JP2871903B2 - 半田付け用加熱炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を回路基板に
半田付けするための半田付け用加熱炉に関するものであ
る。

【０００２】電子部品を回路基板に半田付けにより実装
する場合には、電子部品を所定の位置に搭載した回路基
板を加熱炉に通し、半田を溶融させて半田付けを行う。
この場合、加熱炉内には窒素ガスなどの不活性ガスを充
満させ、回路基板や電子部品の酸化を防止する。

【０００３】従来のこの種の加熱炉を図４に示す。この
加熱炉は、内部にヒーター11が設置された加熱室13と、
加熱室13の入口側に設けられた前室15と、加熱室13の出
口側に設けられた後室17とから構成されている。前室15
と外部は第一のシャッター19Ａにより仕切られ、前室15
と加熱室13は第二のシャッター19Ｂにより仕切られ、加
熱室13と後室17は第三のシャッター19Ｃにより仕切ら
れ、後室17と外部は第四のシャッター19Ｄにより仕切ら
れている。

【０００４】また各室13、15、17にはそれぞれ酸化防止
のため窒素ガスなどの不活性ガスを供給し、内部に充満
させてある。また各室がシャッターにより仕切られてい
るため、回路基板21を搬送するチェーンコンベアは、各
室毎に分割して設けられている。すなわち23Ａは入口側
コンベア、23Ｂは前室コンベア、23Ｃは加熱室コンベ
ア、23Ｄは後室コンベア、23Ｅは出口側コンベアであ
る。

【０００５】外部から前室15に回路基板21を送り込むと
きは、第二のシャッター19Ｂを閉じたまま第一のシャッ
ター19Ａを開き、入口側コンベア23Ａと前室コンベア23
Ｂを運転して、回路基板21が前室15に入ったところで第
一のシャッター19Ａを閉じる。次に前室15から加熱室13
へ回路基板21を送り込むときは、第一のシャッター19Ａ
を閉じたまま第二のシャッター19Ｂを開き、前室コンベ
ア23Ａと加熱室コンベア23Ｃを運転して、回路基板21が
加熱室15に入ったところで第二のシャッター19Ａを閉じ
る。このように第一と第二のシャッター19Ａ、19Ｂはど
ちらか一方が必ず閉じるように開閉制御が行われる。回
路基板21が加熱室13から後室17へ、後室17から外部へ移
動するするときも同様の制御が行われる。

【０００６】電子部品を搭載した回路基板21は加熱室13
を通るときに半田溶融温度に加熱され、電子部品の半田
付けが行われる。また半田付けを終えた回路基板21は大
気中へ出たときに酸化されないようにするため、後室17
を通るときに窒素ガスで冷却される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱炉は、各室
をシャッターで仕切った構造であるため、チェーンコン
ベアも各室毎に分割して設けなければならず、回路基板
がチェーンコンベアからチェーンコンベアへ乗り移ると
きに落下が生じやすい。また落下した回路基板の回収も
困難である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】回路基板のチェーンコン
ベアからチェーンコンベアへの乗り移りをなくすために
は、シャッターをなくし、炉内を一連続のチェーンコン
ベアが走行するようにすればよい。

【０００９】そのため本発明では、炉内を電子部品を搭
載した回路基板を加熱して両者を半田付けするヒーター
を備えた加熱室と、加熱室に電子部品を搭載した回路基
板を導入する入口通路と、電子部品を半田付けした回路
基板を冷却して外部に導出する出口通路とに区分し、前
記加熱室、入口通路および出口通路のいずれかより炉内
に不活性ガスを吹き込み、その不活性ガスを回路基板の
入口および出口から外部に流出させて炉内を不活性ガス
雰囲気に保持し、前記入口通路、加熱室および出口通路
には、それらを順次通り、さらに炉外を通って入口通路
に戻る一連続のチェーンコンベアを走行させる構成とし
た。

【００１０】しかしこの構成でも、回路基板の落下を完
全になくすことは不可能であるので、本発明ではさら
に、入口通路、加熱室および出口通路にはそれぞれチェ
ーンコンベアから回路基板が落下したときにそれを検出
する回路基板落下検出器を設置し、入口通路および出口
通路の周壁の一部には落下した回路基板を回収するため
の開閉可能なカバーを設け、さらに加熱室の温度立上げ
ゾーンとリフローゾーンにはチェーンコンベアから落下
した回路基板を受け止めて均熱ゾーンに送る回収コンベ
アを設置すると共に、加熱室の均熱ゾーンの周壁の一部
に落下した回路基板を回収するための開閉可能なカバー
を設けた構成とする。

【００１１】

【作用】この加熱炉は、加熱室の前後に、入口通路およ
び出口通路を設け、加熱室、入口通路および出口通路の
いずれかより炉内に不活性ガスを吹き込み、その不活性
ガスを回路基板の入口および出口から外部に流出させる
ことで炉内を不活性ガス雰囲気に保持し、これによって
シャッターを省略し、炉内を一連続のチェーンコンベア
が走行できるようにしたものである。

