JP2015128133A - リフロー半田付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炉内の温度プロファイルを炉内に設けた複数の搬送ラインに応じて細かく設定できることを可能にしたリフロー半田付け装置を提供する。【解決手段】送風機１４とヒータ２１を備えた熱風循環装置により熱風を炉１内で循環させ、電子部品を搭載した基板４，５を搬送装置で搬送しながら半田付けするリフロー半田付け装置において、炉１内に設けられた複数の搬送ラインにそれぞれ搬送装置２，３が設けられ、搬送ラインの少なくとも上側で各搬送ラインに対応してそれぞれ熱風循環装置Ａ，Ｂが設けられている。炉１内における搬送ラインの下側では、熱風循環装置Ｃが１個設けられ、あるいは各搬送ラインに対応してそれぞれ熱風循環装置が設けられることが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は、炉内を電子部品が搭載された基板を搬送装置で搬送しながら循環する熱風を使用して半田付けを行なう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電子部品を搭載した基板を搬送装置で搬送しながら炉内で加熱して、クリーム半田を溶融させ、電子部品を基板上に半田付けする装置である。

このリフロー半田付け装置には送風機とヒータを備えた熱風循環装置により熱風を炉内で循環させ、電子部品をリフロー半田付けするものがある（特許文献１参照）。このリフロー半田付け装置は複数の予備加熱室とリフロー半田付け室を搬送ラインに沿って順に有しており、予備加熱室とリフロー半田付け室にそれぞれ熱風循環装置が一つ設けられている。

多くのリフロー半田付け装置は炉内に搬送ラインを一つ形成しており、電子部品を搭載した基板は一列に搬送される。しかしながら、炉内に搬送ラインが２本平行に設けられ、電子部品を搭載した基板を２列で同時に搬送しながら半田付けを行なうものも知られている。

特開２０１３−０９８４６４号公報

上記構成のリフロー半田付け装置においては、２本の搬送ラインにそれぞれ設けられている各搬送装置は個別に搬送速度を変更可能であるが、熱風循環装置は一つであるため、炉内の温度プロファイルを各搬送ラインに応じて細かく設定することは困難である。

本発明の目的は、炉内の温度プロファイルを炉内に設けた複数の搬送ラインに応じて細かく設定できることを可能にしたリフロー半田付け装置を提供することである。

本発明は、送風機とヒータを備えた熱風循環装置により熱風を炉内で循環させ、電子部品を搭載した基板を搬送装置で搬送しながら半田付けするリフロー半田付け装置において、炉内に設けられた複数の搬送ラインにそれぞれ搬送装置が設けられ、搬送ラインの少なくとも上側で各搬送ラインに対応してそれぞれ熱風循環装置が設けられていることを特徴とする。

炉内における搬送ラインの下側では、熱風循環装置が１個設けられ、あるいは各搬送ラインに対応してそれぞれ熱風循環装置が設けられることが好ましい。

本発明によれば、各搬送ラインにおける熱風循環装置の風速や搬送装置の搬送速度を適宜設定することにより、一つの炉内の複数の搬送ラインで異なる温度プロファイルを細かく設定することが可能である。

本発明の一実施形態であるリフロー半田付け装置を示す正面図である。 図１の要部縦断面図である。 搬送装置を示す断面図である。 図２において搬送装置の搬送部を幅方向に移動させた状態を示す図である。 搬送装置の移動機構を示す図である。 搬送装置の移動機構を示す図である。

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。

図１及び図２に示されているように、リフロー半田付け装置は細長い炉１を有している。炉１内は電子部品及び半田の酸化を防止するために窒素ガスが供給されている。炉１内には２本の平行な搬送ラインが設けられており、各搬送ラインはそれぞれ搬送装置２，３を有している。各搬送装置２，３は個別に搬送速度を設定可能に構成されている。電子部品を搭載したプリント基板４，５は搬送装置２，３によって炉１内を搬送される。

