JP3926084B2

JP3926084B2 - Flow soldering equipment

Info

Publication number: JP3926084B2
Application number: JP2000087761A
Authority: JP
Inventors: 修山本
Original assignee: 日本電熱計器株式会社
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: JP2001269771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で、電子部品を搭載したプリント配線板のような板状の被はんだ付けワークの被はんだ付け部に溶融はんだを供給することで、この被はんだ付け部のはんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中では、プリント配線板の被はんだ付け部や溶融はんだの酸化が抑制される。したがって、プリント配線板のはんだ付け前に塗布されるフラックスの塗布量を少なくしても大気中と同様のはんだ付け性が得られる特徴がある。
【０００３】
そのため、はんだ付け後にプリント配線板に残存するフラックス残渣の量も著しく少なくなり、当該プリント配線板のはんだ付け後の洗浄を行う必要がなくなる。また、低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中では、溶融はんだの流動性が高まり、微細な被はんだ付け部にも確実に溶融はんだが供給され、いわゆるマイクロソルダリングが可能となる。
【０００４】
さらに、一般的に酸化速度の速い鉛フリーはんだの酸化が抑制され、ドロスの発生量を大幅に削減することができる。そのため、高価なはんだがドロスとして失われる量を大幅に削減することが可能となり、はんだ付けに伴うコストも削減することができるようになる。もちろん、従来の鉛を含むはんだにおいても同様である。
【０００５】
低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うためには、大気から隔離され封止されたトンネル状チャンバ内に窒素ガス（Ｎ₂ ガス）等の不活性ガスを供給し、この封止された雰囲気中ではんだ付けを行う必要がある。このようなはんだ付け装置の技術としては、例えば、特開平６−１９８４８６号公報の技術がある。
【０００６】
この特開平６−１９８４８６号公報の技術は、トンネル状チャンバ内における不要な雰囲気流動を抑制するように構成しているところに特徴がある。すなわち、高価な不活性ガスの単位時間当たりの消費流量を少なくするとともに、低酸素濃度の安定した雰囲気を形成し、品質の良いはんだ付けを安定してしかも低コストで行うことができるようにした技術である。
【０００７】
すなわち、トンネル状チャンバに設けられた予備加熱装置やはんだ槽は高温であるために、トンネル状チャンバ内にその仰角方向へ向かって雰囲気が流れる熱対流を発生し、これによりトンネル状チャンバ内の雰囲気が流出する、一方で外気すなわち大気が進入する。
【０００８】
また、プリント配線板が搬送コンベアによって搬送される際に、トンネル状チャンバ内の雰囲気をこのトンネル状チャンバ外へ持ち出すと同時にトンネル状チャンバ外の大気を持ち込み、これによってもトンネル状チャンバ内に外気すなわち大気が進入する。そのため、多量の不活性ガスを供給しているにもかかわらず、トンネル状チャンバ内の酸素濃度が目的とする値に低下しない問題があった。
【０００９】
この特開平６−１９８４８６号公報の技術では、このようなトンネル状チャンバ内の雰囲気の不要な流動を抑制するために、搬送コンベアの搬送方向に沿って多数の板状部材をその板面がこの搬送方向に交差する向きに設けて、このトンネル状チャンバ内に不要な雰囲気流動を抑制するいわゆるラビリンス流路を形成するところに特徴がある。また、トンネル状チャンバの縦断面が「へ」の字状に構成されていて、予備加熱装置やはんだ槽によって温められた不活性ガスがトンネル状チャンバ内に溜まりやすい構成となっているところにも特徴がある。
【００１０】
また、プリント配線板を搬送コンベアで搬送しながら溶融はんだの噴流波に接触させてはんだ付けを行う場合においては、プリント配線板をその搬送方向に向けて仰角搬送することが行われている。これにより、先にも説明したようにトンネル状チャンバも仰角を向くようになる。
【００１１】
すなわち、プリント配線板の仰角搬送により、溶融はんだの噴流波とプリント配線板とが離脱するピールバックポイントの離間角度（プリント配線板の搬送方向と溶融はんだの噴流波が流れる方向とが成す角度）が大きくなって、被はんだ付け部に供給された過剰な溶融はんだを剥がし取るように作用し、はんだブリッジ（隣り合う被はんだ付け部に跨がってはんだが付着する現象）等のはんだ付け不良の発生を少なくすることができるからである。
【００１２】
この仰角搬送の角度は、プリント配線板の種類等の実装状態に合わせて通常約１°〜７°程度の間で可変し調節して使用されているが、約３°〜５°程度の間で使用されることが最も多い。そのため、搬送コンベアもこの仰角に合わせて設置されているが、通常のはんだ付け装置ではこの角度を可変し調節できるように構成されている。また、トンネル状チャンバもこの搬送コンベアと一体となって、その搬送仰角に合わせて角度が可変され調節される構成となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
プリント配線板のはんだ付けを行う基本的な工程は、▲１▼プリント配線板の予備加熱を行う予備加熱工程、▲２▼このプリント配線板にはんだを供給するはんだ付け工程、▲３▼はんだ付けが完了したプリント配線板を冷却する冷却工程とから構成されている。
【００１４】
そして、プリント配線板の予備加熱を行う場合に、赤外線加熱と熱風加熱とを併用することでプリント配線板を一層均一に加熱できることが知られている。これは、プリント配線板に搭載されている電子部品すなわちリード型電子部品やチップ型電子部品の種類によって、赤外線吸収率が異なるためである。そこで、熱風からの熱伝導加熱を併用することで、予備加熱温度を一層均一にできるようになるのである。
【００１５】
このような、赤外線と熱風加熱とを併用した予備加熱手段の例としては、特公平７−７０３６号公報の技術がある。しかし、このような予備加熱手段を特開平６−１９８４８６号公報に開示されているようなはんだ付け装置には使用することができない。
【００１６】
すなわち、トンネル状チャンバ内においてプリント配線板に熱風を供給して、ただ単に吹きつける構成であると、このトンネル状チャンバ内に雰囲気の不要な流動を生じて、このトンネル状チャンバ外へ雰囲気が流出したり、逆にトンネル状チャンバ内に大気が進入したりして、トンネル状チャンバ内の酸素濃度が下がり難くなり、多量の不活性ガスを供給する必要が生じるからである。また、トンネル状チャンバ内の酸素濃度が不安定に変動して、プリント配線板のはんだ付け品質が不安定に変動するからである。
【００１７】
そのため、このようなトンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置では、その予備加熱装置として赤外線加熱ヒータのみが用いられていることが多い。
【００１８】
また、鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行う場合において、リフトオフ不良を発生する問題がある。特にビスマス（Ｂｉ）を含む鉛フリーはんだを使用した場合にリフトオフ不良を発生し易い問題がある。
【００１９】
このリフトオフ不良は、プリント配線板に供給された溶融はんだを急速に冷却することにより防止することができる。例えば、プリント配線板に冷却用の不活性ガスを供給して吹きつける技術が知られている。
【００２０】
しかし、溶融はんだとプリント配線板とが接触し離脱する位置の至近位置にこのような冷却手段を設けることは困難であった。すなわち、プリント配線板に供給され吹きつけられたことにより不活性ガス自体が温度上昇し、また、プリント配線板に供給され吹きつけられる過程で溶融はんだに接触して不活性ガス自体が温度上昇する。そして、この温度上昇した不活性ガスによりトンネル状チャンバ内に熱対流を生じ、不要な雰囲気流動が生じ易いからである。
【００２１】
そのため、溶融はんだとプリント配線板とが離脱する位置の離れた後方位置に、このような不活性ガスの供給吹きつけによる冷却手段を設けるように構成されていた。したがって、プリント配線板に供給された溶融はんだを直ちに急速に冷却することが困難であった。
【００２２】
本発明の目的は、このような低酸素濃度の不活性ガス雰囲気が形成されたトンネル状チャンバ内においても、予備加熱工程において熱風加熱を用いることができるようにすることにある。そして、プリント配線板を一層均一な温度に予備加熱することができるようにすることによって、プリント配線板のはんだ付け品質を一層良好にすることにある。また、鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行った場合において、リフトオフ不良を生じ難いフロー式はんだ付け装置を実現することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるフロー式はんだ付け装置は、冷却工程においてプリント配線板に供給されて吹きつけられた不活性ガスを回収して加熱し、この加熱された不活性ガスを、予備加熱工程においてプリント配線板に供給して吹きつけ、この熱風を使用して前記プリント配線板を予備加熱できるように構成したところに特徴がある。
【００２４】
板状の被はんだ付けワークの予備加熱を行う予備加熱手段と、前記予備加熱手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに溶融はんだを供給するはんだ供給手段と、前記はんだ供給手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークを冷却する冷却手段と、前記板状の被はんだ付けワークを前記予備加熱手段、前記はんだ供給手段および前記冷却手段の順に搬送する搬送手段とをトンネル状チャンバ内に備え、不活性ガスが供給された前記トンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中でフロー式のはんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置において、次のように構成する。
【００２５】
先ず、前記溶融はんだと前記板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の直近の後段に前記板状の被はんだ付けワークに冷却用の不活性ガスを供給する冷却用不活性ガス供給手段を設ける。そしてさらに、前記冷却用不活性ガス供給手段の近傍に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに供給された冷却用の不活性ガスを吸い込み回収する回収手段を設ける。
【００２６】
そして、前記回収手段により回収された不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱手段を設け、この不活性ガス加熱手段により加熱された不活性ガスを前記予備加熱手段に回送して前記板状の被はんだ付けワークに供給する不活性ガス回送手段を設けるように構成する。なお、この不活性ガス加熱手段の具体的構成については、後の段落で説明する。
【００２７】
ここで、予備加熱工程は予備加熱手段を含み、はんだ付け工程ははんだ供給手段を含み、さらに冷却工程は冷却手段を含んで構成されている。
【００２８】
これにより、予備加熱工程の予備加熱手段により板状の被はんだ付けワークに供給され吹きつけられた熱風、すなわち不活性ガスの熱風は、板状の被はんだ付けワークを加熱した後にはんだ付け工程を通り、冷却工程に設けられた回収手段に吸い込まれ、新たに冷却用不活性ガス供給手段から板状の被はんだ付けワークに供給され吹きつけられる不活性ガスとともに、回収され、不活性ガス加熱手段により加熱され、不活性ガス回送手段により、一定の方向へ向かって流れて循環するようになる。
【００２９】
