专利名称：局部喷流锡焊装置及局部喷流锡焊方法
技术领域：
本发明涉及一种能够应用于仅对印刷电路板的必要部位喷出熔融焊料来对印刷电路板和电子元件进行锡焊的局部喷流自动锡焊装置的局部喷流锡焊装置及局部喷流锡焊方法。
背景技术：
一直以来，使用自动锡焊装置来进行电子元件向印刷电路板的锡焊。根据自动锡焊装置，将焊剂涂覆器(fluxer)、预加热器、喷流焊料槽、冷却机等配置在规定的位置而构成。在该自动锡焊装置中，当将电子元件锡焊在印刷电路板上时，利用焊剂涂覆器对印刷电路板的整个背面涂覆焊剂，利用预加热器对印刷电路板进行预加热，利用整面喷流焊料槽对印刷电路板与电子元件进行锡焊，利用冷却机来冷却熔融焊料，锡焊工序结束。在具有上述整面喷流焊料槽的自动锡焊装置中，当对在背面安装有表面安装元件、连接器等的印刷电路板进行锡焊处理时，在表面安装元件、连接器等上产生了问题。例如，在整面喷流焊料槽中，对整个背面进行焊剂涂覆，对整个背面进行预加热，然后使熔融焊料接触整个背面。因此，安装在背面上的表面安装元件与高温的熔融焊料相接触而引起了功能劣化、热损伤等，而且，熔融焊料进入安装在背面上的连接器的插座插入孔内而引起了接触不良，作为连接器，陷入完全不能使用的境地。因此，随着电子元件的小型化，多采用能够使熔融焊料仅与印刷电路板的必要部位相接触、并且不会对不必要的部位带来热量影响地进行锡焊的局部喷流锡焊装置。关于这种局部喷流锡焊装置，专利文献1中公开了一种印刷电路板的局部锡焊方法及局部喷流锡焊装置。采用该局部喷流锡焊装置，在局部喷流焊料槽中设置有喷流泵和具有筒状的多个喷嘴，而且，在内部，锡焊被加热器保持为熔融状态。喷嘴的设置位置设定在与印刷电路板的锡焊组对应的地方。在使用了多个喷嘴的局部喷流焊料槽中，根据帕斯卡定律，自焊料输出通路向各个喷嘴施加的压力在任意一个喷嘴位置都是相同的，利用喷流泵输送熔融焊料的压力和施加到所有喷嘴上的压力成为平衡的状态。采用该局部锡焊方法，将印刷电路板载置在喷嘴上，使得印刷电路板的许多锡焊组与设置在局部喷流焊料槽上的多个喷嘴对应，之后，使喷嘴内的熔融焊料在喷嘴内上升而使其与载置在喷嘴上的印刷电路板的锡焊组相接触，并且使熔融焊料在喷嘴内流动。若如此构成装置，则在印刷电路板锡焊时，不仅不会在安装在背面上的表面安装元件、连接器上附着不需要的焊料而且能够获得焊料也完全进入通孔内这样的可靠性优良的锡焊部。另外，专利文献2中公开了一种漫流(flow)锡焊装置。采用该流动锡焊装置，当使熔融焊料从喷嘴喷出、将电子元件局部锡焊在印刷电路板上时，具有虚设(dummy)用喷嘴及液面检测部件。虚设用喷嘴设置在喷嘴附近，并且设置在从被输入定位在锡焊位置的印刷电路板离开的位置。液面检测部件用于检测从虚设用喷嘴喷出的熔融焊料的喷出高度。 若如此构成流动锡焊装置，则利用液面检测部件能够检测从虚设用喷嘴喷出的熔融焊料的
4喷出高度，即使在锡焊过程中也能够把握焊料喷出高度，能够实时应对焊料喷嘴高度的改变。而且，对于用于输出熔融焊料的喷出泵，专利文献3中公开了一种焊料槽用泵。采用该焊料槽用泵，在贯穿壳体的内部空间内能够旋转地设有螺杆。螺杆在旋转轴的外侧使多片螺旋叶片等间隔地沿圆周方向突出，并且以轴线方向为基准利用所有的螺旋叶片来包围旋转轴的整周。若如此构成泵，则从螺杆的除了旋转轴正下方的区域以外的整个底面区域均勻地送出焊料，因此与以往的泵相比，能够高效地送出焊料。专利文献1 日本特开2002-368404号公报专利文献2 日本特开2000-200966号公报专利文献3 日本特开2005-(^8446号公报但是，采用以往例的局部喷流锡焊装置，存在有如下问题。i、一直以来，安装在印刷电路板上的连接器等电子元件多是尺寸较大的电子元件。但是，近年来，出于电子设备小型化的要求，制造出了插入型的电子元件也是较小尺寸的电子元件。因此，用于如专利文献1所示的局部喷流锡焊装置的喷嘴也需要与元件对应地小型化。当使喷嘴过小时，在泵改变输出时等，施加到喷嘴上的压力改变增大，确认从喷嘴喷出了焊料。ii、为了解决问题点i，考虑有降低如专利文献3所示的螺旋泵的转速来降低熔融焊料送出时的压力的应对方法，但是当过度降低泵的转速时，存在如下问题向多个喷嘴输送熔融焊料的压力和施加到所有喷嘴上的压力平衡的平衡状态被打破、从喷嘴喷出的熔融焊料的高度不稳定、从喷嘴喷出的熔融焊料容易上下运动。iii、即使略微误调整了泵的输出，也存在如下问题熔融焊料从喷嘴喷出、或者熔融焊料进入连接器内部的插座插入孔内并以此为原因引起接触不良而导致连接器不能使用、或者焊料附着在印刷电路板的表面上而在布线之间引起了漏电(leak)、产生了不良情况。iv、考虑有使如专利文献2所示的虚设用喷嘴具有熔融焊料的喷出量调整功能， 但是如果不对专利文献2所示的虚设用喷嘴进行任何改进，则不能够获得满足需要的带喷出量调整功能的虚设用喷嘴。顺便说一下，专利文献2所述的虚设用喷嘴，未公开有用其进行熔融焊料的喷出量调整的内容，即使考虑到欲使用专利文献2的虚设用喷嘴来调整熔融焊料的喷出量，与其他的任意的锡焊喷嘴相比，由于该虚设用喷嘴的开口部分的焊料喷出面积狭小，因此单纯仅靠采用专利文献2的虚设用喷嘴的结构，是无法进行熔融焊料的喷出量调整的。
发明内容
