JPS60149873A - コンベア式熱処理装置 - Google Patents

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】 本発明は近年盛んなプリント配線基板への電子部品、特
にリード線をもたない電子部品の半田付を自動的に行な
うコンベア式熱処理装置に関する。

従来このような自動的に半田イτ）を行なう装置には次
に例示するようなものがある。

即ち、第１図に示すようなホットプレート方式があり、
これは耐熱性循環ベルト（１）の上辺下面にアルミ鋳込
みヒータ（２）を設けて、該循環ベル１＝（１）を加熱
するもので、その上に順次搬送されて来る仮セツト状態
の部品を該循環ベルト（１）を介して、ヒータ（２）に
より加熱し、未溶着の部品をここで半田付けしようとす
るものである。

この方式による半田付装置は構造か極めて簡単なために
価格が安くしかも操作が容易であるかベルトに強い張力
をかけられないために中央部か弛緩し、その結果半田（
＝１基板がこれに倣って反りを生じたり、又ベルト面に
異物があった場合基板とベルトどの密着が悪くなり、そ
の結果均一な熱伝導が図れず半田むらを生じ完全な製品
か得られす、それに構造が極めて単純なだめの半田刊の
適応範囲が著しく制約されると同時に量産には適せずそ
の結果製品がコスト高になる。

そうして半田が溶解する際に発生した有害〃スに対する
配慮が全くないため作業環境が極めて悪いなど多くの欠
点を有する。

又、次に他の従来例として第２図に示すような遠赤外線
ヒータ方式があるが、この装置は前記従来例と同様に耐
熱性循環ベルト（１）を水平に張設し、この循環ベルト
（１）の」二方部に夫々独立した複数個の棒状赤外線ヒ
ータ（３）（３）列を対設腰各ヒータ（３）（３）には
夫々温調器を接続して、各個に温度の調筋をするように
してあり、前記循環ベル）・ｆｌ）−Ｊ二で搬送されて
来る仮セット状態の部品をヒータ（３）からの熱輻射に
上ゲこ半ＩＪＪを加熱溶融し、半■」伺けするものであ
る。この方式では構造か簡単であることと雰１！ＩＩ気
温度の調節がゼｂることで耐熱負荷の小さい基板に対す
る半田刊が可能で、成程度量産化を図ることができる。

しかし何れのジ（板に則しても熱損傷することなく半田
を溶融できるような微妙な温度調整は困難であるため対
応範囲か狭く基板の反りの問題については１１１工記従
来例と同様である。

更に別の例として第２図におけるヒータ（３）を赤外線
パネルヒータ（４）に代えた第３図に示すような遠赤外
線パネルヒータ方式があるが、これは′図面より明らか
なように耐熱性の循環ベルトの」−面に一定広さの面を
有する赤外線パネルヒータ（４）を対置し、ベル）（１
，）Ｊ二で運ばれる部品を遠赤外線の照射によって加熱
し、半田付けしようとするものであり、装置としての価
格は構造が簡単な為に割安で、しがも概略の温度調整は
可能であるか、第２図に示す例と同様に雰囲気中の微妙
な温度調整に難点があり、その結果汎用性に乏しい。

以上の地温３図に示す変形例としてパネルヒータを耐熱
循環ベルトの往路面両側にλ・］設腰熱効果を高めたも
の或はパネルヒータと棒状の遠赤外線ヒータとを適宜組
み合わせたものや、又ニクロム線ヒータと遠赤外線ヒー
タを組み込んだ種々のイノｉ用方式（図示せず）がある
がその何れもが加熱炉内の熱分布の多様性を高め、あら
ゆる部品の熱処理対応を図るための配ｌ斂である。

しかし、」二記各従来装置の最大の欠点は、種々のクリ
ーム半田や、累月の異なる基板についても熱損傷の伴わ
ない対応が図れるものではなく、半田が熔解するまでの
間最初からその溶融温度のままで持続するので、その結
果回路素子が熱破損するばかりでなく熱歪を受け、変形
成は亀裂等の損傷を伴なうことが多く、理想的には基板
の材質及び回路素子又は半田の種類等によって処理炉内
の温度を局所的にａｒａａすることが要求されるがこの
点」１記従来例においてはこのような応変の措置を取る
ことかで外ない為に事」二の個々の部品に応じた専用装
置とするものが主流であった。