したがって、トンネル状チャンバ内に一定の方向へ向かってのみ流動する低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成することが可能となり、トンネル状チャンバ内に不安定な雰囲気流動を生じることを抑止しながら、予備加熱工程において板状の被はんだ付けワークの熱風加熱が可能となる。
【００３０】
しかも、冷却工程において板状の被はんだ付けワークに吹きつけられた不活性ガスは、この板状の被はんだ付けワークを冷却することにより自らは温度上昇しているので、この不活性ガスを予備加熱工程において予備加熱用の熱風として利用することにより、エネルギーの有効利用も図ることができる。
【００３１】
以上のように、熱風を用いて予備加熱を行うことが可能となるので、板状の被はんだ付けワークを、その温度分布から見て一層均一に予備加熱することが可能となる。また、トンネル状チャンバ内に不安定な雰囲気流動を生じることがないので、酸素濃度の安定した不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うことが可能となる。したがって、はんだ付け品質に優れた板状の被はんだ付けワークを生産することが可能となる。
【００３２】
また、トンネル状チャンバ内に不安定な雰囲気流動を生じることがないので、トンネル状チャンバ外の大気がチャンバ内に進入し難く、熱風加熱を用いたことによってトンネル状チャンバ内に供給する必要のある不活性ガスの消費流量を増大させる必要もない。つまり、目的とする低酸素濃度を維持するためにトンネル状チャンバに供給する不活性ガスの単位時間当たりの流量を増大させる必要がない。
【００３３】
もちろん、トンネル状チャンバ内に低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成するために供給される不活性ガスと、板状の被はんだ付けワークを冷却するために供給される不活性ガスとによりチャンバ内の不活性ガス雰囲気の体積が増加するので、この増加分はトンネル状チャンバの搬入口および搬出口から溢れ出す。
【００３４】
また、板状の被はんだ付けワークを冷却することによって、自らは温度上昇した不活性ガスを回収し、この温度上昇した不活性ガスを予備加熱工程において予備加熱手段の熱風として利用するので、この新たに供給され、板状の被はんだ付けワークを冷却する過程で温度上昇した不活性ガスにより、トンネル状チャンバ内、特にはんだ付け工程に熱対流を生じて、これによる不規則である不要な雰囲気流動を生じることがない。
【００３５】
そのため、溶融はんだと板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の極至近位置（直近の後段）に、冷却用の不活性ガスを供給する冷却手段を設けて、板状の被はんだ付けワークに供給されたばかりの溶融状態にある高温の溶融はんだを直ちに冷却することが可能となる。また、温度上昇した不活性ガスは直ちに回収されるので、熱だまりを生じることもなく、冷却効果も良くなる。
【００３６】
なお、はんだ付け工程において、不規則である不要な雰囲気流動を生じると、酸素濃度も不規則に変動し、はんだ付け品質も不安定に変動してしまうので重要な点である。
【００３７】
このように本発明にかかるフロー式はんだ付け装置は、はんだ付け品質を安定に維持したまま板状の被はんだ付けワークに供給された溶融はんだを急速に冷却することが可能となり、板状の被はんだ付けワーク上に供給され溶融状態にある溶融はんだを急速に固化することが可能となる。
【００３８】
その結果、溶融はんだが凝固する際に凝固偏析を生じることがなくなり、特に鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行った際に発生し易い（特にビスマスを含む鉛フリーはんだにおいて発生し易い）リフトオフ不良の発生を確実に防止することができるようになる。
【００３９】
ここで、前の段落で説明した不活性ガス加熱手段についての具体的な構成としては、前記回収手段により吸い込まれた冷却用の不活性ガスを加熱するガス流通手段を前記溶融はんだ中に備えるよう構成する。
【００４０】
これにより、板状の被はんだ付けワークを冷却する過程で温度上昇した冷却用の不活性ガスを、不活性ガスが吸い込まれる回収手段の後でもガス流通手段により、溶融はんだの温度に加熱することができるようになる。このように本発明にかかるフロー式はんだ付け装置においては、溶融はんだと板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の直近の後段に冷却手段を設けることを容易に実現することができる。
【００４１】
すなわち、板状の被はんだ付けワークを冷却した後に温度上昇した不活性ガスを有効利用することができるとともに、この冷却用に新たに供給された冷却用の不活性ガスが、板状の被はんだ付けワークを冷却する過程で温度上昇し、トンネル状チャンバ内の雰囲気体積の増加と熱対流の発生が同時並行して出現することがなくなり、トンネル状チャンバ内において不要な雰囲気流動を生じることがないようにすることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明にかかるフロー式はんだ付け装置の実施形態例を説明する。
【００４３】
図１は、本発明のはんだ付け装置の実施形態例を説明するための縦断面図である。なお、Ｎ₂ ガス供給系および熱風予備加熱用雰囲気の循環系はシンボル図で示してある。
【００４４】
（１）構成
すなわち、多数の電子部品（不図示）を搭載したプリント配線板（板状の被はんだ付けワーク）１を搬送する搬送コンベア２は、仰角θ_l で仰角搬送する第１の搬送コンベア３と俯角θ₂ で俯角搬送する第２の搬送コンベア４とにより構成してあり、この搬送コンベア２を覆うようにトンネル状チャンバ５を設けてある。
【００４５】
このトンネル状チャンバ５の縦断面は、図１にも示すように「へ」の字状に構成してあり、水平面から搬入口６の高さと搬出口７の高さとが同じ高さになるように構成してある。このように、搬入口６の高さと搬出口７の高さとが同じ高さになるように構成することにより、このはんだ付け装置を他の装置と連繋してインラインで使用することが容易となる。
【００４６】
第１および第２の搬送コンベア３、４は、図示を省略するが、プリント配線板１の両側端部を保持する保持爪を備え、両側端部側に設けられ平行２条に構成されたコンベアフレームから成る。なお、幅の異なるプリント配線板１を保持できるように、通常は一方のコンベアフレームがプリント配線板１の幅方向に移動し調節できるように構成されている。図１中の矢印Ａはプリント配線板１の搬送方向を示している。
【００４７】
また、第１の搬送コンベア３に沿ってトンネル状チャンバ５に予備加熱手段８、はんだ供給手段９および冷却手段（急冷手段）１０とが配設してある。
【００４８】
予備加熱手段８は、予めフラックスが塗布されたプリント配線板１の予備加熱を行う。その目的は、第１は、フラックスの前置的活性化であり、第２は、プリント配線板１および搭載電子部品、くわしくはその被はんだ付け部の温度を予め高めておいて、後段のはんだ供給手段９において溶融はんだ１１が供給された際に良好なはんだ濡れ性を得るためであり、第３、はヒートショックを軽減するためである。
【００４９】
ここで特に重要な事項は、前記第２の良好なはんだ濡れ性を得ることにあり、そのためには、プリント配線板１に存在する多数の被はんだ付け部の温度を均一に予備加熱しておく必要がある。すなわち、各被はんだ付け部の予備加熱温度が不均一であると、各被はんだ付け部のはんだ濡れ性すなわちはんだ付け性が不均一となり、はんだ付けの信頼性が著しく低下するからである。
【００５０】
フローはんだ付けされるプリント配線板１には、リード型部品やチップ型部品、異形部品等の多種多様の電子部品が搭載してあり、その熱容量や赤外線吸収率や熱伝導率も異なっている。そのため、その被はんだ付け部の温度を均一に予備加熱するために、赤外線加熱のみではなく熱風加熱を併用することが望まれている。
【００５１】
しかも、この予備加熱を、トンネル状チャンバ５内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で実現することが望まれている。すなわち、熱風加熱を使用しても安定した低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を実現する技術が求められている。
【００５２】
本実施形態例では、図１に例示するように、予備加熱手段８として赤外線加熱手段である赤外線ヒータ１３と、不活性ガス加熱手段である雰囲気加熱用ヒータ１４および吹き口（熱風ノズル）１５を構成する熱風供給体（雰囲気加熱室）１６とからなり、それらを交互に配置して赤外線と熱風とによる併用加熱を実現している。
【００５３】
なお、赤外線ヒータ１３の表面にセンサ１７を設けてあり、その表面温度を図示しない温度制御装置（赤外線ヒータ１３に供給する電力を制御することによりその表面温度を制御する装置）で調節し設定できる構成である。また、熱風供給体１６から吹き口１５部分にセンサ１８を設けてあり、その熱風温度を図示しない温度制御装置（雰囲気加熱用ヒータ１４に供給する電力を制御することにより熱風温度を制御する装置）で調節し設定する構成である。
【００５４】
熱風供給体１６からプリント配線板１に供給し吹きつける熱風雰囲気はブロワ（不活性ガス回送手段）１９により供給する。そして、このブロワ１９が吸い込む雰囲気は、後に詳述するが冷却手段１０においてプリント配線板１の冷却に使用したＮ₂ ガス雰囲気である。なお、ブロワ１９はインバータ等によって駆動され、その回転速度ひいては吸い込み／吐出流量を調節可能に構成してある。
【００５５】
はんだ供給手段９はフロー式の構成である。すなわち、はんだ槽１２には図示しないヒータにより加熱されて溶融状態の溶融はんだ１１が収容してあり、この溶融はんだ１１をポンプ２３により噴流波形成ノズル２４に送出して噴流波２５を形成する。そして、この噴流波２５をプリント配線板１の下方側の面すなわち被はんだ付け部が存在する被はんだ付け面１ａに接触させることによりこの被はんだ付け部に溶融はんだ１１を供給し、はんだ付けを行う仕組みである。
【００５６】
前記予備加熱手段８はトンネル状チャンバ５内に設けられている。しかし、はんだ槽１２は、トンネル状チャンバ５に開口５ａを設けてこの開口５ａから噴流波２５をトンネル状チャンバ５内に位置するように構成してある。なお、トンネル状チャンバ５の封止を維持するため、トンネル状チャンバ５に設けた開口５ａにはスカート５ｂを設け、このスカート５ｂをはんだ槽１２の溶融はんだ１１中に浸漬して完全な封止を実現している。
【００５７】
冷却手段１０は、温度の低いＮ₂ ガスを冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６からプリント配線板１に供給して吹きつけ、これによりこのプリント配線板１を冷却する構成である。ここで供給されるＮ₂ ガスの温度は常温以下であれば十分にその目的を達成することができる。
【００５８】
しかし、液体Ｎ₂ ガスボンベ２７ｂから気化させたＮ₂ ガスを供給することにより、極めて温度の低いＮ₂ ガスをプリント配線板１の冷却用として利用できるので、溶融はんだ１１により熱せられたプリント配線板１の冷却速度を一層速める（急冷する）ことができるようになる。そのため、鉛フリーはんだが凝固する際に生じやすい凝固偏析を防止することが可能となり、特にビスマスを含む鉛フリーはんだを使用する場合に発生しやすいリフトオフ不良の発生防止に極めて有効である。
【００５９】
冷却用のＮ₂ ガス供給源２７は、液体窒素を収容する液体Ｎ₂ ガスボンベ２７ｂや大気からＮ₂ ガスを分離するＰＳＡ方式のＮ₂ ガス供給装置２７ａで成り、これから供給され、開閉弁２８および不純物を除去するフィルタ２９、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁３０を介して流量調節弁３１に供給される。圧力計３２は圧力モニタ用、流量計３３は流量モニタ用である。
【００６０】
また、第２の気化器３５は液体Ｎ₂ ボンベ２７ｂを使用する際に使用する手段であり、液体窒素をガス化するための熱交換手段すなわち大気から吸熱するためのフィン３５ａを設けてある。なお、この第２の気化器３５は後述する第１の気化器３４よりも小さく、常温よりも温度の低いＮ₂ ガスを供給できるように考慮してある。そして、プリント配線板１の冷却の程度に合わせてＮ₂ ガス供給流量を調節する構成である。