本发明人发现，当局部喷出焊料槽的喷嘴尺寸减小时，输送熔融焊料的压力与从所有的喷嘴作为喷流喷出的熔融焊料的压力不平衡，从喷嘴作为喷流喷出的熔融焊料的压力增高，并且发现除了设置在印刷电路板的锡焊位置的喷嘴以外，通过新设置用于缓和从熔融焊料面施加的压力的预备的喷嘴，使输送熔融焊料的压力与从所有的喷嘴作为喷流喷出的熔融焊料的压力达到平衡，从喷嘴喷出的熔融焊料不会上下移动，进而完成了本发明。本发明的局部喷流锡焊装置，其用于对元件安装构件局部施加熔融焊料来对该元
5件安装构件与电子元件进行锡焊，其特征在于，该局部喷流锡焊装置具有焊料槽，其用于容纳上述熔融焊料且具有焊料送出通路；焊料供给部，其用于对容纳于上述焊料槽内的上述熔融焊料施加规定的压力来向上述焊料送出通路进行供给；第一喷嘴，其具有规定的焊料喷出面积并与上述焊料送出通路相连接，用于借助表面张力以涌起的方式喷出从上述焊料供给部供给的规定压力的上述熔融焊料；第二喷嘴，其具有比上述第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积并与上述焊料送出通路相连接，用于喷出从上述焊料供给部供给的规定压力的上述熔融焊料；上述第二喷嘴配置在比上述第一喷嘴靠近上述焊料供给部的位置。在局部喷流锡焊装置中，由于具有对熔融焊料施加规定的压力来向上述焊料送出通路进行供给的焊料供给部，因此与“当对在恒定的容器内部盛满有非压缩性流体的面施加压力时，距液面相同深度的位置彼此被施加相等的压力”的帕斯卡定律相同地、在所有的喷嘴上施加有相等的压力。实际上，由于与自喷嘴上方施加的重力相比泵施加的来自喷嘴下方的压力较大，因此喷流焊料从喷嘴喷出，此时，若喷出喷嘴的开口面积相等，则喷出高度与来自喷嘴下方的压力成正比。即，当泵的压力增大时，自喷嘴的喷流高度增高。在此，当为了对小型的电子元件进行锡焊而使用开口面积狭小的喷嘴时，由于施加到各个喷嘴上的压力增大，因此从喷嘴喷出的焊料的高度增高。作为其解决对策，当过度降低如专利文献3所示的螺旋泵的转速时，向多个喷嘴输送熔融焊料的压力与施加到所有喷嘴上的压力的平衡状态被打破，因此喷流高度的平衡易于破坏，有时焊料覆盖印刷电路板的表面，或者引起未锡焊不良。在本发明中，通过设置具有比焊料供给部的第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积的第二喷嘴，分散并缓和了施加到各个喷嘴上的压力，维持了易于控制泵的中速 高速旋转的转速，从而即使在为了对小型的电子元件进行锡焊而使用开口面积狭小的第一喷嘴时，也能够维持稳定的熔融焊料的高度。采用本发明的局部喷流锡焊装置，当对元件安装构件局部施加熔融焊料来对该元件安装构件与电子元件进行锡焊时，熔融焊料容纳于焊料槽内。焊料供给部对容纳于焊料槽内的熔融焊料施加规定的压力来向第一喷嘴及第二喷嘴进行供给。第一喷嘴具有规定的焊料喷出面积，借助表面张力以涌起的方式喷出从焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料。第二喷嘴具有比第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积，借助表面张力以涌起的方式喷出从焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料。以此为前提，第二喷嘴配置在比第一喷嘴靠近焊料供给部的位置。因而，能够利用具有比第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积的第二喷嘴来吸收焊料供给部供给第一喷嘴的熔融焊料的压力改变，因此能够使第二喷嘴作为焊料喷出量调整用的预备喷嘴(虚设喷嘴)发挥作用。由此，能够提供一种局部锡焊装置，该局部锡焊装置随着电子设备的小型化、即使在使用焊料喷出面积比第二喷嘴的焊料喷出面积小很多的喷嘴的情况下、也能够不降低难以设定焊料喷流量的螺旋泵等的转速地向元件安装构件局部稳定地喷出熔融焊料。本发明的局部喷流锡焊方法，其用于对元件安装构件局部施加熔融焊料来对该元件安装构件与电子元件进行锡焊，其特征在于，该局部喷流锡焊方法具有以下工序对容纳于焊料槽内的上述熔融焊料施加规定的压力来进行供给；一方面，在具有规定的焊料喷出
6面积的第一喷嘴中，借助表面张力使从上述焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料涌起，对上述元件安装构件的将要锡焊电子元件的部分施加该熔融焊料；另一方面，在配置于比上述第一喷嘴靠近上述焊料供给部的位置、并且具有比第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积的第二喷嘴中，借助表面张力使从上述焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料涌起，从而调整向上述第一喷嘴供给的熔融焊料的喷出量。采用本发明的局部喷流锡焊装置及局部喷流锡焊方法，具有比第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积且喷出从焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料的第二喷嘴配置在比具有规定的焊料喷出面积且借助表面张力以涌起的方式喷出从焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料的第一喷嘴靠近焊料供给部的位置。采用该结构，能够利用具有比第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积的第二喷嘴来吸收焊料供给部供给第一喷嘴的熔融焊料的压力改变，因此能够使第二喷嘴作为焊料喷出量调整用的预备喷嘴(虚设喷嘴)发挥作用。因而，能够提供一种局部锡焊装置，即使在该局部锡焊装置随着电子设备的小型化而使用焊料喷出面积比第二喷嘴的焊料喷出面积小很多的喷嘴的情况下，也能够不降低难以设定焊料喷流量的螺旋泵等的转速地向元件安装构件局部稳定地喷出熔融焊料。
