リフロー装置
【課題】リフロー装置の所望の炉の温度を急速に低下させ、さらに、冷却動作をフラックスの効率的回収に役立たせる。
【解決手段】リフロー時には、上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ〜Ｚ７ｂの対向間隙を被加熱物が所定の速度で搬送されると共に、これらの上部炉体および下部炉体のそれぞれの温度が予め設定された温度に制御される。切り替えに伴って温度を低下させる場合には、サブの供給路を介して常温のＮ2が所望の炉体に対して、追加的に供給され
る。Ｎ2の追加的供給に加えて、炉内のガスをラジエターボックス４１ａ〜４１ｇおよび
冷却兼フラックス回収装置６１Ａ、６１Ｂを循環冷却させるようになされる。さらに、バルブの開き具合によって循環させるガスの流量を制御することができるので、通常運転動作時には、流量を切り替え時に比して少なくしてフラックス回収を行うことができる。
【解決手段】リフロー時には、上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ〜Ｚ７ｂの対向間隙を被加熱物が所定の速度で搬送されると共に、これらの上部炉体および下部炉体のそれぞれの温度が予め設定された温度に制御される。切り替えに伴って温度を低下させる場合には、サブの供給路を介して常温のＮ2が所望の炉体に対して、追加的に供給され
る。Ｎ2の追加的供給に加えて、炉内のガスをラジエターボックス４１ａ〜４１ｇおよび
冷却兼フラックス回収装置６１Ａ、６１Ｂを循環冷却させるようになされる。さらに、バルブの開き具合によって循環させるガスの流量を制御することができるので、通常運転動作時には、流量を切り替え時に比して少なくしてフラックス回収を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リフロー装置に関し、特に、切り替え動作時に要する時間を短時間とできくものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品またはプリント配線基板に対して、予めはんだ組成物を供給しておき、リフロー炉の中に基板を搬送コンベヤで搬送するリフロー装置が使用されている。リフロー装置は、基板を搬送する搬送コンベヤと、この搬送コンベヤによって被加熱物としての基板が供給されるリフロー炉本体とを備えている。リフロー炉は、例えば、搬入口から搬出口に至る搬送経路に沿って、複数のゾーンに分割されており、これらの複数のゾーンがインライン状に配列されている。複数のゾーンは、その機能によって、加熱ゾーン、冷却ゾーンなどの役割を有する。
【０００３】
加熱ゾーンのそれぞれは、上部炉体および下部炉体を有する。例えばゾーンの上部炉体から基板に対して熱風が吹きつけられ、下部炉体から基板に対して熱風が吹きつけられることによって、はんだ組成物内のはんだを溶融させて基板の電極と電子部品とがはんだ付けされる。リフロー装置では、被加熱物例えば基板の表面温度を所望の温度プロファイルにしたがって制御することによって、所望のはんだ付けを行うことができる。基板の種類、はんだの種類等を変更した場合に、短時間の内に変更後のはんだに対応することが作業性の向上のために要請される。
【０００４】
例えば下記の特許文献１には、加熱用ヒータの通電をオフすると共に、外気または不活性ガスを特定のゾーンに送り込むことによって、短時間で特定のゾーンの温度を低下させることが記載されている。また、下記の特許文献２には、炉内の高温暖気を強制的に排出すると共に、炉内に冷気を供給して強制的に冷却することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４５６１１号公報
【特許文献２】特開平６−１７０５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの特許文献１および特許文献２に記載のものは、リフロー装置の炉内の高温ガスに対して冷却された大気または不活性ガスを外部から導入して強制的に炉内の温度を急速に低下させている。大気を導入する方法は、リフロー装置から接着剤硬化装置への切り換え時には使用できるが、不活性ガスの雰囲気下でリフローを行うリフロー装置に対しては適用することができない。また、炉の全体に冷却された大気または不活性ガスを導入するので、ゾーン毎に細かな温度制御に不向きな問題があった。
【０００７】
リフロー装置で使用されるはんだ組成物は、粉末はんだ、溶剤、フラックスを含む。フラックスは、成分としてロジンなどを含み、はんだ付けされる金属表面の酸化膜を除去し、はんだ付けの際に加熱で再酸化するのを防止し、はんだの表面張力を小さくして濡れを良くする塗布剤の働きをするものである。このフラックスは、加熱により、気化しリフロー炉内に充満する。気化したフラックスは、温度の低い部位に付着し易く、気化したフラックスが付着すると、付着している部位から滴下し、基板の上面に付着することもあり、基板の性能を損うこととなる。また、炉体内において温度が低下する部分に堆積する等によりリフロー工程に大きな影響を与える場合もある。したがって、リフロー炉内のフラックスを除去または回収することが要請されている。
【０００８】
上述したように、外部から冷気を導入する方法は、炉内の温度を急速に低下させることができるが、温度低下に伴うフラックスの凝縮に対する考慮が払われておらず、フラックス回収装置を別個に設置する必要があった。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、リフロー装置の所望の炉の温度を急速に低下させることができ、さらに、冷却動作をフラックスの効率的回収に役立たせることができるリフロー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、この発明は、搬送される被加熱物の搬送路に沿って複数のゾーンにリフロー炉が順次分割され、複数のゾーンの温度を制御することによって、搬送される被加熱物をリフローするリフロー装置において、
複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却させると共に、フラックスを回収する冷却兼フラックス回収装置と、
各ゾーンの雰囲気ガスの循環経路中に挿入され、流量が制御可能な流量制御部とを備え、
フラックス回収時に比してゾーンの温度を低下させる時に流量制御部を制御することによって流量をより多くするようにしたリフロー装置である。
【００１１】
具体的には、ゾーンのそれぞれの炉体が上部炉体と下部炉体とから構成され、上部炉体と下部炉体のそれぞれに対して冷却兼フラックス回収装置および流量制御部が独立して設けられる。
【００１２】
好ましくは、複数のゾーンの中で、ゾーン内の設定温度を変更する場合に、１または複数のゾーンに対して、ゾーン内のガスに比して低温のガスが追加的に導入される。
【００１３】
炉体のガスが送風機により発生する圧力の高い箇所から冷却兼フラックス回収装置に対して供給され、
送風機により発生する圧力の低い箇所に対して冷却兼フラックス回収装置からのガスが供給される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、リフロー装置の複数ゾーンの炉体に対して冷却兼フラックス回収装置を設け、炉体と冷却兼フラックス回収装置との間に流量制御部を設ける。フラックス回収時に比してゾーンの温度を低下させる時に流量制御部を制御することによって流量をより多くして、短時間に温度を下げることができる。通常運転動作時では、冷却兼フラックス回収装置によってフラックス回収を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施の形態によるリフロー装置の外板を除く概略的構成を示す。なお、この発明は、リフロー装置に限らずフロー装置に対しても適用することができる。図１では、説明の便宜上リフロー炉外に配置されるフラックス回収装置の図示が省略されている。なお、以下に説明する一実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１６】
プリント配線基板の両面に表面実装用電子部品が搭載された被加熱物が搬送コンベヤの上に置かれ、搬入口１１からリフロー装置の炉体内に搬入される。搬送コンベヤが所定速度で矢印方向（図１に向かって左から右方向）へ被加熱物を搬送し、被加熱物が搬出口１２から取り出される。
