JPH06292964A - 自動半田付け装置 - Google Patents

自動半田付け装置

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JPH06292964A
JPH06292964A JP4217165A JP21716592A JPH06292964A JP H06292964 A JPH06292964 A JP H06292964A JP 4217165 A JP4217165 A JP 4217165A JP 21716592 A JP21716592 A JP 21716592A JP H06292964 A JPH06292964 A JP H06292964A
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JP
Japan
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inert gas
carry
station
substrate
automatic soldering
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JP4217165A
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English (en)
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Yoshiya Nishijima
善哉 西嶋
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A TEC TEKUTORON KK
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動半田付け装置に流入する外部空気、特に
外部要因により突発的に生じる外部空気の自動半田付け
装置への流入を極くわずかの不活性ガスによって完全に
防止して装置内の不活性ガス濃度を安定させて信頼性の
高い半田付けを行う。 【構成】 基板の搬入ステーション及び搬出ステーショ
ンに向けて不活性ガスを噴出するノズルを搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設すると共に、該搬入ス
テーション及び搬出ステーションを流れる気流の速度及
び方向を検出して該気流の速度及び方向に応じて最適量
の不活性ガスをノズルから噴出するようにした構成を特
徴とする。

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、特に自動半田付け装置に流入する外部空気、特に外
部要因により突発的に生じる外部空気の自動半田付け装
置への流入を極くわずかの不活性ガスによって完全に防
止して装置内の不活性ガス濃度を安定させることにより
信頼性の高い半田付けを行うことができるようにした画
期的な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気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】このような欠点を除去するため、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最近実用化
されるようになった。
【０００５】しかし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】しかし自動半田付け装置には、必ず該装置
の外部から半田付けすべき基板を搬入し、また該装置か
ら外部に搬出しなければならず、従来の自動半田付け装
置では該基板の搬入及び搬出のための搬入口及び搬出口
からの不活性ガスの漏れをほとんど防止することができ
ず、多量の不活性ガスが装置の外部に漏れ出してしま
い、非常に不経済であるという欠点があった。
【０００７】即ち、予備加熱室からリフロー半田付け室
に向かって次第に高温となるように温度が管理されてい
る、例えばリフロー式自動半田付け装置においては、高
温部においてはガス密度が薄く、また低温部においては
ガス密度が濃くなるため、不活性ガスは、ガス密度の濃
い低温部からガス密度の薄い高温部に向かう流れが生じ
る。
【０００８】この場合、温度差に起因する不活性ガスの
流れにより、不活性ガスは搬出口から流出して高価な不
活性ガスが消費されてしまっていた。
【０００９】またこのような場合には、不活性ガスの搬
出口からの流出に伴なって、搬入口から外部の空気が自
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。
【００１０】また予備加熱室及びリフロー半田付け室等
には、半田溶解用の熱風を循環させるためのファンが配
設されており、該室内の不活性ガスを循環させて高温の
不活性ガスを上方から基板に吹き付けて加熱して予備加
熱と半田付け用の加熱を行っているが、基板に当った不
活性ガスは基板の進行方向前後側に分流し、上記した方
向の不活性ガスの流出を更に助長したり又は反対方向に
流れを生じさせたりして、いずれにしても不活性ガスが
多量に無駄に排出されていた。
【００１１】搬入口からの空気の流入を防止する方法と
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装置も
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。
【００１２】また上記方法は、不活性ガスの消費量を最
低限に抑えるために極くわずかの不活性ガスが搬入口か
ら流出する程度に不活性ガスの噴出量を制限せざるを得
ず、自動半田付け装置外に風が吹く等の突発的な環境変
化があるとこれに対応できずに外部空気が搬入口から流
入してしまい、半田付け性能に影響してしまう等、突発
