(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーストを塗布した基板を複数の加熱室内に搬送しつつ加熱、乾燥するとともに、前記加熱室から排出される排気熱を給気に伝達する金属製の顕熱式熱交換器を設け、熱交換により温度が低下した排気を前記加熱室のうちの予備加熱室に供給し、熱交換により加熱された給気を本加熱室に供給する基板の乾燥機において、
前記熱交換器を通過して予備加熱室に供給する前の排気流路に、前記予備加熱室内に温度センサーと溶剤の濃度センサーを設けるとともに大気取り入れダンパーを設け、前記温度センサーにて予備加熱室内の温度を検出すると同時に溶剤の濃度センサーにて基板から発生する溶剤の濃度を検出し、それぞれのセンサーの検出値に基づいて前記大気取り入れダンパーの開度を調節する排気温度調整手段を設けるとともに、
前記熱変換器により排気を受けて本加熱室に供給される前の給気流路に、前記複数の本加熱室それぞれの内部に温度センサーを設けるとともに本加熱室それぞれに供給する前の給気を加熱するヒーターを設け、前記温度センサーにより本加熱室それぞれの内部の温度を検出し、その検出値に基づいて前記ヒーターの入力を調整する給気温度調節手段を設け、
さらに、前記各加熱室の上方から同加熱室内に搬送される基板に向かって吹き下ろす熱風をその下方にて吸い込む吸込口が上方の熱風吹き出し口に対応した広さと形状の開口部を有するとともに前記開口部の広さを吸込側に漸減した漏斗状に形成して構成したことを特徴とする基板の乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に塗布されたペーストの乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板には回路が形成され、回路中のはんだ付けをする部分以外の面にソルダーレジストの層を形成してその部分にはんだが付着しないようにすることが行われている。このソルダレジストの層を形成するためには、例えば芳香族炭化水素、カルビトールアセテート、ジプロヒレングリコールモノメチルエーテル等の溶剤を用いて練られたぺーストを基板の全面に塗布し、乾燥機にて乾燥してから露光行程を施し、ぺーストの不用部分を削除していた。
【０００３】
このソルダレジストを乾燥させる乾燥機としては、例えば特開平１０−８２５８３号公報に開示された乾燥装置が公知である。
【０００４】
この乾燥装置の構成は、厚膜印刷にてパターンを形成した大型基板をコンベヤー上に水平に載置して加熱室内に搬送し、複数の加熱室を経る過程で遠赤外線の照射温度を徐々にあげつつ加熱することにより均一に乾燥させようとするものである。
【０００５】
また、その他の例として、ロールコーターにて垂直上方に送りつつペーストを塗布した基板を、回動するチェーンコンベヤーの下面に懸垂させ、チェーンの回動により複数の加熱室内に間欠的に搬送し、加熱室内にて停滞している間に上方から吹き込まれる熱風にて、各加熱室を経る過程で徐々に温度を上げながら乾燥させる乾燥装置が知られている。なお、各加熱室の上方からは加熱室毎に温度の異なる熱風が吹き込まれるようになっており、熱風の吹き込み口それぞれの真下には熱風の吸込口が設けられていて、加熱室内が所定温度に保たれるように考慮されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−８２５８３号公報に開示された乾燥装置の場合は、基板が複数の加熱室を経る過程で徐々に高い温度にて加熱されることによりペーストの内部まで平均に乾燥されるようになってはいるものの、各加熱室内の温度や溶剤の乾燥程度が確認されないまま乾燥されるので、加熱温度に過不足が生じやすく、所定の乾燥状態が得られにくいという問題がある。
【０００７】
ところで未露光のぺースト内に含有される溶剤は一般に、２２〜２３％が最適量とされており、加熱の初期段階にて加熱温度が高過ぎた場合には表面に固い膜が生じることにより、その後の加熱にて内部の溶剤が均等に発散しにくくなってペースト内に気泡が生じる場合がある。例えばスルーホール内に入り込んだぺースト内に気泡が生じると、その後の行程で加熱したときに気泡が膨張して基板が破壊されるという問題がある。また逆に、溶剤が全部乾燥してしまった場合には露光ができなくなってしまう恐れがある。
【０００８】
