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WO2024195162A1 - 噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置 - Google Patents

噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2024195162A1
WO2024195162A1 PCT/JP2023/036669 JP2023036669W WO2024195162A1 WO 2024195162 A1 WO2024195162 A1 WO 2024195162A1 JP 2023036669 W JP2023036669 W JP 2023036669W WO 2024195162 A1 WO2024195162 A1 WO 2024195162A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
jet
soldering
preheating mechanism
jet nozzle
printed wiring
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/036669
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩二 坂田
Original Assignee
株式会社弘輝テック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社弘輝テック filed Critical 株式会社弘輝テック
Priority to CN202380041160.8A priority Critical patent/CN119213875A/zh
Publication of WO2024195162A1 publication Critical patent/WO2024195162A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/08—Soldering by means of dipping in molten solder
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

Definitions

  • the present invention relates to a preheating mechanism for a jet soldering device that preheats the soldering points of a printed wiring board and the surrounding area thereof, and to a jet soldering device associated with a soldering device that draws molten solder from a jet nozzle to partially solder the soldering points of a printed wiring board.
  • soldering device When inserting lead components into through holes (plain holes) in a printed wiring board and soldering them, there is a local soldering device that sprays molten solder from a cylindrical jet nozzle onto the soldering surface (mainly the bottom surface).
  • soldering In local soldering equipment, because the soldering is localized, only a portion of the printed wiring board is heated, and there is little temperature rise in the surrounding area or on the component surface (top surface of the board). While this has the advantage of reducing thermal stress on surrounding components, it also has the disadvantage that solder solidification makes it difficult for the solder to spread or wet up to the upper part of the through-hole.
  • the soldering surface (mainly the bottom surface) may be heated using hot air (heated air, heated nitrogen gas, etc.) or radiant heating (infrared heater, etc.), but this causes the temperature of the surrounding board resin (base material) to rise faster than the pattern or component electrodes to be soldered.
  • the patterns and component electrodes to be soldered have good thermal conductivity and are easily dissipated to the surrounding area, and patterns and electrodes with a large thermal capacity, such as large components, take a long time to heat up.
  • Patent Documents 1 to 3 describe soldering by placing a high-frequency induction heating head at the soldering location
  • Patent Document 4 describes soldering by inductively heating the area to be soldered using electromagnetic induction heating.
  • Patent Documents 1 to 4 do not supply molten solder using a jet nozzle, but rather aim to melt the solder using electromagnetic induction heating for soldering. Also, in the inventions in Patent Documents 1 to 3, the electrodes are clamped by a high-frequency induction heating head, or the solder is melted by bringing it close to the electrodes. For example, in the case of connector terminals arranged in multiple rows, it may not be possible to clamp them and the solder may not melt.
  • Patent document 5 describes a device that uses electromagnetic induction heating to remove electronic components
  • patent documents 6 to 8 describe melting solder interposed between two joining components using electromagnetic induction heating.
  • Patent Documents 5 to 8 are limited to local reflow and small components.
  • the present invention aims to provide a preheating mechanism for a jet soldering device and a jet soldering device that can efficiently heat the through-hole up to the top of the board and allow the solder to reach the top of the hole without solidifying and wetting out.
  • One aspect of the present invention to solve the above problem is a preheating mechanism for a jet soldering device that preheats the soldering points of a printed wiring board and their surroundings, which is attached to a soldering device that draws molten solder from a jet nozzle to partially solder the soldering points of a printed wiring board, and includes at least one or more electromagnetic coils, a mounting section for mounting the one or more electromagnetic coils around the jet nozzle, and an AC power source and control section that pass AC current through the one or more electromagnetic coils and control their ON/OFF, the mounting section is disposed in a position where the soldering points of the printed wiring board and their surroundings can be preheated by electromagnetic induction heating using the one or more electromagnetic coils, and the AC power source and control section control the timing of heating, the heating time, and the power applied to the one or more electromagnetic coils.
  • one or more electromagnetic coils may be provided with a soft ferrite core.
  • the preheating mechanism may further include a heating gas supply mechanism that supplies heating gas to the printed wiring board.
  • the soft ferrite core may have a Curie temperature of 200°C or higher.
  • the soft ferrite core may be formed cylindrically so as to surround the jet nozzle, and the electromagnetic coil may be wound along the height direction of the cylindrical core.
  • the soft ferrite core may be U-shaped, and the U-shaped core may be installed at one or more locations around the jet nozzle.
  • a groove may be formed in a soft ferrite core, and an electromagnetic coil may be embedded in the groove and wound around it.
  • Another aspect of the present invention is a jet soldering device equipped with the above-mentioned preheating mechanism, which includes a work support means for supporting a work having a plurality of soldering points scattered thereon, a jet nozzle for spraying molten solder toward the soldering points, a preheating mechanism provided around the jet nozzle, and an access means for decreasing the distance between the jet nozzle and the plurality of soldering points during automatic soldering and increasing the distance during standby.
  • metal parts that are difficult or slow to heat with hot air or radiant heating are self-heated by electromagnetic induction heating (IH), making it possible to efficiently heat targeted areas.
  • IH electromagnetic induction heating
  • the temperature of the top of the through-hole can also be raised, making it easier for the molten solder to reach the top of the hole without the solder solidifying and stopping its wetting up.
  • FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a jet soldering device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the jet soldering device according to the present invention.
  • FIG. 3(A) is a cross-sectional view showing the state in which an electronic component mounted on a printed wiring board is soldered by a jet nozzle, and a preheating mechanism according to one embodiment of the present invention arranged around the jet nozzle
  • FIG. 3(B) is a cross-sectional view showing a preheating mechanism according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4(A) is a diagram showing an embodiment of the installation of an electromagnetic coil including a soft ferrite-based core in a preheating mechanism according to one aspect of the present invention, and FIG.
