JP2582796B2

JP2582796B2 - 気相式はんだ付け装置

Info

Publication number: JP2582796B2
Application number: JP62199349A
Authority: JP
Inventors: 雅樹関崎
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1987-08-10
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPS6444275A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、飽和蒸気相が有する気化潜熱によってリフ
ローはんだ付けを行う気相式はんだ付け装置に関するも
のである。

（従来の技術）気相式はんだ付け装置において、蒸気槽の下部に収容
されたフッ素系不活性溶剤がヒータによって加熱され、
蒸気槽の内部に飽和蒸気相が形成され、その飽和蒸気中
にプリント配線基板が搬入され、このプリント配線基板
のランドに付着されたクリームはんだが、飽和蒸気相の
気化潜熱によって溶融され、クリームはんだを介し基板
の上面に搭載された表面実装部品のリードが基板ランド
面にはんだ付けされることは良く知られている。

前記飽和蒸気相は、高温（215℃）の不活性雰囲気で
ある。

（発明が解決しようとする問題点）前記飽和蒸気相は、不活性雰囲気であるから、この飽
和蒸気相中ではワークの酸化が防止されるが、この飽和
蒸気相中で加熱されたワークが飽和蒸気相から取出さ
れ、空気と接触した瞬間に、215℃もの高温に加熱され
たプリント配線基板の銅箔部分等が酸化されやすい。

このため、プリント配線基板にチップ部品が表面実装
され、かつディスクリート部品が挿着されている混載基
板の場合は、チップ部品を飽和蒸気相によりリフローは
んだ付けした後に、後付け部品（ディスクリート部品）
を噴流式はんだ槽によりフローはんだ付けしなければな
らないが、前記酸化現象によって、この噴流式はんだ付
けが良好に行えない問題がある。

本発明の目的は、チップ部品および後付け部品の混載
基板のはんだ付けにおいて、飽和蒸気相によるリフロー
はんだ付け直後の酸化現象を防止することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、蒸気槽11の内部に形成された飽和蒸気相34
の気化潜熱によってワークがリフローはんだ付けされる
気相式はんだ付け装置において、前記飽和蒸気相34のワ
ーク取出側に、飽和蒸気相34と異なる低温の不活性ガス
雰囲気75が、ワーク空気と接触することなく直ちに飽和
蒸気相34から不活性ガス雰囲気75中に挿入されるよう
に、飽和蒸気相34に連続的に形成されたものである。

（作用）本発明は、飽和蒸気相34によってリフローはんだ付け
されたワークが飽和蒸気相34から取出されると、このワ
ークは、空気と接触することなく直ちに低温の不活性ガ
ス雰囲気75中に挿入され、この低温の不活性ガス雰囲気
75中で酸化しにくい温度まで冷却される。

（実施例）以下、本発明を図面に示される実施例を参照して詳細
に説明する。

11は蒸気槽であり、この蒸気槽11の下部に断熱材12に
より覆われた外槽13と内槽14とが設けられ、この外槽13
と内槽14との間に多数のヒータ15が配設され、伝熱セメ
ント16が充填されている。多数のヒータ15は、個々にオ
ン・オフ制御されるか、または強・弱制御される。ま
た、伝熱セメント16は、黒煙および水ガラスを主成分と
して固化されたものであり、各ヒータ15の熱は、この伝
熱セメント16を介し内槽14に均一に伝えられ、内槽14の
内部に収容されているフッ素系不活性溶剤（商品名フロ
リナート）液17は、前記ヒータ15からの間接的な加熱を
受けて均一に蒸発する。前記内槽14の両側部には、基板
搬入側ダクト18および基板搬出側ダクト19がそれぞれ一
体的に設けられている。

基板搬入側ダクト18の端面には基板搬入口21が設けら
れ、基板搬出側ダクト19の端面には基板搬出口22が設け
られている。

内槽14の基板搬入側および基板搬出側にはそれぞれ蒸
気立上げ板31,32が配設されている。そして、この両側
の蒸気立上げ板31,32によって、ワークとしてのプリン
ト配線基板Ｐとその基板表面に実装されたチップ部品Ｗ
とが共に接触されるレベルまで飽和蒸気相34が立上げら
れている。なお、プリント配線基板にはディスクリート
部品Ｄが混載されている。プリント配線基板Ｐを搬送す
るコンベヤ35は、一対のエンドレスチェンの一部が前記
基板搬入口21から蒸気槽11の内部に引込まれ基板搬出口
22から引出され、無端回行されるもので、プリント配線
基板Ｐは、その一対のエンドレスチェン間に係合され、
飽和蒸気相34に挿入される。

