JP4580590B2

JP4580590B2 - フラックス除去方法及び装置

Info

Publication number: JP4580590B2
Application number: JP2001187428A
Authority: JP
Inventors: 昌弘谷口; 宗良藤原; 耕一永井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP2003001411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント回路基板に電子部品を半田付けする際に発生する気化フラックスを回収除去するフラックス除去方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント回路基板に電子部品を半田付けする際に発生した気化フラックスを含有した排気ガスは、フラックスを回収することなくファンで吸引し、工場全体の排気ダクトへ送風・排出したり、排気経路の途中に設置したフィルタにて気化フラックスを吸着して捕集するようにしたり、排気ガス温度を冷却することで排気ガス中の気化フラックスを凝固・吸着させて捕集したりされている。
【０００３】
図６は、フィルタを使って排気ガス中の気化フラックスを吸着・捕集する方法の適用例を示す。図６において、４１は半田付けを行うプリント回路基板、４２は電子部品、４３はクリーム半田、４４は気化フラックスである。４５は排気ダクト、４６は排気ファン、４７は工場排気ダクトである。排気ダクト４５の途中に、粗目フィルタ４８ａと細目フィルタ４８ｂを２段に内蔵したフラックス回収ユニット４８が配設されている。
【０００４】
このような構成で、プリント回路基板４１に電子部品４２をリフロー半田付けした時に、クリーム半田４３から発生する気化フラックス４４を大量に含む排気ガスを排気ファン４６で吸引し、排気ダクト４５を通して排出する途中で、フラックス回収ユニット４８のフィルタ４８ａ、４８ｂにて気化フラックスが取り除かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のフラックス回収方法では、フィルタ４８ａ、４８ｂの目詰まりによる排気風量の低下、変動が生じ、目詰まり対策のために頻繁なフィルタ交換及び清掃作業が発生するという問題がある。
【０００６】
また、気化フラックスがフィルタ４８ａ、４８ｂに衝突・吸着することで捕集するため、１００％回収は不可能であり、そのため回収ユニット４８通過後の排気ガス中にも気化フラックスが存在し、排気ファン４６や工場排気ダクト４７にフラックスが付着するという問題がある。
【０００７】
また、プリント回路基板４１を加熱することで発生する有機物質を捕集することが不可能であり、気化フラックスとともに工場内の異臭の原因になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、排気ガス中の気化フラックスをほぼ完全に除去できるフラックス除去方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のフラックス除去方法は、電子部品が搭載されたプリント回路基板の半田付けの際に発生する気化フラックスを含んだ排気ガスから、前記気化フラックスを除去する方法として、加熱工程で発生した前記排ガスを吸引し、コロナ放電を行って気化フラックスを帯電させる第１帯電工程と、前記加熱工程の下流の冷却工程にて、コロナ放電を行って気化フラックスを帯電させる第２帯電工程と、前記第１と前記第２帯電工程の前記気化フラックスの帯電とは逆極性に帯電させた気化フラックス回収部に前記気化フラックスを誘引して凝集・液化させて回収する回収工程と、前記冷却工程の下流の出口部をイオンで除電する除電工程とからなるものであり、気化フラックスをフラックス回収部に確実に凝集・液化させて回収することができる。
【００１０】
また、排気ガスを一定空間内で旋回させ、気化フラックスの誘引時間を長くすると、より多くの気化フラックスを排気ガス中から回収することができる。
【００１１】
また、排気ガス流を横断するように照射したレーザ光の受光量によって排気ガス中の気化フラックス量を検出し、検出した気化フラックス量に応じてコロナ放電量を調整すると、気化フラックスの発生量に応じた最適な放電ができ、消費電力を節約することができる。
【００１３】
また、本発明のフラックス除去装置は、電子部品が搭載されたプリント回路基板の半田付けを行う装置において発生した気化フラックスを除去するフラックス除去装置であって、加熱部で発生した前記気化フラックスを含んだ排気ガスに対してコロナ放電を行う第１コロナ放電手段と、前記冷却部にて、前記気化フラックスをコロナ放電させる第２コロナ放電手段と、前記第１と第２コロナ放電により帯電された前記気化フラックスの帯電極性とは逆極性に帯電させたフラックス回収部と、前記第２コロナ放電部の後、出口部をイオンにより除電する除電部とを備えたものであり、上記フラックス除去方法を実施して、気化フラックスを確実に凝集・液化させて回収することができる。
