(57)【要約】【課題】従来のリフロー炉は、ガスシール装置が一般に使用されるプリント基板の最も高さの高い部品に合わせた位置で出入口に固定されていた。従って、高さの低い電子部品を搭載したプリント基板をリフローはんだ付けするときに、プリント基板とガスシール装置の間が広くあいて外部から空気が侵入し、リフロー炉内の酸素濃度を下げていた。【解決手段】本発明のリフロー炉は、出入口にガスシール装置が上下動可能に設置されており、プリント基板の高さに合わせて調整可能となっている。また上下動装置をモーター駆動にし、モーターをコンピューター制御することにより、各種のプリント基板に合わせた高さの調整が極めて容易にできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内にヒーターと冷却機が設置されているとともに、トンネルの出入口にガスシール装置が設置されたリフロー炉において、ガスシール装置には上下動装置が取り付けられていることを特徴とするリフロー炉。
【請求項２】
前記ガスシール装置は、ラビリンスであることを特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
【請求項３】
前記上下動装置は、モーター駆動で上下動し、しかもモーターはコンピューター制御されていることを特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品とプリント基板をはんだ付けするリフロー炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品とプリント基板をはんだ付けする方法としては、鏝付け法、浸漬法、リフロー法がある。これらのはんだ付け方法は、電子部品の形状、実装密度、プリント基板の材質、生産数量、等の条件によって使い分けられている。
【０００３】
一般に表面実装部品（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＭＤ）は電子部品の電極が平らであり、該電極をプリント基板のランドに接触させてはんだ付けを行うためソルダペーストを用いたリフロー法ではんだ付けを行う。リフロー法は、プリント基板のはんだ付け部にソルダペーストを塗布し、該塗布部にＳＭＤを搭載してから、リフロー炉でプリント基板を加熱することにより電子部品とプリント基板をはんだ付けするものである。
【０００４】
ソルダペーストは、フラックスと粉末はんだを混練して作られている。このソルダペーストを用いるリフロー法では、プリント基板のはんだ付け部と一致したところが穿設されたメタルマスクやシルクスクリーンを用いて、ソルダペーストをプリント基板のはんだ付け部に印刷したり、注射器のプランジャーを圧縮空気で押圧してはんだ付け部に吐出したりすることにより塗布する。そのためソルダペーストは印刷や吐出に適した粘調性を有していなければならない。
【０００５】
ソルダペーストが印刷や吐出が容易となるように、ソルダペーストに使用するフラックスは、松脂、チキソ剤、活性剤等の固形成分を溶剤で溶かして適度な粘調性にしてある。従って、ソルダペーストを用いて電子部品とプリント基板をはんだ付けすると、はんだ付け温度で溶剤は揮発してしまうが、フラックス成分の固形成分がはんだ付け部には残渣として残る。該フラックス残渣は、テレビ、ビデオ、ステレオのような家電製品に対してはあまり問題とならないが、コンピューター、携帯電話のような精密電子機器では問題となることがある。つまりフラックスに添加する活性剤は吸湿性があり、はんだ付け後にフラックス残渣が吸湿すると、隣接したはんだ付け部間やリード間の絶縁抵抗を下げたり、腐食生成物を生成したりして電子機器の機能に影響を与えるようになる。特に精密電子機器では、多少の絶縁抵抗の低下がその機能に大きく影響する。
【０００６】
そこで精密電子機器に使用するソルダペーストのフラックスは、活性剤の添加量を少なくしたり、活性力の弱い活性剤を添加したりして、フラックス残渣の影響を少なくしている。しかしながら活性剤を少なくしたソルダペーストや活性力の弱い活性剤を用いたソルダペーストは、溶融したはんだの濡れ性が悪く、未はんだ、ブリッジ、ボイド等というはんだ付け不良が多く発生してしまう。
【０００７】
またＳｎ主成分の鉛フリーはんだを用いたソルダペーストは、従来のＳｎ−Ｐｂはんだのソルダペーストに比べてはんだ付け性が悪く、また酸化しやすい性質を有しているため、はんだ付け不良や微小なはんだボールが発生するという問題がある。
【０００８】
このように活性剤が少ないソルダペーストや活性力の弱いソルダペースト、或いははんだ付け性が悪い鉛フリーはんだのソルダペーストでも、酸素の少ないリフロー炉、所謂不活性雰囲気リフロー炉ではんだ付けを行うと、はんだ付け不良や微小はんだボールが発生しなくなる。また従来の活性剤が多かったり活性力の強かったりしたソルダペーストでも、該不活性雰囲気リフロー炉ではんだ付けを行うと、さらにはんだ付け不良が少なくなるばかりでなく、はんだ付け部がきれいに仕上がるという効果がある。ここでいう不活性雰囲気リフロー炉とは、ヒーターと冷却機が設置されたトンネル内に窒素ガスのような不活性ガスを流入させ、トンネル内の空気を追い出して酸素濃度を１０００ｐｐｍ以下にしたものである。
