JP3072913B2 - 不活性ガス雰囲気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、リフロー炉の内部に形
成された高温の不活性ガス雰囲気中にコンベヤによりワ
ークを搬入してリフローはんだ付けを行う不活性ガス雰
囲気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】図１１に示されるように、従来の不活性
ガス雰囲気リフローはんだ付け装置は、リフロー炉11の
内部に窒素ガス等の不活性ガスを注入するとともに、ヒ
ータ12および撹拌機13により高温の不活性ガス雰囲気を
形成し、この高温の不活性ガス雰囲気中にコンベヤ14に
より、ワークＷ（基板上に印刷されたソルダペーストを
介し電子部品を搭載したもの）を搬入して加熱すること
により、ソルダペーストをリフローしてはんだ付けを行
うようにしている。

【０００３】リフロー炉11内に不活性ガスを注入するこ
とにより炉内酸素濃度を下げるほど、リフローしたはん
だの濡れ広がりがよく、はんだボールの発生も防止でき
ることが知られている。

【０００４】前記リフロー炉11はワーク搬入部15および
ワーク搬出部16を備えており、このワーク搬入部15から
ワーク搬出部16にわたって、前記ワーク搬送用のコンベ
ヤ14が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種のリフロー炉11
は、ワーク搬入部15およびワーク搬出部16をストレート
のダクト状に形成しており、ワーク搬入部15およびワー
ク搬出部16の内部には外部と連続する通路を形成せざる
を得ないので、リフロー炉11内に注入した不活性ガスが
このワーク搬入部15およびワーク搬出部16から外部に多
量に漏出する。このため、炉内を低酸素濃度に保つには
費用のかかる不活性ガスを炉内に多量に注入する必要が
あり、さもなくば、多量の外気（酸素）がこのワーク搬
入部15およびワーク搬出部16からリフロー炉11内に侵入
し、良好なはんだ付けを妨げる問題がある。

【０００６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、リフロー炉内への不活性ガスの注入量を減少で
き、かつ炉内を所定の低酸素濃度に保てる不活性ガス雰
囲気リフローはんだ付け装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、リフロー炉の内部に形成された高温の不活性ガス雰
囲気中にコンベヤによりワークを搬入してリフローはん
だ付けを行う不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置
において、少くともリフロー炉のワーク搬入部およびワ
ーク搬出部にワーク搬送経路に沿ってそれぞれ配置され
た複数の仕切板と、これらの仕切板にそれぞれ設けられ
ワーク幅に応じて互いの間隔を変更自在の一対のコンベ
ヤフレーム挿通用開口と、これらのコンベヤフレーム挿
通用開口の間にコンベヤフレーム挿通用開口より上下方
向狭小に設けられワーク幅に応じて全長を変化させるワ
ーク通過用開口とを具備したものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置において、仕
切板の間に区画形成された室に不活性ガス排出口を設け
たものである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置において、仕
切板の間に区画形成された室に不活性ガス注入口を設け
たものである。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置において、仕
切板の間に区画形成された室に不活性ガス注入口および
不活性ガス排出口を設けたものである。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明は、開口面積を狭めた複
数の仕切板により、ワーク搬入部およびワーク搬出部を
経て外部へ排出される不活性ガス量が絞られるから、こ
の仕切板での不活性ガス通過速度が大きくなり、外気
（酸素）が炉内に侵入するおそれが少ない。特に、ワー
ク幅の変更に応じて、一対のコンベヤフレームの間隔が
変わると、それに追従して一対のコンベヤフレーム挿通
用開口の間に位置する狭小のワーク通過用開口の全長も
変化するから、ワーク幅が変わっても仕切板における無
駄な開口が小さく維持される。

【００１２】請求項２に記載の発明は、不活性ガス排出
口から炉内のフラックス成分を含む不活性ガスを排気す
る。このとき、外部からリフロー炉内に侵入しようとす
る外気（酸素）も不活性ガス排出口に吸込まれ、それ以
上奥の炉内には侵入しない。

【００１３】請求項３に記載の発明は、仕切板間の不活
性ガス注入口から注入された不活性ガスをワークに吹付
けて、ワークとともに炉内に持込まれようとする外気
（酸素）をワークから分離排除する。

