JP5346634B2 - リフロー半田付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、リフロー半田付け装置に関し、特に炉内の気体を循環させるための送風機を軸方向に並べて複数備えるリフロー半田付け装置に関する。

リフロー半田付け装置は、一般に、熱風循環装置を備える炉内を電子部品が搭載された基板をコンベヤで搬送しながら、熱風を基板の上下から基板に吹き付けて電子部品を基板に半田付けする。このように、熱風を基板の上下から基板に吹き付けるために、熱風循環装置は基板の上面に熱風を送風するための上側循環系の送風機と、基板の下面に熱風を送風するための下側循環系の送風機とを備えている。そして従来は、上側循環系の送風機はコンベヤよりも上側の炉内に配置され、下側循環系の送風機はコンベヤよりも下側の炉内に配置されており、これらの送風機を駆動するためのモータが炉の上側及び下側にそれぞれ設置されていた（特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００２−１３４９０５号公報 特開昭６３−１８０３６８号公報

上記のリフロー半田付け装置において、モータの数を低減するために、前記２系統の送風機を共通の１個のモータで駆動する場合、図６に示されているように、上側循環系の送風機９Ａと下側循環系の送風機９Ｂを同心状に並べて配置し、これに吸入用案内通路、吐出用案内通路などを設けて熱風循環装置を構成することが考えられる。送風機９Ａ，９Ｂは軸方向から吸込み、外周より吐き出す構造を有している。

しかしながら、図６に示されているように、上側循環系の送風機９Ａと下側循環系の送風機９Ｂの各吐出口に接続する一対の吐出用ダクト１３Ａ，１３Ｂが、送風機９Ａ，９Ｂの吐出口付近で仕切壁２３を介して隣接していると、上側循環系の送風機９Ａと下側循環系の送風機９Ｂから吐出される熱風は仕切壁２３の両面に当たり、仕切壁２３が振動しびびり音が発生することがあることが判明した。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、炉内の気体を循環させるための送風機を軸方向に並べて複数備え、これらの送風機は軸方向から吸込み、外周より吐き出す構造を有し、これらの送風機の吐出口にそれぞれ接続された吐出用案内通路は前記送風機の吐出口付近の部分が仕切壁を介して互いに隣接しているリフロー半田付け装置において、前記仕切壁が送風機の吐出風により振動するのを防止することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、炉内の気体を循環させるための送風機を軸方向に並べて一対備え、これらの送風機は軸方向の互いに対向する面と反対側の面に設けられた吸入口から吸込み、外周に設けられた吐出口より吐き出す構造を有し、これらの送風機の吐出口にそれぞれ接続された吐出用案内通路は送風機の吐出口付近の部分が仕切壁を介して互いに隣接しているリフロー半田付け装置であって、前記送風機から吐出される気体の風向を前記仕切壁から遠ざかる向きに変更する風向変更手段を備えていることを特徴とする。

上記風向変更手段は、例えば風向変更板からなり、送風機の吐出口又は吐出用案内通路に設けられる。

送風機から吐出される気体の風向が風向変更手段によって仕切壁から遠ざかる向きに変更されるため、送風機から吐出される気体が仕切壁に当たるのを抑制でき、仕切壁が風の影響により振動しびびり音が発生するのを防止できる。

本発明の一実施形態であるリフロー半田付け装置を示す正面図である。 リフロー室を示す縦断面図である。 図２の一部分の拡大図である。 図３の一部分の拡大断面図である。 図４の部分の平面図である。 比較例として示す、風向変更板を有しない、図４に対応する図である。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

リフロー半田付け装置は、図１に示されているように、炉１内に、３個の予熱室２、１個のリフロー室３、１個の冷却室４をコンベヤ５の搬送ラインに沿って順に有している。６は、各室２，３，４を仕切る仕切壁である。炉１内には、雰囲気ガスとして、半田の酸化を防止するために不活性ガス、本実施形態では窒素ガスが供給されており、電子部品を搭載したプリント基板７がコンベヤ５によって炉１内を搬送される。電子部品を搭載したプリント基板７は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られている。

予熱室２及びリフロー室３の各室には熱風循環装置８が設けられている。以下、リフロー室３の熱風循環装置８について説明するが、予熱室２の熱風循環装置８も同じように構成されている。

