JP2003046227A - はんだ付け用加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内（加熱室内）への外気の侵入を確実に制
限することができ、加熱室内を常時低酸素濃度に安定し
て維持する。 【解決手段】 電子部品が搭載された回路基板１を不活
性ガス雰囲気下ではんだ付け温度に加熱する加熱室２
と、加熱室２に前記回路基板１を搬入する基板搬入部４
と、加熱室２から前記回路基板１を搬出する基板搬出部
５と、前記回路基板１を基板搬入部４から加熱室２を通
り基板搬出部５へ基板搬送路６に沿って案内する基板搬
送手段７と、基板搬入、搬出部４、５に設けられ、空気
を基板搬送路６に沿って炉外及び基板搬送路６の方向へ
傾斜して吹出して炉内、即ち、加熱室２内への外気の侵
入を制限する空気シャッター１２を備えたガスシール手
段１１で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内を低酸素濃度
に制御する不活性ガス雰囲気下で電子部品を回路基板に
はんだ付けをするはんだ付け用加熱炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品を回路基板にはんだ付けをして
実装する場合には、電子部品が搭載された回路基板をは
んだ付け用加熱炉に搬入し、電子部品を回路基板に仮着
するはんだをはんだ付け温度に加熱溶融させ、電子部品
を回路基板にはんだ付けをする。

【０００３】従来、この種のはんだ付け用加熱炉は、図
５に示すように、電子部品が搭載された回路基板１を窒
素ガス等の不活性ガス雰囲気下ではんだ付け温度に加熱
するために、内部の上下位置に長手方向に沿って複数配
列されたヒータ３を有し、内部に窒素ガス等の不活性ガ
スが充満される加熱室２と、加熱室２に前記回路基板１
を搬入する基板搬入部４と、加熱室２から前記回路基板
１を搬出する基板搬出部５と、前記回路基板１を基板搬
入部４から加熱室２を通り基板搬出部５へ基板搬送路６
に沿って案内する、チェーンコンベア若しくはメッシュ
コンベア等からなる基板搬送手段７とを備える。なお、
８は加熱室２内に窒素ガス等の不活性ガスを注入して充
満させるための不活性ガス注入穴である。

【０００４】ところで、電子部品を回路基板１にはんだ
付けをする際、回路基板１や電子部品の酸化を防止する
ために、加熱室２内に窒素ガス等の不活性ガスを充満さ
せ、加熱室２内を低酸素濃度に維持するが、加熱炉運転
中、その低酸素濃度を常時安定して維持することが望ま
しい。そこで、基板搬入部４及び基板搬出部５に、炉外
への不活性ガスの流出及び炉内への外気の侵入を制限す
るガスシール手段が設けられている。

【０００５】最も簡単なガスシール手段は、基板搬入部
４及び基板搬出部５の開口寸法を狭めて炉外への不活性
ガスの流出及び炉内への外気の侵入を制限する手段であ
る。この手段によると、はんだ付けをされる電子部品が
搭載された回路基板１の大きさがほぼ同じ場合には、基
板搬入、搬出部４、５の開口寸法を回路基板１の大きさ
に見合うように狭めることが可能になるので、炉外への
不活性ガスの流出及び炉内への外気の侵入（巻き込み）
を制限して、加熱室２内を低酸素濃度に安定して維持す
ることができる。しかしながら、電子部品の寸法が大き
くなり、これを搭載した回路基板１が大型になると、こ
れを基板搬入部４より加熱室２内に搬入したり、基板搬
出部５から炉外へ搬出することが困難になるので、回路
基板１を生産する上で問題になる。

