JP2010142872A - ベーパーリフロー半田付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒体の流出を効果的に抑制することができる半田付け装置を提供する。
【解決手段】半田付け装置１は、蒸気槽２と、前記蒸気槽２の下部に貯留された液体状の熱媒体３と、前記熱媒体３を加熱して蒸気を発生させる加熱部４と、前記蒸気槽２の搬入口から前記蒸気槽２内にワークを搬入する搬入部５とを備える。搬入口７を塞ぐように、ように熱媒体回収部20が設けられている。熱媒体回収部20は、蒸気槽２の搬入口７に対し出し入れ自在とし得るように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液状の熱媒体を用いてプリント基板のリフロー半田付けを行うベーパーリフロー半田付け装置に関するものである。

従来、この種のベーパーリフロー半田付け装置（以下、「半田付け装置」という）としては、熱媒体としての不活性液体を収容した蒸気槽と、前記不活性液体を加熱する加熱部と、前記蒸気槽の上部側方から前記蒸気槽内にワークを搬入する昇降体とを備える半田付け装置が開示されている（例えば特許文献１）。

この半田付け装置では、前記不活性液体を加熱してその液体上に飽和蒸気相を形成し、前記蒸気槽の上部側方からワークを昇降体によって蒸気槽内に搬入し、飽和蒸気相が有する気化潜熱によってワークに予め形成した半田を加熱溶融してリフロー半田付けを行う。また、当該特許文献１に係る半田付け装置は、蒸気槽の内壁に冷却コイルが設けられており、不活性液体が蒸発してなる蒸気を回収するように構成されている。このようにして半田付け装置は、冷却コイルによってワーク搬入出口部の下側領域に飽和蒸気相を保持すると共に、外部へ熱媒体が流出するのを防止するように構成されている。
特開昭６３−１６８２７６号公報

しかしながら、上記特許文献１では、冷却コイルが蒸気槽の内壁に設けられているので、蒸気槽の搬入出口部の中央部分から外部へ流出する蒸気を回収することができない。そうすると、従来の半田付け装置では、高価な熱媒体が無駄に蒸気槽から流出してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、熱媒体の流出を効果的に抑制することができる半田付け装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、蒸気槽と、前記蒸気槽内の下部に貯留された液体状の熱媒体と、前記熱媒体を加熱して蒸気を発生させる加熱部と、前記蒸気槽の搬入口から前記蒸気槽内にワークを搬入する搬入部とを備えるベーパーリフロー半田付け装置において、前記蒸気を凝縮して液体状に戻す熱媒体回収部が前記搬入口を塞ぐように設けられており、前記熱媒体回収部は、前記搬入部が前記ワークを搬入する動作に連動して、前記搬入口に対し出し入れ自在に設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る発明は、前記熱媒体回収部は、前記搬入部が前記ワークを搬入した状態においても、前記搬入口に対し出し入れ可能であることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る発明は、前記熱媒体回収部は、冷却媒体が流通する冷却パイプと、前記冷却パイプの下方に配置された受け部とを有することを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、必要に応じて熱媒体回収部を移動させて、搬入口の中央部分から流出しようとする熱媒体を回収するので、熱媒体の流出を効果的に抑制することができる。

本発明の請求項２によれば、蒸気槽内にワークを搬入し、当該ワークを加熱している間も、熱媒体回収部で搬入口の中央部分から流出しようとする蒸気を回収することができる。

本発明の請求項３によれば、冷却パイプ内を流れる冷却媒体によって凝縮された熱媒体がワーク上に落下するのを防ぐことができるので、品質の低下を防止することができる。

（１）全体構成
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図1に示す半田付け装置１は、蒸気槽２と、前記蒸気槽２内の下部に貯留された液体状の熱媒体３と、前記熱媒体３を加熱して蒸気を発生させる加熱部４と、前記蒸気槽２の搬入口から前記蒸気槽２内にワークを搬入する搬入部５とを備える。この半田付け装置１は、加熱部４により熱媒体３を加熱して蒸気を発生し、当該蒸気によって搬入部５で搬入されたワーク６に設けられた半田を加熱溶融してリフロー半田付けを行い得るように構成されている。