【００６１】
また、前記冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６は、溶融はんだ１１の噴流波２５とプリント配線板１とが離脱する位置すなわちピールバックポイント３６の至近位置に設けてある。すなわち、プリント配線板１が溶融はんだ１１の噴流波２５から離脱した直後において、その被はんだ付け部に供給された溶融はんだ１１が完全に固化していない溶融した状態において急冷を開始できるように構成してある。すなわち、完全に凝固する前に急冷を開始できるように構成してある。
【００６２】
そして、プリント配線板１に面する領域を残して、この冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６を囲むようにしてガス回収口筺３７を設けてある。そして、このガス回収口筺３７は、はんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８によって、開度調節弁３９を介して前記ブロワ１９の吸い込み口１９ａに接続してあり、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６からプリント配線板１に供給され吹きつけられ、それにより吸熱して温度上昇したＮ₂ ガスをブロワ１９で吸い込んで、予備加熱手段８に供給する構成である。
【００６３】
冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６がＮ₂ ガスを供給し吹きつける方向は、図１に例示するようにプリント配線板１の下方側の面すなわち被はんだ付け面１ａの方向である。そのため、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６に対向する位置すなわちプリント配線板１の上方側の面に向けてもガス回収口筺（ガス回収手段）３７を設けてあり、このガス回収口筺３７もはんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ（ガス流通手段）３８を介して前記ブロワ１９の吸い込み口１９ａに接続してある。
【００６４】
このプリント配線板１の上方側に設けたガス回収口筺３７は、搬送コンベア２により搬送されるプリント配線板１が冷却手段１０の位置に到達していない場合に、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガスを効率よく吸い込んで回収できるようにするために設けてある。
【００６５】
なお、これらガス回収口筺３７とブロワ１９の吸い込み口１９ａとの間には、それぞれ開度調節弁３９を設けてあり、各ガス回収口筺３７から吸い込まれる雰囲気流量を調節できるように構成してある。
【００６６】
このように、はんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８に結合してガス回収口筺３７を設けることで、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６およびガス回収口筺３７をピールバックポイント３６の至近位置に設けることが可能となる。すなわち、ガス回収口筺３７が溶融はんだ１１に接触することを妨げない構成である。また、溶融はんだ１１中を通るパイプ３８中を、ガス回収口筺３７から吸い込んだＮ₂ ガスが通るので、このＮ₂ ガスを溶融はんだ１１の温度に加熱することができる。
【００６７】
そして、このＮ₂ ガスはブロワ１９から吸い込まれて予備加熱手段８に供給され、雰囲気加熱用ヒータ１４で再び加熱された後に熱風供給体１６からプリント配線板１に供給されて吹きつけられ、このプリント配線板１を加熱する。
【００６８】
すなわち、プリント配線板１の冷却の過程でこのプリント配線板１から吸熱して温度上昇したＮ₂ ガスを、予備加熱手段８においてプリント配線板１の加熱媒体として再び利用する構成であるので、エネルギー利用に無駄を生じることがない。また、はんだ槽１２の溶融はんだ１１中のパイプ３８を通る際にも加熱され、この加熱エネルギーを予備加熱エネルギーとして利用できるので、ガス回収口筺３７を、溶融はんだ１１に接触する程にピールバックポイント３６の至近位置に設けても何らの支障もなく、むしろ予備加熱用の加熱媒体として利用することを積極的に促進する。
【００６９】
他方、トンネル状チャンバ５内には、トンネルの長手方向すなわち搬送コンベア２の搬送方向に沿って、多数の板状部材すなわち抑止板４１を設けてある。そしてこの抑止板４１は、その板面が搬送コンベア２の搬送方向に対して直交するように設けてある。すなわち、この抑止板４１によりトンネル状チャンバ５内にラビリンス流路を形成し、このトンネル状チャンバ５内に不要な雰囲気流動が生じないように構成してある。
【００７０】
なお、この抑止板４１は、トンネル状チャンバ５の上壁から搬送コンベア２に向けて下向きに設けられているとともに、トンネル状チャンバ５の下壁から搬送コンベア２に向けて上向きに設けられている。
【００７１】
また、図１では、はんだ槽１２の上方には抑止板４１を設けていない例を示している。これは、図１には示していないが、はんだ槽１２の上方のトンネル状チャンバ５に耐熱ガラスから成る窓を設け、併せて抑止板４１を設けないことにより、プリント配線板１と噴流波２５との接触状態を生産技術者が目視確認しやすいように配慮したものであり、もちろん当該部分に抑止板４１を設けてもよい。
【００７２】
トンネル状チャンバ５内に低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する手段は別に設けてある。すなわち、雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体４３は、プリント配線板１の搬送方向Ａから見て冷却手段１０の後段側の抑止板４１間に設けてあり、流量調節弁３１および流量計３３によって目的とするＮ₂ ガス供給流量に調節できるように構成してある。
【００７３】
Ｎ₂ ガスは液体窒素を収容する液体Ｎ₂ ガスボンベ２７ｂや大気からＮ₂ ガスを分離するＰＳＡ方式のＮ₂ ガス供給装置２７ａなどのＮ₂ ガス供給源２７から供給され、開閉弁２８および不純物を除去するフィルタ２９、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁３０を介して前記流量調節弁３１に供給される。圧力計３２は圧力モニタ用である。また、第１の気化器３４は液体Ｎ₂ ボンベ２７ｂを使用する際に使用する手段であり、液体窒素をガス化するための熱交換手段すなわち大気から吸熱するためのフィン３４ａを設けてある。
【００７４】
Ｎ₂ ガス供給流量は、図示しない酸素濃度計によりトンネル状チャンバ５内の酸素濃度を測定し、例えば、プリント配線板１と溶融はんだ１１の噴流波２５とが接触する領域である噴流波２５の近傍の雰囲気をサンプリングして測定し、目的の酸素濃度になるように流量調節弁３１を調節して設定する。
【００７５】
なお、この酸素濃度は、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガス流量によっても変化する。しかし、基本的には雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体４３から供給されるＮ₂ ガスの流量で酸素濃度を設定し、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガスの流量の程度により雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体４３から供給されるＮ₂ ガスの流量を差動的に調節する。
【００７６】
（２）作動
本発明にかかるフロー式はんだ付け装置の実施形態例の作動を図１を参照して説明する。
【００７７】
被はんだ付け部のある下方側の面すなわち被はんだ付け面１ａに予めフラックスを塗布したプリント配線板１を、図１に示すはんだ付け装置の搬入口６から搬入すると、第１の搬送コンベア３の保持爪に両側端部を保持されて、搬送仰角θ_l で矢印Ａ方向に搬送される。
そして、予備加熱工程４４の予備加熱手段８により、プリント配線板１の被はんだ付け面１ａに赤外線が赤外線ヒータ１３から矢印Ｃに示すように照射されるとともに熱風が矢印Ｄに示すように供給されて吹きつけられ、プリント配線板１自体およびその被はんだ付け部を加熱する。すなわち、プリント配線板１の被はんだ付け部を例えば約１００℃程度に予備加熱し、フラックス中に含まれるアルコール類等の溶媒を気化させるとともに、フラックスを前置的に活性化させ、被はんだ付け部の酸化物の還元や有機物等の汚れの除去を開始する。
【００７８】
この予備加熱工程４４では、赤外線および熱風による併用加熱が行われるため、プリント配線板に搭載されている多種・多様の電子部品およびその被はんだ付け部を均一な温度すなわち温度差が少なくなるように予備加熱を行うことができる。すなわち、赤外線吸収率や熱伝導率が異なる多種・多様の電子部品や、その被はんだ付け部を従来よりも一層均一に予備加熱することができる。
【００７９】
また、予備加熱工程４４でプリント配線板１に供給され吹きつけられる熱風は、冷却工程４６においてプリント配線板１に供給され吹きつけられたＮ₂ ガスを吸い込んで回収し加熱した雰囲気である。そのため、酸素濃度が低く予備加熱工程４４においてプリント配線板１の被はんだ付け部が酸化することを従来にも増して抑制することができるようになる。
【００８０】
この均一に予備加熱されたプリント配線板１は、続いてはんだ付け工程４５のはんだ供給手段９においてその下方側の面１ａすなわち被はんだ付け面を温度が例えば約２５０℃程度の噴流波２５に接触させ、その被はんだ付け部に溶融はんだ１１を供給してはんだ付けを行う。
【００８１】
そして、プリント配線板１の多数の被はんだ付け部の温度が温度差の少ない均一な温度に予備加熱されているので、各被はんだ付け部に供給された溶融はんだ１１は同様な速度で濡れ広がり、各被はんだ付け部の均一なはんだ付けを行うことができるようになり、濡れ不良等のはんだ付け不良の発生しない高品質のはんだ付けを行うことができるようになる。
【００８２】
続いて、プリント配線板１が溶融はんだ１１の噴流波２５から離脱する位置すなわちピールバックポイント３６の至近位置には冷却工程４６の急冷手段１０を設けてあり、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から温度の低い，例えば数℃程度のＮ₂ ガスが供給されて吹きつけられ、プリント配線板１およびその被はんだ付け部が急速に冷却される。
【００８３】
この急冷により、被はんだ付け部の溶融はんだ１１は溶融状態から急速に凝固して固化する。そのため、凝固偏析を生じることがなく、鉛フリーはんだ特にＢｉを含む鉛フリーはんだにおいて発生し易いリフトオフ不良の発生を防止することができるようになる。
【００８４】
この冷却に使用されたＮ₂ ガスはガス回収口筺３７から吸い込まれ、はんだ槽の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８を通り、ブロワ１９に吸い込まれる。そして、冷却の過程で温度上昇したＮ₂ ガスは、直ちに吸い込まれて回収されるので、冷却工程４６に温度の高い雰囲気が滞留する熱だまりを生じることがなく、冷却効果も高くなる。
【００８５】
また、この際に、プリント配線板１を冷却する過程で吸熱して温度上昇したＮ₂ ガスは続いてパイプ３８を通る際にも加熱される。そして、最終的に予備加熱手段８に設けた雰囲気加熱用ヒータ１４により目的とする温度に加熱され、熱風供給体１６の吹き口１５からプリント配線板１に供給され吹きつけられてこのプリント配線板１を熱風によって予備加熱する。
【００８６】
なお、冷却工程４６にプリント配線板１が搬送されていない場合には、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガスが、図１に示す搬送コンベア２の上方に設けたガス回収口筺３７から吸い込まれ、続いてはんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８を通り、ブロワ１９に吸い込まれる。