的な変化に対してほとんど対応することができないとい
う欠点があった。
【００１３】
【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、基板の搬入ステーション及び搬出
ステーションに向けて不活性ガスを噴出するノズルを配
設することによって搬入口及び搬出口から流入する空気
流を阻止できるようにすることであり、またこれによっ
て半田付け装置のガス室内の不活性ガス濃度を所望の一
定値に保持できるようにし、半田付け部及び溶融半田の
酸化を完全に防止してバラツキのない高性能の半田付け
性能を確保することである。
【００１４】また他の目的は、基板の搬入ステーション
及び搬出ステーションに向けて不活性ガスを噴出するノ
ズルを搬入ステーション及び搬出ステーションに配設す
ると共に、該搬入ステーション及び搬出ステーションを
流れる気流の速度及び方向を検出して該気流の速度及び
方向に応じて最適の状態で不活性ガスをノズルから噴出
することにより、不活性ガスの消費量を最少として基板
の搬入口及び搬出口から流入する空気を遮断することで
あり、また外部の環境変化による突発的な外部空気の流
入に対しても直ちに対応して空気の流入を防止できるよ
うにすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】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、前記不活性ガスの供給装置と、前
記基板の搬入ステーション及び搬出ステーションに配設
され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガスを前
記基板の搬入口及び搬出口に向けて噴出するノズルとを
備えたことを特徴とするものである。
【００１６】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、
前記不活性ガスの供給装置と、前記基板の搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設され前記不活性ガス供
給装置からの前記不活性ガスを前記基板の搬入口及び搬
出口に向けて噴出するノズルと、前記基板の搬入ステー
ション及び搬出ステーションに配設され該搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションを流れる気流の速度及び方向
を検出する気流センサとを備えたこと特徴とするもので
ある。
【００１７】また本発明（請求項３）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、
前記不活性ガスの供給装置と、前記基板の搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設され前記不活性ガス供
給装置からの前記不活性ガスを前記基板の搬入口及び搬
出口に向けて噴出するノズルと、前記基板の搬入ステー
ション及び搬出ステーションに配設され該搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションを流れる気流の速度及び方向
を検出する気流センサと、該気流センサからの信号に応
答して前記基板の搬入口及び搬出口から流入する空気を
遮断する如く前記ノズルから前記不活性ガスを噴出する
ように前記不活性ガスの噴出を制御する制御装置とを備
えたこと特徴とするものである。
【００１８】
【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。本発明に係る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１は、不活性ガスの供給装置２
と、ノズル３と、気流センサ４と、制御装置５とを備え
ている。
【００１９】図１及び図２において、まずリフロー式自
動半田付け装置１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１の筐体６は、隔壁８によって
予備加熱室ＰＨ1 ，ＰＨ2 、リフロー半田付け室ＲＦ及
び徐冷室ＣＬに分割された加熱室９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。
【００２０】予備加熱室ＰＨ1 ，ＰＨ2 、リフロー半田
付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ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１０が
配設されており、搬入ステーション１１において搬入さ
れた基板１２を図中左方向に搬送して予備加熱室Ｐ
Ｈ1 ，ＰＨ2 、リフロー半田付け室ＲＦ、徐冷室ＣＬへ
と順次搬送して搬出ステーション１３に搬出するように
構成されている。
【００２１】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ＰＨ1 ，ＰＨ2 、リフロ
ー半田付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ内には、ケーシング１
４が配設されており、加熱室９の外壁との間（図におい
て紙面裏側）に上昇循環通路９Ｕが、またケーシング１
４内に下降循環通路９Ｄが形成されている。
【００２２】ケーシング１４内のチェーンコンベア１０
の上方には、電熱器が多数の穴があけられた金属板で挟
持されてサンドイッチ構造とされた加熱装置１８が配設
されており、予備加熱室ＰＨ1 内を約１９０℃に、予備
加熱室ＰＨ2 内を約１５０℃に、リフロー半田付け室Ｒ
Ｆ内を約２５０℃に、また徐冷室ＣＬ内を約７０℃とな
るように加熱制御するようになっており、チェーンコン
ベア１０に積載された基板１２を搬送しながら予備加熱
室ＰＨ1 ，ＰＨ2 で予備加熱した後、リフロー半田付け
