JPS62252670A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベーパーリフロー式はんだ付け装置に係シ特
に４方向に平面的に電極端子を取シ出した、いわゆるフ
ラットパックの素子および抵抗。

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
リント配線板のハンダ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。

〔従来の技術〕

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々ど
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の性態を左
右することから、はんだ付け技術はラインの中で最も重
要技術とみられに至った。最近でははんだ付け作業を行
な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
処理物を加熱するベーパーリフロー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６０−１０６５０２　　号に記
載の如く、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、電子部品をプリント配線上にはんだ
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。まず、第１０図を参照して、
従来の代表的なベルトコンベアを用いたベーパーリフロ
ー式はんだ付け装置について説明する。

第１０図において、装置は蒸気発生槽４．搬入側搬送路
５．搬出側搬送路６、加熱ヒータ７、搬入側上、下部冷
却コイル８，９．搬出側上、下部冷却コイル９，１１．
搬入側排気ロ１２、搬出側排気口１３よシなる一すフロ
ー室１、予熱ヒータツ １６よシなる予熱室２、冷却シャケ÷ト２１よシなる冷
却室３、コンベヤー１７．駆動ローラー９を含む搬入側
ローラ２２．搬出側ローラ２４、給液タンク２６などに
よ多構成される。

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。

蒸気発生槽４の底部に溜っている熱媒体１２に浸った加
熱ヒータ７によシ沸騰蒸発した熱媒体の飽和蒸気１５は
上部に上昇し、はんだ付け部材１８を加熱し、一部は凝
縮液化して落下し、蒸気発生槽４の底部に溜まる。搬入
側搬送路５および搬出側搬送路６に流入した飽和蒸気１
５は搬入側上、下部冷却コイル８，１ｏおよび搬出側上
、下部冷却コイル９，１１によシ冷却されて液化し、戻
シ配管２０を通って蒸気発生槽４の底部に戻る。

そしてわずかに残った蒸気は搬入側排気ロー２および搬
出８Ｉ排気口１３よシ大気または回収装置（図示せず）
に排気される◎ 開口部からの漏洩、はんだ付け部材への付着による持出
および配管、水分離器内での停帯にょシ、蒸気発生槽４
の底部に溜っている熱媒体１４は次第に減少するので、
加熱ヒータ７が露出しないように給液タンク２６よシ給
液配管２７ｔ−通って適宜熱媒体が補給される。

一方、予熱ヒータ１６によシ加熱されて予熱室２からコ
ンベヤー１７でリフロー室１に搬入されたはんだ付け部
材１８は、飽和蒸気１５に触れて加熱され、蒸気発生槽
４内では飽和蒸気の凝縮潜熱によシハンダが加熱、溶解
され１部材同志がはんだ付けされる。その後はんだ付け
部材１８は搬出側搬送路６に入〕次第に冷却され、しか
も冷却室４で冷却されて装置から搬出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記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）　　装置の開口部からの漏洩、はんだ付け部品に
付着する持出などにょシ蒸気発生槽内下部にある熱媒体
は減少する。これｔ補うために、給液タンクから熱媒体
が給液される。給液された熱媒体の温度は常温であるか
ら、蒸気発生槽内の熱媒体の温度は一時的に低くなシ、
蒸気発生量も減少する。

このために、はんだ付け部材に必要な蒸気量が不足して
、はんだ付けが十分に行なわれないことが生じて、信頼
性が低下する。

伐）　常温の熱媒体の粘度は水の１０〜１５倍程度に大
きいので、配管、弁などの流体抵抗が大きく、給液タン
クから蒸気発生槽に達するのに時間がかかる。従って、
液面レベルの限界値に大きな余裕を付けざるｆ：えなく
、常に高価な熱媒体を多く蒸気発生槽底部に溜めざるを
先ず、経済性が悪い。

（３）　　蒸気発生槽底部の熱媒体の温度を一時的に低
下させないためには、頻度高く小量の熱媒体を送ればよ
いが、ポンプの起動停止の回数が多くなシ、ポンプ、電
磁開閉器の寿命が短くな）、信頼性が低下する。

（４）常温近くの熱媒体を蒸気発生槽底部に入れると１
飽和蒸気量の一時的な低減とともに、常温から２１５０
までの顕熱を必要とする・常温から２１５Ｃまでの顕熱
は潜熱の２７倍にも達するので、顕熱に要する熱量も無
視できなくなり、経済性が低下する。