前記他の例の場合も、各加熱室内における温度や乾燥の程度が上記と同様に確認されないまま加熱されているためにぺースト内に気泡が発生したり乾燥しすぎたりする問題があるとともに、各加熱室の上方から吹き込まれる熱風をその下方にて吸い込ませる吸込口が各部屋毎に明確に区分して吸い込むようになっていないために隣接する加熱室間における熱風の流線相互間が干渉しあって乱れやすく、各加熱室における温度が所定の温度に保たれにくいという問題がある。
【０００９】
いずれにしても、前記従来の乾燥機は各加熱室内の温度や加熱室内に発散した溶剤の濃度が確認されないまま乾燥される方式であるために上記問題が発生しないようにすることは困難である。
【００１０】
よって本発明は、かかる問題点を解消し得る基板の乾燥機の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１における基板の乾燥機は、ペーストを塗布した基板を複数の加熱室内に搬送しつつ加熱、乾燥するとともに、前記加熱室から排出される排気熱を給気に伝達する金属製の顕熱式熱交換器を設け、熱交換により温度が低下した排気を前記加熱室のうちの予備加熱室に供給し、熱交換により加熱された給気を本加熱室に供給する基板の乾燥機において、前記熱交換器を通過して予備加熱室に供給する前の排気流路に、前記予備加熱室内に温度センサーと溶剤の濃度センサーを設けるとともに大気取り入れダンパーを設け、前記温度センサーにて予備加熱室内の温度を検出すると同時に溶剤の濃度センサーにて基板から発生する溶剤の濃度を検出し、それぞれのセンサーの検出値に基づいて前記大気取り入れダンパーの開度を調節する排気温度調整手段を設けるとともに、前記熱変換器により排気を受けて本加熱室に供給される前の給気流路に、前記複数の本加熱室それぞれの内部に温度センサーを設けるとともに本加熱室それぞれに供給する前の給気を加熱するヒーターを設け、前記温度センサーにより本加熱室それぞれの内部の温度を検出し、その検出値に基づいて前記ヒーターの入力を調整する給気温度調節手段を設け、さらに、前記各加熱室の上方から同加熱室内に搬送される基板に向かって吹き下ろす熱風をその下方にて吸い込む吸込口が上方の熱風吹き出し口に対応した広さと形状の開口部を有するとともに前記開口部の広さを吸込側に漸減した漏斗状に形成して構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の基板の乾燥機は、前記排気温度調整手段が、前記予備加熱室内に設けた温度センサーと溶剤の濃度センサー及び予備加熱室内に供給するめの排気流路に設けた大気取り入れダンパーとから成り、温度センサーにて予備加熱室内の温度を検出すると同時に溶剤の濃度センサーにて基板から発生する溶剤の濃度を検出し、それぞれのセンサーの検出値に基づいて大気取り入れダンパーの開度を調整することを特徴とするものである。
【００１６】
この排気温度調整手段によれば、予備加熱室内の温度及び溶剤濃度を検出することによりこの基板の乾燥程度を確認することができ、この検出値に基づいて予備加熱室に供給する排気温度及び溶剤濃度を調整することが可能となる。また、排気温度の調整は、温度センサー及び濃度センサーの検出値に基づいて大気取り入れ量をダンパーの開度にて調整することが可能となる。
【００１９】
本発明の基板の乾燥機は、前記給気温度調整手段が、複数の本加熱室それぞれの内部に設けた温度センサーと、本加熱室に供給する前に給気を加熱するヒーターとから成り、温度センサーにより本加熱室それぞれの内部の温度を検出し、その検出値に基づいてヒーターの入力を調整することを特徴とするものである。
【００２０】
この給気温度調整手段によれば、複数の本加熱室それぞれにおける温度を温度センサーにて検出することにより、この検出値に基づいて本加熱室のそれぞれに供給するべき適切な給気温度をヒーターにて追加加熱し調整することが可能となる。
【００２６】
本発明の基板の乾燥機は、ペーストを塗布した基板を複数の加熱室内に搬送しつつ加熱・乾燥する乾燥機において、前記各加熱室の上方から基板に向かって吹き下ろす熱風をその下方にて吸い込む吸込口が、上方の熱風吹き出し口に対応した広さと形状の開口部を有するとともに前記開口部の広さを吸込側に漸減した漏斗状に形成したことを特徴とするものである。
【００２７】
