CN1981968B - 锡焊装置的气氛形成方法和气氛形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可在锡焊装置内形成稳定氧浓度的气氛的气氛形成方法。按特定的比例使空气与N2气混合，形成特定氧浓度的空气/N2混合气体(步骤1)，将该特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置内(步骤2)。由于将该特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置内，所以，不使用检测锡焊装置内的氧浓度的设备(氧浓度计)，即可按特定低氧浓度使锡焊装置内的氧浓度稳定地控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种在锡焊装置中形成低氧浓度气氛的气氛形成方法和气氛形成装置，该锡焊装置在低氧浓度气氛中进行加热。
背景技术
作为控制锡焊装置的气氛的已有技术，例如具有这样的在惰性气氛锡焊装置中的氧浓度控制方法(例如参照专利文献1)，该惰性气氛锡焊装置例如在注入了惰性气体的低氧浓度气氛中进行锡焊，该氧浓度控制方法在该惰性气氛锡焊装置中一边测定气氛中的氧浓度，一边为了接近期望的氧浓度而控制惰性气体的注入流量，同时，强制地根据需要向气氛中供给进行了流量调整的空气。
另外，具有这样的惰性气体气氛控制装置(例如参照专利文献2)，该惰性气体气氛控制装置将惰性气体与空气的混合气体供给到锡焊装置的腔室内，控制上述空气量，控制上述腔室内的氧浓度；其中：具有空气流量调节单元、气体混合单元、氧浓度测定单元、目标值输入单元、及控制装置；该空气流量调节单元调节上述空气的供给量；该气体混合单元混合上述惰性气体与上述空气，将混合气体供给到上述腔室；该氧浓度测定单元测定上述腔室内的混合气体中的氧浓度；该目标值输入单元输入上述腔室内的氧浓度的目标值；该控制装置将上述腔室内氧浓度相对上述空气流量调节单元的阀开度的关系作为曲线图函数预先存储，当改变上述目标值时，参照上述曲线图函数，相应于上述改变了的目标值调节上述空气流量调节单元的阀开度，经过一定时间后，根据上述氧浓度测定单元的测定结果与上述目标值的差的时间积分值，使上述腔室内的氧浓度与目标值一致地调节上述空气流量调节单元的阀开度。
[专利文献1]日本专利3420283号公报(第3页，图1)
[专利文献2]日本特开平7-74462号公报(第3页，图1)
这些控制方法和控制装置单独地对空气的流量进行可变控制，所以，存在不容易在锡焊装置内形成稳定氧浓度的气氛的问题。
发明内容
本发明就是鉴于这样的点而作出的，其目的在于提供一种可在锡焊装置内形成稳定氧浓度的气氛的在锡焊装置中的气氛形成方法和气氛形成装置。
第1项发明提供一种锡焊装置中的气氛形成方法，该锡焊装置在低氧浓度气氛中进行锡焊；其中：按特定比例混合空气和惰性气体，形成特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体，将该特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内。
第2项发明提供一种锡焊装置中的气氛形成方法，该锡焊装置在低氧浓度气氛中进行锡焊；其中：按特定比例混合空气和惰性气体，形成特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体，将该特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内，在特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体之外，将惰性气体直接供给到锡焊装置内，相应于锡焊装置内的氧浓度变化控制直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量，从而控制锡焊装置内的压力。
第3项发明提供一种锡焊装置中的气氛形成方法，该锡焊装置在低氧浓度气氛中进行锡焊；其中：按特定比例混合空气和惰性气体，形成特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体，将该特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体供给到锡焊装置内，在特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体之外，将惰性气体直接供给到锡焊装置内，相应于锡焊装置内的氧浓度变化，朝相反的增减方向控制供给到锡焊装置内的特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体的流量和直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量。
第4项发明提供一种气氛形成装置，该气氛形成装置形成在低氧浓度气氛中进行锡焊的锡焊装置中的气氛；其中：具有连接到空气供给源的空气供给配管、连接于惰性气体供给源的惰性气体供给配管、在空气供给配管与惰性气体供给配管的下游侧端部使空气与惰性气体混合后供给到锡焊装置内的气体混合单元、控制在空气供给配管流动的空气流量的空气混合用流量控制单元、及控制在惰性气体供给配管流动的惰性气体流量的惰性气体混合用流量控制单元；空气混合用流量控制单元和惰性气体混合用流量控制单元进行将在空气供给配管流动的空气和在惰性气体供给配管流动的惰性气体的流量比例固定为特定比例的流量控制，从而通过气体混合单元将特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内。