图1是表示作为本发明的实施方式的局部喷流自动锡焊装置100的结构例的立体图。图2是表示局部喷流自动锡焊装置100中的虚设喷嘴32的配置例的俯视图。图3是表示图2所示的局部喷流自动锡焊装置100的虚设喷嘴32的功能例(其
一)的Xl-Xl向视剖视图。图4是表示图2所示的局部喷流自动锡焊装置100的虚设喷嘴32的功能例(其
二)的Yl-Yl向视剖视图。图5是表示安装在局部喷流自动锡焊装置上的喷嘴8a的结构例的立体图。图6是表示安装在局部喷流自动锡焊装置上的喷嘴16a的结构例的立体图。图7是表示虚设喷嘴32的结构例的立体图。图8是表示印刷电路板1的结构例的俯视图。图9是表示局部喷流自动锡焊装置的动作例的剖面图。
具体实施例方式本发明的目的在于提供一种即使在局部喷流焊料槽上使用喷出口较小的喷嘴的情况下、也能够不降低该焊料槽的难以设定的泵的转速地向元件安装构件局部地稳定地喷出熔融焊料的局部喷流锡焊装置及局部喷流锡焊方法。本发明的第二喷嘴也可以与第一喷嘴一起配置在喷嘴板上，但是除了喷嘴板以外，例如靠近泵的附近地配置，能够获得更紧凑的局部喷流焊料槽。以下，参照附图来说明本发明的局部喷流锡焊装置及局部喷流锡焊方法。图1所示的局部喷流自动锡焊装置100是对元件安装构件局部施加熔融焊料7来对该元件安装构件与电子元件进行锡焊的装置。另外，在图1及图4中省略了绝热材料。
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局部喷流自动锡焊装置100具有局部喷流用的焊料槽4、缸型喷流泵(以下，简称作泵5)、局部锡焊用的4种喷嘴(以下，称作喷嘴8a、8b、16a、16b)、喷出量调整用的虚设喷嘴32。焊料槽4由具有规定容量(容积)的金属制的容器40构成，其内部分为三个区域 I、II、III，最大的区域I被分配为喷流锡焊作业区域。在区域I 区域III中，设有构成如图3所示的焊料送出通路的一个例子的喷嘴基部44。在图3及图4中，白色箭头表示熔融焊料的流动方向。容器40由构成包围四周的内壁面的侧面板40a、40b、侧面板40c、40d(参照图4) 及支承该侧面板40a 40d的底面板40e构成。作为从底面板40e至规定高度的部分，在侧面板40a上接合有基板支承用的边框构件40f。在边框构件40f上设有构件安装用的基板 40g。在该例子中，喷嘴基部44由底面板40e、基板40g及边框构件40f侧的侧面板 40a 40d构成，构成焊料压送通路(主管道)。在该例子中，在焊料压送通路上未安装有整流板。整流板由开有孔的板、网等形成，但是具有氧化物易于堆积在开口部这样的缺点。 因此，在本发明这样的对熔融焊料施加规定的压力来向焊料压送通路进行供给的局部喷流锡焊装置中，喷流稳定，优选不安装整流板。在基板40g上设有三个开口部401 403。在基板40g上，开口部401在至区域I的部分开口，开口部402在至区域II的部分开口，开口部403在至区域III的部分开口。焊料槽4用于容纳熔融焊料7，在容器40的周围设有绝热材料Ma、Mb。在其底部设有绝热材料^c。在该绝热材料5 5 等中，嵌入有未图示的加热装置，利用该加热装置加热至规定的温度。焊料槽4例如将不锈钢(SUS304)板形成为箱状而构成。喷嘴基部44的开口部402与区域II相连通。在区域II中设有泵5，与喷嘴基部 44相连接。泵5对容纳于焊料槽4内的熔融焊料7施加规定的压力并向喷嘴基部44内进行供给。泵5控制为调整从喷嘴8a、8b、16a、16b喷出的熔融焊料7的流出量。泵5使用未采用整流板的缸型的泵。缸型的泵使用全密闭型的螺旋泵(叶轮泵)。在喷嘴基部44的上部安装有矩形凸缘形状的喷嘴台45，在该喷嘴台45上安装有喷嘴板31。在喷嘴板31上引出(连接)有喷嘴8a、8b、喷嘴16a、16b等。在该例子中，两个喷嘴8a、一个喷嘴Sb、两个喷嘴16a、一个喷嘴16b共计六个喷嘴借助构成焊料送出通路的喷嘴台45与喷嘴基部44相连接。喷嘴8a的喷出熔融焊料7的开口部分具有长方形状，其焊料喷出面积为Si。喷嘴8b的开口部分也具有长方形状，其焊料喷出面积为S2(S2 > Si)。喷嘴16a的开口部分也具有长方形状，其焊料喷出面积为S3。喷嘴16b的开口部具有凸形状，其焊料喷出面积为 S4(S4 > S3)。四种喷嘴8a、8b、16a、16b的焊料喷出面积的大小关系设定为S4 > S3 > S2 > Si。两个长方形状的喷嘴8a、8b在图中靠近喷嘴板31的右端部的位置并列连接，其借助表面张力以涌起的方式喷出从泵5供给的具有规定压力的熔融焊料7。两个相同形状的喷嘴16a、16a呈L字状排列地连接在靠近喷嘴板31的右端部和大致中央部的位置，其借助表面张力以涌起的方式喷出从泵5供给的具有规定压力的熔融焊料7。一个凸形状的喷嘴16b配置于被喷嘴8a、喷嘴16a、16a包围的位置，其借助表面
