(57)【要約】【課題】はんだカスを形成させずに凸部へのはんだ付けができる局所はんだ付けノズル，およびそれを用いて行うはんだ付け品の製造方法を提供すること。【解決手段】上方から下降してくるワークのネジの頭を受けるねじ受け部材２を，局所はんだ付けノズル１に昇降可能に設ける。ねじ受け部材２の上面には，ワークのネジの頭を収納する凹部が形成されている。また，凹部の縁辺からねじ受け部材２の外辺に及んで溝４が形成されている。ワークを下降させてそのネジの頭をねじ受け部材２の凹部に収納させ，さらにワークを下降させてねじ受け部材２を溶融はんだ中に押し込む。これにより凹部の中に溶融はんだを流入させる。そしてねじ受け部材２を上昇させて，凹部の中で溶融はんだを凝固させる。これにより，はんだカスを形成させずにネジの頭にはんだ付けができる。【選択図】図３
2009050891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部を有する対象物の凸部に対し溶融はんだにより局所はんだ付けを行う局所はんだ付けノズルにおいて，
ノズル内に昇降可能に設けられ，上方から下降してくる対象物の凸部を受ける凸部受け部材を有し，
前記凸部受け部材の上面には，対象物の凸部を収納する凹部が形成されており，
前記凸部受け部材の昇降範囲の下限高さは，前記凸部受け部材の上面のうち前記凹部以外の部分がノズル内の溶融はんだに没して溶融はんだが前記凹部内に流入できる高さであり，
前記凸部受け部材の昇降範囲の上限高さは，前記凸部受け部材の上面のうち前記凹部以外の部分がノズル内の溶融はんだに没していないために溶融はんだが前記凹部内に流入できず，かつ，対象物のうち凸部以外の部分がノズル内の溶融はんだに接触しない高さであることを特徴とする局所はんだ付けノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の局所はんだ付けノズルにおいて，
前記凸部受け部材の上面のうち前記凹部以外の部分には，前記凹部より浅く，前記凹部の縁辺から前記凸部受け部材の縁辺に至る溝が形成されており，
前記凸部受け部材の昇降範囲の下限高さは，前記凸部受け部材の上面のうち少なくとも前記溝の底部がノズル内の溶融はんだに没する高さであり，
前記凸部受け部材の昇降範囲の上限高さは，前記凸部受け部材の上面のうち前記溝の底部がノズル内の溶融はんだに没していない高さであることを特徴とする局所はんだ付けノズル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の局所はんだ付けノズルにおいて，
前記凸部受け部材を上方へ向けて付勢する付勢部材を有することを特徴とする局所はんだ付けノズル。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の局所はんだ付けノズルにおいて，
前記凸部受け部材は，溶融はんだが付着しない材質のもので形成されていることを特徴とする局所はんだ付けノズル。
【請求項５】
凸部を有する対象物の凸部にはんだ付けしてなるはんだ付け品の製造方法において，
溶融はんだにより局所はんだ付けを行う局所はんだ付けノズルと，
前記局所はんだ付けノズル内に昇降可能に設けられ，上方から下降してくる対象物の凸部を受けるとともに，上面に，対象物の凸部を収納する凹部が形成されている凸部受け部材とを用い，
対象物を下降させてその凸部を前記凸部受け部材の前記凹部に収納させるとともに，前記凸部受け部材の上面のうち前記凹部以外の部分をノズル内の溶融はんだに没入させて溶融はんだを前記凹部に流入させ，
前記凸部受け部材の上面のうち前記凹部以外の部分がノズル内の溶融はんだから脱出し，かつ，対象物のうち凸部以外の部分がノズル内の溶融はんだに接触しない高さまで対象物および前記凸部受け部材を上昇させ，
その状態で前記凹部の中の溶融はんだを凝固させてから，対象物を前記凸部受け部材から引き離すことを特徴とするはんだ付け品の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のはんだ付け品の製造方法において，
前記凸部受け部材として，上面のうち前記凹部以外の部分に，前記凹部より浅く，前記凹部の縁辺から前記凸部受け部材の縁辺に至る溝が形成されているものを用い，
溶融はんだを前記凹部に流入させるときの前記凸部受け部材の高さを，前記凸部受け部材の上面のうち少なくとも前記溝の底部がノズル内の溶融はんだに没する高さとし，