【００８７】
したがって、ブロフ１９に吸い込まれるＮ₂ ガスは、はんだ槽１２内の溶融はんだ１１により同様に加熱される。また、開度調節弁３９は、冷却手段１０が図１に例示する構成の場合には、搬送コンベア２の上方側に設けたガス回収口筺３７からの吸い込み流量よりも、搬送コンベア２の下方側に設けたガス回収口筺３７からの吸い込み流量が相対的に多くなるように調節しておくことにより、Ｎ₂ ガスの回収率が良くなる。
【００８８】
このように、冷却工程４６において冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガスは、プリント配線板１に供給され吹きつけられた後に、ブロワ１９によりガス回収口筺３７から吸い込まれ、予備加熱工程４４において加熱用の熱風としてプリント配線板１に供給され矢印Ｄ方向に吹きつけられ、その後、図１の矢印Ｂ方向へ流れて再びガス回収口筺３７に冷却用Ｎ₂ ガスとともに吸い込まれて一定の方向にのみ循環するようになる。
【００８９】
したがって、冷却用Ｎ₂ ガスがプリント配線板１に供給され吹きつけられた後に加熱されたガス体として不要な熱対流を生じることがなくなり、また、予備加熱手段８として熱風をプリント配線板１に供給して吹きつけても規則性のない雰囲気流動を生じることがなくなる。その結果、トンネル状チャンバ５内に不安定な雰囲気流動を生じてその酸素濃度を不安定に変動させることもなくなり、トンネル状チャンバ５内に安定した低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を維持することができる。
【００９０】
すなわち、ブロワ１９によって循環させる単位時間当たりの雰囲気流量は、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給される単位時間当たりのＮ₂ ガス流量と同等もしくは多くしておくと良い。
【００９１】
このようにして冷却用Ｎ₂ ガスは予備加熱用の熱風としてリサイクル利用され、トンネル状チャンバ５内を矢印Ｂ方向へ流れて循環しつつ、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から新たに供給されるＮ₂ ガスにより増加した体積分は、トンネル状チャンバ５の搬入口６および搬出口７から溢流する。
【００９２】
このように、トンネル状チャンバ５内に一定の方向にのみ循環する雰囲気の流れを作りつつ、増加した体積分は搬入口６および搬出口７から溢流させ、この２系統の一定の方向の雰囲気の流れにより搬入口６および搬出口７から大気が進入することを阻止することができるようになる。
【００９３】
以上のようにしてプリント配線板１の急冷が行われた後は、トンネル状チャンバ５の頂部で第２の搬送コンベア４に移載され、搬送俯角θ₂ で搬送されて搬出口７から搬出され、はんだ付けが完了する。
【００９４】
この一連のはんだ付け作業は、低酸素濃度のＮ₂ ガス雰囲気中で行われる。すなわち、雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体４３から供給されるＮ₂ ガスにより、トンネル状チャンバ５内に目的とする酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する。
【００９５】
しかし、この酸素濃度は、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガス流量によっても変化する。すなわち、プリント配線板１の冷却の程度を調節することによっても変化する。そのため、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６から供給されるＮ₂ ガスの流量の程度により雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体４３から供給されるＮ₂ ガスの流量を差動的に調節するのである。
【００９６】
したがって、冷却の程度を調節するための流量調節を１次の調節手段とし、目的の酸素濃度を維持するための流量調節を２次の調節手段とするとともに、別に制御手段を設けて両者の流量の和が一定となるようにＮ₂ ガス流量を調節するように構成するとよい。
【００９７】
この場合、目的とする冷却の程度や目的とする酸素濃度は、はんだ付けされるプリント配線板１の種類によって異なるので、それぞれを別々に調節し設定した、これらの設定が完了した後に、冷却の程度を調節するための流量調節を１次の調節手段とし、目的の酸素濃度を維持するための流量調節を２次の調節手段として、かつ両者の流量の和が一定となるようにＮ₂ ガス流量を調節するように構成するとよい。
【００９８】
また、通常行われているように、雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体４３に供給する流量のみを、酸素濃度を参照して自動的に調節するように構成してもよい。
【００９９】
（３）急冷手段のその他の構成例
図２を参照して、本発明にかかるフロー式はんだ付け装置の実施形態例に使用されている急却手段のその他の構成例を説明する。
【０１００】
図２は、急冷手段のその他の構成例を説明するための縦断面図である。
【０１０１】
すなわち、図１に例示する急冷手段１０は、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６からプリント配線板１の被はんだ付け面１ａ側のみに冷却用Ｎ₂ ガスを供給して吹きつけ、急冷する構成であった。
【０１０２】
しかし、図２に示す構成例では、プリント配線板１の下方側の面（被はんだ付け面）１ａのほかに上方側の面１ｂにも冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６ａを設けて、冷却用Ｎ₂ ガスを供給して冷却する構成である。
【０１０３】
これにより、プリント配線板１自体やこのプリント配線板１の上方側１ｂの面に搭載されたリード型電子部品も急冷することが可能になり、これらに繋がる被はんだ付け部を一層効率良く冷却することが可能となる。すなわち、冷却速度を一層速めることができるようになる。
【０１０４】
また、図２に示すように、プリント配線板１の下方側の面１ａに冷却用Ｎ₂ ガスを供給する冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６と、プリント配線板１の上方側１ｂの面に冷却用Ｎ₂ ガスを供給する冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６ａとが交互に配置してあり、プリント配線板１が冷却工程４６に搬送されていない場合において、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６、２６ａから吹き出すＮ₂ ガスが衝突しないように構成してある。
【０１０５】
すなわち、冷却用Ｎ₂ ガス供給体２６、２６ａからそれぞれ吹き出したＮ₂ ガスが対面するガス回収口筺３７、３７にそのまま流れ込んで吸い込まれるように構成してある。これにより、効率良くＮ₂ ガスを吸い込んで回収することができるようになる。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にかかるフロー式はんだ付け装置によれば、常時開口した搬入口および搬出口を有するトンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うはんだ付け装置においても、その予備加熱手段として熱風を用いることができるようになる。
【０１０７】
すなわち、トンネル状チャンバ内に不規則である不要な雰囲気流動を生じることなく熱風による予備加熱を実現することができるようになり、安定した酸素濃度を維持することができる。したがって、トンネル状チャンバ内に単位時間当たりに供給する不活性ガス流量、すなわちその消費量を増大させることなく、安定した低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を維持することができる。
【０１０８】
その結果、はんだ濡れ性が良く、かつ均一であり、はんだ付け品質が良くしかも安定したはんだ付けを行うことができるようになり、高品質のプリント配線板を製造することができるようになる。
【０１０９】
また、温度の低い冷却された不活性ガスを用いて、トンネル状チャンバ内の雰囲気に不規則である不要な流動を与えることなくはんだ付け後のプリント配線板を急速に冷却することが可能であり、鉛フリーはんだを使用した際に発生し易いリフトオフ不良の発生を防止することができるようになる。
【０１１０】
さらに、プリント配線板を急冷した際に吸熱して温度上昇した不活性ガスを予備加熱手段の熱風としてリサイクル利用するので、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。
【０１１１】
また、冷却工程に熱だまりを生じることもなく冷却効率も高くなる。
【０１１２】
また、このようなリサイクル構成を採用したことにより、プリント配線板と溶融はんだの噴流波とが離脱するピールバックポイントの至近位置に冷却用Ｎ₂ ガス供給手段およびそのガス回収手段を設けることが可能となり、プリント配線板の被はんだ付け部に供給された溶融はんだが凝固し固化する前に急冷することが可能となる。
【０１１３】
すなわち、冷却の過程やガス回収の過程で不活性ガスの温度が上昇することが、トンネル状チャンバ内の雰囲気流動を不規則に乱したりする要因となるようなことがない。さらに、プリント配線板を冷却した後のＮ₂ ガスを溶融はんだによっても加熱する構成であることが、前記ピールバックポイントの至近位置に冷却用Ｎ₂ ガス供給手段およびそのガス回収手段を設けることを実現する必須の要件となっていて、熱エネルギーの流れに無駄のない構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフローはんだ付け装置の実施形態例を説明するための縦断面図である。
【図２】急冷手段のその他の構成例を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
１プリント配線板（板状の被はんだ付けワーク）
１ａ被はんだ付け面（下側の面）
１ｂ上側の面
２搬送コンベア
３第１の搬送コンベア
４第２の搬送コンベア
５トンネル状チャンバ
５ａ開口
５ｂスカート
６搬入口
７搬出口
８予備加熱手段
９はんだ供給手段
１０冷却手段（急冷手段）
１１溶融はんだ
１２はんだ槽
１３赤外線ヒータ
１４雰囲気加熱用ヒータ（不活性ガス加熱手段）
１５吹き口（熱風ノズル）
１６熱風供給体（雰囲気加熱室）
１７，１８センサ
１９ブロワ（不活性ガス回送手段）
１９ａ吸い込み口
２３ポンプ
２４噴流波形成ノズル
２５噴流波
２６、２６ａ冷却用Ｎ₂ ガス供給体
２７Ｎ₂ ガス供給源
２７ａＮ₂ ガス供給装置
２７ｂ液体Ｎ₂ ガスボンベ
２８開閉弁
２９フィルタ
３０圧力制御弁
３１流量調節弁
３２圧力計
３３流量計
３４第１の気化器
３５第２の気化器
３６ピールバックポイント
３７ガス回収口筐（回収手段）
３８パイプ（ガス流通手段）
３９開度調節弁
４１抑止板
４３雰囲気形成用Ｎ₂ ガス供給体
４４予備加熱工程
４５はんだ付け工程
４６冷却用工程[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention supplies molten solder to a portion to be soldered of a plate-like workpiece to be soldered, such as a printed wiring board on which electronic components are mounted, in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in a tunnel-like chamber. Thus, the present invention relates to a flow type soldering apparatus for performing soldering of the soldered portion.
