(57)【要約】【課題】鉛フリーはんだ材料を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け方法において、１次噴流と２次噴流の間隔を縮め温度低下を抑制すると共にドロスによるはんだ付け品質の劣化防止の両立を図るためのフローはんだ付け装置を提供する。【解決手段】溶融されたはんだ材料を入れるはんだ槽と、溶融されたはんだ材料を１次噴流させる１次噴流ノズルと、溶融されたはんだ材料を２次噴流させる２次噴流ノズルと、１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間に配置した隔壁とを有し、噴流の表面で発生するドロスの這い上がりの抑制と１次噴流後の基板の温度低下の抑制して良好なはんだ付け品質を得ることができる。【選択図】図１
2009043956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ材料を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け装置であって、溶融されたはんだ材料を入れるはんだ槽と、前記溶融されたはんだ材料を１次噴流させる１次噴流ノズルと、前記溶融されたはんだ材料を２次噴流させる２次噴流ノズルと、前記１次噴流ノズルと前記２次噴流ノズルの間に配置した隔壁とを有するフローはんだ付け装置。
【請求項２】
前記隔壁は、前記はんだ槽に入れられた前記溶融されたはんだ材料の表面から上方に５ｍｍ以上の高さと、前記はんだ槽に入れられた前記溶融されたはんだ材料の表面から下方に１０ｍｍ以上の高さとを有することを特徴とする請求項１記載のフローはんだ付け装置。
【請求項３】
前記隔壁は、前記隔壁がないときに前記１次噴流と前記２次噴流が混じり合う位置及び前記混じり合う位置より前記１次噴流側に配置したことを特徴とする請求項１記載のフローはんだ付け装置。
【請求項４】
前記隔壁は、はんだのぬれ性が低い材料で構成されることを特徴とする請求項１記載のフローはんだ付け装置。
【請求項５】
前記隔壁は、ステンレス鋼、或いは、表面に窒化クロムを有するステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項１記載のフローはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ材料を用いて電子部品などを基板に実装するためのフローはんだ付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子回路基板の製造において、電子部品などを基板に接合する１つの方法として、電子回路基板の下方から溶融したはんだ材料を噴流させ、電子回路基板と電子部品をはんだ付けする形態で用いるフローはんだ付け方法が知られている。このフローはんだ付け方法は、一般的に、基板にフラックスを塗布するフラックス塗布工程、基板を予め加熱するプリヒート工程、ならびに基板をはんだ材料からなる噴流に接触させて基板にはんだ材料を供給するはんだ材料供給工程を含む。以下、従来の一般的なフローはんだ付け方法について、図面を参照しながら説明する。図７は、従来のフローはんだ付け装置の構造図である。
【０００３】
まず、挿入部品などの電子部品が所定の位置に適切に配置されたプリント基板などの電子回路基板に、フラックス供給手段（図示せず）を用いてフラックスを供給し、基板の下面にフラックスを塗布する。フラックスは、通常、ロジン（樹脂成分）などの活性成分およびイソプロピルアルコールなどの溶剤を含み、このようなフラックスを基板に塗布するフラックス塗布工程は、基板に形成されたランド（即ち、はんだ材料が供給されるべき部分）に不可避的に形成される酸化膜（自然酸化膜）を除去して、ランド表面でのはんだ材料の濡れ広がりを良好にする目的で行われる。フラックス供給手段には、霧状のフラックスを基板に吹き付けるスプレーフラクサーや、泡状のフラックスを基板と接触させる発泡フラクサーなどを用い得る。このようなフラックス供給手段は、フローはんだ付け装置１３とは別個に構成されていても、あるいはフローはんだ付け装置１３の内部に一体的に組み込まれて構成されていてもよい。
