| 【発明の名称】 |
フローはんだ付け装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】里見 國雄
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| 【要約】 |
【課題】はんだの酸化を極力防止することができるフローはんだ付け装置を提供する。
【解決手段】溶融はんだの噴流を発生させるためのはんだ槽１を備えるフローはんだ付け装置において、はんだ槽１は、溶融はんだの噴流を発生させるための回転羽根４を回転駆動させるための駆動軸３と、溶融はんだ１２の表面の駆動軸３が浸る位置周辺を覆って、駆動軸３周辺の溶融はんだの表面を外気から隔絶するための箱状体５とを備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 溶融はんだの噴流を発生させるためのはんだ槽を備えるフローはんだ付け装置において、前記はんだ槽は、溶融はんだの噴流を発生させるための回転羽根を回転駆動させるための駆動軸と、前記溶融はんだの表面の前記駆動軸が浸る位置周辺を覆って、前記駆動軸周辺の溶融はんだの表面を外気から隔絶するための箱状体とを備えることを特徴とするフローはんだ付け装置。
【請求項２】 前記箱状体は、その下部が開放されており、該開放された開口部が前記溶融はんだ中に浸漬されていることを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項３】 前記箱状体の上部は蓋体により密閉されており、該蓋体には前記駆動軸を回転可能且つ気密状態に支持するための摺動部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項４】 前記摺動部材は、耐熱性のシール材からなることを特徴とする請求項３に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項５】 前記蓋体は、耐熱性透明ガラスから形成されていることを特徴とする請求項３に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項６】 前記箱状体には、その内部に不活性ガスを注入するための注入口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項７】 前記箱状体には、放熱用のフィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項８】 前記箱状体は、はんだ非付着性の材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項９】 前記箱状体には、該箱状体の内部を上下に分離する分離壁が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項１０】 前記箱状体の上部は蓋体により密閉されているとともに、前記分離壁には前記駆動軸を回転可能に支持する摺動部材が配置されており、前記駆動軸の上端部の前記蓋体と前記分離壁に挟まれた位置には、磁化された円盤部材が取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項１１】 前記蓋体は非磁性材料から形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のフローはんだ付け装置。
【請求項１２】 前記蓋体は耐熱性材料から形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のフローはんだ付け装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、はんだの酸化を防止するようにしたフローはんだ付け装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被はんだ付け基板に各種電子部品であるラジアルやアキシャルタイプ等のリード部品をはんだ付けする自動はんだ付け装置として、はんだを噴流するフローはんだ付け装置が知られている。
【０００３】このフローはんだ付け装置は、図８に示される様に、はんだ付け装置本体４４１の中に、図示しない被はんだ付け基板を、両側の搬送チェーン４４２に設けた図示しない挟持爪間に挟持して、搬送しながらはんだ付けするものである。この装置内には、搬送チェーン４４２の下側に、搬入口側から順に、フラックス塗布ユニット４４３、予備加熱ヒーターユニット４４４、はんだ付けを行うはんだ槽４０１、冷却を行う冷却ファン４４５が配置されているのが一般的で、特にはんだ付けを行うはんだ槽４０１は、はんだ付けを良好に行うために、図７に示す様に構成されている。