室ＲＦで急速に半田付け温度にまで加熱して半田付け
し、徐冷室ＣＬで徐々に冷却して搬出ステーション１３
から搬出するようになっている。
【００２３】送風機１９は、加熱室９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ＰＨ1 、ＰＨ2 、リフロー半
田付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ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２０によって支持された軸２１に固定されたプ
ーリ２２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。
【００２４】そして加熱室９内に充満する窒素ガスを吸
引して加熱装置１８で加熱した後、下降循環通路９Ｄ中
を矢印Ａ方向に降下させ、チェーンコンベア１０によっ
て搬送される基板１２を加熱した後、送風機１９で矢印
Ｆ方向に圧送し、上昇循環通路９Ｕを通して再び上昇さ
せ、循環させるように構成されている。
【００２５】不活性ガスの供給装置２は、窒素ガス等の
不活性ガスを供給するためのものであって、図示の実施
例においては液体窒素が収納されたガスボンベ２３と気
化器２４及び供給パイプ２６とから構成されており、ガ
スボンベ２３中の液体窒素を供給パイプ２６で気化器２
４に導いて気化させて窒素ガスとし、ノズル３に供給す
るようになっている。
【００２６】ノズル３は、不活性ガスの供給装置２から
供給される窒素ガスを噴出するためのものであって、加
熱室９の幅と略同じ幅のスリットノズルを持ったノズル
であり、搬入ステーション１１及び搬出ステーション１
３のチェーンコンベア１０の上方及び下方に夫々１つず
つ、その噴出口３ａを外方に向けて配設されており、窒
素ガスを矢印Ｂ方向に噴出して搬入口２８及び搬出口２
９から矢印Ｃ方向に流入する空気を遮断するようになっ
ている。
【００２７】気流センサ４は、搬入ステーション１１及
び搬出ステーション１３内の気流の状態を検出して該検
出信号を制御装置５に送出するためのものであって、例
えば風速センサ３０と風向センサ３１とから構成されて
いる。
【００２８】風速センサ３０は、搬入ステーション１１
及び搬出ステーション１３に流入する空気の速さを検出
するものであり、回転車式或いはフラッパ式等の公知の
センサを使用することができる。
【００２９】風向センサ３１は、搬入ステーション１１
及び搬出ステーション１内を流れる流体の方向を検出す
るためのものであり、公知のセンサを使用することがで
き、これにより外部の空気が流入しているのか、窒素ガ
スが流出しているのかを知ることができるようになって
おり、搬入ステーション１１及び搬出ステーション１３
内に夫々設置されている。
【００３０】制御装置５は、例えば気流センサ４からの
検出信号に応答してＰＩＤ制御を行う電子回路３２と、
該電子回路３２からの制御信号により窒素ガスの圧力を
制御する電空レギュレータ３３及び流量制御弁３４とチ
ェック弁３５からなる空圧回路とで構成されている。
【００３１】そして気流センサ４からの検出信号に直ち
に応答してノズル３から噴出する窒素ガスの量を増減さ
せて搬入口２８及び搬出口２９から流入する空気を遮断
するに十分かつ最少となるように窒素ガスの消費量を制
御するように構成されている。
【００３２】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１１において、基板１２をチ
ェーンコンベア１０に積載すると、基板１２は図中左方
向に搬送され、窒素ガスが約１９０℃に加熱されている
予備加熱室ＰＨ1 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
るが、内部は十分加熱されずにこれより低い温度となつ
ている。
【００３３】次いで約１５０℃に加熱されている予備加
熱室ＰＨ2 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１２及び電子部
品の全部品が約１５０℃の均一な温度になって予備加熱
が終了する。
【００３４】基板１２に上方から接触した窒素ガスは、
矢印Ｄ又はＥ方向に分岐して流れるが、該流れの方向は
基板１２と送風機１９との位置関係により決定され、搬
送されている基板１２は常に位置が変化しているので流
れの方向も矢印Ｄから矢印Ｅ方向に、また矢印Ｅから矢
印Ｄ方向に変化し、例えば予備加熱室ＰＨ1 において
は、窒素ガスは第１予備室３６に流出させる方向に、或
いは予備加熱室ＰＨ2 方向に流れる。
【００３５】そしてチェーンコンベア１０を通過して更
に下降した窒素ガスは、送風機１９に吸引され、左右に
流れて（矢印Ｆ方向）上昇循環通路９Ｕ内を上昇して加
熱装置１８の上方に戻る。
【００３６】このとき、窒素ガスの温度は温度センサ
（図示せず）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電熱器に供給する
電力の調節が行われ、加熱室９内の窒素ガスが所定の温
度となるように制御される。
【００３７】次いで基板１２は、リフロー半田付け室Ｒ
Ｆに搬送され、ここで予備加熱室ＰＨ1 ，ＰＨ2 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が基板１
２の所定の箇所に半田付けされる。
【００３８】予備加熱室ＰＨ1 ，ＰＨ2 及びリフロー半
田付け室ＲＦには、不活性の窒素ガスが充満しており、
加熱室９内の酸素濃度は非常に低く保たれ、１００乃至
１０００ｐｐｍ程度、望ましくは５００ｐｐｍとなって
いるので、溶融した半田及び電子部品のリード線等が酸
化することはなく、理想的な半田付けが行われる。
【００３９】リフロー半田付け室ＲＦにおいて半田付け
され、まだ高温状態にある基板１２は、更に約７０℃に