【０００６】そこで、図５の加熱炉においては、回路基
板１の寸法が種々異なっても、加熱炉への搬入、搬出が
円滑に行えるようなガスシール手段９が基板搬入、搬出
部４、５に設けられている。このガスシール手段９は、
基板搬入、搬出部４、５のハウジング４Ａ、５Ａの上下
内面に、基板搬送路６に沿ってほぼ均等な間隔を隔てて
配列すると共に、基板搬送路６に向けて内方へ突出する
ように取り付けられた複数の仕切り板（遮蔽板）１０で
構成される（特開平４−２５３５６６号、特開平５−３
０５４２８号等参照）。このような構成のガスシール手
段９を用いると、基板搬入、搬出部４、５内を不活性ガ
スが流れる際、ガスの流通抵抗が大きくなって流れが滞
留するラビリンスシール効果が生じ、炉外への不活性ガ
スの流出及び炉内への外気の侵入を制限する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この仕切り板１０方式
のガスシール手段９によると、基板搬送路６を挟んで上
下に配列された複数の仕切り板１０間に渦が生成され、
この渦により圧力損失が増大して、炉外へのガスの流出
及び炉内への外気の侵入（巻き込み）が制限され、炉内
酸素濃度の低濃度と安定化に大きく寄与するものと考え
られている。

【０００８】しかしながら、実際には、炉外へ流出しよ
うとする不活性ガスは高温度に加熱されているため、基
板搬入部４又は基板搬出部５の開口寸法によっては、外
気との間の温度差（密度差）に起因する基板搬送路６に
沿った水平ガス対流が生じる。そうすると、基板搬入４
又は基板搬出部５内において、特に基板搬送路６の下部
から外気が巻き込まれ易く、加熱室２内へ侵入する恐れ
がある。このため、加熱室２内を常時低酸素濃度に安定
して維持することが容易でないという問題があった。

【０００９】本発明は上記の課題を解決し、加熱室内の
不活性ガスと外気との間の温度差が大きくなっても、炉
内への外気の侵入を確実に制限することができ、加熱室
内を常時低酸素濃度に安定して維持することができるよ
うにしたはんだ付け用加熱炉を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載されたはんだ付け用加熱炉
は、電子部品が搭載された回路基板を不活性ガス雰囲気
下ではんだ付け温度に加熱する加熱室と、加熱室に前記
回路基板を搬入する基板搬入部と、加熱室から前記回路
基板を搬出する基板搬出部と、前記回路基板を基板搬入
部から加熱室を通り基板搬出部へ基板搬送路に沿って案
内する基板搬送手段とを備え、基板搬入部及び基板搬出
部に、炉外への不活性ガスの流出及び炉内への外気の侵
入を制限するガスシール手段を設けた加熱炉において、
基板搬入、搬出部の少なくとも一方におけるガスシール
手段は、空気を基板搬送路に沿って炉外及び基板搬送路
の方向へ傾斜して吹出する空気シャッターを備えてい
る。

【００１１】このような構成によると、加熱室内の不活
性ガスと外気との間の温度差が大きくなって基板搬入部
又は基板搬出部内で水平ガス対流が生じようとしても、
基板搬送路に沿って炉外及び基板搬送路の方向へ傾斜し
て吹出する空気で、水平ガス対流が遮断されるので、炉
内、即ち、加熱室内への外気の侵入が確実に制限され、
加熱室内を常時低酸素濃度に安定して維持することがで
きる。これにより、電子部品の回路基板へのはんだ付け
不良が減少し、回路基板の品質及び生産性を高めること
ができる。また、ガスシール手段がランニングコストの
安い空気を用いた空気シャッターを備え、この空気シャ
ッターで加熱室内の酸素濃度を適正値に維持するので、
加熱炉の製作及び運転コストを低減させることができ
る。

【００１２】また、請求項２に記載されたはんだ付け用
加熱炉は、請求項１に記載されたものにおいて、前記空
気シャッターが、空気の吹出角度を調節する空気吹出角
度可変機構を備えるものである。このような構成による
と、空気の吹出角度を、炉内への外気の侵入（巻き込
み）を確実に制限（抑制）するための最適角度に設定す
ることが容易になる。従って、加熱室内の酸素濃度を電
子部品のはんだ付けをするのに最適な低濃度に制御し、
より安定して維持することができるので好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。図１は本発明に係るはんだ付け
用加熱炉の一実施形態を示す断面図である。なお、従来
の技術で説明したはんだ付け用加熱炉と同一構成部品及
び機能を有するものには同一符号を付してある。

