(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内においてはんだのフラックス成分などから発生したヒュームを処理するリフロー装置であって、
前後両端が開口して後端が基板入口、前端が基板出口となされ、内部に予熱部、本加熱部、および冷却部が設けられている炉を備えたリフロー装置において、
炉内の基板を炉壁に埋設された電熱ヒータにより予熱部、本加熱部において輻射加熱する加熱装置と、
炉に接続されたヒューム排出管と、
ヒューム排出管内の温度をヒュームの凝縮温度以上に保つ手段と、
炉内で発生したヒュームを炉内の雰囲気とともにヒューム排出管に強制的にかつ連続的に排出する排出手段と、
ヒューム排出管に接続されて排出管から排出されたヒュームを連続的に熱分解するヒューム処理装置とを備え、
ヒューム排出管が、炉における本加熱部と冷却部との間に接続され、炉内の後側から前側に向かう雰囲気の流れを形成しつつ、ヒューム処理後の雰囲気を外部に排出することを特徴とするリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリント基板に電子部品などをはんだ付けするリフロー装置に関する。詳しくは、はんだ付けのさいに発生するヒュームを基板と接触させることなくすみやかに炉外に排出し得るリフロー装置、また排出したヒュームを有効に処理装置まで導き、処理しうるリフロー装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書において前後は、図１を基準にいうものとし、図１の左を後、右を前というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来のリフロー装置として、例えば、図３に示したものがある。このリフロー装置は、炉(21)と、炉(21)を貫通して上側が基板搬送路となされた基板搬送用コンベヤ(22)と、炉(21)内におけるコンベヤ(22)の基板搬送路の上方に設けられた複数のファン(24)と、炉(21)内におけるコンベヤ(22)の上方かつファン(24)の下方に配された複数のヒータ(23)と、炉(21)内の雰囲気を抜き出す往路(29)および抜き出した雰囲気を再び炉(21)に供給する復路(27)よりなる循環路と、循環路中に設けられた冷却コイル(28)と、復路(27)中に設けられたファン装置(30)とを備えている。
【０００４】
このリフロー装置においては、炉(21)内のヒュームを含んだ雰囲気を往路(29)に導き入れ、冷却コイル(28)によってヒュームをタール状にし、あるいは凝縮させ、凝縮等したヒュームを冷却コイル(28)に付着させてヒュームを回収する。ヒュームが回収された後の雰囲気は、復路(27)によって炉(21)内に供給される。
【０００５】
なお、図３に示したリフロー装置において冷却コイル(28)に代えてフィルタが設けられていることがある。
【０００６】
また、さらに、他のリフロー装置として図４に示したものがある。この図においても左を後、右を前というものとする。
【０００７】
このリフロー装置は、炉(31)と、炉(31)の加熱部に接続されたヒューム排出管(32)と、ヒューム排出管(32)内に設けられたシロッコファン(35)と、ヒューム排出管(32)内に設けられた電熱ヒータ(33)と、ヒューム排出管(32)内における電熱ヒータ(33)下流側に設けられた触媒(34)とを備えたものである。また、排出管(32)には、空気供給管(36)および可燃材料供給管(37)が接続されている。なお、図示は省略したが、炉(31)内において基板(w) を前進させる搬送装置が設けられている。
【０００８】
このリフロー装置は、ファン(35)により炉(31)内部のヒュームを含んだ雰囲気を抜き出し、電熱ヒータ(33)および触媒(34)によりヒュームを酸化処理している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在では基板表面の実装密度を高くすることが要求されている。このためには、実装部品を小型化することや配線寸法を微細化して配線密度を高くすることが必要となるが、これらを実現するためには、はんだ面積を縮小しなければならない。このため、クリーンな環境においてはんだ付けを行う必要が生じ、はんだ付けを行う炉内のクリーン度を、例えばクラス１０００程度にすることが要求されている。
