JP2006313807A - リフロー半田付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱ガスの噴出孔を小さくしても、プリント基板に加熱ガスを万遍なく均等の圧力で吹き付け可能にし、温度や噴出圧のばらつきによる半田付け不良を解消し、半田付け精度を向上する。
【解決手段】 本発明は、電子部品１ａを搭載したプリント基板１をコンベア５で搬送しながら加熱炉６内でプリント基板１にガス流入部７から加熱ガスを吹き付けて電子部品１ａを半田付けするリフロー半田付け装置である。上記のガス流入部７が、加熱ガスの噴出孔１１ａを満遍なく多数有するノズル板１１をプリント基板１に対向して備える。またこのガス流入部７を、導風部９の対称線Ｌを介して線対称に形成する。上記のノズル板１１と対向するガス流入部７内の壁面７ｂを、導風部９の対称線Ｌ上の中央位置７ｃをノズル板１１に近づけて略Ｖ字形の傾斜面状に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はリフロー半田付け装置に関し、更に詳しくはコンベアでプリント基板を搬送しながらクリーム半田を加熱ガスで溶融して半田付けするリフロー半田付け装置に関するものである。

従来この種の装置としては、例えば送風機収納部を有する第１ケーシング部材と、長方形の箱形の第２ケーシング部材を、両側位置でダクトを介して連結し、第２ケーシング部材のコンベアに臨む側に、加熱ガスの噴出孔を多数形成しているものがある（例えば特許文献１参照）。

ところでこの種の装置は、半田付け精度を高めるため、加熱ガスをプリント基板の電子部品の間の隅々まで確実に吹き付けることができるよう、加熱ガスの噴出孔が小さく形成されているのが望ましい。
しかしながら加熱ガスの噴出孔を小さくすると、加熱ガスの吹き付け量が低下するため、半田付け温度が低下し易くなる。またプリント基板の全体に満遍なく均一の圧力で加熱ガスを吹き付けないと、半田付け温度に差が生じ、半田付け精度にばらつきが出易くなる。
従ってこの種の装置は、加熱ガスの噴出孔を小さくしても、吹き付け量や噴出圧を低下させることなく、プリント基板に満遍なく、同じ風圧で加熱ガスを吹き付けることができるよう形成されているのが望ましい。
しかるに従来のこの種の装置は、上記の通り、第１ケーシング部材と第２ケーシング部材が直管状のダクトで接続され、第２ケーシング部材は長方形の箱形に形成されていた。従って従来品の場合は、第２ケーシング部材の左右方向（長手方向）において、ダクトの出口に近い箇所の噴出圧が高くなり、ダクトの出口から離れるに従って次第に加熱ガスの噴出圧が低下したから、従来品によると、プリント基板周りの温度分布、加熱ガスの流速分布にばらつきが発生し、精度良く半田付けできない、という問題点があった。
特開２００４−１７９６０９号公報（図７、図１３等参照）

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、提案されたものである。
従って本発明の解決しようとする技術的課題は、加熱ガスの噴出孔を小さくしても、プリント基板に加熱ガスを万遍なく均等の圧力で吹き付け可能にし、温度や噴出圧のばらつきによる半田付け不良を解消し、半田付け精度が向上するよう形成したリフロー半田付け装置を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、次のような技術的手段を採る。
即ち本発明は、図１等に示されるように、加熱ガスを中心部から吸い込み外周部から吹き出す送風機８と、この送風機８の外周部から吹き出る加熱ガスを、送風機８の回転軸８ａの中心を通る垂直軸線に沿った方向に導く左右対称の腕形の導風部９と、この導風部９を介して加熱ガスが流入するガス流入部７とを備え、電子部品１ａが搭載されたプリント基板１をコンベア５で搬送しながら加熱炉６内でプリント基板１にガス流入部７から加熱ガスを吹き付けて電子部品１ａを半田付けするリフロー半田付け装置であって、上記のガス流入部７が、加熱ガスの噴出孔１１ａを満遍なく多数有するノズル板１１をプリント基板１に対向して備えると共に、導風部９の対称線Ｌを介して線対称に形成され、上記のノズル板１１と対向するガス流入部７内の壁面７ｂが、上記導風部９の対称線Ｌ上の中央位置７ｃをノズル板１１に近づけて略Ｖ字形の傾斜面状に形成されていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の場合、送風機８は、例えば図８に示されるように、回転軸８ａの中心を導風部９の対称線Ｌ上からずらして配置されるのでも良い。ここで、略Ｖ字形とは、導風部９からガス流入部７に加熱ガスが左右バランス良く流入する状態であれば、完全なＶ字形には限られない、ということを意味する。従ってノズル板１１と対向するガス流入部７内の壁面７ｂは、例えば図９、図１０に示されるように形成されているのでも良い。図９に示される実施形態は、壁面７ｂの中央位置７ｃがプリント基板１の搬送方向と水平面上で直交する方向に一定の長さ平面に形成されている例である。また図１０に示される実施形態は、中央位置７ｃが湾曲面状に形成されている例である。

