JP2008294332A - リフロー半田付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒流路のシールを少なくできるフラックスガス除去装置を備えたリフロー半田付け装置を提供する。また、清掃を容易に行えるフラックスガス除去装置を備えたリフロー半田付け装置を提供する。
【解決手段】フラックスガス除去装置１３は筐体１４と、筐体のカバー体１５と、筐体内に着脱自在な外気流路形成部材１６を有する。筐体１４は筐体外に連通する複数の内パイプ１７を内部に有し、外気流路形成部材１６は筐体内をフラックスガス除去室２３と外気排出室２４とに仕切る仕切板１９と、仕切板に立設した先端閉塞の複数の外パイプ２０を有し、外気排出室２４は吸引ファン２８に接続して筐体外に連通する。外気流路形成部材１６を筐体内に挿入した際、外パイプ２０は内パイプ１７の外側に被せられて配置し、内パイプ１７の外気流入路１８が内パイプと外パイプの間の外気流出路２６と連通し、外気流出路２６が外気排出室２４に連通する。
【選択図】図３

Description

本発明は、炉内の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを除去するフラックスガス除去装置を備えたリフロー半田付け装置に関する。

リフロー半田付け装置は、一般に、炉内に予熱室、リフロー室、及び冷却室をコンベヤの搬送ラインに沿って順に有しており、各室内には半田付け部の酸化を防ぐために窒素ガス等の不活性ガスが充満されている。電子部品を搭載した基板は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られており、コンベヤで炉内を搬送されながら、予熱室で所定の高温度に加熱され、リフロー室で高温の半田付け温度まで加熱されて、基板上のクリーム半田が溶融される。そして、リフロー室に続く冷却室を通る間に溶融半田が冷却固化され、半田付けが完了する。

上記リフロー半田付け処理において、基板に塗布されたクリーム半田が加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックスやアルコール等がガス（以下、フラックスガスという。）となって蒸発する。このフラックスガスは、炉内の温度の低い壁面等に接触して冷却されると液化や固化（以下、単に液化という。）し、炉内の壁面等に付着する問題があった。また、壁面に付着したフラックスが垂れて基板に付着する等の問題があった。

上記の問題を解決するために、炉内の雰囲気ガスを冷却装置に取り込み、冷却装置の冷却部の表面に接触させて冷却し、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを液化して回収するフラックス回収装置を備えたリフロー半田付け装置が提案されている（特許文献１参照）。また、冷却室を貫通する複数のパイプと、パイプに外気を流通させて冷却室内の雰囲気ガスを冷却するリフロー半田付け装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開平５−５０２１８号公報 特開２００３−１７０２９１号公報

しかしながら、上記のフラックス回収装置にあってはフラックスが付着した冷却部の清掃作業が大変であり、清掃に多くの工数を必要としている。また、パイプが冷却室を貫通し、冷媒が冷媒流路を一方向に流れる装置にあっては、冷媒流路と冷却室とのシール箇所が多くなる問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、冷媒流路のシールを少なくできるフラックスガス除去装置を備えたリフロー半田付け装置を提供することである。また、清掃を容易に行えるフラックスガス除去装置を備えたリフロー半田付け装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、炉内の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを、冷媒流路を流通する冷媒で冷却して除去するように構成されたフラックスガス除去装置を備えるリフロー半田付け装置において、
前記フラックスガス除去装置がフラックスガス除去室と冷媒排出室とを有し、
前記フラックスガス除去室には冷媒源に連通している複数の内パイプと、先端が閉塞し前記内パイプの外側に被せられた複数の外パイプとが配置され、
前記内パイプ内の冷媒流入路が内パイプと外パイプとの間の隙間により形成される冷媒流出路と連通し、かつ、冷媒流出路が前記冷媒排出室に連通するように構成され、
冷媒が冷媒源から前記冷媒流入路及び冷媒流出路を通って冷媒排出室に流出し、冷媒源に戻るように構成されていることを特徴とする。

本発明は、次の構成を採用してもよい。すなわち、
炉内の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを、冷媒流路を流通する冷媒で冷却して除去するように構成されたフラックスガス除去装置を備えるリフロー半田付け装置において、
前記フラックスガス除去装置は、筐体と、前記筐体の開放部を開閉可能なカバー体と、前記筐体内に着脱自在に配置される冷媒流路形成部材とを有し、
前記筐体は冷媒源に連通する複数の内パイプを内部に有し、
前記冷媒流路形成部材は、筐体内で支持されて筐体内をフラックスガス除去室と冷媒排出室とに仕切る仕切壁部材と、前記仕切壁部材に立設されて先端が閉塞している複数の外パイプとを有し、
前記冷媒流路形成部材が筐体内に挿入されて仕切壁部材が筐体内で支持された際、前記外パイプは内パイプの外側に被せられて配置され、前記内パイプ内の冷媒流入路が内パイプと外パイプとの間の隙間により形成される冷媒流出路と連通し、冷媒流出路が前記冷媒排出室に連通するように構成され、
冷媒が冷媒源から前記冷媒流入路及び冷媒流出路を通って冷媒排出室に流出し、冷媒源に戻るように構成されていることを特徴とする。

