(57)【要約】【課題】熱ストレスをかけずに挿入実装部品をリフローはんだ付けする。【解決手段】挿入実装部品１３に耐熱性のカバー２０を装着したプリント基板１０をリフロー炉１に搬送し、上方ノズル２から噴出する熱風を挿入実装部品１３に直接当てずに、スルーホール１１のはんだ１２を加熱してはんだ付けする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に設けた貫通穴にはんだを供給すると共に挿入実装部品のリード端子を挿入したのち、リフロー炉に搬送し、前記リフロー炉内の前記基板の上面側および下面側それぞれに配設された複数のノズルから熱風を噴出させ、前記挿入実装部品に前記熱風を直接当てずに前記はんだを溶融し、前記基板に前記挿入実装部品をはんだ付けするリフローはんだ付け方法。
【請求項２】
前記挿入実装部品に耐熱性のカバーを装着することを特徴とする請求項１記載のリフローはんだ付け方法。
【請求項３】
前記基板の前記挿入実装部品側の面に配設された前記ノズルのうち、前記基板の搬送に伴い前記挿入実装部品から所定距離内に入ったノズルの熱風噴出を停止させることを特徴とする請求項１記載のリフローはんだ付け方法。
【請求項４】
貫通穴にはんだが供給されると共に挿入実装部品のリード端子が挿入された基板が搬送され、前記基板の上面側および下面側それぞれに配設された複数のノズルから熱風を噴出して前記はんだを溶融し、前記基板に前記挿入実装部品をはんだ付けするリフロー炉であって、
前記基板の前記挿入実装部品側の面に向けて熱風を噴出する前記ノズルのうち、前記挿入実装部品が搬送される経路上にあるノズルの熱風噴出を停止させるノズル制御部を備えることを特徴とするリフロー炉。
【請求項５】
前記ノズル制御部は、前記リフロー炉内における前記挿入実装部品の搬送位置に基づいて、前記基板の前記挿入実装部品側の面に向けて熱風を噴出する前記ノズルのうち、前記挿入実装部品から所定距離内に入ったノズルの熱風噴出を停止させることを特徴とする請求項４記載のリフロー炉。
【請求項６】
貫通穴にはんだが供給されると共に挿入実装部品のリード端子が挿入された基板が搬送され、前記基板の上面側および下面側それぞれに配設された複数のノズルから熱風を噴出して前記はんだを溶融し、前記基板に前記挿入実装部品をはんだ付けするリフロー炉であって、
前記基板の前記挿入実装部品側の面に向けて熱風を噴出する前記ノズルのうち、前記挿入実装部品が搬送される経路上にあるノズルからの熱風を前記挿入実装部品外に誘導するカバーを備えることを特徴とするリフロー炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リード端子を有する挿入実装部品をプリント基板にリフローはんだ付けするリフローはんだ付け方法およびリフロー炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、挿入実装部品のリード端子をプリント基板のスルーホールに挿入する際には、手挿入にて対応してきた。しかし、生産タクトの高速化および部品補給時間の短縮化等の生産性向上の要求が高まっており、手挿入に代わり、実装機を用いた自動挿入化技術の開発が進んでいる。
【０００３】
実装機のはんだ付け工程において、フロー炉を使用したフローはんだ付けを行う場合（例えば、特許文献１〜３参照）、部品が２００度以上の高温に曝される時間が数秒間と短い。これに対し、リフロー炉を使用したリフローはんだ付けを行う場合、２００度以上の高温に数十秒間以上曝されることになる。そのため、仕様上、数十秒間高温に曝されても問題のない耐熱性を有する部品であっても、熱ストレスにより部品外装等に変形が生じ、製品品質が低下する可能性があった。また、やむを得ず耐熱性の低い部品を使用せざるを得ない場合、いかに耐熱性の低い部品に熱ストレスをかけないようにするかが重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平５−７２１７６号公報
【特許文献２】特開２００３−６９２０２号公報
【特許文献３】特開２００８−２２７２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の実装機においては、耐熱性の低い挿入実装部品と耐熱性の高い面実装部品を一括してはんだ付けする場合、高温に曝される時間の長いリフローはんだ付けを実施すると、熱ストレスにより挿入実装部品に品質不具合が生じるという課題があった。そのため、従来は高温に曝される時間が短いフローはんだ付けにより挿入実装部品と面実装部品を一括してはんだ付けしていた。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱ストレスをかけずに挿入実装部品をリフローはんだ付けすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るリフローはんだ付け方法は、基板に設けた貫通穴にはんだを供給すると共に挿入実装部品のリード端子を挿入したのち、リフロー炉に搬送し、リフロー炉内の基板の上面側および下面側それぞれに配設された複数のノズルから熱風を噴出させ、挿入実装部品に熱風を直接当てずにはんだを溶融し、基板に挿入実装部品をはんだ付けするようにしたものである。
