JPH0587987U - リフロー炉におけるフラックス除去兼プリント配線板冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フラックスの蒸気、ミストの除去、窒素ガス
の供給、冷却が一連の気体の流れを形成することで簡単
にできる。 【構成】 プリント配線板Ｐに印刷したソルダーペース
トを加熱して溶融させる半田溶融ゾーン１の次に、冷却
ゾーン２を設ける。冷却ゾーン２に排気口３と吸気口４
とを設けると共に循環流路５の一端を排気口３に接続す
ると共に循環流路５の他端を吸気口４に接続する。循環
流路５の途中にミスト除去装置６を設けると共に循環流
路５の途中に窒素ガス供給管５ａを接続する。吸気口４
付近に冷却手段７を設ける。このことにより、フラック
スの蒸気、ミストの除去、窒素ガスの供給、冷却を一連
の気体の流れにより行うことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プリント配線板に印刷したソルダーペーストをリフローさせてチッ プ部品とプリント配線板のランド部とを接続するに当たり、溶融した半田を急冷 凝固させるための技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

プリント配線板に実装するチップ部品とプリント配線板のランド部とを半田付 けにより接続するには、次のようにしている。すなわち、プリント配線板にソル ダーペースト（クリーム半田）を印刷し、次に、チップ部品を実装し、次に、リ フロー炉でプリント配線板やチップ部品を一括して加熱してプリント配線板に印 刷したソルダーペーストをリフローさせてチップ部品とプリント配線板のランド 部とを接続するようにしている。

【０００３】 リフロー炉は図３に示すように入口側から出口側にかけて順に第１ゾーン３１ 、第２ゾーン３２、第３ゾーン３３、第４ゾーン３４、第５ゾーン３５に区分け してあり、第１ゾーン３１、第４ゾーン３４には遠赤外線ヒータ３６、フィンヒ ータ３７、攪拌ファン３８が設けてあり（図３、図４参照）、また、第２ゾーン ３２にはフィンヒータ３７、攪拌ファン３８が設けてあり、また、第３ゾーン３ ３、第５ゾーン３５には冷却フィン３９、攪拌ファン３８が設けてある。図３に おいて４０は落下コンベアである。そして、プリント配線板Ｐは搬送コンベア２ １によって各ゾーンを一定スピードで通過するものである。第１ゾーン３１は予 熱部であり、プリント配線板の温度をプリント配線板Ｐの種類やソルダーペース トの種類にもよるが約１５０℃まで上昇させるようになっている。第２、第３ゾ ーン３２、３３は均熱部であり、約１５０℃〜１６０℃で１分〜２分加熱し、フ ラックスの活性化を行う。第４ゾーン３４は本加熱部であり、半田の溶融温度以 上まで加熱し、半田が溶融し、チップ部品の電極部とプリント配線板のランド部 にぬれ広がるようになっている。第５ゾーン３５は冷却ゾーンであり、溶融した 半田を急冷凝固させるようになっている。図３の下段には第１ゾーン３１、第２ ゾーン３２、第３ゾーン３３、第４ゾーン３４、第５ゾーン３５の各部における プリント配線板Ｐの温度が示してある。ところで、ＩＣパッケージ等は高温に保 持する時間が長いと性能に影響を与えるため、すみやかに冷却する必要がある。 空気中には約２０％の酸素が含まれているため、空気中でプリント配線板Ｐ、ソ ルダーペースト、チップ部品等を加熱すると、銅パターン、半田、チップ部品の 電極が酸化される。このため、リフロー炉は通常Ｎ₂ リフロー炉と称されるもの であり、炉内に不活性ガスである窒素ガスで酸素を置換し、酸化を防止している 。特に、半田付け後のフラックス洗浄をなくすため無洗浄タイプのソルダーペー ストで半田付けする場合は、Ｎ₂ リフロー炉でリフローする必要がある。無洗浄 タイプのソルダーペーストは信頼性、ピンコンタクト性確保のためフラックス中 の塩素含有量や固形分が少なく、空気中でのリフローでは十分な濡れ性が得られ ず、半田ボールが発生したり、半田が溶融しないといった現象がおこるが、Ｎ₂ リフロー炉ではこれらの現象を防止することができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、フラックス中の主成分であるロジンや溶剤は炉内で蒸気、ミス トとなり、冷却ゾーンあるいは相対的に冷たい所で、液化、固体化して炉内のい ろいろな部分に付着し、著しく炉内が汚れ、駆動部分のトラブルや製品のプリン ト配線板の上に落下して付着するというトラブルの原因となる。そして、従来の エアーリフローでは排気ブロアーにより炉内に発生するフラックスのミストを強 制排気しているが、Ｎ₂ リフロー炉では炉内を排気ブロアーで吸引すると炉の出 入口から空気が流入し酸素濃度が上昇するという問題があった。また、プリント 配線板の冷却は、従来のエアーリフローでは炉の出口のファンによって風をプリ ント配線板に当てて冷却しているが、Ｎ₂ リフロー炉では密閉構造のため熱がこ もり、単にファンを回すのみでは十分な冷却効果は得られない。

