JP2014157879A - リフロー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだの種類の切り替え時等の生産条件の変更に応じて、リフロー炉の温度を下げる場合、短時間で温度を下げることができるリフロー装置を提供する。
【解決手段】リフロー装置は、複数のゾーンに分割されたリフロー炉と、リフロー炉内に、搬送方向に沿って並列に設けられた、被加熱物を搬送する複数の搬送装置と、隣り合う搬送装置の間に設けられ、複数の搬送装置ごとに、炉体内の空間を複数の空間に仕切る隔壁と、炉体内の複数の空間のそれぞれに対して設けられ、炉体内の温度を変更する場合に、複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを、複数の空間ごとに循環冷却する冷却ユニットとを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本技術は、リフロー装置に関する。

電子部品またはプリント配線基板に対して、予めはんだ組成物を供給しておき、リフロー炉の中に基板を搬送コンベアで搬送し、はんだ付けを行ったり、熱硬化性接着剤によって電子部品を基板上に固定したりするために、リフロー装置が使用されている。リフロー装置の従来技術として、以下の技術が開示されている。

特許文献１のリフロー装置では、基板を加熱するリフロー炉の１つの加熱空間内に、基板を搬送する搬送コンベアを搬送方向に沿って２つ並列に設置し、複数の基板を並行して搬送しながら加熱することによって、面積生産性を向上している。

例えば、特許文献２には、ワークをリフロー加熱部でリフロー加熱する炉体の外部に、リフロー加熱部から高温雰囲気を外部へ取り出した後炉体に戻す循環系を設け、この循環系に高温雰囲気を冷却する冷却手段を介在させたリフロー装置が記載されている。

特開２０１１−１１９５４４号公報 特開２００５−１４０７４号公報

リフロー装置では、はんだの種類の切り替え時等の生産条件の変更に応じて、リフロー炉の温度を下げる場合、短時間で温度を下げることが求められている。しかしながら、リフロー装置は、断熱構造を有しているため、温度を低下させるには時間がかかる。

したがって、本技術の目的は、はんだの種類の切り替え時等の生産条件の変更に応じて、リフロー炉の温度を下げる場合、短時間で温度を下げることができるリフロー装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、複数のゾーンに分割されたリフロー炉内に、被加熱物を搬送する複数の搬送装置が、搬送方向に沿って並列に設けられ、複数の搬送装置によって搬送される複数の被加熱物をそれぞれ加熱するリフロー装置であって、隣り合う搬送装置の間に設けられ、複数の搬送装置ごとに、炉体内の空間を複数の空間に仕切る隔壁と、炉体内の複数の空間のそれぞれに対して設けられ、炉体内の温度を変更する場合に、複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを、複数の空間ごとに循環冷却する冷却ユニットとを備えたリフロー装置である。

本技術によれば、はんだの種類の切り替え時等の生産条件の変更に応じて、リフロー炉の温度を下げる場合、短時間で温度を下げることができる。

図１Ａは、リフロー装置を上方から見た略線図である。図１Ｂは、リフロー装置を側方から見た略線図である。 図２は、リフロー炉の構成を示す概略断面図である。 図３は、リフロー時の温度プロファイルの一例を示すグラフである。 図４は、リフロー装置の１つのゾーンの構成の一例を示す概略断面図である。 図５は、ガスの流通経路を説明するための略線図である。 図６Ａは、冷却部の概略正面図である。図６Ｂは冷却部の概略側面図である。 図７は、バルブユニットの構成例を示す概略断面図である。 図８は、冷却用のＮ₂ガスの供給経路を説明するための略線図である。 図９は、切り替え動作の工程のフローチャートである。

以下、本技術の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
２．他の実施の形態（変形例）

１．第１の実施の形態
本技術の第１の実施の形態によるリフロー装置について、図面を参照しながら説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、本技術の第１の実施の形態によるリフロー装置の外板を除いた全体構成を概略的に示す。図１Ａは、リフロー装置を上方から見た略線図である。図１Ｂは、リフロー装置を側方から見た略線図である。

図１Ａおよび図１Ｂに示すように、リフロー装置は、搬送方向に沿って並列に設置された、被加熱物Ｗを搬送する搬送装置である第１の搬送コンベア１０ａおよび第２の搬送コンベア１０ｂと、リフロー炉２とを備える。以下では、第１の搬送コンベア１０ａと第２の搬送コンベア１０ｂとを区別しない場合は、搬送コンベア１０とする。

