５内のスパイラルポンプ６が回転する。スパイラルポンプが回転すると、流入口９から溶融はんだが流入し、シリンダー内の溶融はんだが加圧口１０から押し出されることにより、圧力室８内の溶融はんだ２に圧力がかかる。該圧力はダクト４内の溶融はんだに伝播され、さらにノズル口７内の溶融はんだまで伝播される。そのためノズル口７内の溶融はんだは上方に噴流されるようになる。上方に噴流された溶融はんだは、静かな噴流状態であり、フロントフォーマー１４とリヤフォーマー１５に沿って流れる。
［００３１］
このときダクト内の溶融はんだは圧力を伝播する状態、即ち溶融はんだが移動するにしても流れが非常に遅い状態となっているため、溶融はんだが接触する構成部材を強く擦ったり強く当たったりすることがない。従って、本発明の噴流はんだ槽では浸食が発生しないものである。また本発明の噴流はんだ槽は、噴流ノズル近辺に浮遊していた酸化物が噴流後の溶融はんだに巻き込まれて溶融はんだ中の下方に沈んでも、スクリューポンプは下方の溶融はんだを急速に吸い込むものでないため、下方に沈んだ酸化物はダクト内に入り込むことがない。その結果、本発明の噴流はんだ槽では、はんだ付け時にプリント基板に酸化物が付着するような問題が発生しない。
【図面の簡単な説明】
［００３２］
［図１］本発明噴流はんだ槽の正面断面図
［図２］本発明噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの一部破断斜視図
［図３］本発明噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの側面断面図
［図４］従来の噴流はんだ槽の正面断面図
［図５］従来の噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの一部破断斜視図
［図６］従来の噴流はんだ槽に設置した二次噴流ノズルの側面断面図
【符号の説明】
［００３３］
１  噴流はんだ槽
２  二次噴流ノズル
３  溶融はんだ
４  ダクト
５  シリンダー
６  スパイラルポンプ
７  ノズル口
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の実施例では、溶融はんだを静かに噴流する二次噴流ノズルについて説明したが、本発明は噴流する溶融はんだを荒らす一次噴流ノズルにも適応できることはいうまでもない。
【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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