(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面に電子部品を搭載した基板の他側面を加熱して基板に電子部品をリフローはんだ付けするリフロー加熱手段と、
基板の一側面に沿って電子部品冷却用の冷却風を生じさせる部品温度上昇抑制手段とを具備し、
リフロー加熱手段は、
基板の他側面に対し赤外線を輻射するハロゲンランプヒータと、
ハロゲンランプヒータを介して基板とは反対側に配置されたＶ字形に形成された反射板とを備え、
部品温度上昇抑制手段は、
基板の一側面に沿って基板の進行方向と逆方向および同方向のいずれか一方に流れる冷却風を供給する冷却風供給部と、
冷却風供給部と対向して設置され電子部品冷却後の冷却風を回収する冷却風回収部とを備えた
ことを特徴とするリフローはんだ付け装置。
【請求項２】
リフロー加熱手段は、
温度コントロールされた熱風を基板の他側面を経て循環させる熱風式加熱手段
を具備したことを特徴とする請求項１記載のリフローはんだ付け装置。
【請求項３】
炉体と、
炉体内で基板を搬送するコンベアとを備え、
コンベアは、
基板搬送用の１対の無端チェンと、
これらの無端チェンを移動自在に案内する１対のガイドレールと、
これらのガイドレールと炉体の内壁面との間に水平に設けられた遮蔽板と
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のリフローはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融点の高いはんだに適するリフローはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示されるように、従来のリフローはんだ付け装置は、炉体１の内部にワーク搬送用のコンベア２が設けられ、このコンベア２に沿ってプリヒート用の予加熱装置３と、リフロー用の本加熱装置４とが配列されている。さらに、炉体１のワーク搬出側に冷却ファン装置５が設けられている。コンベア２により搬送されるワーク６は、基板上にソルダペーストを介し電子部品が搭載されている。
【０００３】
そして、予加熱装置３によりワーク６をプリヒートし、本加熱装置４によりワーク６をはんだ融点以上に加熱してソルダペーストをリフローし、冷却ファン装置５によりワーク６を冷却する。
【０００４】
このようなリフローはんだ付け装置において、融点の低い錫−鉛共晶はんだのソルダペーストを用いる場合、ワーク６の加熱温度は、ワーク６の基板に搭載された電子部品の耐熱性が問題となるほど高くはない。
【０００５】
一方、環境問題の観点から鉛を用いない鉛フリーはんだでリフローはんだ付けをする場合は、鉛フリーはんだの融点が高いので、ワーク６の加熱温度を上げる必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような鉛フリーはんだを用いてリフローはんだ付けをする場合は、基板の一側面に搭載された電子部品の耐熱性が損なわれるおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、基板に搭載された電子部品の耐熱性を損なうことなく、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けを確実にできるリフローはんだ付け装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、一側面に電子部品を搭載した基板の他側面を加熱して基板に電子部品をリフローはんだ付けするリフロー加熱手段と、基板の一側面に沿って電子部品冷却用の冷却風を生じさせる部品温度上昇抑制手段とを具備し、リフロー加熱手段は、基板の他側面に対し赤外線を輻射するハロゲンランプヒータと、ハロゲンランプヒータを介して基板とは反対側に配置されたＶ字形に形成された反射板とを備え、部品温度上昇抑制手段は、基板の一側面に沿って基板の進行方向と逆方向および同方向のいずれか一方に流れる冷却風を供給する冷却風供給部と、冷却風供給部と対向して設置され電子部品冷却後の冷却風を回収する冷却風回収部とを備えたリフローはんだ付け装置であり、部品温度上昇抑制手段の冷却風により、基板の一側面に搭載された電子部品を強制冷却するとともに、リフロー加熱手段により基板の他側面を高温に加熱することで、基板の一側面に位置する電子部品の本体部分と他側面に位置するリフローはんだ付け部分との間に十分な温度差を確保でき、電子部品の耐熱性を損なうことなく、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けをすることができる。