JP2004114143A - リフロー炉 - Google Patents
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Abstract
【課題】段取り切替え時に、窒素の消費量の増加を抑え、炉内の酸素濃度を維持しつつ、自然冷却に比べて加熱ゾーンの温度をより早く設定温度となるように調整できるリフロー炉を提供する。
【解決手段】炉壁の一部を構成するヒータカバー1a〜1d内にはコンベア2の移動方向に沿って加熱ゾーン3a〜3dが設けられ、各加熱ゾーンにはコンベア上の半田付け対象物を加熱するヒータとしての熱風循環ファン7a〜7dが配置されているリフロー炉において、上記ヒータカバー1a〜1d内の外面の上面と側面の少なくとも一方に対して冷却用のエアを吹付けるエア吹付け手段としてのエアパイプ20a〜20d等を設けた。
【選択図】 図1
【解決手段】炉壁の一部を構成するヒータカバー1a〜1d内にはコンベア2の移動方向に沿って加熱ゾーン3a〜3dが設けられ、各加熱ゾーンにはコンベア上の半田付け対象物を加熱するヒータとしての熱風循環ファン7a〜7dが配置されているリフロー炉において、上記ヒータカバー1a〜1d内の外面の上面と側面の少なくとも一方に対して冷却用のエアを吹付けるエア吹付け手段としてのエアパイプ20a〜20d等を設けた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田付けを行うリフロー炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来のリフロー炉の概略の縦断面図を示し、図6はその横断面図を示したものである。
【0003】
このリフロー炉においては、横向きのトンネル状の炉壁1内を貫通してチェーンコンベア2が配置され、炉壁1内にはチェーンコンベア2の移動方向に沿って第1,第2,第3,第4の加熱ゾーン3a,3b,3c,3dが隣接して設けられている。入口側の加熱ゾーン3aには、コンベア2上の電子部品等の半田付け対象物4を加熱する上下のパネルヒータ5a,5bが配置されており、同様に出口側の加熱ゾーン3dにも、上下のパネルヒータ6a,6bが配置されている。また、第1,第2,第3,第4の加熱ゾーン3a,3b,3c,3dの上部には、熱風循環ファン7a,7b,7c,7dが配置されて、各ゾーン内の熱風を循環させるようになっている。熱風循環ファン7a,7b,7c,7dは、その回転軸8が炉壁1の上面を貫通し、この炉壁1の上面に設けられた軸受9で回転自在に支持されている。軸受9を通り抜けた回転軸8の先端にはスプロケット10が取り付けられ、このスプロケット10には炉壁1の外に配置されたモータ11の出力軸12の先端のスプロケット13からチェーン14を介して回転力が与えられる。これにより、熱風循環ファン7a,7b,7c,7dを回転させるようになっている。このような構成要素は、外装板15で覆われている。
【0004】
このような構造のリフロー炉においては、上下のパネルヒータ5a,5b,6a,6bとに通電し、その通電電流の制御と、熱風循環ファン7a〜7dの運転制御等により、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dを独立して温度制御する。そして、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dを順次横切って半田付け対象物4がコンベア2で移送される間に電子部品等をクリーム半田で半田付けを行うようになっている。この場合、図5において半田付け対象物4が左から右方向に移送されるとすると、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度分布(温度プロファイル)は、例えば図7のグラフ(イ)のようになる。
【0005】
なお、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度分布は、半田付け対象物4の大きさや電子部品の耐熱温度等によって異なるため、半田付け対象物4の種類ごとに切替える必要がある。半田付け対象物4としての回路基板は、例えば、板厚が0.4〜1.6mm、板幅が50〜250mm、長さが80〜500mmと、小基板から大基板まで多種多様の基板がある。現在では多品種少量生産が主流なため、段取り切替えを頻繁に行うようになっている。
