(57)【要約】【課題】従来の熱風式プリヒーターは、プリント基板を均一に加熱することができず、そのためプリント基板に塗布したフラックスの活性力を充分に引き出せなかった。その結果、従来の熱風式プリヒーターで予備加熱されたプリント基板は、次工程で溶融はんだに接触させたときに、溶融はんだが完全に付着しないという未はんだとなることがあった。【解決手段】本発明のプリヒーターは、熱風箱の一側壁に上下が湾曲した熱風ガイドを設置し、また熱風箱の下方に複数の変流手段を設置してある。熱風箱の流入口から流入した熱風は、熱風ガイドで下方に向けられた後、変流手段で均一に分散させられるとともに上方に向けられて吹き出し板の多数の穴から吹き出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風箱の一方の側壁上部に流入口が開口されており、該流入口には加熱室が取り付けられていて、しかも加熱室は送風室と連結されており、また流入口と相対向する熱風箱の側壁には上下部を湾曲させたガイド板が設置されているとともに、熱風箱内にはガイド板で流動してきた熱風を上方に変流させる変流手段が複数配置されていることを特徴とする自動はんだ付け装置のプリヒーター。
【請求項２】
前記加熱室と送風室間の風道には、風量を調整するダンパーが設置されていることを特徴とする請求項１記載の自動はんだ付け装置のプリヒーター。
【請求項３】
前記熱風箱の上部には、多数の穴が穿設された吹き出し板が載置されていることを特徴とする請求項１記載の自動はんだ付け装置のプリヒーター。
【請求項４】
前記変流手段は、回動自在な円弧状ドラムであることを特徴とする請求項１記載の自動はんだ付け装置のプリヒーター。
【請求項５】
前記複数の変流手段は、ガイド板から遠のくに従って設置位置が下方となっていることを特徴とする請求項４記載の自動はんだ付け装置のプリヒーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板のはんだ付けを行う自動はんだ付け装置に設置するプリヒーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にプリント基板のはんだ付けは自動はんだ付け装置で行う。この自動はんだ付け装置とは、装置本体内にフラクサー、プリヒーター、噴流はんだ槽、冷却装置等、はんだ付けのための処理装置が設置されたものである。また、これらの処理装置上を一対の搬送レールが架設されており、該搬送レールにはそれぞれ無端の搬送チェーンが回動している。プリント基板は、相対向する搬送チェーンに取り付けられた多数の爪により搬送され、フラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、噴流はんだ槽ではんだの付着、冷却機で冷却が行われて、はんだ付けがなされる。
【０００３】
自動はんだ付け装置に設置する処理装置は、全てはんだ付けの良否に影響するものであるが、特にプリヒーターにおける予備加熱はその影響が大きい。つまりプリヒーターは、フラクサーでフラックスを塗布後にプリント基板を予備加熱するものであり、このときの加熱状態が不十分であると、その後の工程である噴流はんだ槽での溶融はんだとの接触において、ツララ、ブリッジ、未はんだのようなはんだ付け不良を発生させる原因となる。
【０００４】
例えば、プリヒーターでプリント基板を加熱したときに、プリント基板がフラックスの活性温度まで達していないと、その前にプリント基板に塗布したフラックスが充分に活性状態となっていないため、はんだ付け部を覆っていた酸化物がフラックスで除去されない。このようにはんだ付け部に酸化物が残っていると、該酸化物が溶融はんだとはんだ付け部の銅箔との金属的接合を妨げるため、はんだの付着しない未はんだとなってしまう。つまり自動はんだ付け装置におけるプリヒーターは、フラックスの活性を最大に引き出すためのものであり、プリヒーターでの予備加熱が適正に行われていないと、はんだ付け不良が多発してしまうものである。
【０００５】
またプリント基板がプリヒーターでの加熱で所定の温度まで昇温していない状態で次工程の噴流はんだ槽で溶融はんだに接触すると、例えはんだ付け部に酸化物がない状態であっても、溶融はんだがはんだ付け部に充分に濡れ広がらず、やはり未はんだとなってしまう。そしてプリント基板の予備加熱温度が所定の温度よりも低いと、噴流はんだ槽の溶融はんだの温度を下げてしまい、未はんだばかりでなく、ツララやブリッジを発生させてしまう。さらにプリヒーターの予備加熱においてプリント基板全体が均一温度になっていないと、部分的に未はんだ発生させてしまう。
【０００６】
プリヒーターに使用する加熱手段としては、赤外線と熱風がある。赤外線は直進するためプリント基板のスルーホールの中やチップ部品の影となるところに到達しにくい。従って、赤外線を用いたプリヒーターでは、狭いスルーホールやチップ部品の影となるところが充分に昇温せず未はんだとなることがある。一方、熱風はスルーホールの中に容易に進入し、またチップ部品の影となるところにも回り込むことができるため、全体を均一に加熱して未はんだを発生させにくいという優れた特長を有している。従って、近時の自動はんだ付け装置はプリヒーターとして熱風が多く採用されている。
【０００７】
