JPH11279790A - リフロー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環手段によって循環される第２の熱風に残
存する熱エネルギーを加熱手段が加熱する際に再利用す
ることで、加熱手段の第１の熱風の温度が安定化するま
での立ち上げ時間が速く、使用済みの第２の熱風を外部
へ排気する必要がないことから排気能力を考慮すること
なく、加熱手段による第１の熱風の供給力を大幅に強化
することができるリフロー装置を提供すること。 【解決手段】 熱風を利用して部品を加工するためのリ
フロー装置１２であって、空気を加熱して所定温度の第
１の熱風ＨＷを生成して部品Ｐに供給するための加熱手
段２０と、加熱手段２０が第１の熱風ＨＷを部品Ｐに供
給した後の第２の熱風Ｖを加熱手段２０に戻すための循
環手段３２とを有し、加熱手段２０が、第２の熱風Ｖを
所定温度に加熱して第１の熱風ＨＷとして利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱風を利用して
部品に対して加工するためのリフロー装置の改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来のリフロー装置（片面リフ
ロー炉）を備える加工装置を示す断面図である。加工装
置は、例えばはんだ付け装置２００である。はんだ付け
装置２００は、概略的には、部品としてのプリント基板
Ｐを加工する際に予熱を与えるためのプリヒート部１０
１０、所定の部分にクリームはんだが塗布されたプリン
ト基板Ｐのクリームはんだが塗布された部分に対して熱
風を当てることで加熱して溶解させるためのリフロー部
１０１２、プリント基板Ｐの溶解したクリームはんだを
冷却するための冷却部１４及び排気ダクト１９を経由し
て使用済みの熱風の排気をはんだ付け装置２００の外部
へ排気するための排気ブロアー３２等を有する。

【０００３】はんだ付け装置２００は、導入部１１から
所定のクリームはんだが塗布されたプリント基板Ｐが導
入される。プリント基板Ｐは、抵抗、コンデンサ及び／
又はＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等
の取り付け部品としてのディスクリート部品を取り付け
ることで所定の電気的な機能を発揮するプリント基板で
ある。プリント基板Ｐは、はんだ付け装置２００の中を
コンベア１６によりＴ方向に運ばれる。

【０００４】プリント基板Ｐは、コンベア１６により搬
送される際に、その途中でプリヒート部１０１０のヒー
タＨ１〜Ｈ５によってプリント基板Ｐに予熱が与えられ
る。プリヒート部１０１０によって予熱が与えられたプ
リント基板Ｐは、さらにコンベア１６により搬送され、
リフロー部１０１２によってリフローパネル１０７２を
経由して熱風が当てられてクリームはんだが溶解する。
プリント基板Ｐは、さらにコンベア１６によって運ばれ
て冷却部１４によって冷却されて、溶解していたクリー
ムはんだが固化してディスクリート部品がプリント基板
Ｐに取り付けられる。