【００１７】
搬入口１１から搬出口１２に至る搬送経路に沿って、リフロー炉が例えば９個のゾーンＺ１からＺ９に順次分割され、これらのゾーンＺ１〜Ｚ９がインライン状に配列されている。入り口側から７個のゾーンＺ１〜Ｚ７が加熱ゾーンであり、出口側の２個のゾーンＺ８およびＺ９が冷却ゾーンである。冷却ゾーンＺ８およびＺ９に関連して強制冷却ユニット１４が設けられている。
【００１８】
上述した複数のゾーンＺ１〜Ｚ９がリフロー時の温度プロファイルにしたがって被加熱物の温度を制御する。図２に温度プロファイルの例の概略を示す。横軸が時間であり、縦軸が被加熱物例えば電子部品が実装されたプリント配線基板の表面温度である。最初の区間が加熱によって温度が上昇する昇温部Ｒ１であり、次の区間が温度がほぼ一定のプリヒート（予熱）部Ｒ２であり、次の区間が本加熱部Ｒ３であり、最後の区間が冷却部Ｒ４である。
【００１９】
昇温部Ｒ１は、常温からプリヒート部Ｒ２（例えば１５０°Ｃ〜１７０°Ｃ）まで基板を加熱する期間である。プリヒート部Ｒ２は、等温加熱を行い、フラックスを活性化し、電極、はんだ粉の表面の酸化膜を除去し、また、プリント配線基板の加熱ムラをなくすための期間である。本加熱部Ｒ３（例えばピーク温度で２２０°Ｃ〜２４０°Ｃ）は、はんだが溶融し、接合が完成する期間である。本加熱部Ｒ３では、はんだの溶融温度を超える温度まで昇温が必要とされる。本加熱部Ｒ３は、プリヒート部Ｒ２を経過していても、温度上昇のムラが存在するので、はんだの溶融温度を超える温度までの加熱が必要とされる。最後の冷却部Ｒ４は、急速にプリント配線基板を冷却し、はんだ組成を形成する期間である。
【００２０】
図２において、曲線１は、鉛フリーはんだの温度プロファイルを示す。共晶はんだの場合の温度プロファイルは、曲線２で示すものとなる。鉛フリーはんだの融点は、共晶はんだの融点より高いので、プリヒート部Ｒ２における設定温度が共晶はんだに比して高いものとされている。
【００２１】
リフロー装置では、図２における昇温部Ｒ１の温度制御を、主としてゾーンＺ１およびＺ２が受け持つ。プリヒート部Ｒ２の温度制御は、主としてゾーンＺ３、Ｚ４およびＺ５が受け持つ。本加熱部Ｒ３の温度制御は、ゾーンＺ６およびＺ７が受け持つ。冷却部Ｒ４の温度制御は、ゾーンＺ８およびゾーンＺ９が受け持つ。
【００２２】
加熱ゾーンＺ１〜Ｚ７のそれぞれは、それぞれ送風機を含む上部炉体１５および下部炉体３５を有する。例えばゾーンＺ１の上部炉体１５および下部炉体３５から搬送される被加熱物に対して熱風が吹きつけられる。
【００２３】
図３を参照して加熱装置の一例について説明する。例えばゾーンＺ６を搬送方向に対して直交する面で切断した場合の断面が図３に示されている。上部炉体Ｚ６ａと下部炉体Ｚ６ｂとの対向間隙内で、プリント配線基板の両面に表面実装用電子部品が搭載された被加熱物Ｗが搬送コンベヤ３１上に置かれて搬送される。上部炉体Ｚ６ａ内および下部炉体Ｚ６ｂ内は、雰囲気ガスである例えば窒素ガス（Ｎ2 ）が充満している。上部炉体Ｚ６ａおよび下部炉体Ｚ６ｂは、被加熱物Ｗに対して熱風（熱せられた雰囲気ガス）を噴出して被加熱物Ｗを加熱する。なお、熱風と共に赤外線を照射しても良い。
【００２４】
上部炉体Ｚ６ａは、例えばターボファンの構成の送風機１６と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ１８と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）１９とを有し、パネル１９の小孔を通過した熱風が被加熱物Ｗに対して上側から吹きつけられる。パネル１９は、例えばアルミニウムからなる。
【００２５】
下部炉体Ｚ６ｂも上述した上部炉体Ｚ６ａと同様の構成を有する。すなわち、例えばターボファンの構成の送風機２６と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ２８と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）２９とを有する。パネル２９の小孔を通過した熱風が被加熱物Ｗに対して下側から吹きつけられる。
【００２６】
上部炉体Ｚ６ａに対して、冷却兼フラックス回収装置としてのラジエターボックス４１ｆが設けられる。ラジエターボックス４１ｆは、例えば外板で囲まれた空間内で上部炉体Ｚ６ａの背面側に設置される。下部炉体Ｚ６ｂに対して、冷却兼フラックス回収装置６１Ａが設けられる。冷却兼フラックス回収装置６１Ａは、例えば外板で囲まれた空間内で下部炉体Ｚ６ｂの背面側に設置される。ラジエターボックス４１ｆは、上部炉体Ｚ６ａから導出された雰囲気ガスを冷却させるラジエター部４２と、冷却によって液化されたフラックスを回収する回収容器４３とからなる。冷却兼フラックス回収装置６１Ａは、下部炉体Ｚ６ｂから導出された雰囲気ガスを空冷および水冷を併せた冷却方式で冷却させる。
【００２７】
炉内の雰囲気ガスは、ラジエターボックス４１ｆおよび冷却兼フラックス回収装置６１Ａを循環して冷却され、炉内に戻される。この循環経路中に図示しないが、０％（遮断）〜１００％（全開）の範囲でガスの流量を制御する流量制御手段としてのバルブが設けられる。バルブは、個々に制御することが可能とされており、通常運転時、および切り替え時のそれぞれにおいて適切な流量のガスを循環させるように制御される。
【００２８】
上部炉体Ｚ６ａ内における風の流れを模式的に図４に示す。送風機１６は、モータ３８とモータ３８により回転される羽根３９とを有している。ターボファンの場合、羽根３９が回転すると、周辺の２箇所から送風が行われ、この風が炉体上部に２箇所設けられた穴５０および５１を介して上部炉体Ｚ６ａ内に送り込まれる。さらに、ヒータ１８およびパネル１９を通過して被加熱物Ｗに吹きつけられる。さらに、送風機１６は、中心部付近の穴を介して炉体内の雰囲気ガスを導入する。
【００２９】
送風機１６によって熱風が循環する経路中に雰囲気ガスをラジエターボックス４１ｆに導出するための導出口としての穴５２が設けられる。穴５２は、炉内において圧力が高い箇所に設けられる。圧力が低い箇所には、ラジエターボックス４１ｆからのガスを上部炉体Ｚ６ａ内に導入するための導入口としての穴５３が設けられる。これらの穴５２および５３は、実際には、接続用管５４および５５のそれぞれの一端側の開口に対応している。接続用管５４および５５のそれぞれとラジエターボックス４１ｆの接続用管とが図示を省略したホースによって接続されている。下部炉体Ｚ６ｂにおいても、炉内において圧力が高い箇所に設けられた穴から雰囲気ガスが冷却兼フラックス回収装置６１Ａに導出され、冷却兼フラックス回収装置６１Ａからのフラックス成分が減少したガスが炉内において圧力が低い箇所に設けられた穴から導入される。
【００３０】
なお、ラジエターボックス４１ｆおよび冷却兼フラックス回収装置６１Ａは、リフロー装置の全ゾーンまたは一部の複数ゾーンと関連して設けられる。
【００３１】
図５は、インライン状に配列された複数のゾーン（上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂからなる）と、ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇおよび冷却兼フラックス回収装置６１Ａおよび６１Ｂとの配置の関係を概略的に示す。炉内の雰囲気ガスとしては、不活性ガス例えば窒素ガスＮ2が使用される
。
【００３２】
リフロー時には、上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂの対向間隙を被加熱物が所定の速度で搬送されると共に、これらの上部炉体および下部炉体のそれぞれの温度が予め設定された温度となるように制御される。さらに、送風機の送風量も所定値とされる。
【００３３】
図示しないＮ2発生装置は、例えば超低温の液化窒素を気化させることでＮ2が発生される。炉体Ｚ１ａ、Ｚ４ａ、Ｚ６ａ、Ｚ６ｂに対して、白い矢印で示すように、稼働時にＮ2が供給される。このメインのＮ2供給路と別に、サブのＮ2供給路を設け、サブのＮ供給