【０００８】
この発明に係るリフロー炉は、貫通穴にはんだが供給されると共に挿入実装部品のリード端子が挿入された基板が搬送され、基板の上面側および下面側それぞれに配設された複数のノズルから熱風を噴出してはんだを溶融し、基板に挿入実装部品をはんだ付けするリフロー炉であって、基板の挿入実装部品側の面に向けて熱風を噴出するノズルのうち、挿入実装部品が搬送される経路上にあるノズルの熱風噴出を停止させるノズル制御部を備えるものである。
【０００９】
この発明に係るリフロー炉は、貫通穴にはんだが供給されると共に挿入実装部品のリード端子が挿入された基板が搬送され、基板の上面側および下面側それぞれに配設された複数のノズルから熱風を噴出してはんだを溶融し、基板に挿入実装部品をはんだ付けするリフロー炉であって、基板の挿入実装部品側の面に向けて熱風を噴出するノズルのうち、挿入実装部品が搬送される経路上にあるノズルからの熱風を挿入実装部品外に誘導するカバーを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ノズルから噴出される熱風が挿入実装部品に直接当らないようにしたので、挿入実装部品に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、リフローはんだ付けにより、挿入実装部品と面実装部品を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【００１１】
この発明によれば、リフロー炉内の挿入実装部品が搬送される経路上のノズルを停止させて熱風が直接当らないようにしたので、挿入実装部品に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、リフローはんだ付けにより、挿入実装部品と面実装部品を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【００１２】
この発明によれば、リフロー炉内の挿入実装部品が搬送される経路上のノズルをカバーで遮蔽して熱風が直接当らないようにしたので、挿入実装部品に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、リフローはんだ付けにより、挿入実装部品と面実装部品を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るリフロー炉の内部の様子を示す側面図である。
【図２】実施の形態１において挿入実装部品に装着するカバーの一例を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るリフロー炉の内部の様子を示す側面図である。
【図４】実施の形態２に係るリフロー炉の内部の様子を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るリフロー炉の内部の様子を示す側面図である。
【図６】実施の形態３に係るリフロー炉の内部の様子を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係るリフロー炉の内部の様子を示し、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は斜視図である。
【図８】実施の形態３に係るリフロー炉の内部の様子を示し、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は斜視図である。
【図９】実施の形態３に係るリフロー炉の内部の様子を示し、図９（ａ）は側面図、図９（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係るリフロー炉１の内部の様子を示す側面図である。リフロー炉１の内部上下には上方ノズル２および下方ノズル３が複数ずつ配設され、内部中央にはプリント基板１０を搬送するコンベア４が配設されている。図１では紙面右側から左側に向かってプリント基板１０が搬送される。なお、説明の都合上、図面では各部を誇張拡大して示しており、実際の縮尺とは異なる。
【００１５】
プリント基板１０に貫通したスルーホール１１にはんだ１２が印刷され、コネクタ等の挿入実装部品１３のリード端子１４が挿入されている。また、プリント基板１０の上面に印刷されたはんだ１５の上に、チップ抵抗等の面実装部品１６が載置されている。