【０００４】
図７のフローはんだ付け装置１３に、上記のようにしてフラックスが塗布された基板３を入口部１１から供給する。基板３は、装置１３の内部を（図７に点線にて示す搬送ラインに沿って）、矢印１０の方向に一定速度で機械的に搬送される。装置１３の内部を入口部１１から出口部１２へ向けて搬送される基板３は、まず、遠赤外線ヒーターなどの、基板３の下方に位置するプリヒータ８により加熱される。この加熱によるプリヒート工程は、基板３へのはんだ材料２の供給に先立って、基板３を予め加熱して基板３の上下方向における温度勾配を減少させて基板本体の温度を上昇させるため、上記のフラックス塗布ステップにより基板３に塗布されたフラックスのうち不要な溶剤成分を気化させるため、ならびにぬれ時間（はんだ材料が被接合物（この場合ランド）に接触した時から、ぬれ始める時までに要する時間）の短縮のために行われるものである。
【０００５】
続いて、基板３は、予め加熱により溶融させたはんだ材料２が入ったはんだ槽１などを含むはんだ材料供給手段７の上方に搬送される。そして、基板３の下面側に１次噴流ノズル４から供給されるはんだ材料２の１次噴流および２次噴流ノズル５から供給されるはんだ材料２の２次噴流と接触して、はんだ材料２が基板３に供給される。このとき、はんだ材料２は、基板３に形成されたスルーホール（図示せず）の内壁と、基板３の上面側からスルーホールに挿入されているスルーホール挿入部品のリード（図示せず）との間の環状空間を、基板３の下面側から毛管現象によって濡れ上がる。その後、基板３に供給されて付着したはんだ材料は温度低下により固化し、はんだ材料からなる接合部、いわゆる「フィレット」を形成する。
【０００６】
このはんだ材料供給工程（またはフローはんだ付け工程）において、１次噴流ノズル４から基板３にはんだ材料２が供給される。図８に従来のはんだ材料供給手段の構造図を示す。図８に示されるようにはんだ材料供給手段７には、１次噴流ノズル４と、１次噴流ノズル４の後方に配置された２次噴流ノズル５で構成されており、１次噴流ノズル４と２次噴流ノズル５は各々の噴流が混ざってはんだ付け品質を悪くしないように、約５０ｍｍの間隔で配置されている。１次噴流ノズル４は、先端に複数の突起１４からなり、この突起１４からはんだ材料２を供給している。突起１４から供給されるはんだ材料は、その上を基板が通るとき乱流状態にあり、スルーホール内部および基板表面ランドに確実にはんだ材料２と接触させる働きがある。これが不十分であると、スルーホール内部およびランドにはんだ材料２が十分濡れ広がらずはんだ材料の供給が不十分となり、いわゆる「赤目」などの問題が生じる。しかしながら、逆に１次噴流は乱流状態にあるため、１次噴流だけでは、はんだレジストで覆われた領域にはんだ材料が残ったり、歪な形状でランド部にはんだ材料が残ってしまったりという状況を発生させる。そのために層流状態に近い流れの２次噴流によって、はんだレジストで覆われた領域に付着したはんだ材料を除去し、また、ランド部のフィレットの形を整える必要がある。これが不十分であると、はんだ材料がランド間にまたがって残留・固化して、いわゆる「ブリッジ」を形成したり（このブリッジは電子回路のショートを招くので望ましくない）、角状の突起を形成したりするので望ましくない。
【０００７】
はんだ材料供給工程では性質の異なる１次噴流と２次噴流は不可欠なものであり、単独では良好なはんだ付け状態を得ることはできない。
【０００８】
このようにして得られた基板３は、その後、出口部１２から取り出され、これにより、フローはんだ付け方法によって電子部品が基板３にはんだ付けされた電子回路基板が作製される。
【０００９】
以上のようにして作製される電子回路基板においては、従来、ＳｎおよびＰｂを主要構成成分とするＳｎ―Ｐｂ系のはんだ材料、特にＳｎ―Ｐｂ共晶はんだ材料が一般的に用いられている。しかし、Ｓｎ―Ｐｂ系はんだ材料に含まれる鉛は、不適切な廃棄物処理により環境汚染を招く可能性があるため、鉛を含有するはんだ材料の代替として、鉛を含まないはんだ材料、いわゆる「鉛フリーはんだ材料」が工業規模で使用されることが主流となっている。
【００１０】