そこで本発明１こおいては従来装置におけるこのような
欠点に月処し、種々の部品の熱特性に合わせｔこ温度条
１′１か得られるようにし、汎用性と生産性を高めよう
とするものである。

即ち、本発明の最も要胃とする処は予熱部とりフロ一部
及び冷却部に亘って複数条のＸＡ祠からワイヤーコンベ
アを張設すると共に該ワイヤーコンベアを用いることに
より速度の異なる複数のコンベアを平面的に連設するこ
とを可能ならしめ、且つ熱風進路の途中にハニカム状の
整流板を設けて炉内の熱分布の平均化を図るもので゛あ
る。

以下本発明を図面に示す実施例に就いて詳細に説明する
と先ず断熱４・４にて掩った装置本体（２９）の略中程
に複数条の金属線（ステンレス線）からなるコンベア（
９）を、該装置本体（２９）の左右両端部に枢設した多
数の滑車状のブー９（３０）　（３１）間に亘って張設
し、該プーリ（３０）（３］）は上記各コンベア（９）
の各線条を個々に吊支する独立したプーリ群からなり、
しかも両プーリ（３０）（３１）のうち−力のブー９（
３１）を駆動用となし、該ブー９（３０）と装置本体（
２９）の下部に定設した駆動装置（電動機）（３Ｇ）か
ら中継スプロケット（３５）を経て駆動すようになし、
更に該コンベア（９）は両端部りに枢設した人々の案内
ブー１バ３２）（３３）によって各ワイヤーを誘導する
と共に、循環行程の途中にテンションプーリ（：Ｍ）（
￥作用させて各ワイヤーに一定の張力をイー１りせしめ
ている。

このように複数の線条群からなるワイヤーコンベア（９
）の循環移動方向に沿って、装置本体（２９）内の上位
には部品を予備加熱する予熱部Ａと、クリーム半田を溶
融させるり７０一部１３と、この溶融半田を急冷凝固さ
せる冷却部Ｃとを順次に配置するもので以下これら各部
を更に詳説すると、予４１１１加熱部Ａは装置本体（２
９）の左半部（第１図において）におけるコンベア（９
）の上下部を断熱壁（３７）にて区画し、該区画内の天
井部寄リヒータ（１２）（１２）を装備したファン（１
２）（１３）を前記ワイヤーコンベア（９）に直面して
設けられ、該ファン（１３）（１３）の下部即ち熱風通
路にハニカム（蜂の巣状）の整流板（１４）を該コンベ
ア（９）の進路方向に沿って平行に設置し、コンベア（
９）」二に送られて来る未処理部品の上面部を予備ｍ熱
するようにし、更に、該コンベア（９）の下面部には複
数個の遠赤外線ヒータ（１０）（１０）と、シーズヒー
タ（１１）（１１）を夫々コンベア（９）の進行方向に
沿って旧設し、ｎｉｊ記未処理部品の下面部を主として
直接加熱するようにしている。

又、次にり７０一部１３は、ワイヤーコンベア（１〕）
の−に下部を断熱壁（３８）により区画して熱の出入を
遮断し、その内部における１ｉｉｊ記コンベア（９）の
上位部に前記予熱部の構成において使用したのと同様の
ファン（１８）とヒータ（２４）とをコンベア（９）に
直面させて定設し、その下方部に前記同様のハニカム状
整流板（１６）と遠赤外線ヒータ（１７）とを夫々コン
ベア（９）に向って対設し、更に該コンベア（９）の下
位には遠赤外線ヒータ（１５）を定設してなるものであ
る。

上記ファン（１８）は天井部の放熱フィン（４３）を介
して定設したモータ軸端に取利け、リフロ一部Ｉ３内の
熱から該モータを保護するようにしている。

更に上記冷却部Ｃは装置本体（２９）の一端部（第１図
右端）に送風用ファン（１９）によって発生された冷風
をコンベア（９）の下部にまで導びく隔壁板（２０）を
設けて案内板（４２）より斜め下方へ吹お下す通風路ａ
と、上昇通風路１〕とを形成するものである。