また本発明の場合、上記の送風機８は、多段ファン又はブロワーで構成されているのが好ましい（請求項２）。
なぜならこれによると、加熱ガスの噴出圧を高め易くなり、従って噴出孔１１ａを一層小さくでき、半田付け精度の向上を図ることができるからである。

また請求項１又は２記載の本発明は、図３、図４に示されるように、プリント基板１の搬送方向に沿ったガス流入部７の幅Ｄ１が同方向の導風部９の幅Ｄ２より広く選定され、プリント基板１の搬送方向と水平面上で直交する方向のガス流入部７の出口側の横幅Ｄ３が同方向の導風部９の横幅Ｄ４より短く選定されると共に、この方向におけるガス流入部７の左右の外周側面７ａが導風部９の外周側面９ｂから連ねて内方に次第に傾斜する傾斜面状に形成されているのが好ましい（請求項３）。
なぜならこれによると、ガス流入部７の幅Ｄ１が導風部９の幅Ｄ２より広いため、プリント基板１に加熱ガスを吹き付けている時間（ガスの接触時間）を長くでき、またガス流入部７の横幅Ｄ３が導風部９の横幅Ｄ４より短く、且つ外周側面７ａが導風部９の外周側面９ｂから連ねて内方に次第に傾斜しているから、導風部９からガス流入部７に加熱ガスを円滑に、且つ左右から同じ調子で導き易くなるからである。

また請求項１乃至３の何れかに記載の本発明の装置は、ノズル板１１の加熱ガスの噴出孔１１ａが、直径３ｍｍ以下に選定されているのが好ましい（請求項４）。
なぜならこれによると、電子部品１ａ同士の隙間に、極め細かく加熱ガスを噴射でき、半田付け精度を一層向上させることができるからである。

本発明の装置は、このようにガス流入部が、加熱ガスの噴出孔を満遍なく多数有するノズル板をプリント基板に対向して備えると共に、導風部の対称線を介して線対称に形成され、ノズル板と対向するガス流入部内の壁面が、導風部の対称線上の中央位置をノズル板に近づけて略Ｖ字形の傾斜面状に形成されているものである。
従って本発明の装置を使用すれば、プリント基板に加熱ガスを万遍なく、且つ同じ圧力で吹き付けることができ、プリント基板周りの温度分布、流速分布を均一化でき、半田付け精度を向上できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明の装置は、例えば図２に示されるように、プリント基板１の搬送方向に沿って入口側から出口側に向かって予備加熱室２、リフロー室３、冷却室４を連ねて備え、電子部品１ａが搭載されたプリント基板１をコンベア５で搬送しながら加熱炉６内でプリント基板１にガス流入部７から加熱ガスを吹き付けて電子部品１ａを半田付けするものである。コンベア５は、搬送ラインが各室２、３、４の中央部を貫通し、復路は各室２、３、４の外部下側に配置され、例えばチェーンコンベアで実現される。
上記のガス流入部７は、同図に示されるように、コンベア５の搬送ラインを挟んで上下一対状に、搬送方向に沿って並べられて設けられている。
以下、上側の構造について説明するが、下側についても同様に形成されている。

図１等において、８は、加熱ガスを中心部から吸い込み外周部から吹き出す送風機である。この送風機８は、この実施形態では回転軸８ａを同一にして回転羽根８ｂ、８ｃが二段に設けられ、多段ファンで構成されている。この場合、一段目（下段）の回転羽根８ｂは、二段目（上段）の回転羽根８ｃより、直径が小さく選定されている。そして送風機８は、その回転軸８ａの中心を導風部９の対称線Ｌ上に配置して加熱炉６に設けられている。

導風部９は、送風機８の外周部から吹き出る加熱ガスを、送風機８の回転軸８ａの中心を通る垂直軸線に沿った方向に導くものであり、左右対称の腕形に形成されている。送風機８の一段目（下段）の回転羽根８ｂは、導風部９の二股に分かれる分岐中央部９ａに収納され、二段目（上段）の回転羽根８ｃはこの分岐中央部９ａに接してその外側（図面上は上側）に連結されている収納ケース１０内に配置されている。分岐中央部９ａの下面は、循環する加熱ガスの吸込口に形成されている。

導風部９を介して加熱ガスが流入するガス流入部７は、図３に示されるように、プリント基板１の搬送方向（矢示の方向）に沿ったガス流入部７の幅Ｄ１が、同方向の導風部９の幅Ｄ２より広く選定されている。また図４に示されるように、プリント基板１の搬送方向と水平面上で直交する方向のガス流入部７の出口側の横幅Ｄ３が、同方向の導風部９の横幅Ｄ４より短く選定されると共に、この方向におけるガス流入部７の左右の外周側面７ａが導風部９の外周側面９ｂから連ねて内方に次第に傾斜する傾斜面状に形成されている。