【００１０】
しかし、上記２つの従来のリフロー装置は以下に述べるような問題を有し、高いクリーン度を達成することはできない。
【００１１】
図３に示した従来のリフロー装置においては、フィルタを用いる場合、ヒュームが凝縮等し、フィルタに付着して目づまりをおこし、そのままでは使えなくなるという問題がある。
【００１２】
また、冷却コイルによる場合は、冷却コイル表面に、凝縮したヒュームを付着させることにより除去するため、付着物の堆積とともに冷却能力が低下し、ヒュームを完全に除去することができなくなる。
【００１３】
さらに、フィルタおよび冷却コイルにより回収したヒュームは、凝縮等してフィルタや冷却コイルにタール状に付着しているため、付着物の除去が困難であり、リフロー装置のメンテナンスに手間がかかるという問題もある。また、付着物の除去のさいは、リフロー装置を停止する必要があるため、装置の稼働時間が短くなるという問題もある。
【００１４】
このように、炉内の雰囲気を循環させて、循環中に雰囲気中のヒュームを除去する熱風循環式リフロー炉においては、高いクリーン度を達成することができない。
【００１５】
図４に示した従来のリフロー装置においては、炉(31)内前方および後方から中央に向かう気流が発生する。このため炉(31)内における予熱部後部で大量に発生したヒュームが炉(31)における本加熱部から予熱部、すなわち高温部から低温部へと流れて炉(31)内のクリーン度が低下し、炉(31)内で搬送される基板(w) や炉(31)内壁にヒュームが付着することがあるという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記問題を解決することを課題としたものであり、高いクリーン度を達成することができかつメンテナンスの容易なリフロー装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するために、本発明によるリフロー装置は、炉内においてはんだのフラックス成分などから発生したヒュームを処理するリフロー装置であって、
前後両端が開口して後端が基板入口、前端が基板出口となされ、内部に予熱部、本加熱部、および冷却部が設けられている炉を備えたリフロー装置において、
炉内の基板を炉壁に埋設された電熱ヒータにより予熱部、本加熱部において輻射加熱する加熱装置と、
炉に接続されたヒューム排出管と、
ヒューム排出管内の温度をヒュームの凝縮温度以上に保つ手段と、
炉内で発生したヒュームを炉内の雰囲気とともにヒューム排出管に強制的にかつ連続的に排出する排出手段と、
ヒューム排出管に接続されて排出管から排出されたヒュームを連続的に熱分解するヒューム処理装置とを備え、
ヒューム排出管が、炉における本加熱部と冷却部との間に接続され、炉内の後側から前側に向かう雰囲気の流れを形成しつつ、ヒューム処理後の雰囲気を外部に排出することを特徴とするものである。
【００１８】
このリフロー装置においては、ヒュームは炉から強制的に炉外に排出され、処理装置によってヒュームを処理された後の雰囲気は、外部に排出されるので、ヒュームが再び炉内に送られることがなく、炉内において高いクリーン度を達成することができる。
【００１９】
さらに、このリフロー装置においては、ヒュームは、炉から排出された後、ヒューム排出管内においては凝縮温度以上に保たれているのでヒュームがヒューム排出管内で凝縮せず、ヒューム排出管を詰まらせることがない。従って、ヒューム排出管内においてヒュームが凝縮して発生した付着物の除去作業というメンテナンスを行う必要がなく、装置の稼働時間が長くなる。
【００２０】
また、ヒュームは排出手段によって炉から連続的にかつ強制的に排出され、その上処理装置によって連続的に処理されるので、ヒュームによる環境汚染が防止されるとともに、装置の稼働時間を長くすることができる。
【００２１】