【００１４】
また、コロナ放電手段の電極に、新鮮なエアを送る手段を設けると、電極にフラックス、ゴミなどの異物が付着するのを防止でき、排気ガス中に突出させても常に安定してコロナ放電を行い、気化フラックスを確実にかつ安定して帯電させることができる。
【００１５】
また、フラックス回収部に放熱手段を設けると、誘引された気化フラックスの温度を下げることで凝集・液化を促進して、より多くの気化フラックスを回収することができ、さらに液化したフラックスが再気化して浮遊するのを防止することができる。
【００１６】
また、排気ガスの送風経路に、排気ガスの流速を低下させるように断面積を拡大した流速低下ボックスを設け、この流速低下ボックスにフラックス回収部を設けると、気化フラックスが誘引回収される時間を長くとることができ、より多くの気化フラックスを回収することができる。
【００１７】
また、排気ガスの送風経路に、一定空間内で旋回する排気ガスの流れを形成するように排気ガスの流入口と流出口を設けた旋回流形成ボックスを設け、この旋回流形成ボックスにフラックス回収部を設けると、気化フラックスを含む排気ガスが一定空間で旋回して滞留時間を長くとることができ、気化フラックスが誘引回収される時間を長くとることができ、より多くの気化フラックスを回収することができる。
【００１８】
また、流速低下ボックス又は旋回流形成ボックスの流入口にコロナ放電手段を配設し、流出口に気化フラックスと同じ極性の電荷を印加する手段を配設すると、帯電された気化フラックスがフラックス回収部に誘引されずに流出口に向かうと、流出口で反発力をうけて押し戻され、気化フラックスの流出を極力抑制してより多くの気化フラックスを回収することができる。
【００１９】
また、フラックス回収部を通過した排気ガスの帯電を検出する帯電検出手段と、気化フラックスと逆極性の電荷を放出して帯電除去を行う除電手段を設けると、工場排気ダクトに送り出す排気ガスの帯電を無くすことができ、静電気による悪影響を抑止できて、安全に排出することができる。
【００２０】
また、排気ガスに含有する気化フラックスの量を検出して、コロナ放電手段の放電量を調整する手段を設けると、気化フラックスの発生量に応じた最適な放電ができ、消費電力を節約することができる。
【００２１】
また、レーザ光が排気ガス流を横断するようにレーザ光の発振部と受信部を配設し、受信部におけるレーザ光の受光量を気化フラックス量に換算する換算手段と、気化フラックス量に応じてコロナ放電量を調整する調整手段を備えると、レーザ光の透過量によって適切に気化フラックス量を検出して最適な放電ができ、消費電力を節約することができる。
【００２３】
また、電子部品が搭載されたプリント回路基板の半田付けを行う加熱炉において、加熱炉の冷却部内の循環ガスの一部又は全部に対してコロナ放電を行うコロナ放電手段と、コロナ放電により帯電された気化フラックスの帯電極性とは逆極性に帯電させたフラックス回収部とを備えると、炉内の冷却部内の循環ガス中の気化フラックスを回収することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明のフラックス除去方法及び装置を適用したリフロー装置の第１の実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
【００２５】
図１において、１は半田付け加熱炉としてのリフロー装置で、加熱部２、冷却部３、及び搬送手段４を備えている。５は排気ガスを排出する排気ダクトであり、加熱部２と冷却部３の間に開口され、排気ガスを吸引する排気ファン６を介して工場排気ダクト７に接続されている。排気ダクト５の排気ファン６より排気ガス流の下手位置にフラックス除去手段８が配設されている。フラックス除去手段８は、流速低下ボックス９と、流速低下ボックス９の入口部に配設されたコロナ放電部１０と、流速低下ボックス９内に配設され、逆帯電されたフラックス回収板１１と、流速低下ボックス９の出口部に配設されたフラックス反発帯電部１２にて構成されている。
【００２６】
排気ダクト５のフラックス除去手段８より排気ガス流の上手位置には気化フラックス量検出センサ１３が配設されている。気化フラックス量検出センサ１３は、排気ダクト５をレーザ光が横断するようにレーザ光の発振部と受信部を配設して構成され、その受信部におけるレーザ光の受光量を気化フラックス量に換算する換算手段を備えている。そして、コロナ放電部１０は、検出された気化フラックス量に応じてコロナ放電量を調整する調整手段を備えている。
【００２７】
