JP2011245527A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理室を所定の減圧雰囲気まで減圧するのに要する時間の短縮を図ることができる処理装置を提供する。
【解決手段】大気圧より低い減圧雰囲気で被処理物を処理する処理室６と、この処理室６に接続されている真空ポンプ１４と、前記処理室６と真空ポンプ１４とを接続するライン１６に設けられている開閉バルブ１７とを備えている処理装置において、前記開閉バルブ１７と真空ポンプ１４との間の前記接続ライン１６にバッファタンク１８が設けられている。前記バッファタンク１８の容積が前記処理室６の容積よりも大きいことが好ましい。前記処理室６で半田部の加熱、脱泡が行われることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、大気圧雰囲気と大気圧より低い減圧雰囲気とを繰り返す減圧室を備える処理装置に関する。

リフロー半田付け装置は、一般に、電子部品が搭載された基板をコンベヤで炉内を搬送しながら、熱風等で半田部を加熱して電子部品を基板に半田付けする（特許文献１参照）。上記のリフロー半田付けにおいて、半田部にボイドと称される空洞を生じて、半田付け不良を発生する場合がある。このため、減圧室を設け、減圧室内で半田部の加熱と同時に真空脱泡して半田部の気泡を抜き、半田部に気泡が残る半田付け不良の低減を図った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）。

一方、従来、減圧室は、大気圧より低い所定の減圧雰囲気まで真空ポンプによって減圧されるように構成されている。すなわち、図４に示されているように、減圧室６には真空ポンプ１４が接続され、減圧室６と真空ポンプ１４の接続ライン１６にラインの開閉を行う開閉バルブ１７が設けられている。また、減圧室６には減圧雰囲気を大気圧に戻すための解放バルブ２１が接続されている。なお、減圧室６の加熱手段や、減圧室６の出入り口及びその開閉手段などの図示及びそれらの説明は省略する。

以下、従来のリフロー半田付け装置における減圧室の作動を図５のタイミングチャートにより説明する。電子部品を搭載した基板が大気圧雰囲気の減圧室６に搬入されると、半田部の脱泡を行うために解放バルブ２１が閉じ、開閉バルブ１７が開き、真空ポンプ１４が作動して、減圧室６内が真空雰囲気まで減圧される。減圧室６は真空雰囲気で所定時間保持され、電子部品を搭載した基板の半田部が脱泡される。半田部の脱泡が終了すると、解放バルブ２１が開いて減圧室６は大気圧雰囲気に戻され、前記基板が減圧室６から搬出され、電子部品を搭載した基板が減圧室６に新たに搬入される。減圧室６内に新たな基板が搬入されると、上記で説明したようにして半田部の脱泡が実施される。このようにして、減圧室６内は大気圧雰囲気と真空雰囲気とが繰り返される。

特開２０００−１８８４６７号公報 特開２００５−３５３９６５号公報

しかしながら、従来の構成では、減圧室を大気圧より低い所定の圧力まで減圧するのに時間がかかり、生産性の点で問題がある。

本発明の目的は、処理室を所定の減圧雰囲気まで減圧するのに要する時間の短縮を図ることができる処理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、大気圧より低い減圧雰囲気で被処理物を処理する処理室と、この処理室に接続されている真空ポンプと、前記処理室と真空ポンプとを接続するラインに設けられている開閉バルブとを備えている処理装置において、
前記開閉バルブと真空ポンプとの間の前記接続ラインにバッファタンクが設けられていることを特徴とする。

前記バッファタンクの容積が前記処理室の容積よりも大きいことが好ましい。なお、バッファタンクを複数個接続して設ける場合は、それらの容積の総和が前記処理室の容積より大きくされるのが好ましい。

前記処理室で半田部の加熱、脱泡が行われることが好ましい。

請求項１によれば、予め、バッファタンク内を大気圧より低い減圧雰囲気にしておけば、処理室を所定の減圧雰囲気にする際、開閉バルブを開放すると、処理室内の気体がバッファタンクに移動して処理室内が減圧されるので、真空ポンプによって処理室内を短時間で所定の減圧雰囲気にできる。このため、処理室を所定の減圧雰囲気にする時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。
請求項２によれば、処理室を所定の減圧雰囲気にする時間の一層の短縮化を図れる。
請求項３によれば、半田部の加熱により発生するフラックスガスが真空ポンプに流入するのを低減でき、真空ポンプが故障するのを防止できる。

