JPH0679765B2 - 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,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はんだ付け
に好適な、ベーパーリフロー式はんだ付け装置に関する
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号公報に記載され
ているように、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飽和蒸気中に通すことによって
はんだ付けする装置である。

まず、第７図および第８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７図は、従来のベーパーリフロー式はんだ付け装置の
構成図、第８図は、第７図のD-D矢視断面図である。

第7,8図において、１′はリフロー室で、このリフロー
室１′は、加熱ヒータ７により熱媒体12を加熱して飽和
蒸気13を発生させる蒸気発生槽４′、被処理物16を蒸気
発生槽４内に搬入する搬入搬送路５、はんだ付け後の被
処理物16を搬出する搬出側搬送路６、蒸気発生槽４′か
ら搬入側および搬出側搬送路5,6に流入した飽和蒸気13
を回収する搬入側，搬出側冷却器8,9および搬入側，搬
出側排気口10,11、前記蒸気発生槽４′内で発生した飽
和蒸気13を被処理物16の上部に導く側壁通路31、前記側
壁通路31を上昇した飽和蒸気13を被処理物16の上部に吐
出する側方蒸気吐出口32、前記飽和蒸気13を被処理物16
の下部に吐出する下部蒸気吐出口33とから構成されてい
る。

２は、予熱ヒータ14を備えた予熱室、３は、冷却ファン
18を備えた冷却室である。15は、被処理物16を搬送する
コンベアであり、34は、被処理物16の幅の変化に対応し
て幅方向に移動する可変コンベア15のコンベアガイドで
ある。

装置は、上記リフロー室１′、上記予熱室２、上記冷却
室３、上記可変コンベア15、上記コンベアガイド34、ス
プロケット19,20,21および図示していない駆動用モータ
を含む駆動系、回収装置26,水酸除去器29を含む熱媒体
回収系等により構成される。

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。

上記発生槽４′の底部に溜っている熱媒体12は、加熱ヒ
ータ７により加熱されて沸騰蒸気し、飽和蒸気13が発生
する。

前記飽和蒸気13は、上部に上昇して下部蒸気吐出口33か
ら吐出し、一部は側壁通路31を上昇し側方蒸気吐出口32
から吐出して被処理物16を上下から加熱し、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から配管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，溶融され、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に入って冷却ファン18によりさらに冷却されて装
置から搬出される。

なお、本装置では、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、前記蒸気発生槽４′内の飽和蒸気13の高さを
制御することにより蒸気発生量を制御する。

〔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、被処理物の幅が装置の最大許容幅よりも小さい場合
でも、蒸気吐出口から吐出して被処理物に接触する飽和
蒸気量は、被処理物が最大許容幅のときと変らないた
め、幅の小さな被処理物に対してはんだ付けを行うには
余剰となる。

すなわち、幅の小さな被処理物をはんだ付けするのに必
要以上の飽和蒸気が発生し、その量は被処理物の幅が小
さくなるにつれて増大する。

余剰の飽和蒸気が被処理物搬入側搬送路や搬出側搬送路
から流出すると、側壁通路での飽和蒸気の上昇がうまく
いかなくなって側方蒸気吐出口から被処理物の上面への
飽和蒸気吐出量が減少するという問題が生じる。

特に、被処理物の搬送方向と直角なコンベアの幅方向
で、被処理物の幅寸法が小さいものを処理する場合、上
面の加熱不足が顕著に現われ、はんだは溶融できず、は
んだ付けの信頼性が低下するという問題があった。

本発明は、上記従来技術における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、側壁通路から飽和
蒸気を有効に上昇させ、被処理物の上面の加熱不足を解
消するとともに、基板の幅方向に温度分布を均一化し、
はんだ付けの信頼性を図りうる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。

また、本発明の他の目的は、被処理物の幅変化に応じ
て、余剰の飽和蒸気の発生および流出を抑制して、熱媒
体消耗量を低減することにより経済性向上を図りうるベ
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〕

上記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、コンベア手段により搬
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う蒸気発
生槽と、この蒸気発生槽で飽和蒸気を被処理物の下部に
吐出する下部蒸気吐出口と、前記蒸気発生槽で発生した
飽和蒸気を被処理物の上部に導く側壁通路と、この側壁
通路を上昇した飽和蒸気を被処理物の上部に吐出する側
方蒸気吐出口と、前記蒸気発生槽内に移動可能に設けた
温度センサーの温度検出結果に基づいて前記蒸気発生槽
での蒸気発生量を制御する手段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、前記コンベア手段の幅
の変化に合わせて、少なくとも前記下部蒸気吐出口を前
記コンベア手段の幅方向において開閉する手段を設けた
ものである。

