JP2846511B2 - 半田付け用加熱炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を回路基板に
半田付けするための半田付け用加熱炉に関するものであ
る。

【０００２】電子部品を回路基板に半田付けにより実装
する場合には、電子部品を所定の位置に搭載した回路基
板を加熱炉に通し、半田を溶融させて半田付けを行う。
この場合、加熱炉内には窒素ガスなどの不活性ガスを充
満させ、回路基板や電子部品の酸化を防止している。

【０００３】従来のこの種の加熱炉を図４に示す。加熱
炉は、内部にヒーター11が設置された加熱室13と、加熱
室13の入口側に設けられた前室15と、加熱室13の出口側
に設けられた後室17とから構成されている。前室15と外
部は第一のシャッター19Ａにより仕切られ、前室15と加
熱室13は第二のシャッター19Ｂにより仕切られ、加熱室
13と後室17は第三のシャッター19Ｃにより仕切られ、後
室17と外部は第四のシャッター19Ｄにより仕切られてい
る。

【０００４】また各室13、15、17にはそれぞれ酸化防止
のため窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、内部に充満
させてある。加熱室13に供給される不活性ガスの流量調
節は流量計14を監視しながらバルブ16により行われる。
前室15および後室17に供給される不活性ガスの流量調節
も同様に行われる。

【０００５】また各室がシャッターにより仕切られてい
るため、回路基板21を搬送するチェーンコンベアは、各
室毎に分割して設けられている。すなわち23Ａは入口側
コンベア、23Ｂは前室コンベア、23Ｃは加熱室コンベ
ア、23Ｄは後室コンベア、23Ｅは出口側コンベアであ
る。

【０００６】外部から前室15に回路基板21を送り込むと
きは、第二のシャッター19Ｂを閉じたまま第一のシャッ
ター19Ａを開き、入口側コンベア23Ａと前室コンベア23
Ｂを運転して、回路基板21が前室15に入ったところで第
一のシャッター19Ａを閉じる。次に前室15から加熱室13
へ回路基板21を送り込むときは、第一のシャッター19Ａ
を閉じたまま第二のシャッター19Ｂを開き、前室コンベ
ア23Ａと加熱室コンベア23Ｃを運転して、回路基板21が
加熱室15に入ったところで第二のシャッター19Ａを閉じ
る。このように第一と第二のシャッター19Ａ、19Ｂはど
ちらか一方が必ず閉じるように開閉制御が行われる。回
路基板21が加熱室13から後室17へ、後室17から外部へ移
動するするときも同様の制御が行われる。

【０００７】電子部品を搭載した回路基板21は加熱室13
を通るときに半田溶融温度に加熱され、電子部品の半田
付けが行われる。また半田付けを終えた回路基板21は大
気中へ出たときに酸化されないようにするため、後室17
を通るときに窒素ガスで冷却される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱炉は、各室
をシャッターで仕切った構造であるため、コンベアも各
室毎に分割して設けなければならず、シャッターの開閉
制御やコンベアの運転制御が面倒である。また前室およ
び後室の二つのシャッターはどちらか一方を必ず閉じて
おく必要があるため、回路基板の送り間隔が規制され、
生産性を上げることが困難である。

【０００９】また後室は二つのシャッターにより仕切ら
れて容積が限られているため冷却用の不活性ガスを大量
供給することができず、しかも加熱室側のシャッターを
開いたときに加熱室の熱気が侵入してくるため、回路基
板の冷却を十分に行うことが困難である。

【００１０】さらに各室をシャッターで仕切る構造であ
るため、不活性ガスの流量が制限され、何らかの原因で
炉内の酸素濃度が変動した場合、酸素濃度を目標値まで
到達させるのに時間がかかる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決した半田付け用加熱炉を提供するもので、そ
の構成は、電子部品を搭載した回路基板を加熱して両者
を半田付けするヒーターを備えた加熱室と、加熱室に電
子部品を搭載した回路基板を導入する入口通路と、電子
部品を半田付けした回路基板を冷却して外部に導出する
出口通路とを備え、出口通路のみに不活性ガス吹き出し
方向を調整可能とした不活性ガス供給ノズルを設置し
て、そのノズルから不活性ガスを吹き出させ、その一部
を出口から流出させると共に、残りを加熱室および入口
通路に流通させて入口から流出させることにより、炉内
を大気圧より高い圧力の不活性ガス雰囲気に保持し、さ
らに炉内雰囲気の酸素濃度を制御するため、加熱室また
は入口通路内の雰囲気の酸素濃度を検出する酸素濃度計
と、不活性ガス供給ノズルに供給する不活性ガスの流量
を調節する流量調節器と、酸素濃度計で検出した酸素濃
度に応じて流量調節器を制御する制御装置とを備えてい
ることを特徴とする。

