(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面実装基板の供給を受ける炉体と、
前記両面実装基板を前記炉体内に搬入する基板搬送手段と、
前記炉体内に設けられ前記両面実装基板の上面を加熱する加熱手段と、
前記炉体内に設けられ前記両面実装基板の下面に低温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを具備し、
前記基板搬送手段は、
定位置に固定された固定レールと、
前記両面実装基板の幅方向の寸法に応じてその幅方向に前記固定レールと平行のまま移動調整される可動レールとを備え、
前記不活性ガス供給手段は、
前記両面実装基板の幅方向に配置され不活性ガスを吹出す複数のノズルと、
各々のノズルの不活性ガス供給元側にそれぞれ設けられ前記可動レールの幅方向移動量に応じて前記両面実装基板の幅内に位置するノズルより不活性ガスを供給するように不活性ガス流量を個々に調整する個別調整弁とを備えた
ことを特徴とするリフロー装置。
【請求項２】
基板搬送手段により炉体内に搬入される両面実装基板を検出して不活性ガスの供給量を制御する基板検出センサ
を具備したことを特徴とする請求項１記載のリフロー装置。
【請求項３】
不活性ガス供給手段は、
不活性ガス流量を制御する制御弁を具備した
ことを特徴とする請求項１または２記載のリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不活性雰囲気中ではんだ付けを行うリフロー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、両面実装基板をリフロー装置によりはんだ付けする場合、基板の下面側に位置する実装部品は、事前に接着剤により基板に接着し、その接着剤を硬化炉で硬化させておく必要がある。
【０００３】
このようにしないと、基板の上面に搭載された実装部品をリフローするときに、基板の下面にはんだ付け済みの実装部品のはんだも再溶融して、その下面側の実装部品が炉体内に落下するおそれがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、両面実装基板をリフロー装置にてはんだ付けする場合、実装部品を接着する工程と、接着剤を硬化させる工程とが必要になり、はんだ付けに要する工程が複雑になっている。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、両面実装基板のはんだ付けを容易に行えるリフロー装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【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、両面実装基板の供給を受ける炉体と、前記両面実装基板を前記炉体内に搬入する基板搬送手段と、前記炉体内に設けられ前記両面実装基板の上面を加熱する加熱手段と、前記炉体内に設けられ前記両面実装基板の下面に低温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを具備し、前記基板搬送手段は、定位置に固定された固定レールと、前記両面実装基板の幅方向の寸法に応じてその幅方向に前記固定レールと平行のまま移動調整される可動レールとを備え、前記不活性ガス供給手段は、前記両面実装基板の幅方向に配置され不活性ガスを吹出す複数のノズルと、各々のノズルの不活性ガス供給元側にそれぞれ設けられ前記可動レールの幅方向移動量に応じて前記両面実装基板の幅内に位置するノズルより不活性ガスを供給するように不活性ガス流量を個々に調整する個別調整弁とを備えたリフロー装置である。
【０００７】
そして、加熱手段により両面実装基板の上面を加熱するとともに、不活性ガス供給手段から両面実装基板の下面に低温の不活性ガスを供給してこの両面実装基板下面を冷却することにより、両面実装基板上面の実装部品はリフローによりはんだ付けし、両面実装基板下面の実装部品は、はんだの再溶融による落下を防止する。その際、基板搬送手段の可動レールの幅方向移動量に応じて個別調整弁を調整することで、両面実装基板の幅内に位置するノズルの個別調整弁は開くとともに、両面実装基板の幅からはみ出したノズルの個別調整弁は閉じるか絞るかして、両面実装基板の幅寸法に応じた不活性ガス流量を供給する。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のリフロー装置において、基板搬送手段により炉体内に搬入される両面実装基板を検出して不活性ガスの供給量を制御する基板検出センサを具備したものである。
【０００９】
