(57)【要約】【課題】  リフロー炉内の酸素濃度制御、管理のためにリフロー炉内に供給される不活性ガスの量を少なくし、なおかつ、少ない不活性ガスの供給量であってもリフロー炉内の酸素濃度をより低く抑え、このように低いリフロー炉内の酸素濃度を安定して制御、管理できるリフローハンダ付け装置を提供する。【解決手段】  一方の端側に搬送入口、他方の端側に搬送出口を有し、これらの間に複数の加熱ユニットと冷却ユニットとを有するリフロー炉内に不活性ガスを供給してリフロー炉内の酸素濃度を制御しつつ、クリームハンダを介して電子部品を搭載した印刷配線基板を搬送入口から搬送出口へと搬送し、リフロー炉内での複数の加熱ユニットによる加熱によりリフローを行ってハンダ付けするリフローハンダ付け装置であって、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路が加熱ユニットによって加熱される位置に配置され、これによって加熱された不活性ガスがリフロー炉内に供給される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端側に搬送入口、他方の端側に搬送出口を有し、これらの間に複数の加熱ユニットと冷却ユニットとを有するリフロー炉内に不活性ガスを供給して当該リフロー炉内の酸素濃度を制御しつつ、クリームハンダを介して電子部品を搭載した印刷配線基板を当該リフロー炉の前記搬送入口から前記搬送出口へと搬送し、当該リフロー炉内での前記複数の加熱ユニットによる加熱によりリフローを行ってハンダ付けするリフローハンダ付け装置であって、
不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路が加熱され、これによって加熱された不活性ガスがリフロー炉内に供給されることを特徴とするリフローハンダ付け装置。
【請求項２】
不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路の加熱はリフロー炉に備えられている前記加熱ユニットによって行われることを特徴とする請求項１記載のリフローハンダ付け装置。
【請求項３】
リフロー炉内に不活性ガスを供給する前記通路の開口部が、リフロー炉における前記搬送入口と前記搬送出口との間の中間部分の領域に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリフローハンダ付け装置。
【請求項４】
加熱ユニットはリフロー炉内に熱風を供給する熱風加熱ユニット、冷却ユニットはリフロー炉内に冷風を供給する冷風冷却ユニットであって、前記搬送入口と前記搬送出口とはそれぞれラビリンスを介して前記リフロー炉に配備され、前記不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路の開口部が配備されている位置を挟んで、前記搬送入口側に配備されている熱風加熱ユニットによるリフロー炉への熱風の供給と、前記搬送出口側に配備されている熱風加熱ユニット及び冷風冷却ユニットによるリフロー炉への熱風及び冷風の供給との均衡がとれているように前記複数の熱風加熱ユニット及び冷風冷却ユニットが配備されていることを特徴とする請求項３記載のリフローハンダ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷配線基板に電子部品を実装するためのリフローハンダ付け装置に係り、特に高い熱容量の鉛フリーハンダ、および電子部品、印刷配線基板などの実装に有効なリフローハンダ付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２に従来のリフローハンダ付け装置の概略構成を示す。
【０００３】
リフローハンダ付け装置は、一方の端側に搬送入口７０、他方の端側に搬送出口７１を有し、これらの間に複数の加熱ユニットと冷却ユニットとを有するリフロー炉Ｄ内に不活性ガスを供給してリフロー炉Ｄ内の酸素濃度を制御しつつ、クリームハンダを介して電子部品５２を搭載した印刷配線基板５１をリフロー炉Ｄ内の搬送入口７０から搬送出口７１へと搬送し、リフロー炉Ｄ内での複数の加熱ユニットによる加熱によりリフローを行ってハンダ付けするものである。
【０００４】
