CN102717163A

CN102717163A - 回流焊装置

Info

Publication number: CN102717163A
Application number: CN2012100865888A
Authority: CN
Inventors: 志田淳; 川上武彦; 田森信章; 中野博宣; 齐藤浩司; 齐藤勇武
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP5711583B2; CN102717163B; JP2012204765A

Abstract

本发明提供一种回流焊装置，该回流焊装置通过向炉内供给被在冷却中使用后、结果变热了的介质，能够减少电力消耗，而且，能够设定所期望的温度曲线。回流焊炉沿被加热物的输送路径连续配置有多个炉体，其至少一部分由绝热材料覆盖。从输送路径的入口侧朝向出口侧去依次构成预热部、回流焊部、冷却部。向包含在回流焊部内的炉体供给被在冷却中使用了的介质、例如氮气。在与回流焊部相邻的预热部的区域设有配管，通过向配管内供给介质，冷却该区域。

Description

回流焊装置

技术领域

本发明涉及一种例如连续排列有多个炉体的回流焊装置。

背景技术

预先向电子构件或印刷电路板供给软钎料组合物(例如膏状钎焊料)，并使用利用输送机向回流焊炉中输送电路板的回流焊装置。软钎料组合物含有粉末软钎料、溶剂、焊剂。回流焊装置具有输送基板的输送机和由该输送机供给作为被加热物的基板的回流焊炉。

回流焊炉例如通过沿从输入口(入口)到输出口(出口)的输送路径直线地排列多个炉体而构成。多个炉体根据其功能，分为预热部、回流焊部、冷却部。预热部是预热基板的部分，回流焊部是使软钎料熔化的加热部。

作为被包含在预热部及回流焊部内的炉体的一例，具有上部炉体及下部炉体。例如通过从上部炉体向基板吹送热风且从下部炉体向基板吹送热风，使软钎料组合物内的软钎料熔化，而将基板的电极与电子构件焊接起来。

作为回流焊装置各部分的消耗电力的比例的一例，加热器的电力是75.2％，鼓风机及输送机的电力是13.3％，用于加热氮气的电力是7.4％，用于强制地冷却水箱的鼓风机(冷却装置(chiller))的电力是4.0％。氮气用于使炉内的气氛为低氧浓度而使软钎料接合性良好。为了使氮气处于常温，需要用于加热供给到炉内的氮气的电力。为了回流焊装置的省电力化，有效的做法是以绝热材料覆盖炉体而抑制其向外部的散热，从而减少加热器的电力及加热氮气所需的电力。

例如在下述的专利文献1中，记载有在以绝热材料覆盖炉体的情况下，变得无法进行所期望的温度控制的问题。在专利文献1中，未设置绝热材料而在炉体的周围设置通风通路，以通过利用风扇使冷却风在通风通路流动而进行冷却，而且，通过停止风扇不使冷却风流动而抑制散热的方式进行控制。其结果，进行所期望的温度控制。

在专利文献2中，记载有在隔热层与内部的隔壁之间设置空气层，通过向空气层供给冷却用空气，并且向加热部供给冷却用气体，对回流焊炉进行温度控制。

专利文献1：日本特许第3535988号公报

专利文献2：日本特开2003-140885号公报

如上所述，在回流焊装置中，需要在预先设定的温度条件下对基板进行加热。将该温度条件称为温度曲线(p rofile)。当以绝热材料覆盖炉体而抑制散热时，在温度变化较大的部位存在没有产生设定的温度变化的问题。在位于预热部的终点的炉体与位于回流焊部的起点的炉体之间例如设定有80℃的温度差的情况下，与回流焊部相邻的区域的温度过高，而仅产生40℃的温度差。其结果，产生无法设定具有所期望的温度变化的斜率的温度曲线的问题。

专利文献1所述的回流焊装置在炉壁与隔热壁之间设有通风通路，利用风扇使冷却风在通风通路流动。在该专利文献1的结构中，未设置绝热材料，另外，由于追加消耗电力的风扇，因此存在省电力化不充分的问题。而且，专利文献2所述的结构是在变更被加热物的种类时，快速地进行冷却的结构。上述专利文献1及专利文献2均无法解决当以绝热材料覆盖炉体时无法设定所期望的温度曲线的问题。

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种在通过以绝热材料覆盖炉体来实现省电力化的情况下、能够解决无法进行预先设定的温度曲线的温度控制的问题的回流焊装置。