本発明の目的は、信頼性の向上および良好な経済性を得
るようにしたペーパー１７７０一式はんだ付け装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は給液タンクと蒸気発生槽との間に。

常温の熱媒体と高温の熱媒体の飽和蒸気又は常温の熱媒
体と高温の熱媒体を熱交換させる手段を設けることによ
シ達成される。

〔作用〕

給液タンクから蒸気発生槽底部に至る途中で、常温の熱
媒体は高温の飽和蒸気または高温の熱媒体との熱交換に
より沸点近くまで加熱されるので、蒸気発生槽底部の熱
媒体の温度の低下も少なく、また加熱に必要なエネルギ
ーも少なくすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例を第１図から第９図を用
いて詳細に説明する。

第１図に予熱室、９７０−室、冷却室よシなシ熱交換部
を搬出側搬送路下部冷却器内に設けた本発明の実施例を
示す。第２図は第１図のＡ−Ａ線矢視図である。

装置は蒸気発生槽４、搬入側搬送路５、・搬出側搬送路
６．加熱ヒータ７、搬入側上、下部冷却コイル８，１０
、搬出側上、下部冷却コイル９，１１、搬入側排気口１
２、搬出側排気口１３．給液用加熱コイル２８よシなる
り７０−室１．予熱ヒータ１６よ〕なる予熱室２．冷却
ジャケット２１よシなる冷却室３、コンベヤー１７、駆
動口゛−２１９を含む搬入側ローラ２２、搬出側ローラ
２４、補給タンク２６よシ構成される。補給タンク２６
の下部にはレベルスイッチ（図示せず）によって開閉さ
れる電磁弁２９が設けられている。

このように構成され九本実施例のペーパー１７７０一式
はんだ付け装置の作用を説明する。

開口部からの漏洩、はんだ付け部材による持出・回収装
置による未回収および各機器内での停帯などにより、蒸
気発生槽４の底部にある熱媒体１４０レベルは次第に減
少する。この減少が限界値を越えると、これをレベルス
イッチが感知して電磁弁２９を開かせる。この電磁弁２
９が開くと、給液タンク２６内の常温の熱媒体は落下し
て、給液用加熱コイル２８内で予め加熱した熱媒体は下
部冷却器内に押出す。押出された熱媒体は配管２０を通
って蒸気発生槽４の底部に流入する。そして熱媒体１４
の液面レベルが所定直に達すると、これｔレベルスイッ
チが感知して電磁弁２９ｔ−閉じて一連の給液サイクル
を終了する。一方、搬送路６に流入した飽和蒸気１５の
一部は給液用加熱コイル２８内の熱媒体を加熱し、さら
に下部冷却コイル１１によシ凝縮液化される。

上記のように、給液タンク２６から加熱コイル２８内に
供給される常温の熱媒体は、高温の飽和蒸気または高温
の熱媒体との熱交換によシ沸点近くまで加熱されるので
、蒸気発生槽底部の熱媒体の温度の低下も少なく加熱に
必要なエネルギーも少なくすることができる。

なお、第１，２図では給液用加熱コイル２８を搬出側に
設けたが、搬入側に設けても同じである。

第３図に給液加熱コイルを搬出側搬送路の側壁側に設け
た本発明の実施例を示す。第４図は第３図のＢ−Ｂ線矢
視図である。

装置の構成および作用は第１図の場合とほぼ同じである
から、詳細の説明を省略する。

第５図に給液加熱コイルを搬出側搬送路の上部に設けた
本発明の実施例を示す。第６図は第５図のＣ−Ｃ線矢視
図である。装置の構成および作用は前述の場合と同じで
あるから、説明を省略する。

