(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体と、
炉体内でワークを搬送するコンベアと、
コンベアによるワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のヒータおよび上下他方に位置する他方のヒータと、
一方のヒータへの必要とする最大電力の通電と他方のヒータへの必要とする最大電力の通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転するコントローラと
を具備したことを特徴とする加熱炉。
【請求項２】
炉体内のワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして一方のヒータを発熱させるとともに、上下他方に位置する他方のヒータへの通電を停止し、
通電時間を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電を停止するとともに、他方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして他方のヒータを発熱させ、
これらの一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転する
ことを特徴とする加熱炉の運転開始方法。
【請求項３】
炉体内のワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして一方のヒータを発熱させるとともに、上下他方に位置する他方のヒータへの通電を停止し、
測定温度を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電を停止するとともに、他方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして他方のヒータを発熱させ、
これらの一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転する
ことを特徴とする加熱炉の運転開始方法。
【請求項４】
ヒータ立上げ運転の最終工程では、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に同時に通電する
ことを特徴とする請求項２または３記載の加熱炉の運転開始方法。
【請求項５】
ワークを予加熱するプリヒータと、ワークのソルダペーストをリフローするリフローヒータとを立上げ運転する
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか記載の加熱炉の運転開始方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉体内のワーク搬送経路より上下一方および他方にヒータを配置した加熱炉およびその運転開始方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−２１２０２７号公報には、リフロー装置のヒータ立上げ方法が示されている。すなわち、図５（ａ）に示されるように、炉体１を貫通して電子部品搭載基板Ｗを搬送するコンベア２が配設され、このコンベア２より上側にて炉体１内に複数のヒータ３，４，５およびこれらのヒータ３，４，５からそれぞれ熱風を生じさせるファン６が配設され、また、コンベア２より下側にて炉体１内にヒータ７が配設されたリフロー装置において、図５（ｂ）および（ｃ）に示されるように、各ヒータ３，４，５，７を立上げるに当り、各ヒータ３，４，５，７の立上げ時間をずらすことにより、これらのヒータ３，４，５，７の平均電流ｉ3，ｉ4，ｉ5，ｉ7の合計電流（Ｚ＝ｉ3＋ｉ4＋ｉ5＋ｉ7）を規定電流ｉmaxより低く押えて、電源のダウンを回避するようにしたヒータ立上げ方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のヒータ立上げ方法は、電源のダウンを確実に回避できる効果が得られるものの、図５（ｃ）に示されるように、例えばヒータ立上げ運転開始直後においては、ヒータ３の平均電流ｉ3と規定電流ｉmaxとの間に、平均電流ｉ3の２倍近い余裕ｉaがあり、あるいはヒータ３，４の合計電流（ｉ3＋ｉ4）と規定電流ｉmaxとの間に、合計電流（ｉ3＋ｉ4）に近い余裕ｉbがあり、要するに、ヒータ立上げ運転の前半においては、ヒータに通電される電流と規定電流ｉmaxとの間に余裕があり過ぎて、電源のダウン回避を重視し過ぎるあまり、ヒータ立上げに時間を要する問題がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ヒータ立上げ時間を短縮できる加熱炉およびその運転開始方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【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、炉体と、炉体内でワークを搬送するコンベアと、コンベアによるワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のヒータおよび上下他方に位置する他方のヒータと、一方のヒータへの必要とする最大電力の通電と他方のヒータへの必要とする最大電力の通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転するコントローラとを具備した加熱炉であり、コントローラにより一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを交互に切換えながら、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電をするため、両方のヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力により炉外の大気よりの外乱に影響され難い立上げ運転が可能の加熱炉を提供できる。
【０００６】