従来の熱風を用いたプリヒーター（以下、熱風式ヒーターという）は、箱状の本体内に電熱ヒーターを設置したものや本体の一側にファンを設置したもの（特許文献１〜４）であった。これら従来の熱風式ヒーターは、ファンで送られた気体を電熱ヒーターで加熱して熱風にし、該熱風を本体の一方の側壁に当てることにより熱風を該側壁に沿って上方に流動させるものであった。
【特許文献１】実開平３−４３９４号公報
【特許文献２】実開平３−１０１３９４号公報
【特許文献３】実開平５−７６６８号公報
【特許文献４】実開平５−３３９５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで従来の熱風式ヒーターでは、プリント基板が均一加熱されず、部分的に高温部分や低温部分が存在するという温度分布の大きいものとなっていた。その結果、従来の熱風式ヒーターで予備加熱したプリント基板を、次工程の噴流はんだ槽でのはんだ付け時に、はんだが付着しない未はんだとなったり、ツララやブリッジが発生するというはんだ付け不良の発生することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が従来の熱風式ヒーターにおける不均一加熱の原因について鋭意研究を重ねた結果、一方の側壁に設置されたファンから送られてきた気体が電熱ヒーターで加熱されて熱風となり、該熱風がそのまま相対向する側壁に当たって、さらに該側壁に沿って上方に流動するものであったため、従来の熱風式ヒーターでは、熱風が当たった側壁近傍に熱風が集中して、プリント基板は側壁に近い部分が高温となるものであった。そこで本発明者は、熱風式ヒーターにおいて熱風を分散させれば不均一加熱を解消できることに着目して本発明を完成させた。
【００１０】
本発明は、熱風箱の一方の側壁上部に流入口が開口されており、該流入口には加熱室が取り付けられていて、しかも加熱室は送風室と連結されており、また流入口と相対向する熱風箱の側壁には上下部を湾曲させたガイド板が設置されているとともに、熱風箱内にはガイド板で流動してきた熱風を上方に変流させる変流手段が複数配置されていることを特徴とする自動はんだ付け装置のプリヒーターである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプリヒーターは、熱風の吹き出し面から熱風が均一に吹き出されるため、該プリヒーターの上方を通過するプリント基板に熱風が均一に当たって、全体を均一加熱することができ、またプリント基板に塗布したフラックスの活性力を最大限に引き出すことができる。その結果、本発明のプリヒーターで予備加熱されたプリント基板は、次工程の噴流はんだ槽での溶融はんだのはんだ付け時にはんだ付け不良を起こすことなく信頼性のあるはんだ付けが行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
熱風式のプリヒーターは、文字通り熱風でプリント基板を加熱するものであるが、プリント基板の昇温には熱風の量と熱風の速度が大いに影響している。即ち熱風式ヒーターでは、熱風の量を多くするとともに風速を早めれば、プリント基板を早く高温まで加熱することができる。しかしながらプリント基板には熱に弱い電子部品が搭載されていることがあり、単に熱風の量を多くして風速を早めればよいわけではない。そのため、それぞれのプリント基板の状態にあった熱風量と熱風速度を選ばなければならない。そこで本発明のプリヒーターは、風を送り込む送風室と熱風を作る加熱室間の風道に開閉自在のダンパーを設置して熱風量の調節を行うようにした。また熱風の速度についてはブロワーのモーターの回転で調節する。
【００１３】
プリヒーターで最も問題となるのがプリント基板に対して均一に熱風を当てることである。つまり熱風の当たり方に偏りがあると、大量に熱風の当たるところは昇温が早くなり、逆に少量の熱風しか当たらないところは昇温が遅くなるため、一定時間内の加熱では均一加熱ができなくなる。本発明では、熱風を均一に吹き出させるために複数の変流手段を設置した。該変流手段とは、円弧状のドラムである。円弧状のドラムに熱風が当たると、円弧状ドラムにより流動方向が変えられる。また変流手段を複数設置したことにより、流動方向を変えるとともに熱風を均一に分散させることもできる。
【００１４】
また複数の変流手段は、熱風を跳ね返す壁面から遠ざかるに従って徐々に大きくしてある。このように変流手段を徐々に大きくするのは、壁面から遠のくに従って熱風量が少なくなるため、少ない熱風を多く集めやすいように遠いところの変流手段を大きくしてある。また熱風箱の底面近くを流動する熱風も集めるために複数の変流手段は熱風を跳ね返す壁面から遠ざかるに従って、徐々に底面に近づくようになっている。
【００１５】
以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明プリヒーターの斜視断面図、図２は本発明プリヒーターの正面断面図、図３は本発明プリヒーターの平面一部断面図である。
【００１６】
本発明のプリヒーターは、熱風箱１、加熱室２、送風室３から構成されている。熱風箱１は一方の側壁上部に流入口４が形成されており、該流入口と相対向する壁面には上下部が湾曲した熱風ガイド５が取り付けられている。また流入口４よりも下方の位置には複数の変流手段６、７、８（第一変流手段６、第二変流手段７、第三変流手段８）が設置されている。これらの変流手段は、約1/4円弧のドラムであり、円の中心となるところの両側には軸９が取り付けられていて、該軸が熱風箱の両側壁１０に回動自在に軸支されている。従って、変流手段６、７、８は一点鎖線で示すように回動して熱風の向きを適宜変えることができるようになっている。そして熱風箱１の上部には多数の穴１１・・・を穿設した吹き出し板１２が載置されている。該吹き出し板の下面には温度センサー１３が取り付けられている。温度センサー１３を吹き出し板１２の下面に設置すると、実際にプリント基板に当たる熱風の温度に近い温度を測定することができるため、精度の高い温度コントロールが行える。