なっている徐冷室ＣＬに搬送されてゆっくりと１５０℃
以下の温度まで冷却された後、搬出ステーション１３に
搬出される。
【００４０】図１を参照して、リフロー式自動半田付け
装置１においては、予備加熱室ＰＨ1 からリフロー半田
付け室ＲＦに向かって次第に高温となるように温度が管
理されている。
【００４１】一方窒素ガスの密度は、高温部においては
ガス密度が薄くなり、また低温部においてはガス密度が
濃くなるため、リフロー式自動半田付け装置１における
一般的な窒素ガスの流れは、ガス密度の濃い予備加熱室
ＰＨ1 からガス密度の薄いリフロー半田付け室ＲＦに向
かう流れとなる。即ち温度差に起因して窒素ガスは搬出
口２９から流出する傾向にある。
【００４２】リフロー式自動半田付け装置１内で加熱さ
れた高温の窒素ガスが加熱室９から搬出ステーション１
３に流出すると、風速センサ３０及び風向センサ３１が
該窒素ガスの風速及び流れの方向を検出することにより
窒素ガスが流出していることが検知され、該検出信号を
電子回路部３２に送出する。
【００４３】そして電空レギュレータ３３を制御して不
活性ガスの供給装置２から供給される窒素ガスの圧力を
低下させ、ノズル３からの窒素ガスの噴出を停止させ
る。
【００４４】強い風が吹く等の何らかの要因により自動
半田付け装置１の外部環境が変化し、空気が矢印Ｃ方向
に搬出ステーション１３に流入すると、上記と同様にし
て風速センサ３０及び風向センサ３１が該空気流の風速
及び流れの方向を検出し、外部の空気が流入しているこ
とを認識して検出信号を電子回路部３２に送出する。
【００４５】そして空気流の強さに応じて直ちに電空レ
ギュレータ３３を開き、不活性ガスの供給装置２から供
給される窒素ガスの圧力を増加させて該空気の流れを阻
止するに十分かつ最少量の窒素ガスをノズル３から矢印
Ｂ方向に噴出する。
【００４６】上記した如く、本発明ではリフロー式自動
半田付け装置１に外部から流入する空気流の強さに応じ
て不活性ガスの供給装置２から供給される窒素ガスの強
さを常時調節してノズル３から噴出するようにしたの
で、通常時においてリフロー式自動半田付け装置１内の
酸素濃度を非常に高精度で一定値に保持することができ
るばかりでなく、突発的な空気の流入にも直ちに応答し
てこれを防止することができる。
【００４７】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１に適用したが、本発明はリ
フロー式自動半田付け装置１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適用する
ことも勿論可能である。
【００４８】
【発明の効果】本発明は、上記のように基板の搬入ステ
ーション及び搬出ステーションに向けて不活性ガスを噴
出するノズルを配設することによって搬入口及び搬出口
から流入する空気流を阻止できる効果があり、またこの
結果半田付け装置のガス室内の不活性ガス濃度を所望の
一定値に保持できるため、半田付け部及び溶融半田の酸
化を完全に防止してバラツキのない高性能の半田付け性
能を確保することができる効果がある。
【００４９】また基板の搬入ステーション及び搬出ステ
ーションに向けて不活性ガスを噴出するノズルを搬入ス
テーション及び搬出ステーションに配設すると共に、該
搬入ステーション及び搬出ステーションを流れる気流の
速度及び方向を検出して該気流の速度及び方向に応じて
最適の状態で不活性ガスをノズルから噴出するようにし
たので、不活性ガスの消費量を最少として基板の搬入口
及び搬出口から流入する空気を遮断することができ、ま
た外部の環境変化による突発的な外部空気の流入に対し
ても直ちに対応して空気の流入を防止できるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動半田付け装置の縦断面図である。
【図２】自動半田付け装置の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１ 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 ２ 不活性ガスの供給装置 ３ ノズル ４ 気流センサ ５ 制御装置 ９ 加熱室 １１ 搬入ステーション １２ 基板 １３ 搬出ステーション ２８ 搬入口 ２９ 搬出口
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年９月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年５月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 自動半田付け装置
【特許請求の範囲】
【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、前記不活性ガスの供給装置
と、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーション
に配設され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガ
スを前記基板の搬入口及び搬出口に向けて噴出するノズ
ルとを備えたことを特徴とする自動半田付け装置。
【請求項３】 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、前記不活性ガスの供給装置
と、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーション
に配設され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガ
スを前記搬入ステーション内及び前記搬出ステーション
内に噴出するノズルと、前記搬入ステーション及び搬出
ステーションに配設され該搬入ステーション及び搬出ス