搬送装置２，３について説明する。

一方の搬送装置２はモータによって駆動されるチェーンコンベヤを搬送ラインに沿って左右一対有し、コンベヤチェーンが炉１内を入口から出口にわたって水平に配置されている。図３に示されているように、コンベヤチェーン６はローラリンク７とピンリンク８とが交互に連結して構成され、ピンリンク８の連結ピン８ａが内側に突出している。したがって、左右のコンベヤチェーン６の内側に突出している連結ピン８ａで基板４の下面の左右端部を支持して基板４を搬送する。

炉１内には左右のコンベヤチェーン６を案内するガイドレール９が左右一対設けられている。ガイドレール９は炉１の入口から出口まで水平に配置されており、コンベヤチェーン６のローラリンク７のローラ７ａを支持して水平に移動するよう案内する。

一方の搬送装置２の左右の搬送部を構成する左右のコンベヤチェーン６とガイドレール９は、内側のコンベヤチェーン６とガイドレール９が搬送ラインと直交する方向（幅方向）に一緒に移動可能に構成され、外側のコンベヤチェーン６とガイドレール９は固定とされ、基板４の幅寸法に応じてそれらの左右の幅寸法を変更できるように構成されている。

もう一方の搬送装置３も上記で説明した搬送装置２と同じ構造を有している。すなわち、もう一方の搬送装置３もモータによって駆動されるチェーンコンベヤを搬送ラインに沿って左右一対有し、コンベヤチェーンが炉１内を入口から出口にわたって水平に配置されている。コンベヤチェーン６（図５参照）はローラリンクとピンリンクとが交互に連結して構成され、ピンリンクの連結ピンが内側に突出している。したがって、左右のコンベヤチェーン６の内側に突出している連結ピンで基板４の下面の左右端部を支持して基板４を搬送する。また、左右のコンベヤチェーン６を案内するガイドレール９（図５参照）が左右一対設けられており、ガイドレール９は炉１の入口から出口まで水平に配置され、コンベヤチェーン６のローラリンクのローラを支持して水平に移動するよう案内する。

また、前述した一方の搬送装置２と同様に、もう一方の搬送装置３の左右の搬送部を構成する左右のコンベヤチェーン６とガイドレール９は、内側のコンベヤチェーン６とガイドレール９が搬送ラインと直交する方向（幅方向）に一緒に移動可能に構成され、外側のコンベヤチェーン６とガイドレール９は固定とされ、基板４の幅寸法に応じてそれらの左右の幅寸法を変更できるように構成されている。

以下、２つの搬送装置２，３の搬送部を構成するチェーンコンベヤとガイドレールの移動機構を図５及び図６により説明する。

一方の搬送装置２のチェーンコンベヤとガイドレールを支持する支持板部材２３，２４と、もう一方の搬送装置３のチェーンコンベヤとガイドレールを支持する支持板部材２５，２６とが、それぞれ一対、搬送ラインに対して左右に間隔をおいて垂直に配置されている。

上下一対の送りねじ棒２７，２８が、一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４及びもう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６を挿通して、上下に間隔をおいて水平に配置されている。

一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４は上側の送りねじ棒２７が挿通する部位にブシュ２９を装着しており、ブシュ２９の内周は単なる挿通孔を形成している。もう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６は、内側の支持板部材２６が上側の送りねじ棒２７が挿通する部位にブシュ３０を装着しており、ブシュ３０の内周に形成されているねじ部が送りねじ棒２７の外周に形成されているねじ部に螺合している。外側の支持板部材２５は上側の送りねじ棒２７が挿通する部位にブシュ３１を装着しており、ブシュ３１の内周は単なる挿通孔を形成している。

したがって、後述するように、上側の送りねじ棒２７の回転により、一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４は固定されているが、もう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６は内側の支持板部材２６が左右に移動し、外側の支持板部材２５は固定されている。

