(57)【要約】      （修正有）【課題】被加熱対象物を搬送して加熱できる小型でシンプルな搬送式加熱システムであって、被加熱対象物を高精度で且つ均一に加熱することができる搬送式加熱装置および方法を提供する。【解決手段】第１コンベア３は被加熱対象物１を複数個搭載した搬送用キャリア２を一定速度で連続搬送する。第２コンベア６は第１コンベア３の下流側に配置され搬送用キャリア２を一定距離毎に間欠搬送する。移送装置９は搬送用キャリア２を第１コンベア３の衆多日５から第２コンベア６の供給位置７に移送する。第１加熱装置１０では加熱ユニット１１，１４が被加熱対象物１を加熱し、第２加熱装置１７では加熱ユニット１８，２１，２４が被加熱対象物１を加熱する。この場合に、被加熱対象物１は、第２加熱装置１７の加熱ユニット１８，２１，２４内で、シャッタ２９，３２，３５，３８により閉じこめられた状態で加熱される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱対象物を複数個搭載した搬送用キャリアを一定速度で連続搬送する第１次搬送手段と、前記第１次搬送手段の下流側に配置され前記搬送用キャリアを一定距離毎に間欠搬送する第２次搬送手段と、前記第１次搬送手段と前記第２次搬送手段との間に配置され前記搬送用キャリアを前記第１次搬送手段の終端位置から前記第２次搬送手段の始端位置まで移送する移送手段と、前記第１次搬送手段の上方に設けられて下方を通過する前記被加熱対象物を加熱する第１次加熱手段と、前記第２次搬送手段の上方に設けられて下方に位置する前記被加熱対象物を加熱する第２次加熱手段と、前記第２次搬送手段の搬送域を前記搬送用キャリアの搬送方向の長さよりも大きな間隔で複数個の帯域に分割して仕切る開閉可能の複数個のシャッタと、を有することを特徴とする搬送式加熱装置。
【請求項２】
前記第１次加熱手段は、前記搬送キャリアの搬送方向に配置され独立して温度制御可能な複数個の加熱ユニットを有し、前記各加熱ユニットは、加熱器及び送風機を備えていることを特徴とする請求項１に記載の搬送式加熱装置。
【請求項３】
前記第２次加熱手段は、前記シャッタにより仕切られた複数個の室内に夫々加熱ユニットが配置されており、各加熱ユニットは独立して温度制御可能な加熱器及び送風機を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送式加熱装置。
【請求項４】
前記第２次搬送手段の搬送域を前記搬送用キャリアの前記搬送用キャリアの搬送方向の長さよりも大きな間隔で複数個の帯域に分割する固定壁を有し、前記固定壁は、前記搬送用キャリア及び前記被加熱対象物の通過は許容するように前記第２次搬送手段から離隔して配置され、前記シャッタは前記固定壁と前記第２次搬送手段との間の間隙を開閉することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の記載の搬送式加熱装置。
【請求項５】
被加熱対象物を複数個搭載した搬送用キャリアを第１次搬送手段により一定速度で連続搬送しつつ第１次加熱手段により加熱する第１次搬送工程と、次いで、前記第１次搬送手段の下流側に配置された第２次搬送手段により前記搬送用キャリアを一定距離毎に間欠搬送して、前記第２次搬送手段の搬送方向に複数個の帯域になるように仕切られた室内に前記搬送用キャリアを順次搬入すると共に、各室内で前記被加熱対象物を第２次加熱手段により加熱する第２次搬送工程と、を有し、前記各室の仕切壁に設けられたシャッタを開にして前記搬送用キャリアを通過させ、前記シャッタを閉にして前記搬送用キャリアを各室内に閉じこめることを特徴とする搬送式加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板及びリードフレーム等の電気部品を、搬送しながら加熱処理を行う搬送式加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の搬送式加熱炉の搬送システムとしては、連続送り搬送システムと間欠送り搬送システムに大別される。特許文献１には、前者の連続送り搬送システムを適用した従来の搬送式加熱炉（チッソリフロー装置）が開示されている。