JPS62148083A - ベ−パ−リフロ−式はんだ付け装置 - 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】 〔発明の利川分野〕 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、いわゆるフラットパックの素子、抵抗、コンデ
ンサ等の半導体チッ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。

〔発明の背景〕

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ップなど
電子部品を接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った。

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加熱するペーパー
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６０−１．０６５０２号公報
記載のように、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っ
てはんだを加熱溶融し、ｆｆｉ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、ふっ素糸不活
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１モル
といったように、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
楕成図である。

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を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」二部に設けた上部冷
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、ル、９は搬入側排気口である
。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っている熱媒
体１１の浸った加熱ヒータ５により沸騰蒸発した熱媒体
の飽和蒸気１２は、蒸気槽１′の上一部に上昇し、その
高さは上部冷却コイル６の凝縮作用より制御される。

搬入側搬送路２′および搬出側送路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。

わずかに残った蒸気は搬入側排気口９および搬出側排気
口１０がら大気または局所排気装置に排気される。

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に接触した次第に加熱され、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。

処理の終ったはんだ付け部材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。

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）飽和蒸気１２の凝縮液化により蒸気槽１′上部の蒸
気面が一時的に低下するために、蒸気面をはんだ付け部
材１３の高さの数倍に保つ必要がある。蒸気面の高さは
、蒸気槽１′の蒸気発生槽部から搬送路７’　、８’の
出口までの流体損失ヘッドにより定まるが、１１１送路
には、はんだ付け部材１３が通るために流体抵抗を付加
するための障害物を置くわけにはいかず、一般に搬送路
は流体抵抗が小さい。　　　　　・ そこで、蒸発量を増大させ、蒸気速度を大きくして飽和
蒸気の蒸気面の確保を図っている。

しかし、この蒸発量の増大は、加熱ヒータ５の電力の増
加および冷却コイルに供給する冷却水量の増加をもたら
すとともに、熱媒体の大気への排出を増加させる原因と
なる。

熱媒体は一般にきわめて高価なものであるため、ランニ
ングコストの上昇が問題である。

２）熱媒体の飽和蒸気１２が大気に逃げ出すのを防止す
るために、開口部附近の壁面に排気口を設けて排気して
回収することが考えられる。しかし、排気口における排
気量が少ないと、開口部から蒸気が逃げ出し、また、排
気口における排気量が多いと、余分に飽和蒸気を排出し
てしまうことになるので、はんだ付け部材１３の有無に
よって排気口における排気量を調整するのは容易ではな
い。

また１回収装置を必要とするので、装置の製造価格やラ
ンニングコストが上昇する問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、熱媒体の飽和蒸気の漏洩を極力少なくし
て蒸気槽における飽和蒸気の発生を適正にする。ランニ
ングコストが低く、信頼性の高いベーパーリフロー式は
んだ付け装置の提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

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と
、この蒸気槽に被処理物を搬入、搬出するための搬送路
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
、前記蒸気槽の出入口および前記搬送路に、熱媒体の飽
和蒸気の流出を防ぐべき流体抵抗付与手段を設けるとと
もに、前記搬送路に下部に通じる空間および下部空間を
設け、この下部開開に冷却手段を備えたものである。

〔発明の実施例〕

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図のＡ−Ａ矢視断面図、第３図は、第１図のＢ−Ｂ
矢視断面図、第４図は、第１図Ｃ−Ｃ矢視断面図であり
１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図ないし第４図に示す実施例は、蒸気槽の出入口に
流体抵抗付与手段として邪魔板を設け、搬送路の土壁に
流体抵抗付与手段としてラビリンスを設けた例である。

第１，２図において、１は、熱媒体１１を沸騰加熱させ
る蒸気発生器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炉槽部１ｂとを一体の称で形
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。

７は、搬入側搬送路２内の下部空間に設けた冷却手段に
係る搬入側冷却コイル、８は、搬出側搬送路３内の下部
空間に設けた冷却手段に係る搬出側冷却コイル、１４は
、搬入送路２の開口部である。搬入側冷却コイル７の下
部は液受部２ａ、Ｉｌｌ出側冷却コイル８の下部は液受
部３ａがそれぞれ形成されている。