しかも、基板は、炉壁に埋設された加熱装置により加熱される、すなわち、炉内において熱風を循環させることなく加熱されるので、たとえ、炉内に微量のヒュームが残っていても、そのヒュームが基板に吹き付けられることがない。
【００２２】
また、炉内おけるヒューム発生部分の内壁温度がヒュームの凝縮温度より高いので、炉内壁面にヒュームが付着することがなく、炉のメンテナンスが容易である。
【００２３】
そのうえ、通常ヒュームは、予熱部後部、および本加熱部において発生するが、排出管がこのヒューム発生部分と冷却部との間に接続されているので凝縮する前のヒュームを効率よく排出できる。
【００２４】
さらに、ヒューム排出管が、ヒューム発生部分より後側にかつ冷却部より前側に接続されているので、ヒュームが炉内の前側に逆流せず、基板が強制冷却される前にヒュームが炉外に排出されるので、ヒュームが基板に付着することがない。
【００２５】
しかも、このリフロー装置においては、炉内の後側から前側に向かって雰囲気が流れる。したがって、炉内後側に予熱部を、炉内前側に本加熱部を設ける通常のリフロー装置に適用すれば、ヒュームが炉内において高温側から低温側すなわち本加熱部側から予熱部側に流れることがなく、ヒュームが炉内で凝縮することがない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２を参照して本発明のリフロー装置について説明する。
【００２７】
リフロー装置は、図示は省略した、例えば、鉄板製の外装パネル内に配されたものであり、図１に示したように、前後両端が開口して後端が基板入口(8) 、前端が基板出口(9) となされている筒状の炉(1) と、一端が炉(1) の上部に接続されたヒューム排出管(3) と、ヒューム排出管(3) の他端に接続されたヒューム処理装置(4) とを備えている。処理装置(4) は、ヒュームを加熱することにより分解または燃焼させて処理するものであり、通常外装パネル外に設けられる。なお、図示は省略したが、基板入口(8) から炉(1) 内に基板(w) を搬入し、炉(1) 内において基板(w) を前進させて基板出口(9) から炉(1) 外に基板(w) を搬出する基板搬送装置が設けられている。
【００２８】
炉(1) は、複数の筒状断熱体(1a)(1b)を前後に並べて構成された加熱部(1c)と、加熱部(1c)の後端に接続された入口側筒状金属体(1d)と、加熱部(1c)の前端に接続された出口側筒状金属体(1e)とを備えている。
【００２９】
前後端に位置する筒状断熱体(1a)をのぞいた筒状断熱体(1b)の表面近傍には、それぞれ電熱ヒータ（加熱装置）(2) が埋設され、加熱部(1c)内における後側部分が予熱部、前側部分が本加熱部となされている。また、詳細な図示は省略したが、入口側筒状金属体(1d)には入口パージ部が、出口側筒状金属体(1e)における排出管(3) が接続された部分より前側には、冷却部および出口パージ部が形成されている。なお、電熱ヒータ、外装パネル、入口パージ部、冷却部および出口パージ部等の構成は、通常のはんだリフロー炉に用いられる公知のものと変わりない。また、図示は省略したが、炉(1) には、雰囲気を供給する供給装置が取り付けられている。
【００３０】
そして、出口側筒状金属体(1e)における加熱部(1c)よりの部分にヒューム排出管(3) の一端が接続されている。ヒューム排出管(3) は、例えばステンレス製である。そして、排出管(3) の外周全長にわたってシーズヒータ(5) が設けられているとともに排出管(3) の外周およびヒータ(5) が、断熱材(6) により覆われており、ヒューム排出管(3) 内の温度がヒュームの凝縮温度以上に保たれるようになされている。
【００３１】
また、ヒューム排出管(3) の長さ方向におけるほぼ中央には絞り部(3a)が設けられ、この絞り部(3a)よりも炉(1) 側にインジェクタ（排出手段）(7) が、ヒューム排出管(3) 内部に突出するようにかつインジェクタ(7) から吹き出される高圧気体が、処理装置(4) に向かって流れるように配されている。また、ヒューム排出管(3) におけるインジェクタ(7) よりヒューム処理装置(4) 側に、空気供給管(10)が接続されている。なお、インジェクタ(7) は図示しない高圧気体供給源に接続されている。
