JP3877477B2 - リフローはんだ付け装置 - Google Patents
リフローはんだ付け装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3877477B2 JP3877477B2 JP32242399A JP32242399A JP3877477B2 JP 3877477 B2 JP3877477 B2 JP 3877477B2 JP 32242399 A JP32242399 A JP 32242399A JP 32242399 A JP32242399 A JP 32242399A JP 3877477 B2 JP3877477 B2 JP 3877477B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot air
- wiring board
- printed wiring
- soldered
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、その被はんだ付け部に予めはんだを供給した板状の被はんだ付けワーク、例えば多数の電子部品を搭載したプリント配線板をリフローはんだ付けするリフローはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板に電子部品を搭載してはんだ付けする際に、リフローはんだ付け装置が使用されている。リフローはんだ付け装置は、プリント配線板等の被はんだ付けワークの被はんだ付け部に予め供給しておいたはんだを加熱溶融させてはんだ付けを行う装置である。
【０００３】
プリント配線板に搭載された多数の電子部品を一括してリフローはんだ付けするリフローはんだ付け装置では、各電子部品を均一にリフローはんだ付けする必要がある。すなわち、プリント配線板の各部に搭載された形状や大きさ、材質、色相、熱容量等が異なる多数の電子部品およびそれらの被はんだ付け部の温度が均一になるように加熱し、各部に供給してあるはんだを均一に（できるだけ同じタイミングで）溶融させる必要がある。
【０００４】
そのため、赤外線加熱手段と熱風加熱手段とを併用し、赤外線加熱量と熱風加熱量とをそれぞれ独立に調節できるように構成した加熱手段がよく使用されている。
【０００５】
この理由は、例えばアルミケースを使用した電解コンデンサのように、外装のアルミケースの熱伝導率が大きいので熱風から入熱量は大きいが逆に赤外線は反射してその入熱量は小さい電子部品や、これとは逆に、樹脂封止されたプラスチックパッケージＩＣのように、プラスチックの熱伝導率が小さいので熱風からの入熱量は小さいが逆に黒色の樹脂を使用しているので赤外線からの入熱量が大きい電子部品等を均一に加熱するためである。
【０００６】
具体的には熱風加熱手段を主加熱手段として使用し、赤外線加熱手段を補助的加熱手段として使用することが多い。
【０００７】
ちなみに、被はんだ付けワークへの入熱量は、赤外線加熱の場合においては、概ね加熱手段の温度と被加熱体との温度差の４乗に比例することが知られている。また、熱風加熱の場合においては、熱風の温度と被加熱体との温度差に比例し、かつ熱風の風速に概ね比例することが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一方、廃棄された電子機器のプリント配線板から酸性雨等に促進されてはんだ中の鉛が溶出し、鉛毒汚染が広まっていることが問題となっている。そのため、鉛を使用しないはんだ、すなわち鉛フリーはんだの開発とそのはんだ付け技術の開発が行われている。
【０００９】
鉛を含む従来のはんだと同等のはんだ付け性が得られる鉛フリーはんだは、一般的にその融点が高い。例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリーはんだは、その融点が概ね２１０〜２２０℃程度と、従来から使用されいるＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの融点（約１８３℃）と比較すると大幅に高温である。
【００１０】
また、現在一般的に使用されているリフローはんだ付け用の電子部品の耐熱温度は約２４０℃程度であり、鉛フリーはんだの融点すなわち融解温度と比較して僅か２０〜３０℃程度の温度余裕しかない（従来は５０〜８０℃程度の温度余裕があった）。
【００１１】
しかし、このような僅かな温度余裕の中でプリント配線板の各部に存在する被はんだ付け部のはんだに十分な融解熱を供給し、形状や大きさ、材質、色相、熱容量等が異なる多数の電子部品の被はんだ付け部の温度が均一になるように加熱して、均一にはんだ付けを行うことは従来困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、被はんだ付け部を均一に加熱して前記被はんだ付け部の温度差が少ないリフローはんだ付けを行うことができるリフローはんだ付け装置を実現することによって、極めて均一なリフローはんだ付けを行うことができるようすることにある。
【００１３】
また、鉛フリーはんだを使用した場合において、電子部品の耐熱温度を考慮した僅かな温度余裕範囲内で鉛フリーはんだを均一に融解させて均一なリフローはんだ付けを行うことができるリフローはんだ付け装置を実現することによって、電子機器の信頼性を維持したまま、自然環境に対する鉛汚染の心配がない電子機器を提供できるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のリフローはんだ付け装置は、板状の被はんだ付けワークに吹きつける熱風の流れと、吹きつけられた熱風を排気する流れとに特徴がある。
【００１５】
被はんだ付け部に予めはんだが供給された板状の被はんだ付けワークに熱風を吹きつけて前記板状の被はんだ付けワークのはんだ付けを行うリフローはんだ付け装置において、次のように構成する。
【００１６】
すなわち、雰囲気を加熱する加熱手段と、前記加熱された雰囲気を熱風として供給する送風手段と、前記送風手段が供給する熱風を前記板状の被はんだ付けワークの板面に吹きつけるために、前記板状の被はんだ付けワークの板面に対面して条列状に突出した熱風吹きつけノズルを所定の間隔で並べて配置するとともに、前記熱風吹きつけノズルの間に条列状の窪みを吸引部として形成した送風体と、前記板状の被はんだ付けワークに吹きつけた熱風を、前記吸引部から前記送風体の外側へ排気させるために前記板状の被はんだ付けワークの側端部側の前記送風体の外側に設けられた還流路とを備えて構成する。そしてさらに、前記還流路に近づくにしたがって条列状に形成した窪みが深くなるように構成する。
【００１７】
これにより、加熱手段で加熱され、送風手段で送風された熱風を、条列状に突出したノズル部（熱風吹きつけノズル）から噴出させて板状の被はんだ付けワークに吹きつけることができる。そして、この吹きつけられた熱風は、前記の条列状に突出した熱風吹きつけノズルの間の吸引部（条列状の窪み）を通って、板状の被はんだ付けワークの側端部側である前記送風体の外側へ排気して前記送風手段に還流させ、この過程で前記加熱手段により、還流雰囲気を再加熱させることができる。
【００１８】
したがって、熱風吹きつけノズルから高速で熱風を噴出させても、この熱風の流れが滞って不均一な熱風の流れが生じることがなく、均一で高速の熱風の流れを板状の被はんだ付けワーク上に形成することができる。
【００１９】
すなわち、熱風吹きつけノズルの近傍の窪みが排気を導く窪んだ流路となり、平面形状である板状の被はんだ付けワークであってもその各部に従来よりも高速で均一な風速で熱風を吹きつけることが可能であり、そして、吹きつけられた後の熱風もその各部から均一に排気し送風手段に還流させることができる。
【００２０】
したがって、この高速の風速の熱風によって熱風から板状の被はんだ付けワークへの単位時間当たりの入熱量を大幅に大きくすることができるようになり、板状の被はんだ付けワークひいてはその被はんだ付け部の温度を、最終的に熱風の温度に均一に加熱することができるようになる。
【００２２】
このように、予め決めた所定の間隔で複数並ぶ条列状に突出した熱風吹きつけノズルから、平面形状である板状の被はんだ付けワークの各部に熱風を高速で吹きつけることができる。さらに、板状の被はんだ付けワークの両側端部側に設けた還流路に近づくにしたがって、その条列状に形成した窪みが深くなるように構成してあるので、板状の被はんだ付けワークの中央側から側端部側へ近づくにしたがって流量が増加する熱風の排気を滞ることなく均一に排気することができる。
【００２３】
したがって、板状の被はんだ付けワークに高速の風速の熱風を一層均一に吹きつけ、一層均一に排気することができるようになり、この板状の被はんだ付けワークを一層均一に加熱することができるようになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明のリフローはんだ付け装置は、次のような実施形態例において実施することができる。尚、板状の被はんだ付けワークは、多数の電子部品を搭載したプリント配線板である。
【００２８】
（１）リフローはんだ付け装置の全体構成
図１を参照して、本発明にかかるリフローはんだ付け装置の実施形態例の全体構成を説明する。
【００２９】
図１は、本発明のリフローはんだ付け装置の実施形態例の全体構成を説明するための縦断面図である。
【００３０】
