(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被はんだ付けワークの予備加熱を行う予備加熱手段と、前記予備加熱手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに溶融はんだを供給するはんだ供給手段と、前記はんだ供給手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークを冷却する冷却手段と、前記板状の被はんだ付けワークを前記予備加熱手段、前記はんだ供給手段および前記冷却手段の順に搬送する搬送手段とをトンネル状チャンバ内に備え、不活性ガスが供給された前記トンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中でフロー式のはんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置において、
前記溶融はんだと前記板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の直近の後段に前記板状の被はんだ付けワークに冷却用の不活性ガスを供給する冷却用不活性ガス供給手段と、
前記冷却用不活性ガス供給手段の近傍に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに供給された冷却用の不活性ガスを吸い込み回収する回収手段と、
前記回収手段により回収された不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱手段と、
前記不活性ガス加熱手段により加熱された不活性ガスを前記予備加熱手段に回送して前記板状の被はんだ付けワークに供給する不活性ガス回送手段とを備え、
前記不活性ガス加熱手段は、前記回収手段により吸い込まれた冷却用の不活性ガスを加熱するガス流通手段を前記溶融はんだ中に備えたことを特徴とするフロー式はんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で、電子部品を搭載したプリント配線板のような板状の被はんだ付けワークの被はんだ付け部に溶融はんだを供給することで、この被はんだ付け部のはんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中では、プリント配線板の被はんだ付け部や溶融はんだの酸化が抑制される。したがって、プリント配線板のはんだ付け前に塗布されるフラックスの塗布量を少なくしても大気中と同様のはんだ付け性が得られる特徴がある。
【０００３】
そのため、はんだ付け後にプリント配線板に残存するフラックス残渣の量も著しく少なくなり、当該プリント配線板のはんだ付け後の洗浄を行う必要がなくなる。また、低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中では、溶融はんだの流動性が高まり、微細な被はんだ付け部にも確実に溶融はんだが供給され、いわゆるマイクロソルダリングが可能となる。
【０００４】
さらに、一般的に酸化速度の速い鉛フリーはんだの酸化が抑制され、ドロスの発生量を大幅に削減することができる。そのため、高価なはんだがドロスとして失われる量を大幅に削減することが可能となり、はんだ付けに伴うコストも削減することができるようになる。もちろん、従来の鉛を含むはんだにおいても同様である。
【０００５】
低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うためには、大気から隔離され封止されたトンネル状チャンバ内に窒素ガス（Ｎ2 ガス）等の不活性ガスを供給し、この封止された雰囲気中ではんだ付けを行う必要がある。このようなはんだ付け装置の技術としては、例えば、特開平６−１９８４８６号公報の技術がある。
【０００６】
この特開平６−１９８４８６号公報の技術は、トンネル状チャンバ内における不要な雰囲気流動を抑制するように構成しているところに特徴がある。すなわち、高価な不活性ガスの単位時間当たりの消費流量を少なくするとともに、低酸素濃度の安定した雰囲気を形成し、品質の良いはんだ付けを安定してしかも低コストで行うことができるようにした技術である。
【０００７】
すなわち、トンネル状チャンバに設けられた予備加熱装置やはんだ槽は高温であるために、トンネル状チャンバ内にその仰角方向へ向かって雰囲気が流れる熱対流を発生し、これによりトンネル状チャンバ内の雰囲気が流出する、一方で外気すなわち大気が進入する。
【０００８】
また、プリント配線板が搬送コンベアによって搬送される際に、トンネル状チャンバ内の雰囲気をこのトンネル状チャンバ外へ持ち出すと同時にトンネル状チャンバ外の大気を持ち込み、これによってもトンネル状チャンバ内に外気すなわち大気が進入する。そのため、多量の不活性ガスを供給しているにもかかわらず、トンネル状チャンバ内の酸素濃度が目的とする値に低下しない問題があった。
【０００９】
この特開平６−１９８４８６号公報の技術では、このようなトンネル状チャンバ内の雰囲気の不要な流動を抑制するために、搬送コンベアの搬送方向に沿って多数の板状部材をその板面がこの搬送方向に交差する向きに設けて、このトンネル状チャンバ内に不要な雰囲気流動を抑制するいわゆるラビリンス流路を形成するところに特徴がある。また、トンネル状チャンバの縦断面が「へ」の字状に構成されていて、予備加熱装置やはんだ槽によって温められた不活性ガスがトンネル状チャンバ内に溜まりやすい構成となっているところにも特徴がある。
【００１０】
また、プリント配線板を搬送コンベアで搬送しながら溶融はんだの噴流波に接触させてはんだ付けを行う場合においては、プリント配線板をその搬送方向に向けて仰角搬送することが行われている。これにより、先にも説明したようにトンネル状チャンバも仰角を向くようになる。
【００１１】
すなわち、プリント配線板の仰角搬送により、溶融はんだの噴流波とプリント配線板とが離脱するピールバックポイントの離間角度（プリント配線板の搬送方向と溶融はんだの噴流波が流れる方向とが成す角度）が大きくなって、被はんだ付け部に供給された過剰な溶融はんだを剥がし取るように作用し、はんだブリッジ（隣り合う被はんだ付け部に跨がってはんだが付着する現象）等のはんだ付け不良の発生を少なくすることができるからである。
