リフロー装置
【課題】最終段の冷却ゾーンの内壁に付着するフラックス量を大幅に低減させ、回路基板へのフラックス滴下等による不具合発生を抑制するとともに、メンテナンス性の極めて高いリフロー装置を提供する。
【解決手段】冷却ゾーンＺ（６）及びその１つ手前のゾーンＺ（５）において、ガス吹出口２ａの左右（基板搬送方向と直交する方向に隣接する領域）にガス吸込口２ｂを設け、ガスの循環速度を、冷却ゾーンＺ（６）よりも、その１つ手前のゾーンＺ（５）の方が速くなるように構成し、冷却ゾーンＺ（６）において、基板Ｐの無い状態で上下からのガスが、基板通過領域ＡＲよりも下方でぶつかるように構成した。
【解決手段】冷却ゾーンＺ（６）及びその１つ手前のゾーンＺ（５）において、ガス吹出口２ａの左右（基板搬送方向と直交する方向に隣接する領域）にガス吸込口２ｂを設け、ガスの循環速度を、冷却ゾーンＺ（６）よりも、その１つ手前のゾーンＺ（５）の方が速くなるように構成し、冷却ゾーンＺ（６）において、基板Ｐの無い状態で上下からのガスが、基板通過領域ＡＲよりも下方でぶつかるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー装置に関し、特に炉内部へのフラックス付着を可及的に防止できるリフロー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リフロー装置を用いてハンダ付けをする場合は、一般にクリームハンダが用いられる。このクリームハンダは、ハンダ粒子を溶剤とフラックスと呼ばれる触媒で練ってクリーム状にしたものであることから、ハンダ付けに際して、炉内で溶融したクリームハンダからフラックスが気化して内部ガス内に混入する。そして、その気化フラックスが、何らかの要因で液化あるいは固化して顕出し、例えば回路基板に付着すると回路基板の品質低下をもたらすため、ガス中のフラックスを除去することが必要となる。
そこで、従来は、特許文献１や特許文献２に示すように、内部ガスを吸引して冷却器や絞り、フィルタなどからなるフラックス除去器を通過させ、ガス中に含まれるフラックスを除去した後、再度、炉に戻すというフラックス除去機構を設けている。
【特許文献１】特開２００７−６７０６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のリフロー装置は、ゾーン間でのガス流通に着目しておらず、例えば、２５０℃のゾーンで気化したフラックスが、ガスとともに隣のより低い温度（例えば１５０℃）のゾーンに流入した場合、フラックス除去器でそれをすべて除去できずに、その一部が炉内壁で液化あるいは固化して付着し、炉内壁から滴下して回路基板にダメージを与えるといった不具合が生じる。
【０００４】
この現象は、フラックスが急激に冷やされる最終段の冷却ゾーンで顕著に見られる。この現象に対し、従来は、冷却ゾーンでのフラックス付着は解決できないものと半ばあきらめられており、定期的な清掃や炉の交換によって対処しているのが実情である。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、最終段の冷却ゾーンの内壁に付着するフラックス量を大幅に低減させ、回路基板へのフラックス滴下等による不具合発生を抑制するとともに、メンテナンス性の極めて高い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】
【０００６】
すなわち、本請求項１の発明に係るリフロー装置は、互いに異なる温度に調節可能な複数のゾーンを水平に連続させた炉を具備し、各ゾーンに基板を通過させてハンダ付けするリフロー装置において、以下の要件（１）〜（３）を有することを特徴とする。
（１）前記ゾーンには、ガス循環機構が配備されている。このガス循環機構は、ブロアを少なくとも収容した収容室と、この収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吹出口となる吹出経路と、前記収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吸込口となる吸込経路からなる。前記ガス吹出口は、上下一対が互いに対向するように設けられており、上側及び下側ガス吹出口からそれぞれ吹き出したガスは、基板通過領域に基板がある場合には基板に当たり、基板が無い場合には互いにぶつかって水平方向に流れを変え、当該ゾーンのガス吸込口から吸い込まれ、収容室内に配置されたブロアを経て、再度、ガス吹出口から吹き出すように構成してある。
（２）前記ゾーンのうち、最終段の冷却ゾーンでは、例えば上側のガス吹出口からの風力を下側ガス吹出口からの風力よりも強くすることなどにより、基板の無い状態で上下からのガスが、基板通過領域よりも下方でぶつかるように構成してある。また、前記ガス吸込口は、前記下側ガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成してある。
（３）前記冷却ゾーンよりも１つ手前のゾーンでは、ガスの循環流速を前記冷却ゾーンにおけるガス循環流速よりも大きく設定してある。ガス吸込口は、前記上側又は下側いずれか少なくとも一方のガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成してある。
【０００７】
このように、冷却ゾーン及びその１つ手前のゾーンにおいて、ガス吹出口の左右（基板搬送方向と直交する方向に隣接する領域）にガス吸込口を設けた構成によって、ガスは循環回転軸が基板搬送方向と合致することとなり、ゾーンでのガスの流れ方向に基板搬送方向成分がほとんど含まれなくなる。したがって、これらゾーン間においてガスがほとんど混ざり合うことがない。
また、仮に混ざり合ったとしても、ガスの循環速度を、冷却ゾーンよりもその１つ手前のゾーンの方が速くなるようにして、減圧効果を発生させ、手前のゾーンの圧力を冷却ゾーンの圧力よりも低くなるようにしているため、手前のゾーンから冷却ゾーンへのガス流入を抑制している。
以上のことから、本発明によれば、基板搬送を伴わない状態において、手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへのガス流入を可及的に防止できるようになり、手前の高温ゾーンからのガス流入による最終段の冷却ゾーンでのフラックス顕出を大幅に抑制できることとなる。
一方、基板がゾーン間を通過して搬送されてくる場合、その基板に伴って、ある一定量のガスが手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへ流入してくることは避けられない。
これに対し、本発明では、冷却ゾーンにおいて、基板通過領域において、上側からのガス吹出速度の方が下側からよりも速くなるようにするとともに、下側にのみガス吸込口を設け、基板付近には下降流が発生するように構成していることから、冷却ゾーンに前段から流入してきたガスは基板通過領域よりも下方における炉内壁で液化又は固化して付着することとなる。したがって、炉内壁に溜まったフラックスが基板に滴下することを確実に防止できる。