[0002]
[Prior art]
In an inert gas atmosphere with a low oxygen concentration, oxidation of the soldered portion of the printed wiring board and molten solder is suppressed. Therefore, even if the application amount of the flux applied before soldering the printed wiring board is reduced, the same solderability as in the atmosphere can be obtained.
[0003]
For this reason, the amount of flux residue remaining on the printed wiring board after soldering is remarkably reduced, and there is no need to clean the printed wiring board after soldering. Further, in an inert gas atmosphere with a low oxygen concentration, the fluidity of the molten solder is increased, so that the molten solder is reliably supplied to a fine soldered portion, and so-called micro soldering is possible.
[0004]
Furthermore, oxidation of lead-free solder, which generally has a high oxidation rate, is suppressed, and dross generation can be greatly reduced. Therefore, the amount of expensive solder lost as dross can be greatly reduced, and the costs associated with soldering can also be reduced. Of course, the same applies to conventional solder containing lead.
[0005]
In order to perform soldering in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration, nitrogen gas (N₂ It is necessary to supply an inert gas such as gas) and perform soldering in this sealed atmosphere. As a technique of such a soldering apparatus, for example, there is a technique disclosed in JP-A-6-198486.
[0006]
The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-198486 is characterized in that it is configured to suppress unnecessary atmospheric flow in the tunnel chamber. In other words, the consumption flow rate of expensive inert gas per unit time was reduced, and a stable atmosphere with a low oxygen concentration was formed so that high-quality soldering could be performed stably and at low cost. Technology.
[0007]
That is, since the preheating device and the solder bath provided in the tunnel-shaped chamber are at a high temperature, a thermal convection is generated in the tunnel-shaped chamber so that the atmosphere flows in the elevation direction. On the other hand, outside air or air enters.
[0008]
Further, when the printed wiring board is transported by the transport conveyor, the atmosphere inside the tunnel-shaped chamber is taken out of the tunnel-shaped chamber and the atmosphere outside the tunnel-shaped chamber is brought in at the same time. The atmosphere enters. Therefore, there is a problem that the oxygen concentration in the tunnel chamber does not decrease to a target value even though a large amount of inert gas is supplied.
[0009]
In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-198486, in order to suppress the unnecessary flow of the atmosphere in the tunnel-shaped chamber, the plate surface has a large number of plate members along the transfer direction of the transfer conveyor. A feature is that a so-called labyrinth flow path is formed in the tunnel-like chamber to suppress unnecessary atmospheric flow in a direction crossing the transport direction. In addition, the tunnel-shaped chamber has a vertical cross-section, and the inert gas heated by the preheating device or the solder bath is likely to accumulate in the tunnel-shaped chamber. There are features.
[0010]
Further, when soldering is performed by bringing a printed wiring board into contact with a jet of molten solder while being conveyed by a conveyor, the printed wiring board is conveyed at an elevation angle in the conveying direction. As a result, as described above, the tunnel-shaped chamber also faces the elevation angle.
[0011]
That is, the separation angle of the peel-back point at which the molten solder jet wave and the printed wiring board separate from each other when the printed wiring board is transported at an elevation angle (the angle formed by the printed wiring board transport direction and the flowing direction of the molten solder jet wave) Acts to peel off excess molten solder supplied to the soldered part, resulting in poor soldering such as a solder bridge (a phenomenon where solder adheres across adjacent soldered parts) This is because the occurrence of occurrence can be reduced.
[0012]
The elevation transport angle is normally adjusted and used between about 1 ° and 7 ° according to the mounting state of the printed wiring board, etc., but between about 3 ° and 5 °. Most often used in For this reason, the conveyor is also installed in accordance with the elevation angle, but an ordinary soldering apparatus is configured so that the angle can be varied and adjusted. The tunnel chamber is also integrated with the transfer conveyor, and the angle is varied and adjusted according to the transfer elevation angle.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The basic process for soldering the printed wiring board is as follows: (1) Preheating process for preheating the printed wiring board, (2) Soldering process for supplying solder to the printed wiring board, (3) Soldering And a cooling process for cooling the printed wiring board.
[0014]
And when performing preliminary heating of a printed wiring board, it is known that a printed wiring board can be heated more uniformly by using infrared heating and hot air heating together. This is because the infrared absorptivity varies depending on the types of electronic components mounted on the printed wiring board, that is, lead-type electronic components and chip-type electronic components. Therefore, the preheating temperature can be made more uniform by using heat conduction heating from hot air in combination.
[0015]
As an example of such preheating means using both infrared rays and hot air heating, there is a technique disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-7036. However, such preheating means cannot be used in a soldering apparatus as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-198486.
[0016]
In other words, if the configuration is such that hot air is supplied to the printed wiring board in the tunnel chamber and is simply blown, an unnecessary flow of the atmosphere occurs in the tunnel chamber, and the atmosphere flows out of the tunnel chamber. This is because, if the atmosphere enters the tunnel-like chamber, the oxygen concentration in the tunnel-like chamber becomes difficult to decrease, and a large amount of inert gas needs to be supplied. In addition, the oxygen concentration in the tunnel-like chamber fluctuates in an unstable manner, and the soldering quality of the printed wiring board fluctuates in an unstable manner.
[0017]
For this reason, in such a flow type soldering apparatus that performs soldering in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in a tunnel-like chamber, only an infrared heater is often used as the preheating device.
[0018]
Also, when soldering using lead-free solder, there is a problem that lift-off failure occurs. In particular, when lead-free solder containing bismuth (Bi) is used, there is a problem that lift-off defects are likely to occur.
[0019]
This lift-off failure can be prevented by rapidly cooling the molten solder supplied to the printed wiring board. For example, a technique for supplying and spraying an inert gas for cooling to a printed wiring board is known.
[0020]
However, it has been difficult to provide such a cooling means at a position close to a position where the molten solder and the printed wiring board come into contact with each other. That is, the temperature of the inert gas itself is increased by being supplied and blown to the printed wiring board, and the temperature of the inert gas itself is increased by contact with the molten solder in the process of being supplied and blown to the printed wiring board. . This is because the inert gas whose temperature has risen causes heat convection in the tunnel-like chamber, and unnecessary atmospheric flow is likely to occur.
[0021]
Therefore, the cooling means by supplying and blowing such an inert gas is provided at a rear position away from the position where the molten solder and the printed wiring board are separated. Therefore, it has been difficult to quickly cool the molten solder supplied to the printed wiring board immediately.
[0022]
An object of the present invention is to enable hot air heating to be used in the preheating step even in a tunnel chamber in which such an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration is formed. And it is in making soldering quality of a printed wiring board still better by enabling it to preheat a printed wiring board to a more uniform temperature. Another object of the present invention is to realize a flow type soldering apparatus that hardly causes lift-off failure when soldering is performed using lead-free solder.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The flow type soldering apparatus according to the present invention recovers and heats the inert gas supplied and blown to the printed wiring board in the cooling step, and the heated inert gas is printed in the preheating step. It is characterized in that the printed wiring board can be preheated using this hot air supplied and blown to the board.
[0024]
  BoardPreheating means for preheating the workpiece to be soldered, solder supplying means for supplying the molten solder to the plate-like workpiece to be soldered provided after the preheating means, and subsequent to the solder supplying means A cooling means for cooling the plate-like workpiece to be soldered, and a conveying means for conveying the plate-like workpiece to be soldered in the order of the preheating means, the solder supply means and the cooling means. A flow type soldering apparatus that is provided in the chamber and performs flow type soldering in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in the tunnel-like chamber supplied with an inert gas is configured as follows.
[0025]
First, a cooling inert gas supply means for supplying a cooling inert gas to the plate-like soldered workpiece immediately after a position where the molten solder and the plate-like soldered workpiece are separated from each other is provided. Provide. Further, there is provided a recovery means provided near the cooling inert gas supply means for sucking and collecting the cooling inert gas supplied to the plate-like workpiece to be soldered.
[0026]
  In addition, an inert gas heating means for heating the inert gas recovered by the recovery means is provided, and the inert gas heated by the inert gas heating means is sent to the preheating means to provide the plate-shaped object. An inert gas feeding means for supplying the soldering work is provided.The specific configuration of the inert gas heating means will be described in a later paragraph.
[0027]
Here, the preheating process includes preheating means, the soldering process includes solder supply means, and the cooling process includes cooling means.
[0028]
Thus, the hot air supplied to the plate-shaped workpiece to be soldered and blown by the preheating means in the preheating step, that is, the hot air of the inert gas, heats the plate-shaped workpiece to be soldered and then performs the soldering step. The inert gas heating means is recovered together with the inert gas that is sucked into the recovery means provided in the cooling process and newly supplied from the inert gas supply means for cooling to the plate-shaped workpiece to be soldered and blown. It is heated by, and flows and circulates in a certain direction by the inert gas feeding means.
[0029]
Therefore, it becomes possible to form an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration that flows only in a certain direction in the tunnel-like chamber, while suppressing the generation of unstable atmosphere flow in the tunnel-like chamber, Hot air heating of the plate-like workpiece to be soldered is possible in the preheating step.
[0030]
In addition, the inert gas blown to the plate-like workpiece to be soldered in the cooling process has risen in temperature by cooling the plate-like workpiece to be soldered. By using it as hot air for preheating in the heating process, energy can be effectively used.
[0031]
As described above, since preheating can be performed using hot air, the plate-shaped workpiece to be soldered can be preheated more uniformly as viewed from the temperature distribution. Further, since unstable atmosphere flow does not occur in the tunnel-shaped chamber, soldering can be performed in an inert gas atmosphere with a stable oxygen concentration. Accordingly, it is possible to produce a plate-like workpiece to be soldered with excellent soldering quality.
[0032]
Moreover, since an unstable atmosphere flow does not occur in the tunnel-shaped chamber, it is difficult for the air outside the tunnel-shaped chamber to enter the chamber, and it is necessary to supply the tunnel-shaped chamber by using hot air heating. There is no need to increase the consumption flow rate of the inert gas. That is, it is not necessary to increase the flow rate per unit time of the inert gas supplied to the tunnel chamber in order to maintain the target low oxygen concentration.
[0033]
Of course, the inert gas supplied to form an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in the tunnel-shaped chamber and the inert gas supplied to cool the plate-shaped workpiece to be soldered are contained in the chamber. As the volume of the inert gas atmosphere increases, this increase overflows from the entrance and exit of the tunnel chamber.