【００１４】請求項４に記載の発明は、仕切板間の不活
性ガス注入口から注入された不活性ガスをワークに吹付
けて、ワークとともに炉内に持込まれようとする外気
（酸素）をワークから分離排除すると同時に、その注入
された不活性ガスおよび炉内のフラックス成分を含む不
活性ガスを不活性ガス排出口から排気する。このとき、
外部からリフロー炉内に侵入しようとする外気（酸素）
も不活性ガス排出口に吸込み、それ以上奥の炉内には侵
入させない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図１０に示される種
々の実施例を参照して詳細に説明する。なお、その各実
施例で共通の部分には同一符号を付して、説明の重複を
避けるものとする。

【００１６】図１に示されるように、リフロー炉11の内
部を隔壁21により２分割し、ワーク搬入側にプリヒート
室22を形成するとともに、ワーク搬出側にリフロー室23
を形成する。

【００１７】リフロー炉11の下部に、プリヒート室22お
よびリフロー室23に対し窒素ガス等の不活性ガスを注入
する不活性ガス注入口24を設ける。また、プリヒート室
22およびリフロー室23の内部に、不活性ガス雰囲気を加
熱するヒータ12と、不活性ガス雰囲気を撹拌して均一な
温度分布を得るための撹拌機13とをそれぞれ設けること
は従来と同様である。プリヒート室22が比較的低温のプ
リヒート温度に保たれるのに対して、リフロー室23は高
温のリフロー温度に保たれる。

【００１８】プリヒート室22に対しダクト状のワーク搬
入部15を設けるとともに、リフロー室23に対しダクト状
のワーク搬出部16を設けることも従来と同様である。ま
た、前記隔壁21に中間ダクト25を設ける。

【００１９】このリフロー炉11のワーク搬入部15、中間
ダクト25およびワーク搬出部16に、複数の仕切板26をワ
ーク搬送経路に沿ってそれぞれ設ける。この仕切板26
は、ワーク搬入部15、中間ダクト25およびワーク搬出部
16より狭められた開口27を有する。

【００２０】図１に示されるように、このワーク搬入部
15、中間ダクト25およびワーク搬出部16に設けられた各
仕切板26の開口27を通して、ワーク搬送用のコンベヤ14
を設ける。

【００２１】このコンベヤ14は、図２に示されるような
左右両側のコンベヤフレーム14a ，14b に、図１のよう
にエンドレスチェンをそれぞれ装着し、図２に示される
ように、この両側のエンドレスチェンからそれぞれ突設
されたピン14c の間にワークＷを係合し、この両側のエ
ンドレスチェンを同期させて回行駆動することによりワ
ークＷを搬送する。

【００２２】このワークＷは、プリント配線基板上に印
刷されたソルダペーストを介し電子部品を搭載したもの
である。

【００２３】さらに、図２に示されるように、前記仕切
板26は、一対のコンベヤフレーム挿通用開口27a ，27b
に対し、その間に位置するワーク通過用開口27c を上下
方向狭小に穿設して、このワーク通過用開口27c の上側
および下側に不活性ガス遮蔽部28を形成したものであ
る。この不活性ガス遮蔽部28は、シリコンラバーまたは
蛇腹等により形成される。

【００２４】そうして、コンベヤ14によりワークＷをワ
ーク搬入部15、プリヒート室22、リフロー室23およびワ
ーク搬出部16の順で搬送する。そして、プリヒート室22
でワークＷをプリヒートし、リフロー室23で高温の不活
性ガス雰囲気によりワークＷのソルダペーストをリフロ
ーして、基板と部品とをはんだ付けする。

【００２５】このとき、不活性ガス注入口24からリフロ
ー炉11内に注入された窒素ガス等の不活性ガスは、必ず
ワーク搬入部15およびワーク搬出部16に設けられた仕切
板26の開口27を通過して外部に排気されるが、この仕切
板26の狭められた開口面積のため、このワーク搬入部15
およびワーク搬出部16を経て外部へ排出される不活性ガ
ス量が絞られ、この仕切板26の開口27での不活性ガス通
過速度が大きくなり、外気（酸素）が炉内に侵入するお
それが少ない。実験によれば前記不活性ガス通過速度が
約１５cm／sec 以上であれば、酸素を含む大気の炉内侵
入をほぼ防止できる。

