JP3250079B2 - リフロー半田付け装置 - Google Patents

リフロー半田付け装置

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JP3250079B2 JP21716692A JP21716692A JP3250079B2 JP 3250079 B2 JP3250079 B2 JP 3250079B2 JP 21716692 A JP21716692 A JP 21716692A JP 21716692 A JP21716692 A JP 21716692A JP 3250079 B2 JP3250079 B2 JP 3250079B2
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善哉 西嶋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リフロー半田付け装置
に係り、特に基板を加熱することによりクリーム半田等
から発生して不活性ガス中に含まれるフラックスガスを
冷却することによって液化分離させて回収すると共に、
リフロー半田付け装置の内部へのフラックスの付着を防
止して残留フラックスによる基板の汚染をほとんどなく
し、またリフロー半田付け装置内部の清掃を容易化し、
その頻度を極めて低くすることができる画期的かつ安価
な空冷式ラジエータを備えたリフロー半田付け装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】リフロー半田付け装置は、ポリマ基板等
の基板に電子部品を搭載して要半田付け箇所にペースト
状のクリーム半田を塗り、該基板を搬送装置により搬送
してプレヒータにより予備加熱して徐々に温度を上げ、
最終段階で半田付けヒータにより短時間で半田付け温度
(約250℃以上)まで加熱してクリーム半田を溶解さ
せて電子部品を基板上の導電回路に半田付けする装置で
ある。
【0003】従来のリフロー半田付け装置は、予備加熱
室及び半田付け室など複数の部屋に分離した各室内の空
気を加熱装置で加熱し、該加熱空気を介して基板を半田
付け温度まで加熱して半田付けするものであったが、空
気がクリーム半田、電子部品及び基板に接触するため、
半田付け部が酸化して十分な性能が得られないという欠
点があった。
【0004】そこでこの欠点を解消するためにリフロー
半田付け装置内に窒素ガス等の不活性ガスを充満させて
酸化剤である酸素を除去し、該不活性ガスを介して基板
を加熱しクリーム半田、電子部品及び基板の要半田付け
箇所の酸化を防止するようにした装置が提案され、実用
化されている。
【0005】しかしながらこの不活性ガスを使用するリ
フロー半田付け装置は、窒素ガス等の不活性ガスが高価
であるので、不活性ガスの消費を少なくするためにリフ
ロー半田付け装置の密閉度を上げて不活性ガスの漏れを
最小としている。
【0006】一方、基板に塗布されたペースト状のクリ
ーム半田からは、加熱されるとフラックスがガスとなっ
て蒸発し、繰り返し使用される不活性ガス中に次第に蓄
積されて行く。
【0007】そして従来のこの種のリフロー半田付け装
置においては、予備加熱室及び半田付け室は150℃度
以上の温度となっているので、不活性ガス中に含まれる
フラックスガスが液化することはないが、徐冷室の温度
は約70℃とされているので、不活性ガス中に含まれる
フラックスガスが液化して分離し、徐冷室の壁面、搬送
される基板等に付着し、またリフロー半田付け装置の低
温部に接触すると液化してこれらの部分を汚染するとい
う欠点があった。
【0008】残留フラックスで汚染された基板は、半田
付け完了後洗浄して該フラックスを除去しなければなら
ず、またリフロー半田付け装置も一定期間ごとに清掃す
る必要があるが、粘度が高く除去することが難しいフラ
ックスが清掃困難なリフロー半田付け装置、特に徐冷室
の細部にまで浸透して付着するので、清掃が大変である
ばかりでなく、清掃頻度が高くなるのが不可避であり、
清掃に多くの工数を要し、生産効率の低下は避けられな
かった。
【0009】これらの問題点を解決するため、本願出願
人は先に水等の冷却液を用いる液冷式の冷却装置により
不活性ガスを冷却して不活性ガス中に含まれるフラック
スガスを液化して除去する装置を特願平3−23737
1により提案したが、これによると装置が大型となった
りリフロー半田付け装置内に相当大きな専用のスペース
を要すると共に、設備費及びランニングコストとが高く
つくという点で改良の余地があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、ガス室の周囲のいずれかの壁面
複数の冷却板を設けた空冷式のラジェータを配設して該
ラジェータにリフロー半田付け装置の外部空気を吹き付
けてラジェータを冷却することにより、不活性ガス中に
含まれるフラックスガスを冷却して液化させて不活性ガ
