JP2003324272A - リフロー炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板３の半田付けをするリフロー炉１に
満たされた雰囲気ガス４１中に混在するフラックス成分
を除去するフラックス回収装置５３は、フラックス成分
を液化するためにガス４１を冷却するので、戻された雰
囲気ガス４１は、除去できずに残っているフラックス成
分が、壁面などで液化し付着しやすく、再び加熱する必
要があった。 【解決手段】 フラックス回収装置５３は、リフロー炉
１から雰囲気ガスを導く往路５５の奥に外部熱交換器６
３を設け、雰囲気ガス４１と外気との間で熱交換を行い
液化を行う。また、往路５５と、液化を終えた雰囲気ガ
スを戻す復路５７とにまたがって内部熱交換器７５を設
け、雰囲気ガスの自らの熱で、加熱を行い、フラックス
成分の付着を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品を搭載
した回路基板を半田付けするためのリフロー炉に関し、
特に、半田付け中に気化し雰囲気ガス中に混在するフラ
ックス成分を液化して除去するためのフラックス回収装
置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の電子部品は、SMD(Surface Mount
ed Device)と呼ばれるものであり、回路基板の表面に直
接搭載して半田付けされる。この半田付けは、半田付け
ペーストを用いて行う。半田付けペーストは、クリーム
状のフラックスと粉末半田とをペースト状にしたもの
で、印刷あるいはディスペンサー等により回路基板のは
んだ付け部に塗布し、その上に電子部品を搭載させてか
らリフロー炉で加熱溶融させることにより、回路基板と
電子部品を半田付けするものである。

【０００３】半田付けペーストのフラックスは、半田付
けされる金属表面の酸化膜を除去し、半田付け中に加熱
で再酸化するするのを防止し、半田の表面張力を小さく
して濡れを良くする塗布材の働きをし、松脂、チキソ
剤、活性剤等の固形成分を溶剤で溶解させてあるため、
リフロー炉で半田付けペーストを加熱溶融させた時にこ
れらが気化し蒸気となる。この気化したフラックス成分
は、リフロー炉の温度の低いところ（約１１０℃以下）
に接触して、液化し、回路基板上に付着し半田付け不良
を起こしたり、リフロー炉の可動部分に付着して動きが
妨げられたりするものであった。

【０００４】そして、回路基板上に付着したフラックス
成分が半田付け不良を起こさないように、不活性ガスを
用いた雰囲気中で加熱を行うとともに、この雰囲気中に
混在するフラックス成分を冷却し液化して回収しようと
する回収装置が提案されている。

【０００５】この回収装置の従来例を、図５に示す。リ
フロー炉１０１の加熱室１０３の中を搬送手段１０５に
より（図の紙面と直角方向へ）搬送される回路基板１０
７には電子部品が搭載されている。搬送手段１０５の上
方に設けられているファンモータ１０９により回転する
ファン１１１により雰囲気ガス１１３が、ヒーター１１
５の間を通過して、搬送される回路基板１０７へ吹き付
けられ加熱がなされ、循環する。

【０００６】この雰囲気ガス１１３の循環路をバイパス
してバイパス路１１７が設けられ、バイパス路１１７の
内部に、外部熱交換器であるヒートシンク１１９が設け
られる。バイパス路１１７を導かれてきた雰囲気ガス１
１３は、外気との間で熱交換を行い冷却され、雰囲気ガ
ス１１３中のフラックス成分が液化される。ヒートシン
ク１１９の表面で液化したフラックスは、ヒートシンク
１１９の下方に配置されるタンク１２１へ重力により滴
下し溜められる。フラックスが液化し除去された雰囲気
ガス１２３は、加熱室１０３に戻される。なお、雰囲気
ガスは別に設けられるファンによって吸引されてバイパ
ス路１１７へ導かれることもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
加熱室に戻された雰囲気ガス１２３は、既にヒートシン
ク１１９で冷却されているので、除去できずに雰囲気ガ
ス中に残っているフラックス成分が、リフロー炉１０１
の温度の低い壁面などで液化し付着しやすいものであっ
た。

