JP6547237B1

JP6547237B1 - はんだ付け装置及びはんだ付け装置にパッキンを固定する方法

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Publication number: JP6547237B1
Application number: JP2019032343A
Authority: JP
Inventors: 勉檜山
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: CN111496338A; JP2020136626A; US11235407B2; US20200269337A1; EP3702648A1; KR20200104243A; KR102202557B1

Abstract

【課題】パッキンを容易に着脱可能なはんだ付け装置及びパッキンを固定する方法を提供する。【解決手段】はんだ付け装置は、炉体１１０と、当該炉体１１０の少なくとも一部に設けられ、炉体１１０をシールするパッキン１０と、パッキン１０を炉体に着脱可能に固定するプッシュリベット２０と、を有する。はんだ付け装置にパッキン１０を固定する方法ははんだ付け装置の炉体１１０にパッキン１０を配置する工程と、パッキン１０を炉体１１０にプッシュリベット２０を用いて着脱可能に固定する工程と、を有する。【選択図】図５Ａ

Description

本発明は、炉内空気が漏れるのをパッキンによりシールして防止するはんだ付け装置及びはんだ付け装置にパッキンを固定する方法に関する。

プリント配線基板に電子部品をはんだ付けする装置として、例えばリフロー装置が知られている。リフロー装置では、メンテナンスの容易化を図るために、下部炉体の上部に上部炉体ハウジングを分離可能に重ね合わせた構造が採用されており、各炉体の重ね合わせ部分は、炉内空気が外部に漏出しないようにパッキンでシールされている。炉内空気が外部に漏出しないようにすることで、炉内での加熱効率を維持することができる。またはんだ付け性を向上させることを目的に炉内をＮ_２雰囲気の状態とするＮ_２リフロー装置も用いられているが、炉内空気が外部に漏出しないようにすることで、Ｎ_２リフロー装置において、炉内をＮ_２雰囲気状態に保つことができる。このようなパッキンを有するリフロー装置として、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。

特開２００１−１５９０５号公報

リフロー装置では、予めはんだペーストが印刷された基板が、リフロー装置のリフロー炉内に搬送され、加熱される。炉内空気が漏れるのを防止するパッキンは、炉内空気が加熱されることに伴い劣化する。加えて、基板が加熱される際、はんだペーストに含まれるフラックスが気化して、フラックスヒュームがリフロー炉内に浮遊する。このフラックスヒュームがパッキンに付着するとパッキンを腐食させる。このように、熱による劣化やフラックスヒュームの付着によって腐食したパッキンは交換する必要がある。特許文献１ではパッキンの劣化の少ないハウジングを上下に分割したリフロー炉を提供しているが、劣化の少ないと記載されている通り、パッキンの劣化自体を完全に防ぐことは不可能である。

また、リフロー装置以外のはんだ付け装置として、例えば、噴流はんだ槽を備えた噴流はんだ付け装置などが挙げられる。この噴流はんだ付け装置においては、予めフラックスが塗布された基板が、噴流はんだ槽へ搬送される過程で加熱されるとともに、噴流はんだ層で噴流する溶融はんだではんだ付けがなされる。基板加熱工程や噴流はんだ槽でのはんだ付け工程において、フラックスが気化してフラックスヒュームが発生する。従って、リフロー装置と同様に、噴流はんだ付け装置においても、炉内空気やフラックスヒュームが装置外に漏れるのを防止するパッキンが設けられている。このようにはんだ付け装置には、主に、炉内空気が装置外に漏れるのを防止するシール用のパッキンが設けられているのが一般的であり、熱により劣化したパッキンは定期的に交換する必要がある。

従来のはんだ付け装置の炉体においては、パッキンを固定するため、ボンド又はネジが使用されていた。しかしながら、ネジを使用する場合、はんだ付け装置の構造上、作業者がネジ締め作業をするスペースが狭いことがあり、ネジを締める作業がし難く、パッキンの取り付け時及び交換時に手間がかかるという問題があった。

