JP2812675B2

JP2812675B2 - リフロー半田付け装置

Info

Publication number: JP2812675B2
Application number: JP9-91226A
Authority: JP
Inventors: 弘昭相浦
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: KR19980081217A; JPH10284832A; GB2324058B; GB9805394D0; GB2324058A; MY142253A; JP2812675B1; CN1197366A; CN1091567C; KR100270764B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回路部品を載置して
クリーム半田を塗布したプリント基板をベルトコンベア
等の搬送手段により加熱手段に搬送し、この加熱手段で
前記プリント基板を加熱してクリーム半田を溶融させる
ことにより半田付けを行うリフロー半田付け装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のリフロー半田付け装置として、本
発明の出願人が提案している特願平６ー１７５６５７号
を基に説明する。このリフロー半田付け装置は図７に示
すように、搬入側Ａから搬出側Ｂに向かって、回路部品
（図示せず）等を載置してクリーム半田を塗布したプリ
ント基板（図示せず）を内部に搬送する搬送部材１が配
置されている。この搬送部材１は、終端のないエンドレ
スのチェーンコンベア１ａと、該チェーンコンベア１ａ
を駆動させる駆動モータ１ｂと、前記チェーンコンベア
１ａが前記プリント基板等の重さで下方に弛まないよう
に、チェーンコンベア１ａをガイドするコンベアレール
１ｃとからなり、駆動モータ１ｂの回転により矢印Ｃ方
向、即ち上流側から下流側に移動するようになってい
る。また、前記チェーンコンベア１ａが通過する従来の
リフロー半田付け装置の内部の上流側には第１予熱炉２
と第２予熱炉３が配置されている。そして、前記第１予
熱炉２の筺体２ａには一対のファン２ｂが配置されてい
る。また、前記一対のファン２ｂのそれぞれの上方には
６本の赤外線加熱ヒータ２ｄが配置されている。

【０００３】そして、この第１予熱炉２では筺体２ａ内
の空気が、ファン２ｂにより上向きに送られて赤外線加
熱ヒータ２ｄで加熱され、この加熱空気が筺体２ａの天
面にぶつかって下方にはね返り、筺体２ａ内を循環し
て、チェーンコンベア１ａで搬送されてくる、回路部品
等が載置されてクリーム半田が塗布されているプリント
基板（図示せず）を予備加熱するようになっている。
尚、第１予熱炉２の下流側の第２予熱炉３も、前記第１
予熱炉２と同じように構成されているので、その説明は
省略する。また、前記第２予熱炉３の下流側にはリフロ
ー炉１４が配置されて、該リフロー炉１４は前記チェー
ンコンベア１ａの真下に配置されたヒータボックス１４
ａを有し、このヒータボックス１４ａ上部に多数の加熱
ノズル１４ｂがチェーンコンベア１ａの移動方向に沿っ
て配列されている。また、前記ヒータボックス１４ａ内
には複数の加熱ヒータ（図示せず）が内蔵されていて、
ヒータボックス１４ａ内に送られてくる空気を高温に加
熱するようになっている。

【０００４】また、リフロー炉１４の上方には、排気カ
バー１５が配置されて、この排気カバー１５には排気用
ダクト６および循環用ダクト１６が接続されて、前記排
気用ダクト６からは、前記プリント基板のクリーム半田
を溶融させた後の高温の加熱空気の一部が、矢印Ｄ方向
に吸引されて、リフロー半田付け装置の外部に排出する
ことができるようになっている。

