JP2607524B2 - 対流式気相ハンダ付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、面実装部品をプリント基板にハンダ付す
る場合などに適用して好適な対流式気相ハンダ付装置に
関する。

［従来の技術］ 面実装部品をプリント基板にリフローハンダ付する場
合には、一般に赤外線ハンダ付装置、ホットプレートハ
ンダ付装置、レーザハンダ付装置、気相ハンダ付装置な
どが使用されている。

この中で、気相ハンダ付装置としては第３図に示すよ
うなバッチ式のものと、第４図に示すようなインライン
式のものとが知られている。

第３図に示されるバッチ式の気相ハンダ付装置10は図
示するような筒状をなすリフロー炉１の底部に所定の溶
剤２が充填されている。リフロー炉１の底部外面にはヒ
ータなどの加熱源３が配置され、これによって溶剤２が
気化される。

溶剤としてはフロリナート等のフッ素系溶剤が使用さ
れている。

リフロー炉１の上端開口部側には冷却コイル等で構成
された冷却源４が取り付けられている。リフロー炉１内
には昇降手段５によって面実装部品７が仮止めされたプ
リント基板６が昇降自在になるようになされている。

ここで、加熱源３を加熱することによって溶剤２は気
化され、その場合その液面と蒸気界面との間の高温雰囲
気中に、面実装部品７が載置されたプリント基板６が位
置するように昇降手段５が制御される。

このような高温雰囲気中の蒸気界面内にプリント基板
６を位置させることによって、プリント基板６の誘電層
に付着されたペースト状ハンダが溶融して、面実装部品
７がプリント基板６にハンダ付される。ハンダ付された
後は昇降手段５によってプリント基板６を蒸気界面外に
引上げることにより冷却される。

これにより、ペースト状ハンダが固化して面実装部品
７はプリント基板６に確実に固着されるようになされ
る。

これに対して、インライン式の気相ハンダ付装置10は
第４図に示すように、リフロー炉１の上部側にその左右
にわたり搬送孔11が設けられるとともに、この搬送孔11
を通過するように搬送ベルト12が進退自在に取り付けら
れる。

プリント基板６はこの搬送ベルト12に載置された状態
でリフロー炉１内を搬送されることになる。

搬送孔11の入口側及び出口側には、冷却源として機能
する冷却コイル４が取り付けられている。

この構成において、溶剤２の蒸気界面内を搬送ベルト
12が通過するように搬送ベルトの接地位置関係が選定さ
れる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このように構成された気相ハンダ付装置に
おいて、第３図に示すようなバッチ式構成のものでは、
昇降手段５によってプリント基板６を昇降させ、それに
よってハンダ付するような作業を伴うものであるから、
大量のハンダ付け処理に不向きである。

また、ハンダ付けする場合にはプリント基板６を蒸気
界面内に完全に埋まるような位置に、プリント基板６を
吊り下げなければならない。

その結果、面実装部品７自体も蒸気にされされること
になるから、例えば熱に弱いような面実装部品の場合に
は、この面実装部品を熱破壊する恐れがある。

これに対して、第４図に示すようなインライン式気相
ハンダ付装置10においては、搬送ベルト12上に複数のプ
リント基板６を載置した状態でハンダ付処理を行なうこ
とができるため、大量処理には好適である。

しかし、この構成においては搬送ベルト12は蒸気界面
の上端すれすれを通過するような位置関係に選定されて
いる。これは、それ以上蒸気が昇ると、上昇した蒸気が
搬送孔11を通じて外部に流出してしまい、溶剤２の浪費
が甚だしくなるからである。

そのため、蒸気界面近傍の不安定な温度領域において
ハンダ付処理する必要性があるため、ハンダの接合不良
のような事故が発生する可能性もある。

さらに、この構成においても第３図の場合と同様にプ
リント基板６に載置された面実装部品７は蒸気界面内の
溶剤２にさらされることになるから、熱的に弱い面実装
部品に対するハンダ付処理としては好適なものではな
い。

そこで、この発明ではこのような従来の問題点を悉く
解決したものであって、大量処理を可能にするととも
に、熱に対する面実装部品の破壊を防止し、併せて蒸気
の流出を極力少なくするようにした対流式気相ハンダ付
装置を提案するものである。

