JP4524377B2

JP4524377B2 - リフロー装置

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Publication number: JP4524377B2
Application number: JP2003272496A
Authority: JP
Inventors: 文弘山下; 武彦川上
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2023-07-09
Also published as: JP2005028424A

Description

本発明は、ワークを加熱してはんだ付けするリフロー装置に関する。

従来、この種のリフロー装置は、ワークを搬送する搬送コンベヤと、この搬送コンベヤによりワークを供給されるリフロー炉本体とを備えている。このリフロー炉本体には、ワークに対向してノズル部材が所定の位置に固定されて設けられている。このノズル部材には、吹出口が略等間隔に複数設けられている。また、このノズル部材の上方には、このノズル部材の吹出口から熱風をワークに対して吹き付ける加熱ユニットが設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

より具体的には、図６に示されるように、リフロー炉本体１内に、ワーク搬送方向にコンベヤレール２，２が互いに離間されて配設され、これらコンベヤレール２，２に沿って、ソルダペーストを介して所定の位置に電子部品３が固定されたワーク４が搬送されている。

また、リフロー炉本体１内には、図示されない循環風路が設けられている。この循環風路内であるコンベヤレール２，２の上方には、ノズルパネル５が固定され、このノズルパネル５には複数の吹出口5aが設けられている。

さらに、ノズルパネル５の上方の循環風路内には、図示されないヒータが設けられている。また、コンベヤレール２，２の下方の循環風路内には、図示されないシロッコファンが配設されている。

そして、シロッコファンの駆動により循環風路内の空気がこの循環風路内を循環する空気の流れを形成し、ヒータにて加熱されて熱風６となってワーク４に吹き付けられる。
特開平７−８８６３６号公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、上述のリフロー装置では、ノズルパネル５がリフロー炉本体１内に固定されているので、吹出口5aの位置がワーク４に対して一定であり、ワーク４の電子部品３が吹出口5aに対向している場合には、熱容量が比較的小さい部品などにも必要以上に熱風６が当たるおそれがあり、また、ワーク４の電子部品３が吹出口5aと吹出口5aとの間に位置する場合には、熱容量が比較的大きい部品などに熱風６が充分に当たらないおそれがあるなど、ワークの種類に応じた温度管理が容易でないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ワークを種類に応じて容易に温度管理できるリフロー装置を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、炉体と、電子部品を備えたワークを搬送して上記炉体に供給するワーク搬送手段と、所定の間隔で設けられた複数の吹出口を備え、上記ワーク搬送手段で搬送されるワークに対向し上記炉体内に設けられた平板状のノズル部材と、上記炉体内に上記ノズル部材と別体に設けられ、上記ノズル部材の吹出口から熱風をワークに対して吹き付ける加熱ユニットと、上記ワーク搬送手段によりワークを上記炉体に供給する前に、このワークが温度を上げたい箇所を有する場合、上記吹出口からの熱風の吹き出し位置を、ワークの温度を上げたい箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置とし、ワークが温度を上げたくない箇所を有する場合、上記吹出口の間の位置を、ワークの温度を上げたくない箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置とするように、上記ワーク搬送手段と上記ノズル部材とのいずれか一方をワーク搬送方向に交差する方向に移動させる移動機構とを具備したリフロー装置であり、所定の間隔で設けられた複数の吹出口を備えたノズル部材とワーク搬送手段との位置関係を、ワーク搬送手段によりワークを炉体に供給する前にワーク搬送手段とノズル部材とのいずれか一方をワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に移動機構にて移動させて、吹出口からの熱風の吹き出し位置をワークの温度を上げたい箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置としたり、吹出口の間の位置をワークの温度を上げたくない箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置としたりすることで、炉体に供給されるワークに対する吹出口の位置が相対的に変化して、設定されたワークの温度を上げたい箇所、あるいは温度を上げたくない箇所に対応した所望の位置に吹出口から熱風を吹き付けることが可能になり、ワークを種類に応じて容易に温度管理できる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のリフロー装置において、上記移動機構が、上記ノズル部材を上記ワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に移動可能にするリフロー装置であり、ワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に移動機構がノズル部材のみを部分的に移動させるだけでノズル部材とワーク搬送手段との位置関係を変化させることができ、ノズル部材とワーク搬送手段との相対的な位置関係の調整が容易になる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のリフロー装置において、上記移動機構を制御し、上記ワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に上記ノズル部材をワークに応じて移動させる制御手段を具備したリフロー装置であり、制御手段が移動機構を制御してワークに応じてノズル部材をワーク搬送方向に対して交差する方向に移動させることで、例えば作業者が手作業でノズル部材の位置を移動させる場合などと比較して、位置決めが容易かつ確実にでき、使い勝手が向上する。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３いずれか一に記載のリフロー装置において、上記移動機構が、ワーク搬送方向に回動軸を有し、回動可能な第１のギヤと、この第１のギヤの回動軸に対して交差する方向に回動軸を有し、上記第１のギヤの外周面と噛合して回動する第２のギヤとを備え、上記ノズル部材が、上記第２のギヤに接続され、この第２のギヤの回動によりワーク搬送方向に対して交差する方向に移動するリフロー装置であり、第１のギヤの回動により第２のギヤが回動し、この第２のギヤの回動によりノズル部材がワーク搬送方向に対して交差する方向に移動することで、比較的簡単な構成でノズル部材をワーク搬送方向に対して交差する方向に移動させることが容易に可能になる。