[0034]
Also, by cooling the plate-like workpiece to be soldered, it collects the inert gas whose temperature has risen, and uses the inert gas whose temperature has risen as hot air for the preheating means in the preheating step. The inert gas newly supplied and heated in the process of cooling the workpiece to be soldered causes heat convection in the tunnel chamber, especially in the soldering process. There is no flow.
[0035]
Therefore, a cooling means for supplying an inert gas for cooling is provided at a position very close to the position where the molten solder and the plate-shaped workpiece to be soldered are separated (the nearest latter stage), so that the plate-shaped workpiece to be soldered is provided. It becomes possible to immediately cool the high-temperature molten solder that has just been supplied to the molten state. In addition, since the inert gas whose temperature has risen is recovered immediately, no heat accumulation occurs and the cooling effect is improved.
[0036]
In the soldering process, if an irregular atmosphere flow that is irregular is generated, the oxygen concentration also varies irregularly, and the soldering quality varies in an unstable manner, which is an important point.
[0037]
As described above, the flow type soldering apparatus according to the present invention can rapidly cool the molten solder supplied to the plate-like workpiece to be soldered while maintaining the soldering quality stably. It is possible to rapidly solidify the molten solder supplied on the soldering workpiece and in a molten state.
[0038]
As a result, solidification segregation does not occur when the molten solder solidifies, and lift off that is likely to occur especially when soldering using lead-free solder (especially that is likely to occur in lead-free solder containing bismuth). The occurrence of defects can be reliably prevented.
[0039]
  Where we explained in the previous paragraphInert gas heating meansAs a concrete configuration aboutIs configured to include in the molten solder gas distribution means for heating the cooling inert gas sucked in by the recovery means.
[0040]
In this way, the inert gas for cooling whose temperature has been raised in the process of cooling the workpiece to be soldered to the plate is heated to the temperature of the molten solder by the gas distribution means even after the collecting means for sucking the inert gas. Will be able to. Thus, in the flow type soldering apparatus according to the present invention, it is possible to easily realize the provision of the cooling means immediately after the position where the molten solder and the plate-like workpiece to be soldered are separated.
[0041]
In other words, it is possible to effectively use the inert gas whose temperature has risen after cooling the plate-shaped workpiece to be soldered, and the newly supplied inert gas for cooling is used for the cooling of the plate-shaped workpiece. The temperature rises in the process of cooling the attached workpiece, and the increase in the atmosphere volume in the tunnel chamber and the occurrence of thermal convection do not appear in parallel, and unnecessary atmosphere flow does not occur in the tunnel chamber. Can be.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
With reference to FIG. 1, the example of embodiment of the flow type soldering apparatus concerning this invention is demonstrated.
[0043]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining an embodiment of a soldering apparatus of the present invention. N₂ The gas supply system and the circulation system of the hot air preheating atmosphere are shown by symbol diagrams.
[0044]
(1) Configuration
That is, the transport conveyor 2 that transports the printed wiring board (plate-like work to be soldered) 1 on which a large number of electronic components (not shown) are mounted has an elevation angle θ._l The first conveyor 3 and the depression angle θ₂ And a second conveyor 4 that transports at a depression angle, and a tunnel-like chamber 5 is provided so as to cover the conveyor 2.
[0045]
As shown in FIG. 1, the longitudinal section of the tunnel-shaped chamber 5 is formed in a “he” shape so that the height of the carry-in port 6 and the height of the carry-out port 7 are the same height from the horizontal plane. It is configured. In this way, by configuring the height of the carry-in port 6 and the height of the carry-out port 7 to be the same height, it becomes easy to use this soldering device in-line with another device. .
[0046]
Although the illustration is omitted, the first and second conveyors 3 and 4 are provided with holding claws that hold both side ends of the printed wiring board 1, and are provided on both side ends and are configured in two parallel strips. Consists of frames. In order to hold the printed wiring boards 1 having different widths, one of the conveyor frames is usually configured to move and adjust in the width direction of the printed wiring board 1. An arrow A in FIG. 1 indicates the conveyance direction of the printed wiring board 1.
[0047]
A preheating means 8, a solder supply means 9 and a cooling means (rapid cooling means) 10 are arranged in the tunnel-like chamber 5 along the first conveyor 3.
[0048]
The preheating means 8 preheats the printed wiring board 1 to which a flux has been applied in advance. The purpose of the first is to pre-activate the flux, and the second is to raise the temperature of the printed wiring board 1 and the mounted electronic component, specifically the soldered portion thereof in advance, This is to obtain good solder wettability when the molten solder 11 is supplied by the supply means 9, and the third is to reduce heat shock.
[0049]
Here, a particularly important matter is to obtain the second good solder wettability. For this purpose, the temperature of a large number of soldered portions existing in the printed wiring board 1 is preheated uniformly. There is a need. That is, if the preheating temperature of each soldered portion is not uniform, the solder wettability, that is, the solderability of each soldered portion is not uniform, and the reliability of soldering is significantly reduced.
[0050]
A variety of electronic components such as lead-type components, chip-type components, and odd-shaped components are mounted on the flow-soldered printed wiring board 1, and the heat capacity, infrared absorption rate, and thermal conductivity are also different. Therefore, in order to uniformly preheat the temperature of the soldered portion, it is desired to use not only infrared heating but also hot air heating.
[0051]
Moreover, it is desired to realize this preheating in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in the tunnel-like chamber 5. That is, there is a demand for a technique that realizes an inert gas atmosphere having a stable low oxygen concentration even when hot air heating is used.
[0052]
In this embodiment, as illustrated in FIG. 1, an infrared heater 13 that is an infrared heating unit, an atmosphere heating heater 14 that is an inert gas heating unit, and a blower (hot air nozzle) 15 are used as the preheating unit 8. It consists of the hot air supply body (atmosphere heating chamber) 16 which comprises, and arrange | positions them alternately and implement | achieves the combined heating by infrared rays and a hot air.
[0053]
A sensor 17 is provided on the surface of the infrared heater 13, and the surface temperature can be adjusted and set by a temperature control device (not shown) (device for controlling the surface temperature by controlling the power supplied to the infrared heater 13). It is a configuration. Further, a sensor 18 is provided from the hot air supply body 16 to the blowing port 15 portion, and a temperature control device (not shown) for controlling the hot air temperature (a device for controlling the hot air temperature by controlling the electric power supplied to the atmosphere heating heater 14). This is the configuration that is adjusted and set by
[0054]
A hot air atmosphere supplied and blown from the hot air supply body 16 to the printed wiring board 1 is supplied by a blower (inert gas feeding means) 19. The atmosphere sucked by the blower 19 is N used for cooling the printed wiring board 1 in the cooling means 10 as will be described in detail later.₂ Gas atmosphere. The blower 19 is driven by an inverter or the like, and is configured to be able to adjust its rotational speed and hence the suction / discharge flow rate.
[0055]
The solder supply means 9 has a flow type configuration. That is, molten solder 11 that is heated and melted by a heater (not shown) is accommodated in the solder tank 12, and this molten solder 11 is sent to a jet wave forming nozzle 24 by a pump 23 to form a jet wave 25. Then, by bringing the jet wave 25 into contact with the lower surface of the printed wiring board 1, that is, the soldered surface 1a where the soldered portion exists, the molten solder 11 is supplied to the soldered portion, and soldering is performed. It is a mechanism to do.
[0056]
The preheating means 8 is provided in the tunnel-like chamber 5. However, the solder bath 12 is configured such that an opening 5 a is provided in the tunnel-shaped chamber 5, and the jet wave 25 is located in the tunnel-shaped chamber 5 from the opening 5 a. In order to maintain the sealing of the tunnel-like chamber 5, a skirt 5 b is provided in the opening 5 a provided in the tunnel-like chamber 5, and this skirt 5 b is immersed in the molten solder 11 in the solder bath 12 to completely seal it. Is realized.
[0057]
The cooling means 10 has a low temperature N₂ N for cooling gas₂ The printed wiring board 1 is supplied and sprayed from the gas supply body 26 to thereby cool the printed wiring board 1. N supplied here₂ If the temperature of the gas is not more than room temperature, the object can be sufficiently achieved.
[0058]
But liquid N₂ N vaporized from gas cylinder 27b₂ By supplying gas, N with extremely low temperature₂ Since the gas can be used for cooling the printed wiring board 1, the cooling rate of the printed wiring board 1 heated by the molten solder 11 can be further increased (rapidly cooled). Therefore, it is possible to prevent solidification segregation that is likely to occur when lead-free solder is solidified, and it is extremely effective in preventing the occurrence of lift-off defects that are likely to occur particularly when lead-free solder containing bismuth is used.
[0059]
N for cooling₂ The gas supply source 27 is a liquid N containing liquid nitrogen.₂ N from gas cylinder 27b and air₂ PSA type N to separate gas₂ The gas supply device 27a is supplied from this, and is supplied to the flow rate adjusting valve 31 via the on-off valve 28, the filter 29 for removing impurities, and the pressure control valve 30 for adjusting to the target supply pressure. The pressure gauge 32 is for pressure monitoring, and the flow meter 33 is for flow monitoring.
[0060]
The second vaporizer 35 is a liquid N₂ It is a means used when using the cylinder 27b, and is provided with a heat exchange means for gasifying liquid nitrogen, that is, a fin 35a for absorbing heat from the atmosphere. The second vaporizer 35 is smaller than the first vaporizer 34 described later, and has a temperature N lower than normal temperature.₂ Consideration is given so that gas can be supplied. And according to the degree of cooling of the printed wiring board 1, N₂ The gas supply flow rate is adjusted.
[0061]
The cooling N₂ The gas supply body 26 is provided at a position where the jet wave 25 of the molten solder 11 and the printed wiring board 1 are separated, that is, a position close to the peel back point 36. That is, immediately after the printed wiring board 1 is detached from the jet wave 25 of the molten solder 11, the rapid cooling can be started in the molten state where the molten solder 11 supplied to the soldered portion is not completely solidified. It is. That is, it is configured so that rapid cooling can be started before it is completely solidified.
[0062]
And this cooling N is left leaving the area facing the printed wiring board 1.₂ A gas recovery port 37 is provided so as to surround the gas supply body 26. The gas recovery port 37 is connected to the suction port 19a of the blower 19 through an opening degree adjusting valve 39 by a pipe 38 passing through the molten solder 11 of the solder tank 12, and the cooling N₂ N which is supplied from the gas supply body 26 to the printed wiring board 1 and blown, and thereby absorbs heat to increase the temperature.₂ The gas is sucked by the blower 19 and supplied to the preheating means 8.