１５は、蒸気槽１の搬送路に通ずる出入口に設けた流体
抵抗付与手段に係る邪魔板である。

１６は、搬入側搬送路２の上壁に設けた流体抵抗付与手
段に係るラビリンス、１７は、搬出側搬送路３の土壁に
設けた流体抵抗付与手段に係るラビリンスである。

１８−１は、搬入側搬送路２の液受は部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、１８
−２は、搬出側搬送路３の液受は部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、２０は蒸
気槽１内の炉槽部１ｂを構成する隔離である。

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に溜っている熱
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、残りは隔離２０と蒸気槽１の周壁との間隙１９
を通って、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落下し、
蒸気発生槽１ａの熱媒体貯溜部に戻り、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、
第１図の搬出側搬送Ｍ３、第４図に矢印の流線で示すよ
うに、飽和蒸気１２は、邪魔板１５によって搬送路下方
に向い、飽和蒸気１２の密度は空気に比して著しく大き
いので、下流に行くに従ってコンベア４および搬出側壁
側間隙２３を通って搬出側下部空間２４に入り、搬出側
冷却コイル８により凝縮され液受は部３ａに落下する。

液受は部３ａに落下した液化熱媒体は、戻り配管１８−
２を通って蒸気発生槽１ａの熱媒体貯溜部へ回収される
。

コンベア４の上にはんだ付け部材１３がある場合には、
第１図の搬入側搬送路２．第３図に矢印の流線で示すよ
うに、飽和蒸気１２は邪魔板１５によって搬送路下方に
向けられるが、下方にははんだ付け部材１３があるため
に搬送路２の上部を移動しようとする。すなわち、搬送
路２の土壁に付けたラビリンス１６とはんだ付け部材１
３との間隙およびはんだ付け部材１３の間隙を通って開
口部１４に向おうとする。しかし、ラビリンス１６によ
る流体抵抗が大きいので、搬入側側壁間隙２］を通って
搬入側下部空間２２に入り、搬入側冷却コイル７により
凝縮液化されて液受は部２ａに落下する。

液受は部２ａに落下した液化的媒体は、戻り配管１８−
１を通って蒸気発生槽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。

本実施例によれば、次のような効果がある。

１）蒸発槽１の出入口、搬入側搬送路２および搬出側搬
送路３に、それぞれ邪魔板１５、ラビリンス１６．１７
など流体抵抗付与手段を設けたので、はんだ付け部材１
３の通過する空間を保ったまま。

蒸気槽１および搬送路の流体抵抗を増大でき、熱媒体の
蒸発基を最小限に適正にできるので、加熱ヒータの電力
および冷却コイルの冷却水使用量を小さくして、ランニ
ングコストを低減できる。

２）開口部１４付近からの排気がないので、排気制御装
置や特別な熱媒体回収装置が不必要となり。

装置が低価格、小形化されるとともに、ランニングコス
トを低減できる。

３）熱媒体の飽和蒸気の密度が空気より大きい性質を利
用し、搬送路側壁に冷却コイルに通ずる流体抵抗の小さ
な空間を設けることにより、搬送路に漏洩した飽和蒸気
１２をすみやかに冷却コイルに導びくために、飽和蒸気
１２が大気へ逃げ出すことを抑止できる。

４）搬入側冷却コイル７、搬出側冷却コイル８とも冷却
コイルをすへてコンベア４より下方に配設したので、空
気中の水分を含んだ熱媒体の液滴がはんだ付け部材１３
上に落下してはんだ付け個所の不良のＪＭ因となったり
、コンベア４上に落下した液状のまま熱媒体を装置外に
排出するようなことがなく、はんだ付け部材ｔ３の信頼
性を向上することができる。

次に、本発明の他の実施例を第５図を参照して説明する
。

ここに第５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であり、図
中、第１図と同一符号のものは、前述の実施例と同等部
分であるから、その説明を省略する。