鉛フリーはんだ材料は、一般的にＳｎ−Ｐｂ系はんだ材料に比べて融点が高い。例えばＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ材料の融点が１８３℃であるのに対して、代表的な鉛フリーはんだ材料であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料では約２２７℃である。そのため、はんだ材料２が入ったはんだ槽１は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料の場合はんだ材料の温度が２３５〜２４５℃に、鉛フリーはんだ材料の場合は２５０〜２５５℃になるように加熱されている。
【００１１】
このはんだ材料２の融点温度の違いによって、鉛フリーはんだ材料を用いる場合、１次噴流ノズル４から供給されて基板３に付着した溶融状態のはんだ材料２は、２次噴流ノズル５から供給される新たなはんだ材料２が基板３に供給されるまでの間に、基板３を通じて、また周辺雰囲気により、その熱を奪われて部分的に凝固すると考えられる。このような現象は、融点が比較的低いＳｎ―Ｐｂ系はんだ材料を用いる場合には問題にならなかったが、融点が高い鉛フリーはんだ材料では、基板３が１次噴流を離れてから２次噴流と接触する間のわずかな温度低下にも敏感に反応し、凝固を開始すると考えられる。このようにして、１次噴流を離れてから２次噴流と接触するまでの間に凝固したはんだ材料２を２次噴流により再び溶融させる必要があるが、この２次噴流による再溶融が十分でないと、いわゆる「ブリッジ」などの発生を招き得る。
【００１２】
図９に従来のフローはんだ付けにおける電子回路基板の温度カーブの図を示す。横軸にフローはんだ付け工程（工程時間）、縦軸に電子回路基板の温度を示している。電子回路基板は、約１．５ｍ／分（２５ｍｍ／秒）の速度で搬送される。電子回路基板はプリヒートで８５〜９５℃に加熱され、１次噴流ではんだの熱をもらい２５０〜２５５℃に上昇する。その後、２次噴流に到達するまで約２秒（１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間隔５０ｍｍ）要するので、１７０℃まで低下し、１次噴流のはんだが凝固してしまう。この後凝固した１次噴流のはんだの上に２次噴流のはんだ付けが行われる。
【００１３】
このような、基板３の温度低下による影響を改善するために、プリヒータ８の上方およびはんだ材料供給手段７の上方にカバー９を施す方法が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
以上のようなはんだ付け方法によって、電子部品を搭載した基板のスルーホールに部品電極を挿入してはんだ付けされた品質について説明する。図１０に従来のフローはんだ付け装置を用いて電子部品を基板に実装した場合の電子部品のスルーホール部の断面の写真示す。図１０は、スルーホール２１と、スルーホール２１の中に挿入された電子部品のリード２２と、スルーホール２１と電子部品のリード２２の間に供給された凝固したはんだ２３の断面図で、凝固したはんだ２３には、気泡により発生したボイド２４が存在している。
【００１５】
電子機器の使用時に電源をオン／オフすることではんだ付け部の温度の上昇、降下が繰り返されるが、このボイド２４がはんだ凝固した中に存在すると、ボイド２４を起点としてクラックと呼ばれる亀裂が発生し、電気的な導通がなくなり、電子機器の故障につながる。さらに、クラックを生じた回路が高電圧部の場合、電気的な導通がなくなり開回路状態になるとアーク放電を引き起こし発火、発煙を招くこともあり得る。
【００１６】