前記凹部の中の溶融はんだを凝固させるときの前記凸部受け部材の高さを，前記溝の底部がノズル内の溶融はんだに没しない高さとすることを特徴とするはんだ付け品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，凸部を有する対象物の凸部へのはんだ付けに関する。さらに詳細には，凸部におけるつらら状のはんだの突起形状（以下，「はんだカス」という）の形成を防止できる局所はんだ付けノズル，およびそれを用いて行うはんだ付け品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，基板に種々の電子部品を組み付けてなる電子製品においては，部分的にはんだ付けを行うことがある。このような部分的はんだ付けを自動的に行う技術としては，特許文献１に記載されているもの等が挙げられる。同文献の技術では，ノズル盤をはんだ槽に押し込み，その時の排水圧で溶融はんだをノズル開口から噴出させている。このノズルを所定箇所に設けることにより，基板の所定箇所にはんだ付けを施すのである。
【特許文献１】特開2005−19510号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，はんだ付けの対象となる電子製品には，一部の部品をねじで仮止めしているものがある。このような電子製品では，凸部となっているねじの頭にはんだ付けを施すことにより部品の本固定を行うことがある。すなわち，部分的なはんだ付けの対象となる箇所が凸部なのである。このような場合に前記した従来の技術ではんだ付けを行うと，ねじの頭にはんだがつらら状に固まったカス（以下，「はんだカス」という）ができてしまう。
【０００４】
はんだカスが発生する原因としては，次の２つが考えられる。第１に，凸部の熱容量が考えられる。すなわち，ねじの頭というのは，この種の電子製品としては相当に大きい金属の固まりであり，熱容量が大きいのである。このためはんだ付けの際に，温度上昇が不十分なまま，溶融はんだの噴流から離脱することになりがちである。そうなると，離脱後に付着している溶融はんだから凸部への吸熱が大きいのである。このため溶融はんだの凝固が素早く，丸まる時間がないのである。
【０００５】
第２の原因として，溶融はんだの表面張力の低下が挙げられる。溶融はんだにおいては，フラックスが少なかったり，あるいは過加熱状態であったりすると，酸化によりその表面張力が低下する。凸部が溶融はんだの噴流から離脱するときにこの状態であると，溶融はんだが丸まらずにつらら状のまま凝固してしまうのである。
【０００６】
このはんだカスにより，次のような弊害がある。まず，当該電子製品を装置に組み付ける時に，はんだカスの頂部で装置の一部を傷つけてしまうことがある。また，はんだカス自体が折れてしまうことがある。この場合，折れたはんだカスは導電性の異物となるので，基板上のランド間のショートの原因となる。
【０００７】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，はんだカスを形成させずに凸部へのはんだ付けができる局所はんだ付けノズル，およびそれを用いて行うはんだ付け品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の局所はんだ付けノズルは，凸部を有する対象物の凸部に対し溶融はんだにより局所はんだ付けを行う局所はんだ付けノズルであって，ノズル内に昇降可能に設けられ，上方から下降してくる対象物の凸部を受ける凸部受け部材を有し，凸部受け部材の上面には，対象物の凸部を収納する凹部が形成されており，凸部受け部材の昇降範囲の下限高さは，凸部受け部材の上面のうち凹部以外の部分がノズル内の溶融はんだに没して溶融はんだが凹部内に流入できる高さであり，凸部受け部材の昇降範囲の上限高さは，凸部受け部材の上面のうち凹部以外の部分がノズル内の溶融はんだに没していないために溶融はんだが凹部内に流入できず，かつ，対象物のうち凸部以外の部分がノズル内の溶融はんだに接触しない高さであるものである。
【０００９】
この局所はんだ付けノズルでは，凸部へのはんだ付けのために対象物を上方から下降させると，まず凸部が凸部受け部材に受け止められる。より詳細には，凸部受け部材の凹部に収納される。そしてさらに対象物を下降させると，凸部受け部材も押されて下降する。凸部受け部材の上面がノズル内の溶融はんだに没するまで下降すると，ノズル内の溶融はんだが凹部に流れ込む。これにより，対象物の凸部と凸部受け部材の凹部との間の隙間が溶融はんだで満たされる。なお，対象物のうち当該凸部以外にもはんだ付け箇所がある場合には，その箇所がノズル内の溶融はんだに接するまで対象物を下降させる。
【００１０】