【００１２】
この仰角搬送の角度は、プリント配線板の種類等の実装状態に合わせて通常約１°〜７°程度の間で可変し調節して使用されているが、約３°〜５°程度の間で使用されることが最も多い。そのため、搬送コンベアもこの仰角に合わせて設置されているが、通常のはんだ付け装置ではこの角度を可変し調節できるように構成されている。また、トンネル状チャンバもこの搬送コンベアと一体となって、その搬送仰角に合わせて角度が可変され調節される構成となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
プリント配線板のはんだ付けを行う基本的な工程は、▲１▼プリント配線板の予備加熱を行う予備加熱工程、▲２▼このプリント配線板にはんだを供給するはんだ付け工程、▲３▼はんだ付けが完了したプリント配線板を冷却する冷却工程とから構成されている。
【００１４】
そして、プリント配線板の予備加熱を行う場合に、赤外線加熱と熱風加熱とを併用することでプリント配線板を一層均一に加熱できることが知られている。これは、プリント配線板に搭載されている電子部品すなわちリード型電子部品やチップ型電子部品の種類によって、赤外線吸収率が異なるためである。そこで、熱風からの熱伝導加熱を併用することで、予備加熱温度を一層均一にできるようになるのである。
【００１５】
このような、赤外線と熱風加熱とを併用した予備加熱手段の例としては、特公平７−７０３６号公報の技術がある。しかし、このような予備加熱手段を特開平６−１９８４８６号公報に開示されているようなはんだ付け装置には使用することができない。
【００１６】
すなわち、トンネル状チャンバ内においてプリント配線板に熱風を供給して、ただ単に吹きつける構成であると、このトンネル状チャンバ内に雰囲気の不要な流動を生じて、このトンネル状チャンバ外へ雰囲気が流出したり、逆にトンネル状チャンバ内に大気が進入したりして、トンネル状チャンバ内の酸素濃度が下がり難くなり、多量の不活性ガスを供給する必要が生じるからである。また、トンネル状チャンバ内の酸素濃度が不安定に変動して、プリント配線板のはんだ付け品質が不安定に変動するからである。
【００１７】
そのため、このようなトンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置では、その予備加熱装置として赤外線加熱ヒータのみが用いられていることが多い。
【００１８】
また、鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行う場合において、リフトオフ不良を発生する問題がある。特にビスマス（Ｂｉ）を含む鉛フリーはんだを使用した場合にリフトオフ不良を発生し易い問題がある。
【００１９】
このリフトオフ不良は、プリント配線板に供給された溶融はんだを急速に冷却することにより防止することができる。例えば、プリント配線板に冷却用の不活性ガスを供給して吹きつける技術が知られている。
【００２０】
しかし、溶融はんだとプリント配線板とが接触し離脱する位置の至近位置にこのような冷却手段を設けることは困難であった。すなわち、プリント配線板に供給され吹きつけられたことにより不活性ガス自体が温度上昇し、また、プリント配線板に供給され吹きつけられる過程で溶融はんだに接触して不活性ガス自体が温度上昇する。そして、この温度上昇した不活性ガスによりトンネル状チャンバ内に熱対流を生じ、不要な雰囲気流動が生じ易いからである。
【００２１】
そのため、溶融はんだとプリント配線板とが離脱する位置の離れた後方位置に、このような不活性ガスの供給吹きつけによる冷却手段を設けるように構成されていた。したがって、プリント配線板に供給された溶融はんだを直ちに急速に冷却することが困難であった。
【００２２】
本発明の目的は、このような低酸素濃度の不活性ガス雰囲気が形成されたトンネル状チャンバ内においても、予備加熱工程において熱風加熱を用いることができるようにすることにある。そして、プリント配線板を一層均一な温度に予備加熱することができるようにすることによって、プリント配線板のはんだ付け品質を一層良好にすることにある。また、鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行った場合において、リフトオフ不良を生じ難いフロー式はんだ付け装置を実現することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるフロー式はんだ付け装置は、冷却工程においてプリント配線板に供給されて吹きつけられた不活性ガスを回収して加熱し、この加熱された不活性ガスを、予備加熱工程においてプリント配線板に供給して吹きつけ、この熱風を使用して前記プリント配線板を予備加熱できるように構成したところに特徴がある。
【００２４】
板状の被はんだ付けワークの予備加熱を行う予備加熱手段と、前記予備加熱手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに溶融はんだを供給するはんだ供給手段と、前記はんだ供給手段の後段に設けられ前記板状の被はんだ付けワークを冷却する冷却手段と、前記板状の被はんだ付けワークを前記予備加熱手段、前記はんだ供給手段および前記冷却手段の順に搬送する搬送手段とをトンネル状チャンバ内に備え、不活性ガスが供給された前記トンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中でフロー式のはんだ付けを行うフロー式はんだ付け装置において、次のように構成する。
【００２５】
先ず、前記溶融はんだと前記板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の直近の後段に前記板状の被はんだ付けワークに冷却用の不活性ガスを供給する冷却用不活性ガス供給手段を設ける。そしてさらに、前記冷却用不活性ガス供給手段の近傍に設けられ前記板状の被はんだ付けワークに供給された冷却用の不活性ガスを吸い込み回収する回収手段を設ける。