この段取り切替えは、半田付け対象物4のセットや、デジタル温度調節器の設定温度の変更等であるため、通常数分あれば完了する。しかし、各加熱ゾーン3a〜3dが所定の温度になるまでには時間を要する。特に、大基板から小基板への切替えで加熱ゾーンの温度を下げて半田付けを行う場合には、図7のグラフ(イ)からグラフ(ロ)の温度プロファイルに変更するようになり、自然冷却のため、設定温度に達するまでに時間を要する。パネルヒータ5a,5b,6a,6bは外気に触れているので比較的早く温度変化が見られるが、熱風循環ファン7a〜7dは外気に直接触れていないので温度変化が緩慢なためである。例えば、加熱ゾーンの温度を220℃から160℃に下げる場合、加熱ゾーンが設定温度に達するまでに60分以上かかってしまう場合もある。
このような問題を解決するために、外装板15又は外装板15と炉壁1の一部とを開放して、炉内部に空気を送り込んで冷却し、加熱ゾーンの温度を下げることが行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半田付け対象物4の種類によっては、電子部品等の酸化を防ぐために炉内に窒素を充填して酸素濃度を下げた状態で半田付けする、いわゆるN2リフローが行われている。
しかしながら、このN2リフローの場合、段取り切替え時に炉内に空気を流入させて冷却を行うと、炉壁1を閉めた後、再び窒素を充填して炉内の酸素濃度を安定させるまでに時間がかかってしまうという問題がある。また、窒素の消費量が増加してしまうという問題もある。例えば、炉内温度を220℃から160℃に下げる場合、ヒータ電源をOFFにして炉を開放し、冷却後炉を閉じて炉内の酸素濃度が安定するまで約25分かかってしまう。
【0007】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、段取り切替え時に、炉内の酸素濃度を維持しつつ、自然冷却に比べて加熱ゾーンの温度をより早く設定温度となるように調整できるリフロー炉を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、炉壁内にはコンベアの移動方向に沿って加熱ゾーンが設けられ、該加熱ゾーンには該コンベア上の半田付け対象物を加熱するヒータが配置されているリフロー炉において、上記炉壁の外面の上面と側面の少なくとも一方に対して冷却用のエアを吹付けるエア吹付け手段を設けたことを特徴とするものである。この請求項1のリフロー炉によれば、炉壁の外面の上面と側面の少なくとも一方に冷却用エアを吹付けることで、該炉壁の外面からの放熱を積極的に行わせることができる。よって、自然冷却に比べ冷却時間の短縮を図ることができる。また、炉を開放することなく加熱ゾーンを冷却できるので、炉内の酸素濃度を維持したまま冷却を行うことができる。
また、請求項2の発明は、請求項1のリフロー炉において、上記エア吹付け手段を、エアパイプと、該エアパイプへのエア供給を制御する手動バルブとを用いて構成したことを特徴とするものである。この請求項2のリフロー炉によれば、オペレータが手動バルブの開閉を行なうことで、容易に加熱ゾーンの冷却を行なうことができる。また、低コストで加熱ゾーンの冷却システムを構成することができる。
また、請求項3の発明は、請求項1のリフロー炉において、上記エア吹付け手段を、エアパイプと、該エアパイプへのエア供給を制御する電磁弁と、上記加熱ゾーン内の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段の測定結果に基づいて該電磁弁を制御する制御手段とを用いて構成したことを特徴とするものである。この請求項3のリフロー炉によれば、加熱ゾーンの温度が低下すると自動的に圧縮エアの吹付けを止めることが可能となり、加熱ゾーンの温度を必要以上に低下させないようにすることが可能となる。また、オペレータは加熱ゾーンの温度を常時監視していなくてもよいので、この間に他の作業を行えるため作業効率が向上する。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3のリフロー炉において、上記炉壁内に窒素ガスを充填しながら半田付けを行うことを特徴とするものである。この請求項4のリフロー炉によれば、炉壁の一部を開放して冷却を行なうリフロー炉に比べ、冷却による酸素濃度の変化を抑えて酸素濃度の安定に要する時間を短縮できるとともに、窒素の使用量の低減を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
〔実施例1〕
図1は本発明に係るリフロー炉の実施形態の第1例を示したものである。また、図2は第3加熱ゾーン3cと第4加熱ゾーン3dの炉壁の一部をなすヒーターカバー1c、1d近傍の斜視図である。なお、前述した図5,図6と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【0010】