そして、基板搬送手段により炉体内に搬入された両面実装基板の上面が加熱を受けている間は、その状態を基板検出センサにより検出して、両面実装基板の下面に低温の不活性ガスを十分に供給し、両面実装基板下面でのはんだの再溶融を防止し、炉体内に両面実装基板がないときは、炉体内雰囲気を必要な不活性雰囲気に保てる限度内で、不活性ガスの供給量を減少または停止させる。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のリフロー装置における不活性ガス供給手段が、不活性ガス流量を制御する制御弁を具備したものである。
【００１１】
そして、炉体内に両面実装基板があるときは、制御弁を開いて、炉体内に供給される不活性ガス流量を多く制御し、炉体内に両面実装基板がないときは、制御弁を絞ったり閉じたりして、不活性ガスの供給量を炉体内雰囲気の酸素濃度に応じて、減少または停止させる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示された実施の一形態を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、リフロー装置の全体を示し、プリント配線基板の両面に部品を実装された両面実装基板Ｗの供給を受ける第１プリヒート炉体11と、第２プリヒート炉体12と、第３プリヒート炉体13と、リフロー炉体14とが、それらの間に介在するダクト部15，16，17により順次連結されている。
【００１４】
第１プリヒート炉体11には基板搬入口18が設けられ、リフロー炉体14には基板搬出口19が設けられている。そして、基板搬入口18から基板搬出口19にわたって、各炉体内および各ダクト部内を貫通して、両面実装基板Ｗを各炉体内に搬入する基板搬送手段21が設けられている。
【００１５】
各炉体11〜14内には、両面実装基板Ｗの上面を加熱する加熱手段22が設けられている。この加熱手段22は、ヒータ23とファン24とにより形成され、ヒータ23により加熱された炉体内雰囲気をファン24により両面実装基板Ｗに吹付けて対流させる熱風加熱を行う。
【００１６】
リフロー炉体14の上部には、窒素ガスなどの不活性ガスを炉体内に供給して炉体内雰囲気を不活性雰囲気に保つことで炉体内雰囲気を低酸素濃度に維持するための不活性ガス供給手段25が設けられている。
【００１７】
この不活性ガス供給手段25は、リフロー炉体14の上部に管状のノズル26が下向きに配置され、このノズル26に不活性ガスを供給する管路27が接続され、この管路27中に不活性ガス流量をオン・オフ動作またはアナログ動作で制御する制御弁28が設けられ、この制御弁28は管路にて窒素ガスなどの不活性ガスの供給源である不活性ガス発生装置29に接続されている。
【００１８】
さらに、リフロー炉体14内の基板搬送手段21より下側には、両面実装基板Ｗの下面に低温、例えば常温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段31が設けられている。この不活性ガス供給手段31は、炉体内雰囲気を不活性雰囲気に保つ機能も有する。
【００１９】
この不活性ガス供給手段31は、基板搬送手段21の下側に管状のノズル32が上向きに配置され、このノズル32に不活性ガスを供給する管路33が接続され、この管路33中に不活性ガス流量をオン・オフ動作またはアナログ動作で制御する制御弁34が設けられ、この制御弁34は管路にて前記不活性ガス発生装置29に接続されている。
【００２０】
第３プリヒート炉体13とリフロー炉体14との間のダクト部17には、リフロー炉体14内の両面実装基板Ｗを検出して不活性ガスの供給量を制御する基板検出センサ37が設けられている。
【００２１】
この基板検出センサ37は、両面実装基板Ｗの有無を検出するフォトセンサであるが、基板搬送手段21の駆動部に設けられたパルス発生装置38から両面実装基板搬送速度と同調して発生するパルス信号があるため、両面実装基板有り状態でのパルス数から、両面実装基板Ｗの長さを検出できるとともに、両面実装基板Ｗがリフロー炉体14内でリフロー加熱を開始されるタイミングおよび終了されるタイミングを検出することができる。
【００２２】
これにより、基板搬送手段21によりリフロー炉体14内に搬入された両面実装基板Ｗの上面が加熱を受けている状態を、基板検出センサ37により間接的に検出できる。
【００２３】
図２は、前記下側の不活性ガス供給手段31を示し、複数の管状のノズル32a ，32b ，32c ，32d が両面実装基板Ｗの幅方向に配置され、各ノズル32a 〜32d の上面部には不活性ガスを吹出すための複数の噴出孔39が配列されている。
【００２４】
各ノズル32a 〜32d の不活性ガス供給元側の管路33a ，33b ，33c ，33d には、不活性ガス流量を個々にオン・オフ動作またはアナログ動作で調整する個別調整弁35a ，35b ，35c ，35d がそれぞれ介在され、さらに、前記制御弁34を介して前記不活性ガス発生装置29が接続されている。