【００２６】
そして、前記回収手段により回収された不活性ガスを加熱する不活性ガス加熱手段を設け、この不活性ガス加熱手段により加熱された不活性ガスを前記予備加熱手段に回送して前記板状の被はんだ付けワークに供給する不活性ガス回送手段を設けるように構成する。なお、この不活性ガス加熱手段の具体的構成については、後の段落で説明する。
【００２７】
ここで、予備加熱工程は予備加熱手段を含み、はんだ付け工程ははんだ供給手段を含み、さらに冷却工程は冷却手段を含んで構成されている。
【００２８】
これにより、予備加熱工程の予備加熱手段により板状の被はんだ付けワークに供給され吹きつけられた熱風、すなわち不活性ガスの熱風は、板状の被はんだ付けワークを加熱した後にはんだ付け工程を通り、冷却工程に設けられた回収手段に吸い込まれ、新たに冷却用不活性ガス供給手段から板状の被はんだ付けワークに供給され吹きつけられる不活性ガスとともに、回収され、不活性ガス加熱手段により加熱され、不活性ガス回送手段により、一定の方向へ向かって流れて循環するようになる。
【００２９】
したがって、トンネル状チャンバ内に一定の方向へ向かってのみ流動する低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成することが可能となり、トンネル状チャンバ内に不安定な雰囲気流動を生じることを抑止しながら、予備加熱工程において板状の被はんだ付けワークの熱風加熱が可能となる。
【００３０】
しかも、冷却工程において板状の被はんだ付けワークに吹きつけられた不活性ガスは、この板状の被はんだ付けワークを冷却することにより自らは温度上昇しているので、この不活性ガスを予備加熱工程において予備加熱用の熱風として利用することにより、エネルギーの有効利用も図ることができる。
【００３１】
以上のように、熱風を用いて予備加熱を行うことが可能となるので、板状の被はんだ付けワークを、その温度分布から見て一層均一に予備加熱することが可能となる。また、トンネル状チャンバ内に不安定な雰囲気流動を生じることがないので、酸素濃度の安定した不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うことが可能となる。したがって、はんだ付け品質に優れた板状の被はんだ付けワークを生産することが可能となる。
【００３２】
また、トンネル状チャンバ内に不安定な雰囲気流動を生じることがないので、トンネル状チャンバ外の大気がチャンバ内に進入し難く、熱風加熱を用いたことによってトンネル状チャンバ内に供給する必要のある不活性ガスの消費流量を増大させる必要もない。つまり、目的とする低酸素濃度を維持するためにトンネル状チャンバに供給する不活性ガスの単位時間当たりの流量を増大させる必要がない。
【００３３】
もちろん、トンネル状チャンバ内に低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成するために供給される不活性ガスと、板状の被はんだ付けワークを冷却するために供給される不活性ガスとによりチャンバ内の不活性ガス雰囲気の体積が増加するので、この増加分はトンネル状チャンバの搬入口および搬出口から溢れ出す。
【００３４】
また、板状の被はんだ付けワークを冷却することによって、自らは温度上昇した不活性ガスを回収し、この温度上昇した不活性ガスを予備加熱工程において予備加熱手段の熱風として利用するので、この新たに供給され、板状の被はんだ付けワークを冷却する過程で温度上昇した不活性ガスにより、トンネル状チャンバ内、特にはんだ付け工程に熱対流を生じて、これによる不規則である不要な雰囲気流動を生じることがない。
【００３５】
そのため、溶融はんだと板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の極至近位置（直近の後段）に、冷却用の不活性ガスを供給する冷却手段を設けて、板状の被はんだ付けワークに供給されたばかりの溶融状態にある高温の溶融はんだを直ちに冷却することが可能となる。また、温度上昇した不活性ガスは直ちに回収されるので、熱だまりを生じることもなく、冷却効果も良くなる。
【００３６】
なお、はんだ付け工程において、不規則である不要な雰囲気流動を生じると、酸素濃度も不規則に変動し、はんだ付け品質も不安定に変動してしまうので重要な点である。
【００３７】
このように本発明にかかるフロー式はんだ付け装置は、はんだ付け品質を安定に維持したまま板状の被はんだ付けワークに供給された溶融はんだを急速に冷却することが可能となり、板状の被はんだ付けワーク上に供給され溶融状態にある溶融はんだを急速に固化することが可能となる。
【００３８】
その結果、溶融はんだが凝固する際に凝固偏析を生じることがなくなり、特に鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行った際に発生し易い（特にビスマスを含む鉛フリーはんだにおいて発生し易い）リフトオフ不良の発生を確実に防止することができるようになる。
【００３９】
ここで、前の段落で説明した不活性ガス加熱手段についての具体的な構成としては、前記回収手段により吸い込まれた冷却用の不活性ガスを加熱するガス流通手段を前記溶融はんだ中に備えるよう構成する。
【００４０】
これにより、板状の被はんだ付けワークを冷却する過程で温度上昇した冷却用の不活性ガスを、不活性ガスが吸い込まれる回収手段の後でもガス流通手段により、溶融はんだの温度に加熱することができるようになる。このように本発明にかかるフロー式はんだ付け装置においては、溶融はんだと板状の被はんだ付けワークとが離脱する位置の直近の後段に冷却手段を設けることを容易に実現することができる。
【００４１】
すなわち、板状の被はんだ付けワークを冷却した後に温度上昇した不活性ガスを有効利用することができるとともに、この冷却用に新たに供給された冷却用の不活性ガスが、板状の被はんだ付けワークを冷却する過程で温度上昇し、トンネル状チャンバ内の雰囲気体積の増加と熱対流の発生が同時並行して出現することがなくなり、トンネル状チャンバ内において不要な雰囲気流動を生じることがないようにすることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明にかかるフロー式はんだ付け装置の実施形態例を説明する。