【００１４】この実施形態のはんだ付け用加熱炉は、電
子部品が搭載された回路基板１を窒素ガス等の不活性ガ
ス雰囲気下ではんだ付け温度に加熱するために、内部の
上下位置に長手方向に沿って複数配列されたヒータ３を
有し、内部に窒素ガス等の不活性ガスが充満される加熱
室２と、加熱室２に前記回路基板１を搬入する基板搬入
部４と、加熱室２から前記回路基板１を搬出する基板搬
出部５と、前記回路基板１を基板搬入部４から加熱室２
を通り基板搬出部５へ基板搬送路６に沿って案内する、
チェーンコンベア若しくはメッシュコンベア等からなる
基板搬送手段７とを備える。なお、８は加熱室２内に窒
素ガス等の不活性ガスを注入して充満させるための不活
性ガス注入穴である。

【００１５】また、基板搬入部４及び基板搬出部５に
は、加熱室２内に充満した不活性ガスの炉外への流出及
び炉内への外気の侵入を制限して、加熱室２内を常時低
酸素濃度に安定して維持し、電子部品を回路基板１には
んだ付けをする際、回路基板１や電子部品の酸化を防止
するためにガスシール手段１１が設けられる。このガス
シール手段１１は、基板搬入、搬出部４、５のハウジン
グ４Ａ、５Ａの上下内面に、基板搬送路６に沿って所定
間隔を隔てて配列すると共に、基板搬送路６に向けて内
方へ突出するように取り付けられた複数の仕切り板（遮
蔽板）１０と、空気を基板搬送路６に沿って炉外及び基
板搬送路６の方向へ傾斜して幕状に吹出する空気シャッ
ター１２からなっている。

【００１６】空気シャッター１２は、図３（イ）に示す
ように、ボンベ、ファン、ブロアー、圧縮機等の空気供
給源（図示省略）で得られた空気が両側又は片側の管端
部から管内へ加圧供給される空気供給管１３と、この空
気供給管１３の外面にその長手方向に沿って所定間隔を
おいて穿設された複数の円形状の空気吹出穴（ノズル）
１４とからなる。なお、図示省略するが、この空気吹出
穴１４は、長手方向に沿って千鳥状に穿設したり、又
は、長手方向に沿って並列して穿設したりしてもよい。
その他、この空気供給管１３の外面には、図３（ロ）に
示すように、空気供給管１３の長手方向に沿って連続す
る細長い１本のスリット状の空気吹出穴（ノズル）１５
を穿設したりしてもよい。更に、この空気吹出穴１５
は、図示省略するが、空気供給管１３の長手方向に沿っ
て、複数本並列に、又は、複数個、間隔をおいて直列に
穿設するようにしてもよい。

【００１７】空気シャッター１２の空気供給管１３は、
図１に示すような基板搬入部４のハウジング４Ａ及び図
１、２に示すような基板搬出部５のハウジング５Ａの先
端側における上下内面に取り付けられる。この際、空気
供給管１３の空気吹出穴１４、１５は、空気を基板搬送
路６に沿って、炉外及び基板搬送路６の方向、即ち、図
１、２の矢印Ａ方向へ傾斜して吹出できるような方向を
向くように位置決め固定される。なお、図示省略する
が、空気供給管１３は、基板搬送路６に沿った方向（加
熱室２、基板搬入、搬出部４、５の長手方向）へ直列に
複数段設けるようにしてもよく、このように空気供給管
１３を設けると、炉内への外気の侵入をより確実に制限
することができるので好ましい。

【００１８】基板搬出部５（基板搬入部４の場合も同
様）に設けられたガスシール手段１１において、空気シ
ャッター１２の空気吹出穴１４、１５から前記矢印Ａ方
向へ吹出される空気の吹出角度θ、即ち、基板搬送路６
に沿った水平面に垂直な面に対する炉外方向への傾斜角
度は、小さ過ぎると、空気の一部が加熱室２側に分流
（逆流）して、加熱室２内へ入り込む恐れがあり、炉内
への外気の侵入を助長させることになる。反対に、吹出
角度θが大き過ぎると、このような問題は解消される
が、外気の侵入を制限する空気遮断（エアカーテン）効
果が弱くなるほか、空気の吹出速度（吹出量）を増大す
る必要があり、設備の大型化と費用の増大を招く問題が
ある。このようなことから、空気の吹出角度θは５乃至
４５度の範囲に設定するのが実用的である。１５〜３５
度の範囲に設定するのが好適である。