図３に示すように、この従来の加熱装置は、コンベア１００の上方に加熱室１０１が配置されており、この加熱室１０１は、その入り口１０４側から出口１０５に向けて、仕切壁１０６により予熱ゾーンＴ１、均熱ゾーンＴ２、リフローゾーンＴ３に仕切られている。また、出口１０５側の端部には、冷却ゾーンＴ４を構成する冷却室１１０が配置されている。各ゾーン内には、ファン１０８が設置され、予熱ゾーンＴ１、均熱ゾーンＴ２及びリフローゾーンＴ３には、ヒータ１０９が設置されている。窒素ガス供給源１０７から窒素ガスが各ゾーンＴ１〜Ｔ３に供給されるようになっている。そして、電子部品１０３が搭載された基板１０２をコンベア１００上に載置して入り口１０４から出口１０５まで連続的に搬送する間に、被加熱対象物が複数個の加熱ゾーンを一定速度で通過することになり、被加熱対象物に所定の温度プロファイルが与えられる。
【０００３】
一方、後者の間欠送り搬送システムを適用した従来の搬送式加熱炉は、被加熱対象物を各々が温度制御された複数個の加熱ゾーン群を間欠送り動作と各ゾーンでの静止を繰り返して通過させることにより、所定の温度プロファイルを与えていた。
【０００４】
その他、特許文献２には、コンベア上を被加熱対象物が搬送され、コンベアを囲むように設けられた前室と、加熱室と、後室とが被加熱対象物の搬送方向に配置され、各室の間がシャッタにより仕切ることができる半田付け用加熱炉が開示されている。但し、この従来技術においては、ヒータが設けられた加熱炉は、仕切られておらず、特許文献１と同様である。
【０００５】
また、特許文献３には、複数の加熱源が間仕切り壁により仕切られて区画毎に独立し、区画毎に温度制御可能である基板熱処理装置が開示されている。この特許文献３に記載された基板熱処理装置は、間欠送り搬送システムを備えたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−００７９２４号公報（図３）
【特許文献２】特開平５−１３９４９号公報（図４）
【特許文献３】特開２００４−３３３０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の連続送り搬送システムにおいては、各加熱ゾーン間が連絡貫通しているため、各ゾーンの雰囲気温度が互いに干渉することにより、被加熱対象物の面上範囲で加熱温度のばらつきが大きくなり、温度制御を高精度で、且つ均一性良く行うことができないという問題点がある。
【０００８】
また、間欠送り搬送システムでは、被加熱対象物が間欠送りを終了した直後から加熱手段により急速に加熱されるため、緩やかな温度上昇がプロセス上で必要にもかかわらず、急激に温度が上昇し、品質不良を発生させていた。例えば、接着用樹脂を硬化させるプロセスでは、接着用樹脂に含まれている溶剤が急速に活性化し、ボイド及び樹脂飛散を発生させていた。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、被加熱対象物を搬送して加熱できる小型でシンプルな搬送式加熱システムであって、被加熱対象物を高精度で且つ均一に加熱することができる搬送式加熱炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る搬送式加熱装置は、被加熱対象物を複数個搭載した搬送用キャリアを一定速度で連続搬送する第１次搬送手段と、前記第１次搬送手段の下流側に配置され前記搬送用キャリアを一定距離毎に間欠搬送する第２次搬送手段と、前記第１次搬送手段と前記第２次搬送手段との間に配置され前記搬送用キャリアを前記第１次搬送手段の終端位置から前記第２次搬送手段の始端位置まで移送する移送手段と、前記第１次搬送手段の上方に設けられて下方を通過する前記被加熱対象物を加熱する第１次加熱手段と、前記第２次搬送手段の上方に設けられて下方に位置する前記被加熱対象物を加熱する第２次加熱手段と、前記第２次搬送手段の搬送域を前記搬送用キャリアの搬送方向の長さよりも大きな間隔で複数個の帯域に分割して仕切る開閉可能の複数個のシャッタと、を有することを特徴とする。
【００１１】