そうして該装置本体（２９）の上面にはガス抽気用のモ
ロッコファン（２１）を設置し、該モロッコファン（２
１）と前記予熱部Ａ、リフロ一部１３に夫々開設した各
ダクト口（３８）（３９）のダンパー（３８’）（３９
’）及び冷風通風路すとをダク）　（２２）にて連結す
ることにより雰囲気中の有害ガスを完全に排気するよう
にしている。尚、上記予熱部Ａ、リフロ一部Ｂにおける
各ヒータの総べては装置本体（２９）の前面に装備せし
めた制御操作パネル（２３）によって夫々温度を個々に
調整でとるように回路が構Ｊ＆されており、未処理部品
の耐熱特性に応して夫々の温度範囲を設定できるように
している。

又、第１０図に示すものはワイヤコンベア（９）の予熱
部Ａからりフロ一部Ｂに亘る部分を分割して、予熱部Ａ
専用のコンベア、リフロ一部Ｂ専用のコンベアとに分ち
夫々を異なる速度の駆動源によって動作するよう１こし
た場合を示す例で即ち、予熱部へとりフロ一部１３の転
移部において第１１図に示すような各ワイヤ毎のブー１
バ２５）（２５’）群からなるブー１バ２５）を一本の
軸上において回動自由に枢支し、且つ該プーリ（２５）
の脇部にワイヤを案内するブー１バ２６）（２７）を枢
設し、該ブーＩバ２５’）（２５’）群には予熱部Ａの
コンベア（９）とり７０一部Ｂのコンベア（２８）を構
成するワイヤとを交互に掛吊し、独立した二つのコンベ
アを構成するものである。

本発明は以上運べたように構成されるが次にこれら本発
明の一連動作に就いて説明すると、予め第５図に示す未
処理部品１）の基板（５）の熱的性質と、クリーム半田
（７）及びチップ部品（８）の各耐熱特性に応じて予熱
部Ａ、リフロ一部Ｂ等の温度を予め設定しておき、所定
温度に達したことをイ１゛６“認した上で装置本体（２
９）の部品進入口（４０）より未処理部品りをワイヤコ
ンベア（９）上に載せて送り込むものとするとぎ、この
場合部品Ｉ）はコンベア（５Ｊ）を構成する各ワイヤ」
二に跨って支持され、そのままの状態で最初に予熱部Ｂ
内に導びがれ、ここを通過するまでの間上方部のヒータ
（１２）と下位のヒータ（１０）（１１）によって加熱
される。

即ち、部品りの上面部はヒータ（１２）とファン（１３
）とによって発生した熱風の吹伺げによって加熱する、
この場合の熱風吹ｆτｊけは整流板（１４）を通って行
なわれるために予熱部Ａ内において上部よりコンベア（
９）に向って吹き（＝１ける熱風は乱流がなく、その為
に総べてか一方向の流れとなり、コンベア（９）上にお
ける各未処理部品りに対する温度分布か一様に行なわれ
、又未処理部品りの下面部は遠赤外線ヒータ（１０）と
シーズヒータ（１１）によって加熱される。

従って予熱部Ａにおいては未処理部品りはクリーム半田
（７）が軟化溶融するに至らない温度領域でしかも基板
（５）が軟化変形しないことを前提として、該基板（５
）及び導体パターン（６）、チップ部品（８）等を予熱
し、次工程における熱処理に適応し得る状態を未処理部
品に与えるものである。

即ち、第４図に示すようにクリーム半田を軟化溶融温度
特性図におけるＡ部の温度（１５０’Ｃ）で予熱し、す
７０一部Ｂにおいて上位部に設けたヒータ（２４）とフ
ァン（１８）とによって発生した熱風を更に赤外線ヒー
タ（１７）の１ｌｆＪ近を通過させることにより、追加
熱した熱風を未処理部品りに吹外付ける、一方該物品り
の下面部を該コンベア（９）の下位に刻設した赤外線ヒ
ータ（１５）からの輻射熱によって同時に加熱し、前記
特性図におけるＢ部の温度（２００’Ｃ）にまで急上昇
させ、急激に溶融させて導体パターン（６）とチップ部
品（８）との間にクリーム半田（７゛）を溶融密着させ
て電気的機械的に一体化ならしめた後、該す７０一部Ｂ
を脱出した時点“で直ちに冷却部Ｃで急速風冷せしめる
。

