JP3182209B2 - はんだ付け用チャンバの雰囲気形成方法 - Google Patents

はんだ付け用チャンバの雰囲気形成方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不活性雰囲気下ではん
だ付けを行うリフロー式あるいはフロー式(噴流式)の
自動はんだ付け装置に適用されるはんだ付け用チャン
雰囲気形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば噴流式の自動はんだ付け装置は、
図4に示されるように被はんだ付けワーク(基板)Wを
搬送するコンベヤ11に沿って、フラックス塗布用スプレ
ーフラクサのノズルユニット12およびこれと対向する余
剰フラックス回収ユニット13と、ワークWを予加熱する
プリヒータ14と、ワークWにはんだ付けを行う一次噴流
ノズル15および二次噴流ノズル16を備えたはんだ槽17と
が順次配列されている。
【0003】前記プリヒータ14および噴流ノズル15,16
は酸化防止用のチャンバ本体18により覆われており、酸
素濃度計19により測定されたチャンバ本体内酸素濃度に
応じて不活性ガス流量計20が制御され、不活性ガス供給
パイプ21からチャンバ本体18内に窒素等の不活性ガスが
供給される。
【0004】このように従来は、ほぼ密閉されたチャン
バ本体18内に窒素等の不活性ガスを注入し、チャンバ本
体内が所望の低酸素濃度に到達するまで不活性ガスの注
入量を増加させる方式を採用している。そして、はんだ
付け時にチャンバ本体内でワークWから放出されたワー
ク塗布フラックス等の有機溶剤のガスや、ワークWとと
もにチャンバ本体18内に持込まれた酸素は、チャンバ本
体内の酸素濃度を上昇させるので、この酸素濃度の上昇
を酸素濃度計19により検出して、不活性ガス流量計20に
より不活性ガス供給量を増加させるようにコントロール
している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来は、不
活性ガスの供給流量を増加させることにより酸素濃度の
上昇を防止しているため、不活性ガスのランニングコス
トが大きく、好ましくなかった。すなわち、これまでは
残存酸素を希釈、排出するための大流量の不活性ガスが
必要であったし、酸素の希釈、排出の効果が現れるまで
に相当な時間がかかり、濃度コントロールが困難であっ
た。
【0006】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、チャンバ本体内に不活性ガスを過剰に供給しなく
ても極めて低酸素濃度の雰囲気を短時間で形成できるよ
うに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】発明は、運転初期は急
激な酸化反応が起きないようにチャンバ本体内への可燃
性流体の供給を停止したまま不活性ガスのみをチャンバ
本体内に注入し、不活性ガスによりチャンバ本体内酸素
濃度が一定濃度まで低下した後はチャンバ本体内に可燃
性流体を供給し、チャンバ本体内に設けられた酸化反応
部により可燃性流体とチャンバ本体内残留酸素とを化合
させてチャンバ本体内酸素濃度をさらに低下させるはん
だ付け用チャンバの雰囲気形成方法である。
【0008】
【作用】発明は、運転初期は不活性ガスのみをチャン
バ本体内に注入し、不活性ガスによりチャンバ本体内の
酸素濃度が一定濃度まで低下した後は爆発等の急激な酸
化反応のおそれがないので、チャンバ本体内に可燃性流
体を供給し、酸化反応部により可燃性流体とチャンバ本
体内残留酸素とを化合させてチャンバ本体内酸素濃度を
一層低下させる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図1乃至図3に示される実施
例を参照して詳細に説明する。
【0010】図1は窒素雰囲気によるリフロー式はんだ
付け装置を示し、装置本体31内にワーク(基板)Wを搬
送するコンベヤ32が無端状に設けられ、このコンベヤ32
のワーク搬入部33とワーク搬出部34との間に、入口スロ
ート35、チャンバ本体36および出口スロート37が一連に
設けられている。入口スロート35および出口スロート37
は、不活性ガス供給源(図示せず)から管路38を経てチ
ャンバ本体36内に供給された不活性ガス(窒素ガス等)
に抵抗を与え、チャンバ本体内からの漏れを抑制してい
る。
【0011】前記チャンバ本体36の内部では、前記ワー
ク搬送コンベヤ32の下側に落下ワークを回収するネット
コンベヤ40が設けられ、さらにこのワーク搬送コンベヤ
32およびネットコンベヤ40を避けるように設けられた多
数の隔壁板により、第1プリヒートゾーン41、第2プリ
ヒートゾーン42、第3プリヒートゾーン43、第1リフロ