図示は省略するが、リフロー装置には、各ゾーンの炉内の温度を測定するための炉内温度センサと、酸素濃度を測定するための酸素濃度センサと、これらのセンサからの検出値に基づいてリフロー装置を制御する制御ユニットとが設けられている。

リフロー炉２は、被加熱物Ｗ（例えば、両面に表面実装用電子部品が搭載されたプリント配線基板）を上下から加熱し、加熱後に冷却するためのものである。搬送コンベア１０は、被加熱物Ｗをリフロー炉２内に搬送するためものである。

リフロー炉２の内部は、隔壁２０によって、第１の搬送コンベア１０ａ側の第１の空間５０ａと、第２の搬送コンベア１０ｂ側の第２の空間５０ｂとに仕切られている。

図２は、リフロー炉の構成を示す概略断面図である。図２に示すように、被加熱物Ｗが、搬送コンベア１０の上に置かれ、搬入口１１からリフロー装置の炉体内に搬入される。搬送コンベア１０が所定速度で矢印方向（図の左から右方向）へ被加熱物Ｗを搬送し、被加熱物Ｗが搬出口１２から取り出される。

搬入口１１から搬出口１２に至る搬送経路に沿って、リフロー炉が例えば９個のゾーンＺ１からＺ９に順次分割され、これらのゾーンＺ１〜Ｚ９がインライン状に配列されている。入り口側から８個のゾーンＺ１〜Ｚ８が加熱ゾーンであり、出口側の１個のゾーンＺ９が冷却ゾーンである。ゾーンＺ９に関連して強制冷却ユニット１３が設けられている。なお、ゾーン数は、一例であって、他の個数のゾーンを備えても良い。各ゾーンでは、上部炉体１７および下部炉体１８のそれぞれの温度が予め設定された温度となるように制御され、また、送風機の送風量も所定値とされる。

上述した複数のゾーンＺ１〜Ｚ９がリフロー時の温度プロファイルにしたがって被加熱物Ｗの温度を制御する。図３は、温度プロファイルの概略を示す。横軸が時間であり、縦軸が被加熱物Ｗ（例えば電子部品が実装されたプリント配線基板）の表面温度である。最初の区間が加熱によって温度が上昇する昇温部Ｒ１であり、次の区間が温度がほぼ一定のプリヒート（予熱）部Ｒ２であり、次の区間が本加熱部Ｒ３であり、最後の区間が冷却部Ｒ４である。

昇温部Ｒ１は、常温からプリヒート部Ｒ２（例えば１５０°Ｃ〜１７０°Ｃ）まで基板を加熱する期間である。プリヒート部Ｒ２は、等温加熱を行い、フラックスを活性化し、電極、はんだ粉の表面の酸化膜を除去し、また、プリント配線基板の加熱ムラをなくすための期間である。本加熱部Ｒ３（例えばピーク温度で２２０°Ｃ〜２４０°Ｃ）は、はんだが溶融し、接合が完成する期間である。本加熱部Ｒ３では、はんだの溶融温度を超える温度まで昇温が必要とされる。本加熱部Ｒ３は、プリヒート部Ｒ２を経過していても、温度上昇のムラが存在するので、はんだの溶融温度を超える温度までの加熱が必要とされる。最後の冷却部Ｒ４は、急速にプリント配線基板を冷却し、はんだ組成を形成する期間である。

図３において、曲線ａは、鉛フリーはんだの温度プロファイルを示す。共晶はんだの場合の温度プロファイルは、曲線ｂで示すものとなる。鉛フリーはんだの融点は、共晶はんだの融点より高いので、プリヒート部Ｒ２における設定温度が共晶はんだに比して高いものとされている。さらに、図３における曲線ｃは、電子部品をプリント配線基板に固定するための熱硬化性接着剤を硬化する場合のプロファイルを示す。はんだに比して接着剤は、設定温度が低く、また、複雑な温度制御が不要である。

使用されているはんだの種類（鉛フリーはんだと共晶はんだ）、プリント配線基板の種類等に応じてプロファイルが曲線ａおよび曲線ｂの何れかになるように温度制御がなされる。また、リフロー装置を接着剤の硬化工程に使用する場合には、曲線ｃのプロファイルが使用される。