  • FIG. 4(B) is a diagram showing the state in which the electromagnetic coil has been removed from the diagram of FIG. 4(A).
  • FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of installation of an electromagnetic coil including a soft ferrite core in a preheating mechanism according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6(A) is a diagram showing the state as viewed from the component side when a component lead has been soldered to a through-hole by conventional jet soldering
  • FIG. 6(B) is a diagram showing the state as viewed from the component side when a component lead has been soldered to a through-hole by jet soldering to which the preheating mechanism of the present invention is applied.
  • One aspect of the present invention is associated with a soldering device that draws molten solder from a jet nozzle to partially solder the soldering points of a printed wiring board.
  • FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a jet soldering device according to the present invention, showing how a printed wiring board on which electronic components are mounted is transported to a predetermined position by a roller conveyor and soldered by a jet nozzle. As shown in FIG.
  • one embodiment of the present invention is a jet soldering device 100 equipped with a preheating mechanism 50 described below, and equipped with a work support means 20 for supporting a work (printed wiring board 10) having a plurality of soldering points scattered thereon, a jet nozzle 40 for spraying molten solder 1 toward the soldering points 30, a preheating mechanism 50 provided around the jet nozzle 40, and an access means 60 for decreasing the distance between the jet nozzle 40 and the plurality of soldering points 30 during automatic soldering and increasing the distance during standby.
  • the work support means 20 also serves as a work transport means, and as an example, it is a roller conveyor, in which vertical five-axis rollers 21-25 are arranged in a row so as to sandwich both sides of the work (printed wiring board 10) as shown in FIG. 1, and rotate in unified transport direction 27 by chain 26, thereby performing the function of transporting the work in transport direction 27 (arrow).
  • the work support means (work transport means) 20 transports the printed wiring board 10 according to the progress of the soldering process.
  • the printed wiring board 10 inserted into the jet soldering device 100 is carried by the work support means 20 to the position where the soldering process is carried out.
  • the jet nozzle 40 constantly sprays molten solder 1 while the jet soldering device 100 is in operation, and sprays the molten solder 1 so that it reaches the soldering location 30 of the printed wiring board 10 that has been brought close.
  • the access means 60 nozzle drive unit
  • the access means 60 is a drive mechanism that can move the jet nozzle 40 in the XYZ directions so as to bring it closer to the soldering location 30.
  • the drive control of the work support means 20 (work transport means) and the access means 60 (nozzle drive unit) is integrated and controlled by, for example, a control device 61.
  • the workpiece is primarily a printed wiring board 10, but the preheating mechanism of the present invention can be applied to workpieces other than printed wiring boards 10 as long as the soldering points are suitable for preheating.
  • FIG. 2 is a perspective view showing another embodiment of the jet soldering device according to the present invention.
  • the jet soldering device 200 includes a fixed solder bath 15, a table X-axis drive unit (also called “X-axis drive rail") 33X located above the solder bath 15, a table support 33YZ, and a work fixing table (hereinafter abbreviated as "table") 31 that is movable in the X direction on the table support 33YZ.
  • a work (printed wiring board 10) is detachably fixed to the table 31.
  • the work fixing table 31 corresponds to the work support means
  • the table X-axis drive unit 33X (X-axis drive rail) and the table support 33YZ correspond to the access means.
  • the jet nozzle 40 jets molten solder 1 toward the soldering points.
  • the access means 33 moves the distance from the jet nozzle 40 to each of the multiple soldering points closer while automatic soldering is being performed, and moves the distance away while waiting.
  • the access means 33 can move the work (printed wiring board 10) supported by the work support means (work fixing table 31) in the XYZ directions relative to the jet nozzle 40.
  • the main difference between the jet soldering device 100 shown in FIG. 1 and the jet soldering device 200 shown in FIG. 2 is that in the access operation between the jet nozzle and the soldering point, the nozzle side moves in the jet soldering device 100 (FIG. 1), while the work side moves in the jet soldering device 200 (FIG. 2).
  • the preheating mechanism 50 of the jet soldering device according to the present invention can be applied to both of these jet soldering devices 100 and 200.
  • Figures 3(A) and 3(B) are cross-sectional views showing the state in which an electronic component mounted on a printed wiring board is soldered by a jet nozzle, and a preheating mechanism according to one embodiment of the present invention arranged around the jet nozzle.
  • Figure 3(A) is a diagram showing the embodiments of Figures 4(A) and 4(B) described below
  • Figure 3(B) is a diagram showing the embodiment of Figure 5 described below.
  • One aspect of the present invention is a preheating mechanism 50 for a jet soldering device that preheats the soldering location 30 of the printed wiring board 10 and its surroundings, which is associated with a soldering device that draws up molten solder 1 from a jet nozzle 40 to partially solder the soldering location 30 of the printed wiring board 10, and includes at least one or more electromagnetic coils 51, a mounting section 52 for mounting the one or more electromagnetic coils 51 around the jet nozzle 40, and an AC power source and control section 53 that applies an AC current to the one or more electromagnetic coils 51 and controls the ON/OFF of the one or more electromagnetic coils 51.
  • the mounting section 52 is placed in a position where the soldering location 30 of the printed wiring board 10 and its surroundings can be preheated by electromagnetic induction heating using the one or more electromagnetic coils 51, and the AC power source and control section 53 control the timing of heating, the heating time, and the power applied to the one or more electromagnetic coils.