【００２５】
図３に示されるように、基板搬送手段21は、一対のレール41，42の内部にそれぞれ無端チェン（図示せず）を摺動自在に設け、これらの無端チェンから突出された搬送ピン43，44の間に両面実装基板Ｗを支持しながら搬送するチェンコンベアであるが、一側のレール41は常に定位置に固定された固定レールであるのに対し、他側のレール42は両面実装基板Ｗの幅方向（図３の左右方向）の寸法に応じてその幅方向に固定レールと平行のまま移動調整される可動レールである。以下、一側のレールを固定レール41とし、他側のレールを可動レール42とする。
【００２６】
この可動レール42の幅方向移動量はセンサ（図示せず）により検出し、可動レール42の幅方向移動量に応じて、前記個別調整弁35a 〜35d を自動的に調整すると良い。例えば、図２および図３に示された基板幅の場合、両面実装基板Ｗから外れたノズル32d の個別調整弁35d は、閉じたり絞ったりすると良い。
【００２７】
各炉体11〜14内には、各炉体内の雰囲気温度を検出するための温度センサ（図示せず）が設けられ、また、リフロー炉体14内には、炉体内雰囲気の酸素濃度を検出するための酸素濃度センサ（図示せず）が設けられ、これらの温度センサ、酸素濃度センサ、前記基板検出センサ37および前記パルス発生装置38などは、コントローラ（図示せず）の信号入力部に接続されている。
【００２８】
このコントローラは、各炉体11〜14内の各ヒータ23への通電量を制御して加熱温度を制御し、また、リフロー炉体14内の酸素濃度センサ、基板検出センサ37およびパルス発生装置38などから得られた情報に基づき、不活性ガスの供給に係る制御弁28，34および個別調整弁35a 〜35d をそれぞれ制御する。その制御例は、以下に説明する。
【００２９】
次に、この図示された実施形態の作用を説明する。
【００３０】
第１プリヒート炉体11、第２プリヒート炉体12および第３プリヒート炉体13の各加熱手段22により両面実装基板Ｗの上面側の温度を所定の温度プロファイルで上昇させ、リフロー炉体14の加熱手段22により両面実装基板Ｗの上面側をリフロー温度で加熱し、基板と部品との間のソルダペーストを溶融し、はんだ付けする。
【００３１】
このはんだ付けにおいて、リフロー炉体14内に設けられた図示されない酸素濃度センサによりリフロー炉体14内の酸素濃度を検出し、酸素濃度センサから情報を得た図示されないコントローラにより、リフロー炉体14内の酸素濃度に応じて、上側の不活性ガス供給手段25における制御弁28の開度をオン・オフ動作またはアナログ動作で制御して、原則として上側のノズル26からの不活性ガス供給により、炉体内雰囲気を希望する低酸素濃度に維持する。
【００３２】
一方、下側の不活性ガス供給手段31は、両面実装基板Ｗの下面側の冷却に必要な不活性ガス流量を供給するので、上側の不活性ガス供給手段25からの不活性ガス供給流量を維持した場合は、この下面冷却用の不活性ガス流量が加算されて、リフロー炉体14内の炉体内酸素濃度はさらに低下する。
【００３３】
これに対し、下側の不活性ガス供給手段31による両面実装基板冷却用の不活性ガス流量があるときは、その分だけ、上側の不活性ガス供給手段25からの不活性ガス供給流量を減少させるように、両方の制御弁28，34を連動制御するようにしても良い。
【００３４】
この場合は、両面実装基板Ｗの下面を冷却するための不活性ガスが、リフロー炉体14内の炉体内雰囲気の酸素濃度を基準値に保つためにも使われることを考慮して、両方の不活性ガス供給手段25，31から供給される不活性ガスの総流量を正確に制御できる。
【００３５】
いずれにしても、リフロー中は、上側の加熱手段22により両面実装基板Ｗの上面を加熱するとともに、下側の不活性ガス供給手段31から両面実装基板Ｗの下面に低温の不活性ガスを供給して両面実装基板下面を冷却することにより、両面実装基板上面の実装部品は高温のリフロー温度によりはんだ付けし、両面実装基板下面の実装部品は、その部品の温度上昇を抑制して、はんだの再溶融による落下を防止する。
【００３６】
すなわち、下側の不活性ガス供給手段31は、基板搬送手段21によりリフロー炉体14内に搬入された両面実装基板Ｗの上面が加熱を受けている間は、その状態を基板検出センサ37により検出して、制御弁34により、両面実装基板Ｗの下面に低温の不活性ガスを十分に供給し、両面実装基板下面での部品の温度上昇を抑制して、はんだの再溶融を防止する。
【００３７】
一方、リフロー炉体14内に両面実装基板Ｗがないときは、炉体内雰囲気を必要な不活性雰囲気に保てる限度内で、下側からの不活性ガスの供給量を制御弁34により減少または停止させる。
