JPH0343935B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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。

［従来の技術］ 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装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
被処理物を過熱するベーパーリフロー（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号公報に
記載されているように、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、フツ
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側冷却コイル、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、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に浸つた加熱ヒータ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
縮作用により制御される。

搬入側送路２′および搬出側搬送路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に接触して次第に加熱され、蒸気槽
１′内に入り、飽和蒸気１２の凝縮潜熱ではんだ
は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、搬出側搬
送路３′に入り、次第に冷却されて装置から搬出
される。

［発明が解決しようとする課題］ 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 蒸気槽１′内ではんだ付け部材１３のはんだ
が溶融すると、はんだの一部およびはんだ付け
部材に塗布された、はんだ付けのための溶剤で
あるフラツクスの一部は、凝縮液化した熱媒体
とともに蒸気槽１′の下部に落下して、溜つて
いる熱媒体１１とを混合する。

熱媒体１１と混合したフラツクスは、熱媒体
１１に浸つている加熱ヒータ５の表面に付着し
て電熱性能を低下させるとともに加熱ヒータ５
を腐食させるので、メンテナンスに費用がかか
る問題がある。

２ 熱媒体１１と混合したフラツクスは、熱媒体
１１の沸騰を妨げて熱負荷の変化に対する応答
の遅れを生じ、飽和蒸気１２の蒸気面の高さの
保持が一時的に困難となる現象を生じ、これを
防ぐためには、蒸発量の増大が必要となるの
で、加熱ヒータ５の電力および冷却水量の需要
が増大して、装置のランニングコストが増大す
る問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、熱媒体とフラツクスとの混
合液からのフラツクスの分離を、小形簡素化した
装置で確実に行い、熱媒体とフラツクスの混合を
少なくしてメンテナンスを容易にし、ライニング
コストを低くするベーパーリフロー式はんだ付け
装置を提供することを、その目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、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
を有し、少なくとも、前記熱媒体を沸騰蒸発させ
る蒸気発生槽と、被処理物を加熱して凝縮液化し
た熱媒体とフラツクスとの混合液を回収する戻り
槽と、その回収した混合液のフラツクスを除去す
るフラツクス分離装置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、 前記フラツクス分離装置は、前記戻り槽と前記
蒸気発生槽との高低差の中間位に位置するととも
に、このフラツクス分離装置は、堰で仕切られる
液溜り部と、堰の溢流側にフイルターを備えたフ
ラツクス除去部とからなり、前記混合液を戻り槽
から高低差により液溜り部へ流入させるように前
記戻り槽と前記液溜り部とを配管で接続し、か
つ、液溜り部へ流入した混合液の温度低下にとも
ない比重差によつて上下に分離した上方のフラツ
クスおよび下方の熱媒体を前記堰を溢流させて、
前記フラツクスは前記フイルターで捕集し、前記
フイルターを通過した前記熱媒体は前記蒸気発生
槽に送出されるように、前記フラツクス除去部の
フイルター下流部と前記蒸気発生槽とを配管で接
続したものである。

［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Ａ−Ａ矢視断面図、第３図
ａは、第１図のＢ−Ｂ矢視断面図、第３図ｂは、
第１図の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１，２図において、１は、熱媒体１１を沸騰
加熱させる蒸気発生槽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槽部
１ｂとを一体の槽で形成した蒸気槽、２は、はん
だ付け部材１３を蒸気槽１に搬入する搬入側搬出
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内に設けた搬入側冷却コ
イル、８は、搬出側搬送路３内に設けた搬出側冷
却コイル、１４は、搬入側搬送路２の開口部であ
る。

１５は、蒸気槽１内の炉槽部１ｂの直下に配設
した戻り槽で、この戻り槽１５は、飽和蒸気１２
がはんだ付け部材１３を加熱したのち凝縮液化し
て落下する液化熱媒体を受ける槽として機能す
る。

１７−１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、１７−２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、１９は、蒸気槽１内の炉槽部
１ｂを構成する隔壁である。

