JPH0645751A - リフロー半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クリーム半田等から発生して不活性ガス中に
含まれるフラックスガスを冷却することによって液化分
離させて回収すると共に、リフロー半田付け装置の内部
へのフラックスの付着を防止して残留フラックスによる
基板の汚染をほとんどなくして基板の洗浄を容易化し、
またリフロー半田付け装置内部の清掃を容易化し、また
清掃の頻度を極めて低くすること及び構造が簡易で低コ
ストの空冷式のラジェータを提供することである。 【構成】 ガス室の側壁に複数の冷却板を設けた空冷式
のラジエータを配設して該ラジエータにリフロー半田付
け装置の外部空気を送風装置によって吹き付けてラジエ
ータを冷却し、不活性ガス中に含まれるフラックスガス
を冷却して液化し、不活性ガスから分離させるようにし
た構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リフロー半田付け装置
に係り、特に基板を加熱することによりクリーム半田等
から発生して不活性ガス中に含まれるフラックスガスを
冷却することによって液化分離させて回収すると共に、
リフロー半田付け装置の内部へのフラックスの付着を防
止して残留フラックスによる基板の汚染をほとんどなく
し、またリフロー半田付け装置内部の清掃を容易化し、
その頻度を極めて低くすることができる画期的かつ安価
な空冷式ラジエータを備えたリフロー半田付け装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】リフロー半田付け装置は、ポリマ基板等
の基板に電子部品を搭載して要半田付け箇所にペースト
状のクリーム半田を塗り、該基板を搬送装置により搬送
してプレヒータにより予備加熱して徐々に温度を上げ、
最終段階で半田付けヒータにより短時間で半田付け温度
（約２５０℃以上）まで加熱してクリーム半田を溶解さ
せて電子部品を基板上の導電回路に半田付けする装置で
ある。

【０００３】従来のリフロー半田付け装置は、予備加熱
室及び半田付け室など複数の部屋に分離した各室内の空
気を加熱装置で加熱し、該加熱空気を介して基板を半田
付け温度まで加熱して半田付けするものであったが、空
気がクリーム半田、電子部品及び基板に接触するため、
半田付け部が酸化して十分な性能が得られないという欠
点があった。

【０００４】そこでこの欠点を解消するためにリフロー
半田付け装置内に窒素ガス等の不活性ガスを充満させて
酸化剤である酸素を除去し、該不活性ガスを介して基板
を加熱しクリーム半田、電子部品及び基板の要半田付け
箇所の酸化を防止するようにした装置が提案され、実用
化されている。

【０００５】しかしながらこの不活性ガスを使用するリ
フロー半田付け装置は、窒素ガス等の不活性ガスが高価
であるので、不活性ガスの消費を少なくするためにリフ
ロー半田付け装置の密閉度を上げて不活性ガスの漏れを
最小としている。

【０００６】一方、基板に塗布されたペースト状のクリ
ーム半田からは、加熱されるとフラックスがガスとなっ
て蒸発し、繰り返し使用される不活性ガス中に次第に蓄
積されて行く。

【０００７】そして従来のこの種のリフロー半田付け装
置においては、予備加熱室及び半田付け室は１５０℃度
以上の温度となっているので、不活性ガス中に含まれる
フラックスガスが液化することはないが、徐冷室の温度
は約７０℃とされているので、不活性ガス中に含まれる
フラックスガスが液化して分離し、徐冷室の壁面、搬送
される基板等に付着し、またリフロー半田付け装置の低
温部に接触すると液化してこれらの部分を汚染するとい
う欠点があった。

【０００８】残留フラックスで汚染された基板は、半田
付け完了後洗浄して該フラックスを除去しなければなら
ず、またリフロー半田付け装置も一定期間ごとに清掃す
る必要があるが、粘度が高く除去することが難しいフラ
ックスが清掃困難なリフロー半田付け装置、特に徐冷室
の細部にまで浸透して付着するので、清掃が大変である
ばかりでなく、清掃頻度が高くなるのが不可避であり、
清掃に多くの工数を要し、生産効率の低下は避けられな
かった。