熱風循環装置８は上側循環系と下側循環系とを有している。図２に示されているように、上側循環系は上側循環系の送風機９Ａ、ヒータ１１Ａ、熱風吹出ケーシング部材１２Ａ、吐出用ダクト１３Ａ及び吸入用ダクト１４を有しており、下側循環系は下側循環系の送風機９Ｂ、ヒータ１１Ｂ、熱風吹出ケーシング部材１２Ｂ及び吐出用ダクト１３Ｂを有している。上側循環系の送風機９Ａと下側循環系の送風機９Ｂは１個の共通のモータ１０で駆動されるように構成されている。

上側循環系の送風機９Ａは、コンベヤ５上の電子部品を搭載したプリント基板７の上面に熱風（加熱された雰囲気ガス）を送風するためのものである。下側循環系の送風機９Ｂは、コンベヤ５上の電子部品を搭載したプリント基板７の下面に熱風（加熱された雰囲気ガス）を送風するためのものである。上側循環系と下側循環系の送風機９Ａ，９Ｂは共通の垂直な回転軸１５を備え、下側循環系の送風機９Ｂが上位置、上側循環系の送風機９Ａが下位置に同心状に２段に重なってリフロー室３内の下部に配置し、炉１の下側に設置された１個の共通のモータ１０によって回転駆動されるように構成されている。

上側循環系の送風機９Ａと下側循環系の送風機９Ｂは一体に構成されている。すなわち、図３〜図５に示されているように、下側循環系の送風機９Ｂは半径方向に延びる羽根１６を周方向に間隔をおいて複数有し、それらが上下の水平な回転円板１７，１８の間に取り付けられており、上側の回転円板１７の中央部に吸入口１９が開口している。上側循環系の送風機９Ａも半径方向に延びる羽根２０を周方向に間隔をおいて複数有し、それらが上下の水平な回転円板１８，２１の間に取り付けられており、下側の回転円板２１の中央部に吸入口２２が開口している。下側循環系の送風機９Ｂにおける下側の回転円板１８と上側循環系の送風機９Ａにおける上側の回転円板１８は共通の回転板とされ、送風機９Ａ，９Ｂの共通の垂直な回転軸１５の先端部が回転円板１８の中心部に固定されている。

したがって、上側循環系及び下側循環系の送風機９Ａ，９Ｂが共通のモータ１０によって回転駆動されると、下側循環系の送風機９Ｂは上面に開口する吸入口１９から熱風を吸入し、複数枚の羽根１６間の外周に開口する吐出口から吐出する。同様に、上側循環系の送風機９Ａは下面に開口する吸入口２２から熱風を吸入し、複数枚の羽根２０間の外周に開口する吐出口から吐出する。

下側循環系の送風機９Ｂは、上面に開口する吸入口１９がコンベヤ５よりも下側のリフロー室３内に臨み、外周に開口する吐出口が吐出用ダクト１３Ｂを介して下側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ｂに接続している。吐出用ダクト１３Ｂは送風機９Ｂの左右に延びている。下側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ｂは、熱風を電子部品を搭載したプリント基板７の下面に吹き出すための熱風吹出口をコンベヤ５上の基板７に臨む側に複数有しており、コンベヤ５よりも下側のリフロー室３内に、コンベヤ５上の基板７に対向するように配置されて設けられている。

上側循環系の送風機９Ａは、下面に開口する吸入口２２に吸入用ダクト１４が接続し、吸入用ダクト１４はコンベヤ５よりも上側のリフロー室３内まで延びて、リフロー室３の上部において開口している。吸入用ダクト１４は送風機９Ａの左右に延びてリフロー室３の上部の左右に一対の開口先端部を備えている。上側循環系の送風機９Ａの外周に開口する吐出口は吐出用ダクト１３Ａを介して上側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ａに接続している。吐出用ダクト１３Ａは送風機９Ａの左右に延びている。上側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ａは、熱風を電子部品を搭載したプリント基板７の上面に吹き出すための熱風吹出口をコンベヤ５上の基板７に臨む側に複数有しており、コンベヤ５よりも上側のリフロー室３内に、コンベヤ５上の基板７に対向するように配置されて設けられている。

