(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内にスクリューポンプが収納されており、前記ケーシングには溶融はんだの流入口が形成されていて、前記スクリューポンプで吸い込まれた前記溶融はんだが前記流入口から流入した後、噴流ノズルから噴流する噴流はんだ槽であって、
前記ケーシングの内壁には前記スクリューポンプと離間して多数の円環状の仕切が水平方向に平行した状態で形成されていて、該仕切間が環状室になっている
ことを特徴とする噴流はんだ槽。
【請求項２】
前記仕切は、ケーシングの内壁を刻設して形成されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。
【請求項３】
前記仕切は、ケーシングの内壁に円環板を接合して形成されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の噴流はんだ槽。
【請求項４】
前記流入口は、内径がスクリューポンプの直径以下であり、スクリューポンプの直径の２／３以上である
ことを特徴とする請求項１〜３記載の噴流はんだ槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動はんだ付け装置に設置し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ものである。
【背景技術】
【０００２】
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、等の処理装置が順次設置されており、これらの処理装置上を搬送コンベアが走行している。プリント基板は、搬送コンベアで走行させら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、冷却機で冷却がなされて、はんだ付けが行われる。
【０００３】
自動はんだ付け装置では、処理装置全てがはんだ付けの良否に影響するものであるが、特に噴流はんだ槽は、重要である。例えば、噴流はんだ槽で要求される条件としては、噴流頂部が水平であること、噴流高さが上下動するという脈動がないこと、リードの長く突出したプリント基板では噴流高さを高くしなければならないときに、充分に噴流を高くできること、等である。
【０００４】
噴流はんだ槽は、溶融はんだを上方に噴流させ、該噴流した溶融はんだにプリント基板を接触させることによりプリント基板のはんだ付けを行うものであり、そのためには噴流はんだ槽には溶融はんだを送り出す噴流ポンプと、噴流ポンプで送られてきた溶融はんだを上方に噴流させる噴流ノズルが必要である。
【０００５】
一般に噴流はんだ槽には、荒れた状態に溶融はんだを噴流する一次噴流ノズルと、静かな状態に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、狭いスルーホールや角張ったチップ部品の隅部に容易に侵入して未はんだをなくす。しかしながら、一次噴流ノズルから噴流する荒れた溶融はんだは、ブリッジやツララ等のはんだ付け不良を発生させる。そこでこれらのはんだ付け不良を二次噴流ノズルで修正する。二次噴流ノズルから噴流する溶融はんだは、穏やかであり、これがブリッジやツララを修正するものである。
【０００６】
噴流はんだ槽では、噴流ポンプと噴流ノズルはダクトにより接続されている。つまりダクトの一端に噴流ポンプが配置され、ダクトの他端に噴流ノズルが設置されている。噴流ポンプは、ダクトの端部に形成されたケーシング内に設置されており、噴流ポンプで吸い込んだ溶融はんだをダクトを通じて噴流ノズルに送り、該噴流ノズルから溶融はんだを上方に噴流させるものである。
【０００７】
噴流はんだ槽に用いる噴流ポンプとしては、インペラポンプとスクリューポンプがある。インペラポンプとは、軸の周囲に多数の板状の羽根を放射状に取り付けたものである。インペラポンプのケーシングは、ダクトの一端に形成されており、その形状は略カタツムリ状となっている。インペラポンプの軸は、ケーシングの上部に穿設された軸孔を通して溶融はんだの液面上まで突出している。また溶融はんだをケーシング内に吸い込む流入口は、ケーシングの下部に穿設されている。
【０００８】
