JP2008124112A - リフロー半田付け方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炉の加熱室（予熱室やリフロー室など）の雰囲気ガスの中に含まれるフラックスガスを効率よく低減できるリフロー半田付け方法及び装置を提供する。また、フラックスガス除去後の雰囲気ガスの温度と、加熱室内の雰囲気温度との差をできるだけ小さくできるリフロー半田付け方法及び装置を提供する。
【解決手段】リフロー半田付け装置は、電子部品を搭載したプリント基板をコンベヤにより搬送しながら炉１の加熱室（予熱室２、リフロー室３）内で加熱して半田付けする。リフロー室３の雰囲気ガスの一部を導き、空冷ラジエータ１３で冷却した後、電気集塵装置１４で雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを捕集し、その後、その雰囲気ガスをリフロー室３に戻す。
【選択図】図２

Description

本発明は、炉の加熱室の雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを除去することができるリフロー半田付け方法及び装置に関する。

リフロー半田付け装置は、一般に、炉内に予熱室及びリフロー室からなる加熱室と、冷却室とをコンベヤの搬送ラインに沿って順に有しており、電子部品を搭載した基板がコンベヤによって炉内を搬送される。電子部品を搭載した基板は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られており、予熱室で所定の温度に加熱され、リフロー室で高温の半田付け温度まで加熱されて、基板上のクリーム半田が溶融される。そして、リフロー室に続く冷却室を通る間に溶融半田が冷却固化され、半田付けが完了する。

上記リフロー半田付け処理において、基板に塗布されたクリーム半田が加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックス成分がガス（以下、フラックスガスという。）となって蒸発する。このフラックスガスは露点以下の温度に冷却されると液化や固体化して、炉内の冷却室の壁面や搬送される基板等に付着する問題があった。

上記の問題を解決するために、炉内の高温の雰囲気ガスを冷却装置に取り込み、冷却装置の冷却部の表面に接触させて雰囲気ガスを露点以下の温度に冷却し、雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを液化して回収することが一般に行われている（特許文献１参照）。
特開平５−５０２１８号公報

しかしながら、冷却装置により、雰囲気ガスを露点以下の温度まで冷却してフラックスガスを低減する構成では、特に加熱室の雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを除去する場合、雰囲気ガスは露点温度以下に冷却されるため、フラックス除去後の雰囲気ガスの温度と、加熱室内の雰囲気温度との差が大きくなる。このため、加熱装置を設けて、冷却された雰囲気ガスの温度を元の温度に加熱してから加熱室に戻すことも提案されている。特にリフロー室は温度が高いために、フラックスガス除去後の雰囲気ガスの温度と、リフロー室内の雰囲気温度との差が大きい問題がある。

本発明の目的は、炉の加熱室（予熱室やリフロー室など）の雰囲気ガスの中に含まれるフラックスガスを効率よく低減できるリフロー半田付け方法及び装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、フラックスガス除去後の雰囲気ガスの温度と、加熱室内の雰囲気温度との差をできるだけ小さくできるリフロー半田付け方法及び装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明のリフロー半田付け方法は、電子部品を搭載した基板を搬送手段により搬送しながら炉の加熱室内で加熱して半田付けするリフロー半田付け方法において、前記加熱室の雰囲気ガスの一部を導き、冷却装置で冷却した後、電気集塵装置で雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを捕集し、その後、その雰囲気ガスを加熱室内の雰囲気に戻すことを特徴とする。

本発明のリフロー半田付け装置は、電子部品を搭載した基板を搬送手段により搬送しながら炉の加熱室内で加熱して半田付けするリフロー半田付け装置において、前記加熱室の雰囲気ガスの一部が冷却装置と電気集塵装置を順次通って加熱室内の雰囲気に戻る循環流路を有し、前記冷却装置が雰囲気ガスを冷却し、前記電気集塵装置が雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを捕集することを特徴とする。

上記リフロー半田付け方法及び装置において、冷却装置による雰囲気ガスの温度低下量は２０℃以上であることが好ましい。

冷却装置による雰囲気ガスの温度低下量は、電気集塵装置に捕集されるフラックスの再気化を抑制でき、かつ、加熱室内の雰囲気温度との差をできるだけ小さくする観点から設定されることが好ましい。フラックスの再気化を抑制する温度はフラックスの成分等を考慮して適宜選定される。冷却装置による雰囲気ガスの温度低下量は２０℃以上、１００℃以下の範囲が望ましい。