尚、本実施形態において、ワーク６は電子部品が載置されたプリント基板である。一般的に、プリント基板に電子部品を載置する際には、まず、回路パターンに対応したステンレス鋼製のメタルマスクを用いて、電子部品が載置される回路パターンであるランド上にクリーム半田が塗布される。その後、メタルマスクを取り除くことにより、電子部品が載置されるランド上だけにクリーム半田が残るように処理される。この工程を経た後、マウンターによりプリント基板上の所定位置に電子部品が載置される。

蒸気槽２は、上部が開口した有底筒状の金属製容器からなり、当該上部に搬入口７が形成されている。搬入口７の周縁には、冷却部９が設けられている。冷却部９は、側壁８の内周面8aに螺旋状に設けられた固定冷却パイプ10と、当該固定冷却パイプ10の下方に配置された回収トレイ11とを有する。この固定冷却パイプ10には、図示しない冷却媒体供給装置から一定温度に保持された冷却媒体が供給されている。

蒸気槽２の底部2aの外側には、加熱部４が設けられている。加熱部４は、種々のものを用いることができるが、例えば内部に電熱線を張り巡らした電熱ヒータを用いることができる。この加熱部４は、蒸気槽２内に貯留された熱媒体３を蒸発させるために必要な熱量を発生させることができるものである。熱媒体３は、使用する半田の融点よりも沸点が高い不活性有機溶剤を用いる。

搬入部５は、ワーク６を着脱自在に保持する一対の保持部12,12と、当該保持部12に連結されたアーム部13,13とを備える。前記保持部12は、特に限定されるものではなく、例えば、爪を有し、当該爪により板状のワーク６を上下に挟んで保持することとしてもよい。前記アーム部13は、図示しない移動経路に連結されている。これにより、当該アーム部13に連結された保持部12は、搬入口７より上方の位置と、リフロー領域ARとの間を昇降する。

尚、移動経路は、プリント基板を製造するための複数の工程からなるプリント基板製造工程において、ワーク６を各工程間へ移動させるために張り巡らされたレールなどで構成された経路をいう。

このように構成された搬入部５は、図示しないプリント基板製造工程の移動経路に沿って各工程間を移動する。また、搬入部５は、蒸気槽２に位置決めされると、保持部12を蒸気槽２内に下降させ、保持部12で固定したワーク６をリフロー領域ARに搬入し、当該ワーク６を熱媒体３の蒸気で加熱し得るように構成されている。

上記構成に加え、本実施形態に係る半田付け装置１は、搬入口７を塞ぐように、熱媒体回収部20が設けられている。熱媒体回収部20は、冷却媒体が流通する冷却パイプ21と、前記冷却パイプ21の下方に配置された受け部22とを有する。

この冷却パイプ21は、種々のものが考えられるが、例えば、図2に示すように、一本の管を搬入口７の一端7aと他端7bとを跨ぐように配置し、搬入口７の一端7a側において折り返してなる１組の配管23を、蒸気槽２の一対の側壁８間に複数設けることとしてもよい。この冷却パイプ21は、搬入口７の他端7b側に入口23aと出口23bとを有する。冷却パイプ21には、図示しない冷却媒体供給装置から一定温度に保持された冷却媒体が、搬入口７の他端7b側に設けられた入口23aへ供給される。

冷却媒体は、冷却パイプ21の配管23の中を搬入口７の一端7a側へ向かって流れ、さらに搬入口７の一端7a側において折り返して搬入口７の他端7b側に設けられた出口23bへと流れる。当該冷却媒体は、冷却パイプ21内を流れている間に、冷却パイプ21を介して蒸気と熱交換をすることにより、蒸気の熱を吸収する。これにより、蒸気は、凝縮され、液体状に戻る。

また、冷却パイプ21の下方には、配管23毎に受け部22が設けられている。受け部22は、蒸気槽２内の下部へ連通しており、当該冷却パイプ21によって凝縮された熱媒体３を回収し、回収した当該熱媒体３を蒸気槽２内の下部へ戻すように構成されている。尚、受け部22は、冷却パイプ21との間に隙間が形成されており、冷却パイプ21内を流れる冷却媒体によって冷却されることがないように断熱されている。