【０００５】一方、リフロー部１０１２の熱風は、排気
ダクト１９によって排気として回収されて図９のように
排気ブロアー３２によってはんだ付け装置２００の外
部、例えば工場であれば工場外に強制的に排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このはんだ付け装置２
００においては、リフロー部１０１２の熱風は、使用後
に排気ブロアー３２によってはんだ付け装置２００の外
部に排出されることで、リフロー温度条件の安定化を図
っていた。ところが、このはんだ付け装置２００には、
以下のような問題点がある。 使用済みの熱風を排気するための排気ブロアー３２の
能力が、不足する場合がある。 の問題点を解決するために、排気ブロアー３２によ
って排気される熱風の量を減らすことを目的として、図
１０のように未使用のリフローパネル１０７２に密着し
て熱風が供給されないようにするためのカバーを設ける
方法があるが、対象のプリント基板Ｐが変更される度に
変更しなければならない。 使用済みの熱風として排気ブロアー３２によって排出
される排気には熱エネルギーが残っており、はんだ付け
装置２００は排気に残存する熱エネルギーを有効に活用
していない。従って、はんだ付け装置２００は、リフロ
ー部１０１２にて余分な電気エネルギーを必要とする。 はんだ付け装置２００は、主電源スイッチＯＮ後にリ
フロー部１０１２が供給する熱風の温度（パネル吹き出
し温度）が安定化するまでの立ち上げ時間が長くかかっ
ている（例えば、図１１のように４５分）。 そこでこの発明は上記課題を解消し、循環手段によって
循環される第２の熱風に残存する熱エネルギーを加熱手
段が加熱する際に再利用することで、加熱手段の第１の
熱風の温度が安定化するまでの立ち上げ時間が速く、使
用済みの第２の熱風を外部へ排気する必要がないことか
ら排気能力を考慮することなく、加熱手段による第１の
熱風の供給力を大幅に強化することができるリフロー装
置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
あっては、熱風を利用して部品を加工するためのリフロ
ー装置であって、空気を加熱して所定温度の第１の熱風
を生成して部品に供給するための加熱手段と、加熱手段
が第１の熱風を部品に供給した後の第２の熱風を加熱手
段に戻すための循環手段とを有し、加熱手段が、第２の
熱風を所定温度に加熱して第１の熱風として利用するこ
とを特徴とするリフロー装置により達成される。

【０００８】この発明では、加熱手段によって所定温度
の第１の熱風を生成し、部品に対して第１の熱風を供給
することで加熱する。加熱手段により供給された熱風
は、循環手段によって回収されて加熱手段に戻される。
従って、加熱手段は、第２の熱風に残存する熱エネルギ
ーを再利用して効率よく第１の熱風を生成して供給する
ことができる。また、リフロー装置がこのような構成を
取ることで、主電源がＯＮされた後に加熱手段によって
供給される第１の熱風の温度が安定化するまでの立ち上
げ時間を短くすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の形
態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に
述べる実施の形態は、この発明の好適な具体例であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、こ
の発明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限
定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるも
のではない。

【００１０】図１は、この発明の好ましい実施形態とし
てのリフロー装置を備える加工装置の一例としてのはん
だ付け装置２を示す断面図である。このはんだ付け装置
２は、好ましくはリフロー炉として用いることができ
る。はんだ付け装置２は、プリント基板Ｐのはんだ付け
を自動的に行うための装置である。はんだ付け装置２
は、概略的にはプリヒート部１０、リフロー部１２（リ
フロー装置）、コンベア１６及び冷却部１４等を有す
る。

【００１１】プリント基板Ｐには、図２と図６（Ｃ）の
ように予め所定の各種部品が以下のように搭載されてい
る。プリント基板Ｐの第１面（クリームはんだ付け面）
３１０には、耐熱性の電子部品であるＩＣパッケージ２
０１やトランジスタ２０２等を配置している。ＩＣパッ
ケージ２０１は、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ
Ｐａｃｋａｇｅ）や、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｐ
Ｐａｃｋａｇｅ）等である。これに対してプリント基板
Ｐの第２面３２０側に搭載される非耐熱性のリード部品
としては、半固定ボリュームや、フィルターあるいはケ
ミカルコンデンサやトランス等といった部品がある。

【００１２】このプリント基板Ｐは、図１のようにコン
ベア１６の導入部１１からプリヒート部１０、リフロー
部１２及び冷却部１４を経て矢印Ｔ方向に排出される。
つまり、はんだ付け装置２は、コンベア１６の流れ方向
Ｔに沿って、プリヒート部１０、リフロー部１２及び冷
却部１４が順次配置されている。

【００１３】プリヒート部１０は、プリント基板Ｐを予
備加熱する部分である。プリヒート部１０は、第１プリ
ヒート部１０Ａ、第２プリヒート部１０Ｂ、第３プリヒ
ート部１０Ｃを有する。プリヒート部１０の第１プリヒ
ート部１０Ａ〜１０Ｃは、導入されてくるプリント基板
Ｐに対して順次３段階に渡って、室温から所定温度まで
徐々に上昇させながら予熱を与えることができる。すな
わち、このプリヒート部１０は、プリント基板Ｐやプリ
ント基板Ｐに搭載されている電子部品に対してストレス
を与えることなく、クリームはんだの活性化を同時に行
う。