【０００８】
また、所定のゾーンからガスを吸い込むとともに、その内部のガスに含まれる不純物を除去し、不純物除去後のガスを同一又は他のゾーンに戻す不純物除去回路をさらに設けておけば、不純物の炉内蓄積防止だけでなく、不純物の除去をも行うことができる。また、不純物除去回路は、閉じた回路であり、ダクトレス構造を維持できる。
【０００９】
また、前段のゾーンとは設定温度が異なるゾーン又は一段目のゾーンに、前記不純物除去回路のガス吸入端を開口させておけば、それらゾーンには不純物が多く発生していることから、効率的な不純物除去を行える。特に前段のゾーンよりも温度が低く設定されたゾーンにはフラックスが顕出しやすいことから、当該ゾーンに前記ガス吸入端を開口させておくことが好ましい。
【００１０】
前記不純物除去回路が、ガス吸入端を所定のゾーンに開口させるとともにガス吐出端を各ゾーンに開口させた冷却用ガス流路と、前記冷却用ガス流路上に設けられて流通するガスを冷却するとともにガス中の不純物を液化して除去する冷却器と、前記冷却器よりも下流における冷却用ガス流路上に設けられてガスを圧送するブロアと、冷却用ガス流路の各ガス吐出端近傍にそれぞれ設けられて、ガス吐出端から吐出するガス流量を調節する調節バルブと、を具備したものであれば、不純物除去回路によって、不純物除去のみならず、各ゾーンの温度調整を行えるうえ、季節や時間によって温度が変わる大気の導入方式と違って、所定温度にまで冷却したガスを用いることから、安定できめ細やかな温度制御が可能となる。
【００１１】
また、各ゾーンにそれぞれ設けた温度センサによる検出温度が各ゾーンで予め定められた設定温度に近づくように、冷却器を通って各ゾーンに流入するガスの流量を前記各調節バルブを駆動して制御する制御部をさらに設けておけば、自動制御によって確実で精度のよい温度コントロールができる。
【００１２】
前記冷却器を、下側収容室と略同じ高さか、それよりも下方に設けておけば、液化して冷却器内に蓄積されている不純物が、停電などの不測の場合に収容室や基板通過領域に戻ることを簡単な構成で防止できる。
【００１３】
前記収容室の内部に区画壁を設けて、加熱器を収容する加熱器収容室と、ブロアを収容するブロア収容室とを形成するとともに、前記加熱器収容室に設けたガス導入口とは加熱器を隔てて略反対側に位置する区画壁の一部に所定の大きさの連通孔を設け、ガスが加熱器収容室、連通孔を順に通って、ブロア収容室に設けたガス導出口から吹き出すように構成しておけば、加熱器で十分に暖められたガスを、ブロアによってガス吹出口から吹き出すことができ、ガスを効率よく加熱できる。
【００１４】
前記炉が、１又は複数のゾーンを形成する炉ユニットを複数接続して形成したものであり、各炉ユニットを接離可能に構成しておけば、ユニット化による部品の標準化が可能となり、種々のゾーン数の炉を容易に制作できる。また、炉ユニットを分離することにより部分的なメンテナンスが容易にできる。
【００１５】
隣り合うガス吹出口の間に、基板通過領域に向かって上下方向に所定距離延出するガス分離板を設けておけば、各ゾーンが空間的には連通して基板の通過を阻害しないにも拘わらず、ゾーン間でのガス流通がより効果的に防止されるため、本発明の効果がさらに顕著となる。また、このようにゾーン間でのガス流通を抑制できることから、隣接するゾーンの温度影響が可及的に小さくなり、各ゾーンの温度を独立して安定かつ迅速に制御することができるようになる。そしてこのことにより、ゾーン間での温度差をつけるプロファイルを正確に作成でき、ΔＴの低減等を効果的に図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成した本発明によれば、基板搬送を伴わない状態において、手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへのガス流入を可及的に防止できるようになり、手前の高温ゾーンからのガス流入による最終段の冷却ゾーンでのフラックス顕出を大幅に抑制できることとなる。
一方、基板通過に伴って、一定量のガスが手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへ流入し、そのガスが冷却されることによって液化又は固化フラックスが顕出したとしても、そのフラックスは冷却ゾーンにおいて上方に運ばれるため、基板にフラックスが滴下して付着することを防止できる。
さらに、ガスは炉内を循環するだけなので、いわゆるダクトレス化が可能であり、外部への不純物排出を可及的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るリフロー装置１００の模式的全体構成を示す図面である。
このリフロー装置１００は、内部で加熱ガス又は冷却ガスを循環させるダクトレスタイプのものであり、基板Ｐを加熱するための炉１を具備している。この炉１の内部空間は、水平に直列する複数のゾーンＺ（以下、ゾーンを区別するときには、Ｚの後にかっこ書きで段数を付記する。）に区分してあり、各ゾーンＺは、空間的には連続しているものの、互いに異なる温度に調節可能なものである。
【００１９】
ちなみに、この図１では、６つのゾーンＺ（１）〜Ｚ（６）が記載されており、基板Ｐの搬入される側から見て、１段目〜３段目のゾーンＺ（１）〜Ｚ（３）が予備加熱領域、４、５段目のゾーンＺ（４）、Ｚ（５）がハンダが溶融してハンダ付けされる本加熱領域、最終段である６段目のゾーンが冷却領域である。各ゾーンＺ（１）〜Ｚ（６）の設定温度の一例について言及しておくと、例えば、一段目のゾーンＺ（１）は２００℃、２段目のゾーンＺ（２）は１５０℃、３段目のゾーンＺ（３）は１９０℃、４段目及び５段目のゾーンＺ（４）、（５）はそれぞれ２５０℃、６段目のゾーンＺ（６）が７０℃である。なお、以降、６段目のゾーンＺ（６）を冷却ゾーンＺ（６）と言うこともある。
【００２０】
そして、各ゾーンＺの温度を独立して調節するために、各ゾーンＺには、それぞれガス循環機構Ｗ（図２参照）が配備されている。
このガス循環機構Ｗは、ブロア２２及び加熱器２１を収容した収容室２と、この収容室２及びゾーンＺに開口するガス吹出口２ａを連通させる吹出経路２’と、前記収容室２及びゾーンＺに開口するガス吸込口２ｂを連通させる吸込経路２’’からなるものである。
【００２１】
収容室２には、内部に区画壁２３を設けて、加熱器である電気ヒータ２１を収容する加熱器収容室２４と、ブロア２２を収容するブロア収容室２５とを区画形成している。そして、加熱器収容室２４にガス導入口２ｄ、ブロア収容室２５にガス導出口２ｅをそれぞれ設けるとともに、ガス導入口２ｄを前記吸込経路２’’の基端部に接続し、ガス導出口２ｅを前記吹出経路２’の基端部に接続している。
【００２２】