この実施形態例のリフローはんだ付け装置は、図１にも示すように加熱室１が７室で構成される７ゾーン構成のリフローはんだ付け装置である。すなわち、昇温部２は２室、均温部３は３室、リフロー部４は２室の全７室の加熱室１から構成してある。尚、各加熱室１を細分化する程、すなわち、加熱室の数を増す程被はんだ付けワーク（プリント配線板）６の加熱プロファイルを細かく制御することができるようになる。
【００３１】
そして、各加熱室１を貫通して搬送コンベア５を設けてある。搬送コンベア５は、図示しないが平行２条の搬送チェーンから構成され、この搬送チェーンのピンの上にプリント配線板６の両側端部を載置して搬送する構成であり、一般的な搬送コンベアである。その他に、ネットコンベアやキャリア式コンベアの使用も可能である。また、加熱室１は、搬送コンベア５を挟んで上方と下方、すなわちプリント配線板６の上方と下方とがそれぞれ同じ構成の加熱室（上加熱室１ａ、下加熱室１ｂ）で構成されている。
【００３２】
すなわち、リフローはんだ付け装置の搬入口５ａから搬入されたプリント配線板６は、搬送コンベア５に支持されて矢印Ａ方向に搬送され、昇温部２の加熱室１および均温部３の加熱室１で予備加熱されリフロー部４の加熱室１で被はんだ付け部のはんだを溶融させてリフローはんだ付けが行われた後、搬出口５ｂから搬出される。
【００３３】
（２）加熱室の構成
図２および図３を参照して、加熱室の実施形態例を説明する。
【００３４】
図２は加熱室の縦断面図、図３は加熱室の横断面図である。図２および図３に示すように、上下の加熱室１ａ、１ｂは、搬送コンベア５に対して対称に構成されているので、上加熱室１ａについて説明する。
【００３５】
炉体７内にプリント配線板６に熱風を吹きつけるための送風体８が設けてあり、この送風体８の熱風吹き付けノズル（ノズル部）９から熱風を噴出させてプリント配線板６に吹きつけて加熱するとともに、ヒータ１０から放射される赤外線によってもプリント配線板６を加熱することができるように構成してある。
【００３６】
送風体８は、搬送コンベア５で搬送されるプリント配線板６の被はんだ付け部が存在する板面に対面して設けてあり、このプリント配線板６の板面に対面して条列状に突出した熱風吹きつけノズル９をその搬送方向に対して直交する向きに等間隔で複数（図２の例では８条）並べて設けてある。そして、この条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間に条列状の窪み、すなわちプリント配線板６に吹きつけられた熱風の吸引部１１を設けてある。
【００３７】
送風体８にはモータ１２の回転軸１２ａによって回転駆動される遠心力ファン１３が設けてあり、この遠心力ファン１３の周囲に設けた整流羽根１４によって放射方向（矢印Ｂ方向）に送風を整流する。その後、集風整流翼１５およびオリフィス形成翼１６によって形成された集風整流流路１７（矢印Ｃ方向）によってプリント配線板６の幅方向に送風を整流する。すなわち、プリント配線板６の幅方向となるプリント配線板６が搬送される方向と直交する方向に、均一で安定した送風を行うことができるように構成されている。
【００３８】
尚、集風整流流路１７によって整流される整流方向は、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の方向と同一であり、熱風吹きつけノズル９の各部から熱風が均一に噴出する。また、遠心力ファン１３は送風の吐出圧力を高くすることが可能であり、熱風吹きつけノズル９から熱風を高速で噴出させることができる特徴を有している。
【００３９】
また、図示はしないがモータ１２はインバータ制御されその回転速度を調節できるように構成してある。すなわち、回転速度の調節によりプリント配線板に吹きつける熱風の風速を調節できるように構成してある。
【００４０】
一方、プリント配線板６に吹きつけられた熱風を遠心力ファン１３に吸引して還流させるための還流路２０が搬送コンベア５の両側すなわちプリント配線板６の両側端部側に設けてあり、プリント配線板６の両側端部側からこのプリント配線板６に吹きつけられた熱風を吸引して遠心力ファン１３に還流（矢印Ｅ方向）させる構成である。尚、この還流路２０は送風体８と炉体７との間に形成され、遠心力ファン１３の吸い込み口２１でもある送風体８の吸い込み口に繋がっている。したがって、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間の条列状の窪み、すなわち吸引部１１は、この還流路２０に繋がる構成となる。
【００４１】
また、図４を参照して後述するが、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間の条列状の窪み、すなわち吸引部１１は、プリント配線板６の両側端部側、すなわち還流路２０に近づくにしたがってその深さが深くなるように構成してある。すなわち、プリント配線板６と吸引部１１との間に形成される熱風の排気流路は、プリント配線板６の両側端部側に近づくにしたがって開いたホーン状の形状を形成するように構成してある。
【００４２】
これにより、板状の被はんだ付けワークであるプリント配線板６の中央側に吹きつけられた熱風も、側端部側に吹きつけられた熱風も均一な流量で還流させることができるようになる。すなわち、プリント配線板６に吹きつけられた後の熱風がプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に集められる過程（矢印Ｄ）はその総排気流量が徐々に増大する過程であるので、それに伴いその流路断面積も拡大するように構成することにより、プリント配線板６の各部に吹きつけられた熱風を均一に還流させることができるようになる。ひいては、プリント配線板６の各部に熱風を均一に吹きつけることができるようになる。
【００４３】
尚、本実施形態例では、プリント配線板６の両側端部側の他に隣接する加熱室１との間にも還流路２０を形成してある。これは、隣接する加熱室１に漏洩しようとする熱風を少なくするために設けたものであり、これにより、加熱室１間の加熱温度の干渉を少なくすることができる。
【００４４】
そして、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間の条列状の窪み、すなわち吸引部１１と還流路２０とを通るようにヒータ１０を設けてあり、このヒータ１０により加熱室１内を循環する雰囲気を加熱して目的とする温度の熱風を得る。尚、送風体８のノズル部９先端の近傍に温度センサ２２を設けてあり、この温度センサ２２により検出した熱風温度が予め決められ設定された温度になるように図示しない温度制御装置がヒータ１０に供給する電力を調節するように制御する構成である。
【００４５】
また、条列状の窪みすなわち吸引部１１に位置するヒータ１０から放射される赤外線によっても、プリント配線板６は加熱される。
【００４６】
（３）送風体の詳細な構成
図４および図５を参照して、送風体の詳細な構成を説明する。
【００４７】
図４は、送風体の分解斜視図で、その一部を透視して示した図である。また、図５は、送風体のノズル部および吸引部を正面から見た図である。
【００４８】
図４および図５において、送風体８は送風体ケーシング２３によりその外郭を構成し、送風するための送風部２４と、送風の整流を行う集風整流部２５と、ノズル部および吸引部２６とから構成される。
【００４９】
先ずノズル部および吸引部２６について説明する。ノズル部および吸引部２６は搬送されるプリント配線板６に面して設けられる部分である。ノズル部９は、条列状に突出した櫛歯状に設けてあり、その先端は鋭角的に構成し、この先端には熱風を噴出させるためのジェット孔９ａを列状に設けてある。すなわち、このジェット孔９ａから熱風を高速で噴出させてプリント配線板６に吹きつける構成である。
【００５０】
尚、図５の例では各ジェット孔９ａの孔径を同一径としているが、例えば中央側の孔径を小さくする等により、プリント配線板６等の被はんだ付けワークの加熱特性に合わせてその分布に変化を与えるように構成してもよい。また、図５に例示するようにジェット孔９ａを丸孔とするのではなく、スリット状の孔にしてもよい。その際に、スリットの幅についても中央側の幅を狭くする等により、プリント配線板６等の被はんだ付けワークの加熱特性に合わせてその分布に変化を与えるように構成してもよい。
【００５１】
この条列状に突出した複数のノズル部９すなわち櫛歯状に突出させて設けたノズル部９の間には、条列状の窪みすなわち吸引部１１が設けられる。この吸引部１１の窪みは、図３にも示したように還流路２０を設けたプリント配線板６の両側端部側に近づく程その深さが深くなるように構成してあり、中央位置で最も浅くなるように構成してある。そして、この各吸引部１１の中すなわち各窪みの中にヒータ１０を設けてあり、そこから放射される赤外線がプリント配線板６に照射されるように構成してある。
【００５２】
また、このヒータ１０は熱風の還流路２０を通して設けることができるように「Ｕ」字状に形成して設けてある。これにより、プリント配線板６に吹きつけられた熱風が吸引部１１や還流路２０を通って送風体８の吸い込み口２１に還流する際に再加熱され、プリント配線板６に吹きつけられる熱風の温度が予め決めた所定の温度に維持されるように構成してある。
【００５３】
尚、赤外線加熱用ヒータを吸引部１１に設け、雰囲気加熱用ヒータを還流路２０に、それぞれ別々に設けるように構成してもよい。
【００５４】