【０００９】
不活性雰囲気リフロー炉内の酸素濃度をできるだけ下げるには、リフロー炉を密閉状態にすればよいが、リフロー炉では多数のプリント基板を搬送装置でトンネル内を通過させることにより連続状態ではんだ付けを行わなければならいため、リフロー炉を密閉することはできない。つまりリフロー炉では、プリント基板を搬送装置で搬送しながら、入口から炉内に進入させて炉内に設置されたヒーターで加熱することによりソルダペーストを溶融させ、冷却機で冷却してはんだ付けを終了してから出口から搬出する。このようにリフロー炉では連続してプリント基板の搬入・搬出を行うため、密閉状態にできない。
【００１０】
そこで従来よりリフロー炉内に外気を侵入させないガスシール装置が採用されていた。このガスシール装置とは、リフロー炉の出入口の上部または上下部に可撓性のフィルムや硬い板材を複数列にして設置した所謂ラビリンスである（例えば、実用新案文献１参照）。
【００１１】
【実用新案文献１】
実公平７−５３８０７号公報（第２−３頁、図２）
【００１２】
リフロー炉の出入口にラビリンスを設置すると、外気がリフロー炉内に侵入しようとしても、多数のフィルムや板材に邪魔されて侵入しなくなるものであり、不活性ガス雰囲気リフロー炉にとっては酸素濃度低下に優れた効果がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでプリント基板に実装するＱＦＰ、ＳＯＩＣ、チップ抵抗、チップコンデンサー等のチップ部品は、今日の軽薄短小の傾向からほとんどが高さの低いものとなっているが、プリント基板には色々な高さの部品が取り付けられている。そこで従来のリフロー炉では、外気の侵入をなくすため、ガスシール先端とプリント基板間の間隙をなるべく狭くするが、該間隙はプリント基板に搭載された一番高さの高い部品に合わせてガスシール装置の先端の位置を決めていた。即ち、色々な電子機器に組み込むプリント基板では、搭載する電子部品も各種各様であり、高さの高いものから低いものまである。ところが一番高さの高い部品に合わせたリフロー炉で、高さの低い電子部品ばかりが搭載されたプリント基板のはんだ付けを行おうとすると、ガスシール装置の先端とプリント基板の間隙が大きく開いてしまうため、外気が侵入しやすくなって炉内の酸素濃度を上げてしまうという問題があった。本発明は、色々な高さのプリント基板であっても外気が侵入しないというリフロー炉を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、色々な高さのプリント基板に合わせてガスシール装置の先端を移動できれば、ガスシール装置の先端とプリント基板の間隙を最小にして外気の侵入を防ぐことができることに着目して本発明を完成させた。
【００１５】
本発明は、トンネル内にヒーターと冷却機が設置されているとともに、トンネルの出入口にガスシール装置が設置されたリフロー炉において、ガスシール装置には上下動装置が取り付けられていることを特徴とするリフロー炉である。
【００１６】
本発明に使用するガスシール装置は、多数のフィルムや板材を復数列設置したラビリンスが好適であるが、一枚のカーテンや一枚の板等、ガスシール効果のあるものであれば如何なるものでも採用可能である。
【００１７】
また本発明に使用するガスシール装置には上下動装置が取り付けられており、該上下動装置は手動やモーター駆動である。ガスシール装置をモーター駆動により上下動できるようにすれば操作が容易となり、さらにモーターをコンピューター制御するようにすれば、プリント基板の種類によってガスシール装置の位置決めがさらに容易となる。
【００１８】
コスト低減のために大量生産を行う電子機器業界では、種類の異なるプリント基板を一定数量ごとにリフロー炉ではんだ付けを行う。つまりリフロー炉では、一定数量のプリント基板をはんだ付けした後、別の種類のプリント基板を一定数量はんだ付けする。この種類の異なるプリント基板は、搭載する電子部品も高さが異なっている。そこでそれぞれのプリント基板に搭載された電子部品の高さに合わせてガスシール装置も先端の位置合わせを行い、外気の侵入を防ぐようにする。そこでコンピューターには、プリント基板の種類毎に最適なガスシール装置の位置を入力しておき、リフロー炉ではんだ付けするプリント基板の種類が変わったときに、そのプリント基板をコンピューターのディスプレーから読み出して指示するだけでガスシール装置は自動的に最適位置に移動する。
【００１９】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明のリフロー炉を説明する。図１は本発明のリフロー炉の正面断面図、図２は入口近傍の拡大断面図である。
【００２０】