請求項１記載の発明によれば、所定の間隔で設けられた複数の吹出口を備えたノズル部材とワーク搬送手段との位置関係を、ワーク搬送手段によりワークを炉体に供給する前にワーク搬送手段とノズル部材とのいずれか一方をワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に移動機構にて移動させて、吹出口からの熱風の吹き出し位置をワークの温度を上げたい箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置としたり、吹出口の間の位置をワークの温度を上げたくない箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置としたりすることで、炉体に供給されるワークに対する吹出口の位置が相対的に変化して、設定されたワークの温度を上げたい箇所、あるいは温度を上げたくない箇所に対応した所望の位置に吹出口から熱風を吹き付けることができ、ワークを種類に応じて容易に温度管理できる。

請求項２記載の発明によれば、ワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に移動機構がノズル部材のみを部分的に移動させるだけでノズル部材とワーク搬送手段との位置関係を変化させることができ、ノズル部材とワーク搬送手段との相対的な位置関係を容易に調整できる。

請求項３記載の発明によれば、制御手段が移動機構を制御してワークに応じてノズル部材をワーク搬送方向に対して交差する方向に移動させることで、例えば作業者が手作業でノズル部材の位置を移動させる場合などと比較して、位置決めが容易かつ確実にでき、使い勝手を向上できる。

請求項４記載の発明によれば、第１のギヤの回動により第２のギヤが回動し、この第２のギヤの回動によりノズル部材がワーク搬送方向に対して交差する方向に移動することで、比較的簡単な構成でノズル部材をワーク搬送方向に対して交差する方向に容易に移動させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。

図１乃至図３に示されるように、リフロー装置は、図示されないプリヒータを有する予加熱装置である複数のプリヒート炉体と、これらプリヒート炉体に接続された炉体としてのリフロー炉本体11とを備えている。これらプリヒート炉体とリフロー炉本体11とには、プリント配線基板12にコイル13a、あるいはＱＦＰ(Quad Flat Package)13bなどの電子部品13が実装されたワーク14を搬送して供給するワーク搬送手段としてのコンベヤ15が貫通して配設されている。

リフロー炉本体11は、コンベヤ15の上方に、送風手段としてのシロッコファン16を回転可能に収容したファン収容室17と、加熱手段としての複数のヒータ18を収容したヒータ収容室19と、このヒータ収容室19の周囲に設けられた循環風路20とを備えている。

シロッコファン16は、リフロー炉本体11の上方に設けられたモータ21により回転駆動される。また、ファン収容室17は、例えばリフロー炉本体11内の最上部に設けられており、ヒータ収容室19に流入口22を介して連通している。このため、ファン収容室17内の雰囲気は、シロッコファン16の駆動により流入口22からヒータ収容室19に流入する。

ヒータ18は、リフロー炉本体11内の雰囲気を所定の温度に加熱するものである。また、ヒータ収容室19は、ファン収容室17の下方に設けられ、このヒータ収容室19の下部には、コンベヤ15によるワーク搬送方向D1に交差する方向であるワーク幅方向に下端板23が突設されている。これら下端板23は、先端側が下方に屈曲されている。そして、これら下端板23の先端部には、平板状のノズル部材としてのノズルパネル24が密着して配設されている。