リフロー装置では、図３における昇温部Ｒ１の温度制御を、主としてゾーンＺ１およびＺ２が受け持つ。プリヒート部Ｒ２の温度制御は、主としてゾーンＺ３、Ｚ４およびＺ５が受け持つ。本加熱部Ｒ３の温度制御は、ゾーンＺ６、Ｚ７およびＺ８が受け持つ。冷却部Ｒ４の温度制御は、ゾーンＺ９が受け持つ。

搬入口１１および搬出口１２のそれぞれには、リフロー炉２内の雰囲気ガスが外部に流出することを防止するガス流出制限部として、ガスシール機構１４および１５が設けられている。ガスシール機構１４および１５としては、例えばラビリンスシール機構を使用できる。搬出口１２側には、フラックス回収システム１６が設けられている。

このリフロー装置では、被加熱物Ｗが第１の搬送コンベア１０ａにより搬送され、第１の搬送コンベア１０ａ側の第１の空間５０ａを通る搬送路と、被加熱物Ｗが第２の搬送コンベア１０ｂにより搬送され、第２の搬送コンベア１０ｂ側の第２の空間５０ｂを通る搬送路とが設けられている。第１の搬送コンベア１０ａによる搬送路および第２の搬送コンベア１０ｂによる搬送路では、それぞれ独立した温度プロファイルに従って、被加熱物Ｗの温度が制御される。

図４を参照してリフロー装置の一つのゾーンの構成の一例について説明する。なお、図４には、ゾーンＺ７を搬送方向に対して直交する面で切断した場合の断面が示されている。

図４に示すように、上部炉体１７と下部炉体１８との対向間隙内で、被加熱物Ｗが、搬送コンベア１０上に置かれて搬送される。

上部炉体１７内および下部炉体１８内は、雰囲気ガスである例えば窒素（Ｎ₂）ガスが充満している。なお、雰囲気ガスは窒素（Ｎ₂）ガスに代えて大気ガスであってもよい。上部炉体１７および下部炉体１８は、被加熱物Ｗに対して熱風（熱せられた雰囲気ガス）を噴出して被加熱物Ｗを加熱する。なお、熱風と共に赤外線を照射しても良い。

上部炉体１７および下部炉体１８内は、第１の搬送コンベア１０ａと第２の搬送コンベア１０ｂとの間に設けられた隔壁２０によって、第１の搬送コンベア１０ａ側の第１の空間５０ａと、第２の搬送コンベア側の第２の空間５０ｂとに仕切られている。

隔壁２０は、上部炉体側の隔壁２０ａと下部炉体側の隔壁２０ｂとにより構成されている。隔壁２０は、例えば、断熱作用を有するものである。隔壁２０は、上部炉体１７内を仕切る上部炉体１７側の隔壁２０ａと下部炉体１８内を仕切る下部炉体１８側の隔壁２０ｂとにより構成されている。隔壁２０ａおよび隔壁２０ｂは、例えば、それぞれ内部にガスが導入される空間を有する２枚の金属板状体（例えば、ステンレス板等）が対向するものである。隔壁２０ａ、２０ｂの対向する対向端部の一方は先細り形状とされ、他方は開放形状とされている。先細り形状とされた一方の対向端部は、開放形状とされた他方の対向端部に嵌合されている。このリフロー装置では、上部炉体１７は昇降することにより開閉される。なお、図４に示す例は、上部炉体１７が閉じた状態である。

第１の空間５０ａにおいて、上部炉体１７は、例えばターボファンの構成の送風機３１と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ３２と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）３３とを有し、パネル３３の小孔を通過した熱風が、第１の搬送コンベア１０ａによって搬送される被加熱物Ｗに対して上側から吹きつけられる。パネル３３は、例えばアルミニウムからなる。

第１の空間５０ａにおいて、下部炉体１８も上述した上部炉体１７と同様の構成を有する。すなわち、例えばターボファンの構成の送風機３１と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ３２と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）３３とを有する。パネル３３の小孔を通過した熱風が、第１の搬送コンベア１０ａによって搬送される被加熱物Ｗに対して下側から吹きつけられる。

第２の空間５０ｂにおいて、上部炉体１７は、例えばターボファンの構成の送風機３１と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ３２と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）３３とを有し、パネル３３の小孔を通過した熱風が、第２の搬送コンベア１０ｂによって搬送される被加熱物Ｗに対して上側から吹きつけられる。

