JPH05263U - リフロー炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不活性雰囲気のリフロー炉内へ空気が侵入す
るのを防ぐことにより、未はんだやはんだボール等の不
良のないはんだ付けが行えるようにする。 【構成】 リフロー炉の出入口に空気の流動を邪魔する
多数の抵抗体が設置されているとともに、該出入口に空
気の流動を完全に阻止するシャッターが設置されてい
て、炉内への空気の侵入がほとんどない不活性雰囲気の
リフロー炉である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、クリームはんだを塗布したプリント基板のはんだ付けに用いるリフ ロー炉、特に炉内を不活性雰囲気にして使用するリフロー炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般にクリームはんだを塗布したプリント基板のはんだ付けは空気の存在して いるリフロー炉で行っていた。しかしながら、空気中でクリームはんだのはんだ 付けを行うと、未はんだや微小はんだボールの形成等という、はんだ付け不良が 多数発生することがあった。このようなはんだ付け不良が発生する原因は空気中 の酸素の影響によるものである。つまり、リフロー炉内に酸素があると、酸素は 炉内で高温となったはんだ付け部を酸化させてしまうため、はんだの広がりを悪 くしてしまうものであり、またクリームはんだ中の表面積の大きいな粉末はんだ も酸化させてしまい、はんだの金属的性質を失わせる結果、酸化した粉末はんだ が微小はんだボールとなる。従って、クリームはんだのはんだ付け時、酸素のな い雰囲気、即ち窒素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを充満さ せた不活性雰囲気中で加熱を行えば上述のごとくはんだ付け不良がなくなること は分かっていた。そのため従来より安価な窒素を使った不活性雰囲気のリフロー 炉が多く提案されていた。（参照：特開昭64-83395号、特開平1-118369号、同2- 44185号）

【０００３】 不活性雰囲気のリフロー炉（以下、単に「リフロー炉」という）において、比 較的はんだ付け性に優れたクリームはんだでのはんだ付け不良をなくすには、酸 素濃度は３％位でもよいが、はんだ付け性にやや劣るＲＭＡ（Mildly Activated Rosin) タイプのフラックスを用いたクリームはんだでは、酸素濃度は1,000ppm 以下、できれば100ppm以下であることが望ましい。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】 従来のリフロー炉では、炉内に窒素を多量に流入さるこにより炉内が窒素で満 たされ、余った窒素がリフロー炉の出入口から流出していくため、酸素を含んだ 空気はこの窒素の流出に阻まれて炉内へは侵入しないと考えられていた。しかし ながら、従来のリフロー炉、特に炉内で気体を循環させるリフロー炉では、いく ら窒素を多量に供給しても酸素濃度は1,000ppm以下に下がらなかった。

【０００５】 リフロー炉内で酸素濃度を下げるためにリフロー炉の出入口にシャッターを設 置したリフロー炉も提案されている。（特開昭62-183960号） しかしながら、このシャッターを設置したリフロー炉でも炉外からの空気の侵 入を十分に阻止することができなかった。又、シャッターを設置したリフロー炉 では、プリント基板をはんだ付けのために炉内に進入させる時、及びはんだ付け 後に退出させる時のシャッターの開閉時間が長くなるとシャッターを設置した待 機ゾーンに空気が入ってしまい、それを窒素で置換するのに多量の窒素を供給し なければならず、それに要する時間もかかるため、経済性及び生産性に問題のあ るものであった。

【０００６】 本考案は、シャッターを用いたリフロー炉において、炉内の酸素濃度を十分に 低下させることができるばかりでなく、シャッターの開閉時間が多少長くなって も空気が炉内に侵入しにくいというリフロー炉を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

本考案者は、本考案出願人が既に実願平3-17855号 で提案したリフロー炉に用 いてある外気進入防止装置をシャッター付リフロー炉に応用すれば、これらの相 乗作用でさらにリフロー炉内には空気が進入しなくなることに着目して本考案を 完成させた。

【０００７】 本考案は、不活性ガスを流入させて炉内を不活性雰囲気にするリフロー炉にお いて、リフロー炉の出入口に気体の流動を妨げることのできる抵抗体を設置する とともに、リフロ−炉の出入口に開閉自在なシャッターを設置したことを特徴と するリフロー炉である。