搬送入口７０付近に配備される加熱ユニットは予備加熱の働きをし、これに引き続いて搬送路に沿って配備される加熱ユニットによりリフローが行われるので、通常、加熱ユニットは複数台配備される。冷却ユニットは、電子部品５２がハンダ付けされた印刷配線基板５１を冷却する役割を果たすものであるから、搬送路における搬送出口７１側に配備され、図２図示のように、少なくとも１台が搬送出口７１の直前に配備される。通常、加熱ユニットが配備されていて加熱が行われる領域を加熱ゾーン、冷却ユニットが配備されていて冷却が行われる領域を冷却ゾーンと呼んでいる。
【０００５】
図２図示の実施形態では、加熱ユニットはリフロー炉Ｄ内に熱風を供給する熱風加熱ユニット５３、冷却ユニットはリフロー炉Ｄ内に冷風を供給する冷風冷却ユニット５４になっている。
【０００６】
搬送入口７０と搬送出口７１とはそれぞれ流路抵抗をもつラビリンス５５を介してリフロー炉Ｄに配備されており、窒素やヘリウムなどの不活性ガスをリフロー炉Ｄ内に供給してリフロー炉Ｄ内の酸素濃度を制御し、これによって、電子部品５２を搭載した印刷配線基板５１がハンダ付けされる際にそのハンダ部に酸素膜が発生しないよう、かつ効率よくハンダに活性を与えるようにリフロー炉Ｄ内の酸素濃度を管理している。
【０００７】
図２図示の実施形態では、不活性ガスは不活性ガス供給経路５６から任意の熱風加熱ユニット５３と、冷風冷却ユニット５４を介してリフロー炉Ｄ内に供給されるようになっている。すなわち、従来は、図示していないが、例えば、加熱ゾーンの全て及び冷却ゾーンの全てにおいて不活性ガスを供給する、加熱ゾーンの一部及び冷却ゾーンの一部において不活性ガスを供給する、加熱ゾーンの一部及び冷却ゾーンの全てにおいて不活性ガスを供給する、あるいは加熱ゾーンの一部或いは全部のみで不活性ガスを供給する等々の種々の態様が採用されていた。
【０００８】
リフロー炉Ｄ内の酸素濃度、熱風加熱ユニット５３・冷風冷却ユニット５４から供給される熱風・冷風の流量、搬送コンベア５７の搬送速度などをあらかじめ設定し、電子部品５２を搭載した印刷配線基板５１を搬送コンベア５７にて搬送入口７０からリフロー炉Ｄに搬入しリフロー炉Ｄ内を搬送していく。この過程で、印刷配線基板５２は任意の数の熱風加熱ユニット５３により予備加熱され、任意の数の熱風加熱ユニット５３によりリフローされる。
【０００９】
そして電子部品５２がハンダ付けされた印刷配線基板５１は冷風冷却ユニット５４により冷却され、搬送出口７１を介してリフロー炉Ｄより搬出される。
【００１０】
このリフローハンダ付けの工程中、リフロー炉Ｄ内へ不活性ガス供給経路５６より窒素やヘリウムなどの不活性ガスが任意の濃度で供給される。リフロー炉Ｄの搬送入口７０、搬送出口７１には流路抵抗をもつラビリンス５５が設置されている。これによってリフロー炉Ｄ内に供給された不活性ガスが炉内から容易に流れ出ることが防止されている。このようにして電子部品５２を搭載した印刷配線基板５１がハンダ付けされる際にそのハンダ部に酸素膜が発生しないよう、かつ効率よくハンダに活性を与えるように、リフロー炉Ｄ内の酸素濃度管理が行われていた。
【特許文献１】特開平７−１３１１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したように、従来のリフローハンダ付け装置においては、不活性ガスは不活性ガス供給経路５６から任意の加熱ゾーン、冷却ゾーンを介してリフロー炉Ｄ内に供給されるようになっている。すなわち、従来は、局所的に任意の１ゾーンあるいは複数のゾーンから不活性ガスがリフロー炉Ｄ内に供給されていた。
【００１２】
このため、リフロー炉Ｄ内の酸素濃度を適切に制御、管理するためには、多量の不活性ガスをリフロー炉Ｄ内に供給する必要があった。
【００１３】
