(57)【要約】【課題】炉内の雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを冷却装置の冷却部で効率的に冷却液化し、更に、冷却部表面に付着したフラックスを容易に除去できるリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法及び装置を提供する。【解決手段】冷凍機１４による冷却装置１５によって、冷却部２６の表面に霜を付着させることにより、冷却部２６に送られた炉１内の雰囲気ガスを冷却してフラックスガスを液化し、霜の表面にフラックスを付着させて除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内の雰囲気ガスを冷却装置に導き、冷却装置の冷却部で冷却して雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去するリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法において、前記冷却装置の冷却部の表面に霜を付着させ、前記霜の表面に雰囲気ガスを接触させて冷却し雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去することを特徴とするリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法。
【請求項２】
雰囲気ガスを前記冷却部の霜の表面に接触させる前に、空冷又は水冷することを特徴とする請求項１記載のリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法。
【請求項３】
冷却装置でフラックスガスを除去した前記雰囲気ガスが炉内に戻されることを特徴とする請求項１又は２記載のリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法。
【請求項４】
冷却装置でフラックスガスを除去した前記雰囲気ガスが、炉内の酸素濃度を検出する酸素濃度計に供給されることを特徴とする請求項１又は２記載のリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法。
【請求項５】
炉内の雰囲気ガスを冷却装置に導き、冷却装置の冷却部で冷却するリフロー半田付け装置において、前記冷却装置の冷却部表面が霜点以下の温度にされていることを特徴とするリフロー半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー半田付け処理において、炉内の雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リフロー半田付け装置は、一般に、炉内に予熱室、リフロー室、及び冷却室をコンベヤの搬送ラインに沿って順に有しており、電子部品を搭載した基板がコンベヤによって炉内を搬送される。電子部品を搭載した基板は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られており、予熱室で所定の高温度に加熱され、リフロー室で高温の半田付け温度まで加熱されて、基板上のクリーム半田が溶融される。そして、リフロー室に続く冷却室を通る間に溶融半田が冷却固化され、半田付けが完了する。
【０００３】
上記リフロー半田付け処理において、基板に塗布されたクリーム半田が加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックスやアルコール等がガス（以下、フラックスガスという。）となって蒸発する。このフラックスガスは冷却されると液化や固体化（以下、単に液化という。）して、炉内の冷却室の壁面や搬送される基板等に付着する問題があった。
【０００４】
また、雰囲気ガスが窒素ガス等の不活性ガスであるリフロー半田付け装置の場合、半田付けの品質を一定に保持するために、炉内は所定の酸素濃度に維持されており、炉内の雰囲気ガスの酸素濃度を検出するために酸素濃度計が設けられている。
【０００５】
一般に使用されている酸素濃度計はジルコニアと白金の電極を備えており、これらの電極はイソプロピルアルコール等の不純ガスによって壊れたり、不純ガスが混入すると燃焼して酸素を消費するため酸素濃度に影響を与えるなどの問題がある。