8张力以涌起的方式喷出从泵5供给的具有规定压力的熔融焊料7。一个长方形状的喷嘴8b 配置在靠近虚设喷嘴32且与上述喷嘴16a、16b并列的位置，其借助表面张力以涌起的方式喷出从泵5供给的具有规定压力的熔融焊料7。六个喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b例如具有与设置在如图8所示的面安装用的印刷布线基板(以下，简称作印刷电路板1)上的锡焊组3的锡焊面形状大致相同的形状。这样，能够再现性良好地向设置在印刷电路板1上的锡焊组3的锡焊面喷出熔融焊料7 (局部实施锡焊处理)。虚设喷嘴32具有比喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b的焊料喷出面积大的焊料喷出面积S5，其与借助如图4所示的喷嘴基部44上的喷嘴台41而安装的喷嘴板38相连接，喷出从泵5供给的具有规定压力的熔融焊料7。虚设喷嘴32配置在比六个喷嘴8a、8a、8b、16a、 16a、16b靠近泵5的位置。例如，配置在图中的与区域II相邻的区域III中。优选配置有虚设喷嘴32的区域III为设置在印刷电路板1上的锡焊组3的锡焊面的外侧未到达的位置。在该例子中，在焊料槽4上的区域I的喷流锡焊作业区域以外的、不妨碍局部喷流锡焊处理的区域III中配置虚设喷嘴32。若如此构成虚设喷嘴32，则在设于印刷电路板1上的锡焊组3的锡焊面的外侧，能够再现性良好地调整喷嘴16的熔融焊料7的喷出量。接着，参照图2 图4来说明局部喷流自动锡焊装置100的虚设喷嘴32的功能例。 在图3所示的局部喷流自动锡焊装置100的喷嘴台45上的规定位置具有喷嘴板31，在喷嘴板31上配置有六个喷嘴8￡1、8￡1(未图示)、813、16￡1、16￡1及1613。在喷嘴板31以外的与泵5相邻的喷嘴基部44上的喷嘴台41上，配置有图4所示的虚设喷嘴32。虚设喷嘴32安装在图3所示的区域III的喷嘴板38上，配置为其开口部分的熔融焊料7露出以接触大气。这样，在离开喷嘴板31的与泵5相邻的位置，虚设喷嘴32接收泵5的转速的变化， 在向喷嘴8a、8b、喷嘴16a、16b传送压力之前，能够再现性良好地吸收熔融焊料7的喷流高度的改变。在该例子中，以喷嘴台41的上表面为基准，设定虚设喷嘴32的高度为hl，设定为与喷嘴8a、8b、喷嘴16a、16b相同的高度。当然，也可以如图中虚线所示将虚设喷嘴32的高度设定为h2，相对于喷嘴8a、8b、喷嘴16a、16b等的高度hi设定为h2 > hi。在此，若将从图2所示的泵5的轴部位至虚设喷嘴32的间隔距离设为Li，将从图 3所示的相同轴部位至喷嘴8b的间隔距离设为L2，将从相同轴部位至喷嘴16b的间隔距离设为L3，将从相同轴部位至喷嘴16a的间隔距离设为L4，则从泵5的轴部位至三个喷嘴Sb、 16a、16b及一个虚设喷嘴32的间隔距离设定为L4 > L3 > L2 > Li。这意味着压力P从泵 5的轴部位输送至三个喷嘴8b、16a、16b及一个虚设喷嘴32的时间依次延迟。在稳定状态下，若将从泵5向喷嘴基部44供给的熔融焊料7的加压时的压力设为 P，则向三个喷嘴8b、16a、16b及一个虚设喷嘴32的每一个的开口部分均勻地供给有压力P 的熔融焊料7。向未图示的两个喷嘴8a、8b的每一个的开口部分均勻地供给有压力P的熔融焊料7 (帕斯卡定律=Pascal ’ s principle)。帕斯卡定律是这样的定律当对在焊料槽4等的恒定的容器40的内部盛满有作为非压缩性流体的熔融焊料7等的熔融焊料面施加压力P时，若无重力影响，则距熔融焊料面相同深度的地点彼此施加有相等的压力P。另外，当从自泵5向喷嘴基部44供给恒定压力P的熔融焊料7的稳定状态向将该
9熔融焊料7的压力P增加Δ P这样的输出改变时，向虚设喷嘴32供给压力P+ Δ Pl 1的熔融焊料7。向喷嘴8b供给压力P+Δ Ρ12的熔融焊料7。向喷嘴16b供给压力P+Δ Ρ13的熔融焊料7。向喷嘴16a供给压力Ρ+ΔΡ14的熔融焊料7。在该例子中，从泵5的轴部位至三个喷嘴8b、16a、16b及一个虚设喷嘴32的间隔距离设定为L4 > L3 > L2 > Li。因而，在虚设喷嘴32中的压力改变部分ΔPll、喷嘴8b 中的压力改变部分ΔΡ12、喷嘴16b中的压力改变部分ΔΡ13、喷嘴16a中的压力改变部分 ΔΡ14之间，改变部分ΔP从泵5的轴部位输送至一个虚设喷嘴32、三个喷嘴8b、16a、16b 的时间依次延迟。据此，各个改变部分具有ΔΡ11 > ΔΡ12 > ΔΡ13 > ΔΡ14这样的关系。S卩，具有比六个喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b中的任意一个的焊料喷出面积大的焊料喷出面积S5的虚设喷嘴32，几乎吸收了泵5中的伴随着输出增加的改变部分ΔΡ = APll0接着，参照图5来说明安装在局部喷流自动锡焊装置上的喷嘴8a、8b等的结构例。 图5所示的喷嘴8a成为与图8所示的印刷电路板1的锡焊组3大致相同的形状。喷嘴8a 具有矩形状，由四个壁面9、10、11、12形成，其中的三个壁面9、10、11没入熔融焊料7中，在熔融焊料7中经由喷嘴基部44与泵5相连通。壁面12在中途中断，中断部分的下部成为熔融焊料7的流出部13。在喷嘴8a内设置有分支管道14。喷嘴8a内的分支管道14形成为其上端稍低于喷嘴8a的上端，在熔融焊料7的液面下经由喷嘴基部44与泵5相连通。