上側の送りねじ棒２７は一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４及びもう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６のそれぞれ外側に配置されている一対の固定支持板部材３２，３３に回転可能に支持されている。一方の固定支持板部材３２から突出する上側の送りねじ棒２７の一端部はモータ３４の回転部にベルト３５で接続されている。

また、一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４は、内側の支持板部材２４が下側の送りねじ棒２８が挿通する部位にブシュ３６を装着しており、ブシュ３６の内周に形成されているねじ部が送りねじ棒２８の外周に形成されているねじ部に螺合している。外側の支持板部材２３は下側の送りねじ棒２８が挿通する部位にブシュ３７を装着しており、ブシュ３７の内周は単なる挿通孔を形成している。もう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６は下側の送りねじ棒２８が挿通する部位にブシュ３８を装着しており、ブシュ３８の内周は単なる挿通孔を形成している。

したがって、後述するように、下側の送りねじ棒２８の回転により、一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４は内側の支持板部材２４が左右に移動し、外側の支持板部材２３は固定されており、もう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６は固定されている。

下側の送りねじ棒２８は一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４及びもう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６のそれぞれ外側に配置されている一対の固定支持板部材３２，３３に回転可能に支持されている。一方の固定支持板部材３２から突出する下側の送りねじ棒２８の一端部はモータ３９の回転部にベルト４０で接続されている。

４１，４２は水平に配置されているガイド棒で、一方の搬送装置２の支持板部材２３，２４及びもう一方の搬送装置３の支持板部材２５，２６を挿通して、左右の固定支持板部材３２，３３に両端部が固定されている。ガイド棒４１，４２は上下の送りねじ棒２７，２８の間、及び下側の送りねじ棒２８の下側に、上下一対設けられている。一方の搬送装置２の内側の支持板部材２４ともう一方の搬送装置３の内側の支持板部材２６は上下のガイド棒４１，４２が挿通する部位にブシュ４３，４４を装着している。

したがって、図５の状態から、例えば上下の送りねじ棒２７，２８が接続する各モータ３４，３９が回転されると、下側の送りねじ棒２８の回転により、送りねじ棒２８のねじ部が螺合するブシュ３６を装着した一方の搬送装置２の内側の支持板部材２４が送りねじ棒２８に沿って図６に示されているように所定距離移動する。また、上側の送りねじ棒２７の回転により、送りねじ棒２７のねじ部が螺合するブシュ３０を装着したもう一方の搬送装置３の内側の支持板部材２６が送りねじ棒２７に沿って図６に示されているように所定距離移動する。この場合、２つの搬送装置２，３のそれぞれ外側の支持板部材２３，２５は固定位置に静止されたままである。

このように、２つの搬送装置２，３のそれぞれ左右の搬送部を構成する左右のコンベヤチェーン６とガイドレール９は、それぞれ内側のコンベヤチェーン６とガイドレール９が搬送ラインと直交する方向（幅方向）に一緒に移動可能に構成され、左右の幅寸法を変更できるように構成されている。

炉１は仕切壁１０で５個の室に仕切られており、３個の予備加熱室１１と１個のリフロー半田付け室１２と冷却室１３とを搬送ラインに沿って順に備えている。電子部品を搭載した基板４，５は炉１内を搬送装置２，３で搬送されながら、予備加熱室１１で徐々に加熱され、リフロー半田付け室１２でクリーム半田が溶融されて半田付けされ、冷却室１３で溶融半田が冷却固化される。

炉１の予備加熱室１１とリフロー半田付け室１２には、搬送ラインを挟んで上下に熱風循環装置が設けられている。搬送ラインの上側には一対の搬送ラインの上側にそれぞれ熱風循環装置Ａ，Ｂが配置されている。搬送ラインの下側には一対の搬送ラインに跨って１個の熱風循環装置Ｃが配置されている。上側の一対の熱風循環装置Ａ，Ｂと下側の１個の熱風循環装置Ｃは同じ構造であるので、以下、上側の一方の熱風循環装置Ａについて説明する。