インペラポンプは、多数の羽根が回転することにより、羽根間にある溶融はんだをその遠心力で飛ばし、それがダクトを通して噴流ノズルに送られるものである。このインペラポンプでは、溶融はんだを遠心力で飛ばすため、インペラポンプは或る程度早い回転が必要である。そのためインペラポンプを用いた噴流はんだ槽では、インペラポンプを出た溶融はんだがダクト内を早く流れていき、噴流ノズルから出たときに、インペラポンプに近いところと遠いところでは流速が相違する。その結果、流速の早いところでは流速の遅いところよりも噴流高さが高くなって、噴流頂部では溶融はんだが水平とならず、プリント基板に均一に接触しないという問題を発生させることがあった。
【０００９】
またインペラポンプでは噴流ノズルからの噴流が脈動を起こすことがあった。インペラポンプで脈動を起こす原因は、溶融はんだの送りが不連続となるからである。つまりインペラポンプでは、溶融はんだが一組の羽根間で飛ばされた後、次に隣接した一組の羽根間で飛ばされるため、その間は溶融はんだが飛ばされない部分ができ、溶融はんだが送られない瞬間がある。これがインペラポンプにおける脈動の原因となるものである。
【００１０】
一方、スクリューポンプは、一枚、または複数枚の羽根が軸の周囲に螺旋状に形成されたものであり、螺旋となった羽根に溶融はんだを乗せて圧力をかけるようになっている。つまりスクリューポンプでは、溶融はんだがインペラポンプのようにダクト内を早く流れず、スクリューポンプで押し出された圧力によって噴流ノズルから噴流する。従って、スクリューポンプを用いた噴流はんだ槽では、不連続部がないため、理論的には脈動を起こさないとされており、また溶融はんだが圧力で噴流ノズルから噴流するため、噴流ノズル頂部が水平になるという、インペラポンプにはない優れた特長を有している。このスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽が特許や実用新案で古くから多数提案されていた。（特許文献１〜５）
【特許文献１】実開昭４８−９８５２０号公報
【特許文献２】実公昭５３−３４３４５号公報
【特許文献３】特開昭６２−２５９６６５号公報
【特許文献４】特開２００６−１１４５５５号公報
【特許文献５】特開２００６−１１４５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のようにスクリューポンプは、脈動を起こしにくいものであるが、リードの長いプリント基板に充分対応できないことがあった。つまりスクリューポンプを設置した噴流はんだ槽では、スクリューポンプの回転数を上げた場合、回転数に順応して噴流高さが高くならないという圧送効率に問題があるものであった。
【００１２】
本発明者らが従来のスクリューポンプを設置した噴流はんだ槽で圧送効率のよくない原因を追求したところ、スクリューポンプは螺旋羽根に乗って溶融はんだが送られるものであり、スクリューポンプを出た溶融はんだはダクト内で均等に圧力をかけられるが、ダクト内には溶融はんだが既に存在しているため、このダクト内の溶融はんだを押すようになる。するとダクト内の溶融はんだは、スクリューポンプから出た溶融はんだに対して反対の圧力をかけて押し戻そうとする。その圧力によりスクリューポンプを出た溶融はんだがスクリューポンプとケーシングの内壁間を通って流入口へと逆流することがある。これがスクリューポンプの圧送効率を低下させる原因となることが分かった。
【００１３】
この逆流を防ぐため、特許文献４では羽根とケーシングの内壁間の間隙をなるべく小さくすることにより解決している。本発明者らの実験によると該間隙が０．５ｍｍ以下であれば、スクリューポンプを出た溶融はんだは該間隙を通って逆流しないことが分かった。そこで該間隙をなくすようにスクリューポンプの直径とケーシングの内径を正確に加工すればよく、この加工は充分に可能である。しかしながら、該間隙が０．５ｍｍ以下の噴流はんだ槽では、はんだ使用時の溶融状態と不使用時の固化状態の相変態や温度変化で膨張・収縮するため、それがポンプの軸を偏芯させて、スクリューポンプとケーシングが擦れてしまう。しかも該間隙を小さくすることは、ケーシングとスクリューポンプの加工に多大な手間がかかるものであった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで本発明者らは、スクリューポンプとケーシングの内壁間からの逆流を防ぐことについて鋭意検討を加えた結果、流体はその流路に区切られた空間があると、その空間に一旦侵入してから出て行くという無駄な流動を行うようになる。しかも流路にそれが多数あると、流路を流動する流体は、さらに流動しにくくなることに着目して本発明を完成させた。
【００１５】