为了解决上述问题，本发明的回流焊装置具有：回流焊炉，其沿被加热物的输送路径连续配置有多个炉体，其至少一部分由绝热材料覆盖；

预热部、回流焊部、冷却部，上述预加热部、回流焊部、冷却部在回流焊炉中从输送路径的入口侧朝向出口侧地依次构成；以及

介质供给路径，其用于向包含在回流焊部内的炉体导入被在冷却中使用了的介质。

优选在与回流焊部相邻的预热部的炉体的冷却中使用介质。

优选以与同回流回流焊部相邻的预热部的炉体的隔壁相接触的方式配置由导热率比较好的材料形成的管，并使介质在管的内部流通，而冷却预热部的炉体。

采用本发明，供给通过用于冷却而变热了的介质，因此与供给常温的介质相比，能够减少回流焊炉的加热器的负荷，能够抑制消耗电力。而且，由于在与回流焊部相邻的预热部的炉体的冷却中使用介质，因此即使利用绝热材料覆盖炉体，也能够将从预热部向回流焊部过渡的部位的温度差确保为预先设定的值，从而能够按照设定进行回流焊。

附图说明

图1是表示能够应用本发明的回流焊装置的一例的剖视图。

图2是表示能够应用本发明的回流焊装置的一例的概略图。

图3是表示回流焊装置的温度曲线的一例的概略图。

图4是向炉内供给氮气的回流焊装置的一例的概略图。

图5是在本发明的说明中所使用的概略图。

图6是在配管的配置的说明中所使用的概略图。

图7是表示具体的结构的一例的剖视图及俯视图。

图8是表示配管的具体的例子的剖视图。

图9是表示具体的结构的另一例的侧视图。

图10是表示应用于设定变更时的回流焊装置的概略的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，以下所说明的一实施方式是本发明优选的具体例，虽附加有技术上优选的各种限定，但只要没有在以下的说明中特别记载限定本法明的主要内容，本发明的范围就不限定于这些实施方式。

回流焊装置的一例

在说明本发明的一实施方式之前，先说明能够应用本发明的回流焊装置。图1表示以与输送方向正交的面切断炉体(预热部及回流焊部)的情况的截面。但是，在图1中，省略加热室1的内部的结构的图示。在加热室1内的上部炉体及下部炉体的相对的间隙内，通过将在印刷电路板的两面搭载有表面安装用电子构件的被加热物放置在输送机上而进行输送。加热室1内由作为气氛气体的例如氮(N₂)气充满。

例如利用涡轮风扇结构的鼓风机2及20，向作为被加热物的印刷电路板吹送热风。加热室1被隔壁3覆盖上下及左右的面。隔壁3被覆在炉体的绝热材料4的内表面上。在绝热材料4的外侧设有绝热材料5。作为绝热材料，可使用岩棉、毡等具有耐热性的材料。

另外，作为绝热材料，并不限于2层结构，也可以是少于2层的结构或多于2层的结构。而且，也可以局部地设置绝热材料。这样，通过利用绝热材料4、5覆盖炉体，加热器的负荷减少，而且用于加热被导入到炉内的氮气的电力减少，从而能够抑制消耗电力。

如图2所示，通过在直线上连续排列例如12个上述的结构的炉体而构成回流焊炉。沿从输入口11到输出口12的输送路径，依次对各炉体标注1～12的区域编号。出口侧的2个区域cool1及cool2是冷却区域。将被加热物13放置在输送机上，从输入口11输入到炉体内。输送机以规定速度向箭头方向(在图2中从左向右的方向)输送被加热物13，并从输出口12取出被加热物13。

上述的多个区域1～12及冷却区域cool1、cool2按照回流焊时的温度曲线控制被加热物13的温度。图3表示温度曲线的一例。横轴是从被加热物13进入炉体内部起的经过时间，纵轴是被加热物13、例如安装有电子构件的印刷电路板的表面温度。

最初的区域1是利用加热使温度上升的升温部，接下来的区间(区域2～区域9)是温度大致恒定的预热(preheat)部，接下来的区间(区域10～区域12)是回流焊部(主加热部)，最后的区间(cool1、cool2)是冷却部。