テーションを流れる気流の状態を検出する気流センサと
を備えたこと特徴とする自動半田付け装置。
【請求項４】 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、前記不活性ガスの供給装置
と、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーション
に配設され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガ
スを前記搬入ステーション内及び前記搬出ステーション
内に噴出するノズルと、前記搬入ステーション及び搬出
ステーションに配設され該搬入ステーション及び搬出ス
テーションを流れる気流の状態を検出する気流センサ
と、該気流センサからの信号に応答して前記基板の搬入
口及び搬出口から流入する空気を遮断する如く前記ノズ
ルから前記不活性ガスを噴出するように前記不活性ガス
の噴出を制御する制御装置とを備えたこと特徴とする自
動半田付け装置。
【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、特に自動半田付け装置に流入する外部空気、特に外
部要因により突発的に生じる外部空気の自動半田付け装
置への流入を極くわずかの不活性ガスによって完全に防
止して装置内の不活性ガス濃度を安定させることにより
信頼性の高い半田付けを行うことができるようにした画
期的な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気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】このような欠点を除去するため、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最近実用化
されるようになった。
【０００５】しかし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】しかし自動半田付け装置には、必ず該装置
の外部から半田付けすべき基板を搬入し、また該装置か
ら外部に搬出しなければならず、従来の自動半田付け装
置では該基板の搬入及び搬出のための搬入口及び搬出口
からの不活性ガスの漏れをほとんど防止することができ
ず、多量の不活性ガスが装置の外部に漏れ出してしま
い、非常に不経済であるという欠点があった。
【０００７】即ち、予備加熱室からリフロー半田付け室
に向かって次第に高温となるように温度が管理されてい
る、例えばリフロー式自動半田付け装置においては、高
温部においてはガス密度が薄く、また低温部においては
ガス密度が濃くなるため、不活性ガスは、ガス密度の濃
い低温部からガス密度の薄い高温部に向かう流れが生じ
る。
【０００８】この場合、温度差に起因する不活性ガスの
流れにより、不活性ガスは搬出口から流出して高価な不
活性ガスが消費されてしまっていた。
【０００９】またこのような場合には、不活性ガスの搬
出口からの流出に伴なって、搬入口から外部の空気が自
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。
【００１０】また予備加熱室及びリフロー半田付け室等
には、半田溶解用の熱風を循環させるためのファンが配
設されており、該室内の不活性ガスを循環させて高温の
不活性ガスを上方から基板に吹き付けて加熱して予備加
熱と半田付け用の加熱を行っているが、基板に当った不
活性ガスは基板の進行方向前後側に分流し、上記した方
向の不活性ガスの流出を更に助長したり又は反対方向に
流れを生じさせたりして、いずれにしても不活性ガスが
多量に無駄に排出されていた。
【００１１】搬入口からの空気の流入を防止する方法と
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装置も
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。
【００１２】また上記方法は、不活性ガスの消費量を最
低限に抑えるために極くわずかの不活性ガスが搬入口か
ら流出する程度に不活性ガスの噴出量を制限せざるを得
ず、自動半田付け装置外に風が吹く等の突発的な環境変
化があるとこれに対応できずに外部空気が搬入口から流
入してしまい、半田付け性能に影響してしまう等、突発
的な変化に対してほとんど対応することができないとい
う欠点があった。
【００１３】
【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、基板の搬入ステーション内及び搬
出ステーション内に又は基板の搬入口及び搬出口に向け
て不活性ガスを噴出するノズルを配設することによって
搬入口及び搬出口から流入する空気流を阻止できるよう
にすることであり、またこれによって半田付け装置のガ
ス室内の不活性ガス濃度を所望の一定値に保持できるよ
うにし、半田付け部及び溶融半田の酸化を完全に防止し
てバラツキのない高性能の半田付け性能を確保すること
である。
【００１４】また他の目的は、基板の搬入ステーション
内及び搬出ステーション内に又は基板の搬入口及び搬出
口に向けて不活性ガスを噴出するノズルを搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設すると共に、該基板の
搬入口及び搬出口を流れる気流の速度及び方向等の気流
の状態を検出して該気流の速度及び方向等に応じて最適
の状態で不活性ガスをノズルから噴出することにより、
不活性ガスの消費量を最少として基板の搬入口及び搬出
口から流入する空気を遮断することであり、また外部の
環境変化による突発的な外部空気の流入に対しても直ち
に対応して空気の流入を防止できるようにすることであ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】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、前記不活性ガスの供給装置と、前