２５は、蒸気槽１内の炉槽部１ｂで凝縮液化し
た熱媒体に混入したフラツクスを除去するための
フラツクス分離装置で、このフラツクス分離装置
２５は、戻り槽１５と蒸気発生槽１ａとの高低差
の中間位に位置し、堰２５ａで仕切られる液溜り
部２５ｂと、堰２５ａの溢流個所にフイルター２
６を有するフラツクス除去部２５ｃとを備えたも
のである。

２４は、戻り槽１５とフラツクス分離装置２５
の液溜り部２５ｂとを接続する配管で、この配管
２４は、戻り槽１５の混合液を液溜り部２５ｂに
送る配管である。

２７は、フラツクス分離装置２５におけるフラ
ツクス除去部２５ｃのフイルター下流部と蒸気発
生槽１ａとを接続する配管で、この配管２７は、
フラツクス除去部２５ｃに備えたフイルター２６
を通過して、フラツクスが除去された熱媒体を蒸
気発生槽１ａに戻す戻り配管である。

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、残りは隔壁
１９と蒸気槽１の周壁との間隙１８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
フラツクスなどとともに落下し、戻り槽１５に溜
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、飽和蒸気１２の密度は空気に比して著し
く大きいので、第１図の搬出側搬送路３、第３図
ｂに矢印の流線で示すように、漏洩してきた飽和
蒸気１２は、コンベア４および搬出側側壁間隙２
２を通つて搬出側下部空間２３に入り、搬出側冷
却コイル８により凝縮液化され液受け部３ａに落
下する。

液受け部３ａに落下した液化した熱媒体は戻り
配管１７−２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の上のはんだ付け部材１３がある場
合には、第１図の搬入側搬送路２，第３図ａに矢
印の流線で示すように、飽和蒸気１２は、搬入側
側壁間隙２０を通つて搬入側下部空間２１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に落下した液化した熱媒体は戻り
配管１７−１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。

戻り槽１５に落下したフラツクスなどを含む液
化熱媒体は、戻り槽１５とフラツクス分離装置２
５との高低差に従つて配管２４を流下してフラツ
クス分離装置２５の液溜り部２５ｂに流入する。
この液溜り部２５ｂに流入した液化熱媒体（熱媒
体とフラツクスとの混合液）の温度が次第に低下
するにともなつて、液化熱媒体中からフラツクス
が固化し、比重差によつて液上部にフラツクス、
その下方に熱媒体が分離する。液溜り部２５ｂに
いつたん溜つたフラツクスと熱媒体は、順次に堰
２５ａからフラツクス除去部２５ｃに溢れ、図示
するように該フラツクス除去部２５ｃにおける堰
２５ａの溢流側に設けられているフイルター２６
を通過することによつて固化したフラツクスは捕
集される。

フラツクスを除去されフイルター２６を通過し
た熱媒体は、フラツクス分離装置２５と蒸気発生
槽１ａとの高低差に従つて、フラツクス除去部２
５ｃのフイルター下流部から戻り配管２７を流下
して蒸気発生槽１ａに回収される。

本実施例によれば、次のような効果がある。

１ 蒸気発生槽１ａの熱媒体１１にはフラツクス
などの混入がなおので、熱媒体１１に浸つてい
る加熱ヒータ５の表面に付着物が付かず、した
がつて伝熱性能の低下がなく、加熱ヒータ５の
点検清浄などの保守間隔が長くできて、メンテ
ナンスが容易となる。

また、熱媒体１１の沸騰蒸発を妨げるものが
ないために、熱負荷の変化に対する遅れがなく
なり、加熱ヒータ５の電力節減ができる。

２ フラツクスを含んだ熱媒体の量は、蒸気槽１
の炉槽部１ｂにおけるはんだ付け部材１３から
凝縮液化して戻り槽１５に落下した分だけで少
量であるから、フラツクス分離装置２５を小形
簡素化できる。

また、混合液は戻り槽１５と液溜り部２５ｂと
を結ぶ配管２４を、フラツクスを分離された熱媒
体はフラツクス除去部２５ｃと蒸気発生槽１ａと
を結ぶ戻り配管２７を、それぞれ高低差を利用し
て流れるため、循環ポンプを必要とせず、コスト
および電力が低減できる。