【０００４】即ち、図７のはんだ槽４０１内には、はんだの噴流波３１４を生成するはんだ吹き出しノズル３１３が、ケーシング３０２の上部に取り付けられている。そして、はんだ槽本体３０１内のはんだ３１２が、図示しない加熱ヒーターによって加熱溶融され、この溶融されたはんだ３１２が、回転羽根３０４の回転によって、ケーシング３０２内を通りはんだ吹き出しノズル３１３に圧送され、はんだ吹き出しノズル３１３よりはんだの噴流波３１４が発生し、図示しない被はんだ付け基板と電子部品のはんだ付けを行なう。回転羽根３０４は駆動軸３０３の下端に取りつけられており、駆動軸３０３を介して、はんだ槽本体３０１外に設けられたモーター３１１によって回転駆動される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来例では、はんだの噴流波３１４を発生させるために、はんだ３１２を圧送する必要がある。
【０００６】この圧送のために、駆動軸３０３に回転羽根３０４を付けたものをモーター３１１にて回転しなければならず、この時、はんだ３１２の空気と接する表面部には駆動軸３０３の回転が加わり、この回転によって空気がはんだ３１２中に巻き込まれることになる。そのため、以下のような欠点があった。
【０００７】即ち、駆動軸３０３の回転によって、溶融したはんだ３１２が渦巻き状の波を起こし、これに空気が積極的に取り込まれることで、はんだ３１２の酸化物の発生が多くなり、これによってはんだ３１２の減少を来たし、はんだ３１２の補給が多くなり、コストアップを招いていた。
【０００８】また、この酸化物が駆動軸３０３の回転によってはんだ３１２中に巻き込まれ、回転羽根３０４によってはんだ吹き出しノズル３１３へ圧送されるため、はんだ付け部への酸化物の混入が起こり、はんだ付け部の欠陥や、酸化物からの空気の持ち込み等で、接合部にボイドを生じさせるなど、接合信頼性の低下をも招いていた。
【０００９】従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、はんだの酸化を極力防止することができるフローはんだ付け装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるフローはんだ付け装置は、溶融はんだの噴流を発生させるためのはんだ槽を備えるフローはんだ付け装置において、前記はんだ槽は、溶融はんだの噴流を発生させるための回転羽根を回転駆動させるための駆動軸と、前記溶融はんだの表面の前記駆動軸が浸る位置周辺を覆って、前記駆動軸周辺の溶融はんだの表面を外気から隔絶するための箱状体とを備えることを特徴としている。
【００１１】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体は、その下部が開放されており、該開放された開口部が前記溶融はんだ中に浸漬されていることを特徴としている。
【００１２】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体の上部は蓋体により密閉されており、該蓋体には前記駆動軸を回転可能且つ気密状態に支持するための摺動部材が配置されていることを特徴としている。
【００１３】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記摺動部材は、耐熱性のシール材からなることを特徴としている。
【００１４】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記蓋体は、耐熱性透明ガラスから形成されていることを特徴としている。
【００１５】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体には、その内部に不活性ガスを注入するための注入口が設けられていることを特徴としている。
【００１６】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体には、放熱用のフィンが設けられていることを特徴としている。
【００１７】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体は、はんだ非付着性の材料から形成されていることを特徴としている。
【００１８】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体には、該箱状体の内部を上下に分離する分離壁が配置されていることを特徴としている。
