JPH082495B2 - ベーパーリフロー式はんだ付け方法及び同装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、はんだを塗布した回路基板に電子部品など
を実装した被処理物を、熱媒体の飽和蒸気に接触させて
はんだ付けを行うベーパーリフロー式はんだ付け方法お
よび装置に係り、とくに大気中の水分が熱媒体に混入す
ることを防止し得るように改良したベーパーリフロー式
はんだ付け方法、および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〕

ベーパーリフロー式はんだ付け装置は、特開昭60−10
6502号に記載のように、はんだを塗布した回路基板に電
子部品などを実装した被処理物を、対空気比重の大きい
熱媒体の飽和蒸気の中に搬入して該飽和蒸気と接触さ
せ、該飽和蒸気の凝縮潜熱により被処理物を加熱しては
んだ付けを行う。しかし、はんだ付けの際にはフラック
スが発生して熱媒体に混入するので、特開昭62−148086
号及び特開昭63−90361号に記載のようにフイルタリン
グ部を設け、熱媒体に混入したフラックスを除去するよ
うに構成されている。

第４図は上記公知のベーパーリフロー式はんだ付け装
置を示したもので、リフロー部１は、予熱室２と搬入路
３と蒸気槽４と搬出路５と冷却室６とが直列に配置さ
れ、蒸気槽４の底部にはヒータ７が設けられている。搬
入路３と搬送路５には、蒸気槽４から漂い出る熱媒体蒸
気ｂを冷却する冷却器８と10とが設けられ、熱媒体蒸気
ｂは冷却されて液体の熱媒体Ｂとなって蒸気槽４に戻さ
れてその底部に留まる。

また搬入路３では、予熱室２で予熱された被処理物Ａ
が、蒸気槽４から漂い出た熱媒体蒸気ｂにより予熱室２
よりも高い温度に予熱されるだけでなく、被処理物Ａと
ともに侵入しようとする大気を対空気比重の大きい熱媒
体蒸気ｂにより侵入を防ぎ、一方、熱媒体蒸気ｂは被処
理物Ａの予熱を行うだけでなく冷却器８により冷却され
て凝縮し、液体の熱媒体Ｂとなるので外部へは漏出しな
い。

搬出路５では、被処理物Ａとともに熱媒体蒸気ｂが漂
い出ることにより大気の侵入を防ぐとともに、冷却器10
により冷却凝縮して液化させるので外部へは漏出しな
い。

蒸気槽４に搬入された被処理物Ａは、熱媒体の飽和蒸
気ｂと接触してはんだを加熱し、溶融させる。この際に
発生するフラックスは、熱媒体蒸気ｂとともに搬入路３
または搬出路５に漂い出て冷却器８あるいは10により冷
却されて蒸気槽４内に流入する。

ベーパーリフロー式はんだ付け装置の通常の運転は、
一日の操業が終ると、蒸気槽４内の熱媒体Ｂの全量をフ
イルタリング部18のフイルタリングタンク20に弁手段19
を通して移送し、冷却コイル21で冷却してフラックスを
折出させ、ポンプ22によりフイルタ23を通してリフロー
部１に戻している。

22′はポンプ22の駆動用モータである。

また、操業中のベーパーリフロー式はんだ付け装置
は、搬入路３と搬出路５で熱媒体蒸気ｂと大気とが接触
するので、特開昭62−252671号に記載のようにそれぞれ
に搬入路排出口９と搬出路排出口11とが設けられ、大気
と大気に混入した熱媒体蒸気ｂとを排出配管13を通して
回収部24の回収タンク25に回収し、冷却コイル26で冷却
され、水分離器28を通して熱媒体Ｂのみがリフロー部１
に戻されるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記公知のベーパーリフロー式はんだ付け装置（第４
図）では、一日の操業を終えると、ヒータ７による加熱
が停止されるとともに、熱媒体は冷却器8,冷却器10によ
り冷却，液化されて、蒸気槽４に戻り底部に溜る。熱媒
体が凝縮されるとともに大気が搬入口と搬出口から入り
込み、熱媒体と同様に冷却器で冷却され、大気中の水蒸
気が凝縮された水分が熱媒体とともに蒸気槽４に流入す
る。さらに、蒸気槽に溜まった熱媒体はフイルタリング
部18に移送されるので、蒸気槽４の内部は大気が充満し
た状態になる。その後フイルタリング部18で冷却されて
異物を除去された熱媒体が蒸気槽４に戻され、大気中の
水分または蒸気槽の内壁に凝縮した水分と接触し、一部
を混入する。

