JP3141306B2 - 自動半田付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動半田付け装置に係
り、特に分割された筐体の接合部に不活性ガス等の気体
が封入された中空弾性部材を配設して複数の筺体を接合
することにより不活性ガス室を構成し、接合面の加工精
度があまりよくなくても該接合部において高い気密性を
保持することができ、また不活性ガス室を容易に分解可
能としてメンテナンス性を大幅に向上させた自動半田付
け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動半田付け装置においては、酸
素が多量に存在する大気中で基板及び半田を高温にして
該半田を溶融させて電子部品を基板に半田付けしていた
が、該従来の自動半田付け装置によると、半田及び電子
部品が高温で酸素にさらされることにより半田付け部及
び溶融半田が酸化し、十分な半田付け性能を確保するこ
とができなかったり、面倒な半田の粕取り作業を行わな
ければならないという欠点があった。

【０００３】特に近年電子部品が小型化し、これに伴な
ってリード線も細くなったことにより、半田付け部の酸
化等のわずかな欠陥も電子製品の信頼性の低下などの重
大結果をもたらす大きな原因となっていた。

【０００４】このような欠点を解決するため、自動半田
付け装置内に窒素ガス等の不活性ガスを充満させて酸素
を遮断した状態で半田付けを行い、電子部品、基板及び
半田を高温にしても半田付け部や溶融半田が酸化しない
ようにして半田付けする自動半田付け装置が提案されて
いる。

【０００５】この種の自動半田付け装置に使用される窒
素ガス等の不活性ガスは高価であるので、該不活性ガス
の自動半田付け装置からの漏れを極力少なくする必要が
あり、自動半田付け装置の密閉度を高める種々の方策が
採られている。

【０００６】自動半田付け装置の密閉度を高めるために
は、半田付け装置を内蔵する筺体を溶接などで一体的に
製作することにより、完全密閉構造とすることが考えら
れるが、これによると定期点検或いは故障時等に内蔵さ
れた半田付け装置をメンテナンス或いは修理が非常に困
難となり、実用的でなかった。

【０００７】このため通常は筺体を上下に２分割して製
作し、該２つの筺体の間に弾性部材を挟持して接合し、
該接合部の封止を行って自動半田付け装置の密閉度を保
持する装置が実用化されている。

【０００８】このような従来例は、図５において、接合
面１ａが平面状に形成された一方の筺体１と、接合面２
ａに断面矩形状の弾性部材収納室が形成された他方の筺
体２との間に断面矩形状の中実の弾性部材３を装着し、
筐体１，２をボルト４及びナット５により締め付けて接
合部６の気密性を保持するようになっていた。

【０００９】また他の従来例としては、図６及び図７に
おいて、接合面１ａがくさび状に形成された一方の筺体
１と、接合面２ａに断面矩形の弾性部材収納室が形成さ
れた他方の筺体２との間に断面甲丸形の中実の弾性部材
８を装着し、筺体１，２をボルト４及びナット５により
締め付けることによりくさび状の接合面１ａを弾性部材
８に食い込ませて（図７参照）接合部６の気密性を保持
するようになっている。

【００１０】一方自動半田付け装置は、基板を連続して
搬送しながら半田付けするように構成されているので、
その長さは大きいものでは、１０ｍ以上になるものもあ
り、そのように大きな筺体１，２の接合面１ａ，２ａの
面精度を非常によく製作することは困難であり、どうし
ても凹凸が生じてしまう。

【００１１】図８において、接合面１ａ，２ａに凹凸が
あると、たとえ強固に筺体１，２をボルト４及びナット
５で締め付けても、弾性部材３，８のみによって接合部
６の全長にわたって封止して気密性を保持することは困
難であり、隙間９が生じて該隙間９から高価な不活性ガ
スが流出し、消費されてしまうという欠点があった。