第２の空間５０ｂにおいて、下部炉体１８も上述した上部炉体１７と同様の構成を有する。すなわち、例えばターボファンの構成の送風機３１と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ３２と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）３３とを有する。パネル３３の小孔を通過した熱風が、第２の搬送コンベア１０ｂによって搬送される被加熱物Ｗに対して下側から吹きつけられる。

上部炉体１７において、送風機３１の羽根の背面側には、雰囲気ガスを導出するガス導出口３４が設けられ、側面には、冷却ユニット４０からバルブユニット４１ａを介して戻ってきた雰囲気ガスを導入するガス導入口３５が設けられている。

冷却ユニット４０使用時では、ガス導出口３４から雰囲気ガスが導出され、導出された雰囲気ガスは、冷却ユニット４０に導入され冷却された後、ガス導入口３５から炉内に戻る。ガス導出口３４は、炉内において、圧力が高い箇所に設けられ、ガス導入口３５は、炉内において、圧力が低い箇所に設けられ、送風機３１が回転することによって生じる圧力差によって、冷却ユニット４０とリフロー炉２内を循環するようになされる。冷却ユニット４０使用時では、通常運転時より送風機３１の回転数を大きく制御することで、圧力差を大きくして、ガスの循環量を多くすることによって、冷却速度を高めることが好ましい。

冷却ユニット４０は、リフロー炉２から導出された熱い雰囲気ガスを導入し、導入した雰囲気ガスを熱交換により冷却するものである。冷却ユニット４０により冷却されたガスは、リフロー炉２に再び導入される。このリフロー装置では、はんだの種類を変更した際等の生産条件の変更に応じてリフロー炉２の温度を下げる場合にリフロー炉２と冷却ユニット４０との間で、雰囲気ガスを循環させることにより、炉内を急速に冷却する。

リフロー装置では、被加熱物Ｗの表面温度を所望の温度プロファイルに従って制御することで、所望のはんだ付けを行うことができる。はんだの種類の変更等、生産条件を変更した場合に、短時間のうちに変更後のはんだに対応することが作業性の向上のために要請される。例えば、生産条件の変更に応じてリフロー炉２の温度を下げる場合、リフロー炉２は、断熱構造を有しているので、温度を低下させるには、時間がかかる。これに対して、この冷却ユニット４０を使用した場合、炉内の温度を急速に低下させることができ、はんだ種類の変更等、生産条件の変更に応じた切り替え動作を速やかに行うことができる。

図５に、ガスの流通経路を説明するための略線図を示す。ゾーンＺ６において取り出された炉内の雰囲気ガスが、バルブユニット４１ｂを介して、冷却ユニット４０に導入され、冷却された後、バルブユニット４１ａを介して、炉内に戻される。同様に、ゾーンＺ７において取り出された炉内の雰囲気ガスが、バルブユニット４１ｂを介して、冷却ユニット４０に導入され、冷却された後、バルブユニット４１ａを介して、炉内に戻される。同様に、ゾーンＺ８において取り出された炉内の雰囲気ガスが、バルブユニット４１ｂを介して、冷却ユニット４０に導入され、冷却された後、バルブユニット４１ａを介して、炉内に戻される。

冷却ユニット４０は、外気取り入れ用の送風機４０ａと冷却部４０ｂとを備え、送風機４０ａから、冷却部４０ｂに外気が導入される。冷却部４０ｂに導入されたガスは、冷却部４０ｂを通過した後、外に排出される。この送風機４０ａからの外気は、冷却部４０ｂおよび冷却部４０ｂを通過するガスを冷却するために導入される。

図６Ａは、冷却ユニットの冷却部を正面から見た概略を示す概略正面図である。図６Ｂは冷却ユニットの冷却部を側面から見た概略側面図である。

冷却部４０ｂは、第１のチャンバ４３および第１のチャンバ４３に接合された配管４４と、第２のチャンバ４５と、第３のチャンバ４６とを有する。

送風機４０ａから供給される冷却用のガスは、黒矢印で示すように、第１のチャンバ４３および第１のチャンバ４３に接合された配管４４を流通し、外に排出される。

また、送風機４０ａから供給される冷却用のガスは、黒矢印で示すように、第３のチャンバ４６を流通し、外に排出される。第３のチャンバ４６は、冷却部４０ｂの下部全体を覆うように設けられている。第３のチャンバ４６は、冷却用のガスを流通させることで、冷却部４０ｂの下部全体を冷却する。

