JP3582989B2 - リフローはんだ付け装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板のような板状の被はんだ付けワークのリフローはんだ付け装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板状の被はんだ付けワーク、例えば多数の電子部品を搭載しその被はんだ付け部に予めはんだを供給したプリント配線板をはんだ付けする際に、リフローはんだ付け装置を使用する。
【０００３】
リフローはんだ付け装置は、プリント配線板の少なくともその被はんだ付け部を加熱してはんだを溶融させることによりはんだ付けを行う装置であり、加熱手段として熱風を用いた装置、レーザ光や赤外線等の熱線を用いた装置、それらを併用した装置、等々がある。
【０００４】
また、特許第２５０２８２６号公報の明細書に記載された技術のように、プリント配線板の一方の面側に搭載された耐熱温度の低い電子部品の温度上昇を抑制しながら、他方の面側の被はんだ付け部を加熱してリフローはんだ付けを行うリフローはんだ付け装置の技術もある。
【０００５】
また、被はんだ付け部やはんだの酸化を防止しかつ溶融したはんだの流動性を向上させるために、チャンバ内に窒素ガス（Ｎ２ ガス）等の不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気中でリフローはんだ付けを行う装置の技術もある。このようなリフローはんだ付け装置は、外気に対するチャンバの封止性がＮ２ ガスの消費量を少なくする上で重要である。そのため、プリント配線板を加熱するための熱風あるいは冷却するための冷風は、チャンバ内で循環させることによりチャンバ外へ漏出させない構成となっている。
【０００６】
このことは、チャンバ内にＮ２ ガスを供給する場合だけに限られるものではなく、はんだ付け装置の熱効率を良好に保つ上からも重要であり、外気から隔絶されたチャンバ内で被はんだ付けワークの加熱あるいは冷却を行うことが通常行われている所以である。
【０００７】
一方、板状の被はんだ付けワーク、例えばプリント配線板を搬送する手段としては、プリント配線板の両側端部を平行２条のチェーンコンベアのピン上に載置・支持させて搬送するチェーンコンベアが搬送コンベアとして一般的に使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
熱風を吹きつけてプリント配線板を加熱しリフローはんだ付けを行う装置や、さらに、冷風を吹きつけてプリント配線板を冷却する構成を備えたリフローはんだ付け装置において、プリント配線板の中央部分に対して搬送コンベアに支持される両側端部の加熱や冷却が不十分になる問題がある。すなわち、温度むらを生じてしまう問題がある。
【０００９】
図６は、リフローはんだ付け装置の搬送コンベアの従来例を示す横断面図で、熱風加熱あるいは冷風冷却を行う場合の問題を説明する図である。
【００１０】
この図において、プリント配線板１は、面実装部品２を搭載するとともに、プリント配線板１の両側端部１ａが、搬送コンベア３のチェーン４のピン５で支持され、かつガイド板６で位置が規制されて搬送される。そして、このプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃに対して直角方向から熱風あるいは冷風を吹きつけるように構成した一般的なリフローはんだ付け装置の例である。ただし、図６においては、チャンバや熱風あるいは冷風を発生させる加熱手段，冷却手段，熱風や冷風を循環せしめる雰囲気循環手段の雰囲気循環路および送風手段等については公知であるので省略して図示していない。また、搬送コンベア３の搬送方向は図６の紙面に対して直角方向である。
【００１１】
図６のように、プリント配線板１の両側端部１ａを支持して搬送する搬送コンベア３は平行２条に構成されて成り、搬送し走行するチェーン４を支持するチェーンガイド７やコンベアフレーム８を備えている。コンベアフレーム８には、図６のような中空部材もあれば横断面が「コ」字状や「Ｌ」字状の部材等々が使用されている。
【００１２】
ここで、図６を見てわかるように、プリント配線板１に吹きつけられる熱風あるいは冷風は、プリント配線板１の両側端部１ａ側のコンベアフレーム８がその障害となって両側端部１ａ側には十分に流れない。すなわち、熱風あるいは冷風は矢印Ｄのようにプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃから離れた位置を速い速度で流れ、プリント配線板１の両側端部１ａでは矢印Ｅのように相対的に遅い速度でしか流れない。
【００１３】
そのために、プリント配線板１の両側端部１ａの加熱あるいは冷却を十分に行うことができずに温度むらを生じる問題がある。
【００１４】
この問題は、プリント配線板１の両側端部１ａの隅々まで高密度に面実装部品２が搭載されるようになった今日のプリント配線板１では、両側端部１ａ部分の加熱あるいは冷却を十分に行うことができずに、加熱あるいは冷却の温度プロファイルがプリント配線板１の各部で揃わず、はんだ付け不良や部品不良を発生させる原因となっている。
【００１５】
