JPH03118962A

JPH03118962A - ベーパリフロー式はんだ付け装置

Info

Publication number: JPH03118962A
Application number: JP1257036A
Authority: JP
Inventors: Haruo Sankai; 三階　春夫; Shinya Yamama; 山間　伸也
Original assignee: Hitachi Techno Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-21
Also published as: US5146694A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ペースト状のはんだを印刷された被処理物を
コンベアで搬送しつつ熱媒体蒸気に触れさせて加熱し、
上記のはんだを溶解させる方式のベーパリフロー式はん
だ付け装置に係り、特に、電子部品を搭載したプリント
回路基板のはんだ付け操作に好適なように改良したベー
パリフロー式はんだ付け装置に関するものである。

〔従来の技術〕

プリント配線板に電子部品を高密度で実装する場合、は
んだ接合すべき個所にペースト状のはんだを印刷してお
き、これを炉内で加熱してはんだを溶融させ、冷却固化
させる技術が広く用いられている。

この場合、炉内温度分布の均一性を図り、電子部品の過
熱を防止するため、比重、比熱、潜熱の大きい蒸気を熱
媒体として用い、その凝固潜熱を利用して加熱するベー
パリフロー式はんだ付け装置が注目されている。

この種の技術に関しては特開昭６０−１０６５０２号公
報、及び特開昭６３−９０３６２号公報に記載された技
術が公知である。

第１１図は公知のベーパリフロー式はんだ付け装置の１
例を示す模式的な断面図を示し、第１２図はそのＡ−Ａ
断面矢視図である。

１はりフロー室で、蒸気発生槽４．搬入側搬送路５．搬
出側搬送路６．液状の熱媒体１２を加熱する熱媒体ヒー
タ７、搬入側冷却路８．搬出側冷却器９．搬入側排気口
１０．および搬出側排気口１１を備えている。

２は被処理物の予熱室で、予熱ヒータ１４を備えている
。

３は、はんだ付けされた被処理物の冷却部で、冷却ファ
ン１８を備えている。

１５はコンベアで、アイドラスプロケット１９’、２０
゜２１およびドライブスプロケット１９を備えていて、
被処理物１６を図の左方から右方へ水平に搬送する。

２３は排気の回収装置、２６は水酸除去器である。

以上のように構成された公知例のベーパリフロー式はん
だ付け装置において、蒸気発生槽４の底部に留まってい
る液状の熱媒体１２を熱媒体ヒータ７で加熱し、沸騰蒸
発した熱媒体の飽和蒸気１３は上昇し、第１２図（Ａ−
Ａ断面）に示した側壁通路３１を通って上部蒸気吐出口
３４および下部蒸気吐出口３３から、被処理物１６に向
けて吐出され、該被処理物１６を上下から加熱する。被
処理物１６を加熱した熱媒体蒸気の１部は液化して滴下
し、蒸気発生槽４の底部に留まる。

搬入側搬送路５および搬出側搬送路６に流入した飽和蒸
気１３は、搬入側冷却器８および搬出側冷却器９で冷却
されて液化し、戻り配管１７を通って蒸気発生槽４の底
部に戻る。

残余の蒸気は搬入側排出口１０および搬出側排出口１１
から配管２２を通って回収装置２３に流入し、冷却コイ
ル２４を備えたデミスタ２５で回収される。

回収された熱媒体は水酸除去器２６で水酸除去され、ポ
ンプ２７により蒸気発生槽４に戻される。

一方、被処理物１６はコンベア１５により図の左方から
右方に向けて搬送されつつ、予熱室２内で予熱ヒータ１
４で予熱され、リフロー室１内で熱媒体の飽和蒸気１３
に触れて加熱され、該被処理物１６に印刷されていたは
んだが溶融する。

被処理物１６は搬出側搬送路６を通りつつ冷却され、冷
却部３で強制冷却され、はんだが凝固してはんだ付けが
完了する。

蒸気発生槽４内の飽和蒸気の温度は温度センサ２８で検
出され、温度調節器２９により電力調節器３０を制御し
て所定温度に保たれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に説明した公知例のベーパリフロー式はんだ付け装
置（第１１図、第１２図）においては次のような問題が
有る。

ａ、被処理物が、電子部品を搭載したプリント基板であ
る場合、熱媒体の凝縮熱伝導率は著しく高いので、飽和
蒸気に接触した基板の温度が急激に上昇する。しかし、
小形チップの電極やＩＣのリードなどのように熱容量の
小さい部材の温度はプリント配線基板に比して更に急激
に昇温する。このため、チップ立ちゃ、はんだ吸い上が
り等のはんだに関する欠陥が発生し、信頼性が低下する
。