ーゾーン44、第2リフローゾーン45および冷却ゾーン46
が、ワーク搬送経路に沿って区画形成されている。さら
に、各ゾーン間の境界には酸化反応室47がそれぞれ配置
されている。
【0012】チャンバ本体36の各ゾーン41〜46には、モ
ータ51によって駆動される雰囲気攪拌用ファン52が設け
られ、また各加熱ゾーン41〜45には雰囲気温度制御用ヒ
ータ53がそれぞれ設けられ、さらに冷却ゾーン46には冷
却コイル54が設けられている。加熱ゾーン41〜45の雰囲
気温度制御用ヒータ53は表面温度400 ℃程度に制御され
る。
【0013】前記チャンバ本体36の外部に、可燃性流体
(イソプロピルアルコール等)61をチャンバ本体36内の
各ゾーン41〜46に供給する可燃性流体供給部(アルコー
ル槽)62が設けられ、この可燃性流体供給部62から引出
された管路63中に、チャンバ本体内酸素濃度に応じて可
燃性流体61のチャンバ本体内への供給を制御する可燃性
流体制御部(ポンプまたは電磁弁)64が設けられ、その
管路63が前記チャンバ本体36の各ゾーン上部に取付けら
れたノズル65に接続されている。
【0014】このチャンバ本体36内の各ゾーン41〜46に
は、ワークWに熱影響をあまり与えない位置にて、可燃
性流体とチャンバ本体内残留酸素とを化合させる酸化反
応部66が設けられている。この酸化反応部66としては、
表面温度700 ℃程度に制御される燃焼用ヒータ(ニクロ
ム線ヒータ等)か、またはチャンバ本体内温度(100℃
〜300 ℃)に保たれる白金、ニッケル、銅等の触媒を使
用する。触媒としての使用では通電しない場合もある。
【0015】さらに、各ゾーン41〜46間の境界に配置さ
れた前記酸化反応室47にも、ワーク搬送経路に臨む部分
に酸化反応部(燃焼用ヒータまたは触媒)67が設けられ
ている。
【0016】図2はチャンバ本体36内の一部を拡大して
示したもので、前記酸化反応部(燃焼用ヒータまたは触
媒)66が、ワークWに熱影響をあまり与えることなく内
部雰囲気ガスと接触し易いように、隔壁板71に垂直に取
付けられている。また、チャンバ本体36の上部からサン
プリングガス取出管72が引出され、この管72の先に酸素
濃度計73が接続され、この酸素濃度計73に酸素濃度に応
じて前記可燃性流体制御部(ポンプまたは電磁弁)64を
駆動する制御回路74が接続されている。
【0017】次に、図1に示される実施例の作用を主と
して図2を参照して説明する。
【0018】運転初期は急激な酸化反応が起きないよう
にチャンバ本体36内への可燃性流体の供給を停止したま
ま窒素(N2 )ガス等の不活性ガスのみをチャンバ本体
36内に注入する。そして、チャンバ本体36内の大部分の
空気がこの不活性ガスにより置換されるから、雰囲気攪
拌用ファン52および雰囲気温度制御用ヒータ53により温
度制御された低酸素濃度高温雰囲気中でリフローはんだ
付けが行われる。
【0019】不活性ガスによりチャンバ本体内酸素濃度
が一定濃度まで低下した後は急激な酸化反応のおそれが
ないので、前記可燃性流体制御部(ポンプまたは電磁
弁)64を作動させてノズル65よりチャンバ本体36内に可
燃性流体(イソプロピルアルコール)を間欠噴霧または
点滴注入する。
【0020】上記アルコール(沸点80℃)は、間欠噴霧
する場合は言うまでもなく点滴注入の場合でも、チャン
バ本体内のプリヒート温度またはリフロー温度により気
化して可燃性ガス61a に相変化するので、チャンバ本体
内に設けられた酸化反応部66により可燃性ガス61a とチ
ャンバ本体内残留酸素とが酸化反応してチャンバ本体内
酸素濃度は一層低下する。すなわち、チャンバ本体36内
へ供給された可燃性ガス61a とチャンバ本体内残留酸素
とがチャンバ本体内の酸化反応部66により化合(燃焼)
して残留酸素を消費することにより、不活性ガスのみで
は実現困難な領域までチャンバ本体内酸素濃度を短時間
のうちに低下させることができる。
【0021】前記酸化反応部66が燃焼用ヒータである場
合は、この酸化反応部66によりフラックスガスが燃焼し
てチャンバ本体36内の汚れを低減できる効果もある。
【0022】前記制御回路74は、チャンバ本体内酸素濃
度が高いときは噴霧量または点滴量が多くなるように可
燃性流体制御部64を制御し、酸素濃度が低いときは可燃
性流体61の噴霧量または点滴量が減量または零となるよ
うに可燃性流体制御部64を制御する。すなわち、前記チ
ャンバ本体内酸素濃度が上昇すれば可燃性流体61の供給
を増加させ、また、ワークWがチャンバ本体36内に次々
と投入されてワークWに塗布されたフラックス溶剤から
発生した可燃性ガスが燃焼することでチャンバ本体内酸
素濃度が十分下がっていれば、可燃性流体61の供給を減
少または停止させる。
【0023】このように、チャンバ本体内可燃性ガス61