蒸気槽４からフイルタリング部18に移送された熱媒体
はフイルタリングタンク20の冷却コイル21により冷却さ
れる。このときフイルタリングタンク20上に侵入した大
気中の水蒸気を凝縮させて熱媒体中に混入させる。ま
た、熱媒体をフイルタリングタンク20に移送する際、既
に冷却コイル21内に凝縮水が生じていれば、この水分も
一緒に熱媒体中に混入する。

熱媒体にはフッ素系不活性液体が使われているので、
翌日の操業再開時に熱媒体をヒータ７で加熱すると、熱
媒体に混入または接触している凝縮水が先ず沸騰し、熱
媒体と反応してフッ化水素またはフッ化水素酸を発生し
てリフロー部を腐蝕したり熱媒体を劣化させることがあ
った。また、熱媒体に水分が含まれている場合には、熱
媒体の加熱とともに水分が沸騰して潜熱を奪うので、熱
媒体の加熱状態が不安定となるだけでなく、余分なエネ
ルギーを必要とした。

本発明の目的は、操業終了後から操業再開までの間
で、熱媒体を蒸気槽に溜めているとき、またはフイルタ
リングのとき、大気中の水分や水蒸気の凝縮した水分の
熱媒体への混入を防止し、フッ化水素やフッ化水素酸の
発生を防止し、リフロー部の腐蝕の発生を防止するとと
もに、熱媒体の劣化を防止し、かつ熱媒体の加熱を安定
させ、省エネ化をはかることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明方法の基本的な原
理は、操業終了時に、大気中の水蒸気凝縮，混入した水
分が比重の関係でリフロー部内の熱媒体、即ち、50％以
上〜95％未満の熱媒体の上層に多く含まれていることに
注目し、水分を含まない下層部の熱媒体を先ずフイルタ
リングタンクに移し、残りの熱媒体は水分離器を通して
フイルタリングタンクに移す。

その後熱媒体を、水分が残留しない温度（例えば長期
間の場合は40〜60℃、短期間の場合は100℃）に保持す
る。この保持温度は、該熱媒体の沸点以下となるように
設定する。

また、休止の後の操業を再開する際、フイルタリング
タンク内の熱媒体を水分離器に通せばいっそう望まし
い。

また、上記の発明方法を実施するために構成した本発
明の装置は、 前記蒸気槽からフイルタリング部へ弁手段を介して熱
媒体を移送する配管、前記蒸気槽から回収部へ弁手段を
介して熱媒体を移送する配管、および前記回収部からフ
イルタリング部へ弁手段を介して熱媒体を移送する配管
を設け、前記蒸気槽の下層部における熱媒体を前記フイ
ルタリング部へ移し、残りの熱媒体を回収部に移して前
記水分離器を通過させた後に前記フイルタリング部に移
し得るようにした。

〔作用〕

水は熱媒体よりも比重が軽い。このため、蒸気槽４内
の熱媒体中に混入した水分はその表層付近にのみ含まれ
ている。

従って、該蒸気槽４の底部の熱媒体をフイルタリング
タンクに移送した後、残量を水分離器28に通してフイル
タリングタンクに移送すると、該フイルタリングタンク
内には水分を含まない熱媒体が貯えられる。