次に、送風体８の集風整流部２５について説明する。この集風整流部２５では、集風整流翼１５とオリフィス形成翼１６とによって斜めに対抗する２つの集風整流流路１７（矢印Ｃ方向）が形成される。この集風整流流路１７は、条列状に形成した熱風吹きつけノズル９（すなわち櫛歯状のノズル部）と同列方向に流路を形成してあり、また、この集風整流流路１７の先端が先細るように構成され、２つの集風整流流路１７は中央位置で相互に斜めに合流して集風される。
【００５５】
これにより、プリント配線板６の幅方向に対する熱風の流れの分布が均一になるように整流され、矢印Ａ方向へ搬送されるプリント配線板６に均一に熱風を吹きつけることができるようになる。
【００５６】
次に、送風体８の送風部２４について説明する。送風部２４はモータ１２の回転軸１２ａに設けられた遠心力ファン１３からの送風を放射状に整流することができるように構成してある。すなわち、遠心力ファン１３の周囲に整流羽根１４を放射状に設けてあり、これによりこの遠心力ファン１３から吐出される雰囲気すなわち送風を放射方向（矢印Ｂ方向）に整流することができる。尚、図４にも示すように、集風整流部２５のオリフィス形成翼１６を避けて集風整流流路１７の方向へのみ送風が整流されるように整流羽根１４を設けてある。
【００５７】
（４）熱風の吹きつけと還流および循環
図６を参照して、熱風の吹きつけと還流および循環について説明する。
【００５８】
図６は、熱風の吹きつけと還流および循環を説明するための図で、図３に示した加熱室の横断面図におけるプリント配線板の上方側の構成を抜粋し拡大して示した図である。尚、プリント配線板の下方側の構成についても同様であるので、ここでは省略して図示していない。
【００５９】
前記（３）でも説明したように、遠心力ファン１３から吐出された送風は、整流羽根１４およびオリフィス形成翼１６、集風整流翼１５によって整流された後、ノズル部９の先端に設けたジェット孔９ａから噴出してプリント配線板６に吹きつけられる。遠心力ファン１３は送風の吐出圧力が高く、したがってジェット孔９ａから噴出する熱風の速度を速くすることができる。
【００６０】
このように、ジェット孔９ａから高速で噴出した熱風はプリント配線板６の板面に吹きつけられ、その後、図６の矢印Ｄに示すように吸引部１１に案内されプリント配線板６の板面に沿ってプリント配線板６の両側端部側すなわち搬送コンベア５側に設けた還流路２０に排気され還流する。そして、送風体８の吸い込み口２１に還流して再び遠心力ファン１３によって送風される。
【００６１】
このように、条列状に突出した櫛歯状のノズル部９から噴出しプリント配線板６に吹きつけられた熱風は、このノズル部９の間の吸引部１１に案内されて還流路２０に排気され還流することができるので、還流路２０から遠い位置にあるプリント配線板６の中央位置において吹きつけられた熱風も滞ることなく排気し還流させることができる。
【００６２】
すなわち、プリント配線板６に吹きつけられた後の熱風がプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に集められる過程（矢印Ｄ）はその総排気流量が多くなる過程であるので、それに伴いその流路の断面積も拡大するように構成することにより、プリント配線板６の各部に吹きつけられた熱風を滞ることなく均一に還流させることができるようになる。
【００６３】
他方からみれば、プリント配線板６のどの位置に吹きつけられた熱風も滞ることなく還流路２０に排気させることが可能であり、プリント配線板６に均一に熱風を吹きつけ、吹きつけられた後の熱風をプリント配線板６の板面に沿って均一に排気させることが可能となり、これにより、プリント配線板６を均一に加熱することができるようになる。
【００６４】
一方で、プリント配線板６に吹きつけられた後の熱風は、吸引部１１および還流路２０を流れる際にヒータ１０により再加熱され、予め決めた所定の温度に維持することができる。すなわち、温度センサ２２によりプリント配線板６に吹きつけられる熱風の温度を検出し、この温度が予め決めた所定の温度となるように図示しない温度制御装置がヒータ１０に供給する電力を制御する構成である。
【００６５】
また、ヒータ１０からは赤外線が放射されるので、吸引部１１に位置するヒータ１０から放射された赤外線は被はんだ付け部が存在するプリント配線板６の板面に照射され、その赤外線によっても加熱することができる構成である。
【００６６】
（５）リフローはんだ付け装置の作動
次に、この様に構成されたリフローはんだ付け装置の作動について説明する。
【００６７】
図１に示すように、リフローはんだ付け装置の搬入口５ａから搬入されたプリント配線板６は、搬送コンベア５に支持されて矢印Ａ方向に搬送され、昇温部２の加熱室１および均温部３の加熱室１で予備加熱され、リフロー部４の加熱室１で被はんだ付け部のはんだを溶融させてリフローはんだ付けが行われる。
【００６８】
尚、搬送コンベア５による搬送は連続搬送であるが，間欠搬送を用いることもできる。
【００６９】
加熱室１は全７室あり、各加熱室１毎に熱風の温度や熱風の風速等を調節することが可能であり、プリント配線板６に吹きつける熱風の温度およびその風速を調節することができる。また、ヒータ１０から放射される赤外線がプリント配線板６に照射される。すなわち、これらによりプリント配線板６の加熱プロファイルを調節することができる。
【００７０】
遠心力ファン１３は他の種類のファンと比べて送風の吐出圧力が高い。また、整流羽根１４やオリフィス形成翼１６、集風整流翼１５によって送風の流れすなわち熱風の流れがプリント配線板６の幅方向に均一に分布するように整流される。
【００７１】
したがって、送風体８のノズル部９のジェット孔９ａから熱風を高速に噴出させて風速の速い熱風をプリント配線板６の幅方向に対して均一に吹きつけることができる。
【００７２】
そして、熱風の風速が速いので、熱風からプリント配線板６への単位時間当たりの入熱量が大きく、熱容量の大きい電子部品が存在してもこの電子部品やその被はんだ付け部を、熱風温度に急速に接近するように素早く温度上昇させることができる。もちろん、熱容量の小さい電子部品も熱風温度に急速に接近するように素早く温度上昇する。
【００７３】
そして、ジェット孔９ａから噴出してプリント配線板６に吹きつけられた熱風は、その後、送風体８のノズル部９の間にある窪みすなわち吸引部１１に沿ってプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に導かれて排気され、還流路２０を通って送風体８の吸い込み口２１に還流する。
【００７４】
しかも、この吸引部１１はプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に近づくにしたがってその深さ、つまりその断面積が大きくなるように構成してあるので、プリント配線板６の各部に吹きつけられた熱風を均一に排気して還流路２０に還流させることができる。すなわち、プリント配線板６の板面に吹きつけその後に排気される熱風の流れを、プリント配線板６の各部において高速であり均一な流れとすることができる。
【００７５】
したがって、多数の電子部品を搭載したプリント配線板６の多数の被はんだ付け部を、均一にすなわちその加熱温度が揃うように加熱することができるようになる。
【００７６】
また、熱風の風速が速く、熱風からプリント配線板６への単位時間当たりの入熱量が大きいので、鉛フリーはんだを使用したプリント配線板６をリフローはんだ付けする場合においても、良好なはんだ付け性を得ることができる。
【００７７】
すなわち、鉛フリーはんだの融解温度とプリント配線板６に搭載されている電子部品の耐熱温度との温度差が少なく、その温度余裕が僅かな場合であっても、各被はんだ付け部のはんだが融解する十分な加熱熱量を供給することが可能であり、熱風の温度を電子部品の耐熱温度内に保持しても被はんだ付け部の鉛フリーはんだを確実に融解して十分なはんだ濡れ性を確保することができる。
【００７８】
さらに、吸引部１１に赤外線を放射するヒータ１０を設けてあるので、熱風からの熱伝導率が小さい電子部品がプリント配線板６に搭載されていても、この赤外線の照射による加熱が補助して均一な加熱が可能となる。一般的に、熱風からの入熱量が大きい部品は赤外線による入熱量が少なく、熱風からの入熱量が小さい部品は赤外線からの入熱量が多くなる傾向にある。
【００７９】
例えば、アルミケースを使用した電解コンデンサは、外装のアルミケースの熱伝導率が大きいので熱風から入熱量が大きく、逆に赤外線は反射されてその入熱量は小さい。また、樹脂封止されたプラスチックパッケージＩＣは、プラスチックの熱伝導率が小さいので熱風からの入熱量が小さく、逆に黒色の樹脂を使用しているので赤外線からの入熱量が大きい。そのため、熱風と赤外線を併用して加熱することにより、これらの電子部品を均一に加熱することができるようになる。
【００８０】
ちなみに、プリント配線板６に搭載された電子部品をリフローはんだ付けする場合において、その被はんだ付け部のみならず電子部品本体部分をも加熱することは重要である。なぜならば、電子部品の被はんだ付け部となる端子部が加熱されると、この端子部から電子部品の本体へ熱伝導が生じ、この熱伝導によって端子部の温度上昇が遅くなるからである。したがって、電子部品本体部分と端子部とは同時に加熱されることが望ましいのである。
【００８１】
（６）冷却部への応用
リフローはんだ付け装置では、リフローはんだ付けされた直後のプリント配線板６を冷却することが行われている。すなわち、図１のリフロー部４の加熱室１（２室）の後段に冷却室を設け、この冷却室でプリント配線板６の冷却を行う構成のリフローはんだ付け装置が存在する。これにより、はんだ付けの機械的接続強度を増大させ、また、電子部品等に加わる熱ストレスを抑制することができる。