在分支管道14与具有流出部13的壁面 12之间设有间隙15。图5所示的分支管道14的端部具有二字形状，二字形状部位的两侧与喷嘴8a的短边壁面紧密接触。喷嘴8b与喷嘴8a相比，短边方向的宽度相同，仅长边方向的长度不同，其他结构是相同的，因此请参照喷嘴8a的结构。但并不限于此，也可以使具有四边筒状的分支管道21的端部的两侧与喷嘴16a的短边壁面紧密接触。例如，采用图6所示的喷嘴16a，作为能够安装在局部喷流自动锡焊装置100上的喷嘴，由在分支管道21的周围形成为矩形的四个壁面17、18、19、20形成。这些壁面的下部全部在中途中断，相对的长边的壁面18、20的下部成为流出部13、13。在喷嘴 16a内设置有与泵5相连通的分支管道21。分支管道21的上端低于喷嘴16a的上端，在具有流出部13、13的壁面18、20之间设有间隙15、15。在图5及图6所示的喷嘴8a、8b、16a、16b中，其上端加工为刀口形状。该刀口形状是因为，通过将喷嘴上端做成倾斜部位，熔融焊料7不残留在该上端。即，在焊料槽4中， 不是总是预先使熔融焊料7处于喷流状态，而是仅在使熔融焊料7附着在图8所示的印刷电路板1上时，将该熔融焊料7导入喷嘴8a、8b、16a、16b内并喷出。因此，在未喷流时，熔融焊料7处于喷嘴8a、8b、16a、16b内的下方，喷嘴8a、8b、16a、16b成为冷却状态。然后，在喷流时，当将熔融焊料7导入喷嘴8a、8b、16a、16b内并喷出时，因冷却的喷嘴8a、8b、16a、 16b导致喷出的熔融焊料7的温度降低。因此，在使熔融焊料7附着在印刷电路板1上之前，进行使熔融焊料7从喷嘴8a、 8b、16a、16b喷出的“空喷流”。在该空喷流中，对喷嘴8a、8b、16a、16b进行加热，并且清扫附着在喷嘴8a、8b、16a、16b内的氧化物。在该空喷流时，当喷嘴上端较平坦时，锡焊残留在喷嘴上端，有时会附着在印刷电路板1的不需要的位置。因此，通过预先将喷嘴上端设为倾斜的刀口形状，熔融焊料7不会残留。
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在该例子中，对于焊料槽4，最好由导热性良好的材料来制作喷嘴8a、8b、16a、 16b，使得在空喷流时喷嘴8a、8b、16a、16b的温度快速上升。作为导热性良好的材料存在有铜，但是当将铜原样用于喷嘴8a、8b、16a、16b时，熔融焊料7金属接合在铜上，在经过长时间的过程中，铜溶入熔融焊料7中。将此称作焊料腐蚀。因此，喷嘴8a、8b、16a、16b适合使用导热性良好且被熔融焊料7腐蚀较少的不锈钢、特别是SUS316。而且，当对不锈钢进行氮化处理时，能够进一步减少焊料腐蚀。本发明的焊料槽4所使用的喷嘴8a、8b、16a、16b是形成在喷嘴下部的熔融焊料7 的流出部13设有一处以上的喷嘴。当为喷嘴8a、8b时，通过在设置于喷嘴8a、8b内的分支管道14与喷嘴壁面之间设置1处间隙15，喷嘴壁面的下部开放而成为流出部13。当为喷嘴16a、16b时，通过在设置于喷嘴16a、16b内的分支管道21与喷嘴壁面之间设置两处间隙 15、15，喷嘴壁面的下部开放而并成为流出部13。在分支管道14、21等与喷嘴壁面之间设置间隙15、15，如图5所示是喷嘴83、8匕的一个壁面的一处，或者是如图6所示相对的两个喷嘴壁面的两处，在这些壁面的下部形成流出部13。该流出部13既可以位于比熔融焊料7的液面靠上方，也可以位于熔融焊料7的液面下。喷嘴fe、8b、16a、16b的形状与图8所示的印刷电路板1的锡焊组3相对应，除矩形外也能够设为L字形、凸形、十字形等各种形状。在这些除矩形以外的形状的喷嘴16b中， 也能够将流出部13设为两处以上。通过将流出部13设为两处以上，能够适当地选择熔融焊料7的流动方向，通过适当地选择流出方向，也进一步有效地防止桥接现象。接着，参照图7来说明虚设喷嘴32的结构例。图7所示的虚设喷嘴32是能够安装在局部喷流自动锡焊装置100上的喷嘴。虚设喷嘴32像喷嘴8a、8b、16a、16b那样具有与印刷电路板1的锡焊组3的锡焊面无关的形状。在该例子中，虚设喷嘴32当从上方观察时形成为矩形状，当从横向观察时形成为倒L状。虚设喷嘴32由四个壁面33、34、35、36形成，四个壁面33、34、35、36与喷嘴板38相连接，由没入熔融焊料7中的部分和从熔融焊料7的液面露出的部分构成。虚设喷嘴32在熔融焊料7中经由喷嘴台41、开口部403及喷嘴基部44与泵5相连通。虚设喷嘴32形成为从喷嘴板38延伸的四边筒状，其开口部分暴露于大气中，但是具有未设有像喷嘴8a、8b、 16a、16b那样的刀口的上部开放形状，在倒L状部位设有未图示的间隙。在该例子中，虚设喷嘴32最好使用与喷嘴8a、8b、16a、16b相同的导热性良好且焊料腐蚀较少的不锈钢(SUS316等)。而且，当对不锈钢进行氮化处理时，能够进一步减少焊料腐蚀。虚设喷嘴32的开口形状不必像喷嘴8a、8b、16a、16b那样与印刷电路板1的锡焊组3相对应。在该例子中，除矩形外，也可以将虚设喷嘴32的开口形状设为L字形、圆形、十字形等各种形状。虚设喷嘴32是易于接收泵5的压力改变的形状，只要是在向喷嘴8a、8b、 16a、16b、16a、16b传送压力改变之前能够再现性良好地吸收熔融焊料7的压力改变的形状，就可以是任何形状。设置在本发明的焊料槽4中的、焊料喷出量调整(压力波动吸收)用的虚设喷嘴 32的焊料喷出面积S5大于喷嘴8a、8b、16a、16b的焊料喷出面积Sl S4。因而，即使是在喷嘴8a、8b、16a、16b等使用小型的喷出喷嘴的情况下，也易于取得输送熔融焊料7的压力