【０００５】 本考案は上記の従来例の問題点に鑑みて考案したものであって、その目的とす るところは、フラックスの蒸気、ミストの除去、窒素ガスの供給、冷却が一連の 気体の流れを形成することで簡単にできるようにしたリフロー炉におけるフラッ クス除去兼プリント配線板冷却装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案のリフロー炉におけるフラックス除去兼プリント配線板冷却装置は、プ リント配線板Ｐに印刷したソルダーペーストを加熱して溶融させる半田溶融ゾー ン１の次に、冷却ゾーン２を設け、冷却ゾーン２に排気口３と吸気口４とを設け ると共に循環流路５の一端を排気口３に接続すると共に循環流路５の他端を吸気 口４に接続し、循環流路５の途中にミスト除去装置６を設けると共に循環流路５ の途中に窒素ガス供給管５ａを接続し、吸気口４付近に冷却手段７を設けて成る ことを特徴とするものであって、このような構成を採用することで、上記した従 来例の問題点を解決して本考案の目的を達成したものである。

【０００７】

【作用】

しかして、上記のような構成の本考案によれば、排気口３から冷却ゾーン２内 のフラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスを吸引し、ミスト除去装置６によ りフラックスの蒸気、ミストを除去すると共に更に窒素ガスを供給され、吸気口 ４から冷却ゾーン２内に供給され、供給された窒素ガスが冷却手段７により冷却 されることで、冷却ゾーン２内の雰囲気温度を冷却して溶融した半田を急冷凝固 させるものである。

【０００８】

【実施例】

本考案を以下添付図面に示す実施例に基づいて詳述する。本考案においては図 ３に示すリフロー炉における第１ゾーン３１、第２ゾーン３２、第３ゾーン３３ 、第４ゾーン３４、第５ゾーン３５中、第１ゾーン３１、第２ゾーン３２、第３ ゾーン３３、第４ゾーン３４は従来と共通で、第５ゾーン３５のみが異なるもの であり、このため、第５ゾーン３５について詳述する。ここで、第４ゾーン３４ はプリント配線板Ｐに印刷したソルダーペーストを加熱して溶融させる半田溶融 ゾーン１のことであり、第５ゾーン３５は溶融した半田を急冷凝固させるための 冷却ゾーン２のことである。

【０００９】 図１には冷却ゾーン２の断面図が示してあり、冷却ゾーン２の天井部には吸気 口４が設けてあり、冷却ゾーン２の下部には排気口３が設けてある。図中５は循 環流路であり、循環流路５の一端部が排気口３接続してあり、循環流路５の他端 部が吸気口４に接続してある。この循環流路５の途中にはミストコレクターと称 されるミスト除去装置６が設けてある。また、循環流路５にはエジェクター８を 介して窒素ガス供給管５ａが接続してある。そして、窒素ガス供給管５ａからエ ジェクター８を介して循環流路５に窒素ガスを供給することで、冷却ゾーン２の 下部の排気口３から冷却ゾーン２内のフラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガ スを吸引する吸引力を発生させ、このことにより排気口３から循環流路５に吸引 されたフラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスはミスト除去装置６を通過す る際にフラックスの蒸気、ミストを除去され、更に、エジェクター８部分で窒素 ガスを供給され、吸気口４から冷却ゾーン２内に供給されるものである。図２に はエジェクター８の一例が示してあり、循環流路５の本管９に窒素ガス供給管５ ａの一端部が弁１０を介して接続してあり、また、循環流路５内に両端部に鍔部 １１を有する内筒部１２が内装してあり、内筒部１２の段部１３に小孔１４が設 けてあり、内筒部１２の両鍔部１１に囲まれた部分が窒素ガス供給管５ａの接続 部に連通しており、窒素ガス供給管５ａから供給された窒素ガスは小孔１４から 循環流路５内に吸気口４側に向けて噴出されるものであり、この流れにより排気 口３からの吸引力を生じさせるようになっている。また循環流路５にはストレー ナ１５が設けてある。また、冷却ゾーン２の循環流路５の排気口３の手前にはプ レフィルタ１６が設けてある。