升温部是将基板从常温加热到预热部(例如150℃～170℃)的时间段。预热部是通过进行等温加热，而活化焊剂，去除电极、软钎料粉的表面的氧化膜，另外，还用于消除印刷电路板的加热不均的时间段。回流焊部(例如峰值温度为220℃～240℃)是使软钎料熔化并完成接合的时间段。在回流焊部中，需要升温至超过软钎料的熔化温度的温度。即使经过预热部，仍存在温度上升的不均，因此回流焊部需要加热至超过软钎料的熔化温度的温度。最后的冷却部是快速地冷却印刷电路板并形成软钎构造的时间段。

设置绝热材料的结构的问题点

如上所述，通过利用绝热材料覆盖炉体，会抑制从炉体的散热，使热量封闭在炉体中。其结果，区域间的温度差(温度上升的斜率)未达到所期望的值，产生无法设定所期望的温度曲线的问题。在图3中，如虚线所示，区域2的温度过高，从区域1到区域2之间的温度上升的斜率过大。而且，将预热部的终端的区域9的设定温度设为170℃，将回流焊部的起始位置的区域10的设定温度设为250℃。但是，如虚线所示，区域9的温度比设定温度高，而产生由预热部所施加的加热量比设定值多的问题。本发明就是用于解决无法设定如上述那样所期望的曲线的问题。

氮气的导入

在回流焊装置中，通过向炉内导入非活性气体(具体为氮气)而降低氧浓度，从而进行良好的软钎焊。例如如图4所示，在具有区域1～区域8和冷却区域cool1及冷却区域cool2的回流焊装置中，区域1构成升温部，区域2～区域5构成预热部，区域6～区域8构成回流焊部。向回流焊部的例如区域7供给氮气。由于以常温供给氮气，因此在区域7中，需要比其他区域多的加热能量，该加热能量用于再加热所供给的氮气。其结果，消耗电力增加。

本发明的回流焊装置

如上所述，为了解决由于设置绝热材料而使预热部所施加的加热量比设定值多的问题，利用介质冷却与回流焊部相邻的预热部的炉体的隔壁，由此，冷却炉内气氛。然后，向回流焊部供给被在冷却中使用了的介质。介质优选使用与炉内气氛气体相同种类的气体，特别是介质为氮气时，在不打开炉体而使温度降低的情况下是有效的。在图4所示的回流焊装置的例子中，如图5所示，由于区域5是与回流焊部相邻的炉体，因此利用氮气冷却区域5的隔壁，并向回流焊部的区域7供给在该冷却中所使用了的氮气。

如图6所示，与覆盖区域5的炉体的加热室1的隔壁3的外表面的一部分相接触地设置氮气的配管31。配管31由导热率比较好的金属(铜、铝等)形成，介质在配管31内流动。向配管31供给来自氮气生成装置(未图示)的常温的氮气。因而，经由配管31进行热交换，而吸收加热室1的内部的热量。另一方面，氮气的温度上升。

另外，炉体由上部炉体和下部炉体构成。上部炉体具有例如涡轮风扇结构的鼓风机2、将加热线多次折回而构成的加热器21、具有供热风通过的许多小孔的板(蓄热构件)(未图示)，通过了板的小孔的热风从上侧向被加热物13吹送。在图6中，箭头表示加热室1内的空气的流动。

下部炉体也具有与上述上部炉体相同的结构。即，具有鼓风机20、加热器22、具有供热风通过的许多小孔的板(蓄热构件)(未图示)。通过了面板的小孔的热风从下侧向被加热物13吹送。被加热物13由输送机25输送。

如上所述，由于在与回流焊部相邻的预热部的区域的炉体的隔壁3设置配管31，因此该区域的热量会被吸收，炉内的温度会下降。因而，能够解决与回流焊部相邻的预热部的区域的温度过高而无法设定所期望的温度曲线的问题。而且，由于向回流焊部供给在冷却中使用后、结果变热了的氮气，因此与供给常温的氮气相比，使氮气变热所需的热量较少，能够减少电力消耗。

而且，也可以在与入口侧的最初的区域1相邻的区域2的炉体设置氮气的配管，而抑制区域2的温度过高。向回流焊部的区域7内供给在区域2的冷却中所使用了的氮气。这样，通过在区域2与区域5的各炉体的隔壁设置氮气的配管，能够设定所期望的温度曲线，而且，能够减少用于使氮气变热的能量。