【０００８】（２）また、循環する雰囲気ガス１１３
が、ヒートシンク１１９で冷却されるので、必要な温度
まで再び加熱する必要があった。このためヒータ１１５
の消費電力を大きくし、省エネに逆行するものであっ
た。この発明は、以上の課題を解決するためになされた
もので、雰囲気ガス中のフラックス成分の除去にともな
い、フラックス成分が付着しにくく、雰囲気ガスの再加
熱の必要を小さくするリフロー炉を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、第一の発明は、電子部品を搭載した回路基板を搬
送する搬送手段と、この搬送が内部で行われ雰囲気ガス
を介して前記回路基板への加熱をすることで半田付けを
行う加熱室と、前記半田付け中に気化し前記雰囲気ガス
中に混在するフラックス成分を液化して除去するため
に、前記雰囲気ガスを導いて冷却するフラックス回収装
置と、このフラックス回収装置内で前記雰囲気ガスを導
く往路と復路にまたがって設けられた内部熱交換器と、
を備えたことを特徴とするリフロー炉である。

【００１０】第二の発明は、さらに前記フラックス回収
装置は、前記加熱室からの前記雰囲気ガスを導く前記往
路と、この往路の奥に設けられ前記雰囲気ガスと外気と
の間で熱交換を行い前記液化を行う外部熱交換器と、前
記液化を終えた前記雰囲気ガスを前記加熱室に戻す復路
と、を備えたことを特徴とするリフロー炉である。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図１か
ら図４に示す。このリフロー炉１は、図２の全体図およ
び図３の横断面図に示すように、水平方向に長い全体形
状をしており、回路基板３は図中左の入口搬送部５から
搬入され、図中右の出口搬送部７から搬出される。長手
方向中央が、回路基板３を加熱する加熱室９で、長手方
向後端が、加熱された回路基板３を冷却する冷却室１１
である。

【００１２】そして、回路基板３を水平方向に搬送する
搬送手段であるチェーンコンベア１３を囲むように、長
い加熱室１５が水平方向に形成される。この加熱室１５
は、開閉可能な上構造体１７と下部構造体１９との間に
構成される。

【００１３】下部構造体１９は、下面に、伸縮可能な脚
部２１や移動用の車輪２３が設けられ、上面の中央に加
熱室を形成する凹部２５を有する。また、上部構造体１
７を開閉するためのシリンダ２７の一端が取り付けられ
ている。

【００１４】上部構造体１７は、下部構造体１９の凹部
２５を覆う蓋のように開閉可能となるように、搬送方向
に平行に設けられる回動軸２９回りに回動可能に、下部
構造体に取り付けられ、回動のためのシリンダ２７の他
端が取り付けられている。

【００１５】加熱室１５の下部には、チェーンコンベア
１３が搬送方向へ、左右一対が設けられ、それぞれガイ
ドレール３１にガイドされて、駆動スプロケット機構３
３により駆動される。回路基板３は左右端部を支持され
ながら搬送され、この支持を行うため左右のチェーンコ
ンベア１３の内側には支持突起３５（図３（Ｂ））が形
成される。

【００１６】加熱室９（１５）の上部には、長手方向に
沿って、複数の熱風ファンモータ３７が設けられ、それ
ぞれターボファンもしくはシロッコファンなどのファン
３９を回転させて、雰囲気ガス４１の循環を行う。

【００１７】図１に示すように、この循環のために加熱
室１５の上部は、下方へ開放した箱形の構造が、外装板
４３と仕切り板４５によって二重構造になっている。こ
の二重構造の仕切り板４５の外側にファン３９が設けら
れ、内側のヒーター４０で加熱された雰囲気ガス４１を
中央の吸い込み窓４７から外側に吸い上げ、外側の外周
４９から吹き付ける。吹き付けられた雰囲気ガス４１
は、下方へ開放した箱形の開放面に張り渡されたメッシ
ュ体５１に遮られ、メッシュの間を通って、回路基板３
の上に均等に吹き付けられ加熱を行う。