炉内から導入されたガスは、白矢印に示すように、第２のチャンバ４５を流通して冷却された後、炉内に戻される。第２のチャンバ４５内にある配管４４には、図６Ｂの黒矢印で示すように、送風機４０ａから供給される冷却用のガスが流通しているため、配管４４の温度は、第２のチャンバ４５に流入するガスより低くなっている。この配管４４との熱交換により、第２のチャンバ４５に導入されたガスは、第２のチャンバ４５内を流通する際に冷却される。

バルブユニット４１ａ、４１ｂは、循環するガスの流量を制御するためのものである。バルブユニット４１ａは、ガスが冷却ユニット４０から炉内に向かって流れるガス経路中に設けられる。バルブユニット４１ａは、冷却ユニット４０から炉内に戻る冷却されたガスの流量を制御する。バルブユニット４１ｂは、ガスが炉内から冷却ユニット４０に向かって流れるガス経路中に設けられる。バルブユニット４１ｂは、炉内から冷却ユニット４０に導出されるガスの流量を制御する。バルブユニット４１ａ、４１ｂは、循環するガスの導通、遮断だけではなく、流量も制御することができる。例えば、バルブユニット４１ａ、４１ｂは、流量を０％〜１００％の範囲で、制御することができる。なお、バルブユニット４１ａ、４１ｂは雰囲気ガスの循環経路中に少なくとも１つ設けられていればよい。例えば、図５に示す構成において、バルブユニット４１ａまたはバルブユニット４１ｂを省略して、バルブユニット４１ａおよび４１ｂのうちの何れか一つのみを設けた構成にしてもよい。この場合、熱に対する耐久性を考慮すると、冷却ユニット４０により冷却された後のガスが流れるガス経路中に配置されるバルブユニット４１ａのみを設けた構成の方が好ましい。

図７は、バルブユニット４１ａの構成例を示す概略断面図である。バルブユニット４１ａは、例えば、開閉ダンパであり、シリンダ５１と開閉フタ５２とを備える。開閉フタは、シリンダ５１の動作に連動して、開閉動作を行う。なお、バルブユニット４１ｂも同様の構成である。

例えば、シリンダ５１が上方向に動作した場合、開閉フタは、矢印ｐで示す方向に動作して開かれ、ガスが流通し、冷却ユニット４０を通過したガスが炉内に戻る。シリンダ５１が下方向に動作した場合、開閉フタ５２は、矢印ｑで示す方向に動作して閉められ、ガスの流通が遮断される。なお、バルブユニット４１ｂの場合は、シリンダ５１が上方向に動作した場合、開閉フタは、矢印ｐで示す方向に動作して開かれ、ガスが流通し、炉内のガスが冷却ユニット４０に導入される。シリンダ５１が下方向に動作した場合、開閉フタ５２は、矢印ｑで示す方向に動作して閉められ、ガスの流通が遮断される。

バルブユニット４１ａ、４１ｂによるガスの導通、遮断の制御は、炉内温度を測定する温度センサから検出された値と、設定温度とを比較することにより行われる。例えば、炉内温度が設定温度範囲外の場合、ガスを流通するように制御し、炉内温度が設定温度範囲内の場合、ガスを遮断するように制御される。

バルブユニット４１ａ、４１ｂにより、ガスの導通、遮断を制御することで、冷却動作を行っているときだけ、冷却ユニット４０とリフロー炉２との間で、雰囲気ガスが循環されるようにする。このようにしているのは、通常運転中にも、冷却ユニット４０とリフロー炉２との間で、雰囲気ガスを循環させると無駄な消費電力がかかるためである。なお、バルブユニット４１ａ、４１ｂにより、炉内に戻る冷却ガスの流量を段階的に制御して、リフロー炉２内の温度調整を行うこともできる。

このリフロー装置では、冷却ユニット４０が２つ設けられている。一方は、第１の搬送コンベア１０ａ側の第１の空間５０ａに対して用いられるものであり、他方は、第２の搬送コンベア１０ｂ側の第２の空間５０ｂに対して用いられるものである。