【００８２】
ところで、以上の（１）〜（５）に説明した加熱室１の構成において、ヒータ１０に代えてチラー等に接続した冷却パイプを設けることにより、熱風に代えて冷風をプリント配線板６に吹きつけてこのプリント配線板６を急速に冷却することができるようになる。また、単に地下水等の温度の低い水を通水するようにしてもプリント配線板６を冷却することができる。
【００８３】
この場合、プリント配線板６に高速の冷風を均一に吹きつけることができるので、このプリント配線板６を均一にしかも急速に冷却することができるようになる。
【００８４】
図７を参照して、この加熱室の原理を用いた冷却室について説明する。
【００８５】
図７は、プリント配線板の冷却とフラックスヒュームの除去を併せて行うように構成した冷却室の例を説明するための図である。
【００８６】
すなわち、炉体７外に雰囲気冷却装置３０とフィルタ装置３１とを隣接して設けるとともに雰囲気を循環させるためのブロワ３２を設けた構成で、その他の構成は加熱室１の構成と同様である。尚、図７においては炉体７外に設けた雰囲気冷却装置３０、フィルタ装置３１、ブロワ３２およびそれらを接続する流路３３（パイプ）をシンボル図で描いてある。
【００８７】
冷却部３０ａは、冷却水を通水した冷却コイルを設けた構成であり、この冷却部３０ａで雰囲気温度を約７０℃程度に冷却する。これにより、アルコール成分が主体の気体状のフラックスヒュームを液化させて霧滴化させ、この霧滴化したフラックスヒュームを後段のフィルタ部３１ａの粒子フィルタで補足し除去する構成である。これにより雰囲気中に含まれる気体状のフラックスヒュームを極めて高い効率で除去することができる。尚、この技術の詳細については、特開平７−７７３４６号公報に開示されている。
【００８８】
この構成により、ブロワ３２から送風された冷風が送風体８に供給されると、この送風体８内の集風整流翼１５およびオリフィス形成翼１６により形成される集風整流流路１７で整流され、続いてノズル部９のジェット孔９ａから冷風が噴出してプリント配線板６に吹きつけられる。そして、プリント配線板６を冷却して温度上昇した冷風は吸引部１１に案内されて還流路２０に排気される。その後、還流路２０（図３参照）から炉体７外の冷却部３０ａで雰囲気が冷却され、後段の粒子フィルタ３１ａでフラックスヒュームが除去される。
【００８９】
このように、冷却された雰囲気を送風体８のノズル部９からプリント配線板６に吹きつけ、その後、プリント配線板６を冷却して温度上昇した冷風は吸引部１１に案内されて還流路２０に排気される。すなわち、プリント配線板６の板面に吹きつけ、その後に排気される冷風の流れを、プリント配線板６の各部において高速であり均一な流れとすることが可能となり、プリント配線板６を急速にしかも均一に冷却することが可能となる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように本発明のリフローはんだ付け装置によれば、次のような効果がある。
【００９１】
プリント配線板等の板状の被はんだ付けワークの板面に、高速かつ均一に流れる熱風を吹きつけることが可能となり、板状の被はんだ付けワークを均一に加熱することができるようになる。その結果、多数の被はんだ付け部を均一にはんだ付けすることができるようになる。
【００９２】
また、高速の熱風がプリント配線板に吹きつけられるため、熱風から被はんだ付け部へ供給される単位時間当たりの熱量が大きい。そのため、プリント配線板に搭載された電子部品を鉛フリーはんだではんだ付けするような場合において、この鉛フリーはんだの融解温度と電子部品の耐熱温度の差すなわち温度余裕が少なくなる場合においても、この鉛フリーはんだへ十分な熱量を供給して確実に溶融させることができるようになり、均一かつ良好なはんだ濡れ性を確保することができるようになる。
【００９３】
特に吸引部の窪みが排気の方向に沿って深くなるように形成されているので、板状の被はんだ付けワークに吹きつけられた熱風の排気をこの板状の被はんだ付けワークの各部から一層均一に排気し還流させることができるようになり、一層均一な流れの熱風を板状の被はんだ付けワークに吹きつけることが可能となる。その結果、板状の被はんだ付けワークを一層均一に加熱して一層均一なリフローはんだ付けを行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリフローはんだ付け装置の実施形態例の全体構成を説明するための縦断面図である。
【図２】加熱室の拡大縦断面図である。
【図３】加熱室の拡大横断面図である。
【図４】送風体の分解斜視図である。
【図５】送風体のノズル部および吸引部を正面から見た図である。
【図６】熱風の吹き付けと還流および循環を説明するための図である。
【図７】プリント配線板の冷却とフラックスヒュームの除去を併せて行うように構成した冷却室の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 加熱室
１ａ 上加熱室
１ｂ 下加熱室
２ 昇温部
３ 均温部
４ リフロー部
５ 搬送コンベア
５ａ 搬入口
５ｂ 搬出口
６ プリント配線板
７ 炉体
８ 送風体
９ 熱風吹きつけノズル（ノズル部）
９ａ ジェット孔
１０ ヒータ
１１ 吸引部
１２ モータ
１２ａ 回転軸
１３ 遠心力ファン
１４ 整流羽根
１５ 集風整流翼
１６ オリフィス整流翼
１７ 集風整流流路
２０ 還流路
２１ 吸い込み口
２２ 温度センサ
２３ 送風体ケーシング
２４ 送風部
２５ 集風整流部
２６ ノズル部および吸引部
３０ 雰囲気冷却装置
３１ フィルタ装置
３２ ブロワ
３３ 流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、その被はんだ付け部に予めはんだを供給した板状の被はんだ付けワーク、例えば多数の電子部品を搭載したプリント配線板をリフローはんだ付けするリフローはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板に電子部品を搭載してはんだ付けする際に、リフローはんだ付け装置が使用されている。リフローはんだ付け装置は、プリント配線板等の被はんだ付けワークの被はんだ付け部に予め供給しておいたはんだを加熱溶融させてはんだ付けを行う装置である。
【０００３】
プリント配線板に搭載された多数の電子部品を一括してリフローはんだ付けするリフローはんだ付け装置では、各電子部品を均一にリフローはんだ付けする必要がある。すなわち、プリント配線板の各部に搭載された形状や大きさ、材質、色相、熱容量等が異なる多数の電子部品およびそれらの被はんだ付け部の温度が均一になるように加熱し、各部に供給してあるはんだを均一に（できるだけ同じタイミングで）溶融させる必要がある。
【０００４】
そのため、赤外線加熱手段と熱風加熱手段とを併用し、赤外線加熱量と熱風加熱量とをそれぞれ独立に調節できるように構成した加熱手段がよく使用されている。
【０００５】
この理由は、例えばアルミケースを使用した電解コンデンサのように、外装のアルミケースの熱伝導率が大きいので熱風から入熱量は大きいが逆に赤外線は反射してその入熱量は小さい電子部品や、これとは逆に、樹脂封止されたプラスチックパッケージＩＣのように、プラスチックの熱伝導率が小さいので熱風からの入熱量は小さいが逆に黒色の樹脂を使用しているので赤外線からの入熱量が大きい電子部品等を均一に加熱するためである。
【０００６】
具体的には熱風加熱手段を主加熱手段として使用し、赤外線加熱手段を補助的加熱手段として使用することが多い。
【０００７】
ちなみに、被はんだ付けワークへの入熱量は、赤外線加熱の場合においては、概ね加熱手段の温度と被加熱体との温度差の４乗に比例することが知られている。また、熱風加熱の場合においては、熱風の温度と被加熱体との温度差に比例し、かつ熱風の風速に概ね比例することが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一方、廃棄された電子機器のプリント配線板から酸性雨等に促進されてはんだ中の鉛が溶出し、鉛毒汚染が広まっていることが問題となっている。そのため、鉛を使用しないはんだ、すなわち鉛フリーはんだの開発とそのはんだ付け技術の開発が行われている。
【０００９】
鉛を含む従来のはんだと同等のはんだ付け性が得られる鉛フリーはんだは、一般的にその融点が高い。例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリーはんだは、その融点が概ね２１０〜２２０℃程度と、従来から使用されいるＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの融点（約１８３℃）と比較すると大幅に高温である。
【００１０】
また、現在一般的に使用されているリフローはんだ付け用の電子部品の耐熱温度は約２４０℃程度であり、鉛フリーはんだの融点すなわち融解温度と比較して僅か２０〜３０℃程度の温度余裕しかない（従来は５０〜８０℃程度の温度余裕があった）。
【００１１】
しかし、このような僅かな温度余裕の中でプリント配線板の各部に存在する被はんだ付け部のはんだに十分な融解熱を供給し、形状や大きさ、材質、色相、熱容量等が異なる多数の電子部品の被はんだ付け部の温度が均一になるように加熱して、均一にはんだ付けを行うことは従来困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、被はんだ付け部を均一に加熱して前記被はんだ付け部の温度差が少ないリフローはんだ付けを行うことができるリフローはんだ付け装置を実現することによって、極めて均一なリフローはんだ付けを行うことができるようすることにある。