【００１２】出口通路に供給される不活性ガスの一部は
出口から炉外に流出するが、供給される不活性ガスをな
るべく多く加熱室および入口通路に流通させるために
は、ノズル設置位置より加熱室側のガス流通抵抗を、ノ
ズル設置位置より出口側のガス流通抵抗より小さくして
おけばよい。

【００１３】なお不活性ガス供給ノズルの不活性ガス吹
き出し方向を調整可能としたことにより、不活性ガス吹
き出し方向の調整により、加熱室および入口通路側に多
く不活性ガスを送り込むことが簡単に行えるようにな
る。

【００１４】

【作用】この加熱炉は出口通路に不活性ガスを常時供給
し、その一部を出口から炉外に流出させ、残りを加熱室
および入口通路内を流通させ入口から炉外に流出させる
ことで、炉内全域に不活性ガスを充満させるものであ
る。したがって炉内にシャッターを設ける必要がなく、
一連続のコンベアで回路基板の搬送を行うことが可能で
ある。また出口通路に温度の低い不活性ガスを大量に供
給するため、半田付け後の回路基板の冷却を効率よく行
うことができる。

【００１５】さらに酸素濃度計で炉内の酸素濃度を検出
し、それが目標値より高い場合には制御装置と流量調節
器が不活性ガスの供給量を増やす制御を行って炉内の酸
素濃度を低下させ、逆に炉内の酸素濃度が目標値より低
い場合には制御装置と流量調節器が不活性ガスの供給量
を減らす制御を行う。このため炉内の酸素濃度を迅速に
目標値に到達させることができると共に、炉内の酸素濃
度の変動を少なくすることが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す。この半田
付け用加熱炉は、内部に複数のヒーター11を設けた従来
と同様の加熱室13を有している。加熱室13の入口側には
入口通路31が、出口側には出口通路33が設けられてい
る。入口通路31、加熱室13および出口通路33内には、電
子部品を搭載した回路基板21を搬送する一連続のチェー
ンコンベア35が矢印Ｓ方向に走行している。

【００１７】また出口通路33内のコンベア35の上下には
不活性ガス例えば窒素ガスを供給するノズル37が設置さ
れている。ノズル37は図１に示すように出口通路33のみ
に設置されている。ノズル37としては種々のタイプのも
のを用いることができるが、例えば図２に示すように金
属パイプ38に長手方向に適当な間隔をおいて多数のガス
吹き出し孔39を形成したもの等を使用するとよい。この
ようなノズル37をコンベア35の走行方向と直交する方向
に配置し、両端から加圧された窒素ガスを供給すると、
回路基板21の幅方向に万遍なく窒素ガスを吹き出させる
ことができる。

【００１８】出口通路33内にはまた、ノズル35から供給
された窒素ガスが出口側へ流出してしまうのを防止する
ため、シール板41が設けられている。このシール板41
は、その先端縁と、コンベア35および回路基板21の間隔
をできるだけ小さくして窒素ガスの流通抵抗を高め、窒
素ガスが出口側へ流出する量をできるだけ少なくするも
のである。また入口通路31内にも入口の開口面積を調整
するため適当な大きさのシール板43が設けられている。

【００１９】このようにしておくと、ノズル35から供給
された窒素ガスは半分以上の量が加熱室13の方へ流れて
行き、加熱室13および入口通路31を通って入口から炉外
に流出するようになる。その結果、炉内には窒素ガスが
充満し、この窒素ガスの圧力は大気圧よりわずかに高く
なるので、入口および出口から空気が炉内に侵入するこ
とがなくなり、炉内の酸素濃度を低く保つことができ
る。また出口通路33で大量の窒素ガスが吹き出すので、
回路基板21の冷却効率もきわめて高くなる。

【００２０】なおシール板41は、コンベア35の走行方向
に所定の間隔をおいて多数枚設置し、ラビリンスシール
効果を持たせるようにするとよい。

【００２１】ところで、ノズル35から供給した窒素ガス
が出口側より加熱室13の方へできるだけ多く流れるよう
にするためには、ノズル35をその軸線を中心にして回転
可能にして、窒素ガスの吹き出し方向を調整できるよう
にしておくとよい。実験によるとガス吹き出し孔39をコ
ンベア35に向けるよりは図３に示すようにコンベア35と
反対側に向けておいた方が、ガスの流れが一様になっ
て、流量の調整がしやすいことが判明した。