ｂ、上記のはんだに関する欠陥を防止するには、熱容量
が比較的大きいプリント配線基板を下方から加熱した後
、熱伝導によってチップの電極やＩＣのリードを昇温さ
せれば良いことが知られている。しかし、この場合、第
１１図に示した下部蒸気吐出口３３の形状２寸法が著し
く大きくなるという問題を生じる。また、前記の基板が
両面実装基板である場合には下面に搭載された部品が長
時間にわたって熱媒体蒸気に曝されて耐熱性が問題とな
る。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、チップ立
ちゃはんだ吸い上がりなどの、はんだ付けに関する欠陥
を生じる虞が無く、しかも装置全体を著しく大形にする
こと無く、かつ、搭載された電子部品の耐熱性に問題を
生じる虞の無い、ベーパリフロー式はんだ付け装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

熱媒体を加熱して蒸気を発生させる蒸気発生槽と、上記蒸気発生槽を通過して被処理物を搬送するコンベア
と、前記の蒸気発生槽で発生した蒸気を被処理物の下面に導
く下部蒸気吐出口と。

同じく蒸気を被処理物の上面に導く上部蒸気吐出口とを
備えたベーパリフロー式はんだ付け装置において、前記下部蒸気吐出口（被処理物の下面を加熱する）に比
して、上部蒸気吐出口（同じく上面を加熱する）の位置
を、搬送方向について後方にずらせて配置し、被処理物の上面側の温度上昇を下面側の温度上昇に比し
て緩徐ならしめる。

なお、本発明においてコンベアが蒸気発生槽を通過する
とは、コンベアの搬送路が蒸気発生槽を貫通している場
合、及び蒸気発生槽の直近部に配設されている場合の何
れをも含む意である。

本発明を実施する際、前記の上部蒸気吐出口に整流部材
を配設して吐出蒸気の方向をコンベアに向けて直交する
方向よりも搬送方向について後方寄りに向けると好都合
である。

また、本発明を実施する場合、上記の上部蒸気吐出口に
開閉操作可能な蓋を設けて蒸気流量を調節し得る構造に
すると好都合である。

また、本発明を実施する際、前記の上部蒸気吐出口の位
置を変化せしめ得る構造にしておくと好都合であるが、
この場合、上部蒸気吐出口全体を動かさなくとも、その
始点（即ち、コンベアの搬送方向に関して、いわゆる上
流側の端）を、コンベア搬送方向に移動させ得るように
すれば良い。

〔作用〕

前記のように、上部蒸気吐出口を後方にずらせておくと
（詳しくは、下部蒸気吐出口に比して、コンベアの搬送
方向（下流側）に偏らせておくと）、被処理物が例えば
電子回路基板である場合、先ず、熱容量の比較的大きい
プリント回路基板が下部蒸気吐出口から吐出された熱媒
体蒸気によって加熱される。この熱の一部は伝導によっ
てチップ電極やＩＣリードに伝わって緩やかに昇温させ
る。

その後、上部蒸気吐出口から吐出された熱媒体蒸気によ
って、これらチップ電極やＩＣリードが飽和温度まで昇
温せしめられる。このようにして被加熱物の熱容量の差
による昇温アンバランスが補正され、はんだ付け部の欠
陥発生が防止される。

この場合、上部蒸気吐出口からの吐出蒸気流の方向が、
コンベアの搬送方向に直角に吹きつけられるよりも搬送
方向後方寄りであると、熱媒体蒸気の一部が搬入側搬送
路５の方へ逆流しないので正確な温度制御が容易である
。

またこの場合、上記上部蒸気吐出口に開閉操作可能な蓋
を設けて蒸気流量を調節できる構造であると、被処理物
の仕様が変わった場合に容易に調整して最適条件ではん
だ付けを行い得る。

また、上記上部蒸気吐出口の位置（特に、搬送方向につ
いて上流端側の位置）を調節できる構造を用いると、被
処理物の仕様変化に対応して最適条件ではんだ付けを行
うのに好都合である。

〔実施例〕

第１図は本発明に係るベーパリフロー式はんだ付け装置
の一実施例を示す。

この実施例は第１１図に示した従来例の装置に本発明を
適用して改良した１例であって、第１１図と同一の図面
参照番号を付したものは上記従来例におけると同様乃至
は類似の構成部分である。

次に、第１図（本例）について第１１図（従来例）と比
較しつつ、異なる点を説明する。

第１図、第１１図とも、コンベア１５は被処理物１６を
図の左方から右方へ搬送する。而して３３は下部蒸気吐
出口である。

被処理物１６の下面は、図の右方に向けて搬送されてい
るとき、下部蒸気吐出口３３の左端３６（つまり、搬送
方向について、いわゆる上流端）に達すると蒸気流に触
れ始める。説明の便宜上、このような点（吐出口の、搬
送方向に関して上流端）を始点と呼ぶ。