a の酸化反応によりチャンバ本体内残留酸素を減らすよ
うにしたので、雰囲気形成用不活性ガス(窒素ガス等)
は、可燃性ガス61a の内部濃度が上がっても爆発等の危
険のないレベルまで酸素濃度を下げるに十分な能力の純
度および流量があればよく、一定の低酸素濃度を得るの
に従来ほど高純度で多量の不活性ガスは必要ない。
【0024】チャンバ本体36内のゾーン間にて雰囲気移
動の集中する境界部分に設けられた酸化反応部67は、ゾ
ーン41〜46間で移動する可燃性ガスと酸素との酸化反応
を促すことにより、ゾーン毎に酸素濃度を制御する。
【0025】図3は本発明をフロー式はんだ付け装置に
適用した例であり、前記雰囲気温度制御用ヒータ53の代
りに、ワーク搬送コンベヤ32の下側に噴流式はんだ槽81
が設けられ、そのノズル82から噴流される溶融はんだ83
によってワークWにはんだ付けがなされる点を除くと、
図2に示された実施例と同様であるから、図2と同一の
符号を付してその説明を省略する。
【0026】なお、本発明にかかる可燃性流体供給手段
および酸化反応部66は、少なくとも第1リフローゾーン
44には必ず設けるものとする。
【0027】また、可燃性流体61は、加熱されることに
より可燃性ガスに相変化する可燃性液体(アルコール
等)を使用したが、常温で気相の可燃性ガスをチャンバ
本体内に直接供給するようにしても良い。
【0028】
【発明の効果】発明によれば、チャンバ本体内に高純
度の不活性ガスを多量に供給しなくても、酸化反応によ
りチャンバ本体内に極めて低酸素濃度の雰囲気を短時間
で形成できるとともに、運転初期はチャンバ本体内への
可燃性流体の供給を停止したまま不活性ガスのみをチャ
ンバ本体内に注入し、チャンバ内が一定の低酸素濃度と
なった後にチャンバ本体内に可燃性流体を供給して酸化
反応によりチャンバ本体内残留酸素を除去するようにし
たから、急激な酸化反応による爆発等のおそれを防止で
きる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の雰囲気形成方法に係るはんだ付け用チ
ャンバがリフロー式はんだ付け装置に適用された例を示
す断面図である。
【図2】同上リフロー式はんだ付け装置の一部を拡大し
て示した断面図である。
【図3】本発明の雰囲気形成方法に係るはんだ付け用チ
ャンバが噴流式はんだ付け装置に適用された例を示す断
面図である。
【図4】従来のはんだ付け用チャンバの使用例を示す断
面図である。
【符号の説明】
36 チャンバ本体61 可燃性流体66 酸化反応部 67 酸化反応部
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H05K 3/34 507 H05K 3/34 507J (72)発明者 佐藤 秀政 埼玉県狭山市上広瀬東久保591番地の11 株式会社タムラ製作所 FAシステム 工場内 (56)参考文献 特開 平5−50285(JP,A) 特開 平6−97645(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 31/02 310 B23K 1/008 B23K 1/08 320 B23K 1/00 330 H05K 3/34 506 H05K 3/34 507

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 運転初期は急激な酸化反応が起きないよ
    うにチャンバ本体内への可燃性流体の供給を停止したま
    ま不活性ガスのみをチャンバ本体内に注入し、不活性ガ
    スによりチャンバ本体内酸素濃度が一定濃度まで低下し
    た後はチャンバ本体内に可燃性流体を供給し、チャンバ
    本体内に設けられた酸化反応部により可燃性流体とチャ
    ンバ本体内残留酸素とを化合させてチャンバ本体内酸素
    濃度をさらに低下させることを特徴とするはんだ付け用
    チャンバの雰囲気形成方法。
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US9198300B2 (en) * 2014-01-23 2015-11-24 Illinois Tool Works Inc. Flux management system and method for a wave solder machine
CN107283014A (zh) * 2017-08-17 2017-10-24 芜湖市海源铜业有限责任公司 一种铜合金用喷雾式波峰焊机设备
CN110841739B (zh) * 2019-11-26 2020-10-30 义乌市源德进出口有限公司 一种有机化学实验用防氧化装置

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