第5项发明提供一种气氛形成装置，该气氛形成装置形成在低氧浓度气氛中进行锡焊的锡焊装置中的气氛；其中：具有连接到空气供给源的空气供给配管、连接于惰性气体供给源的惰性气体供给配管、在空气供给配管与惰性气体供给配管的下游侧端部使空气与惰性气体混合后供给到锡焊装置内的气体混合单元、控制在空气供给配管流动的空气流量的空气混合用流量控制单元、控制在惰性气体供给配管流动的惰性气体流量的惰性气体混合用流量控制单元、连接到惰性气体供给源并将惰性气体直接供给到锡焊装置内的惰性气体直接供给配管、及控制在惰性气体直接供给配管内流动的惰性气体流量的惰性气体专用流量控制单元；空气混合用流量控制单元和惰性气体混合用流量控制单元进行将在空气供给配管流动的空气和在惰性气体供给配管流动的惰性气体的流量比例固定为特定比例的流量控制，从而通过气体混合单元形成特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体，将该特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内，惰性气体专用流量控制单元相应于锡焊装置内的氧浓度变化控制直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量，从而控制锡焊装置内的压力。
第6项发明提供一种气氛形成装置，该气氛形成装置形成在低氧浓度气氛中进行锡焊的锡焊装置中的气氛；其中：具有连接到空气供给源的空气供给配管、连接于惰性气体供给源的惰性气体供给配管、在空气供给配管与惰性气体供给配管的下游侧端部使空气与惰性气体混合后供给到锡焊装置内的气体混合单元、控制在空气供给配管流动的空气流量的空气混合用流量控制单元、控制在惰性气体供给配管流动的惰性气体流量的惰性气体混合用流量控制单元、连接到惰性气体供给源并将惰性气体直接供给到锡焊装置内的惰性气体直接供给配管、及控制在惰性气体直接供给配管内流动的惰性气体流量的惰性气体专用流量控制单元；空气混合用流量控制单元和惰性气体混合用流量控制单元进行将在空气供给配管流动的空气和在惰性气体供给配管流动的惰性气体的流量比例固定为特定比例的流量控制，从而通过气体混合单元将特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体供给到锡焊装置内，空气混合用流量控制单元、惰性气体混合用流量控制单元、及惰性气体专用流量控制单元相应于锡焊装置内的氧浓度变化朝相反的增减方向控制供给到锡焊装置内的特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体的流量和直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量。
按照第1、4项发明，将特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内，所以，不使用检测锡焊装置内的氧浓度的设备，另外，不进行特别的控制，即可在锡焊装置内容易地形成稳定氧浓度的气氛。
按照第2、5项发明，将特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内，从而在通常时可按较少的惰性气体供给量使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定，另外，不单独地对空气流量进行可变控制，所以，可在锡焊装置内容易地形成稳定氧浓度的气氛。另外，通过相应于锡焊装置内的氧浓度变化控制直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量，从而控制锡焊装置内的压力，所以，在电路板投入后也可迅速地使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定。另外，通过控制惰性气体的流量，将装置主体内基本压力设定得较高，从而可使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定，可在成为目标的、锡焊装置内的部位的区域使氧浓度气氛更稳定。
按照第3、6项发明，相应于锡焊装置内的氧浓度变化朝相反的增减方向控制供给到锡焊装置内的特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体的流量和直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量，所以，即使在锡焊装置内发生燃烧反应，在电路板投入时变化为低氧状态，在此时的氧浓度气氛中，也可使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定，可在成为目标的、锡焊装置内的部位使氧浓度气氛更稳定。此时，不单独地对空气流量进行可变控制，所以，可在锡焊装置内容易地形成稳定的氧浓度。
附图说明
图1为示出本发明的在锡焊装置中的气氛形成方法的第1实施形式的流程图。
图2为示出与该第1实施形式对应的气氛形成装置的配管图。
