JP2000252621A - リフロー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いクリーン度を達成することができかつメ
ンテナンスの容易なリフロー装置を提供する。 【解決手段】 前後両端が開口して後端が基板入口８、
前端が基板出口９となされ、内部に予熱部、本加熱部、
および冷却部が設けられている炉１を備えたものに、炉
１内の基板ｗを輻射加熱する加熱装置２と、炉１に接続
されたヒューム排出管３と、ヒューム排出管３内の温度
をヒュームの凝縮温度以上に保つ手段５，６と、炉１内
で発生したヒュームをヒューム排出管３に強制的にかつ
連続的に排出する排出手段７と、ヒューム排出管３に接
続されて排出管３から排出されたヒュームを連続的に処
理するヒューム処理装置４とを設ける。ヒューム排出管
３は、炉１における本加熱部と冷却部との間に接続さ
れ、ヒューム処理後の雰囲気を外部に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリント基
板に電子部品などをはんだ付けするリフロー装置に関す
る。詳しくは、はんだ付けのさいに発生するヒュームを
基板と接触させることなくすみやかに炉外に排出し得る
リフロー装置、また排出したヒュームを有効に処理装置
まで導き、処理しうるリフロー装置に関する。

【０００２】なお、本明細書において前後は、図１を基
準にいうものとし、図１の左を後、右を前というものと
する。

【０００３】

【従来の技術】従来のリフロー装置として、例えば、図
３に示したものがある。このリフロー装置は、炉(21)
と、炉(21)を貫通して上側が基板搬送路となされた基板
搬送用コンベヤ(22)と、炉(21)内におけるコンベヤ(22)
の基板搬送路の上方に設けられた複数のファン(24)と、
炉(21)内におけるコンベヤ(22)の上方かつファン(24)の
下方に配された複数のヒータ(23)と、炉(21)内の雰囲気
を抜き出す往路(29)および抜き出した雰囲気を再び炉(2
1)に供給する復路(27)よりなる循環路と、循環路中に設
けられた冷却コイル(28)と、復路(27)中に設けられたフ
ァン装置(30)とを備えている。

【０００４】このリフロー装置においては、炉(21)内の
ヒュームを含んだ雰囲気を往路(29)に導き入れ、冷却コ
イル(28)によってヒュームをタール状にし、あるいは凝
縮させ、凝縮等したヒュームを冷却コイル(28)に付着さ
せてヒュームを回収する。ヒュームが回収された後の雰
囲気は、復路(27)によって炉(21)内に供給される。

【０００５】なお、図３に示したリフロー装置において
冷却コイル(28)に代えてフィルタが設けられていること
がある。

【０００６】また、さらに、他のリフロー装置として図
４に示したものがある。この図においても左を後、右を
前というものとする。

【０００７】このリフロー装置は、炉(31)と、炉(31)の
加熱部に接続されたヒューム排出管(32)と、ヒューム排
出管(32)内に設けられたシロッコファン(35)と、ヒュー
ム排出管(32)内に設けられた電熱ヒータ(33)と、ヒュー
ム排出管(32)内における電熱ヒータ(33)下流側に設けら
れた触媒(34)とを備えたものである。また、排出管(32)
には、空気供給管(36)および可燃材料供給管(37)が接続
されている。なお、図示は省略したが、炉(31)内におい
て基板(w) を前進させる搬送装置が設けられている。

【０００８】このリフロー装置は、ファン(35)により炉
(31)内部のヒュームを含んだ雰囲気を抜き出し、電熱ヒ
ータ(33)および触媒(34)によりヒュームを酸化処理して
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現在では基
板表面の実装密度を高くすることが要求されている。こ
のためには、実装部品を小型化することや配線寸法を微
細化して配線密度を高くすることが必要となるが、これ
らを実現するためには、はんだ面積を縮小しなければな
らない。このため、クリーンな環境においてはんだ付け
を行う必要が生じ、はんだ付けを行う炉内のクリーン度
を、例えばクラス１０００程度にすることが要求されて
いる。

【００１０】しかし、上記２つの従来のリフロー装置は
以下に述べるような問題を有し、高いクリーン度を達成
することはできない。

【００１１】図３に示した従来のリフロー装置において
は、フィルタを用いる場合、ヒュームが凝縮等し、フィ
ルタに付着して目づまりをおこし、そのままでは使えな
くなるという問題がある。