これに対して、ボンドを使用する場合、パッキンをボンドで炉体に取り付けてから、ボンドが乾燥するまでに例えば１日要するので、パッキンが固定されるのに時間がかかる。このため、ボンドでの取り付けは、パッキンの取り付け効率が悪いという問題があった。

そして、前述の通り、炉体に取り付けられるパッキンには、加熱による劣化や、パッキン表面へのフラックスヒュームの付着による腐食が生じ、定期的な交換が必要になる。しかしながら、ボンド又はネジを使用して取り付けられたパッキンを取り外す作業には時間を要し、メンテナンス性が悪いという問題もあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、パッキンを容易に着脱可能なはんだ付け装置及びパッキンを固定する方法を提供することである。

第１態様によれば、はんだ付け装置が提供される。このはんだ付け装置は、炉体と、当該炉体の少なくとも一部に設けられ、前記炉体をシールするパッキンと、前記パッキンを前記炉体に着脱可能に固定するプッシュリベットと、を有する。

第１態様によれば、パッキンがプッシュリベットにより固定される。プッシュリベットは、作業者によって容易に取り付けることができ、且つ容易に取り外すことができるので、パッキンを容易に着脱することができる。

第２態様によれば、第１態様のはんだ付け装置において、前記パッキンは、第１シール部と、前記第１シール部に結合された固定部と、前記固定部に形成された貫通孔と、を有し、前記プッシュリベットは、前記貫通孔に挿入される。

第３態様によれば、第２態様のはんだ付け装置において、前記パッキンは、前記固定部に結合された第２シール部をさらに有し、前記固定部は、前記第１シール部と前記第２シール部との間に位置する。

第３態様によれば、パッキンが第１シール部に加えて第２シール部を有するので、いずれか一方のシール部が劣化しても他方のシール部により、炉体のシールを維持することができる。また、固定部が第１シール部と第２シール部との間に位置するので、第１シール部と第２シール部を炉体に対して比較的均等に固定することができる。

第４態様によれば、第３態様のはんだ付け装置において、前記第１シール部と前記第２シール部は、略同一の厚さを有する。

第４態様によれば、炉体をパッキンが封止するときに、第１シール部と第２シール部とに比較的均等に圧力が加わる。よって、第１シール部と第２シール部との劣化の程度をより均等にすることができる。

第５態様によれば、第２態様から第４態様のいずれかのはんだ付け装置において、前記固定部は、前記第１シール部よりも薄い。

第５態様によれば、プッシュリベットは第１シール部よりも薄い固定部に配置されるので、パッキンが炉体を封止するときに、プッシュリベットが物理的に封止の邪魔にならないように配置させることができる。

第６態様によれば、第５態様のはんだ付け装置において、前記パッキンと前記プッシュリベットの間にて、前記固定部に接した状態で前記プッシュリベットによって固定される押え板を有する。

第６態様によれば、パッキンにおいてプッシュリベット挿入付近にしかかかっていない圧力を、押え板を通して、パッキン全体に伝えることで、より強固にパッキンを炉体に固定することができ、結果、パッキンが炉体から剥がれることを抑制することができる。

第７態様によれば、はんだ付け装置にパッキンを固定する方法が提供される。この方法は、前記はんだ付け装置の炉体に前記パッキンを配置する工程と、前記パッキンを前記炉体にプッシュリベットを用いて着脱可能に固定する工程と、を有する。

第７態様によれば、パッキンがプッシュリベットにより固定される。プッシュリベットは、作業者によって容易に取り付けることができ、且つ容易に取り外すことができるので、パッキンを容易に着脱することができる。

第８態様によれば、第７態様の方法において、前記固定する工程は、前記パッキンの第１シール部に結合された固定部に形成された貫通孔に前記プッシュリベットを挿入する工程を含む。

第９態様によれば、第８態様の方法において、前記固定する工程は、前記パッキンの前記第１シール部と第２シール部の間に位置する前記固定部の前記貫通孔に前記プッシュリベットを挿入する工程を含む。

第９態様によれば、パッキンが第１シール部に加えて第２シール部を有するので、いずれか一方のシール部が劣化しても他方のシール部により、炉体のシールを維持することができる。また、固定部が第１シール部と第２シール部との間に位置するので、第１シール部と第２シール部を炉体に対して比較的均等に固定することができる。