さらに、区画壁２３において、前記ガス導入口２ｄとは加熱器２１を隔てて略反対側に位置する領域に、所定の大きさの連通孔２ｃを設けている。この部位に連通孔２ｃを設定しているのは、収容室２に吸い込まれたガスがヒータ２１で十分に暖められた後、ブロア２２に吸入されるようにして、ガスを効率よく加熱できるようにするためである。なお、符号２６は、不純物（フラックス）のうち、ＶＯＣと称される揮発性有機化合物を主として除去する触媒フィルタである。
【００２３】
次に、ガス吹出口２ａ及びガス吸込口２ｂについて説明する。
ガス吹出口２ａは、図２、図３に示すように、矩形状（ほぼ正方形状）をなすもので、そこには、例えば多数の貫通孔が空いた簿板材が嵌め込まれている。
ガス吸込口２ｂは、図２、図３に示すように、ガス吹出口２ａにおける基板進行方向とは直交する方向に隣接する両側にそれぞれ形成された帯状をなすものであり、その長さはガス吹出口２ａの辺長さとほぼ同じである。
【００２４】
しかして、この実施形態では、最終段のゾーンＺ（６）を除く各ゾーンＺには、前記ガス循環機構Ｗを上下に２つ設け、例えば、基板通過領域ＡＲを対称軸としてその直上及び直下にガス吹出口２ａをそれぞれ互いに対向するように開口させている。ガス吸込口２ｂも同様である。
【００２５】
かかる構成によって、上側及び下側のガス吹出口２ａからそれぞれ吹き出したガスは、基板通過領域ＡＲに基板Ｐがある場合には基板Ｐに当たり、基板Ｐが無い場合には互いにぶつかって基板搬送方向と垂直でかつ水平方向に流れを変え、当該ゾーンＺのガス吸込口２ｂから吸い込まれる。そして、収容室２内に配置されたヒータ２１及びブロア２２を経て、再度、ガス吹出口２ａから吹き出すように構成してある。
【００２６】
一方、最終段の冷却ゾーンＺ（６）では、ガス循環機構Ｗの構造を他のゾーンＺとは若干異ならせてある。すなわち、図４に示すように、上下のガス循環機構Ｗにおいて１つのブロア２２を共用し、このブロア２２から吹出経路２’を２本分岐させて、各吹出経路２’の先端をそれぞれ上下のガス吹出口２ａにしている。また、上側のガス循環機構Ｗにおいてガス吸込口を封止し、ガスが下側のガス吸込口２ｂからのみ吸い込まれるようにしている。
【００２７】
また、例えば下側のガス吹出用の吹出経路２’の内径を、上側のガス吹出用の吹出経路２’の内径よりも小さくすることによって、上側ガス吹出口２ａからのガス流速（又はガス流量）が、下側ガス吹出口２ａからのガス流速（又はガス流量）よりも小さくなるようにし、基板Ｐの無い状態での基板通過領域ＡＲにおいて、ガスの流れが下方に向かうように設定している。なお、図４中、符号４２’は、後述する冷却器４２（図５参照）とほぼ同じ構造を有する冷却器であり、内部に図示しないフィルタを有している。また冷却ゾーンＺ（６）におけるガス循環機構Ｗには、ヒータ２１は、同図に示すように設けられていない。
【００２８】
さらに、この冷却ゾーンＺ（６）でのガス循環速度を、少なくともその１つ手前の５段目のゾーンＺ（５）でのガス循環速度よりも小さくして動圧による圧力降下を抑制し、冷却ゾーンＺ（６）での圧力が５段目のゾーンＺ（５）での圧力よりも大きくなるように設定している。なお、ガス循環速度とは、上側及び下側のガス循環機構Ｗによる平均速度など、トータルとしてのガス循環速度であり、要は、前述したように、冷却ゾーンＺ（６）での圧力が５段目のゾーンＺ（５）での圧力よりも大きくなるようなガス循環速度に設定されていればよい。
【００２９】
しかしてこのような構成によれば、各ゾーンＺにおいて、ガス吹出口２ａの左右（基板搬送方向と直交する方向に隣接する領域）にガス吸込口２ｂを設けた構成によって、ガスはその循環回転軸が基板搬送方向と合致することとなり、各ゾーンＺでのガスの流れ方向に基板搬送方向成分がほとんど含まれなくなる。したがって、ゾーンＺ間でのガスのぶつかり合いとそれによる乱流の発生を可及的に防止でき、ガスの混合を抑制することができる。
【００３０】
また、仮に混ざり合ったとしても、ガスの循環速度を、冷却ゾーンＺ（６）よりもその１つ手前のゾーンＺ（５）の方が速くなるようにして、減圧効果を発生させ、手前のゾーンＺ（５）の圧力が冷却ゾーンＺ（６）の圧力よりも低くなるようにしているため、手前のゾーンＺ（５）から冷却ゾーンＺ（６）へのガス流入を抑制できる。
【００３１】
以上のことから、本実施形態によれば、基板搬送を伴わない状態において、手前の高温ゾーンＺ（５）から冷却ゾーンＺ（６）へのガス流入を可及的に防止できるようになり、そのガス流入による最終段の冷却ゾーンＺ（６）でのフラックス顕出を大幅に抑制できることとなる。
【００３２】
一方、基板ＰがゾーンＺ間を通過して搬送されてくる場合、その基板に伴って、ある一定量のガスが手前の高温ゾーンＺ（５）から冷却ゾーンＺ（６）へ流入してくることは避けられない。
【００３３】
これに対し、本実施形態では、冷却ゾーンＺ（６）の基板通過領域ＡＲにおいて、上側からのガス吹出速度の方が下側からよりも速くなるようにするとともに、下側にのみガス吸込口２ｂを設け、基板Ｐ付近にはガスの下降流が発生するように構成しているので、基板Ｐとともに流入してきたガスは、炉内壁の基板通過領域ＡＲよりも下方で顕出する。したがってそのフラックスが、基板Ｐに滴下して付着することを確実に防止できる。
【００３４】
以上が、本実施形態に係るリフロー装置１００の最も特徴的な部分に関する説明であるが、その特徴をさらに顕著にすべく、このリフロー装置１００には、後述する構造を付加してある。
【００３５】
その１つがガス分離板３である。このガス分離板は、図１、図３に示すように、ゾーンＺ間、より具体的には、隣り合うガス吹出口２ａの間に設けた簿板状をなすものであり、基板通過領域ＡＲに向かって上下方向に所定距離延出させてある。また、その奥行き幅はガス吹出口２ａよりも大きくしてガス吸込口２ｂに至る程度にしてある。このガス分離板３によって、各ゾーンＺが空間的には連通して基板の通過を阻害しないにも拘わらず、ゾーンＺ間でのガス流通がより効果的に防止される。
【００３６】
もう１つが不純物除去回路４である。この不純物除去回路４は、図１、図２、図４に示すように所定のゾーンＺからガスを吸い込むとともに、その内部のガスに含まれる不純物を除去し、不純物除去後のガスを同一又は他のゾーンＺに戻すものである。
【００３７】
より具体的には、この不純物除去回路４は、ガス吸入端４ａを前記所定のゾーンＺにおける収容室２に開口させるとともにガス吐出端４ｂを各収容室２に開口させた冷却用ガス流路４１と、前記冷却用ガス流路４１上に設けられて流通するガスを冷却するとともにガス中の不純物を液化して除去する冷却器４２と、前記冷却器４２よりも下流における冷却用ガス流路４１上に設けられてガスを圧送するブロア４３と、冷却用ガス流路４１の各ガス吐出端４ｂ近傍にそれぞれ設けられて、ガス吐出端４ｂから吐出するガス流量を調節する調節バルブ４４と、を具備してなる。
【００３８】
冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａが開口させてある収容室２は、前段の収容室２に比べて設定温度が所定以上高い又は所定以上低い収容室２である。