そして，対象物および凸部受け部材を上昇させる。上昇により，凸部受け部材の上面がノズル内の溶融はんだから脱出した状態とする。これにより，凹部内の溶融はんだはノズル内の溶融はんだから分離される。なお，対象物のうち当該凸部以外の部分はノズル内の溶融はんだに接触しない状態とする。この位置で対象物と凸部受け部材を一旦止め，凹部内の溶融はんだを凝固させる。はんだが凝固してから，対象物をさらに上昇させて凸部受け部材から外す。凸部に付着して固体となったはんだは，凹部の形状に倣った形状であり，はんだカスは発生していない。
【００１１】
本発明の局所はんだ付けノズルにおいては，凸部受け部材を上方へ向けて付勢する付勢部材を有することが望ましい。これにより，対象物を下降させた後に上昇させるとき，凸部受け部材も付いて上昇する。また，凸部受け部材は，溶融はんだが付着しない材質のもので形成されていることが望ましい。これにより，凝固したはんだは凸部受け部材から容易に剥がれる。このため次回のはんだ付けを直ちに行うことができる。
【００１２】
本発明は，溶融はんだにより局所はんだ付けを行う局所はんだ付けノズルと，局所はんだ付けノズル内に昇降可能に設けられ，上方から下降してくる対象物の凸部を受けるとともに，上面に，対象物の凸部を収納する凹部が形成されている凸部受け部材とを用い，対象物を下降させてその凸部を凸部受け部材の凹部に収納させるとともに，凸部受け部材のの上面のうち凹部以外の部分をノズル内の溶融はんだに没入させて溶融はんだを凹部に流入させ，凸部受け部材の上面のうち凹部以外の部分がノズル内の溶融はんだから脱出し，かつ，対象物のうち凸部以外の部分がノズル内の溶融はんだに接触しない高さまで対象物および凸部受け部材を上昇させ，その状態で凹部の中の溶融はんだを凝固させてから，対象物を凸部受け部材から引き離すことによる，凸部を有する対象物の凸部にはんだ付けしてなるはんだ付け品の製造方法にも及ぶ。
【００１３】
ここで，凸部受け部材として，その上面のうち凹部以外の部分に，凹部より浅く，凹部の縁辺から凸部受け部材の縁辺に至る溝が形成されているものを用いるとさらによい。その場合には，凸部受け部材の昇降範囲の下限高さは，凸部受け部材の上面のうち少なくとも前記底部がノズル内の溶融はんだに没する高さであればよい。また上限高さは，凸部受け部材の上面のうち溝の底部がノズル内の溶融はんだに没していない高さである必要がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，はんだカスを形成させずに凸部へのはんだ付けができる局所はんだ付けノズル，およびそれを用いて行うはんだ付け品の製造方法が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，基板に電子部品を取り付けてなる電子製品に局所的にはんだ付けを行う局所はんだ付けノズルとして本発明を具体化したものである。
【００１６】
本形態に係る局所はんだ付けノズルの正面図および平面図を図１に示す。図１の局所はんだ付けノズル１は全体として，上面が開口となっている略バスタブ状の部材であり，その内部に溶融はんだが収容されるものである。そしてその上面に突出して，２つのねじ受け部材２，２が設けられている。
【００１７】
なお，局所はんだ付けノズル１は実際には，はんだを加熱して溶融させる加熱機構や，溶融はんだに噴流を起こさせる噴流機構などを有している。しかしこれらは公知であり，本発明としての特徴点ではないので図示や説明は省略する。局所はんだ付けノズル１の，図１の平面図における縦横の寸法は，はんだ付けの対象となるワークに合わせた値とされる。通常，縦が３０ｍｍ程度，横が２００ｍｍ程度である。
【００１８】
ねじ受け部材２の正面図および平面図を図２に示す。図２のねじ受け部材２は，略直方体状の部材である。平面図にて１５ｍｍ四方程度で，正面図中の高さが２０ｍｍ程度の大きさである。そしてその上面の中央には，椀形の凹部３が形成されている。凹部３の平面視での直径は，ねじ受け部材２の平面図中の一辺の約７割程度である。凹部３の深さは，凹部３の平面視での半径よりやや小さい。ねじ受け部材２の上面にはさらに，四方に溝４，４，４，４が形成されている。溝４は，ねじ受け部材２の平面視にて，凹部３の縁辺からねじ受け部材２の外辺に及んでいる。溝４の深さおよび幅は，ともに２〜３ｍｍ程度である。
【００１９】
ねじ受け部材２の材質は，溶融はんだが付着しないものでなければならない。このようなものとしては例えば，ステンレス鋼やアルミ，セラミックス等が挙げられる。なお，局所はんだ付けノズル１の本体として一般的にステンレス鋼が多用されるので，これと同じでもよい。
【００２０】