11P与从所有的喷嘴8a、8b、16a、16b及虚设喷嘴32作为喷流喷出的压力P的平衡，虚设喷嘴 32易于接收泵5的压力改变，在向喷嘴8a、8b、16a、16b传送压力改变之前能够再现性良好地吸收熔融焊料7的压力改变。在此，参照图8来说明成为局部喷流锡焊对象的印刷电路板1。图8所示的印刷电路板1构成元件安装构件的一个例子，在该印刷电路板1上划定有锡焊面。图中，包围黑圆点所示的锡焊部2的区域为锡焊面。采用印刷电路板1，位于该印刷电路板1的背面的许多锡焊部2集合并形成锡焊组3。许多锡焊部2如此形成锡焊组3是因为，安装在印刷电路板1上的电子元件像 PGA (Pin Grid Array 引脚阵列)、双列封装体(dual package)那样在一个电子元件上设置有许多引线，或者像连接器那样安装有许多与插座导通的电极。另外，近来的印刷电路板为了提高安装密度，有时在印刷电路板1的背面安装表面安装元件D、连接器C等。因而，在近来的印刷电路板1上，面安装用的锡焊部2构成锡焊组3，在背面安装有表面安装元件D、连接器C等的情况增多。具有相同形状的喷嘴8a、8b、16a、16b分别与这样的印刷电路板1的锡焊面的锡焊组3的形状相对应，并且，具有相同形状的喷嘴8a、8b、16a、16b的配置分别与锡焊组3的配置相对应。例如，两个喷嘴8a、8a与印刷电路板1的上方的表面安装元件D和连接器C之间的两个锡焊组3相对应。同样地，一个喷嘴16a与印刷电路板1的上方的表面安装元件 D和下方的表面安装元件D之间的一个锡焊组3相对应。同样地，一个喷嘴8b与印刷电路板1的下方的表面安装元件D和下方的连接器C 之间的一个锡焊组3相对应。同样地，一个喷嘴16b与和印刷电路板1的下方的表面安装元件D、连接器C相邻的凸状的一个锡焊组3相对应。同样地，一个喷嘴16a与和上述凸状的一个锡焊组3相邻的一个锡焊组3相对应。接着，参照图9来说明对除了喷嘴8a、8b、16a、16b以外还设置有虚设喷嘴32的焊料槽4中的印刷电路板1进行局部喷流锡焊的方法。在该例子中，当对印刷电路板1局部施加熔融焊料7来对该印刷电路板1与电子元件进行锡焊时，以将具有比喷嘴8a、8b、16a、 16b的焊料喷出面积Sl S4大的焊料喷出面积S 5的喷出量调整(压力波动吸收)用的虚设喷嘴32配置在比该喷嘴8a、8b、16a、16b靠近泵5的区域III中为前提。喷嘴8a、8b、 16a、16b成为与印刷电路板1的锡焊组3的锡焊面的配置及其形状大致相同的配置及相同的形状。将这些作为局部喷流锡焊条件，首先，利用未图示的输送卡盘把持印刷电路板1， 利用未图示的焊剂涂覆器对图8所示的锡焊组3涂覆焊剂，利用未图示的预加热器进行预加热，而后来到焊料槽4中。在焊料槽4中，在与印刷电路板1的锡焊组3对应的地方，设置有与锡焊组3大致相同形状的六个喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b。印刷电路板1的各个锡焊组3被输送至与其对应的喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b之上。在该例子中，进行对位使得两个喷嘴8a、8a与图8所示的印刷电路板1的上方的表面安装元件D和连接器C之间的两个锡焊组3相对。同样地，进行对位使得一个喷嘴16a 与印刷电路板1的上方的表面安装元件D和下方的表面安装元件D之间的一个锡焊组3相对。同样地，进行对位使得一个喷嘴8b与印刷电路板1的下方的表面安装元件D和下
12方的连接器C之间的一个锡焊组3相对。同样地，进行对位使得一个喷嘴16b与和印刷电路板1的下方的表面安装元件D、连接器C相邻的凸状的一个锡焊组3相对。同样地，进行对位使得一个喷嘴16a与和上述凸状的一个锡焊组3相邻的一个锡焊组3相对。在该例子中，进行对位后，在进行印刷电路板1的焊料附着之前，为了使喷嘴升温及清扫喷嘴内壁而进行空喷流。在该空喷流中，对喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b进行加热， 并且清扫附着在喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b内的氧化物。在空喷流后，将印刷电路板1载置在喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b之上，并且在一段时间内保持印刷电路板1载置在喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b之上的状态。载置在喷嘴 8a、8a、8b、16a、16a、16b之上的印刷电路板1被喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b内的熔融焊料 7加热，锡焊组3升温至适合锡焊的温度。之后，使泵5工作并将该泵5内的熔融焊料7输送到喷嘴基部44内。此时，泵5 对容纳于焊料槽4内的熔融焊料7施加规定的压力P并经由喷嘴基部44向分支管道14、 21及虚设喷嘴32进行供给。