前記第１次加熱手段は、例えば、前記搬送用キャリアの搬送方向に配置され独立して温度制御可能な複数個の加熱ユニットを有し、前記各加熱ユニットは、加熱器及び送風機を備えている。
【００１２】
また、前記第２次加熱手段は、例えば、前記シャッタにより仕切られた複数個の室内に夫々加熱ユニットが配置されており、各加熱ユニットは独立して温度制御可能な加熱器及び送風機を有する。
【００１３】
更に、本発明は、前記第２次搬送手段の搬送域を前記搬送用キャリアの前記搬送用キャリアの搬送方向の長さよりも大きな間隔で複数個の帯域に分割する固定壁を有し、前記固定壁は、前記搬送用キャリア及び前記被加熱対象物の通過は許容するように前記第２次搬送手段から離隔して配置され、前記シャッタは前記固定壁と前記第２次搬送手段との間の間隙を開閉するものであることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る搬送式加熱方法は、被加熱対象物を複数個搭載した搬送用キャリアを第１次搬送手段により一定速度で連続搬送しつつ第１次加熱手段により加熱する第１次搬送工程と、次いで、前記第１次搬送手段の下流側に配置された第２次搬送手段により前記搬送用キャリアを一定距離毎に間欠搬送して、前記第２次搬送手段の搬送方向に複数個の帯域になるように仕切られた室内に前記搬送用キャリアを順次搬入すると共に、各室内で前記被加熱対象物を第２次加熱手段により加熱する第２次搬送工程と、を有し、前記各室の仕切壁に設けられたシャッタを開にして前記搬送用キャリアを通過させ、前記シャッタを閉にして前記搬送用キャリアを各室内に閉じこめることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、第１次搬送手段の開始位置に供給された搬送用キャリアは、前記第１次搬送手段の作動により連続搬送される。この間、搬送用キャリアに搭載された加熱対象物は、搬送用キャリアの送り進度に対応して第１次加熱手段の加熱ユニットにより所定の温度プロファイルで加熱される。
【００１６】
次いで、搬送用キャリアが第１次搬送手段の終端位置に到着すると、間仕切り用シャッタが開状態に作動し、移送手段の作用により、第２次搬送手段の始端位置に移送され、間仕切り用シャッタが閉状態に作動する。その後、所定の加熱時間が経過すると、間仕切り用シャッタが開状態に作動し、第２次搬送手段の間欠送りが作動し、搬送用キャリアは１ピッチ距離分送られる。その後、間仕切り用シャッタが閉状態に作動する。この間、搬送用キャリアに搭載された加熱対象物は、間仕切り用シャッタ間による閉じられた雰囲気内で、第２次加熱手段の加熱ユニット群で所定の温度プロファイルで加熱される。
【００１７】
このようにして、本発明の搬送式加熱装置は、初期の第１次搬送手段の搬送域では緩やかに加熱が行われ、次いで、第２次搬送手段の搬送域では均一に且つ精度良く加熱することができる。従って、ボイド及び樹脂飛散の発生による品質不良を発生させず、精度良く所定の温度プロファイルで加熱することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、連続送り搬送の搬送域においては、搬送用キャリアの進行にともない温度上昇が行われることにより、緩やかな温度勾配が得られ、間欠送り搬送の搬送域においては、仕切られた複数個の各加熱帯域が間仕切り用シャッタで閉鎖されることにより、各加熱帯域の恒温特性が向上し、高精度の温度制御できると共に、被加熱対象物の加熱温度を均温化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態に係る搬送式加熱装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る搬送式加熱装置を示す断面図、図２は被加熱対象物の加熱パターンを示す図である。本実施形態においては、搬送用キャリア２に、回路基板及びリードフレーム等の電気部品からなる被加熱対象物１が複数個搭載されており、この搬送用キャリア２は、搬送用キャリア２を一定速度で連続搬送する第１次搬送手段としての第１コンベア３の供給位置４に供給される。第１コンベア３の搬送方向下流側には、搬送用キャリア２を一定距離毎に間欠搬送する第２次搬送手段としての第２コンベア６が配置されている。そして、この第１コンベア３と第２コンベア６との間には、移送手段としての移送装置９が配置されており、移送装置９は、第１コンベア３の終端位置５に到達した搬送用キャリア２を、第１コンベア３から第２コンベア６の始端位置７に移し替える。第２コンベア６はこの始端位置７に移し替えられた搬送用キャリア２を間欠的に一定距離だけ搬送し、取り出し位置８まで間欠的に移動させる。