路にバルブを配し、必要時にサブの供給路を通じてＮ2が炉内に供給される。はんだの種
類を例えば共晶はんだと鉛フリーはんだとを切り替える場合に、炉内の温度を下降させることが必要とされる場合がある。例えば新たなはんだの種類に対して設定される温度に対して実際の温度が１０°Ｃ以上高いような場合には、許容範囲内（例えば５°Ｃの差）まで炉内の温度を低下させることが必要となる。この温度差は、制御用の表示パネル（図示せず）を操作者が監視することによって、あるいは温度センサによって自動的に検出することができる。検出した温度差を許容範囲まで低下させる制御がなされる。
【００３４】
このように、切り替えに伴って温度を低下させる場合には、上述したサブの供給路を介して常温のＮ2が炉体Ｚ３ａ、Ｚ３ｂ、Ｚ５ａ、Ｚ５ｂ、Ｚ７ａ、Ｚ７ｂの内の所望のも
のに対して、先端が塗りつぶされた矢印で示すように、追加的に供給される。各炉体に対してガス導出口およびガス導入口とがそれぞれ設けられる。ガス導出口は、炉内において圧力が高い箇所に設けられ、ガス導入口が炉内において圧力が低い箇所に設けられる。
【００３５】
炉内の温度を急速に低下させることによって温度切り替えを短時間で行うことができる。Ｎ2の追加的供給に加えて、炉内の雰囲気ガスをラジエターボックスおよび冷却兼フラ
ックス回収装置を循環冷却させるようになされる。図５の例においては、全ての上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａと関連してラジエターボックス４１ａ〜４１ｇが設けられている。ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇは、図３を参照して説明したように、空冷方式でもって雰囲気ガスを冷却すると共に、フラックスを回収する装置である。ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇに対してそれぞれダクト７１ａ〜７７ａをそれぞれ介して上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａから雰囲気ガスが導入される。冷却後のガスがダクトおよびバルブ７１ｂ〜７７ｂをそれぞれ介して上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａに対して戻される。
【００３６】
下部炉体に関連して冷却兼フラックス回収装置６１Ａおよび６１Ｂが設置される。これらの冷却兼フラックス回収装置は、空冷および水冷コンデンサ内蔵の循環冷却ボックスの構成とされている。ボックスに対して、炉体からの雰囲気ガスが導入され、ボックスで充分冷却された雰囲気ガスが炉に対してバルブを通じて戻される。
【００３７】
冷却兼フラックス回収装置６１Ａに対して、ダクト８６ａおよび８７ａをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ６ｂおよびＺ７ｂの下面から雰囲気ガスが導入される。冷却兼フラックス回収装置６１Ａにおいて、雰囲気ガスが冷却され、冷却によって凝集または凝固したフラックスが回収される。冷却されたガスがバルブ８６ｂおよび８７ｂをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ６ｂおよびＺ７ｂの底面から戻される。圧力差によって雰囲気ガスが冷却兼フラックス回収装置６１Ａを循環するようになされる。
【００３８】
冷却兼フラックス回収装置６１Ｂに対して、ダクト８３ａ、８４ａおよび８５ａをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ３ｂ、Ｚ４ｂ、Ｚ５ｂの下面から雰囲気ガスが導入される。冷却兼フラックス回収装置６１Ｂにおいて、雰囲気ガスが冷却され、冷却によって凝集または凝固したフラックスが回収される。冷却されたガスがバルブ８３ｂおよび８４ｂをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ３ｂ、Ｚ４ｂ、Ｚ５ｂの底面から戻される。圧力差によって雰囲気ガスが冷却兼フラックス回収装置６１Ｂを循環するようになされる。
【００３９】
上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａとラジエターボックス４１ａ〜４１ｇとのそれぞれの間にバルブ７１ｂ〜７７ｂを配されている。下部炉体Ｚ３ｂ〜Ｚ７ｂと冷却兼フラックス回収装置６１Ａ、６１Ｂとのそれぞれの間にバルブ８３ｂ〜８７ｂを配されている。これらのバルブは、流量を０％〜１００％の範囲で独立して制御することができる。バルブとしては、コントロールバルブの単独の構成、または開閉バルブと流量制御手段とを組合せ構成を使用することができる。
【００４０】
通常運転動作と、はんだの種類、基板の種類等に応じて各ゾーンの設定温度を変更する切り替え動作との両方がなされる。通常運転および切り替え動作の両者において、メインのＮ2の供給動作は、継続的になされる。切り替え時に、例えば１０°Ｃ以上の温度差が
存在する場合には、冷却動作がなされる。例えば鉛フリーのはんだから共晶はんだに切り替える時には、ゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ５のそれぞれのヒータ温度を３０°Ｃ下げる必要があり、炉内の温度も同様に下げる必要がある。この場合の温度低下を短時間で行うのが冷却動作である。
【００４１】
冷却動作は、サブ供給路を通じてＮ2を追加的に供給する動作と、ラジエターボックス
または冷却兼フラックス回収装置と炉体の間のバルブを全開する動作とによって達成される。例えばゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ５のそれぞれの温度を大幅に低下させる動作は、これらのゾーンのヒータをオフとするヒータオフ動作と、ゾーンＺ３およびＺ５に対するＮ2 の追加的供給動作と、バルブ７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，８３ｂ，８４ｂ，８５ｂの全開動作とによってなされる。その結果、これらのゾーンの温度を短時間で低下させることが可能となる。冷却動作によって、温度差が許容範囲内例えば５°Ｃ以下となったゾーンからバルブが閉じられるか、フラックス回収に必要な程度までバルブが閉じられる。
【００４２】
この発明の一実施の形態では、それぞれが上部炉体および下部炉体で構成される複数のゾーンの全てに対してラジエターボックス４１ａ〜４１ｇが設けられている。したがって、全てのゾーンの温度制御を所望のものとすることができる。また、大幅な冷却の必要性が高いゾーンに対しては、下部炉体に対して冷却兼フラックス回収装置を設けているので、短時間の温度低下を実現できる。さらに、ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇを循環させるか否かのみならず、バルブの開き具合によって循環させるガスの流量を制御することができるので、通常運転動作時には、流量を切り替え時に比して少なくしてフラックス回収を行うことができる。しかも、フラックスの発生の程度等を考慮して、通常運転動作時にゾーン毎に独立して流量を制御することができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、取り替え動作時においても、フラックス回収動作を継続することができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、バルブの制御を自動的に行うことができ、作業効率を高くすることができる。
【００４３】
この発明の他の実施の形態について、図６および図７を参照して説明する。図６は、図３と同様に、例えばゾーンＺ６を搬送方向に対して直交する面で切断した場合の断面を示す。上部炉体Ｚ６ａおよび下部炉体Ｚ６ｂのそれぞれの構成は、図３を参照して説明したのと同様である。
【００４４】