第１の搬送コンベア１０ａ側のリフロー炉２内（第１の空間５０ａ）と、これに対する冷却ユニット４０との間で、雰囲気ガスを循環させることにより、第１の搬送コンベア１０ａ側のリフロー炉２内を冷却できる。第２の搬送コンベア１０ｂ側のリフロー炉内（第２の空間５０ｂ）と、これに対する冷却ユニット４０との間で、雰囲気ガスを循環させることにより、第２の搬送コンベア１０ｂ側のリフロー炉２内を冷却できる。

これらの冷却動作は、独立して行うことが可能であり、第１の搬送コンベア１０ａ側の第１の空間５０ａと、第２の搬送コンベア１０ｂ側の第２の空間５０ｂとを独立して、冷却することができる。

このリフロー装置では、冷却ユニットを使用した冷却動作と共に、冷却用のＮ₂ガスをリフロー炉２に導入する冷却動作によっても、炉内が冷却される。この冷却動作を行うため、リフロー炉２には、冷却用の不活性ガス（例えば、Ｎ₂ガス等）を導入するためのガス導入口６１が設けられている。ガス導入口６１は、ゾーンＺ１〜ゾーンＺ５のそれぞれに対して設けられている。例えば、はんだ品種切替え時等の生産条件を変更する際に、昇温部Ｒ１およびプリヒート部Ｒ２を受け持つゾーンＺ１〜ゾーンＺ５のそれぞれに対して、冷却用のＮ₂ガスが供給される。このゾーンＺ１〜ゾーンＺ５は、冷却ユニット４０を使用した循環冷却を行わないゾーンである。

なお、雰囲気ガスがＮ₂ガスの場合には、冷却用のＮ₂ガスを炉内に供給することにより、冷却ユニット４０を使用した際に炉内の酸素濃度が不安定になることを抑制し、冷却と共に炉内の酸素濃度を安定化できる。

図８は、冷却用のＮ₂ガスの供給経路を説明するための略線図である。図８では、第１の搬送コンベア１０ａ側のガス導入口６１に対するＮ₂ガスの供給経路について示す。なお、第２の搬送コンベア１０ｂ側のガス導入口６１に対するＮ₂ガスの供給経路も、第１の搬送コンベア１０ａ側のガス導入口６１に対するものと同様の構成である。

図示は省略するが、通常運転時のガス供給用の窒素ガス発生装置と、冷却用のガス供給用の窒素ガス発生装置とが設けられている。窒素ガス発生装置では、例えば、超低温の液化窒素を気化させることでＮ₂ガスが発生される。

通常運転時用のＮ₂ガスは、合流部６５を介して、ゾーンＺ１〜ゾーンＺ５の各ゾーンに供給される。冷却用のＮ₂ガスは、電磁弁６２によってＮ₂ガスの導通、遮断が制御される。冷却用のＮ₂ガスは、電磁弁６２、流量調整計６３を通過した後、分岐部６４で５個に分岐されて、合流部６５で、通常運転時用のＮ₂ガスが追加されて、ゾーンＺ１〜ゾーンＺ５の各ゾーンに供給される。

このような供給経路で、ゾーンＺ１〜ゾーンＺ５のそれぞれに対して、冷却用のＮ₂ガスが供給され、リフロー炉内が冷却される。

このリフロー装置では、第１の搬送コンベア１０ａ側の第１の空間５０ａおよび第２の搬送コンベア１０ｂ側の第２の空間５０ｂのそれぞれに対して、独立して冷却用のＮ₂ガスを供給することが可能である。したがって、冷却用のＮ₂ガスを導入することによる冷却動作は、第１の空間５０ａおよび第２の空間５０ｂのそれぞれに対して、独立して行うことが可能である。

このリフロー装置では、はんだの種類の変更等の生産条件の変更に応じてリフロー炉２の温度を変更する場合、例えば、以下のように切り替え動作を行う。なお、以下に説明する切り替え動作は、第１の搬送コンベア１０ａ側と、第２の搬送コンベア１０ｂ側とで、それぞれ独立して行うことができる。したがって、例えば、第１の搬送コンベア１０ａ側で通常運転を行っている最中に、第２の搬送コンベア１０ｂ側で、切り替え動作を行うことも可能である。

図９は、リフロー装置の切り替え動作の工程を説明するためのフローチャートである。リフロー装置では、通常運転動作と、はんだの種類の変更等の生産条件の変更に応じてリフロー炉の温度を変更する切り替え動作が行われる。以下では、この切り替え動作の工程について説明する。

