(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱・乾燥手段が設けられたチャンバー内に基板を通過させて、前記基板上に付着させた付着物を乾燥又は焼成させるコンベア炉において、
前記チャンバーの基板出入口に設けられたエアーカーテンと、
前記エアーカーテンのエアーを加熱するエアー加熱部と、
前記エアーカーテンの外側に設けられ、前記エアーカーテンから漏れたガスを排気するエアーカーテン外排気ダクトとを備え、
前記エアー加熱部は、前記エアーカーテンのエアーの温度が、前記付着物から発生する溶剤ガスの露点より高くなるように前記エアーを加熱し、
前記付着物から発生する溶剤ガスを排気するチャンバー内排気ダクトと、
前記チャンバー内排気ダクトから排出された溶剤ガスを液化して収集する液溜部と、
前記液溜部で収集した液状の溶剤を回収する溶剤回収部と、
前記チャンバーの基板出入口に設けられ、前記チャンバーの基板出入口を加熱する基板出入口加熱部とをさらに備え、
前記基板出入口加熱部は、前記チャンバーの基板出入口を、前記付着物から発生する溶剤ガスの露点より高い温度まで加熱し、
前記チャンバーの基板出入口付近に設けられ、前記付着物から発生する溶剤ガスを吸収する溶剤吸収部をさらに備える
ことを特徴とするコンベア炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路基板の半田付け工程や、太陽電池、液晶パネルのペーストのスクリーン印刷電極形成工程で使用され、基板上の濡れた状態の半田やペーストを乾燥又は焼成させるコンベア炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンベア炉１００について図５を参照して説明する。図中、１０１はチャンバー、１０２はチャンバー１０１の外面に設けられた断熱材、１０３はチャンバー１０１を収容するキャビネット、１０４はチャンバー１０１内に設置されたランプヒータ、１０５はキャビネット内熱排気口、１０６は熱伝対、１０７は温度制御ユニット、１０８はペーストを付着させた基板、１０９，１１０は基板出入口である。また、１１１はキャビネット１０５への外気取り込み口、１１２は基板を搬送するベルト、１１３，１１４はベルト駆動ローラ、１１５はベルトテンションローラ、１１６はエアー供給部、１１７，１１８はエアーカーテン、１１９，１２０は排気ダクト、１２１はキャビネット内排気ガス、１２２はチャンバー内排気ガスである。
【０００３】
基板１０８を搬送するベルト１１２は、キャビネット１０３の両側方に配置されたベルト駆動ローラ１１３，１１４で駆動される。また、ベルト駆動ローラ１１４だけでは空回転するので、ベルトテンションローラ１１５の張力でベルト駆動ローラ１１４の駆動力を確実にベルト１１２に伝達させている。ベルト１１２はループ状であり、キャビネット１０３の外側を通って、再びチャンバー１０１内に導入される。
【０００４】
次に、動作について説明する。ベルト１１２上に固定された基板１０８は、チャンバー１０１内に次々投入され、ランプヒータ１０４で加熱・乾燥される。ランプヒータ１０４の点灯によって上昇したチャンバー１０１内の温度は、熱伝対１０６で測定され、測定データは温度制御ユニット１０７に与えられる。温度制御ユニット１０７では、この測定データに基づいて、チャンバー１０１内の温度が一定になるようにランプヒータ１０４の出力を制御する。
【０００５】
基板１０８に付着したペーストから発生する有機溶剤ガスを排気するために、エアー供給部１１６から新鮮なエアーが絶えず供給され、チャンバー内排気ガス１２２が排気ダクト１１９，１２０から排出される。このチャンバー１０１内の気流の流れや温度を一定に保つために、基板出入口１０９，１１０の近傍には、エアーカーテン１１７，１１８が設けられている。