他の実施の形態では、ラジエターボックス４１ｆの代わりに、上部炉体Ｚ６ａに対して、冷却兼フラックス回収装置１４１Ａが設けられる。冷却兼フラックス回収装置１４１Ａは、例えば外板で囲まれた空間内で上部炉体Ｚ６ａの背面側に設置される。下部炉体Ｚ６ｂに対して、冷却兼フラックス回収装置１６１Ａが設けられる。冷却兼フラックス回収装置１６１Ａは、例えば外板で囲まれた空間内で上部炉体Ｚ６ｂの背面側に設置される。冷却兼フラックス回収装置１４１Ａは、上部炉体Ｚ６ａから導出された雰囲気ガスを冷却し、冷却によって液化したフラックスを回収する回収部とからなる。同様に、冷却兼フラックス回収装置１６１Ａは、下部炉体Ｚ６ｂから導出された雰囲気ガスを冷却し、冷却によって液化したフラックスを回収する回収部とからなる。
【００４５】
図７は、インライン状に配列された複数のゾーン（上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂからなる）と、冷却兼フラックス回収装置１４１Ａ、１４１Ｂ、１６１Ａおよび１６１Ｂとの配置の関係を概略的に示す。炉内の雰囲気ガスとしては、不活性ガス例えば窒素ガスＮ2が使用される。
【００４６】
リフロー時には、上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂの対向間隙を被加熱物が所定の速度で搬送されると共に、これらの上部炉体および下部炉体のそれぞれの温度が予め設定された温度となるように制御される。さらに、送風機の送風量も所定値とされる。
【００４７】
下部炉体Ｚ３ｂ，Ｚ４ｂ，Ｚ５ｂ，Ｚ６ｂ，Ｚ７ｂのそれぞれと関連して冷却兼フラックス回収装置１６１Ａおよび１６１Ｂが設けられている。この下部炉体に関連する冷却のための構成は、上述したこの発明の一実施の形態と同様である。冷却動作は、サブ供給路を通じてのＮ2の追加的供給と、冷却兼フラックス回収装置の循環冷却とによってなされ
る。
【００４８】
上部炉体Ｚ３ａ，Ｚ４ａ，Ｚ５ａ，Ｚ６ａ，Ｚ７ａのそれぞれとに関連して冷却兼フラックス回収装置１４１Ａおよび１４１Ｂが設置される。これらの冷却兼フラックス回収装置１４１Ａおよび１４１Ｂは、冷却兼フラックス回収装置１６１Ａおよび１６１Ｂと同様に、空冷および水冷コンデンサ内蔵の循環冷却ボックスの構成とされている。圧力差によって、ボックスに対して、炉体からの雰囲気ガスが導入され、ボックスで充分冷却された雰囲気ガスが炉に対してバルブ７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂ，７７ｂを通じて戻される。冷却兼フラックス回収装置１４１Ａおよび１４１Ｂにおいてフラックス回収がなされる。
【００４９】
Ｎ2の追加的供給に加えて、炉内の雰囲気ガスを冷却兼フラックス回収装置１４１Ａ，
１４１Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂを循環冷却させることによって、炉内の温度を急速に低下させることによって切り替え作業を短時間で行うことができる。
【００５０】
この発明の他の実施の形態においても、バルブ７３ｂ〜７７ｂおよび８３ｂ〜８７ｂは、流量を０％〜１００％の範囲で独立して制御することができる。バルブとしては、コントロールバルブの単独の構成、または開閉バルブと流量制御手段とを組合せ構成を使用することができる。
【００５１】
通常運転動作と、はんだの種類、基板の種類等に応じて各ゾーンの設定温度を変更する切り替え動作との両方がなされる。通常運転および切り替え動作の両者において、メインのＮ2の供給動作は、継続的になされる。切り替え時に、例えば１０°Ｃ以上の温度差が
存在する場合には、冷却動作がなされる。
【００５２】
冷却動作は、サブ供給路を通じてＮ2を追加的に供給する動作と、冷却兼フラックス回
収装置と炉体との間のバルブを全開する動作とによって達成される。例えばゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ５のそれぞれの温度を大幅に低下させる場合には、これらのゾーンのヒータをオフとするヒータオフ動作と、ゾーンＺ３およびＺ５に対するＮ2の追加的供給動作と、バ
ルブ７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂの全開動作とがなされる。その結果、これらのゾーンの温度を短時間で低下させることが可能となる。冷却動作によって、温度差が許容範囲内例えば５°Ｃ以下となったゾーンから、バルブが閉じられるか、フラックス回収に必要な程度、バルブが開けられた状態とされる。
【００５３】
この発明の他の実施の形態では、冷却動作が必要とされる可能性のある複数のゾーンに対して冷却兼フラックス回収装置が設けられている。したがって、これらのゾーンの温度制御を所望のものとすることができる。また、上下に冷却兼フラックス回収装置を設けているので、空冷のみに比してより強力な冷却を行うことができ、短時間の温度低下を実現できる。さらに、冷却兼フラックス回収装置を循環させるか否かのみならず、バルブによって循環させるガスの流量を制御することができるので、通常運転動作時には、流量を切り替え時に比して少なくしてフラックス回収を行うことができる。しかも、フラックスの発生の程度等を考慮して、通常運転動作時にゾーン毎に独立して流量を制御することができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、切り替え動作時においてもフラックス回収動作を継続させることができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、バルブの制御を自動的に行うことができ、作業効率を高くすることができる。
【００５４】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばこの発明による冷却動作は、はんだの種類以外の切り替例えば温度プロファイルの切り替えに対しても適用することができる。さらに、ラジエターボックス或いは冷却兼フラックス回収装置からガスを炉体内に戻す場合に、炉内の温度の低下を防止するために、戻すガスを加熱してから戻すようにしても良い。さらに、冷却兼フラックス回収装置を全ゾーンに対して共通に設けるようにしても良く、逆に、ゾーン毎に設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の一実施の形態によるリフロー装置の概略を示す略線図である。
【図２】リフロー時の温度プロファイルの例を示すグラフである。
【図３】この発明の一実施の形態によるリフロー装置の一つのゾーンの構成の一例を示す断面図である。
【図４】この発明の一実施の形態における上部炉体におけるガスの流れを模式的に示す略線図である。
【図５】この発明の一実施の形態におけるラジエターボックスおよび冷却兼フラックス回収装置とリフロー装置との配置関係の説明に用いる略線図である。
【図６】この発明の他の実施の形態によるリフロー装置の一つのゾーンの構成の一例を示す断面図である。
【図７】この発明の他の実施の形態におけるラジエターボックスおよび冷却兼フラックス回収装置とリフロー装置との配置関係の説明に用いる略線図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１・・・搬入口
１２・・・搬出口
１４・・・強制冷却ユニット
Ｚ１ａ〜Ｚ７ａ・・・上部炉体
Ｚ１ｂ〜Ｚ７ｂ・・・下部炉体
１６，２６・・・送風機
１８，２８・・・ヒータ
１９，２９・・・パネル
３１・・・搬送コンベヤ
４１ａ〜４１ｇ・・・ラジエターボックス
６１Ａ，６１Ｂ，１４１Ａ，１４１Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ・・・冷却兼フラックス回収装置
７１ａ〜７７ａ，８３ａ〜８７ａ・・・ダクト
７１ｂ〜７７ｂ，８３ｂ〜８７ｂ・・・バルブ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リフロー装置に関し、特に、切り替え動作時に要する時間を短時間とできくものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品またはプリント配線基板に対して、予めはんだ組成物を供給しておき、リフロー炉の中に基板を搬送コンベヤで搬送するリフロー装置が使用されている。リフロー装置は、基板を搬送する搬送コンベヤと、この搬送コンベヤによって被加熱物としての基板が供給されるリフロー炉本体とを備えている。リフロー炉は、例えば、搬入口から搬出口に至る搬送経路に沿って、複数のゾーンに分割されており、これらの複数のゾーンがインライン状に配列されている。複数のゾーンは、その機能によって、加熱ゾーン、冷却ゾーンなどの役割を有する。