まず、ステップＳ１において、変更する設定温度範囲の設定等を行い、リフロー装置の機種切り替えスイッチをオンする。次に、ステップＳ２において、炉内温度センサで、現状の炉内の温度をモニタリングし、酸素濃度センサで、現状の炉内の酸素濃度をモニタリングする。

ステップＳ３において、設定温度より温度が高い（設定温度範囲外）と判定された場合、次に、ステップＳ４において、リフロー炉２の送風機３１が作動する。このとき、リフロー炉２の送風機３１は、リフロー時の通常運転時の回転数より大きい回転数（例えば、最大回転数等）で作動する。また、冷却用のＮ₂ガス供給用の電磁弁６２を開放する。冷却ユニット４０の送風機４０ａが作動する。また、冷却ユニット４０と炉体との循環経路にある開閉ダンパ（バルブユニット４１ａ、４１ｂ）が開かれる。これにより、リフロー炉２と冷却ユニット４０との間で、雰囲気ガスを循環させることよって炉内を冷却する冷却動作、並びに、冷却用のＮ₂ガスをリフロー炉２に導入することによって炉内を冷却する冷却動作が開始する。

ステップＳ５において、冷却動作が行われている最中に、炉内温度センサで、現状の各ゾーンの炉内の温度をモニタリングし、酸素濃度センサで、現状の炉内の酸素濃度をモニタリングする。

次に、ステップＳ６において、設定温度以下の温度に達した（設定温度範囲内）と判定された場合、次に、ステップＳ７において、リフロー炉２の送風機３１は、リフロー時の通常運転時の回転数で回転する。また、作動中の冷却ユニット４０の送風機４０ａが、停止する。また、冷却ユニット４０と炉体との循環経路にある開閉ダンパが閉められる。これにより、冷却ユニット４０と炉体との間の雰囲気ガスの循環が遮断され、冷却ユニット４０を使用した炉内の冷却動作が停止する。

ステップＳ８において、炉内の酸素濃度が、設定された酸素濃度に到達したと判定された場合、ステップＳ９において、冷却用のＮ₂ガス供給用の電磁弁６２が閉められる。これにより、冷却用のＮ₂ガスの供給が遮断され、冷却用のＮ₂ガスを使用した炉内の冷却動作が停止する。これにより、切り替え動作が終了し、その後、リフロー装置は、通常運転を行う。

２．他の実施の形態
本技術は、上述した本技術の実施の形態に限定されるものでは無く、本技術の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、製造プロセス等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

上述した実施の形態では、ゾーン内の設定温度を変更する場合に、冷却ユニットが、複数のゾーンの中の一部のゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却する例について説明したが、例えば、冷却ユニットが、複数のゾーンの中の全部のゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却するように構成してもよい。この場合、冷却用Ｎ₂ガスによる冷却動作を行うために必要な構成を省略してもよい。

例えば、リフロー装置に設ける搬送コンベア１０の数は２つに限られず、さらに多数の搬送コンベア１０を設けて、同時により多くの基板のはんだ付けを行うことができるようにしてもよい。

この場合、隣り合う搬送コンベア１０の間に隔壁２０が設けられ、多数の搬送コンベア１０ごとに、炉体内が複数の空間に仕切られる。複数の空間のそれぞれに対して、ゾーン内の設定温度を変更する場合に、複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却する複数の冷却ユニットが設けられる。また、各空間のそれぞれに対して、ゾーン内の設定温度を変更する場合に、冷却ユニット４０で冷却されていない１または複数のゾーンに対して、冷却用のガスを導入するガス導入口が設けられる。複数の空間のそれぞれに、冷却用のＮ₂ガスを導入することによる冷却を行うことができる。

また、複数の空間のそれぞれは、第１の空間５０ａと同様の構成を有する。すなわち、各空間において、上部炉体１７は、例えばターボファンの構成の送風機３１と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ３２と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）３３とを有し、パネル３３の小孔を通過した熱風が、搬送コンベア１０によって搬送される被加熱物Ｗに対して上側から吹きつけられる。パネル３３は、例えばアルミニウムからなる。各空間において、下部炉体１８も上述した上部炉体１７と同様の構成を有する。すなわち、例えばターボファンの構成の送風機３１と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ３２と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）３３とを有する。パネル３３の小孔を通過した熱風が、搬送コンベア１０によって搬送される被加熱物Ｗに対して下側から吹きつけられる。