【００２０】
第１コンベア３の上方には、第１コンベア３上の被加熱対象物１を加熱する第１次加熱手段としての第１加熱装置１０が配置されている。この第１加熱装置１０においては、第１コンベア３の搬送方向に第１前段加熱ユニット１１と第１後段加熱ユニット１４とがこの順に配置されており、第１コンベア３上の被加熱対象物１は、第１前段加熱ユニット１１と第１後段加熱ユニット１４とにより順次加熱される。各ユニット１１，１４には、夫々、加熱器１２及び送風器１３と、加熱器１５及び送風器１６とが配置されており、各ユニット１１，１４は、第１コンベア３上の被加熱対象物１を相互に独立して加熱制御できるようになっている。また、各送風機１３，１６は、加熱器１２，１５により加熱された雰囲気を送風・循環させるものである。
【００２１】
第２コンベア６の上方には、第２コンベア６上の被加熱対象物１を加熱する第２次加熱手段としての第２加熱装置１７が配置されている、この第２加熱装置１７においては、第２前段加熱ユニット１８，第２中段加熱ユニット２１及び第３後段加熱ユニット２４が、搬送方向にこの順に配置されており、各加熱ユニット１８，２１，２４内には、夫々、加熱器１９及び送風機２０と、加熱器２２と送風機２３と、加熱器２５及び送風機２６とが配置されている。これらの送風機２０，２３，２６も、加熱器１９，２２、２５により加熱された雰囲気を送風・循環させるものである。
【００２２】
前端加熱ユニット１８の前端部及び後段加熱ユニット２４の後端部と各加熱ユニットの相互間には、固定壁３０ａ、３３ａ、３６ａ、３９ａが配置されており、各ユニットを加熱室として仕切る壁となっている。これらの固定壁３０ａ、３３ａ、３６ａ、３９ａと、第２コンベア６との間は、被加熱対象物１を搭載した搬送用キャリア２を通過させるために、空間（第１空間３０，第２空間３３，第３空間３６及び第４空間３９）となっている。そして、この空間（第１空間３０，第２空間３３，第３空間３６及び第４空間３９）は、夫々第１シャッタ２９，第２シャッタ３２，第３シャッタ３５及び第４シャッタ３８により開閉可能になっている。これらのシャッタ２９，３２，３５及び３８が開のときに、搬送用キャリア２の通過移動が可能となり、シャッタ２９，３２，３５及び３８が閉のときに、各加熱ユニット１８，２１，２４は固定壁３０ａ等とシャッタ２９等により閉じられた空間となり、搬送用キャリア２上の被加熱対象物１はこの閉じられた空間内で加熱される。なお、第２コンベア６へ搬送用キャリア２を供給するときの供給位置７は最も上流側に配置された第２前段加熱ニット１８の中央である。
【００２３】
これらの各加熱ユニット１８，２１，２４は、その固定壁３０ａ、３３ａ、３６ａ、３９ａの相互間の間隔及びシャッタ２９，３２，３５，３８の相互間の間隔が、搬送用キャリア２の搬送方向の長さよりも大きい。このため、シャッタ２９，３２，３５，３８が閉じたときには、搬送用キャリア２は各ユニット１８，２１，２４の室内に閉じこめられる。そして、第２コンベア６は、この各ユニット１８，２１，２４の配置ピッチだけ、１回の間欠動作で移動する。従って、第２のコンベア６が１回間欠動作すると、第２のコンベア６上の搬送用キャリア２が隣のユニットに移動する。
【００２４】
なお、前述の各加熱ユニットは、図示しない温度制御ユニットに夫々接続され、各加熱ユニット単位で所定の温度状態に温度制御することが可能になっている。
【００２５】
また、間仕切り用シャッタ群２７は、第１シャッタユニット２８と、第２シャッタユニット３１と、第３シャッタユニット３４と、第４シャッタユニット３７とから構成されている。第１シャッタユニット２８は、搬送用キャリア２が被加熱対象物１を搭載した形態で通過可能な第１空間３０を開閉する第１シャッタ２９を備えており、他のシャッタユニット３１，３４も同様の構成となっており、前述の如く、各シャッタ２９，３２，３５，３８の設置間隔は、適用する搬送用キャリア２の送り方向寸法より大きな距離で等間隔に配置されている。また、前述の如く、第２コンベア６での搬送用キャリア２の間欠送り距離は、各シャッタの設置間隔寸法と同一寸法である。