【０００５】また、排気用ダクト６に吸引されなかった
残りの加熱空気は、循環用ダクト１６から送風機１７に
より矢印Ｅ方向に吸引されて、吸入口１７ａから排気口
１７ｂを経て、リフロー炉１４のヒータボックス１４ａ
内に再度送りこまれる。そして、前記送風機１７はリフ
ロー炉１４の下方に配置されて、前記循環用ダクト１６
が延長されて前記排気カバー１５と接続されている。ま
た、前記リフロー炉１４の下流側で、チェーンコンベア
１ａの上方には、複数の整流板９ａを有する冷却フアン
９が配置されて、半田付け後のプリント基板を冷却する
ようになっている。また、前記第１・第２予熱炉２・３
の下方には、第１・第２予熱炉２・３内に落下する半田
屑等の不要物を回収する落下物回収ネット１０が配置さ
れて、従来のリフロー半田付け装置は構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
なリフロー半田付け装置は、プリント基板に塗布された
クリーム半田に半田付け性をよくするためのフラックス
が混合されているために、加熱ノズル１４ｂから排出さ
れる高温の加熱空気で、前記クリーム半田が溶融すると
きに、前記フラックスの一部が高温のために蒸発して気
体になる。この気体になったフラックスを含んだ加熱空
気を、前記送風機１７に吸引すると、前記気体になった
フラックスを含んだ加熱空気が、前記循環用ダクト１６
から送風機１７に送られる間に温度が低下して、前記気
体になっていたフラックスが粘性の高い液体、または固
体になって、循環用ダクト１６や送風機１７、あるいは
リフロー炉１４の内部に付着する。すると、前記送風機
１７の吸引性能、および排気性能が落ちて、リーフロー
炉１４内に所望の量の加熱空気を送ることができなくな
り、リフロー炉１４内の温度を所望の高温にするのに時
間が掛かり、電力消費が増加する。また、リフロー炉１
４から排出される高温の加熱空気の温度がばらついて、
プリント基板に塗布しているクリーム半田の溶融が均一
にならなくて、半田付け性が悪くなる問題があった。

【０００７】また、前記循環用ダクト１６や送風機１７
の内部に付着した、前記フラックスを取り除くために、
循環用ダクト１６あるいは送風機１７を短期間でメンテ
ナンスして、分解掃除等をしなければならなかったの
で、リフロー半田付け装置の稼働率が低下して生産性が
悪くなっていた。

【０００８】本発明は従来技術におけるかかる問題点を
解消して、プリント基板に塗布されたクリーム半田を溶
融するためにプリント基板に吹き付けられ、排気手段に
集められた高温の加熱空気が再循環する際に気化したフ
ラックスが配管や送風手段の内部で凝集または凝固して
通気性能の低下を来し、半田付け効率や生産性の低下を
招いたり熱消費量を増加させることのないリフロー半田
付け装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、プリント基板を搬送する搬送手段の下方に
配置され、該搬送手段により搬送されるプリント基板の
下面を、外気を高温に加熱した加熱空気で加熱する加熱
手段の上部に設けられ、加熱空気をプリント基板の下面
に向かって吐出するた複数の加熱ノズルと、搬送手段の
上方に配置され、加熱ノズルから吐出された加熱空気を
集める排気手段と、該排気手段の内部に設けられ、送り
込まれた外気を前記加熱空気により加熱して前記加熱手
段に送ると同時に加熱空気を外気により冷却する熱交換
手段と、外気を吸引して熱交換手段に送り込む送風手段
とを有したものである。

【００１０】また、好ましくは、熱交換手段は、排気手
段の内部の加熱空気の流路中に配設され、送り込まれた
外気が流通する複数の通気配管または複数の凸条等によ
り表面積を増大させた通気管を備えたものである。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明のリフロー半田付け装置を
図１〜図６を使って説明する。なお、前述した従来のリ
フロー半田付け装置に使われているものと同一の部材に
ついては同じ番号を付して説明する。図１は本発明の一
実施の構成に係わるリフロー半田付け装置の全体構成図
で、搬入側Ａから搬出側Ｂにかけてプリント基板Ｐを搬
送するための搬送部材（搬送手段）１が配置されてい
る。この搬送部材１は、例えば終端のないエンドレスの
チェーンコンベア１ａと、該チェーンコンベア１ａを駆
動させる駆動モータ１ｂと、前記チェーンコンベア１ａ
が搬送物等の重さで下方に弛まないように、チェーンコ
ンベア１ａを下方からガイドするコンベアレール１ｃと
からなり、前記駆動モータ１ｂの回転により矢印Ｃ方
向、即ち上流側である搬入側Ａから下流側である搬出側
Ｂに移動するようになっている。そして、前記チェンコ
ンベア１ａは、搬入側Ａと搬出側Ｂとから一旦リフロー
半田付け装置の外に引き回しされて、複数の案内コロ１
ｅにガイドされて再度リフロー半田付け装置の内部に引
き込まれて、リフロー半田付け装置の内部の下方を引き
回しされて、駆動モータ１ｂのプーリに巻回されて、駆
動モータ１ｂの回転で繰り返し移動するようになってい
る。