本発明は、従来のリフローハンダ付け装置におけるこのような問題点を解決し、より少ない不活性ガスの供給量でリフロー炉Ｄ内の酸素濃度制御、管理を行うことができるようにし、更には、より少ない不活性ガスの供給量であってもリフロー炉Ｄ内の酸素濃度をより低く抑えることが可能であり、このように低いリフロー炉Ｄ内の酸素濃度を安定して制御、管理することのできるリフローハンダ付け装置を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明は、一方の端側に搬送入口、他方の端側に搬送出口を有し、これらの間に複数の加熱ユニットと冷却ユニットとを有するリフロー炉内に不活性ガスを供給して当該リフロー炉内の酸素濃度を制御しつつ、クリームハンダを介して電子部品を搭載した印刷配線基板を当該リフロー炉の前記搬送入口から前記搬送出口へと搬送し、当該リフロー炉内での前記複数の加熱ユニットによる加熱によりリフローを行ってハンダ付けするリフローハンダ付け装置であって、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路が加熱され、これによって加熱された不活性ガスがリフロー炉内に供給されることを特徴とするリフローハンダ付け装置を提案するものである。
【００１５】
ここで、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路の加熱は、リフロー炉に備えられている前記加熱ユニットによって行う形態にすることができる。例えば、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路が前記加熱ユニットによって加熱される位置に配置されるようにし、これによって加熱された不活性ガスがリフロー炉内に供給されるようにするものである。
【００１６】
本発明のリフローハンダ付け装置によれば、例えば、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路を加熱ユニットによって加熱される位置に配置する等によって、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路を加熱している。これによって、加熱された不活性ガスがリフロー炉内に供給されることになり、加熱によって体積膨張した状態の不活性ガスがリフロー炉内へ供給されることになる。
【００１７】
従来のリフローハンダ付け装置においては、不活性ガスは、図２図示のように、常温の外部から、加熱されることなく、リフロー炉内へ供給されていた。
【００１８】
本発明の前述したリフローハンダ付け装置によれば、前記のように加熱によって体積膨張した不活性ガスがリフロー炉内へ供給される。そこで、不活性ガスが常温の外部から加熱されることなくリフロー炉内へ供給されていた従来のリフローハンダ付け装置に比較して、より少ない不活性ガスの供給量によって、リフロー炉内の酸素濃度制御を行うことができる。そして、従来と同等の量の不活性ガスを供給することにすれば、体積膨張した不活性ガスがリフロー炉内に供給されるので、リフロー炉内の酸素濃度を従来の場合よりもより低く抑えることが可能になる。
【００１９】
前述したいずれの本発明のリフローハンダ付け装置においても、リフロー炉内に不活性ガスを供給する前記通路の開口部が、リフロー炉における前記搬送入口と前記搬送出口との間の中間部分の領域に配置されている形態にすることができる。
【００２０】
このようにすれば、体積膨張した不活性ガスが、リフロー炉における前記搬送入口と前記搬送出口との間の中間部分の領域からリフロー炉内に供給される。これによって、リフロー炉の中間部分領域の圧力を高くすることができる。そして、この圧力が高くなっている中間部分領域から搬送入口方向、搬送出口方向に向かう不活性ガスの流動を生じさせ、リフロー炉内の酸素濃度を安定して制御、管理することが容易になる。
【００２１】
更に、この構成の場合、加熱ユニットをリフロー炉内に熱風を供給する熱風加熱ユニット、冷却ユニットをリフロー炉内に冷風を供給する冷風冷却ユニットとし、前記搬送入口と前記搬送出口とがそれぞれラビリンスを介して前記リフロー炉に配備され、前記不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路の開口部が配備されている位置を挟んで、前記搬送入口側に配備されている熱風加熱ユニットによるリフロー炉への熱風の供給と、前記搬送出口側に配備されている熱風加熱ユニット及び冷風冷却ユニットによるリフロー炉への熱風及び冷風の供給との均衡がとれているように前記複数の熱風加熱ユニット及び冷風冷却ユニットを配備する構成にすることができる。
【００２２】