このボイド２４が凝固したはんだ２３中に発生する原因は１次噴流を離れた後、２次噴流に達するまでの間の温度低下に起因する。１次噴流によって一旦スルーホール２１の上部まで供給されたはんだ材料は１次噴流を離れた直後から温度が低下し、凝固し始める。次に２次噴流を通過する際に、１次噴流で供給されたはんだ材料は再度溶解を始めるが、１次噴流と２次噴流の間での温度低下が大きい場合、２次噴流を通過する際スルーホール２１の上部では再溶融に至るまでの温度に達することができない。従って、スルーホール２１の上部のはんだ材料が固化した状態、つまりスルーホール２１の上部に固化したはんだ材料によって蓋をされた状態で２次噴流のはんだ材料が供給されることになる。１次噴流および２次噴流によってはんだ材料を供給する際、はんだ噴流中には周囲の空気を巻き込んだ状態にある。そのため、スルーホール２１の上部が固化したはんだ材料によって蓋をされた状態で２次噴流のはんだを供給すると、はんだ噴流中に存在する空気はスルーホール２１の上部から抜け出すことができず、２次噴流を離れた後はんだ材料が冷え固まるとボイドとして残ってしまう。
【００１７】
ボイド２４の発生を抑制するためには、１次噴流を離れてから２次噴流と接触するまでの間のスルーホール２１の上部のはんだ材料が固化するのを防ぐ、つまり、基板の温度がはんだ材料の融点以下にならないように温度低下を抑制する必要があるが、その手段としては、（１）プリヒート工程での基板温度を上げる、（２）１次噴流および２次噴流と基板とが接触する時間を長くし基板温度を上げる、（３）１次噴流および２次噴流のはんだ温度を高くする、（４）１次噴流と２次噴流との間の間隔を短くすることが考えられる。しかしながら、基板３に搭載される電子部品の耐熱性を考慮した場合、はんだ付けされる電子部品のリードのみならず、電子部品の本体部分も、できるだけ高温にさらされる時間を短くする必要があり、（１）および（２）、（３）の手段では温度低下の抑制には限界があり、現在の高性能な電子部品では限界に達している。
【００１８】
そして、（４）の１次噴流と２次噴流との間の間隔を短くする場合、究極的には１つにすることであるが、背景技術で述べたように１次噴流と２次噴流は工程的性質が異なるため、１つにすることはできない。また、１次噴流と２次噴流を近づけると１次噴流から流れ落ちるはんだ材料と２次噴流から流れ落ちるはんだ材料が交じり合う部分にはんだ材料より比重の軽い「ドロス」と呼ばれるはんだ材料の酸化物が滞留し易くなり、ドロスが噴流の頂部に向かってその表面を逆流して基板に付着し、はんだ付け品質の劣化およびはんだ付け不良に及ぶ恐れがある。
【００１９】
更に、ドロスの逆流について詳細に説明すると、従来のはんだフロー装置では１次噴流と２次噴流の間隔が広いため、それぞれの噴流から供給されるはんだ材料は独立してはんだ槽へと還流され、それぞれの噴流の表面で発生するドロスも交わることなくはんだ槽へと流れ落ちていく。はんだ槽の表面にはドロスが滞留するが、１次噴流および２次噴流のはんだ材料ははんだ槽内部より供給されるため、噴流中にドロスが混入することはない。また、１次噴流および２次噴流から流れ落ちるはんだ材料は垂直に近い状態ではんだ槽へと流れ落ちるため、重力および流れに逆らって噴流の頂部に向かって表面を逆流することはない。
【００２０】
しかしならが、１次噴流と２次噴流を近づけると、それぞれの噴流ははんだ槽に流れ落ちる前にお互いが混じり合いドロスの這い上がり現象を発生させる。図１１にドロスの這い上がり現象を示す模式図を示す。１次噴流と２次噴流が混じり合う部分では、表面の薄い膜状のドロス６１の膜状態が破壊されドロスの塊６２として滞留する。滞留したドロスの塊６２の一部は図面に対して鉛直方向の両側からはんだ槽１へと落ちて行く。このドロスの塊６２の部分から１次噴流および２次噴流の頂部に向かうにつれ、噴流の角度は水平面に対して小さくなり、酸化されていないはんだ材料２はドロス６１の下を流れ、表面のドロス６１の膜は次第に破壊されにくくなる。噴流頂部から供給されるドロス６１の速度、および、１次噴流と２次噴流の交わる部分でドロス膜が破壊されてドロスの塊６２として堆積する速度とドロスの塊６２がはんだ槽へと落ちて行く速度の均衡が崩れると、結果としてドロスが頂部へ這い上がる現象が起きる。
【００２１】
これらのことから、容易に１次噴流と２次噴流との間の間隔を短くすることができない。
【００２２】
また、滞留したドロスを排出する方法として機械的な方法が考案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、１次噴流と２次噴流の間に機械的な方法でドロスを排出する装置を施した場合、１次噴流と２次噴流の間隔を物理的に縮めることが更に困難であり、１次噴流と２次噴流の間でのはんだ材料の温度低下を抑えることができない。