前記基板搬入側ダクト18および基板搬出側ダクト19の
内部には、コンベヤ35を挟んで上側と下側とに冷却コイ
ル36,37が配設されている。この冷却コイル36,37は、前
記蒸気相34を凝縮することにより、この蒸気相がダクト
18,19の基板搬入口21および基板搬出口22から外部に漏
出するおそれを防止する。さらに、この基板搬入口21お
よび基板搬出口22の近傍には蒸気回収口38,39が設けら
れ、上記冷却コイル36,37によって凝縮できなかった蒸
気がこの回収口38,39から外部の回収ユニットに吸引さ
れる。

前記蒸気立上げ板31,32は凹形に形成されており、そ
の中央凹部にて基板Ｐが搬送される。そして、その基板
搬入側の蒸気立上げ板31には、これを水平移動する機構
が設けられている。例えば、蒸気立上げ板31は、基板搬
送凹部の両側に位置する取付板41にナット42が設けら
れ、このナット42にボールネジ43が螺合され、このネジ
43は、軸受部44,46によって回動自在に保持され、さら
に、図示しない内カバーの内部にて軸47等を介してモー
タ48の回転軸49に接続されている。

この蒸気立上げ板31を水平方向に移動する機構は、基
板搬送空間を介して両側に設けられている。ただし、駆
動源は前記モータ48が共通に使用され、前記軸47に嵌着
されたベベルギヤ51から、これと噛合するベベルギヤ52
に取出された回転が、連動軸53を経て他側のボールネジ
に伝達され、蒸気立上げ板31は両側のボールネジによっ
てスムーズに水平移動される。

基板搬出側の蒸気立上げ板32にも、同様に、中央部に
基板搬送凹部を介して両側に取付板56が設けられている
が、この取付板56は固定部57を介して蒸気槽の内壁面に
固定されている。

さらに、この基板搬入側の蒸気立上げ板31の水平移動
量によるベーパーゾーンの長さの可変調整により、多数
のヒータ15の稼働ゾーンも自動的に制御されるようにす
る。例えば、蒸気立上げ板31の水平移動量を、多数のリ
ミットスイッチまたはポテンショメータ等によって直接
検出し、あるいは回転軸49またはボールネジ43の回動量
を自動測定することで間接的に検出して、蒸気立上げ板
31の水平移動量に応じてその立上げ板31より外側（右
側）のヒータ15を順次オフにするか、弱めるように自動
制御する。このようにすることによって、ヒータ15に消
費される電力を節約し、装置の経済性を高めることがで
きる。

そうして、モータ48によってボールネジ43が回動さ
れ、基板搬入側の蒸気立上げ板31が水平方向に移動調整
されると、飽和蒸気相34のベーパーゾーン長さ（リフロ
ー加熱時間）が可変調整されるとともに、ヒータ15の稼
働ゾーンも自動的に可変調整される。前記ボールネジ回
動用のモータ48を、プリント配線基板の種類等に対応さ
せてコンピュータにより自動制御すれば、ワークに応じ
たリフロー加熱時間の最適制御が可能である。

基板搬入側の蒸気立上げ板31は、図示された位置が最
大の移動限界であるが、この移動限界においても、その
立上げ板31と内槽14の基板搬入側部との間に戻り液予熱
部61が設けられ、さらに、この予熱部61の下側に少なく
とも１本のヒータ15aが配設されている。戻り液予熱部6
1は、立上げ板31の下側の通液間隙62を経て内槽中央部
に連通している。また、蒸気立上げ板32と内槽14の基板
搬出側部との間に戻り液予熱部63が設けられ、さらに、
この予熱部63の下側に少なくとも１本のヒータ15bが配
設されている。戻り液予熱部63は、立上げ板32の下側の
通液間隙64を経て内槽中央部に連通されている。