【００４３】
図１は、本発明のはんだ付け装置の実施形態例を説明するための縦断面図である。なお、Ｎ2 ガス供給系および熱風予備加熱用雰囲気の循環系はシンボル図で示してある。
【００４４】
（１）構成
すなわち、多数の電子部品（不図示）を搭載したプリント配線板（板状の被はんだ付けワーク）１を搬送する搬送コンベア２は、仰角θl で仰角搬送する第１の搬送コンベア３と俯角θ2 で俯角搬送する第２の搬送コンベア４とにより構成してあり、この搬送コンベア２を覆うようにトンネル状チャンバ５を設けてある。
【００４５】
このトンネル状チャンバ５の縦断面は、図１にも示すように「へ」の字状に構成してあり、水平面から搬入口６の高さと搬出口７の高さとが同じ高さになるように構成してある。このように、搬入口６の高さと搬出口７の高さとが同じ高さになるように構成することにより、このはんだ付け装置を他の装置と連繋してインラインで使用することが容易となる。
【００４６】
第１および第２の搬送コンベア３、４は、図示を省略するが、プリント配線板１の両側端部を保持する保持爪を備え、両側端部側に設けられ平行２条に構成されたコンベアフレームから成る。なお、幅の異なるプリント配線板１を保持できるように、通常は一方のコンベアフレームがプリント配線板１の幅方向に移動し調節できるように構成されている。図１中の矢印Ａはプリント配線板１の搬送方向を示している。
【００４７】
また、第１の搬送コンベア３に沿ってトンネル状チャンバ５に予備加熱手段８、はんだ供給手段９および冷却手段（急冷手段）１０とが配設してある。
【００４８】
予備加熱手段８は、予めフラックスが塗布されたプリント配線板１の予備加熱を行う。その目的は、第１は、フラックスの前置的活性化であり、第２は、プリント配線板１および搭載電子部品、くわしくはその被はんだ付け部の温度を予め高めておいて、後段のはんだ供給手段９において溶融はんだ１１が供給された際に良好なはんだ濡れ性を得るためであり、第３、はヒートショックを軽減するためである。
【００４９】
ここで特に重要な事項は、前記第２の良好なはんだ濡れ性を得ることにあり、そのためには、プリント配線板１に存在する多数の被はんだ付け部の温度を均一に予備加熱しておく必要がある。すなわち、各被はんだ付け部の予備加熱温度が不均一であると、各被はんだ付け部のはんだ濡れ性すなわちはんだ付け性が不均一となり、はんだ付けの信頼性が著しく低下するからである。
【００５０】
フローはんだ付けされるプリント配線板１には、リード型部品やチップ型部品、異形部品等の多種多様の電子部品が搭載してあり、その熱容量や赤外線吸収率や熱伝導率も異なっている。そのため、その被はんだ付け部の温度を均一に予備加熱するために、赤外線加熱のみではなく熱風加熱を併用することが望まれている。
【００５１】
しかも、この予備加熱を、トンネル状チャンバ５内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中で実現することが望まれている。すなわち、熱風加熱を使用しても安定した低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を実現する技術が求められている。
【００５２】
本実施形態例では、図１に例示するように、予備加熱手段８として赤外線加熱手段である赤外線ヒータ１３と、不活性ガス加熱手段である雰囲気加熱用ヒータ１４および吹き口（熱風ノズル）１５を構成する熱風供給体（雰囲気加熱室）１６とからなり、それらを交互に配置して赤外線と熱風とによる併用加熱を実現している。
【００５３】
なお、赤外線ヒータ１３の表面にセンサ１７を設けてあり、その表面温度を図示しない温度制御装置（赤外線ヒータ１３に供給する電力を制御することによりその表面温度を制御する装置）で調節し設定できる構成である。また、熱風供給体１６から吹き口１５部分にセンサ１８を設けてあり、その熱風温度を図示しない温度制御装置（雰囲気加熱用ヒータ１４に供給する電力を制御することにより熱風温度を制御する装置）で調節し設定する構成である。
【００５４】
熱風供給体１６からプリント配線板１に供給し吹きつける熱風雰囲気はブロワ（不活性ガス回送手段）１９により供給する。そして、このブロワ１９が吸い込む雰囲気は、後に詳述するが冷却手段１０においてプリント配線板１の冷却に使用したＮ2 ガス雰囲気である。なお、ブロワ１９はインバータ等によって駆動され、その回転速度ひいては吸い込み／吐出流量を調節可能に構成してある。
【００５５】
はんだ供給手段９はフロー式の構成である。すなわち、はんだ槽１２には図示しないヒータにより加熱されて溶融状態の溶融はんだ１１が収容してあり、この溶融はんだ１１をポンプ２３により噴流波形成ノズル２４に送出して噴流波２５を形成する。そして、この噴流波２５をプリント配線板１の下方側の面すなわち被はんだ付け部が存在する被はんだ付け面１ａに接触させることによりこの被はんだ付け部に溶融はんだ１１を供給し、はんだ付けを行う仕組みである。
【００５６】
前記予備加熱手段８はトンネル状チャンバ５内に設けられている。しかし、はんだ槽１２は、トンネル状チャンバ５に開口５ａを設けてこの開口５ａから噴流波２５をトンネル状チャンバ５内に位置するように構成してある。なお、トンネル状チャンバ５の封止を維持するため、トンネル状チャンバ５に設けた開口５ａにはスカート５ｂを設け、このスカート５ｂをはんだ槽１２の溶融はんだ１１中に浸漬して完全な封止を実現している。
【００５７】
冷却手段１０は、温度の低いＮ2 ガスを冷却用Ｎ2 ガス供給体２６からプリント配線板１に供給して吹きつけ、これによりこのプリント配線板１を冷却する構成である。ここで供給されるＮ2 ガスの温度は常温以下であれば十分にその目的を達成することができる。
【００５８】