【０００３】
加熱ゾーンのそれぞれは、上部炉体および下部炉体を有する。例えばゾーンの上部炉体から基板に対して熱風が吹きつけられ、下部炉体から基板に対して熱風が吹きつけられることによって、はんだ組成物内のはんだを溶融させて基板の電極と電子部品とがはんだ付けされる。リフロー装置では、被加熱物例えば基板の表面温度を所望の温度プロファイルにしたがって制御することによって、所望のはんだ付けを行うことができる。基板の種類、はんだの種類等を変更した場合に、短時間の内に変更後のはんだに対応することが作業性の向上のために要請される。
【０００４】
例えば下記の特許文献１には、加熱用ヒータの通電をオフすると共に、外気または不活性ガスを特定のゾーンに送り込むことによって、短時間で特定のゾーンの温度を低下させることが記載されている。また、下記の特許文献２には、炉内の高温暖気を強制的に排出すると共に、炉内に冷気を供給して強制的に冷却することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４５６１１号公報
【特許文献２】特開平６−１７０５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの特許文献１および特許文献２に記載のものは、リフロー装置の炉内の高温ガスに対して冷却された大気または不活性ガスを外部から導入して強制的に炉内の温度を急速に低下させている。大気を導入する方法は、リフロー装置から接着剤硬化装置への切り換え時には使用できるが、不活性ガスの雰囲気下でリフローを行うリフロー装置に対しては適用することができない。また、炉の全体に冷却された大気または不活性ガスを導入するので、ゾーン毎に細かな温度制御に不向きな問題があった。
【０００７】
リフロー装置で使用されるはんだ組成物は、粉末はんだ、溶剤、フラックスを含む。フラックスは、成分としてロジンなどを含み、はんだ付けされる金属表面の酸化膜を除去し、はんだ付けの際に加熱で再酸化するのを防止し、はんだの表面張力を小さくして濡れを良くする塗布剤の働きをするものである。このフラックスは、加熱により、気化しリフロー炉内に充満する。気化したフラックスは、温度の低い部位に付着し易く、気化したフラックスが付着すると、付着している部位から滴下し、基板の上面に付着することもあり、基板の性能を損うこととなる。また、炉体内において温度が低下する部分に堆積する等によりリフロー工程に大きな影響を与える場合もある。したがって、リフロー炉内のフラックスを除去または回収することが要請されている。
【０００８】
上述したように、外部から冷気を導入する方法は、炉内の温度を急速に低下させることができるが、温度低下に伴うフラックスの凝縮に対する考慮が払われておらず、フラックス回収装置を別個に設置する必要があった。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、リフロー装置の所望の炉の温度を急速に低下させることができ、さらに、冷却動作をフラックスの効率的回収に役立たせることができるリフロー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、この発明は、搬送される被加熱物の搬送路に沿って複数のゾーンにリフロー炉が順次分割され、複数のゾーンの温度を制御することによって、搬送される被加熱物をリフローするリフロー装置において、
複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却させると共に、フラックスを回収する冷却兼フラックス回収装置と、
各ゾーンの雰囲気ガスの循環経路中に挿入され、流量が制御可能な流量制御部とを備え、
フラックス回収時に比してゾーンの温度を低下させる時に流量制御部を制御することによって流量をより多くするようにしたリフロー装置である。
【００１１】
具体的には、ゾーンのそれぞれの炉体が上部炉体と下部炉体とから構成され、上部炉体と下部炉体のそれぞれに対して冷却兼フラックス回収装置および流量制御部が独立して設けられる。
【００１２】
好ましくは、複数のゾーンの中で、ゾーン内の設定温度を変更する場合に、１または複数のゾーンに対して、ゾーン内のガスに比して低温のガスが追加的に導入される。
【００１３】
炉体のガスが送風機により発生する圧力の高い箇所から冷却兼フラックス回収装置に対して供給され、
送風機により発生する圧力の低い箇所に対して冷却兼フラックス回収装置からのガスが供給される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、リフロー装置の複数ゾーンの炉体に対して冷却兼フラックス回収装置を設け、炉体と冷却兼フラックス回収装置との間に流量制御部を設ける。フラックス回収時に比してゾーンの温度を低下させる時に流量制御部を制御することによって流量をより多くして、短時間に温度を下げることができる。通常運転動作時では、冷却兼フラックス回収装置によってフラックス回収を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施の形態によるリフロー装置の外板を除く概略的構成を示す。なお、この発明は、リフロー装置に限らずフロー装置に対しても適用することができる。図１では、説明の便宜上リフロー炉外に配置されるフラックス回収装置の図示が省略されている。なお、以下に説明する一実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１６】
プリント配線基板の両面に表面実装用電子部品が搭載された被加熱物が搬送コンベヤの上に置かれ、搬入口１１からリフロー装置の炉体内に搬入される。搬送コンベヤが所定速度で矢印方向（図１に向かって左から右方向）へ被加熱物を搬送し、被加熱物が搬出口１２から取り出される。
【００１７】
搬入口１１から搬出口１２に至る搬送経路に沿って、リフロー炉が例えば９個のゾーンＺ１からＺ９に順次分割され、これらのゾーンＺ１〜Ｚ９がインライン状に配列されている。入り口側から７個のゾーンＺ１〜Ｚ７が加熱ゾーンであり、出口側の２個のゾーンＺ８およびＺ９が冷却ゾーンである。冷却ゾーンＺ８およびＺ９に関連して強制冷却ユニット１４が設けられている。
【００１８】
上述した複数のゾーンＺ１〜Ｚ９がリフロー時の温度プロファイルにしたがって被加熱物の温度を制御する。図２に温度プロファイルの例の概略を示す。横軸が時間であり、縦軸が被加熱物例えば電子部品が実装されたプリント配線基板の表面温度である。最初の区間が加熱によって温度が上昇する昇温部Ｒ１であり、次の区間が温度がほぼ一定のプリヒート（予熱）部Ｒ２であり、次の区間が本加熱部Ｒ３であり、最後の区間が冷却部Ｒ４である。
【００１９】
昇温部Ｒ１は、常温からプリヒート部Ｒ２（例えば１５０°Ｃ〜１７０°Ｃ）まで基板を加熱する期間である。プリヒート部Ｒ２は、等温加熱を行い、フラックスを活性化し、電極、はんだ粉の表面の酸化膜を除去し、また、プリント配線基板の加熱ムラをなくすための期間である。本加熱部Ｒ３（例えばピーク温度で２２０°Ｃ〜２４０°Ｃ）は、はんだが溶融し、接合が完成する期間である。本加熱部Ｒ３では、はんだの溶融温度を超える温度まで昇温が必要とされる。本加熱部Ｒ３は、プリヒート部Ｒ２を経過していても、温度上昇のムラが存在するので、はんだの溶融温度を超える温度までの加熱が必要とされる。最後の冷却部Ｒ４は、急速にプリント配線基板を冷却し、はんだ組成を形成する期間である。
【００２０】
図２において、曲線１は、鉛フリーはんだの温度プロファイルを示す。共晶はんだの場合の温度プロファイルは、曲線２で示すものとなる。鉛フリーはんだの融点は、共晶はんだの融点より高いので、プリヒート部Ｒ２における設定温度が共晶はんだに比して高いものとされている。
【００２１】
リフロー装置では、図２における昇温部Ｒ１の温度制御を、主としてゾーンＺ１およびＺ２が受け持つ。プリヒート部Ｒ２の温度制御は、主としてゾーンＺ３、Ｚ４およびＺ５が受け持つ。本加熱部Ｒ３の温度制御は、ゾーンＺ６およびＺ７が受け持つ。冷却部Ｒ４の温度制御は、ゾーンＺ８およびゾーンＺ９が受け持つ。