冷媒は、外気あるいは冷却水などが使用される。冷媒を外気とした場合の上記構成の一例を以下に示す。すなわち、
炉内の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを、外気流路を流通する外気で冷却して除去するように構成されたフラックスガス除去装置を備えるリフロー半田付け装置において、
前記フラックスガス除去装置は、筐体と、前記筐体の開放部を開閉可能なカバー体と、前記筐体内に着脱自在に配置される外気流路形成部材とを有し、
前記筐体は筐体外に連通する複数の内パイプを内部に有し、
前記外気流路形成部材は、筐体内で支持されて筐体内をフラックスガス除去室と外気排出室とに仕切る仕切壁部材と、前記仕切壁部材に立設されて先端が閉塞している複数の外パイプとを有し、
前記外気排出室は吸引ファンに接続されて筐体外に連通し、
前記外気流路形成部材が筐体内に挿入されて仕切壁部材が筐体内で支持された際、前記外パイプは内パイプの外側に被せられて配置され、前記内パイプ内の外気流入路が内パイプと外パイプとの間の隙間により形成される外気流出路と連通し、外気流出路が前記外気排出室に連通するように構成されていることを特徴とする。

前記カバー体と冷媒流路形成部材は、別体あるいは一体に構成すればよい。

前記フラックスガス除去装置は炉と別体に構成され、前記筐体のフラックスガス除去室に設けられた炉内雰囲気ガスの入口と出口が炉と接続されるように構成されるか、あるいは前記フラックスガス除去装置は炉と一体に構成される。上記のように炉と別体に構成する場合、フラックスガス除去装置の雰囲気ガス入口と出口は、炉の入口や出口に設けられるバッファゾーン室や、予熱室、リフロー室、あるいは冷却室のいずれかに接続され、その部位は特に限定されない。また、炉と一体に構成する場合は、例えば炉の入口や出口に設けられるバッファゾーン室や冷却室を構成するように設けられる。

請求項１によれば、内パイプ内の冷媒流入路を流れた冷媒が、内パイプの外側の冷媒流出路を通って折り返すので、冷媒流路がフラックスガス除去室を貫通する構成を採ることがなくなる。その結果、冷媒流路とフラックスガス除去室との間のシールを少なくすることができる。

請求項２によれば、フラックスガス除去装置を清掃する場合は次のように行えばよい。すなわち、カバー体と冷媒流路形成部材が別体の場合は、カバー体を筐体から開放させ、冷媒流路形成部材を筐体から取り出せば、冷媒流路形成部材の外パイプ表面（外パイプにフィンが取付けてある場合はフィン表面も含む）を簡単に清掃でき、清浄にできる。カバー体と冷媒流路形成部材が一体の場合は、カバー体と冷媒流路形成部材を一緒に筐体から取り出し、上記同様、簡単に清掃して清浄にできる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。本実施形態は、冷媒として外気を使用し、冷媒源が外気雰囲気である。

リフロー半田付け装置は、図１に示されているように、炉１内に、３個の予熱室２と、１個のリフロー室３と、１個の冷却室４とをコンベヤ５の搬送ラインに沿って順に有している。各室２，３，４内には、半田の酸化を防止するために不活性ガス、本実施形態では窒素ガスが供給されており、電子部品を搭載したプリント基板６がコンベヤ５によって炉１内を搬送される。電子部品を搭載したプリント基板６は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られている。

７は送風機、８は送風機７を駆動するモータ、９はヒータ、１０は導風装置である。これらで熱風循環装置１１が構成され、予熱室２とリフロー室３には熱風循環装置１１がコンベヤ５を挟んで上下に設けられている。冷却室４には、コンベヤ５を挟んで上下に冷却風循環装置１２が設けられている。冷却風循環装置１２は、上記熱風循環装置１１とはヒータを備えていない点でのみ相違し、他の構成は同じである。