  • the printed wiring board 10 that is soldered by the jet soldering device 100 according to the present invention is, for example, configured by printing a predetermined circuit pattern and conductor parts such as lands 11 on its main surface, and by mounting electronic components on the main surface of a board 13 that has a large number of through holes 12 formed therein, with lead terminals 14 penetrating the through holes 12.
  • the printed wiring board 10 is mounted by electrically and mechanically connecting the electronic components to the board 13 by soldering the lead terminals 14 and lands 11 that have been passed through the through holes 12.
  • the lead terminal 14 of an electronic component penetrates from the component surface (upper surface) of the printed wiring board 10 to the solder surface (lower surface), and protrudes in a short, uncut state from a through-hole 12 where copper foil is exposed on the solder surface.
  • the control device 61 controls the nozzle drive unit 60 to bring the jet nozzle 40 closer to the soldering point 30. In this way, when the jet nozzle 40 approaches the soldering point 30 while spraying solder 1, the lead terminal 14 is soldered to the land 11.
  • one or more electromagnetic coils 51 are arranged around the jet nozzle 40.
  • magnetic field lines F alternating magnetic field
  • these magnetic field lines F generate eddy currents in the lead terminals 14 and lands 11 in the through-holes 12 of the printed wiring board 10, causing electromagnetic induction heating (IH) that generates heat due to electrical resistance.
  • IH electromagnetic induction heating
  • the placement section 52 is provided to place one or more electromagnetic coils 51 around the jet nozzle 40.
  • the placement section 52 is placed around the jet nozzle 40 so as not to interfere with the flow of the jet solder.
  • the one or more electromagnetic coils 51 are placed at a position 10 to 40 mm horizontally from the center of the nozzle depending on the diameter of the jet nozzle 40, which is 2 to 20 mm.
  • the mounting portion 52 may be installed in a fixed position relative to the jet nozzle 40, or may be installed so that the position and angle of one or more electromagnetic coils 51 are movable.
  • the AC power supply and control unit 53 applies an AC current to one or more electromagnetic coils 51 and controls its ON/OFF. This allows the timing and amount of heating of the soldering point 30 by electromagnetic induction to be controlled by time and the power applied to the electromagnetic coils 51.
  • the applied power can be controlled, for example, by adjusting the power by switching the applied voltage. If there are multiple electromagnetic coils 51, each individual electromagnetic coil may be controlled to be ON/OFF.
  • the present invention is used as a preheating mechanism 50 for a jet soldering device 100 using molten solder 1, it is not necessarily necessary to heat the soldering point 30 to a temperature above the melting point of the solder, as in the above-mentioned prior art documents (Patent Documents 1 to 4). Therefore, in the present invention, the preheating temperature by the preheating mechanism 50 may be set to be below the melting point of the solder.
  • one or more electromagnetic coils 51 are provided with a soft ferrite core 54.
  • Soft ferrite is a type of ceramic made primarily of iron oxide that acts as a magnet when a current flows through the electromagnetic coil and generates a magnetic field, and returns to its original state and loses magnetism when the current stops flowing through the electromagnetic coil and the magnetic field disappears.
  • IH electromagnetic induction heating
  • the preheating mechanism 50 may further include a heated gas supply mechanism 56 that supplies heated gas H to the printed wiring board 10.
  • a heated gas supply mechanism 56 that supplies heated gas H to the printed wiring board 10.
  • a mechanism is provided that supplies heated nitrogen gas from below toward the periphery of the nozzle opening of the jet nozzle 40. In this way, the soldering point 30 of the printed wiring board 10 can be heated, and the periphery of the nozzle opening of the jet nozzle 40 can be made into a nitrogen gas atmosphere, suppressing oxidation of the molten solder 1.
  • the soft ferrite core 54 preferably has a Curie temperature of 200°C or higher. Since the soft ferrite core 54 is also heated by the heating gas H supplied from the heating gas supply mechanism 56 described above, it is preferable to use a material with a Curie temperature of 200°C or higher to prevent the soft ferrite core 54 from losing its magnetic force and becoming unable to perform electromagnetic induction heating.
  • FIG. 4(A) is a diagram showing an embodiment of the installation of an electromagnetic coil including a soft ferrite core in a preheating mechanism according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 4(B) is a diagram showing a state in which the electromagnetic coil is removed from the diagram of FIG. 4(A).
  • the soft ferrite core 54 is formed in a cylindrical shape so as to surround the jet nozzle 40, and the electromagnetic coil 51 can be wound along the height direction of the cylindrical core 54.
  • a groove portion 55 can be formed in the soft ferrite core 54, and the electromagnetic coil 51 can be embedded and wound in the groove portion 55.
  • the electromagnetic coil 51 can be embedded in the soft ferrite core 54, and fixed so that the position of the electromagnetic coil 51 does not shift during operation of the jet soldering device 100.
  • the electromagnetic coil 51 may be wound along one groove, or multiple slits may be made in the wall of the groove and the coil may be wound back on the outside or inside.
  • the electromagnetic coil 51 has a copper wire inside a glass tube, but is not limited to this form, and the material, thickness, number of coil turns, etc. may be selected appropriately depending on the degree of preheating and the location to be preheated.
  • Figure 5 is a diagram showing an embodiment of the installation of an electromagnetic coil including a soft ferrite-based core for a preheating mechanism according to another aspect of the present invention.
  • the soft ferrite-based core 54 is U-shaped, and the U-shaped core 54 may be installed at one or more locations around the jet nozzle 40.
  • the electromagnetic coils 51A, 51B and the soft ferrite-based cores 54A, 54B are provided at two locations on either side of the jet nozzle 40, but they may be provided at four or more locations on the front, back, left and right sides of the jet nozzle 40. (Note that in FIG.