【００１９】空気の吹出角度θが前記したような範囲に
設定されていると、図２に示すように、空気シャッター
１２による空気遮断（エアカーテン）効果が得られる。
これにより、加熱室２内の不活性ガスと外気との間の温
度差（密度差）が大きくなって、基板搬入、搬出部４、
５内で水平ガス対流が生じようとしても、空気シャッタ
ー１２から基板搬送路に沿って炉外及び基板搬送路の方
向へ傾斜して吹出する空気で、水平ガス対流が遮断され
る。従って、炉内、即ち、加熱室内への外気の侵入が確
実に制限され、加熱室内を常時低酸素濃度に安定して維
持することができる。また、ランニンコストの安い空気
を用いた空気シャッター１２を利用するので、はんだ付
け用加熱炉の製作及び運転コストを低減させることがで
きる。なお、基板搬出部５に設けられたガスシール手段
１１において、空気シャッター１２の空気供給管１３に
穿設された前記空気吹出穴（ノズル）１４、１５から空
気を吹出すると、はんだ付けの施された回路基板１に冷
却作用を及ぼすこともできるので好ましい。

【００２０】図４に示すものは、前記ガスシール手段１
１の空気シャッター１２において、空気の吹出角度θを
調節する空気吹出角度可変機構１６の概要図である。空
気吹出角度可変機構１６は、基板搬入、搬出部４、５の
ハウジング４Ａ、５Ａの先端側における上下内面に空気
供給管１３、１３を回動自在に支持する軸受１７と、空
気供給管１３、１３を互いに反対方向へ所定角度回動さ
せる動力伝動手段１８からなる。

【００２１】動力伝動手段１８は、駆動モータ１９と、
駆動モータ１９で回転駆動される駆動軸２０と、駆動軸
２０に装着されたチェーン又はベルトホイール２１及び
駆動歯車２２と、基板搬入、搬出部４、５内の上部に取
り付けられた空気供給管１３の一方の端部に装着され、
前記駆動歯車２２とかみ合わされる従動歯車２３と、基
板搬入、搬出部４、５内の下部に取り付けられた空気供
給管１３の一方の端部に装着されたチェーン又はベルト
ホイール２４と、チェーン又はベルトホイール２１、２
４に掛け渡されたチェーン又はベルト２５とよりなる。
また、駆動歯車２２と従動歯車２３の回動比、及び、チ
ェーン又はベルトホイール２１、２４の回動比はそれぞ
れ１：１に設定されている。更に、駆動モータ１９は、
空気供給管１３、１３を所定角度回動させるための回動
制御手段を備えている。

【００２２】そこで、駆動モータ１９を起動して駆動軸
２０を矢印Ｂ方向へ回動させると、駆動歯車２２から従
動歯車２３に回動力が伝動され、上方の空気供給管１３
が矢印Ｃ方向へ所定角度回動する。これと同時に、チェ
ーン又はベルトホイール２１からチェーン又はベルト２
５を介し、チェーン又はベルトホイール２４に回動力が
伝動され、下方の空気供給管１３が矢印Ｂ方向（駆動軸
２０と同方向）へ所定角度（上方の空気供給管１３と同
一角度）回動する。従って、上下の空気供給管１３、１
３は互いに反対方向へ同一角度回動することになる。こ
れにより、空気シャッター１２の空気吹出穴１４、１５
から吹出される空気の前記矢印Ａ方向への吹出角度θが
大小可変し、空気の吹出角度θが最適な角度になるよう
に調節される。このように、空気シャッター１２が空気
吹出角度可変機構１６を備えていると、空気の吹出角度
θを最適角度に設定することが容易になるので好まし
い。