图3为示出空气/N2混合比例与氧浓度的关系的特性图。
图4为示出本发明的锡焊装置的气氛形成方法的第2实施形式的流程图。
图5为示出与该第2实施形式对应的气氛形成装置的配管图。
图6为氧浓度变动小、不由N2流量产生压力变动的场合的特性图。
图7为氧浓度变动小、由N2流量产生压力变动的场合的特性图。
图8为氧浓度变动大、不由N2流量产生压力变动的场合的特性图。
图9为氧浓度变动大、由N2流量产生压力变动的场合的特性图。
图10为由N2的流量形成的基本压力低、氧浓度变动大的场合的特性图。
图11为由N2的流量形成的基本压力高、氧浓度变动小的场合的特性图。
图12为示出本发明锡焊装置的气氛形成方法的第3实施形式的流程图。
图13为示出控制器输出量与阀开放比例的关系的特性图。
图14为在氧浓度下降的情况下不进行排他控制的场合的特性图。
图15为在氧浓度下降的情况下进行排他控制的场合的特性图。
具体实施方式
下面，参照图1～图15所示实施形式详细说明本发明。
首先，说明图1～图3所示第1实施形式。
如图2所示那样，区域1、区域2、区域3、区域4、区域5、区域6、区域7、区域8、区域9分隔形成于软熔式的锡焊装置11的内部。
贯通该锡焊装置11的各区域1～9地从装置一端入口到装置另一端出口配置电路板输送机12，该电路板输送机12输送搭载了电子部件的印刷电路板(以下简称“电路板”)。
区域1～5为对电路板进行预热的预热区域，区域6、7为对电路板进行软熔加热的软熔区域，在这些区域1～7分别设置热风发生用的加热器(图中未示出)和风扇(图中未示出)。另外，区域8、9为冷却软熔后的电路板的冷却区域，设有冷却风扇。
在加热用的区域6设有用于在低氧浓度气氛中对电路板进行预热、实施软熔的下述那样的气氛形成装置。
在与作为惰性气体的氮气(以下称“N2气”或“N2”)供给源连接的N2供给阀21的管路，依次连接压力调整用的过滤器·调节器23、N2供给电磁阀26、及累计质量流量计27，并连接压力调整用的调节器29，在该调节器29连接与区域6对应的N2混合用流量控制装置36。
在连接到空气供给源的空气供给阀51通过压力调整用的过滤器·调节器54和调节器55，连接与区域6对应的空气混合用流量控制装置56。
经过N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56的各配管连接到混合器66a，形成1根，并经过分流器66b连接到区域6的上部和下部。
N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56为测量质量流量并将其控制为期望值的质量流量控制阀，获得图3所示比例地开放，即使前后压力差变化，也可获得与该阀开放比例相应的流量地进行压力补偿。由N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56设定的空气/N2混合比例固定，不改变。
下面参照图1所示流程图说明该第1实施形式的作用。
按特定的比例使空气与N2气混合，形成特定氧浓度的空气/N2混合气体(步骤1)，将该特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置内(步骤2)。
即，获得设定的氧浓度地按图3所示比例开放图2的配管图所示N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56，从而按特定比例混合空气和N2气，事先形成固定的特定氧浓度的空气/N2混合气体，将该特定氧浓度的空气/N2混合气体供给到锡焊装置11内的区域6。
该空气/N2混合气体的供给将锡焊装置11内的气氛从区域1的入口和区域9的出口挤出到外部，从而按足够的压力朝锡焊装置11内加压供给可有效地抑制外气侵入到锡焊装置11内的程度的足够流量。
下面，说明该第1实施形式的效果。
由于将特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置内，所以，不使用检测锡焊装置内的氧浓度的设备(氧浓度计)，另外，不进行特别的控制，可容易地在锡焊装置11内形成稳定氧浓度的气氛。
下面，说明图4～图11所示第2实施形式。在图5中，对与图2所示构成同样的部分采用相同的符号，省略其说明。
在图5所示实施形式中，将氧浓度计71的气氛取样部插入到锡焊装置11的区域6，氧浓度计71的输出部连接到控制器72的输入部。该控制器72具有存储装置和运算装置，其输出部连接到N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56的控制部，还连接到N2专用流量控制装置76的控制部，该N2专用流量控制装置76通过调节器75连接到N2气的分支配管74。
经由该N2专用流量控制装置76的N2气配管在途中分支，连接到区域6的上部和下部。
N2混合用流量控制装置36、空气混合用流量控制装置56、及N2专用流量控制装置76为测量质量流量将其控制为期望值的质量流量控制阀，即使前后压力差变化，也可获得与阀开放比例相应的流量地受到压力补偿。
在这里，N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56按照来自控制器72的指令对阀开放比例进行控制，可形成图3所示特定氧浓度的空气/N2混合气体地按特定比例混合空气与N2气。另外，N2专用流量控制装置76可根据来自控制器72的指令对N2气的供给流量进行增减控制。