【００１６】
面実装部品１６に比べて耐熱性が低い挿入実装部品１３には、耐熱性のカバー２０を被せている。このカバー２０は、リフローの熱に強く、変形しにくい９Ｔナイロン等の素材を用いて構成する。
【００１７】
リフロー炉１の内部では、コンベア４で運ばれてくるプリント基板１０に対し、上方ノズル２および下方ノズル３から熱風を吹き付けて、はんだ１２，１５を溶融させ、また、熱風により炉内の雰囲気温度を上昇させプリント基板１０の温度を上昇させてはんだ１２，１５を溶融させ、挿入実装部品１３と面実装部品１６をプリント基板１０にはんだ付けする。このとき、カバー２０を使用しないと、上方ノズル２から吹き付ける熱風が挿入実装部品１３に向かって直接当たり、過剰な熱を供給してしまい、熱ストレスによる変形等の品質不具合を起こす可能性がある。
【００１８】
一方、図１に示すように挿入実装部品１３をカバー２０で被覆することにより、直接熱風が当らず、リフロー炉１内を通過中に過剰な熱が供給されることがない。従って、熱ストレスによる変形等の品質不具合の発生を防止することができる。また、カバー２０が熱風を遮蔽するため、風の影響による挿入実装部品１３の位置ずれを防止することもできる。なお、カバー２０は直接的な熱風を遮蔽しつつ内部へは伝熱するので、プリント基板１０の上面の温度低下を防止でき、良好にはんだ付けすることができる。さらにはんだ付けを良好に行うために、下方ノズル３の熱風を増大させたり、下方ノズル３の熱風の温度を高くしたりして、プリント基板１０の温度を高めてもよい。
【００１９】
なお、図１では、カバー２０を、挿入実装部品１３の上面および４側面を被覆する形状に構成したが、これに限定されるものではなく、少なくとも上方からの熱風を防ぐことができる形状であればよい。例えば、図２の斜視図に示すカバー２０のように、挿入実装部品１３の上面および２側面を被覆し、残りの２側面を開口させてもよい。
【００２０】
以上より、実施の形態１によれば、リフローはんだ付け方法として、プリント基板１０に設けたスルーホール１１にはんだ１２を供給すると共に挿入実装部品１３のリード端子１４を挿入したのち、挿入実装部品１３に耐熱性のカバー２０を装着した状態でリフロー炉１に搬送し、リフロー炉１内のプリント基板１０の上面側および下面側それぞれに配設された複数の上方ノズル２および下方ノズル３から熱風を噴出させ、挿入実装部品１３に熱風を直接当てずにはんだ１２を溶融し、プリント基板１０に挿入実装部品１３をはんだ付けする手順にした。このため、挿入実装部品１３に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、炉内で数十秒間２００度以上の高温に曝されるリフローはんだ付けにより、相対的に耐熱性の低い挿入実装部品１３と相対的に耐熱性の高い面実装部品１６を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【００２１】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態２に係るリフロー炉１ａの内部の様子を示す正面図である。図３では紙面手前側から奥側に向かってプリント基板１０が搬送される。図４は、リフロー炉１ａの内部の様子を示す斜視図であり、下方ノズル３およびコンベア４は図示を省略している。なお、図３および図４において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２２】
本実施の形態２では、リフローはんだ付け時に挿入実装部品１３を加熱しないよう、この挿入実装部品１３が通過する経路上にある上方ノズル２を、リフロー炉１の入口から出口まで一貫して停止する。図３および図４の場合、プリント基板１０の搬送方向と直交する方向に４列の上方ノズル２が設置されており、このうちの中央２列分の上方ノズル２ａを停止する。これにより、挿入実装部品１３に直接熱風が当らず、リフロー炉１内を通過中に過剰な熱が供給されることがない。従って、熱ストレスによる変形等の品質不具合の発生を防止することができる。また、熱風が挿入実装部品１３に直接当らないため、風の影響による挿入実装部品１３の位置ずれを防止することもできる。なお、上方ノズル２ａを停止したことにより炉内の総熱量が減少するので、加熱不足を防ぐために下方ノズル３の熱風を増大させたり、下方ノズル３の熱風の温度を高くしたりするとよい。
【００２３】
上方ノズル２の熱風噴出および停止の切り替えはノズル制御部５が行う。このノズル制御部５は、例えば、コンピュータにより構成され、ＣＰＵが内部メモリに記録されたプログラムを実行して上方ノズル２を制御する。このプログラムには、ユーザが各上方ノズル２に対して熱風噴出および停止の指示を設定した設定データに基づいて各上方ノズル２の熱風噴出および停止を制御するための、ノズル制御部５の処理内容が記述されている。図示は省略するが、このノズル制御部５が下方ノズル３を制御することも可能であり、ユーザの設定データに従って熱風を増大させたり、熱風の温度を高くしたりしてもよい。