【００２３】上記実施形態のはんだ付け用加熱炉におい
ては、空気シャッター１２を備えたガスシール手段１１
を基板搬入部４及び基板搬出部５の両方に設けたもので
あるが、これらの開口寸法によっては、加熱室２内の不
活性ガスと外気との間の温度差に起因する水平ガス対流
が生じ易い方の基板搬入部４又は基板搬出部５だけに設
けるようにしてもよい。この場合、ガスシール手段１１
の設けられていない方のものに対しては、例えば、図５
に示すような、ガスシール手段９が設けられる。更に、
ガスシール手段１１は、仕切り板１０と空気シャッター
１２とを組み合わせた構成のものだけに限定されない。
即ち、仕切り板１０以外のものと空気シャッター１２と
を組み合わせた構成のものや空気シャッター１２だけで
構成するものを利用することもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載されたはんだ付け用加熱炉によると、基板搬入、
搬出部の少なくとも一方におけるガスシール手段は、空
気を基板搬送路に沿って炉外及び基板搬送路の方向へ傾
斜して吹出する空気シャッターを備えているので、加熱
室内の不活性ガスと外気との間の温度差が大きくなって
基板搬入部又は基板搬出部内で水平ガス対流が生じよう
としても、基板搬送路に沿って炉外及び基板搬送路の方
向へ傾斜して吹出する空気で、水平ガス対流が遮断され
る。これにより、炉内、即ち、加熱室内への外気の侵入
が確実に制限され、加熱室内を常時低酸素濃度に安定し
て維持することができる。従って、電子部品の回路基板
へのはんだ付け不良が減少し、回路基板の品質及び生産
性を高めることができる。また、ガスシール手段がラン
ニングコストの安い空気を用いた空気シャッターを備
え、この空気シャッターで加熱室内の酸素濃度を適正値
に維持するので、加熱炉の製作及び運転コストを低減さ
せることができる。

【００２５】また、請求項２に記載されたはんだ付け用
加熱炉によると、前記空気シャッターが、空気の吹出角
度を調節する空気吹出角度可変機構を備えているので、
空気の吹出角度を、炉内、即ち、加熱室内への外気の侵
入（巻き込み）を確実に制限するための最適角度に設定
することが容易になり、加熱室内の低酸素濃度状態を更
に安定して維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るはんだ付け用加熱炉の一実施形態
を示す断面図である。

【図２】図１の基板搬出部に設けられたガスシール手段
の空気シャッターの作用を説明するための断面図であ
る。

【図３】図１のガスシール手段の空気シャッターにおい
て、（イ）、（ロ）は、空気供給管に穿設する空気吹出
穴の異なる例を示す側面図である。

【図４】図１のガスシール手段の空気シャッターが備え
る空気吹出角度可変機構を示す概要図である。

【図５】従来のはんだ付け用加熱炉の断面図である。

【符号の説明】

１ 回路基板 ２ 加熱室 ３ ヒータ ４ 基板搬入部 ４Ａ ハウジング ５ 基板搬出部 ５Ａ ハウジング ６ 基板搬送路 ７ 基板搬送手段 ８ 不活性ガス注入穴 ９ ガスシール手段 １０ 仕切り板 １１ ガスシール手段 １２ 空気シャッター １３ 空気供給管 １４ 空気吹出穴 １５ 空気吹出穴 １６ 吹出角度可変機構 １７ 軸受 １８ 動力伝動手段 １９ 駆動モータ ２０ 駆動軸 ２１ チェーン又はベルトホイール ２２ 駆動歯車 ２３ 従動歯車 ２４ チェーン又はベルトホイール ２５ チェーン又はベルト θ 吹出角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴村 求 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 CC33 CC49 CD35 GG03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品が搭載された回路基板を不活性
   ガス雰囲気下ではんだ付け温度に加熱する加熱室と、加
   熱室に前記回路基板を搬入する基板搬入部と、加熱室か
   ら前記回路基板を搬出する基板搬出部と、前記回路基板
   を基板搬入部から加熱室を通り基板搬出部へ基板搬送路
   に沿って案内する基板搬送手段とを備え、基板搬入部及
   び基板搬出部に、炉外への不活性ガスの流出及び炉内へ
   の外気の侵入を制限するガスシール手段を設けたはんだ
   付け用加熱炉において、基板搬入、搬出部の少なくとも
   一方におけるガスシール手段は、空気を基板搬送路に沿
   って炉外及び基板搬送路の方向へ傾斜して吹出する空気
   シャッターを備えることを特徴とするはんだ付け用加熱
   炉。
2. 【請求項２】 前記空気シャッターは、空気の吹出角度
   を調節する空気吹出角度可変機構を備えることを特徴と
   する請求項１記載のはんだ付け用加熱炉。