【特許文献１】特開２００２−１１１１９４号公報
【特許文献２】特開２００２−１７６２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、鉛フリーはんだ材料を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け方法において、１次噴流と２次噴流の間隔を縮め温度低下を抑制すると共にドロスによるはんだ付け品質の劣化防止の両立を図るためのフローはんだ付け装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
前記従来の課題を解決するために、本発明のフローはんだ付け装置は、溶融されたはんだ材料を入れるはんだ槽と、溶融されたはんだ材料を１次噴流させる１次噴流ノズルと、溶融されたはんだ材料を２次噴流させる２次噴流ノズルと、１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間に配置した隔壁とを有し、１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間隔を短くしてはんだ付けを行う。
【００２５】
本構成によって、それぞれの噴流の表面で発生するドロスの這い上がりを抑制し、１次噴流後の基板の温度低下を抑制し、２次噴流時に１次噴流でのはんだ材料が凝固する前に２次噴流によるはんだ付けを行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のフローはんだ付け装置によれば、１次噴流と２次噴流の間での基板の温度低下を抑制し、１次噴流と２次噴流の間でのスルーホール中のはんだ材料の固化を抑制してスルーホール内のボイドの発生を抑え、更に、ドロスの影響を受けることのない良好な品質のはんだ付けを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施形態のフローはんだ付け装置は、図１は本発明の実施の形態１におけるフローはんだ付け装置の構造図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のフローはんだ付け装置１００は、はんだ材料１１０を供給するはんだ材料供給手段１２０と、電子回路基板１３０を搬送する搬送手段１４０とから構成されている。
【００２９】
搬送手段１４０は、電子回路基板１３０をはんだ供給手段１２０へと搬送するコンベア１４１と、コンベア入口１４２と、コンベア出口１４３と、材料供給手段１２０手前でコンベア１４１の下部に設けられたプリヒータ１４４と、プリヒータ１４４およびはんだ材料供給手段１２０のコンベア１４１を搬送される電子回路基板１３０を保温する保温カバー１４５から構成されている。
【００３０】
はんだ材料供給手段について詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態１におけるはんだ供給手段の構造図である。図２に示すように、はんだ材料供給手段１２０は、溶融させたはんだ材料１１０を１次噴流させる１次噴流ノズル１２１と、２次噴流させる２次噴流ノズル１２２と、１次噴流ノズル１２１と２次噴流ノズル１２２の間に配置された隔壁１２３と、予め加熱により溶融させたはんだ材料１１０が入ったはんだ槽１２４とから構成されている。
【００３１】
はんだ材料１１０は鉛フリーはんだ材料で、例えば、融点が約２２７℃であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料である。そのため、はんだ材料１１０が入ったはんだ槽１２４は、２５０〜２５５℃になるように加熱されている。
【００３２】
１次噴流ノズル１２１と、２次噴流ノズル１２２は従来から使用されているノズルとほぼ同じ仕様であるが、１次噴流ノズル１２１と２次噴流ノズル１２２の間隔を従来の約５０ｍｍから３０ｍｍ以下に短縮している。１次噴流ノズル１２１と２次噴流ノズル１２２の間隔を短くすることにより、１次噴流後の電子回路基板１３０の温度が低下する前に、２次噴流に接触する、つまり、１次噴流ではんだ付けされたはんだ材料１１０が完全に凝固する前に２次噴流に接触するので、フローはんだ付け中の気泡が、電子回路基板１３０のスルーホールの上方から放出される。