次に、本発明の他の実施例を第４図および第５
図を参照して説明する。

ここに第４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５図は、第４図のＤ−Ｄ矢視断面図であ
り、図中、第１，２図と同一符号のものは先の実
施例と同等部分であるから、その説明を省略す
る。

第４，５図の実施例は、蒸気槽１内に２段の戻
り槽１５Ａ，１６を設けたものである。

第１の戻り槽１５Ａと第２の戻り槽１６とは、
第５図に示すように、互いに熱媒体の飽和蒸気１
２の流通を妨げることがないよう配慮されてお
り、第１の戻り槽１５Ａは両側部に受皿を備え、
第２の戻り槽１６は中央部に受皿を備え、第１の
戻り槽１５Ａを通過して落下する液化熱媒体は第
２の戻り槽１６で受けるように構成されている。

戻り槽からフラツクス分離装置２５へ導かれる
配管２４は、第１の戻り槽１５Ａから分管２４
ａ，第２の戻り槽１６から分管２４ｂを備えて配
管２４に合流するように構成されている。

本実施例によれば、第２，３図に示した実施例
と同様の効果が期待されるほか、第５図に矢印の
流線で示すように、熱媒体の飽和蒸気１２がはん
だ付け部材１３の下面に入りやすくなつている。

なお、熱媒体の戻り槽をさらに多段に設けるこ
とは容易になしうるので、ここでは実施例の図示
説明を省略する。

次に、本発明のさらに他の実施例を第６図およ
び第７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、第７図は、第６図Ｅ−Ｅ矢視断面図
であり、図中、第１，２図と同一符号のものは、
先の実施例と同等部分であるから、その説明を省
略する。

第６，７図の実施例は、凝縮液化した熱媒体の
戻り槽の底部が、沸騰蒸発した熱媒体に接しない
ように構成した例を示したものである。

また、本実施例では、蒸気発生槽が蒸気槽１と
分離可能の一体構成になつている。

戻り槽１５Ｂは、その裏側部に遮蔽板３０を具
備しており、沸騰蒸発した熱媒体が戻り槽１５Ｂ
の受皿部に直接接しないように構成されている。

２９は、蒸気槽１とフランジ２９ａを介して分
離可能に形成された蒸気発生槽である。前記戻り
槽１５Ｂに設けた遮蔽板３０は、蒸気発生槽２９
のフランジ２９ａに接続するように形成されてい
る。

蒸気発生槽２９内の加熱ヒータ５により沸騰蒸
発した熱媒体の飽和蒸気１２は、戻り槽１５Ｂと
蒸気槽１との間隙２８を通つて上昇し、一部はは
んだ付け部材１３の下面を加熱し、残りは隔壁１
９と蒸気槽１との周壁との間隙１８を通つてはん
だ付け部材１３の上面を加熱する。以後の作用は
第１図、第４図の実施例で説明した場合と全く同
様であるから、その説明を省略する。

第６，７図の実施例によれば、前述の実施例と
同様の効果が期待できるほか、熱媒体の飽和蒸気
１２ははんだ付け部材１３を有効に加熱すること
ができる。

また、蒸気発生槽２９を蒸気槽１と分離したの
で、蒸気槽１の下部が小形になり、コンベア４の
ベルトを戻り槽１５Ｂと蒸気発生部の間に通すこ
とができて、ベルトの長さが最短となり、熱媒体
の回収効率も向上する。

次に、本発明のさらに他の実施例を第８図を参
照して説明する。

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、蒸気発生槽を独立して配設
した一例である。

第８図において、１５Ｃは、はんだ付け部材１
３を加熱して凝縮液化した熱媒体を回収する戻り
槽で、この戻り槽１５Ｃは、蒸気槽１Ａの底部を
形成している。３１は、蒸気槽１Ａと別個に独立
して設けた蒸気発生槽で、この蒸気発生槽３１
は、戻り槽１５Ｃ、フラツクス分離装置２５より
低位に配設されている。３２は、戻り槽１５Ｃの
側面（液化熱媒体の貯溜面より上部）と蒸気発生
槽３１上面とを接続するダクトである。