スから分離させることであり、またこれによって常に不
活性ガスをフラックスガスを含まない清浄な状態で使用
できるようにすると共に、リフロー半田付け装置のフラ
ックスによる汚染を防止して基板の洗浄を容易化し、ま
たリフロー半田付け装置の清掃頻度を極めて少なくし、
生産効率を向上させることである。
【0011】また他の目的は、ラジェータを空冷式とす
ることによって、冷却装置の構造の簡易化及び小型化と
コストの大幅な低減を図ることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】要するに本発明(請求項
1)は、電子部品を搭載した基板を搬送装置により搬送
しながら不活性ガスを充満させたガス室内で加熱して半
田付けするリフロー半田付け装置において、前記ガス室
の周囲のいずれかの壁面に配設され該ガス室の内外に熱
伝導可能に構成された複数の冷却板を設けたラジェータ
を備えたことを特徴とするものである。 また本発明(請
求項2)は、電子部品を搭載した基板を搬送装置により
搬送しながら不活性ガスを充満させたガス室内で加熱し
て半田付けするリフロー半田付け装置において、前記ガ
ス室の周囲のいずれかの壁面に配設され該ガス室の内外
に熱伝導可能に構成された複数の冷却板を設けたラジェ
ータと、該ラジェータの外側の前記冷却板にリフロー半
田付け装置の外部空気を吹き付けて前記ラジェータを冷
却する送風装置とを備えたことを特徴とするものであ
る。 また本発明(請求項3)は、電子部品を搭載した基
板を搬送装置により搬送しながら不活性ガスを充満させ
たガス室内で加熱して半田付けするリフロー半田付け装
置において、前記ガス室の周囲のいずれかの壁面に配設
され該ガス室の内外に熱伝導可能に構成された複数の冷
却板を設けたラジェータと、該ラジェータの外側の前記
冷却板にリフロー半田付け装置の外部空気を吹き付けて
前記ラジェータを冷却する送風装置と、前記ガス室内の
前記冷却板近傍の高温の不活性ガスが冷却されることに
より液化された該不活性ガス中に含まれるフラックスを
回収するフラックス回収装置とを備えたことを特徴とす
るものである。
【0013】
【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。図1及び図2において、本発明に係るリフロー半
田付け装置1は、ラジエータ2と、送風装置3と、フラ
ックス回収装置4とを備えている。
【0014】まず図1及び図2によりリフロー半田付け
装置1の基本構成について説明する。リフロー半田付け
装置1の筐体5は、隔壁6によって予備加熱室PH1
PH2 、リフロー半田付け室(図示せず)及び徐冷室
(図示せず)に分割されたガス室(加熱室)8が形成さ
れており、各室の構造は、図2に示す如く構成され、内
部の温度が異なるだけで略同様の構造となっている。
【0015】予備加熱室PH1 ,PH2 、リフロー半田
付け室及び徐冷室には、これを貫通する如く搬送装置の
一例たる公知の無端のチェーンコンベア9が配設されて
おり、搬入ステーション(図示せず)において搬入され
た基板10を予備加熱室PH1 ,PH2 、リフロー半田
付け室及び徐冷室へと順次搬送して搬出ステーション
(図示せず)に搬出するように構成されている。
【0016】図2において、窒素ガス等の不活性ガスが
充満する互いに独立して構成された予備加熱室PH1
PH2 、リフロー半田付け室及び徐冷室内には、ケーシ
ング11が配設されており、ガス室8の側壁8aとの間
に上昇循環通路8Uが、またケーシング11内に下降循
環通路8Dが形成されている。
【0017】ケーシング11内のチェーンコンベア9の
上方には、電熱器12が多数の穴13aがあけられた金
属板13で挟持され、サンドイッチ構造とされた加熱装
置14が配設されており、予備加熱室PH1 内を約18
0℃に、予備加熱室PH2 内を約150℃に、リフロー
半田付け室内を約250℃に、また徐冷室内を約70℃
となるように加熱制御するようになっている。
【0018】そしてチェーンコンベア9に積載された基
板10を搬送しながら予備加熱室PH1 ,PH2 で予備
加熱した後、リフロー半田付け室で急速に半田付け温度
にまで加熱して半田付けし、徐冷室で徐々に150℃以
下の温度まで冷却して搬出ステーションから搬出するよ
うになっている。
【0019】送風機15は、ガス室8内に充満する加熱
された窒素ガス等の不活性ガスを強制循環させるための
ものであって、予備加熱室PH1 ,PH2 、リフロー半
田付け室及び徐冷室の下部に夫々配設された例えばシロ
ッコファン等の遠心送風機でボールベアリング等の軸受
16によって支持された軸18に固定されたプーリ19
とモータのプーリ(図示せず)との間にベルト(図示せ
ず)が巻き掛けられており、該モータによって駆動され
るようになっている。
【0020】そしてガス室8内に充満する窒素ガスを吸
引して加熱装置14で加熱した後、下降循環通路8D中
