JP2559743Y2 - リフロー炉におけるフラックス除去兼プリント配線板冷却装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、プリント配線板に印刷
したソルダーペーストをリフローさせてチップ部品とプ
リント配線板のランド部とを接続するに当たり、溶融し
た半田を急冷凝固させるための技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板に実装するチップ部品と
プリント配線板のランド部とを半田付けにより接続する
には、次のようにしている。すなわち、プリント配線板
にソルダーペースト（クリーム半田）を印刷し、次に、
チップ部品を実装し、次に、リフロー炉でプリント配線
板やチップ部品を一括して加熱してプリント配線板に印
刷したソルダーペーストをリフローさせてチップ部品と
プリント配線板のランド部とを接続するようにしてい
る。

【０００３】リフロー炉は図３に示すように入口側から
出口側にかけて順に第１ゾーン３１、第２ゾーン３２、
第３ゾーン３３、第４ゾーン３４、第５ゾーン３５に区
分けしてあり、第１ゾーン３１、第４ゾーン３４には遠
赤外線ヒータ３６、フィンヒータ３７、攪拌ファン３８
が設けてあり（図３、図４参照）、また、第２ゾーン３
２にはフィンヒータ３７、攪拌ファン３８が設けてあ
り、また、第３ゾーン３３、第５ゾーン３５には冷却フ
ィン３９、攪拌ファン３８が設けてある。図３において
４０は落下コンベアである。そして、プリント配線板Ｐ
は搬送コンベア２１によって各ゾーンを一定スピードで
通過するものである。第１ゾーン３１は予熱部であり、
プリント配線板の温度をプリント配線板Ｐの種類やソル
ダーペーストの種類にもよるが約１５０℃まで上昇させ
るようになっている。第２、第３ゾーン３２、３３は均
熱部であり、約１５０℃〜１６０℃で１分〜２分加熱
し、フラックスの活性化を行う。第４ゾーン３４は本加
熱部であり、半田の溶融温度以上まで加熱し、半田が溶
融し、チップ部品の電極部とプリント配線板のランド部
にぬれ広がるようになっている。第５ゾーン３５は冷却
ゾーンであり、溶融した半田を急冷凝固させるようにな
っている。図３の下段には第１ゾーン３１、第２ゾーン
３２、第３ゾーン３３、第４ゾーン３４、第５ゾーン３
５の各部におけるプリント配線板Ｐの温度が示してあ
る。ところで、ＩＣパッケージ等は高温に保持する時間
が長いと性能に影響を与えるため、すみやかに冷却する
必要がある。空気中には約２０％の酸素が含まれている
ため、空気中でプリント配線板Ｐ、ソルダーペースト、
チップ部品等を加熱すると、銅パターン、半田、チップ
部品の電極が酸化される。このため、リフロー炉は通常
Ｎ₂ リフロー炉と称されるものであり、炉内に不活性ガ
スである窒素ガスで酸素を置換し、酸化を防止してい
る。特に、半田付け後のフラックス洗浄をなくすため無
洗浄タイプのソルダーペーストで半田付けする場合は、
Ｎ₂ リフロー炉でリフローする必要がある。無洗浄タイ
プのソルダーペーストは信頼性、ピンコンタクト性確保
のためフラックス中の塩素含有量や固形分が少なく、空
気中でのリフローでは十分な濡れ性が得られず、半田ボ
ールが発生したり、半田が溶融しないといった現象がお
こるが、Ｎ₂リフロー炉ではこれらの現象を防止するこ
とができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、フラッ
クス中の主成分であるロジンや溶剤は炉内で蒸気、ミス
トとなり、冷却ゾーンあるいは相対的に冷たい所で、液
化、固体化して炉内のいろいろな部分に付着し、著しく
炉内が汚れ、駆動部分のトラブルや製品のプリント配線
板の上に落下して付着するというトラブルの原因とな
る。そして、従来のエアーリフローでは排気ブロアーに
より炉内に発生するフラックスのミストを強制排気して
いるが、Ｎ₂ リフロー炉では炉内を排気ブロアーで吸引
すると炉の出入口から空気が流入し酸素濃度が上昇する
という問題があった。また、プリント配線板の冷却は、
従来のエアーリフローでは炉の出口のファンによって風
をプリント配線板に当てて冷却しているが、Ｎ₂ リフロ
ー炉では密閉構造のため熱がこもり、単にファンを回す
のみでは十分な冷却効果は得られない。

