JPH0677813B2 - ベーパーリフロー式はんだ付け装置 - Google Patents

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り、
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ICおよび抵抗、コンデンサ等のチップ部
品を用いた高密度実装プリント配線基板のはんだ付けに
適した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。

〔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、チップ部
品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部品の性能を
左右することから、はんだ付け技術はラインの中で最も
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
品に対する有害な加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号公報に記載の如
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付
けを行なう装置である。

まず、第6,7図を参照して従来の代表的なベーパーリフ
ロー式はんだ付け装置について説明する。

第６図は、従来のベーパーリフロー式はんだ付け装置の
断面図、第７図は、第６図のＣ−Ｃ矢視断面図である。

第6,7図に示す装置は、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,搬入側冷却器8,搬出側冷却器
9,搬入側排気口10,搬出側排気口11からなるリフロー室
１、予熱ヒータ14を備えた予熱室２、冷却フアン18を備
えた冷却室３、コンベア15,駆動スプロケット19などを
含む駆動系、回収装置23,水酸除去器26などを含む熱媒
体回収系により構成されている。

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により沸騰蒸発した熱媒体の飽和蒸気13は上部
に上昇し、下部蒸気吐出口33から吐出して被処理物16を
下方から加熱し、さらに被処理物16の搬送方向と直角な
被処理物16の幅方向に見て両側に存在する側壁31を上昇
した飽和蒸気13は、側方蒸気吐出口32から被処理物の幅
方向に吐出して前記被処理物16を上方から加熱する。

蒸気発生槽４から発生した飽和蒸気13の一部は凝縮液化
して落下し、蒸気発生槽４の底部に溜る。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13は搬入側
冷却器８および搬出側冷却器９により冷却されて液化
し、戻り配管17を通って蒸気発生槽４の底部に戻る。わ
ずかに残った蒸気は搬入側排気口10および搬出側排気口
11より配管22を通って回収装置23に流入し、冷却コイル
24,デミスター25により回収される。

回収された熱媒体は水酸除去器26で水酸除去され、ポン
プ27により蒸気発生槽４に戻される。

一方、予熱ヒータ14により加熱されて予熱室２からコン
ベア15でリフロー室１に搬入された被処理物16は飽和蒸
気13に触れて加熱され、蒸気発生槽４内では飽和蒸気13
の凝縮潜熱によりはんだが加熱，溶解され、はんだ付け
される。被処理物16は搬出側搬送路６に入り次第に冷却
され、冷却室３に入って冷却フアン18によりさらに冷却
されて装置から搬出される。

蒸気発生槽４内の飽和蒸気13の高さは、蒸気発生槽４内
に移動可能に設けた温度センサー28と温度調節器29によ
り所定の温度となるように電力調節器30を通して加熱ヒ
ータ７への電力を制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

高密度実装された被処理物の場合、側方蒸気吐出口32か
ら被処理物16の搬送方向に沿って、被処理物16の幅方向
に吐出された飽和蒸気13は、密度が空気の20倍と大きい
ため側方蒸気吐出口32から急降下し、特に被処理物16の
周辺に大きな部品があると蒸気の流れは部品に阻害され
て被処理物16の周辺で搬送方向に沿って搬入側，搬出側
の搬送路5,6に流出するようになり、被処理物16の中央
付近に達しないことになる。このため、被処理物16の幅
方向に温度分布が不均一となってはんだ未溶着などが生
じ、はんだ付けの信頼性が低下する。

また、被処理物16の幅方向に飽和蒸気量が不均一となる
ため、被処理物16を加熱せずに搬入側搬送路および搬出
側搬送路６に流出する飽和蒸気13が多くなり、蒸気発生
槽４から発生した飽和蒸気13の利用効率が悪く、経済性
が低下するという問題があった。

特に、飽和蒸気の利用効率悪化に伴う経済性低下の問題
は、被処理物の幅が小さい場合に顕著に現われる。すな
わち、小幅の被処理物を取扱う場合、その被処理物を片
方の側方蒸気吐出口の側に寄せて搬送すれば、他方の側
方蒸気吐出口側の蒸気は、急降下する直後に下部蒸気吐
出口から上昇してきた蒸気と合流し、被処理物に触れる
ことなく搬入側や搬出側の搬送路に流出してしまう。こ
のことは、被処理物を両側方蒸気吐出口から均等になる
ように中央を搬送したときにも生じる。とりわけ、上方
からの蒸気の濃度は、上記したように被処理物の幅方向
で見たときに両側方蒸気吐出側で高く、中央に行くに従
って低下しているから、被処理物の幅が小さくなるほ
ど、飽和蒸気の浪費が顕著となり、中央に蒸気が行き渡
るように加熱ヒータの電力を高めれば、経済性が低下す
る。