【００３３】
隔壁１２３の配置について、図２を用いて説明する。図２の横方向の配置は、隔壁１２３がないときに１次噴流と２次噴流が混じり合う位置に垂直に配置している。図２の縦方向の配置位置は、１次噴流ノズル１２１の先端と２次噴流ノズル１２２の先端を繋ぐ線上が隔壁１２３の先端になるようにしている。もし、１次噴流ノズル１２１の先端と２次噴流ノズル１２２の先端を繋ぐ線上より上の位置に配置されると、電子回路基板１３０の電子部品のリード線に当ってしまい、電子回路基板１３０の搬送を阻害してしまう。図２の奥行き方向の配置位置は、１次噴流と２次噴流が交じり合わないように、１次噴流ノズル１２１と２次噴流ノズル１２２の奥行きがカバーできる位置に配置している。
【００３４】
隔壁１２３の大きさについて、図３を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態１における隔壁の構成図である。図３において、縦方向を隔壁１２３の高さ、横方向を隔壁１２３の厚み、奥行き方向を隔壁１２３の幅としている。
【００３５】
隔壁１２３の高さは、はんだ槽１２４に入っている溶解されたはんだ材料１１０の表面より上方に５〜１０ｍｍと、溶解されたはんだ材料１１０の表面より下方、つまり、溶解されたはんだ材料１１０の中側に１０ｍｍ以上が必要である。上方の高さは、１次噴流ノズル１２１および２次噴流１２２から噴流してきたはんだ材料１１０が隔壁１２３に衝突しても、はんだ材料１１０が隔壁１２３を乗り越えないために必要な高さである。また、下方の高さは、１次噴流ノズル１２１および２次噴流１２２から噴流してきたはんだ材料１１０が隔壁１２３に衝突して、はんだ材料１１０がはんだ槽１２４の中に入っていくように働かせるために必要な高さである。もし、１次噴流と２次噴流が直接衝突すると、噴流のエネルギーが衝突で打消し合いはんだ材料１１０がはんだ槽１２４の中に入りにくくなってしまう。また、下方の高さは３０ｍｍ以上にしても噴流のエネルギーを打消す効果は変わらないので、材料費等を考慮して、下方の高さは１０〜３０ｍｍが適している。つまり、隔壁１２３の総合高さは１５〜４０ｍｍが適している。
【００３６】
隔壁１２３の幅は、５〜２０ｍｍが適している。隔壁１２３の下方は２５０℃に加熱されたはんだ材料１２０の中にあるため、隔壁１２３は２５０℃に加熱された状態になっている。２５０℃の熱で熱変形しないために５ｍｍ以上の厚みが必要である。また、１次噴流ノズル１２１と２次噴流ノズル１２２の間隔を３０ｍｍ以下にしているので、隔壁１２３の厚みが大きいと、１次噴流ノズル或いは２次噴流にはんだ材料を逆流させることとなる。ゆえに、隔壁１２３の幅は、５〜２０ｍｍが適している。特に、隔壁１２３の幅は、約１０ｍｍが最適である。
【００３７】
隔壁１２３の幅は、５〜２０ｍｍが適している。隔壁１２３の下方は２５０℃に加熱されたはんだ材料１２０の中にあるため、隔壁１２３は２５０℃に加熱された状態になっている。２５０℃の熱で熱変形しないために５ｍｍ以上の厚みが必要である。また、１次噴流ノズル１２１と２次噴流ノズル１２２の間隔を３０ｍｍ以下にしているので、隔壁１２３の厚みが大きいと、１次噴流ノズル或いは２次噴流にはんだ材料を逆流させることとなる。ゆえに、隔壁１２３の幅は、５〜２０ｍｍが適している。特に、隔壁１２３の幅は、約１０ｍｍが最適である。
【００３８】
隔壁１２３の幅は、１次噴流ノズル、及び２次噴流ノズルの幅と同等の２５０〜４００ｍｍであることが望ましい。
【００３９】
また、隔壁１２３は、チタンやステンレスで作成されている。これは溶解されたはんだ材料１１０が噴流エネルギーをもって衝突するため、はんだに対する耐食性が強く、かつ、はんだが冷えたときに凝固しないためにはんだのぬれ性が低い必要があるためである。特に、チタンは高価であるため、オーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０４やフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ３１６が望ましい。ステンレス鋼においては、ＳＵＳ３１６がはんだによる侵食が少なく良好である。更に、ステンレス鋼の表面を窒素化処理して窒化クロム（ＣｒＮ）を生成させて使用すれば、はんだのぬれ性を更に低くすることができる。