【０００５】本考案は上記の従来例の問題点に鑑みて考
案したものであって、その目的とするところは、フラッ
クスの蒸気、ミストの除去、窒素ガスの供給、冷却が一
連の気体の流れを形成することで簡単にできるようにし
たリフロー炉におけるフラックス除去兼プリント配線板
冷却装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本考案のリフロー炉にお
けるフラックス除去兼プリント配線板冷却装置は、プリ
ント配線板Ｐに印刷したソルダーペーストを加熱して溶
融させる半田溶融ゾーン１の次に、冷却ゾーン２を設
け、冷却ゾーン２に排気口３と吸気口４とを設けると共
に循環流路５の一端を排気口３に接続すると共に循環流
路５の他端を吸気口４に接続し、循環流路５の途中にミ
スト除去装置６を設けると共に循環流路５の途中に窒素
ガス供給管５ａを接続し、吸気口４付近に冷却手段７を
設けて成ることを特徴とするものであって、このような
構成を採用することで、上記した従来例の問題点を解決
して本考案の目的を達成したものである。

【０００７】

【作用】しかして、上記のような構成の本考案によれ
ば、排気口３から冷却ゾーン２内のフラックスの蒸気、
ミストを含んだ窒素ガスを吸引し、ミスト除去装置６に
よりフラックスの蒸気、ミストを除去すると共に更に窒
素ガスを供給され、吸気口４から冷却ゾーン２内に供給
され、供給された窒素ガスが冷却手段７により冷却され
ることで、冷却ゾーン２内の雰囲気温度を冷却して溶融
した半田を急冷凝固させるものである。

【０００８】

【実施例】本考案を以下添付図面に示す実施例に基づい
て詳述する。本考案においては図３に示すリフロー炉に
おける第１ゾーン３１、第２ゾーン３２、第３ゾーン３
３、第４ゾーン３４、第５ゾーン３５中、第１ゾーン３
１、第２ゾーン３２、第３ゾーン３３、第４ゾーン３４
は従来と共通で、第５ゾーン３５のみが異なるものであ
り、このため、第５ゾーン３５について詳述する。ここ
で、第４ゾーン３４はプリント配線板Ｐに印刷したソル
ダーペーストを加熱して溶融させる半田溶融ゾーン１の
ことであり、第５ゾーン３５は溶融した半田を急冷凝固
させるための冷却ゾーン２のことである。

【０００９】図１には冷却ゾーン２の断面図が示してあ
り、冷却ゾーン２の天井部には吸気口４が設けてあり、
冷却ゾーン２の下部には排気口３が設けてある。図中５
は循環流路であり、循環流路５の一端部が排気口３接続
してあり、循環流路５の他端部が吸気口４に接続してあ
る。この循環流路５の途中にはミストコレクターと称さ
れるミスト除去装置６が設けてある。また、循環流路５
にはエジェクター８を介して窒素ガス供給管５ａが接続
してある。そして、窒素ガス供給管５ａからエジェクタ
ー８を介して循環流路５に窒素ガスを供給することで、
冷却ゾーン２の下部の排気口３から冷却ゾーン２内のフ
ラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスを吸引する吸
引力を発生させ、このことにより排気口３から循環流路
５に吸引されたフラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素
ガスはミスト除去装置６を通過する際にフラックスの蒸
気、ミストを除去され、更に、エジェクター８部分で窒
素ガスを供給され、吸気口４から冷却ゾーン２内に供給
されるものである。図２にはエジェクター８の一例が示
してあり、循環流路５の本管９に窒素ガス供給管５ａの
一端部が弁１０を介して接続してあり、また、循環流路
５内に両端部に鍔部１１を有する内筒部１２が内装して
あり、内筒部１２の段部１３に小孔１４が設けてあり、
内筒部１２の両鍔部１１に囲まれた部分が窒素ガス供給
管５ａの接続部に連通しており、窒素ガス供給管５ａか
ら供給された窒素ガスは小孔１４から循環流路５内に吸
気口４側に向けて噴出されるものであり、この流れによ
り排気口３からの吸引力を生じさせるようになってい
る。また循環流路５にはストレーナ１５が設けてある。
また、冷却ゾーン２の循環流路５の排気口３の手前には
プレフィルタ１６が設けてある。