本発明の目的は、プリント配線板の板面に沿って均一な速度で熱風あるいは冷風が流れるようにすることにある。そして、これによりはんだ付け不良や部品不良が発生しないリフローはんだ付けが行えるようにすることにある。
【００１６】
【発明を解決するための手段】
本発明のリフローはんだ付け装置は、プリント配線板に臨ませてコンベアフレームに開口を設け、プリント配線板の板面に直角方向から吹きつけられる熱風あるいは冷風をこの開口から吸い込んでチャンバ内を循環させるように構成したとことに特徴がある。
【００１７】
すなわち、板状の被はんだ付けワークの両側端部を平行２条の搬送コンベアで支持してチャンバ内を搬送し、加熱手段または冷却手段により加熱された雰囲気または冷却された雰囲気を雰囲気循環手段から吹き出して前記被はんだ付けワークの板面に対して直角方向から吹きつけ、前記被はんだ付けワークの加熱または冷却を行うリフローはんだ付け装置において、前記平行２条の搬送コンベアの両コンベアフレームの前記被はんだ付けワークに臨む側の部分に前記チャンバ内の雰囲気を吸い込む吸込開口をそれぞれ設け、この両吸込開口を前記雰囲気循環手段の吸込口側に接続して前記被はんだ付けワークの板面に対して直角方向から吹きつけられた熱風または冷風を前記両コンベアフレームの両吸込開口から吸い込んで循環させる雰囲気循環路に形成するように構成したリフローはんだ付け装置である。
【００１８】
これにより、板状の被はんだ付けワークに直角に吹き当たった加熱された雰囲気、すなわち熱風または冷却された雰囲気は、板状の被はんだ付けワークの板面に沿って流れてその両側端部からコンベアフレームの吹込開口に吸い込まれて流れ、該板状の被はんだ付けワークの両側端部もむらなく加熱あるいは冷却することができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は次のような実施形態例において実施することができる。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明のリフローはんだ付け装置の第１の実施の形態を示す横断面図、図２は、図１のリフローはんだ付け装置の全体を示す縦断面図で、図６と同一符号は同一部分を示し、またＮ２ ガスの供給系はシンボル図で示してある。
【００２１】
これらの図において、炉体９内は３つの室、すなわち昇温部加熱室１０、均温部加熱室１１、リフロー部加熱室１２に分割してあり、各室１０〜１２を通って矢印Ａ方向に回動走行する平行２条のチェーン４を備えた搬送コンベア１３を設けてある。
【００２２】
そして、炉体９を形成するチャンバ１４内の搬送コンベア１３の上方には仕切板１５によって雰囲気循環路１６が形成され、この雰囲気循環路１６と、この雰囲気循環路１６に設けたモータ１７により駆動されるファン１８と、雰囲気の流れ、すなわち熱風の流れを整える整流板１９と、循環する雰囲気を加熱するヒータ２０とによって雰囲気循環手段が形成されている。これにより、ヒータ２０で加熱された雰囲気を循環させながら熱風として矢印Ｂのようにプリント配線板１に吹きつけ、プリント配線板１の加熱を行うことができる。すなわち熱風循環型の加熱手段２１を構成している。また、搬送コンベア１３の下方側には雰囲気循環路２２と、冷却装置２３を備えた冷却手段２４を配設してある。
【００２３】
搬送コンベア１３は、チェーン４，チェーンガイド７およびコンベアフレーム２５からなり、図１の左側のコンベアフレーム２５が図の左右方向に移動してその支持幅を変えることができるように構成され、プリント配線板１の幅に合わせて支持幅を調節できる構成である。また、左側のコンベアフレーム２５に設けた摺動板２６はチャンバ１４に摺接して設けてあり、搬送コンベア１３の支持幅を調節した際にも搬送コンベア１３を境界としてその上下の雰囲気を遮断できるように構成してある。
【００２４】
チェーン４の走行をガイドするチェーンガイド７はコンベアフレーム２５の上端側２５ａに寄せて設けてあり、プリント配線板１の上方側の板面１ｂ間近を流れる熱風もコンベアフレーム２５に邪魔されることなく直線的に流れることができる。
【００２５】
コンベアフレーム２５は管状であり、このコンベアフレーム２５の管内は各加熱室１０，１１，１２ごとに隔璧２５ｂ（図１では網目で示してある）で仕切られている。そして、チェーンガイド７の下方側にプリント配線板１に臨ませて吸込開口２７を設けてあり、続いてコンベアフレーム２５に設けたホース接続口２８を介してホース２９が接続されており、さらにチャンバ１４の外部に設けたホース３０を介して冷却装置２３を通ってチャンバ１４の下方に接続されているブロワ３１に雰囲気が吸い込まれ、その後、ブロワ３１から吹き出した冷風がチャンバ１４内のを整流板３２を通してプリント配線板１の下面に吹きつける冷却手段２４とからなる雰囲気循環手段を構成している。したがって、プリント配線板１の下方側の板面１ｃ間近を流れる冷風も矢印Ｃのように邪魔されることなくコンベアフレーム２５の吸込開口２７へ直線的に流れることができる。
【００２６】
一方、ファン１８の近傍にはＮ２ ガス供給手段４０のガス供給パイプ５２を設けてあり、チャンバ１４内にＮ２ ガスを供給して低酸素濃度の雰囲気を形成する構成である。
【００２７】