かかる箇所にガス吸入端４ａを開口させているのは、これら収容室２の設定温度がその前段よりも高い場合には、フラックスがハンダから気化発生することから、この気化フラックスを効果的に除去するためであり、逆の場合は、ガス中に含まれる気体状のフラックスが境界で液化又は固化する恐れがあることから、この液化又は固化フラックス（主として樹脂成分）を効果的に除去するためである。全ての収容室２に冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａを開口させないのは、ガスの流れが乱れ、ゾーンＺ間のガス不干渉といった効果を得ることができなくなる恐れがあるからである。
なお、各収容室２には冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａを接続するためのポートが設けられているので、温度設定に応じて冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａを他の収容室２に付け替えたり、増設、削除したりすることもできる。
【００３９】
冷却用ガス流路４１のガス吐出端４ｂに設けられた調節バルブ４４は、例えば電磁弁であり、図示しない制御部によって自動制御される。この制御部は、アナログ電気回路又はＣＰＵやメモリ等からなるデジタル電気回路、又はそれらの組み合わせからなるもので、各ゾーンＺにそれぞれ設けた温度センサ（図示しない）からの出力信号を受信し、その出力信号が示す検出温度が各ゾーンＺで予め定められた設定温度に近づくように、前記各調節バルブ４４にそれぞれ駆動信号を出力して、その開度、つまり冷却器４２を通って各収容室２に流入するガスの流量をそれぞれ個別に制御する。なお、予備加熱領域及び本加熱領域において全ての調節バルブ４４が全閉となった場合は、冷却領域のゾーンに冷却されたガスが流入するように構成してある。
【００４０】
また、この制御部は、加熱器２１にも制御信号を送信して、温度制御を行う。ところで、温度制御をこのように２つの制御手段（加熱器２１及び調節バルブ４４）で行うと、両者が競合して制御に不具合が生じる恐れがあるが、ここでは、例えば一方のみを用いて温度制御を行い、その温度制御の結果、一方の動作範囲が予め定めた基準範囲を超えた場合に、他方を用いて温度制御を行うようにしている。
【００４１】
冷却器４２は、図５に示すように、迷路状に壁体を設け、所定の流路抵抗を有するものとした上で、該壁体を、例えば水などの液体で冷却するようにした水冷式のものである。この実施形態では、冷却器４２のガス導入口４２ａ及びガス導出口４２ｂを、下側収容室２におけるガス吐出端４ｂの開口よりも下方に設けて、液化して冷却器４２内に蓄積されている不純物が、停電などの不測の場合に収容室２や基板通過領域ＡＲに戻ることを防止している。
【００４２】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば冷却ゾーンにおいて、各ガス循環機構にそれぞれブロアを設け、ブロアの出力を上側が強くなるようにしたり、ブロアの出力を上下均等にしつつ、下側のガス吹出口を上側ガス吹出口よりも基板通過領域から遠ざけて配置したりして、基板通過領域においてガスが下降流となるように構成してもよい。
く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るリフロー装置の模式的全体構成図。
【図２】同実施形態におけるリフロー装置の冷却ゾーン以外のゾーンを、基板通過方向から視たときの内部構造を示す模式的内部構造図。
【図３】同実施形態におけるリフロー装置の内部構造を示す模式的平面図。
【図４】同実施形態におけるリフロー装置の冷却ゾーンを、基板通過方向から視たときの内部構造を示す模式的内部構造図。
【図５】同実施形態における冷却器を示す模式的構造図。
【符号の説明】
【００４４】
１００・・・リフロー装置
Ｚ・・・ゾーン
１・・・炉
２・・・収容室
２１・・・加熱器
２２・・・ブロア
２３・・・区画壁
２４・・・加熱器収容室
２５・・・ブロア収容室
２ａ・・・ガス吹出口
２ｂ・・・ガス吸込口
２ｃ・・・連通孔
３・・・ガス分離板
４・・・不純物除去回路
４１・・・冷却用ガス流路
４２・・・冷却器
４３・・・ブロア
４４・・・調節バルブ
Ｐ・・・基板
ＡＲ・・・基板通過領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー装置に関し、特に炉内部へのフラックス付着を可及的に防止できるリフロー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リフロー装置を用いてハンダ付けをする場合は、一般にクリームハンダが用いられる。このクリームハンダは、ハンダ粒子を溶剤とフラックスと呼ばれる触媒で練ってクリーム状にしたものであることから、ハンダ付けに際して、炉内で溶融したクリームハンダからフラックスが気化して内部ガス内に混入する。そして、その気化フラックスが、何らかの要因で液化あるいは固化して顕出し、例えば回路基板に付着すると回路基板の品質低下をもたらすため、ガス中のフラックスを除去することが必要となる。
そこで、従来は、特許文献１や特許文献２に示すように、内部ガスを吸引して冷却器や絞り、フィルタなどからなるフラックス除去器を通過させ、ガス中に含まれるフラックスを除去した後、再度、炉に戻すというフラックス除去機構を設けている。
【特許文献１】特開２００７−６７０６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のリフロー装置は、ゾーン間でのガス流通に着目しておらず、例えば、２５０℃のゾーンで気化したフラックスが、ガスとともに隣のより低い温度（例えば１５０℃）のゾーンに流入した場合、フラックス除去器でそれをすべて除去できずに、その一部が炉内壁で液化あるいは固化して付着し、炉内壁から滴下して回路基板にダメージを与えるといった不具合が生じる。
【０００４】
この現象は、フラックスが急激に冷やされる最終段の冷却ゾーンで顕著に見られる。この現象に対し、従来は、冷却ゾーンでのフラックス付着は解決できないものと半ばあきらめられており、定期的な清掃や炉の交換によって対処しているのが実情である。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、最終段の冷却ゾーンの内壁に付着するフラックス量を大幅に低減させ、回路基板へのフラックス滴下等による不具合発生を抑制するとともに、メンテナンス性の極めて高い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】
【０００６】
すなわち、本請求項１の発明に係るリフロー装置は、互いに異なる温度に調節可能な複数のゾーンを水平に連続させた炉を具備し、各ゾーンに基板を通過させてハンダ付けするリフロー装置において、以下の要件（１）〜（３）を有することを特徴とする。