フイルタリングタンク内に存在している熱媒体を前述
の温度範囲（熱媒体中に水分が残留しない、沸点以下の
温度）に保温すると、当該冷凍機の休止中に水蒸気が凝
縮，混入する虞が無い。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。リ
フロー部１は、予熱室２と搬入路３と蒸気槽４と搬出路
５と冷却室６とが直列に配置され、蒸気槽４の底部には
ヒータ７が設けられている。搬入路３と搬出路５には、
蒸気槽４から漂い出る熱媒体Ｂの飽和蒸気ｂを冷却する
冷却器８と10とが設けられている。これにより、凝縮し
て液化した熱媒体Ｂは冷却器配管12を通って蒸気槽４に
戻される。また、搬入路３と搬出路５内の大気と飽和蒸
気ｂとが接触する部位には、搬入路排出口９と搬出路排
出口11とがそれぞれ設けられており、リフロー部１に浸
入した大気と大気に接触した飽和蒸気ｂとは、搬入路排
出口９と搬出路排出口11とから排出配管13を通して排出
可能となっている。

はんだを塗布した回路基板に電子部品などを実装した
被処理物Ａは、搬送コンベヤＣにより予熱室２に搬入さ
れ、上ヒータ14と下ヒータ15とにより予熱されながら搬
入路３に搬送されて蒸気室４から漂い出た飽和蒸気ｂと
接触し、さらに高い温度に予熱されるとともに、被処理
物Ａの周囲の大気を対空気比重の大きい飽和蒸気ｂに置
き換えながら蒸気槽４に入り、はんだを加熱溶融の後搬
出路５に搬送されてはんだは固着し、さらに冷却室６で
は冷却フアン16により強制冷却されて搬出される。

蒸気槽４の底部の熱媒体Ｂは、ヒータ７によって加熱
されて飽和蒸気ｂとなり、蒸気槽４の内部に充満するだ
けでなく搬入路３と搬出路５に漂い出る。搬入路３に漂
い出た飽和蒸気ｂは、被処理物Ａを予熱するだけでなく
大気の侵入を防ぎ、冷却器８で凝縮した蒸気槽４に戻
る。また搬出路５に漂い出た飽和蒸気ｂは、大気の侵入
を防ぐとともに冷却器10によって冷却凝縮して蒸気槽に
戻る。蒸気槽４で、はんだが溶融する際にはフラックス
が蒸気し、飽和蒸気ｂに混入するので、蒸気槽４内の熱
媒体Ｂはフラックスを含んでいる。フラックスのフイル
タリングは、一日の操業が終了した後、飽和蒸気ｂを冷
却器８と10とで冷却凝縮して蒸気槽４に溜めてから配管
17と三方弁19aを通してフイルタリング部18のフイルタ
リングタンク20に移送して冷却される。

冷却器８と10とにより飽和蒸気ｂを冷却凝縮すると大
気が侵入し、大気も冷却器８と10とによって冷却され、
大気に含まれている水分や水蒸気も凝縮して蒸気槽４に
流入し、比重量の差により熱媒体Ｂの上部に溜る。これ
を防ぐため、蒸気槽４内の熱媒体Ｂの所定量をフイルタ
リングタンク20に移送してから三方弁19aを回収部24に
切換え、凝縮した水分を多く含む熱媒体Ｂは水分離器28
を通してフイルタリングタンク20に移送する。これによ
り、フイルタリングタンク20に移送された熱媒体Ｂへの
水分の混入を防ぐことができる。フイルタリング部18で
は、フイルタリングタンク20に溜めた熱媒体Ｂを冷却コ
イル21で冷却してフラックスを析出させてからポンプ22
によりフイルタ23を通してリフロー部１に戻す。従来
は、操業終了後フイルタリングを行って蒸気槽４に戻し
ていたので、蒸気槽４の内面には侵入していた大気に含
まれた水分が凝縮していたり、または蒸気槽４に戻した
熱媒体Ｂが冷えるときに侵入した大気に含まれている水
分が凝縮し、翌日の操業再開までの間に熱媒体Ｂに水分
が混入するおそれがあった。これに対し、本発明では、
翌日の操業再開までの間、熱媒体Ｂは、100℃以上沸点
未満の温度に保温ヒータ21′で保温してフイルタリング
タンク20に溜めておくことにより、大気中の水分や水蒸
気の凝縮による水分の混入を防止し得る。