Ｎ２ ガスは、Ｎ２ ガスボンベ等のＮ２ ガス供給装置４１から開閉弁４２，フィルタ４３，圧力制御弁４４，圧力モニタ用の圧力計４５，主となる開閉弁４６，流量調節弁４７，流量計４８，各室ごとに設けた開閉弁４９，流量調節弁５０，流量計５１とを介して、各ファン１８の近傍に設けたそれぞれのガス供給パイプ５２からチャンバ１４内に供給する構成である。なお、図１においてはガス供給手段４０の詳細な図示を省略してある。
【００２８】
このように、このリフローはんだ付け装置は、搬送されるプリント配線板１の上方側の板面１ｂを低酸素濃度の雰囲気中で加熱してリフローはんだ付けを行いつつ、その下方側の板面１ｃに冷風を吹きつけつつ該面の温度上昇を抑制するはんだ付け方法を実現したリフローはんだ付け装置である。
【００２９】
さらに、プリント配線板１の一方（上方）の板面１ｂと他方（下方）の板面１ｃとに温度差を与えてリフローはんだ付けを行うことは、一方の板面１ｂ側（図の上面側）を加熱してリフローはんだ付けを行う場合に、既にはんだ付けが完了している他方の板面１ｃ側（図の下面側）のはんだが溶融しないようにしたり、また、他方の板面１ｃに搭載された耐熱温度の低い電子部品を保護する上からも必要である。このことは、前掲の特許第２５０２８２６号公報にも説明されている。
【００３０】
なお、図１および図２において、冷却装置２３に代えて加熱装置３３を設けることにより、プリント配線板１の両板面１ｂ，１ｃを併せて加熱できるようにもなる。
【００３１】
冷却装置２３としては、フィン等から構成される自然空冷や冷却水を使用する強制冷却、あるいはヒートポンプを使用した熱交換器、等々の公知技術を使用できる。
【００３２】
また、この冷却装置２３に代えて加熱装置３３を備えた加熱手段３４として使用する場合には、シーズヒータ等を使用することが最も容易である。
【００３３】
このように、コンベアフレーム２５に吸込開口２７を設け、この吸込開口２７を介して雰囲気を循環させることにより、プリント配線板１の表面を流れる雰囲気がプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に流れることが可能となり、プリント配線板１の両側端部１ａもむらなく加熱あるいは冷却を行うことができるようになる。そしてその結果、プリント配線板１の全面にわたって良好なはんだ付けを行うことができるようになる。
【００３４】
また、図２において、３５は前記炉体１０に設けたラビリンス部、３６は前記ラビリンス部３５を形成する抑止板である。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す横断面図である。図３は、図１に相当する図であるが要部のみを示し、加熱手段，循環手段，送風手段等はシンボル図で示し、その他チャンバ等は省略してある。また、図１と同一符号は同一部分を示す。
【００３６】
図３において、搬送コンベア６０を構成するコンベアフレーム６１の内部は仕切板６２により上下に仕切られており、その外部の上下方向の中程にはチェーンガイド７を設けるとともに、各チェーンガイド７の上方側と下方側には、プリント配線板１に臨ませてそれぞれ吸込開口６３，６４を設けた構成である。
【００３７】
そして、プリント配線板１の上方の板面１ｂに吹きつけられてその板面１ｂに沿って流れる雰囲気（熱風あるいは冷風）を矢印Ｂのように上方側の吸込開口６３で吸い込み、また、プリント配線板１の下方の板面１ｃに吹きつけられてその板面１ｃに沿って流れる雰囲気（熱風あるいは冷風）を矢印Ｃのように下方側の吸込開口６４で吸い込むように構成してある。
【００３８】
雰囲気循環手段としてはブロワ６５，６６を使用し、コンベアフレーム６１のホース接続口６７，６８に接続された循環路６９，７０中に加熱装置７１，７２あるいは冷却装置７３，７４を備えるように構成している。
【００３９】
その作用については前記第１の実施の形態と同様であり、熱風あるいは冷風をプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に流すことが可能となり、プリント配線板１の両側端部１ａもむらなく加熱あるいは冷却を行うことができるよになる。
【００４０】
〔第３の実施の形態〕
図４は、本発明の第３の実施の形態の要部を示す横断面図で、コンベアフレーム近傍のみを示し、他の部分の図示は省略してある。また、図１と同一符号は同一部分を示すもので、コンベアフレーム８１とチェーンガイド７を兼用した搬送コンベア８０の例であり、搬送コンベア８０は管状のコンベアフレーム８１にチェーン４が走行するチェーンガイド部８２が形成されている。この場合においても吸込開口８３を設けてプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に熱風あるいは冷風を矢印Ｂ，Ｃのように流すことができる。また、矢印Ｃに示す熱風または冷風はホース接続口８４からホース２９を介して図示しないブロアへ吸い込ますことができる。
【００４１】
〔第４の実施の形態〕
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態の要部を示す図で、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部破断斜視図で、コンベアフレームの近傍を示し、他の部分の図示は省略してある。これらの図において、図１と同一符号は同一部分を示す。