【００１２】また隙間９が生じない程度に接合面１ａ，
２ａの面精度を良好に加工することも技術的には可能で
はあるが、装置が大型であることから、多大の費用を要
し、実用上は不可能であった。

【００１３】また隙間９からの不活性ガスの流出に伴な
って、基板の搬入口から空気が自動半田付け装置内に流
入して予備加熱室内の不活性ガス密度が薄くなり、酸化
防止の効果が低下してしまうことになる。

【００１４】搬入口からの空気の流入を防止する装置と
しては、搬出口から流出するよりも更に多くの不活性ガ
スを供給して自動半田付け装置内の内圧を高めるものも
提案されているが、該装置によると極めて多量の不活性
ガスを必要とし、経済的でないという欠点があった。

【００１５】

【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、不活性ガス室を構成する筺体を２
分割して構成し、該筺体の接合部に気体が封入された中
空弾性部材を配設して気密性を保持するように構成する
ことにより、中空弾性部材を筺体の接合面に倣って密着
させて該接合面の面精度がそれほど良好でなくとも極め
て高い気密性を保持できるようにすることである。

【００１６】また他の目的は、不活性ガス室を構成する
筺体を２分割して構成し、該筺体の接合部に不活性ガス
が封入された中空弾性部材を配設して気密性を保持する
ように構成することにより、中空弾性部材を筺体の接合
面に倣って密着させて該接合面の面精度がそれほど良好
でなくとも極めて高い気密性を保持できるようにするこ
とであり、また中空弾性部材の内部から不活性ガスが自
動半田付け装置内に漏れても装置内の不活性ガス濃度に
影響を与えることなく、常に安定した半田付け性能を確
保できるようにすることである。

【００１７】更に他の目的は、上記構成により、適度な
締付け力によって２分割された筺体を接合するだけで接
合部の高い気密性を保持できるようにすることである。

【００１８】また他の目的は、筺体に係止片及び係合部
材を配設し、筺体間に中空弾性部材を装着した状態で係
止片に係合部材を係合させて中空弾性部材を押圧して不
活性ガス室を組み立てることにより、自動半田付け装置
の分解及び組立てを容易にしてメンテナンス性を向上さ
せることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

【００２０】要するに本発明（請求項１）は、不活性ガ
スが充満した加熱室内で電子部品を搭載した基板を搬送
しながら加熱して半田付けする自動半田付け装置におい
て、接合することにより不活性ガス室を構成する複数の
筺体と、該筺体の接合部に配設され内部に不活性ガスが
封入された中空弾性部材とを備え、前記筺体により前記
中空弾性部材を挟持するように構成したことを特徴とす
るものである。

【００２１】また本発明（請求項２）は、不活性ガスが
充満した加熱室内で電子部品を搭載した基板を搬送しな
がら加熱して半田付けする自動半田付け装置において、
接合することにより不活性ガス室を構成する複数の筺体
と、該複数の筺体のうちの一方の筺体に形成された係止
片と、該係止片に対応して他方の前記筺体に配設された
係合部材と、前記筺体の接合部に配設され内部に不活性
ガスが封入された中空弾性部材とを備え、前記筺体間に
前記中空弾性部材を装着した状態で前記係止片に前記係
合部材を係合させ前記中空弾性部材を押圧するように構
成したことを特徴とするものである。

【００２２】

【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、本発明に係る自動半田付
け装置１０は、上下に分割された複数の筺体１１と、係
止片１２と、係合部材１３と、中空弾性部材１４とを備
えている。

【００２３】以下図２に示すように、本発明を自動半田
付け装置の一例たるリフロー式自動半田付け装置１０に
用いた実施例について説明する。

【００２４】まず該リフロー式自動半田付け装置１０の
基本構成について説明すると、リフロー式自動半田付け
装置１０の筺体１１は、上部筐体１１Ａと下部筐体１１
Ｂとに分割して製作されている。