【００１４】第１プリヒート部１０Ａは、ヒータＨ１、
Ｈ２及び循環ファンＦ１を有する。第２プリヒート部１
０Ｂは、ヒータＨ３、Ｈ４及び循環ファンＦ２を有す
る。第３プリヒート部１０Ｃは、１つのヒータＨ５と循
環ファンＦ３を有する。ヒータＨ１、Ｈ３は、コンベア
１６の上方に位置されており、ヒータＨ２、Ｈ４及びＨ
５は、コンベア１６の下側に位置している。循環ファン
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、各ヒータに対して空気を供給して
予熱用の熱風を循環させるものである。ただし、ファン
Ｆ３に対応するヒータはヒータＨ５のみである。

【００１５】プリント基板Ｐは、コンベア１６によりプ
リント基板Ｐが導入部１１からプリヒート部１０の第１
プリヒート部１０Ａ〜第３プリヒート部１０Ｃの中を通
って、室温から所定の温度まで徐々に予熱を与えられた
後にリフロー部１２に達する。

【００１６】リフロー部１２は、概略的に図２のように
ケーシング３０、循環部３２及び加熱手段２０を有す
る。ケーシング３０は、図２のようにコンベア１６の上
部に配置されたリフロー部１２のケース部分である。ケ
ーシング３０は、プリント基板Ｐが配置されたコンベア
１６が貫通しておいる。プリント基板Ｐは、Ｔ方向に搬
送される。

【００１７】循環部３２は、図１及び図５のようにダク
ト１９（回収手段）、循環通路３２ａ及びシロッコファ
ン６８等を有する。循環部３２は、ケーシング３０の内
部に残存する熱を帯びた空気である第２の熱風Ｖをダク
ト１９及び循環通路３２ａを経由してシロッコファン６
８によって循環させて加熱手段２０に戻す。

【００１８】循環通路３２ａは、図５のように加熱手段
２０の上部においてダクト１９に接続されており、図１
及び図３のように加熱手段２０の下部においてシロッコ
ファン６８に接続されている。循環通路３２ａは、図５
のように加熱手段２０の側面付近に沿って上下に配置さ
れている。循環通路３２ａは、加熱手段２０が第１の熱
風ＨＷを生成して供給した後の第２の熱風Ｖを、ダクト
１９により回収してシロッコファン６８に送るための通
路である。

【００１９】シロッコファン６８は、例えば室温の外気
を開口部３６から吸引する機能を有するファン装置であ
る。つまり、開口部３６からは、図２のようにプリント
基板Ｐの第２面３２０側の非耐熱部品であるリード部品
１０１、１０２、１０３、１０４を冷却するための冷却
用の空気をＲ１方向に吸い込んで冷却する。開口部３６
は、このように外気をケーシング３０内に吸引するため
の開口部であり、リフロー部１２に設けられた空気量調
整機構部３４がこの開口部３６の開口面積を調整するこ
とができるようになっている。

【００２０】シロッコファン６８は、さらにダクト１９
からケーシング３０に充満した第２の熱風Ｖを取り込
み、そして図３のように下部ヒータ６６の下側から供給
する。従って、第２の熱風Ｖは、下部ヒータ６６を通り
さらに上部ヒータ６７を通って、図２、４のリフローパ
ネル７２のリフローパネル穴７４を通って第２の熱風Ｈ
Ｗとして、プリント基板Ｐの第１面３１０、すなわちク
リームはんだ付け面側に均一にかつ全面的に再度吹き付
けることができる。