本例のリフロー炉においては、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dにおける炉壁1の一部を構成するヒータカバー1a〜1dの外面の上面と上部側面とに対して圧縮エアを吹付けて冷却を行うエアパイプ20a〜20dが設けられている。これらエアパイプ20a〜20dは、操作盤16に設けられた手動バルブ21a〜21dに接続されている。また、手動バルブ21a〜21dには、圧力計22、減圧弁23、エアフィルタ24、及び圧縮エア供給源25が接続されている。その他の構成は、前述した図5及び図6に示したと同様になっている。
【0011】
このように構成することで、オペレータが手動バルブ21a〜21dの開閉を操作して、ヒータカバー毎に対してエア吹付けのON/OFFができるようになっている。
【0012】
さらに詳しく説明すると、図2において、例えば、第4加熱ゾーン3dの炉壁1の一部を構成するヒータカバー1dを冷却するエアパイプ20dは4本に分岐して配設されている。これら4本に分岐したエアパイプ20dは2つのブラケット26,27で支持されている。また、4本に分岐したエアパイプ20dには、図示例では、それぞれ3つのエア吹き出し口が形成されている。これにより、ヒータカバー1dの外面の上部と上部側面とに圧縮エアを吹付けて、ヒータカバー1dからの放熱を促進させることができるようになっている。なお、他の加熱ゾーン3a〜3cのヒータカバー1a〜1cの冷却についても同様なので詳しい説明は省略する。
【0013】
次に、このようなリフロー炉の段取り切替え時における温度制御方法の一例について説明する。このリフロー炉においては、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度を図示しない温度センサで検出している。段取り切替え時に、例えば第2,第3の加熱ゾーン3b,3cの温度が設定温度より高い場合に、オペレータは手動バルブ21b,21cを開いて、その加熱ゾーンのヒータカバー1c,1dの外面の上面と上部側面とに対して圧縮エアを吹付けて冷却を行う。そして、温度センサの検出結果により、加熱ゾーンの温度が低下したら、圧縮エアの吹付けを停止させるべく、対応する手動バルブを閉じる。そして、オペレータは各加熱ゾーンが設定温度に達したことを確認した後、リフロー炉を運転し半田付け作業を開始する。
【0014】
このように、圧縮エアを吹付けて炉壁の一部を構成するヒータカバーからの放熱を促進させるので、自然冷却に比べて、より早く加熱ゾーンの温度を設定温度まで低下させることができる。これにより、段取り切替え時に加熱ゾーンの冷却にかかっていた時間を短縮させることができる。また、炉壁1を開放しないため炉内に空気が進入せず酸素濃度を維持したまま冷却を行えるので、N2(窒素)リフローに適した冷却方法となる。
【0015】
炉内温度が220℃から160℃に下降する冷却時間を、ヒータをOFFにして自然冷却する従来のリフロー炉と、本例のリフロー炉とで比較した。その結果、従来のリフロー炉では約60分であったのに対し、本例のリフロー炉では約13分であり、約80%の冷却時間短縮を図ることができた。
また、N2リフローの場合、ヒータ電源をOFFにして、炉を開放し空気を流入させて冷却する冷却方式では、酸素濃度が安定するまでに約25分かかったので、これに比べても約50%の冷却時間短縮を図ることができた。さらに、炉を開放する場合に比べN2の消費量を減らすことができた。
【0016】
次の表1は本実施例1と比較例1〜3の冷却実験の結果をまとめたものである。
【表1】
【0017】
なお、本実施例では4つの加熱ゾーンを有するリフロー炉について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ以上の加熱ゾーンを有するリフロー炉に同様にして適用できるものである。
【0018】
〔実施例2〕
上記実施例1では、オペレータが温度センサの温度を見ながら手動バルブの開閉を行なって圧縮エアを吹付ける構成について説明したが、圧縮エアの吹付けを自動的に行なう構成とすることもできる。図3は本実施例に係るリフロー炉の、エア配管図等を示す構成図である。なお、前述した図1及び図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【0019】
本例のリフロー炉においては、上記実施例1で用いていた手動バルブ21a〜21dの代わりに、第1〜第4の電磁弁30a〜30dが設けられている。また、上記実施例1では図示を省略した各加熱ゾーン内の温度を測定する第1〜第4の温度センサ31a〜31dが設けられている。さらに、自動冷却スイッチ32と、制御装置としてプログラマブルコントローラ33とが設けられている。
【0020】