【００１３】
また、鉛フリーはんだを使用した場合において、電子部品の耐熱温度を考慮した僅かな温度余裕範囲内で鉛フリーはんだを均一に融解させて均一なリフローはんだ付けを行うことができるリフローはんだ付け装置を実現することによって、電子機器の信頼性を維持したまま、自然環境に対する鉛汚染の心配がない電子機器を提供できるようにすることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のリフローはんだ付け装置は、板状の被はんだ付けワークに吹きつける熱風の流れと、吹きつけられた熱風を排気する流れとに特徴がある。
【００１５】
被はんだ付け部に予めはんだが供給された板状の被はんだ付けワークに熱風を吹きつけて前記板状の被はんだ付けワークのはんだ付けを行うリフローはんだ付け装置において、次のように構成する。
【００１６】
すなわち、雰囲気を加熱する加熱手段と、前記加熱された雰囲気を熱風として供給する送風手段と、前記送風手段が供給する熱風を前記板状の被はんだ付けワークの板面に吹きつけるために、前記板状の被はんだ付けワークの板面に対面して条列状に突出した熱風吹きつけノズルを所定の間隔で並べて配置するとともに、前記熱風吹きつけノズルの間に条列状の窪みを吸引部として形成した送風体と、前記板状の被はんだ付けワークに吹きつけた熱風を、前記吸引部から前記送風体の外側へ排気させるために前記板状の被はんだ付けワークの側端部側の前記送風体の外側に設けられた還流路とを備えて構成する。そしてさらに、前記還流路に近づくにしたがって条列状に形成した窪みが深くなるように構成する。
【００１７】
これにより、加熱手段で加熱され、送風手段で送風された熱風を、条列状に突出したノズル部（熱風吹きつけノズル）から噴出させて板状の被はんだ付けワークに吹きつけることができる。そして、この吹きつけられた熱風は、前記の条列状に突出した熱風吹きつけノズルの間の吸引部（条列状の窪み）を通って、板状の被はんだ付けワークの側端部側である前記送風体の外側へ排気して前記送風手段に還流させ、この過程で前記加熱手段により、還流雰囲気を再加熱させることができる。
【００１８】
したがって、熱風吹きつけノズルから高速で熱風を噴出させても、この熱風の流れが滞って不均一な熱風の流れが生じることがなく、均一で高速の熱風の流れを板状の被はんだ付けワーク上に形成することができる。
【００１９】
すなわち、熱風吹きつけノズルの近傍の窪みが排気を導く窪んだ流路となり、平面形状である板状の被はんだ付けワークであってもその各部に従来よりも高速で均一な風速で熱風を吹きつけることが可能であり、そして、吹きつけられた後の熱風もその各部から均一に排気し送風手段に還流させることができる。
【００２０】
したがって、この高速の風速の熱風によって熱風から板状の被はんだ付けワークへの単位時間当たりの入熱量を大幅に大きくすることができるようになり、板状の被はんだ付けワークひいてはその被はんだ付け部の温度を、最終的に熱風の温度に均一に加熱することができるようになる。
【００２２】
このように、予め決めた所定の間隔で複数並ぶ条列状に突出した熱風吹きつけノズルから、平面形状である板状の被はんだ付けワークの各部に熱風を高速で吹きつけることができる。さらに、板状の被はんだ付けワークの両側端部側に設けた還流路に近づくにしたがって、その条列状に形成した窪みが深くなるように構成してあるので、板状の被はんだ付けワークの中央側から側端部側へ近づくにしたがって流量が増加する熱風の排気を滞ることなく均一に排気することができる。
【００２３】
したがって、板状の被はんだ付けワークに高速の風速の熱風を一層均一に吹きつけ、一層均一に排気することができるようになり、この板状の被はんだ付けワークを一層均一に加熱することができるようになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明のリフローはんだ付け装置は、次のような実施形態例において実施することができる。尚、板状の被はんだ付けワークは、多数の電子部品を搭載したプリント配線板である。
【００２８】
（１）リフローはんだ付け装置の全体構成
図１を参照して、本発明にかかるリフローはんだ付け装置の実施形態例の全体構成を説明する。
【００２９】
図１は、本発明のリフローはんだ付け装置の実施形態例の全体構成を説明するための縦断面図である。
【００３０】
この実施形態例のリフローはんだ付け装置は、図１にも示すように加熱室１が７室で構成される７ゾーン構成のリフローはんだ付け装置である。すなわち、昇温部２は２室、均温部３は３室、リフロー部４は２室の全７室の加熱室１から構成してある。尚、各加熱室１を細分化する程、すなわち、加熱室の数を増す程被はんだ付けワーク（プリント配線板）６の加熱プロファイルを細かく制御することができるようになる。
【００３１】
そして、各加熱室１を貫通して搬送コンベア５を設けてある。搬送コンベア５は、図示しないが平行２条の搬送チェーンから構成され、この搬送チェーンのピンの上にプリント配線板６の両側端部を載置して搬送する構成であり、一般的な搬送コンベアである。その他に、ネットコンベアやキャリア式コンベアの使用も可能である。また、加熱室１は、搬送コンベア５を挟んで上方と下方、すなわちプリント配線板６の上方と下方とがそれぞれ同じ構成の加熱室（上加熱室１ａ、下加熱室１ｂ）で構成されている。
【００３２】
すなわち、リフローはんだ付け装置の搬入口５ａから搬入されたプリント配線板６は、搬送コンベア５に支持されて矢印Ａ方向に搬送され、昇温部２の加熱室１および均温部３の加熱室１で予備加熱されリフロー部４の加熱室１で被はんだ付け部のはんだを溶融させてリフローはんだ付けが行われた後、搬出口５ｂから搬出される。
【００３３】
（２）加熱室の構成
図２および図３を参照して、加熱室の実施形態例を説明する。
【００３４】
図２は加熱室の縦断面図、図３は加熱室の横断面図である。図２および図３に示すように、上下の加熱室１ａ、１ｂは、搬送コンベア５に対して対称に構成されているので、上加熱室１ａについて説明する。
【００３５】
炉体７内にプリント配線板６に熱風を吹きつけるための送風体８が設けてあり、この送風体８の熱風吹き付けノズル（ノズル部）９から熱風を噴出させてプリント配線板６に吹きつけて加熱するとともに、ヒータ１０から放射される赤外線によってもプリント配線板６を加熱することができるように構成してある。
【００３６】
送風体８は、搬送コンベア５で搬送されるプリント配線板６の被はんだ付け部が存在する板面に対面して設けてあり、このプリント配線板６の板面に対面して条列状に突出した熱風吹きつけノズル９をその搬送方向に対して直交する向きに等間隔で複数（図２の例では８条）並べて設けてある。そして、この条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間に条列状の窪み、すなわちプリント配線板６に吹きつけられた熱風の吸引部１１を設けてある。
【００３７】
送風体８にはモータ１２の回転軸１２ａによって回転駆動される遠心力ファン１３が設けてあり、この遠心力ファン１３の周囲に設けた整流羽根１４によって放射方向（矢印Ｂ方向）に送風を整流する。その後、集風整流翼１５およびオリフィス形成翼１６によって形成された集風整流流路１７（矢印Ｃ方向）によってプリント配線板６の幅方向に送風を整流する。すなわち、プリント配線板６の幅方向となるプリント配線板６が搬送される方向と直交する方向に、均一で安定した送風を行うことができるように構成されている。
【００３８】
尚、集風整流流路１７によって整流される整流方向は、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の方向と同一であり、熱風吹きつけノズル９の各部から熱風が均一に噴出する。また、遠心力ファン１３は送風の吐出圧力を高くすることが可能であり、熱風吹きつけノズル９から熱風を高速で噴出させることができる特徴を有している。
【００３９】
また、図示はしないがモータ１２はインバータ制御されその回転速度を調節できるように構成してある。すなわち、回転速度の調節によりプリント配線板に吹きつける熱風の風速を調節できるように構成してある。
【００４０】
一方、プリント配線板６に吹きつけられた熱風を遠心力ファン１３に吸引して還流させるための還流路２０が搬送コンベア５の両側すなわちプリント配線板６の両側端部側に設けてあり、プリント配線板６の両側端部側からこのプリント配線板６に吹きつけられた熱風を吸引して遠心力ファン１３に還流（矢印Ｅ方向）させる構成である。尚、この還流路２０は送風体８と炉体７との間に形成され、遠心力ファン１３の吸い込み口２１でもある送風体８の吸い込み口に繋がっている。したがって、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間の条列状の窪み、すなわち吸引部１１は、この還流路２０に繋がる構成となる。
【００４１】
また、図４を参照して後述するが、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間の条列状の窪み、すなわち吸引部１１は、プリント配線板６の両側端部側、すなわち還流路２０に近づくにしたがってその深さが深くなるように構成してある。すなわち、プリント配線板６と吸引部１１との間に形成される熱風の排気流路は、プリント配線板６の両側端部側に近づくにしたがって開いたホーン状の形状を形成するように構成してある。