このようにすれば、前記のように圧力が高くなっているリフロー炉の中間部分領域から搬送入口方向、搬送出口方向に向かう不活性ガスの流動をより均等なものにすることが可能になり、これによって、リフロー炉内の酸素濃度をより安定して制御、管理することが可能になる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、リフローハンダ付け装置においてリフロー炉内の酸素濃度制御、管理のためにリフロー炉内に供給される不活性ガスの供給量を従来のリフローハンダ付け装置における不活性ガスの供給量より少なくすることができ、更に、このように従来よりも少ない不活性ガスの供給量であってもリフロー炉内の酸素濃度をより低く抑えることが可能で、このように低いリフロー炉内の酸素濃度を安定して制御、管理することのできるリフローハンダ付け装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明のリフローハンダ付け装置の概略構成を、搬送入口と搬送出口との間の中間部分を一部省略して表したものである。
【００２６】
図２図示の従来のリフローハンダ付け装置における構成要素と共通する構成要素には共通する符号を付けて、その説明を省略する。
【００２７】
本発明のリフローハンダ付け装置は、不活性ガスをリフロー炉内へ供給する通路が加熱ユニットによって加熱される位置に配置され、これによって加熱された不活性ガスがリフロー炉内に供給される構造になっている点に特徴を有するものである。
【００２８】
図１図示の実施形態では、搬送入口７０、搬送出口７１の位置からリフロー炉Ｄ内に入って中間部分領域に延びるアルミニウム製の不活性ガス供給通路６１（内径：４ｍｍ）が、熱風加熱ユニット５３からの熱風を受けて加熱されるようになっている。
【００２９】
そして、これによって加熱された不活性ガス（例えば、窒素ガス）が、リフロー炉Ｄにおける搬送入口７０と搬送出口７１との間の中間部分の領域に配置されている不活性ガス供給通路６１の開口部６２、６２からリフロー炉Ｄ内に供給される。
【００３０】
更に、図１図示の実施形態では、不活性ガス供給通路６１の開口部６２、６２が配備されている位置を挟んで、搬送入口７０側に配備されている熱風加熱ユニット５３、５３によるリフロー炉Ｄ内への熱風の供給と、搬送出口７１側に配備されている熱風加熱ユニット５３及び冷風冷却ユニット５４によるリフロー炉Ｄ内への熱風及び冷風の供給との均衡がとれているように複数の熱風加熱ユニット５３及び冷風冷却ユニット５４が配備されている。
【００３１】
具体的には、不活性ガス供給通路６１の開口部６２、６２が配備されている位置を挟んで、搬送入口７０側、搬送出口７１側にそれぞれ配備される熱風加熱ユニット５３、冷風冷却ユニット５４の数を均等にし、風量、風圧などを同一水準に保つことによって、不活性ガス供給通路６１の開口部６２、６２が配備されている位置を挟んで、搬送入口７０側に配備されている熱風加熱ユニット５３、５３によるリフロー炉Ｄ内への熱風の供給と、搬送出口７１側に配備されている熱風加熱ユニット５３及び冷風冷却ユニット５４によるリフロー炉Ｄ内への熱風及び冷風の供給との均衡がとれるようにしている。
【００３２】
本発明のリフローハンダ付け装置によるリフローハンダ付けは次のように行われる。
【００３３】
リフロー炉Ｄ内の酸素濃度、熱風加熱ユニット５３・冷風冷却ユニット５４から供給される熱風・冷風の流量、搬送コンベア５７の搬送速度などをあらかじめ設定し、電子部品５２を搭載した印刷配線基板５１を搬送コンベア５７にて搬送入口７０からリフロー炉Ｄに搬入し、リフロー炉Ｄ内を搬送する。この過程で、印刷配線基板５１は任意の数の熱風加熱ユニット５３により、例えば１６０〜１８０℃で、予備加熱され、任意の数の熱風加熱ユニット５３により、例えば２３０〜２５０℃で、リフローされる。
【００３４】
そして電子部品５２がハンダ付けされた印刷配線基板５１は冷風冷却ユニット５４により、例えば１００℃より低い温度範囲で冷却され、搬送出口７１を介してリフロー炉Ｄより搬出される。
【００３５】
このリフローハンダ付けの工程中、不活性ガス供給通路６１は熱風加熱ユニット５３からの熱風を受けて加熱されているので、不活性ガス供給通路６１の開口部６２、６２からリフロー炉Ｄ内に供給されるときの不活性ガス（例えば、窒素ガス）は、加熱されていて常温の状態よりも体積膨張した状態になっている。