したがって、予熱室２とリフロー室３では、ヒータ９によって加熱された炉１内の雰囲気ガスは、送風機７の回転軸方向に臨む吸入口から送風機７内に吸入され、送風機７の半径方向に設けられている吐出口から導風装置１０に吐出され、導風装置１０に案内されて複数のガス噴出口からコンベヤ５上のプリント基板６に吹き付けられる。その後、上記のように、雰囲気ガスは送風機７の吸入口から吸入されて、吐出口から吐出される。このようにして、雰囲気ガスが熱風循環装置１１によって各室２，３内を循環し、プリント基板６が加熱される。また、冷却室４では、冷却風としての雰囲気ガスが冷却室４内を循環し、コンベヤ上のプリント基板６を冷却する。

したがって、電子部品を搭載したプリント基板６はコンベヤ５で搬送されながら、予熱室２で所定の高温度に加熱された後、リフロー室３で高温の半田付け温度まで加熱されてクリーム半田が加熱溶融され、冷却室４で溶融半田が冷却固化されて、電子部品が基板上に半田付けされる。

上記のリフロー半田付け処理において、基板に塗布されたクリーム半田が加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックスやアルコール等がガスとなって蒸発する。このフラックスガスを含んだ雰囲気ガスが冷却室４等で冷却されると、フラックスガスが液化して、冷却室４等の壁面や搬送されるプリント基板６等に付着する。そのため、リフロー半田付け装置は、雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを除去するためのフラックスガス除去装置１３を炉１の外部に備えている。

フラックスガス除去装置１３を図２〜図６により説明する。

フラックスガス除去装置１３は、図３〜図５に示されているように、一面が開放された矩形の筐体１４と、筐体１４の開放部を開閉可能なカバー体１５と、筐体１４内に着脱自在に配置される外気流路形成部材１６とを有している。

筐体１４は筐体１４外に連通する複数の内パイプ１７を内部に有している。内パイプ１７は両端開放の円形パイプで、一端部が筐体１４の一面に形成されている開口部に配置固定され、先端部が筐体１４内を真っ直ぐに延びている。内パイプ１７は筐体１４の長手方向に間隔をおいて千鳥状に配列されて複数設けられている。これらの内パイプ１７が外気流入路１８を形成している。

外気流路形成部材１６は、筐体１４内に着脱自在な仕切板１９と、仕切板１９に立設されて先端が閉塞している複数の外パイプ２０とを有している。仕切板１９は細長い矩形板で、筐体１４の内側面から突出している矩形枠状の支持板２１上にパッキン２２を介して支持されることができ、筐体１４内をフラックスガス除去室２３と外気排出室２４とに仕切る。仕切板１９には、筐体１４内の内パイプ１７が挿通するための貫通孔２５が複数形成されている。

外パイプ２０は先端が閉塞された円形パイプで、内パイプ１７の外径よりも大きい内径寸法を有している。外パイプ２０は一端部が仕切板１９の貫通孔２５部に配置固定され、先端部が真っ直ぐに延び、外周面に板状の冷却フィン２０ａが複数固定されている。外パイプ２０は仕切板１９の長手方向に間隔をおいて千鳥状に配列されて複数設けられている。外パイプ２０は、仕切板１９が筐体１４内の支持板２１に支持された状態で、内パイプ１７の外側に同心状に被せられて配置するように構成されている。なお、外パイプ２０の内周は熱伝達面積を大きくするために、図６に示されているように凹凸形状に形成するのがより望ましい。

外気流路形成部材１６が筐体１４内に挿入され、仕切板１９が筐体１４内の支持板２１に支持されると、内パイプ１７に被せられた外パイプ２０の内周面と内パイプ１７の外周面との隙間が外気流出路２６を形成する。この外気流出路２６と内パイプ１７の外気流入路１８は、内パイプ１７の先端と外パイプ２０の閉塞先端との間の連通空間２７を通じて連通される。また、外気流出路２６はその下端開口部を外気排出室２４に臨ませて外気排出室２４に連通するように構成されている。

外気排出室２４は筐体１４の外部に設けられている吸引ファン２８に接続されており、吸引ファン２８はモータ（図示せず）によって駆動されるように構成されている。

したがって、吸引ファン２８が作動すると、筐体１４外の外部雰囲気の外気が外気流入路１８に流入し、外気流出路２６から外気排出室２４に入り、吸引ファン２８に吸引されて外部雰囲気に排出される。