これに対して図示３８は下部蒸気吐出口３３の終点（搬
送方向下流側の端）である。

下部蒸気吐出口３３、およびその始点３６の位置、終点
３８の位置は第１図、第１１図ともほぼ同様である。

第１図（本実施例）に示した３４Ａは上部蒸気吐出口で
あり、３５はその始点、３７は終点である。

本例の上部蒸気吐出口３４Ａの始点３５は、下部蒸気吐
出口の始点３６に比して右方に、即ち搬送方向に偏らせ
である。

これにより、被処理物の下面側の部材（例えばプリント
基板）に比して上面側の部材（例えばＩＣチップ）は熱
媒体蒸気に触れ始める時刻が遅くなり、昇温か遅れる。

第２図はチップ部品を搭載したプリント基板を、第１図
の実施例の装置ではんだ付け処理した際のチップ部品の
電極の温度変化を実線で描き、第１１図の従来例におけ
る温度変化（破線）と対比した図表である。

本実施例においてチップ部品の電極温度の上昇速度が緩
やかであることが解る。

第３図は前記と異なる実施例を示す。前記実施例（第１
図）に比して異なる点は、下部蒸気吐出口終点３８′を
図の左方に、即ち搬送方向と反対の方向に偏らせたこと
である。

本例によっても、被処理物の上面側が下面側に比して緩
やかに昇温せしぬられる。そして本例においては、被処
理物１６の下面側が下部蒸気吐出口３３′の前を通過す
る時間と、上部蒸気吐出口３４の前を通過する時間とを
等しく設定できる。

第４図は前記と更に異なる実施例を示し、そのＢ−Ｂ断
面を第５図に示す。

本例の上部蒸気吐出口３．４Ｂは、第５図に示す如く蒸
気流を整流するルーパー３９を備えていて、これにより
吐出蒸気流の方向を第４図の右方に、即ち搬送方向につ
いて下流側に向ける。

これにより、熱媒体蒸気が搬入側搬送路５の方へ漏洩す
る虞が無くなり、上部蒸気吐出口３４Ｂを搬送方向へ偏
らせたことの効果を確実ならしめる。

第６図は前記と更に異なる実施例を示し、そのＣ−Ｃ断
面矢視図を第７図に示す。

本例は、搬送路側壁に設けた側壁通路３１（第７図）を
通して熱媒体蒸気を搬入側天井部に導き、整流格子４１
を経て被処理物１６の上面に向けて吐出する。上記の吐
出方向（矢印ｉ）は、搬送方向に垂直な方向に比して搬
送方向（第６図において右向き）寄りとする。

熱媒体蒸気は第７図に示した１対の側壁通路３１を上昇
しく第７図において紙面と垂直方向）、上部通路４１で
合流し、整流格子４１を通って被処理物１６の上面に向
けて吐出される。これにより、被処理物１６の下面側に
比して上面側の昇温を遅延させる効果が高められる。

第８図は前記と更に異なる実施例を示し、第９図はその
Ｄ−Ｄ断面矢視図である。次に、本実施例について第１
図の実施例と異なる点を説明する。

上記蒸気吐出口の蓋４２と、上記の蓋４２に固着した駆
動軸４４と、上記の軸４４の軸受４３と、前記の駆動軸
４４に対してカップリング４５を介して接続されたモー
タ４６とを設ける。

被処理物１６の温度上昇は、該被処理物を構成している
各部材の熱容量によって異なる。このため被処理物の仕
様が変わって構成部材の熱容量が変化したときは、前記
のモータ４６を作動させて蓋４２を開閉する。この開閉
の時期と開度とを適正に選べば、各種仕様の被処理物を
それぞれ最適の条件ではんだ付け処理することができる
。

第１０図は前記と更に異なる実施例を示す。次に、第１
図の実施例と異なる点を説明する。

本例は、上部蒸気吐出口３４Ｅの一部を覆う形のスライ
ド形の蓋４７、及び、この蓋４７に取り付けた駆動軸４
８を設けた。

上記の駆動軸４８を動かしてスライド形の蓋４７を図の
左右方向に移動させると、上部蒸気吐出口３４Ｅの始点
３５′が図の左右に移動する。これにより、被処理物１
６の仕様に応じて最適の条件ではんだ付け処理を行うこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のベーパリフロー式はんだ
付け装置によれば、上部蒸気吐出口の位置を下部蒸気吐
出口に比して相対的に搬送方向（コンベアによる被処理
物の搬送方向）に偏らせることにより、被処理物の下面
を先に熱媒体蒸気で加熱して上面を徐々に昇温させ、そ
の後被処理物の上面を熱媒体蒸気で加熱するので、チッ
プ立ちゃはんだ吸い上がりなどのはんだ付け欠陥を防止
して信頼性を向」ニさせることができる。