（１）前記ゾーンには、ガス循環機構が配備されている。このガス循環機構は、ブロアを少なくとも収容した収容室と、この収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吹出口となる吹出経路と、前記収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吸込口となる吸込経路からなる。前記ガス吹出口は、上下一対が互いに対向するように設けられており、上側及び下側ガス吹出口からそれぞれ吹き出したガスは、基板通過領域に基板がある場合には基板に当たり、基板が無い場合には互いにぶつかって水平方向に流れを変え、当該ゾーンのガス吸込口から吸い込まれ、収容室内に配置されたブロアを経て、再度、ガス吹出口から吹き出すように構成してある。
（２）前記ゾーンのうち、最終段の冷却ゾーンでは、例えば上側のガス吹出口からの風力を下側ガス吹出口からの風力よりも強くすることなどにより、基板の無い状態で上下からのガスが、基板通過領域よりも下方でぶつかるように構成してある。また、前記ガス吸込口は、前記下側ガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成してある。
（３）前記冷却ゾーンよりも１つ手前のゾーンでは、ガスの循環流速を前記冷却ゾーンにおけるガス循環流速よりも大きく設定してある。ガス吸込口は、前記上側又は下側いずれか少なくとも一方のガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成してある。
【０００７】
このように、冷却ゾーン及びその１つ手前のゾーンにおいて、ガス吹出口の左右（基板搬送方向と直交する方向に隣接する領域）にガス吸込口を設けた構成によって、ガスは循環回転軸が基板搬送方向と合致することとなり、ゾーンでのガスの流れ方向に基板搬送方向成分がほとんど含まれなくなる。したがって、これらゾーン間においてガスがほとんど混ざり合うことがない。
また、仮に混ざり合ったとしても、ガスの循環速度を、冷却ゾーンよりもその１つ手前のゾーンの方が速くなるようにして、減圧効果を発生させ、手前のゾーンの圧力を冷却ゾーンの圧力よりも低くなるようにしているため、手前のゾーンから冷却ゾーンへのガス流入を抑制している。
以上のことから、本発明によれば、基板搬送を伴わない状態において、手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへのガス流入を可及的に防止できるようになり、手前の高温ゾーンからのガス流入による最終段の冷却ゾーンでのフラックス顕出を大幅に抑制できることとなる。
一方、基板がゾーン間を通過して搬送されてくる場合、その基板に伴って、ある一定量のガスが手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへ流入してくることは避けられない。
これに対し、本発明では、冷却ゾーンにおいて、基板通過領域において、上側からのガス吹出速度の方が下側からよりも速くなるようにするとともに、下側にのみガス吸込口を設け、基板付近には下降流が発生するように構成していることから、冷却ゾーンに前段から流入してきたガスは基板通過領域よりも下方における炉内壁で液化又は固化して付着することとなる。したがって、炉内壁に溜まったフラックスが基板に滴下することを確実に防止できる。
【０００８】
また、所定のゾーンからガスを吸い込むとともに、その内部のガスに含まれる不純物を除去し、不純物除去後のガスを同一又は他のゾーンに戻す不純物除去回路をさらに設けておけば、不純物の炉内蓄積防止だけでなく、不純物の除去をも行うことができる。また、不純物除去回路は、閉じた回路であり、ダクトレス構造を維持できる。
【０００９】
また、前段のゾーンとは設定温度が異なるゾーン又は一段目のゾーンに、前記不純物除去回路のガス吸入端を開口させておけば、それらゾーンには不純物が多く発生していることから、効率的な不純物除去を行える。特に前段のゾーンよりも温度が低く設定されたゾーンにはフラックスが顕出しやすいことから、当該ゾーンに前記ガス吸入端を開口させておくことが好ましい。
【００１０】
前記不純物除去回路が、ガス吸入端を所定のゾーンに開口させるとともにガス吐出端を各ゾーンに開口させた冷却用ガス流路と、前記冷却用ガス流路上に設けられて流通するガスを冷却するとともにガス中の不純物を液化して除去する冷却器と、前記冷却器よりも下流における冷却用ガス流路上に設けられてガスを圧送するブロアと、冷却用ガス流路の各ガス吐出端近傍にそれぞれ設けられて、ガス吐出端から吐出するガス流量を調節する調節バルブと、を具備したものであれば、不純物除去回路によって、不純物除去のみならず、各ゾーンの温度調整を行えるうえ、季節や時間によって温度が変わる大気の導入方式と違って、所定温度にまで冷却したガスを用いることから、安定できめ細やかな温度制御が可能となる。
【００１１】
また、各ゾーンにそれぞれ設けた温度センサによる検出温度が各ゾーンで予め定められた設定温度に近づくように、冷却器を通って各ゾーンに流入するガスの流量を前記各調節バルブを駆動して制御する制御部をさらに設けておけば、自動制御によって確実で精度のよい温度コントロールができる。
【００１２】
前記冷却器を、下側収容室と略同じ高さか、それよりも下方に設けておけば、液化して冷却器内に蓄積されている不純物が、停電などの不測の場合に収容室や基板通過領域に戻ることを簡単な構成で防止できる。
【００１３】
前記収容室の内部に区画壁を設けて、加熱器を収容する加熱器収容室と、ブロアを収容するブロア収容室とを形成するとともに、前記加熱器収容室に設けたガス導入口とは加熱器を隔てて略反対側に位置する区画壁の一部に所定の大きさの連通孔を設け、ガスが加熱器収容室、連通孔を順に通って、ブロア収容室に設けたガス導出口から吹き出すように構成しておけば、加熱器で十分に暖められたガスを、ブロアによってガス吹出口から吹き出すことができ、ガスを効率よく加熱できる。
【００１４】
前記炉が、１又は複数のゾーンを形成する炉ユニットを複数接続して形成したものであり、各炉ユニットを接離可能に構成しておけば、ユニット化による部品の標準化が可能となり、種々のゾーン数の炉を容易に制作できる。また、炉ユニットを分離することにより部分的なメンテナンスが容易にできる。
【００１５】
隣り合うガス吹出口の間に、基板通過領域に向かって上下方向に所定距離延出するガス分離板を設けておけば、各ゾーンが空間的には連通して基板の通過を阻害しないにも拘わらず、ゾーン間でのガス流通がより効果的に防止されるため、本発明の効果がさらに顕著となる。また、このようにゾーン間でのガス流通を抑制できることから、隣接するゾーンの温度影響が可及的に小さくなり、各ゾーンの温度を独立して安定かつ迅速に制御することができるようになる。そしてこのことにより、ゾーン間での温度差をつけるプロファイルを正確に作成でき、ΔＴの低減等を効果的に図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成した本発明によれば、基板搬送を伴わない状態において、手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへのガス流入を可及的に防止できるようになり、手前の高温ゾーンからのガス流入による最終段の冷却ゾーンでのフラックス顕出を大幅に抑制できることとなる。