从喷嘴基部44输送来的熔融焊料7经由分支管道14喷流至喷嘴8a、8b的上部，并且从喷嘴基部44输送来的熔融焊料7经由分支管道21喷流至喷嘴 16a、16b的上部。此时，分别向具有焊料喷出面积Sl的喷嘴8a、8b、具有焊料喷出面积S2的喷嘴 8b、具有焊料喷出面积S3的喷嘴16a、16b、具有焊料喷出面积S4的喷嘴16b供给从泵5供给来的规定压力P的熔融焊料7，在各个喷嘴中，熔融焊料7借助表面张力而涌起。在此，借助表面张力而涌起的各个喷嘴8a、8a、8b、16a、16a、16b的熔融焊料7与印刷电路板1的锡焊面相接触。此时，喷嘴8a、8b、16a、16b内的熔融焊料7借助表面张力在喷嘴8a、8b、16a、16b内上升，爬上载置在喷嘴8a、8b、16a、16b之上的印刷电路板1的锡焊组3。泵5施加压力P使得熔融焊料7在喷嘴8a、8b、16a、16b流动。由此，利用该熔融焊料 7能够将电子元件锡焊在印刷电路板1的锡焊面上。另一方面，向配置在比喷嘴8a、8b、16a、16b靠近泵5的位置的、具有比该喷嘴8a、 8b、16a、16b的焊料喷出面积Sl S4大的焊料喷出面积S5且借助喷嘴板38及喷嘴台41 与喷嘴基部44相连接的虚设喷嘴32供给从泵5供给来的规定压力P的熔融焊料7，从而以调整向喷嘴8a、8b、16a、16b供给的熔融焊料7的喷出量的方式起作用。此时，从喷嘴基部44向分支管道14、21喷流而来的熔融焊料7，在与印刷电路板1 相接触之后，在图5所示的在1侧具有流出部13的喷嘴8a中，向图9所示的右侧的流出部 13的方向流动，而且，在如图6所示在两侧具有流出部13、13的喷嘴16a中，如图9所示向两侧的流出部13、13的方向流动。在该例子中，即使表面安装元件D、连接器C靠近锡焊组3地安装于印刷电路板1 的背面，由于喷流后的熔融焊料7不会流出到喷嘴8a、8b、16a、16b的外方，因此也绝对不会与表面安装元件D、连接器C等相接触。并且，当将印刷电路板1载置在喷嘴8a、8b、16a、16b上，使熔融焊料7从该喷嘴 8a、8b、16a、16b喷出时，由于熔融焊料7只能从较少的流出部13流出，因此喷嘴8a、8b、 16a、16b内的压力P增高，熔融焊料7也进入通孔内。这样，若在锡焊组3的锡焊面(部位)附着有焊料，则停止自喷嘴8a、8b、16a、16b 的喷流，利用输送卡盘把持印刷电路板1并将印刷电路板1从喷嘴8a、8b、16a、16b之上向
13上方抬起，并且输送至下一个未图示的冷却区域。在冷却区域中被冷却的印刷电路板1，在规定的位置从输送卡盘解放，锡焊结束。采用如此作为实施方式的局部喷流自动锡焊装置100，当对印刷电路板1局部施加熔融焊料7来对该印刷电路板1与电子元件进行锡焊时，具有比喷嘴8a、8b、16a、16b的焊料喷出面积Sl S4大的焊料喷出面积S5的虚设喷嘴32借助喷嘴板38、喷嘴台41与喷嘴基部44相连接，并且，该虚设喷嘴32配置在比喷嘴8a、8b、16a、16b靠近泵5的位置，该虚设喷嘴32在其开口部分内喷出从泵5供给的规定压力P的熔融焊料7。因而，利用具有比喷嘴8a、8b、16a、16b的焊料喷出面积大的焊料喷出面积S5的虚设喷嘴32能够吸收泵5供给喷嘴8a、8b、16a、16b的熔融焊料7的压力改变，因此，能够使该虚设喷嘴32作为焊料喷出量调整(压力波动吸收)用的预备喷嘴发挥作用。由此，能够提供一种局部自动锡焊装置100，该局部自动锡焊装置100随着电子设备的小型化、即使是在使用焊料喷出面积Sl S4比虚设喷嘴32的焊料喷出面积S5小很多的喷嘴的情况下、也能够不降低难以设定焊料喷流量的螺旋型的泵5的转速地向印刷电路板1局部稳定地喷出熔融焊料7。另外，由于将虚设喷嘴32配置在与区域II的泵5相邻的区域III中，因此能够将区域I全部作为局部喷流锡焊作业区域地宽敞使用。另外，本发明人使用本发明的局部喷流自动锡焊装置100进行了精密加工机械用控制盘所使用的多层的印刷电路板1的锡焊并进行了动作验证。在该印刷电路板1上，在表面上安装有PGA、双列封装体等电子元件，在背面上安装有表面安装元件D与连接器C，而且穿设有许多通孔。PGA、双列封装体的引线从印刷电路板1的表面向背面穿通，在背面许多锡焊部2构成为锡焊组3。当观察锡焊后的印刷电路板1时，在背面的表面安装元件D、连接器C上未附着有锡焊，而且，锡焊完全进入通孔内。通过该动作验证，确认在泵5的输出增减时虚设喷嘴32 吸收了压力改变部分(液面晃动)，确认未发生熔融焊料7从焊料槽4的喷嘴8a、8b、16a、 16b喷出的情况。另外，确认未发生熔融焊料7进入连接器C的内部的插座插入孔内的情况，因此引起接触不良的原因皆不存在。而且进一步，确认未发生熔融焊料7附着在印刷电路板1的表面上的情况，因此引起漏电的原因皆不存在。这样，即使是与电子元件的小型化对应地较小地构成在焊料槽4中使用的喷嘴 8a、8b、16a、16b的情况下，通过在泵5的附近配置具有比喷嘴8a、8b、16a、16b的焊料喷出面积大的焊料喷出面积S 5的虚设喷嘴32，能够不降低泵5的转速地降低施加于喷嘴8a、8b、 16a、16b的压力改变，能够防止熔融焊料7从该喷嘴8a、8b、16a、16b喷出的现象。另一方面，当在以往的焊料槽4中进行相同的印刷电路板1的锡焊时，确认了安装在背面上的表面安装元件D、连接器C的不必要的部位都附着有锡焊，锡焊未充分地进入通孔内。工业实用性本发明应用于仅对印刷电路板的必要位置喷出熔融焊料来对印刷电路板与电子元件进行锡焊的局部喷流自动锡焊装置，是极其优选的。附图标记说明4、焊料槽；5、泵(焊料供给部)；8a、8b、16a、16b、喷嘴(第一喷嘴)；12、18、壁面； 13、流出部；14、分支管道(焊料送出通路)；15、间隙；31、38、喷嘴板；32、虚设喷嘴(第二喷