しかし、液体Ｎ2 ガスボンベ２７ｂから気化させたＮ2 ガスを供給することにより、極めて温度の低いＮ2 ガスをプリント配線板１の冷却用として利用できるので、溶融はんだ１１により熱せられたプリント配線板１の冷却速度を一層速める（急冷する）ことができるようになる。そのため、鉛フリーはんだが凝固する際に生じやすい凝固偏析を防止することが可能となり、特にビスマスを含む鉛フリーはんだを使用する場合に発生しやすいリフトオフ不良の発生防止に極めて有効である。
【００５９】
冷却用のＮ2 ガス供給源２７は、液体窒素を収容する液体Ｎ2 ガスボンベ２７ｂや大気からＮ2 ガスを分離するＰＳＡ方式のＮ2 ガス供給装置２７ａで成り、これから供給され、開閉弁２８および不純物を除去するフィルタ２９、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁３０を介して流量調節弁３１に供給される。圧力計３２は圧力モニタ用、流量計３３は流量モニタ用である。
【００６０】
また、第２の気化器３５は液体Ｎ2 ボンベ２７ｂを使用する際に使用する手段であり、液体窒素をガス化するための熱交換手段すなわち大気から吸熱するためのフィン３５ａを設けてある。なお、この第２の気化器３５は後述する第１の気化器３４よりも小さく、常温よりも温度の低いＮ2 ガスを供給できるように考慮してある。そして、プリント配線板１の冷却の程度に合わせてＮ2 ガス供給流量を調節する構成である。
【００６１】
また、前記冷却用Ｎ2 ガス供給体２６は、溶融はんだ１１の噴流波２５とプリント配線板１とが離脱する位置すなわちピールバックポイント３６の至近位置に設けてある。すなわち、プリント配線板１が溶融はんだ１１の噴流波２５から離脱した直後において、その被はんだ付け部に供給された溶融はんだ１１が完全に固化していない溶融した状態において急冷を開始できるように構成してある。すなわち、完全に凝固する前に急冷を開始できるように構成してある。
【００６２】
そして、プリント配線板１に面する領域を残して、この冷却用Ｎ2 ガス供給体２６を囲むようにしてガス回収口筺３７を設けてある。そして、このガス回収口筺３７は、はんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８によって、開度調節弁３９を介して前記ブロワ１９の吸い込み口１９ａに接続してあり、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６からプリント配線板１に供給され吹きつけられ、それにより吸熱して温度上昇したＮ2 ガスをブロワ１９で吸い込んで、予備加熱手段８に供給する構成である。
【００６３】
冷却用Ｎ2 ガス供給体２６がＮ2 ガスを供給し吹きつける方向は、図１に例示するようにプリント配線板１の下方側の面すなわち被はんだ付け面１ａの方向である。そのため、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６に対向する位置すなわちプリント配線板１の上方側の面に向けてもガス回収口筺（ガス回収手段）３７を設けてあり、このガス回収口筺３７もはんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ（ガス流通手段）３８を介して前記ブロワ１９の吸い込み口１９ａに接続してある。
【００６４】
このプリント配線板１の上方側に設けたガス回収口筺３７は、搬送コンベア２により搬送されるプリント配線板１が冷却手段１０の位置に到達していない場合に、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガスを効率よく吸い込んで回収できるようにするために設けてある。
【００６５】
なお、これらガス回収口筺３７とブロワ１９の吸い込み口１９ａとの間には、それぞれ開度調節弁３９を設けてあり、各ガス回収口筺３７から吸い込まれる雰囲気流量を調節できるように構成してある。
【００６６】
このように、はんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８に結合してガス回収口筺３７を設けることで、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６およびガス回収口筺３７をピールバックポイント３６の至近位置に設けることが可能となる。すなわち、ガス回収口筺３７が溶融はんだ１１に接触することを妨げない構成である。また、溶融はんだ１１中を通るパイプ３８中を、ガス回収口筺３７から吸い込んだＮ2 ガスが通るので、このＮ2 ガスを溶融はんだ１１の温度に加熱することができる。
【００６７】
そして、このＮ2 ガスはブロワ１９から吸い込まれて予備加熱手段８に供給され、雰囲気加熱用ヒータ１４で再び加熱された後に熱風供給体１６からプリント配線板１に供給されて吹きつけられ、このプリント配線板１を加熱する。
【００６８】
すなわち、プリント配線板１の冷却の過程でこのプリント配線板１から吸熱して温度上昇したＮ2 ガスを、予備加熱手段８においてプリント配線板１の加熱媒体として再び利用する構成であるので、エネルギー利用に無駄を生じることがない。また、はんだ槽１２の溶融はんだ１１中のパイプ３８を通る際にも加熱され、この加熱エネルギーを予備加熱エネルギーとして利用できるので、ガス回収口筺３７を、溶融はんだ１１に接触する程にピールバックポイント３６の至近位置に設けても何らの支障もなく、むしろ予備加熱用の加熱媒体として利用することを積極的に促進する。
【００６９】
他方、トンネル状チャンバ５内には、トンネルの長手方向すなわち搬送コンベア２の搬送方向に沿って、多数の板状部材すなわち抑止板４１を設けてある。そしてこの抑止板４１は、その板面が搬送コンベア２の搬送方向に対して直交するように設けてある。すなわち、この抑止板４１によりトンネル状チャンバ５内にラビリンス流路を形成し、このトンネル状チャンバ５内に不要な雰囲気流動が生じないように構成してある。
【００７０】
なお、この抑止板４１は、トンネル状チャンバ５の上壁から搬送コンベア２に向けて下向きに設けられているとともに、トンネル状チャンバ５の下壁から搬送コンベア２に向けて上向きに設けられている。
【００７１】