【００１７】また、前記チェーンコンベア１ａが走行す
るリフロー半田付け装置の内部には、上流側にプリント
基板Ｐを予備加熱する第１予熱炉２と第２予熱炉３とが
配置されている。そして、前記第１予熱炉２は、外部が
筺体２ａで形成されて、該筺体２ａの内部が２つの部屋
に仕切られて、それぞれの部屋に一対のファン２ｂが下
方に突出する回転軸２ｃを有して配置されている。ま
た、前記一対のファン２ｂのそれぞれの上方には６本の
赤外線加熱ヒータ２ｄが配置されている。そして、この
第１予熱炉２では図２に示すように、筺体２ａ内の空気
がファン２ｂの回転により上向きに送られて赤外線加熱
ヒータ２ｄで加熱された空気が略１５０゜Ｃになってい
る。この温度が略１５０゜Ｃに上昇している予備加熱空
気で、クリーム半田が塗られて回路部品Ｐ１が載置され
たプリント基板Ｐを予備加熱した後、前記予備加熱空気
は筺体２ａの天面にぶつかって下方にはねかえって、筺
体２ａ内を略１５０゜Ｃの均一な温度で予備加熱空気が
循環するようになっている。そのために、筺体２ａの内
部は、上部と、下部の空気とに温度差のない一定の温度
でプリント基板Ｐを加熱することができるようになって
いる。尚、前記第１予熱炉２の下流側の第２予熱炉３
も、第１予熱炉２と同じように構成されているので、そ
の説明は省略する。

【００１８】また、前記第２予熱炉３の下流側で搬送部
材１の下方には加熱部材（加熱手段）４が配置されて、
該加熱部材４は前記チェーンコンベア１ａの真下に配置
されたヒータボックス４ａを有し、このヒータボックス
４ａの上部に多数の加熱ノズル４ｂがチェーンコンベア
１ａの矢印Ｃ方向の移動方向に沿って所定間隔をおい
て、例えば約２０ｍｍピッチで順次配列されている。こ
の加熱ノズル４ｂは開口が略５０ｍｍ×５ｍｍに設定さ
れて、その長手方向が前記チェーンコンベア１ａの移動
方向に直交させて配置されている。

【００１９】そして、前記ヒータボックス４ａ内には図
３に示すように、下方から順番に複数の加熱ヒータ４ｃ
と、この加熱ヒータ４ｃの上部に、多数の細孔（図示せ
ず）が下向きに形成された複数の吹き付けノズル４ｄと
がヒータボックス４ａの一方の側壁に埋め込まれて取り
付けられている。また、前記吹き付けノズル４ｄの上部
の、前記加熱ヒータ４ｃと吹き付けノズル４ｄが取り付
けられた一方の側壁と対向する側の他方の側壁に、ヒー
タボックス４ａ内の温度を測定するための熱電対４ｅが
埋め込まれて取り付けられている。また、前記熱電対４
ｅと、ヒータボックス４ａの上部を蓋閉する前記多数の
加熱ノズル４ｂが形成されている上蓋４ｆとの間には、
エアフィルタ４ｇが配置されて、前記吹き付けノズル４
ｄから吹き出されて、加熱ヒータ４ｃで高温に加熱され
た空気が加熱ノズル４ｂに流れるときの、流れの乱れを
少なくするようにしている。