【００２６】また、中間ダクト25に設けられた仕切板26
は、プリヒート室22の不活性ガス雰囲気とリフロー室23
の不活性ガス雰囲気との間に所定の温度差を保つのに役
立つ。

【００２７】さらに、一対のコンベヤフレーム挿通用開
口27a ，27b 間に形成した狭小のワーク通過用開口27c
により無駄な開口を小さくすることができ、外部へ排出
される不活性ガス量が効果的に絞られる。

【００２８】その上、この図２に示されるような狭小の
ワーク通過用開口27c を有する形状の仕切板26でも、不
活性ガス遮蔽部28がシリコンラバーまたは蛇腹等により
形成されたから、ワーク幅に応じてコンベヤフレーム14
b の左右方向移動が可能となる。

【００２９】次に、図３に示される仕切板は、（Ａ）に
示されるようにワーク搬入部15等に固定された一側の固
定板26a と他側の固定板26c との間に、（Ｂ）に示され
るような可動板26b をオーバーラップさせて摺動自在に
設けることによって、固定板26a に設けられたコンベヤ
フレーム挿通用開口27a と、可動板26b に設けられたコ
ンベヤフレーム挿通用開口27b との間隔をワーク幅に応
じて変更自在に設けたものである。固定板26a および可
動板26b にはワーク通過用開口27c がそれぞれ切欠き形
成されている。

【００３０】そうして、ワーク幅を変更した場合は、一
側のコンベヤフレーム14a に対し他側のコンベヤフレー
ム14b を図３（Ａ）の左右方向に移動調整して、コンベ
ヤフレーム間隔を変えるので、移動側のコンベヤフレー
ム14b に連結部29を介して一体化された可動板26b が追
従してスライドし、コンベヤフレーム挿通用開口27a，2
7b 間の間隔およびワーク通過用開口27c の全長が自動
的に変化する。

【００３１】この図３に示される仕切板では、２枚の固
定板26a ，26c の間に１枚の可動板26b を設けたが、２
枚の固定板の間に複数枚の可動板を設けてもよい。

【００３２】次に、図４および図５に示される仕切板
は、ワーク搬入部15等の一側に固定板26a を取付けると
ともに、ワーク搬入部15等の他側に蛇腹26d を介し可動
板26bを移動自在に取付け、この可動板26b に、固定板2
6a と摺動自在にオーバーラップされるフィルム（金属
箔など）26e を一体に設けることにより、固定板26a に
設けられたコンベヤフレーム挿通用開口27a と、可動板
26b に設けられたコンベヤフレーム挿通用開口27b との
間隔をワーク幅に応じて変更自在に設けたものである。
固定板26a 、可動板26b およびフィルム26e にはワーク
通過用開口27c がそれぞれ切欠き形成されている。前記
フィルム26e の余剰部分は巻取軸30によって巻取るよう
にする。この巻取軸30は、ピニオン・ラック等によりコ
ンベヤフレーム14b の移動と連動して回動するように構
成するとよい。

【００３３】そうして、ワーク幅を変更した場合は、固
定側のコンベヤフレーム14a に対し移動側のコンベヤフ
レーム14b を図４左右方向に移動調整し、コンベヤフレ
ーム間隔を変えるので、移動側のコンベヤフレーム14b
に連結部29を介して一体化された可動板26b が追従して
スライドし、コンベヤフレーム挿通用開口27a ，27b間
の間隔およびワーク通過用開口27c の全長が自動的に変
化する。その際、蛇腹26d が伸縮するとともに、フィル
ム26e が巻取軸30により巻取られるか巻戻される。

【００３４】さらに、図２に示された形状の仕切板26で
も、不活性ガス遮蔽部28等をシリコンラバーまたは蛇腹
等により形成すれば、コンベヤフレーム14b の移動に対
応できる。

【００３５】次に、図６に示される実施例は、ワーク搬
入部15の内部にて仕切板26の間に区画形成された室31の
一つに不活性ガス排出口32を設けたものである。この不
活性ガス排出口32は、１箇所のみに設けてもよいが、複
数箇所に設けてもよい。