筐体１４のフラックスガス除去室２３の一側面には炉１内の雰囲気ガスが流入する入口２９が設けられ、反対側の側面には出口３０が設けられている。入口２９と出口３０は、図２に示されているように、それぞれ管路３１，３２を介して例えば予熱室２に接続されている。出口３０側の管路３２には循環ファン３３が設けられ、循環ファン３３はモータ（図示せず）によって駆動されるように構成されている。したがって、循環ファン３３が作動すると、予熱室２内の雰囲気ガスがフラックスガス除去装置１３のフラックスガス除去室２３に取り込まれ、フラックスガス除去装置１３でフラックスガスを除去された雰囲気ガスが予熱室２内に戻されるように構成されている。

カバー体１５は筐体１４の上面にパッキン３４を介して載置され、筐体１４の両側面にそれぞれ取り付けられたロック部材３５によって固定できるように構成されている。

３６は、ガラス窓で、筐体１４の側面に形成されており、内部を透視できるようになっている。３７は、多数の孔を有する整流用薄板で、フラックスガス除去室２３の入口２９側に配置されている。

以下、上記リフロー半田付け装置の動作を説明する。

電子部品を搭載したプリント基板６は、コンベヤ５によって炉１内を搬送されながら、プリント基板６上のクリーム半田が、予熱室２内を循環する加熱された雰囲気ガス（熱風）によって所定の高温度に加熱され、更に、リフロー室３内を循環する加熱された雰囲気ガス（熱風）によって加熱溶融され、冷却室４で冷却室４内を循環する雰囲気ガス（冷却風）によって溶融半田が冷却固化され、電子部品が基板上に半田付けされる。

プリント基板６に塗布されたクリーム半田が予熱室２とリフロー室３で加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックスやアルコール等がガスとなって蒸発し、フラックスガスが雰囲気ガス中に混入される。

予熱室２内の雰囲気ガスの一部は、循環ファン３３の作動によって、フラックスガス除去装置１３のフラックスガス除去室２３に流入される。一方、フラックスガス除去装置１３内では、吸引ファン２８の作動によって、外部雰囲気の外気が外気流入路１８から外気流出路２６を通って外気排出室２４に入り、外部雰囲気に排出される。したがって、予熱室２内の雰囲気ガスがフラックスガス除去室２３を通過していく間に、外気流出路２６を流れる外気と熱交換を行い、雰囲気ガスは冷却されるため、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスが液化して外パイプ２０及び冷却フィン２０ａの表面に付着する。フラックスガスを除去された雰囲気ガスは、フラックスガス除去室２３から流出し、予熱室２に戻される。

上記フラックスガスの除去時、炉１内の雰囲気ガスが流入するフラックスガス除去室２３は外気排出室２４に隣接し、外気排出室２４の外気が吸引ファン２８に吸引されて筐体１４外へ排出されるため、外気が外気排出室２４を通じてフラックスガス除去室２３に流入するのが防止される。その結果、雰囲気ガス中に外気が混入するのを防ぐことができ、炉１内の雰囲気ガスの酸素濃度が外気によって変動するのを防止できる。

フラックスガス除去装置１３は定期的に清掃される。フラックスガス除去装置１３を清掃する場合は、ロック部材３５を解放してカバー体１５を筐体１４から取り外せば、外気流路形成部材１６を筐体１４から簡単に取り出すことができる。取り出した外気流路形成部材１６は、外パイプ２０や冷却フィン２０ａの表面を簡単に清掃できる。清掃後、外気流路形成部材１６を筐体１４内に挿入し、仕切板１９を筐体１４内の支持板２１に載置すれば、外気流路形成部材１６は筐体１４内に簡単に装着でき、その後、カバー体１５を筐体１４上面に被せ、ロック部材３５でロックすることによって簡単にセットできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、フラックスガス除去装置を炉１の外部に設けた構成を示したが、フラックスガス除去装置を炉と一体に構成するようにしてもよい。この場合、例えば炉の入口や出口に設けられるバッファゾーン室（上記実施形態では設けられていないが、設ける場合もある。）や冷却室を構成するように設けられる。

また、上記実施形態では、内パイプ１７の先端を開口させたが、内パイプ１７の先端を閉塞し、先端面や外周面に連通孔を形成してもよい。また、内パイプ１７の先端と外パイプ２０の先端との間に連通空間２７を設けたが、連通空間２７は設けず、内パイプ１７の外周面に連通孔を設けるように構成することもできる。

また、外気流出路２６はその下端開口部を外気排出室２４に臨ませて外気排出室２４に連通するように構成したが、貫通孔２５の大きさは内パイプ１７の外径と略同一とし、仕切板１９に連通孔を形成して外気流出路２６と外気排出室２４とを連通させるように構成してもよい。