記基板の搬入ステーション及び搬出ステーションに配設
され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガスを前
記基板の搬入ステーション内及び搬出ステーション内に
噴出するノズルとを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００１６】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、
前記不活性ガスの供給装置と、前記基板の搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設され前記不活性ガス供
給装置からの前記不活性ガスを前記基板の搬入口及び搬
出口に向けて噴出するノズルとを備えたことを特徴とす
るものである。
【００１７】また本発明（請求項３）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、
前記不活性ガスの供給装置と、前記基板の搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設され前記不活性ガス供
給装置からの前記不活性ガスを前記基板の搬入ステーシ
ョン内及び搬出ステーション内に噴出するノズルと、前
記基板の搬入ステーション及び搬出ステーションに配設
され該搬入ステーション及び搬出ステーションを流れる
気流の状態を検出する気流センサとを備えたこと特徴と
するものである。
【００１８】また本発明（請求項４）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、
前記不活性ガスの供給装置と、前記基板の搬入ステーシ
ョン及び搬出ステーションに配設され前記不活性ガス供
給装置からの前記不活性ガスを前記基板の搬入ステーシ
ョン内及び搬出ステーション内に噴出するノズルと、前
記基板の搬入ステーション及び搬出ステーションに配設
され該搬入ステーション及び搬出ステーションを流れる
気流の状態を検出する気流センサと、該気流センサから
の信号に応答して前記基板の搬入口及び搬出口から流入
する空気を遮断する如く前記ノズルから前記不活性ガス
を噴出するように前記不活性ガスの噴出を制御する制御
装置とを備えたこと特徴とするものである。
【００１９】
【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。本発明に係る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１は、不活性ガスの供給装置２
と、ノズル３と、気流センサ４と、制御装置５とを備え
ている。
【００２０】図１及び図２において、まずリフロー式自
動半田付け装置１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１の筐体６は、隔壁８によって
予備加熱室ＰＨ１，ＰＨ２、リフロー半田付け室ＲＦ及
び徐冷室ＣＬに分割された加熱室９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。
【００２１】予備加熱室ＰＨ１，ＰＨ２、リフロー半田
付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ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１０が
配設されており、搬入ステーション１１において搬入さ
れた基板１２を図中左方向に搬送して予備加熱室Ｐ
Ｈ１，ＰＨ２、リフロー半田付け室ＲＦ、徐冷室ＣＬへ
と順次搬送して搬出ステーション１３に搬出するように
構成されている。
【００２２】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ＰＨ１，ＰＨ２、リフロ
ー半田付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ内には、ケーシング１
４が配設されており、加熱室９の外壁との間（図におい
て紙面裏側）に上昇循環通路９Ｕが、またケーシング１
４内に下降循環通路９Ｄが形成されている。
【００２３】ケーシング１４内のチェーンコンベア１０
の上方には、電熱器が多数の穴があけられた金属板で挟
持されてサンドイッチ構造とされた加熱装置１８が配設
されており、予備加熱室ＰＨ１内を約１９０℃に、予備
加熱室ＰＨ２内を約１５０℃に、リフロー半田付け室Ｒ
Ｆ内を約２５０℃に、また徐冷室ＣＬ内を約７０℃とな
るように加熱制御するようになっており、チェーンコン
ベア１０に積載された基板１２を搬送しながら予備加熱
室ＰＨ１，ＰＨ２で予備加熱した後、リフロー半田付け
室ＲＦで急速に半田付け温度にまで加熱して半田付け
し、徐冷室ＣＬで徐々に冷却して搬出ステーション１３
から搬出するようになっている。
【００２４】送風機１９は、加熱室９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ＰＨ１、ＰＨ２、リフロー半
田付け室ＲＦ及び徐冷室ＣＬ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２０によって支持された軸２１に固定されたプ
ーリ２２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。
【００２５】そして加熱室９内に充満する窒素ガスを吸
引して加熱装置１８で加熱した後、下降循環通路９Ｄ中
を矢印Ａ方向に降下させ、チェーンコンベア１０によっ
て搬送される基板１２を加熱した後、送風機１９で矢印
Ｆ方向に圧送し、上昇循環通路９Ｕを通して再び上昇さ
せ、循環させるように構成されている。