前記構成によれば、吸込口を漏斗状に形成したことにより、加熱室の上方から吹き込む給気を、その下方に設けられた漏斗状の吸込口にて効率的に吸い込んで給気の流れをウォーターカーテン状にすることが可能となる。これにより流線の乱れがなくなり、隣接する加熱室相互間における流線の干渉が防止され、各加熱室の温度が一定に保たれる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
【実施の形態１】
図１から図５は本発明の実施の形態１に係り、図１は乾燥機の給気及び排気の経路を示す図、図２は乾燥機の正面図、図３は乾燥機の上面図、図４は乾燥機の側面図、図５は顕熱式熱交換器である。
【００３０】
本発明を適用する乾燥機は、図２から図４に示すように、中央に複数の加熱室１が連設され、この加熱室１の左側にロールコーター５が設けられていて、このロールコーター５によりぺーストが塗布された基板が搬送ロボット６により加熱室１側に搬送され、加熱室１の上方に配設されたチェーンコンベヤー７の下面に懸垂されて、チェーンコンベヤー７の間欠的作動により各加熱室１内に一定時間停滞しつつ搬送されるようになっている。基板４はこの停滞時間帯に加熱室１の上方からブロワー１６の作動によりフィルター２を通して吹き込まれる熱風３にて加熱され、各加熱室１を経る過程において徐々に高い温度にて加熱・乾燥されて右側に搬出される構成となっている。
【００３１】
この構成において、本発明では、連設された加熱室１の最初の加熱室１を予備加熱室とし、予備加熱室以外を本加熱室として、各加熱室から排出される排気を通す排気管に熱交換器を接続して排気熱を給気に伝達させるものであり、熱交換器を通過することにより熱交換されて温度が低下した排気は予備加熱室に供給され、熱交換により排気から熱を受けて加熱された給気は本加熱室に供給されるものである。
【００３２】
次に本発明を実現するための構成を図１に従って説明する。
【００３３】
図において▲１▼は予備加熱室、▲２▼▲３▼▲４▼が本加熱室で、１個の予備加熱室と４つの本加熱室の場合を例にしたものである。本加熱室▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼のそれぞれに対してはブロワー１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが接続され、これらから吐き出される熱風は一部がフィルター２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを通して本加熱室▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼のそれぞれに吹き込まれ、その他はフィルター２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを通過せずに予備加熱室▲１▼では排出口１７から大気中に放出され、本加熱室▲２▼▲３▼▲４▼では排気管９に送られる。
【００３４】
排気管９には本発明により熱交換機１０が連結されていて、排気１１は熱交換機１０のＢ１−Ｂ２間を経る過程でブロワー１２から供給された給気に対して熱交換が行われて４０℃前後の温度に低下する。温度が低下した排気１１は予備加熱室▲１▼側に送られる。
【００３５】
予備加熱室▲１▼側における排気１１入口には排気温度調整手段として大気を吸入する電動式バタフライダンパー１３が設けられており、排気１１はバタフライダンパー１３から取り入れられる外気にて予備加熱室内の乾燥条件に適した温度及び溶剤濃度に調整された後、ブロワー１６ａによりフィルター２ａを通して一部が予備加熱室▲１▼内に吹き込まれ、その他が排出口１７から大気中に放出される。
【００３６】
一方、ブロワー１２により供給された給気１４は熱交換器１０のＡ１−Ａ２間を経る過程で排気熱により４０℃前後に加熱され、本加熱室▲２▼▲３▼▲４▼それぞれの底部に送り込まれる。ここでは加熱室▲２▼▲３▼▲４▼の吸込口８ｂ，８ｃ，８ｄに吸い込まれた熱風３と合流し、ヒター１５ｂ，１５ｃ，１５ｄにより所要の温度に加熱された後、ブロワー１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのそれぞれによりフィルター２ｂ，２ｃ，２ｄを通して一部が加熱室▲２▼▲３▼▲４▼内に吹き込まれ、その他が排気管９に送り込まれるて再度熱交換器１０に至るようになっている。
【００３７】
また、乾燥機の排気側に取り付けられた熱交換機１０は、図５に示すように立方体の密閉箱１８内に金属製、即ちアルミニウム、あるいはステンレス等からなる顕熱式熱交換機１９がその相互間が４５度回転した状態にして挿入されたものであり、高熱に耐えることができるものである。