【００２１】図１、２及び５に示すコンベア１６は、コ
ンベアレールを有し、プリント基板ＰをＴ方向に搬送す
る機能を有する。リフロー部１２は、開口部３６の開口
面積を調整することにより、コンベア１６により移動さ
れてくるプリント基板Ｐに搭載されているリード部品の
数等に応じて、それらのリード部品の冷却能力の調整を
行うことができる。開口部３６の開口面積を大きく取れ
ば、加熱手段２０側による第１の熱風ＨＷの加熱状況や
リード部品の数に対応しながら、効率よくリード部品１
０１〜１０４を冷却できる。ケーシング３０内の温度状
況等を考慮して、開口部３６の開口面積の大きさを調整
して、最適な状態でリード部品１０１〜１０４を冷却す
る。

【００２２】加熱手段２０は、図１のようにプリント基
板Ｐを搬送するコンベア１６の下側に配置されている。
加熱手段２０は、図３のようにその下部で循環部３２の
シロッコファン６８（ファン装置）の第２の熱風Ｖの排
出口が接続されている。図１の加熱手段２０は、図３の
ように第１ヒータとしての下部ヒータ６６と第２ヒータ
としての上部ヒータ６７を有する。下部ヒータ６６と上
部ヒータ６７は、ヒータ６９を構成している。

【００２３】図２のように、上部ヒータ６７の上には、
上述したリフローパネル７２が配置されている。このリ
フローパネル７２には、図２及び図４ようにリフローパ
ネル穴７４がたとえば格子状に均一配列されている。こ
れらのリフローパネル穴７４は、上部ヒータ６７を抜け
た第１の熱風ＨＷをシャワー状態にして、プリント基板
Ｐの図２の第１面（クリームはんだ付け面）３１０側に
全面的にかつ均一に吹き付けるものである。下部ヒータ
６６と上部ヒータ６７は、図３のようにそれぞれ穴６６
Ａ、６７Ａを有しており、シロッコファン６８からの第
２の熱風Ｖは、これらの穴６６Ａ、６７Ａを順次通り抜
けることにより、所定の温度まで加熱して第１の熱風Ｈ
Ｗを生成する。

【００２４】このように第１の熱風ＨＷをシャワー状に
プリント基板Ｐの第１面３１０側に吹き付けることによ
り、図６（Ｄ）にも示すように、リード部品１０１〜１
０４の各接続端子１５０の部分に位置されているクリー
ムはんだ３００を均一に加熱して、クリームはんだを用
いて接続端子１５０をプリント基板Ｐの配線導体に電気
的に接続することができる。

【００２５】冷却部１４は、図１のように冷却ファン１
４Ａ、１４Ｂを有する。冷却ファン１４Ａはコンベア１
６に沿って設けられており、同様にして下側の冷却ファ
ン１４Ｂは、やはりコンベア１６の幅方向に沿って設け
られている。これらの冷却ファン１４Ａ、１４Ｂが作動
することで、コンベア１６に載ったリフロー処理後のプ
リント基板Ｐを冷却することができる。

【００２６】この発明の好ましい実施形態としてのリフ
ロー装置を設けたはんだ付け装置の構成は以上のように
なっており、次にその動作について図１〜６を使用して
説明する。まず、はんだ付け装置２を立ち上げる動作か
ら説明する。作業者は、作業を開始するために電源スイ
ッチをＯＮする。はんだ付け装置２は、外気を吸引しな
がら第１の熱風ＨＷの温度を所定の温度となるように徐
々に上昇させる。はんだ付け装置２のリフロー部１２が
供給する第１の熱風ＨＷの温度が安定化するまでの立ち
上げ（以下、「リフロー部１２の立ち上げ」という）の
際には、シロッコファン６８が運転されることによっ
て、排気部３２は、加熱手段２０によって第１の熱風Ｈ
Ｗを供給した後に第２の熱風Ｖをダクト１９が回収し
て、循環通路３２ａを経由して加熱手段２０に戻してい
る。

【００２７】つまり、循環部３２は、加熱手段２０が第
１の熱風ＨＷを供給した後の第２の熱風Ｖを加熱手段２
０に戻して熱エネルギーを再利用させることができる。
このため、はんだ付け装置２のリフロー部１２の立ち上
げを素速くすることができる。図１のリフロー部１２の
立ち上げ時間の一例としては、例えば図７のように２８
分である。これは、図１１の従来の立ち上げ時間の４５
分と比較すると、非常に短い時間でリフロー部１２が立
ち上がることになる。