【００１２】また、冷却コイルによる場合は、冷却コイ
ル表面に、凝縮したヒュームを付着させることにより除
去するため、付着物の堆積とともに冷却能力が低下し、
ヒュームを完全に除去することができなくなる。

【００１３】さらに、フィルタおよび冷却コイルにより
回収したヒュームは、凝縮等してフィルタや冷却コイル
にタール状に付着しているため、付着物の除去が困難で
あり、リフロー装置のメンテナンスに手間がかかるとい
う問題もある。また、付着物の除去のさいは、リフロー
装置を停止する必要があるため、装置の稼働時間が短く
なるという問題もある。

【００１４】このように、炉内の雰囲気を循環させて、
循環中に雰囲気中のヒュームを除去する熱風循環式リフ
ロー炉においては、高いクリーン度を達成することがで
きない。

【００１５】図４に示した従来のリフロー装置において
は、炉(31)内前方および後方から中央に向かう気流が発
生する。このため炉(31)内における予熱部後部で大量に
発生したヒュームが炉(31)における本加熱部から予熱
部、すなわち高温部から低温部へと流れて炉(31)内のク
リーン度が低下し、炉(31)内で搬送される基板(w) や炉
(31)内壁にヒュームが付着することがあるという問題が
ある。

【００１６】本発明は、上記問題を解決することを課題
としたものであり、高いクリーン度を達成することがで
きかつメンテナンスの容易なリフロー装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記課
題を解決するために、本発明のリフロー装置は、炉内に
おいてはんだのフラックス成分などから発生したヒュー
ムを処理するリフロー装置であって、前後両端が開口し
て後端が基板入口、前端が基板出口となされ、内部に予
熱部、本加熱部、および冷却部が設けられている炉を備
えたリフロー装置において、炉内の基板を輻射加熱する
加熱装置と、炉に接続されたヒューム排出管と、ヒュー
ム排出管内の温度をヒュームの凝縮温度以上に保つ手段
と、炉内で発生したヒュームを炉内の雰囲気とともにヒ
ューム排出管に強制的にかつ連続的に排出する排出手段
と、ヒューム排出管に接続されて排出管から排出された
ヒュームを連続的に処理するヒューム処理装置とを備
え、ヒューム排出管が、炉における本加熱部と冷却部と
の間に接続され、ヒューム処理後の雰囲気を外部に排出
することを特徴とするものである。

【００１８】このリフロー装置においては、ヒュームは
炉から強制的に炉外に排出され、処理装置によってヒュ
ームを処理された後の雰囲気は、外部に排出されるの
で、ヒュームが再び炉内に送られることがなく、炉内に
おいて高いクリーン度を達成することができる。

【００１９】さらに、このリフロー装置においては、ヒ
ュームは、炉から排出された後、ヒューム排出管内にお
いては凝縮温度以上に保たれているのでヒュームがヒュ
ーム排出管内で凝縮せず、ヒューム排出管を詰まらせる
ことがない。従って、ヒューム排出管内においてヒュー
ムが凝縮して発生した付着物の除去作業というメンテナ
ンスを行う必要がなく、装置の稼働時間が長くなる。

【００２０】また、ヒュームは排出手段によって炉から
連続的にかつ強制的に排出され、その上処理装置によっ
て連続的に処理されるので、ヒュームによる環境汚染が
防止されるとともに、装置の稼働時間を長くすることが
できる。

【００２１】しかも、基板は、炉壁に埋設された加熱装
置により加熱される、すなわち、炉内において熱風を循
環させることなく加熱されるので、たとえ、炉内に微量
のヒュームが残っていても、そのヒュームが基板に吹き
付けられることがない。

【００２２】また、炉内おけるヒューム発生部分の内壁
温度がヒュームの凝縮温度より高いので、炉内壁面にヒ
ュームが付着することがなく、炉のメンテナンスが容易
である。

【００２３】そのうえ、通常ヒュームは、予熱部後部、
および本加熱部において発生するが、排出管がこのヒュ
ーム発生部分と冷却部との間に接続されているので凝縮
する前のヒュームを効率よく排出できる。