[0063]
N for cooling₂ Gas supply 26 is N₂ The direction in which the gas is supplied and blown is the direction of the lower surface of the printed wiring board 1, that is, the soldered surface 1a, as illustrated in FIG. Therefore, N for cooling₂ A gas recovery port 37 (gas recovery means) 37 is also provided at a position facing the gas supply body 26, that is, toward the upper surface of the printed wiring board 1, and this gas recovery port 37 is also a molten solder in the solder bath 12. 11 is connected to a suction port 19a of the blower 19 through a pipe (gas flow means) 38 passing through the inside of the blower 19.
[0064]
The gas recovery port 37 provided on the upper side of the printed wiring board 1 is used for cooling N when the printed wiring board 1 transported by the transport conveyor 2 has not reached the position of the cooling means 10.₂ N supplied from the gas supply body 26₂ It is provided so that gas can be sucked and collected efficiently.
[0065]
An opening degree adjusting valve 39 is provided between each of the gas recovery ports 37 and the suction port 19a of the blower 19 so that the atmosphere flow rate sucked from each gas recovery port 37 can be adjusted. It is.
[0066]
In this way, by connecting to the pipe 38 passing through the molten solder 11 in the solder bath 12 and providing the gas recovery port 37, the cooling N₂ It becomes possible to provide the gas supply body 26 and the gas recovery port 37 in the vicinity of the peel-back point 36. That is, it is a configuration that does not prevent the gas recovery port 37 from coming into contact with the molten solder 11. In addition, N sucked from the gas recovery port 37 through the pipe 38 passing through the molten solder 11.₂ As gas passes, this N₂ The gas can be heated to the temperature of the molten solder 11.
[0067]
And this N₂ The gas is sucked from the blower 19 and supplied to the preheating means 8, heated again by the atmosphere heating heater 14, supplied from the hot air supply body 16 to the printed wiring board 1, and blown. Heat.
[0068]
That is, the temperature of the printed wiring board 1 that has increased in temperature due to heat absorption from the printed wiring board 1 during the cooling process.₂ Since the gas is used again as the heating medium for the printed wiring board 1 in the preheating means 8, energy is not wasted. Further, it is also heated when passing through the pipe 38 in the molten solder 11 in the solder tank 12, and this heating energy can be used as preheating energy, so that the gas recovery port 37 is peeled back to the extent that it contacts the molten solder 11. Even if it is provided at a position close to the point 36, there is no problem, but rather it is actively promoted to be used as a heating medium for preheating.
[0069]
On the other hand, a large number of plate-like members, that is, suppression plates 41 are provided in the tunnel-like chamber 5 along the longitudinal direction of the tunnel, that is, the carrying direction of the carrying conveyor 2. And this suppression board 41 is provided so that the plate | board surface may orthogonally cross with respect to the conveyance direction of the conveyance conveyor 2. FIG. That is, a labyrinth flow path is formed in the tunnel-shaped chamber 5 by the restraining plate 41 so that unnecessary atmospheric flow does not occur in the tunnel-shaped chamber 5.
[0070]
The restraining plate 41 is provided downward from the upper wall of the tunnel-shaped chamber 5 toward the transport conveyor 2, and is provided upward from the lower wall of the tunnel-shaped chamber 5 toward the transport conveyor 2. .
[0071]
In addition, FIG. 1 shows an example in which the suppression plate 41 is not provided above the solder bath 12. Although not shown in FIG. 1, a window made of heat-resistant glass is provided in the tunnel-like chamber 5 above the solder tank 12, and the restraining plate 41 is not provided, so that the printed wiring board 1 and the jet wave 25 are not provided. It is considered that the production engineer can easily visually check the contact state, and of course, a deterrent plate 41 may be provided in this portion.
[0072]
A means for forming an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in the tunnel-like chamber 5 is provided separately. That is, N for atmosphere formation₂ The gas supply body 43 is provided between the suppression plates 41 on the rear stage side of the cooling means 10 when viewed from the conveyance direction A of the printed wiring board 1, and the target N is set by the flow rate control valve 31 and the flow meter 33.₂ The gas supply flow rate can be adjusted.
[0073]
N₂ The gas is liquid N containing liquid nitrogen₂ N from gas cylinder 27b and air₂ PSA type N to separate gas₂ N such as gas supply device 27a₂ It is supplied from the gas supply source 27 and supplied to the flow rate adjusting valve 31 through an on-off valve 28, a filter 29 for removing impurities, and a pressure control valve 30 for adjusting to a target supply pressure. The pressure gauge 32 is for pressure monitoring. The first vaporizer 34 is a liquid N₂ It is a means used when using the cylinder 27b, and is provided with a heat exchange means for gasifying liquid nitrogen, that is, a fin 34a for absorbing heat from the atmosphere.
[0074]
N₂ As for the gas supply flow rate, the oxygen concentration in the tunnel-like chamber 5 is measured by an oxygen concentration meter (not shown). The atmosphere is sampled and measured, and the flow rate control valve 31 is adjusted and set so that the target oxygen concentration is obtained.
[0075]
This oxygen concentration is determined by the cooling N₂ N supplied from the gas supply body 26₂ It also changes depending on the gas flow rate. But basically N for atmosphere formation₂ N supplied from the gas supply body 43₂ Set the oxygen concentration with the gas flow rate, and use N for cooling₂ N supplied from the gas supply body 26₂ N for atmosphere formation depending on gas flow rate₂ N supplied from the gas supply body 43₂ Adjust the gas flow rate differentially.
[0076]
(2) Operation
The operation of the embodiment of the flow type soldering apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0077]
When the printed wiring board 1 in which the flux is previously applied to the lower surface with the soldered portion, that is, the soldered surface 1a, is carried in from the carry-in port 6 of the soldering apparatus shown in FIG. Lifting angle θ with both ends held by holding claws_l Is conveyed in the direction of arrow A.
Then, the preheating means 8 in the preheating step 44 irradiates the soldered surface 1a of the printed wiring board 1 with infrared rays from the infrared heater 13 as indicated by an arrow C and supplies hot air as indicated by an arrow D. The printed wiring board 1 itself and its soldered portion are heated. That is, the part to be soldered of the printed wiring board 1 is preheated to about 100 ° C., for example, to evaporate a solvent such as alcohol contained in the flux and activate the flux in advance, Starts reduction of oxides and removal of dirt such as organic matter.
[0078]
In this preheating step 44, since combined heating with infrared rays and hot air is performed, various types and various electronic components mounted on the printed wiring board and their soldered portions are made to have a uniform temperature, that is, a temperature difference is reduced. Preheating can be performed. That is, it is possible to pre-heat a wide variety of electronic components having different infrared absorption rates and thermal conductivities and soldered portions thereof more uniformly than in the past.
[0079]
The hot air supplied and blown to the printed wiring board 1 in the preheating step 44 is supplied to the printed wiring board 1 in the cooling step 46 and blown.₂ It is an atmosphere where gas is sucked in and recovered and heated. Therefore, the oxygen concentration is low and the soldered portion of the printed wiring board 1 can be prevented from being oxidized in the preheating step 44 more than ever before.
[0080]
The uniformly preheated printed wiring board 1 is then brought into contact with the jet wave 25 having a temperature of, for example, about 250 ° C. on its lower surface 1a, that is, the surface to be soldered, in the solder supplying means 9 in the soldering step 45. And soldering is performed by supplying molten solder 11 to the soldered portion.
[0081]
And since the temperature of many to-be-soldered parts of the printed wiring board 1 is preheated to the uniform temperature with a small temperature difference, the molten solder 11 supplied to each to-be-soldered part spreads wet at the same speed. Thus, uniform soldering of each soldered portion can be performed, and high-quality soldering that does not cause poor soldering such as poor wetting can be performed.
[0082]
Subsequently, the quenching means 10 of the cooling step 46 is provided at a position where the printed wiring board 1 is separated from the jet wave 25 of the molten solder 11, that is, a position close to the peel back point 36.₂ The temperature from the gas supply 26 is low, for example, N of about several degrees Celsius.₂ Gas is supplied and blown, and the printed wiring board 1 and its soldered portion are rapidly cooled.
[0083]
By this rapid cooling, the molten solder 11 in the soldered portion is rapidly solidified from the molten state and solidified. Therefore, solidification segregation does not occur, and it is possible to prevent the occurrence of lift-off defects that are likely to occur in lead-free solder, particularly lead-free solder containing Bi.
[0084]
N used for this cooling₂ The gas is sucked from the gas recovery port 37, passes through the pipe 38 passing through the molten solder 11 in the solder tank, and is sucked into the blower 19. And the temperature increased during the cooling process₂ Since the gas is immediately sucked and collected, the cooling process 46 does not generate a heat pool in which an atmosphere having a high temperature stays, and the cooling effect is enhanced.
[0085]
At this time, the temperature of the printed wiring board 1 is increased by absorbing heat during the cooling process.₂ The gas is also heated as it passes through the pipe 38. The printed wiring board is finally heated to the target temperature by the atmospheric heating heater 14 provided in the preheating means 8 and supplied to the printed wiring board 1 from the blowing port 15 of the hot air supply body 16 and blown. 1 is preheated with hot air.
[0086]
If the printed wiring board 1 is not conveyed to the cooling process 46, the cooling N₂ N supplied from the gas supply body 26₂ Gas is sucked from a gas recovery port 37 provided above the conveyor 2 shown in FIG. 1, and then sucked into the blower 19 through a pipe 38 passing through the molten solder 11 of the solder tank 12.
[0087]
Therefore, N sucked into the blow 19₂ The gas is similarly heated by the molten solder 11 in the solder bath 12. Further, when the cooling means 10 has the configuration illustrated in FIG. 1, the opening degree adjusting valve 39 is located below the conveyor 2 than the suction flow rate from the gas recovery port 37 provided on the upper side of the conveyor 2. By adjusting the suction flow rate from the gas recovery port 37 provided on the side to be relatively large, N₂ The gas recovery rate is improved.
[0088]
Thus, in the cooling process 46, the cooling N₂ N supplied from the gas supply body 26₂ After the gas is supplied to the printed wiring board 1 and blown, the gas is sucked from the gas recovery port 37 by the blower 19 and supplied to the printed wiring board 1 as hot air for heating in the preheating step 44 and blown in the direction of arrow D. 1 and then flows in the direction of arrow B in FIG.₂ It is sucked with gas and circulates only in a certain direction.
[0089]
Therefore, cooling N₂ No unnecessary thermal convection is generated as a heated gas body after the gas is supplied to the printed wiring board 1 and blown, and hot air is supplied to the printed wiring board 1 as the preheating means 8 and blown. However, there will be no atmospheric flow with no regularity. As a result, an unstable atmosphere flow is not generated in the tunnel-like chamber 5 and its oxygen concentration is not unstablely changed, and a stable low oxygen concentration inert gas atmosphere is maintained in the tunnel-like chamber 5. Can do.