【００２８】次に、はんだ付け装置２を使用して、はん
だ付けを行う動作について説明する。図１のコンベア１
６には、図６（Ｃ）のようなプリント基板Ｐをリード部
品１０１〜１０４が上になるように載せる。プリント基
板Ｐは、図１のコンベア１６の導入部１１からＴ方向に
移動することで、プリヒート部１０の第１プリヒート部
１０Ａ、第２プリヒート部１０Ｂ、第３プリヒート部１
０Ｃにより、室温から所定温度まで徐々に上昇される。
これにより、プリント基板Ｐや搭載されている各種電子
部品のストレスの緩和やクリームはんだであるクリーム
はんだ３００の活性化が行われる。

【００２９】コンベア１６がプリント基板Ｐをプリヒー
ト部１０からリフロー部１２側に移動すると、リフロー
部１２の加熱手段２０は、図２、図３及び図６（Ｄ）の
ように第１の熱風ＨＷを均一かつ全体的に供給してプリ
ント基板Ｐの第１面（クリームはんだ付け面）３１０を
加熱する。

【００３０】シロッコファン６８は、ダクト１９によっ
て回収された加熱手段２０の第２の熱風Ｖを取り入れ
て、下部ヒータ６６に送り込む。加熱手段２０は、この
第２の熱風Ｖに残存する熱エネルギーを再利用して所定
の温度の第１の熱風ＨＷを再生成する。加熱手段２０
は、下部ヒータ６６及び上部ヒータ６７により第２の熱
風Ｖを再度加熱して所定温度の第１の熱風ＨＷとする。
加熱手段２０は、リフローパネル７２の穴７４からプリ
ント基板Ｐの第１面３１０側のクリームはんだ３００に
吹き付ける。これにより、クリームはんだ３００は溶け
て、リード部品１０１の接続端子１５０をプリント基板
Ｐの配線導体に対して電気的に接続することができる。

【００３１】これと同時に、シロッコファン６８は、非
耐熱部品であるリード部品１０１、１０２、１０３、１
０４に対して外気を取り込むことで冷却する。すなわち
開口部３６からは外部の空気が図２のように矢印Ｒ１、
Ｒ２の方向に取り込まれる。これにより冷気である空気
は、開口部３６からＲ１、Ｒ２の方向に流れるので、こ
の空気の流れが非耐熱部品であるリード部品１０１〜１
０４を冷却する。

【００３２】この際に開口部３６の開口面積を適宜空気
量調整機構部３４が調整することにより、ケーシング３
０内における冷却温度の調整を行うことができる。この
温度の調整は、例えば非耐熱部品であるリード部品１０
１〜１０４の部品点数や予め定められた温度等の要因に
より調整する。このようにして、プリント基板Ｐの第１
面３１０側は第１の熱風ＨＷにより加熱されるととも
に、第２面３２０側は開口部３６から流入する空気によ
り冷却されることになる。

【００３３】上述のようにしてリフロー部１２でリフロ
ー処理されたプリント基板Ｐは、図１の冷却部１４に移
り、冷却部１４の冷却ファン１４Ａ、１４Ｂは、このプ
リント基板Ｐを冷却することで作業が終了する。

【００３４】この発明の実施形態によれば、リフロー部
１２において、加熱手段２０は第１の熱風ＨＷを生成し
てプリント基板Ｐに対して供給して加工する。供給され
た第１の熱風ＨＷは、図５のように使用後に第２の熱風
Ｖとして図３のシロッコファン６８が動作することで、
ダクト１９によって回収される。第１の熱風ＨＷは、循
環通路３２ａを経由して加熱手段２０に戻される。これ
により、加熱手段２０は、第２の熱風Ｖに残存する熱エ
ネルギーを加熱手段２０によって生成される第１の熱風
ＨＷに再利用することができる。