【０００９】これらの問題点を解決するため、本願出願
人は先に水等の冷却液を用いる液冷式の冷却装置により
不活性ガスを冷却して不活性ガス中に含まれるフラック
スガスを液化して除去する装置を特願平３−２３７３７
１により提案したが、これによると装置が大型となった
りリフロー半田付け装置内に相当大きな専用のスペース
を要すると共に、設備費及びランニングコストとが高く
つくという点で改良の余地があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、ガス室の側壁に複数の冷却板を設
けた空冷式のラジエータを配設して該ラジエータにリフ
ロー半田付け装置の外部空気を吹き付けてラジエータを
冷却することにより、不活性ガス中に含まれるフラック
スガスを冷却して液化させて不活性ガスから分離させる
ことであり、またこれによって常に不活性ガスをフラッ
クスガスを含まない清浄な状態で使用できるようにする
と共に、リフロー半田付け装置のフラックスによる汚染
を防止して基板の洗浄を容易化し、またリフロー半田付
け装置の清掃頻度を極めて少なくし、生産効率を向上さ
せることである。

【００１１】また他の目的は、ラジェータを空冷式とす
ることによって、冷却装置の構造の簡易化及び小型化と
コストの大幅な低減を図ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】要するに本発明は、電子
部品を搭載した基板を搬送装置により搬送しながら不活
性ガスを充満させたガス室内で加熱して半田付けするリ
フロー半田付け装置において、前記ガス室の側壁に配設
され該ガス室の内外に熱伝導可能に構成された複数の冷
却板を設けたラジエータと、該ラジエータの外側の前記
冷却板にリフロー半田付け装置の外部空気を吹き付けて
前記ラジエータを冷却する送風装置と、前記ガス室内の
前記冷却板近傍の高温の不活性ガスが冷却されることに
より液化された該不活性ガス中に含まれるフラックスを
回収するフラックス回収装置とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。図１及び図２において、本発明に係るリフロー半
田付け装置１は、ラジエータ２と、送風装置３と、フラ
ックス回収装置４とを備えている。

【００１４】まず図１及び図２によりリフロー半田付け
装置１の基本構成について説明する。リフロー半田付け
装置１の筐体５は、隔壁６によって予備加熱室ＰＨ₁ ，
ＰＨ₂ 、リフロー半田付け室（図示せず）及び徐冷室
（図示せず）に分割されたガス室（加熱室）８が形成さ
れており、各室の構造は、図２に示す如く構成され、内
部の温度が異なるだけで略同様の構造となっている。

【００１５】予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ 、リフロー半田
付け室及び徐冷室には、これを貫通する如く搬送装置の
一例たる公知の無端のチェーンコンベア９が配設されて
おり、搬入ステーション（図示せず）において搬入され
た基板１０を予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ 、リフロー半田
付け室及び徐冷室へと順次搬送して搬出ステーション
（図示せず）に搬出するように構成されている。

【００１６】図２において、窒素ガス等の不活性ガスが
充満する互いに独立して構成された予備加熱室ＰＨ₁ ，
ＰＨ₂ 、リフロー半田付け室及び徐冷室内には、ケーシ
ング１１が配設されており、ガス室８の側壁８ａとの間
に上昇循環通路８Ｕが、またケーシング１１内に下降循
環通路８Ｄが形成されている。

【００１７】ケーシング１１内のチェーンコンベア９の
上方には、電熱器１２が多数の穴１３ａがあけられた金
属板１３で挟持され、サンドイッチ構造とされた加熱装
置１４が配設されており、予備加熱室ＰＨ₁ 内を約１８
０℃に、予備加熱室ＰＨ₂ 内を約１５０℃に、リフロー
半田付け室内を約２５０℃に、また徐冷室内を約７０℃
となるように加熱制御するようになっている。

【００１８】そしてチェーンコンベア９に積載された基
板１０を搬送しながら予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ で予備
加熱した後、リフロー半田付け室で急速に半田付け温度
にまで加熱して半田付けし、徐冷室で徐々に１５０℃以
下の温度まで冷却して搬出ステーションから搬出するよ
うになっている。

【００１９】送風機１５は、ガス室８内に充満する加熱
された窒素ガス等の不活性ガスを強制循環させるための
ものであって、予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ 、リフロー半
田付け室及び徐冷室の下部に夫々配設された例えばシロ
ッコファン等の遠心送風機でボールベアリング等の軸受
１６によって支持された軸１８に固定されたプーリ１９
とモータのプーリ（図示せず）との間にベルト（図示せ
ず）が巻き掛けられており、該モータによって駆動され
るようになっている。

【００２０】そしてガス室８内に充満する窒素ガスを吸
引して加熱装置１４で加熱した後、下降循環通路８Ｄ中
を矢印Ａ方向に降下させ、チェーンコンベア９により搬
送される基板１０を加熱した後、送風機１５で矢印Ｂ方
向に圧送し、上昇循環通路８Ｕを通して再び矢印Ｃ方向
に上昇させ、循環させるように構成されている。