【００１８】図１、図４に示すように、そして、この加
熱室１５の上部を構成する上部構造体１７に、フラック
ス回収装置５３が取り付けられる。すなわち、加熱室上
部の二重構造体の外側の一部が、フラックス回収装置５
３へ雰囲気ガス４１を導く往路５５に連通する。また、
二重構造体の内側の一部が、フラックス回収装置から雰
囲気ガス４１を加熱室上部へ戻す復路５７に連通する。
往路５５と復路５７は隔壁５９で仕切られる。

【００１９】往路５５の奥には、雰囲気ガス４１が外気
６１との間で熱交換を行いフラックス成分の液化を行う
外部熱交換器設として第一のヒートシンク６３が設けら
れる。このヒートシンク６３は多数枚の金属のフィン６
５（図の紙面に平行に多数枚が所定間隔を経て配置され
る）からなり、半分が往路５５側に露出し、他の半分が
外気路６７に露出する。この外気路６７は、往路５５の
外側に接して設けられ、外気ファン６９により取り込ま
れた外気６１が通り、ヒートシンク６３により暖められ
た外気６１を排気する排気路７１へ連通する。復路側５
７に露出するヒートシンク６３の下方には、液化したフ
ラックス成分が重力により滴下し溜められるタンク７３
が配置される。

【００２０】さらに、往路５５と復路５７を仕切る隔壁
５９には、内部熱交換器として第二のヒートシンク７５
が、往路５５と復路５７にまたがって設けられる。この
ヒートシンク７５も多数枚の金属のフィン７７からな
り、半分が往路５５側に露出し、他の半分が復路５７に
露出する。

【００２１】（実施形態の作用効果）雰囲気ガス４１
は、加熱室１５上部の二重構造体の外側で熱風ファンモ
ータ３７により正圧になり、フラックス回収装置５３の
往路５５に送られる。往路５５で内部熱交換器としての
第二のヒートシンク７５に触れて熱を与え、予備的に冷
却される。さらに雰囲気ガス４１は、往路の奥で外部熱
交換器設として第一のヒートシンク６３に触れ、外気６
１との間で熱交換を行いフラックス成分が液化される。
液化したフラックス成分７９は、重力により滴下しタン
ク７３に溜められる。さらに、フラックス成分が液化し
除去された雰囲気ガス４１は、復路５７で、内部熱交換
器としての第二のヒートシンク７５に再び触れて、自ら
与えた熱を受け取る。

【００２２】したがって、加熱室１５上部に戻される前
に雰囲気ガス４１は加熱されることになり、除去できず
に雰囲気ガス４１中に残っているフラックス成分が、加
熱室１５付近などの温度の低い壁面などで液化し付着す
るのを抑止できる。

【００２３】また、雰囲気ガス４１は、第二のヒートシ
ンク７５において自らの熱で加熱されるので、ヒータ４
０で余分に加熱する場合に比べ、消費電力を大きくせず
に済み、省エネにかなう。つまり、せっかく加熱した雰
囲気ガス４１を、フラックス成分の除去のために冷却
し、その後に再び加熱しなければならないという不都合
を減らすことができる。

【００２４】また、この実施形態のフラックス回収装置
５３は、加熱室１５上部に設置され、加熱室１５上部に
復路５７が接しているので、復路５７の雰囲気ガス４１
は加熱室１５からも熱を受け取ることができ、より省エ
ネを達成できる。また、その分、加熱室１５の外側つま
りリフロー炉の外側を覆う外装板４３が熱くなってしま
うという問題を解決できる。また、この実施形態のフラ
ックス回収装置５３は、外気路６７に往路５５が接して
いるので、この接した部分でも雰囲気ガス４１と外気６
１との間で熱交換が行われ、雰囲気ガス４１はより冷や
され、熱交換効率を上げ、より省エネを達成できる。