本実施形態に係るリフロー装置の概略上面図である。本実施形態に係るリフロー装置の概略側面図である。本実施形態に係るパッキンの上面図である。本実施形態に係るパッキンの側面図である。プッシュリベットを用いてパッキンを取り付ける手順を示す図である。プッシュリベットを用いてパッキンを取り付ける手順を示す図である。プッシュリベットを用いてパッキンを取り付ける手順を示す図である。押え板を使用したプッシュリベット及びパッキンの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、以下で説明する実施形態では、本発明のはんだ付け装置の一例としてリフロー装置が説明されるが、これに限らず、パッキンが使用される前述のようなはんだ付け装置であれば本発明に含まれ得る。

図１は、本実施形態に係るリフロー装置の概略上面図である。図２は、本実施形態に係るリフロー装置の概略側面図である。図１及び図２に示すようにリフロー装置１００は、炉体１１０と、搬入口１２０と、搬出口１３０と、を有する。搬入口１２０は、はんだペーストが塗布された図示しない基板を炉体１１０内に搬入するための入り口である。搬出口１３０は、加熱された図示しない基板を炉体１１０から搬出するための出口である。本実施形態のリフロー装置１００には、搬入口１２０及び搬出口１３０がそれぞれ１つずつ設けられているが、これに限らず、基板処理数を向上させるために、例えば二つ以上の搬入口１２０が設けられ、それに対応する数の搬出口１３０が設けられてもよい。

リフロー装置１００は、搬入口１２０から投入された基板を搬出口１３０に搬送するための図示しない搬送コンベアを有する。炉体１１０は、搬入口１２０から搬入された基板を、上下から加熱し、加熱後に冷却する構成を内部に有する。具体的には例えば、炉体１１０は、その内部に、インライン状に配置された複数の加熱ゾーンと、少なくとも一つの冷却ゾーンを有する。搬入口１２０から搬入された基板は、所定速度で搬出口１３０に向かって搬送される。基板は、加熱ゾーンの予備加熱部において予備加熱され、その後加熱ゾーンの本加熱部で所定の温度に加熱される。この過程において基板上のはんだペーストが溶融し、このはんだペーストの溶融時にフラックスヒュームが発生する。冷却ゾーンでは、基板が急速に冷却され、はんだが凝固する。

図２に示すように、炉体１１０は、上部炉体１１０Ａと、下部炉体１１０Ｂとを有する。上部炉体１１０Ａ及び下部炉体１１０Ｂは、例えばヒンジ式に互いに連結されており、内部のメンテナンス等のために、上部炉体１１０Ａが下部炉体１１０Ｂに対して片側開閉可能に構成される。本実施形態では、上部炉体１１０Ａと下部炉体１１０Ｂの重ね合わせ面から炉内空気が漏れるのを防止するために、図１に示すように、上部炉体１１０Ａ及び下部炉体１１０Ｂの少なくともいずれかにパッキン１０が設けられる。パッキン１０は、任意の封止材料で形成することができ、例えばシリコンスポンジからなる。本実施形態では、具体的には、搬入口１２０と搬出口１３０とを結ぶ方向（基板の搬送方向）に沿って、下部炉体１１０Ｂの開口部の両端にパッキン１０が設けられる。これにより、上部炉体１１０Ａ及び下部炉体１１０Ｂが閉じた状態において、炉内空気が漏れるのを防止することができるので、基板の加熱過程において、炉体１１０の内部で生じたフラックスヒュームも炉体１１０の外部に流出することを抑制することができる。なお、パッキン１０は、上部炉体１１０Ａに設けられてもよい。

上述したように、炉体１１０に使用されるパッキン１０は、従来、ボンド又はネジにより炉体１１０に固定されていた。具体的には、本実施形態のように、上部炉体１１０Ａが下部炉体１１０Ｂに対して片側開閉する炉体１１０に対してパッキン１０をネジで固定する場合には、ヒンジに近い側のパッキン１０をネジ止めする作業スペースが狭く、作業が困難であった。他方、パッキン１０をボンドで接着する場合には、パッキン１０をボンドで炉体１１０に接着してからボンドが乾燥するまでに長い時間（例えば１日）を要するので、パッキン１０の交換作業等を迅速に行うことができなかった。

そこで本実施形態に係るリフロー装置１００では、パッキン１０の固定をプッシュリベットで行う。図３は、本実施形態に係るパッキン１０の上面図である。図４は、本実施形態に係るパッキン１０を長手方向から見た側面図である。図３及び図４に示すように、本実施形態のパッキン１０は、第１シール部１２と、第２シール部１４と、固定部１６と、を有する。図４に示すように、第１シール部１２と第２シール部１４は、それぞれ、上部炉体１１０Ａと接触する第１シール面１２ａ及び第２シール面１４ｂを有する。図４に示すように、本実施形態では、第１シール面１２ａ及び第２シール面１４ｂの断面は、半円形状をなしている。これに限らず、第１シール面１２ａ及び第２シール面１４ｂの断面は、凸状の任意の形状を有し得る。

第１シール部１２と第２シール部１４の厚さ及び形状をそれぞれ異ならせてもよいが、図４に示すように、本実施形態においては、第１シール部１２及び第２シール部１４は、略同一の厚さ及び略同一の形状を有する。これにより、炉体１１０を閉じたときに、第１シール部１２と第２シール部１４とにおよそ均等の圧力が加わり、その結果、第１シール部１２と第２シール部１４の劣化の程度をより均等にすることができる。

固定部１６は、第１シール部１２と第２シール部１４とに結合される板状部分である。言い換えれば、固定部１６は、第１シール部１２と第２シール部１４とを一体に結合する機能を奏する。固定部１６は、第１シール部１２と第２シール部１４との間に位置し、第１シール部１２及び第２シール部１４と同一の方向に延在する。図３に示すように、固定部１６は、複数の貫通孔１６ａを有する。後述するように、プッシュリベットが貫通孔１６ａに挿入されることで、パッキン１０を炉体１１０に着脱可能に固定することができる。

また、図４に示すように、固定部１６は、第１シール部１２及び第２シール部１４よりも薄い。これにより、固定部１６に配置されたプッシュリベットが炉体１１０の封止時に第１シール部１２と第２シール部１４よりも高く突き出る状態になることを防止でき、物理的に炉体１１０の封止に影響を及ぼすことがないように構成されている。

次に、図３及び図４に示すパッキン１０を炉体１１０に取り付ける手順について説明する。図５Ａから図５Ｃは、プッシュリベットを用いてパッキン１０を取り付ける手順を示す図である。図５Ａから図５Ｃにおいては、炉体１１０の一部が描かれており、炉体１１０の対応箇所にはプッシュリベットを挿入する孔１１０Ｃが設けられる。図５Ａに示すようにプッシュリベット２０は、ピン２１と、リベット本体２５と、を有する。ピン２１は、ヘッド部２２と、軸部２３とを有する。軸部２３は、ピン２１の先端に向けてその径が徐々に拡大するようにテーパ状部分を有する。リベット本体２５は、フランジ部２６と、フランジ部２６から延びる脚部２７と、を有する。フランジ部２６は、ピン２１を挿入可能な孔を有し、脚部２７は、ピン２１が挿入可能なように略円筒状に形成される。脚部２７には、ピン２１の先端側の端部に切欠部２７ａを有する。

パッキン１０を炉体１１０に取り付けるには、まず、パッキン１０を炉体１１０に配置し、図５Ａに示すように、パッキン１０の貫通孔１６ａ及び炉体１１０の孔１１０Ｃにプッシュリベット２０を挿入する。図５Ａに示す状態では、パッキン１０は未だ炉体１１０に固定されていない。