〔作用〕

本発明によれば、コンベア幅を替えるに応じて下部蒸気
吐出口の形状が変化して被処理物をはんだ付けするのに
最適な蒸気量を発生させることができ、熱媒体の消耗量
低減による経済性が向上し、被処理物のはんだ付けの信
頼性が向上する。特に、下部蒸気吐出口をコンベアの幅
に制限することによって、側壁通路を上昇して側方蒸気
吐出口から流出する蒸気量が増大し、被処理物上面の加
熱が適正に行われる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。

図中、第7,8図と同一符号のものは、従来技術と同等部
分を示すものであるから、その説明を省略する。

第1,2図に示す実施例は、被処理物16の幅変化に対応し
て移動するコンベアガイド34の下方に、コンベア15の幅
方向において開閉する手段として下部分割シャッタ35を
設け、下部蒸気吐出口33の形状を変化させたものであ
る。

このように構成された本実施例のベーパーリフロー式は
んだ付け装置の作用を説明する。

例えば半導体チップ部品を接続するプリント配線板（基
板）など被処理物16の種類が変わってその幅が変ると、
コンベアガイド34が被処理物16の幅に対応して幅方向に
移動する。前記コンベアガイド34が移動すると、コンベ
アガイド34の下方に設けた下部分割シャッタ35が引き出
されて、下部蒸気吐出口33を部分的に覆い、下部蒸気吐
出口33の幅が被処理物16の幅と同等になる。

蒸気発生槽４の底部に溜っている熱媒体12は加熱ヒータ
７で熱せられて蒸発し、その飽和蒸気13は蒸気発生槽４
内を上昇し、下部蒸気吐出口33に達する。下部蒸気吐出
口33は下部分割シャッタ35に覆われて被処理物16の幅と
同等になっているので、下部蒸気吐出口33から流出する
蒸気量に比べ、側壁通路31を通って側方蒸気吐出口32か
ら流出する蒸気量が増大する。側方蒸気吐出口32から吐
出する蒸気量が増大すると、被処理物16の上部の蒸気面
が上昇するので、これを温度センサー28が感知して、電
力調節器30を介して加熱ヒータ７に加える電力を調節し
て蒸気面を一定となるように制御する。

第1,2図の実施例によれば次の効果がもたらされる。

被処理物16の幅が変わると、コンベア15の幅をこれに応
じて替える。これにともない、下部蒸気吐出口33の幅が
被処理物16の幅と同等となり、被処理物16をはんだ付け
するために必要な下部蒸気吐出口33から吐出する蒸気量
は、第7,8図に示す従来例よりも少なくなる。すなわ
ち、余剰な蒸気量が少なくなるので加熱ヒータ７の電力
の節約と熱媒体消耗量低減とにより、経済性が向上す
る。

一方、側壁通路31を通って側方蒸気吐出口32から流出す
る蒸気量が増大し、被処理物上面の加熱が適正となり、
被処理物16の上，下から十分に加熱が行われる。したが
って、被処理物16上面の加熱不足を解消し、基板の幅方
向に温度分布を均一化してはんだ付けの信頼性を高める
ことができる。

次に、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構成を示す断面図、第４図
は、第３図のB-B矢視断面図である。第3,4図中、第1,2
図と同一符号のものは先の実施例と同等部分であるか
ら、その説明を省略する。

第3,4図に示す装置は、第1,2図の実施例の可動コンベア
側の側方蒸気吐出口32に、コンベアガイド34に連続した
伸縮通路36を加えたものである。伸縮通路36を形成する
部材は、例えば蛇腹部材などからなり、コンベアガイド
34のコンベア幅方向の移動に合わせて伸縮する。

蒸気発生槽4Aから発生した飽和蒸気13は、側壁通路31を
上昇し、側方蒸気吐出口32から吐出して被処理物16を上
方から加熱する。このとき、可動コンベア側の側壁通路
31を上昇した飽和蒸気13は、コンベアガイド34の幅方向
の移動に対して伸縮する。例えば、蛇腹部材などにより
形成された伸縮通路36を通って側方蒸気吐出口32から流
出して、被処理物16を上方から加熱する。