図２において、炉１の各室１１，１２内の上端部にそれぞれ送風機１４が設けられており、炉１の外の上側に設置されたモータ１５に接続している。送風機１４は水平な仕切板を挟んだ上下に羽根が円周方向に間隔を置いて複数配置され、下面に吸入口、外周に一対の吐出口を有している。

図２に示されているように、第１ケーシング１６は送風機収納部１７と導風部１８とからなっている。送風機収納部１７は送風機１４を収納し、送風機１４の吸入口に対向する下面に吸入口を有している。導風部１８は送風機収納部１７の左右から下方に湾曲して垂直に下方に延びている。第１ケーシング１６は平面視で矩形であり、仕切壁１０との間に殆ど隙間がないが、各室１１，１２の左右側面との間には空間部１９がある。第１ケーシング１６で囲まれた空間部２０にヒータ２１が配置されている。ヒータ２１の種類は問わないが、本実施形態ではシーズヒータが使用されている。

熱風吹出孔を有している第２ケーシング２２は細長い箱状部材で、第１ケーシング１６の左右一対の導風部１８の下端部に接続され、水平に配置されている。第２ケーシング２２は第１ケーシング１６の左右の導風部１８の下端部間に搬送ラインに沿って互いに間隔をおいて複数設けられている。第１ケーシング１６の導風部１８と第２ケーシング２２は接続部に形成されている開口を通じて互いに連通している。第１ケーシング１６の導風部１８の下端部は第２ケーシング２２との接続部以外は閉塞している。第２ケーシング２２の底面には複数の熱風吹出孔が形成されており、複数の第２ケーシング２２の底面に形成されている複数の熱風吹出孔から熱風が下方に吹き出される。

互いに隣り合う第２ケーシング２２の間は隙間を形成しており、電子部品を搭載したプリント基板４を加熱した後の熱風がこれらの隙間から流入してヒータ２１で加熱され、送風機１４の下面の吸入口から吸入される。

以上は、一方の搬送装置２の上側に配置されている熱風循環装置Ａについて説明したが、もう一つの搬送装置３の上側の熱風循環装置Ｂも同じに構成されている。搬送ラインの下側の１個の熱風循環装置Ｃも同様な構造を有しているが、大きさは左右の搬送装置２，３に臨むような大きさに形成されている。各熱風循環装置Ａ，Ｂ，Ｃの送風機１４の駆動用モータ１５の回転数は個別に設定可能に構成されている。したがって、各熱風循環装置Ａ，Ｂ，Ｃにおける熱風の風速は個別に設定可能とされている。

冷却室１３は上記熱風循環装置Ａ，Ｂ，Ｃからヒータ２１を除いた冷却風循環装置Ｄを有している。

次に、本発明の作用を説明する。

電子部品を搭載したプリント基板４，５は、炉１の入口側で各搬送装置２，３に載せられ、各搬送装置２，３によってそれぞれ炉１内を搬送される。炉１の予備加熱室１１とリフロー半田付け室１２と冷却室１３では、各室１１，１２，１３内の送風機１４がモータ１５によって回転される。

以下、上側の一方の熱風循環装置Ａを基に説明する。

熱風は送風機１４により第１ケーシング１６の左右の導風部１８を通って第２ケーシング２２に入り、底面の熱風吹出孔から搬送装置２上の電子部品を搭載したプリント基板４に吹き付けられる。

電子部品を搭載したプリント基板４に吹き付けられた熱風は、電子部品を搭載したプリント基板４を加熱した後、互いに隣り合う第２ケーシング２２の間の隙間から第１ケーシング１６で囲まれた空間部２０に流入し、ヒータ２１により加熱され、送風機１４の下面の吸入口に吸入される。