本発明は、ケーシング内にスクリューポンプが収納されており、ケーシングには溶融はんだの流入口が形成されていて、スクリューポンプで吸い込まれた溶融はんだが流入口から流入した後、噴流ノズルから噴流する噴流はんだ槽において、ケーシングの内壁にはスクリューポンプと離間して多数の円環状の仕切が水平方向に平行した状態で形成されていて、該仕切間が環状室になっていることを特徴とする噴流はんだ槽である。
【００１６】
本発明の噴流はんだ槽は、スクリューポンプを収納するケーシングの内壁に多数の円環状の仕切を設置したものであり、多数の仕切は水平方向に平行に設置してある。つまり隣接する仕切間は環状の室となっていて、ケーシングの内壁には多数の環状室が形成されている。従って、溶融はんだがスクリューポンプとケーシングの内壁間を逆流するときは、溶融はんだは先ず環状室に侵入し、次に該環状室の仕切を乗り越えて、次の環状室に侵入する。このように逆流する溶融はんだは、環状室、仕切、環状室、仕切・・・を順次流動していかなければならないため、逆流しなくなるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の噴流はんだ槽は、スクリューポンプとケーシングの内壁間に多数の仕切が設置されていて、仕切間が多数の環状室になっているため、スクリューポンプを出た溶融はんだが、その反作用でスクリューポンプとケーシングの内壁間を逆流しようとしても、該仕切と環状室が逆流を阻止する。このようにケーシングの内壁に仕切を設置しておくと、スクリューポンプとケーシングの内壁間の間隙が多少広くても溶融はんだの逆流を阻止する。従って、本発明の噴流はんだ槽は、スクリューポンプやケーシングの製造に精密な加工が必要なくなり、安価に製造できるばかりでなく、ケーシングの清掃やメンテナンス時に寸法精度を正確に行わなくてもよいため、組み立てが極めて簡単に行えるという従来のスクリューポンプを用いた噴流はんだ槽にない優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に使用する仕切としては、肉厚のケーシング内壁を切削加工により多数の環状室を形成したもの、或いは多数のワッシャー状の円環板をケーシングの内壁に溶接で取り付けて環状室板間を環状室にしたもの、内径の大きな円環板と内径の小さな円環板を交互に配置したもの、等がある。
【００１９】
ケーシングには、溶融はんだをケーシングに吸い込む円形の流入口が形成されているが、該流入口の内径をスクリューポンプの直径以下、スクリューポンプの直径の２／３以上が好適である。該流入口の内径がスクリューポンプの直径よりも大きいと、逆流した溶融はんだが流入口から流出しやすくなり、スクリューポンプの直径の２／３よりも小さくなると、スクリューポンプでの吸い込み量が少なくなってしまう。
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の噴流はんだ槽について説明する。
図１は本発明噴流はんだ槽の正面断面図、図２は要部拡大断面図、図３は図２の斜視図、図４は仕切板と環状室が流体の流動を阻止する説明図、図５は他の実施例の要部拡大断面図である。
【００２１】
本発明の噴流はんだ槽は、本体１が無蓋の箱状となっており、内部には溶融はんだ２が入れられていて、該溶融はんだは図示しないヒーターで所定の温度に保たれるようになっている。本体１内にはダクト３が設置されている。該ダクトの一端にはケーシング４が配置されており、他端上部には噴流ノズル５が取り付けられている。噴流ノズル５は一次噴流ノズルであり、上部には噴流する溶融はんだを荒らす荒波板６が取り付けられている。
【００２２】
ケーシング４の内部はにスクリューポンプ７が収納されている。ケーシング４は円筒状であり、下部に円形の流入口８が形成されている。該流入口の内径は、スクリューポンプの直径以下であり、スクリューポンプの直径の２／３以上である。ケーシング４の内壁には多数の仕切９・・・が形成されている。仕切９は円環状であり、隣接する仕切間が環状室１０となっている。図１〜３に示すケーシングの仕切は、肉厚のケーシングを機械加工により刻設したものである。仕切９の内側周囲とスクリューポンプ７間の間隙は、スクリューポンプが多少芯ずれしても仕切９とスクリューポンプ７とが擦れないような充分な距離となっている。
【００２３】
スクリューポンプ７は四枚の羽根１１が軸１２に螺旋状に形成されたものである。軸１２は軸保持体１３で保持されており、溶融はんだ２の液面上に突出していて、その上端にはプーリー１４が固定されている。プーリー１４は本体１の外部に取り付けられたモーター１５のプーリー１６とベルト１７で連動している。