【００２２】
加熱ゾーンＺ１〜Ｚ７のそれぞれは、それぞれ送風機を含む上部炉体１５および下部炉体３５を有する。例えばゾーンＺ１の上部炉体１５および下部炉体３５から搬送される被加熱物に対して熱風が吹きつけられる。
【００２３】
図３を参照して加熱装置の一例について説明する。例えばゾーンＺ６を搬送方向に対して直交する面で切断した場合の断面が図３に示されている。上部炉体Ｚ６ａと下部炉体Ｚ６ｂとの対向間隙内で、プリント配線基板の両面に表面実装用電子部品が搭載された被加熱物Ｗが搬送コンベヤ３１上に置かれて搬送される。上部炉体Ｚ６ａ内および下部炉体Ｚ６ｂ内は、雰囲気ガスである例えば窒素ガス（Ｎ2 ）が充満している。上部炉体Ｚ６ａおよび下部炉体Ｚ６ｂは、被加熱物Ｗに対して熱風（熱せられた雰囲気ガス）を噴出して被加熱物Ｗを加熱する。なお、熱風と共に赤外線を照射しても良い。
【００２４】
上部炉体Ｚ６ａは、例えばターボファンの構成の送風機１６と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ１８と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）１９とを有し、パネル１９の小孔を通過した熱風が被加熱物Ｗに対して上側から吹きつけられる。パネル１９は、例えばアルミニウムからなる。
【００２５】
下部炉体Ｚ６ｂも上述した上部炉体Ｚ６ａと同様の構成を有する。すなわち、例えばターボファンの構成の送風機２６と、ヒータ線を複数回折り返して構成したヒータ２８と、熱風が通過する多数の小孔を有するパネル（蓄熱部材）２９とを有する。パネル２９の小孔を通過した熱風が被加熱物Ｗに対して下側から吹きつけられる。
【００２６】
上部炉体Ｚ６ａに対して、冷却兼フラックス回収装置としてのラジエターボックス４１ｆが設けられる。ラジエターボックス４１ｆは、例えば外板で囲まれた空間内で上部炉体Ｚ６ａの背面側に設置される。下部炉体Ｚ６ｂに対して、冷却兼フラックス回収装置６１Ａが設けられる。冷却兼フラックス回収装置６１Ａは、例えば外板で囲まれた空間内で下部炉体Ｚ６ｂの背面側に設置される。ラジエターボックス４１ｆは、上部炉体Ｚ６ａから導出された雰囲気ガスを冷却させるラジエター部４２と、冷却によって液化されたフラックスを回収する回収容器４３とからなる。冷却兼フラックス回収装置６１Ａは、下部炉体Ｚ６ｂから導出された雰囲気ガスを空冷および水冷を併せた冷却方式で冷却させる。
【００２７】
炉内の雰囲気ガスは、ラジエターボックス４１ｆおよび冷却兼フラックス回収装置６１Ａを循環して冷却され、炉内に戻される。この循環経路中に図示しないが、０％（遮断）〜１００％（全開）の範囲でガスの流量を制御する流量制御手段としてのバルブが設けられる。バルブは、個々に制御することが可能とされており、通常運転時、および切り替え時のそれぞれにおいて適切な流量のガスを循環させるように制御される。
【００２８】
上部炉体Ｚ６ａ内における風の流れを模式的に図４に示す。送風機１６は、モータ３８とモータ３８により回転される羽根３９とを有している。ターボファンの場合、羽根３９が回転すると、周辺の２箇所から送風が行われ、この風が炉体上部に２箇所設けられた穴５０および５１を介して上部炉体Ｚ６ａ内に送り込まれる。さらに、ヒータ１８およびパネル１９を通過して被加熱物Ｗに吹きつけられる。さらに、送風機１６は、中心部付近の穴を介して炉体内の雰囲気ガスを導入する。
【００２９】
送風機１６によって熱風が循環する経路中に雰囲気ガスをラジエターボックス４１ｆに導出するための導出口としての穴５２が設けられる。穴５２は、炉内において圧力が高い箇所に設けられる。圧力が低い箇所には、ラジエターボックス４１ｆからのガスを上部炉体Ｚ６ａ内に導入するための導入口としての穴５３が設けられる。これらの穴５２および５３は、実際には、接続用管５４および５５のそれぞれの一端側の開口に対応している。接続用管５４および５５のそれぞれとラジエターボックス４１ｆの接続用管とが図示を省略したホースによって接続されている。下部炉体Ｚ６ｂにおいても、炉内において圧力が高い箇所に設けられた穴から雰囲気ガスが冷却兼フラックス回収装置６１Ａに導出され、冷却兼フラックス回収装置６１Ａからのフラックス成分が減少したガスが炉内において圧力が低い箇所に設けられた穴から導入される。
【００３０】
なお、ラジエターボックス４１ｆおよび冷却兼フラックス回収装置６１Ａは、リフロー装置の全ゾーンまたは一部の複数ゾーンと関連して設けられる。
【００３１】
図５は、インライン状に配列された複数のゾーン（上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂからなる）と、ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇおよび冷却兼フラックス回収装置６１Ａおよび６１Ｂとの配置の関係を概略的に示す。炉内の雰囲気ガスとしては、不活性ガス例えば窒素ガスＮ2が使用される
。
【００３２】
リフロー時には、上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂの対向間隙を被加熱物が所定の速度で搬送されると共に、これらの上部炉体および下部炉体のそれぞれの温度が予め設定された温度となるように制御される。さらに、送風機の送風量も所定値とされる。
【００３３】
図示しないＮ2発生装置は、例えば超低温の液化窒素を気化させることでＮ2が発生される。炉体Ｚ１ａ、Ｚ４ａ、Ｚ６ａ、Ｚ６ｂに対して、白い矢印で示すように、稼働時にＮ2が供給される。このメインのＮ2供給路と別に、サブのＮ2供給路を設け、サブのＮ供給
路にバルブを配し、必要時にサブの供給路を通じてＮ2が炉内に供給される。はんだの種
類を例えば共晶はんだと鉛フリーはんだとを切り替える場合に、炉内の温度を下降させることが必要とされる場合がある。例えば新たなはんだの種類に対して設定される温度に対して実際の温度が１０°Ｃ以上高いような場合には、許容範囲内（例えば５°Ｃの差）まで炉内の温度を低下させることが必要となる。この温度差は、制御用の表示パネル（図示せず）を操作者が監視することによって、あるいは温度センサによって自動的に検出することができる。検出した温度差を許容範囲まで低下させる制御がなされる。
【００３４】
このように、切り替えに伴って温度を低下させる場合には、上述したサブの供給路を介して常温のＮ2が炉体Ｚ３ａ、Ｚ３ｂ、Ｚ５ａ、Ｚ５ｂ、Ｚ７ａ、Ｚ７ｂの内の所望のも
のに対して、先端が塗りつぶされた矢印で示すように、追加的に供給される。各炉体に対してガス導出口およびガス導入口とがそれぞれ設けられる。ガス導出口は、炉内において圧力が高い箇所に設けられ、ガス導入口が炉内において圧力が低い箇所に設けられる。
【００３５】
炉内の温度を急速に低下させることによって温度切り替えを短時間で行うことができる。Ｎ2の追加的供給に加えて、炉内の雰囲気ガスをラジエターボックスおよび冷却兼フラ
ックス回収装置を循環冷却させるようになされる。図５の例においては、全ての上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａと関連してラジエターボックス４１ａ〜４１ｇが設けられている。ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇは、図３を参照して説明したように、空冷方式でもって雰囲気ガスを冷却すると共に、フラックスを回収する装置である。ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇに対してそれぞれダクト７１ａ〜７７ａをそれぞれ介して上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａから雰囲気ガスが導入される。冷却後のガスがダクトおよびバルブ７１ｂ〜７７ｂをそれぞれ介して上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａに対して戻される。
【００３６】
下部炉体に関連して冷却兼フラックス回収装置６１Ａおよび６１Ｂが設置される。これらの冷却兼フラックス回収装置は、空冷および水冷コンデンサ内蔵の循環冷却ボックスの構成とされている。ボックスに対して、炉体からの雰囲気ガスが導入され、ボックスで充分冷却された雰囲気ガスが炉に対してバルブを通じて戻される。