【００４２】
これにより、板状の被はんだ付けワークであるプリント配線板６の中央側に吹きつけられた熱風も、側端部側に吹きつけられた熱風も均一な流量で還流させることができるようになる。すなわち、プリント配線板６に吹きつけられた後の熱風がプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に集められる過程（矢印Ｄ）はその総排気流量が徐々に増大する過程であるので、それに伴いその流路断面積も拡大するように構成することにより、プリント配線板６の各部に吹きつけられた熱風を均一に還流させることができるようになる。ひいては、プリント配線板６の各部に熱風を均一に吹きつけることができるようになる。
【００４３】
尚、本実施形態例では、プリント配線板６の両側端部側の他に隣接する加熱室１との間にも還流路２０を形成してある。これは、隣接する加熱室１に漏洩しようとする熱風を少なくするために設けたものであり、これにより、加熱室１間の加熱温度の干渉を少なくすることができる。
【００４４】
そして、条列状に突出した熱風吹きつけノズル９の間の条列状の窪み、すなわち吸引部１１と還流路２０とを通るようにヒータ１０を設けてあり、このヒータ１０により加熱室１内を循環する雰囲気を加熱して目的とする温度の熱風を得る。尚、送風体８のノズル部９先端の近傍に温度センサ２２を設けてあり、この温度センサ２２により検出した熱風温度が予め決められ設定された温度になるように図示しない温度制御装置がヒータ１０に供給する電力を調節するように制御する構成である。
【００４５】
また、条列状の窪みすなわち吸引部１１に位置するヒータ１０から放射される赤外線によっても、プリント配線板６は加熱される。
【００４６】
（３）送風体の詳細な構成
図４および図５を参照して、送風体の詳細な構成を説明する。
【００４７】
図４は、送風体の分解斜視図で、その一部を透視して示した図である。また、図５は、送風体のノズル部および吸引部を正面から見た図である。
【００４８】
図４および図５において、送風体８は送風体ケーシング２３によりその外郭を構成し、送風するための送風部２４と、送風の整流を行う集風整流部２５と、ノズル部および吸引部２６とから構成される。
【００４９】
先ずノズル部および吸引部２６について説明する。ノズル部および吸引部２６は搬送されるプリント配線板６に面して設けられる部分である。ノズル部９は、条列状に突出した櫛歯状に設けてあり、その先端は鋭角的に構成し、この先端には熱風を噴出させるためのジェット孔９ａを列状に設けてある。すなわち、このジェット孔９ａから熱風を高速で噴出させてプリント配線板６に吹きつける構成である。
【００５０】
尚、図５の例では各ジェット孔９ａの孔径を同一径としているが、例えば中央側の孔径を小さくする等により、プリント配線板６等の被はんだ付けワークの加熱特性に合わせてその分布に変化を与えるように構成してもよい。また、図５に例示するようにジェット孔９ａを丸孔とするのではなく、スリット状の孔にしてもよい。その際に、スリットの幅についても中央側の幅を狭くする等により、プリント配線板６等の被はんだ付けワークの加熱特性に合わせてその分布に変化を与えるように構成してもよい。
【００５１】
この条列状に突出した複数のノズル部９すなわち櫛歯状に突出させて設けたノズル部９の間には、条列状の窪みすなわち吸引部１１が設けられる。この吸引部１１の窪みは、図３にも示したように還流路２０を設けたプリント配線板６の両側端部側に近づく程その深さが深くなるように構成してあり、中央位置で最も浅くなるように構成してある。そして、この各吸引部１１の中すなわち各窪みの中にヒータ１０を設けてあり、そこから放射される赤外線がプリント配線板６に照射されるように構成してある。
【００５２】
また、このヒータ１０は熱風の還流路２０を通して設けることができるように「Ｕ」字状に形成して設けてある。これにより、プリント配線板６に吹きつけられた熱風が吸引部１１や還流路２０を通って送風体８の吸い込み口２１に還流する際に再加熱され、プリント配線板６に吹きつけられる熱風の温度が予め決めた所定の温度に維持されるように構成してある。
【００５３】
尚、赤外線加熱用ヒータを吸引部１１に設け、雰囲気加熱用ヒータを還流路２０に、それぞれ別々に設けるように構成してもよい。
【００５４】
次に、送風体８の集風整流部２５について説明する。この集風整流部２５では、集風整流翼１５とオリフィス形成翼１６とによって斜めに対抗する２つの集風整流流路１７（矢印Ｃ方向）が形成される。この集風整流流路１７は、条列状に形成した熱風吹きつけノズル９（すなわち櫛歯状のノズル部）と同列方向に流路を形成してあり、また、この集風整流流路１７の先端が先細るように構成され、２つの集風整流流路１７は中央位置で相互に斜めに合流して集風される。
【００５５】
これにより、プリント配線板６の幅方向に対する熱風の流れの分布が均一になるように整流され、矢印Ａ方向へ搬送されるプリント配線板６に均一に熱風を吹きつけることができるようになる。
【００５６】
次に、送風体８の送風部２４について説明する。送風部２４はモータ１２の回転軸１２ａに設けられた遠心力ファン１３からの送風を放射状に整流することができるように構成してある。すなわち、遠心力ファン１３の周囲に整流羽根１４を放射状に設けてあり、これによりこの遠心力ファン１３から吐出される雰囲気すなわち送風を放射方向（矢印Ｂ方向）に整流することができる。尚、図４にも示すように、集風整流部２５のオリフィス形成翼１６を避けて集風整流流路１７の方向へのみ送風が整流されるように整流羽根１４を設けてある。
【００５７】
（４）熱風の吹きつけと還流および循環
図６を参照して、熱風の吹きつけと還流および循環について説明する。
【００５８】
図６は、熱風の吹きつけと還流および循環を説明するための図で、図３に示した加熱室の横断面図におけるプリント配線板の上方側の構成を抜粋し拡大して示した図である。尚、プリント配線板の下方側の構成についても同様であるので、ここでは省略して図示していない。
【００５９】
前記（３）でも説明したように、遠心力ファン１３から吐出された送風は、整流羽根１４およびオリフィス形成翼１６、集風整流翼１５によって整流された後、ノズル部９の先端に設けたジェット孔９ａから噴出してプリント配線板６に吹きつけられる。遠心力ファン１３は送風の吐出圧力が高く、したがってジェット孔９ａから噴出する熱風の速度を速くすることができる。
【００６０】
このように、ジェット孔９ａから高速で噴出した熱風はプリント配線板６の板面に吹きつけられ、その後、図６の矢印Ｄに示すように吸引部１１に案内されプリント配線板６の板面に沿ってプリント配線板６の両側端部側すなわち搬送コンベア５側に設けた還流路２０に排気され還流する。そして、送風体８の吸い込み口２１に還流して再び遠心力ファン１３によって送風される。
【００６１】
このように、条列状に突出した櫛歯状のノズル部９から噴出しプリント配線板６に吹きつけられた熱風は、このノズル部９の間の吸引部１１に案内されて還流路２０に排気され還流することができるので、還流路２０から遠い位置にあるプリント配線板６の中央位置において吹きつけられた熱風も滞ることなく排気し還流させることができる。
【００６２】
すなわち、プリント配線板６に吹きつけられた後の熱風がプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に集められる過程（矢印Ｄ）はその総排気流量が多くなる過程であるので、それに伴いその流路の断面積も拡大するように構成することにより、プリント配線板６の各部に吹きつけられた熱風を滞ることなく均一に還流させることができるようになる。
【００６３】
他方からみれば、プリント配線板６のどの位置に吹きつけられた熱風も滞ることなく還流路２０に排気させることが可能であり、プリント配線板６に均一に熱風を吹きつけ、吹きつけられた後の熱風をプリント配線板６の板面に沿って均一に排気させることが可能となり、これにより、プリント配線板６を均一に加熱することができるようになる。
【００６４】
一方で、プリント配線板６に吹きつけられた後の熱風は、吸引部１１および還流路２０を流れる際にヒータ１０により再加熱され、予め決めた所定の温度に維持することができる。すなわち、温度センサ２２によりプリント配線板６に吹きつけられる熱風の温度を検出し、この温度が予め決めた所定の温度となるように図示しない温度制御装置がヒータ１０に供給する電力を制御する構成である。
【００６５】
また、ヒータ１０からは赤外線が放射されるので、吸引部１１に位置するヒータ１０から放射された赤外線は被はんだ付け部が存在するプリント配線板６の板面に照射され、その赤外線によっても加熱することができる構成である。
【００６６】
（５）リフローはんだ付け装置の作動
次に、この様に構成されたリフローはんだ付け装置の作動について説明する。
【００６７】
図１に示すように、リフローはんだ付け装置の搬入口５ａから搬入されたプリント配線板６は、搬送コンベア５に支持されて矢印Ａ方向に搬送され、昇温部２の加熱室１および均温部３の加熱室１で予備加熱され、リフロー部４の加熱室１で被はんだ付け部のはんだを溶融させてリフローはんだ付けが行われる。
【００６８】
尚、搬送コンベア５による搬送は連続搬送であるが，間欠搬送を用いることもできる。
【００６９】