【０００８】 本考案に採用する抵抗体としては気体の通過に邪魔になるものであればいかな るものでもよいが、可撓性のある耐熱性樹脂（商品名：カプトン）が使用に便利 であり、しかも炉内への空気の侵入防止に効果がある。耐熱性樹脂片を用いると 走行するプリント基板に接触してもプリント基板に搭載した電子部品を動かした り落下させることがない。抵抗体の設置は不規則でもよいが、プリント基板進行 方向に多数の暖簾が並設された状態にすると、気体の乱れが静まり、空気侵入防 止効果は著しくなる。

【０００９】 シャッターは板状のものであり、出入口を塞ぐことができるため、気体の流動 を阻止する効果は著しいものである。リフロー炉の出入口に設置するシャッター は、多数の抵抗体を挟んで両側に設置すると空気侵入防止効果は最も高いが、抵 抗体の前方又は後方の何方か一方でも相当の効果のあることは実験結果から判明 している。

【００１０】

【実施例】

以下図面に基づいて本考案のリフロー炉を説明する。 図１は本考案のリフロー炉の正面中央断面図、図２は要部の拡大斜視図である 。

【００１１】 リフロー炉１は、予備加熱ゾーンＰ、本加熱ゾーンＲ、冷却ゾーンＣ及び空気 侵入防止ゾーンＫ、Ｋからなり、炉内には図示しないプリント基板を矢印Ａ方向 に搬送するコンベア２が走行している。

【００１２】 本加熱ゾーンＲ及び予備加熱ゾーンＰの上下部にはそれぞれ対になった面吹き 出し型ヒータ３・・・が設置されている。面吹き出し型ヒータ３は熱風吹き出し 口４と気体吸入口５が同一面上にあり、内部のファン６で気体吸入口５から気体 を吸い込み、それを電熱ヒータ７で加熱して熱風吹き出し口４から吹き出すもの である。面吹き出し型ヒータとしては、熱風吹き出し口に多孔質の金属板と電熱 ヒータを設置し、しかも多孔質の表面にセラミックを被覆したものを用いると、 熱風吹き出し口からは熱風を吹き出すとともに遠赤外線を放射することができ、 プリント基板のはんだ付け時、プリント基板とクリームはんだを同時に均一加熱 するようになる。

【００１３】 本加熱ゾーンＲと予備加熱ゾーンＰの上下部に設置された面吹き出し型ヒータ は、相互に反対方向に一部ずらして配置されており、これら上下対の面吹き出し 型ヒータの間で形成される気体の流通路は、上向き通路領域Ｘ、衝突領域Ｙ、及 び下向き通路領域Ｚとなる。

【００１４】 冷却ゾーンＣにはコンベア２を挟んで上下部に冷却装置８、８が設置されてい る。冷却装置８は前記面吹き出し型ヒータと同一構造であるが、電熱ヒータが設 置されていない。冷却装置８の近傍には、外部の冷気を冷却装置８に当てるファ ン９が設置されている。従って、冷却装置は外気で冷却され、上下間で冷風が循 環するようになっている。リフロー炉内の適宜箇所には炉内に窒素を供給するノ ズル１０が取り付けられている。

【００１５】 リフロー炉の出入口、即ち予備加熱ゾーンＰの前方（プリント基板の進行方向 に対して）と冷却ゾーンＣの後方には空気侵入防止ゾーンＫ、Ｋがある。該空気 侵入防止ゾーンには多数の抵抗体１１・・・が設置されている。実施例に示す抵 抗体は、耐熱性樹脂片を暖簾状にしたものでありそれらが上下部に設置されてい る。耐熱性樹脂片は、リフロー炉内の熱風で変形することがなく、しかも可撓性 があるため、たとえ走行するプリント基板に接触してもプリント基板に搭載され ている電子部品を脱落させることがないし、又空気侵入防止ゾーン内の搬送装置 をプリント基板の巾に合わせて移動する時に何ら移動の妨げとはならない。