【００３８】
顕熱式熱交換機１９は構造的に、平行する複数の溝が形成された方形の板の溝が交互に直交する方向に重ね合わせられたものであることにより、密閉箱１８の四隅に形成された三角形の空間部分Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２のうち対角線方向のＡ１からＡ２に給気が、Ｂ１からＢ２に排気が流れるようになっている。
【００３９】
なお重合部分には多少の隙間が生じることによりその隙間を通って気流が混じりあうことになるが、本装置においては給気側の圧力を排気側より高くすることにより給気側に排気側の溶剤が混じることが防止することができる。
【００４０】
更にこの構成の加熱室▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼の上方に設けられたフィルター２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの入口部分に温度センサー（熱電対）２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが配設されており、さらに予備加熱室▲１▼の熱風吸込口８ａ側には溶剤濃度センサー（トルエン検知器）２１が配設されていて、これらのセンサー２０及び２１とヒーター１５その他の作動部分の全てが図示しない制御盤に接続され、制御盤による自動制御システムが構成されている。
【００４１】
以下この自動制御システムによる装置の作動について説明する。
【００４２】
予備加熱室▲１▼内に吹き込まれる前の熱風３は、排気温度調整手段として室内に配設された温度センサー及び溶剤の濃度センサー２１により予備加熱室▲１▼内の温度及び溶剤濃度が検出され、この検出値に基づいて制御盤の指令により電動式バタフライダンパー１３の開度が自動調整されて外気が吸入されることにより予備加熱に適した温度に調整され、ブロワー１６ａの駆動によりその一部がフィルター２ａを通して予備加熱室▲１▼内に吹き込まれ、その他が排気口１７から大気中に排出される。また吸込口８ａから吸い込まれた熱風３は熱交換器１０からの排気１４と合流してブロワー１６ａに吸い込まれ、再度給気として供給される。
【００４３】
一方、本加熱室▲２▼▲３▼▲４▼に対しては、給気温度の調整手段として温度センサー２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにて加熱室▲２▼▲３▼▲４▼それぞれに吹き込む前の熱風温度を検出し、この検出値に基づいて制御盤の指令によりヒーター１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの入力が調整され、各加熱室に最も適した温度に加熱されたうえでブロワー１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの駆動によりフィルター２ｂ，２ｃ，２ｄを通して一部が加熱室▲２▼▲３▼▲４▼内に吹き込まれ、その他が排気管９を介して熱交換器１０に送られる。
【００４４】
以上において、各加熱室▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼に吹き込まれる熱風の温度調整は、温度調整のみに限らず温度調整に加えて風量の調整を行ってもよい。
【００４５】
本実施の形態によれば、熱交換器にて排気熱を給気に熱交換することにより排気熱を基板の予備乾燥及び本乾燥に有効利用することが可能となる他、自動制御システムにより予備加熱室の温度及び溶剤濃度を検出した検出値に基づき予備加熱として最も適した温度及び溶剤濃度に自動調整したうえで予備加熱室内に吹き込むことができるので初期加熱時における加熱の過不足がなくなる。従って、加熱のしすぎによって表面に固い膜を形成することがなく、また予備乾燥後の複数の本加熱室内に吹き込まれる熱風も同様にして温度センサーにて温度を検知しつつ最も適切な温度に調整されることにより乾燥の過不足がなくなり内部まで均一に乾燥させることが可能となる。
【００４６】
因みに、本発明の乾燥機により乾燥した基板を２００〜３００°の半田ペースト中に２０回出し入れした結果、基板に破壊等の変化が見られなかった。これにより乾燥されたはんだぺースト中に問題になる気泡が存在しないことが確認された。