さらに、翌日の操業再開にあたり、熱媒体Ｂを蒸気槽
４に戻すときには、リフロー部１の内部の凝縮した水分
を除去するため、ヒータ７により、リフロー部１の内部
の温度を、熱媒体中に水分が残留しない温度であって、
かつ、熱媒体Ｂの沸点未満の温度にした後とすることに
より、熱媒体Ｂに水分の混入するのを防ぐことができ
る。

回収部24は、操業時には排出配管13を通して大気と熱
媒体Ｂの蒸気ｂと水分の混合ガスを回収タンク25に導入
して冷却管26で冷却し、大気はデミスタ27を通して排気
し、冷却された熱媒体Ｂと水分は水分離器28で比重差を
利用して分離し、熱媒体Ｂのみが回収ポンプ29により回
収部三方弁31を通してリフロー部１に戻すようになって
いる。操業を一旦終了した後、三方弁19aを通して回収
部24に回収した水分を含む熱媒体Ｂは、上記と同様にし
て水分を分離したのちリフロー部１に戻してもよいが、
本実施例では回収部三方弁31を切換えて直接フイルタリ
ングタンク20に移送するようにして、水分の混入を防止
している。回収タンク25の冷却管26には、チラー30から
低温水を通水するようにして効率の向上を図っている。
操業中に熱媒体Ｂのフイルタリングを行うときには、高
温の熱媒体Ｂを三方弁19aを通してフイルタリングタン
ク20に移送し、冷却コイル21で所定の温度に冷却してフ
ラックスを析出させ、フイルタ23を通してリフロー部１
に戻してやればよく、フイルタリングタンク20で保温し
たり溜めておいたりする必要はない。また操業中は、蒸
気槽４の上部に設けた温度計32と温度調節器33により、
飽和蒸気ｂの温度が所定値を維持するよう電力調節器34
でヒータ７を制御している。

被処理物Ａを搬送するコンベアＣは、駆動スプロケッ
トC1と複数のアイドラC2の間に掛け渡されている。

フイルタリング部18のポンプ22は、モータ22′により
駆動され、回収部24の回収ポンプ29はモータ29′により
駆動される。

本実施例によれば、以上に説明したように大気中の水
分が熱媒体中に混入することが無い。

従って、操業再開時に熱媒体Ｂを加熱しても有害なフ
ッ化水素を発生する虞が無い。

次に、第２図について第２の実施例を説明する。蒸気
槽４の底部から熱媒体Ｂを排出する配管17には、２ケの
制止弁19bと19cとからなる弁手段19を設け、熱媒体Ｂの
所定量を制止弁19bを通してフイルタリングタンク20に
移送した後、制止弁19bを閉じる一方制止弁19cを開き、
水分を含む残りの熱媒体Ｂを蒸気槽４から回収部24に移
送して水分を除去し、回収ポンプ29により回収部三方弁
31を通して直接フイルタリングタンク20に移送するよう
にした。

