JP2723449B2 - ベーパーリフローはんだ付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベーパーリフローはん
だ付け装置に係り、特に、４方向に平面的に電極端子を
取り出した、いわゆるフラットパックＩＣや、抵抗，コ
ンデンサ等の面付けチップ部品をプリント基板などの配
線板（以下回路基板という）上にはんだ付けする高密度
実装に適したベーパーリフローはんだ付け装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、回路基板への電子部品の高密度実
装がますます進んでいるが、回路基板へＩＣ，チップ部
品などの電子部品を接着するはんだ付け作業は、ライン
の最終工程に当たるために、はんだ付け技術はラインの
中で最も重要技術と見られるに至った。最近では、はん
だ付け作業を行う炉内の温度分布の均一性を高め、か
つ、電子部品に対する有害な加熱を避ける必要性から、
対空気比重の大きい蒸気を熱媒体として用い、その凝縮
潜熱を利用して回路基板にはんだを印刷したのち、電子
部品を搭載した回路基板などの被処理物を加熱するベー
パーリフローはんだ付け装置が開発されている。

【０００３】この装置は、例えば、特開昭６３−９０３
６１号公報に記載されているように、回路基板を前述の
ように対空気比重の大きい熱媒体の飽和蒸気中を通すこ
とによってはんだ付けする蒸気発生槽を備えたはんだ付
け装置である。従来の代表的な、搬送路にコンベアを用
いたベーパーリフローはんだ付け装置について図６およ
び図７を参照して説明する。図６は、従来のベーパーリ
フローはんだ付け装置の縦断面図、図７は、図６のＡ−
Ａ矢視断面図である。

【０００４】図６，図７に示す装置は、蒸気発生槽４，
搬入側搬送路５，搬出側搬送路６，加熱ヒータ７，搬入
側冷却器８，搬出側冷却器９，搬入側排気口１０，搬出
側排気口１１からなるリフロー部１と、予熱ヒータ１４
を備えた予熱部２と、冷却ファン１８を備えた冷却部３
と、被処理物１６を図６において左から右に搬送するた
めのコンベア１５，駆動スプロケット１９，駆動モータ
２０，アイドラ２１などを含む駆動系と、回収装置２
３，水酸除去器２６，循環ポンプ２７等を含む熱媒体回
収系と、温度センサ２８，温度調節器２９，電力調節器
３０等の制御系と、蒸気発生槽４内の熱媒体１２に混入
したフラックスを除去するフィルタリング系（図示せ
ず）とから構成されている。蒸気発生槽４と搬入側冷却
器８および搬出側冷却器９のある室とは下部の開いた隔
壁３４で分離されているが、底部３５と隔壁３４とで形
成された戻り通路１７により連通されている。

【０００５】このように構成された従来のベーパーリフ
ローはんだ付け装置の動作を説明する。装置の起動によ
り、予熱ヒータ１４、加熱ヒータ７に電力が供給され、
蒸気発生槽４の下部に溜った熱媒体１２は、蒸発潜熱が
水の１／２５程度であるために、加熱ヒータ７により加
熱されて直ちに蒸発し飽和蒸気１３が発生する。飽和蒸
気１３は蒸気発生槽４を上昇し、一部は下部蒸気吐出口
３３から流出し、残りは側壁通路３１を経て上部蒸気吐
出口３２から流出して、被処理物１６をリフローするに
必要な蒸気面を確保する。

【０００６】被処理物１６を加熱した飽和蒸気１３は凝
縮液化して蒸気発生槽４の下部に落下し、蒸気発生槽４
の底部に溜る。残りの飽和蒸気１３は搬入側冷却器８お
よび搬出側冷却器９により冷却されて液化し、戻り通路
１７を通って蒸気発生槽４の底部に戻る。わずかに残っ
た蒸気は、搬入側排気口１０および搬出側排気口１１か
ら、また被処理物１６に付着していてその後蒸発して分
離した蒸気は搬出側排気口１１から、それぞれ配管２２
を通って回収装置２３に流入し、冷却器２４で液化さ
れ、デミスター２５で捕集されて熱媒体が回収される。
回収された熱媒体は水酸除去器２６で水酸除去され、循
環ポンプ２７により蒸気発生槽４に戻される。