【００３５】はんだ付け装置２は、電源がＯＮされた時
にも同様に第２の熱風Ｖの熱エネルギーを利用してリフ
ロー部１２の立ち上げを行うので、リフロー部１２の第
１の熱風ＨＷの温度を所定の温度に素速く立ち上げるこ
とができる。

【００３６】このはんだ付け装置２では、第２の熱風Ｖ
を外部に排気せずに再利用するため、従来のように外部
に排出するための排気ブロアー等の排気能力が高く大が
かりな設備を必要としない。このように、はんだ付け装
置２は、第２の熱風Ｖを外部に排気しないので排気装置
等の排気能力を考慮する必要がない。このため、リフロ
ー部１２において従来行っていたような、使用していな
い加熱手段２０の一部から供給される第１の熱風ＨＷで
あって、従来排気として排気されていた余分な第２の熱
風Ｖの発生原因となっていた第１の熱風ＨＷの供給を抑
制して排気量を減少させるために、カバー等をリフロー
パネル７２に設ける必要がない。

【００３７】ところでこの発明は上述した実施形態に限
定されるものではない。上述した説明では、加工装置の
一例としてはんだ付け装置を採用しているが、この発明
は、熱風を利用して加熱を行うタイプの加工装置であれ
ば同様に適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、循環手段によって循環される第２の熱風に残存する
熱エネルギーを加熱手段が加熱する際に再利用すること
で、加熱手段の第１の熱風の温度が安定化するまでの立
ち上げ時間が速く、使用済みの第２の熱風を外部へ排気
する必要がないことから排気能力を考慮することなく、
加熱手段による第１の熱風の供給力を大幅に強化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の好ましい実施形態としてのリフロー
装置を備えるはんだ付け装置の一例を示す断面図。

【図２】図１のリフロー部付近の詳細を示す拡大断面
図。

【図３】図２の加熱手段付近を示す拡大断面図。

【図４】図３のリフローパネルをＧ方向から見た場合の
様子を示す平面図。

【図５】図１のリフロー部の搬送方向から見た場合の断
面図。

【図６】図１のはんだ付け装置によって部品が加工され
る様子を示す断面図。

【図７】図１のリフロー装置における電源ＯＮ時の第１
の熱風の温度が安定化されるまでの立ち上がり時間を示
す図。

【図８】従来のリフロー装置を備えるはんだ付け装置の
一例を示す断面図。

【図９】図８のリフロー部の搬送方向から見た場合の断
面図。

【図１０】図９の加工装置をＧ方向から見た場合の様子
を示す断面図。

【図１１】図８のリフロー装置における電源ＯＮ時の第
１の熱風の温度が安定化されるまでの立ち上がり時間を
示す図。

【符号の説明】

１２・・・リフロー部（リフロー装置）、１９・・・ダ
クト（回収手段）、２０・・・加熱部（加熱手段）、３
２・・・循環部（循環手段）、３２ａ・・・循環通路、
６８・・・シロッコファン（ファン装置）、ＨＷ・・・
第１の熱風、Ｐ・・・プリント基板（部品）、Ｖ・・・
第２の熱風

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱風を利用して部品を加工するためのリ
   フロー装置であって、 空気を加熱して所定温度の第１の熱風を生成して部品に
   供給するための加熱手段と、 加熱手段が第１の熱風を部品に供給した後の第２の熱風
   を加熱手段に戻すための循環手段とを有し、 加熱手段が、第２の熱風を所定温度に加熱して第１の熱
   風として利用することを特徴とするリフロー装置。
2. 【請求項２】 循環手段は、 加熱手段の第２の熱風を回収するための回収手段と、 回収手段からの第２の熱風を通過させるための循環通路
   と、 循環通路からの第２の熱風を加熱手段に引き込むための
   ファン装置とを備える請求項１に記載のリフロー装置。
3. 【請求項３】 部品としてのプリント基板にはんだ付け
   を行うためのはんだ付け装置に設けられている請求項１
   に記載のリフロー装置。