【００４２】
図５（ａ），（ｂ）においてもコンベアフレームとチェーンガイドとを兼用した搬送コンベア９０の例であるが、図４と異なる点はコンベアフレーム９１が管状に形成されていない点である。すなわち、コンベアフレーム９１は上部フレーム９２と下部フレーム９３とからなり、いずれも長尺状に形成されている。上部フレーム９２は肉薄部９２ａと肉厚部９２ｂとからなり、下部フレーム９３は上部フレーム９２の肉厚部９２ｂと同じ肉厚を有している。そして、上部フレーム９２の肉厚部９２ｂと下部フレーム９３との間にはチェーン４が走行するチェーンガイド部９４が形成されている。そして、接続具９５により上部フレーム９２と下部フレーム９３とを接続して一体に形成することによりコンベアフレーム９１が構成されている。
【００４３】
また、下部フレーム９３には複数の吸込開口９６が形成され、これらの吸込開口９６を覆うフード９７が取り付けられている。また、フード９７にはホース２９を接続するホース接続口９８が形成されている。また、９９は前記フード９７を下部コンベアフレーム９３に取り付けるねじである。
【００４４】
なお、コンベアフレーム９１は図５（ｂ）においては、その形状を説明するためその一部を示すもので、接続具９５，吸込開口９６，フード９７は所要の箇所に適宜設けられる。
【００４５】
このように、図１に示すブロア３１から吹き出した冷風または熱風はプリント配線板１の下面１ｃ側に吹き付けられてから図５（ａ）の矢印Ｃで示すようにプリント配線板１の下面１ｃ側を流れて吸込開口９６を通ってフード９７内で集められホース接続口９８からホース２９に流れる。
【００４６】
したがって、この場合においても、プリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に熱風または冷風を矢印Ｂ，Ｃのように流すことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリフローはんだ付け装置によれば、搬送コンベアのコンベアフレームの被はんだ付けワークに臨む側の部分にチャンバ内の雰囲気を雰囲気循環路へ吸い込む吸込開口を設けたので、プリント配線板の板面に直角方向から吹きつけた雰囲気はその表面を流れてプリント配線板の板面全体にわたって直線的に流れることが可能となり、プリント配線板の両側端部もむらなく加熱あるいは冷却を行うことができるようになる。そしてその結果、プリント配線板の全面にわたって良好なはんだ付けを行うことができるようになる。また、チャンバ内の熱風，冷風はチャンバ内で循環させて、チャンバ外に漏出させないので、熱効率を良好に保つことができ、また、不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気中ではんだ付けを行う場合においても、不活性ガス消費量を低く抑えることができ、経費が節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す横断面図である。
【図２】図１のリフローはんだ付け装置の全体を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す横断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す横断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の要部を示す図で、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部破断斜視図である。
【図６】リフローはんだ付け装置の搬送コンベアの従来例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ プリント配線板
１ａ 側端部
１ｂ 板面
１ｃ 板面
２ 面実装部品
４ チェーン
５ ピン
６ ガイド板
７ チェーンガイド
９ 炉体
１０ 昇温部加熱室
１１ 均温部加熱室
１２ リフロー部加熱室
１３ 搬送コンベア
１４ チャンバ
１５ 仕切板
１６ 雰囲気循環路
１７ モータ
１８ ファン
２０ ヒータ
２１ 加熱手段
２２ 雰囲気循環路
２３ 冷却装置
２４ 冷却手段
２５ コンベアフレーム
２６ 摺動板
２７ 吸込開口
２８ ホース接続口
２９，３０ ホース
３１ ブロワ
３３ 加熱装置
３４ 加熱手段
４０Ｎ２ ガス供給手段
４１Ｎ２ ガス供給装置
６０ 搬送コンベア
６１ コンベアフレーム
６２ 仕切板
６３，６４ 吸込開口
６５，６６ ブロワ
６７，６８ ホース接続口
８０ 搬送コンベア
８１ コンベアフレーム
８２ チェーンガイド部
８３ 吸込開口
８４ ホース接続口
９０ 搬送コンベア
９１ コンベアフレーム
９２ 上部フレーム
９３ 下部フレーム
９４ チェーンガイド部
９５ 接続具
９６ 吸込開口
９７ フード
９８ ホース接続口
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板のような板状の被はんだ付けワークのリフローはんだ付け装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板状の被はんだ付けワーク、例えば多数の電子部品を搭載しその被はんだ付け部に予めはんだを供給したプリント配線板をはんだ付けする際に、リフローはんだ付け装置を使用する。