【０００７】予熱部２で予熱ヒータ１４により加熱さ
れ、コンベア１５でリフロー部１に搬入された被処理物
１６は、飽和蒸気１３の凝縮潜熱によりはんだが加熱溶
融されて、はんだ付けされる。被処理物１６は搬出側搬
送路６に入り次第に冷却され、冷却部３に入って冷却フ
ァン１８によりさらに冷却されてはんだが固化し、装置
から搬出される。蒸気発生槽４における飽和蒸気１３
は、蒸気発生槽４内に移動可能に設けた温度センサ２８
と温度調節器２９により所定の温度となるように、電力
調節器３０を介して加熱ヒータ７への電力を制御して、
所定の値に保たれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなベーパー
リフローはんだ付け装置において、次のような問題点が
生じた。被処理物１６は、一般に絶縁性の回路基板の上
に配線膜やその端部のパッドが設けられ、パッド上には
んだペーストが盛られ、複数のパッド間に電子部品のリ
ードが位置する構成になっている。最近、はんだペース
トは、はんだ粒子が微細化し、さらにフラックス中の固
形分が洗浄や検査を考慮して少なくなっている。はんだ
ペーストがこのようになると、大気雰囲気加熱では、は
んだ粒子の酸化や活性剤の不足にともなうはんだボー
ル,濡れ不良が多発する。

【０００９】そこで、本発明者らは、ベーパーリフロー
はんだ付け装置において予熱部２を不活性雰囲気にする
ことを検討してみた。この場合、リフロー部１から飽和
蒸気が予熱部２に流出し予熱ヒータ１４に接触して有害
ガスが発生するのを防止するために、リフロー部１と予
熱部２との間から熱媒体の蒸気を排気すると、予熱部２
の不活性ガスが一緒に吸い出されてはんだ付け性が低下
するだけでなく、高価なガスの消耗により装置の運転経
費が増して、経済性が低下するという問題のあることが
判った。

【００１０】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的（第一の目的）は、予熱部内の不活性
ガスの濃度をはんだリフローに充分な値に維持するとと
もに、高価な不活性ガスの消耗量を低減して、運転経費
が低く経済性の高いリフローはんだ付け装置を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的（第二の目的）
は、装置全体を不活性雰囲気として、酸化防止によるは
んだ付け性を向上しうる信頼性の高いリフローはんだ付
け装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、本発明に係るベーパーリフローはんだ付け装
置の構成は、はんだを塗布した回路基板に電子部品を装
着してなる被処理物を、搬送路を介して予熱部およびリ
フロー部を通過するように搬送し、予熱部では被処理物
を所望の温度に予熱し、リフロー部では熱媒体飽和蒸気
により加熱してはんだを溶融させ、リフロー部に続く冷
却部でははんだを固化させて電子部品を回路基板上には
んだ付けするベ−パ−リフローはんだ付け装置におい
て、予熱部と搬出側搬送路との内少なくとも予熱部に不
活性ガスを供給する手段を設けるとともに、予熱部とリ
フロー部との間の搬入側搬送路におけるコンベアより下
方に、リフロー部から予熱部に漏洩する熱媒体の飽和蒸
気を排気する手段を設けたものである。

【００１２】上記第二の目的を達成するために、本発明
に係るベーパーリフローはんだ付け装置では、上記の構
成に加えて、不活性ガスと熱媒体飽和蒸気とを含む空気
を回収する回収装置を備え、この回収装置に接続して不
活性ガスの発生器を設けたものである。