［問題点を解決するための技術的手段］ 上述の問題点を解決するため、この発明においては、
対流式気相ハンダ付装置として底部に溶剤が充填された
リフロー炉と、リフロー炉内の溶剤雰囲気中をプリント
基板を搬送するベルトと、ベルトによって搬送されるプ
リント基板の底面側に対向し、かつプリント基板の搬送
方向に配置された複数の漏斗状開口部を持つ蒸気誘導筒
からなり、複数の誘導筒から溶剤の蒸気をプリント基板
の底面に向けて噴出し、プリント基板に実装された面実
装部品が半田付けされるようになされたことを特徴とす
るものである。

［作 用］ この構成において、第２図に示すように溶剤２の蒸気
は誘導筒20を通って上部に昇る。そして、この誘導筒20
の複数の先端開口部21A、21B、21Cから搬送ベルト12の
下面に向かって蒸気が噴出する。その結果、プリント基
板６の下面にのみ蒸気が接触することになる。

また、先端開口部21と対向するようなリフロー炉１に
冷却コイル4Bが巻回されているので、誘導筒20外に流出
した蒸気は直ちに冷却される。

これによって、噴出した蒸気は誘導筒20の外周に沿っ
て降下し、溶剤２の蒸気界面は第１図あるいは第２図に
示すような状態となり、蒸気が搬送孔11を通じて外部に
流出するような恐れは僅少となる。

また、複数の先端開口部21A,21B,21Cをベルト12に沿
って配置することにより、プリント基板６を均一に加熱
することができる。

この構成は搬送ベルト方式であるので、大量のハンダ
付処理が可能になる。

［実 施 例］ 続いて、この発明に係る対流式気相ハンダ付装置の一
例を、第１図以下を参照して詳細に説明する。

この発明に係る対流式気相ハンダ付装置10は第１図に
示すように、ほぼ筒状をなすリフロー炉１の底部側に上
述したようなフッ素系溶剤２が充填されるとともに、リ
フロー炉１の底部外面には加熱源３が配置される。

このリフロー炉１は上端が閉じた円筒体で構成され、
上端近傍には搬送ベルト12の搬送用に供する搬送孔11が
取り付けられる。この搬送孔11にも冷却コイル4Aが巻か
れており、冷却コイル4Aとリフロー炉１に巻き付けられ
た冷却コイル4Bとで冷却源４が構成される。

リフロー炉１の内部には漏斗状をなす蒸気誘導筒20が
配置され、その先端開口部は漏斗状となされており、先
端開口部21が搬送ベルト12と所定の距離を隔てて対向す
るように、搬送ベルト12と蒸気誘導筒20の取り組け位置
関係などが選定されている。

また、溶剤２中に浸漬された誘導筒20の一部には図示
するような所定径の液流通孔22,23が設けられ、誘導筒2
0内外の液流通をスムーズに行なうようにしている。

このように構成された対流式気相ハンダ付装置10にお
いて、加熱源３を動作させることによって溶剤２が気化
される。その蒸気は主として誘導筒20内を上昇すること
になる。上昇した蒸気は先細になされた先端開口部21を
通して、上方に噴出されるから、先端開口部21と対向し
て搬送されるベルト12の下面に蒸気が集中的に噴流する
ことになる。

その結果、搬送ベルト12上に置かれたプリント基板６
と面実装部品７との間に取り付けられたペースト状ハン
ダが溶剤２の高温蒸気によって溶融される。ハンダ溶融
状態のプリント基板６はさらに左方向に搬送、排出され
る結果、冷却されてハンダが固化され、これによってプ
リント基板６上に面実装部品７が確実にハンダ付される
ことになる。

先端開口部21側より噴流した蒸気は矢印で示すように
降下する。この時リフロー炉１の外面には冷却コイル4B
が配置されているから、これによって蒸気が冷却され、
冷却された蒸気の殆どは誘導筒20の外周面に沿って降下
する。

従って、蒸気界面は図示するようにほぼ漏斗状をなす
誘導筒20の相似な形の界面を形成する。

誘導筒20の外面を降下した蒸気はさらに冷却されるこ
とによって液化され、このような溶剤２の対流によっ
て、溶剤２が再使用される。誘導筒20の内外の溶剤２は
液流通孔22、23を通じて循環する。