一方、基板通過に伴って、一定量のガスが手前の高温ゾーンから冷却ゾーンへ流入し、そのガスが冷却されることによって液化又は固化フラックスが顕出したとしても、そのフラックスは冷却ゾーンにおいて上方に運ばれるため、基板にフラックスが滴下して付着することを防止できる。
さらに、ガスは炉内を循環するだけなので、いわゆるダクトレス化が可能であり、外部への不純物排出を可及的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るリフロー装置１００の模式的全体構成を示す図面である。
このリフロー装置１００は、内部で加熱ガス又は冷却ガスを循環させるダクトレスタイプのものであり、基板Ｐを加熱するための炉１を具備している。この炉１の内部空間は、水平に直列する複数のゾーンＺ（以下、ゾーンを区別するときには、Ｚの後にかっこ書きで段数を付記する。）に区分してあり、各ゾーンＺは、空間的には連続しているものの、互いに異なる温度に調節可能なものである。
【００１９】
ちなみに、この図１では、６つのゾーンＺ（１）〜Ｚ（６）が記載されており、基板Ｐの搬入される側から見て、１段目〜３段目のゾーンＺ（１）〜Ｚ（３）が予備加熱領域、４、５段目のゾーンＺ（４）、Ｚ（５）がハンダが溶融してハンダ付けされる本加熱領域、最終段である６段目のゾーンが冷却領域である。各ゾーンＺ（１）〜Ｚ（６）の設定温度の一例について言及しておくと、例えば、一段目のゾーンＺ（１）は２００℃、２段目のゾーンＺ（２）は１５０℃、３段目のゾーンＺ（３）は１９０℃、４段目及び５段目のゾーンＺ（４）、（５）はそれぞれ２５０℃、６段目のゾーンＺ（６）が７０℃である。なお、以降、６段目のゾーンＺ（６）を冷却ゾーンＺ（６）と言うこともある。
【００２０】
そして、各ゾーンＺの温度を独立して調節するために、各ゾーンＺには、それぞれガス循環機構Ｗ（図２参照）が配備されている。
このガス循環機構Ｗは、ブロア２２及び加熱器２１を収容した収容室２と、この収容室２及びゾーンＺに開口するガス吹出口２ａを連通させる吹出経路２’と、前記収容室２及びゾーンＺに開口するガス吸込口２ｂを連通させる吸込経路２’’からなるものである。
【００２１】
収容室２には、内部に区画壁２３を設けて、加熱器である電気ヒータ２１を収容する加熱器収容室２４と、ブロア２２を収容するブロア収容室２５とを区画形成している。そして、加熱器収容室２４にガス導入口２ｄ、ブロア収容室２５にガス導出口２ｅをそれぞれ設けるとともに、ガス導入口２ｄを前記吸込経路２’’の基端部に接続し、ガス導出口２ｅを前記吹出経路２’の基端部に接続している。
【００２２】
さらに、区画壁２３において、前記ガス導入口２ｄとは加熱器２１を隔てて略反対側に位置する領域に、所定の大きさの連通孔２ｃを設けている。この部位に連通孔２ｃを設定しているのは、収容室２に吸い込まれたガスがヒータ２１で十分に暖められた後、ブロア２２に吸入されるようにして、ガスを効率よく加熱できるようにするためである。なお、符号２６は、不純物（フラックス）のうち、ＶＯＣと称される揮発性有機化合物を主として除去する触媒フィルタである。
【００２３】
次に、ガス吹出口２ａ及びガス吸込口２ｂについて説明する。
ガス吹出口２ａは、図２、図３に示すように、矩形状（ほぼ正方形状）をなすもので、そこには、例えば多数の貫通孔が空いた簿板材が嵌め込まれている。
ガス吸込口２ｂは、図２、図３に示すように、ガス吹出口２ａにおける基板進行方向とは直交する方向に隣接する両側にそれぞれ形成された帯状をなすものであり、その長さはガス吹出口２ａの辺長さとほぼ同じである。
【００２４】
しかして、この実施形態では、最終段のゾーンＺ（６）を除く各ゾーンＺには、前記ガス循環機構Ｗを上下に２つ設け、例えば、基板通過領域ＡＲを対称軸としてその直上及び直下にガス吹出口２ａをそれぞれ互いに対向するように開口させている。ガス吸込口２ｂも同様である。
【００２５】
かかる構成によって、上側及び下側のガス吹出口２ａからそれぞれ吹き出したガスは、基板通過領域ＡＲに基板Ｐがある場合には基板Ｐに当たり、基板Ｐが無い場合には互いにぶつかって基板搬送方向と垂直でかつ水平方向に流れを変え、当該ゾーンＺのガス吸込口２ｂから吸い込まれる。そして、収容室２内に配置されたヒータ２１及びブロア２２を経て、再度、ガス吹出口２ａから吹き出すように構成してある。
【００２６】
一方、最終段の冷却ゾーンＺ（６）では、ガス循環機構Ｗの構造を他のゾーンＺとは若干異ならせてある。すなわち、図４に示すように、上下のガス循環機構Ｗにおいて１つのブロア２２を共用し、このブロア２２から吹出経路２’を２本分岐させて、各吹出経路２’の先端をそれぞれ上下のガス吹出口２ａにしている。また、上側のガス循環機構Ｗにおいてガス吸込口を封止し、ガスが下側のガス吸込口２ｂからのみ吸い込まれるようにしている。
【００２７】
また、例えば下側のガス吹出用の吹出経路２’の内径を、上側のガス吹出用の吹出経路２’の内径よりも小さくすることによって、上側ガス吹出口２ａからのガス流速（又はガス流量）が、下側ガス吹出口２ａからのガス流速（又はガス流量）よりも小さくなるようにし、基板Ｐの無い状態での基板通過領域ＡＲにおいて、ガスの流れが下方に向かうように設定している。なお、図４中、符号４２’は、後述する冷却器４２（図５参照）とほぼ同じ構造を有する冷却器であり、内部に図示しないフィルタを有している。また冷却ゾーンＺ（６）におけるガス循環機構Ｗには、ヒータ２１は、同図に示すように設けられていない。
【００２８】
さらに、この冷却ゾーンＺ（６）でのガス循環速度を、少なくともその１つ手前の５段目のゾーンＺ（５）でのガス循環速度よりも小さくして動圧による圧力降下を抑制し、冷却ゾーンＺ（６）での圧力が５段目のゾーンＺ（５）での圧力よりも大きくなるように設定している。なお、ガス循環速度とは、上側及び下側のガス循環機構Ｗによる平均速度など、トータルとしてのガス循環速度であり、要は、前述したように、冷却ゾーンＺ（６）での圧力が５段目のゾーンＺ（５）での圧力よりも大きくなるようなガス循環速度に設定されていればよい。
【００２９】
しかしてこのような構成によれば、各ゾーンＺにおいて、ガス吹出口２ａの左右（基板搬送方向と直交する方向に隣接する領域）にガス吸込口２ｂを設けた構成によって、ガスはその循環回転軸が基板搬送方向と合致することとなり、各ゾーンＺでのガスの流れ方向に基板搬送方向成分がほとんど含まれなくなる。したがって、ゾーンＺ間でのガスのぶつかり合いとそれによる乱流の発生を可及的に防止でき、ガスの混合を抑制することができる。
【００３０】
また、仮に混ざり合ったとしても、ガスの循環速度を、冷却ゾーンＺ（６）よりもその１つ手前のゾーンＺ（５）の方が速くなるようにして、減圧効果を発生させ、手前のゾーンＺ（５）の圧力が冷却ゾーンＺ（６）の圧力よりも低くなるようにしているため、手前のゾーンＺ（５）から冷却ゾーンＺ（６）へのガス流入を抑制できる。