即ち、冷却Ｃ内ではファン（１９）によって外部から取
り入れた冷風は案内板（２０）によって形成された通風
路ａからコンベア（９）に向って吹外刊けるために冷風
は部品間を通って容易にコンベア（９）の下位にまで進
入し、再びこれらの間を通って通風路すに導びかれ、モ
ロッコファン（２１）にヨｌ：１装置本体外に排除され
る。つまり冷却部において部品Ｄ゛は７７ン（１９）に
よって外部から取り入れられた冷風流中を通過すること
となる為急速に冷却され送出口（４１）から完成製品Ｄ
゛として取り出されるものである。

このようにして得られた製品Ｄ゛は第６図に示すように
クリーム半田（７゛）が導体パターン（６）とチップ部
品（８）とに亘って完全に溶着する。

尚、第４図に示すクリーム半田」は共晶半Ｂ」と呼ばれ
るもので二つの温度領域をもった特性を示す、即ち最初
に１５０℃の温度で成る時間だけ一定値を示し、次に２
００℃の高い温度で成る時間を経過するとき半田が溶融
する温度特性をもっており、従って上記共晶半田ではこ
のような二つの温度領域に対応する温度と時間の適応条
件を与える必要があり、その為に本案装置においては予
熱部Ａにおいて半■」のＡ部に適応する時間、即ちコン
ベア（９）による送り速度と、赤外線ヒータ（１０）及
びヒータ（１２）により適正な条件を与え、更にり７０
一部Ｂにおいては半田の溶融に適した通過時間と、各ヒ
ータ（１５）（１，７）（２４）により所要温度を与え
るものである。

上記本発明装置は共晶半田の温度特性に最も良く適合し
た場合を示すものである力ｔ」−記共品半日」と同しよ
うに二つの温度領域をもった半田でも温度の値や、曝露
時間の異なるもの、或は終始温度が一定した低温半田等
ではこれらの温度条件に適応した雰囲気を与える必要か
あり温度については各部毎に調部可能であるが、時間に
ついては上記装置ニおける予熱部Ａとリフロ一部Ｂとの
コンベアの速度を変えなければならない、そこで本発明
装置においては第９図に示すようにコンベアを予熱部と
り７０一部について夫々専用のコンベア（９）（２８）
とし、各コンベア（９）（２８）を夫々独立した駆動線
によって循環するようにし且つ各コンベア（９）（２８
）の速度を変換自由とすることにより予熱部とりフロ一
部の送り速度を半田の種類に応じて変更し、各種半田に
適した曝露時間を得ることか可能である。

通常二つのコンベアを接続部において陥没溝のない完全
平面で接続することは不可能である。即ち如何にしても
二つの異なるコンベアの案内プーリを同一軸上にめるこ
とはできないため二つのプーリを使用することになり、
その結果プーリの径に相当する陥没溝を生じ、被処理部
品を円滑に搬送することはでｂず、又、その陥没溝を少
くする為にプーリ径を小さくすれば成る程度軽減させる
ことは可能であるが完全とは云えず、それにプーリ径を
小さくすれば駆動線に月する負荷が増加するなど何れに
しても完全無欠にすることは本質的に不可能であった。

そこで上記本発明においては複数の線条列で構成した二
つのコンベア接続部を、同心的に枢支した複数個のプー
リ群で支持している為に、両コンベアの接続部において
も陥没溝はなく、小部品の搬送に適し、しがも予熱部と
りフロ一部との曝露時間を＋ａ　＋Ｊ」に変えることが
でき夫々穴なる温度特性をもった半田にも容易に順応せ
しめることがでべろ。