【００３７】
冷却兼フラックス回収装置６１Ａに対して、ダクト８６ａおよび８７ａをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ６ｂおよびＺ７ｂの下面から雰囲気ガスが導入される。冷却兼フラックス回収装置６１Ａにおいて、雰囲気ガスが冷却され、冷却によって凝集または凝固したフラックスが回収される。冷却されたガスがバルブ８６ｂおよび８７ｂをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ６ｂおよびＺ７ｂの底面から戻される。圧力差によって雰囲気ガスが冷却兼フラックス回収装置６１Ａを循環するようになされる。
【００３８】
冷却兼フラックス回収装置６１Ｂに対して、ダクト８３ａ、８４ａおよび８５ａをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ３ｂ、Ｚ４ｂ、Ｚ５ｂの下面から雰囲気ガスが導入される。冷却兼フラックス回収装置６１Ｂにおいて、雰囲気ガスが冷却され、冷却によって凝集または凝固したフラックスが回収される。冷却されたガスがバルブ８３ｂおよび８４ｂをそれぞれ通じて下部炉体Ｚ３ｂ、Ｚ４ｂ、Ｚ５ｂの底面から戻される。圧力差によって雰囲気ガスが冷却兼フラックス回収装置６１Ｂを循環するようになされる。
【００３９】
上部炉体Ｚ１ａ〜Ｚ７ａとラジエターボックス４１ａ〜４１ｇとのそれぞれの間にバルブ７１ｂ〜７７ｂを配されている。下部炉体Ｚ３ｂ〜Ｚ７ｂと冷却兼フラックス回収装置６１Ａ、６１Ｂとのそれぞれの間にバルブ８３ｂ〜８７ｂを配されている。これらのバルブは、流量を０％〜１００％の範囲で独立して制御することができる。バルブとしては、コントロールバルブの単独の構成、または開閉バルブと流量制御手段とを組合せ構成を使用することができる。
【００４０】
通常運転動作と、はんだの種類、基板の種類等に応じて各ゾーンの設定温度を変更する切り替え動作との両方がなされる。通常運転および切り替え動作の両者において、メインのＮ2の供給動作は、継続的になされる。切り替え時に、例えば１０°Ｃ以上の温度差が
存在する場合には、冷却動作がなされる。例えば鉛フリーのはんだから共晶はんだに切り替える時には、ゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ５のそれぞれのヒータ温度を３０°Ｃ下げる必要があり、炉内の温度も同様に下げる必要がある。この場合の温度低下を短時間で行うのが冷却動作である。
【００４１】
冷却動作は、サブ供給路を通じてＮ2を追加的に供給する動作と、ラジエターボックス
または冷却兼フラックス回収装置と炉体の間のバルブを全開する動作とによって達成される。例えばゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ５のそれぞれの温度を大幅に低下させる動作は、これらのゾーンのヒータをオフとするヒータオフ動作と、ゾーンＺ３およびＺ５に対するＮ2 の追加的供給動作と、バルブ７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，８３ｂ，８４ｂ，８５ｂの全開動作とによってなされる。その結果、これらのゾーンの温度を短時間で低下させることが可能となる。冷却動作によって、温度差が許容範囲内例えば５°Ｃ以下となったゾーンからバルブが閉じられるか、フラックス回収に必要な程度までバルブが閉じられる。
【００４２】
この発明の一実施の形態では、それぞれが上部炉体および下部炉体で構成される複数のゾーンの全てに対してラジエターボックス４１ａ〜４１ｇが設けられている。したがって、全てのゾーンの温度制御を所望のものとすることができる。また、大幅な冷却の必要性が高いゾーンに対しては、下部炉体に対して冷却兼フラックス回収装置を設けているので、短時間の温度低下を実現できる。さらに、ラジエターボックス４１ａ〜４１ｇを循環させるか否かのみならず、バルブの開き具合によって循環させるガスの流量を制御することができるので、通常運転動作時には、流量を切り替え時に比して少なくしてフラックス回収を行うことができる。しかも、フラックスの発生の程度等を考慮して、通常運転動作時にゾーン毎に独立して流量を制御することができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、取り替え動作時においても、フラックス回収動作を継続することができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、バルブの制御を自動的に行うことができ、作業効率を高くすることができる。
【００４３】
この発明の他の実施の形態について、図６および図７を参照して説明する。図６は、図３と同様に、例えばゾーンＺ６を搬送方向に対して直交する面で切断した場合の断面を示す。上部炉体Ｚ６ａおよび下部炉体Ｚ６ｂのそれぞれの構成は、図３を参照して説明したのと同様である。
【００４４】
他の実施の形態では、ラジエターボックス４１ｆの代わりに、上部炉体Ｚ６ａに対して、冷却兼フラックス回収装置１４１Ａが設けられる。冷却兼フラックス回収装置１４１Ａは、例えば外板で囲まれた空間内で上部炉体Ｚ６ａの背面側に設置される。下部炉体Ｚ６ｂに対して、冷却兼フラックス回収装置１６１Ａが設けられる。冷却兼フラックス回収装置１６１Ａは、例えば外板で囲まれた空間内で上部炉体Ｚ６ｂの背面側に設置される。冷却兼フラックス回収装置１４１Ａは、上部炉体Ｚ６ａから導出された雰囲気ガスを冷却し、冷却によって液化したフラックスを回収する回収部とからなる。同様に、冷却兼フラックス回収装置１６１Ａは、下部炉体Ｚ６ｂから導出された雰囲気ガスを冷却し、冷却によって液化したフラックスを回収する回収部とからなる。
【００４５】
図７は、インライン状に配列された複数のゾーン（上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂからなる）と、冷却兼フラックス回収装置１４１Ａ、１４１Ｂ、１６１Ａおよび１６１Ｂとの配置の関係を概略的に示す。炉内の雰囲気ガスとしては、不活性ガス例えば窒素ガスＮ2が使用される。
【００４６】
リフロー時には、上部炉体Ｚ１ａ，Ｚ２ａ，・・・，Ｚ７ａおよび下部炉体Ｚ１ｂ，Ｚ２ｂ，・・・，Ｚ７ｂの対向間隙を被加熱物が所定の速度で搬送されると共に、これらの上部炉体および下部炉体のそれぞれの温度が予め設定された温度となるように制御される。さらに、送風機の送風量も所定値とされる。
【００４７】
下部炉体Ｚ３ｂ，Ｚ４ｂ，Ｚ５ｂ，Ｚ６ｂ，Ｚ７ｂのそれぞれと関連して冷却兼フラックス回収装置１６１Ａおよび１６１Ｂが設けられている。この下部炉体に関連する冷却のための構成は、上述したこの発明の一実施の形態と同様である。冷却動作は、サブ供給路を通じてのＮ2の追加的供給と、冷却兼フラックス回収装置の循環冷却とによってなされ
る。
【００４８】
上部炉体Ｚ３ａ，Ｚ４ａ，Ｚ５ａ，Ｚ６ａ，Ｚ７ａのそれぞれとに関連して冷却兼フラックス回収装置１４１Ａおよび１４１Ｂが設置される。これらの冷却兼フラックス回収装置１４１Ａおよび１４１Ｂは、冷却兼フラックス回収装置１６１Ａおよび１６１Ｂと同様に、空冷および水冷コンデンサ内蔵の循環冷却ボックスの構成とされている。圧力差によって、ボックスに対して、炉体からの雰囲気ガスが導入され、ボックスで充分冷却された雰囲気ガスが炉に対してバルブ７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂ，７７ｂを通じて戻される。冷却兼フラックス回収装置１４１Ａおよび１４１Ｂにおいてフラックス回収がなされる。
【００４９】
Ｎ2の追加的供給に加えて、炉内の雰囲気ガスを冷却兼フラックス回収装置１４１Ａ，
１４１Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂを循環冷却させることによって、炉内の温度を急速に低下させることによって切り替え作業を短時間で行うことができる。
【００５０】