また、図１では、はんだ槽１２の上方には抑止板４１を設けていない例を示している。これは、図１には示していないが、はんだ槽１２の上方のトンネル状チャンバ５に耐熱ガラスから成る窓を設け、併せて抑止板４１を設けないことにより、プリント配線板１と噴流波２５との接触状態を生産技術者が目視確認しやすいように配慮したものであり、もちろん当該部分に抑止板４１を設けてもよい。
【００７２】
トンネル状チャンバ５内に低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する手段は別に設けてある。すなわち、雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体４３は、プリント配線板１の搬送方向Ａから見て冷却手段１０の後段側の抑止板４１間に設けてあり、流量調節弁３１および流量計３３によって目的とするＮ2 ガス供給流量に調節できるように構成してある。
【００７３】
Ｎ2 ガスは液体窒素を収容する液体Ｎ2 ガスボンベ２７ｂや大気からＮ2 ガスを分離するＰＳＡ方式のＮ2 ガス供給装置２７ａなどのＮ2 ガス供給源２７から供給され、開閉弁２８および不純物を除去するフィルタ２９、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁３０を介して前記流量調節弁３１に供給される。圧力計３２は圧力モニタ用である。また、第１の気化器３４は液体Ｎ2 ボンベ２７ｂを使用する際に使用する手段であり、液体窒素をガス化するための熱交換手段すなわち大気から吸熱するためのフィン３４ａを設けてある。
【００７４】
Ｎ2 ガス供給流量は、図示しない酸素濃度計によりトンネル状チャンバ５内の酸素濃度を測定し、例えば、プリント配線板１と溶融はんだ１１の噴流波２５とが接触する領域である噴流波２５の近傍の雰囲気をサンプリングして測定し、目的の酸素濃度になるように流量調節弁３１を調節して設定する。
【００７５】
なお、この酸素濃度は、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガス流量によっても変化する。しかし、基本的には雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体４３から供給されるＮ2 ガスの流量で酸素濃度を設定し、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガスの流量の程度により雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体４３から供給されるＮ2 ガスの流量を差動的に調節する。
【００７６】
（２）作動
本発明にかかるフロー式はんだ付け装置の実施形態例の作動を図１を参照して説明する。
【００７７】
被はんだ付け部のある下方側の面すなわち被はんだ付け面１ａに予めフラックスを塗布したプリント配線板１を、図１に示すはんだ付け装置の搬入口６から搬入すると、第１の搬送コンベア３の保持爪に両側端部を保持されて、搬送仰角θl で矢印Ａ方向に搬送される。
そして、予備加熱工程４４の予備加熱手段８により、プリント配線板１の被はんだ付け面１ａに赤外線が赤外線ヒータ１３から矢印Ｃに示すように照射されるとともに熱風が矢印Ｄに示すように供給されて吹きつけられ、プリント配線板１自体およびその被はんだ付け部を加熱する。すなわち、プリント配線板１の被はんだ付け部を例えば約１００℃程度に予備加熱し、フラックス中に含まれるアルコール類等の溶媒を気化させるとともに、フラックスを前置的に活性化させ、被はんだ付け部の酸化物の還元や有機物等の汚れの除去を開始する。
【００７８】
この予備加熱工程４４では、赤外線および熱風による併用加熱が行われるため、プリント配線板に搭載されている多種・多様の電子部品およびその被はんだ付け部を均一な温度すなわち温度差が少なくなるように予備加熱を行うことができる。すなわち、赤外線吸収率や熱伝導率が異なる多種・多様の電子部品や、その被はんだ付け部を従来よりも一層均一に予備加熱することができる。
【００７９】
また、予備加熱工程４４でプリント配線板１に供給され吹きつけられる熱風は、冷却工程４６においてプリント配線板１に供給され吹きつけられたＮ2 ガスを吸い込んで回収し加熱した雰囲気である。そのため、酸素濃度が低く予備加熱工程４４においてプリント配線板１の被はんだ付け部が酸化することを従来にも増して抑制することができるようになる。
【００８０】
この均一に予備加熱されたプリント配線板１は、続いてはんだ付け工程４５のはんだ供給手段９においてその下方側の面１ａすなわち被はんだ付け面を温度が例えば約２５０℃程度の噴流波２５に接触させ、その被はんだ付け部に溶融はんだ１１を供給してはんだ付けを行う。
【００８１】
そして、プリント配線板１の多数の被はんだ付け部の温度が温度差の少ない均一な温度に予備加熱されているので、各被はんだ付け部に供給された溶融はんだ１１は同様な速度で濡れ広がり、各被はんだ付け部の均一なはんだ付けを行うことができるようになり、濡れ不良等のはんだ付け不良の発生しない高品質のはんだ付けを行うことができるようになる。
【００８２】
続いて、プリント配線板１が溶融はんだ１１の噴流波２５から離脱する位置すなわちピールバックポイント３６の至近位置には冷却工程４６の急冷手段１０を設けてあり、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から温度の低い，例えば数℃程度のＮ2 ガスが供給されて吹きつけられ、プリント配線板１およびその被はんだ付け部が急速に冷却される。
【００８３】
この急冷により、被はんだ付け部の溶融はんだ１１は溶融状態から急速に凝固して固化する。そのため、凝固偏析を生じることがなく、鉛フリーはんだ特にＢｉを含む鉛フリーはんだにおいて発生し易いリフトオフ不良の発生を防止することができるようになる。
【００８４】
この冷却に使用されたＮ2 ガスはガス回収口筺３７から吸い込まれ、はんだ槽の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８を通り、ブロワ１９に吸い込まれる。そして、冷却の過程で温度上昇したＮ2 ガスは、直ちに吸い込まれて回収されるので、冷却工程４６に温度の高い雰囲気が滞留する熱だまりを生じることがなく、冷却効果も高くなる。