また、コンベア炉１００の温度上昇を防ぎ、安全に運転するために、チャンバー１０１とその断熱材１０２を囲うようにキャビネット１０３が設けられ、外気取り込み口１１１より外気が取り込まれると共に、暖まった外気がキャビネット排気口１０５から排出される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ランプヒータ１０４はチャンバー１０１内の基板１０８、ベルト１１２、エアー供給部１１６のエアーをチャンバー内温度まで素早く暖めるが、基板出入口１０９，１１０付近ではランプヒータ１０４の熱が伝わり難く、基板出入口１０９，１１０付近の温度はチャンバー１０４内部よりもかなり低い。その結果、図６に示すように、基板出入口１１０付近に有機溶剤ガスの結露Ａが発生し、この結露Ａが基板１０８上に滴下してパターン不良が発生することがあった（基板出入口１１０付近についても同様である）。
【０００７】
このような状況を一例を示し、以下に考察する。基板１０８の付着ペーストには沸点２３０℃のテキサノールが２０％含有され、チャンバー１０１内が１６０℃に維持されて、ペーストが１０ｇ付着した基板１０８が５秒毎に連続して投入されると仮定すると、チャンバー１０１内には、毎秒０．４ｇのテキサノールを含んだ１６０℃の蒸気が発生する計算になる。ここで、エアー供給部１１６から毎分１５０リットルのエアーが供給されると、テキサノールの露点温度は１１０℃になるものと見積もられる。これに対して、室温で毎分２０リットル供給されるエアーカーテン１１７，１１８のエアーや基板出入口１０９，１１０の温度は５０℃〜１２０℃程度の温度にしかならない。その結果、基板出入口１０９，１１０付近の温度がテキサノールの露点温度以下となり、有機溶剤ガスの結露Ａが発生する。
【０００８】
一方、基板出入口１０９，１１０でチャンバー１０１および断熱材１０２とキャビネット１０３の間に隙間があると、キャビネット内排気ガス１２１は有機排気が混ざった排気ガスになる。また、チャンバー内排気ガス１２２もそのまま排気すると環境を汚染するので問題である。
ここでは、印刷用ペースト含有有機溶剤について記述したが、半田付け工程の場合では排気ガスには酸性無機物が含まれることもあり、安全衛生上問題となる。
【０００９】
以上のように従来のコンベア炉１００では、基板出入口１０９，１１０で発生する溶剤ガスの結露Ａによる基板１０８と装置への滴下が問題であり、また、溶剤ガスによる環境汚染が問題であった。
本発明は、このような問題を解決し、溶剤ガスの結露が起こり難いコンベア炉を提供することを目的とする。また、溶剤ガスによる環境汚染が起こり難いコンベア炉を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のコンベア炉は、加熱・乾燥手段が設けられたチャンバー内に基板を通過させて、基板上に付着させた付着物を乾燥又は焼成させるコンベア炉において、チャンバーの基板出入口に設けられたエアーカーテンと、エアーカーテンのエアーを加熱するエアー加熱部と、エアーカーテンの外側に設けられ、エアーカーテンから漏れたガスを排気するエアーカーテン外排気ダクトとを備え、エアー加熱部は、エアーカーテンのエアーの温度が、付着物から発生する溶剤ガスの露点より高くなるようにエアーを加熱し、付着物から発生する溶剤ガスを排気するチャンバー内排気ダクトと、チャンバー内排気ダクトから排出された溶剤ガスを液化して収集する液溜部と、液溜部で収集した液状の溶剤を回収する溶剤回収部と、チャンバーの基板出入口に設けられ、チャンバーの基板出入口を加熱する基板出入口加熱部とをさらに備え、基板出入口加熱部は、チャンバーの基板出入口を、付着物から発生する溶剤ガスの露点より高い温度まで加熱し、チャンバーの基板出入口付近に設けられ、前記付着物から発生する溶剤ガスを吸収する溶剤吸収部をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンベア炉の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係るコンベア炉１を示す断面図である。図中、２は両側部に基板出入口３，４が設けられたチャンバー、５はチャンバー２の外面に設けられた断熱材、６はチャンバー２を収容するキャビネット、７，８はキャビネット６の両側方に配置されたベルト駆動ローラ、９はベルト駆動ローラ７，８で両端が支持されると共に、基板出入口３，４からチャンバー２内部に導入されるループ状のベルトである。