加熱室の雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスは電気集塵装置で捕集される。そして、雰囲気ガスは冷却装置で予め冷却されているため、電気集塵装置に捕集されたフラックスが熱で再気化するのが抑制される。更に、冷却装置による雰囲気ガスの温度低下を加熱室内の雰囲気温度との差が大きくならないように設定することにより、フラックスガス捕集後の雰囲気ガスをそのまま加熱室に戻しても加熱室内の雰囲気温度に与える影響を少なくできる。雰囲気ガスの温度低下を大きくすると、電気集塵装置に捕集されたフラックスの再気化を効果的に防止できるが、フラックス除去後の雰囲気ガスと加熱室内の雰囲気温度の差が大きくなってしまうため、リフロー等の加熱処理に伴うヒーターの温度制御などが容易でなくなる。このように本発明の構成によれば、加熱室の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを除去できるとともに、フラックスガス除去後の雰囲気ガスの温度を大きく低下させずに加熱室に戻すことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

リフロー半田付け装置は、図１に示されているように、炉１内に、３個の予熱室２と、１個のリフロー室３と、１個の冷却室４とをコンベヤ５の搬送ラインに沿って順に有している。各室２，３，４内には、半田の酸化を防止するために不活性ガス、本実施形態では窒素ガスが供給されており、電子部品を搭載したプリント基板６がコンベヤ５によって炉１内を搬送される。電子部品を搭載したプリント基板６は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られている。

図１及び図３に示されているように、７は送風機、８は送風機７を駆動するモータ、９はヒータ、１０は導風装置である。これらで熱風循環装置１１が構成され、予熱室２とリフロー室３には熱風循環装置１１がコンベヤ５を挟んで上下に設けられている。冷却室４には、コンベヤ５を挟んで上下に冷却風循環装置１２が設けられている。冷却風循環装置１２は、上記熱風循環装置１１とはヒータを備えていない点でのみ相違し、他の構成は同じである。

したがって、予熱室２とリフロー室３では、ヒータ９によって加熱された炉１内の雰囲気ガスは、送風機７の回転軸方向に臨む吸入口から送風機７内に吸入され、送風機７の半径方向に設けられている吐出口から導風装置１０に吐出され、導風装置１０に案内されて複数のガス噴出口からコンベヤ５上のプリント基板６に吹き付けられる。その後、上記のように、雰囲気ガスは送風機７の吸入口から吸入されて、吐出口から吐出される。このようにして、雰囲気ガスが熱風循環装置１１によって各室２，３内を循環し、プリント基板６が加熱される。また、冷却室４では、冷却風としての雰囲気ガスが冷却室４内を循環し、コンベヤ上のプリント基板６を冷却する。

したがって、電子部品を搭載したプリント基板６はコンベヤ５で搬送されながら、予熱室２で所定の温度に加熱された後、リフロー室３でクリーム半田が加熱溶融され、冷却室４で溶融半田が冷却固化されて、電子部品が基板上に半田付けされる。

上記のリフロー半田付け処理において、基板に塗布されたクリーム半田が加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックス成分がガスとなって蒸発し、このフラックスガスが冷却室４等で冷却されると液化して、冷却室４等の壁面や搬送されるプリント基板６等に付着する。そのため、本実施形態にあっては、図２等に示されているように、炉１のリフロー室３の雰囲気ガスの一部を導いて、空冷ラジエータ１３で冷却した後、電気集塵装置１４で雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを捕集し、フラックスガスを除去した雰囲気ガスをリフロー室３に戻すように構成されている。

以下、空冷ラジエータ１３と電気集塵装置１４を説明する。

空冷ラジエータ１３は、図３及び図４に示されているように、互いに間隔をおいて配置された複数の冷却筒１５を有しており、冷却筒１５の外表面には冷却フィン１６が固定され、冷却筒１５内を雰囲気ガスが流れるように構成されている。複数の冷却筒１５に隣接して導風ケース１７と送風機１８が設けられている。したがって、外部空気は、送風機１８によって導風ケース１７内に送られ、導風ケース１７内を通って冷却筒１５側に流入し、隣り合う冷却筒１５の間の隙間を通過して反対側に抜けて行く。

空冷ラジエータ１３の上下にはそれぞれ導風ケース１９，２０が連通接続して設けられている。上部の導風ケース１９には導風ダクト２１が接続されており、導風ダクト２１の先端が炉１のリフロー室３の側壁部まで延びている。一方、リフロー室３の下側の熱風循環装置１１における導風装置１０のケーシングの側壁部には導風ダクト２２が連通接続され、その導風ダクト２２の先端が空冷ラジエータ１３側の導風ダクト２１とリフロー室３の側壁部で気密に連通接続されている。

空冷ラジエータ１３の下方の導風ケース２０は電気集塵装置１４の流入口に気密に連通接続されている。電気集塵装置１４の排出口は導風ダクト２３によって炉１のリフロー室３に連通接続されている。