【００２４】
図５は本発明噴流はんだ槽に使用するケーシングの他の実施例である。ケーシング４の内壁には、多数の円環板１８・・・が溶接で接合されている。従って、隣接する円環板間に環状室１０が形成されるようになる。図５のスクリューポンプも、前述環状室を刻設したケーシング同様、スクリューポンプの上方に出た溶融はんだがスクリューポンプとケーシングの内壁間を逆流しない。
【００２５】
次に上記構造を有する本発明の噴流はんだ槽における作動状態について説明する。
モーター１５が稼働すると、その回転がプーリー１６、ベルト１７、プーリー１４を介して軸１２を回転させる。そして軸１２に固定されているスクリューポンプ７が回転し、スクリューポンプの羽根１１上にある溶融はんだ２が運ばれてスクリューポンプ７の上方に出る。すると流入口８からはダクト３の下部にある溶融はんだ２が吸い込まれ、スクリューポンプ７の羽根１１で上方に運ばれ、スクリューポンプ７の上方からダクト３内を矢印のように圧送される。
【００２６】
ダクト３内を圧送される溶融はんだは、圧送方向を上にして噴流ノズル５の荒波板６から噴流する。この荒波板６から噴流する溶融はんだは荒れており、プリント基板のスルーホールやチップ部品の隅部によく侵入して未はんだをなくすが、ツララやブリッジのような不良を発生させる。そこで一次噴流ノズルではんだ付けしたプリント基板は、静かに噴流する二次噴流ノズルの溶融はんだで、これらの不良を修正する。
【００２７】
ダクト３内では、スクリューポンプ７の上方に出た溶融はんだ２がダクト３内に既に存在している溶融はんだを押し出そうとするが、ダクト内の溶融はんだの反作用でスクリューポンプ７方に押し戻される。このとき、従来のスクリューポンプを使用した噴流はんだ槽では、スクリューポンプとケーシングの内壁間が広い場合、該間隙から逆流して流入口から流出したり、充分な圧力が出なかったりして、モーターの回転を速くした割には噴流高さを高くできないことがあった。しかしながら、本発明の噴流はんだ槽は、ケーシングの内壁に多数の仕切が設けられており、該仕切間が環状室となっているため、スクリューポンプとケーシングの内壁間を逆流する溶融はんだは、環状室内に侵入し、そして環状室から出てから、再度次の環状室に侵入するという流動がしにくい状態となるため、逆流しない。さらに流入口の内径がスクリューポンプの直径よりも小さいと逆流阻止効果が向上する。
【００２８】
ここで本発明の噴流はんだ槽において、ケーシングの内壁に形成した仕切板と環状室が溶融はんだの逆流阻止する原理を図４で説明する。
スクリューポンプを出た溶融はんだがダクト内の溶融はんだにより押し戻されると、溶融はんだはケーシング４とスクリューポンプ７の間隙に流入して下方に逆流する。該間隙を逆流する溶融はんだは、一番上の環状室に侵入する。このとき環状室に侵入した溶融はんだは、方向を変えたり環状室の壁に当たったりするため、流速や圧力が弱められる。そしてこの環状室に侵入した溶融はんだは仕切を越えて次の環状室に侵入する。ここでも溶融はんだは流速や圧力が弱められて、さらに次の環状室に侵入する。このようにして間隙を逆流する溶融はんだは、漸次流速と圧力が弱められて、ついには全く流動しなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
実施例では、波を荒らす一次噴流はんだ槽について説明したが、本発明の噴流はんだ槽は静かな波を噴流させる二次噴流ノズルにも使用できることはいうまでもない。特に比重の小さなＳｎ主成分の鉛フリーはんだでは、噴流を高くできても、比重の大きな鉛入りはんだではできなかったが、本発明の噴流はんだ槽では該鉛入りはんだを用いても充分に噴流高さを高くできるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明噴流はんだ槽の正面断面図
【図２】要部拡大断面図
【図３】図２の斜視図
【図４】仕切板と環状室が流体の流動を阻止する説明図
【図５】他の実施例の要部拡大断面図
【符号の説明】
【００３１】
１    噴流はんだ槽の本体
２    溶融はんだ
３    ダクト
４    ケーシング
５    噴流ノズル
７    スクリューポンプ
８    流入口
９    仕切
１０    環状室
【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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