【００２０】
また、１０はベルト上に所定間隔で載置され、付着物の一例であるペーストを付着させた基板、１１はチャンバー２内のベルト１０の上方に配置されたランプヒータ（加熱・乾燥手段）、１２はチャンバー２内のベルト１０の下方に設置されたエアー供給部、１３はキャビネット６の上部に形成されたキャビネット内熱排気口、１４はキャビネット６の下部に形成された外気取り込み口である。なお、付着物はペーストに限定されることなく、例えば、半田等の金属であってもよい。
【００２１】
さらに、１５はチャンバー２内の温度を測定する熱伝対、１６は熱伝対１５で測定された温度データに基づいてチャンバー２内の温度を制御する温度制御ユニットである。ここで、温度制御ユニット１６はケーブルを介してランプヒータ１１に接続されており（ケーブルは図示せず）、ランプヒータ１１は温度制御ユニット１６の制御によって出力が調整される。
【００２２】
また、１７はベルト９にテンションを加えるベルトテンションローラ、１８，１９は基板出入口に設けられたエアーカーテン、２０はエアーカーテン１９のエアーを加熱するエアー加熱部、２１はチャンバー２の基板出入口３，４付近におけるチャンバー２とキャビネット６との間に設けられ、チャンバー２とキャビネット６との隙間を埋める断熱材（封止部）である。
【００２３】
さらに、２２は基板出入口４に設けられ、基板出入口４から漏れる溶剤ガスを加熱するラバーヒータ（基板出入口加熱部）、２３はラバーヒータ２２の外面に設けられ、ペーストから発生する溶剤ガスを吸収する溶剤吸収断熱材（溶剤吸収部）、２４はキャビネット内排気ガス、２５はチャンバー内排気ガス、３０はキャビネット６の両側部に設けられ、基板１０に付着させたペーストから発生する溶剤ガスを排気する排気ユニットである。
【００２４】
図２に示すように、排気ユニット３０は、エアーカーテン１９の外側に設けられ、チャンバー２とキャビネット６との間を延在してキャビネット６の外に延びるエアーカーテン外排気ダクト３１と、チャンバー２内に設けられ、チャンバー２内の溶剤ガスを排気するチャンバー内排気ダクト３２と、これらの排気ダクト３１，３２が接続され、溶剤ガスを液化して収集するボックス形状の有機溶剤トラップ（液溜部）３３とを備えている。
【００２５】
また、排気ユニット３０は、有機溶剤トラップ３３の上面に形成され、有機溶剤トラップ３３内の熱を放出させるフィン３４と、有機溶剤トラップ３３内に溜まった液状の有機溶剤を回収するドレンバルブ（溶剤回収部）３５と、有機溶剤トラップ３３の上面から上方に延び、有機溶剤トラップ３３内の排気ガスを排気する排気ダクト３６とを備えている。
【００２６】
図３に示すように、エアーカーテン１８とエアー加熱部２０とは一体的に構成され、エアー吹出口１８ａの下方にファン１８ｂが設けられている。また、エアー加熱部２０には、コイルヒータ２０ａと熱電対２０ｂとが設けられ、熱電対２０ｂで測定した温度データに基づいて、コイルヒータ２０ａはフィードバック制御される。
【００２７】
更に、図４に示すように、ラバーヒータ２２は、矩形状のＳｉラバーシート２２ａと、Ｓｉラバーシート２２ａに組み込まれたヒータ線とを備えている。そして、ヒータ線に電気を流してヒータ線を加熱することにより、Ｓｉラバーシート２２ａは暖まり、基板出入口４付近での結露の発生が防止される。
【００２８】
次に、動作について説明する。ベルト９上に固定された基板１０は、チャンバー２内に次々投入され、ランプヒータ１１で加熱・乾燥される。ベルト９は、キャビネット６の両側方に配置されたベルト駆動ローラ７，８で駆動される。また、ベルト駆動ローラ８だけでは空回転するので、ベルトテンションローラ１７の張力でベルト駆動ローラ８の駆動力を確実にベルト９に伝達させている。ベルト９はループ状であり、キャビネット６の外側を通って、再びチャンバー２内に導入される。
【００２９】
ランプヒータ１１の点灯によって上昇したチャンバー２内の温度は、熱伝対１５で測定され、測定データは温度制御ユニット１６に与えられる。温度制御ユニット１６では、この測定データに基づいて、チャンバー２内の温度が一定になるようにランプヒータ１１の出力を制御する。