請求項２に記載された発明は、炉体内のワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして一方のヒータを発熱させるとともに、上下他方に位置する他方のヒータへの通電を停止し、通電時間を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電を停止するとともに、他方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして他方のヒータを発熱させ、これらの一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転する加熱炉の運転開始方法であり、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電を開始できるため、両方のヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力により炉外の大気よりの外乱に影響され難い立上げ運転が可能である。特に、通電時間を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを切換えるので、冗長で効率の悪い通電時間を切捨てて、短時間のうちに効率の良い立上げ運転が可能である。
【０００７】
請求項３に記載された発明は、炉体内のワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして一方のヒータを発熱させるとともに、上下他方に位置する他方のヒータへの通電を停止し、測定温度を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電を停止するとともに、他方のヒータに対し必要とする最大電力の通電をして他方のヒータを発熱させ、これらの一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転する加熱炉の運転開始方法であり、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電を開始できるため、両方のヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力により炉外の大気よりの外乱に影響され難い立上げ運転が可能である。特に、測定温度を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを切換えるので、昇温勾配の大きい、効率の良い昇温特性部分のみを利用して、短時間のうちに効率の良い立上げ運転が可能である。
【０００８】
請求項４に記載された発明は、請求項２または３記載の加熱炉の運転開始方法におけるヒータ立上げ運転の最終工程では、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に同時に通電する加熱炉の運転開始方法であり、ヒータ立上げ運転の最終時に、両方のヒータに通電することで、炉体内のワーク搬送経路より上下一方の雰囲気と上下他方の雰囲気とを等しい温度条件に、または異なる所定の温度条件に調整することが容易にできる。
【０００９】
請求項５に記載された発明は、請求項２乃至４のいずれか記載の加熱炉の運転開始方法において、ワークを予加熱するプリヒータと、ワークのソルダペーストをリフローするリフローヒータとを立上げ運転する加熱炉の運転開始方法であり、炉体内のワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のプリヒータおよびリフローヒータと、上下他方に位置する他方のプリヒータおよびリフローヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電を開始できるため、両方のプリヒータおよびリフローヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりリフローはんだ付け用加熱炉のヒータ立上げ時間を短縮できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図４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。
【００１１】
図２は、リフローはんだ付け用の加熱炉の一例を示し、炉体11内に、ソルダペーストを介し電子部品を搭載したプリント配線基板（以下、この電子部品搭載基板を「ワークＷ」という）を搬送するコンベア12が配設されている。
【００１２】
このコンベア12によるワーク搬送経路に沿って、炉体11内のワーク搬送経路より上下一方（下方）に位置する一方のプリヒータ13およびリフローヒータ14（以下、一方のプリヒータ13およびリフローヒータ14を「一方のヒータ13，14」という）と、上下他方（上方）に位置する他方のプリヒータ15およびリフローヒータ16（以下、他方のプリヒータ15およびリフローヒータ16を「他方のヒータ15，16」という）とが、それぞれ配列されている。
【００１３】
プリヒータ13，15は、ワークＷを徐々に昇温させるように予加熱し、リフローヒータ14，16は、ワークＷに塗布されたソルダペーストをリフロー（溶融）できる温度まで加熱する。
【００１４】
一方のヒータ13，14および他方のヒータ15，16には、ファン17，18がそれぞれ対向して設置され、これらの一方のヒータ13，14およびファン17により、また、他方のヒータ15，16およびファン18により、それぞれ熱風発生手段が構成されている。
【００１５】
これらの熱風発生手段により発生した熱風は、リフローはんだ付け運転を開始するに当って、炉体11内の雰囲気温度を立上げ、リフローはんだ付け運転中は、炉体11内の雰囲気温度を所定のプリヒート温度またはリフロー温度に保つ働きがある。
【００１６】
次に、図３は、加熱炉の温度制御系の一例を示し、そのコントローラとしてのヒータ用コントローラ21は、電源22から供給される電力を制御（切換制御および電力制御）して、一方のヒータ13，14および他方のヒータ15，16に分配するものである。