また、フラックスガス除去装置１３におけるフラックスガス除去室２３の入口２９と出口３０は予熱室２に接続したが、炉の入口や出口に設けられるバッファゾーン室（上記実施形態では設けられていないが、設ける場合もある。）、リフロー室３あるいは冷却室４に接続する場合もある。また、フラックスガス除去室２３の入口２９と出口３０は炉の同じ室に接続したが、異なる室に接続する場合もある。

また、上記実施形態では冷媒として外気を使用した空冷の場合を説明したが、これに限定されることはない。例えば、冷媒として冷却水を使用し、水冷の構成を採用することも可能である。

また、炉１内の雰囲気ガスとして窒素ガスを使用したものを示したが、雰囲気ガスは窒素ガスに限らない。例えば、空気を使用する場合もある。

リフロー半田付け装置の炉を示す正面図である。 炉とフラックスガス除去装置の接続構成を示す説明図である。 フラックスガス除去装置を示す正面断面図である。 カバー体を取り外したフラックスガス除去装置を示す平面図である。 フラックスガス除去装置を示す側面断面図である。 冷却フィン付き外パイプの別の例を示す横断面図である。

符号の説明

１・・炉、２・・予熱室、３・・リフロー室、４・・冷却室、５・・コンベヤ、６・・電子部品を搭載したプリント基板、７・・送風機、８・・モータ、９・・ヒータ、１０・・導風装置、１１・・熱風循環装置、１２・・冷却風循環装置、１３・・フラックスガス除去装置、１４・・筐体、１５・・カバー体、１６・・外気流路形成部材、１７・・内パイプ、１８・・外気流入路、１９・・仕切板、２０・・外パイプ、２０ａ・・冷却フィン、２１・・支持板、２２・・パッキン、２３・・フラックスガス除去室、２４・・外気排出室、２５・・貫通孔、２６・・外気流出路、２７・・連通空間、２８・・吸引ファン、２９・・入口、３０・・出口、３１，３２・・管路、３３・・循環ファン、３４・・パッキン、３５・・ロック部材、３６・・ガラス窓、３７・・整流用薄板。

Claims (6)

1. 炉内の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを、冷媒流路を流通する冷媒で冷却して除去するように構成されたフラックスガス除去装置を備えるリフロー半田付け装置において、
   前記フラックスガス除去装置がフラックスガス除去室と冷媒排出室とを有し、
   前記フラックスガス除去室には冷媒源に連通している複数の内パイプと、先端が閉塞し前記内パイプの外側に被せられた複数の外パイプとが配置され、
   前記内パイプ内の冷媒流入路が内パイプと外パイプとの間の隙間により形成される冷媒流出路と連通し、かつ、冷媒流出路が前記冷媒排出室に連通するように構成され、
   冷媒が冷媒源から前記冷媒流入路及び冷媒流出路を通って冷媒排出室に流出し、冷媒源に戻るように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。
2. 炉内の雰囲気ガスに含まれているフラックスガスを、冷媒流路を流通する冷媒で冷却して除去するように構成されたフラックスガス除去装置を備えるリフロー半田付け装置において、
   前記フラックスガス除去装置は、筐体と、前記筐体の開放部を開閉可能なカバー体と、前記筐体内に着脱自在に配置される冷媒流路形成部材とを有し、
   前記筐体は冷媒源に連通する複数の内パイプを内部に有し、
   前記冷媒流路形成部材は、筐体内で支持されて筐体内をフラックスガス除去室と冷媒排出室とに仕切る仕切壁部材と、前記仕切壁部材に立設されて先端が閉塞している複数の外パイプとを有し、
   前記冷媒流路形成部材が筐体内に挿入されて仕切壁部材が筐体内で支持された際、前記外パイプは内パイプの外側に被せられて配置され、前記内パイプ内の冷媒流入路が内パイプと外パイプとの間の隙間により形成される冷媒流出路と連通し、冷媒流出路が前記冷媒排出室に連通するように構成され、
   冷媒が冷媒源から前記冷媒流入路及び冷媒流出路を通って冷媒排出室に流出し、冷媒源に戻るように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. 前記カバー体と冷媒流路形成部材が別体に構成されていることを特徴とする請求項２記載のリフロー半田付け装置。
4. 前記カバー体と冷媒流路形成部材が一体に構成されていることを特徴とする請求項２記載のリフロー半田付け装置。
5. 前記フラックスガス除去装置が炉と別体に構成されており、前記筐体のフラックスガス除去室に設けられた炉内雰囲気ガスの入口と出口が炉と接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリフロー半田付け装置。
6. 前記フラックスガス除去装置が炉と一体に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリフロー半田付け装置。

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