第５図の実施例は、搬送路の上壁に流体抵抗付与手段と
して布を多数取付けた例である。

第５図において、２５は、搬入側搬送路２の土壁に設け
た流体抵抗付与手段に係る多数の布状部材の系列（以下
布片列という）、２６は、搬出側搬送路３の土壁に設け
た流体抵抗付与手段に係る布片列である。

本構成による布片列の作用を、コンベア４上にはんだ付
け部材１３がある搬入側搬送路２側について代表的に説
明する。

蒸発槽１内の飽和蒸気１２が搬入゛側条送路２に漏洩す
ると、搬送路２の上壁に取付けた布片列２５およびはん
だ付け部材１３による流体抵抗が大きいので、先に第３
図で説明した例と同様、搬入側側壁間隙２１を通って搬
入側下部空間２２に入り、搬入側冷却コイル７により凝
縮液化される。

搬出側についても同様であるから、その説明を省略する
。

第５図の実施例によれば、重連の第１図の実施例で述べ
た同様の効果が期待される。

次に、本発明のさらに他の実施例を第６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６図の実施例は、流体抵抗付与手段として飽和蒸気に
よるＷｉ環流を発生させる例である。

第６図において、３０は、蒸気槽１と搬入側搬送路２（
または搬出側搬送路３）との接続部近傍に設けた循環流
発生装置であり、この循環流発生装ｖ１３０は、吸込ダ
クト２７、羽根車２８、吐出ダクト２９から構成されて
いる。

本構成による循環流発生装ｗ１３０の作用を、コンベア
４上にはんだ付け部材１３がある搬入側搬送路２側につ
いて代表的に説明する。

蒸気槽１内の飽和蒸気には、吸込ダクト２７から吸込ま
れ１羽根車２８により加圧、加速されて吐出ダクト２９
から搬入側搬送路２に吐出されて循環流３１を形成する
。すなわち、熱媒体の飽和蒸気を、蒸気槽１と搬出側搬
送路２との接続部分で回流させる。

飽和蒸気１２は、搬入側搬送路２に漏洩するが、＠環流
３１およびはんだ付け部材１３による流体抵抗が大きい
ので、前述の各側と同様に、搬入側側壁間隙２１を通っ
て搬入側下部空間２２に入り、搬入側冷却コイル７によ
り凝縮液化される。

搬出側についても同様であるから、その説明を省略する
。

第６図の実施例によれば、前述の第１図の実施例で述べ
たと同様の効果が期待される。

次に、第７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、第７図の実施例は、搬送路上面にラビリンス１６．
１７を設け、蒸気槽と搬送路との接続部近傍に循環流発
生装置３０を設けたものである。

第７図の実施例は、第１図および第６図の実施例を組合
せたもので、機能については全く同様であるから、ここ
では説明を省略する。

次に１本発明のさらに他の実施例を第８図を参照した説
明する。

ここに第８図は１本発明のさらに他の実施例に係ルベー
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、第１図の実施例で示した邪魔板およ
びラビリンスを上下方向に可動にした例である。

第８図において、３２は移動軸、３３は、移動軸３２に
直結し、一対の邪魔板１５′を、コの字状の部材の先端
に取り付けた移動アーム、３４は、この移動１ｌｉＩＩ
Ｉ３２、移動アーム３３を上下に移動させるための回転
ハンドル、３５は軸シール、３６は軸受で、これらで邪
魔板１５′を」二下に可動される可動手段を構成してい
る。

また、３７は移動軸、３９は、移動軸３７に直結し、ラ
ビリンス１６′を取り付けた移動板。

３８は、この移動軸３７、移動板３９を上下に移動させ
るための回転ハンドル、４０は、移動板３９の上下にと
もない搬送路の土壁とラビリンス１６′との間に隙間が
できて、蒸気が漏洩するのを防止するシール、４１は軸
シール、４２は軸受で、これらでラビリンス１６′を上
下に可動させる可動手段を構成している。