【００１０】 冷却ゾーン２の循環流路５の吸気口４の下方付近には冷却手段７が設けてある 。添付図面に示す実施例では、攪拌ファン１７の直下に冷却フィン１８を設け、 冷却フィン１８の内部に通気路１９を設けると共に該通気路１９の両端部をそれ ぞれ冷却ゾーン２の外部に導出して冷却手段７が構成してある。そして、外部空 気をブロアー２０により通気路１９に導入し、冷却フィン１８内を通り、吸気口 ４から吹き出してくる循環流路５を流れてきた窒素ガスと熱交換して窒素ガスを 冷却すると共に通気路１９内の空気が加熱され、加熱された空気が通気路１９の 他端から外部に排出されるようになっている。このようにすることで、循環流路 ５を流れてきた窒素ガスが吸気口４から吹き出し、これを冷却手段７により冷却 し、冷却された窒素ガスが搬送コンベア２１により搬送されるプリント配線板Ｐ を冷却して、溶融した半田を急冷凝固させるのである。冷却手段７の周囲には仕 切り板２２が設けてあり、仕切り板２４と冷却ゾーン２の炉壁との間にフィルタ ２３、電気集塵機２４が設けてあり、冷却された窒素ガスがプリント配線板Ｐに 当たって冷却し、窒素ガス中にフラックスの蒸気、ミストが含まれるが、これは 、攪拌ファン１７によりフィルタ２３、電気集塵機２４を経てフラックスの蒸気 、ミストが除去され、その後、再び冷却手段７により冷却されてプリント配線板 Ｐを冷却するようになっている。図中２５は冷却ゾーン２の炉壁の下部両側に設 けた冷却パイプである。この冷却パイプ２５により冷却ゾーン２内の下部が冷却 され、フラックスの蒸気、ミストが含まれた窒素ガス中を冷却してフラックスの 蒸気、ミストが義凝集分離しやすいようにしている。

【００１１】 しかして、第４ゾーンまでは従来と同じようにして処理されるのであるが、第 ５ゾーンである冷却ゾーン２においては、排気口３から冷却ゾーン２内のフラッ クスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスを吸引し、ミスト除去装置６によりフラッ クスの蒸気、ミストを除去すると共に更に窒素ガス供給管５ａから循環流路５に 窒素ガスを供給し、吸気口４から冷却ゾーン２内に供給し、供給された窒素ガス を冷却手段７により冷却し、冷却された窒素ガスによりプリント配線板Ｐを冷却 して溶融した半田を急冷凝固させるものである。この、場合、窒素ガス供給管５ ａからエジェクター８を介して循環流路５に窒素ガスを供給することで、循環流 路５を流れる吸引力を発生させるものであり、このことによりブロアー等の駆動 部が必要でなく、シール部の磨耗による空気の流入等の心配がなくてメンテナン スが容易である。

【００１２】 そして、フラックスの蒸気、ミストの除去は、冷却ゾーン２内のおいてはミス ト除去装置６により行い、また、冷却ゾーン２内においては、フィルタ２３、電 気集塵機２４、冷却パイプ２５、プレフィルタ１６により行うものである。

【００１３】

【考案の効果】

本考案にあっては、上述のように、プリント配線板に印刷したソルダーペース トを加熱して溶融させる半田溶融ゾーンの次に、冷却ゾーンを設け、冷却ゾーン に排気口と吸気口とを設けると共に循環流路の一端を排気口に接続すると共に循 環流路の他端を吸気口に接続し、循環流路の途中にミスト除去装置を設けると共 に循環流路の途中に窒素ガス供給管を接続し、吸気口付近に冷却手段を設けるの で、排気口から冷却ゾーン内のフラックスの蒸気、ミストを含んだ窒素ガスを循 環流路に吸引し、ミスト除去装置によりフラックスの蒸気、ミストを除去すると 共に更に窒素ガスが供給されて、吸気口から再び冷却ゾーン内に供給され、供給 された窒素ガスを冷却手段により冷却して、冷却した窒素ガスにより溶融した半 田を急冷凝固させることができるものであって、フラックスの蒸気、ミストの除 去、窒素ガスの供給、冷却が一連の気体の流れを形成することで簡単にできるも のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の冷却ゾーンの断面図である。

【図２】同上のエジェクタ部分の分解斜視図である。

【図３】リフロー炉の構造とリフロー炉の各部の温度と
の関係を示す説明図である。

【図４】同上の第４ゾーンの断面図である。

【符号の説明】

１ 半田溶融ゾーン ２ 冷却ゾーン ３ 排気口 ４ 吸気口 ５ 循環流路 ５ａ 窒素ガス供給管 ６ ミスト除去装置 ７ 冷却手段 Ｐ プリント配線板

フロントページの続き (72)考案者 井上 吉民 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線板に印刷したソルダーペー
   ストを加熱して溶融させる半田溶融ゾーンの次に、冷却
   ゾーンを設け、冷却ゾーンに排気口と吸気口とを設ける
   と共に循環流路の一端を排気口に接続すると共に循環流
   路の他端を吸気口に接続し、循環流路の途中にミスト除
   去装置を設けると共に循環流路の途中に窒素ガス供給管
   を接続し、吸気口付近に冷却手段を設けて成ることを特
   徴とするリフロー炉におけるフラックス除去兼プリント
   配線板冷却装置。