【０００３】
リフローはんだ付け装置は、プリント配線板の少なくともその被はんだ付け部を加熱してはんだを溶融させることによりはんだ付けを行う装置であり、加熱手段として熱風を用いた装置、レーザ光や赤外線等の熱線を用いた装置、それらを併用した装置、等々がある。
【０００４】
また、特許第２５０２８２６号公報の明細書に記載された技術のように、プリント配線板の一方の面側に搭載された耐熱温度の低い電子部品の温度上昇を抑制しながら、他方の面側の被はんだ付け部を加熱してリフローはんだ付けを行うリフローはんだ付け装置の技術もある。
【０００５】
また、被はんだ付け部やはんだの酸化を防止しかつ溶融したはんだの流動性を向上させるために、チャンバ内に窒素ガス（Ｎ２ ガス）等の不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気中でリフローはんだ付けを行う装置の技術もある。このようなリフローはんだ付け装置は、外気に対するチャンバの封止性がＮ２ ガスの消費量を少なくする上で重要である。そのため、プリント配線板を加熱するための熱風あるいは冷却するための冷風は、チャンバ内で循環させることによりチャンバ外へ漏出させない構成となっている。
【０００６】
このことは、チャンバ内にＮ２ ガスを供給する場合だけに限られるものではなく、はんだ付け装置の熱効率を良好に保つ上からも重要であり、外気から隔絶されたチャンバ内で被はんだ付けワークの加熱あるいは冷却を行うことが通常行われている所以である。
【０００７】
一方、板状の被はんだ付けワーク、例えばプリント配線板を搬送する手段としては、プリント配線板の両側端部を平行２条のチェーンコンベアのピン上に載置・支持させて搬送するチェーンコンベアが搬送コンベアとして一般的に使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
熱風を吹きつけてプリント配線板を加熱しリフローはんだ付けを行う装置や、さらに、冷風を吹きつけてプリント配線板を冷却する構成を備えたリフローはんだ付け装置において、プリント配線板の中央部分に対して搬送コンベアに支持される両側端部の加熱や冷却が不十分になる問題がある。すなわち、温度むらを生じてしまう問題がある。
【０００９】
図６は、リフローはんだ付け装置の搬送コンベアの従来例を示す横断面図で、熱風加熱あるいは冷風冷却を行う場合の問題を説明する図である。
【００１０】
この図において、プリント配線板１は、面実装部品２を搭載するとともに、プリント配線板１の両側端部１ａが、搬送コンベア３のチェーン４のピン５で支持され、かつガイド板６で位置が規制されて搬送される。そして、このプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃに対して直角方向から熱風あるいは冷風を吹きつけるように構成した一般的なリフローはんだ付け装置の例である。ただし、図６においては、チャンバや熱風あるいは冷風を発生させる加熱手段，冷却手段，熱風や冷風を循環せしめる雰囲気循環手段の雰囲気循環路および送風手段等については公知であるので省略して図示していない。また、搬送コンベア３の搬送方向は図６の紙面に対して直角方向である。
【００１１】
図６のように、プリント配線板１の両側端部１ａを支持して搬送する搬送コンベア３は平行２条に構成されて成り、搬送し走行するチェーン４を支持するチェーンガイド７やコンベアフレーム８を備えている。コンベアフレーム８には、図６のような中空部材もあれば横断面が「コ」字状や「Ｌ」字状の部材等々が使用されている。
【００１２】
ここで、図６を見てわかるように、プリント配線板１に吹きつけられる熱風あるいは冷風は、プリント配線板１の両側端部１ａ側のコンベアフレーム８がその障害となって両側端部１ａ側には十分に流れない。すなわち、熱風あるいは冷風は矢印Ｄのようにプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃから離れた位置を速い速度で流れ、プリント配線板１の両側端部１ａでは矢印Ｅのように相対的に遅い速度でしか流れない。
【００１３】
そのために、プリント配線板１の両側端部１ａの加熱あるいは冷却を十分に行うことができずに温度むらを生じる問題がある。
【００１４】
この問題は、プリント配線板１の両側端部１ａの隅々まで高密度に面実装部品２が搭載されるようになった今日のプリント配線板１では、両側端部１ａ部分の加熱あるいは冷却を十分に行うことができずに、加熱あるいは冷却の温度プロファイルがプリント配線板１の各部で揃わず、はんだ付け不良や部品不良を発生させる原因となっている。
【００１５】
本発明の目的は、プリント配線板の板面に沿って均一な速度で熱風あるいは冷風が流れるようにすることにある。そして、これによりはんだ付け不良や部品不良が発生しないリフローはんだ付けが行えるようにすることにある。
【００１６】
【発明を解決するための手段】
本発明のリフローはんだ付け装置は、プリント配線板に臨ませてコンベアフレームに開口を設け、プリント配線板の板面に直角方向から吹きつけられる熱風あるいは冷風をこの開口から吸い込んでチャンバ内を循環させるように構成したとことに特徴がある。