【００３６】
このように体積膨張した不活性ガス（例えば、窒素ガス）が、図１図示のように、リフロー炉Ｄにおける搬送入口７０と搬送出口７１との間の中間部分の領域からリフロー炉Ｄ内に供給されるので、リフロー炉Ｄの中間部分領域の圧力を高くすることができる。
【００３７】
そして、不活性ガス供給通路６１の開口部６２、６２が配備されている位置を挟んで、搬送入口７０側に配備されている熱風加熱ユニット５３、５３によるリフロー炉Ｄ内への熱風の供給と、搬送出口７１側に配備されている熱風加熱ユニット５３及び冷風冷却ユニット５４によるリフロー炉Ｄ内への熱風及び冷風の供給との均衡がとれているので、この圧力が高くなっている中間部分領域から搬送入口７０方向、搬送出口７１方向に向かう不活性ガス（例えば、窒素ガス）の流動をより均等なものにすることが可能になる。これによって、リフロー炉Ｄ内の酸素濃度をより安定して制御、管理することが可能になる。
【００３８】
こうして、電子部品５２を搭載した印刷配線基板５１がハンダ付けされる際にそのハンダ部に酸素膜が発生しないよう、かつ効率よくハンダに活性を与えるように、リフロー炉Ｄ内の酸素濃度管理を行うことができる。
【００３９】
この結果、不活性ガス（例えば、窒素ガス）が常温の外部から加熱されることなくリフロー炉内へ供給されていた従来のリフローハンダ付け装置に比較して、より少ない不活性ガス（例えば、窒素ガス）の供給量によって、リフロー炉内の酸素濃度制御を行うことができ、更に、このように従来よりも少ない不活性ガスの供給量であってもリフロー炉Ｄ内の酸素濃度をより低く抑えることができ、このように低いリフロー炉Ｄ内の酸素濃度を安定して制御、管理することができる。
【００４０】
発明者が炉内酸素濃度５００ｐｐｍを流量コントロールにより保持するという条件の下で行った実験によれば、図２図示のように、任意の加熱ゾーン、冷却ゾーンから、常温の状態の窒素ガスをリフロー炉内へ供給してリフロー炉内の酸素濃度制御を行った場合に比較して、図１図示の形態の本発明のリフローハンダ付け装置にした場合には、使用する窒素ガスの量を５０％減少させて、なおかつ、従来のリフローハンダ付け装置による場合と同等の水準でハンダ部への酸素膜発生を抑制することができた。
【００４１】
以上説明した図１図示の実施形態では、搬送入口７０、搬送出口７１の位置からリフロー炉Ｄ内に入って中間部分領域に延びる不活性ガス供給通路６１が熱風加熱ユニット５３からの熱風を受けて加熱される形態になっていた。本発明においては不活性ガス供給通路６１が熱風加熱ユニット５３からの熱風を受けて加熱される形態になっていれば十分である。そこで、例えば、リフロー炉Ｄの中間部分からリフロー炉Ｄ内に入った不活性ガス供給通路６１が熱風加熱ユニット５３からの熱風を受けて加熱される形態のように、不活性ガス供給通路６１が搬送入口７０、搬送出口７１の位置からリフロー炉Ｄ内に入って中間部分領域に延びる形態にしないことも可能である。
【００４２】
また、不活性ガス供給通路６１が熱風加熱ユニット５３からの熱風を受けて加熱される形態にせずに、リフロー炉外に別個に設けた加熱手段を用いて不活性ガス供給通路６１を加熱し、この加熱を受けた不活性ガス供給通路６１の開口部６２が、図１図示のように、リフロー炉Ｄ内における搬送入口７０と搬送出口７１との間の中間部分の領域に配置される形態にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のリフローハンダ付け装置の概略構成を、搬送入口と搬送出口との間の中間部分を一部省略して表した断面図。
【図２】従来のリフローハンダ付け装置の概略構成を、搬送入口と搬送出口との間の中間部分を一部省略して表した断面図。
【符号の説明】
【００４４】
５１  印刷配線基板
５２  電子部品
５３  熱風加熱ユニット
５４  冷風冷却ユニット
５５  ラビリンス
５６  不活性ガス供給経路
５７  搬送コンベア
６１  不活性ガス供給通路
６２  不活性ガス供給通路の開口部
７０  搬送入口
７１  搬送出口
Ｄ    リフロー炉
【図１】
2006173471.tif 000003
【図２】
2006173471.tif 000004