【００２０】また、加熱部材４の加熱ノズル４ｂの真上
にはチェーンコンベア１ａが配置されて、該チェーンコ
ンベア１ａから所定の間隔をおいた上方には、下方が解
放された箱形の排気部材（排気手段）５が配置されて、
該排気部材５には、加熱ノズル４ｂから排出される高温
の加熱空気を集めて外部に廃却する排気用ダクト６が接
続されている。また、前記排気部材５の内側の、前記搬
送部材１を挟んで前記加熱部材４の反対側の、前記搬送
部材１の上方に熱交換部材（熱交換手段）７が取り付け
られている。この熱交換部材７は、温度差のある外側と
内側の空気とが互いに熱交換して、外側と内側の空気の
温度差を小さくすることができるようになっている。

【００２１】そして、この熱交換部材７は図４に示すよ
うに、複数の円形の管７ａをそれぞれ所定の隙間を設け
て組み合わせて空気溜７ｂを形成し、前記円形の管７ａ
を入り口側７ｃと出口側７ｄとでそれぞれひとまとめに
して、入り口側７ｃを後述する送風部材（送風手段）８
の送風ダクト８ａに、出口側７ｄを供給ダクト７ｅにそ
れぞれ接続している。そして該供給ダクト７ｅは図１に
示すように、前記熱交換部材７から加熱部材４に接続さ
れている。

【００２２】また、前記熱交換部材７の入り口側７ｃに
接続される送風ダクト８ａは、加熱部材４の下方に配置
された送風機等からなる送風部材８から延長されて接続
されている。また、この送風部材８は吸入口８ｂにフィ
ルタ８ｃが取り付けられて、ゴミ等を除去したクリーン
な外気を取り込んで、この外気を排出口８ｄから前記送
風ダクト８ａを介して、前記熱交換部材７に送るように
なっている。また、前記リフロー炉４の下流側で、チェ
ーンコンベア１の上方には、複数の整流板９ａを有する
冷却フアン９が配置されている。また、前記第１・第２
予熱炉２・３内でチェーンコンベア１から落下する半田
屑等の不要な物体を回収する落下物回収ネット１０が配
置されている。

【００２３】即ち、本発明のリフロー半田付け装置は、
回路部品が載置されてクリーム半田が塗布されたプリン
ト基板Ｐを搬送する搬送部材１と、外気を吸入して内部
に送風する送風部材と、該送風部材から送られてくる外
気を内部に導入する熱交換部材と、前記送風部材８から
前記熱交換部材７を通過して送られてくる外気を加熱す
る加熱部材４とを備え、該加熱部材４で加熱された加熱
空気１１が排出される位置に前記熱交換部材７を配置し
た構成からなっている。

【００２４】前述のような構成の本発明のリフロー半田
付け装置は、搬入側Ａから搬送部材１で、回路部品Ｐ１
が載置されてクリーム半田を塗布したプリント基板Ｐを
搬送し、該プリント基板Ｐを第１・第２予熱路２・３で
予備加熱すると、プリント基板Ｐの温度が略１２０〜１
５０゜Ｃに加熱される。この予備加熱されたプリント基
板Ｐが加熱部材４の多数の加熱ノズル４ｂ上に搬送され
ると、図６に示すように前記加熱ノズル４ｂからは、高
温に熱せられて中心部の温度が略３００゜Ｃの加熱空気
１１がプリント基板Ｐの下面側に排出しているので、プ
リント基板Ｐの下面側は略２００〜２５０゜Ｃまで温度
が上昇する。すると、プリント基板Ｐの下面に塗布して
いるクリーム半田が溶融して、回路部品Ｐ１とプリント
基板Ｐの回路パターン（図示せず）に電気的に導通状態
になる。そして、更に搬送部材１で前記クリーム半田が
溶融した状態のプリント基板Ｐを下流側に搬送すると、
プリント基板Ｐは加熱部材４から冷却ファン９に送られ
て、整流板９ａからの送風でプリント基板Ｐが冷却され
て、前記クリーム半田が固まり回路パターン（図示せ
ず）と回路部品Ｐ１とが半田付けされて接続される。