そして、送風機１４によって熱風が第１ケーシング１６の導風部１８を通って、第２ケーシング２２の熱風吹出孔から電子部品を搭載したプリント基板４に吹き付けられる。

上記のようにして、電子部品を搭載したプリント基板４は予備加熱室１１で徐々に加熱され、リフロー半田付け室１２でクリーム半田が溶融され、電子部品がプリント基板上に半田付けされる。その後、電子部品を搭載したプリント基板４は冷却室１３を通る間に冷却されて半田部が固化される。

以上は、上側の一方の熱風循環装置Ａを基に説明したが、上側のもう一つの熱風循環装置Ｂと下側の熱風循環装置Ｃも同様に作用する。

上記において、各搬送ラインにおける温度プロファイルが電子部品を搭載したプリント基板４，５に応じて適宜設定される。

例えば、一方の搬送ラインの熱風循環装置Ａの熱風の風速を大きくし、他方の搬送ラインの熱風循環装置Ｂの熱風の風速は小さくされる。あるいは、前記と風速を逆にする。あるいは、両方の搬送ラインとも熱風循環装置Ａ，Ｂの風速は大きくする、あるいは両方とも小さくすることも可能である。また、各搬送ラインの搬送装置２，３の搬送速度も適宜設定される。

上記のようにして、電子部品を搭載したプリント基板４，５の半田付けに適した温度プロファイルを各搬送ラインに設定することで、一つの炉１内で２種類の半田付けを同時に行なうことができる。

なお、前述したように、２つの搬送装置２，３のそれぞれ左右の搬送部を構成する左右のコンベヤチェーン６とガイドレール９は、それぞれ内側のコンベヤチェーン６とガイドレール９が搬送ラインと直交する方向（幅方向）に一緒に移動可能に構成され、左右の幅寸法を変更できるように構成されている。

したがって、例えば図４に示されているように、一方の搬送装置２の内側の搬送部であるコンベヤチェーン６とガイドレール９を幅方向に広がるように移動し、もう一方の搬送装置３の内側の搬送部であるコンベヤチェーン６とガイドレール９を幅方向に狭まるように移動することで、単一の搬送ラインを形成することも可能である。勿論、この逆でもよい。

なお、上記実施形態では、搬送ラインの下側では、熱風循環装置を１個設けた例を示したが、各搬送ラインに対応して熱風循環装置をそれぞれ設けるように構成することもできる。

１・・炉、２，３・・搬送装置、４，５・・電子部品を搭載したプリント基板、６・・コンベヤチェーン、７・・ローラリンク、７ａ・・ローラ、８・・ピンリンク、８ａ・・連結ピン、９・・ガイドレール、１０・・仕切壁、１１・・予備加熱室、１２・・リフロー半田付け室、１３・・冷却室、１４・・送風機、１５・・モータ、１６・・第１ケーシング、１７・・送風機収納部、１８・・導風部、１９，２０・・空間部、２１・・ヒータ、２２・・第２ケーシング、２３，２４・・一方の搬送装置の支持板部材、２５，２６・・もう一方の搬送装置の支持板部材、２７・・上側の送りねじ棒、２８・・下側の送りねじ棒、２９，３０，３１，３６，３７，３８，４３，４４・・ブシュ、３２，３３・・固定支持板部材、３４，３９・・モータ、３５，４０・・ベルト、４１，４２・・ガイド棒、Ａ，Ｂ，Ｃ・・熱風循環装置、Ｄ・・冷却風循環装置。

Claims (3)

1. 送風機とヒータを備えた熱風循環装置により熱風を炉内で循環させ、電子部品を搭載した基板を搬送装置で搬送しながら半田付けするリフロー半田付け装置において、
   炉内に設けられた複数の搬送ラインにそれぞれ搬送装置が設けられ、搬送ラインの少なくとも上側で各搬送ラインに対応してそれぞれ熱風循環装置が設けられていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
2. 炉内における搬送ラインの下側で、熱風循環装置が１個設けられていることを特徴とする請求項１記載のリフロー半田付け装置。
3. 炉内における搬送ラインの下側で、各搬送ラインに対応してそれぞれ熱風循環装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載のリフロー半田付け装置。

Images