下側循環系の送風機９Ｂに接続する吐出用ダクト１３Ｂと、上側循環系の送風機９Ａに接続する吐出用ダクト１３Ａは、送風機９Ａ，９Ｂ付近で共通の仕切壁２３を介して互いに隣接して配置されている。すなわち、両吐出用ダクト１３Ａ，１３Ｂは送風機９Ａ，９Ｂ付近では次のように構成されている。

矩形形状のダクト２４が内部を水平な仕切壁２３で上下に仕切られ、上側部分が下側循環系の送風機９Ｂに接続する吐出用ダクト１３Ｂの一部分を構成し、下側部分が上側循環系の送風機９Ａに接続する吐出用ダクト１３Ａの一部分を構成している。この矩形形状のダクト２４の上壁２５、仕切壁２３、及び下壁２６には送風機９Ａ，９Ｂの挿入用の円形孔２７，２８，２９がそれぞれ形成されている。上側循環系及び下側循環系の送風機９Ａ，９Ｂは矩形形状のダクト２４の送風機挿入孔２７，２８，２９に挿入配置される。これにより、上側循環系の送風機９Ａの吐出口が上側循環系の吐出用ダクト１３Ａに接続し、下側循環系の送風機９Ｂの吐出口が下側循環系の吐出用ダクト１３Ｂに接続する。

下側循環系の送風機９Ｂの吐出口には、吐出口から吹き出される熱風の風向きを変更するための風向変更板３０が設けられている。風向変更板３０は外側に向かって斜め上方に延びている裁頭円錐状のリング状板部材と、その下縁に設けられている取付板部とからなり、取付板部が下側循環系の送風機９Ｂにおける下側の回転円板１８の外周端部に固定されている。したがって、風向変更板３０は下側循環系の送風機９Ｂにおける吐出口の下縁部から外方に向けて斜め上方に延びている。

上側循環系のヒータ１１Ａは、上側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ａの上方の空間部に配置されている。下側循環系のヒータ１１Ｂは、下側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ｂの下方の空間部に配置されている。

冷却室４には冷却風循環装置３１が設けられている。冷却風循環装置３１は、上記熱風循環装置８とはヒータ１１Ａ，１１Ｂを備えていない点でのみ相違し、他の構成は同じである。

以下、上記リフロー半田付け装置の動作を説明する。

電子部品を搭載したプリント基板７は、炉１の入口側でコンベヤ５に載せられ、コンベヤ５によって炉１内を搬送される。予熱室２とリフロー室３と冷却室４では、各室２，３，４内の上側循環系の送風機９Ａと下側循環系の送風機９Ｂがモータ１０によって回転駆動される。

以下、リフロー室３内における熱風の流れを説明する。

先ず、熱風がコンベヤ５上の電子部品を搭載したプリント基板７の上面に吹き付けられる場合を説明する。

上側循環系の送風機９Ａによりヒータ１１Ａを通って加熱された熱風は、吸入用ダクト１４の先端に開口している吸入口から吸入用ダクト１４に入る。熱風は、吸入用ダクト１４内を流れて、上側循環系の送風機９Ａの吸入口２２から吸入され、吐出口から吐出用ダクト１３Ａに吐出される。熱風は、吐出用ダクト１３Ａ内を流れて、上側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ａ内に流入し、複数の熱風吹出口からコンベヤ５上の電子部品を搭載したプリント基板７の上面に吹き付けられる。

電子部品を搭載したプリント基板７の上面に吹き付けられた熱風は、電子部品を搭載したプリント基板７を加熱した後、リフロー室３内の空間部を上方へ流れ、ヒータ１１Ａを通過して加熱され、吸入用ダクト１４に流入する。

以下、熱風は、上記のようにしてリフロー室３内を循環し、電子部品を搭載したプリント基板７を上側から加熱する。

次に、熱風がコンベヤ５上の電子部品を搭載したプリント基板７の下面に吹き付けられる場合を説明する。

下側循環系の送風機９Ｂによりヒータ１１Ｂを通って加熱された熱風は、下側循環系の送風機９Ｂの吸入口１９から吸入され、吐出口から吐出用ダクト１３Ｂに吐出される。熱風は、吐出用ダクト１３Ｂ内を流れて、下側循環系の熱風吹出ケーシング部材１２Ｂ内に流入し、複数の熱風吹出口からコンベヤ５上の電子部品を搭載したプリント基板７の下面に吹き付けられる。