【００８５】
また、この際に、プリント配線板１を冷却する過程で吸熱して温度上昇したＮ2 ガスは続いてパイプ３８を通る際にも加熱される。そして、最終的に予備加熱手段８に設けた雰囲気加熱用ヒータ１４により目的とする温度に加熱され、熱風供給体１６の吹き口１５からプリント配線板１に供給され吹きつけられてこのプリント配線板１を熱風によって予備加熱する。
【００８６】
なお、冷却工程４６にプリント配線板１が搬送されていない場合には、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガスが、図１に示す搬送コンベア２の上方に設けたガス回収口筺３７から吸い込まれ、続いてはんだ槽１２の溶融はんだ１１中を通るパイプ３８を通り、ブロワ１９に吸い込まれる。
【００８７】
したがって、ブロフ１９に吸い込まれるＮ2 ガスは、はんだ槽１２内の溶融はんだ１１により同様に加熱される。また、開度調節弁３９は、冷却手段１０が図１に例示する構成の場合には、搬送コンベア２の上方側に設けたガス回収口筺３７からの吸い込み流量よりも、搬送コンベア２の下方側に設けたガス回収口筺３７からの吸い込み流量が相対的に多くなるように調節しておくことにより、Ｎ2 ガスの回収率が良くなる。
【００８８】
このように、冷却工程４６において冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガスは、プリント配線板１に供給され吹きつけられた後に、ブロワ１９によりガス回収口筺３７から吸い込まれ、予備加熱工程４４において加熱用の熱風としてプリント配線板１に供給され矢印Ｄ方向に吹きつけられ、その後、図１の矢印Ｂ方向へ流れて再びガス回収口筺３７に冷却用Ｎ2 ガスとともに吸い込まれて一定の方向にのみ循環するようになる。
【００８９】
したがって、冷却用Ｎ2 ガスがプリント配線板１に供給され吹きつけられた後に加熱されたガス体として不要な熱対流を生じることがなくなり、また、予備加熱手段８として熱風をプリント配線板１に供給して吹きつけても規則性のない雰囲気流動を生じることがなくなる。その結果、トンネル状チャンバ５内に不安定な雰囲気流動を生じてその酸素濃度を不安定に変動させることもなくなり、トンネル状チャンバ５内に安定した低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を維持することができる。
【００９０】
すなわち、ブロワ１９によって循環させる単位時間当たりの雰囲気流量は、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給される単位時間当たりのＮ2 ガス流量と同等もしくは多くしておくと良い。
【００９１】
このようにして冷却用Ｎ2 ガスは予備加熱用の熱風としてリサイクル利用され、トンネル状チャンバ５内を矢印Ｂ方向へ流れて循環しつつ、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から新たに供給されるＮ2 ガスにより増加した体積分は、トンネル状チャンバ５の搬入口６および搬出口７から溢流する。
【００９２】
このように、トンネル状チャンバ５内に一定の方向にのみ循環する雰囲気の流れを作りつつ、増加した体積分は搬入口６および搬出口７から溢流させ、この２系統の一定の方向の雰囲気の流れにより搬入口６および搬出口７から大気が進入することを阻止することができるようになる。
【００９３】
以上のようにしてプリント配線板１の急冷が行われた後は、トンネル状チャンバ５の頂部で第２の搬送コンベア４に移載され、搬送俯角θ2 で搬送されて搬出口７から搬出され、はんだ付けが完了する。
【００９４】
この一連のはんだ付け作業は、低酸素濃度のＮ2 ガス雰囲気中で行われる。すなわち、雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体４３から供給されるＮ2 ガスにより、トンネル状チャンバ５内に目的とする酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する。
【００９５】
しかし、この酸素濃度は、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガス流量によっても変化する。すなわち、プリント配線板１の冷却の程度を調節することによっても変化する。そのため、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６から供給されるＮ2 ガスの流量の程度により雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体４３から供給されるＮ2 ガスの流量を差動的に調節するのである。
【００９６】
したがって、冷却の程度を調節するための流量調節を１次の調節手段とし、目的の酸素濃度を維持するための流量調節を２次の調節手段とするとともに、別に制御手段を設けて両者の流量の和が一定となるようにＮ2 ガス流量を調節するように構成するとよい。
【００９７】
この場合、目的とする冷却の程度や目的とする酸素濃度は、はんだ付けされるプリント配線板１の種類によって異なるので、それぞれを別々に調節し設定した、これらの設定が完了した後に、冷却の程度を調節するための流量調節を１次の調節手段とし、目的の酸素濃度を維持するための流量調節を２次の調節手段として、かつ両者の流量の和が一定となるようにＮ2 ガス流量を調節するように構成するとよい。
【００９８】
また、通常行われているように、雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体４３に供給する流量のみを、酸素濃度を参照して自動的に調節するように構成してもよい。
【００９９】
（３）急冷手段のその他の構成例
図２を参照して、本発明にかかるフロー式はんだ付け装置の実施形態例に使用されている急却手段のその他の構成例を説明する。
【０１００】
図２は、急冷手段のその他の構成例を説明するための縦断面図である。
【０１０１】