そうしてチップ部品や基板祠に過剰の熱負荷を加えるこ
となく耐熱温度範囲内で半１」」を溶融するためチップ
部品の熱損傷を伴なうことなく速やかに半ＩＩ］　（＝
１けすることができる。

本発明は複数条のワイヤからなるコンベアとしたことに
よりこれまでのように板Ｈによるものと異なり熱容量を
殆んど無視でき未処理部品へのヒータからの熱輻射を効
率よく受けると共に、コンベアが線条４・４で構成して
いる為にその上に塵芥が乗らず、例え塵芥があってもこ
れまでのように熱伝導によるものと異なりその影響は全
くなく、それにこれまでのように板状のベルトとは異な
るためにその板面に沿って基板が反ったりすることもな
く、又整流板によってファンから熱風を一方向に誘導し
、コンベアに向って吹き伺けるようにしている為に熱乱
流かなくコンベア」二を平均に加熱できるので未処理部
品の予備加熱及び半ｆｆｌの溶融加熱を隅なく一様に行
なえる。

更には、本発明の最も特徴とする上記コンベアを線状利
としたことにより二つ以上のコンベアを一平面に接続て
゛きると共に循環速度をベルト毎に全く異なるものとす
ることがでトるので半ＩＩＩの種類に応じて予熱部とり
フロ一部の通過速度とを変えて曝露時間を調整し、最も
適した条件を与えるために、これまで曝露時間を長く取
る必要がある場合、炉長の長いものが要求されたか本発
明ではこの点適過速度によって自由に調節で゛きるため
に、装置の小型化が可能である。

更に該冷却部においてファンによって冷風を製品に吹（
＝Ｉけて急速に冷却して取り出し上記各予熱部Ａ及びリ
フロ一部Ｂにおいて発生したクリーム半田中に混入した
樹脂類の有害ガス等を夫々のダンパーを開いてダクトに
より完全集中排気するようにしている為に汚染物質を作
業場の雰囲気に飛散させないので作業環境の保全を図る
ことができるなど従来装置には見られない多くの優れた
特徴を有すると共に量産に適した装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の概略側面図、 第２図は他の従来例の概略側面図、 第３図は上記二側以外の従来例概略側面図、第４図は共
晶半田の温度特性図、 第５図は未処理部分の縦断面図、 第６図は処理済部品の縦断面図、 第７図は本発明装置の正面図、 第８図は同」二装置の右側面図、 第１〕図ｉ、ｔ　ｌ／　７１１７一部Ｉ３の一部縦断側
面図、第１０図は本案装置のコンベア部の変更例を示す
部分正面図、 第１１図は同」ニコンベア部の要部斜視図。 （９）・・・ワイヤコンベア　、　（１１）・・・シー
ズヒータ（１２）・・・ヒータ　、（１４）（１６）・
・・整流板（２８）・・・コンベア　、（２９）・・・
装置本体（３６）・・・源動（幾　、　Ａ・・・予熱部
Ｂ・・・す７０一部　、　Ｃ・・・冷却部出願人　株式
会社　ｍ製作所 代理人　鈴　木　ハルミ 手続補正書（方式） 昭和５９年　５月２１日 昭和５９年特許願第５２８９号 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 株式会社　鵬　製　作　所 ４、代理人 住　所　大阪市東区平野町二丁目１０沢の鶴ビル氏　名
　（６１６６）　弁理士　鈴　木　ハルミ　・。 ゛・・１．」ソ ５、補正命令の日刊 昭和５９年　４月２４日 ６、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、装置本体の左右両端間に亘って多数の並列線条１１
   からなるワイヤコンベアを横架張設して、これにより被
   処理物を所望処理部へ順次搬送せしめることを特徴とす
   るコンベア式熱処理装置。 ２、ワイヤコンベアを進路方向に複数段に分割すること
   により各コンベア毎に異なる速度で被処理物をＩｆ１２
   送せしめることを特徴とする特許請求の範囲ｆｆ５１項
   記載のコンベア式熱処理装置。 ３、ワイヤコンベアに沿って熱風通路中に整流板を適宜
   対設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   コンベア式熱処理装置。