【００１０】冷却ゾーン２の循環流路５の吸気口４の下
方付近には冷却手段７が設けてある。添付図面に示す実
施例では、攪拌ファン１７の直下に冷却フィン１８を設
け、冷却フィン１８の内部に通気路１９を設けると共に
該通気路１９の両端部をそれぞれ冷却ゾーン２の外部に
導出して冷却手段７が構成してある。そして、外部空気
をブロアー２０により通気路１９に導入し、冷却フィン
１８内を通り、吸気口４から吹き出してくる循環流路５
を流れてきた窒素ガスと熱交換して窒素ガスを冷却する
と共に通気路１９内の空気が加熱され、加熱された空気
が通気路１９の他端から外部に排出されるようになって
いる。このようにすることで、循環流路５を流れてきた
窒素ガスが吸気口４から吹き出し、これを冷却手段７に
より冷却し、冷却された窒素ガスが搬送コンベア２１に
より搬送されるプリント配線板Ｐを冷却して、溶融した
半田を急冷凝固させるのである。冷却手段７の周囲には
仕切り板２２が設けてあり、仕切り板２２と冷却ゾーン
２の炉壁との間にフィルタ２３、電気集塵機２４が設け
てあり、冷却された窒素ガスがプリント配線板Ｐに当た
って冷却し、窒素ガス中にフラックスの蒸気、ミストが
含まれるが、これは、攪拌ファン１７によりフィルタ２
３、電気集塵機２４を経てフラックスの蒸気、ミストが
除去され、その後、再び冷却手段７により冷却されてプ
リント配線板Ｐを冷却するようになっている。図中２５
は冷却ゾーン２の炉壁の下部両側に設けた冷却パイプで
ある。この冷却パイプ２５により冷却ゾーン２内の下部
が冷却され、フラックスの蒸気、ミストが含まれた窒素
ガス中を冷却してフラックスの蒸気、ミストが義凝集分
離しやすいようにしている。

【００１１】しかして、第４ゾーンまでは従来と同じよ
うにして処理されるのであるが、第５ゾーンである冷却
ゾーン２においては、排気口３から冷却ゾーン２内のフ
ラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスを吸引し、ミ
スト除去装置６によりフラックスの蒸気、ミストを除去
すると共に更に窒素ガス供給管５ａから循環流路５に窒
素ガスを供給し、吸気口４から冷却ゾーン２内に供給
し、供給された窒素ガスを冷却手段７により冷却し、冷
却された窒素ガスによりプリント配線板Ｐを冷却して溶
融した半田を急冷凝固させるものである。この、場合、
窒素ガス供給管５ａからエジェクター８を介して循環流
路５に窒素ガスを供給することで、循環流路５を流れる
吸引力を発生させるものであり、このことによりブロア
ー等の駆動部が必要でなく、シール部の磨耗による空気
の流入等の心配がなくてメンテナンスが容易である。

【００１２】そして、フラックスの蒸気、ミストの除去
は、冷却ゾーン２内のおいてはミスト除去装置６により
行い、また、冷却ゾーン２内においては、フィルタ２
３、電気集塵機２４、冷却パイプ２５、プレフィルタ１
６により行うものである。

【００１３】

【考案の効果】本考案にあっては、上述のように、プリ
ント配線板に印刷したソルダーペーストを加熱して溶融
させる半田溶融ゾーンの次に、冷却ゾーンを設け、冷却
ゾーンに排気口と吸気口とを設けると共に循環流路の一
端を排気口に接続すると共に循環流路の他端を吸気口に
接続し、循環流路の途中にミスト除去装置を設けると共
に循環流路の途中に窒素ガス供給管を接続し、吸気口付
近に冷却手段を設けるので、排気口から冷却ゾーン内の
フラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスを循環流路
に吸引し、ミスト除去装置によりフラックスの蒸気、ミ
ストを除去すると共に更に窒素ガスが供給されて、吸気
口から再び冷却ゾーン内に供給され、供給された窒素ガ
スを冷却手段により冷却して、冷却した窒素ガスにより
溶融した半田を急冷凝固させることができるものであっ
て、フラックスの蒸気、ミストの除去、窒素ガスの供
給、冷却が一連の気体の流れを形成することで簡単にで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の冷却ゾーンの断面図である。

【図２】同上のエジェクタ部分の分解斜視図である。

【図３】リフロー炉の構造とリフロー炉の各部の温度と
の関係を示す説明図である。

【図４】同上の第４ゾーンの断面図である。

【符号の説明】

１ 半田溶融ゾーン ２ 冷却ゾーン ３ 排気口 ４ 吸気口 ５ 循環流路 ５ａ 窒素ガス供給管 ６ ミスト除去装置 ７ 冷却手段 Ｐ プリント配線板

フロントページの続き (72)考案者 井上 吉民 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−42174（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−70757（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線板に印刷したソルダーペー
   ストを加熱して溶融させる半田溶融ゾーンの次に、冷却
   ゾーンを設け、冷却ゾーンに排気口と吸気口とを設ける
   と共に循環流路の一端を排気口に接続すると共に循環流
   路の他端を吸気口に接続し、循環流路の途中にミスト除
   去装置を設けると共に循環流路の途中に窒素ガス供給管
   を接続し、吸気口付近に冷却手段を設けて成ることを特
   徴とするリフロー炉におけるフラックス除去兼プリント
   配線板冷却装置。