JPS6390362A - ベ−パ−リフロ−式はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、プ
リント配線板、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
等の面付けチップ部品を用いた高密度実装に適したはん
だ付け装置に関する。

〔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
付けするベーパーリフロー槽とよばれる蒸気槽を備えた
はんだ付け装置である。

まず、第８図を参照して従来の代表的なベルトコンベア
を用いた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８図において、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、搬入側上、下部冷却
器８，１０、搬出側上、下部冷却器９，１１、搬入側排
気口１２、搬出側排気口１３よりなるリフロー室１、予
熱ヒータ１６よりなる予熱室２、冷却ジャケット２０よ
りなる冷却室３．コンベア１７、駆動ローラ２１、搬入
側ローラ２２、搬出側ローラ２３などを含む駆動系。

回収装置２５．水酸除去器２６を含む熱媒体回収系より
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。

蒸気発生槽４の底部に溜っている熱媒体１４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１５は
上部に上昇し、はんだ付け部材１８を加熱し、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１
５は搬入側上、下部冷却器８，１ｏおよび搬出側上、下
部冷却器９，１１により冷却されて液化し、戻り配管１
９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１２および搬出側排気口１３より配
管２４を通って回収装置２５に流入し、冷却コイル２６
．デミスタ−２７により回収される０回収された熱媒体
は水酸除去器２８で水酸除去され、ポンプ２９により蒸
気発生槽４の底部に戻される。

一方、予熱ヒータ１６により加熱されて予熱室２からコ
ンベア１７でリフロー室１に搬入されたはんだ付け部材
１８は飽和蒸気１５に触れて加熱され、蒸気発生槽４内
では飽和蒸気１５の凝縮潜熱によりはんだが加熱、溶解
され、部材同志がはんだ付けされる。はんだ付け部材１
８は搬出側送路６に入り次第に冷却され、冷却室３に入
って冷却ジャケット２０によりさらに冷却されて装置か
ら搬出される。

なお、蒸気発生槽４内の飽和蒸気１５の高さは。

蒸気発生槽４内に移動不能に設けた温度センサー３０と
温度調整筒器３１により所定温度となるように電力調整
筒器３２を通して加熱ヒータ７への電力を制御するか、
蒸気発生槽４の上部に冷却器を設けて一定以上にならな
いように制御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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。

１、基板の厚さ、大きさおよび実装する部品の数。

大きさ等により被処理物の熱負荷が異なるにもかかわら
ず、飽和蒸気高さは一定であり、しかも一般に十分な余
裕を付けている。従って、熱負荷の異なる被処理物が特
に小さい場合に対しては加熱ヒータの電力が過大である
とともに、媒体回収装置２５から消耗する熱媒体量も増
大する。さらに、冷却コイルへの冷却水量も過大となり
経済性が低下する。

２、飽和蒸気高さは被処理物の熱負荷に対して十分な余
裕をうけているので、リフロー時間（−般にはんだ溶解
温度以上の範囲を基板が通過する時間）は被処理物の熱
負荷の小さい場合には長くなり、実装する電子部品の耐
熱性に問題がある。

３、熱負荷の小さな被処理物をリフローする場合、飽和
蒸気高さが一定であると、リフロー時間が長くなるため
に、従来はコンベア速度を高くして、リフロー時間を調
節していた。このようにすると、リフロー後の冷却が悪
くなり、はんだの仕上りが悪くなる。また、コンベアに
付添して飽和蒸気が搬出側に持出されて、冷却部での回
収が低下して、リフロー時間の短縮にも限界がある。さ
らに、回収装置への負荷が大きくなり、熱媒体の消耗量
も増大して経済性が低下する。

本発明の目的は、主として被処理物の信頼性向上を図る
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。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は蒸気発生槽内に、被処理物の熱負荷に応じて
高さ方向又は搬送方向に移動可能な温度センサーを設け
、この温度センサーからの検出信号により被処理物のリ
フロー時間を制御することにより達成される。