加熱室１は全７室あり、各加熱室１毎に熱風の温度や熱風の風速等を調節することが可能であり、プリント配線板６に吹きつける熱風の温度およびその風速を調節することができる。また、ヒータ１０から放射される赤外線がプリント配線板６に照射される。すなわち、これらによりプリント配線板６の加熱プロファイルを調節することができる。
【００７０】
遠心力ファン１３は他の種類のファンと比べて送風の吐出圧力が高い。また、整流羽根１４やオリフィス形成翼１６、集風整流翼１５によって送風の流れすなわち熱風の流れがプリント配線板６の幅方向に均一に分布するように整流される。
【００７１】
したがって、送風体８のノズル部９のジェット孔９ａから熱風を高速に噴出させて風速の速い熱風をプリント配線板６の幅方向に対して均一に吹きつけることができる。
【００７２】
そして、熱風の風速が速いので、熱風からプリント配線板６への単位時間当たりの入熱量が大きく、熱容量の大きい電子部品が存在してもこの電子部品やその被はんだ付け部を、熱風温度に急速に接近するように素早く温度上昇させることができる。もちろん、熱容量の小さい電子部品も熱風温度に急速に接近するように素早く温度上昇する。
【００７３】
そして、ジェット孔９ａから噴出してプリント配線板６に吹きつけられた熱風は、その後、送風体８のノズル部９の間にある窪みすなわち吸引部１１に沿ってプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に導かれて排気され、還流路２０を通って送風体８の吸い込み口２１に還流する。
【００７４】
しかも、この吸引部１１はプリント配線板６の両側端部側の還流路２０に近づくにしたがってその深さ、つまりその断面積が大きくなるように構成してあるので、プリント配線板６の各部に吹きつけられた熱風を均一に排気して還流路２０に還流させることができる。すなわち、プリント配線板６の板面に吹きつけその後に排気される熱風の流れを、プリント配線板６の各部において高速であり均一な流れとすることができる。
【００７５】
したがって、多数の電子部品を搭載したプリント配線板６の多数の被はんだ付け部を、均一にすなわちその加熱温度が揃うように加熱することができるようになる。
【００７６】
また、熱風の風速が速く、熱風からプリント配線板６への単位時間当たりの入熱量が大きいので、鉛フリーはんだを使用したプリント配線板６をリフローはんだ付けする場合においても、良好なはんだ付け性を得ることができる。
【００７７】
すなわち、鉛フリーはんだの融解温度とプリント配線板６に搭載されている電子部品の耐熱温度との温度差が少なく、その温度余裕が僅かな場合であっても、各被はんだ付け部のはんだが融解する十分な加熱熱量を供給することが可能であり、熱風の温度を電子部品の耐熱温度内に保持しても被はんだ付け部の鉛フリーはんだを確実に融解して十分なはんだ濡れ性を確保することができる。
【００７８】
さらに、吸引部１１に赤外線を放射するヒータ１０を設けてあるので、熱風からの熱伝導率が小さい電子部品がプリント配線板６に搭載されていても、この赤外線の照射による加熱が補助して均一な加熱が可能となる。一般的に、熱風からの入熱量が大きい部品は赤外線による入熱量が少なく、熱風からの入熱量が小さい部品は赤外線からの入熱量が多くなる傾向にある。
【００７９】
例えば、アルミケースを使用した電解コンデンサは、外装のアルミケースの熱伝導率が大きいので熱風から入熱量が大きく、逆に赤外線は反射されてその入熱量は小さい。また、樹脂封止されたプラスチックパッケージＩＣは、プラスチックの熱伝導率が小さいので熱風からの入熱量が小さく、逆に黒色の樹脂を使用しているので赤外線からの入熱量が大きい。そのため、熱風と赤外線を併用して加熱することにより、これらの電子部品を均一に加熱することができるようになる。
【００８０】
ちなみに、プリント配線板６に搭載された電子部品をリフローはんだ付けする場合において、その被はんだ付け部のみならず電子部品本体部分をも加熱することは重要である。なぜならば、電子部品の被はんだ付け部となる端子部が加熱されると、この端子部から電子部品の本体へ熱伝導が生じ、この熱伝導によって端子部の温度上昇が遅くなるからである。したがって、電子部品本体部分と端子部とは同時に加熱されることが望ましいのである。
【００８１】
（６）冷却部への応用
リフローはんだ付け装置では、リフローはんだ付けされた直後のプリント配線板６を冷却することが行われている。すなわち、図１のリフロー部４の加熱室１（２室）の後段に冷却室を設け、この冷却室でプリント配線板６の冷却を行う構成のリフローはんだ付け装置が存在する。これにより、はんだ付けの機械的接続強度を増大させ、また、電子部品等に加わる熱ストレスを抑制することができる。
【００８２】
ところで、以上の（１）〜（５）に説明した加熱室１の構成において、ヒータ１０に代えてチラー等に接続した冷却パイプを設けることにより、熱風に代えて冷風をプリント配線板６に吹きつけてこのプリント配線板６を急速に冷却することができるようになる。また、単に地下水等の温度の低い水を通水するようにしてもプリント配線板６を冷却することができる。
【００８３】
この場合、プリント配線板６に高速の冷風を均一に吹きつけることができるので、このプリント配線板６を均一にしかも急速に冷却することができるようになる。
【００８４】
図７を参照して、この加熱室の原理を用いた冷却室について説明する。
【００８５】
図７は、プリント配線板の冷却とフラックスヒュームの除去を併せて行うように構成した冷却室の例を説明するための図である。
【００８６】
すなわち、炉体７外に雰囲気冷却装置３０とフィルタ装置３１とを隣接して設けるとともに雰囲気を循環させるためのブロワ３２を設けた構成で、その他の構成は加熱室１の構成と同様である。尚、図７においては炉体７外に設けた雰囲気冷却装置３０、フィルタ装置３１、ブロワ３２およびそれらを接続する流路３３（パイプ）をシンボル図で描いてある。
【００８７】
冷却部３０ａは、冷却水を通水した冷却コイルを設けた構成であり、この冷却部３０ａで雰囲気温度を約７０℃程度に冷却する。これにより、アルコール成分が主体の気体状のフラックスヒュームを液化させて霧滴化させ、この霧滴化したフラックスヒュームを後段のフィルタ部３１ａの粒子フィルタで補足し除去する構成である。これにより雰囲気中に含まれる気体状のフラックスヒュームを極めて高い効率で除去することができる。尚、この技術の詳細については、特開平７−７７３４６号公報に開示されている。
【００８８】
この構成により、ブロワ３２から送風された冷風が送風体８に供給されると、この送風体８内の集風整流翼１５およびオリフィス形成翼１６により形成される集風整流流路１７で整流され、続いてノズル部９のジェット孔９ａから冷風が噴出してプリント配線板６に吹きつけられる。そして、プリント配線板６を冷却して温度上昇した冷風は吸引部１１に案内されて還流路２０に排気される。その後、還流路２０（図３参照）から炉体７外の冷却部３０ａで雰囲気が冷却され、後段の粒子フィルタ３１ａでフラックスヒュームが除去される。
【００８９】
このように、冷却された雰囲気を送風体８のノズル部９からプリント配線板６に吹きつけ、その後、プリント配線板６を冷却して温度上昇した冷風は吸引部１１に案内されて還流路２０に排気される。すなわち、プリント配線板６の板面に吹きつけ、その後に排気される冷風の流れを、プリント配線板６の各部において高速であり均一な流れとすることが可能となり、プリント配線板６を急速にしかも均一に冷却することが可能となる。
【００９０】
【発明の効果】
以上のように本発明のリフローはんだ付け装置によれば、次のような効果がある。
【００９１】
プリント配線板等の板状の被はんだ付けワークの板面に、高速かつ均一に流れる熱風を吹きつけることが可能となり、板状の被はんだ付けワークを均一に加熱することができるようになる。その結果、多数の被はんだ付け部を均一にはんだ付けすることができるようになる。
【００９２】
また、高速の熱風がプリント配線板に吹きつけられるため、熱風から被はんだ付け部へ供給される単位時間当たりの熱量が大きい。そのため、プリント配線板に搭載された電子部品を鉛フリーはんだではんだ付けするような場合において、この鉛フリーはんだの融解温度と電子部品の耐熱温度の差すなわち温度余裕が少なくなる場合においても、この鉛フリーはんだへ十分な熱量を供給して確実に溶融させることができるようになり、均一かつ良好なはんだ濡れ性を確保することができるようになる。
【００９３】
特に吸引部の窪みが排気の方向に沿って深くなるように形成されているので、板状の被はんだ付けワークに吹きつけられた熱風の排気をこの板状の被はんだ付けワークの各部から一層均一に排気し還流させることができるようになり、一層均一な流れの熱風を板状の被はんだ付けワークに吹きつけることが可能となる。その結果、板状の被はんだ付けワークを一層均一に加熱して一層均一なリフローはんだ付けを行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリフローはんだ付け装置の実施形態例の全体構成を説明するための縦断面図である。
【図２】加熱室の拡大縦断面図である。
【図３】加熱室の拡大横断面図である。
【図４】送風体の分解斜視図である。
【図５】送風体のノズル部および吸引部を正面から見た図である。
【図６】熱風の吹き付けと還流および循環を説明するための図である。
【図７】プリント配線板の冷却とフラックスヒュームの除去を併せて行うように構成した冷却室の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 加熱室
１ａ 上加熱室