【００１３】

【作用】上記技術的手段による働きは次のとおりであ
る。リフロー部の搬入側ではコンベアより下方に排気口
を設けて排気すると、リフロー部の搬入側では不活性ガ
ス（例えば窒素ガス）の比重が熱媒体の飽和蒸気の比重
の１／２０程度であることから、不活性ガスが熱媒体の
飽和蒸気の上層となるので、排気口からは熱媒体の飽和
蒸気を主として排気することができ、予熱部のガス濃度
を所望の値に維持して、不活性ガスの消耗量を低減でき
る。リフロー部の搬出側まで不活性ガスが漏洩してくる
ことはないので、リフロー部の搬出側では従来と同様に
排気口をコンベアより上，下方向または上方に設けて、
被処理物から蒸発した飽和蒸気を排気させて回収し、大
気に漏洩することを防止することができる。

【００１４】また、搬出側搬送路の上部に不活性ガスを
供給する手段を設けたので、被処理物を不活性ガスの強
制冷却により早く冷却でき、しかも不活性雰囲気のため
に被処理物のはんだが酸化されることがないので、はん
だの強度は高まり、はんだ付けの信頼性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図５を
参照して説明する。 〔実施例 １〕図１は、本発明の一実施例に係るリフロ
ーはんだ付け装置の構成を示す縦断面図、図２は、図１
のＢ−Ｂ矢視側面図である。図１において、図６，図７
に示したものと同一符号のものは従来技術と同等部分で
あるから、これらについての説明は省略する。

【００１６】図１，図２において、３６は、予熱部２の
入口側に隣接する搬送路に設けたシール室で、このシー
ル室３６は、不活性ガスの漏洩を防止する領域を構成し
ている。３７は、シール室３６の上部に設けたラビリン
スである。３８は、予熱部２に不活性ガスを供給する手
段に係る不活性ガス供給用配管を示す。３９は、シール
室３６の入口に設けた塞止板で、この塞止板３９は、被
処理物１６の幅に応じて搬送路の開口面積を制限する手
段として機能する。４０は、コンベア１５の幅を調節す
るガイドレールである。

【００１７】このように、ラビリンス３７を設けたシー
ル室３６と塞止板３９とで不活性ガス漏洩防止機構が構
成されている。また、１０Ａは、リフロー部１における
搬入側搬送路５のコンベア１５より下方に設けた搬入側
排気口である。

【００１８】このように構成されたベーパーリフローは
んだ付け装置の動作を、不活性ガスとして窒素ガスを使
用した場合について説明する。装置の起動により、予熱
部２へは不活性ガス供給用配管３８を介して窒素ガスが
供給されるとともに、予熱部２の予熱ヒータ１４、蒸気
発生槽４の加熱ヒータ７に電力が供給される。蒸気発生
槽４の下部に溜っている熱媒体１２は、蒸発潜熱が水の
１／２５程度であるために、加熱ヒータ７により加熱さ
れて直ちに蒸発し、飽和蒸気１３が発生する。飽和蒸気
１３は蒸気発生槽４内を上昇し、従来技術の図７に示し
たと同様に、一部は下部蒸気吐出口３３から、残りは上
部蒸気吐出口３２から流出して、被処理物１６のはんだ
をリフローするに必要な蒸気面を確保する。

【００１９】被処理物１６を加熱した飽和蒸気１３は凝
縮液化して蒸気発生槽４の下部に落下し、残りは搬入側
搬送路５および搬出側搬送路６に流入する。蒸気発生槽
４の上流側である搬入側搬送路５に流入した飽和蒸気１
３は、搬入側冷却器８により冷却され、また搬出側搬送
路６に流入した飽和蒸気１３は搬出側冷却器９により冷
却されて液化し、戻り通路１７を通って蒸気発生槽４の
底部に戻る。わずかに残った蒸気は、搬入側排気口１０
および搬出側排気口１１から排気配管２２を通って回収
装置２３に流入して回収される。回収された熱媒体は、
水酸除去器２６で水酸除去され、循環ポンプ２７により
蒸気発生槽４に戻される。