このノズルパネル24は、コンベヤ15で搬送されるワーク14に対向して水平に配設されている。また、このノズルパネル24には、吹出口としての複数のパネル小穴24aが貫通して設けられている。これらパネル小穴24aは、図４に示されるように、互いに所定の間隔で略等間隔に離間され、すなわち等ピッチで配設され、ワーク搬送方向D1およびワーク幅方向D2にそれぞれ平面視千鳥状に配設されている。そして、これらパネル小穴24aからは、ヒータ18により加熱された雰囲気がシロッコファン16の駆動によりワーク14の上面に熱風25として吹き付けられる。すなわち、シロッコファン16およびヒータ18などにて、加熱ユニット26が構成されている。さらに、ノズルパネル24の下部は、循環風路20に連通している。

この循環風路20は、連通口27を介してファン収容室17の下部のシロッコファン16の中心部に連通している。したがって、シロッコファン16の駆動により、ファン収容室17からヒータ収容室19に流入した雰囲気は、ヒータ18により加熱された状態でワーク14にパネル小穴24aから熱風25として吹き付けられ、循環風路20を介してファン収容室17へと循環される。

そして、リフロー炉本体11内には、図１、図３および図４に示されるように、ノズルパネル24をワーク幅方向D2に移動させる移動機構31が設けられている。この移動機構31は、複数、例えば一対の第１のギヤ32，32と、これら第１のギヤ32，32にそれぞれ噛合される複数、例えば一対の第２のギヤ33，33とを備えている。

第１のギヤ32，32は、例えば傘歯歯車などであり、ワーク搬送方向D1に設けられた回動軸32aのワーク搬送方向D1の前側と後側とにそれぞれ取り付けられている。この回動軸32aは、この回動軸32aを介して第１のギヤ32，32を同時に回動させる駆動モータＭに接続されている。この駆動モータＭは、制御手段としてのコントローラ34に接続され、このコントローラ34により駆動を制御される。

第２のギヤ33，33は、例えば第１のギヤ32，32と同様の傘歯歯車などであり、第１のギヤ32，32の回転軸32aの直交する方向、すなわちワーク幅方向D2にそれぞれ回動軸33a，33aを有している。これら第２のギヤ33，33は、ノズルパネル24のワーク搬送方向D1の両端部、すなわち前側と後側とにそれぞれ互いに平行に取り付けられ、それぞれが第１のギヤ32，32のそれぞれに噛合している。このため、第２のギヤ33，33は、第１のギヤ32，32の回動に伴い、これら第１のギヤ32，32に対して直交する方向にそれぞれ回動可能となっている。

また、回動軸33a，33aは、水平に突出し、ノズルパネル24の幅方向の一端部に突設された取付部35に先端部が挿通されてそれぞれ接続されている。そして、ノズルパネル24の周囲には、第２のギヤ33，33によるノズルパネル24のワーク幅方向D2への移動を案内する図示されないガイドが設けられている。

取付部35は、ノズルパネル24から下方に向けてこのノズルパネル24に略垂直に突設されている。また、これら取付部35は、各第２のギヤ33の回動軸33aの外周面とそれぞれ螺合している。この結果、移動機構31は、第１のギヤ32，32の回動に噛合した第２のギヤ33，33の回動により取付部35がノズルパネル24とともにワーク幅方向D2に移動することで、ノズルパネル24とコンベヤ15との相対的な位置関係を変化させる。

コンベヤ15は、例えば一対のコンベヤレール41，41内に無端状のチェン42を摺動自在にそれぞれ配設したチェンコンベヤである。コンベヤレール41，41は、例えば一方が固定され、他方が一方に対して平行な状態でワーク幅方向D2に相対的に移動可能となっている。そして、コンベヤレール41，41は、コントローラ34に接続され、このコントローラ34に予め入力されたワーク14の幅寸法である基板幅に応じて互いの間隔を自動的に調整可能である。

また、チェン42には、上側でワーク14を支持する搬送ピン43が互いに他方のチェン42側に向けて水平にそれぞれ突設されている。このため、搬送ピン43で支持されたワーク14が、チェン42の回行によりコンベヤレール41，41に沿って直線状に搬送される。