本発明の一実施形態であるリフロー半田付け装置の概略構成を示す正面図である。 上記リフロー半田付け装置における減圧室、バッファタンク、及び真空ポンプの接続構成を示す図である。 上記構成のタイミングチャートを示す図である。 減圧室及び真空ポンプの従来の接続構成を示す図である。 上記構成のタイミングチャートを示す図である。

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。

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、２個の予熱室２Ａ，２Ｂ、２個のリフロー室３Ａ，３Ｂ、１個の冷却室４を搬送ラインに沿って順に有している。５は、各室を仕切る仕切壁である。炉１内には、雰囲気ガスとして、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いる。

最初のリフロー室３Ａ内には減圧室６が設けられている。減圧室６は左右一対の基板支持レール７を内部に有している。減圧室６の前後にはそれぞれ基板搬送コンベヤ８，９が配設されている。電子部品を搭載したプリント基板１０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、基板搬送コンベヤ８によって予熱室２Ａ，２Ｂ内を搬送された後、図示外の第１移載手段によって基板搬送コンベヤ８からリフロー室３Ａ内の減圧室６に送り込まれ、図示外の第２移載手段によって減圧室６から基板搬送コンベヤ９に移載されて、リフロー室３Ｂ及び冷却室４内を搬送される。

予熱室２Ａ，２Ｂ及びリフロー室３Ａ，３Ｂにおいて、１１は送風機、１２は送風機１１を駆動するモータ、１３はヒータである。予熱室２Ａ，２Ｂ及び減圧室６の存在しないリフロー室３Ｂにおいては、ヒータ１３で加熱された雰囲気気体が送風機１１から吹き出されて室内を循環し、電子部品を搭載したプリント基板１０に吹き付けられ、前記プリント基板１０が所定の温度に加熱されるように構成されている。前記プリント基板１０は予熱室２Ａ，２Ｂで所定の温度に加熱され、リフロー室３Ｂで半田部が加熱溶融される。

減圧室６が存在するリフロー室３Ａにおいては、ヒータ１３で加熱された雰囲気気体が送風機１１から吹き出されて室内を循環し、前記プリント基板１０は半田部が加熱溶融される。減圧室６の壁部にはヒータ（図示せず）が埋め込まれている。減圧室６の周壁はアルミニウム材で形成されているので、壁部に埋め込まれているヒータ及び周囲の加熱された雰囲気気体によって加熱されたアルミニウム材の周壁から遠赤外線が放射され、減圧室６内は所定の高温度（半田溶融温度）にされるように構成されている。また、減圧室６は半田部の脱泡が行なわれる所定の真空雰囲気まで真空ポンプ１４（図２参照）によって減圧されるように構成されている。したがって、電子部品を搭載したプリント基板１０は減圧室６内で半田部が加熱されて溶融されると同時に脱泡される。

冷却室５においては、冷却風としての雰囲気気体が送風機１１から吹き出されて室内を循環し、基板搬送コンベヤ９上のプリント基板１０の半田部を冷却する。

減圧室６の前後面にはそれぞれ基板搬入口と基板搬出口が設けられ、更に、これらの基板搬出入口を開閉するシャッター１５が設けられている。シャッター１５は図示外のシリンダ装置により上下動することによって減圧室６の開閉を行う。減圧室６はシャッター１５が閉じられて密閉状態とされたとき、真空ポンプ１４（図２参照）によって所定の真空雰囲気まで減圧されるように構成されている。

図２に示されているように、減圧室６には真空ポンプ１４が接続されている。減圧室６と真空ポンプ１４とを接続するライン１６にはラインの開閉を行う開閉バルブ１７が設けられている。また、減圧室６と真空ポンプ１４との接続ライン１６には、開閉バルブ１７と真空ポンプ１４との間にバッファタンク１８が設けられている。バッファタンク１８は３個設けられ、直列に接続されている。３個のバッファタンク１８の容積の総和は減圧室６の容積よりも大きい容積を有している。減圧室６には窒素ガス供給源１９が接続しており、減圧室６と窒素ガス供給源１９との間の接続ライン２０に解放バルブ２１が設けられている。

以下、上記リフロー半田付け装置の動作を図３のタイミングチャートに基づいて説明する。

真空ポンプ１４の接続ライン１６の開閉バルブ１７が閉じられ、真空ポンプ１４が作動し、バッファタンク１８内が真空排気されて、バッファタンク１８内は真空雰囲気にされる。このとき、解放バルブ２１は開いており、減圧室６内は窒素ガスが供給されて大気圧雰囲気に保持されている。