局所はんだ付けノズル１の内部には，図３に示すような，ねじ受け部材２の昇降機構が設けられている。この昇降機構は，圧縮バネ５と，水平バー６とにより構成されている。水平バー６は，局所はんだ付けノズル１の内部に水平に配置される部材である。２つのねじ受け部材２，２は，水平バー６の両端の上面に取り付けられている。圧縮バネ５は，その上端が水平バー６の中央の下面に，下端が局所はんだ付けノズル１の底面に，それぞれ取り付けられている。この圧縮バネ５の伸縮により，水平バー６およびねじ受け部材２，２が昇降できるようになっている。圧縮バネ５や水平バー６は，溶融はんだの温度に耐える程度の耐熱性があればよい。
【００２１】
図３は，圧縮バネ５がその自然長まで伸びてねじ受け部材２が上昇した位置にある状態を示している。圧縮バネ５が縮んでねじ受け部材２が下降した位置にある状態を図４に示す。図３および図４中の「７」の部分は，局所はんだ付けノズル１の内部空間のうち，溶融はんだの噴流の部分である。図４の下降状態では，ねじ受け部材２の上面が噴流レベル７に没入している。
【００２２】
次に，局所はんだ付けノズル１とはんだ付けの対象であるワークとの関係を説明する。図５の正面図に，局所はんだ付けノズル１とワーク８とをともに示す。図５中のワーク８は，基板９に電子部品１０を搭載したものである。電子部品１０は，基板９の図５中上面側に位置している。ただし，電子部品１０のコンタクトピン１１が，基板９の下面側に突出している。電子部品１０は，基板９に対し２つのネジによりネジ止めされている。そのネジの頭１２，１２が基板９の下面側に位置して凸状をなしている。ただし，電子部品１０のこのネジ止めは，仮止め程度の緩いものである。
【００２３】
局所はんだ付けノズル１のねじ受け部材２，２は，ワーク８のネジの頭１２，１２の真下に位置している。ねじ受け部材２，２のこの配置は，ワーク８の仕様に合わせたものである。図５中の局所はんだ付けノズル１は，ねじ受け部材２，２がその昇降範囲の上限まで上昇した状態，すなわち図３に示した状態にある。この状態での局所はんだ付けノズル１の上面からのねじ受け部材２の突出高さを，図５中に「Ｈ」で示している。一方，基板９の下面からのコンタクトピン１１の最大の突出高さを，図５中に「Ｔ」で示している。ＨはＴより大きくなければならない。望ましくは安全上，ＨをＴより５ｍｍくらいは大きくしておきたいところである。
【００２４】
続いて，局所はんだ付けノズル１を用いたはんだ付けの手順を説明する。まず，ワーク８を局所はんだ付けノズル１の上方の正しい位置にセットする。正しい位置とは，正面から見ても側面から見ても，ねじ受け部材２，２の真上にネジの頭１２，１２が存在する位置である。この状態での側面図を図６に示す。この状態での正面図は図５に示したとおりである。このとき当然，局所はんだ付けノズル１は，ねじ受け部材２，２が上昇した状態にある。なお図６においても，図３および図４のように噴流レベル７を示している。局所はんだ付けノズル１内のはんだがすでに溶融しているものとする。
【００２５】
図６の状態からワーク８を下降させて，ネジの頭１２，１２がねじ受け部材２，２の凹部３に挿入された状態とする。この状態を図７に示す。この状態では，電子部品１０のコンタクトピン１１は局所はんだ付けノズル１の溶融はんだには接触しない。図５中のＨがＴより大きいからである。この状態でもまだ，局所はんだ付けノズル１は，ねじ受け部材２，２が上昇した状態にある。
【００２６】
図７の状態からさらにワーク８を下降させると，局所はんだ付けノズル１においては，ねじ受け部材２，２がネジの頭１２，１２に押し込まれる。このため，圧縮バネ５が縮んでねじ受け部材２，２が下降する。これにより図８に示す状態とする。図８においては，ねじ受け部材２，２が噴流レベル７の中に没入している。このため，ねじ受け部材２，２の凹部３には，ねじ受け部材２，２の上面を通って溶融はんだが流入する。このとき溶融はんだの一部は溝４を通る。これにより，ネジの頭１２と凹部３との間の隙間が溶融はんだで満たされる。
【００２７】
この，図８に示される状態のねじ受け部材２，２の高さが，その昇降範囲の下限である。ここで「下限」とは，実際に使用される範囲内での下限という意味である。ねじ受け部材２，２を無理に下に押し込めば，圧縮バネ５が縮みきるまではさらに下降が可能である。
【００２８】
ここで図８の状態では，コンタクトピン１１の先端も噴流レベル７の中に達している。このためコンタクトピン１１の先端にもはんだ付けがなされることになる。もし，コンタクトピン１１の先端にはんだ付けしたくない場合には，図８の時点での下降の程度を，コンタクトピン１１の先端が噴流レベル７に達しない程度に止めておく。ただし最低限，ねじ受け部材２，２の溝４の底面を噴流レベル７に没入させる必要がある。
【００２９】