【００１９】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記箱状体の上部は蓋体により密閉されているとともに、前記分離壁には前記駆動軸を回転可能に支持する摺動部材が配置されており、前記駆動軸の上端部の前記蓋体と前記分離壁に挟まれた位置には、磁化された円盤部材が取り付けられていることを特徴としている。
【００２０】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記蓋体は非磁性材料から形成されていることを特徴としている。
【００２１】また、この発明に係わるフローはんだ付け装置において、前記蓋体は耐熱性材料から形成されていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】（第１の実施形態）第１の実施形態のフローはんだ付け装置は、図１に示す様に、はんだ付けを行うはんだ槽１において、はんだ１２の噴流波１４を発生させるための回転羽根４を取り付けた駆動軸３の回転部分と、溶融したはんだ１２が接触する部分を、空気層と遮断するようにしてはんだ１２の酸化物発生を抑制したものである。なお、本実施形態のフローはんだ付け装置は、図８に示したフローはんだ付け装置において、従来のはんだ槽４０１の代わりに図１に示したはんだ槽１を配置したものである。
【００２４】即ち、本実施形態では、図２乃至図４に示す様な構造にしたことにより、空気遮断用ボックス５の開口部側が、溶融したはんだ１２中に浸漬されることで、空気遮断用ボックス５内の空間部分を極力少なくすることができる。これにより、駆動軸３の回転部分において、溶融したはんだ１２が空間層に存在する空気（酸素）と接触することによって起こる酸化反応を抑制することができる。
【００２５】なお、空気遮断用ボックス５は、はんだ非付着性の材料からなり、図２乃至図４に示す様に、その下部が開口になっており、上部にはその外部に外部密閉蓋７が、また、その内部には内部密閉蓋８が配置されている。外部密閉蓋７と内部密閉蓋８の一部分には、回転羽根４を回転させる駆動軸３が貫通できる様に、耐熱シール材による摺動部９が配置され、空気遮断用ボックス５内は、外部の空気層と完全に遮断されるように構成されている。また、より効果を上げるために、空気遮断用ボックス５内に不活性ガスを封入出来る構造にもなっている。なお、外部密閉蓋７及び内部密閉蓋８は耐熱性の材料から形成されている。
【００２６】上記構成において、この空気遮断用ボックス５に駆動軸３を取り付けたものを、はんだ槽本体１ａの所定の部分に、取り付けアーム６を用いて固定する。固定時の取り付け位置は、空気遮断用ボックス５の開口部端面部が、溶融したはんだ１２の表面下３０ｍｍ以上になる様に設定される。
【００２７】この取り付けた空気遮断用ボックス５は、駆動軸３の上部に取り付けたプーリー１０と下部に取り付けた回転羽根４が、図示しない固定具で一体化されて耐熱シール材による摺動部９に設置されたものである。そして、プーリー１０と駆動用のモーター１１をベルトで繋ぎ、回転羽根４を回転し、はんだ槽１内のはんだ１２をケーシング２内で圧送することで、ケーシング２の上部に設けられたはんだ吹き出しノズル１３よりはんだの噴流波１４が得られる。本実施形態の空気遮断用ボックス５を使用することで、駆動軸３の回転部分においてはんだ１２が接触する空気の量が少なくなり、結果的にはんだ１２の酸化を大幅に減少出来る。また、図２及び図４に示す様に、不活性ガスを注入口１５，１６を介して空気遮断用ボックス５内に封入することでよりその効果を上げることが可能である。なお、１７は空気遮断用ボックス５内の気体の排出口を示す。
【００２８】なお、上記構成において、図３及び図４に示す様な構造にすることで、例えば、図３の冷却フィン１８を設けた構造では、空気遮断用ボックス５の両密閉蓋７，８の一部に設けられたシール材９の、溶融はんだからの熱による劣化を防止でき、長期稼動が可能となる。
【００２９】また、図４に示すように耐熱性透明ガラス１９，２０を密閉蓋として設けたことで、空気遮断用ボックス５内のはんだの状態を稼動中でも監視でき、はんだの管理状態が向上出来る。
【００３０】以下、具体的な実施例について説明する。
【００３１】[実施例１]図１において、はんだ槽本体１ａ内にケーシング２を設置し、これに合わせて駆動軸３の先端に回転羽根４を組み込んだ空気遮断用ボックス５を、取り付けアーム６にてはんだ槽本体１ａに取り付けた後、はんだ槽本体１ａ内にはんだ１２を溶融しながら規定量になるまで投入した。