【００４７】
また、インクを塗布する前の基板の重量を計測し、かつ塗布後の重量を計測し、さらに乾燥後の重量を計測した結果、ぺースト内の溶剤濃度が２２〜２３％の最適含有量となっていることが確認された。
【００４８】
【実施の形態２】
以下、本発明の実施の形態２について説明する。
【００４９】
図６は本発明の実施の形態２に係る各加熱室内の温度分布を示す線図である。本実施の形態では、加熱室内に吹き込まれる熱風の吸い込み口を、漏斗状に形成したものでありその他の構成は前記実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００５０】
図１に示すように内部が連通された各加熱室▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼の下方には、上方から吹き込まれる熱風３の吹き込み口に対向して吸込口８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが設けられている。
【００５１】
本発明では、この吸込口８の形状を上方の熱風吹き出し口に対応した広さと形状にてその開口部の広さが吸込側に漸減した漏斗状に形成されたものである。
【００５２】
図６は、本発明の吸込口８又は従来の吸込口にて熱風を吸い込んだ場合の各加熱室内の温度状況を比較したものである。
【００５３】
例えば６個の加熱室▲１▼▲２▼▲３▼▲４▼▲５▼▲６▼における室内温度の分布状況を比較してみると、従来の吸込口の場合の温度分布は点線にて示すように各加熱室を通して略直線状に上昇又は下降しており、個々の加熱室内における温度が入口から出口に至る間に大きく変化していることが判る。この点、本発明の吸込口の場合は、実線にて示すように各加熱室の入口から出口に至る間の温度が略一定に保たれていることが判る。
【００５４】
本実施の形態によれば、熱風の吸込口を漏斗状に形成することにより熱風の流線がエアカーテン状になり乱れないために隣接する加熱室相互間にて熱風の干渉がなくなる。これにより各加熱室毎に異なる温度を入口から出口まで一定に保つことができるので、加熱室毎の温度管理が容易になり、加熱室内に搬送された複数の基板の加熱室入口側から出口側に至る全数を同一の温度条件にて平均的に加熱することが可能となる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱室から排出される排気熱を熱交換器にて給気に熱交換して排気熱を基板の予備乾燥及び本乾燥に再利用することにより消費電力を低減することが可能となる。
【００５６】
そして、熱交換器にて熱交換された排気及び給気は、各加熱室に設けられた温度検出センサーや溶剤濃度検出センサーの検出値に基づいて自動制御によりそれぞれの加熱室に最も適した温度に調整したうえで供給することが可能になるので、各加熱室内における乾燥に過不足がなくなりペーストの内部まで均一に乾燥させることが可能となる。
【００５７】
また、各加熱室内に吹き込まれた熱風を吸引する吸込口の形状を漏斗状に形成したことにより吸引効果が高まって熱風の気流がエアカーテン状となり、隣接加熱室間にて気流の干渉がなくなる。これにより、それぞれの加熱室の入口から出口まで間の温度が一定に保たれ、加熱室内に搬入された基板の入口側から出口側までの全数が均一に加熱されて所望の乾燥状態を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る乾燥機の給気及び排気の経路を示す図。
【図２】乾燥機の正面図。
【図３】乾燥機の上面図。
【図４】乾燥機の側面図。
【図５】顕熱式熱交換器。
【図６】本発明の実施の形態２に係る各加熱室内の温度分布を示す線図。
【符号の説明】
１  加熱室
２  フィルター
３  熱風
４  基板
５  ロールコーター
６  搬送ロボット
７  チェーンコンベヤー
８  吸込口
９  排気管
１０  熱交換器
１１  排気
１２，１６  ブロワー
１３  電動式バタフライダンパー
１４  給気
１５  ヒーター
１７  排出口
１８  密閉箱
１９  顕熱式熱交換器
２０  温度センサー
２１  濃度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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