【０００６】
上記の問題を解決するために、炉内の高温の雰囲気ガスを冷却装置に取り込み、冷却装置の冷却部の表面に接触させて冷却し、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを液化して回収することが一般に行われている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００７】
前記冷却装置は冷却部が脱着できるように一般に構成されており、冷却部に付着したフラックスを洗浄して除去する際は、冷却部を冷却装置から取り外し、冷却部の表面に付着したフラックスをアルコール等の薬品を使用して洗浄除去している。
【特許文献１】特開平５−５０２１８号公報
【特許文献２】特開２００５−１９１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、炉内の雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを冷却装置の冷却部で効率的に冷却液化し、更に、冷却部表面に付着したフラックスを容易に除去できるリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は次の解決手段を採る。すなわち、
本発明は、炉内の雰囲気ガスを冷却装置に導き、冷却装置の冷却部で冷却して雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去するリフロー半田付け装置のフラックスガス除去方法において、前記冷却装置の冷却部の表面に霜を付着させ、前記霜の表面に雰囲気ガスを接触させて冷却し雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去することを特徴とする。
【００１０】
雰囲気ガスを直接、冷却装置の冷却部に導いてもよいが、雰囲気ガスを冷却部の霜の表面に接触させる前に、空冷又は水冷することが好ましい。
【００１１】
冷却装置でフラックスガスを除去した前記雰囲気ガスは、炉内に戻される、あるいは炉内の酸素濃度を検出する酸素濃度計に供給される。
【００１２】
本発明のリフロー半田付け装置は、炉内の雰囲気ガスを冷却装置に導き、冷却装置の冷却部で冷却するリフロー半田付け装置において、前記冷却装置の冷却部表面が霜点以下の温度にされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、冷却部に霜を付着させてフラックスガスを冷却液化するので次の効果を奏する。霜の温度は低く、更に霜の表面は凹凸があり表面積が大きいので、フラックスガスを効率的に冷却液化できる。また、霜の表面にフラックスが付着するため、冷却部に付着したフラックスを除去する際、冷却装置の冷却部の冷却を停止することで霜が溶け、その溶けた霜と一緒にフラックスも除去されるので、冷却部に付着したフラックスの除去作業を簡単に行える。ちなみに、従来は、アルコール等の薬品を使用して冷却部に付着したフラックスを洗浄除去しており、手間、時間、コストがかかる。
【００１４】
雰囲気ガスを冷却部の霜の表面に接触させる前に、空冷又は水冷するように構成すると、空冷又は水冷によりフラックスガスが冷却液化されて除去できる。更に、前記霜を付着させた冷却部に送られる雰囲気ガスの温度を低くできるため、霜を付着させた冷却部でのフラックスガスの冷却液化をより効果的に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
リフロー半田付け装置は、図１に示されているように、炉１内に、３個の予熱室２と、１個のリフロー室３と、１個の冷却室４とをコンベヤ５の搬送ラインに沿って順に有している。各室２，３，４内には、半田の酸化を防止するために不活性ガス、本実施形態では窒素ガスが供給されており、電子部品を搭載したプリント基板６がコンベヤ５によって炉１内を搬送される。電子部品を搭載したプリント基板６は、半田付け箇所にペースト状のクリーム半田が塗られている。
【００１７】
図１及び図３に示されているように、７は送風機、８は送風機７を駆動するモータ、９はヒータ、１０は導風装置である。これらで熱風循環装置１１が構成され、予熱室２とリフロー室３には熱風循環装置１１がコンベヤ５を挟んで上下に設けられている。冷却室４には、コンベヤ５を挟んで上下に冷却風循環装置１２が設けられている。冷却風循環装置１２は、上記熱風循環装置１１とはヒータを備えていない点でのみ相違し、他の構成は同じである。