【００３２】なお、本実施例においては、はんだ槽本体１ａ内で駆動軸３を回転することで、回転羽根４も同時に回転されるため、はんだ１２が圧送され、はんだ吹き出しノズル１３より、はんだの噴流波１４が発生する。このとき、はんだの噴流波の部分においても酸化物が発生してしまうため、駆動軸３の周辺から発生する酸化物の量のみを測定するために、条件を以下の様に設定し、駆動軸３の周辺から発生するはんだ１２の酸化物量を測定し比較した。
【００３３】設定条件１）はんだ温度 ：２４０℃２）駆動軸回転数 ：２５０ｒｐｍ３）駆動軸数 ：一次波と二次波用の両駆動軸４）はんだ槽の測定面積：はんだ槽本体端部より２７０ｍｍの位置に仕切り板を配置し、噴流波における酸化物の影響を除いた。又、空気遮断用ボックスのサイズを２５０ｍｍ×３５０ｍｍとし、この範囲内での比較測定とした。
【００３４】５）運転時間 ：１０Ｈｒｓ、１５Ｈｒｓ、２５Ｈｒｓ酸化物発生量比較値測定タイム ：１０Hrs １５Hrs ２５Hrs図７の従来法 ：３．５Kg ４．５Kg ６．５Kg実施例１の方法 ：０．９Kg １．０Kg １．１Kg以上の結果から明らかな様に、本実施例による効果が大きいことが分かる。
【００３５】[実施例２]実施例１と同様な方法にて行ったが、条件として、空気遮断用ボックスとして、図２示す形態のものを用い、不活性ガス（窒素）を不活性ガス注入口から、流量を２０Ｌ／ｍｉｎにて上部空間部と下部空間部の酸素分が十分に置換されるように５分間封入を行った後、封入口のバルブと排出口のバルブを締めて、稼動後の酸化物発生量を測定した。
【００３６】設定条件１）実施例１と同条件２）空気遮断用ボックス内は不活性ガス（純度９９．９９５％）封入酸化物発生量比較値測定タイム ：１０Hrs １５Hrs ２５Hrs図７の従来法 ：３．５Kg ４．５Kg ６．５Kg実施例２の方法 ：０．２Kg ０．２２Kg ０．２３Kg以上の結果から明らかな様に、本実施例の様に、初期に不活性ガスを封入することで、酸化物の発生量が大幅に抑制出来た。
【００３７】上記２つの実施例から分かるように、駆動軸部の回転によるはんだの酸化防止には、本実施形態の様な構成にすることで、効果が大であることが明らかである。
【００３８】（第２の実施形態）第２の実施形態のフローはんだ付け装置は、図５に示す様に、はんだ付けを行うはんだ槽１０１において、はんだ１１６の噴流波１１７を発生させるための回転羽根１０４を取り付けた駆動軸１０３の回転部分と、溶融したはんだ１１６が接触する部分を、空気層と遮断するようにしてはんだ１１６の酸化物発生を抑制したものである。なお、本実施形態のフローはんだ付け装置は、図８に示したフローはんだ付け装置において、従来のはんだ槽４０１の代わりに図５に示したはんだ槽１０１を配置したものである。
【００３９】即ち、本実施形態では、図６に示す様に、空気遮断用ボックス１０５の外部密閉蓋１０７には、駆動軸１０３の回転摺動部が無い構造にしている。空気遮断用ボックス１０５の開口部側が、溶融したはんだ１１６中に浸漬されることで、空気遮断用ボックス１０５内の空間部分を極力少なくすることができる。これにより、駆動軸１０３の回転部分において、溶融したはんだ１１６が空間層に存在する空気（酸素）と接触することによって起こる酸化反応を抑制することができる。
【００４０】なお、空気遮断用ボックス１０５は、図６に示す様に、その下方側のはんだ１１６中に浸漬する部分は開口になっており、上部にはその外部に外部密閉蓋１０７が、また、その内部には内部固定板１０８が配置されている。内部固定板１０８には、駆動軸１０３が貫通できるように耐熱性摺動部１０９が配置されており、これに駆動軸１０３をセットした上端には、下部マグネットディスク板１１０が固定されている。この下部マグネットディスク板１１０によって、外部密閉蓋１０７を介して駆動力の伝達ができるため、外部密閉蓋１０７に駆動軸１０３を貫通させるための穴を設ける必要がない。これによって空気遮断用ボックス１０５内は、外部の空気層と完全に遮断される。
【００４１】なお、外部密閉蓋１０７は耐熱性を有していると共に、非磁性材料で構成されている。また、より効果を上げるために、空気遮断用ボックス１０５内に不活性ガスを封入出来る構造にすることもできる。
【００４２】上記構成において、空気遮断用ボックス１０５の内部固定板１０８に耐熱性摺動部１０９を取り付け、この部分に駆動軸１０３をセットした後、上部先端に下部マグネットディスク板１１０を取り付けたものを、はんだ槽本体１０１ａの所定の部分に取り付けアーム１０６を用いて固定する。この固定時の取り付け位置は、空気遮断用ボックス１０５の下部開口部端面部が、溶融したはんだ１１６の表面下３０ｍｍ以上になる様に設定する。