そうして、前記ダクト18,19の内部で蒸気が冷却コイ
ル36,37によって凝縮されると、その凝縮された溶剤
は、ダクト18,19の傾斜面を流れ落ちて、内槽14に戻さ
れるが、その溶剤は、内槽14内で蒸気温度まで加熱され
て溶剤17に比べると低温である。したがって、この溶剤
を前記立上げ板31,32の間に直接戻すと、飽和蒸気相34
の上面レベルが下降するおそれがあるが、図に示される
ように、いったん立上げ板31,32の外側の戻り液予熱部6
1,63に入れ、この予熱部61,63にてヒータ15a,15bによっ
て立上げ板31,32間の溶剤17と等しい温度まで予熱して
から前記通液間隙62,64を経て立上げ板31,32間に戻すよ
うにすると、安定した飽和蒸気相34が得られる。

この安定した飽和蒸気相34の内部に、プリント配線基
板Ｐとその表面に実装されたチップ部品Ｗとが挿入され
ると、飽和蒸気相34が有する気化潜熱（215℃）によっ
て基板Ｐのランドと部品Ｗのリードとの間に介在されて
いるクリームはんだ（融点183℃）が溶融され、基板Ｐ
のランドに部品Ｗのリードがリフローはんだ付けされ
る。

このような気相式はんだ付け装置において、前記ワー
ク搬出側の上部冷却コイル37のフレーム部分に取付部71
を介して不活性ガス受箱72が固定され、この受箱72の上
側に、ワーク搬出側ダクト19の上部に取付けられた不活
性ガス供給口部73が開口されている。第２図に示される
ように、前記不活性ガス受箱72の先端には切欠部74が設
けられている。

さらに、前記不活性ガス供給口部73に対して図示しな
いチッ素ガスタンク等からチッ素ガス等の不活性ガスが
供給されると、このガスは、自重で前記受箱72中に落下
してこの受箱内にいったん溜り、さらに、前記切欠部74
からオーバーフローするそして、前記飽和蒸気相34のワ
ーク取出側に、飽和蒸気相34と異なる低温（常温）の不
活性ガス雰囲気（チッ素ガス雰囲気）75が、第１図に示
されるように基板Ｐが空気と接触することなく直ちに飽
和蒸気相34から不活性ガス雰囲気75中に挿入されるよう
に、飽和蒸気相34に連続的に形成されたものである。

そうして、飽和蒸気相34によってチップ部品Ｗをリフ
ローはんだ付けされた基板Ｐが飽和蒸気相34から取出さ
れると、この基板Ｐは、空気と接触することなく直ちに
低温（常温）の不活性ガス雰囲気75中に挿入され、この
低温の不活性ガス雰囲気75中で酸化しにくい温度まで冷
却される。温度低下した基板面の銅箔部分は、不活性ガ
ス雰囲気75中から搬出されても酸化しにくいため、図示
された気相式はだ付け装置のワーク搬出側に配置された
図示されない噴流式はんだ付け装置等によって、残りの
基板銅箔部分にディスクリート部品Ｄが確実にはんだ付
けされる。

（発明の効果）本発明によれば、飽和蒸気相のワーク取出側に、飽和
蒸気相と異なる低温の不活性ガス雰囲気が、ワークが空
気と接触することなく直ちに飽和蒸気相から不活性ガス
雰囲気中に挿入されるように、飽和蒸気相に連続的に形
成されたから、飽和蒸気相によるリフローはんだ付け直
後の高温ワークを、空気と接触することなく直ちに低温
の不活性ガス雰囲気中に挿入して、この低温の不活性ガ
ス雰囲気中で酸化しにくい温度まで冷却でき、高温ワー
クの酸化現象を防止して、噴流はんだ等による後付け部
品のはんだ付けを確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相式はんだ付け装置の一実施例を示
す断面図、第２図はその不活性ガス受箱の斜視図であ
る。 11……蒸気槽、34……飽和蒸気相、75……不活性ガス雰
囲気。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気槽の内部に形成された飽和蒸気相の気
化潜熱によてリフローはんだ付けがなされる気相式はん
だ付け装置において、前記飽和蒸気相のワーク取出側
に、飽和蒸気相と異なる低温の不活性ガス雰囲気が、ワ
ークが空気と接触することなく直ちに飽和蒸気相から不
活性ガス雰囲気中に挿入されるように、飽和蒸気相に連
続的に形成されたことを特徴とする気相式はんだ付け装
置。