【００１７】
加熱室２は、前述熱風箱１の流入口４に設置されており、内部にはフィン１４を有する複数の電熱ヒーター１５・・・が配設されている。この加熱室２と熱風箱１の外周と外底面には断熱材１６が張り付けられていて、内部の熱を外部に逃がさないようにするとともに、作業者が触っても火傷とならないようになっている。
【００１８】
送風室３は、風道１７で加熱室２と連結されており、送風室内には気体を加熱室に送るブロワー１８が設置されている。また風道1７内には送風室３から加熱室２に送られる気体の量を調節するダンパー１９が回動自在に取り付けられている。
【００１９】
次に上記構造を有する本発明のプリヒーターの作動状態について説明する。先ず加熱室２内に配設された複数の電熱ヒーター１５・・・に通電して電熱ヒーターを加熱状態にするとともに、送風室３内のブロワー１８を回転させる。するとブロワー１８の回転で送られた気体は風道１７を通って加熱室２内に入り、ここで高温となった電熱ヒーター１５・・・で加熱されて熱風となる。このとき電熱ヒーター１５には多数のフィン１４・・・が取り付けられているため、電熱ヒーターは効率よく気体を加熱する。このとき送風室３から加熱室２に送られる気体の量は風道１７に設置されたダンパー１９を矢印のように開閉することにより調節でき、また気体の速度はブロワー１８を回転させる図示しないモーターの回転速度を調節することにより行う。
【００２０】
加熱室２で高温となった熱風は、流入口４から矢印のように熱風箱1内に流入する。熱風箱１内に流入した熱風は、流入口４と相対向する壁面に取り付けられた熱風ガイド５の上部の湾曲部に当たり、矢印のように下方に向けられる。熱風ガイド５で下方に向けられた熱風は、今度は熱風ガイド５の下部の湾曲部で横方に向けられる。そして横方に向けられた熱風は、変流手段６、７、８により今度は上方に向けられる。このとき熱風ガイド５に近いところでは、大量の熱風が集まっているが、熱風ガイドから遠のく程、熱風の量は少なくなる。そのため熱風ガイド５に近いところに設置された第一変流手段６は円弧の半径が他の第二変流手段７や第三変流手段８よりも小さく、しかも熱風箱１の底面から少し離れた位置となっている。
【００２１】
また第一変流手段６よりも熱風ガイド５から離れた位置にある第二変流手段７は、第一変流手段６よりも円弧の半径が少し大きく、また第一変流手段６よりも熱風箱１の底面に近い位置となっている。そして熱風ガイド５から最も遠い位置に設置された第三変流手段８は、第二変流手段７よりもさらに円弧の半径が大きく、さらに熱風箱１の底面に近づいている。このように変流手段が熱風ガイド５から離れるに従って、円弧の半径が大きくなり、しかも熱風箱の底面に近づくようにしたのは、熱風ガイドから離れるほど熱風の量が少なくなるため円弧を大きくするとともに、底面近くを流動する熱風を多く集めようにしたからである。
【００２２】
このようにして複数の変流手段６、７、８で上方に向けられた熱風は、熱風箱１の上部に載置された吹き出し板１２の多数の穴１１・・・から吹き出される。このとき変流手段６、７、８で上方に向けられた熱風は、それぞれの変流手段で略均等となっているが、吹き出し板１２に当たって分散されるため、吹き出し板１２の多数の穴１１・・・から吹き出される熱風はさらに均等となる。そして全ての穴１１・・・から均等に吹き出された熱風は、プリヒーターの上方を走行する図示しないプリント基板に対して均一加熱を行うようになる。その結果、プリント基板に塗布されたフラックスは、最高の活性状態が引き出されるため、次工程でプリント基板が溶融はんだに接触したときに、溶融はんだがプリント基板のはんだ付け部に不良を発生させることなく、きれいに付着する。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のプリヒーターは、はんだ付けするプリント基板の種類に適合した変流手段の向け方や吹き出し板の穴の開け方の変更、即ち変流手段の角度や吹き出し板の穴の大きさや穴数等を適宜変更することによりプリント基板を均一に加熱するとともにフラックスの活性力を最高にすることができる。従って、はんだ付け性に問題のある鉛フリーはんだを用いた場合でも、はんだ付け不良を極めて少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明プリヒーターの斜視断面図である。
【図２】本発明プリヒーターの正面断面図である。
【図３】本発明プリヒーターの平面一部断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
1  熱風箱
２  加熱室
３  送風室
４  流入口
５  熱風ガイド
６、７、８  変流手段
１２  吹き出し板
１４  電熱ヒーター
１７  ブロワー
１８  ダンパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006035297.tif 000005