ハロゲンランプヒータは、電圧制御により赤外線エネルギをコントロールしやすく、基板の加熱温度を容易に所定温度に保つことができる。冷却風供給部と冷却風回収部とにより、それらの間に冷却風の通路を明確に形成でき、リフロー加熱手段と部品温度上昇抑制手段との相互干渉を防止できる。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のリフロー加熱手段が、温度コントロールされた熱風を基板の他側面を経て循環させる熱風式加熱手段を具備したリフローはんだ付け装置であり、ハロゲンランプヒータから輻射された赤外線により基板の他側面を強力に加熱できるとともに、熱風式加熱手段で温度コントロールされた熱風により基板の他側面を均一に加熱でき、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けを確実にできる。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のリフローはんだ付け装置において、炉体と、炉体内で基板を搬送するコンベアとを備え、コンベアは、基板搬送用の１対の無端チェンと、これらの無端チェンを移動自在に案内する１対のガイドレールと、これらのガイドレールと炉体の内壁面との間に水平に設けられた遮蔽板とを具備したリフローはんだ付け装置であり、遮蔽板によりコンベアのガイドレールと炉体の内壁面との間を塞いだので、この間での相互の熱移動をできるだけ抑制して、リフロー加熱手段と部品温度上昇抑制手段との相互干渉を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１に示されるように、炉体11の内部に、ワーク12を搬送するコンベア13が配設されている。図示された炉体部分は、リフロー用の本加熱領域であるが、この本加熱領域の上流側には、ワーク12をプリヒートする予加熱領域（図示せず）が設けられている点は、従来のリフローはんだ付け装置と同様である。
【００１３】
コンベア13により搬送されるワーク12は、基板12aの一側面すなわち上側面に電子部品12bの本体部分を搭載し、この電子部品12bの本体部分から突出されたリード部分を基板12aの小孔に挿入して基板12aの他側面すなわち下側面に露出させたものであり、このリード部分が、基板12aの下側面にリフローはんだ付けされるリフローはんだ付け部分となる。
【００１４】
コンベア13の下側には、基板12aの下側面を加熱して基板12aに電子部品12bをリフローはんだ付けするリフロー加熱手段14が設けられ、また、コンベア13の上側には、基板12aの上側面に沿って電子部品冷却用の冷却風を生じさせる部品温度上昇抑制手段15が設けられている。
【００１５】
リフロー加熱手段14は、基板12aの下側面に対し赤外線を輻射する輻射式加熱手段16と、温度コントロールされた熱風を基板12aの下側面を経て循環させる熱風式加熱手段17とを具備している。
【００１６】
熱風式加熱手段17は、図１に示されるように１対の仕切板21の間に、上面を開口した函体22が設置され、この函体22の内部に下側から複数のヒータ23と、パンチング板で形成した整流板24と、温度調節用の熱電対25とが順次設置され、函体22の上端に熱風吹出口26が開口されている。
【００１７】
さらに、函体22の上端縁と１対の仕切板21の上端水平板部27との間に熱風回収口28がそれぞれ開口され、これらの熱風回収口28は、函体22と１対の仕切板21との間に形成された熱風回収通路31を介して、図２にも示されるように炉体11の底部に沿って設けられた熱風吸込通路32に連通され、さらに、炉体11の下部に上向きに設置された熱風循環ファン33の吸込口34に連通されている。
【００１８】
この熱風循環ファン33は、吸込口34がケーシング35の中央部に開口され、ケーシング35の内部に、電動モータ36により回転駆動される放射状の羽根車37が回転自在に軸支され、図２に示されるように熱風吸込通路32と異なる位置でケーシング35の函体22側に吐出口38が開口され、この吐出口38から、羽根車37の外周より放出された冷却風を函体22内に吐出するシロッコファンなどの遠心式ファンである。
【００１９】
前記輻射式加熱手段16は、函体22の熱風吹出口26に複数のハロゲンランプヒータ41が所定ピッチで配置されたものである。
【００２０】
これらのハロゲンランプヒータ41は、Ｖ字形に形成された反射板42の上側に、基板12aの下側面と対向するように設けられた直管型のランプヒータであり、電圧制御によりこれらのハロゲンランプヒータ41から輻射される赤外線エネルギをコントロールできる。