【００２５】また、前記加熱ノズル４ｂから上方に排出
されて、前記クリーム半田を溶融した後の加熱空気１１
は、前記熱交換部材７内部に送られてくる外気に熱を奪
われて冷却され、この冷却された空気を集めてリフロー
装置の外部に廃却する排気部材５を備え、該排気部材５
の内側に前記熱交換部材７が配置されている。この熱交
換部材７は、複数の管７ａを有する空気溜７ｂが形成さ
れているので、前記加熱部材４の加熱ノズル４ｂから上
方に排出される加熱空気１１の熱を、前記熱交換部材７
の空気溜７ｂ内部の前記送風部材８から供給される外気
が吸収して、前記熱交換部材７外部の加熱空気１１の温
度を低下させる。そして、前記熱交換部材７内部の前記
送風部材８から供給される外気が、前記加熱空気１１か
ら熱を吸収して温度が上昇して、空気溜７ｂの内部の外
気の温度は１００〜１５０゜Ｃまで上昇する。

【００２６】該温度が１００〜１５０゜Ｃまで上昇した
空気溜７ｂ内の外気は、前記送風部材８からの送風ダク
ト８ａを介して送られて来る新しい外気に押されて、供
給ダクト７ｅから加熱部材４のヒータボックス４ａに送
られる。そして、該ヒータボックス４ａに送られた前記
温度が上昇した外気は、吹き付けノズル４ｄの複数の孔
（図示せず）から加熱ヒータ４ｃに向かって吹き出され
る。すると、前記外気が更に高温になって、その温度は
略３００゜Ｃ程度まで上昇して図６に示すような高温の
加熱空気１１となって、加熱ノズル４ｂから上方に排出
される。そして、前記搬送部材１で送られてくるプリン
ト基板Ｐが、前記高温の加熱空気１１で熱せられて、プ
リント基板Ｐの下面側の温度は２００〜２５０゜Ｃ程度
まで上昇して、プリント基板Ｐの下面側に塗布されてい
るクリーム半田が溶融する。

【００２７】また、前記熱交換部材７は前記排気部材５
の内側の、前記搬送部材１を挟んで前記加熱部材４の反
対側に配置しているので、前記加熱部材４から排出され
て、前記クリーム半田を溶融した後の加熱空気１１の熱
を効率よく吸収して、前記熱交換部材７の外部で、且つ
周辺の加熱空気１１の温度を低下させることができるの
で、前記プリント基板Ｐに載置されている回路部品Ｐ１
が高温になって破壊されるのを防止することができる。

【００２８】なお、本発明の実施の形態では、熱交換部
材７の空気溜７ｂを複数の円形の管７ａを組み合わせた
もので説明したが、管７ａは円形に限定されるものでな
く、例えば楕円形に形成されたものでもよい。また、前
記熱交換部材７の空気溜７ｂは、複数の管７ａに限定さ
れるものでなく、図５に示すような空気溜７ｇは、表面
をウエーブ状に形成した複数の凸条部からなり、内部を
中空に形成したものでもよい。