上記のガス流入部７は、加熱ガスの噴出孔１１ａ（図１、図７参照）を満遍なく多数有するノズル板１１をプリント基板１に対向して備えると共に、導風部９の対称線Ｌを介して線対称に形成されている。噴出孔１１ａは、この実施形態では直径２．６ｍｍに選定されている。ノズル板１１と対向するガス流入部７内の壁面７ｂは、上記の導風部９の対称線Ｌ上の中央位置７ｃをノズル板１１に、最も近づけてＶ字形の傾斜面状に形成されている。中央位置７ｃは、プリント基板１の搬送方向に同じ高さに延びて形成されている。そして導風部９とガス流入部７は、内周面が凹湾曲状に滑らかに連ねられ、内周面の全体が、プリント基板１の搬送方向と対向する側（加熱炉６の入口側又は出口側）から見てハート形に開口形成されている。これにより加熱ガスが、導風部９からガス流入部７にスムーズに、且つ左右バランス良く流れ、噴出圧が均等になる。

またガス流入部７は、この実施形態では導風部９に接続される左右一対の接続パート７１と、この接続パート７１の間に嵌合されて連通状に接続される中間パート７２とで形成されている。ノズル板１１は、接続パート７１と中間パート７２の下面の全体に設けられている。なお図５、図６に示されるように、接続パート７１の内側の開口部１２には、縦桟１３が横方向にわたって等間隔に形成されている。また１４は、加熱炉６への取付用の枠部材である。

次に本発明の装置の作用を説明する。
先ず送風機８が駆動すると、加熱ガスが中心部から吸い込まれ、周辺部から側方に送り出される。この加熱ガスは、導風部９で左右に分かれてガス流入部７に流れ込み、ガス流入部７で圧力が均等化し、ノズル板１１の噴出孔１１ａから同じ圧力で噴出する。これによりプリント基板１の周りの温度分布、加熱ガスの流速分布が均一化し、プリント基板１に付着しているクリーム半田が溶融し、電子部品１ａが精度良く半田付けされる。

以上の処において、上例では送風機８が、回転軸８ａの中心を導風部９の対称線Ｌ上に配置して設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他例えば図８に示されるように、送風機８が、導風部９の対称線Ｌより片側に寄せられて設けられているのでも良い。また本発明の場合、ノズル板１１と対向するガス流入部７内の壁面７ｂは、図１に示されるように、中央位置７ｃが最もノズル板１１に近づけられてＶ字状に形成されるのが理想であるが、ガス流入部７内の全体にわたってガス圧を略均等化できる範囲であれば、上例には限定されず、上記の通り、例えば図９、図１０に示されるように形成されるのでも良い。

本発明の装置の好適な一実施形態を示す要部側面図である。 同上装置の全体の構成を示す要部正面図である。 同上装置の要部正面図である。 同上装置の要部側面図である。 同上装置の要部底面図である。 同上装置の要部斜視図である。 同上装置の要部斜視図である。 同上装置の他の実施形態を示す要部側面図である。 同上装置の他の実施形態を示す要部側面図である。 同上装置の更に他の実施形態を示す要部側面図である。

符号の説明

１ プリント基板
１ａ 電子部品
５ コンベア
６ 加熱炉
７ ガス流入部
７ｂ 壁面
７ｃ 中央位置
８ 送風機
８ａ 回転軸
９ 導風部
１１ ノズル板
１１ａ 噴出孔
Ｌ 対称線

Claims (4)

1. 加熱ガスを中心部から吸い込み外周部から吹き出す送風機と、この送風機の外周部から吹き出る加熱ガスを、送風機の回転軸の中心を通る垂直軸線に沿った方向に導く左右対称の腕形の導風部と、この導風部を介して加熱ガスが流入するガス流入部とを備え、電子部品が搭載されたプリント基板をコンベアで搬送しながら加熱炉内でプリント基板にガス流入部から加熱ガスを吹き付けて電子部品を半田付けするリフロー半田付け装置であって、上記のガス流入部が、加熱ガスの噴出孔を満遍なく多数有するノズル板をプリント基板に対向して備えると共に、導風部の対称線を介して線対称に形成され、上記のノズル板と対向するガス流入部内の壁面が、上記導風部の対称線上の中央位置をノズル板に近づけて略Ｖ字形の傾斜面状に形成されていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
2. 請求項１記載のリフロー半田付け装置であって、送風機が、多段ファン又はブロワーで構成されていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
3. 請求項１又は２記載のリフロー半田付け装置であって、プリント基板の搬送方向に沿ったガス流入部の幅が同方向の導風部の幅より広く選定され、プリント基板の搬送方向と水平面上で直交する方向のガス流入部の出口側の横幅が同方向の導風部の横幅より短く選定されると共に、この方向におけるガス流入部の左右の外周側面が導風部の外周側面から連ねて内方に次第に傾斜する傾斜面状に形成されていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のリフロー半田付け装置であって、ノズル板の加熱ガスの噴出孔が、直径３ｍｍ以下に選定されていることを特徴とするリフロー半田付け装置。

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