次に、上記一実施の形態の作用を説明する。

まず、準備段階として、作業者がコントローラ34にワーク14の基板幅および電子部品13の配置などの条件を予め入力しておき、はんだ付けするワーク14に応じて予め入力した条件を呼び出して切り換えることで、この呼び出された条件に応じてコントローラ34がコンベヤレール41，41の間隔を自動的に調整し、プリヒータおよびヒータ18の温度を制御して温度プロファイルを制御するとともに、駆動モータＭを駆動させて移動機構31を制御し、ノズルパネル24とコンベヤ15との位置関係を相対的に変化させる。

このとき、熱容量が比較的大きいなど温度を上げたい電子部品13があるワーク14に対しては、駆動モータＭの駆動により回動軸32aに取り付けられた一対の第１のギヤ32，32が連動して同時に回動し、これら第１のギヤ32，32にそれぞれ噛合した一対の第２のギヤ33，33がそれぞれ回動する。この結果、図４(a)に示されるように、電子部品13の位置からワーク搬送方向D1に沿った直線上にパネル小穴24aが位置するように、すなわち電子部品13の位置がパネル小穴24aの列の上を通るように、コントローラ34がノズルパネル24を下端板23に対して摺動させつつワーク幅方向D2に移動させ、ノズルパネル24の位置を自動的に調整する。

また、図５に示されるように、部品間距離が比較的小さく、熱容量が比較的大きいコイル13a，13aなどの間、あるいはＱＦＰ13b，13bなどの間に熱風25が入り込み易いように、これらコイル13a，13aの間、あるいはＱＦＰ13b，13bの間などにパネル小穴24aが位置するようにコントローラ34がノズルパネル24をワーク幅方向D2に移動させて自動的に位置調整する。

一方、熱容量が比較的小さいなど、温度をあまり上げたくない電子部品13がある場合には、駆動モータＭの駆動によりギヤ32，33がそれぞれ回動して、図４(b)に示されるように、電子部品13の位置からワーク搬送方向D1に沿った直線がパネル小穴24aとパネル小穴24aとの間に位置するように、すなわち電子部品13の位置がパネル小穴24aの列と列との間を通るように、コントローラ34がノズルパネル24をワーク幅方向D2に移動させて自動的に位置調整する。

そして、これらリフロー装置の立上げが完了すると、ワーク14は、コンベヤ15により搬送され、プリヒート炉体にて予加熱された後、リフロー炉本体11内に搬入される。

このとき、リフロー炉本体11内では、ヒータ18により加熱された雰囲気がシロッコファン16の駆動によりパネル小穴24aからワーク14の上面の所定の位置に吹き付けられ、ワーク14のプリント配線基板12と電子部品13との間のソルダペーストSPが溶融されることで、電子部品13がプリント配線基板12にはんだ付けされる。

この後、ワーク14はリフロー炉本体11から搬出され、図示しない冷却部などにて強制冷却される。

上述したように、上記一実施の形態によれば、所定の間隔で設けられた複数のパネル小穴24aを備えたノズルパネル24とコンベヤ15との位置関係を、ワーク幅方向D2に移動機構31にて相対的に変化させることにより、ワーク14に対するパネル小穴24aの位置が相対的に変化してワーク14の所望の位置にパネル小穴24aから熱風25を吹き付けることができ、ワーク14を種類に応じて容易に温度管理できる。

このため、例えば熱容量が比較的大きい電子部品13、あるいは部品間距離が比較的小さいワーク14に対しても確実にはんだ付けができるとともに、熱容量が比較的小さい電子部品13を加熱しすぎて破損することなどをも防止でき、リフロー装置の信頼性を向上できる。

また、ワーク幅方向D2に移動機構31がノズルパネル24のみを部分的に移動させるだけでノズルパネル24とコンベヤ15との位置関係を変化させることができ、容易に位置調整できる。

さらに、コントローラ34により移動機構31を制御して、ワーク14の電子部品13の配置などの予め入力された条件に応じて自動的にノズルパネル24をワーク幅方向D2に移動させることで、例えば作業者が手作業でノズルパネルの位置を移動させる場合などと比較して、位置決めが容易かつ確実にでき、使い勝手を向上できる。