【００２４】さらに、ヒューム排出管が、ヒューム発生
部分より後側にかつ冷却部より前側に接続されているの
で、ヒュームが炉内の前側に逆流せず、基板が強制冷却
される前にヒュームが炉外に排出されるので、ヒューム
が基板に付着することがない。

【００２５】しかも、このリフロー装置においては、炉
内の後側から前側に向かって雰囲気が流れる。したがっ
て、炉内後側に予熱部を、炉内前側に本加熱部を設ける
通常のリフロー装置に適用すれば、ヒュームが炉内にお
いて高温側から低温側すなわち本加熱部側から予熱部側
に流れることがなく、ヒュームが炉内で凝縮することが
ない。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
本発明のリフロー装置について説明する。

【００２７】リフロー装置は、図示は省略した、例え
ば、鉄板製の外装パネル内に配されたものであり、図１
に示したように、前後両端が開口して後端が基板入口
(8) 、前端が基板出口(9) となされている筒状の炉(1)
と、一端が炉(1) の上部に接続されたヒューム排出管
(3) と、ヒューム排出管(3) の他端に接続されたヒュー
ム処理装置(4) とを備えている。処理装置(4) は、ヒュ
ームを加熱することにより分解または燃焼させて処理す
るものであり、通常外装パネル外に設けられる。なお、
図示は省略したが、基板入口(8) から炉(1) 内に基板
(w) を搬入し、炉(1) 内において基板(w) を前進させて
基板出口(9) から炉(1) 外に基板(w) を搬出する基板搬
送装置が設けられている。

【００２８】炉(1) は、複数の筒状断熱体(1a)(1b)を前
後に並べて構成された加熱部(1c)と、加熱部(1c)の後端
に接続された入口側筒状金属体(1d)と、加熱部(1c)の前
端に接続された出口側筒状金属体(1e)とを備えている。

【００２９】前後端に位置する筒状断熱体(1a)をのぞい
た筒状断熱体(1b)の表面近傍には、それぞれ電熱ヒータ
（加熱装置）(2) が埋設され、加熱部(1c)内における後
側部分が予熱部、前側部分が本加熱部となされている。
また、詳細な図示は省略したが、入口側筒状金属体(1d)
には入口パージ部が、出口側筒状金属体(1e)における排
出管(3) が接続された部分より前側には、冷却部および
出口パージ部が形成されている。なお、電熱ヒータ、外
装パネル、入口パージ部、冷却部および出口パージ部等
の構成は、通常のはんだリフロー炉に用いられる公知の
ものと変わりない。また、図示は省略したが、炉(1) に
は、雰囲気を供給する供給装置が取り付けられている。

【００３０】そして、出口側筒状金属体(1e)における加
熱部(1c)よりの部分にヒューム排出管(3) の一端が接続
されている。ヒューム排出管(3) は、例えばステンレス
製である。そして、排出管(3) の外周全長にわたってシ
ーズヒータ(5) が設けられているとともに排出管(3) の
外周およびヒータ(5) が、断熱材(6) により覆われてお
り、ヒューム排出管(3) 内の温度がヒュームの凝縮温度
以上に保たれるようになされている。

【００３１】また、ヒューム排出管(3) の長さ方向にお
けるほぼ中央には絞り部(3a)が設けられ、この絞り部(3
a)よりも炉(1) 側にインジェクタ（排出手段）(7) が、
ヒューム排出管(3) 内部に突出するようにかつインジェ
クタ(7) から吹き出される高圧気体が、処理装置(4) に
向かって流れるように配されている。また、ヒューム排
出管(3) におけるインジェクタ(7) よりヒューム処理装
置(4) 側に、空気供給管(10)が接続されている。なお、
インジェクタ(7) は図示しない高圧気体供給源に接続さ
れている。

【００３２】ヒューム処理装置(4) は、金属製、例えば
ステンレス製の後端閉鎖管(4a)と、後端閉鎖管(4a)の外
周を覆う断熱材(4b)と、後端閉鎖管(4a)内に配された電
熱ヒータ(4c)とを備えている。また、電熱ヒータ(4c)
は、複数の穴があけられた複数の円板状碍子（図示せ
ず）により支持されている。なお、電熱ヒータ(4c)は図
示しない適当な電源に接続されている。

