JP4388859B2 - リフロー装置 - Google Patents

Description

本発明はリフロー装置に関するものである。

プリント基板への実装装置においては、先ず印刷装置によりスクリーンマスクとスキージによってプリント基板の表面に所定のパターンにクリーム半田が印刷される。そしてその後電子部品であるチップを置き、加熱してクリーム半田を溶かし、該チップをプリント基板に実装する。

図９に斯かる実装装置の配置構成を示す。１００はローダーであり、プリント基板（図示せず。）を供給するものである。１０１は印刷装置であり、プリント基板の表面にクリーム半田を印刷するものである。１０２、１０３はマウンタであり、プリント基板のクリーム半田印刷部分にチップを置くものである。１０４はリフロー装置であり、クリーム半田を加熱して溶かすものである。１０５はアンローダーであり、処理済のプリント基板を収容するものである。

ところで、プリント基板に電子部品を固定させる半田バンプを形成した場合、これをリフローするとき、図１０に示す如く、含まれているフラックスや溶剤等が気化して気泡となり、半田バンプ１０６のポスト部１０６ａにボイドと称される空洞１０７ができる。尚、図において１０８はプリント基板、１０９は再配線回路である。

そして、このようにボイドと称される空洞１０７ができると、導電性が悪くなり、実用上支障を来すことになる。

また、前記従来の実装装置にあっては、リフロー装置１０４の長さＬ１が６ｍ以上、時には９ｍといったものもあり、そして入口１０４ａと出口１０４ｂが両サイドにあることから、アンローダー１０５がリフロー装置１０４に続けて設置されることになる。このためこの分の長さＬ２も加わることになる。このようにリフロー装置とアンローダーとで相当な長さの設置スペースを必要としていた。

また、リフロー装置にあっては断熱室内を窒素ガスの雰囲気下で所定の温度に加熱するが、入口１０４ａと出口１０４ｂという二つの口が開いていることから、内部に入れた窒素ガスの外部への漏れ出し量が多いという問題点がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、プリント基板に電子部品を固定させる半田バンプを形成した場合、これをリフローするときに、同時に真空脱泡して半田バンプ内の気泡を抜き、もって半田バンプ内にボイドと称される空洞ができないようになし、また予熱、本加熱、冷却の各処理を水平方向に円を描くようにして順次なさしめることによって加熱に要するスペースを従来より大幅に縮小すると共に、入口と出口を共用する一つの口だけでプリント基板の出入りをするようになすことによって漏出する窒素ガスの量を極力減少させることができるようになしたリフロー装置を提供せんとするものである。

而して、本発明の要旨とするところは、側壁の後記プリント基板移送装置の支持枠と一致する高さの位置の一箇所にプリント基板出入口を設けた平面円形の箱形の基枠内に、供給・取り出し兼用スペース、予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室を水平方向に円を描くようにして等間隔に並設し、これら予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室には後記プリント基板移送装置の支持枠が自由に出入りすることができるように内壁と側壁に切欠きを設けると共に、夫々の内部におけるプリント基板移送装置の支持枠が旋回する位置よりも下部に、適宜の加熱手段を設置し、また前記基枠の中心部に所要の駆動機構をもって水平方向に間欠回転せしめられるプリント基板移送装置を設置し、該プリント基板移送装置に、前記供給・取り出し兼用スペース、予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室の夫々に入り込む支持枠を放射状に取り付けてなるリフロー装置であって、本加熱用断熱室に、所定のタイミングで、支持枠に支持したプリント基板の半田バンプ形成面に対して真空脱泡を行う真空脱泡装置を備えてなるリフロー装置にある。

また、上記構成における真空脱泡装置は、より具体的には、基枠における本加熱用断熱室の頂部開口の位置に固定した支承枠と、該支承枠の上部水平板に開設し、適宜の真空装置に接続した通気口と、適宜の昇降手段をもって前記支承枠内において所定のタイミングで昇降せしめられ、下部開口をプリント基板の直径より大きくなすと共に、上部開口をベローズをもって前記支承枠の通気口に連通せしめた筒状真空室形成体とをもって構成してなるものを挙げることができる。