【００３１】
以上のことから、本実施形態によれば、基板搬送を伴わない状態において、手前の高温ゾーンＺ（５）から冷却ゾーンＺ（６）へのガス流入を可及的に防止できるようになり、そのガス流入による最終段の冷却ゾーンＺ（６）でのフラックス顕出を大幅に抑制できることとなる。
【００３２】
一方、基板ＰがゾーンＺ間を通過して搬送されてくる場合、その基板に伴って、ある一定量のガスが手前の高温ゾーンＺ（５）から冷却ゾーンＺ（６）へ流入してくることは避けられない。
【００３３】
これに対し、本実施形態では、冷却ゾーンＺ（６）の基板通過領域ＡＲにおいて、上側からのガス吹出速度の方が下側からよりも速くなるようにするとともに、下側にのみガス吸込口２ｂを設け、基板Ｐ付近にはガスの下降流が発生するように構成しているので、基板Ｐとともに流入してきたガスは、炉内壁の基板通過領域ＡＲよりも下方で顕出する。したがってそのフラックスが、基板Ｐに滴下して付着することを確実に防止できる。
【００３４】
以上が、本実施形態に係るリフロー装置１００の最も特徴的な部分に関する説明であるが、その特徴をさらに顕著にすべく、このリフロー装置１００には、後述する構造を付加してある。
【００３５】
その１つがガス分離板３である。このガス分離板は、図１、図３に示すように、ゾーンＺ間、より具体的には、隣り合うガス吹出口２ａの間に設けた簿板状をなすものであり、基板通過領域ＡＲに向かって上下方向に所定距離延出させてある。また、その奥行き幅はガス吹出口２ａよりも大きくしてガス吸込口２ｂに至る程度にしてある。このガス分離板３によって、各ゾーンＺが空間的には連通して基板の通過を阻害しないにも拘わらず、ゾーンＺ間でのガス流通がより効果的に防止される。
【００３６】
もう１つが不純物除去回路４である。この不純物除去回路４は、図１、図２、図４に示すように所定のゾーンＺからガスを吸い込むとともに、その内部のガスに含まれる不純物を除去し、不純物除去後のガスを同一又は他のゾーンＺに戻すものである。
【００３７】
より具体的には、この不純物除去回路４は、ガス吸入端４ａを前記所定のゾーンＺにおける収容室２に開口させるとともにガス吐出端４ｂを各収容室２に開口させた冷却用ガス流路４１と、前記冷却用ガス流路４１上に設けられて流通するガスを冷却するとともにガス中の不純物を液化して除去する冷却器４２と、前記冷却器４２よりも下流における冷却用ガス流路４１上に設けられてガスを圧送するブロア４３と、冷却用ガス流路４１の各ガス吐出端４ｂ近傍にそれぞれ設けられて、ガス吐出端４ｂから吐出するガス流量を調節する調節バルブ４４と、を具備してなる。
【００３８】
冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａが開口させてある収容室２は、前段の収容室２に比べて設定温度が所定以上高い又は所定以上低い収容室２である。
かかる箇所にガス吸入端４ａを開口させているのは、これら収容室２の設定温度がその前段よりも高い場合には、フラックスがハンダから気化発生することから、この気化フラックスを効果的に除去するためであり、逆の場合は、ガス中に含まれる気体状のフラックスが境界で液化又は固化する恐れがあることから、この液化又は固化フラックス（主として樹脂成分）を効果的に除去するためである。全ての収容室２に冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａを開口させないのは、ガスの流れが乱れ、ゾーンＺ間のガス不干渉といった効果を得ることができなくなる恐れがあるからである。
なお、各収容室２には冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａを接続するためのポートが設けられているので、温度設定に応じて冷却用ガス流路４１のガス吸入端４ａを他の収容室２に付け替えたり、増設、削除したりすることもできる。
【００３９】
冷却用ガス流路４１のガス吐出端４ｂに設けられた調節バルブ４４は、例えば電磁弁であり、図示しない制御部によって自動制御される。この制御部は、アナログ電気回路又はＣＰＵやメモリ等からなるデジタル電気回路、又はそれらの組み合わせからなるもので、各ゾーンＺにそれぞれ設けた温度センサ（図示しない）からの出力信号を受信し、その出力信号が示す検出温度が各ゾーンＺで予め定められた設定温度に近づくように、前記各調節バルブ４４にそれぞれ駆動信号を出力して、その開度、つまり冷却器４２を通って各収容室２に流入するガスの流量をそれぞれ個別に制御する。なお、予備加熱領域及び本加熱領域において全ての調節バルブ４４が全閉となった場合は、冷却領域のゾーンに冷却されたガスが流入するように構成してある。
【００４０】
また、この制御部は、加熱器２１にも制御信号を送信して、温度制御を行う。ところで、温度制御をこのように２つの制御手段（加熱器２１及び調節バルブ４４）で行うと、両者が競合して制御に不具合が生じる恐れがあるが、ここでは、例えば一方のみを用いて温度制御を行い、その温度制御の結果、一方の動作範囲が予め定めた基準範囲を超えた場合に、他方を用いて温度制御を行うようにしている。
【００４１】
冷却器４２は、図５に示すように、迷路状に壁体を設け、所定の流路抵抗を有するものとした上で、該壁体を、例えば水などの液体で冷却するようにした水冷式のものである。この実施形態では、冷却器４２のガス導入口４２ａ及びガス導出口４２ｂを、下側収容室２におけるガス吐出端４ｂの開口よりも下方に設けて、液化して冷却器４２内に蓄積されている不純物が、停電などの不測の場合に収容室２や基板通過領域ＡＲに戻ることを防止している。
【００４２】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば冷却ゾーンにおいて、各ガス循環機構にそれぞれブロアを設け、ブロアの出力を上側が強くなるようにしたり、ブロアの出力を上下均等にしつつ、下側のガス吹出口を上側ガス吹出口よりも基板通過領域から遠ざけて配置したりして、基板通過領域においてガスが下降流となるように構成してもよい。
く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るリフロー装置の模式的全体構成図。
【図２】同実施形態におけるリフロー装置の冷却ゾーン以外のゾーンを、基板通過方向から視たときの内部構造を示す模式的内部構造図。
【図３】同実施形態におけるリフロー装置の内部構造を示す模式的平面図。
【図４】同実施形態におけるリフロー装置の冷却ゾーンを、基板通過方向から視たときの内部構造を示す模式的内部構造図。
【図５】同実施形態における冷却器を示す模式的構造図。
【符号の説明】
【００４４】
１００・・・リフロー装置
Ｚ・・・ゾーン
１・・・炉
２・・・収容室
２１・・・加熱器
２２・・・ブロア
２３・・・区画壁
２４・・・加熱器収容室
２５・・・ブロア収容室
２ａ・・・ガス吹出口
２ｂ・・・ガス吸込口
２ｃ・・・連通孔
３・・・ガス分離板
４・・・不純物除去回路
４１・・・冷却用ガス流路