【００２２】このノズル35の角度調整とシール板41のシ
ール効果により、ノズル35から供給した窒素ガスの60〜
80％を加熱室13側へ送り込むことが可能である。

【００２３】この加熱炉にはさらに、加熱室13内（入口
通路15内でも可) のガスをサンプリングチューブ49によ
り炉外に引き出してその中の酸素濃度を検出する酸素濃
度計51と、ノズル35に供給する窒素ガスの流量を調節す
る流量調節器53と、酸素濃度計51で検出した酸素濃度に
応じて流量調節器53を制御する制御装置55とを備えてい
る。なお57は開閉弁、59は流量計である。

【００２４】制御装置55は、酸素濃度計51で検出した酸
素濃度と予め設定されている酸素濃度の目標値とを比較
し、検出濃度が目標値より高い場合には、その差に応じ
て流量調節器53の開度を開き、窒素ガスの供給量を増加
させる。すると加熱室13内に流れる窒素ガスの量が増加
し、酸素濃度が低下する。また酸素濃度計51で検出した
酸素濃度が目標値より低い場合には、流量調節器53の開
度を絞り、窒素ガスの供給量を減少させ、窒素ガスの使
用量を節約する。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
口通路のみから不活性ガスを供給して、それを加熱室お
よび入口通路に流通させるようにしたので、炉内をシャ
ッターで仕切る必要がなくなり、一連続のコンベアで回
路基板を搬送することができる。その結果、加熱炉の構
造および運転制御が簡単になり、設備費が安価になると
共に、回路基板の送り込み間隔が制約されないため生産
性が向上する利点がある。また出口通路に大量の不活性
ガスが吹き込まれるため、回路基板の冷却効率が高ま
り、十分な冷却を行える利点がある。また不活性ガス供
給ノズルは不活性ガス吹き出し方向を調整可能としてあ
るので、不活性ガスの吹き出し方向を調整することによ
り、加熱室および入口通路側へより多くの不活性ガスを
送り込むことが簡単にできる。

【００２６】さらに出口通路から供給した不活性ガスを
加熱室および入口通路に流通させておいて、加熱室また
は入口通路内の酸素濃度を検出し、その検出値に応じて
出口通路に供給する不活性ガスの量を調節するようにし
たので、炉内の酸素濃度をほぼ一定に保つことができ
る。また運転開始時の酸素濃度が高いときや、外乱等に
より酸素濃度が高くなったときには、迅速に酸素濃度を
目標値まで低下させることができるため、酸素濃度が安
定するまでの待ち時間が短くて済み、作業が効率よく行
える利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る半田付け用加熱炉を
示す断面図。

【図２】 図１の加熱炉に使用したノズルの正面図。

【図３】 図１の加熱炉の出口通路部分の拡大断面図。

【図４】 従来の半田付け用加熱炉を示す断面図。

【符号の説明】 11：ヒーター 13：加熱室 21：回路基板 31：入
口通路33：出口通路 35：チェーンコンベア 37：
ノズル 41、43：シール板51：酸素濃度計 53：流
量調節器 55：制御装置 57：開閉弁59：流量計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/34 B23K 1/008

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を搭載した回路基板を加熱して
   両者を半田付けするヒーターを備えた加熱室と、加熱室
   に電子部品を搭載した回路基板を導入する入口通路と、
   電子部品を半田付けした回路基板を冷却して外部に導出
   する出口通路とを備え、出口通路のみに不活性ガス吹き
   出し方向を調整可能とした不活性ガス供給ノズルを設置
   して、そのノズルから不活性ガスを吹き出させ、その一
   部を出口から流出させると共に、残りを加熱室および入
   口通路に流通させて入口から流出させることにより、炉
   内を大気圧より高い圧力の不活性ガス雰囲気に保持し、
   さらに炉内雰囲気の酸素濃度を制御するため、加熱室ま
   たは入口通路内の雰囲気の酸素濃度を検出する酸素濃度
   計と、不活性ガス供給ノズルに供給する不活性ガスの流
   量を調節する流量調節器と、酸素濃度計で検出した酸素
   濃度に応じて流量調節器を制御する制御装置とを備えて
   いることを特徴とする半田付け用加熱炉。