【００１２】しかし一連続のチェーンコンベアを使用し
ても回路基板の落下が起こることがある。炉内でチェー
ンコンベアから落下した回路基板を回収するには、チェ
ーンコンベアの下に金網コンベアを設置し、落下した回
路基板を金網コンベアで受けとめて炉外に送り出すとい
う方法が考えられる。しかしこの方式はコンベアが二重
になるため、入口通路および出口通路の開口断面積が大
きくなり、入口通路および出口通路から外部に流出する
不活性ガスの量が多くなり、不経済であるだけでなく、
炉内の酸素濃度を低くすることが困難になる。

【００１３】このため本発明では、入口通路および出口
通路には落下回路基板の回収コンベアを設置せず、回路
基板落下検出器のみを設置して、入口通路および出口通
路で回路基板の落下があった場合には、適当な時期（例
えばそのロットの終りの時点など）にカバーを開いて落
下回路基板を取り出すこととし、これによって入口通路
および出口通路の開口断面積を小さくしたものである。

【００１４】また加熱室で回路基板の落下が問題となる
のは、ヒーターによって落下回路基板が加熱され、燃焼
するからである。回路基板を燃焼させるような強いヒー
ターは加熱室の温度立上げゾーンとリフローゾーンに設
置され、その間の均熱ゾーンにはチェーンコンベアの下
部にヒーターが設置されていない。そこで本発明では、
加熱室の温度立上げゾーンとリフローゾーンに落下回路
基板を均熱ゾーンに送る回収コンベアを設置し、これに
よって加熱室内で落下した回路基板はすべて均熱ゾーン
に集め、適当な時期にカバーを開いて落下回路基板を取
り出すこととしたものである。このようにすれば落下し
た回路基板をすぐに取り出さなくとも、加熱室内で落下
した回路基板が燃焼することはなくなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例に係る半田付け用
加熱炉を示す。符号31は加熱室、33は加熱室13の入口側
に設けられた入口通路、35は出口側に設けられた出口通
路である。

【００１６】入口通路33、加熱室31および出口通路35内
には、電子部品を搭載した回路基板を搬送するチェーン
コンベア37が走行するようになっている。このチェーン
コンベア37は、回路基板の入口から入口通路33に入り、
加熱室31および出口通路35を通って炉外に出て、炉外を
通って再び入口通路33に戻る一連続のものである。

【００１７】このチェーンコンベア37は図３に示すよう
に２列に配列されており、その内側に突出する支持ピン
39で回路基板21の両側縁を支持するようになっている。
チェーンコンベア37は加熱室31内では高さ寸法の大きい
レール41上を、入口通路33および出口通路35では高さ寸
法の小さいレール43上を走行するようになっている。入
口通路33および出口通路35で高さ寸法の小さいレール43
を使用するのは通路断面積をできるだけ小さくするため
である。

【００１８】加熱室31内は、チェーンコンベア37によっ
て搬送される回路基板の温度を急速に立上げる立上げゾ
ーンと、回路基板の温度を均熱化させる均熱ゾーンと、
最終的に半田を溶融させるリフローゾーンとに分かれて
おり、各ゾーンの上部にはファン45と棒状ヒーター47が
設置されている。また立上げゾーンおよびリフローゾー
ンではさらにチェーンコンベア37の上下に面状ヒーター
49、51が設置されている。これらのヒーターによって炉
内は例えば図２のような温度プロファイルに保たれる。

【００１９】また出口通路33内のチェーンコンベア37の
上下には不活性ガス例えば窒素ガスを供給するノズル53
が設置されている。ノズル53としては種々のタイプのも
のを用いることができるが、例えば金属パイプに長手方
向に適当な間隔をおいて多数のガス吹き出し孔を形成し
たものを使用するとよい。このようなノズル53をチェー
ンコンベア37の走行方向と直交する方向に配置し、両端
から加圧された窒素ガスを供給すると、回路基板の幅方
向に万遍なく窒素ガスを吹き出させることができる。

【００２０】出口通路35内には、ノズル53から供給され
た窒素ガスが出口側へ流出してしまうのを防止するた
め、適当なシール板（図示せず）を設けるとよい。出口
通路35に供給される窒素ガスの一部は出口側から炉外に
流出するが、供給される窒素ガスをなるべく多く加熱室
31および入口通路33に流通させるためには、ノズル53の
設置位置より入口側のガス流通抵抗を、出口側のガス流
通抵抗より小さくしておけばよい。

【００２１】このようにすると、ノズル53から供給され
た窒素ガスは大部分が加熱室31の方へ流れて行き、加熱
室31および入口通路33を通って炉外に流出するようにな
る。その結果、炉内には窒素ガスが充満し、この窒素ガ
スの圧力は大気圧よりわずかに高くなるので、入口通路
および出口通路から空気が炉内に侵入し難くなり、炉内
の酸素濃度を低く保つことができる。また出口通路35で
大量の窒素ガスが吹き出すので、回路基板の冷却効率も
きわめて高くなる。