電子部品を搭載したプリント基板７の下面に吹き付けられた熱風は、電子部品を搭載したプリント基板７を加熱した後、リフロー室３内の空間部を下方へ流れ、ヒータ１１Ｂを通過して加熱され、下側循環系の送風機９Ｂに吸入される。

以下、熱風は、上記のようにしてリフロー室３内を循環し、電子部品を搭載したプリント基板７を下側から加熱する。

以上のようにして、電子部品を搭載したプリント基板７は、コンベヤ５によって炉１内を搬送されながら、プリント基板上のクリーム半田が、予熱室２内を循環する熱風（加熱された雰囲気ガス）によって所定の温度に加熱され、更に、リフロー室３内を循環する熱風（加熱された雰囲気ガス）によって加熱溶融され、冷却室４で冷却室４内を循環する冷却風（雰囲気ガス）によって溶融半田が冷却固化され、電子部品が基板上に半田付けされる。

本発明は上記において、上側循環系の送風機９Ａから吐出用ダクト１３Ａに吹き出された熱風は吐出用ダクト１３Ａの仕切壁２３に当たるが、下側循環系の送風機９Ｂから吐出用ダクト１３Ｂに吹き出された熱風は風向変更板３０に導かれて吐出用ダクト１３Ｂの仕切壁２３から遠ざかる方向に案内されるため、熱風が仕切壁２３に当たるのが抑制される。このため、吐出用ダクト１３Ａ，１３Ｂの仕切壁２３が送風機９Ａ，９Ｂから吐出される熱風によって振動するのを抑制できる。

以上の実施形態では、熱風循環装置を備える炉内を電子部品が搭載された基板をコンベヤで搬送しながら、熱風を基板の上下から基板に吹き付けて電子部品を基板に半田付けするリフロー半田付け装置において、前記熱風循環装置が、基板の上面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の上面に吹き出すための熱風吹出手段、送風機の吸入口に接続されコンベヤよりも上側の炉内まで延びて開口する吸入用ダクト、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた上側循環系と、基板の下面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の下面に吹き出すための熱風吹出手段、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた下側循環系とを有しており、前記上側循環系と下側循環系の２系統の送風機は軸方向に並んで配置して、炉の下側に設置された共通のモータで駆動され、コンベヤよりも下側の炉内に配置されているリフロー半田付け装置を説明した。

すなわち、上記では、上側循環系と下側循環系の送風機をコンベヤよりも下側の炉内に配置したリフロー半田付け装置を示したが、上側循環系と下側循環系の送風機をコンベヤよりも上側の炉内に配置したリフロー半田付け装置においても本発明は適用できる。すなわち、熱風循環装置を備える炉内を電子部品が搭載された基板をコンベヤで搬送しながら、熱風を基板の上下から基板に吹き付けて電子部品を基板に半田付けするリフロー半田付け装置において、前記熱風循環装置が、基板の上面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の上面に吹き出すための熱風吹出手段、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた上側循環系と、基板の下面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の下面に吹き出すための熱風吹出手段、送風機の吸入口に接続されコンベヤよりも下側の炉内まで延びて開口する吸入用ダクト、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた下側循環系とを有しており、前記上側循環系と下側循環系の２系統の送風機は軸方向に並んで配置して、炉の上側に設置された共通のモータで駆動され、コンベヤよりも上側の炉内に配置されているリフロー半田付け装置においても適用できる。

また、上記では、風向変更板を一方の送風機側に設けたが、これに限ることはなく、他方の送風機側に設けてもよく、あるいは両方の送風機側に設けるようにしてもよい。

また、上記では、風向変更板を送風機側に設けたが、これに限ることはなく、吐出用ダクト側に設けるようにしてもよい。

また、送風機から吐出される気体の風向を仕切壁から遠ざかる向きに変更する風向変更手段として、上記実施形態では風向変更板を示したが、風向変更手段は上記のものに限らないことは言うまでもない。