１ｂ 下加熱室
２ 昇温部
３ 均温部
４ リフロー部
５ 搬送コンベア
５ａ 搬入口
５ｂ 搬出口
６ プリント配線板
７ 炉体
８ 送風体
９ 熱風吹きつけノズル（ノズル部）
９ａ ジェット孔
１０ ヒータ
１１ 吸引部
１２ モータ
１２ａ 回転軸
１３ 遠心力ファン
１４ 整流羽根
１５ 集風整流翼
１６ オリフィス整流翼
１７ 集風整流流路
２０ 還流路
２１ 吸い込み口
２２ 温度センサ
２３ 送風体ケーシング
２４ 送風部
２５ 集風整流部
２６ ノズル部および吸引部
３０ 雰囲気冷却装置
３１ フィルタ装置
３２ ブロワ
３３ 流路
Claims (1)
- 被はんだ付け部に予めはんだが供給された板状の被はんだ付けワークに熱風を吹きつけて前記板状の被はんだ付けワークのはんだ付けを行うリフローはんだ付け装置において、
雰囲気を加熱する加熱手段と、
前記加熱された雰囲気を熱風として供給する送風手段と、
前記送風手段が供給する熱風を前記板状の被はんだ付けワークの板面に吹きつけるために、前記板状の被はんだ付けワークの板面に対面して条列状に突出した熱風吹きつけノズルを所定の間隔で並べて配置するとともに、前記熱風吹きつけノズルの間に条列状の窪みを吸引部として形成した送風体と、
前記板状の被はんだ付けワークに吹きつけた熱風を、前記吸引部から前記送風体の外側へ排気させるために前記板状の被はんだ付けワークの側端部側の前記送風体の外側に設けられた還流路とを備え、
前記還流路は、前記板状の被はんだ付けワークの両側端部側に設けられ、前記吸引部は、前記還流路に近づくにしたがって条列状に形成した窪みが深くなるように形成されていること、
を特徴とするリフローはんだ付け装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32242399A JP3877477B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | リフローはんだ付け装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32242399A JP3877477B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | リフローはんだ付け装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001144426A JP2001144426A (ja) | 2001-05-25 |
| JP3877477B2 true JP3877477B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
ID=18143507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32242399A Expired - Fee Related JP3877477B2 (ja) | 1999-11-12 | 1999-11-12 | リフローはんだ付け装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3877477B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102311497B1 (ko) * | 2021-08-19 | 2021-10-08 | 바론코리아 주식회사 | 스프로킷 방식의 컨베이어 용접 시스템 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4537312B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2010-09-01 | 株式会社タムラ製作所 | 熱風噴射型加熱装置および加熱炉 |
| JP2003181682A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-02 | Tamura Seisakusho Co Ltd | はんだ付け用冷却装置 |
| JP4127482B2 (ja) * | 2002-05-14 | 2008-07-30 | 松下電器産業株式会社 | リフロー加熱装置 |
| JP4169075B2 (ja) | 2004-08-04 | 2008-10-22 | 千住金属工業株式会社 | リフロー炉 |
| KR100693813B1 (ko) * | 2006-02-28 | 2007-03-12 | 방상돈 | 전자회로기판 수리방법 |
| CN102528206A (zh) * | 2010-12-22 | 2012-07-04 | 维多利绍德机械科技（苏州）有限公司 | 一种波峰焊炉热风加热装置 |
| CN108426454A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-21 | 内江至诚铂业科技有限公司 | 一种箱式电阻炉 |
| JP2020120036A (ja) * | 2019-01-25 | 2020-08-06 | 矢崎総業株式会社 | リフロー装置 |
| CN112002650A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-11-27 | 上海应用技术大学 | 一种真空回流共晶焊接的工艺方法 |
| JP6854436B1 (ja) * | 2020-09-08 | 2021-04-07 | 千住金属工業株式会社 | はんだ付け装置 |
| CN114425645B (zh) * | 2022-04-07 | 2022-06-14 | 深圳市凯泰精密设备有限公司 | 一种回流焊用电路板冷却模块 |
-
1999
- 1999-11-12 JP JP32242399A patent/JP3877477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102311497B1 (ko) * | 2021-08-19 | 2021-10-08 | 바론코리아 주식회사 | 스프로킷 방식의 컨베이어 용접 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001144426A (ja) | 2001-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3877477B2 (ja) | リフローはんだ付け装置 | |
| EP0325451B1 (en) | Soldering apparatus of a reflow type | |
| KR100524841B1 (ko) | 리플로우방법 및 리플로우장치 | |
| EP0363136B1 (en) | Soldering apparatus of a reflow type | |
| JP4473814B2 (ja) | 加熱炉 | |
| TWM454066U (zh) | 自動焊接設備 | |
| JP4537312B2 (ja) | 熱風噴射型加熱装置および加熱炉 | |
| JP3799278B2 (ja) | 熱風噴射装置、熱風噴射型加熱装置および加熱炉 | |
| JP3585750B2 (ja) | リフローはんだ付け装置 | |
| JP2001144427A (ja) | リフローはんだ付け装置 | |
| JP3581828B2 (ja) | 半田付け用加熱炉 | |
| CN108668462B (zh) | 回流焊装置 | |
| JPH04300066A (ja) | リフローはんだ付け方法およびその装置 | |
| JP4043694B2 (ja) | リフロー装置 | |
| KR101204716B1 (ko) | 리플로우 장치 | |
| KR20100012154A (ko) | 리플로우 장치 | |
| JPS63177960A (ja) | リフロ−はんだ付け装置 | |
| JP2003332725A (ja) | リフロー加熱方法およびリフロー加熱装置 | |
| JP4957797B2 (ja) | 加熱炉 | |
| JPH0738252A (ja) | リフロー炉およびそれに使用する熱風吹出型ヒータ | |
| JP6502909B2 (ja) | リフロー装置 | |
| JP2502826B2 (ja) | プリント基板のリフロ−はんだ付け方法 | |
| JP2715267B2 (ja) | 熱風吹き出しヒーター | |
| JP4017388B2 (ja) | リフローはんだ付け装置 | |
| JP2018073902A (ja) | リフロー装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060727 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060815 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061005 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061031 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061031 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |