JPH029906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ベーパーリフロー式はんだ付け装置
に係り、プリント配線板、特に４方向に平面的に
電極端子を取り出した、いわゆるフラツトパツク
の素子、抵抗、コンデンサ等の半導体チツプ部品
を用いた高密度実装プリント配線板のはんだ付け
に好適なベーパーリフロー式はんだ付け装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

近年、プリント配線板への電子部品の高密度実
装がますます進んでいるが、プリント配線板へ半
導体チツプなど電子部品を接着するはんだ付け作
業はラインの最終工程に当たるため、はんだ付け
の良否が電子部品性能を左右することから、はん
だ付け技術はラインの中でももつとも重要技術と
みられるに至つた。

最近では、はんだ付け作業を行う炉内の温度分
布の均一性を高め、かつ電子部品に対する有害な
過熱を避ける必要性から、対空気比重の大きい蒸
気を熱媒体として用い、その凝縮潜熱を利用して
被処理物を加熱するペーパーリフロー（蒸気再溶
融）式はんだ付け装置が注目されている。

この装置は、例えば特開昭60−106502号公報記
載のように、プリント配線板のはんだパターン上
に電子部品を搭載し、このプリント配線板を前述
のように対空気比重の大きい熱媒体の飽和蒸気中
に通すことによつてはんだを加熱溶融し、電子部
品をプリント配線板上にはんだ付けする、ベーパ
ーリフロー槽とよばれる蒸気槽を備えたはんだ付
け装置である。

このような蒸気槽で使用される熱媒体は、ふつ
素系不活性有機剤などで、その飽和蒸気は、適用
温度および圧力下において、例えばその分子量が
約820グラム／モルといつたように、対空気比重
が約20倍になるものがある。このような熱媒体は
非常に高価であり、使用済みの蒸気を回収して再
使用に供するための回収装置が種々工夫されてい
る。

まず、第９図を参照して、従来の代表的な、ベ
ルトコンベアを用いた横形ベーパーリフロー式は
んだ付け装置について説明する。

第９図は、従来のベーパーリフロー式はんだ付
け装置の構成図である。

第９図において、１′は、熱媒体１１を沸騰加
熱させる蒸気発生槽と被処理物のはんだを加熱溶
融させる炉槽部とを一体の槽で形成した蒸気槽、
２′は、被処理物に係るはんだ付け部材１３を蒸
気槽１′に搬入する搬入側搬送路、３′は、処理さ
れたはんだ付け部材１３を搬出する搬出側搬送
路、４はその搬送用のコンベアである。

５は、蒸気槽１′の下部、すなわち蒸気発生槽
部に設けた加熱ヒータ、６は蒸気槽１′の上部に
設けた上部冷却コイル、７′は、搬入側搬送路
２′の外周に設けた搬入冷却コイル、８′は搬出側
搬送路３′の外周に設けた搬出側冷却コイル、９
は搬入側排気口である。１０は搬出側排気口であ
る。

このように構成されたベーパーリフロー式はん
だ付け装置の作用を説明する。

蒸気槽１′の底部すなわち蒸気発生槽に溜つて
いる熱媒体１１の浸つた加熱ヒータ５により沸騰
蒸発した熱媒体の飽和蒸気１２は、蒸気槽１′の
上部に上昇し、その高さは上部冷却コイル６の凝
縮作用より制御される。

搬入搬送路２′および搬出側送路３′に流入した
飽和蒸気１２は、搬入側冷却コイル７′および搬
出側冷却コイル８′により冷却されて、蒸気量は
次第に低減する。わずかに残つた蒸気は搬入側排
気口９および搬出側排気口１０から大気または局
所排気装置に排気される。

一方、プリント配線板へ電子部品をはんだ付け
する被処理物、すなわちはんだ付け部材１３は、
コンベア４により搬入側搬送路２′に搬入され、
飽和蒸気１２に接触した次第に加熱され、蒸気槽
１′内に入り、飽和蒸気１２の凝縮潜熱ではんだ
付け加熱溶融されて部材同志がはんだ付けされ
る。

このとき、飽和蒸気１２の一部は凝縮液化して
落下し、蒸気槽１′の下部すなわち蒸気発生槽の
低部に溜まる。

処理の終つたはんだ付け部材１３は、搬出搬送
路３′に入り、次第に冷却されて装置から搬出さ
れる。

このようなベーパーリフロー式はんだ付け装置
において、以下のような問題点が生じる。

(1)飽和蒸気１２の凝縮液化により蒸気槽１′上部
の蒸気面が一時的に低下するために、蒸気面を
はんだ付け部材１３の高さの数倍に保つ必要が
ある。蒸気面の高さは、蒸気槽１′の蒸気発生
槽部から搬送路７′，８′の出口までの流体損失
ヘツドにより定まるが、搬送路には、はんだ付
け部材１３が通るために流体抵抗を付加するた
めの障害物を置くわけにはいかず、一般に搬送
路は流体抵抗が小さい。

そこで、蒸発量を増大させ、蒸気速度を大き
くして飽和蒸気の蒸気面の確保を図つている。

しかし、この蒸発量の増大は、加熱ヒータ５
の電力の増加および冷却コイルに供給する冷却
水量の増加をもたらすとともに、熱媒体の大気
への排出を増加させる原因となる。

熱媒体は一般にきわめて高価なものであるた
め、ランニングコストの上昇が問題である。

(2)熱媒体の飽和蒸気１２が大気に逃げ出すのを防
止するために、開口部附近の壁面に排気口を設
けて排気して回収することが考えられる。しか
し、排気口における排気量が少ないと、開口部
から蒸気が逃げ出し、また、排気口における排
気量が多いと、余分に飽和蒸気を排出してしま
うことになるので、はんだ付け部材１３の有無
によつて排気口における排気量を調整するのは
容易ではない。また、回収装置は必要とするの
で、装置の製造価格やランニングコストが上昇
する問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、熱媒体の飽和蒸気の漏洩
を極力少なくして蒸気槽における飽和蒸気の発生
を適正にする。ランニングコストが低く、信頼性
の高いベーパーリフロー式はんだ付け装置の提供
を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係るベーパーリフロー式はんだ付け装
置の構成は、被処理物に熱媒体の飽和蒸気を接触
させ被処理物のはんだを加熱溶融させてはんだ付
けを行うべき蒸気槽と、この蒸気槽に被処理物を
搬入、搬出するための搬送路とを備えたベーパー
リフロー式はんだ付け装置において、前記蒸気槽
の出入口および前記搬送路に、熱媒体の飽和蒸気
の流出を防ぐべき流体抵抗付与手段を設けるとと
もに、前記搬送路に下部に通じる空間および下部
空間を設け、この下部開間に冷却手段を備えたも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第８図
を参照して説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係るベー
パーリフロー式はんだ付け装置の構成を示す断面
図、第２図は、第１図のＡ―Ａ矢視断面図、第３
図は、第１図のＢ―Ｂ矢視断面図、第４図は、第
１図Ｃ―Ｃ矢視断面図であり、図中、第９図と同
一符号のものは、従来技術と同等部分を示すもの
であるから、その説明を省略する。

第１図ないし第４図に示す実施例は、蒸気槽の
出入口に流体抵抗付与手段として邪魔板を設け、
搬送路の上壁に流体抵抗付与手段としてラビリン
スを設けた例である。

第１，２図において、１は、熱媒体１１の沸騰
加熱させる蒸気発生器１ａと被処理物に係るはん
だ付け部材１３のはんだを加熱溶融させる炉槽部
１ｂとを一体の称で形成した蒸気槽、２は、はん
だ付け部材１３を蒸気槽１に搬入する搬入側搬送
路、３は、処理されたはんだ付け部材１３を搬出
する搬出側搬送路、４は、その搬送用のコンベア
である。

７は、搬入側搬送路２内の下部空間に設けた冷
却手段に係る搬入側冷却コイル、８は、搬出側搬
送路３内の下部空間に設けた冷却手段に係る搬出
側冷却コイル、１４は、搬入送路２の開口部であ
る。搬入側冷却コイル７の下部は液受部２ａ、搬
出側冷却コイル８の下部は液受部３ａがそれぞれ
形成されている。

１５は、蒸気槽１の搬送路に通ずる出入口に設
けた流体抵抗付与手段に係る出入口に設けた流体
抵抗付与手段に係る邪魔板である。

１６は、搬入側搬送路２の上壁に設けた流体抵
抗付与手段に係るラビリンス、１７は、搬出側搬
送路３の上壁に設けた流体抵抗付与手段に係るラ
ビリンスである。

１８―１は、搬入側搬送路２の液受け部２ａか
ら蒸気発生槽１ａへ液化熱媒体を回収するための
戻り配管、１８―２は、搬出側搬送路３の液受け
部３ａから蒸気発生槽１ａへ液化熱媒体を回収す
るための戻り配管、２０は蒸気槽１内の炉槽部１
ｂを構成する隔離である。

このように構成された本実施例のベーパーリフ
ロー式はんだ付け装置の作用を説明する。

蒸気槽１の底部すなわち蒸気発生槽１ａに溜つ
ている熱媒体１１は、加熱ヒータ５により加熱さ
れて沸騰蒸発し、その熱媒体の飽和蒸気１２は上
昇し、第２図に矢印の流線で示すように、一部は
はんだ付け部材１３の下面を加熱し、残りは隔離
２０と蒸気槽１の周壁との間隙１９を通つて、は
んだ付け部材１３の上面を加熱する。

このとき、飽和蒸気１２の一部は凝縮液化して
落下し、蒸気発生槽１ａの熱媒体貯溜部に戻り、
残りは搬入側搬送路２および搬出側搬送路３に漏
洩する。

コンベア４の上にはんだ付け部材１３がない場
合には、第１図の搬出側搬送路３、第４図に矢印
の流線で示すように、飽和蒸気１２は、邪魔板１
５によつて搬送路下方に向い、飽和蒸気１２の密
度は空気に比して著しく大きいので、下流に行く
に従つてコンベア４および搬出側壁側間隙２３を
通つて搬出側下部空間２４に入り、搬出側冷却コ
イル８により凝縮され液受け部３ａに落下する。

液受け部３ａに落下した液化熱媒体は、戻り配
管１８―２を通つて蒸気発生槽１ａの熱媒体貯溜
部へ回収される。

コンベア４の上にはんだ付け部材１３がある場
合には、第１図の搬入側搬送路２、第３図に矢印
の流線で示すように、飽和蒸気１２は邪魔板１５
によつて搬送路下方に向けられるが、下方にはは
んだ付け部材１３があるために搬送路２の上部を
移動しようとする。すなわち、搬送路２の上壁に
付けたラビリンス１６とはんだ付け部材１３との
間隙およびはんだ付け部材１３の間隙を通つて開
口部１４に向おうとする。しかし、ラビリンス１
６による流体抵抗が大きいので、搬入側側壁間隙
２１を通つて搬入側下部空間２２に入り、搬入側
冷却コイル７により凝縮液化されて液受け部２ａ
に落下する。

液受け部２ａに落下した液化内媒体は、戻り配
管１８―１を通つて蒸気発生槽１ａの熱媒体貯溜
部へ回収される。

なお、搬入側および搬出側とも熱媒体の凝縮液
化、熱媒体回収の機能は同等である。

本実施例によれば、次のような効果がある。

(1)蒸発槽１の出入口、搬入側搬送路２および搬出
側搬送路３に、それぞれ邪魔板１５、ラビリン
ス１６，１７など流体抵抗付与手段を設けたの
ではんだ付け部材１３の通過する空間を保つた
まま、蒸気槽１および搬送路の流体抵抗を増大
でき、熱媒体の蒸発量を最小限に適正にできる
ので、加熱ヒータの電力および冷却コイルの冷
却水使用量を小さくして、ランニングコストを
低減できる。

(2)開口部１４付近からの排気がないので、排気制
御装置や特別な熱媒体回収装置が不必要とな
り、装置が低価格、小形化されるとともに、ラ
ンニングコストを低減できる。

(3)熱媒体の飽和蒸気の密度が空気より大きい性質
を利用し、搬送路側壁に冷却コイルに通ずる流
体抵抗の小さな空間を設けることにより、搬送
路に漏洩した飽和蒸気１２をすみやかに冷却コ
イルに導びくために、飽和蒸気１２が大気へ逃
げ出すことを抑止できる。

(4)搬入側冷却コイル７、搬出側冷却コイル８とも
冷却コイルをすべてコンベア４より下方に配設
したので、空気中の水分を含んだ熱媒体の液滴
がはんだ付け部材１３上に落下してはんだ付け
個所の不良の原因となつたり、コンベア４上に
落下した液状のまま熱媒体を装置外に排出する
ようなことがなく、はんだ付け部材１３の信頼
性を向上することができる。

次に、本発明の他の実施例を第５図を参照して
説明する。

ここに第５図は、本発明の他の実施例に係るベ
ーパーリフロー式はんだ付け装置の構成を示す断
面図であり、図中、第１図と同一符号のものは、
前述の実施例と同等部分であるから、その説明を
省略する。

第５図の実施例は、搬送路の上壁に流体抵抗付
与手段として布を多数取付けた例である。

第５図において、２５は、搬入側搬送路２の上
壁に設けた流体抵抗付与手段に係る多数の布状部
材の系列（以下布片列という）、２６は、搬出側
搬送路３の上壁に設けた流体抵抗付与手段に係る
布片列である。