本発明は上記の如き構成であるから、プリント基板に電子部品を固定させる半田バンプを形成した場合、これをリフローするときに同時に真空脱泡して半田バンプ内の気泡を抜き、もって半田バンプ内にボイドと称される空洞ができないようにすることができるものである。

また予熱、本加熱、冷却の各処理を水平方向に円を描くようにして順次行うようにしたものであるから、従来装置におけるが如く長くならず、設置スペースを縮小することができる。また基枠に設けた入口と出口を共用する一つのプリント基板出入口だけでプリント基板の出入りをするようになしたから、漏出する窒素ガスの量を極力減少させることができる。

本発明を実施するための最良の形態は、側壁の後記プリント基板移送装置の支持枠と一致する高さの位置の一箇所にプリント基板出入口を設けた平面円形の箱形の基枠内に、供給・取り出し兼用スペース、予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室を水平方向に円を描くようにして等間隔に並設し、これら予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室には後記プリント基板移送装置の支持枠が自由に出入りすることができるように内壁と側壁に切欠きを設けると共に、夫々の内部におけるプリント基板移送装置の支持枠が旋回する位置よりも下部に、適宜の加熱手段を設置し、また前記基枠の中心部に所要の駆動機構をもって水平方向に間欠回転せしめられるプリント基板移送装置を設置し、該プリント基板移送装置に、前記供給・取り出し兼用スペース、予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室の夫々に入り込む支持枠を放射状に取り付け、更に本加熱用断熱室に、所定のタイミングで、支持枠に支持したプリント基板の半田バンプ形成面に対して真空脱泡を行う真空脱泡装置を備えることにある。

以下、本発明の実施例について、説明する。
図１は本発明の一部切欠して示した側面図、図２は図１中Ａ−Ａ線断面図、図３は本発明における真空脱泡装置部分の拡大断面図、図４は図３中Ｂ−Ｂ線断面図、図５は真空脱泡装置部分の平面図、図６は真空脱泡装置の脱泡時の状態の部分拡大断面図、図７は真空脱泡装置部分の非脱泡時の状態の断面図、図８は本リフロー装置の実装装置における配置説明図である。

図中、１は平面円形の箱形をなす基枠であり、支持台２上に設置されている。また、該基枠１の側壁の後記プリント基板移送装置の支持枠と一致する高さの位置の一箇所にはプリント基板出入口３を設けている。

４は前記基枠１の内部において前記基枠１の出入口３と一致する位置に位置する供給・取り出し兼用スペース、５、６、７は順次加熱温度が高くなる予熱用断熱室、８は後記加熱手段によりクリーム半田が溶ける温度に加熱する本加熱用断熱室、９は本加熱用断熱室８より低い温度で加熱する冷却用断熱室である。

そして、これら供給・取り出し兼用スペース４、予熱用断熱室５、６、７、本加熱用断熱室８、冷却用断熱室９は水平方向に円を描くように等間隔に並設されている。そしてこれらには水平方向に間欠回転する後記プリント基板移送装置の支持枠が自由に出入りすることができるように内壁と側壁に切欠き１０を設けている。

また、前記予熱用断熱室５、６、７は夫々窒素ガスの雰囲気下で後記ホットプレートをもって所定温度で加熱するようになされており、本実施例においては、順次１５０℃、１７０℃、１９０℃に加熱温度が設定されている。また、本加熱用断熱室８は、後記ホットプレート等の加熱手段をもってクリーム半田が溶ける２３０℃の温度に設定されている。また、冷却用断熱室９は１７０℃に加熱温度が設定されている。

そしてまた、これら予熱用断熱室５、６、７と冷却用断熱室９には、その内部における後記プリント基板移送装置の支持枠の旋回する位置よりも下部に、上下方向移動自在に加熱用のホットプレート１１を設置している。