【００２６】不活性ガスの供給装置２は、窒素ガス等の
不活性ガスを供給するためのものであって、図示の実施
例においては液体窒素が収納されたガスボンベ２３と気
化器２４及び供給パイプ２６とから構成されており、ガ
スボンベ２３中の液体窒素を供給パイプ２６で気化器２
４に導いて気化させて窒素ガスとし、ノズル３に供給す
るようになっている。
【００２７】ノズル３は、不活性ガスの供給装置２から
供給される窒素ガスを搬入ステーション１１内及び搬出
ステーション１３内に又は基板の搬入口２８及び搬出口
２９に向けて噴出するためのものであって、加熱室９の
幅と略同じ幅のスリットノズルを持ったノズルであり、
搬入ステーション１１及び搬出ステーション１３のチェ
ーンコンベア１０の上方及び下方に夫々１つずつ、その
噴出口３ａを外方に向けて配設されており、窒素ガスを
矢印Ｂ方向に噴出して搬入口２８及び搬出口２９から矢
印Ｃ方向に流入する空気を遮断するようになっている。
【００２８】気流センサ４は、搬入ステーション１１及
び搬出ステーション１３内の気流の状態を検出して該検
出信号を制御装置５に送出するためのものであって、例
えば風速センサ８０と風向センサ３１とから構成されて
いる。
【００２９】風速センサ３０は、搬入ステーション１１
及び搬出ステーション１３に流入する空気の速さを検出
するものであり、回転車式或いはフラッパ式等の公知の
センサを使用することができる。
【００３０】風向センサ３１は、搬入ステーション１１
及び搬出ステーション１３内を流れる流体の方向を検出
するためのものであり、公知のセンサを使用することが
でき、これにより外部の空気が流入しているのか、窒素
ガスが流出しているのかを知ることができるようになっ
ており、搬入ステーション１１及び搬出ステーション１
３内に夫々設置されている。
【００３１】制御装置５は、例えば気流センサ４からの
検出信号に応答してＰＩＤ制御を行う電子回路３２と、
該電子回路３２からの制御信号により窒素ガスの圧力を
制御する電空レギュレータ３３及び流量制御弁３４とチ
ェック弁３５からなる空圧回路とで構成されている。
【００３２】そして気流センサ４からの検出信号に直ち
に応答してノズル３から噴出する窒素ガスの量を増減さ
せて搬入口２８及び搬出口２９から流入する空気を遮断
するに十分かつ最少となるように窒素ガスの消費量を制
御するように構成されている。
【００３３】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１１において、基板１２をチ
ェーンコンベア１０に積載すると、基板１２は図中左方
向に搬送され、窒素ガスが約１９０℃に加熱されている
予備加熱室ＰＨ１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
るが、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。
【００３４】次いで約１５０℃に加熱されている予備加
熱室ＰＨ２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１２及び電子部
品の全部品が約１５０℃の均一な温度になって予備加熱
が終了する。
【００３５】基板１２に上方から接触した窒素ガスは、
矢印Ｄ又はＥ方向に分岐して流れるが、該流れの方向は
基板１２と送風機１９との位置関係により決定され、搬
送されている基板１２は常に位置が変化しているので流
れの方向も矢印Ｄから矢印Ｅ方向に、また矢印Ｅから矢
印Ｄ方向に変化し、例えば予備加熱室ＰＨ１において
は、窒素ガスは第１予備室３６に流出させる方向に、或
いは予備加熱室ＰＨ２方向に流れる。
【００３６】そしてチェーンコンベア１０を通過して更
に下降した窒素ガスは、送風機１９に吸引され、左右に
流れて（矢印Ｆ方向）上昇循環通路９Ｕ内を上昇して加
熱装置１８の上方に戻る。
【００３７】このとき、窒素ガスの温度は温度センサ
（図示せず）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電熱器に供給する
電力の調節が行われ、加熱室９内の窒素ガスが所定の温
度となるように制御される。
【００３８】次いで基板１２は、リフロー半田付け室Ｒ
Ｆに搬送され、ここで予備加熱室ＰＨ１，ＰＨ２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が基板１
２の所定の箇所に半田付けされる。
【００３９】予備加熱室ＰＨ１，ＰＨ２及びリフロー半
田付け室ＲＦには、不活性の窒素ガスが充満しており、
加熱室９内の酸素濃度は非常に低く保たれ、１００乃至
１０００ｐｐｍ程度、望ましくは５００ｐｐｍとなって
いるので、溶融した半田及び電子部品のリード線等が酸
化することはなく、理想的な半田付けが行われる。
【００４０】リフロー半田付け室ＲＦにおいて半田付け
され、まだ高温状態にある基板１２は、更に約７０℃に
なっている徐冷室ＣＬに搬送されてゆっくりと１５０℃
以下の温度まで冷却された後、搬出ステーション１３に
搬出される。
【００４１】図１を参照して、リフロー式自動半田付け
装置１においては、予備加熱室ＰＨ１からリフロー半田
付け室ＲＦに向かって次第に高温となるように温度が管
理されている。
【００４２】一方窒素ガスの密度は、高温部においては
ガス密度が薄くなり、また低温部においてはガス密度が
濃くなるため、リフロー式自動半田付け装置１における
一般的な窒素ガスの流れは、ガス密度の濃い予備加熱室
ＰＨ１からガス密度の薄いリフロー半田付け室ＲＦに向
かう流れとなる。即ち温度差に起因して窒素ガスは搬出
口２９から流出する傾向にある。
【００４３】リフロー式自動半田付け装置１内で加熱さ
れた高温の窒素ガスが加熱室９から搬出ステーション１
３に流出すると、風速センサ３０及び風向センサ３１が
該窒素ガスの風速及び流れの方向を検出することにより
窒素ガスが流出していることが検知され、該検出信号を