上述した冷却ユニットの構成は、あくまで一例であり、炉内の雰囲気ガスを循環させてリフロー炉を冷却させる機能を有していればよく、上述した例に限定されるものではない。例えば、上述した冷却ユニットでは、冷却媒として外気を使用しているが、冷却媒として水等の液体を用いたものであってもよい。

２・・・リフロー炉
１０・・・搬送コンベア
１０ａ・・・第１の搬送コンベア
１０ｂ・・・第２の搬送コンベア
１１・・・搬入口
１２・・・搬出口
１３・・・強制冷却ユニット
１４・・・ガスシール機構
１６・・・フラックス回収システム
１７・・・上部炉体
１８・・・下部炉体
２０・・・隔壁
２０ａ・・・隔壁
２０ｂ・・・隔壁
３１・・・送風機
３２・・・ヒータ
３３・・・パネル
３４・・・ガス導出口
３５・・・ガス導入口
４０・・・冷却ユニット
４０ａ・・・送風機
４０ｂ・・・冷却部
４１ａ、４１ｂ・・・バルブユニット
４３・・・第１のチャンバ
４４・・・配管
４５・・・第２のチャンバ
４６・・・第３のチャンバ
５０ａ・・・第１の空間
５０ｂ・・・第２の空間
５１・・・シリンダ
５２・・・開閉フタ
６１・・・ガス導入口
６２・・・電磁弁
６３・・・流量調整計
６４・・・分岐部
６５・・・合流部
Ｗ・・・被加熱物

Claims (9)

1. 複数のゾーンに分割されたリフロー炉内に、被加熱物を搬送する複数の搬送装置が、搬送方向に沿って並列に設けられ、前記複数の搬送装置によって搬送される複数の前記被加熱物をそれぞれ加熱するリフロー装置であって、
   隣り合う前記搬送装置の間に設けられ、該複数の搬送装置ごとに、炉体内の空間を複数の空間に仕切る隔壁と、
   前記炉体内の複数の空間のそれぞれに対して設けられ、前記炉体内の温度を変更する場合に、前記複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを、前記複数の空間ごとに循環冷却する冷却ユニットと
   を備えたリフロー装置。
2. 前記雰囲気ガスの循環経路中に挿入され、雰囲気ガスの流量を制御する流量制御部をさらに備えた請求項１に記載のリフロー装置。
3. 前記流量制御部は、前記温度が設定範囲外の場合には、前記雰囲気ガスを導通するように制御し、前記温度が設定範囲内の場合には、前記雰囲気ガスを遮断するように制御する請求項２に記載のリフロー装置。
4. 前記流量制御部は、通常運転時には、前記雰囲気ガスを遮断するように制御する請求項２〜３の何れかに記載のリフロー装置。
5. 前記炉体内の温度を変更する場合に、前記冷却ユニットによる循環冷却がなされない１または複数のゾーンに対して、冷却用のガスが導入される請求項１〜４の何れかに記載のリフロー装置。
6. 前記冷却用のガスの導通、遮断を制御するバルブを備え、
   前記バルブは、温度が設定範囲外の場合には、前記冷却用のガスを導通するように制御し、前記温度が設定範囲内、且つ、酸素濃度が設定範囲内の場合には、前記冷却用のガスを遮断するように制御する請求項５に記載のリフロー装置。
7. 前記冷却ユニットで行う冷却動作は、温度プロファイルのヒート部の温度制御を受け持つ１または複数のゾーンに対して行われる請求項１〜６の何れかに記載のリフロー装置。
8. 前記冷却用のガスは、温度プロファイルの昇温部およびプリヒート部の温度制御を受け持つ１または複数のゾーンに対して導入される請求項５〜７の何れかに記載のリフロー装置。
9. 前記炉体のガスが前記送風機により発生する圧力の高い箇所から前記冷却ユニットに対して供給され、
   前記送風機により発生する圧力の低い箇所に対して前記冷却ユニットのガスが供給され、
   前記冷却ユニットで行う冷却動作時には、前記送風機の回転数を通常運転時より大きくなるように制御される請求項１〜８の何れかに記載のリフロー装置。

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