第3,4図の実施例によれば、次の効果がある。

被処理物16の幅変化に対応して移動するコンベアガイド
34に連続した伸縮通路36の伸縮により、側方蒸気吐出口
32の吐出部分がコンベアガイド34の上部に位置するた
め、コンベアガイド34によって飽和蒸気13の吐出が阻害
されず、被処理物16の上部に飽和蒸気13が達する単位時
間当たりの量は、第1,2図に示す実施例に比べ少なくな
り、したがって、はんだ付けを行うのに必要な蒸気発生
量を、加熱ヒータ７への電力を制御することによって余
剰となることなく得ることができる。すなわち、熱媒体
の消耗量を低減することにより経済性が向上する。

また、飽和蒸気13が被処理物16の幅に影響されることな
くほぼ同時に吐出されて被処理物16を加熱するため、被
処理物16の幅方向の温度分布がほぼ均一となり、はんだ
付けの信頼性が向上する。

次に、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構成を示す断面図、第
６図は、第５図のC-C矢視断面図である。第5,6図中、第
1,2図と同一符号のものは先の実施例と同等部分である
から、その説明を省略する。

第5,6図に示す装置は、先の第1,2図の実施例における側
方蒸気吐出口32に変えて上部蒸気吐出口38を設け、ここ
に、コンベアガイド34に連結した上部分割シャッタ39を
設けたものである。

蒸気発生槽4Bの側壁通路31を上昇した飽和蒸気13は、搬
送路の天井部にある上部通路内で幅方向に拡がり、整流
機構37を通って上部蒸気吐出口38から吐出される。コン
ベアガイド34が被処理物16の幅変化に対応して幅方向に
移動すると、コンベアガイド34に取り付けられた上，下
部分割シャッタ39,35が引き出されて、上，下部蒸気吐
出口38,33を部分的に覆い、被処理物16の幅変化に対応
した吐出幅になり、被処理物16に適合した蒸気量に制御
される。

第5,6図の実施例によれば、次の効果がある。

上部蒸気吐出口38の吐出口幅は、上部分割シャッタ39に
より被処理物16の幅変化に対応して変化するため、被処
理物16の上部に達する飽和蒸気の単位時間当たりの量
は、第3,4図に示す実施例よりもさらに少なくなり、は
んだ付けを行うのに適切な蒸気量となる。

したがって、加熱ヒータ７の電力を節減し、熱媒体の消
耗量を低減することにより経済性が向上する。

また、高密度実装の被処理物でも、上部から飽和蒸気を
流出させるので、部品に阻害されることがなく、また、
被処理物の熱容量の影響を受けにくく、はんだ付けの信
頼性が向上するとともに、被処理物の幅変化にかかわら
ず温度設定を変えなくてもすむため、作業面での条件出
しが容易となる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、側壁通路
から飽和蒸気を有効に上昇させ、被処理物の上面の加熱
不足を解消するとともに、基板の幅方向に温度分布を均
一化し、はんだ付けの信頼性を図りうるベーパーリフロ
ー式はんだ付け装置を提供することができる。

また、本発明によれば、被処理物の幅変化に応じて、余
剰の飽和蒸気の発生および流出を抑制して、熱媒体消耗
量を低減することにより経済性向上を図りうるベーパー
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
はんだ付け装置の構成を示す断面図、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構成を示す断面
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
だ付け装置の構成を示す断面図、第６図は、第５図のC-
C矢視断面図、第７図は、従来のベーパーリフロー式は
んだ付け装置の構成図、第８図は、第７図のD-D矢視断
面図である。 １……リフロー室、4,4A,4B……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、
12……熱媒体、13……飽和蒸気、15……コンベア、16…
…被処理物、32……側方蒸気吐出口、33……下部蒸気吐
出口、34……コンベアガイド、35……下部分割シャッ
タ、36……伸縮通路、38……上部蒸気吐出口、39……上
部分割シャッタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンベア手段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う蒸気発生槽と、この蒸気発
   生槽で飽和蒸気を被処理物の下部に吐出する下部蒸気吐
   出口と、前記蒸気発生槽で発生した飽和蒸気を被処理物
   の上部に導く側壁通路と、この側壁通路を上昇した飽和
   蒸気を被処理物の上部に吐出する側方蒸気吐出口と、前
   記蒸気発生槽内に移動可能に設けた温度センサーの温度
   検出結果に基づいて前記蒸気発生槽での蒸気発生量を制
   御する手段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、 前記コンベア手段の幅の変化に合わせて、少なくとも前
   記下部蒸気吐出口を前記コンベア手段の幅方向において
   開閉す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。