本発明は、蒸気従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、被処理物上面の幅方向の
温度分布を均一にし、被処理物のはんだ付けの信頼性を
向上するとともに、発生蒸気の利用の効率化を図ること
によって熱媒体消耗量を低減し経済性向上を図るように
したベーパーリフロー式はんだ付け装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

蒸気目的を達成するために、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、少なくとも、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う蒸気発生槽と、この蒸気
発生槽の内部を通過して前記被処理物を搬送するコンベ
ア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、前記蒸気発生槽内の前記コンベアの側部に、前記蒸
気発生槽で発生し上昇する熱媒体の飽和蒸気の一部をさ
らに上昇させる側壁通路を形成し、この側壁通路に連結
し、該側壁通路を上昇した前記飽和蒸気を前記被処理物
上に流出する上部蒸気吐出口を設けるとともに、この上
部蒸気吐出口から前記被処理物の幅方向に均一に前記飽
和蒸気を吐出する整流機構を設けたものである。

〔作 用〕

上記技術的手段による働きは次のとおりである。

蒸気発生槽で発生し上昇する熱媒体の飽和蒸気の一部
は、下部蒸気吐出口から吐出して被処理物を下方から加
熱する。残りの飽和蒸気は側壁通路を上昇し、該側壁通
路に連結し該蒸気発生槽内を通過するコンベアの上部に
設けた上部蒸気吐出口から吐出して被処理物を上方から
加熱する。

このとき、上部蒸気吐出口に設けた整流機構により、側
壁通路を上昇した飽和蒸気は被処理物の上方を幅方向に
一様に流れるため、被処理物の大きさ，幅，実装された
部品の大小に影響されることなく、被処理物の中央付近
に達する。したがって、被処理物上の飽和蒸気量、つま
り、温度分布が被処理物の幅方向に均一になり、はんだ
付けの信頼性が向上する。

また、上記のように、被処理物上に飽和蒸気が一様に供
給され、被処理物の幅方向でみたときに、被処理物に接
触する蒸気濃度が均一化されているので、被処理物を加
熱せずに搬入側および搬出側搬送路に流出する飽和蒸気
が従来にくらべ減少し、蒸気発生槽から発生した飽和蒸
気の利用効率が良くなり、熱媒体の消耗量を低減し経済
性の向上を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るベーパーリフロー式
はんだ付け装置の断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ矢
視断面図である。図中、第６図および第７図に示す従来
例と同一の部分については同一符号を付け説明を省略す
る。

第1,2図に示す装置は、蒸気発生槽内を通過するコンベ
ア15の両側に形成された側壁通路31と、この側壁通路31
に連結し該側壁通路31を上昇した飽和蒸気13を流出する
上部蒸気吐出口35とを設け、該上部蒸気吐出口35には、
飽和蒸気13を被処理物16の幅方向に均一に吐出する整流
機構34が設けてある。

蒸気発生槽４の下部に溜った熱媒体12は加熱ヒータによ
り加熱されて蒸発し、飽和蒸気13が発生する。この飽和
蒸気13は蒸気発生槽４を上昇し、下部蒸気吐出口33から
吐出して被処理物16を下方から加熱する。残りの飽和蒸
気13はさらに側壁通路31を上昇し、前記蒸気発生槽４内
を通過するコンベア15の上部に設けた上部蒸気吐出口35
から流出して被処理物16を上方から加熱する。このと
き、上部蒸気吐出口35に設けた整流機構34により、側壁
通路31を上昇した飽和蒸気13は被処理物16の幅方向にお
いて被処理物の搬送方向に沿って一様に流れるため、被
処理物16の上側中央部にも飽和蒸気13が行き渡り、温度
分布が均一となりはんだ付けの信頼性が向上する。

また、飽和蒸気13は被処理物16の幅方向に均一に吐出す
るため、被処理部物16に幅方向で一様に接触するように
なり、被処理物の幅の大小に関わらず被処理物を加熱せ
ずに搬入側搬送路５および搬出側搬送路６に流出する飽
和蒸気が減少し、蒸気発生槽４から発生した飽和蒸気13
を利用効率が良くなり、熱媒体12の消耗量を低減でき経
済性が向上する。

次に、第３図および第４図を参照し本発明の他の実施例
を説明する。

第３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断面図、第４図は、第３図のＢ−Ｂ
矢視断面図である。図中、第１図と同一符号のものは先
の実施例と同一部分を示すため説明を省略する。

第3,4図に示す装置は、蒸気発生槽４内を通過するコン
ベア15の両側に形成された側壁通路31に連結し、該側壁
通路31を上昇した飽和蒸気13を流出する上部蒸気吐出口
35内に、羽根車36,モータ37,軸受38から構成されるファ
ンを設けたものである。

蒸気発生槽４から発生した飽和蒸気13は、下部蒸気吐出
口33から吐出して被処理物16を下方から加熱する。残り
の飽和蒸気13は、ファンにより吸引され側壁通路31を上
昇し、前記蒸気発生槽４内を通るコンベア15の上部に設
けた、整流機構34を有する上部蒸気吐出口35から被処理
物16の幅方向に均一に吐出して被処理物16を上方から加
熱する。