参照图7，说明更加具体的结构。如图7的A所示，与回流焊部相邻的预热部的区域的炉体由隔壁3覆盖，在隔壁3的外表面上被覆有绝热材料4，在绝热材料4的外表面上被覆有绝热材料5。在绝热材料4的层中以外表面与隔壁3接触的方式设有配管31。作为绝热材料4可使用岩棉、毡等，因此能够将配管31设在绝热材料4的层内。作为一例在隔壁3的两侧面和上表面上设有配管31。另外，在加热器21与被加热物13之间配置具有供热风通过的许多小孔的板23，在加热器22与被加热物13之间配置有面板24。

如图7的B所示，在炉体的上表面上设有配管31。配管31通过弯折，以较大的面积且与隔壁3相接触的方式形成。隔壁3与配管31的接触面积以适当地降低该区域的温度的方式设定。

优选配管31具有如图8的A所示的扁平的矩形截面，且与隔壁3的接触面积较大。也可以是如图8的B所示的呈半圆筒形(日文：かまぼこ型)的截面。此外，也可以是椭圆的截面等。隔壁3的温度是高温，例如能够利用1m左右的配管31将氮气的温度提高+30℃～+60℃左右。通过考虑冷却效果适当设定配管31内的氮气的流速。

如图9所示，除了使配管31与隔壁3直接接触的结构以外，也可以使用板状的冷却块32。冷却块32例如利用挤压成形加工铝而成。在冷却块32中，形成有供配管31通过的圆筒状的中空部。如图中那样，在中空部配置配管31，在配管31内流通有氮气。其结果，冷却块32的整体被冷却。

冷却块32夹设在隔壁3的例如侧面与绝热材料4之间。冷却块32的表面与隔壁3的侧面贴紧，冷却炉内的气氛。另外，作为冷却块也可以使用箱状的结构，而在内部配置配管31和绝热材料。

温度曲线变更时的问题的解决

在以绝热材料覆盖炉体的情况下，由于被保温，因此随着被加热物的种类的变更，产生为了变更至更低的温度的设定而花费较长时间的问题。为了解决该问题，如图10所示，在预热部及回流焊部的整个区域(区域1～区域8)分别设置与上述相同的配管P1～P8。配管P1～P8经由控制阀V1～V8与氮气生成装置41相连接。

控制阀V1～V8成为能够利用来自控制装置42的控制信号SC1～SC8分别控制其开闭的结构。虽未图示，但如上所述，向回流焊部的区域供给通过了配管P1～P8的氮气。控制信号SC1～SC8根据各区域的设定温度或实际检测到的温度而生成。即，以使氮气集中地流向相对于新设定的温度曲线的设定温度具有最大的温度差的区域的配管的方式控制控制阀V1～V8。另外，不需要在全部的区域设置配管。也可以在预先清楚产生最大的温度差的区域的情况下，在该区域设置配管。利用这样的控制，能够在短时间内进行设定变更。

变形例

本发明并不限定于上述的本发明的实施方式，在不脱离本发明的主要内容的范围内，能够进行各种的变形、应用。例如，在本发明中，使用了氮气，但是也可以向炉内供给空气。此外，也可以使用冷却装置的冷却水取代气体。此外，在上述的说明中，通过在规定的区域设置配管，降低规定的区域的温度。但是，为了回收焊剂，也可以在向炉内供给被在冷却中使用了的氮气时使用。

附图标记说明

1、加热室；3、隔壁；4、5、绝热材料；11、输入口；12、输出口；13、被加热物；21、22、加热器；25、输送机；31、配管。

Claims

1.一种回流焊装置，其特征在于，具有：

回流焊炉，其沿被加热物的输送路径连续配置有多个炉体，其至少一部分由绝热材料覆盖；

预热部、回流焊部、冷却部，上述预热部、回流焊部、冷却部在上述回流焊炉中从上述输送路径的入口侧朝向出口侧地依次构成；以及

介质供给路径，其用于向包含在上述回流焊部内的上述炉体导入被在冷却中使用了的介质。

2.根据权利要求1所述的回流焊装置，其中，

在与上述回流焊部相邻的上述预热部的上述炉体的冷却中使用上述介质。

3.根据权利要求1或2所述的回流焊装置，其中，

以与同上述回流焊部相邻的上述预热部的上述炉体的隔壁相接触的方式配置管，并使介质在上述管的内部流通，而冷却上述预热部的上述炉体。

4.根据权利要求1、2或3所述的回流焊装置，其中，

上述管的截面为扁平。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的回流焊装置，其中，

在靠近上述预热部的入口侧的上述炉体的冷却中使用上述介质。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的回流焊装置，其中，

上述介质是氮气。