本構成による布片列の作用を、コンベア４上に
はんだ付け部材１３がある搬入側搬送路２側につ
いて代表的に説明する。

蒸発槽１内の飽和蒸気１２が搬入側搬送路２に
漏洩すると、搬送路２の上壁に取付けた布片列２
５およびはんだ付け部材１３による流体抵抗が大
きいので、先に第３図で説明した例と同様、搬入
側側壁間隙２１を通つて搬入側下部空間２２に入
り、搬入側冷却コイル７により凝縮液化される。

搬出側についても同様であるから、その説明を
省略する。

第５図の実施例によれば、前述の第１図の実施
例で述べた同様の効果が期待される。

次に、本発明のさらに他の実施例を第６図を参
照して説明する。

ここに第６図は、本発明のさらに他の実施例に
係るベーパーリフロー式はんだ付け装置の構成を
示す断面図であり、図中、第１図と同一符号のも
のは、第１図の実施例を同等部分であるから、そ
の説明を省略する。

第６図の実施例は、流体抵抗付与手段として飽
和蒸気による循環流を発生させる例である。

第６図において、３０は、蒸気槽１と搬入側搬
送路２（または搬出側搬送路３）との接続部近傍
に設けた循環流発生装置であり、この循環流発生
手段３０は、吸込ダクト２７、羽根車２８、吐出
ダクト２９から構成されている。

本構成による循環流発生装置３０の作用を、コ
ンベア４上にはんだ付け部材１３がある搬入側搬
送路２側について代表的に説明する。

蒸気槽１内の飽和蒸気には、吸込ダクト２７か
ら吸込まれ、羽根車２８により加圧、加速されて
吐出ダクト２９から搬入側搬送路２に吐出されて
循環流３１を形成する。すなわち、熱媒体の飽和
蒸気を、蒸気槽１と搬入側搬送路２との接続部分
で回流させる。

飽和蒸気１２は、搬入側搬送路２に漏洩する
が、循環流３１およびはんだ付け部材１３による
流体抵抗が大きいので、前述の各例と同様に、搬
入側側壁間隙２１を通つて搬入側下部空間２２に
入り、搬入側冷却コイル７により凝縮液化され
る。

搬出側についても同様であるから、その説明を
省略する。

第６図の実施例によれば、前述の第１図の実施
例で述べたと同様の効果が期待される。

次に、第７図は、本発明のさらに他の実施例に
係るベーパーリフロー式はんだ付け装置の構成を
示す断面図であり、第７図の実施例は、搬送路上
面にラビリンス１６，１７を設け、蒸気槽と搬送
路との接続部近傍に循環流発生装置３０を設けた
ものである。

第７図の実施例は、第１図および第６図の実施
例を組合せたもので、機能については全く同様で
あるから、ここでは説明を省略する。

次に、本発明のさらに他の実施例を第８図を参
照した説明する。

ここに第８図は、本発明のさらに他の実施例に
係るベーパーリフロー式はんだ付け装置の構成を
示す断面図であり、図中、第１図と同一符号のも
のは、第１図の実施例と同等部分であるから、そ
の説明を省略する。

第８図の実施例は、第１図の実施例で示した邪
魔板およびラビリンスを上下方向に可動にした例
である。

第８図において、３２は移動軸、３３は、移動
軸３２に直結し、一対の邪魔板１５′を、コの字
状の部材の先端に取り付けた移動アーム、３４
は、この移動軸３２、移動アーム３３を上下に移
動させるための回転ハンドル、３５は軸シール、
３６は軸受で、これらで邪魔板１５′を上下に可
動される可動手段を構成している。

また、３７は移動軸、３９は、移動軸３７に直
結し、ラビリンス１６′を取り付けた移動板、３
８は、この移動軸３７、移動板３９を上下に移動
させるための回転ハンドル、４０は、移動板３９
の上下にともない搬送路の上壁とラビリンス１
６′との間に隙間ができて、蒸気が漏洩するのを
防止するシール、４１は軸シール、４２は軸受
で、これらでラビリンス１６′を上下に可動させ
る可動手段を構成している。

ラビリンス１７′の可動手段も全く同一構成で
ある。

本構成の装置の作用を説明する。

被処理物であるはんだ付け部材１３の高さが変
わると、回転ハンドル３４，３８により移動軸３
２，３７を所定量上下させて、移動アーム３３、
移動板３９を介して邪魔板１５′、ラビリンス１
６′，１７′を所定量上下させて、はんだ付け部材
１３と邪魔板１５′との間隙４３、はんだ付け部
材１３とラビリンス１６′，１７′との間隙４４を
最小限の適正間隔となるように作動させる。