【００３２】
ヒューム処理装置(4) は、金属製、例えばステンレス製の後端閉鎖管(4a)と、後端閉鎖管(4a)の外周を覆う断熱材(4b)と、後端閉鎖管(4a)内に配された電熱ヒータ(4c)とを備えている。また、電熱ヒータ(4c)は、複数の穴があけられた複数の円板状碍子（図示せず）により支持されている。なお、電熱ヒータ(4c)は図示しない適当な電源に接続されている。
【００３３】
上記のリフロー装置においては、基板(w) が炉(1) 内を通過する間に予熱処理、本加熱処理などが行われて基板(w) に電子部品などがはんだ付けされる。そして、以下のようにして炉(1) 内においてはんだ付けの際に、はんだのフラックス成分などから発生したヒュームが処理される。
【００３４】
インジェクタ(7) から高圧気体が吹き出されると絞り部(3a)でこの高圧気体の流速が高められて絞り部(3a)における圧力が低下する。すると、炉(1) 内のヒュームを含有した雰囲気がヒューム排出管(3) に吸い込まれてヒューム処理装置(4) へと送られる。なお、ヒューム排出管(3) を覆う断熱材(6) の厚みは、ヒューム排出管(3) 内の温度をヒュームの凝縮温度以上（通常１８０℃、最大３００℃）に保ちうる厚みである。インジェクタ(7) から常時高圧気体を吹き出すことにより炉(1) 内のヒュームは連続して炉(1) 外、すなわちヒューム排出管(3) へと排出される。
【００３５】
ヒューム処理装置(4) 内の温度は、常時、ヒュームの分解温度以上（通常７００℃）に保たれており、排出管(3) から送られてきたヒュームが連続的に熱分解されて処理装置(4) の前端開口から処理装置(4) 外部に排出される。すなわち、炉(1) から排出された雰囲気および処理後のヒュームは再びリフロー装置内に戻ることがない。
【００３６】
また、炉(1) における加熱部(1c)の炉壁に電熱ヒータ(2) が埋設され、加熱部(1c)内壁面の温度がヒュームの凝縮温度以上であるので加熱部(1) 内壁面にヒュームが付着などすることがない。
【００３７】
加熱部(1c)内のヒュームは、炉(1) の上部に接続された排出管(3) に吸い込まれるので加熱部(1c)内において雰囲気は上昇のみし、ヒュームが、炉(1) 内を搬送されている基板(w) を横切って下降することがなく、加熱部(1c)内の温度に関わらず、基板(w) にヒュームが接触することがない。
【００３８】
なお、上記の装置において空気供給管(10)によって排出管(3) 内に空気を送り込むようにしてもよい。そうすれば処理装置(4) 内においてヒュームの一部の成分を燃焼させることができる。また、処理装置(4) 内に例えば熱電対などの温度検知手段を設け、処理装置(4) 内の温度を適切に制御するようにしてもよい。
【００３９】
本発明のリフロー装置の各部構成は上記のものに限られるものではない。例えば、炉(1) は、適切に内部の基板を加熱しうるものであればよい。さらに、シーズヒータ(5) に代えて他のヒータを設けて排出管(3) 内の温度をヒュームの凝縮温度以上に保つようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態のリフロー装置の縦断面図である。
【図２】同リフロー装置における処理装置の一部拡大断面図である。
【図３】従来のリフロー装置の縦断面図である。
【図４】他の従来のリフロー装置の縦断面である。
【符号の説明】
(1)     炉
(2)     加熱装置（電熱ヒータ）
(3)     ヒューム排出管
(4)     ヒューム処理装置
(5)     シーズヒータ
(6)     断熱材
(7)     排出手段としてのインジェクタ
(8)     基板入口
(9)     基板出口
(w)     基板
【図１】
0003924668.tif 000002
【図２】
0003924668.tif 000003
【図３】
0003924668.tif 000004
【図４】
0003924668.tif 000005