さらに半田付け装置１は、図示しない移動装置が設けられている。当該移動装置は、前記蒸気槽２の搬入口７に対し熱媒体回収部20を出し入れ自在とし得るように構成されている。すなわち、熱媒体回収部20は、搬入口７に対し入った位置、すなわち搬入口７を塞ぐように配置された位置（図2、以下「回収位置」という）と、搬入口７に対し出た位置、すなわち搬入口７の他端7bの外側へ配置され搬入口７からワーク６を搬入し得る位置（図3、以下「開放位置」という）との間を、移動装置により移動可能に構成されている。

（２）作用及び効果
次に上記構成の作用及び効果について説明する。まず、プリント基板上に電子部品を載置したワーク６を用意する。当該ワーク６は、保持部12で着脱自在に保持され、アーム部13によって移動経路に沿って各工程へ移動する。

リフロー半田工程を行う半田付け装置１では、蒸気槽２内に貯留された液状の熱媒体３が加熱部４により加熱されている。熱媒体３は、その温度が沸点を超えると蒸気を発生する。発生した蒸気は、液状の熱媒体３の液面から上昇して当該液面の上方にリフロー領域ARを形成すると共に、搬入口７近傍の側壁８の内周面8aに設けられた冷却部９により凝縮され、液状に戻る。液状に戻った熱媒体３は、回収トレイ11で回収され、蒸気槽２内の下部に貯留された液状の熱媒体３に戻される。この冷却部９により、半田付け装置１は、熱媒体３が搬入口７の周縁付近から流出することを防止できる。

さらに、本実施形態に係る半田付け装置１では、ワーク６が蒸気槽２へ運ばれてくる前、熱媒体回収部20が回収位置に配置されている（図2）。この熱媒体回収部20は、搬入口７の中央部分から蒸気槽２の外部へ流出しようとする蒸気を冷却パイプ21で凝縮させ、液状に戻す。液状に戻された熱媒体３は、受け部22で回収され、蒸気槽２内の下部に貯留された液状の熱媒体３に戻される。このようにして、半田付け装置１は、熱媒体回収部20が回収位置に配置されることにより、搬入口７近傍の内周面8aに設けられた冷却部９で回収されない搬入口７の中央部分を通る蒸気を回収することができるので、熱媒体３の流出を効果的に抑制することができる。

また、半田付け装置１は、ワーク６が蒸気槽２の搬入口７へ運ばれてくるのに連動して、熱媒体回収部20を開放位置へ移動させる（図3）。そうすると、蒸気槽２は、それまで熱媒体回収部20によって塞がれていた搬入口７が開放される。これにより、搬入部５は、ワーク６を蒸気槽２内へ降下させることが可能となる。

搬入口７に位置決めされた状態で、搬入部５は、保持部12に固定したワーク６を搬入口７の上方からリフロー領域ARへ搬入する（図4）。リフロー領域ARへ搬入されたワーク６は、蒸気によって加熱される。同時にワーク６に設けられたクリーム半田が加熱溶融される。

一方、ワーク６がリフロー領域ARに搬入されると同時に、熱媒体回収部20が開放位置から熱回収位置へ復帰する（図1及び図5）。これにより、熱媒体回収部20は、ワーク６を蒸気槽２内で加熱している間、搬入口７の中央部分から外部へ流出しようとする蒸気を回収する。

このように熱媒体回収部20は、搬入部５がワーク６をリフロー領域ARに搬入した際、回収位置に移動し得るように構成されている。これにより、半田付け装置１は、蒸気槽２内において、蒸気によりワーク６を加熱している間も、搬入口７から外部へ流出しようとする蒸気を熱媒体回収部20で回収することができる。従って、半田付け装置１は、高価な熱媒体３が蒸気槽２から流出するのをより確実に抑制することができる。