【００２０】予熱部２に供給ガス配管３８を通って供給
された窒素ガスは、搬入側と搬出側にそれぞれ漏洩す
る。搬入側に漏洩した窒素ガスは予熱部２の搬入側にあ
るシール室３６においてラビリンス３７に滞留し、漏洩
量を最小限に制限される。一方、搬出側に漏洩した窒素
ガスはリフロー部１に漏洩するが、搬入側には比重が約
２５倍と大きい熱媒体の飽和蒸気１３がコンベア１５の
下部を流れているために、主に上部に留まる。飽和蒸気
１３が予熱部２に漏洩しないように、排気口を設けてい
るのであるが、本実施例の場合、コンベア１５の下部に
蒸気発生槽４側に向けて開いた口を持つ搬入側排気口１
０Ａを設けているので、窒素ガスの排気は最小限に押さ
えられる。

【００２１】さらに、コンベア１５の幅は、被処理物１
６の幅に応じてガイドレ−ル４０の移動によって変わる
が、コンベア幅が狭い場合には、予熱部２の出入口に設
けた塞止板３９により、開口面積を最少限にできるの
で、窒素ガスの漏洩量を低減できる。搬入側排気口１０
Ａから飽和蒸気１３とともに排気された少量の窒素ガス
は回収装置２５を通って大気に放出される。

【００２２】被処理物１６はコンベア１５により、所望
の濃度の不活性ガスで充たされた予熱部２に搬入され、
予熱ヒータ１４により所望の温度に予熱されたのち、リ
フロー部１の搬入側搬送路５で、下方に流れる飽和蒸気
１３により下面から加熱され、蒸気発生槽４では、上部
蒸気吐出口３２と下部蒸気吐出口３３からの飽和蒸気１
３により本加熱されて、はんだが溶融される。被処理物
１６は搬出側搬送路６に入り次第に冷却され、冷却部３
に入って冷却ファン１８によりさらに冷却されてはんだ
が固化して、装置から搬出される。

【００２３】前述のように、予熱部２へ供給される窒素
ガス濃度をはんだリフローに充分な値に維持するととも
に、高価な窒素ガスの消耗量を低減できるので、運転経
費が低いベーパーフローはんだ付け装置を得ることがで
きる。さらに、不活性雰囲気の中でリフローできるの
で、はんだ付け性の向上と無洗浄はんだペーストを用い
て、無洗浄化することができる。

【００２４】〔実施例 ２〕次に、本発明の他の実施例
を図３を参照して説明する。図３は、本発明の他の実施
例に係るベーパーリフローはんだ付け装置の縦断面図で
ある。図中、図１，２に示したものと同一符号のもの
は、先の第一の実施例と同等部分であるから、その説明
を省略する。図３に示す実施例が、先の実施例と異なる
ところは、予熱部２の搬出側にもラビリンス３７を有す
るシール室４１を設けたことである。すなわち、図３に
示す実施例では、搬入側のシール室３６とほぼ同じ構造
の搬出側のシール室４１を設けることにより、リフロー
部１への窒素ガスの漏洩量をさらに低減できて、経済性
を向上できる。

【００２５】〔実施例 ３〕次に、本発明のさらに他の
実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明のさ
らに他の実施例に係るベーパーリフローはんだ付け装置
の縦断面図である。図中、図１，図２に示したものと同
一符号のものは、先の第一の実施例と同等部分であるか
ら、その説明を省略する。図４に示す実施例が、図１，
２に示した実施例と相違するところは、搬出側搬送路６
の上部にガス吹き出し室４２を設けたことである。

【００２６】すなわち、図４に示す実施例では、搬出側
搬送路６の上部に供給ガス配管３８を通して、不活性ガ
スをガス吹き出し室４２を介して、被処理物１６に吹き
付けるようにしている。このようにすれば、被処理物１
６を、不活性ガスの強制冷却により早く冷却でき、しか
も不活性雰囲気のために被処理物１６のはんだが酸化さ
れることがないので、はんだの強度は高まり、はんだ付
けの信頼性が向上する。