【００２５】（他の実施形態）以上の実施形態において
は、フラックス回収装置５３の設置位置は、リフロー炉
１の長手方向中央の加熱室９（図２）であったが、他の
実施形態においては、長手方向後端の冷却室１１であっ
てもよい。

【００２６】また、以上の実施形態においては、雰囲気
ガス４１が循環する循環系にフラックス回収装置５３を
設置したが、他の実施形態においては、雰囲気の流れが
多少でもあれば循環系でなくても、この発明は実施で
き、効果が認められる。また、以上の実施形態において
は、熱交換器にはヒートシンクが用いられたが、他の実
施形態においては、ヒートパイプなどの他の熱交換器が
用いられ得る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、第一、または第二
の発明によれば、雰囲気ガスは、往路で内部熱交換器に
触れて冷却され、これにより混在するフラックス成分を
液化して除去する際に、この内部熱交換器に熱を与え、
この与えた自らの熱を復路で内部熱交換器から受け取
る。その分、戻される雰囲気ガスは加熱されることにな
り、したがって、除去できずに雰囲気ガス中に残ってい
るフラックス成分が、リフロー炉の温度の低い壁面など
で液化し付着するのを抑止できる。

【００２８】また、雰囲気ガスは自らの熱で加熱される
ので、消費電力を大きくせずに済み、省エネにかなうも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す、加熱室上部にフ
ラックス回収装置を設置したリフロー炉の横断面図であ
る。

【図２】リフロー炉の全体側面図である。

【図３】（Ａ）は図２の横断面図、（Ｂ）は（Ａ）の要
部拡大図である。

【図４】図１のフラックス回収装置の拡大図である。

【図５】従来例を示す、加熱室上部にフラックス回収装
置を設置したリフロー炉の概略横断面図である。

【符号の説明】

１ リフロー炉 ３ 回路基板 ５ 入口搬送部 ７ 出口搬送部 ９ 加熱室 １１ 冷却室 １３ チェーンコンベア １５ 加熱室 １７ 上構造体 １９ 下部構造体 ２１ 脚部 ２３ 車輪 ２５ 加熱室を形成する凹部 ２７ シリンダ ２９ 回動軸 ３１ ガイドレール ３３ 駆動スプロケット機構 ３５ 支持突起３５ ３７ 熱風ファンモータ ３９ ファン ４０ ヒーター ４１ 雰囲気ガス ４３ 外装板 ４５ 仕切り板 ４７ 吸い込み窓 ４９ 外側の外周 ５１ メッシュ体 ５３ フラックス回収装置 ５５ 往路 ５７ 復路 ５９ 隔壁 ６１ 外気 ６３ 外部熱交換器としての第一のヒートシンク ６５ 金属のフィン ６７ 外気路 ６９ 外気ファン ７１ 排気路 ７３ タンク ７５ 内部熱交換器として第二のヒートシンク ７７ フィン ７９ 液化したフラックス成分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を搭載した回路基板を搬送する搬
   送手段と、この搬送が内部で行われ雰囲気ガスを介して
   前記回路基板への加熱をすることで半田付けを行う加熱
   室と、前記半田付け中に気化し前記雰囲気ガス中に混在
   するフラックス成分を液化して除去するために、前記雰
   囲気ガスを導いて冷却するフラックス回収装置と、この
   フラックス回収装置内で前記雰囲気ガスを導く往路と復
   路にまたがって設けられた内部熱交換器と、を備えたこ
   とを特徴とするリフロー炉。
2. 【請求項２】前記フラックス回収装置は、前記加熱室か
   らの前記雰囲気ガスを導く前記往路と、この往路の奥に
   設けられ前記雰囲気ガスと外気との間で熱交換を行い前
   記液化を行う外部熱交換器と、前記液化を終えた前記雰
   囲気ガスを前記加熱室に戻す復路と、を備えたことを特
   徴とする請求項１に記載のリフロー炉。