〔作用〕

蒸気発生槽内に設けた温度センサーを高さ方向または搬
送方向に移動し、これに応じて搬送路上下冷却器の水量
または伝熱面積および熱媒体回収装置の排気量を変える
ことにより、被処理物の熱負荷にかかわらず冷却水量お
よび熱媒体消耗量をンなくしてリフロー時間をほぼ一定
にすることができるため、被処理物に実装された部品の
信頼性を向上できる。

【実施例〕

以下、本発明の具体的な実施例を第１図から第７図を用
いて詳細に説明する。

第１図に被処理物を水平搬送し予熱室、リフロー室、冷
却室よりなり、蒸気発生槽４内の温度センサーを高さ方
向に連続的に変えた本発明の実施例を示す。

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、搬入側上、下部冷却器８．１０．搬出
側上、下部冷却器９，１１、搬入側排気口１２．搬出側
排気口１３よりなるリフロー室１．予熱ヒータ１６より
なる予熱室２、冷却ジャケット２０よりなる冷却室３、
コンベア１７゜駆動ローラ２１、搬入、搬出側ローラ２
２，２３などを含む駆動系、回収装置２５．水酸除去器
２８、ポンプ２９を含む熱媒体回収系、温度センサー３
０、温度調節器３１．電力調節器３２、温度センサー移
動袋５！３３などの制御系より構成される。

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。

予熱室２で所定の温度まで加熱されコンベア１７でリフ
ロー室１に搬入されたはんだ付け部材１８は飽和蒸気１
５に触れて加熱され、蒸気発生槽４内では飽和蒸気１５
の凝縮潜熱によりはんだが溶解され１部材同志がはんだ
付けされる。はんだ付け部材１８は搬出側送路６に入り
次第に冷却され、冷却室３に入って冷却ジャケット２０
によりさらに冷却されて装置から搬出される。

第２図は予熱室２．リフロー室１、冷却室３を通過中の
はんだ付け個所の温度変化を示すもので、点線で示す熱
負荷の小さなはんだ付け部材の場合には実線で示す熱負
荷の大きな場合に比べてリフロー時間が長くなる。

一方、第３図は蒸気高さを低くした場合の温度変化を示
すもので、蒸気高さを低くすることによりリフロー時間
が短縮できる。

第２図および第２回において、Ａ線ははんだ溶融温度１
．は軸負荷大のリフロー時間、ｔｚは軸負荷小のリフロ
ー時間を示す。

従って、はんだ付け部材１８の熱負荷に応じて、温度セ
ンサー３０の高さを移動装置３３により連続的に変える
と、このセンサーの検品信号によす調節器３１が所定の
温度となるように加熱ヒータ７の電力を電力調節器３２
を介して調節して、蒸気高さを制御してリフロー時間を
一定にすることができる０合わせて、はんだ付け部材１
８の有無による蒸気高さの調節もできる。

第４図に予熱室、リフロー室、冷却室よりなり蒸気発生
槽内の温度センサー３０を高さ方向に連続的に変えると
ともに、搬出側冷却器への冷却水量を変える本発明の実
施例を示す。

装置は第３図の実施例に、温度センサー３０の位置を検
出して流量制御弁３５．３６を調節する位置検出器３４
を加えたものである。

はんだ付け部材１８の熱負荷に応じて、温度センサー３
０の高さを定めると、調節器３１は温度センサー３０が
所定の温度となるように加熱ヒータ７の電力を調節して
リフロー時間を一定とするとともに、搬出側冷却器９，
１１の冷却水量を制御弁３５．３６を介して連続的に調
節して、空気中の水分の凝縮をなくし、冷却水の節約が
できる。

本実施例では、搬出側冷却器の冷却水を調節する例を示
したが、搬入側冷却器へも同様に適ｍできる。

第５図に予熱室、リフロー室、冷却室よりなり蒸気発生
槽内に高さの異なる２本の温度センサー３０．３７を設
けて、温度センサーの高さに応じて搬出側冷却器の冷却
水量を階段状に変えた本発明の実施例を示す。

はんだ付け部材１８の熱負荷に応じて、温度センサーの
高さが２段階であることを除けば、装置の構成および機
能１作用は第４図の場合と同じであるので、説明を省略
する。