【００１７】
このヒータ用コントローラ21は、一方のヒータ13，14に対し必要とする最大電力の通電をして一方のヒータ13，14を発熱させるとともに、他方のヒータ15，16への通電を停止し、通電時間を切換パラメータとして、または、測定温度を切換パラメータとして、一方のヒータ13，14への通電を停止するとともに、他方のヒータ15，16に対し必要とする最大電力の通電をして他方のヒータ15，16を発熱させ、これらの一方のヒータ13，14への通電と他方のヒータ15，16への通電とを交互に切換えながら両方のヒータを立上げ運転する機能がある。
【００１８】
通電時間を切換パラメータとして一方のヒータ13，14への通電と他方のヒータ15，16への通電とを切換える場合は、ヒータ用コントローラ21に接続された時間設定部23により設定された設定時間と、コントローラ内タイマでカウントする通電時間とを比較して、この通電時間が設定時間に到達した時点で切換える。
【００１９】
また、測定温度を切換パラメータとして一方のヒータ13，14への通電と他方のヒータ15，16への通電とを切換える場合は、ヒータ用コントローラ21に接続された温度設定部24により設定された設定温度と、炉体11内のワーク搬送経路より下方に配設された熱電対などの温度センサ25，26および上方に配設された熱電対などの温度センサ27，28によりそれぞれ測定された炉体内雰囲気の測定温度とを比較して、炉体内雰囲気の測定温度が設定温度に到達した時点で切換える。
【００２０】
なお、時間設定部23および温度設定部24は、プリヒータ13，15の立上げ運転で使う設定時間および設定温度と、リフローヒータ14，16の立上げ運転で使う設定時間および設定温度とを、それぞれ設定する。
【００２１】
次に、図４は、ヒータ用コントローラ21によるヒータ切換制御の手順を示す。なお、この図４中の丸数字は、ステップ番号である。
【００２２】
（ステップ１）
一方のヒータ13，14に対し必要とする最大電力の通電をして一方のヒータ13，14を発熱させるとともに、他方のヒータ15，16への通電は停止させる。
【００２３】
（ステップ２）
通電時間が、設定時間に到達したか否か、または、測定温度が、設定温度に到達したか否かを判断し、到達するまで、ステップ１を継続する。
【００２４】
（ステップ３）
ステップ２で設定時間または設定温度に到達した場合は、一方のヒータ13，14および他方のヒータ15，16を小電力で同時加熱できるほどの調整時間または調整温度に到達したか否かを判断する。
【００２５】
（ステップ４）
ステップ３で調整時間または調整温度に到達していない場合は、ステップ１とは逆に、一方のヒータ13，14への通電を停止するとともに、他方のヒータ15，16に対し必要とする最大電力の通電をして他方のヒータ15，16を発熱させる。
【００２６】
（ステップ５）
通電時間が、設定時間に到達したか否か、または、測定温度が、設定温度に到達したか否かを判断し、到達するまで、ステップ４を継続する。
【００２７】
（ステップ６）
ステップ５で設定時間または設定温度に到達した場合は、一方のヒータ13，14および他方のヒータ15，16を小電力で同時加熱できるほどの調整時間または調整温度に到達したか否かを判断する。
【００２８】
ステップ６で調整時間または調整温度に到達していない場合は、ステップ１に戻って、通電時間を切換パラメータとして、または、測定温度を切換パラメータとして、一方のヒータ13，14への通電と他方のヒータ15，16への通電とを交互に切換えながら、両方のヒータを立上げ運転する（ステップ１〜６）。
【００２９】
（ステップ７）
ステップ３またはステップ６で調整時間または調整温度に到達した場合は、ヒータ立上げ運転の最終工程に入り、一方のヒータ13，14および他方のヒータ15，16の両方に同時に小電力を通電して、一方のヒータ13，14および他方のヒータ15，16を小電力で同時加熱する。
【００３０】
（ステップ８）
通電時間が、設定時間に到達したか否か、または、測定温度が、設定温度に到達したか否かを判断し、到達するまで、ステップ７を継続する。
【００３１】
ステップ８で設定時間または設定温度に到達した場合は、ヒータ立上げ運転が終了するので、コンベア12にワークＷを供給して、ワークＷをリフローはんだ付けする本運転に入る。
【００３２】
なお、プリヒータ13，15の立上げ運転で使う設定時間および設定温度と、リフローヒータ14，16の立上げ運転で使う設定時間および設定温度とが異なることは、言うまでもない。
【００３３】
次に、図１に基づき、加熱炉の運転開始方法の一例を説明する。なお、ここでは、一方のヒータ13，14を、ワーク搬送経路より下方のヒータ13，14と呼び、他方のヒータ15，16を、ワーク搬送経路より上方のヒータ15，16と呼ぶ。
【００３４】
（Ｔ１）
下方のヒータ13，14に対し必要とする最大電力Ａの通電をして、下方のヒータ13，14を発熱させるとともに、このとき、上方のヒータ15，16への通電を停止する。
【００３５】
これにより、ワークＷは、実線で示された下面温度が急上昇し、破線で示された上面温度は緩やかに上昇する。
【００３６】
（Ｔ２）
通電時間を切換パラメータとして、または、測定温度を切換パラメータとして、下方のヒータ13，14への通電を停止するとともに、上方のヒータ15，16に対し必要とする最大電力Ａの通電をして、上方のヒータ15，16を発熱させる。
【００３７】
これにより、ワークＷは、上面温度が急上昇し、下面温度は僅かに上昇する。
【００３８】
（Ｔ３）
通電時間を切換パラメータとして、または、測定温度を切換パラメータとして、下方のヒータ13，14に対し必要とする範囲で極力大きな電力の通電をして、下方のヒータ13，14を発熱させるとともに、上方のヒータ15，16への通電を停止する。
【００３９】
これにより、ワークＷは、下面温度が急上昇し、上面温度は僅かに上昇する。
【００４０】
（Ｔ４）
最後に、通電時間または測定温度が、設定された調整時間または調整温度に到達した場合は、ヒータ立上げ運転の最終工程に入り、下方のヒータ13，14および上方のヒータ15，16の両方に、一定の範囲内の小電力を同時に通電し、この小電力で同時加熱する。