【００１７】
すなわち、板状の被はんだ付けワークの両側端部を平行２条の搬送コンベアで支持してチャンバ内を搬送し、加熱手段または冷却手段により加熱された雰囲気または冷却された雰囲気を雰囲気循環手段から吹き出して前記被はんだ付けワークの板面に対して直角方向から吹きつけ、前記被はんだ付けワークの加熱または冷却を行うリフローはんだ付け装置において、前記平行２条の搬送コンベアの両コンベアフレームの前記被はんだ付けワークに臨む側の部分に前記チャンバ内の雰囲気を吸い込む吸込開口をそれぞれ設け、この両吸込開口を前記雰囲気循環手段の吸込口側に接続して前記被はんだ付けワークの板面に対して直角方向から吹きつけられた熱風または冷風を前記両コンベアフレームの両吸込開口から吸い込んで循環させる雰囲気循環路に形成するように構成したリフローはんだ付け装置である。
【００１８】
これにより、板状の被はんだ付けワークに直角に吹き当たった加熱された雰囲気、すなわち熱風または冷却された雰囲気は、板状の被はんだ付けワークの板面に沿って流れてその両側端部からコンベアフレームの吹込開口に吸い込まれて流れ、該板状の被はんだ付けワークの両側端部もむらなく加熱あるいは冷却することができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は次のような実施形態例において実施することができる。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明のリフローはんだ付け装置の第１の実施の形態を示す横断面図、図２は、図１のリフローはんだ付け装置の全体を示す縦断面図で、図６と同一符号は同一部分を示し、またＮ２ ガスの供給系はシンボル図で示してある。
【００２１】
これらの図において、炉体９内は３つの室、すなわち昇温部加熱室１０、均温部加熱室１１、リフロー部加熱室１２に分割してあり、各室１０〜１２を通って矢印Ａ方向に回動走行する平行２条のチェーン４を備えた搬送コンベア１３を設けてある。
【００２２】
そして、炉体９を形成するチャンバ１４内の搬送コンベア１３の上方には仕切板１５によって雰囲気循環路１６が形成され、この雰囲気循環路１６と、この雰囲気循環路１６に設けたモータ１７により駆動されるファン１８と、雰囲気の流れ、すなわち熱風の流れを整える整流板１９と、循環する雰囲気を加熱するヒータ２０とによって雰囲気循環手段が形成されている。これにより、ヒータ２０で加熱された雰囲気を循環させながら熱風として矢印Ｂのようにプリント配線板１に吹きつけ、プリント配線板１の加熱を行うことができる。すなわち熱風循環型の加熱手段２１を構成している。また、搬送コンベア１３の下方側には雰囲気循環路２２と、冷却装置２３を備えた冷却手段２４を配設してある。
【００２３】
搬送コンベア１３は、チェーン４，チェーンガイド７およびコンベアフレーム２５からなり、図１の左側のコンベアフレーム２５が図の左右方向に移動してその支持幅を変えることができるように構成され、プリント配線板１の幅に合わせて支持幅を調節できる構成である。また、左側のコンベアフレーム２５に設けた摺動板２６はチャンバ１４に摺接して設けてあり、搬送コンベア１３の支持幅を調節した際にも搬送コンベア１３を境界としてその上下の雰囲気を遮断できるように構成してある。
【００２４】
チェーン４の走行をガイドするチェーンガイド７はコンベアフレーム２５の上端側２５ａに寄せて設けてあり、プリント配線板１の上方側の板面１ｂ間近を流れる熱風もコンベアフレーム２５に邪魔されることなく直線的に流れることができる。
【００２５】
コンベアフレーム２５は管状であり、このコンベアフレーム２５の管内は各加熱室１０，１１，１２ごとに隔璧２５ｂ（図１では網目で示してある）で仕切られている。そして、チェーンガイド７の下方側にプリント配線板１に臨ませて吸込開口２７を設けてあり、続いてコンベアフレーム２５に設けたホース接続口２８を介してホース２９が接続されており、さらにチャンバ１４の外部に設けたホース３０を介して冷却装置２３を通ってチャンバ１４の下方に接続されているブロワ３１に雰囲気が吸い込まれ、その後、ブロワ３１から吹き出した冷風がチャンバ１４内のを整流板３２を通してプリント配線板１の下面に吹きつける冷却手段２４とからなる雰囲気循環手段を構成している。したがって、プリント配線板１の下方側の板面１ｃ間近を流れる冷風も矢印Ｃのように邪魔されることなくコンベアフレーム２５の吸込開口２７へ直線的に流れることができる。
【００２６】
一方、ファン１８の近傍にはＮ２ ガス供給手段４０のガス供給パイプ５２を設けてあり、チャンバ１４内にＮ２ ガスを供給して低酸素濃度の雰囲気を形成する構成である。
【００２７】
Ｎ２ ガスは、Ｎ２ ガスボンベ等のＮ２ ガス供給装置４１から開閉弁４２，フィルタ４３，圧力制御弁４４，圧力モニタ用の圧力計４５，主となる開閉弁４６，流量調節弁４７，流量計４８，各室ごとに設けた開閉弁４９，流量調節弁５０，流量計５１とを介して、各ファン１８の近傍に設けたそれぞれのガス供給パイプ５２からチャンバ１４内に供給する構成である。なお、図１においてはガス供給手段４０の詳細な図示を省略してある。
【００２８】