【００１６】 空気侵入防止ゾーンＫ、Ｋにはシャッター１２、１２が設置されている。実施 例に示すリフロー炉は、一組みのシャッターが抵抗体１１・・・を挟んでその前 後に設置してあり、シャッターはシリンダー１３、１３により矢印Ｂの如く上下 動するようになっている。空気侵入防止装置内には搬送装置１４が設置されてい る。該搬送装置は独自に走行するものであるが、速度は前述炉内のコンベア２と 略同一である。

【００１７】 次に本考案のリフロー炉の使用状態について説明する。 リフロー炉内の面吹き出し型ヒータを加熱状態にし、ノズル１０から窒素をリ フロー炉内に供給する。ノズルから流出した窒素はリフロー炉内に存在していた 空気を追い出しリフロー炉内の予備加熱ゾーンＰ、本加熱ゾーンＲ、冷却ゾーン Ｃ及び出入口の空気侵入防止ゾーンＫ、Ｋを満たすようになる。窒素を炉内に充 満させる時、外側となるシャッターは閉じておき、内側となるシャッターは開け ておく。このようにすると空気侵入ゾーン内にも窒素が十分にいきわたるように なる。

【００１８】 炉内のすべての箇所が窒素で満たされ、酸素濃度が所定の値になったならば、 内側シャッターを閉じてから入口の外側シャッターを開け、搬送装置１４でプリ ント基板を空気侵入防止ゾーンＫ内に搬入する。プリント基板が空気侵入防止ゾ ーンに入ったならば外側シャッターを閉じ、内側シャッターを開けてプリント基 板をコンベア２に移乗させる。外側シャッターが開いたときには、外側の空気は 空気侵入防止ゾーンの多数の抵抗体に邪魔されて容易に空気侵入防止ゾーンに侵 入してこない。

【００１９】 プリント基板が空気侵入防止ゾーンに入った後、入口の外側シャッターを閉じ てから内側シャッターを開けてプリント基板をコンベア２に移乗させ、移乗後は 内側シャッターを閉じる。

【００２０】 コンベア２に移乗したプリント基板は予備加熱ゾーンＰで150℃前後に予備加 熱され、本加熱ゾーンではんだの溶融する温度（190℃以上）に加熱され、そし て冷却ゾーンＣで冷却されて、はんだ付けがなされる。この予備加熱から冷却ま での間プリント基板は酸素の極めて少ない状態におかれるため、プリント基板や クリームはんだは酸化することがなく、不良発生の少ないはんだ付けが行える。

【００２１】 プリント基板を冷却した後、出口の内側シャッターが開かれ、プリント基板は 搬送装置１４に移乗し出口の空気侵入防止ゾーンＫ内に入る。プリント基板が空 気侵入防止ゾーンに入った後、内側シャッターが閉じられ外側シャッターが開い てプリント基板は炉外に搬出される。この外側シャッターが開いているときも多 数の抵抗体により空気は空気侵入防止ゾーン内には入ってこない。

【００２２】

【考案の効果】

本考案のリフロー炉は、出入口に設置した抵抗体による空気侵入防止効果に加 え、さらにシャッターの気体流動防止効果があるため、これらの相乗作用により 炉内への空気の侵入はほとんどなくなり、炉内は酸素濃度を極めて低くすること ができることから不良のない信頼あるはんだ付けが行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のリフロー炉の正面中央断面図である。

【図２】要部の拡大斜視図である。

【符号の説明】

１ リフロー炉 ２ コンベア ３ 面吹き出し型ヒータ １１抵抗体 １２シャッター １３シリンダー Ｐ 予備加熱ゾーン Ｒ 本加熱ゾーン Ｃ 冷却ゾーン Ｋ 空気侵入防止ゾーン

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 不活性ガスを流入させて炉内を不活性雰
   囲気にするリフロー炉において、リフロー炉の出入口に
   気体の流動を妨げることのできる抵抗体を設置するとと
   もに、リフロ−炉の出入口に開閉自在なシャッターを設
   置したことを特徴とするリフロー炉。
2. 【請求項２】 前記シャッターは、抵抗体を挟んでその
   前後に設置してあることを特徴とする請求項１記載のリ
   フロー炉。
3. 【請求項３】 前記シャッターは抵抗体の前方又は後方
   の何れか一方に設置してあることを特徴とする請求項１
   記載のリフロー炉。