電子回路部３２に送出する。
【００４４】そして電空レギュレータ３３を制御して不
活性ガスの供給装置２から供給される窒素ガスの圧力を
低下させ、ノズル３からの窒素ガスの噴出を停止させ
る。
【００４５】強い風が吹く等の何らかの要因により自動
半田付け装置１の外部環境が変化し、空気が矢印Ｃ方向
に搬出ステーション１３に流入すると、上記と同様にし
て風速センサ８０及び風向センサ３１が該空気流の風速
及び流れの方向を検出し、外部の空気が流入しているこ
とを認識して検出信号を電子回路部３２に送出する。
【００４６】そして空気流の強さに応じて直ちに電空レ
ギュレータ３３を開き、不活性ガスの供給装置２から供
給される窒素ガスの圧力を増加させて該空気の流れを阻
止するに十分かつ最少量の窒素ガスをノズル３から矢印
Ｂ方向に噴出する。
【００４７】上記した如く、本発明ではリフロー式自動
半田付け装置１に外部から流入する空気流の強さに応じ
て不活性ガスの供給装置２から供給される窒素ガスの強
さを常時調節してノズル３から噴出するようにしたの
で、通常時においてリフロー式自動半田付け装置１内の
酸素濃度を非常に高精度で一定値に保持することができ
るばかりでなく、突発的な空気の流入にも直ちに応答し
てこれを防止することができる。
【００４８】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１に適用したが、本発明はリ
フロー式自動半田付け装置１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適用する
ことも勿論可能である。
【００４９】
【発明の効果】本発明は、上記のように基板の搬入ステ
ーション内及び搬出ステーション内に又は基板の搬入口
及び搬出口に向けて不活性ガスを噴出するノズルを配設
したので搬入口及び搬出口から流入する空気流を阻止で
きる効果があり、またこの結果半田付け装置のガス室内
の不活性ガス濃度を所望の一定値に保持できるため、半
田付け部及び溶融半田の酸化を完全に防止してバラツキ
のない高性能の半田付け性能を確保することができる効
果がある。
【００５０】また基板の搬入ステーション内及び搬出ス
テーション内に又は基板の搬入口及び搬出口に向けて不
活性ガスを噴出するノズルを搬入ステーション及び搬出
ステーションに配設すると共に、該搬入ステーション及
び搬出ステーションを流れる気流の速度及び方向等気流
の状態を検出して該気流の速度及び方向等に応じて最適
の状態で不活性ガスをノズルから噴出するようにしたの
で、不活性ガスの消費量を最少として基板の搬入口及び
搬出口から流入する空気を遮断することができ、また外
部の環境変化による突発的な外部空気の流入に対しても
直ちに対応して空気の流入を防止できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動半田付け装置の縦断面図である。
【図２】自動半田付け装置の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】 １ 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 ２ 不活性ガスの供給装置 ８ ノズル ４ 気流センサ ５ 制御装置 ９ 加熱室 １１ 搬入ステーション １２ 基板 １８ 搬出ステーション ２８ 搬入口 ２９ 搬出口

Claims (3)

    【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、前記不活性ガスの供給装置
    と、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーション
    に配設され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガ
    スを前記基板の搬入口及び搬出口に向けて噴出するノズ
    ルとを備え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、前記不活性ガスの供給装置
    と、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーション
    に配設され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガ
    スを前記基板の搬入口及び搬出口に向けて噴出するノズ
    ルと、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーショ
    ンに配設され該搬入ステーション及び搬出ステーション
    を流れる気流の速度及び方向を検出する気流センサとを
    備えたこと特徴とする自動半田付け装置。
  3. 【請求項３】 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、前記不活性ガスの供給装置
    と、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーション
    に配設され前記不活性ガス供給装置からの前記不活性ガ
    スを前記基板の搬入口及び搬出口に向けて噴出するノズ
    ルと、前記基板の搬入ステーション及び搬出ステーショ
    ンに配設され該搬入ステーション及び搬出ステーション
    を流れる気流の速度及び方向を検出する気流センサと、
    該気流センサからの信号に応答して前記基板の搬入口及
    び搬出口から流入する空気を遮断する如く前記ノズルか
    ら前記不活性ガスを噴出するように前記不活性ガスの噴
    出を制御する制御装置とを備えたこと特徴とする自動半
    田付け装置。
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