  • the electromagnetic coil 51 and the soft ferrite core 54 are shown on either side of the jet nozzle 40, but in the embodiment of FIG. 3A, the soft ferrite core 54 is cylindrical, so the left and right electromagnetic coils 51 and soft ferrite cores 54 are connected to a single annular shape.) If each electromagnetic coil 51A, 51B is individually connected to an AC power source and a control unit 53, it is possible to perform ON/OFF control for each electromagnetic coil 51A, 51B. Note that in the embodiment of FIG. 5, the material, thickness, number of coil turns, etc. of the electromagnetic coil 51 can be appropriately selected depending on the degree of preheating and the location to be preheated.
  • FIG. 6(A) is a diagram (comparative example) showing the state seen from the component side when a component lead has been soldered to a through-hole using conventional jet soldering
  • FIG. 6(B) is a diagram (embodiment) showing the state seen from the component side when a component lead has been soldered to a through-hole using jet soldering to which the preheating mechanism of the present invention is applied.
  • the present invention has realized a preheating mechanism for a jet soldering device that can efficiently heat the through-hole in the board up to the top, allowing the solder to reach the top of the hole without solidifying and remaining wet.
  • the preheating mechanism of the jet soldering device and the configuration of the jet soldering device are not limited to those described in the embodiment and examples of the present invention, and various modifications are possible.

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Abstract

基板のスルーホール上部まで効率的に加熱することができ、はんだが凝固して濡れ上がりが留まることなく孔上部に達することができる噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置を提供する。溶融はんだを噴流ノズル４０から汲み上げてプリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０を部分的にはんだ付けするはんだ付け装置に付随して、プリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０及びその周辺を予熱する噴流はんだ装置の予熱機構５０であって、少なくとも、１又は複数の電磁コイル５１と、１又は複数の電磁コイル５１を噴流ノズル４０の周辺に設置するための載置部５２と、１又は複数の電磁コイル５１に交流電流を流すとともにそのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う交流電源及び制御部５３を備え、１又は複数の電磁コイル５１を用いた電磁誘導加熱によりプリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０及びその周辺を予熱できる位置に載置部５２が配置され、交流電源及び制御部５３により加熱のタイミングと加熱時間及び１又は複数の電磁コイルへの印加電力が制御される。

Description

噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置
　本発明は、溶融はんだを噴流ノズルから汲み上げてプリント配線基板のはんだ付け箇所を部分的にはんだ付けするはんだ付け装置に付随して、プリント配線基板のはんだ付け箇所及びその周辺を予熱する噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置に関する。本出願は、日本国において２０２３年３月１７日に出願された日本特許出願番号特願２０２３－４３６２４を基礎として優先権を主張するものであり、この出願を参照することにより、本出願に援用される。
　プリント配線板のスルーホール（プレインホール）にリード部品を挿入し、はんだ付けする場合に、はんだ付け面（主に下面）から、溶融はんだを円筒形の噴流ノズルから噴出して行う局所はんだ付け装置がある。