[0090]
That is, the atmospheric flow rate per unit time circulated by the blower 19 is N for cooling.₂ N per unit time supplied from the gas supplier 26₂ It is better to keep it equal to or higher than the gas flow rate.
[0091]
N for cooling in this way₂ The gas is recycled as hot air for preheating, and flows through the tunnel chamber 5 in the direction of arrow B and circulates while cooling N₂ N newly supplied from the gas supply body 26₂ Volume increased by the gas overflows from the inlet 6 and the outlet 7 of the tunnel-like chamber 5.
[0092]
In this way, while creating a flow of the atmosphere that circulates only in a certain direction in the tunnel-like chamber 5, the increased volume is overflowed from the carry-in port 6 and the carry-out port 7, and the atmospheres in the two systems in a certain direction. This makes it possible to prevent the atmosphere from entering from the carry-in port 6 and the carry-out port 7.
[0093]
After the printed wiring board 1 is rapidly cooled as described above, the printed wiring board 1 is transferred to the second conveyor 4 at the top of the tunnel-like chamber 5 and the transport depression angle θ.₂ And is carried out from the carry-out port 7 to complete the soldering.
[0094]
This series of soldering operations is performed with a low oxygen concentration N₂ Performed in a gas atmosphere. That is, N for atmosphere formation₂ N supplied from the gas supply body 43₂ An inert gas atmosphere having a target oxygen concentration is formed in the tunnel-like chamber 5 by the gas.
[0095]
However, this oxygen concentration is₂ N supplied from the gas supply body 26₂ It also changes depending on the gas flow rate. That is, it is also changed by adjusting the degree of cooling of the printed wiring board 1. Therefore, N for cooling₂ N supplied from the gas supply body 26₂ N for atmosphere formation depending on gas flow rate₂ N supplied from the gas supply body 43₂ The gas flow rate is adjusted differentially.
[0096]
Accordingly, the flow rate adjustment for adjusting the degree of cooling is the primary adjustment means, the flow rate adjustment for maintaining the target oxygen concentration is the secondary adjustment means, and a separate control means is provided to provide both flow rates. N so that the sum of₂ The gas flow rate may be adjusted.
[0097]
In this case, the target degree of cooling and the target oxygen concentration vary depending on the type of the printed wiring board 1 to be soldered. Therefore, each of these is adjusted and set separately. The flow rate adjustment for adjusting the degree is the primary adjustment means, the flow rate adjustment for maintaining the target oxygen concentration is the secondary adjustment means, and N is set so that the sum of the flow rates of both is constant.₂ The gas flow rate may be adjusted.
[0098]
Also, as usual, N for atmosphere formation₂ You may comprise so that only the flow volume supplied to the gas supply body 43 may be adjusted automatically with reference to oxygen concentration.
[0099]
(3) Other configuration examples of quenching means
With reference to FIG. 2, the other structural example of the expedient means used for the embodiment of the flow type soldering apparatus concerning this invention is demonstrated.
[0100]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view for explaining another configuration example of the rapid cooling means.
[0101]
That is, the rapid cooling means 10 illustrated in FIG.₂ N for cooling from the gas supply body 26 only to the soldered surface 1a side of the printed wiring board 1₂ The gas was supplied, blown, and rapidly cooled.
[0102]
However, in the configuration example shown in FIG. 2, in addition to the lower surface (surface to be soldered) 1a of the printed wiring board 1, the upper surface 1b is also cooled N₂ A gas supply body 26a is provided for cooling N₂ It is the structure which supplies and cools gas.
[0103]
As a result, the printed wiring board 1 itself and lead-type electronic components mounted on the surface of the upper side 1b of the printed wiring board 1 can be rapidly cooled, and the soldered parts connected to these can be cooled more efficiently. It becomes possible. That is, the cooling rate can be further increased.
[0104]
Further, as shown in FIG. 2, the cooling surface N a is formed on the lower surface 1 a of the printed wiring board 1.₂ N for cooling to supply gas₂ N for cooling on the surface of the gas supply body 26 and the upper side 1b of the printed wiring board 1₂ N for cooling to supply gas₂ In the case where the gas supply bodies 26a are alternately arranged and the printed wiring board 1 is not conveyed to the cooling process 46, the cooling N₂ N blown out from the gas supply bodies 26 and 26a₂ The gas is not collided.
[0105]
That is, N for cooling₂ N blown out from the gas supply bodies 26 and 26a, respectively.₂ The gas is configured to flow into the gas recovery port 37, 37 facing each other as it is and sucked. As a result, N efficiently₂ Gas can be sucked and recovered.
[0106]
【The invention's effect】
According to the flow type soldering apparatus of the present invention, even in a soldering apparatus that performs soldering in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in a tunnel-shaped chamber having a carry-in port and a carry-out port that are always open, Hot air can be used as the heating means.
[0107]
That is, preheating with hot air can be realized without causing an irregular unnecessary atmosphere flow in the tunnel-shaped chamber, and a stable oxygen concentration can be maintained. Therefore, a stable low oxygen concentration inert gas atmosphere can be maintained without increasing the flow rate of the inert gas supplied per unit time into the tunnel-shaped chamber, that is, the consumption thereof.
[0108]
As a result, solder wettability is good and uniform, soldering quality is good and stable soldering can be performed, and a high-quality printed wiring board can be manufactured.
[0109]
Moreover, it is possible to rapidly cool the printed wiring board after soldering without giving an unnecessary flow that is irregular to the atmosphere in the tunnel-like chamber by using a cooled inert gas having a low temperature. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of lift-off defects that are likely to occur when lead-free solder is used.
[0110]
Furthermore, since the inert gas that has absorbed heat and has risen in temperature when the printed wiring board is rapidly cooled is recycled as hot air of the preheating means, energy can be used efficiently.
[0111]
In addition, the cooling efficiency is increased without causing heat accumulation in the cooling process.
[0112]
In addition, by adopting such a recycling configuration, the cooling N is located in the vicinity of the peel-back point where the printed wiring board and the molten solder jet wave are separated.₂ A gas supply means and a gas recovery means thereof can be provided, and the molten solder supplied to the soldered portion of the printed wiring board can be rapidly cooled before it is solidified and solidified.
[0113]
That is, an increase in the temperature of the inert gas during the cooling process or the gas recovery process does not cause irregular fluctuations in the atmosphere flow in the tunnel chamber. Furthermore, N after cooling the printed wiring board₂ The structure for heating the gas also by molten solder is that the cooling N is in a position close to the peel back point.₂ This is an essential requirement for providing the gas supply means and the gas recovery means, and the flow of heat energy has no waste.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining an embodiment of a flow soldering apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view for explaining another configuration example of the quenching means.
[Explanation of symbols]
1 Printed wiring board (Plate-shaped soldered work)
1a Soldering surface (lower surface)
1b Upper surface
2 Conveyor
3 First conveyor
4 Second conveyor
5 Tunnel-shaped chamber
5a opening
5b Skirt
6 Carriage entrance
7 Unloading exit
8 Preheating means
9 Solder supply means
10 Cooling means (rapid cooling means)
11 Molten solder
12 Solder bath
13 Infrared heater
14 Heater for atmosphere heating (inert gas heating means)
15 Air outlet (hot air nozzle)
16 Hot air supply body (atmosphere heating chamber)
17, 18 sensor
19 Blower (Inert gas transfer means)
19a Suction port
23 Pump
24 Jet nozzle
25 Jet waves
26, 26a N for cooling₂ Gas supply
27 N₂ Gas supply source
27a N₂ Gas supply device
27b Liquid N₂ Gas cylinder
28 On-off valve
29 Filter
30 Pressure control valve
31 Flow control valve
32 Pressure gauge
33 Flow meter
34 First vaporizer
35 Second vaporizer
36 Peelback points
37 Gas recovery port housing (recovery means)
38 Pipe (gas distribution means)
39 Opening control valve
41 Deterrence plate
43 N for atmosphere formation₂ Gas supply
44 Preheating process
45 Soldering process
46 Cooling process

Claims

板状の被はんだ付けワークの予備加熱を行う予備加熱手段と、前記予備加熱手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに溶融はんだを供給するはんだ供給手段と、前記はんだ供給手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークを冷却する冷却手段と、前記板状の被はんだ付けワークを前記予備加熱手段、前記はんだ供給手段および前記冷却手段の順に搬送する搬送手段とをトンネル状チャンバ内に備え、不活性ガスが供給された前記トンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中でフロー式のはんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置において、
前記溶融はんだと前記板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の直近の後段に前記板状の被はんだ付けワークに冷却用の不活性ガスを供給する冷却用不活性ガス供給手段と、
前記冷却用不活性ガス供給手段の近傍に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに供給された冷却用の不活性ガスを吸い込み回収する回収手段と、
前記回収手段により回収された不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱手段と、
前記不活性ガス加熱手段により加熱された不活性ガスを前記予備加熱手段に回送して前記板状の被はんだ付けワークに供給する不活性ガス回送手段とを備え、
前記不活性ガス加熱手段は、前記回収手段により吸い込まれた冷却用の不活性ガスを加熱するガス流通手段を前記溶融はんだ中に備えたことを特徴とするフロー式はんだ付け装置。Preheating means for preheating the plate-like soldered work, solder supply means for supplying molten solder to the plate-like work to be soldered provided after the preheating means, and the solder supply means A cooling unit provided in a subsequent stage for cooling the plate-like workpiece to be soldered and a conveying unit for conveying the plate-like workpiece to be soldered in the order of the preheating unit, the solder supply unit, and the cooling unit are tunneled. In a flow type soldering apparatus for performing flow type soldering in an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration in the tunnel-shaped chamber supplied with an inert gas, provided in a cylindrical chamber,
A cooling inert gas supply means for supplying an inert gas for cooling to the plate-shaped workpiece to be soldered immediately after the position where the molten solder and the plate-shaped workpiece to be soldered are separated from each other;
A collecting means for sucking and collecting the inert gas for cooling provided in the vicinity of the inert gas supplying means for cooling and supplied to the plate-like workpiece to be soldered;
An inert gas heating means for heating the inert gas recovered by the recovery means;
An inert gas feeding means that feeds the inert gas heated by the inert gas heating means to the pre-heating means and supplies the plate-like workpiece to be soldered ;
The flow type soldering apparatus according to claim 1, wherein the inert gas heating means includes a gas flow means for heating the cooling inert gas sucked by the recovery means in the molten solder .