【００２５】筺体１１の内部は、隔壁（図示せず）によ
って２つの予備加熱室、リフロー半田付け室及び徐冷室
（いずれも各別には図示せず）に分割された不活性ガス
室となる加熱室１５が形成されており、各室の構造は、
内部の温度が異なるだけで略同様の構造となっている。

【００２６】予備加熱室、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１６が配設されており、搬入ス
テーション１８において搬入された基板１９を予備加熱
室、リフロー半田付け室、徐冷室へと順次搬送して半田
付けし、搬出ステーション２０に搬出するように構成さ
れている。

【００２７】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、リフロー半田付け室及
び徐冷室内には、ケーシング２１が配設されており、加
熱室１５の下部框体１１Ｂとの間に上昇循環通路１５Ｕ
が、またケーシング２１内に下降循環通路１５Ｄが形成
されている。

【００２８】ケーシング２１内のチェーンコンベア１６
の上方には、電熱器２２が多数の穴２３ａがあけられた
金属板２３で挟持されてサンドイッチ構造とされた加熱
装置２４が配設されており、２つの予備加熱室内を夫々
約１９０℃、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１３０℃となるように加
熱制御するようになっている。

【００２９】チェーンコンベア１６に搭載された基板１
９は、搬送されながら予備加熱室で予備加熱された後、
リフロー半田付け室で急速に半田付け温度にまで加熱さ
れて半田付けされ、徐冷室で徐々に冷却されて搬出ステ
ーション２０から搬出されるようになっている。

【００３０】送風機２５は、加熱室１５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、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２６によって
支持された軸２８に固定されたプーリ２９と図示しない
モータのプーリとの間にベルト（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。

【００３１】そして加熱室１５内に充満する窒素ガスを
吸引して加熱装置２４で加熱した後、下降循環通路１５
Ｄ中を矢印Ａ方向に降下させ、チェーンコンベア１６に
よって搬送される基板１９を加熱した後、送風機２５で
矢印Ｂ方向に圧送し、上昇循環通路１５Ｕを通して矢印
Ｃ方向に再び上昇させ、循環させるように構成されてい
る。

【００３２】そして該加熱された窒素ガスにより基板１
９を半田付け温度まで徐々に加熱して電子部品３０を基
板１９に半田付けするように構成されている。

【００３３】上下に２分割された複数の筺体１１は、不
活性ガス室となる加熱室１５内に窒素ガスを充満させて
半田付けするための箱体であって、密閉構造に製作され
た上部筺体１１Ａと下部筺体１１Ｂとから構成され、該
上部筺体１１Ａと下部筺体１１Ｂとの開放端側を対向さ
せて組み合わせて接合し、不活性ガス室となる加熱室１
５を形成するようになっている。

【００３４】上部筺体１１Ａ及び下部筺体１１Ｂの開放
端側の縁には、夫々断面Ｌ字形の接合部１１ａ及び１１
ｂが全周にわたって溶接されており、中空弾性部材１４
を該２つの接合部１１ａ及び１１ｂで挟持するように構
成されている。

【００３５】図３を主に参照して、係止片１２は、上部
筺体１１Ａを下部筺体１１Ｂに接合するためのものであ
って、突起部１１ｃが複数個、上部筺体１１Ａの接合部
１１ａに連続して形成されている。

【００３６】係合部材１３は、係止片１２と協同して上
部筺体１１Ａを下部筺体１１Ｂに接合するためのもので
あって、係止片１２に対応する位置に夫々配設されてお
り、下部筺体１１Ｂの接合部１１ｂに支持台３１がボル
ト３２及びナット３３により固定されている。

【００３７】該支持台３１とフック形状に形成された係
合腕３４との間には、連結リンク３５が軸３６，３８に
より回動自在に連結されており、係合腕３４のフック部
３４ａを係止片１２に係合させて矢印Ｄ方向に回動させ
ることにより、上部筺体１１Ａと下部框体１１Ｂとを接
合するようになっている。