１２、１３は本加熱用断熱室８内に設置する加熱手段であり、一方の加熱手段１２は、後記プリント基板移送装置の支持枠の旋回する位置よりも下部に、上下方向移動自在に設置されたホットプレートであり、またもう一方の加熱手段１３は、後記真空脱泡装置における筒状真空室形成体内に配置されたヒータである。尚、該加熱手段１３であるヒータは、後記真空脱泡装置における支承枠の上部水平板から垂設された支持杆１４及びこれの下端部に固着された円形支持板１５をもって支持されている。

１６は基枠１の中心部に設け、所要の駆動機構をもって水平方向に間欠回転せしめられるプリント基板移送装置であり、前記供給・取り出し兼用スペース４、予熱用断熱室５、６、７、本加熱用断熱室８、冷却用断熱室９の夫々に入り込む支持枠１７、１７、１７・・・を放射状に取り付けている。また、該プリント基板移送装置１６は、２０〜３０秒間毎に隣接する断熱室間の距離に相当する分のストロークで回転するものである。

１８は本加熱用断熱室８に備えた真空脱泡装置であり、所定のタイミングで、前記支持枠１７、１７、１７・・・に支持したプリント基板Ｐの半田バンプ形成面に対して真空脱泡を行うものである。

また、該真空脱泡装置１８は、本実施例においては、基枠１における本加熱用断熱室８の頂部開口８ａの位置に固定した支承枠１９と、該支承枠１９の上部水平板１９ａに開設し、適宜の真空装置（図示せず。）に接続した通気口２０と、適宜の昇降手段をもって前記支承枠１９内において所定のタイミングで昇降せしめられ、下部開口２１をプリント基板Ｐの直径より大きくなすと共に、上部開口２２をベローズ２３をもって前記支承枠１９の通気口２０に連通せしめた筒状真空室形成体２４とをもって構成している。

また、前記昇降手段は、本実施例においては、支承枠１９の上部水平板１９ａに垂直に固着したシリンダ２５と、支承枠１９の上部水平板１９ａに設けたガイドポスト２６をもって垂直方向移動自在に支持され、下端部を前記筒状真空室形成体２４の頂部外縁部に接続すると共に上端部を連結板２７を介して前記シリンダ２５のピストンロッド２５ａに接続した支持杆２８とをもって構成している。そしてまた、前記筒状真空室形成体２４の下端外縁部にパッキン２９を備えると共に、支持枠１７の下面に、プリント基板支持部を取り囲むようにパッキン３０を備えている。

また、その他図中３１はローダー、３２は印刷装置、３３、３４はマウンタ、３５はアンローダーである。また、該アンローダー３５は、本実施例にあっては基枠１の側部に並べて配置している。これにより従来の上記Ｌ２の長さ分の設置スペースを少なくすることができる。

次に、本実施例の作用について説明する。
基枠１のプリント基板出入口３からハンドラー（図示せず。）をもって供給・取り出し兼用スペース４内にプリント基板Ｐを供給する。このときプリント基板移送装置１６は回転を停止しており、プリント基板Ｐはプリント基板移送装置の支持枠１７によって保持される。次にプリント基板移送装置１６は上部から看て時計方向に一ストローク分回転し、前記のプリント基板Ｐは予熱用断熱室５に移動する。そしてここにおいて予備加熱される。そしてまた予熱用断熱室５から順次より高温の予熱用断熱室６、７を経て本加熱用断熱室８に送り込まれ、ここにおいてクリーム半田が溶ける温度での加熱が行われる。そしてその後冷却用断熱室９において冷却され、一連の処理工程を終了するものである。そしてその後再び基枠１のプリント基板出入口３からハンドラーをもって取り出され、基枠１の側部に配置したアンローダー３５に送り込まれるものである。また、基枠１のプリント基板出入口３からは、プリント基板移送装置１６が一ストローク分回転する毎にプリント基板Ｐを一枚宛出し入れするが、一連の処理工程を終了したものを出した後に次の新しいプリント基板Ｐを入れるようにするものである。