【００２９】

【発明の効果】上述したように請求項１記載の発明によ
れば、加熱手段の上部の加熱ノズルから高温の加熱空気
をプリン基板の下面に向かって吐出させ、クリーム半田
を溶融して回路部品を半田付けし、搬送手段の上方に上
昇した加熱空気を排出手段により集めて、この排出手段
の内部に設けられた熱交換手段により、送風手段で供給
された外気を高温の加熱空気で加熱して加熱手段に送る
と共に、排出手段の内部に集められた加熱空気を外気で
冷却して排気するようにしたので、排気手段に集められ
た高温の加熱空気が再循環する際に配管や送風手段内部
にフラックスが凝集または凝固して通気性能の低下を来
すことがなく、熱交換手段内部に供給される外気を短時
間に温度上昇させて加熱手段に供給することができ、さ
らに、加熱手段に供給される外気は温度が高められてい
るから、短時間に高温に加熱してプリント基板に塗布さ
れているクリーム半田を均一に溶融することができ、従
って、信頼性の高い半田付けができる。

【００３０】また、加熱手段の加熱ノズルから吐出さ
れ、排出手段が集めた加熱空気の熱を熱交換手段内部の
外気が吸収して、加熱空気の温度を低下させるので、プ
リント基板に載置されている回路部品が過熱されること
がなく、回路部品が熱破壊するのを防止することができ
る。

【００３１】さらに、加熱手段の加熱ノズルから吐出さ
れる高温の加熱空気が熱交換手段の内部に送られてくる
外気を効率よく加熱して昇温させ、加熱手段に送り込む
から、加熱手段で外気を加熱する際の熱消費量を少なく
して装置の運転効率を高めることができる。

【００３２】また、請求項２記載の発明では、熱交換手
段は排気手段の内部の加熱空気の流路中に配設され、送
風手段から送られる外気が複数の通気配管または複数の
凸条等により表面積を増大させた通気管を流通するよう
にしたので、フラックスが凝集または凝固したとしても
生成物は複数の通気配管または通気管の外側に生成され
るから、装置のメンテナンス期間を延ばすことができ、
稼働率を向上させ、生産性を高めることができ、また、
複数の通気配管または通気管の表面積を大きくすること
ができるから、高温の加熱空気の熱を効率よく吸収する
ことができる。

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わるリフロー半田付け装
置の全体構成図。

【図２】図１のリフロー半田付け装置に備えられる第１
予熱炉の要部断面図。

【図３】図１のリフロー半田付け装置に備えられる加熱
部材の要部断面図。

【図４】図１のリフロー半田付け装置に備えられる熱交
換部材の概略斜視図。

【図５】図４の熱交換部材のその他の実施の形態の概略
斜視図。

【図６】図３の加熱部材によりプリント基板の加熱状態
を説明する斜視図。

【図７】従来のリフロー半田付け装置の全体構成図。

【符号の説明】

１搬送部材２第１予熱炉３第２予熱炉４加熱部材５排気部材６排気用ダクト７熱交換部材８送風部材９冷却ファン１４リフロー炉１５排気カバー１６循環用ダクト１７送風機

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上面に回路部品が載置され、下面にクリ
ーム半田が塗布されたプリント基板を搬送する搬送手段
と、該搬送手段の下方に配置され、該搬送手段により搬送さ
れる前記プリント基板の下面を、外気を高温に加熱した
加熱空気で加熱する加熱手段とを有し、該加熱手段で前記クリーム半田を加熱することにより、
該クリーム半田を溶融させて半田付けするリフロー半田
付け装置において、前記加熱手段の上部に設けられ、加熱空気を前記プリン
ト基板の下面に向かって吐出する複数の加熱ノズルと、前記搬送手段の上方に配置され、前記加熱ノズルから吐
出された前記加熱空気を集める排気手段と、該排気手段の内部に設けられ、送り込まれた外気を前記
加熱空気により加熱して前記加熱手段に送ると同時に前
記加熱空気を前記外気により冷却する熱交換手段と、外気を吸引して前記熱交換手段に送り込む送風手段とを
有したことを特徴とするリフロー半田付け装置。
【請求項２】熱交換手段は、前記排気手段の内部の前記加熱空気の流路中に配設さ
れ、送り込まれた外気が流通する複数の通気配管または
複数の凸条等により表面積を増大させた通気管を備えた
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。