【００２７】次に、本発明のさらに他の実施例を図５を
参照して説明する。図５は、本発明のさらに他の実施例
に係るベーパーリフローはんだ付け装置の縦断面図であ
る。図中、図１，２に示したものと同一符号のものは、
先の第一の実施例と同等部分であるから、その説明を省
略する。図５に示す実施例が、先の図１に示した実施例
と相違するところは、今までは不活性ガスと飽和蒸気と
を含む空気が回収装置２３から大気に放出されていた
が、回収装置２３から不活性ガスを含む空気をガス発生
器４３に吸い込ませ、ガス発生器４３からの不活性ガス
を予熱部２とともに、搬出側搬送路６の上部に設けたガ
ス吹出室４２に供給できるようにしたことにある。

【００２８】このようにすれば、被処理物１６は不活性
雰囲気の中にあって酸化されずに冷却されるとともに、
ガス発生装置４３に不活性ガスの濃度が高い空気を吸い
込ませるので、濃度が高い不活性ガスが再生され、はん
だ付けの信頼性向上と経済性向上が達成される。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、予熱部内の不活性ガスの濃度をはんだリフローに
充分な値に維持する一方で、高価な不活性ガスの消耗量
を低減して、運転経費が低く経済性の高いリフローはん
だ付け装置を提供することができる。また、本発明によ
れば、装置全体を不活性雰囲気として、酸化防止による
はんだ付け性を向上しうる信頼性の高いリフローはんだ
付け装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るベーパーリフローはん
だ付け装置の縦断面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ矢視側面図である。

【図３】本発明の他の実施例に係るベーパーリフローは
んだ付け装置の縦断面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例に係るベーパーリフ
ローはんだ付け装置の縦断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例に係るベーパーリフ
ローはんだ付け装置の縦断面図である。

【図６】従来のベーパーリフローはんだ付け装置の縦断
面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ矢視断面図である。

【符号の説明】

１ リフロー部 ２ 予熱部 ３ 冷却部 ４ 蒸気発生槽 ５ 搬入側搬送路 ６ 搬出側搬送路 ７ 加熱ヒータ １０Ａ 搬入側排気口 １１ 搬出側排気口 １２ 熱媒体 １３ 飽和蒸気 １４ 予熱ヒータ １５ コンベア １６ 被処理物 １８ 冷却ファン ２２ 排気配管 ２３ 回収装置 ３６，４１ シール室 ３７ ラビリンス ３８ 供給ガス配管 ３９ 塞止板 ４０ ガイドレール ４２ ガス吹き出し室 ４３ ガス発生器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだを塗布した回路基板に電子部品を
   装着してなる被処理物を、搬送路を介して予熱部および
   リフロー部を通過するように搬送し、予熱部では被処理
   物を所望の温度に予熱し、リフロー部では熱媒体飽和蒸
   気により加熱してはんだを溶融させ、リフロー部に続く
   冷却部でははんだを固化させて電子部品を回路基板上に
   はんだ付けするベ−パ−リフローはんだ付け装置におい
   て、 予熱部と搬出側搬送路との内少なくとも予熱部に不活性
   ガスを供給する手段を設けるとともに、 予熱部とリフロー部との間の搬入側搬送路におけるコン
   ベアより下方に、リフロー部から予熱部に漏洩する熱媒
   体の飽和蒸気を排気する手段を設けたことを特徴とする
   ベ−パ−リフローはんだ付け装置。
2. 【請求項２】 不活性ガスと熱媒体飽和蒸気とを含む空
   気から熱媒体を回収する回収装置を備え、この回収装置
   に接続して不活性ガスの発生器を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載のベ−パ−リフローはんだ付け装置。