下面参照图4所示流程图说明该第2实施形式的作用。
按特定的比例使空气与N2气混合，事先形成特定氧浓度的空气/N2混合气体(步骤1)，将该特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置11内(步骤2)。
由氧浓度计71测定锡焊装置11的区域6内的氧浓度(步骤3)，控制器72根据一定的阈值判断区域6内的氧浓度是否变化(步骤4)，然后，相应于区域6内的氧浓度变化控制从N2专用流量控制装置76直接供给到区域6内的N2气的流量，从而控制锡焊装置11内的压力。
例如，在区域6内的氧浓度上升了的场合(在步骤5中为“是”)，控制器72扩大N2专用流量控制装置76的阀开度，增加N2气的供给流量(步骤6)，另一方面，在区域6内的氧浓度下降了的场合(在步骤5中为“否”)，控制器72使N2专用流量控制装置76的阀开度缩小，减少N2气的供给流量(步骤7)。
通过这样可获得设定的氧浓度地按图3所示比例开放图5的配管图所示N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56，从而将特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置内，此外，根据从区域6由氧浓度计71取样的氧浓度控制N2专用流量控制装置76，对N2气的供给流量进行增减控制。
图6为氧深度变动小、不由N2流量产生压力变动的场合，图7为氧浓度变动小、由N2流量产生压力变动的场合。比较图6与图7得知，由N2流量产生的压力变动，可在更短时间抑制氧浓度变动。
图8为氧浓度变动大、不由N2流量产生压力变动的场合，图9为氧浓度变动大、由N2流量产生压力变动的场合。比较图8与图9得知，由N2流量产生的压力变动，可在更短时间抑制氧浓度变动。
图10为由N2的流量形成的基本压力低、氧浓度变动大的场合，图11为由N2的流量形成的基本压力高、氧浓度变动小的场合。比较图10与图11得知，由N2流量产生的基本压力越高，则越可将氧浓度变动抑制得小。
下面说明该第2实施形式的效果。
在根据图6和图7或图8和图9进行第2实施形式的控制的场合，通过将特定氧浓度的空气/N2混合气体定量供给到锡焊装置内，从而通常时可按较少的N2气供给量使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定，另外，由于不单独地对空气流量进行可变控制，所以，可在锡焊装置11内容易地形成稳定氧浓度的气氛。另外，通过相应于锡焊装置内的氧浓度变化控制直接供给到锡焊装置11内的N2气的流量，从而控制锡焊装置内的压力，所以，在电路板投入后也可迅速地使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定。
另外，从图10和图11可知，通过控制N2气的流量，将装置主体内基本压力设定得较高，从而可使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定，可使成为目标的、锡焊装置内的部位即区域6的氧浓度气氛更稳定。
下面，说明图12～图15所示第3实施形式。在第2实施形式的说明中使用的图5所示配管图在第3实施形式中也通用，但控制器72的控制方法不同。
N2混合用流量控制装置36、空气混合用流量控制装置56、及N2专用流量控制装置76为测量质量流量、将其控制为期望值的质量流量控制阀，即使前后压力差变化，也可获得与阀开放比例相应的流量地受到压力补偿，特别是N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56如图13所示那样获得与来自控制器72的输出量相应的特定氧浓度的空气/N2混合气体流量地受到控制，另外，N2专用流量控制装置76如图13所示那样获得与来自控制器72的输出量相应的N2气供给流量地受到控制。
即，如图13所示那样相对N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56，N2专用流量控制装置76相对来自控制器72的输出量除了重叠的很小部分外排他地受到控制。
例如，在从控制器72向各流量控制装置36、56、76的输出量大的场合，由N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56控制的空气/N2混合气体流量减少到0，相对于此，由N2专用流量控制装置76控制的N2气流量增大地受到控制。相反，在从控制器72向各流量控制装置36、56、76的输出量小的场合，由N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56控制的空气/N2混合气体流量增大，相对于此，由N2专用流量控制装置76控制的N2气流量减少到0地受到控制。
下面参照图12所示流程图说明该第3实施形式的作用。
由N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56按特定比例使空气与N2气混合，形成特定氧浓度的空气/N2混合气体(步骤1)，将该特定氧浓度的空气/N2混合气体供给到锡焊装置11内(步骤2)，由氧浓度计71测定锡焊装置11的区域6内的氧浓度(步骤3)，控制器72以一定的阈值为基准判断区域6内的氧浓度是否变化(步骤4)，然后，相应于区域6内的氧浓度变化根据共同的输出信号排他地控制N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56与N2专用流量控制装置76。