【００３８】
要するに、制御弁34は、リフロー炉体14内に両面実装基板Ｗがあるときは開いて、炉体内に供給される不活性ガス流量を多く制御し、リフロー炉体14内に両面実装基板Ｗがないときは、絞ったり閉じたりして、不活性ガスの供給量を炉体内雰囲気の酸素濃度に応じて、減少または停止させる。
【００３９】
次に、下側の不活性ガス供給手段31のみにより炉体内雰囲気の酸素濃度を制御するようにしても良い。
【００４０】
例えば、リフロー炉体14内にて、炉体内雰囲気の酸素濃度が高いときは、両面実装基板Ｗがないときでも、炉体内雰囲気を必要な不活性雰囲気に回復するように、十分な不活性ガスを、下側のノズル32から炉体内に供給する。
【００４１】
一方、炉体内雰囲気の酸素濃度が基準値以下であれば、両面実装基板Ｗがリフロー炉体14内に搬入されたときのみ、両面実装基板Ｗの下面の冷却に必要な不活性ガスを供給する。
【００４２】
次に、図２に示されるように、ノズル32の個別調整弁35a 〜35d は、両面実装基板Ｗの幅内に位置するものは開くとともに、両面実装基板Ｗの幅からはみ出したものは閉じるか絞るかして、両面実装基板Ｗの幅寸法に応じた不活性ガス流量を供給する。
【００４３】
例えば、図３に示されるように、両面実装基板Ｗを搬送するチェンコンベアの可動レール42を固定レール41側に移動調整したとき、そのレール移動量に応じてノズル32d の個別調整弁35d を自動的に制御して、両面実装基板Ｗと対向しない不要なノズル32d からの不活性ガスの吹出を停止すると良い。
【００４４】
さらに、両面実装基板Ｗの幅方向位置により基板実装部品の熱容量が異なる場合は、それに応じてノズル32a 〜32d の個別調整弁35a 〜35d を制御すると良い。
【００４５】
例えば、両面実装基板Ｗの幅方向中央に配列された基板下面の実装部品の熱容量が小さい場合は、その実装部品が温度上昇しやすく、はんだの再溶融により落下しやすいので、この中央の実装部品と対応するノズル32b に供給される不活性ガス流量を個別調整弁35b により増大させ、中央の実装部品を重点的に冷却して、他の部分より冷却効果を高めるようにすると良い。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、加熱手段により両面実装基板の上面を加熱するとともに、不活性ガス供給手段から両面実装基板の下面に低温の不活性ガスを供給してこの両面実装基板下面を冷却するから、両面実装基板下面での実装部品の温度上昇を抑制して、はんだの再溶融による部品落下を防止でき、実装部品を接着剤により接着したり例えば硬化炉などで接着剤を硬化させる必要がなくなり、両面実装基板のはんだ付けを容易に行える。その際、両面実装基板の幅方向に不活性ガスを吹出す複数のノズルが配置され、各々のノズルの不活性ガス供給元側に、基板搬送手段の可動レールの幅方向移動量に応じて両面実装基板の幅内に位置するノズルより不活性ガスを供給するように不活性ガス流量を個々に調整する個別調整弁がそれぞれ設けられたから、両面実装基板の幅からはみ出したノズルの個別調整弁は閉じるか絞るかして、不活性ガスの消費量を節約できる。
【００４７】
請求項２記載の発明によれば、基板搬送手段により炉体内に搬入される両面実装基板を基板検出センサにより検出して不活性ガスの供給量を制御するから、炉体内の両面実装基板上面が加熱を受けている間は、その状態を基板検出センサにより検出して、両面実装基板の下面に低温の不活性ガスを十分に供給することで、両面実装基板下面でのはんだ再溶融を防止できるとともに、炉体内に両面実装基板がないときは、不活性ガスの供給量を減少または停止させて、不活性ガスの消費量を節約できる。
【００４８】
請求項３記載の発明によれば、不活性ガス供給手段が、不活性ガス流量制御用の制御弁を備えているから、炉体内の両面実装基板の有無、炉体内雰囲気の酸素濃度などに応じて、炉体内に供給される不活性ガス流量を適切に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るリフロー装置の断面図である。
【図２】  同上リフロー装置における不活性ガス供給手段を示す平面図である。
【図３】  同上リフロー装置における基板搬送手段と不活性ガス供給手段との関係を示す正面図である。
【符号の説明】
Ｗ    両面実装基板
14    炉体
21    基板搬送手段
22    加熱手段
31    不活性ガス供給手段
32a 〜32d     ノズル
34    制御弁
35a 〜35d     個別調整弁
37    基板検出センサ
41 固定レール
42 可動レール
【図１】
0004064508.tif 000002
【図２】
0004064508.tif 000003
【図３】
0004064508.tif 000004