【００３０】
基板１０に付着したペーストから発生する有機溶剤ガスを排気するために、エアー供給部１８，１９から新鮮なエアーを絶えず供給して、チャンバー内排気ガス２５を排気ユニット３０から外部に排気する。このチャンバー２内の気流の流れや温度を一定に保つために、基板出入口３，４の近傍には、エアーカーテン１８，１９が設けられている。また、コンベア炉１の温度上昇を防ぎ、安全に運転するために、チャンバー２とその断熱材３を囲うようにキャビネット６が設けられ、外気取り込み口１４より外気が取り込まれると共に、暖まった外気がキャビネット排気口２４から排気される。
【００３１】
本実施の形態は、以下の特徴を有している。まず１点目として、エアーカーテン１８，１９の側部にエアー加熱部２０を設け、エアーカーテン１８，１９のエアーを温風化している。具体的には、室温のエアーを流量計で所定流量に設定し、続いて熱伝対２０ｂで温度制御可能なコイルヒータ２０ａを用いて予備加熱した後に、エアーカーテン１８，１９から温風化したエアーを吹き出している。その結果、基板出入口３，４付近での結露の発生が防止される。
【００３２】
なお、エアー加熱部２０によるエアーの加熱温度をペーストから発生する有機溶剤ガスの露点より高く設定すれば、基板出入口３，４付近での結露の発生を一層効果的に防止できる。例えば、有機溶剤ガスがテキサノールである場合、コイルヒータ２０ａで露点温度以上の１４０℃〜３００℃に制御しておけば、エアーカーテン１８，１９で結露はほとんど発生しなくなる。
【００３３】
また、２点目として、エアーカーテン１８，１９の外側に、図２に示す排気ダクト３１を設けて、エアーカーテン１８，１９から漏れた溶剤ガスを吸引している。その結果、基板出入口３，４付近での溶剤ガスの含有量が減少し、基板出入口３，４付近での溶剤ガスの結露が防止される。また、エアーカーテン１８，１９から漏れた溶剤ガスが基板出入口３，４から外部に排出されることがないので、溶剤ガスによる大気の汚染を効果的に防止することができる。
【００３４】
なお、エアーカーテン１８，１９で使用するエアーの代わりに、酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等やそれらの混合ガスであっても良い。ここで、エアーカーテン１８，１９は炉内へ流すガスと同じものが一般的なので、例えば、印刷ペーストの場合、有機成分である樹脂を燃焼させる目的には酸素が用いられる。また、半田等の金属を焼結する場合には、酸化を防止する目的で窒素やアルゴン等の不活性ガスが用いられる。
【００３５】
第３点目として、基板出入口３，４のキャビネット６とチャンバー２の隙間を断熱材２１で封止している。その結果、キャビネット内排気ガス２４にペーストの蒸気が混入しなくなり、基板出入口３，４付近の結露の発生が防止されると共に、大気汚染も防止される。ここでは、断熱材２１でキャビネット６とチャンバー２の隙間を封止したが、断熱材である必要はなく、アルミ箔テープ等であっても良い。
【００３６】
第４点目として、基板出入口４にシート上のラバーヒータ２２を設けて、エアーカーテン１９から漏れてくる溶剤ガスを加熱している。その結果、基板出入口４での結露の発生が防止される。また、溶剤ガスの温度を、溶剤ガスの露点温度より高く設定すれば、基板出入口３，４付近での結露の発生を一層効果的に防止できる。例えば、溶剤ガスが前述したテキサノールの場合、１４０℃以上にテキサノールを加熱すれば、溶剤結露はほとんど発生しない。なお、図１では、基板１０導出側の基板出入口４に、ラバーヒータ２２を設けているが、基板１０導入側の基板出入口３にラバーヒータ２２を設けてもよい。
【００３７】