上記の状態で、電子部品を搭載したプリント基板１０は、炉１の入口側で基板搬送コンベヤ８に載せられ、基板搬送コンベヤ８によって減圧室６の手前位置まで搬送され、図示外の第１移載手段によって基板搬送コンベヤ８からリフロー室３Ａの減圧室６内に移載される。このとき、シャッター１５は下方に移動されてシャッター１５は開けられており、減圧室６は窒素ガスが供給されて大気圧雰囲気に保持されている。

前記プリント基板１０が減圧室６内に移載されると、シャッター１５が上方に移動して閉じられ、減圧室６は密閉状態とされ、解放バルブ２１が閉じられるとともに、真空ポンプ１４の接続ライン１６の開閉バルブ１７が開放される。これにより、減圧室６内の窒素ガスはバッファタンク１８に移動して減圧室６内は減圧し、更に、真空ポンプ１４によって所定の真空雰囲気まで真空排気され、減圧室６は半田部の脱泡を行える所定の真空雰囲気で所定時間保持される。これにより、前記プリント基板１０は減圧室６内で所定時間、加熱・脱泡処理される。上記において、バッファタンク１８が存在するため、減圧室６を所定の真空雰囲気まで減圧するのに要する時間を短縮できる。

その後、開閉バルブ１７が閉じられ、解放バルブ２１が開放され、窒素ガス供給源１９から窒素ガスが減圧室６内に供給され、減圧室６内は大気圧雰囲気になる。この状態で、シャッター１５が下方に移動してシャッター１５が開けられた後、前記プリント基板１０は図示外の第２移載手段によってリフロー室３Ａの減圧室６から基板搬送コンベヤ９に移載され、出口まで搬送される。

次に、電子部品を搭載した基板１０が減圧室６内に新たに搬入され、上記で説明したように減圧室６内で半田部が加熱・脱泡処理される。

以上のようにして、電子部品を搭載したプリント基板１０は、基板搬送コンベヤ８によって炉１内を搬送されながら、プリント基板上のクリーム半田が予熱室２Ａ，２Ｂで所定の温度に加熱され、更に、半田部がリフロー室３Ａで加熱溶融されるとともに、減圧室６内で加熱溶融されると同時に脱泡される。前記プリント基板１０は、更に、半田部がその後のリフロー室３Ｂで加熱溶融され、続いて、冷却室４で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。

なお、上記のリフロー半田付け装置にあっては、減圧室６内で半田部が加熱されたときに発生するフラックスガスがバッファタンク１８の内壁に付着して真空ポンプ１４に流入するのを低減できるため、真空ポンプ１４が故障するのを防止できる。

なお、上記の実施形態では、バッファタンクを３個設けた例を示したが、これに限定されることがないことは言うまでもない。バッファタンクは１個でもよく、３個以外の他の個数でもよい。

また、上記のリフロー半田付け装置では、減圧室を加熱室の内部に設けた例を示したが、減圧室は基板の搬送経路の途中、例えば加熱室と加熱室の間（例えばリフロー室とリフロー室の間）に設けられる場合もある。また、減圧室内の基板の加熱方法は例えば減圧室の内部に遠赤外線ヒータを設けることもある。また、炉１内の気体として窒素ガスを使用したものを示したが、気体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。

１・・炉、２Ａ，２Ｂ・・予熱室、３Ａ，３Ｂ・・リフロー室、４・・冷却室、５・・仕切壁、６・・減圧室、７・・基板支持レール、８，９・・基板搬送コンベヤ、１０・・電子部品を搭載したプリント基板、１１・・送風機、１２・・モータ、１３・・ヒータ、１４・・真空ポンプ、１５・・シャッター、１６・・接続ライン、１７・・開閉バルブ、１８・・バッファタンク、１９・・窒素ガス供給源、２０・・接続ライン、２１・・解放バルブ。

Claims (3)

1. 大気圧より低い減圧雰囲気で被処理物を処理する処理室と、この処理室に接続されている真空ポンプと、前記処理室と真空ポンプとを接続するラインに設けられている開閉バルブとを備えている処理装置において、
   前記開閉バルブと真空ポンプとの間の前記接続ラインにバッファタンクが設けられていることを特徴とする処理装置。
2. 前記バッファタンクの容積が前記処理室の容積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の処理装置。
3. 前記処理室で半田部の加熱、脱泡が行われることを特徴とする請求項１又は２記載の処理装置。

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