第８図の実施例によれば、先の第１図の実施例
で述べたと同様の効果が期待されるほか、はんだ
付け部材１３と流体抵抗付与手段との間隔を最小
限の適正間隔に保つので、蒸発槽１における熱媒
体の飽和蒸気１２の発生量を最小にでき、また、
搬送路における熱媒体の回収を効率よく行うこと
ができるため、省エネルギー効果をたかめ、装置
のランニングコストを低減することができる。

なお、第８図の実施例では、流体抵抗付与手段
の可動を手動で行う例を示したが、本発明は、こ
れに限らず、搬送路の入口部にセンサーを設置し
て搬入されるはんだ付け部材１３の高さを測定し
この検知信号に応じて移動軸を制御する自動式の
ものも実施できることは言うまでもない。

また、第８図の実施例では、ラビリンス１６′，
１７′を上下方向に可動にした例を説明したが、
左右方向に可動させることも可能である。

さらに、前述の第１図、第５図、第６図に示し
た各実施例の流体抵抗付与手段を、適宜組合わせ
て実施できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、熱媒体の
飽和蒸気の漏洩を極力少なくして蒸気槽における
飽和蒸気の発生を適正にするランニングコストが
低く、信頼性の高いベーパーリフロー式はんだ付
け装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は手段の一実施例に係るベーパーリフロ
ー式はんだ付け装置の構成を示す断面図、第２図
は、第１図のＡ―Ａ矢視断面図、第３図は、第１
図のＢ―Ｂ矢視断面図、第４図は、第１図のＣ―
Ｃ矢視断面図、第５図は、本発明の他の実施例に
係るベーパーリフロー式はんだ付け装置の構成を
示す断面図、第６図ないし第８図は、いずれも本
発明のさらに他の実施例に係るベーパーリフロー
式はんだ付け装置の構成を示す断面図、第９図
は、従来のベーパーリフロー式はんだ付け装置の
構成図である。 １…蒸気槽、２…搬入側搬送路、３…搬出側搬
送路、４…コンベア、５…加熱ヒータ、７…搬入
側冷却コイル、８…搬出側冷却コイル、１１…熱
媒体、１２…飽和蒸気、１３…はんだ付け部材、
１５，１５′…邪魔板、１６，１６′，１７，１
７′…ラビリンス、２１…搬入側側壁間隙、２３
…搬出側側壁間隙、２２，２４…下部空間、２
５，２６…布片列、３０…循環流発生装置、３１
…循環流、３２，３７…移動軸、３３…移動アー
ム、３４，３８…回転ハンドル、３９…移動板、
４３，４４…間隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理物に熱媒体の飽和蒸気を接触させ被処
   理物のはんだを加熱溶融させてはんだ付けを行う
   べき蒸気槽と、この蒸気槽に被処理物を搬入、搬
   出するための搬送路とを備えたペーパーリフロー
   式はんだ付け装置において、前記蒸気槽の出入口
   および前記搬送路に、熱媒体の飽和蒸気の流出を
   防ぐべき流体抵抗付与手段を設けるとともに、前
   記搬送路に下部に通じる空間および下部空間を設
   け、この下部空間に冷却手段を備えたことを特徴
   とするベーパーリフロー式はんだ付け装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   蒸気槽の出入口に設ける流体抵抗付与手段を邪魔
   板とし、搬送路に設ける流体抵抗付与手段を搬送
   路上壁に設けたラビリンスとしたものであるベー
   パーリフロー式はんだ付け装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   蒸気槽の出入口に設ける流体抵抗付与手段を邪魔
   板とし、搬送路に設ける流体抵抗付与手段を搬送
   路上壁に設ける多数の布片列としたものであるベ
   ーパーリフロー式はんだ付け装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   蒸気槽の出入口および搬送路に設ける流体抵抗付
   与手段は、熱媒体の飽和蒸気を、前記蒸気槽と前
   記搬送路との接続部近傍で回流せしめる循環流発
   生装置としたものであるベーパーリフロー式はん
   だ付け装置。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のも
   ののいずれかにおいて、流体抵抗付与手段に係る
   邪魔板、ラビリンス、布片列などのいずれをも、
   当該流体抵抗付与手段と被処理物との間隔を前記
   被処理物の寸法に応じて適正間隔になしうるよう
   に可動にしたものであるベーパーリフロー式はん
   だ付け装置。