【００３６】そうして、フラックス成分を含む炉内の不
活性ガス（窒素ガス）を、この不活性ガス排出口32から
ブロワ33により吸引して排気する。このとき、外部から
ワーク搬入部15に侵入した外気（酸素）も不活性ガス排
出口32に吸込まれ、それ以上奥の炉内には侵入しない。

【００３７】次に、図７に示される実施例は、ワーク搬
入部15の内部にて仕切板26の間に区画形成された室31に
不活性ガス注入口34を設けたものである。この不活性ガ
ス注入口34は、図示するように１箇所のみに設けてもよ
いが、複数箇所に設けてもよい。

【００３８】そうして、この不活性ガス注入口34からワ
ーク搬入部15の内部に注入された窒素ガス等の不活性ガ
スをワークＷに吹付けて、ワークＷとともに炉内に持込
まれようとする外気（酸素）をワークＷから分離排除す
る。

【００３９】次に、図８に示される実施例は、ワーク搬
入部15の仕切板26の間に区画形成された室31に不活性ガ
ス排出口32および不活性ガス注入口34の両方を設けたも
のである。この不活性ガス排出口32および不活性ガス注
入口34は、図示するように１箇所のみに設けてもよい
が、複数箇所に設けてもよい。例えば、ワーク搬入部15
だけでなくワーク搬出部16の仕切板26間の室等に設けて
もよい。

【００４０】そうして、仕切板26間の不活性ガス注入口
34から注入された窒素ガス等の不活性ガスをワークに吹
付けて、ワークとともに炉内に持込まれようとする外気
（酸素）をワークから分離排除すると同時に、その注入
された不活性ガスおよび炉内のフラックス成分を含む不
活性ガスを不活性ガス排出口32から外部に吸出して排気
する。このとき、外部からワーク搬入部15等を経てリフ
ロー炉11内に侵入しようとする外気（酸素）も不活性ガ
ス排出口32から吸出し、それ以上奥の炉内には侵入させ
ない。

【００４１】次に、図９に示されるように、コンベヤ14
の戻り側14e をリフロー炉11の外部に設けてもよい。こ
の場合は、コンベヤ14の搬入端部14f および搬出端部14
g が、ワーク搬入部15およびワーク搬出部16の外部に突
出せざるを得ないが、図１に示されるようにコンベヤ14
の往復部分が共にワーク搬入部15およびワーク搬出部16
の内部を通る場合は、コンベヤ14の両端部がワーク搬入
部15およびワーク搬出部16の内部にあっても、自動ライ
ンを構成する他のユニットのコンベヤを接続するなどし
て対応できる。

【００４２】次に、図１０に示されるように、リフロー
炉11の炉本体の延長上にワーク搬入部15およびワーク搬
出部16を一連に形成してもよい。この場合、ワーク搬入
部15およびワーク搬出部16の仕切板26が大きくなる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、開口面
積を狭めた複数の仕切板により、リフロー炉内からワー
ク搬入部およびワーク搬出部を経て外部へ排出される不
活性ガス量が絞られるから、この仕切板を通過する際の
不活性ガス通過速度を大きくでき、これにより、外気
（酸素）が炉内に侵入するおそれを防止でき、特に、ワ
ーク幅の変更に応じて、一対のコンベヤフレームの間隔
が変わると、それに追従して一対のコンベヤフレーム挿
通用開口の間に位置する狭小のワーク通過用開口の全長
も変化するから、ワーク幅が変わっても仕切板における
無駄な開口を小さく維持でき、炉内を低酸素濃度に維持
できる。この結果、リフロー炉内に注入する不活性ガス
量を減らすことができ、ランニングコストを低減でき
る。

【００４４】請求項２に記載の発明によれば、不活性ガ
ス排出口から炉内のフラックス成分を含む不活性ガスを
排気できるとともに、外部からリフロー炉内に侵入しよ
うとする外気（酸素）も不活性ガス排出口に吸込んで、
リフロー炉内への侵入を防止でき、炉内を低酸素濃度に
維持する効果を向上できる。