また、フラックス除去手段８より排気ガス流の下手位置には帯電検出手段１４ａと除電手段１４が配設されている。また、冷却部３上にもコロナ放電部１５が配設され、リフロー装置１の出口部の搬送手段４上には除電手段１６が配設されている。１７は、電子部品１８が装着されるとともに電極接合部にクリーム半田が塗布されているプリント回路基板である。
【００２８】
以上のような構成のリフロー装置１において、クリーム半田を印刷され、電子部品１８が装着されたプリント回路基板１７が搬送手段４によって加熱部２内を通過する。この時、クリーム半田が溶融（リフロー）するが、同時にクリーム半田に含まれているフラックス成分の一部が気化・蒸発する。また、プリント回路基板１７に含まれている有機物の一部もこのとき気化・蒸発する。気化・蒸発したガスは、排気ファン６の吸引力により排気ダクト５に吸い込まれる。加熱部２を通過したプリント回路基板１７は冷却部３の冷却ファンにて発生された冷却風にて冷却される。
【００２９】
排気ダクト５に吸い込まれた気化フラックスは、冷却部３に配設されたコロナ放電部１５及び排気ダクト５内に配設されたコロナ放電部１０から放出されたマイナスイオンが気化フラックスにくっつくことで、マイナス電荷を帯びる。マイナスに帯電した気化フラックスを含む排気ガスは、さらに排気ファン６に引っ張られて気化フラックスとは逆のプラス電荷を帯びたフラックス回収板１１が配設されている流速低下ボックス９を通過することになる。
【００３０】
流速低下ボックス９の空間は、その断面積を今まで通過してきた排気ダクト５の断面積より大きくしてある。排気ガスの通過断面積を急拡大することで、流速を低下させるとともに渦を発生させ、気化フラックスの流速低下ボックス９内の滞留時間を長くしている。また、渦が発生して流速低下ボックス９内の流れが乱れ、攪拌されることで、マイナスに帯電した気化フラックスがプラス帯電したフラックス回収板１１に接近する機会が増加することになる。こうして、マイナスに帯電した気化フラックスはプラス極のフラックス回収板１１に吸い寄せられる。吸い寄せられずに流速低下ボックス９を出ていこうとするフラックスは、出口に配設されたフラックス反発帯電部１２から反発力を受け、流出が阻止される。
吸引を免れたマイナスイオンは、帯電検出手段１４ａで帯電量が検出されてそれに応じた量のプラスイオンが除電手段１４から放出され、除電される。帯電除去された排気ガスは、排気ファン６により工場排気ダクト７に送風される。リフロー装置１を出ていくプリント回路基板１７に対しても除電手段１６でプラスイオンの放出を行い除電する。
【００３１】
図２において、図２（ａ）はコロナ放電部１０、１５の具体構成を示し、１９は気化フラックス、２０はマイナスイオンであり、２１はコロナ放電の電極、２２はエア送風パイプである。図２（ａ）に示すように、電極２１から放出されたマイナスイオン２０が気化フラックス１９にくっつくことで、図２（ｂ）に示すように、気化フラックス１９がマイナス電荷を帯びる。その際、エアをエア送風パイプ２２から常に噴出することで、電極２１の先端にフラックスが付着するのが防止される。マイナス電荷を帯びた気化フラックス１９はプラスに帯電したフラックス回収板１１に引き付けられ、気化フラックス１９がフラックス回収板１１で凝集・液化することで回収可能となる。
【００３２】
以上のように、本実施形態によれば、排気ガス中の気化フラックス１９を効率良く回収することができ、かつフィルター等を用いないため、目詰まりによる排気性能低下もない。また、気化フラックス１９を帯電させて回収するため、通常リフロー装置１で使用するフィルターでは回収できない細かな粒子やプリント回路基板１７から発生する有機物を含む異臭のもとまで除去可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、リフロー装置１から外部に排出される排気ガスに含まれる気化フラックス１９の回収についての例を示したが、加熱部２内で循環させるガスに対して上記の構成を適用して気化フラックスの回収を行うようにしても良いし、特にＮ₂ガス雰囲気中でリフローを行うＮ₂ガスリフロー装置の場合には冷却部３に対して循環させるガスに対して上記の構成を適用して気化フラックスの回収を行うようにしても良い。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一参照番号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００３５】
上記実施形態のフラックス除去手段８は、排気ダクト５と同心状で流路断面積を大きくした流速低下ボックス９を用いたものを示したが、本実施形態では排気ガスを内部空間内で旋回させるようにしたサイクロン方式のフラックス除去手段２３を採用している。
【００３６】