【００３８】中空弾性部材１４は、接合部１１ａ，１１
ｂ間に配設して該接合部の気密性を保持するためのもの
であって、接合部１１ａと同一形状に製作された気密性
の高い中空のシリコンゴムチューブであり、窒素ガス供
給装置３９にパイプ４０により連通し、該窒素ガス供給
装置３９から０．２乃至１ｋｇ／ｃｍ² の圧力の窒素ガ
スが矢印Ｆ方向に供給されて封入されている。

【００３９】パイプ４０には、圧力計４１が装着されて
おり、中空弾性部材１４に封入されている窒素ガスの圧
力を計測するようになっている。

【００４０】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及び図２におい
て、まず搬入ステーション１８において、基板１９をチ
ェーンコンベア１６に搭載すると、基板１９は該チェー
ンコンベア１６によって搬送され、窒素ガスが約１９０
℃に加熱されている予備加熱室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は、すぐに窒
素ガスの温度と同じ約１９０℃まで加熱されるが、比較
的大型の熱容量の大きい電子部品は、表面部は約１９０
℃まで加熱されるのに対して、内部は十分加熱されずに
これより低い温度となっている。

【００４１】次いで約１５０℃に加熱されている次の予
備加熱室に搬送され、熱容量の小さい電子部品は温度が
下げられ、また熱容量の大きい電子部品は更に徐々に加
熱されて全体の温度が調整されて基板１９及び電子部品
３０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。

【００４２】基板１９に上方から接触した窒素ガスは、
左右方向に分岐して流れるが、該流れの方向は基板１９
と送風機２５との位置関係により決定され、搬送されて
いる基板１９は常に位置が変化しているので、流れの方
向も右方向から左方向に、また左方向から右方向に変化
し、例えば最初の予備加熱室においては、窒素ガスは搬
入ステーション１８に流出する方向に、或いは搬入ステ
ーション１８とは逆方向の次の予備加熱室方向に流れ
る。

【００４３】そしてチェーンコンベア１６を通過して更
に矢印Ａ方向に下降した窒素ガスは、送風機２５により
吸引され、矢印Ｂ方向に左右に流れて上昇循環通路１５
Ｕ内を上昇して加熱装置２４の上方に戻る。

【００４４】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加熱装置２４に供給す
る電力の調節が行われ、加熱室１５内の窒素ガスが所定
の温度となるように制御される。

【００４５】次いで基板１９は、リフロー半田付け室に
搬送され、ここで予備加熱室と同様にして約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３０が基板１９の所定の箇所
に半田付けされる。

【００４６】予備加熱室及びリフロー半田付け室には、
酸素濃度が５００ｐｐｍ程度と非常に低く保たれた窒素
ガスが充満しているので、溶融した半田及び電子部品３
０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。

【００４７】リフロー半田付け室において半田付けさ
れ、まだ高温状態にある基板１９は、更に約１３０℃に
なっている徐冷室に搬送されてゆっくりと冷却された
後、搬出ステーション２０に搬送されて搬出される。

【００４８】電子部品３０は、上記した如く基板１９に
半田付けされるが、半田付け性能は加熱室１５内の酸素
濃度に大きく影響され、該加熱室１５内を如何に不活性
に保持するかが重要なことである。

【００４９】図４をも参照して、中空弾性部材（例えば
シリコンゴムチューブ）１４は、接合部１１ａ，１１ｂ
間に配設されて、内部に０．２乃至１ｋｇ／ｃｍ² の圧
力の窒素ガスが矢印Ｆ方向に供給されて封入されている
ので、該中空弾性部材１４は接合部１１ａ、１１ｂの形
状に沿って変形し、上部筺体１１Ａと下部筺体１１Ｂと
の隙間を完全にシールして筺体１１の気密性を保持す
る。

【００５０】また中空弾性部材１４の内部からは封入さ
れている窒素ガスが該中空弾性部材１４を通してわずか
ずつ矢印Ｅ方向に漏れ出すが、窒素ガスは加熱室１５に
充満しているガスと同一の不活性ガスであるので、半田
付け性能に影響を与えることはない。