【００４３】空気遮断用ボックス１０５の、駆動軸１０３の先端に取り付けた下部マグネットディスク板１１０の同軸上の位置には、モーター取り付けアーム１１１のはんだ槽本体１ａ側に、同様な上部マグネットディスク板１１２が、プーリー１１３とセットで取り付けられている。そして、モーター１１５からベルト１１４を介してプーリー１１３を回転させることにより、上部マグネットディスク板１１２が同様に回転されるため、下部マグネットディスク板１１０もマグネットの力で回転される。これにより、駆動軸１０３の下部に取り付けられた回転羽根１０４が回転し、はんだ槽本体１０１ａ内のはんだ１１６をケーシング１０２内で圧送させることができる。そして、ケーシング１０２の上部に設けられたはんだ吹き出しノズル１１７からはんだが噴出し、はんだの噴流波１１８が得られる。
【００４４】従って、本実施形態の空気遮断用ボックス１０５を使用することにより、駆動軸１０３の回転部分に接触する空気の量が少なく、結果的にはんだ１１６の酸化を大幅に減少出来る。
【００４５】以下、具体的な実施例について説明する。
【００４６】［実施例］図１において、はんだ槽本体１０１ａ内にケーシング１０２を設置し、これに合わせて駆動軸１０３の先端に回転羽根１０４を組み込んだ空気遮断用ボックス１０５を、取り付けアーム１０６を用いてはんだ槽本体１０１ａに取り付けた後、はんだ槽本体１０１ａ内にはんだ１１６を溶融しながら規定量になるまで投入した。
【００４７】なお、本実施例においては、はんだ槽本体１０１ａ内で駆動軸１０３を回転することで、回転羽根１０４も同時に回転されるため、はんだ１１６が圧送され、はんだ吹き出しノズル１１７より、はんだの噴流波１１８が発生する。このとき、はんだの噴流波の部分においても酸化物が発生してしまうため、駆動軸１０３の周辺から発生する酸化物の量のみを測定するために、条件を以下の様に設定し、駆動軸１０３の周辺から発生するはんだ１１６の酸化物量を測定し比較した。
設定条件１）はんだ温度 ：２４０℃２）駆動軸回転数 ：２５０ｒｐｍ３）駆動軸数 ：一次波と二次波用の両駆動軸４）はんだ槽の測定面積：はんだ槽本体の端部から２７０ｍｍの位置に仕切り板を配置し、噴流波による影響を除いた。また、空気遮断用ボックスのサイズを２５０ｍｍ×３５０ｍｍとし、この範囲内での比較測定とした５）運転時間 ：１０Ｈｒｓ、１５Ｈｒｓ、２５Ｈｒｓ 酸化物発生量比較値 測定タイム ：１０Hrs １５Hrs ２５Hrs 図７の従来法 ：３．５Kg ４．５Kg ６．５Kg 本実施例の方法 ：０．９Kg １．０Kg １．１Kg 本実施例の方法で不活性ガス併用：０．１８Kg ０．１８Kg ０．１９Kg上記の結果から分かるように、駆動軸の回転によって発生するはんだの酸化防止には、本実施形態の構成にすることで、効果が大であることが明らかである。以上説明したように、上記の第１及び第２の実施形態によれば、駆動軸の回転部周辺のはんだの表面が大気から隔絶されているため、駆動軸の回転による空気の巻き込みが少なく、はんだの酸化が発生しにくい。
【００４８】即ち、駆動軸周辺のはんだに酸化物が発生しにくく、駆動軸の回転による酸化物の巻き込みも起こらず、ノズルからの噴流波のはんだは、酸化物の混入の少ない物が得られ、はんだ付け部に欠陥の無い良好なはんだ付けが得られる。
【００４９】また、はんだの酸化が起こりにくいことによって、はんだの消耗が減り大幅なコストダウンが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、はんだの酸化を極力防止することができるフローはんだ付け装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月６日（２０００．６．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６４２８
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 康徳 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３５２１６１（Ｐ２００１−３５２１６１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１２月２１日（２００１．１２．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１６９６７３（Ｐ２０００−１６９６７３） |
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