例如在取样的区域6内的氧浓度上升了的场合(在步骤5中为“是”)，控制器72增加相对N2混合用流量控制装置36和空气混合用流量控制装置56的图13的输出量，使空气/N2混合气体流量减小或为0，同时，扩大N2专用流量控制装置76的阀开度，增加N2气的供给流量(步骤8)，另一方面，在由区域6内的燃烧反应等使区域6内的氧浓度下降了的场合(在步骤5中为“否”)，使从控制器72的输出量减小，增加空气/N2混合气体流量，同时，缩小N2专用流量控制装置76的阀开度，使N2气的供给流量减少或为0(步骤9)。
这样，相应于锡焊装置11内的氧浓度变化，排他地朝相反的增减方向控制向锡焊装置11内供给的特定氧浓度的空气/N2混合气体的流量和直接供给到锡焊装置内的N2气的流量。
图14为在氧浓度下降的情况下不进行排他控制的场合，图15为在氧浓度下降的情况下进行排他控制的场合。
下面说明该第3实施形式的效果。
从图14和图15得知，在进行该第3实施形式的控制的场合，相应于锡焊装置11内的氧浓度变化排他地朝相反的增减方向控制供给到锡焊装置11内的特定氧浓度的空气/N2混合气体的流量和直接供给到锡焊装置11内的N2气的流量，所以，如图14所示那样，即使在锡焊装置11内发生燃烧反应，电路板投入时变化为低氧状态，在此时的氧浓度气氛中，通过供给空气/N2混合气体，也可如图15所示那样使锡焊装置内整体的氧浓度气氛稳定，可使成为目标的、锡焊装置内的部位即区域6的氧浓度气氛更稳定。此时，不单独地对空气流量进行可变控制，所以，可在锡焊装置11内容易地形成稳定氧浓度的气氛。
本发明不仅可用于软熔式的锡焊装置11，也可用于具有惰性气氛腔室的射流式锡焊装置。
Claims (6)
1.一种锡焊装置中的气氛形成方法，该锡焊装置在低氧浓度气氛中进行锡焊；其特征在于：
按特定比例混合空气和惰性气体，形成特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体，
将该特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体供给到锡焊装置内，
在特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体之外，将惰性气体直接供给到锡焊装置内，
相应于锡焊装置内的氧浓度变化控制直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量，从而控制锡焊装置内的压力。
2.如权利要求1所述的锡焊装置中的气氛形成方法，其特征在于，将上述特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内。
3.如权利要求1所述的锡焊装置中的气氛形成方法，其特征在于，相应于锡焊装置内的氧浓度变化，朝相反的增减方向控制供给到锡焊装置内的特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体的流量和直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量。
4.一种气氛形成装置，形成在低氧浓度气氛中进行锡焊的锡焊装置中的气氛；其特征在于：具有
连接到空气供给源的空气供给配管、
连接于惰性气体供给源的惰性气体供给配管、
在空气供给配管与惰性气体供给配管的下游侧端部使空气与惰性气体混合后供给到锡焊装置内的气体混合单元、
控制在空气供给配管流动的空气流量的空气混合用流量控制单元、
控制在惰性气体供给配管流动的惰性气体流量的惰性气体混合用流量控制单元、
连接到惰性气体供给源并将惰性气体直接供给到锡焊装置内的惰性气体直接供给配管、及
控制在惰性气体直接供给配管内流动的惰性气体流量的惰性气体专用流量控制单元；
空气混合用流量控制单元和惰性气体混合用流量控制单元进行将在空气供给配管流动的空气和在惰性气体供给配管流动的惰性气体的流量比例固定为特定比例的流量控制，从而通过气体混合单元形成特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体，将该特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体供给到锡焊装置内，
惰性气体专用流量控制单元相应于锡焊装置内的氧浓度变化控制直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量，从而控制锡焊装置内的压力。
5.如权利要求4所述的气氛形成装置，其特征在于，空气混合用流量控制单元和惰性气体混合用流量控制单元将上述特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体定量供给到锡焊装置内。
6.如权利要求4所述的气氛形成装置，其特征在于，空气混合用流量控制单元、惰性气体混合用流量控制单元以及惰性气体专用流量控制单元相应于锡焊装置内的氧浓度变化，朝相反的增减方向控制供给到锡焊装置内的特定氧浓度的空气/惰性气体混合气体的流量和直接供给到锡焊装置内的惰性气体的流量。
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