図３において、２４は軸芯が垂直な円筒体から成る旋回流形成ボックスで、その上端部に接線状態で流入口部２５が開口されて排気ダクト５の排気ガス流れの上手側部分が接続されている。旋回流形成ボックス２４の流出口部２６はその上壁の軸芯部に開口されるとともに旋回流形成ボックス２４内に向けて流出管２７が垂下されている。そして、旋回流形成ボックス２４の内底面にフラックス回収板２８が配設され、さらにこのフラックス回収板２８の放熱を行う冷却ファン２９が配設されている。また、流入口部２５にコロナ放電部１０が配設され、流出口部２６に排気ガスの帯電検出手段１４ａと除電手段１４が配設されている。
【００３７】
以上の構成において、気化フラックス１９を含んだ排気ガスが排気ファン６によって吸引されて旋回流形成ボックス２４に流入する。旋回流形成ボックス２４の流入口部２５に配設されたコロナ放電部１０からマイナスイオンが排気ガスに向けて放出される。放出されたマイナスイオン２０は、気化フラックス１９と触れることで気化フラックス１９はマイナス電荷に帯電する。旋回流形成ボックス２４において、旋回流形成ボックス２４の周壁に接線状態で配置された流入口部２５から入ってきた排気ガスは旋回流形成ボックス２４の周壁に沿って旋回する。排気ガスが旋回している間に、マイナスに帯電した気化フラックス１９は、旋回流形成ボックス２４の底面に配設したプラス帯電のフラックス回収板２８に引き寄せられ。凝集・液化する。こうして、気化フラックス１９はフラックス回収板２８に回収される。また、フラックス回収板２８が冷却ファン２９で冷却されていることにより、より気化フラックス１９の凝集・液化を促進できる。気化フラックス１９を除去された排気ガスは、流出口部２６に配設した除電手段１４にて帯電を中和された後、排気ファン６で工場排気ダクト７へ排出される。
【００３８】
本実施形態によれば、上記実施形態と同様に、排気ガス中の気化フラックス１９を効率良く回収することができる。また、フィルターなどを用いないため、目詰まりにより排気性能低下はなく、また気化フラックスを帯電させて回収するため、通常のリフロー装置で使用するフィルターでは回収できない細かな粒子やプリント回路基板１７から発生する有機物を含む異臭の元まで回収することができる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、フラックス回収板２８の冷却に冷却ファン２９を用いた例を示したが、図４に示すように、放熱フィン３０と冷却水循環機構３１と冷却ファン２９を組み合わせた放熱手段３２を用いてもよい。
【００４０】
また、図１に示した第１の実施形態では、流速低下ボックス９をリフロー装置１内に配設した構成を示したが、図５に示すように、リフロー装置１外にフラックス除去手段２３を配設してダクト３３を介して接続し、工場排気ダクト７に排出するようにしてもよい。
【００４１】
さらに、以上の実施形態では、フラックス除去手段８、２３をリフロー装置１に適用した例を示したが、フロー装置の排気ガスからの気化フラックスの回収に適用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のフラックス除去方法及び装置によれば、以上のように半田付けの際に発生する気化フラックスを含んだ排気ガスに対してコロナ放電を行い、気化フラックスを帯電させ、気化フラックスの帯電とは逆極性に帯電させたフラックス回収部に気化フラックスを誘引し、凝集液化回収することにより、フィルターでは捕集できなかった微細なフラックスまで回収できる。また、フィルターでは目詰まりによる排気性能劣化を引き起こすが、本発明では目詰まりすることなく常に同じ排気性能を維持しつつ気化フラックスを回収できる。
【００４３】
また、気化フラックスを含む排気ガスの送風経路断面積を急拡大させたり、一定体積内で旋回させるようにすることで、気化フラックスの滞留時間を長くして誘引の機会を増やして、気化フラックスの回収率を向上することができる。
【００４４】
また、排気ガスに含有する気化フラックスの量を検出してコロナ放電量を調整することで、消費電力を削減できる。
【００４５】
また、コロナ放電を行う電極に新鮮なエアを送るようにすることで、気化フラックスを大量に含む排気ガス中に電極を突き出しても、電極がフラックスで覆われて放電が妨げられることはなく、安定した放電を確保できる。
【００４６】
また、フラックス回収部に放熱手段を設けることで、気化フラックスの凝集液化を促進でき、回収率を向上でき、また液化したフラックスが熱で再気化するのを防ぐのにも役立つ。
【００４７】
また、排気ガスの出口部に、気化フラックスと同じ極性の電荷を印加する手段を設けることで、未回収の気化フラックスが反発力を受けて押し戻されることにより、より多くの気化フラックスを回収することができる。
【００４８】