第７図に給液加熱コイルを蒸気発生槽上部に設けた本発
明の実施例を示す。加熱コイルが蒸気発生槽上部に移っ
ただけで、他は前述の実施例と同じである。

第８図に給液加熱をノーンダ付け部材によシ生じた液化
した熱媒体によシ行う本発明の実施例を示す。第９図は
第８図のＤ−Ｄ線矢視図である。

装置は第１図〜第７図に示した蒸気発生槽４内に凝縮液
化した熱媒体を集める受皿３０と熱媒体を加熱コイル２
８に導く配置３１を追加したものである。

リフロー室１内でハンダ付け部材１８を加熱した飽和蒸
気１５はハンダ付け部材１８上で液化凝縮し、フラック
スとともに搬送路５．６および蒸気発生槽４内に落ちる
。これらの液化した熱媒体は受皿３０上に集合捕捉され
て、加熱コイル２８に入って、常温の給液を加熱した後
フィルタリング装置（図示せず）に流入する。給液用の
熱媒体の作用、状態は前述の実施例の場合と同じである
。

上記の構成によシ以下の効果が得られる。

１、給液量は液面検出法にもよるが蒸気発生槽内の熱媒
体の１０〜２０％程度であり、液温３０Ｃから２１５Ｃ
までの顕熱は潜熱の１８倍であるから、従来の方法であ
ると、給液時に蒸気発生量を２８〜５６％増加する必要
がある。本発明によると、必要な蒸気発生量は１０〜２
０％程度である１が、普通はこの程度の余裕を持ってい
るので、蒸気量の不足によるハンダ付け不足はほとんど
回避することができる。

２　液温３０Ｃと２００ｔ：’の熱媒体の粘度は約２０
倍異なるので、本発明によると、配管や弁などの流体抵
抗は約１／２０と小さくなり、応答時間が早くなる。従
って、液面レベルの限界値を小さくできて、高価な熱媒
体金少なくできて経済性が高くなる。

１　上記のごとく、給液を加熱する熱量が約１／ｚ８倍
であるから、本発明によると、加熱に必要な電力を大幅
に低減できて、経済性が高くなる。

本　給液加熱用コイルは簡単なチューブで十分であるか
ら、装置の価格上昇は極くわずかであシ、装置もきわめ
て簡単で、経済性が高い。

５、加熱用コイルの設置場所はいずれも本来熱媒体の飽
和蒸気を冷却すべき所であるから、給液が加熱されるべ
き熱量分だけ冷却水の節約ができて、経済性が高い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、熱媒体を熱交換するように構成したの
で１．蒸気発生槽内の熱媒体の温度が低下することなく
はんだ付け部材に必要な蒸気量が得られることによシ、
はんだ付けが十分に行なわれるため、信頼性が向上する
。

また、加熱に必要なエネルギーも少々くてすむため、経
済性に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るベーパーリフ０一式は
んだ付け装置の構成を示す断面図、第２図は第１図の八
−入線矢視断面図、第３図は本発明装置の他の実施例を
示す断面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ線矢視断面図、第
５図は本発明装置の他の実施例を示す断面図、第６図は
第５図のａ　−Ｃ線矢視断面図、第７図は本発明装置の
他の実施例を示す断面図、第８図は本発明装置の他の実
施例を示す断面図第９図は第８図のＤ−Ｄ線矢視断面図
、第１０図は従来の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る。 １・・・リフロー室、２・・・予熱室、３・・・冷却室
、４・・・蒸気発生槽、５・・・搬入側搬送路、６・・
・搬出側搬送路％１４・・・熱媒体、１５・・・飽和蒸
気、１７・・・コン乎　６　図 第　？　凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンベアにより搬送される被処理物に熱媒体の飽和
   蒸気を接触させて被処理物のはんだを加熱溶融させては
   んだ付けを行なうべき蒸気発生槽と、蒸気槽の入口側に
   設けられる予熱室と、蒸気槽の出口側に設けられる冷却
   室と、前記蒸気発生槽に熱媒体を供給する給液タンクと
   を備えたベーパーリフロー式はんだ付け装置において、
   前記給液タンクと蒸気発生槽との間に、常温の熱媒体と
   高温の熱媒体の飽和蒸気又は常温の熱媒体と高温の熱媒
   体を熱交換させる手段を設け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、前記熱交換手段は、前記被処理物を搬送させる搬送
   路下部側の冷却器内に設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のベーパーリフロー式はんだ付け装置
   。 ３、前記熱交換手段は、前記被処理物を搬送させる搬送
   路内側壁側に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のベーパーリフロー式はんだ付け装置。 ４、前記熱交換手段は、前記被処理物を搬送させる搬送
   路の上部に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のベーパーリフロー式はんだ付け装置。