リフロー炉１にはトンネル２が形成されている。該トンネルは図中左から入口３、加熱ゾーン４、冷却ゾーン５、出口６となっている。加熱ゾーン４にはトンネル２の上下部に複数の熱風吹出し型ヒーター７…が設置されており、冷却ゾーン５にはトンネル２の上下部に冷却機８が設置されている。
【００２１】
ここで熱風吹出し型ヒーターについて簡単に説明する。図２に示すように、熱風吹出し型ヒーター７は、箱状体９となっており、箱状体の外部にはモーター１０が設置されている。該モーターは箱状体内部にあるシロッコファン１１と連動しており、該シロッコファンの下部にロート状の隔壁１２が取り付けられている。隔壁１２の内側が流入路１３となっており、隔壁１２の外側が流出路１４となっている。流入路１３の上部には電熱ヒーター１５が設置されており、流出路１４の下部には表面にセラミックを被覆した多孔質板１６が設置されている。多孔質板１６は流入路に通じる部分は開口となっている。また熱風吹出し型ヒーターの隅部には不活性ガス供給用のノズル１７が配設されている。
【００２２】
熱風吹出し型ヒーターにおける加熱状態は、モーター１０でシロッコファン１１を回転させると、シロッコファンは中央から気体を吸込み、該気体をシロッコファンの外方に押し出す。シロッコファン１１から押し出された気体はロート状の隔壁１２に沿って流動し、多孔質板１６からトンネル２内に流出する。このとき気体は、ロート状の隔壁に沿って流動するため、矢印に示すように中央の流入路１３に流入する。流入路１３に流入した気体は電熱ヒーター１５で加熱され、加熱された気体はシロッコファン１１に吸込まれる。このようにして加熱された気体は熱風吹出し型ヒーターを循環する。ところで熱風吹出し型ヒーター７には不活性ガス供給用のノズル１７から窒素ガスのような不活性ガスを流出させているため、熱風吹出し型ヒーター７内は加熱された不活性ガスが循環し、さらにトンネル２内が不活性ガスで満たされる。熱風吹出し型ヒーター７は、トンネルの上下部に設置されており、プリント基板が熱風吹出し型ヒーター間を通過する間に熱風で加熱されてプリント基板Ｐに塗布したソルダペーストが溶融し、はんだ付けがなされる。
【００２３】
冷却機８は、上記熱風吹出し型ヒーターと略同一構造であるが、流入路の中に電熱ヒーターは設置されてなく、流出路の中に水冷パイプ１８が設置されている。従って、冷却機では水冷パイプで冷却された不活性ガスが循環し、はんだ付け後の高温となったプリント基板を冷却するようになっている。
【００２４】
入口３と出口６の上下部にはガスシール装置１９が設置されている。ガスシール装置１９は、基台２０、取付板２１、モーター２２、可撓性フィルム２３から構成されている。
【００２５】
基台２０は熱風吹出し型ヒーターの箱状体９の外部に固定されており、該基台にはモーター２２が取付板２４で取り付けられている。モーター２２の軸には傘歯車２５が固定されている。また基台２０には牝ネジ２６が螺設されており、また複数のガイド穴２７、２７が穿設されている。
【００２６】
取付板２１の片側（図２の下側）にはラビリンスを構成する複数の可撓性フィルム２３…が取り付けられている。また可撓性フィルムを取り付けた取付板２１の反対側（図２の上側）には端部に傘歯車２８を取り付けた牡ネジ２９が回動自在に設置されており、牡ネジ２９は基台２０の牝ネジ２６に螺号している。
【００２７】
モーター２２は図示しないコンピューターに電気的に接続されている。該コンピューターには、各種のプリント基板に搭載された電子部品の高さを記憶させておく。そじてリフロー炉ではんだ付けするときに、はんだ付けすべきプリント基板をコンピューターに入力して、ガスシール装置に設置されたモーターを稼動させる。するとガスシール装置は、ラビリンスの可撓性フィルムの先端がプリント基板に搭載された最も高さの高い電子部品すれすれまの位置まで移動するようになる。このようにガスシール装置がプリント基板に対して最適位置におくことができるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリフロー炉は、ガスシール装置をプリント基板に対して容易に最適位置に置くことができることから外気の侵入が極めて少なくなるため、活性剤が少なかったり活性力が弱ったりするソルダペーストであったり、さらにははんだ付け性に劣る鉛フリーはんだのソルダペーストであったりしても、はんだ付け不良やはんだボールの発生が極めて少なくなり、しかもガスシール装置の上下動をコンピューター制御することにより、それぞれのプリント基板に搭載された最も高さの高い電子部品に容易に最接近させることができるという従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明リフロー炉の正面断面図
【図２】ガスシール装置の拡大断面図
【符号の説明】
１  リフロー炉
２  トンネル
３  入口
４  出口
１９  ガスシール装置
【図１】
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【図２】
2004181483.tif 000004