すなわち、図１に例示する急冷手段１０は、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６からプリント配線板１の被はんだ付け面１ａ側のみに冷却用Ｎ2 ガスを供給して吹きつけ、急冷する構成であった。
【０１０２】
しかし、図２に示す構成例では、プリント配線板１の下方側の面（被はんだ付け面）１ａのほかに上方側の面１ｂにも冷却用Ｎ2 ガス供給体２６ａを設けて、冷却用Ｎ2 ガスを供給して冷却する構成である。
【０１０３】
これにより、プリント配線板１自体やこのプリント配線板１の上方側１ｂの面に搭載されたリード型電子部品も急冷することが可能になり、これらに繋がる被はんだ付け部を一層効率良く冷却することが可能となる。すなわち、冷却速度を一層速めることができるようになる。
【０１０４】
また、図２に示すように、プリント配線板１の下方側の面１ａに冷却用Ｎ2 ガスを供給する冷却用Ｎ2 ガス供給体２６と、プリント配線板１の上方側１ｂの面に冷却用Ｎ2 ガスを供給する冷却用Ｎ2 ガス供給体２６ａとが交互に配置してあり、プリント配線板１が冷却工程４６に搬送されていない場合において、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６、２６ａから吹き出すＮ2 ガスが衝突しないように構成してある。
【０１０５】
すなわち、冷却用Ｎ2 ガス供給体２６、２６ａからそれぞれ吹き出したＮ2 ガスが対面するガス回収口筺３７、３７にそのまま流れ込んで吸い込まれるように構成してある。これにより、効率良くＮ2 ガスを吸い込んで回収することができるようになる。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明にかかるフロー式はんだ付け装置によれば、常時開口した搬入口および搬出口を有するトンネル状チャンバ内の低酸素濃度の不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行うはんだ付け装置においても、その予備加熱手段として熱風を用いることができるようになる。
【０１０７】
すなわち、トンネル状チャンバ内に不規則である不要な雰囲気流動を生じることなく熱風による予備加熱を実現することができるようになり、安定した酸素濃度を維持することができる。したがって、トンネル状チャンバ内に単位時間当たりに供給する不活性ガス流量、すなわちその消費量を増大させることなく、安定した低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を維持することができる。
【０１０８】
その結果、はんだ濡れ性が良く、かつ均一であり、はんだ付け品質が良くしかも安定したはんだ付けを行うことができるようになり、高品質のプリント配線板を製造することができるようになる。
【０１０９】
また、温度の低い冷却された不活性ガスを用いて、トンネル状チャンバ内の雰囲気に不規則である不要な流動を与えることなくはんだ付け後のプリント配線板を急速に冷却することが可能であり、鉛フリーはんだを使用した際に発生し易いリフトオフ不良の発生を防止することができるようになる。
【０１１０】
さらに、プリント配線板を急冷した際に吸熱して温度上昇した不活性ガスを予備加熱手段の熱風としてリサイクル利用するので、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。
【０１１１】
また、冷却工程に熱だまりを生じることもなく冷却効率も高くなる。
【０１１２】
また、このようなリサイクル構成を採用したことにより、プリント配線板と溶融はんだの噴流波とが離脱するピールバックポイントの至近位置に冷却用Ｎ2 ガス供給手段およびそのガス回収手段を設けることが可能となり、プリント配線板の被はんだ付け部に供給された溶融はんだが凝固し固化する前に急冷することが可能となる。
【０１１３】
すなわち、冷却の過程やガス回収の過程で不活性ガスの温度が上昇することが、トンネル状チャンバ内の雰囲気流動を不規則に乱したりする要因となるようなことがない。さらに、プリント配線板を冷却した後のＮ2 ガスを溶融はんだによっても加熱する構成であることが、前記ピールバックポイントの至近位置に冷却用Ｎ2 ガス供給手段およびそのガス回収手段を設けることを実現する必須の要件となっていて、熱エネルギーの流れに無駄のない構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフローはんだ付け装置の実施形態例を説明するための縦断面図である。
【図２】急冷手段のその他の構成例を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
１  プリント配線板（板状の被はんだ付けワーク）
１ａ  被はんだ付け面（下側の面）
１ｂ  上側の面
２  搬送コンベア
３  第１の搬送コンベア
４  第２の搬送コンベア
５  トンネル状チャンバ
５ａ  開口
５ｂ  スカート
６  搬入口
７  搬出口
８  予備加熱手段
９  はんだ供給手段
１０  冷却手段（急冷手段）
１１  溶融はんだ
１２  はんだ槽
１３  赤外線ヒータ
１４  雰囲気加熱用ヒータ（不活性ガス加熱手段）
１５  吹き口（熱風ノズル）
１６  熱風供給体（雰囲気加熱室）
１７，１８  センサ
１９  ブロワ（不活性ガス回送手段）
１９ａ  吸い込み口
２３  ポンプ
２４  噴流波形成ノズル
２５  噴流波
２６、２６ａ  冷却用Ｎ2 ガス供給体
２７  Ｎ2 ガス供給源
２７ａ  Ｎ2 ガス供給装置
２７ｂ  液体Ｎ2 ガスボンベ
２８  開閉弁
２９  フィルタ
３０  圧力制御弁
３１  流量調節弁
３２  圧力計
３３  流量計
３４  第１の気化器
３５  第２の気化器
３６  ピールバックポイント
３７  ガス回収口筐（回収手段）
３８  パイプ（ガス流通手段）
３９  開度調節弁
４１  抑止板
４３  雰囲気形成用Ｎ2 ガス供給体
４４  予備加熱工程
４５  はんだ付け工程
４６  冷却用工程
【図１】
0003926084.tif 000002
【図２】
0003926084.tif 000003