を矢印A方向に降下させ、チェーンコンベア9により搬
送される基板10を加熱した後、送風機15で矢印B方
向に圧送し、上昇循環通路8Uを通して再び矢印C方向
に上昇させ、循環させるように構成されている。
【0021】ラジエータ2は、図3も参照して、フラッ
クスガスを含む窒素ガスを冷却してフラックスガスを液
化して分離させるためのものであって、熱伝導率の高い
素材、例えばアルミニウムで製作されており、両面にフ
ィン状に複数の冷却板2a,2bが形成されている。そ
して該ラジエータ2は、ガス室8の側壁8aに、断熱材
20を介して、該側壁8aとは熱交換しないように断熱
状態で配設され、ガス室8の内外に熱伝導可能に構成さ
れている。
【0022】送風装置3は、ラジエータ2の外側の冷却
板2aにリフロー半田付け装置1の外部空気、即ち20
℃程度の冷風を吹き付けてラジエータ2を冷却するする
ためのものであって、リフロー半田付け装置1の筐体5
に取付け板21を介して取り付けられた遠心送風機等の
公知の送風機であり、ノズル22がラジエータ2に沿っ
て直線状に配設されており、リフロー半田付け装置1の
外部空気を矢印D方向に吸引し、矢印E方向に吹き出し
てラジエータ2の外側の冷却板2aに吹き付けてラジエ
ータ2を20℃程度の温度に冷却するようになってい
る。
【0023】そしてラジエータ2の内側の冷却板2bに
接触しているガス状のフラックスを含む高温の窒素ガス
を冷却してフラックスを液化して分離させるように構成
されている。
【0024】フラックス回収装置4は、フラックスガス
を冷却し、液化分離させたフラックス23を回収するた
めのものであって、樋形状に形成されたフラックス受け
4aがラジエータ2の内側の冷却板2bの下方に配設さ
れ、冷却板2bで冷却されて液化し、滴下するフラック
ス23を収集するようになっている。
【0025】フラックス受け4aにはフラックス回収パ
イプ4bが配管されており、フラックス受け4aで収集
されたフラックス23を回収するようになっている。
【0026】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図1から図3を参照し
て、まず搬入ステーションにおいて、基板10をチェー
ンコンベア9に積載すると、基板10は搬送されて窒素
ガスが約180℃に加熱されている予備加熱室PH1
おいて急速に加熱され、比較的小型の熱容量の小さい電
子部品25は、すぐに窒素ガスの温度と同じ約180℃
まで加熱されるが、比較的大型の熱容量も大きい電子部
品25は、表面部は約180℃まで加熱されるが、内部
は十分加熱されずにこれより低い温度となつている。
【0027】次いで約150℃に加熱されている予備加
熱室PH2 に搬送され、熱容量の小さい電子部品25は
温度が下げられ、また熱容量の大きい電子部品25は更
に徐々に加熱されて全体の温度が調整されて基板10及
び電子部品25の全部品が約150℃の均一な温度にな
って予備加熱が終了する。
【0028】ここで、予備加熱室PH1 ,PH2 におけ
る基板10の加熱の状態について詳細に説明すると、図
1を参照して、該予備加熱室PH2 内において、送風機
15が回転すると、下降循環通路8Dは負圧となるた
め、ガス室8上方の窒素ガスは、矢印A方向に金属板1
3の穴13aに流入し、電熱器12により加熱された金
属板13と熱交換して加熱された後、更に下降してチェ
ーンコンベア9によって搬送される基板10に接触して
該基板10及び電子部品25を加熱する。
【0029】そして窒素ガスは、送風機15に吸引さ
れ、左右に流れて上昇循環通路8U内を矢印Cの如く上
昇して加熱装置14の上方に戻る。
【0030】このとき、窒素ガスの温度は図示しない温
度センサにより検出されて制御装置(図示せず)に伝達
され、該制御装置の指令によって電熱器12に供給する
電力の調節が行われ、ガス室8内の窒素ガスが所定の温
度となるように制御される。
【0031】次いで基板10は、リフロー半田付け室に
搬送され、ここで予備加熱室PH1,PH2 と同様にし
て約250℃に加熱された窒素ガスと接触して加熱され
るので、クリーム半田が溶融して電子部品25が基板1
0の所定の箇所に半田付けされる。
【0032】予備加熱室PH1 ,PH2 及びリフロー半
田付け室には、不活性の窒素ガスが充満しており、ガス
室8内の酸素濃度は非常に低く保たれ、100乃至10
00ppm程度、好ましくは500ppmとなっている
ので、溶融した半田及び電子部品25のリード線等が酸
化することはなく、理想的な半田付けが行われる。
【0033】リフロー半田付け室RFにおいて半田付け
され、まだ高温状態にある基板10は、更に約70℃に
なっている徐冷室に搬送されてゆっくりと150℃以下
の温度まで冷却された後、搬出ステーションに搬出され
る。
【0034】予備加熱室PH1 ,PH1 及びリフロー半
田付け室で基板10が加熱される際、クリーム半田から