続いて、図５Ｂに示すように、例えば作業者が、ピン２１のヘッド部２２をリベット本体２５に対して押し込む。このとき、ピン２１の軸部２３によってリベット本体２５の脚部２７が拡径し、炉体１１０の孔１１０Ｃの内周面に対してリベット本体２５の脚部２７が押し付けられる。これにより、プッシュリベット２０が炉体１１０に対して固定される。パッキン１０は、リベット本体２５のフランジ部２６によって炉体１１０に押さえつけられる。これにより、パッキン１０がプッシュリベット２０によって炉体１１０に固定される。

パッキン１０を炉体１１０から取り外すときには、図５Ｃに示すように、プッシュリベット２０のピン２１をさらに先端に向けて押し込む。その結果、リベット本体２５の内側にピン２１の比較的細い径の部分が位置することにより、リベット本体２５の脚部２７の径が縮小される（ストレート状態になる）。この状態で、プッシュリベット２０をパッキン１０の貫通孔１６ａ及び炉体１１０の孔１１０Ｃから引き抜くことで、パッキン１０の固定が解除される。

以上で説明したように、本実施形態におけるリフロー装置１００では、プッシュリベット２０によってパッキン１０が炉体１１０に着脱可能に固定される。プッシュリベット２０は、作業者によって容易に着脱することができるので、パッキン１０を炉体１１０に対して容易に着脱することができる。また、本実施形態では、プッシュリベット２０をパッキン１０の貫通孔１６ａに挿入することで、フランジ部２６をパッキン１０と直接接触させて、パッキン１０を炉体１１０に固定することができる。さらに、この固定された状態からプッシュリベット２０のピン２１をさらに先端に向けて押し込み、プッシュリベット２０をパッキン１０の貫通孔１６ａ及び炉体１１０の孔１１０Ｃから引き抜くことで、パッキン１０の固定が解除される。これにより、従来のネジやボンドによる固定方法に比べて、パッキン１０の取り付け作業性及びパッキン１０の交換におけるメンテナンス性を向上させることができる。

パッキン１０は、第１シール部１２と第２シール部１４のいずれか一方のみを有していればよいが、本実施形態では、パッキン１０は、第１シール部１２と第２シール部１４とを有するので、いずれか一方のシール部が劣化しても他方のシール部により炉体１１０のシールを維持することができる。例えば、第１シール部１２が搬入口１２０と搬出口１３０に近い側となるようにパッキン１０が炉体１１０に固定されている場合、炉内空気は直接第１シール部１２に触れるので、第１シール部１２の劣化が進行し、シール性を失ってしまうことがある。また、上部炉体１１０Ａの開閉時の衝撃で物理的に第１シール部１２が破損し、シール性を失ってしまうことがある。このように第１シール部１２のシール性が失われてしまった場合でも、第２シール部１４によって、シール性を保つことができる為、シール部が１つしかないパッキンと比べて、炉内空気が漏れるのを抑制することができる。また、固定部１６が第１シール部１２と第２シール部１４との間に位置するので、第１シール部１２と第２シール部１４とを比較的均等に固定することができる。

図６は、押え板を使用したプッシュリベット及びパッキンの断面図である。図６に示す例では、説明の便宜上パッキン１０は下部炉体１１０Ｂに取り付けられているが、上部炉体１１０Ａに取り付けられていてもよい。本発明において必須の構成ではないが、図６に示すように、本実施形態ではプッシュリベット２０とパッキン１０の間に、固定部１６に接した状態でプッシュリベット２０によって固定される押え板３０が存在する。押え板３０は、第１シール部１２と第２シール部１４との間に位置する固定部１６部分を覆う、長手方向に延びる長尺状の板であり、その短手方向の略中央部に各貫通孔１６ａと同様の間隔で複数の貫通孔３６ａを有する。押え板３０は、固定部１６上に、各貫通孔１６ａと各貫通孔３６ａが重なる状態で載置され、プッシュリベット２０を各貫通孔３６ａに差し込むことで、プッシュリベット２０が貫通孔３６ａを貫通した後、貫通孔１６ａも更に貫通する。そして、ピン２１のヘッド部２２をリベット本体２５に対して押し込むことで、押え板３０はプッシュリベット２０によって、固定部１６に接した状態で固定される。このように押え板３０を設けることで、パッキン１０において、貫通孔１６ａ周辺部分にしか作用していないプッシュリベット２０によりかかる圧力を、押え板３０を通して、固定部１６全体に伝えることができ、より強固にパッキン１０を炉体１１０（下部炉体１１０Ｂ又は上部炉体１１０Ａ）に固定することができる。