　局所はんだ付け装置においては、局所はんだ付けのため、プリント配線板の一部しか加熱されず、周辺や部品面（基板上面）の温度上昇が少ない。これは、周辺部品への熱ストレスが少ない利点がある一方で、はんだ凝固によって、はんだの濡れ拡がりやスルーホール内上部への濡れ上がりが悪い欠点もある。
　上記対策として、はんだ付け面（主に下面）から、熱風（加熱空気、加熱窒素ガスなど）や輻射加熱（赤外線ヒータなど）で加熱を行う場合もあるが、はんだ付けしたいパターンや部品電極より、周辺の基板樹脂（基材）の温度上昇が速くなってしまう。
　局所加熱のため、はんだ付けしたいパターンや部品電極は、熱伝導が良く、周辺に放熱されやすく、また、大きな部品など熱容量の大きなパターンや電極は、加熱に時間を要する。
　例えば、特許文献１乃至３には、高周波誘導加熱ヘッドをはんだ付け箇所に配置してはんだ付けを行うことが記載されており、特許文献４には、電磁誘導加熱により半田接合対象部位を誘導加熱して半田接合することが記載されている。
　特許文献１乃至４に係る発明はいずれも噴流ノズルによる溶融はんだを供給するものではなく、電磁誘導加熱によりはんだを溶融してはんだ付けすることを目的としている。また、特許文献１乃至３に係る発明では、高周波誘導加熱ヘッドにより電極を挟む、もしくは、電極に近接させてはんだを溶融させているため、例えば、複数列並んだコネクタ端子の場合は、挟むことができず、はんだ溶融することができない場合が生じる。
　また、特許文献５には、電磁誘導加熱により電子部材を取外す装置が記載され、特許文献６乃至８には、２つの接合部材の間に介在させたはんだを電磁誘導加熱により溶融させることが記載されている。
　しかしながら、特許文献５乃至８に係る発明は、局所リフローや小さい部品に限定されたものである。
特開２０２２－０５９１６４号公報 特開２０２１－１９０２９５号公報 特開２０２２－１２２５３９号公報 特開２０１７－１６３０１５号公報 特許第７１２８９９４号公報 国際公開２０１９／０７３５８１号公報 特許第６９１５８４３号公報 国際公開２０１８／０５１４７５号公報
　そこで、本発明は、上記従来技術の実情に鑑み、基板のスルーホール上部まで効率的に加熱することができ、はんだが凝固して濡れ上がりが留まることなく孔上部に達することができる噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の一態様は、溶融はんだを噴流ノズルから汲み上げてプリント配線基板のはんだ付け箇所を部分的にはんだ付けするはんだ付け装置に付随して、プリント配線基板のはんだ付け箇所及びその周辺を予熱する噴流はんだ装置の予熱機構であって、少なくとも、１又は複数の電磁コイルと、１又は複数の電磁コイルを噴流ノズルの周辺に設置するための載置部と、１又は複数の電磁コイルに交流電流を流すとともにそのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う交流電源及び制御部を備え、１又は複数の電磁コイルを用いた電磁誘導加熱によりプリント配線基板のはんだ付け箇所及びその周辺を予熱できる位置に載置部が配置され、交流電源及び制御部により加熱のタイミングと加熱時間及び１又は複数の電磁コイルへの印加電力が制御される。
　このとき、本発明の一態様では、１又は複数の電磁コイルにはソフトフェライト系のコアが付与されているとしてもよい。
　また、本発明の一態様では、予熱機構は、さらに、プリント配線基板に対して加熱ガスを供給する加熱ガス供給機構を備えていてもよい。
　また、本発明の一態様では、ソフトフェライト系のコアはキュリー温度が２００℃以上であるとしてもよい。
　また、本発明の一態様では、ソフトフェライト系のコアは、噴流ノズルを囲うように円筒状に形成され、電磁コイルは、円筒状のコアの高さ方向に沿って巻き付けられているとしてもよい。
　また、本発明の一態様では、ソフトフェライト系のコアは、Ｕ字型であり、Ｕ字型のコアを噴流ノズルの周囲に１又は複数箇所に設置しているとしてもよい。
　また、本発明の一態様では、ソフトフェライト系のコアに溝部が形成され、溝部に電磁コイルを埋めて巻かれているとしてもよい。
　本発明の他の態様は、上述した予熱機構を備える噴流はんだ装置であって、複数のはんだ付け箇所が点在するワークを支持するワーク支持手段と、はんだ付け箇所に向けて溶融はんだを噴出させる噴流ノズルと、噴流ノズルの周辺に設けられた予熱機構と、自動はんだ付けの実行中には噴流ノズルから複数のはんだ付け箇所までの距離をそれぞれ接近させる一方で待機中には距離を遠ざけるアクセス手段を備える。
　本発明によれば、熱風や輻射加熱では、加熱しにくいもしくは、加熱が遅い金属部（パターンや電極）が電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）により自己発熱するため、効率良く狙った箇所を加熱することができる。また、スルーホール上部も温度上昇させることができ、はんだが凝固し濡れ上がりが止まることなく、溶融はんだが孔上部に達しやすい。
図１は、本発明に係る噴流はんだ装置の一態様を示す斜視図である。 図２は、本発明に係る噴流はんだ装置の他の態様を示す斜視図である。 図３（Ａ）は、プリント配線基板に実装された電子部品を噴流ノズルによりはんだ付けする様子と、噴流ノズルの周囲に配置された本発明の一態様に係る予熱機構を示す断面図であり、図３（Ｂ）は、本発明の他の態様に係る予熱機構を示す断面図である。 図４（Ａ）は本発明の一態様に係る予熱機構に関するソフトフェライト系のコアを含む電磁コイルの設置の態様を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の図から電磁コイルを外した状態を示した図である。 図５は、本発明の他の態様に係る予熱機構に関するソフトフェライト系のコアを含む電磁コイルの設置の態様を示す図である。 図６（Ａ）は従来の噴流はんだによりスルーホールに部品リードをはんだ付けした際の部品面側から見た状態を示す図であり、図６（Ｂ）は本発明に係る予熱機構を適用した噴流はんだによりスルーホールに部品リードをはんだ付けした際の部品面側から見た状態を示す図である。
　以下、本発明に係る噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置について図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能である。
　本発明の一態様は、溶融はんだを噴流ノズルから汲み上げてプリント配線基板のはんだ付け箇所を部分的にはんだ付けするはんだ付け装置に付随するものである。まず、本発明が適用される噴流ノズル型はんだ付け装置について説明し、その後、本発明に係る予熱機構の構成について説明する。
　図１は、本発明に係る噴流はんだ装置の一態様を示す斜視図であり、電子部品が実装されたプリント配線基板をローラコンベアで所定位置まで搬送し、噴流ノズルによりはんだ付けする様子を示している。図１に示すように、本発明の一態様は、後述する予熱機構５０を備える噴流はんだ装置１００であって、複数のはんだ付け箇所が点在するワーク（プリント配線基板１０）を支持するワーク支持手段２０と、はんだ付け箇所３０に向けて溶融はんだ１を噴出させる噴流ノズル４０と、噴流ノズル４０の周辺に設けられた予熱機構５０と、自動はんだ付けの実行中には噴流ノズル４０から複数のはんだ付け箇所３０までの距離をそれぞれ接近させる一方で待機中には距離を遠ざけるアクセス手段６０を備える。
　図１における噴流はんだ装置１００では、ワーク支持手段２０はワーク搬送手段としての役割も兼ねており、一例として、ローラコンベアであって、図１に示すように、ワーク（プリント配線基板１０）の両側を挟むように縦型５軸のローラ２１～２５が連なって配設され、チェーン２６掛けにより搬送方向２７に統一されて回転することにより、搬送方向２７（矢印）へワークを搬送する機能を発揮する。
　ワーク支持手段（ワーク搬送手段）２０は、プリント配線基板１０をはんだ付け工程の進捗に応じて搬送する。噴流はんだ装置１００に投入されたプリント配線基板１０は、ワーク支持手段２０により、はんだ付け工程が実行される位置まで到達する。噴流ノズル４０は、噴流はんだ装置１００が稼動中であれば、常時溶融はんだ１を噴出させており、近付けられたプリント配線基板１０のはんだ付けする箇所３０に届くように溶融はんだ１を噴出させる。アクセス手段６０（ノズル駆動部）は、噴流ノズル４０をはんだ付け箇所３０に近づけるようにＸＹＺ方向へ移動させることが可能な駆動機構である。ワーク支持手段２０（ワーク搬送手段）やアクセス手段６０（ノズル駆動部）の駆動制御は、例えば、制御装置６１により統合制御される。
　なお、本発明において、ワークは主にプリント配線基板１０としているが、プリント配線基板１０以外のワークであっても、はんだ付け箇所を予熱した方が良いようなワークであれば本発明に係る予熱機構を適用することが可能である。
　図２は、本発明に係る噴流はんだ装置の他の態様を示す斜視図である。図２に示すように、噴流はんだ装置２００は、固定式のはんだ槽１５と、そのはんだ槽１５の上方に位置するテーブルＸ軸駆動部（「Ｘ軸駆動レール」ともいう）３３Ｘと、テーブル支柱３３ＹＺと、そのテーブル支柱３３ＹＺの上でＸ方向に移動可能なワーク固定テーブル（以下、「テーブル」と略す）３１を備えている。また、テーブル３１にはワーク（プリント配線基板１０）が着脱自在に固定されている。なお、図２における噴流はんだ装置２００では、ワーク固定テーブル３１がワーク支持手段に対応し、テーブルＸ軸駆動部３３Ｘ（Ｘ軸駆動レール）およびテーブル支柱３３ＹＺがアクセス手段に対応している。
　噴流ノズル４０は、はんだ付け箇所に向けて溶融はんだ１を噴出させる。アクセス手段３３は、自動はんだ付けの実行中には噴流ノズル４０から複数のはんだ付け箇所までの距離をそれぞれ接近させる一方で待機中には距離を遠ざける。アクセス手段３３は、ワーク支持手段（ワーク固定テーブル３１）によって支持されたワーク（プリント配線基板１０）を噴流ノズル４０に対してＸＹＺ方向に移動可能である。
　図１に示す噴流はんだ装置１００と図２に示す噴流はんだ装置２００との主要な相違点は、噴流ノズルとはんだ付け箇所とのアクセス動作において、噴流はんだ装置１００（図１）ではノズル側が動き、噴流はんだ装置２００（図２）ではワーク側が動くという点である。本発明に係る噴流はんだ装置の予熱機構５０は、このいずれの噴流はんだ装置１００，２００に対しても適用可能である。
　次に、本発明に係る噴流はんだ装置の予熱機構について説明する。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、プリント配線基板に実装された電子部品を噴流ノズルによりはんだ付けする様子と、噴流ノズルの周囲に配置された本発明の一態様に係る予熱機構を示す断面図である。なお、図３（Ａ）は、後述する図４（Ａ）、図４（Ｂ）の態様を示した図であり、図３（Ｂ）は、後述する図５の態様を示した図である。本発明の一態様は、溶融はんだ１を噴流ノズル４０から汲み上げてプリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０を部分的にはんだ付けするはんだ付け装置に付随して、プリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０及びその周辺を予熱する噴流はんだ装置の予熱機構５０であって、少なくとも、１又は複数の電磁コイル５１と、１又は複数の電磁コイル５１を噴流ノズル４０の周辺に設置するための載置部５２と、１又は複数の電磁コイル５１に交流電流を流すとともにそのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う交流電源及び制御部５３を備え、１又は複数の電磁コイル５１を用いた電磁誘導加熱によりプリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０及びその周辺を予熱できる位置に載置部５２が配置され、交流電源及び制御部５３により加熱のタイミングと加熱時間及び１又は複数の電磁コイルへの印加電力が制御される。
　本発明に係る噴流はんだ装置１００によりはんだ付け処理が施されるプリント配線基板１０は、一例として、主面に所定の回路パターンやランド１１等の導体部をプリント形成するとともに、多数個のスルーホール１２を形成した基板１３の主面上に、リード端子１４をスルーホール１２に貫通させて電子部品を組み付けて構成される。プリント配線基板１０は、スルーホール１２を貫通されたリード端子１４及びランド１１にはんだ付けを施して、電子部品を基板１３に電気的かつ機械的に結合して実装する。
　例えば、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、電子部品のリード端子１４が、プリント配線基板１０の部品面（上面）からはんだ面（下面）へと貫通し、はんだ面に銅箔が露出したスルーホール１２から、短く切り残された状態で突出している。一方で、噴流はんだ装置１００においては、制御装置６１がノズル駆動部６０を制御し、噴流ノズル４０をはんだ付け箇所３０に接近させる。このように、噴流ノズル４０が、はんだ１を噴出させながら、はんだ付け箇所３０に接近すると、リード端子１４はランド１１にはんだ付けされる。
　本発明では、噴流ノズル４０の周辺に１又は複数の電磁コイル５１を配置する。電磁コイル５１に交流電流を流すことで、磁力線Ｆ（交番磁界）を発生させ、この磁力線Ｆによりプリント配線基板１０のスルーホール１２部分のリード端子１４及びランド１１に渦電流が生じ、電気抵抗によって発熱する電磁誘導加熱（ＩＨ）を起こす。これにより、プリント配線基板１０のスルーホール１２を予熱しておくことができるため、噴流はんだ装置１００の噴流ノズル４０によりはんだ付けを行う際に、はんだがスルーホール１２の途中で凝固してしまうことなく、スルーホール１２内の下部から上部の全てに亘ってはんだを行き渡らせることが可能となる。
　載置部５２は、１又は複数の電磁コイル５１を噴流ノズル４０の周辺に設置するために設けられる。噴流はんだ装置１００では、はんだ実行時には、噴流ノズル４０からはんだが供給され、余ったはんだは噴流ノズル４０の外壁を伝って還流されるため、載置部５２はこれらの噴流はんだの流れを妨げないように噴流ノズル４０の周囲に設置される。また、１又は複数の電磁コイル５１による電磁誘導加熱（ＩＨ）が効率的にプリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０に生じる位置に調整することが望ましい。一例として、１又は複数の電磁コイル５１は、噴流ノズル４０の直径２～２０ｍｍに応じてノズル中心部から水平方向に１０～４０ｍｍの位置に配置される。１又は複数の電磁コイル５１は、余った噴流はんだの還流及び加熱ガスの経路を妨げない範囲で噴流ノズルに近い方が望ましい。載置部５２は、噴流ノズル４０に対して固定の位置に設置してもよいし、１又は複数の電磁コイル５１の位置や角度が可動となるように設置してもよい。
　交流電源及び制御部５３は、１又は複数の電磁コイル５１に交流電流を流すとともにそのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これにより、はんだ付け箇所３０を電磁誘導加熱するタイミングと加熱量を時間及び電磁コイルへ５１への印加電力でコントロールすることができる。印加電力の制御は、例えば、印加電圧を切り替えた電力調整により行うことができる。電磁コイル５１が複数ある場合には、個別の電磁コイルごとにＯＮ／ＯＦＦ制御ができるようにしてもよい。また、本発明においては、溶融はんだ１を用いた噴流はんだ装置１００の予熱機構５０として用いるため、上述した先行技術文献（特許文献１乃至４）のように、必ずしもはんだ付け箇所３０をはんだの融点以上に加熱する必要はない。したがって、本発明においては、予熱機構５０による予熱温度をはんだの融点以下となるように設定してもよい。
　本発明の一態様では、１又は複数の電磁コイル５１にはソフトフェライト系のコア５４が付与されていることが好ましい。ソフトフェライトは、電磁コイルに電流が流れて磁界が発生すると磁石として作用し、電磁コイルに電流が流れなくなって磁界が消失すると元に戻って磁気が無くなるフェライトであり、酸化鉄を主原料とするセラミックスの一種である。ソフトフェライト系のコアを用いることにより、電磁コイルから発生する磁束を効率よくプリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０に照射して電磁誘導加熱（ＩＨ）を起こすことができるとともに、交流電源及び制御部５３のＯＮ／ＯＦＦ制御に連動して電磁誘導加熱するタイミングと加熱量を制御することができる。
　本発明の一態様では、予熱機構５０は、さらに、プリント配線基板１０に対して加熱ガスＨを供給する加熱ガス供給機構５６を備えていてもよい。一例として、加熱した窒素ガスを下方から噴流ノズル４０のノズル口周辺に向かって供給する機構を備える。このようにすることで、プリント配線基板１０のはんだ付け箇所３０を加熱することができるとともに、噴流ノズル４０のノズル口の周囲を窒素ガス雰囲気として、溶融はんだ１の酸化を抑制することができる。
　本発明の一態様では、ソフトフェライト系のコア５４はキュリー温度が２００℃以上であることが好ましい。上述した加熱ガス供給機構５６から供給される加熱ガスＨにより、ソフトフェライト系のコア５４も加熱されるため、磁力を失って電磁誘導加熱ができなくなるのを防止するため、キュリー温度が２００℃以上の素材を用いることが好ましい。
　図４（Ａ）は本発明の一態様に係る予熱機構に関するソフトフェライト系のコアを含む電磁コイルの設置の態様を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の図から電磁コイルを外した状態を示した図である。本発明の一態様では、図４（Ａ）に示すように、ソフトフェライト系のコア５４は、噴流ノズル４０を囲うように円筒状に形成され、電磁コイル５１は、円筒状のコア５４の高さ方向に沿って巻き付けられているようにすることができる。また、本発明の一態様では、図４（Ｂ）に示すように、ソフトフェライト系のコア５４に溝部５５が形成され、溝部５５に電磁コイル５１を埋めて巻かれている構造とすることができる。このようにすることで、ソフトフェライト系のコア５４内に電磁コイル５１を埋設させて、噴流はんだ装置１００の作動中に電磁コイル５１の位置がずれたりしないように固定することもできる。なお、ソフトフェライト系のコア５４の溝部５５に関しては、１本の溝に沿って電磁コイル５１を巻く方法でもよいし、溝の壁に複数のスリットを入れて外側もしくは内側をそれぞれ戻す巻き方でも良い。図４（Ａ）、図４（Ｂ）において、電磁コイル５１はガラスチューブ内に銅線を有するものであるが、この態様に限定されるものではなく、素材、太さ、コイルの巻き数等は、予熱の程度や予熱箇所などに応じて適宜選択すればよい。
　図５は、本発明の他の態様に係る予熱機構に関するソフトフェライト系のコアを含む電磁コイルの設置の態様を示す図である。本発明の他の態様では、ソフトフェライト系のコア５４は、Ｕ字型であり、Ｕ字型のコア５４を噴流ノズル４０の周囲に１又は複数箇所に設置するようにしてもよい。例えば、図３（Ｂ）では、噴流ノズル４０を挟むように、電磁コイル５１Ａ，５１Ｂ及びソフトフェライト系のコア５４Ａ，５４Ｂが２箇所に設けられているが、噴流ノズル４０の前後左右に４箇所設けてもよいし、それ以上設けてもよい。（なお、図３（Ａ）でも、電磁コイル５１及びソフトフェライト系のコア５４は噴流ノズル４０を挟むように左右に図示されてはいるが、図３（Ａ）の態様では、ソフトフェライト系のコア５４は円筒状であるため、左右の電磁コイル５１及びソフトフェライト系のコア５４は１つの円環状につながっている。）それぞれの電磁コイル５１Ａ，５１Ｂは、個別に交流電源及び制御部５３と接続すれば、各電磁コイル５１Ａ，５１ＢごとにＯＮ／ＯＦＦ制御を行うこともできる。なお、図５の態様においても、電磁コイル５１の素材、太さ、コイルの巻き数等は、予熱の程度や予熱箇所などに応じて適宜選択すればよい。
　以下に示す実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
　図６（Ａ）は従来の噴流はんだによりスルーホールに部品リードをはんだ付けした際の部品面側から見た状態を示す図（比較例）であり、図６（Ｂ）は本発明に係る予熱機構を適用した噴流はんだによりスルーホールに部品リードをはんだ付けした際の部品面側から見た状態を示す図（実施例）である。
　図６（Ａ）の比較例（従来例）においては、部品面側から見たスルーホール内に空隙が生じているのを見て取ることができ、スルーホール内の上部まではんだが上がりきっていないことが分かる。一方で、図６（Ｂ）の実施例（本発明）においては、部品面側から見たはんだがスルーホールの上部にまで充填されていることが見て取れる。
　以上のように、本発明によれば、基板のスルーホール上部まで効率的に加熱することができ、はんだが凝固して濡れ上がりが留まることなく孔上部に達することができる噴流はんだ装置の予熱機構が実現できていることを確認できた。
　なお、上記のように本発明の一実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
　例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、噴流はんだ装置の予熱機構及び噴流はんだ装置の構成も本発明の一実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
　１　溶融はんだ、１０　プリント配線基板、１１　ランド、１２　スルーホール、１３　基板、１４　リード端子、１５　はんだ槽、２０　ワーク支持手段、２１～２５　ローラ、２６　チェーン、２７　搬送方向、３０　はんだ付け箇所、３１　ワーク固定テーブル、３３　アクセス手段、３３Ｘ　軸駆動部、３３ＹＺ　テーブル支柱、４０　噴流ノズル、５０　予熱機構、５１，５１Ａ，５１Ｂ　電磁コイル、５２　載置部、５３　交流電源及び制御部、５４，５４Ａ，５４Ｂ　ソフトフェライト系のコア、５５　溝部、５６　加熱ガス供給機構、６０　アクセス手段（ノズル駆動部）、６１　制御装置、１００，２００　噴流はんだ装置、Ｆ　磁力線、Ｈ　加熱ガス

Claims (8)

  1. 　溶融はんだを噴流ノズルから汲み上げてプリント配線基板のはんだ付け箇所を部分的にはんだ付けするはんだ付け装置に付随して、前記プリント配線基板のはんだ付け箇所及びその周辺を予熱する噴流はんだ装置の予熱機構であって、
    　少なくとも、
    　１又は複数の電磁コイルと、
    　前記１又は複数の電磁コイルを前記噴流ノズルの周辺に設置するための載置部と、
    　前記１又は複数の電磁コイルに交流電流を流すとともにそのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う交流電源及び制御部
    を備え、
    　前記１又は複数の電磁コイルを用いた電磁誘導加熱により前記プリント配線基板のはんだ付け箇所及びその周辺を予熱できる位置に前記載置部が配置され、前記交流電源及び制御部により加熱のタイミングと加熱時間及び前記１又は複数の電磁コイルへの印加電力が制御されることを特徴とする噴流はんだ装置の予熱機構。
  2. 　前記１又は複数の電磁コイルにはソフトフェライト系のコアが付与されていることを特徴とする請求項１に記載の噴流はんだ装置の予熱機構。
  3. 　当該予熱機構は、さらに、前記プリント配線基板に対して加熱ガスを供給する加熱ガス供給機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の噴流はんだ装置の予熱機構。
  4. 　前記ソフトフェライト系のコアはキュリー温度が２００℃以上であることを特徴とする請求項２に記載の噴流はんだ装置の予熱機構。
  5. 　前記ソフトフェライト系のコアは、前記噴流ノズルを囲うように円筒状に形成され、前記電磁コイルは、該円筒状のコアの高さ方向に沿って巻き付けられていることを特徴とする請求項４に記載の噴流はんだ装置の予熱機構。
  6. 　前記ソフトフェライト系のコアは、Ｕ字型であり、該Ｕ字型のコアを前記噴流ノズルの周囲に１又は複数箇所に設置していることを特徴とする請求項４に記載の噴流はんだ装置の予熱機構。
  7. 　前記ソフトフェライト系のコアに溝部が形成され、前記溝部に前記電磁コイルを埋めて巻かれていることを特徴とする請求項５に記載の噴流はんだ装置の予熱機構。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の予熱機構を備える噴流はんだ装置であって、
    　複数のはんだ付け箇所が点在するワークを支持するワーク支持手段と、
    　前記はんだ付け箇所に向けて溶融はんだを噴出させる噴流ノズルと、
    　前記噴流ノズルの周辺に設けられた予熱機構と、
    　自動はんだ付けの実行中には前記噴流ノズルから前記複数のはんだ付け箇所までの距離をそれぞれ接近させる一方で待機中には前記距離を遠ざけるアクセス手段
    を備えることを特徴とする噴流はんだ装置。
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