本実施例では三方弁を使用しないで、第１の実施例
（第１図）と同様の効果が得られる。

次に第３の実施例を第３図により説明する。フイルタ
リングタンク20からリフロー部１に熱媒体Ｂを戻すとき
には、フイルタ23でフラックスを除去するだけでなく水
分離器35を戻し配管35′に設けたことにより、フイルタ
リングタンク20の保温が不十分な場合にも熱媒体Ｂに水
分が混入するのを防ぐことができる。また回収部24で水
分を除去しなかった場合にも、熱媒体Ｂから水分を除去
してリフロー部１に戻すことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るベーパーリフロー
式はんだ付け装置を用いて本発明に係るはんだ付け方法
を実施すると、大気中の水分が熱媒体中に混入する虞が
無く、従ってフッ化水素やフッ化水素酸の発生を未然
に、かつ完全に防止し、リフロー部の腐食や熱媒体の劣
化を抑制するとともに、熱媒体の加熱操作を安定させて
エネルギの節減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るベーパーリフロー式はんだ付け装
置の第１の実施例を示す模式的な系統図である。 第２図は同じく第２の実施例、第３図は同じく第３の実
施例をそれぞれ示し、模式的な系統図である。 第４図はベーパーリフロー式はんだ付け装置の従来例を
示す模式的な系統図である。 １……リフロー部、２……予熱室、３……搬入路、４…
…蒸気槽、５……搬出路、６……冷却室、７……ヒー
タ、８……冷却器、９……搬入路排出口、10……冷却
器、11……搬出路排出口、12……戻り路、13……排出配
管、14……上ヒータ、15……下ヒータ、16……冷却ファ
ン、17……配管、18……フイルタリング部、19……弁手
段、19a……三方弁、19b,19c……制止弁、20……フイル
タリングタンク、21……冷却コイル、22……ポンプ、23
……フイルタ、24……回収部、25……回収タンク、26…
…冷却管、28……水分離器、29……回収ポンプ、31……
回収部三方弁、35……水分離器、35′……戻し配管、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気槽で発生された熱媒体蒸気によって被
   処理物を加熱してはんだを溶融させるリフロー部と、上
   記熱媒体に混入した異物を除去するフィルタリング部
   と、前記熱媒体に混入した水分を分離除去する水分離器
   を備えた回収部を備えたベーパーリフロー式はんだ付け
   装置を用いてはんだ付けを行う場合、 前記フィルタリング部にフィルタリングタンクを設け、
   上記フィルタリングタンクの容量は前記リフロー部で使
   用する熱媒体の全量を収納し得るものとし、 はんだ付け作業を一旦終了して当該ベーパーリフロー式
   はんだ付け装置を休止させる際、 休止に先立って、蒸気槽の下層部における熱媒体を前記
   のフィルタリングタンクに移し、残部の熱媒体を前記回
   収部に移して前記水分離器を通過させた後に前記フィル
   タリングタンクに移して、大気中の水分の熱媒体中への
   混入を防止することを特徴とするベーパーリフロー式は
   んだ付け方法。
2. 【請求項２】前記フィルタリングタンクに移した熱媒体
   を、当該ベーパーリフロー式はんだ付け装置の休止期間
   中、熱媒体中に水分を残留しない温度でかつ該熱媒体の
   沸点以下の温度に保温して、大気中の水分が該熱媒体中
   への混入を防止することを特徴とする、請求項１に記載
   のベーパーリフロー式はんだ付け方法。
3. 【請求項３】前記熱媒体の一部を直接に、残部は回収部
   を経由して、フィルタリングタンクに移した直後に、リ
   フロー部内の熱媒体の冷却を停止して該リフロー部内の
   熱媒体を保温し、該熱媒体中に混入している大気の温度
   降下を防止して、該大気中の水蒸気の凝縮を防止ないし
   軽減することを特徴とする請求項１に記載のベーパーリ
   フロー式はんだ付け方法。
4. 【請求項４】蒸気槽で発生された熱媒体蒸気によって被
   処理物を加熱してはんだを溶融させるリフロー部と、蒸
   気熱媒体に混入した異物を除去するフィルタリング部
   と、前記熱媒体に混入した水分を分離除去する水分離器
   を備えた回収部を備えたベーパーリフロー式はんだ付け
   装置において、 前記蒸気槽からフィルタリング部へ弁手段を介して熱媒
   体を移送する配管、前記蒸気槽から回収部へ弁手段を介
   して熱媒体を移送する配管、および前記回収部からフィ
   ルタリング部へ弁手段を介して熱媒体を移送する配管を
   設け、前記蒸気槽の下層部における熱媒体を前記フィル
   タリング部へ移し、残りの熱媒体を回収部に移して前記
   水分離器を通過させた後に前記フィルタリング部に移し
   得るように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。
5. 【請求項５】前記フィルタリング部からリフロー部へ熱
   媒体を移送するための配管が設けられており、かつ、こ
   の配管の途中に水分離器が設けられていることを特徴と
   する、請求項４に記載のベーパーリフロー式はんだ付け
   装置。