【００２１】
このように、基板12aの下面側からの加熱手段として、ハロゲンランプヒータ41による赤外線加熱と、熱電対25およびヒータ23により温度コントロールされた熱風循環加熱とを併用する。
【００２２】
前記部品温度上昇抑制手段15は、ワーク搬送経路の上側に、基板12aの上側面に沿って流れる冷却風を供給する冷却風供給部43と、冷却風供給部43と対向して設置され電子部品冷却後の冷却風を回収する冷却風回収部44とを配設したものである。
【００２３】
冷却風供給部43は、炉体11の上部に供給部本体45が嵌着され、この供給部本体45の下部からワーク進行方向と対向する方向に、基板12aの全幅にわたって設けられた偏平形のまたは複数の冷却風吹出ノズル46が突設されたものである。
【００２４】
一方、冷却風回収部44は、炉体11の上部に回収部本体47が嵌着され、この回収部本体47の下部に、冷却風吹出ノズル46から供給された冷却風を回収する冷却風回収口48が、冷却風吹出ノズル46に対応して開口されたものである。
【００２５】
冷却風回収部44から炉体11上に開口された排気口51と、冷却風供給部43から炉体11上に開口された給気口52との間には、冷却風循環系53が設けられている。
【００２６】
この冷却風循環系53には、冷却風供給部43に所定の風量を供給するとともに供給した風量と同風量を冷却風回収部44から排気させるファン54と、冷却風供給部43から噴出される冷却風を設定された温度に制御可能な温調ユニット55とが設けられている。
【００２７】
このように、基板12aの上側面に搭載された電子部品12bの温度上昇を抑制する部品温度上昇抑制手段15は、基板搬送経路と平行に冷却風を供給し、その供給側と対向する側より冷却風を回収して排気させることで、基板搬送経路上に冷却風の移動経路を形成し、この冷却風の移動経路中に搬入された基板上面側の電子部品12bを冷却する。
【００２８】
図２に示されるように、前記コンベア13は、基板搬送用の１対の無端チェン56と、これらの無端チェン56を移動自在に案内する１対のガイドレール57と、これらのガイドレール57の上面と炉体11の内壁面との間に水平に設けられた遮蔽板58とを具備したものである。
【００２９】
次に、この実施の形態の作用効果を説明する。
【００３０】
基板12aを下面側から加熱する加熱手段としては、電圧制御により赤外線エネルギをコントロールできるハロゲンランプヒータ41を主たる加熱手段とするが、このハロゲンランプヒータ41による加熱だけでは、加熱均一性に欠け、基板12aの下側面に場所による温度差が生ずるので、熱電対25により通電制御されたヒータ23を介し温度制御された熱風の循環機構を補助的な加熱手段として、基板12aの下側リフロー面を均一に加熱し、基板12aの導電部と電子部品12bのリード部分との間にあるソルダペーストをリフローする。
【００３１】
その際、熱風は、基板12aの上側面以上に吹上がらないように、下面側で回収する循環対流方式とし、熱風回収口28から熱風回収通路31、熱風吸込通路32を経て熱風循環ファン33の吸込口34に吸込む。
【００３２】
この熱風循環ファン33の吐出口38から函体22内に吐出された風は、熱電対25で検出された温度に基づいて温調されたヒータ23の加熱作用により所定温度の熱風となり、多孔状の整流板24により均一化された流れとなり、基板12aの下側面に接触した後、熱風回収口28に回収される。
【００３３】
一方、基板12aの上面側の冷却手段として、冷却風供給部43の冷却風吹出ノズル46から噴出された冷却風は、基板12aの上側面に沿って平行にかつ基板12aの進行方向と逆方向に移動し、基板12a上の雰囲気温度を低減するとともに、基板12a上の電子部品12bと衝突して、この電子部品12bを強制冷却する。
【００３４】
この冷却風は、冷却風回収部44の冷却風回収口48から全量が吸引回収されるので、基板12aより下側の加熱領域に流れない。
【００３５】
このように、部品温度上昇抑制手段15の冷却風により、基板12aの上側面に搭載された電子部品12bを強制冷却するとともに、下側のリフロー加熱手段14により基板12aの下側面を高温に加熱することで、基板12aの上側面に位置する電子部品12bの本体部分と、下側面に位置するリフローはんだ付け部分としてのリード部分との間に十分な温度差を確保でき、電子部品12bの耐熱性を損なうことなく、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けをすることができる。