蒸気発生槽３１から発生した熱媒体の飽和蒸気
１２は、ダクト３２を経て戻り槽１５Ｃの側面か
ら蒸気槽１内に入り、はんだ付け部材１３を加熱
する。以後の作用第１図、第４図の実施例で説明
した場合と同様であるから、その説明を省略す
る。

第８図の実施例によれば、前述の実施例と同様
の効果が期待できるほか、さらに次のような効果
がある。

蒸気発生槽３１を蒸気槽１から分離したので、
重量が最も重い蒸気発生槽３１を個別に支持でき
ることになり、したがつて、蒸気槽１、搬入側搬
送路２、搬出側搬送路３等を薄肉軽量化できる。

また、蒸気発生槽３１および戻り槽１５Ｃの保
守が容易となる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、熱媒体と
フラツクスとの混合液からのフラツクス分離を、
小形簡素化した装置で確実に行うことができ、熱
媒体とフラツクスとの混合を少なくしてメンテナ
ンスを容易にし、ランニングコストを低くするベ
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、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ａ
は、第１図のＢ−Ｂ矢視断面図、第３図ｂは、第
１図のＣ−Ｃ矢視断面図、第４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５図は、第４図のＤ−
Ｄ矢視断面図、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、第７図は、第６図のＥ−Ｅ矢
視断面図、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、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。 １，１Ａ……蒸気槽、１ａ……蒸気発生槽、５
……加熱ヒータ、１１……熱媒体、１２……飽和
蒸気、１３……はんだ付け部材、１５，１５Ｂ，
１５Ｃ……戻り槽、１５Ａ……第１の戻り槽、１
６……第２の戻り槽、１７−１，１７−２……戻
り配管、２４……配管、２４ａ，２４ｂ……分
管、２５……フラツクス分離装置、２５ａ……
堰、２５ｂ……液溜り部、２５ｃ……フラツクス
除去部、２６……フイルター、２７……戻り配
管、２９，３１……蒸気発生槽、３０……遮蔽
板、３２……ダクト。

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
   べき蒸気槽を有し、少なくとも、前記熱媒体を沸
   騰蒸発させる蒸気発生槽と、被処理物を加熱して
   凝縮液化した熱媒体とフラツクスとの混合液を回
   収する戻り槽と、その回収した混合液のフラツク
   スを除去するフラツクス分離装置とを備えたベー
   パーリフロー式はんだ付け装置において、 前記フラツクス分離装置は、前記戻り槽と前記
   蒸気発生槽との高低差の中間位に位置するととも
   に、 このフラツクス分離装置は、堰で仕切られる液
   溜り部と、堰の溢流側にフイルターを備えたフラ
   ツクス除去部とからなり、 前記混合液を戻り槽から高低差により液溜り部
   へ流入させるように前記戻り槽と前記液溜り部と
   を配管で接続し、 かつ、液溜り部へ流入した混合液の温度低下に
   ともない比重差によつて上下に分離した上方のフ
   ラツクスおよび下方の熱媒体を前記堰を溢流させ
   て、前記フラツクスは前記フイルターで捕集し、
   前記フイルターを通過した前記熱媒体は前記蒸気
   発生槽に送出されるように、前記フラツクス除去
   部のフイルター下流部と前記蒸気発生槽とを配管
   で接続した 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、
   戻り槽の裏側部に遮蔽板を設け、戻り槽下部に蒸
   気発生槽の発生飽和蒸気が直接接触しないように
   構成し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。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   蒸気発生槽と戻り槽とをダクトを介して連結する
   ものとし、戻り槽下部に蒸気発生槽の発生飽和蒸
   気が直接接触しないように構成したことを特徴と
   するベーパーリフロー式はんだ付け装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   戻り槽は、一段または多段のいずれかに構成した
   ことを特徴とするベーパーリフロー式はんだ付け
   装置。