【００２２】さて、一連続のチェーンコンベアを使用し
ても回路基板の落下を完全に防止することはできない。
この加熱炉では、落下した回路基板を回収するため、次
のような構成を採用している。すなわち、入口通路33、
加熱室31および出口通路35のチェーンコンベアの下部に
それぞれ耐熱性の発光器と受光器よりなる回路基板落下
検出器55、57、59を設置し、また加熱室31内にはさらに
温度立上げゾーンとリフローゾーンに落下した回路基板
を受け止めて均熱ゾーンに送る回収コンベア61、63を設
置してある。回収コンベア61、63は金網コンベア等によ
り構成することが好ましい。

【００２３】入口通路33および出口通路35の検出器55、
59が回路基板の落下を検出したときは、これらの通路で
は回路基板が燃焼するおそれはないので、そのまま作業
を続け、ロットの終りなど適当な時期に通路上部の開閉
カバー65、67を開いて、落下した回路基板を回収する。

【００２４】また加熱室31の検出器57が回路基板の落下
を検出したときは、回収コンベア61、63を駆動し、どの
ゾーンに落下した回路基板でも均熱ゾーンの下部に集め
られるようになっている。均熱ゾーンには面状ヒーター
が設置されていないため、ここに回路基板21を集めれば
回路基板が燃焼するおそれはない。したがって加熱室内
で回路基板の落下が検出されたときも、ロットの終りな
ど適当な時期に均熱ゾーン下部の開閉カバー (図示せ
ず）を開いて、落下した回路基板を回収すればよい。

【００２５】以上のような構成にすると、入口通路33お
よび出口通路35内に落下回路基板の回収コンベアを設け
ないで済むため、入口通路および出口通路の開口断面積
を小さくすることができ、その結果、窒素ガスの使用量
を少なくすることができると共に、炉内の酸素濃度を低
くすることができる。

【００２６】なお以上の実施例では不活性ガスの供給ノ
ズルを出口通路内に設置した場合を説明したが、不活性
ガス供給ノズルは加熱室内または入口通路内に設置する
こともできる。ただし半田付け後の回路基板の冷却を考
えると、出口通路に設置するのが最も好ましく、入口通
路に設置することはあまり好ましくない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、加
熱室、入口通路および出口通路のいずれかより不活性ガ
スを供給して、それを回路基板の入口および出口から外
部に流出させて炉内を不活性ガス雰囲気に保持するよう
にしたので、炉内をシャッターで仕切る必要がなくな
り、一連続のコンベアで回路基板を搬送することがで
き、このため回路基板の落下が生じ難くなる。

【００２８】また万一回路基板が落下した場合には、そ
れを回路基板落下検出器で検出し、落下した回路基板を
回収することができる。さらに入口通路および出口通路
には落下した回路基板の回収コンベアを設けていないた
め、入口通路および出口通路の開口断面積を小さくする
ことができ、このため不活性ガスの使用量を少なくでき
ると共に、炉内の酸素濃度を低くできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る半田付け用加熱炉を
示す縦断面図。

【図２】 図１の加熱炉の温度プロファイルを示すグラ
フ。

【図３】 図１の加熱炉における加熱室内のチェーンコ
ンベアとレールの関係を示す横断面図。

【図４】 従来の半田付け用加熱炉を示す縦断面図。

【符号の説明】

21：回路基板 31：加熱室 33：入口通路 35：出
口通路 37：チェーンコンベア 41、43：レール 45：ファ
ン 47：棒状ヒーター 49、51：面状ヒーター 53：窒素ガス供給ノズル 55、57、59：発光器と受光器よりなる回路基板落下検出
器 61、63：回収コンベア 65、67：開閉カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/34 507 B23K 1/008

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を搭載した回路基板を加熱して
   両者を半田付けするヒーターを備えた加熱室と、加熱室
   に電子部品を搭載した回路基板を導入する入口通路と、
   電子部品を半田付けした回路基板を冷却して外部に導出
   する出口通路とを備え、前記加熱室、入口通路および出
   口通路のいずれかより炉内に不活性ガスを吹き込み、そ
   の不活性ガスを回路基板の入口および出口から外部に流
   出させて炉内を不活性ガス雰囲気に保持し、前記入口通
   路、加熱室および出口通路には、それらを順次通り、さ
   らに炉外を通って入口通路に戻る一連続のチェーンコン
   ベアを走行させ、かつ入口通路、加熱室および出口通路
   にはそれぞれチェーンコンベアから回路基板が落下した
   ときにそれを検出する回路基板落下検出器を設置し、入
   口通路および出口通路の周壁の一部には落下した回路基
   板を回収するための開閉可能なカバーを設け、さらに加
   熱室の温度立上げゾーンとリフローゾーンにはチェーン
   コンベアから落下した回路基板を受け止めて均熱ゾーン
   に送る回収コンベアを設置すると共に、加熱室の均熱ゾ
   ーンの周壁の一部に落下した回路基板を回収するための
   開閉可能なカバーを設けたことを特徴とする半田付け用
   加熱炉。