また、本実施形態では炉１内の気体として窒素ガスを使用したものを示したが、気体は窒素ガスに限らない。例えば、空気を使用する場合もある。

１・・炉、２・・予熱室、３・・リフロー室、４・・冷却室、５・・コンベヤ、６・・仕切壁、７・・電子部品を搭載したプリント基板、８・・熱風循環装置、９Ａ・・上側循環系の送風機、９Ｂ・・下側循環系の送風機、１０・・モータ、１１Ａ・・上側循環系のヒータ、１１Ｂ・・下側循環系のヒータ、１２Ａ・・上側循環系の熱風吹出ケーシング部材、１２Ｂ・・下側循環系の熱風吹出ケーシング部材、１３Ａ・・上側循環系の吐出用ダクト、１３Ｂ・・下側循環系の吐出用ダクト、１４・・上側循環系の吸入用ダクト、１５・・回転軸、１６，２０・・羽根、１７，１８，２１・・回転円板、１９・・下側循環系の送風機の吸入口、２２・・上側循環系の送風機の吸入口、２３・・仕切壁、２４・・矩形形状ダクト、２５・・上壁、２６・・下壁、２７，２８，２９・・送風機挿入孔、３０・・風向変更板、３１・・冷却風循環装置。

Claims (4)

1. 炉内の気体を循環させるための送風機を軸方向に並べて一対備え、これらの送風機は軸方向の互いに対向する面と反対側の面に設けられた吸入口から吸込み、外周に設けられた吐出口より吐き出す構造を有し、これらの送風機の吐出口にそれぞれ接続された吐出用案内通路は送風機の吐出口付近の部分が仕切壁を介して互いに隣接しているリフロー半田付け装置であって、前記送風機から吐出される気体の風向を前記仕切壁から遠ざかる向きに変更する風向変更手段を備えていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
2. 熱風循環装置を備える炉内を電子部品が搭載された基板をコンベヤで搬送しながら、熱風を基板の上下から基板に吹き付けて電子部品を基板に半田付けするリフロー半田付け装置において、
   前記熱風循環装置が、基板の上面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の上面に吹き出すための熱風吹出手段、送風機の吸入口に接続されコンベヤよりも上側の炉内まで延びて開口する吸入用ダクト、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた上側循環系と、基板の下面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の下面に吹き出すための熱風吹出手段、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた下側循環系とを有し、
   前記上側循環系と下側循環系の２系統の送風機は共通のモータで駆動され、コンベヤよりも下側の炉内に、下側循環系の送風機が上位置、上側循環系の送風機が下位置に同心状に配置され、
   前記下側循環系の送風機は吸入口を送風機の上面に有し、上側循環系の送風機は吸入口を送風機の下面に有し、
   これらの送風機の吐出口にそれぞれ接続された吐出用ダクトの吐出用案内通路は送風機の吐出口付近の部分が仕切壁を介して互いに隣接しており、
   前記送風機から吐出される気体の風向を前記仕切壁から遠ざかる向きに変更する風向変更手段を備えていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
3. 熱風循環装置を備える炉内を電子部品が搭載された基板をコンベヤで搬送しながら、熱風を基板の上下から基板に吹き付けて電子部品を基板に半田付けするリフロー半田付け装置において、
   前記熱風循環装置が、基板の上面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の上面に吹き出すための熱風吹出手段、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた上側循環系と、基板の下面に熱風を送風するための送風機、熱風を基板の下面に吹き出すための熱風吹出手段、送風機の吸入口に接続されコンベヤよりも下側の炉内まで延びて開口する吸入用ダクト、及び送風機の吐出口と熱風吹出手段とを接続する吐出用ダクトを備えた下側循環系とを有し、
   前記上側循環系と下側循環系の２系統の送風機は共通のモータで駆動され、コンベヤよりも上側の炉内に、下側循環系の送風機が上位置、上側循環系の送風機が下位置に同心状に配置され、
   前記下側循環系の送風機は吸入口を送風機の上面に有し、上側循環系の送風機は吸入口を送風機の下面に有し、
   これらの送風機の吐出口にそれぞれ接続された吐出用ダクトの吐出用案内通路は送風機の吐出口付近の部分が仕切壁を介して互いに隣接しており、
   前記送風機から吐出される気体の風向を前記仕切壁から遠ざかる向きに変更する風向変更手段を備えていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
4. 前記風向変更手段が風向変更板からなり、送風機の吐出口又は吐出用案内通路に設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のリフロー半田付け装置。

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