【００２４】
以上より、実施の形態２によれば、リフロー炉１ａは、スルーホール１１にはんだ１２が供給されると共に挿入実装部品１３のリード端子１４が挿入されたプリント基板１０が搬送され、プリント基板１０の上面側および下面側それぞれに配設された複数の上方ノズル２および下方ノズル３から熱風を噴出してはんだ１２を溶融し、プリント基板１０に挿入実装部品１３をはんだ付けするものであって、プリント基板１０の挿入実装部品１３側の面に向けて熱風を噴出する上方ノズル２のうち、挿入実装部品１３が搬送される経路上にある上方ノズル２ａの熱風噴出を停止させるノズル制御部５を備える構成にした。このため、上方ノズル２ａから噴出される熱風が挿入実装部品１３に直接当らず、挿入実装部品１３に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、炉内で数十秒間２００度以上の高温に曝されるリフローはんだ付けにより、相対的に耐熱性の低い挿入実装部品１３と相対的に耐熱性の高い面実装部品１６を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【００２５】
実施の形態３．
図５は、本実施の形態３に係るリフロー炉１ｂの内部の様子を示す正面図である。図５では紙面手前側から奥側に向かってプリント基板１０が搬送される。図６は、リフロー炉１ｂの内部の様子を示す斜視図であり、下方ノズル３およびコンベア４は図示を省略している。なお、図５および図６において図１〜図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００２６】
上記実施の形態２では、挿入実装部品１３が通過する経路上にある上方ノズル２の熱風噴出を停止して挿入実装部品１３に直接熱風が当らないようにしたが、本実施の形態３では、挿入実装部品１３が通過する経路上にある上方ノズル２を熱風避けのカバー３０で遮蔽して、熱風を挿入実装部品１３の外へ誘導し、直接熱風が当らないようにする。
【００２７】
図５および図６の場合、プリント基板１０の搬送方向と直交する方向に４列の上方ノズル２が設置されており、このうちの中央２列分の上方ノズル２ｂの噴出口をカバー３０で遮蔽し、リフロー炉１の入口から出口まで一貫して熱風を遮蔽する。これにより、挿入実装部品１３に直接熱風が当らず、リフロー炉１内を通過中に過剰な熱が供給されることがない。従って、熱ストレスによる変形等の品質不具合の発生を防止することができる。また、カバー３０が熱風を遮蔽するため、風の影響による挿入実装部品１３の位置ずれを防止することもできる。さらに、カバー３０に遮蔽された上方ノズル２ｂからも熱風が吹き出しているので、炉内の総熱量が減少せず、加熱不足が生じにくい。
【００２８】
なお、カバー３０を取外し可能に構成して、挿入実装部品１３の実装位置に応じて、カバー３０の形状および設置位置等を変更してもよい。
【００２９】
以上より、実施の形態３によれば、リフロー炉１ｂは、スルーホール１１にはんだ１２が供給されると共に挿入実装部品１３のリード端子１４が挿入されたプリント基板１０が搬送され、プリント基板１０の上面側および下面側それぞれに配設された複数の上方ノズル２および下方ノズル３から熱風を噴出してはんだ１２を溶融し、プリント基板１０に挿入実装部品１３をはんだ付けするものであって、プリント基板１０の挿入実装部品１３側の面に向けて熱風を噴出する上方ノズル２のうち、挿入実装部品１３が搬送される経路上にある上方ノズル２ｂからの熱風を挿入実装部品１３外に誘導するカバー３０を備える構成にした。このため、上方ノズル２ｂから噴出される熱風が挿入実装部品１３に直接当らず、挿入実装部品１３に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、炉内で数十秒間２００度以上の高温に曝されるリフローはんだ付けにより、相対的に耐熱性の低い挿入実装部品１３と相対的に耐熱性の高い面実装部品１６を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【００３０】
実施の形態４．
図７〜図９は、本実施の形態４に係るリフロー炉１ｃの、時間の経過と共に変化する内部の様子を示している。各図の（ａ）は平面図、各図の（ｂ）は斜視図である。また、図７〜図９において図１〜図６と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３１】