このように、このリフローはんだ付け装置は、搬送されるプリント配線板１の上方側の板面１ｂを低酸素濃度の雰囲気中で加熱してリフローはんだ付けを行いつつ、その下方側の板面１ｃに冷風を吹きつけつつ該面の温度上昇を抑制するはんだ付け方法を実現したリフローはんだ付け装置である。
【００２９】
さらに、プリント配線板１の一方（上方）の板面１ｂと他方（下方）の板面１ｃとに温度差を与えてリフローはんだ付けを行うことは、一方の板面１ｂ側（図の上面側）を加熱してリフローはんだ付けを行う場合に、既にはんだ付けが完了している他方の板面１ｃ側（図の下面側）のはんだが溶融しないようにしたり、また、他方の板面１ｃに搭載された耐熱温度の低い電子部品を保護する上からも必要である。このことは、前掲の特許第２５０２８２６号公報にも説明されている。
【００３０】
なお、図１および図２において、冷却装置２３に代えて加熱装置３３を設けることにより、プリント配線板１の両板面１ｂ，１ｃを併せて加熱できるようにもなる。
【００３１】
冷却装置２３としては、フィン等から構成される自然空冷や冷却水を使用する強制冷却、あるいはヒートポンプを使用した熱交換器、等々の公知技術を使用できる。
【００３２】
また、この冷却装置２３に代えて加熱装置３３を備えた加熱手段３４として使用する場合には、シーズヒータ等を使用することが最も容易である。
【００３３】
このように、コンベアフレーム２５に吸込開口２７を設け、この吸込開口２７を介して雰囲気を循環させることにより、プリント配線板１の表面を流れる雰囲気がプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に流れることが可能となり、プリント配線板１の両側端部１ａもむらなく加熱あるいは冷却を行うことができるようになる。そしてその結果、プリント配線板１の全面にわたって良好なはんだ付けを行うことができるようになる。
【００３４】
また、図２において、３５は前記炉体１０に設けたラビリンス部、３６は前記ラビリンス部３５を形成する抑止板である。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す横断面図である。図３は、図１に相当する図であるが要部のみを示し、加熱手段，循環手段，送風手段等はシンボル図で示し、その他チャンバ等は省略してある。また、図１と同一符号は同一部分を示す。
【００３６】
図３において、搬送コンベア６０を構成するコンベアフレーム６１の内部は仕切板６２により上下に仕切られており、その外部の上下方向の中程にはチェーンガイド７を設けるとともに、各チェーンガイド７の上方側と下方側には、プリント配線板１に臨ませてそれぞれ吸込開口６３，６４を設けた構成である。
【００３７】
そして、プリント配線板１の上方の板面１ｂに吹きつけられてその板面１ｂに沿って流れる雰囲気（熱風あるいは冷風）を矢印Ｂのように上方側の吸込開口６３で吸い込み、また、プリント配線板１の下方の板面１ｃに吹きつけられてその板面１ｃに沿って流れる雰囲気（熱風あるいは冷風）を矢印Ｃのように下方側の吸込開口６４で吸い込むように構成してある。
【００３８】
雰囲気循環手段としてはブロワ６５，６６を使用し、コンベアフレーム６１のホース接続口６７，６８に接続された循環路６９，７０中に加熱装置７１，７２あるいは冷却装置７３，７４を備えるように構成している。
【００３９】
その作用については前記第１の実施の形態と同様であり、熱風あるいは冷風をプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に流すことが可能となり、プリント配線板１の両側端部１ａもむらなく加熱あるいは冷却を行うことができるよになる。
【００４０】
〔第３の実施の形態〕
図４は、本発明の第３の実施の形態の要部を示す横断面図で、コンベアフレーム近傍のみを示し、他の部分の図示は省略してある。また、図１と同一符号は同一部分を示すもので、コンベアフレーム８１とチェーンガイド７を兼用した搬送コンベア８０の例であり、搬送コンベア８０は管状のコンベアフレーム８１にチェーン４が走行するチェーンガイド部８２が形成されている。この場合においても吸込開口８３を設けてプリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に熱風あるいは冷風を矢印Ｂ，Ｃのように流すことができる。また、矢印Ｃに示す熱風または冷風はホース接続口８４からホース２９を介して図示しないブロアへ吸い込ますことができる。
【００４１】
〔第４の実施の形態〕
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態の要部を示す図で、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部破断斜視図で、コンベアフレームの近傍を示し、他の部分の図示は省略してある。これらの図において、図１と同一符号は同一部分を示す。
【００４２】
図５（ａ），（ｂ）においてもコンベアフレームとチェーンガイドとを兼用した搬送コンベア９０の例であるが、図４と異なる点はコンベアフレーム９１が管状に形成されていない点である。すなわち、コンベアフレーム９１は上部フレーム９２と下部フレーム９３とからなり、いずれも長尺状に形成されている。上部フレーム９２は肉薄部９２ａと肉厚部９２ｂとからなり、下部フレーム９３は上部フレーム９２の肉厚部９２ｂと同じ肉厚を有している。そして、上部フレーム９２の肉厚部９２ｂと下部フレーム９３との間にはチェーン４が走行するチェーンガイド部９４が形成されている。そして、接続具９５により上部フレーム９２と下部フレーム９３とを接続して一体に形成することによりコンベアフレーム９１が構成されている。