【００１８】
したがって、予熱室２とリフロー室３では、ヒータ９によって加熱された炉１内の雰囲気ガスは、送風機７の回転軸方向に臨む吸入口から送風機７内に吸入され、送風機７の半径方向に設けられている吐出口から導風装置１０に吐出され、導風装置１０に案内されて複数のガス噴出口からコンベヤ５上のプリント基板６に吹き付けられる。その後、上記のように、雰囲気ガスは送風機７の吸入口から吸入されて、吐出口から吐出される。このようにして、雰囲気ガスが熱風循環装置１１によって各室２，３内を循環し、プリント基板６が加熱される。また、冷却室４では、冷却風としての雰囲気ガスが冷却室４内を循環し、コンベヤ上のプリント基板６を冷却する。
【００１９】
したがって、電子部品を搭載したプリント基板６はコンベヤ５で搬送されながら、予熱室２で所定の温度に加熱された後、リフロー室３でクリーム半田が加熱溶融され、冷却室４で溶融半田が冷却固化されて、電子部品が基板上に半田付けされる。
【００２０】
上記のリフロー半田付け処理において、基板に塗布されたクリーム半田が加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックスやアルコール等がガスとなって蒸発し、このフラックスガスが冷却室４等で冷却されると液化して、冷却室４等の壁面や搬送されるプリント基板６等に付着する。そのため、本実施形態にあっては、図２等に示されているように、冷却室４内の雰囲気ガスの一部を空冷ラジエータ１３で空冷し、更に、冷凍機１４による冷却装置１５によって冷却することにより、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを液化して除去し、フラックスガスを除去した雰囲気ガスを冷却室４内に戻すように構成されている。
【００２１】
上記空冷ラジエータ１３について図３〜図５により説明する。
【００２２】
空冷ラジエータ１３は、互いに間隔を置いて垂直に配置された複数の冷却筒１６を有している。冷却筒１６は上下方向にガス通路を有しており、隣り合う冷却筒１６の間には冷却フィン１７が固定され、複数の冷却筒１６に隣接して導風ケース１８と送風機１９が設けられている。したがって、外部空気は、送風機１９によって導風ケース１８内に送られ、導風ケース１８内を通って冷却筒１６側に流入し、隣り合う冷却筒１６の間の隙間を通過して反対側に抜けていく。
【００２３】
複数の冷却筒１６の上下端部にはそれぞれ導風ケース２０，２１が連通接続して設けられている。上部の導風ケース２０には導風ダクト２２が接続されており、導風ダクト２２の先端が炉１の冷却室４の側壁部まで延びている。一方、冷却室４の下側の冷却風循環装置１２における導風装置１０のケーシング１０ａの側壁部には導風ダクト２３が連通接続され、その導風ダクト２３の先端が前記空冷ラジエータ１３側の導風ダクト２２と冷却室４の側壁部で気密に連通接続されている。
【００２４】
したがって、冷却風循環装置１２の送風機７によって導風装置１０に吐出された雰囲気ガスの一部が、導風ダクト２３に流入し、導風ダクト２２及び導風ケース２０を通って空冷ラジエータ１３の冷却筒１６に流入する。冷却筒１６内を流れる雰囲気ガスは、隣り合う冷却筒１６の間の隙間を流れる外部空気によって冷却され、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスが冷却液化されて冷却筒１６の内表面に付着して除去される。
【００２５】
次に、前記冷凍機１４による冷却装置１５について図２〜図７により説明する。
【００２６】
冷却ケーシング２４は、六面で囲まれた四角い箱体で、空冷後の雰囲気ガスを流入させてそのまま炉１内に戻すための第１ガス通路空間２５を上端部に有し、空冷後の雰囲気ガスを流入させて冷却部２６で冷却してから炉１内に戻すための第２ガス通路空間２７を第１ガス通路空間２５の下側に有している。
【００２７】