【００２１】ラジエータ２は、図３も参照して、フラッ
クスガスを含む窒素ガスを冷却してフラックスガスを液
化して分離させるためのものであって、熱伝導率の高い
素材、例えばアルミニウムで製作されており、両面にフ
ィン状に複数の冷却板２ａ，２ｂが形成されている。そ
して該ラジエータ２は、ガス室８の側壁８ａに、断熱材
２０を介して、該側壁８ａとは熱交換しないように断熱
状態で配設され、ガス室８の内外に熱伝導可能に構成さ
れている。

【００２２】送風装置３は、ラジエータ２の外側の冷却
板２ａにリフロー半田付け装置１の外部空気、即ち２０
℃程度の冷風を吹き付けてラジエータ２を冷却するする
ためのものであって、リフロー半田付け装置１の筐体５
に取付け板２１を介して取り付けられた遠心送風機等の
公知の送風機であり、ノズル２２がラジエータ２に沿っ
て直線状に配設されており、リフロー半田付け装置１の
外部空気を矢印Ｄ方向に吸引し、矢印Ｅ方向に吹き出し
てラジエータ２の外側の冷却板２ａに吹き付けてラジエ
ータ２を２０℃程度の温度に冷却するようになってい
る。

【００２３】そしてラジエータ２の内側の冷却板２ｂに
接触しているガス状のフラックスを含む高温の窒素ガス
を冷却してフラックスを液化して分離させるように構成
されている。

【００２４】フラックス回収装置４は、フラックスガス
を冷却し、液化分離させたフラックス２３を回収するた
めのものであって、樋形状に形成されたフラックス受け
４ａがラジエータ２の内側の冷却板２ｂの下方に配設さ
れ、冷却板２ｂで冷却されて液化し、滴下するフラック
ス２３を収集するようになっている。

【００２５】フラックス受け４ａにはフラックス回収パ
イプ４ｂが配管されており、フラックス受け４ａで収集
されたフラックス２３を回収するようになっている。

【００２６】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図１から図３を参照し
て、まず搬入ステーションにおいて、基板１０をチェー
ンコンベア９に積載すると、基板１０は搬送されて窒素
ガスが約１８０℃に加熱されている予備加熱室ＰＨ₁ に
おいて急速に加熱され、比較的小型の熱容量の小さい電
子部品２５は、すぐに窒素ガスの温度と同じ約１８０℃
まで加熱されるが、比較的大型の熱容量も大きい電子部
品２５は、表面部は約１８０℃まで加熱されるが、内部
は十分加熱されずにこれより低い温度となつている。

【００２７】次いで約１５０℃に加熱されている予備加
熱室ＰＨ₂ に搬送され、熱容量の小さい電子部品２５は
温度が下げられ、また熱容量の大きい電子部品２５は更
に徐々に加熱されて全体の温度が調整されて基板１０及
び電子部品２５の全部品が約１５０℃の均一な温度にな
って予備加熱が終了する。

【００２８】ここで、予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ におけ
る基板１０の加熱の状態について詳細に説明すると、図
１を参照して、該予備加熱室ＰＨ₂ 内において、送風機
１５が回転すると、下降循環通路８Ｄは負圧となるた
め、ガス室８上方の窒素ガスは、矢印Ａ方向に金属板１
３の穴１３ａに流入し、電熱器１２により加熱された金
属板１３と熱交換して加熱された後、更に下降してチェ
ーンコンベア９によって搬送される基板１０に接触して
該基板１０及び電子部品２５を加熱する。

【００２９】そして窒素ガスは、送風機１５に吸引さ
れ、左右に流れて上昇循環通路８Ｕ内を矢印Ｃの如く上
昇して加熱装置１４の上方に戻る。

【００３０】このとき、窒素ガスの温度は図示しない温
度センサにより検出されて制御装置（図示せず）に伝達
され、該制御装置の指令によって電熱器１２に供給する
電力の調節が行われ、ガス室８内の窒素ガスが所定の温
度となるように制御される。

【００３１】次いで基板１０は、リフロー半田付け室に
搬送され、ここで予備加熱室ＰＨ₁，ＰＨ₂ と同様にし
て約２５０℃に加熱された窒素ガスと接触して加熱され
るので、クリーム半田が溶融して電子部品２５が基板１
０の所定の箇所に半田付けされる。