はフラックスがガス状になって蒸発し、窒素ガスと混合
される。
【0035】該窒素ガスは密閉度の高いリフロー自動半
田付け装置1内で繰り返し使用されるので、窒素ガスに
含まれるフラックスガスは次第に蓄積されて濃度が高く
なるが、予備加熱室PH1 ,PH2 、リフロー半田付け
室及び徐冷室はいずれも作動時には150℃以上の温度
に保たれているので、フラックスガスが液化することは
なく、窒素ガスに含まれた状態となっている。
【0036】ここで送風装置3を作動させてリフロー半
田付け装置1の外部空気を矢印D方向に吸引し、ノズル
22から矢印E方向に吹き出してラジエータ2の外側の
冷却板2aに吹き付けてラジエータ2を20℃程度に冷
却する。
【0037】ラジエータ2が冷却されることにより、内
側の冷却板2bに接触しているガス室8内の窒素ガスも
冷却されて該窒素ガスに含まれる温度によって決まる飽
和蒸気圧以上のフラックスガスは液化して分離され、フ
ラックス23として冷却板2bに付着して析出し、やが
て滴下してフラックス回収装置4のフラックス受け4a
に収集され、フラックス回収パイプ4bから回収され
る。
【0038】ここでラジエータ2は、断熱材20によっ
て熱的に遮断された状態でリフロー半田付け装置1の側
壁8aに装着されているのでリフロー半田付け装置1の
筐体5から熱が伝達されることはなく、効率よくラジエ
ータ2だけが冷却される。
【0039】フラックス23が分離されてきれいになっ
た窒素ガスは、上昇循環通路8U内を矢印Cの如く上昇
して加熱装置14の上方に戻され、加熱装置14によっ
て150℃まで加熱され、再び半田付けに使用される。
【0040】
【発明の効果】本発明は、上記のようにガス室の周囲の
いずれかの壁面に複数の冷却板を設けた空冷式のラジェ
ータを配設して該ラジェータにリフロー半田付け装置の
外部空気を吹き付けてラジェータを冷却するようにした
ので、不活性ガス中に含まれるフラックスガスを冷却し
て液化させて不活性ガスから分離させることができ、ま
たこの結果常に不活性ガスをフラックスガスを含まない
清浄な状態で使用できると共に、リフロー半田付け装置
のフラックスによる汚染を防止して基板の洗浄を容易化
し、またリフロー半田付け装置の清掃頻度を極めて少な
くし、生産効率を向上させることができる効果がある。
【0041】またラジェータを空冷式としたので、冷却
装置の構造の簡易化及び小型化とコストの大幅な低減を
図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】リフロー半田付け装置の縦断面図である。
【図2】図1のII−II矢視横断面図である。
【図3】ラジエータ及び送風装置の斜視図である。
【符号の説明】
1 リフロー半田付け装置 2 ラジエータ 2a 冷却板 2b 冷却板 3 送風装置 4 フラックス回収装置 8 ガス室 8a ガス室の側壁 9 搬送装置 10 基板 23 フラックス 25 電子部品

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子部品を搭載した基板を搬送装置によ
    り搬送しながら不活性ガスを充満させたガス室内で加熱
    して半田付けするリフロー半田付け装置において、前記
    ガス室の周囲のいずれかの壁面に配設され該ガス室の内
    外に熱伝導可能に構成された複数の冷却板を設けたラジ
    ェータを備えたことを特徴とするリフロー半田付け装
    置。
  2. 【請求項2】 電子部品を搭載した基板を搬送装置によ
    り搬送しながら不活性ガスを充満させたガス室内で加熱
    して半田付けするリフロー半田付け装置において、前記
    ガス室の周囲のいずれかの壁面に配設され該ガス室の内
    外に熱伝導可能に構成された複数の冷却板を設けたラジ
    ェータと、該ラジェータの外側の前記冷却板にリフロー
    半田付け装置の外部空気を吹き付けて前記ラジェータを
    冷却する送風装置とを備えたことを特徴とするリフロー
    半田付け装置。
  3. 【請求項3】 電子部品を搭載した基板を搬送装置によ
    り搬送しながら不活性ガスを充満させたガス室内で加熱
    して半田付けするリフロー半田付け装置において、前記
    ガス室の周囲のいずれかの壁面に配設され該ガス室の内
    外に熱伝導可能に構成された複数の冷却板を設けたラジ
    ェータと、該ラジェータの外側の前記冷却板にリフロー
    半田付け装置の外部空気を吹き付けて前記ラジェータを
    冷却する送風装置と、前記ガス室内の前記冷却板近傍の
    高温の不活性ガスが冷却されることにより液化された該
    不活性ガス中に含まれるフラックスを回収するフラック
    ス回収装置とを備えたことを特徴とするリフロー半田付
    け装置。
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