【００４５】請求項３に記載の発明によれば、仕切板間
の不活性ガス注入口から注入された不活性ガスをワーク
に吹付けて、ワークとともに炉内に持込まれようとする
外気（酸素）をワークから分離排除でき、炉内を低酸素
濃度に維持する効果を向上できる。

【００４６】請求項４に記載の発明によれば、仕切板間
の不活性ガス注入口から注入された不活性ガスをワーク
に吹付けて、ワークとともに炉内に持込まれようとする
外気（酸素）をワークから分離排除すると同時に、その
注入された不活性ガスおよび炉内のフラックス成分を含
む不活性ガスを不活性ガス排出口から排気し、このと
き、外部からリフロー炉内に侵入しようとする外気（酸
素）も不活性ガス排出口に吸込み、それ以上奥の炉内に
は侵入させないから、炉内を低酸素濃度に維持する効果
をさらに向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け
装置の一実施例を示す断面図である。

【図２】同上リフローはんだ付け装置に使用される仕切
板の第１実施例を示す正面図である。

【図３】同上仕切板の第２実施例を示す正面図であり、
Ａは固定側、Ｂは可動側を示す。

【図４】同上仕切板の第３実施例を示す正面図である。

【図５】図４に示された仕切板の上面図である。

【図６】前記リフローはんだ付け装置のワーク搬入部に
不活性ガス排出口を設けた例を示す断面図である。

【図７】同上リフローはんだ付け装置のワーク搬入部に
不活性ガス注入口を設けた例を示す断面図である。

【図８】同上リフローはんだ付け装置のワーク搬入部に
不活性ガス注入口および不活性ガス排出口を併用した例
を示す断面図である。

【図９】同上リフローはんだ付け装置のコンベヤの変形
例を示す断面図である。

【図１０】同上リフローはんだ付け装置のワーク搬入部
およびワーク搬出部の変形例を示す断面図である。

【図１１】従来の不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け
装置を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｗ ワーク 11 リフロー炉 14 コンベヤ 15 ワーク搬入部 16 ワーク搬出部 26 仕切板 27 開口 27a ，27b コンベヤフレーム挿通用開口 27c ワーク通過用開口 31 室 32 不活性ガス排出口 34 不活性ガス注入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 護 東京都練馬区東大泉一丁目19番43号 株 式会社タムラ製作所内 (72)発明者 外野 一夫 東京都練馬区東大泉一丁目19番43号 株 式会社タムラ製作所内 (72)発明者 内田 俊也 東京都練馬区東大泉一丁目19番43号 株 式会社タムラ製作所内 (72)発明者 安部 可伸 東京都練馬区東大泉一丁目19番43号 株 式会社タムラ製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−148083（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−101171（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−98364（ＪＰ，Ｕ) 特表 平５−503664（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 1/008 B23K 31/02 310 H05K 3/34 507

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リフロー炉の内部に形成された高温の不
   活性ガス雰囲気中にコンベヤによりワークを搬入してリ
   フローはんだ付けを行う不活性ガス雰囲気リフローはん
   だ付け装置において、 少くともリフロー炉のワーク搬入部およびワーク搬出部
   にワーク搬送経路に沿ってそれぞれ配置された複数の仕
   切板と、 これらの仕切板にそれぞれ設けられワーク幅に応じて互
   いの間隔を変更自在の一対のコンベヤフレーム挿通用開
   口と、 これらのコンベヤフレーム挿通用開口の間にコンベヤフ
   レーム挿通用開口より上下方向狭小に設けられワーク幅
   に応じて全長を変化させるワーク通過用開口と を具備し
   た ことを特徴とする不活性ガス雰囲気リフローはんだ付
   け装置。
2. 【請求項２】 仕切板の間に区画形成された室に不活性
   ガス排出口を設けたことを特徴とする請求項１記載の不
   活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置。
3. 【請求項３】 仕切板の間に区画形成された室に不活性
   ガス注入口を設けたことを特徴とする請求項１記載の不
   活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置。
4. 【請求項４】 仕切板の間に区画形成された室に不活性
   ガス注入口および不活性ガス排出口を設けたことを特徴
   とする請求項１記載の不活性ガス雰囲気リフローはんだ
   付け装置。