【００３２】予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ 及びリフロー半
田付け室には、不活性の窒素ガスが充満しており、ガス
室８内の酸素濃度は非常に低く保たれ、１００乃至１０
００ｐｐｍ程度、好ましくは５００ｐｐｍとなっている
ので、溶融した半田及び電子部品２５のリード線等が酸
化することはなく、理想的な半田付けが行われる。

【００３３】リフロー半田付け室ＲＦにおいて半田付け
され、まだ高温状態にある基板１０は、更に約７０℃に
なっている徐冷室に搬送されてゆっくりと１５０℃以下
の温度まで冷却された後、搬出ステーションに搬出され
る。

【００３４】予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₁ 及びリフロー半
田付け室で基板１０が加熱される際、クリーム半田から
はフラックスがガス状になって蒸発し、窒素ガスと混合
される。

【００３５】該窒素ガスは密閉度の高いリフロー自動半
田付け装置１内で繰り返し使用されるので、窒素ガスに
含まれるフラックスガスは次第に蓄積されて濃度が高く
なるが、予備加熱室ＰＨ₁ ，ＰＨ₂ 、リフロー半田付け
室及び徐冷室はいずれも作動時には１５０℃以上の温度
に保たれているので、フラックスガスが液化することは
なく、窒素ガスに含まれた状態となっている。

【００３６】ここで送風装置３を作動させてリフロー半
田付け装置１の外部空気を矢印Ｄ方向に吸引し、ノズル
２２から矢印Ｅ方向に吹き出してラジエータ２の外側の
冷却板２ａに吹き付けてラジエータ２を２０℃程度に冷
却する。

【００３７】ラジエータ２が冷却されることにより、内
側の冷却板２ｂに接触しているガス室８内の窒素ガスも
冷却されて該窒素ガスに含まれる温度によって決まる飽
和蒸気圧以上のフラックスガスは液化して分離され、フ
ラックス２３として冷却板２ｂに付着して析出し、やが
て滴下してフラックス回収装置４のフラックス受け４ａ
に収集され、フラックス回収パイプ４ｂから回収され
る。

【００３８】ここでラジエータ２は、断熱材２０によっ
て熱的に遮断された状態でリフロー半田付け装置１の側
壁８ａに装着されているのでリフロー半田付け装置１の
筐体５から熱が伝達されることはなく、効率よくラジエ
ータ２だけが冷却される。

【００３９】フラックス２３が分離されてきれいになっ
た窒素ガスは、上昇循環通路８Ｕ内を矢印Ｃの如く上昇
して加熱装置１４の上方に戻され、加熱装置１４によっ
て１５０℃まで加熱され、再び半田付けに使用される。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上記のようにガス室の側壁に
複数の冷却板を設けた空冷式のラジエータを配設して該
ラジエータにリフロー半田付け装置の外部空気を吹き付
けてラジエータを冷却するようにしたので、不活性ガス
中に含まれるフラックスガスを冷却して液化させて不活
性ガスから分離させることができ、またこの結果常に不
活性ガスをフラックスガスを含まない清浄な状態で使用
できると共に、リフロー半田付け装置のフラックスによ
る汚染を防止して基板の洗浄を容易化し、またリフロー
半田付け装置の清掃頻度を極めて少なくし、生産効率を
向上させることができる効果がある。

【００４１】またラジェータを空冷式としたので、冷却
装置の構造の簡易化及び小型化とコストの大幅な低減を
図ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】リフロー半田付け装置の縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視横断面図である。

【図３】ラジエータ及び送風装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ リフロー半田付け装置 ２ ラジエータ ２ａ 冷却板 ２ｂ 冷却板 ３ 送風装置 ４ フラックス回収装置 ８ ガス室 ８ａ ガス室の側壁 ９ 搬送装置 １０ 基板 ２３ フラックス ２５ 電子部品

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【図３】

【図１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品を搭載した基板を搬送装置によ
   り搬送しながら不活性ガスを充満させたガス室内で加熱
   して半田付けするリフロー半田付け装置において、前記
   ガス室の側壁に配設され該ガス室の内外に熱伝導可能に
   構成された複数の冷却板を設けたラジエータと、該ラジ
   エータの外側の前記冷却板にリフロー半田付け装置の外
   部空気を吹き付けて前記ラジエータを冷却する送風装置
   と、前記ガス室内の前記冷却板近傍の高温の不活性ガス
   が冷却されることにより液化された該不活性ガス中に含
   まれるフラックスを回収するフラックス回収装置とを備
   えたことを特徴とするリフロー半田付け装置。