第１ガス通路空間２５は、冷却ケーシング２４内に設けられた水平仕切壁２８と垂直仕切壁２９で冷却ケーシング２４内の上端部に区画形成されている。水平仕切壁２８はガスの流れ方向における端部が冷却ケーシング２４の側壁の手前まで延びており、その端部と冷却ケーシング２４の側壁部との間の開口部３０で、第１ガス通路空間２５は第２ガス通路空間２７と連通している。前記開口部３０は、水平仕切壁２８上に前後移動可能に設けられて所定位置に固定可能なシャッタ部材３１で、その開口面積を調整できるように構成されている。本実施形態にあっては、空冷ラジエータ１３側から流入する雰囲気ガスが、第１ガス通路空間２５側に７５％、第２ガス通路空間２７側に２５％、流れるように構成されている。
【００２８】
水平仕切壁２８のもう一方の端部も冷却ケーシング２４の側壁の手前まで延びており、その端部に垂直仕切壁２９が接続されている。３２は、冷却ケーシング２４の上壁部に接続され、冷却ケーシング２４の第１ガス通路空間２５に連通する導風ダクトで、ダクト３２の先端は炉１の冷却室４に連通接続されている。
【００２９】
第２ガス通路空間２７内には、冷凍機１４の冷却部２６が上下に一対設けられている。冷却部２６は冷媒通路形成板３３の上面に冷却フィン３４（図４及び図６参照）を多数有している。冷媒通路形成板３３は内部に冷媒通路３５（図７参照）を有しており、上面には前後が開口したチャンネル形の覆い板部材３６（図４及び図６参照）が配置されている。覆い板部材３６は水平な覆い板の左右端部に垂直板が立脚し、覆い板部材３６の内部の下面に冷却フィン３４が多数、互いに間隔をおいて配列固定され、多数の冷却フィン３４が冷媒通路形成板３３上に配置されている。各冷却フィン３４はそれぞれ一枚の垂直板で、上端面が入口から出口側に向かって上側に傾斜していく傾斜面に形成されている。冷凍機１４の冷媒は、冷媒通路形成板３３の冷媒通路３５の入口から冷媒通路３５に流入し、冷媒通路３５を流れて出口から戻るように構成されている。
【００３０】
上記において、冷却フィン３４の高さを一定にすると、入口部分に集中してフラックスが付着して冷却フィン３４間の通路が詰まりやすくなる。そのため、本実施形態では、冷却フィン３４の高さを入口から出口側に向かって高くなるようにしている。また、このようにすると、入口部分に集中してフラックスが付着しても、入口部分の空間が広いため、通路がフラックスで詰まるのを防ぐことができる。
【００３１】
冷却ケーシング２４における第１ガス通路空間２５の入口側の上面には、空冷ラジエータ１３側の導風ケース２１が連通接続されている。３７は、冷却ケーシング２４の上壁部に接続され、冷却ケーシング２４の第２ガス通路空間２７に連通する導風ダクトで、ダクト３７の先端は炉１の冷却室４に連通接続されている。
【００３２】
本発明においては、上記冷凍機１４による冷却装置１５によって、冷却部２６の冷却フィン３４の表面温度は霜点以下の温度にされており、冷却フィン３４の表面に霜を付着させることにより、冷却フィン３４間を流れる雰囲気ガスを冷却してフラックスガスを冷却液化し、霜の表面にフラックスを付着させる。
【００３３】
以下、上記リフロー半田付け装置の動作を説明する。
【００３４】
電子部品を搭載したプリント基板６は、コンベヤ５によって炉１内を搬送されながら、プリント基板６上のクリーム半田が、予熱室２内を循環する加熱された雰囲気ガス（熱風）によって所定の温度に加熱され、更に、リフロー室３内を循環する加熱された雰囲気ガス（熱風）によって加熱溶融され、冷却室４で冷却室４内を循環する雰囲気ガス（冷却風）によって溶融半田が冷却固化され、電子部品が基板上に半田付けされる。
【００３５】
プリント基板６に塗布されたクリーム半田が予熱室２とリフロー室３で加熱されると、クリーム半田に含まれているフラックスやアルコール等がガスとなって蒸発し、フラックスガスが雰囲気ガス中に混合される。
【００３６】
この雰囲気ガスが、冷却室４で、送風機７によって導風装置１０に吐出されると、その一部は、導風装置１０と連通接続している導風ダクト２３に流入し、このダクト２３に連通接続している導風ダクト２２及び導風ケース２０を通って空冷ラジエータ１３の冷却筒１６に流入する。冷却筒１６内を流れる雰囲気ガスは、隣り合う冷却筒１６の間の隙間を流れる外部空気によって冷却され、雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスが冷却液化されて冷却筒１６の内表面に付着して除去される。
【００３７】
空冷ラジエータ１３は脱着できるように構成されているので、冷却筒１６に付着したフラックスを除去する際は、空冷ラジエータ１３を取り外し、冷却筒１６の内表面に付着したフラックスはアルコール等の薬品で洗浄除去される。