第６図に予熱室、リフロー室、冷却室よりなり蒸気発生
槽内に高さの異なる２本の温度センサーを設けて、温度
センサーの高さに応じて搬出側冷却器の冷却水量の他に
回収装置の排気量を階段状に変えた本発明の実施例を示
す。

装置は第５図の実施例に、回収装置の排気出口側に排気
量制御弁３８を加えたものである。

はんだ付け部材１８の熱負荷に応じて、温度センサーの
高さを定めると、搬出側冷却器の冷却水量とともに回収
装置の排気量を調節して、回収装置での水分の凝縮を低
減できる。

第７図に蒸気発生槽内に高さの異なる２本の温度センサ
ーを設けて、温度センサーの高さに応じて搬出側冷却器
の伝熱面積を変えた本発明の実施例を示す。

装置は流量制御弁３５．３６を搬出側冷却器の後半部の
流量調節に用いたことを除いて第５図の実施例と同じで
ある。

はんだ付け部材１８の熱負荷に応じて、温度センサー３
０．３７の高さを定めると、搬出側冷却器９，１１の後
半部の冷却水を制御弁３５．３６のＯＮ、ＯＦＦにより
通水または断水して低所面積を変えて空気中の水分の凝
縮と冷却水の低減ができる。

以上の実施例ではいずれも、温度センサーを亮さ方向に
変える例を示したが、蒸気高さは一般に第１図に示すご
とく山伏になっているので、搬送方向に温度センサーを
変えてもほぼ同じ効果を有すが、ここでは説明を省略し
た。

上記構成によれば、以下のような効果を有している。

１、熱負荷の異なる被処理物（特に、熱負荷の小さな場
合）をリフローする場合、蒸気高さの変化により、熱量
を被処理物に応じて変えるので。

リフロー時間が一定となり、実装された電子部品の耐熱
性に問題がなくなり、信頼性が向上する。

２、水平状態で搬送する場合には本方式は全体加熱方式
でありながら、はんだ付け個所だけを局所加熱するレー
ザ法、ホットブロー法に匹敵する短かいリフロー時間が
達成できて１水力式の適用範囲が拡大できる。

３、被処理物の熱負荷に応じて蒸気高さを変えるととも
に、搬送路上下冷却器の冷却水量および伝熱面積を変え
るので、冷却水の節約による経済性が向上する。また、
被処理物の熱負荷が小さい場合には冷却コイルの表面温
度が低くなりすぎて、空気中の水分の凝縮により熱媒体
に水が混入して、リフロー時に電子部品に水蒸気が進入
することを防止できて、信頼性が向上する。

４、被処理物の熱負荷に応じて蒸気高さを変えるととも
に１回収装置の排気量を変えるので、回収装置から大気
へ逃げる熱媒体の消耗量を低減することができて、高価
な熱媒体の消耗が少なくて装置の経済性が向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被処理物の熱負荷に応じてリフロー時
間を制御するので、リフロー時間が一定となり、被処理
物の実装部品の耐熱性を超過することなくはんだ付けが
行なわれるため、信頼性が向上する。

【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
んだ付け装置の全体構成を示す断面図。 第２図、第３図ははんだ付け部材のはんだ付け部の温度
変化図、第４図、第５図、第６図、第７図は本発明装置
の他の実施例を示す断面図、第８図は従来の代表的ベー
パーリフロー式はんだ付け装置の断面図である。 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、１４・・・熱媒
体、１５・・・飽和蒸気、１７・・・コンベア、１８・
・・はんだ付け部材。 ２５・・・回収装置、２８・・・水酸除去器、３０・・
・温度センサー、３１・・・温度調節器、３４・・・位
置検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コンベア、チェーン等により搬送される被処理物に
   蒸気発生槽からの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解させてはんだ付けを行なうリフロ
   ー室とリフロー室からの余剰の飽和蒸気を冷却液化する
   冷却器を有する搬送路からなるリフロー部および飽和蒸
   気を大気に逃さないための熱媒体回収装置を備えたベー
   パーリフロー式はんだ付け装置において、前記蒸気発生
   槽内に、被処理物の熱負荷に応じて高さ方向又は搬送方
   向に移動可能な温度センサーを設け、この温度センサー
   からの検出信号により被処理物のリフロー時間を制御す
   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。