【００３６】
その際、部品温度上昇抑制手段15は、冷却風供給部43と冷却風回収部44との間に、水平に移動する冷却風の通路を明確に形成でき、冷却風が下側のリフロー加熱手段14側に入り込むことがないので、リフロー加熱手段14と部品温度上昇抑制手段15との相互干渉を防止できる。
【００３７】
また、リフロー加熱手段14は、輻射式加熱手段16のハロゲンランプヒータ41から輻射された赤外線により基板12aの下側面を強力に加熱できるとともに、熱風式加熱手段17で温度コントロールされた熱風により基板12aの下側面を均一に加熱でき、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けを基板全面で確実にできる。
【００３８】
その際、熱風式加熱手段17のヒータ23などは遠赤外線を多く輻射するが、ハロゲンランプヒータ41は、近赤外線を多く輻射するので、ワーク12に遠赤外線を吸収しやすい部分と、近赤外線を吸収しやすい部分とが混在する場合にも対応できる。加えて、熱風からの熱伝導による加熱方式も併用しているので、ワーク12に混在する種々の材質に対応できる。
【００３９】
さらに、ハロゲンランプヒータ41は、電圧制御により赤外線エネルギをコントロールしやすく、基板12aの加熱温度を容易に所定温度に保つことができる。
【００４０】
また、図２に示された遮蔽板58により、コンベア13のガイドレール57と炉体11の内壁面との間を塞いだので、この間での熱風および冷風の相互の移動を防止して、リフロー加熱手段14と部品温度上昇抑制手段15との相互干渉を防止できる。
【００４１】
なお、基板12aの上側面に沿って流れる冷却風を供給し排気する冷却風循環系53には、冷却風の温度をコントロールする温調ユニット55だけでなく、加熱されたワーク12から発生するフラックスヒュームを回収するフィルタ機構（図示せず）も設けることが望ましい。
【００４２】
また、図示された実施の形態では、基板12aの上面側の冷却手段として基板12aの進行方向と逆方向に冷却風を流すようにしているが、基板12aの進行方向と同方向に冷却風を流すようにしても良い。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、部品温度上昇抑制手段の冷却風により、基板の一側面に搭載された電子部品を強制冷却するとともに、リフロー加熱手段により基板の他側面を高温に加熱することで、基板の一側面に位置する電子部品の本体部分と他側面に位置するリフローはんだ付け部分との間に十分な温度差を確保でき、電子部品の耐熱性を損なうことなく、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けをすることができる。ハロゲンランプヒータは、電圧制御により赤外線エネルギをコントロールしやすく、基板の加熱温度を容易に所定温度に保つことができる。冷却風供給部と冷却風回収部とにより、それらの間に冷却風の通路を明確に形成でき、リフロー加熱手段と部品温度上昇抑制手段との相互干渉を防止できる。
【００４４】
請求項２記載の発明によれば、ハロゲンランプヒータから輻射された赤外線により基板の他側面を強力に加熱できるとともに、熱風式加熱手段で温度コントロールされた熱風により基板の他側面を均一に加熱でき、沸点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けを確実にできる。
【００４５】
請求項３記載の発明によれば、遮蔽板によりコンベアのガイドレールと炉体の内壁面との間を塞いだので、この間での相互の熱移動を防止して、リフロー加熱手段と部品温度上昇抑制手段との相互干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るリフローはんだ付け装置の一実施の形態を示すワーク搬送方向の断面図である。
【図２】  同上はんだ付け装置のワーク搬送方向と直交する方向の断面図である。
【図３】  従来のリフローはんだ付け装置を示す断面図である。
【符号の説明】
11    炉体
12a   基板
12b   電子部品
13    コンベア
14    リフロー加熱手段
15    部品温度上昇抑制手段
17    熱風式加熱手段
41    ハロゲンランプヒータ
42 反射板
43    冷却風供給部
44    冷却風回収部
56    無端チェン
57    ガイドレール
58    遮蔽板
【図１】
0004017388.tif 000002
【図２】
0004017388.tif 000003
【図３】
0004017388.tif 000004