ここで、蒸気界面の頂点より僅かに下を搬送ベルト12
が通過するように、蒸気界面と搬送ベルト12の搬送位置
関係を選定しておけば、搬送ベルト12に載置されたプリ
ント基板６を充分加熱することができる。

反面、その上面に実装された面実装部品７に対しては
不要な熱が加わらない。その結果、面実装部品７を熱か
ら有効に保護することができ、目的とするペースト状ハ
ンダのみを溶融させることが可能になる。

先端開口部21を通じて溶剤２の蒸気を噴流させるよう
にした場合には、噴流した蒸気の温度はほぼ一定の温度
となることから、第４図に示したような不安定な蒸気界
面での溶融ハンダ付処理を行なわなくても済む。定温化
された蒸気界面内でのハンダ付処理によってハンダ接合
不良等の事故を未然に防止することができる。

リフロー炉１自体に、冷却コイル4Bを設けることによ
って、蒸気界面を図示のような漏斗状にすることができ
る。これで、蒸気が搬送孔11を通じて外部に流出するよ
うな恐れも少なくなる。その結果、溶剤を有効利用する
ことができる。

上述の誘導筒20に設けられる先端開口部21は単一では
なく複数個であっても差し支えない。

第２図はその一例であって、搬送ベルト12の搬送方向
に並列して複数の先端開口部21A,21B,21Cが設けられた
場合を示す。その場合においても、この先端開口部は夫
々が漏斗状となるようになされる。

この構成によって、プリント基板６は蒸気界面を充分
な時間に渡って通過すると共に、蒸気を複数の先端開口
部21A,21B,21Cから噴出することによってプリント基板
６に対する加熱むらを防止することができる。したがっ
て、プリント基板６を充分かつ均一に加熱することがで
きるので、ペースト状ハンダは完全に溶融し、ハンダの
接合不良などの事故は一掃される。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明ではリフロー炉内に漏
斗状をなす蒸気誘導筒を設けるようにしたものであるか
ら次のような特徴を有する。

第１に、搬送ベルト方式であるために大量のハンダ処
理が可能になる。

第２に、面実装部品が載置されたプリント基板は蒸気
界面の内部を通過する構成とはなされていないために、
面実装部品を熱から有効に保護することができる。この
結果、熱的に弱い面実装部品をハンダ付する場合などで
あってもこれら面実装部品を有効に保護することが可能
になる。

第３に、誘導筒を設けることによって蒸気界面を漏斗
状にすることができるから、溶剤の流出を極力抑えるこ
とができる。これによって、ランニングコストを著しく
低下させることが可能になる。

第４に、ベルトに沿った方向に配置された複数の漏斗
状開口部から蒸気を噴出することによって、プリント基
板に対する加熱むらを防止することができる。したがっ
て、プリント基板を充分かつ均一に加熱することができ
るので、ハンダの接合不良などの事故が一掃される。

以上のような特徴を有するので、この発明においては
面実装部品をハンダ付する気相ハンダ付装置に適用して
極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明に係る対流式気相ハンダ付
装置の一例を示す構成図、第３図は従来のバッチ式気相
ハンダ付装置の構成図、第４図はインライン式の気相ハ
ンダ付装置の構成図である。 １……リフロー炉 ２……溶剤 ３……加熱源 ４（4A,4B）……冷却源 ６……プリント基板 ７……面実装部品 10……気相ハンダ付装置 20……誘導筒 21（21A〜21C）……先端開口部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部に溶剤が充填されたリフロー炉と、 上記リフロー炉内の溶剤雰囲気中をプリント基板を搬送
   するベルトと、 上記ベルトによって搬送される上記プリント基板の底面
   側に対向し、かつプリント基板の搬送方向に配置された
   複数の漏斗状開口部を持つ蒸気誘導筒からなり、 上記複数の誘導筒から溶剤の蒸気を上記プリント基板
   の底面に向けて噴出し、上記プリント基板に実装された
   面実装部品が半田付けされるようになされたことを特徴
   とする対流式気相ハンダ付装置。