この発明の他の実施の形態においても、バルブ７３ｂ〜７７ｂおよび８３ｂ〜８７ｂは、流量を０％〜１００％の範囲で独立して制御することができる。バルブとしては、コントロールバルブの単独の構成、または開閉バルブと流量制御手段とを組合せ構成を使用することができる。
【００５１】
通常運転動作と、はんだの種類、基板の種類等に応じて各ゾーンの設定温度を変更する切り替え動作との両方がなされる。通常運転および切り替え動作の両者において、メインのＮ2の供給動作は、継続的になされる。切り替え時に、例えば１０°Ｃ以上の温度差が
存在する場合には、冷却動作がなされる。
【００５２】
冷却動作は、サブ供給路を通じてＮ2を追加的に供給する動作と、冷却兼フラックス回
収装置と炉体との間のバルブを全開する動作とによって達成される。例えばゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ５のそれぞれの温度を大幅に低下させる場合には、これらのゾーンのヒータをオフとするヒータオフ動作と、ゾーンＺ３およびＺ５に対するＮ2の追加的供給動作と、バ
ルブ７３ｂ、７４ｂ、７５ｂ、８３ｂ、８４ｂ、８５ｂの全開動作とがなされる。その結果、これらのゾーンの温度を短時間で低下させることが可能となる。冷却動作によって、温度差が許容範囲内例えば５°Ｃ以下となったゾーンから、バルブが閉じられるか、フラックス回収に必要な程度、バルブが開けられた状態とされる。
【００５３】
この発明の他の実施の形態では、冷却動作が必要とされる可能性のある複数のゾーンに対して冷却兼フラックス回収装置が設けられている。したがって、これらのゾーンの温度制御を所望のものとすることができる。また、上下に冷却兼フラックス回収装置を設けているので、空冷のみに比してより強力な冷却を行うことができ、短時間の温度低下を実現できる。さらに、冷却兼フラックス回収装置を循環させるか否かのみならず、バルブによって循環させるガスの流量を制御することができるので、通常運転動作時には、流量を切り替え時に比して少なくしてフラックス回収を行うことができる。しかも、フラックスの発生の程度等を考慮して、通常運転動作時にゾーン毎に独立して流量を制御することができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、切り替え動作時においてもフラックス回収動作を継続させることができ、効果的なフラックス回収が可能となる。さらに、バルブの制御を自動的に行うことができ、作業効率を高くすることができる。
【００５４】
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばこの発明による冷却動作は、はんだの種類以外の切り替例えば温度プロファイルの切り替えに対しても適用することができる。さらに、ラジエターボックス或いは冷却兼フラックス回収装置からガスを炉体内に戻す場合に、炉内の温度の低下を防止するために、戻すガスを加熱してから戻すようにしても良い。さらに、冷却兼フラックス回収装置を全ゾーンに対して共通に設けるようにしても良く、逆に、ゾーン毎に設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の一実施の形態によるリフロー装置の概略を示す略線図である。
【図２】リフロー時の温度プロファイルの例を示すグラフである。
【図３】この発明の一実施の形態によるリフロー装置の一つのゾーンの構成の一例を示す断面図である。
【図４】この発明の一実施の形態における上部炉体におけるガスの流れを模式的に示す略線図である。
【図５】この発明の一実施の形態におけるラジエターボックスおよび冷却兼フラックス回収装置とリフロー装置との配置関係の説明に用いる略線図である。
【図６】この発明の他の実施の形態によるリフロー装置の一つのゾーンの構成の一例を示す断面図である。
【図７】この発明の他の実施の形態におけるラジエターボックスおよび冷却兼フラックス回収装置とリフロー装置との配置関係の説明に用いる略線図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１・・・搬入口
１２・・・搬出口
１４・・・強制冷却ユニット
Ｚ１ａ〜Ｚ７ａ・・・上部炉体
Ｚ１ｂ〜Ｚ７ｂ・・・下部炉体
１６，２６・・・送風機
１８，２８・・・ヒータ
１９，２９・・・パネル
３１・・・搬送コンベヤ
４１ａ〜４１ｇ・・・ラジエターボックス
６１Ａ，６１Ｂ，１４１Ａ，１４１Ｂ，１６１Ａ，１６１Ｂ・・・冷却兼フラックス回収装置
７１ａ〜７７ａ，８３ａ〜８７ａ・・・ダクト
７１ｂ〜７７ｂ，８３ｂ〜８７ｂ・・・バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される被加熱物の搬送路に沿って複数のゾーンにリフロー炉が順次分割され、上記複数のゾーンの温度を制御することによって、搬送される上記被加熱物をリフローするリフロー装置において、
上記複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却させると共に、フラックスを回収する冷却兼フラックス回収装置と、
上記各ゾーンの上記雰囲気ガスの循環経路中に挿入され、流量が制御可能な流量制御部とを備え、
フラックス回収時に比してゾーンの温度を低下させる時に上記流量制御部を制御することによって上記流量をより多くするようにしたリフロー装置。
【請求項２】
上記ゾーンのそれぞれの炉体が上部炉体と下部炉体とから構成され、上記上部炉体と上記下部炉体のそれぞれに対して上記冷却兼フラックス回収装置および上記流量制御部が独立して設けられた請求項１記載のリフロー装置。
【請求項３】
上記複数のゾーンの中で、上記ゾーン内の設定温度を変更する場合に、１または複数の上記ゾーンに対して、上記ゾーン内のガスに比して低温のガスを追加的に導入するようにした請求項１記載のリフロー装置。
【請求項４】
上記炉体のガスが上記送風機により発生する圧力の高い箇所から上記冷却兼フラックス回収装置に対して供給され、
上記送風機により発生する圧力の低い箇所に対して上記冷却兼フラックス回収装置からのガスが供給される請求項１記載のリフロー装置。
【請求項１】
搬送される被加熱物の搬送路に沿って複数のゾーンにリフロー炉が順次分割され、上記複数のゾーンの温度を制御することによって、搬送される上記被加熱物をリフローするリフロー装置において、
上記複数のゾーンの中の一部または全てのゾーンの炉体内の雰囲気ガスを循環冷却させると共に、フラックスを回収する冷却兼フラックス回収装置と、
上記各ゾーンの上記雰囲気ガスの循環経路中に挿入され、流量が制御可能な流量制御部とを備え、
フラックス回収時に比してゾーンの温度を低下させる時に上記流量制御部を制御することによって上記流量をより多くするようにしたリフロー装置。
【請求項２】
上記ゾーンのそれぞれの炉体が上部炉体と下部炉体とから構成され、上記上部炉体と上記下部炉体のそれぞれに対して上記冷却兼フラックス回収装置および上記流量制御部が独立して設けられた請求項１記載のリフロー装置。
【請求項３】
上記複数のゾーンの中で、上記ゾーン内の設定温度を変更する場合に、１または複数の上記ゾーンに対して、上記ゾーン内のガスに比して低温のガスを追加的に導入するようにした請求項１記載のリフロー装置。
【請求項４】
上記炉体のガスが上記送風機により発生する圧力の高い箇所から上記冷却兼フラックス回収装置に対して供給され、
上記送風機により発生する圧力の低い箇所に対して上記冷却兼フラックス回収装置からのガスが供給される請求項１記載のリフロー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１９００６１（Ｐ２００９−１９００６１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３４１５（Ｐ２００８−３３４１５）
【出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（５９６１２６８６７）株式会社タムラエフエーシステム (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【出願人】（５９６１２６８６７）株式会社タムラエフエーシステム (46)
【Ｆターム（参考）】
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