【００３８】
空冷ラジエータ１３で冷却された雰囲気ガスは、導風ケース２１から冷却装置１５の冷却ケーシング２４内に流入する。冷却ケーシング２４内に流入した雰囲気ガスは、第１ガス通路空間２５に７５％が流入し、第２ガス通路空間２７に２５％が流入する。
【００３９】
第１ガス通路空間２５を流れる雰囲気ガスは導風ダクト３２を通って炉１の冷却室４に戻る。
【００４０】
第２ガス通路空間２７に流入した雰囲気ガスは、冷却部２６の冷却フィン３４間のガス通路を流れてゆき、霜を付着した冷却フィン３４により冷却されて雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスが冷却液化され、霜の表面にフラックスが付着して除去される。
【００４１】
フラックスガスを除去された雰囲気ガスは、導風ダクト３７を通って炉１の冷却室４に戻る。
【００４２】
冷却部２６の覆い板部材３６と冷却フィン３４は冷却ケーシング２４から脱着できるように構成されているので、冷却フィン３４に付着したフラックスを除去する際は、冷却部２６の覆い板部材３６と冷却フィン３４を冷却ケーシング２４から取り出せば、冷却フィン３４に付着している霜が溶け、その溶けた霜と一緒にフラックスも除去されるので、冷却フィン３４に付着したフラックスの除去作業を容易に行える。
【００４３】
なお、上記実施形態では、冷凍機１４の能力に応じて、空冷した雰囲気ガスの一部を冷却装置１５の冷却部２６に導いたが、冷凍機の能力を上げて、空冷した雰囲気ガスの全量を冷却装置１５の冷却部２６に導くように構成してもよいことは勿論である。
【００４４】
また、本実施形態では、冷却装置１５の冷却部２６で冷却する前に、雰囲気ガスを空冷したが、空冷や水冷せずに、直接、冷却装置１５の冷却部２６で冷却するように構成することもできる。
【００４５】
また、本実施形態では、炉１の冷却室４における雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去し、再び、冷却室４に戻す構成を示したが、本発明はこれに限らないことは言うまでもない。
【００４６】
また、本実施形態では炉１内の雰囲気ガスとして窒素ガスを使用したものを示したが、雰囲気ガスは窒素ガスに限らない。例えば、空気を使用する場合もある。
【００４７】
また、本実施形態では、炉１内の雰囲気ガス中に含まれているフラックスガスを除去し、再び、炉１内に戻す構成を示したが、本発明は、これに限らず、炉１内の酸素濃度を検出する酸素濃度計に炉１内の雰囲気ガスを供給するラインに適用してもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】リフロー半田付け装置の炉を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるリフロー半田付け装置を示す縦断面図である。
【図４】空冷ラジエータと冷却装置を示す縦断面図である。
【図５】空冷ラジエータ（送風機と導風ケースは省略）を示す正面図である。
【図６】覆い板部材と冷却フィンを示す縦断面図である。
【図７】冷媒通路形成板の平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・炉、２・・予熱室、３・・リフロー室、４・・冷却室、５・・コンベヤ、６・・電子部品を搭載したプリント基板、７・・送風機、８・・モータ、９・・ヒータ、１０・・導風装置、１０ａ・・導風ケーシング、１１・・熱風循環装置、１２・・冷却風循環装置、１３・・空冷ラジエータ、１４・・冷凍機、１５・・冷却装置、１６・・冷却筒、１７・・冷却フィン、１８・・導風ケース、１９・・送風機、２０，２１・・導風ケース、２２，２３・・導風ダクト、２４・・冷却ケーシング、２５・・第１ガス通路空間、２６・・冷却部、２７・・第２ガス通路空間、２８・・水平仕切壁、２９・・垂直仕切壁、３０・・開口部、３１・・シャッタ部材、３２・・導風ダクト、３３・・冷媒通路形成板、３４・・冷却フィン、３５・・冷媒通路、３６・・覆い板部材、３７・・導風ダクト。
【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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