【００４０】
隔壁１２３は１次噴流ノズル１２１もしくは２次噴流ノズル１２２に対し、一定の距離を保つようにスペーサを介してネジ等で固定されており、かつ、１次噴流ノズル１２１および２次噴流ノズル１２２から供給されるはんだ材料１１０が、隔壁１２３と１次噴流ノズル１２１および２次噴流ノズル１２２との間を通ってはんだ槽１２４へ還流できる構造となっている。図４に本発明の実施の形態１における隔壁によるドロスの這い上がり現象を抑制する効果を示す模式図を示す。
【００４１】
隔壁１２３を施すことによりドロスの這い上がりを抑制され、１次噴流と２次噴流の間隔を３０ｍｍ以下とすることが可能となり、１次噴流と２次噴流との間での基板の温度低下を４０℃以下とすることができる。本明細書において、「１次噴流と２次噴流の間隔」とは、１次噴流と接触する基板が、１次噴流から離れて、２次噴流に接触するようになるまでに基板が搬送される間隔をいうものとする。
【００４２】
図５に本発明の実施の形態１におけるフローはんだ付けにおける電子回路基板の温度カーブの図を示す。横軸にフローはんだ付け工程（工程時間）、縦軸に電子回路基板の温度を示している。電子回路基板は、約１．５ｍ／分（２５ｍｍ／秒）の速度で搬送される。電子回路基板はプリヒートで８５〜９５℃に加熱され、１次噴流ではんだの熱をもらい２５０〜２５５℃に上昇する。その後、２次噴流に到達するまで約１．２秒（１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間隔３０ｍｍ）要するので、２１０℃まで低下する。しかし、従来のフローはんだ付けのように１７０℃まで低下しないので、１次噴流のはんだが完全凝固していない。この後に凝固していない１次噴流のはんだの上に２次噴流のはんだ付けが行われる。
【００４３】
この結果、２次噴流を電子回路基板１３０が通過する際、１次噴流により供給されたスルーホール内部のはんだ材料は、十分に再溶融し、噴流中に存在する空気はスルーホール上部から抜け、スルーホール中にボイドが存在しない良好なはんだ付け品質を得ることができる。図６に本発明の実施の形態１において電子部品を基板に実装した場合の電子部品のスルーホール部の断面の写真を示す。図６は、スルーホール２２１と、スルーホール２２１の中に挿入された電子部品のリード２２２と、スルーホール２２１と電子部品のリード２２２の間に供給された凝固したはんだ２２３の断面図で、凝固したはんだ２２３には、従来のフローはんだ付け方法で気泡により発生したボイドが存在していない。
【００４４】
かかる構成によれば、１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間に隔壁を配置することにより、１次噴流ノズルと２次噴流ノズルの間隔を短縮してもはんだ槽で溶解されたはんだ材料の表面に発生するドロスを１次噴流、或いは、２次噴流に這い上がらせないようになり、電気回路基板にはんだ付けされた１次噴流によるはんだが凝固する前に、２次噴流のはんだ付けを行うことができ、ボイドのない良好なはんだ付けを行うことができる。
【００４５】
なお、本実施の形態において、はんだ材料１１０をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料としたが、その他の鉛フリーはんだや鉛はんだとしても良い。鉛はんだの場合であれば、はんだ槽の温度を２３５〜２４５℃のままで更に良好なはんだ付け品質を得ることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態において、保温カバー１４５を設けたが、保温カバーを設けないとしても良い。１次噴流と２次噴流との間での基板の温度低下を抑制することが可能となるためである。フローはんだ付け装置の保温カバーを外すことによって、フライバックトランスなど高さの高い電子部品を基板に実装することも可能となる。