ラビリンス１７′の可動手段も全く同−構成である。

本構成の装置の作用を説明する。

被処理物であるはんだ付け部材１３の高さが変わると、
回転ハンドル３４．３８により移動軸３２．３７を所定
量上下させて、移動アーム３３゜移動板３９を介して邪
魔板１５′、ラビリンス１６’　、１７’　を所定量上
下させて、はんだ付け部材１３と邪魔板１５′との間隙
４３．はんだ付け部材１３とラビリンス１．６’、１７
’　との間隙４４を最小限の適正間隔となるように作動
させる。

第８図の実施例によれば、先の第１図の実施例で述べた
と同様の効果が期待されるほか、はんだ付け部材１３と
流体抵抗付与手段との間隔を最小限の適正間隔に保つの
で、蒸発槽１における熱媒体の飽和蒸気１２の発生量を
最小にでき、また、搬送路における熱媒体の回収を効率
よく行うことができろため、省エネルギー効果をたかぬ
、装置のランニングコストを低減することができる。

なお、第８図の実施例では、流体抵抗付与手段の可動を
手動で行う例を示したが、本発明は、これに限らず、搬
送路の入口部にセンサーを設置して搬入されるはんだ付
け部材１３の高さを測定し、この検知信号に応じて移動
軸を制御する自動式のものも実施できることは言うまで
もない。

また、第８図の実施例では、ラビリンス１６′。

１７′を上下方向に可動にした例を説明したが、左右方
向に可動させることも可能である。

さらに、前述の第１図、第５図、第６図に示した各実施
例の流体抵抗付与手段を、適宜組合わせて実施できるこ
とも言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、熱媒体の飽和蒸気
の漏洩を極力少なくして蒸気槽における飽和蒸気の発生
を適正にするランニングコストが低く、信頼性の高いベ
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１１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図は、第１図のＢ−Ｂ矢視
断面図、第４図は、第１図のＣ−Ｃ矢視断面図、第５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６図ないし第８図は
、いずれも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
、従来のペーパ−１ノフロ一式はんだ付け装置の構成図
である。 １・・・蒸気槽、２・・・搬入側搬送路、３・・・搬出
側搬送路、４・・・コンベア、５・・・加熱ヒータ、７
・・・搬入側冷却コイル、８・・・搬出側冷却コイル、
１１・・・熱媒体、１２・・・飽和蒸気、１３・・・は
んだ付け部材、１５．１５’・・・邪魔板、１６．１６
’　、１７゜１７′・・・ラビリンス、２１・・・搬入
側側壁間隙、２３・・・搬出側側壁間隙、２２．２４・
・・下部空間、２５．２６・・・布片列、３０・・・循
環流発生装置、３１・・・循環流、３２．３７・・・移
動軸、３３・・・移動アーム、３４．３８・・・回転ハ
ンドル、３９・・移動板、４３．４４・・・間隙。

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と
   、この蒸気槽に被処理物を搬入、搬出するための搬送路
   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
   、前記蒸気槽の出入口および前記搬送路に、熱媒体の飽
   和蒸気の流出を防ぐべき流体抵抗付与手段を設けるとと
   もに、前記搬送路に下部に通じる空間および下部空間を
   設け、この下部空間に冷却手段を備えたことを特徴とす
   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、蒸気槽
   の出入口に設ける流体抵抗付与手段を邪魔板とし、搬送
   路に設ける流体抵抗付与手段を搬送路上壁に設けたラビ
   リンスとしたものであ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、蒸気槽
   の出入口に設ける流体抵抗付与手段を邪魔板とし、搬送
   路に設ける流体抵抗付与手段を搬送路上壁に設ける多数
   の布片列としたものであ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、蒸気槽
   の出入口および搬送路に設ける流体抵抗付与手段は、熱
   媒体の飽和蒸気を、前記蒸気槽と前記搬送路との接続部
   近傍で回流せしめる循環流発生装置としたものであるベ
   ーパーリフロー式はんだ付け装置。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のもののい
   ずれかにおいて、流体抵抗付与手段に係る邪魔板、ラビ
   リンス、布片列などのいずれをも、当該流体抵抗付与手
   段と被処理物との間隔を前記被処理物の寸法に応じて適
   正間隔になしうるように可動にしたものであるベーパー
   リフロー式はんだ付け装置。