したがって、熱風循環装置１１の送風機７によって導風装置１０に吐出された雰囲気ガスの一部が、導風ダクト２２に流入し、導風ダクト２１及び導風ケース１９を通って空冷ラジエータ１３の冷却筒１５に流入する。冷却筒１５内を流れる雰囲気ガスは、隣り合う冷却筒１５の間の隙間を流れる外部空気によって冷却され、その温度が２０℃以上低下する。雰囲気ガスの温度は、電気集塵装置１４に捕集されるフラックスの再気化を抑制できる温度まで低下される。そのフラックス再気化抑制温度はフラックスの成分等を考慮して設定される。また、リフロー室３内の雰囲気温度との差ができるだけ小さくなるように選定される。

２０℃以上低下した雰囲気ガスは、空冷ラジエータ１３から導風ケース２０を通って電気集塵装置１４に流入し、電気集塵装置１４によって雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスが捕集される。

電気集塵装置１４は、気体中に含まれている固体または液体粒子に電荷を与え、これに電界を加えて気体中から分離除去する装置であり、帯電部と集塵部を有している。帯電部では、粒子に荷電するための放電電極が設けられ、この放電電極に高電圧を加えてコロナ放電を発生させ、コロナ放電によって粒子を帯電する。集塵部では、荷電粒子と反対極性の集塵電極が設けられ、荷電された粒子を静電力を利用して捕集する。

したがって、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガス粒子は、電気集塵装置１４の帯電部で荷電され、その反対極性の集塵部に捕集される。

以上のようにして電気集塵装置１４でフラックスガスを除去された雰囲気ガスは、導風ダクト２３を通って炉１のリフロー室３に戻る。

上記において、電気集塵装置１４に流入する雰囲気ガスは、その温度がフラックス再気化抑制温度まで低下しているため、電気集塵装置１４に捕集されたフラックスが再気化することが抑制される。更に、フラックスガス除去後の雰囲気ガスの温度低下をできるだけ小さくされていることにより、リフロー室３内の雰囲気に与える影響も少なくでき、雰囲気ガスはヒーター９で加熱されて所定のリフロー温度にされる。

なお、本実施形態ではリフロー室３の雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを除去する例を説明したが、本発明はこれに限られることはなく、予熱室等の加熱室に適用することができることは言うまでもない。

また、本実施形態では、冷却装置と電気集塵装置を炉の加熱室外に設けた構成を示したが、本発明はこれに限られない。

また、本実施形態では、冷却装置として空冷ラジエータを示したが、本発明はこれに限られない。

また、本実施形態では炉内の雰囲気ガスとして窒素ガスを使用したものを示したが、雰囲気ガスは窒素ガスに限らない。例えば、空気を使用する場合もある。

リフロー半田付け装置の炉を示す正面図である。 本発明の一実施形態の構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態におけるリフロー半田付け装置を示す縦断面図である。 空冷ラジエータ（送風機と導風ケースは省略）を示す正面図である。

符号の説明

１・・炉、２・・予熱室、３・・リフロー室、４・・冷却室、５・・コンベヤ、６・・電子部品を搭載したプリント基板、７・・送風機、８・・モータ、９・・ヒータ、１０・・導風装置、１１・・熱風循環装置、１２・・冷却風循環装置、１３・・空冷ラジエータ、１４・・電気集塵装置、１５・・冷却筒、１６・・冷却フィン、１７・・導風ケース、１８・・送風機、１９，２０・・導風ケース、２１，２２，２３・・導風ダクト。

Claims (4)

1. 電子部品を搭載した基板を搬送手段により搬送しながら炉の加熱室内で加熱して半田付けするリフロー半田付け方法において、前記加熱室の雰囲気ガスの一部を導き、冷却装置で冷却した後、電気集塵装置で雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを捕集し、その後、その雰囲気ガスを加熱室内の雰囲気に戻すことを特徴とするリフロー半田付け方法。
2. 前記冷却装置による雰囲気ガスの温度低下量が２０℃以上であることを特徴とする請求項１記載のリフロー半田付け方法。
3. 電子部品を搭載した基板を搬送手段により搬送しながら炉の加熱室内で加熱して半田付けするリフロー半田付け装置において、前記加熱室の雰囲気ガスの一部が冷却装置と電気集塵装置を順次通って加熱室内の雰囲気に戻る循環流路を有し、前記冷却装置が雰囲気ガスを冷却し、前記電気集塵装置が雰囲気ガスの中に含まれているフラックスガスを捕集することを特徴とするリフロー半田付け装置。
4. 前記冷却装置による雰囲気ガスの温度低下量が２０℃以上であることを特徴とする請求項３記載のリフロー半田付け装置。

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