そしてまた、前記本加熱用断熱室８においては、プリント基板Ｐに対して、二つの加熱手段１２、１３によって上下から加熱が行われ、そしてこれと同時に真空脱泡装置１８によってプリント基板Ｐの半田バンプ形成面に対して真空脱泡が行われるものである。

また、この真空脱泡の点について更に詳細に説明すると、次に処理すべきプリント基板Ｐが本加熱用断熱室８内に送られるまでは図７に示す如く、真空脱泡装置１８における筒状真空室形成体２４は上昇している。尚、この上昇は、シリンダ２５を作動させることによって行い、シリンダ２５が作動してそのピストンロッド２５ａが伸出すると、連結板２７と支持杆２８を介して筒状真空室形成体２４が引き上げられるものである。そして、次に処理すべきプリント基板Ｐが本加熱用断熱室８内に送られると、図３及び図６に示す如く、シリンダ２５が上記と逆に作用し、真空脱泡装置１８における筒状真空室形成体２４が降下して、その下端部のパッキン２９が支持枠１７に当接する。そしてこの状態において加熱しつつ支承枠１９の通気口２０から真空装置により内部の空気を吸引し、真空脱泡を行うものである。

本発明の一部切欠して示した側面図である。 図１中Ａ−Ａ線断面図である。 本発明における真空脱泡装置部分の拡大断面図である。 図３中Ｂ−Ｂ線断面図である。 真空脱泡装置部分の平面図である。 真空脱泡装置の脱泡時の状態の部分拡大断面図である。 真空脱泡装置の非脱泡時の状態の断面図である。 本リフロー装置の実装装置における配置説明図である。 従来の実装装置の配置構成の説明図である。 ボイドができた半田バンプの断面図である。

符号の説明

１ 基枠
３ プリント基板出入口
４ 供給・取り出し兼用スペース
５、６、７ 予熱用断熱室
８ 本加熱用断熱室
９ 冷却用断熱室
１１ ホットプレート
１２、１３ 本加熱用断熱室内の加熱手段
１６ プリント基板移送装置
１７、１７ 支持枠
１８ 真空脱泡装置
１９ 支承枠
２０ 通気口
２１ 下部開口
２２ 上部開口
２３ ベローズ
２４ 筒状真空室形成体
２５ シリンダ
２８ 支持杆

Claims (1)

1. 側壁の後記プリント基板移送装置の支持枠と一致する高さの位置の一箇所にプリント基板出入口を設けた平面円形の箱形の基枠内に、供給・取り出し兼用スペース、予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室を水平方向に円を描くようにして等間隔に並設し、これら予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室には後記プリント基板移送装置の支持枠が自由に出入りすることができるように内壁と側壁に切欠きを設けると共に、夫々の内部におけるプリント基板移送装置の支持枠が旋回する位置よりも下部に、適宜の加熱手段を設置し、また前記基枠の中心部に所要の駆動機構をもって水平方向に間欠回転せしめられるプリント基板移送装置を設置し、該プリント基板移送装置に、前記供給・取り出し兼用スペース、予熱用断熱室、本加熱用断熱室、冷却用断熱室の夫々に入り込む支持枠を放射状に取り付け、更に本加熱用断熱室に、所定のタイミングで、支持枠に支持したプリント基板の半田バンプ形成面に対して真空脱泡を行う真空脱泡装置を備えてなるリフロー装置であって、前記真空脱泡装置が、基枠における本加熱用断熱室の頂部開口の位置に固定した支承枠と、該支承枠の上部水平板に開設し、適宜の真空装置に接続した通気口と、適宜の昇降手段をもって前記支承枠内において所定のタイミングで昇降せしめられ、下部開口をプリント基板の直径より大きくなすと共に、上部開口をベローズをもって前記支承枠の通気口に連通せしめた筒状真空室形成体とをもって構成してなる真空脱泡装置であるリフロー装置。
   

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