第５点目として、ラバーヒータ２２の上に溶剤吸収断熱材２３を固定している。その結果、溶剤ガスの結露が発生し易い場合でも、溶剤吸収断熱材２３が溶剤ガスを吸収するので、溶剤ガスの結露を確実に防止できる。このような溶剤吸収断熱材２３として、例えば、多孔質性のポリビニルフォルマールが適している。ポリビニルフォルマールは、自重の１０倍程度まで溶剤を吸収できるので、有機や無機の飽和蒸気であっても、或いは、コンベア炉１を長期運転してもメンテナンスが不要になる。なお、図１では、基板１０導出側の基板出入口４に、溶剤吸収断熱材２３を設けているが、基板１０導入側の基板出入口３に溶剤吸収断熱材２３を設けてもよい。
【００３８】
第６点目として、ペーストから発生した溶剤ガスは、図２に示すチャンバー内排気ダクト３２やエアーカーテン外排気ダクト３１を通して、有機溶剤トラップ３３に収集される。有機溶剤トラップ３３に収集された溶剤ガスは、フィン３４で冷却されて、液化した有機溶液が有機溶剤トラップ３３に溜まる。そして、有機溶剤トラップ３３に所定量の有機溶液が溜まった段階で、ドレンバルブ３５を操作して、有機溶液を回収することができる。その結果、排気ダクト２５からは、有機溶剤成分が取り除かれた無害な排気ガスが放出され、環境汚染を効果的に防止することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係るコンベア炉は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
即ち、エアー加熱部におけるエアーカーテンのエアーの加熱によって、付着物から発生した溶剤ガスの結露が防止できる。その結果、基板にパターン不良が発生しなくなり、製造コストを削減できる。
【００４０】
また、エアーカーテン外排気ダクトによる溶剤ガスの吸収によって、基板出入口における溶剤ガスの結露が防止できる。その結果、基板にパターン不良が発生しなくなり、製造コストを削減できる。また、溶剤ガスが外気に漏れ出すことがないので、大気汚染を効果的に防止できる。
【００４１】
更に、チャンバーとキャビネットの間に設けられた封止部によって、基板出入口における溶剤ガスの結露が防止できる。その結果、基板にパターン不良が発生しなくなり、製造コストを削減できる。また、溶剤ガスが外気に漏れ出すことがないので、大気汚染を効果的に防止できる。
【００４２】
また、基板出入口付近に溶剤ガス加熱部を設けることにより、基板出入口における溶剤ガスの結露が防止できる。その結果、基板にパターン不良が発生しなくなり、製造コストを削減できる。
【００４３】
更に、基板出入口付近に溶剤吸収部を設けることにより、基板出入口における溶剤ガスの結露が防止できる。その結果、基板にパターン不良が発生しなくなり、製造コストを削減できる。
【００４４】
また、チャンバー内排気ダクトから排気された溶剤ガスを液化して収集する液溜部を設けることにより、有機溶液が確実に回収され、有機溶剤成分が取り除かれた無害な排気ガスが外部に放出される。その結果、溶剤ガスが外気に漏れ出すことがないので、大気汚染を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るコンベア炉を示す断面図である。
【図２】排気ユニットを示す断面図である。
【図３】エアーカーテンおよびエアー加熱部を示す断面図である。
【図４】ラバーヒータを示す図である。
【図５】従来技術に係るコンベア炉を示す断面図である。
【図６】従来技術に係るコンベア炉の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１…コンベア炉、２…チャンバー、３，４…基板出入口、６…キャビネット、１０…基板、１８，１９…エアーカーテン、２０…エアー加熱部、２１…断熱材（封止部）、２２…ラバーヒータ（基板出入口加熱部）、２３…溶剤吸収断熱材（溶剤吸収部）、３１…エアーカーテン外排気ダクト、３２…チャンバー内排気ダクト、３３…有機溶剤トラップ（液溜部）、３５…ドレンバルブ（溶剤回収部）。
【図１】
0003934281.tif 000002
【図２】
0003934281.tif 000003
【図３】
0003934281.tif 000004
【図４】
0003934281.tif 000005
【図５】
0003934281.tif 000006
【図６】
0003934281.tif 000007