ネジの頭１２と凹部３との間の隙間が溶融はんだで充填されたら，図７に示したレベルまでワーク８を上昇させる。するとねじ受け部材２，２も，圧縮バネ５の付勢により，ネジの頭１２，１２に付いて上昇する。これにより，ネジの頭１２，１２とねじ受け部材２，２とが離間することなく，凹部３に新たな溶融はんだが流入しない状態となる。その一方で，凹部３にすでに入り込んだ溶融はんだは外部に流出しない。溝４が凹部３より浅いからである。
【００３０】
この位置では，コンタクトピン１１の先端も溶融はんだに接触しない。そしてこの位置でしばらくワーク８を停止させる。これにより，ネジの頭１２と凹部３との間の溶融はんだを凝固させる。このとき，凝固するはんだは，ネジの頭１２には付着するが，凹部３の面には付着しない。前述のようにねじ受け部材２が，溶融はんだが付着しない材質のものでできているからである。
【００３１】
溶融はんだが凝固するのに十分な時間が経過したら，ワーク８をさらに上昇させる。凝固に掛かる時間は，あらかじめ試験を行って測定しておけばよい。すると，ねじ受け部材２，２はそれ以上上昇できないので，ネジの頭１２，１２がねじ受け部材２，２から離間して，再び図６の状態となる。ただしこの時点でのネジの頭１２，１２には，はんだ付けが施されている。そのはんだの表面形状は，凹部３の形状を転写した滑らかな曲面形状である。このため，はんだカスと呼ばれるような余分な突起はない。よって，後工程で不具合を引き起こすことがない。なお，ねじ受け部材２，２の方にははんだは付着していない。このためすぐに次のワーク８のはんだ付けが可能である。
【００３２】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，ネジの頭１２に付着させるはんだを，ねじ受け部材２の凹部３の中で凝固させる。このため，はんだの凝固後の形状が凹部３の形状により規定される。したがって，はんだカスのない形状となる。仮に溶融はんだがフラックス不足気味であったり，過熱気味であったりしたとしても同様である。これにより，はんだカスを形成させずに凸部へのはんだ付けができる局所はんだ付けノズル，およびそれを用いて行うはんだ付け品の製造方法が実現されている。
【００３３】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
【００３４】
例えば，前記した実施の形態では，ねじ受け部材２，２の上面に溝４を設けている。しかしこの溝４は必須のものではない。ただし，溝４がない場合には，図８の下降時においてねじ受け部材２，２の全体を溶融はんだに没入させる必要がある。また，溝４があった方が，溶融はんだが凹部３に流入しやすいという点では有利である。
【００３５】
また，前記した実施の形態では，ねじ受け部材２の上限位置は，圧縮バネ５がその自然長まで伸びきることにより規定されることとした。しかしこれに限らず，圧縮バネ５がその自然長まで伸びきるより手前の位置をねじ受け部材２の上限位置とすることも可能である。そのためには，局所はんだ付けノズル１の内部に固定部材を設けて，水平バー６の可動範囲を規制すればよい。
【００３６】
また，ネジの頭１２と凹部３との間の溶融はんだの凝固を，ねじ受け部材２が局所はんだ付けノズル１の中の溶融はんだから完全に脱出している高さにて行うとよりよい。その方が，溶融はんだの凝固が早いからである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態に係る局所はんだ付けノズルの正面図および平面図である。
【図２】実施の形態に係るねじ受け部材の正面図および平面図である。
【図３】実施の形態におけるねじ受け部材の昇降機構の上昇状態を示す正面図である。
【図４】実施の形態におけるねじ受け部材の昇降機構の下降状態を示す正面図である。
【図５】実施の形態に係る局所はんだ付けノズルをワークとともに示す正面図である。
【図６】実施の形態に係る局所はんだ付けノズルとワークとを示す側面図である。
【図７】実施の形態に係る局所はんだ付けノズルとワークとを示す側面図である。
【図８】実施の形態に係る局所はんだ付けノズルとワークとを示す側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    局所はんだ付けノズル
２    ねじ受け部材
３    凹部
４    溝
５    圧縮バネ
８    ワーク（対象物）
１２  ネジの頭（凸部）
【図１】
2009050891.tif 000003
【図２】
2009050891.tif 000004
【図３】
2009050891.tif 000005
【図４】
2009050891.tif 000006
【図５】
2009050891.tif 000007
【図６】
2009050891.tif 000008
【図７】
2009050891.tif 000009
【図８】
2009050891.tif 000010