【００５１】

【００５２】なお、上記実施例においては、本発明をリ
フロー式自動半田付け装置に適用したものとして説明し
たが、本発明の用途はリフロー式自動半田付け装置に限
定されるものではなく、噴流式やディップ式の自動半田
付け装置にも適用できることは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、上記のように不活性ガス室を
構成する筺体を２分割して構成し、該筺体の接合部に気
体が封入された中空弾性部材を配設して気密性を保持す
るように構成したので、中空弾性部材を筺体の接合面に
倣って密着させて該接合面の面精度がそれほど良好でな
くとも極めて高い気密性を保持できる効果がある。

【００５４】また不活性ガス室を構成する筺体を２分割
して構成し、該筺体の接合部に不活性ガスが封入された
中空弾性部材を配設して気密性を保持するように構成し
たので、中空弾性部材を筺体の接合面に倣って密着させ
て該接合面の面精度がそれほど良好でなくとも極めて高
い気密性を保持できる効果があり、また中空弾性部材の
内部から不活性ガスが自動半田付け装置内に漏れても装
置内の不活性ガス濃度に影響を与えることなく、常に安
定した半田付け性能を確保できる。

【００５５】更には、上記構成により、適度な締付け力
によって２分割された筺体を接合するだけで接合部の高
い気密性を保持できる効果がある。

【００５６】また筺体に係止片及び係合部材を配設し、
筺体間に中空弾性部材を装着した状態で係止片に係合部
材を係合させて中空弾性部材を押圧して不活性ガス室を
組み立てるようにしたので、自動半田付け装置の分解及
び組立てが容易となり、メンテナンス性を向上させるこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図４は本発明の実施例に係り、図１は
自動半田付け装置の筐体と中空弾性部材の分解斜視図で
ある。

【図２】自動半田付け装置の加熱室の縦断面図である。

【図３】筺体間に装着された中空弾性部材の作用を示す
要部拡大縦断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視縦断面図である。

【図５】図５から図８は従来例に係り、図５は筺体間に
装着された中実の弾性部材の拡大縦断面図である。

【図６】筺体間に装着された中実の甲丸形弾性部材の拡
大縦断面図である。

【図７】中実の甲丸形弾性部材に一方の筺体が食い込ん
で接合された状態を示す拡大縦断面図である。

【図８】図５から図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ 自動半田付け装置 １１ 複数の筺体 １１Ａ 一方の筺体の一例たる上部筐体 １１Ｂ 他方の筺体の一例たる下部筐体 １１ａ 接合部 １１ｂ 接合部 １２ 係止片 １３ 係合部材 １４ 中空弾性部材 １５ 加熱室 １９ 基板 ３０ 電子部品

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不活性ガスが充満した加熱室内で電子部
   品を搭載した基板を搬送しながら加熱して半田付けする
   自動半田付け装置において、接合することにより不活性
   ガス室を構成する複数の筺体と、該筺体の接合部に配設
   され内部に不活性ガスが封入された中空弾性部材とを備
   え、前記筺体により前記中空弾性部材を挟持するように
   構成したことを特徴とする自動半田付け装置。
2. 【請求項２】 不活性ガスが充満した加熱室内で電子部
   品を搭載した基板を搬送しながら加熱して半田付けする
   自動半田付け装置において、接合することにより不活性
   ガス室を構成する複数の筺体と、該複数の筺体のうちの
   一方の筺体に形成された係止片と、該係止片に対応して
   他方の前記筺体に配設された係合部材と、前記筺体の接
   合部に配設され内部に不活性ガスが封入された中空弾性
   部材とを備え、前記筺体間に前記中空弾性部材を装着し
   た状態で前記係止片に前記係合部材を係合させ前記中空
   弾性部材を押圧するように構成したことを特徴とする自
   動半田付け装置。