【００２６】
次に、図１及び図２を参照して本実施形態の動作について説明する。先ず、第１次加熱手段としての第１加熱装置１０及び第２次加熱手段としての第２加熱装置１７を作動させ、炉の内部の雰囲気温度を所定の温度状態に昇温する。次に、前工程から図示しない搬送手段により、被加熱対象物１を複数個搭載した搬送用キャリア２を第１コンベア３の供給位置４に供給し、この被加熱対象物１を複数個搭載した搬送用キャリア２は、第１コンベア３の作動により図１に示す矢印方向へ連続的に搬送される。この間、搬送用キャリア２に搭載された加熱対象物１は、搬送用キャリア２の送り進度に対応して第１加熱装置１７の加熱作用により所定の温度プロファイルで加熱される。
【００２７】
次いで、搬送用キャリア２が第１加熱装置１０の終端位置５に到着すると、間仕切り用シャッタ群２７（シャッタ２９，３２，３５，３８）が開状態に作動し、移送装置９の作動により、第２コンベア６の始端位置７に移送され、間仕切り用シャッタ群２７が閉状態に作動する。その後、所定の加熱時間が経過すると、間仕切り用シャッタ群２７が開状態に作動し、第２コンベア６の間欠送りが作動し、搬送用キャリア２は１ピッチ距離分送られ、間仕切り用シャッタ群２７が閉状態に作動する。以後、搬送用キャリア２が第２コンベア６の取り出し位置８に到達するまで、同様な作動を繰り返し行う。
【００２８】
この間、搬送用キャリア２に搭載された加熱対象物１は、間仕切り用シャッタ群２７の各シャッタ間の閉じられた雰囲気内において、第２加熱装置１７で所定の温度プロファイルで加熱される。このように、搬送用キャリア２に複数個搭載された被加熱対象物１は、供給位置４から取出位置８へ順次搬送される間において、所要の温度条件に予め設定されている第１加熱装置１０及び第２次加熱装置１７から発生する熱により所定の温度条件・プロファイルで加熱される。
【００２９】
これにより、例えば、図２に示すように、搬送キャリア２上の被加熱対象物１は、第１加熱装置１０の範囲では、ボイド及び樹脂飛散を発生させない緩やかな温度勾配（昇温温度勾配）で加熱され、第２加熱装置１７の範囲では、温度が高精度で制御され、温度均一性が優れた加熱特性が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、回路基板、リードフレームなどの電気部品の加熱工程に、好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る搬送式加熱装置を示す図である。
【図２】本実施形態の温度プロファイルを示す図である。
【図３】従来の搬送式加熱装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    被加熱対象物
２    搬送用キャリア
３    第１コンベア
４    供給位置
５    終端位置
６    第２コンベア
７    供給位置
８    取出位置
９    移送装置
１０    第１加熱装置
１１    第１前段加熱ユニット
１２、１５，１９、２２、２５    加熱器
１３、１６，２０、２３、２６    送風器
１４    第１後段加熱ユニット
１７    第２加熱装置
１８    第２前段加熱ユニット
２１    第２中段加熱ユニット
２４    第２後段加熱ユニット
２７    間仕切りシャッタ群
２８、３１，３４，３７    シャッタユニット
２９、３２，３５，３８    シャッタ
３０、３３，３６，３９    空間
１００    コンベア
１０１    加熱室
１０２    基板
１０３    部品
１０４    入り口
１０５    出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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