４２・・・冷却器
４３・・・ブロア
４４・・・調節バルブ
Ｐ・・・基板
ＡＲ・・・基板通過領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる温度に調節可能な複数のゾーンを水平に連続させた炉を具備し、各ゾーンに基板を通過させてハンダ付けするリフロー装置において、
前記ゾーンには、少なくともブロアを収容する収容室と、この収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吹出口となる吹出経路と、前記収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吸込口となる吸込経路とからなるガス循環機構を配備し、
前記ガス吹出口を、上下一対が互いに対向するように設けて、上側及び下側ガス吹出口からそれぞれ吹き出したガスが、基板通過領域に基板がある場合には基板に当たり、基板が無い場合には互いにぶつかって水平方向に流れを変え、当該ゾーンのガス吸込口から吸い込まれ、収容室内に配置されたブロアを経て、再度、ガス吹出口から吹き出すように構成するとともに、
前記ゾーンのうち、最終段の冷却ゾーンでは、基板の無い状態での基板通過領域におけるガスの流れが下方に向かうように、上下のガス吹出口の位置又は上下のガス吹出口からのガス流速を調整し、なおかつ、前記ガス吸込口を、前記下側ガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成する一方、
前記冷却ゾーンよりも１つ手前のゾーンでは、ガスの循環流速を前記冷却ゾーンにおけるガス循環流速よりも大きく設定し、なおかつ、ガス吸込口を、前記上側又は下側いずれか少なくとも一方のガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成したことを特徴とするリフロー装置。
【請求項２】
所定のゾーンからガスを吸い込むとともに、その内部のガスに含まれる不純物を除去し、不純物除去後のガスを同一又は他のゾーンに戻す不純物除去回路をさらに具備している請求項１記載のリフロー装置。
【請求項３】
前段のゾーンに比べて設定温度が異なるゾーンに、前記不純物除去回路のガス吸入端を開口させている請求項２記載のリフロー装置。
【請求項４】
前記不純物除去回路が、
ガス吸入端を所定のゾーンに開口させるとともにガス吐出端を各ゾーンに開口させた冷却用ガス流路と、
前記冷却用ガス流路上に設けられて流通するガスを冷却するとともにガス中の不純物を液化して除去する冷却器と、
前記冷却器よりも下流における冷却用ガス流路上に設けられてガスを圧送するブロアと、
冷却用ガス流路の各ガス吐出端近傍にそれぞれ設けられて、ガス吐出端から吐出するガス流量を調節する調節バルブと、を具備したものである請求項２又は３記載のリフロー装置。
【請求項５】
各ゾーンにそれぞれ設けた温度センサによる検出温度が各ゾーンで予め定められた設定温度に近づくように、冷却器を通って各ゾーンに流入するガスの流量を前記各調節バルブを駆動して制御する制御部をさらに具備している請求項４記載のリフロー装置。
【請求項６】
前記冷却器が、下側収容室と略同じ高さか、それよりも下方に設けてある請求項４又は５記載のリフロー装置。
【請求項１】
互いに異なる温度に調節可能な複数のゾーンを水平に連続させた炉を具備し、各ゾーンに基板を通過させてハンダ付けするリフロー装置において、
前記ゾーンには、少なくともブロアを収容する収容室と、この収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吹出口となる吹出経路と、前記収容室に接続されて先端部が前記ゾーンに開口し、ガス吸込口となる吸込経路とからなるガス循環機構を配備し、
前記ガス吹出口を、上下一対が互いに対向するように設けて、上側及び下側ガス吹出口からそれぞれ吹き出したガスが、基板通過領域に基板がある場合には基板に当たり、基板が無い場合には互いにぶつかって水平方向に流れを変え、当該ゾーンのガス吸込口から吸い込まれ、収容室内に配置されたブロアを経て、再度、ガス吹出口から吹き出すように構成するとともに、
前記ゾーンのうち、最終段の冷却ゾーンでは、基板の無い状態での基板通過領域におけるガスの流れが下方に向かうように、上下のガス吹出口の位置又は上下のガス吹出口からのガス流速を調整し、なおかつ、前記ガス吸込口を、前記下側ガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成する一方、
前記冷却ゾーンよりも１つ手前のゾーンでは、ガスの循環流速を前記冷却ゾーンにおけるガス循環流速よりも大きく設定し、なおかつ、ガス吸込口を、前記上側又は下側いずれか少なくとも一方のガス吹出口の基板進行方向と直交する方向に隣接する領域に形成したことを特徴とするリフロー装置。
【請求項２】
所定のゾーンからガスを吸い込むとともに、その内部のガスに含まれる不純物を除去し、不純物除去後のガスを同一又は他のゾーンに戻す不純物除去回路をさらに具備している請求項１記載のリフロー装置。
【請求項３】
前段のゾーンに比べて設定温度が異なるゾーンに、前記不純物除去回路のガス吸入端を開口させている請求項２記載のリフロー装置。
【請求項４】
前記不純物除去回路が、
ガス吸入端を所定のゾーンに開口させるとともにガス吐出端を各ゾーンに開口させた冷却用ガス流路と、
前記冷却用ガス流路上に設けられて流通するガスを冷却するとともにガス中の不純物を液化して除去する冷却器と、
前記冷却器よりも下流における冷却用ガス流路上に設けられてガスを圧送するブロアと、
冷却用ガス流路の各ガス吐出端近傍にそれぞれ設けられて、ガス吐出端から吐出するガス流量を調節する調節バルブと、を具備したものである請求項２又は３記載のリフロー装置。
【請求項５】
各ゾーンにそれぞれ設けた温度センサによる検出温度が各ゾーンで予め定められた設定温度に近づくように、冷却器を通って各ゾーンに流入するガスの流量を前記各調節バルブを駆動して制御する制御部をさらに具備している請求項４記載のリフロー装置。
【請求項６】
前記冷却器が、下側収容室と略同じ高さか、それよりも下方に設けてある請求項４又は５記載のリフロー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１０９３０１（Ｐ２０１０−１０９３０１Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８２５６３（Ｐ２００８−２８２５６３）
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（５０７１１８８８４）グリーンテクノロジーズ株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（５０７１１８８８４）グリーンテクノロジーズ株式会社 (7)
【Ｆターム（参考）】
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