14嘴)；44、喷嘴基部(焊料送出通路)。
权利要求
1.一种局部喷流锡焊装置，其用于对元件安装构件局部施加熔融焊料来对该元件安装构件与电子元件进行锡焊，其特征在于，该局部喷流锡焊装置具有焊料槽，其用于容纳上述熔融焊料且具有焊料送出通路；焊料供给部，其用于对容纳于上述焊料槽内的上述熔融焊料施加规定的压力来向上述焊料送出通路进行供给；第一喷嘴，其具有规定的焊料喷出面积且与上述焊料送出通路相连接，用于借助表面张力以涌起的方式喷出从上述焊料供给部供给的具有规定压力的上述熔融焊料；第二喷嘴，其具有比上述第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积且与上述焊料送出通路相连接，用于喷出从上述焊料供给部供给的具有规定压力的上述熔融焊料； 上述第二喷嘴配置在比上述第一喷嘴靠近上述焊料供给部的位置。
2.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于，上述第一喷嘴具有与设置在上述元件安装构件上的锡焊组的锡焊面形状大致相同的形状。
3.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于，上述第二喷嘴配置在上述焊料槽的位于设在上述元件安装构件上的锡焊组的锡焊面的外侧的部分之上。
4.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于， 在上述焊料槽上具有用于配置第一喷嘴的喷嘴板，上述第二喷嘴配置在上述喷嘴板以外的与焊料供给部相邻的位置。
5.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于，上述第二喷嘴的以规定的面为基准的高度设定为与上述第一喷嘴的以规定的面为基准的高度相同，或者设定为比上述第一喷嘴的以规定的面为基准的高度高。
6.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于，上述第二喷嘴配置在上述焊料槽之上的除喷流锡焊作业区域外的、不妨碍局部喷流锡焊处理的位置。
7.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于， 上述第二喷嘴使用不锈钢材料。
8.根据权利要求7所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于， 上述第二喷嘴使用对不锈钢材料进行了氮化处理的虚设喷嘴。
9.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于，上述第二喷嘴的开口部除矩形外还设定为L字形、圆形或十字形的形状。
10.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于， 上述焊料供给部使用未采用整流板的缸型泵。
11.根据权利要求1所述的局部喷流锡焊装置，其特征在于， 上述缸型泵使用螺旋泵。
12.—种局部喷流锡焊方法，其用于对元件安装构件局部施加熔融焊料来对该元件安装构件与电子元件进行锡焊，其特征在于，该局部喷流锡焊方法具有以下工序对容纳于焊料槽内的上述熔融焊料施加规定的压力来进行供给； 一方面，在具有规定的焊料喷出面积的第一喷嘴中，借助表面张力使从上述焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料涌起，对上述元件安装构件上的将要锡焊电子元件的部分施加该熔融焊料；另一方面，在配置于比上述第一喷嘴靠近上述焊料供给部的位置且具有比第一喷嘴的焊料喷出面积大的焊料喷出面积的第二喷嘴中，借助表面张力使从上述焊料供给部供给的具有规定压力的熔融焊料涌起，从而调整向上述第一喷嘴供给的熔融焊料的喷出量。
全文摘要
本发明提供一种局部喷流锡焊装置及局部喷流锡焊方法，即使在局部喷流焊料槽上使用喷出口较小的喷嘴的情况下、也能够不降低难以设定的该焊料槽的泵的转速地向元件安装构件局部地稳定地喷出熔融焊料。如图3所示，局部喷流自动锡焊装置(100)具有焊料槽(4)，其用于容纳熔融焊料(7)且具有喷嘴基部(44)；泵(5)，其用于对焊料槽(4)的熔融焊料(7)施加规定的压力来向喷嘴基部(44)进行供给；多个喷嘴(8a等)，其具有规定的焊料喷出面积且与喷嘴基部(44)相连接，用于借助表面张力以涌起的方式喷出从泵(5)供给的具有规定压力的熔融焊料(7)；虚设喷嘴(32)，其具有比该喷嘴(8a等)的焊料喷出面积大的焊料喷出面积且与喷嘴基部(44)相连接，用于喷出从泵(5)供给的具有规定压力的熔融焊料(7)；虚设喷嘴(32)配置在比上述喷嘴(8a等)靠近泵(5)的位置。
文档编号B23K1/08GK102365910SQ20108001392
公开日2012年2月29日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者佐藤一策, 高口彰 申请人:千住金属工业株式会社