ファンにより吸引された飽和蒸気13は整流機構34により
被処理物16の幅方向に一様に流れるため、被処理物16の
上側中央部にも飽和蒸気13が行き渡り温度分布が均一と
なる。そのうえ、被処理物の大きさや実装状態に応じて
ファンの回転数を変えることにより飽和蒸気13が整流機
構34を有する上部蒸気吐出口35から吐出する蒸気量と下
部蒸気吐出口33から吐出する蒸気量とを変えることがで
き、被処理物16の上下に所定の温度分布を達成する最適
の蒸気量を得ることができる。

また、例えば、ファンの回転数を上げることにより飽和
蒸気13を被処理物16の搬送方向において上部蒸気吐出口
35から離れた位置に吐出することができるため、被処理
物16の加熱時間を変化させることができる。

本実施例によれば、被処理物16上に均一な温度分布を得
るとともに、被処理物16の状態に応じて被処理物16の上
下に対し最適な蒸気量を得ることができ、さらに被処理
物16の上面に対し最適に加熱時間を得ることができるた
め、はんだ付けの信頼性が向上する。

さらに、本実施例によれば、第1,2図の実施例と同様
に、被処理物16の幅方向に均一に飽和蒸気13を吐出する
ため、被処理物を加熱せずに搬入側搬送路５および搬出
側搬送路６に流出する飽和蒸気が減少し、蒸気発生槽４
から発生した飽和蒸気13の利用効率が良くなり、経済性
が向上する。

次に、本発明のさらに他の実施例を第５図を参照して説
明する。

第５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断面図である。図中、第１図
の同一符号のものは先の実施例と同一部分を示すため説
明を省略する。

第５図に示す実施例は、上部蒸気吐出口35から吐出され
る飽和蒸気13の吐出方向を可変にしたものである。すな
わち、この実施例は、先の各実施例における上部蒸気吐
出口35に設けた整流機構34のブレート39を可動型にした
ものである。

被処理物16の大きさや実装状態に応じて、上部蒸気吐出
口35に設けた整流機構34のブレード39の角度を適度に選
定することにより、上部蒸気吐出口35から吐出する蒸気
の吐出方向を制御できる。したがって、被処理物16上に
はんだ付けに適切な温度分布を達成でき、はんだ付けの
信頼性が向上し、蒸気発生槽４から発生した飽和蒸気13
を一層効率よく利用することができ経済性が向上する。

なお、ブレード角度可変機構については、本発明には直
接関係ないのでここでは省略する。

なお、以上述べた各実施例では、上部蒸気吐出口を被処
理物の流れ方向の上流側に設けた例を説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、被処理物の流れ方
向の中央側、下流側に設けても差支えない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、被処理物
上面の幅方向の温度分布を均一にし、被処理物のはんだ
付けの信頼性を向上するとともに、発生蒸気の利用の効
率化を図ることによって熱媒体消耗量を低減し経済性向
上を図るようにした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
はんだ付け装置の断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ矢
視断面図、第３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断面図、第４図は、第３
図のＢ−Ｂ矢視断面図、第５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断面
図、第６図は、従来のベーパーリフロー式はんだ付け装
置の断面図、第７図は、第６図のＣ−Ｃ矢視断面図であ
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、７……加熱ヒータ、８……搬入側冷却器、９……搬
出側冷却器、10……搬入側排気口、11……搬出側排気
口、12……熱媒体、13……飽和蒸気、14……予熱ヒー
タ、15……コンベア、16……被処理物、31……側壁通
路、32……側方蒸気吐出口、33……下部蒸気吐出口、34
……整流機構、35……上部蒸気吐出口、36……羽根車、
37……モータ、38……軸受、39……ブレード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、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
   付けを行う蒸気発生槽と、この蒸気発生槽の内部を通過
   して前記被処理物を搬送するコンベアとを備えたベーパ
   ーリフロー式はんだ付け装置において、 前記蒸気発生槽内の前記コンベアの側部に、前記蒸気発
   生槽で発生し上昇する熱媒体の飽和蒸気の一部をさらに
   上昇させる側壁通路を形成し、 この側壁通路に連結し、該側壁通路を上昇した前記飽和
   蒸気を前記被処理物上に流出する上部蒸気吐出口を設け
   るとともに、 この上部蒸気吐出口から前記被処理物の幅方向に均一に
   前記飽和蒸気を吐出する整流機構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. 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、整流機構を
   設けた上部蒸気吐出口内にファン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。
3. 【請求項３】請求項１記載のものにおいて、上部蒸気吐
   出口内に設けた整流機構のブレードを可動型としたこと
   を特徴とするベーパーリフロー式はんだ付け装置。