前記の上部蒸気吐出口に熱媒体蒸気の流動を整流する部
材を設けて、熱媒体蒸気流の流動方向を搬送方向寄りに
しておくと、該熱媒体蒸気が搬入側に向けて流れないの
で確実に所望の温度制御を行い得る。

また、前記上部蒸気吐出口に開閉操作可能な蓋を設けて
蒸気流量を調節し得る構造とし、若しくはスライド操作
可能な蓋を設けて上部吐出口の開口位置（特にその始点
）を調節し得る構造とすれば、各種仕様の被処理物に応
じて最適の条件ではんだ付け処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベーパリフロー式はんだ付け装置
の一実施例を示す模式的な断面図、第２図は上記実施例
における温度変化を示す図表である。第３図および第４図はそれぞれ上記と異なる実施例の模
式的な断面図であり、第５図は第４図のＢ−Ｂ断面矢視
図である。第６図は前記と更に異なる実施例の模式的な断面図、第
７図はそのＣ−Ｃ断面矢視図である。第８図は前記と更に異なる実施例の模式的な断面図、第
９図はそのＤ−Ｄ断面矢視図である。第１０図は前記と更に異なる実施例の模式的な断面図で
ある。第１１図は従来例のベーパリフロー式はんだ付け装置の
模式的な断面図、第１２図はそのＡ−Ａ断面矢視図であ
る。１・・・リフロー室、２・・・予熱室、３・・・冷却部
、４蒸気発生槽、５・・・搬入側搬送路、６・・・搬出
側搬送路、７・・・加熱ヒータ、８・・・搬入側冷却器
、９・・・搬出側冷却器、１０・・・搬入側排気口、１
１・・・搬出側排気口、１２・・・熱媒体、１３・・・
飽和蒸気、１４・・・予熱ヒータ、１５・・・コンベア
、１６・・・被処理物、１７・・・戻り配管、１８・・
・冷却ファン、１９・・・駆動スプロケット、２０．２
１・・・アイドラスプロケット、２２・・・配管、２３
・・・回収装置、２４・・・冷却コイル、２５・・・デ
ミスタ−１２６・・・水酸除去器、２７・・・ポンプ、
２８・・・温度センサ、２９・・・温度調節器、３０・
・・電力調節器、３１・・・側壁通路、３２・・・側壁
、３３・・・下部蒸気吐出口、３４．３４Ａ、　３４Ｂ
　、　３４Ｅ・・・上部蒸気吐出口、３５・・・上部蒸
気吐出口始点、３６・・・下部蒸気吐出口始点、３７・
・・上部蒸気吐出口終点、３８・・・下部蒸気吐出口終
点、３９・・・整流部材としてのルーバー、４０・・・
上部通路、４１・・・整流格子、４２・・・開閉操作可
能な蓋、４３・・・軸受、４４・・・駆動軸、４５・・
・カップリング、４６・・・モータ、４７・・・スライ
ド形の蓋、４８・・・駆動軸。

Claims

【特許請求の範囲】１、熱媒体を加熱して熱媒体の蒸気を発生させる蒸気発
生槽と、上記蒸気発生槽を通過して被処理物を搬送するコンベア
と、前記の蒸気発生槽で発生した熱媒体蒸気を被処理物の下
面に導く下部蒸気吐出口と、同じく熱媒体蒸気を被処理物の上面に導く上部蒸気吐出
口とを備えたベーパリフロー式はんだ付装置において、前記上記蒸気吐出口の位置を、前記下部蒸気吐出口の位
置に比して相対的に、前記コンベアの搬送方向にずらせ
て、被処理物上面側の温度上昇を同下面側の温度上昇に比し
て緩徐ならしめたことを特徴とする、ベーパリフロー式
はんだ付け装置。２、前記の上部蒸気吐出口は、被処理物に向けて吐出さ
れる熱媒体蒸気の流動方向を、前記コンベアの搬送方向
に直角な方向よりも搬送方向に近い方向に向けるための
整流部材を備えていることを特徴とする、請求項１に記
載のベーパリフロー式はんだ付け装置。３、前記の上部蒸気吐出口は、開閉操作可能な蓋を備え
ていて、被処理物に向けて吐出される熱媒体蒸気の流量
を調節し得る構造であることを特徴とする、請求項１に
記載のベーパリフロー式はんだ付け装置。４、前記の上部蒸気吐出口は、前記コンベアの搬送方向
と反対側の端の位置を変化せしめ得る構造であって、該
コンベアによって搬送される被処理物が該上部蒸気吐出
口から吐出される熱媒体蒸気をその上面に受け始める位
置を調節し得るようになっていることを特徴とする、請
求項１に記載のベーパリフロー式はんだ付け装置。