上記実施の形態２では、挿入実装部品１３が通過する経路上にある上方ノズル２の熱風噴出を停止して挿入実装部品１３に直接熱風が当らないようにしたが、本実施の形態４では、挿入実装部品１３が通過する経路上にある上方ノズル２のうち、挿入実装部品１３の周辺の上方ノズル２ｃ−１，２ｃ−２，２ｃ−３の熱風噴出を適宜停止して挿入実装部品１３に直接熱風が当らないようにする。
【００３２】
図７〜図９の場合、プリント基板１０の搬送方向と直交する方向に４列の上方ノズル２が設置されており、このうちの中央２列分の上方ノズル２ｃ−１〜２ｃ−３の熱風噴出および停止を切り替えて、挿入実装部品１３の周辺のみ熱風を供給しない。これにより、挿入実装部品１３に直接熱風が当らず、挿入実装部品１３に過剰な熱が供給されることがない。従って、熱ストレスによる変形等の品質不具合の発生を防止することができる。また、熱風が挿入実装部品１３に直接当らないため、風の影響による挿入実装部品１３の位置ずれを防止することもできる。さらに、上記実施の形態２では挿入実装部品１３の経路上の全ての上方ノズル２ａを停止したが、本実施の形態４では挿入実装部品１３の移動に伴い選択的に停止するようにしたので、熱風の当らない箇所が最小限にでき、かつ、炉内の総熱量の減少を最小限にできる。これにより、挿入実装部品１３以外の他の実装部品（例えば、面実装部品１６）へ十分な加熱を行うことができ、基板仕上がりのむらを無くすことが可能となる。
【００３３】
上方ノズル２の熱風噴出および停止の切り替えはノズル制御部５ｃが行う。ノズル制御部５ｃは、プリント基板１０における挿入実装部品１３の実装位置、このプリント基板１０がリフロー炉１に進入するタイミング、およびコンベア４の搬送速度などのデータを入力に用いて、炉内の挿入実装部品１３の搬送位置を推定し、推定位置から所定距離内に入った上方ノズル２の熱風噴出を停止し、所定距離外にある上方ノズル２から熱風を噴出させる。所定距離は、上方ノズル２から噴出する熱風が挿入実装部品１３に直接当らない程度の距離とし、ノズル制御部５ｃに予め設定しておけばよい。
【００３４】
または、炉内をカメラで撮像した画像を入力に用いて、ノズル制御部５が画像認識処理により炉内の挿入実装部品１３の搬送位置を抽出し、抽出位置から所定距離内にある上方ノズル２の熱風噴出を停止し、所定距離外にある上方ノズル２から熱風を噴出させる。これら以外の方法によって炉内の挿入実装部品１３の搬送位置を求めてもよい。
さらに、不図示の外部装置において挿入実装部品１３の搬送位置を検出し、ノズル制御部５がその検出データに基づいて上方ノズル２の熱風噴出および停止を制御するようにしてもよい。
【００３５】
以上より、実施の形態４によれば、リフロー炉１ｃは、スルーホール１１にはんだ１２が供給されると共に挿入実装部品１３のリード端子１４が挿入されたプリント基板１０が搬送され、プリント基板１０の上面側および下面側それぞれに配設された複数の上方ノズル２および下方ノズル３から熱風を噴出してはんだ１２を溶融し、プリント基板１０に挿入実装部品１３をはんだ付けするものであって、プリント基板１０の挿入実装部品１３側に向けて熱風を噴出する上方ノズル２のうち、挿入実装部品１３から所定距離内に入った上方ノズル２ｃ−１〜２ｃ−３の熱風噴出を順次停止させるノズル制御部５ｃを備える構成にした。このため、上方ノズル２ｃ−１〜２ｃ−３から噴出される熱風が挿入実装部品１３に直接当らず、挿入実装部品１３に熱ストレスをかけずにリフローはんだ付けを実施することができる。従って、炉内で数十秒間２００度以上の高温に曝されるリフローはんだ付けにより、相対的に耐熱性の低い挿入実装部品１３と相対的に耐熱性の高い面実装部品１６を一括してはんだ付けすることが可能となる。
【００３６】
また、実施の形態４の場合、プリント基板１０の搬送に伴って上方ノズル２の熱風噴出および停止を制御するようにしたので、熱風を当てない箇所を最小限にすることができ、挿入実装部品１３以外の部品へ十分な加熱を行うことができる。従って、上記実施の形態１〜３の場合に比べて、基板仕上がりのむらを無くすことが可能となる。
【００３７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。また、上記説明ではプリント基板の片面に部品を実装する場合を例に示したが、本願発明を両面実装にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  リフロー炉、２，２ａ，２ｂ，２ｃ−１〜２ｃ−３  上方ノズル、３  下方ノズル、４  コンベア、５，５ｃ  ノズル制御部、１０  プリント基板、１１  スルーホール（貫通穴）、１２  はんだ、１３  挿入実装部品、１４  リード端子、１５  はんだ、１６  面実装部品、２０，３０  カバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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