【００４７】
なお、本実施の形態において、はんだ材料１１０をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料としたが、その他の鉛フリーはんだや鉛はんだとしても良い。鉛はんだの場合であれば、はんだ槽の温度を２３５〜２４５℃のままで更に良好なはんだ付け品質を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態において、隔壁１２３の配置位置を、隔壁１２３がないときに１次噴流と２次噴流が混じり合う位置としたが、１次噴流側に５ｍｍ以内で近づけるとしてもよい。２次噴流に比べ１次噴流のはんだの噴流量が少ないため、２次噴流のはんだが流れやすくするほうがより好ましい。また、１次噴流のはんだをせき止めて、ドロスが少し這い上がることになったとしても、２次噴流が１次噴流時のドロスを落とす働きを行うのではんだ品質を良好に保つことができる。
【００４９】
なお、本実施の形態において、隔壁１２３の配置を、垂直に配置するとしたが、２時噴流に対して平行に配置するとしてもよい。２次噴流に比べ１次噴流のはんだの噴流量が少ないため、２次噴流のはんだが流れやすくするほうがより好ましい。また、１次噴流のはんだをせき止めて、ドロスが少し這い上がることになったとしても、２次噴流が１次噴流時のドロスを落とす働きを行うのではんだ品質を良好に保つことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態において、隔壁１２３を、図３のように一定の厚みの板材としたが、逆三角形としてもよい。隔壁が１次噴流と２次噴流に平行になるような逆三角形形状にすることにより、より１次噴流、２次噴流のはんだが流れやすくなる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかるフローはんだ付け装置は、１次噴流と２次噴流との間での基板の温度低下を著しく抑制することが可能であり、１次噴流と２次噴流の間での基板の温度低下の影響を受けやすい、一般的に２００℃以上の融点を有する鉛フリーはんだ材料を用いたはんだ付け装置において有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフローはんだ付け装置の構造図
【図２】本発明の実施の形態１におけるはんだ材料供給手段の構成図
【図３】本発明の実施の形態１における隔壁の構成図
【図４】本発明の実施の形態１における隔壁によるドロスの這い上がり現象を抑制する効果を示す模式図
【図５】本発明の実施の形態１におけるフローはんだ付けにおける電子回路基板の温度カーブの図
【図６】本発明の実施の形態１において電子部品を基板に実装した場合の電子部品のスルーホール部の断面写真の図
【図７】従来のフローはんだ付け装置の構造図
【図８】従来のはんだ材料供給手段の構造図
【図９】従来のフローはんだ付けにおける電子回路基板の温度カーブの図
【図１０】従来のフローはんだ付け装置を用いて電子部品を基板に実装した場合の電子部品のスルーホール部の断面写真の図
【図１１】ドロスの這い上がり現象を示す模式図
【符号の説明】
【００５３】
１００    フローはんだ付け装置
１１０    はんだ材料
１２０    材料供給手段
１２１    １次噴流ノズル
１２２    ２次噴流ノズル
１２３    隔壁
１２４    はんだ槽
１３０    電子回路基板
１４０    搬送手段
１４１    コンベア
１４２    コンベア入口
１４３    コンベア出口
１４４    プリヒータ
１４５    保温カバー
２２１    スルーホール
２２２    電子部品のリード
２２３    凝固したはんだ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図６】
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【図１０】
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