また、気化フラックス除去後の排気ガスの帯電検出手段と除電手段を設けることで、排出される排気ガスの電荷を確実に中和して安全に工場排気に送り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のフラックス除去装置を適用したリフロー装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態における気化フラックスの回収作用の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のフラックス除去装置の概略構成を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視平面図である。
【図４】同実施形態のフラックス回収板の放熱手段の変形例を示す縦断面図である。
【図５】同実施形態のフラックス除去装置の他の配設例の概略構成図である。
【図６】従来例のフラックス除去装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１リフロー装置（半田付け加熱炉）
２加熱部
３冷却部
５排気ダクト
６排気ファン
８フラックス除去手段
９流速低下ボックス
１０コロナ放電部
１１フラックス回収板
１２フラックス反発帯電部
１３気化フラックス量検出センサ
１４除電手段
１４ａ帯電検出手段
１７プリント回路基板
１８電子部品
１９気化フラックス
２１電極
２２エア送風パイプ
２３フラックス除去手段
２４旋回流形成ボックス
２５流入口部
２６流出口部
２８フラックス回収板
２９冷却ファン
３０放熱フィン
３１冷却水循環機構
３２放熱手段

Claims

電子部品が搭載されたプリント回路基板の半田付けの際に発生する気化フラックスを含んだ排気ガスから、前記気化フラックスを除去する方法として、
加熱工程で発生した前記排ガスを吸引し、コロナ放電を行って気化フラックスを帯電させる第１帯電工程と、
前記加熱工程の下流の冷却工程にて、コロナ放電を行って気化フラックスを帯電させる第２帯電工程と、
前記第１と前記第２帯電工程の前記気化フラックスの帯電とは逆極性に帯電させた気化フラックス回収部に前記気化フラックスを誘引して凝集・液化させて回収する回収工程と、
前記冷却工程の下流の出口部をイオンで除電する除電工程
とからなることを特徴とするフラックス除去方法。
排気ガスを一定空間内で旋回させ、気化フラックスの誘引時間を長くすることを特徴とする請求項１記載のフラックス除去方法。
排気ガス流を横断するように照射したレーザ光の受光量によって排気ガス中の気化フラックス量を検出し、検出した気化フラックス量に応じてコロナ放電量を調整することを特徴とする請求項１または２に記載のフラックス除去方法。
電子部品が搭載されたプリント回路基板の半田付けを行う装置において発生した気化フラックスを除去するフラックス除去装置であって、
加熱部で発生した前記気化フラックスを含んだ排気ガスに対してコロナ放電を行う第１コロナ放電手段と、
前記冷却部にて、前記気化フラックスをコロナ放電させる第２コロナ放電手段と、
前記第１と第２コロナ放電により帯電された前記気化フラックスの帯電極性とは逆極性に帯電させたフラックス回収部と、
前記第２コロナ放電部の後、出口部をイオンにより除電する除電部
とからなることを備えたことを特徴とするフラックス除去装置。
コロナ放電手段の電極に、新鮮なエアを送る手段を設けたことを特徴とする請求項４記載のフラックス除去装置。
フラックス回収部に放熱手段を設けたことを特徴する請求項４または５に記載のフラックス除去装置。
排気ガスの送風経路に、排気ガスの流速を低下させるように断面積を拡大した流速低下ボックスを設け、この流速低下ボックスにフラックス回収部を設けたことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載のフラックス除去装置。
排気ガスの送風経路に、一定空間内で旋回する排気ガスの流れを形成するように排気ガスの流入口と流出口を設けた旋回流形成ボックスを設け、この旋回流形成ボックスにフラックス回収部を設けたことを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のフラックス除去装置。
流速低下ボックス又は旋回流形成ボックスの流入口にコロナ放電手段を配設し、流出口に気化フラックスと同じ極性の電荷を印加する手段を配設したことを特徴とする請求項７又は８に記載のフラックス除去装置。
フラックス回収部を通過した排気ガスの帯電を検出する帯電検出手段と、気化フラックスと逆極性の電荷を放出して帯電除去を行う除電手段を設けたことを特徴とする請求項４記載のフラックス除去装置。
排気ガスに含有する気化フラックスの量を検出して、コロナ放電手段の放電量を調整する手段を設けたことを特徴とする請求項４記載のフラックス除去装置。
レーザ光が排気ガス流を横断するようにレーザ光の発振部と受信部を配設し、受信部におけるレーザ光の受光量を気化フラックス量に換算する換算手段と、気化フラックス量に応じてコロナ放電量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項１１記載のフラックス除去装置。