【００４１】
この場合、下方のヒータ13，14より上方のヒータ15，16に対しやや大きな電力を供給すれば、最終的にワーク搬送経路より下方の雰囲気と上方の雰囲気とを等しい温度条件に調整することができる。また、基板条件によっては、ワーク搬送経路より下方の雰囲気と上方の雰囲気とを異なる所定の温度条件に調整することも可能である。
【００４２】
このように、下方のヒータ13，14および上方のヒータ15，16の両方に対して、必要とする最大電力Ａで通電を開始できるため、両方のヒータ13，14および15，16を効率良く立上げ運転でき、従来よりリフローはんだ付け用加熱炉のヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力Ａにより、炉外の大気よりの外乱、例えば冷気の侵入などに影響され難い立上げ運転が可能である。
【００４３】
その際に、通電時間を切換パラメータとして、下方のヒータ13，14への通電と上方のヒータ15，16への通電とを切換えると、冗長で効率の悪い通電時間を切捨てて、短時間のうちに効率の良い立上げ運転が可能である。
【００４４】
一方、測定温度を切換パラメータとして、下方のヒータ13，14への通電と上方のヒータ15，16への通電とを切換えると、昇温勾配の大きい、効率の良い昇温特性部分のみを利用して、短時間のうちに効率の良い立上げ運転が可能である。
【００４５】
そして、ヒータ立上げ運転の最終時に、両方のヒータ13，14および15，16に通電することで、炉体11内のワーク搬送経路より上下一方の雰囲気と上下他方の雰囲気とを等しい温度条件に、または異なる所定の温度条件に調整することが容易にできる。
【００４６】
なお、この加熱炉の運転開始方法は、リフローはんだ付け用の加熱炉だけに限定されるものではなく、例えば、基板上に熱硬化性樹脂を介し部品を接着する場合の加熱炉などにも適用できる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、コントローラにより、一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを交互に切換えながら、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電をするため、両方のヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力により炉外の大気よりの外乱に影響され難い立上げ運転が可能の加熱炉を提供できる。
【００４８】
請求項２記載の発明によれば、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電を開始できるため、両方のヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力により炉外の大気よりの外乱に影響され難い立上げ運転が可能である。特に、通電時間を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを切換えるので、冗長で効率の悪い通電時間を切捨てて、短時間のうちに効率の良い立上げ運転が可能である。
【００４９】
請求項３記載の発明によれば、一方のヒータおよび他方のヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電を開始できるため、両方のヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりヒータ立上げ時間を短縮できるとともに、最大電力により炉外の大気よりの外乱に影響され難い立上げ運転が可能である。特に、測定温度を切換パラメータとして、一方のヒータへの通電と他方のヒータへの通電とを切換えるので、昇温勾配の大きい、効率の良い昇温特性部分のみを利用して、短時間のうちに効率の良い立上げ運転が可能である。
【００５０】
請求項４記載の発明によれば、ヒータ立上げ運転の最終時に、両方のヒータに通電することで、炉体内のワーク搬送経路より上下一方の雰囲気と上下他方の雰囲気とを等しい温度条件に、または異なる所定の温度条件に調整することが容易にできる。
【００５１】
請求項５記載の発明によれば、炉体内のワーク搬送経路より上下一方に位置する一方のプリヒータおよびリフローヒータと、上下他方に位置する他方のプリヒータおよびリフローヒータの両方に対して、必要とする最大電力で通電を開始できるため、両方のプリヒータおよびリフローヒータを効率良く立上げ運転でき、従来よりリフローはんだ付け用加熱炉のヒータ立上げ時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明に係る加熱炉の運転開始方法を示す時間とヒータ供給電力との関係を示す図であり、（ｂ）は、その時間と基板温度との関係を示す図である。
【図２】本発明に係る加熱炉の概略を示す断面図である。
【図３】本発明に係る加熱炉のヒータ制御回路を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る加熱炉のヒータ切換制御を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、従来のヒータ立上げ方法に係るリフロー装置の断面図、（ｂ）は、その加熱条件の設定用表示例を示す図、（ｃ）は、その時間とヒータへの供給電流との関係を示す図である。
【符号の説明】
Ｗ    ワーク
11    炉体
12    コンベア
13，14    一方のヒータ
15，16    他方のヒータ
13，15    プリヒータ
14，16    リフローヒータ
21    コントローラとしてのヒータ用コントローラ
【図１】
0003881572.tif 000002
【図２】
0003881572.tif 000003
【図３】
0003881572.tif 000004
【図４】
0003881572.tif 000005
【図５】
0003881572.tif 000006