【００３３】上記のリフロー装置においては、基板(w)
が炉(1) 内を通過する間に予熱処理、本加熱処理などが
行われて基板(w) に電子部品などがはんだ付けされる。
そして、以下のようにして炉(1) 内においてはんだ付け
の際に、はんだのフラックス成分などから発生したヒュ
ームが処理される。

【００３４】インジェクタ(7) から高圧気体が吹き出さ
れると絞り部(3a)でこの高圧気体の流速が高められて絞
り部(3a)における圧力が低下する。すると、炉(1) 内の
ヒュームを含有した雰囲気がヒューム排出管(3) に吸い
込まれてヒューム処理装置(4) へと送られる。なお、ヒ
ューム排出管(3) を覆う断熱材(6) の厚みは、ヒューム
排出管(3) 内の温度をヒュームの凝縮温度以上（通常１
８０℃、最大３００℃）に保ちうる厚みである。インジ
ェクタ(7) から常時高圧気体を吹き出すことにより炉
(1) 内のヒュームは連続して炉(1) 外、すなわちヒュー
ム排出管(3) へと排出される。

【００３５】ヒューム処理装置(4) 内の温度は、常時、
ヒュームの分解温度以上（通常７００℃）に保たれてお
り、排出管(3) から送られてきたヒュームが連続的に熱
分解されて処理装置(4) の前端開口から処理装置(4) 外
部に排出される。すなわち、炉(1) から排出された雰囲
気および処理後のヒュームは再びリフロー装置内に戻る
ことがない。

【００３６】また、炉(1) における加熱部(1c)の炉壁に
電熱ヒータ(2) が埋設され、加熱部(1c)内壁面の温度が
ヒュームの凝縮温度以上であるので加熱部(1) 内壁面に
ヒュームが付着などすることがない。

【００３７】加熱部(1c)内のヒュームは、炉(1) の上部
に接続された排出管(3) に吸い込まれるので加熱部(1c)
内において雰囲気は上昇のみし、ヒュームが、炉(1) 内
を搬送されている基板(w) を横切って下降することがな
く、加熱部(1c)内の温度に関わらず、基板(w) にヒュー
ムが接触することがない。

【００３８】なお、上記の装置において空気供給管(10)
によって排出管(3) 内に空気を送り込むようにしてもよ
い。そうすれば処理装置(4) 内においてヒュームの一部
の成分を燃焼させることができる。また、処理装置(4)
内に例えば熱電対などの温度検知手段を設け、処理装置
(4) 内の温度を適切に制御するようにしてもよい。

【００３９】本発明のリフロー装置の各部構成は上記の
ものに限られるものではない。例えば、炉(1) は、適切
に内部の基板を加熱しうるものであればよい。さらに、
シーズヒータ(5) に代えて他のヒータを設けて排出管
(3) 内の温度をヒュームの凝縮温度以上に保つようにし
てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態のリフロー装置の縦断面図
である。

【図２】同リフロー装置における処理装置の一部拡大断
面図である。

【図３】従来のリフロー装置の縦断面図である。

【図４】他の従来のリフロー装置の縦断面である。

【符号の説明】

(1) 炉 (2) 加熱装置（電熱ヒータ） (3) ヒューム排出管 (4) ヒューム処理装置 (5) シーズヒータ (6) 断熱材 (7) 排出手段としてのインジェクタ (8) 基板入口 (9) 基板出口 (w) 基板

フロントページの続き (72)発明者 中村 秀樹 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 CC33 CC44 CD21

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内においてはんだのフラックス成分な
   どから発生したヒュームを処理するリフロー装置であっ
   て、 前後両端が開口して後端が基板入口、前端が基板出口と
   なされ、内部に予熱部、本加熱部、および冷却部が設け
   られている炉を備えたリフロー装置において、 炉内の基板を輻射加熱する加熱装置と、 炉に接続されたヒューム排出管と、 ヒューム排出管内の温度をヒュームの凝縮温度以上に保
   つ手段と、 炉内で発生したヒュームを炉内の雰囲気とともにヒュー
   ム排出管に強制的にかつ連続的に排出する排出手段と、 ヒューム排出管に接続されて排出管から排出されたヒュ
   ームを連続的に処理するヒューム処理装置とを備え、 ヒューム排出管が、炉における本加熱部と冷却部との間
   に接続され、ヒューム処理後の雰囲気を外部に排出する
   ことを特徴とするリフロー装置。