【００４３】
また、下部フレーム９３には複数の吸込開口９６が形成され、これらの吸込開口９６を覆うフード９７が取り付けられている。また、フード９７にはホース２９を接続するホース接続口９８が形成されている。また、９９は前記フード９７を下部コンベアフレーム９３に取り付けるねじである。
【００４４】
なお、コンベアフレーム９１は図５（ｂ）においては、その形状を説明するためその一部を示すもので、接続具９５，吸込開口９６，フード９７は所要の箇所に適宜設けられる。
【００４５】
このように、図１に示すブロア３１から吹き出した冷風または熱風はプリント配線板１の下面１ｃ側に吹き付けられてから図５（ａ）の矢印Ｃで示すようにプリント配線板１の下面１ｃ側を流れて吸込開口９６を通ってフード９７内で集められホース接続口９８からホース２９に流れる。
【００４６】
したがって、この場合においても、プリント配線板１の板面１ｂ，１ｃ全体にわたって直線的に熱風または冷風を矢印Ｂ，Ｃのように流すことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリフローはんだ付け装置によれば、搬送コンベアのコンベアフレームの被はんだ付けワークに臨む側の部分にチャンバ内の雰囲気を雰囲気循環路へ吸い込む吸込開口を設けたので、プリント配線板の板面に直角方向から吹きつけた雰囲気はその表面を流れてプリント配線板の板面全体にわたって直線的に流れることが可能となり、プリント配線板の両側端部もむらなく加熱あるいは冷却を行うことができるようになる。そしてその結果、プリント配線板の全面にわたって良好なはんだ付けを行うことができるようになる。また、チャンバ内の熱風，冷風はチャンバ内で循環させて、チャンバ外に漏出させないので、熱効率を良好に保つことができ、また、不活性ガスを供給して低酸素濃度雰囲気中ではんだ付けを行う場合においても、不活性ガス消費量を低く抑えることができ、経費が節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す横断面図である。
【図２】図１のリフローはんだ付け装置の全体を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す横断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す横断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の要部を示す図で、図５（ａ）は横断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部破断斜視図である。
【図６】リフローはんだ付け装置の搬送コンベアの従来例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１ プリント配線板
１ａ 側端部
１ｂ 板面
１ｃ 板面
２ 面実装部品
４ チェーン
５ ピン
６ ガイド板
７ チェーンガイド
９ 炉体
１０ 昇温部加熱室
１１ 均温部加熱室
１２ リフロー部加熱室
１３ 搬送コンベア
１４ チャンバ
１５ 仕切板
１６ 雰囲気循環路
１７ モータ
１８ ファン
２０ ヒータ
２１ 加熱手段
２２ 雰囲気循環路
２３ 冷却装置
２４ 冷却手段
２５ コンベアフレーム
２６ 摺動板
２７ 吸込開口
２８ ホース接続口
２９，３０ ホース
３１ ブロワ
３３ 加熱装置
３４ 加熱手段
４０Ｎ２ ガス供給手段
４１Ｎ２ ガス供給装置
６０ 搬送コンベア
６１ コンベアフレーム
６２ 仕切板
６３，６４ 吸込開口
６５，６６ ブロワ
６７，６８ ホース接続口
８０ 搬送コンベア
８１ コンベアフレーム
８２ チェーンガイド部
８３ 吸込開口
８４ ホース接続口
９０ 搬送コンベア
９１ コンベアフレーム
９２ 上部フレーム
９３ 下部フレーム
９４ チェーンガイド部
９５ 接続具
９６ 吸込開口
９７ フード
９８ ホース接続口
Claims (1)
- 板状の被はんだ付けワークの両側端部を平行２条の搬送コンベアで支持してチャンバ内を搬送し、加熱手段または冷却手段により加熱された雰囲気または冷却された雰囲気を雰囲気循環手段から吹き出して前記被はんだ付けワークの板面に対して直角方向から吹きつけ、前記被はんだ付けワークの加熱または冷却を行うリフローはんだ付け装置において、
前記平行２条の搬送コンベアの両コンベアフレームの前記被はんだ付けワークに臨む側の部分に前記チャンバ内の雰囲気を吸い込む吸込開口をそれぞれ設け、この両吸込開口を前記雰囲気循環手段の吸込口側に接続して前記被はんだ付けワークの板面に対して直角方向から吹きつけられた熱風または冷風を前記両コンベアフレームの両吸込開口から吸い込んで循環させる雰囲気循環路に形成したこと、
を特徴とするリフローはんだ付け装置。
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