所定時間経過してクリーム半田の加熱溶融が終了すると、半田付け装置１は、ワーク６を排出するに先立って、熱媒体回収部20を開放位置へ移動させる（図4）。これにより、蒸気槽２は、それまで熱媒体回収部20によって塞がれていた搬入口７が開放される。

次いで、搬入部７は、ワーク６をリフロー領域ARから搬入口７の上方へ排出する（図3）。ここで、ワーク６は冷却され、溶融されたクリーム半田が固着することにより、半田付け工程が終了する。

次いで、半田付け装置１は、搬入部５が移動経路に沿って次工程へと移動するのに連動して、熱媒体回収部20を回収位置へ移動させる（図2）。

上記したように、半田付け装置１は、ワーク６を蒸気槽２内のリフロー領域ARに搬入する際と、リフロー領域ARから排出する際には、熱媒体回収部20を開放位置に配置するように構成し、ワーク６が蒸気槽２に運ばれてくる前、ワーク６を蒸気槽２に搬入して蒸気で加熱している間、及び、ワーク６を蒸気槽２から排出した後のそれぞれにおいて、熱媒体回収部20を回収位置に配置するように構成した。これにより、半田付け装置１は、搬入部５と、熱媒体回収部20との干渉を防ぎながら、搬入口７の中央部分から流出しようとする蒸気を回収することができる。このように、半田付け装置１は、必要に応じて熱媒体回収部20を移動させて、熱媒体３の流出を効果的に抑制することができる。

また、前記熱媒体回収部20は、冷却パイプ21の下方に配置された受け部22を有することにより、冷却パイプ21内を流れる冷却媒体によって凝縮された熱媒体３がワーク６上に落下するのを防ぐことができる。従って、半田付け装置１は、製品の品質を低下させずに、熱媒体３を効率的に回収して、蒸気槽２から熱媒体３が流出することを抑制できる。

また、半田付け装置１は、冷却パイプ21を有する熱媒体回収部20で熱媒体３の流出を抑制するように構成していることにより、環状冷却パイプ10と協働して、蒸気槽２内の温度をより一定に保持することができると共に、構造を簡素化できるので、コスト低減を実現することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

例えば、冷却パイプ21は、一本の管を搬入口７を塞ぐように配置し、搬入口７の一端7a側において折り返してなる１組の配管23を、蒸気槽２の一対の側壁８間に複数設ける場合について説明したが、本発明はこれに限らず、冷却パイプ21は、搬入口７を塞ぐように
蛇行状や螺旋状に形成した配管を用いることとしてもよい。

本発明に係る半田付け装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明に係る半田付け装置の使用状態（１）を段階的に示す図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る半田付け装置の使用状態（２）を段階的に示す図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る半田付け装置の使用状態（３）を段階的に示す図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る半田付け装置の全体構成を示す図１におけるＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 半田付け装置（ベーパーリフロー半田付け装置）
２ 蒸気槽
３ 熱媒体
４ 加熱部
５ 搬入部
６ ワーク
７ 搬入口
20 熱媒体回収部
21 冷却パイプ
22 受け部

Claims (3)

1. 蒸気槽と、
   前記蒸気槽内の下部に貯留された液体状の熱媒体と、
   前記熱媒体を加熱して蒸気を発生させる加熱部と、
   前記蒸気槽の搬入口から前記蒸気槽内にワークを搬入する搬入部と
   を備えるベーパーリフロー半田付け装置において、
   前記蒸気を凝縮して液体状に戻す熱媒体回収部が前記搬入口を塞ぐように設けられており、
   前記熱媒体回収部は、前記搬入部が前記ワークを搬入する動作に連動して、前記搬入口に対し出し入れ自在に設けられた
   ことを特徴とするベーパーリフロー半田付け装置。
2. 前記熱媒体回収部は、前記搬入部が前記ワークを搬入した状態においても、前記搬入口に対し出し入れ可能であることを特徴とする請求項１記載のベーパーリフロー半田付け装置。
3. 前記熱媒体回収部は、冷却媒体が流通する冷却パイプと、前記冷却パイプの下方に配置された受け部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のベーパーリフロー半田付け装置。

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