ところで、図６に示す例において、第１シール部１２や第２シール部１４に密着している上部炉体１１０Ａ（図６に図示せず）にフラックスヒュームが入り込み、付着してしまうと、リフロー装置１００が停止した際にフラックスヒュームが冷えて固化し、第１シール部１２や第２シール部１４と、パッキン１０が取り付けられていない上部炉体１１０Ａとを接着してしまうことがある。この場合、上部炉体１１０Ａを開けた際に、接着されている箇所よりパッキン１０が下部炉体１１０Ｂから剥がれてしまう虞がある。しかし、図６に示すように押え板３０を設け、より強固にパッキン１０を下部炉体１１０Ｂに固定することで、前記第１シール部１２と第２シール部１４と、上部炉体１１０Ａとの接着現象が起こってしまった場合でも、パッキン１０が下部炉体１１０Ｂから剥がれることを抑制することができる。本実施形態において押え板３０は、固定部１６全体を覆う１枚の板であるが、本発明は本実施形態に限られず、例えば、押え板３０は、複数に分かれた状態で、不連続に固定部１６上に載置されても良いし、複数枚を上に重ねた状態にしても良い。押え板３０の材質は特に限定されないが、変形の少ない金属や樹脂が好ましい。

またリフロー装置１００について、上部炉体１１０Ａが下部炉体１１０Ｂに対して片側開閉可能な構成にて説明したが、本発明は前記構成に限定されるものではない。例えば、国際公開第２０１８／２２５４３７号に開示されているような、上部炉体１１０Ａが昇降手段によって、上下開閉するようなはんだ付け装置においても、本発明の構成を使用できる。更に本発明は、搬送コンベアについても２つ以上の搬送コンベアを有するはんだ付け装置にも使用できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。

１０…パッキン
１２…第１シール部
１４…第２シール部
１６…固定部
１６ａ…貫通孔
２０…プッシュリベット
１００…リフロー装置
１１０…炉体

Claims

炉体と、
当該炉体の少なくとも一部に設けられ、前記炉体をシールするパッキンと、
前記パッキンを前記炉体に着脱可能に固定するプッシュリベットと、を有する、はんだ付け装置。
請求項１に記載されたはんだ付け装置において、
前記パッキンは、第１シール部と、前記第１シール部に結合された固定部と、前記固定部に形成された貫通孔と、を有し、
前記プッシュリベットは、前記貫通孔に挿入される、はんだ付け装置。
請求項２に記載されたはんだ付け装置において、
前記パッキンは、前記固定部に結合された第２シール部をさらに有し、
前記固定部は、前記第１シール部と前記第２シール部との間に位置する、はんだ付け装置。
請求項３に記載されたはんだ付け装置において、
前記第１シール部と前記第２シール部は、略同一の厚さを有する、はんだ付け装置。
請求項２から４のいずれか一項に記載されたはんだ付け装置において、
前記固定部は、前記第１シール部よりも薄い、はんだ付け装置。
請求項５に記載されたはんだ付け装置において、
前記パッキンと前記プッシュリベットの間にて、前記固定部に接した状態で前記プッシュリベットによって固定される押え板を有する、はんだ付け装置。
はんだ付け装置にパッキンを固定する方法であって、
前記はんだ付け装置の炉体に前記パッキンを配置する工程と、
前記パッキンを前記炉体にプッシュリベットを用いて着脱可能に固定する工程と、を有する、方法。
請求項７に記載された方法において、
前記固定する工程は、前記パッキンの第１シール部に結合された固定部に形成された貫通孔に前記プッシュリベットを挿入する工程を含む、方法。
請求項８に記載された方法において、
前記固定する工程は、前記パッキンの前記第１シール部と第２シール部の間に位置する前記固定部の前記貫通孔に前記プッシュリベットを挿入する工程を含む、方法。