そして、第１のギヤ32，32の回動により第２のギヤ33，33が回動し、これら第２のギヤ33，33の回動によりノズルパネル24がワーク幅方向D2に移動することで、比較的簡単な構成でノズルパネル24をワーク幅方向D2に容易に移動させることができるとともに、ノズルパネル24の繊細な位置調整が可能となる。

しかも、一対の第１のギヤ32，32を共通の回動軸32aに取り付け、これら第１のギヤ32，32のそれぞれに第２のギヤ33，33を噛合させることで、回動軸32aを回動させるだけで一対の第２のギヤ33，33をそれぞれ連動して回動させることができ、簡単な構造で使い勝手をより向上できるとともに、ノズルパネル24をワーク幅方向D2に対して平行に保った状態で容易に移動させることができる。

なお、上記一実施の形態において、ノズルパネル24、あるいはコンベヤ15のコンベヤレール41，41は、少なくともいずれか一方を手動で移動させることも可能である。

また、ノズルパネル24を固定し、コンベヤ15のコンベヤレール41，41をそれぞれ可動するようにして、移動機構31にてコンベヤレール41，41を移動させることで、ノズルパネル24とコンベヤ15との位置関係を相対的に変化させる構成も可能である。

さらに、ギヤ32，33はそれぞれ一つずつ設ける構成、あるいは三つ以上ずつ設ける構成なども可能であり、ノズルパネル24の大きさなどに応じて適宜設定する。

本発明に係るリフロー装置の一実施の形態を示す縦断正面図である。同上リフロー装置を示す縦断側面図である。同上リフロー装置の一部を示す縦断正面図である。 (a)は同上リフロー装置の電子部品の位置にパネル部材の吹出口を合わせた平面図、(b)は同上リフロー装置の電子部品の位置にパネル部材の吹出口と吹出口との間を合わせた平面図である。同上リフロー装置のワークに対する熱風の当たり方を示す説明図である。従来例のリフロー装置の一部を示す縦断正面図である。

符号の説明

11 炉体としてのリフロー炉本体
14 ワーク
15 ワーク搬送手段としてのコンベヤ
24 ノズル部材としてのノズルパネル
24a 吹出口としてのパネル小穴
26 加熱ユニット
31 移動機構
32 第１のギヤ
33 第２のギヤ
34 制御手段としてのコントローラ

Claims

炉体と、
電子部品を備えたワークを搬送して上記炉体に供給するワーク搬送手段と、
所定の間隔で設けられた複数の吹出口を備え、上記ワーク搬送手段で搬送されるワークに対向し上記炉体内に設けられた平板状のノズル部材と、
上記炉体内に上記ノズル部材と別体に設けられ、上記ノズル部材の吹出口から熱風をワークに対して吹き付ける加熱ユニットと、
上記ワーク搬送手段によりワークを上記炉体に供給する前に、このワークが温度を上げたい箇所を有する場合、上記吹出口からの熱風の吹き出し位置を、ワークの温度を上げたい箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置とし、ワークが温度を上げたくない箇所を有する場合、上記吹出口の間の位置を、ワークの温度を上げたくない箇所を通るワーク搬送方向に沿う直線上の位置とするように、上記ワーク搬送手段と上記ノズル部材とのいずれか一方をワーク搬送方向に交差する方向に移動させる移動機構と
を具備したことを特徴とするリフロー装置。
上記移動機構は、上記ノズル部材を上記ワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に移動可能にする
ことを特徴とする請求項１記載のリフロー装置。
上記移動機構を制御し、上記ワーク搬送手段によるワーク搬送方向に対して交差する方向に上記ノズル部材をワークに応じて移動させる制御手段を具備した
ことを特徴とする請求項１または２記載のリフロー装置。
上記移動機構は、
ワーク搬送方向に回動軸を有し、回動可能な第１のギヤと、
この第１のギヤの回動軸に対して交差する方向に回動軸を有し、上記第１のギヤの外周面と噛合して回動する第２のギヤとを備え、
上記ノズル部材は、上記第２のギヤに接続され、この第２のギヤの回動によりワーク搬送方向に対して交差する方向に移動する
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一に記載のリフロー装置。