次に、このようなリフロー炉の段取り切替え時における温度制御方法の一例について説明する。このリフロー炉においては、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度を、それぞれ温度センサ31a〜31dで検出している。段取り切替え時に、例えば第2,第3の加熱ゾーン3b,3cの温度が設定温度より高い場合に、オペレータは自動冷却スイッチ32をONにする。すると、プログラマブルコントローラ33は、第2,第3の電磁弁30b,30cをONにして、第2,第3のエアパイプ20b,20cにエアを供給し、その加熱ゾーンのヒータカバーの外面の上面と上部側面とに対して圧縮エアを吹付けて冷却を行う。
【0021】
そして、プログラマブルコントローラ33は、第2,第3の温度センサ31b,31cの検出結果に基づいて、各加熱ゾーン3b,3cの温度が低下したと判断したら、圧縮エアの吹付けを停止させるべく、第2,第3の電磁弁30b,30cをOFFにする。
【0022】
操作盤16には、図4に示すように、クーリングモニターランプ34a〜34dが設けられており、圧縮エアの吹付け開始と同時に点灯し、吹付け終了と同時に消灯するようになっている。全ての加熱ゾーン3a〜3dの温度が低下するとクーリングモニターランプ34a〜34dは全て消灯する。よって、オペレータは全てのクーリングモニターランプ34a〜34dが消灯したことを確認し、各加熱ゾーンが設定温度に達したことを確認した後、リフロー炉を運転し半田付け作業を開始する。
なお、全ての加熱ゾーン3a〜3dの温度が低下してクーリングモニターランプ34a〜34dが消えたときに、図示しないパイロットランプを点滅させて、オペレータに報知してもよい。
【0023】
このような構成とすることで、加熱ゾーンの温度が低下すると自動的に圧縮エアの吹付けが止まり、加熱ゾーンの温度を必要以上に低下させることがない。また、オペレータは加熱ゾーンの温度を常時監視していなくてもよいので、この間に他の作業を行えるため作業効率が向上する。
【0024】
【発明の効果】
請求項1乃至4の発明によれば、段取り切替え時に、炉内の酸素濃度を維持しつつ、自然冷却に比べて加熱ゾーンの温度をより早く設定温度となるように調整できるという優れた効果がある。また、従来に比べて生産効率を向上させることができるという優れた効果もある。
また、請求項2の発明によれば、低コストで加熱ゾーンの冷却システムを構成することができるという優れた効果がある。
また、請求項3の発明によれば、加熱ゾーンの温度を必要以上に低下させないことが可能になるという優れた効果がある。また、オペレータの作業効率が向上するという優れた効果もある。
また、請求項4の発明によれば、炉壁の一部を開放して冷却を行なうリフロー炉に比べ、冷却による酸素濃度の変化を抑えて酸素濃度安定に要する時間を短縮できるという優れた効果がある。また、窒素消費量の増加を防ぐことができるという優れた効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係るリフロー炉の横断面図。
【図2】リフロー炉の第3、第4の加熱ゾーンのヒータカバー等の斜視図。
【図3】実施例2に係るリフロー炉の自動冷却システムのエア配管等の構成図。
【図4】操作盤の正面図。
【図5】従来のリフロー炉の縦断面図。
【図6】従来のリフロー炉の横断面図。
【図7】リフロー炉の各加熱ゾーンの2種の温度分布を示すグラフ。
【符号の説明】
1 炉壁
1a〜1d 炉壁の一部を構成するヒータカバー
2 コンベア
3a〜3d 第1〜第4の加熱ゾーン
4 半田付け対象物
5a,5b,6a,6b パネルヒータ
7a〜7d 熱風循環ファン
8 回転軸
9 軸受
10 スプロケット
11 モータ
12 出力軸
13 スプロケット
14 チェーン
15 外装板
16 操作盤
20a〜20d エアパイプ
21a〜21d 手動バルブ
22 圧力計
23 減圧弁
24 エアフィルタ
25 圧縮エア発生源
30a〜30d 電磁弁
31a〜31d 温度センサ
32 自動冷却スイッチ
33 プログラマブルコントローラ
34a〜34d クーリングモニターランプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田付けを行うリフロー炉に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は従来のリフロー炉の概略の縦断面図を示し、図6はその横断面図を示したものである。
【0003】
このリフロー炉においては、横向きのトンネル状の炉壁1内を貫通してチェーンコンベア2が配置され、炉壁1内にはチェーンコンベア2の移動方向に沿って第1,第2,第3,第4の加熱ゾーン3a,3b,3c,3dが隣接して設けられている。入口側の加熱ゾーン3aには、コンベア2上の電子部品等の半田付け対象物4を加熱する上下のパネルヒータ5a,5bが配置されており、同様に出口側の加熱ゾーン3dにも、上下のパネルヒータ6a,6bが配置されている。また、第1,第2,第3,第4の加熱ゾーン3a,3b,3c,3dの上部には、熱風循環ファン7a,7b,7c,7dが配置されて、各ゾーン内の熱風を循環させるようになっている。熱風循環ファン7a,7b,7c,7dは、その回転軸8が炉壁1の上面を貫通し、この炉壁1の上面に設けられた軸受9で回転自在に支持されている。軸受9を通り抜けた回転軸8の先端にはスプロケット10が取り付けられ、このスプロケット10には炉壁1の外に配置されたモータ11の出力軸12の先端のスプロケット13からチェーン14を介して回転力が与えられる。これにより、熱風循環ファン7a,7b,7c,7dを回転させるようになっている。このような構成要素は、外装板15で覆われている。
【0004】
このような構造のリフロー炉においては、上下のパネルヒータ5a,5b,6a,6bとに通電し、その通電電流の制御と、熱風循環ファン7a〜7dの運転制御等により、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dを独立して温度制御する。そして、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dを順次横切って半田付け対象物4がコンベア2で移送される間に電子部品等をクリーム半田で半田付けを行うようになっている。この場合、図5において半田付け対象物4が左から右方向に移送されるとすると、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度分布(温度プロファイル)は、例えば図7のグラフ(イ)のようになる。
【0005】
なお、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度分布は、半田付け対象物4の大きさや電子部品の耐熱温度等によって異なるため、半田付け対象物4の種類ごとに切替える必要がある。半田付け対象物4としての回路基板は、例えば、板厚が0.4〜1.6mm、板幅が50〜250mm、長さが80〜500mmと、小基板から大基板まで多種多様の基板がある。現在では多品種少量生産が主流なため、段取り切替えを頻繁に行うようになっている。
この段取り切替えは、半田付け対象物4のセットや、デジタル温度調節器の設定温度の変更等であるため、通常数分あれば完了する。しかし、各加熱ゾーン3a〜3dが所定の温度になるまでには時間を要する。特に、大基板から小基板への切替えで加熱ゾーンの温度を下げて半田付けを行う場合には、図7のグラフ(イ)からグラフ(ロ)の温度プロファイルに変更するようになり、自然冷却のため、設定温度に達するまでに時間を要する。パネルヒータ5a,5b,6a,6bは外気に触れているので比較的早く温度変化が見られるが、熱風循環ファン7a〜7dは外気に直接触れていないので温度変化が緩慢なためである。例えば、加熱ゾーンの温度を220℃から160℃に下げる場合、加熱ゾーンが設定温度に達するまでに60分以上かかってしまう場合もある。
このような問題を解決するために、外装板15又は外装板15と炉壁1の一部とを開放して、炉内部に空気を送り込んで冷却し、加熱ゾーンの温度を下げることが行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半田付け対象物4の種類によっては、電子部品等の酸化を防ぐために炉内に窒素を充填して酸素濃度を下げた状態で半田付けする、いわゆるN2リフローが行われている。
しかしながら、このN2リフローの場合、段取り切替え時に炉内に空気を流入させて冷却を行うと、炉壁1を閉めた後、再び窒素を充填して炉内の酸素濃度を安定させるまでに時間がかかってしまうという問題がある。また、窒素の消費量が増加してしまうという問題もある。例えば、炉内温度を220℃から160℃に下げる場合、ヒータ電源をOFFにして炉を開放し、冷却後炉を閉じて炉内の酸素濃度が安定するまで約25分かかってしまう。
【0007】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、段取り切替え時に、炉内の酸素濃度を維持しつつ、自然冷却に比べて加熱ゾーンの温度をより早く設定温度となるように調整できるリフロー炉を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、炉壁内にはコンベアの移動方向に沿って加熱ゾーンが設けられ、該加熱ゾーンには該コンベア上の半田付け対象物を加熱するヒータが配置されているリフロー炉において、上記炉壁の外面の上面と側面の少なくとも一方に対して冷却用のエアを吹付けるエア吹付け手段を設けたことを特徴とするものである。この請求項1のリフロー炉によれば、炉壁の外面の上面と側面の少なくとも一方に冷却用エアを吹付けることで、該炉壁の外面からの放熱を積極的に行わせることができる。よって、自然冷却に比べ冷却時間の短縮を図ることができる。また、炉を開放することなく加熱ゾーンを冷却できるので、炉内の酸素濃度を維持したまま冷却を行うことができる。
また、請求項2の発明は、請求項1のリフロー炉において、上記エア吹付け手段を、エアパイプと、該エアパイプへのエア供給を制御する手動バルブとを用いて構成したことを特徴とするものである。この請求項2のリフロー炉によれば、オペレータが手動バルブの開閉を行なうことで、容易に加熱ゾーンの冷却を行なうことができる。また、低コストで加熱ゾーンの冷却システムを構成することができる。
また、請求項3の発明は、請求項1のリフロー炉において、上記エア吹付け手段を、エアパイプと、該エアパイプへのエア供給を制御する電磁弁と、上記加熱ゾーン内の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段の測定結果に基づいて該電磁弁を制御する制御手段とを用いて構成したことを特徴とするものである。この請求項3のリフロー炉によれば、加熱ゾーンの温度が低下すると自動的に圧縮エアの吹付けを止めることが可能となり、加熱ゾーンの温度を必要以上に低下させないようにすることが可能となる。また、オペレータは加熱ゾーンの温度を常時監視していなくてもよいので、この間に他の作業を行えるため作業効率が向上する。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3のリフロー炉において、上記炉壁内に窒素ガスを充填しながら半田付けを行うことを特徴とするものである。この請求項4のリフロー炉によれば、炉壁の一部を開放して冷却を行なうリフロー炉に比べ、冷却による酸素濃度の変化を抑えて酸素濃度の安定に要する時間を短縮できるとともに、窒素の使用量の低減を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
〔実施例1〕
図1は本発明に係るリフロー炉の実施形態の第1例を示したものである。また、図2は第3加熱ゾーン3cと第4加熱ゾーン3dの炉壁の一部をなすヒーターカバー1c、1d近傍の斜視図である。なお、前述した図5,図6と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【0010】
本例のリフロー炉においては、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dにおける炉壁1の一部を構成するヒータカバー1a〜1dの外面の上面と上部側面とに対して圧縮エアを吹付けて冷却を行うエアパイプ20a〜20dが設けられている。これらエアパイプ20a〜20dは、操作盤16に設けられた手動バルブ21a〜21dに接続されている。また、手動バルブ21a〜21dには、圧力計22、減圧弁23、エアフィルタ24、及び圧縮エア供給源25が接続されている。その他の構成は、前述した図5及び図6に示したと同様になっている。
【0011】
このように構成することで、オペレータが手動バルブ21a〜21dの開閉を操作して、ヒータカバー毎に対してエア吹付けのON/OFFができるようになっている。
【0012】
さらに詳しく説明すると、図2において、例えば、第4加熱ゾーン3dの炉壁1の一部を構成するヒータカバー1dを冷却するエアパイプ20dは4本に分岐して配設されている。これら4本に分岐したエアパイプ20dは2つのブラケット26,27で支持されている。また、4本に分岐したエアパイプ20dには、図示例では、それぞれ3つのエア吹き出し口が形成されている。これにより、ヒータカバー1dの外面の上部と上部側面とに圧縮エアを吹付けて、ヒータカバー1dからの放熱を促進させることができるようになっている。なお、他の加熱ゾーン3a〜3cのヒータカバー1a〜1cの冷却についても同様なので詳しい説明は省略する。
【0013】
次に、このようなリフロー炉の段取り切替え時における温度制御方法の一例について説明する。このリフロー炉においては、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度を図示しない温度センサで検出している。段取り切替え時に、例えば第2,第3の加熱ゾーン3b,3cの温度が設定温度より高い場合に、オペレータは手動バルブ21b,21cを開いて、その加熱ゾーンのヒータカバー1c,1dの外面の上面と上部側面とに対して圧縮エアを吹付けて冷却を行う。そして、温度センサの検出結果により、加熱ゾーンの温度が低下したら、圧縮エアの吹付けを停止させるべく、対応する手動バルブを閉じる。そして、オペレータは各加熱ゾーンが設定温度に達したことを確認した後、リフロー炉を運転し半田付け作業を開始する。
【0014】
このように、圧縮エアを吹付けて炉壁の一部を構成するヒータカバーからの放熱を促進させるので、自然冷却に比べて、より早く加熱ゾーンの温度を設定温度まで低下させることができる。これにより、段取り切替え時に加熱ゾーンの冷却にかかっていた時間を短縮させることができる。また、炉壁1を開放しないため炉内に空気が進入せず酸素濃度を維持したまま冷却を行えるので、N2(窒素)リフローに適した冷却方法となる。
【0015】
炉内温度が220℃から160℃に下降する冷却時間を、ヒータをOFFにして自然冷却する従来のリフロー炉と、本例のリフロー炉とで比較した。その結果、従来のリフロー炉では約60分であったのに対し、本例のリフロー炉では約13分であり、約80%の冷却時間短縮を図ることができた。
また、N2リフローの場合、ヒータ電源をOFFにして、炉を開放し空気を流入させて冷却する冷却方式では、酸素濃度が安定するまでに約25分かかったので、これに比べても約50%の冷却時間短縮を図ることができた。さらに、炉を開放する場合に比べN2の消費量を減らすことができた。
【0016】
次の表1は本実施例1と比較例1〜3の冷却実験の結果をまとめたものである。
【表1】
【0017】
なお、本実施例では4つの加熱ゾーンを有するリフロー炉について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、1つ以上の加熱ゾーンを有するリフロー炉に同様にして適用できるものである。
【0018】
〔実施例2〕
上記実施例1では、オペレータが温度センサの温度を見ながら手動バルブの開閉を行なって圧縮エアを吹付ける構成について説明したが、圧縮エアの吹付けを自動的に行なう構成とすることもできる。図3は本実施例に係るリフロー炉の、エア配管図等を示す構成図である。なお、前述した図1及び図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【0019】
本例のリフロー炉においては、上記実施例1で用いていた手動バルブ21a〜21dの代わりに、第1〜第4の電磁弁30a〜30dが設けられている。また、上記実施例1では図示を省略した各加熱ゾーン内の温度を測定する第1〜第4の温度センサ31a〜31dが設けられている。さらに、自動冷却スイッチ32と、制御装置としてプログラマブルコントローラ33とが設けられている。
【0020】
次に、このようなリフロー炉の段取り切替え時における温度制御方法の一例について説明する。このリフロー炉においては、第1〜第4の加熱ゾーン3a〜3dの温度を、それぞれ温度センサ31a〜31dで検出している。段取り切替え時に、例えば第2,第3の加熱ゾーン3b,3cの温度が設定温度より高い場合に、オペレータは自動冷却スイッチ32をONにする。すると、プログラマブルコントローラ33は、第2,第3の電磁弁30b,30cをONにして、第2,第3のエアパイプ20b,20cにエアを供給し、その加熱ゾーンのヒータカバーの外面の上面と上部側面とに対して圧縮エアを吹付けて冷却を行う。
【0021】
そして、プログラマブルコントローラ33は、第2,第3の温度センサ31b,31cの検出結果に基づいて、各加熱ゾーン3b,3cの温度が低下したと判断したら、圧縮エアの吹付けを停止させるべく、第2,第3の電磁弁30b,30cをOFFにする。
【0022】
操作盤16には、図4に示すように、クーリングモニターランプ34a〜34dが設けられており、圧縮エアの吹付け開始と同時に点灯し、吹付け終了と同時に消灯するようになっている。全ての加熱ゾーン3a〜3dの温度が低下するとクーリングモニターランプ34a〜34dは全て消灯する。よって、オペレータは全てのクーリングモニターランプ34a〜34dが消灯したことを確認し、各加熱ゾーンが設定温度に達したことを確認した後、リフロー炉を運転し半田付け作業を開始する。
なお、全ての加熱ゾーン3a〜3dの温度が低下してクーリングモニターランプ34a〜34dが消えたときに、図示しないパイロットランプを点滅させて、オペレータに報知してもよい。
【0023】
このような構成とすることで、加熱ゾーンの温度が低下すると自動的に圧縮エアの吹付けが止まり、加熱ゾーンの温度を必要以上に低下させることがない。また、オペレータは加熱ゾーンの温度を常時監視していなくてもよいので、この間に他の作業を行えるため作業効率が向上する。
【0024】
【発明の効果】
請求項1乃至4の発明によれば、段取り切替え時に、炉内の酸素濃度を維持しつつ、自然冷却に比べて加熱ゾーンの温度をより早く設定温度となるように調整できるという優れた効果がある。また、従来に比べて生産効率を向上させることができるという優れた効果もある。
また、請求項2の発明によれば、低コストで加熱ゾーンの冷却システムを構成することができるという優れた効果がある。
また、請求項3の発明によれば、加熱ゾーンの温度を必要以上に低下させないことが可能になるという優れた効果がある。また、オペレータの作業効率が向上するという優れた効果もある。
また、請求項4の発明によれば、炉壁の一部を開放して冷却を行なうリフロー炉に比べ、冷却による酸素濃度の変化を抑えて酸素濃度安定に要する時間を短縮できるという優れた効果がある。また、窒素消費量の増加を防ぐことができるという優れた効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係るリフロー炉の横断面図。
【図2】リフロー炉の第3、第4の加熱ゾーンのヒータカバー等の斜視図。
【図3】実施例2に係るリフロー炉の自動冷却システムのエア配管等の構成図。
【図4】操作盤の正面図。
【図5】従来のリフロー炉の縦断面図。
【図6】従来のリフロー炉の横断面図。
【図7】リフロー炉の各加熱ゾーンの2種の温度分布を示すグラフ。
【符号の説明】
1 炉壁
1a〜1d 炉壁の一部を構成するヒータカバー
2 コンベア
3a〜3d 第1〜第4の加熱ゾーン
4 半田付け対象物
5a,5b,6a,6b パネルヒータ
7a〜7d 熱風循環ファン
8 回転軸
9 軸受
10 スプロケット
11 モータ
12 出力軸
13 スプロケット
14 チェーン
15 外装板
16 操作盤
20a〜20d エアパイプ
21a〜21d 手動バルブ
22 圧力計
23 減圧弁
24 エアフィルタ
25 圧縮エア発生源
30a〜30d 電磁弁
31a〜31d 温度センサ
32 自動冷却スイッチ
33 プログラマブルコントローラ
34a〜34d クーリングモニターランプ
Claims (4)
- 炉壁内にはコンベアの移動方向に沿って加熱ゾーンが設けられ、該加熱ゾーンには該コンベア上の半田付け対象物を加熱するヒータが配置されているリフロー炉において、
上記炉壁の外面の上面と側面の少なくとも一方に対して冷却用のエアを吹付けるエア吹付け手段を設けたことを特徴とするリフロー炉。 - 請求項1のリフロー炉において、
上記エア吹付け手段を、
エアパイプと、該エアパイプへのエア供給を制御する手動バルブとを用いて構成したことを特徴とするリフロー炉。 - 請求項1のリフロー炉において、
上記エア吹付け手段を、
エアパイプと、
該エアパイプへのエア供給を制御する電磁弁と、
上記加熱ゾーン内の温度を測定する温度測定手段と、
該温度測定手段の測定結果に基づいて該電磁弁を制御する制御手段とを用いて構成したことを特徴とするリフロー炉。 - 請求項1、2または3のリフロー炉において、
上記炉壁内に窒素ガスを充填しながら半田付けを行うことを特徴とするリフロー炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002284986A JP2004114143A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | リフロー炉 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002284986A JP2004114143A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | リフロー炉 |
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JP2004114143A true JP2004114143A (ja) | 2004-04-15 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004114143A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011222784A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Senju Metal Ind Co Ltd | はんだ付け装置 |
-
2002
- 2002-09-30 JP JP2002284986A patent/JP2004114143A/ja not_active Withdrawn
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