JPH03193265A - ベーパーリフロー式はんだ付け方法及び同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、はんだを塗布した回路基板に電子部品などを
実装した被処理物を、熱媒体の飽和蒸気に接触させては
んだ付けを行うベーパーリフロー式はんだ付け方法およ
び装置に係り、とくに大気中の水分が熱媒体に混入する
ことを防止し得るように改良したベーパーリフロー式は
んだ付け方法、およびベーパーリフロー式はんだ付け装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

ベーパーリフロー式はんだ付け装置は、特開昭６０−１
０６５０２号に記載のように、はんだを塗布した回路基
板に電子部品などを実装した被処理物を、対空気比重の
大きい熱媒体の飽和蒸気の中に搬入して該飽和蒸気と接
触させ、該飽和蒸気の凝縮潜熱により被処理物を加熱し
てはんだ付けを行う。しかし、はんだ付けの際にはフラ
ックスが発生して熱媒体に混入するので、特開昭６２−
１４８０８６号及び特開昭６３−９０３６１号に記載の
ようにフィルタリング部を設け、熱媒体に混入したフラ
ックスを除去するように構成されている。

第５図は上記公知のベーパーリフロー式はんだ付け装置
を示したもので、リフロー部１は、予熱室２と搬入路３
と蒸気槽４と搬出路５と冷却室６とが直列に配置され、
蒸気槽４の底部にはヒータ７が設けられている。搬入路
３と搬出路５には、蒸気槽４から漂い出る熱媒体蒸気す
を冷却する冷却器８と１０とが設けられ、熱媒体蒸気す
は冷却されて液体の熱媒体Ｂとなって蒸気槽４に戻され
てその底部に留まる。

また搬入路３では、予熱室２で予熱された被処理物Ａが
、蒸気槽４から漂い出た熱媒体蒸気すにより予熱室２よ
りも高い温度に予熱されるだけでなく、被処理物Ａとと
もに侵入しようとする大気を対空気比重の大きい熱媒体
蒸気すにより侵入を防ぎ、一方、熱媒体蒸気すは被処理
物Ａの予熱を行うだけでなく冷却器８により冷却されて
凝縮し、液体の熱媒体Ｂとなるので外部へは漏出しない
。

搬出路５では、被処理物Ａとともに熱媒体蒸気すが漂い
出ることにより大気の侵入を防ぐとともに、冷却器１０
により冷却凝縮して液化させるので外部へは漏出しない
。

蒸気槽４に搬入された被処理物Ａは、熱媒体の飽和蒸気
すと接触してはんだを加熱し、溶融させる。この際に発
生するフラックスは、熱媒体蒸気すとともに搬入路３ま
たは搬出路５に漂い出て冷却器８あるいは１０により冷
却されて蒸気槽４内に流入する。

ペーパーリフロー式はんだ付け装置の通常の運転は、−
日の操業が終ると、蒸気槽４内の熱媒体Ｂの全量をフィ
ルタリング部１８のフィルタリングタンク２０に弁手段
１９を通して移送し、冷却コイル２１で冷却してフラッ
クスを析出させ、ポンプ２２によりフィルタ２３を通し
てリフロー部１に戻している。

２２′はポンプ２２の駆動用モータである。

また、操業中のペーパーリフロー式はんだ付け装置は、
搬入路３と搬出路５で熱媒体蒸気すと大気とが接触する
ので、特開昭６２−２５２６７１号に記載のようにそれ
ぞれに搬入路排出口９と搬出路排出口１１とが設けられ
、大気と大気に混入した熱媒体蒸気すとを排出配管１３
を通して回収部２４の回収タンク２５に回収し、冷却コ
イル２６で冷却され、水分離器２８を通して熱媒体Ｂの
みがリフロー部１に戻されるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記公知のペーパーリフロー式はんだ付け装置（第５図
）では、−日の操業を終えると、ヒータ７による加熱が
停止されるとともに、熱媒体は冷却器８．冷却器１０に
より冷却、液化されて、蒸気槽４に戻り底部に溜る。熱
媒体が凝縮されるとともに大気が搬入口と搬出口から入
り込み、熱媒体と同様に冷却器で冷却され、大気中の水
蒸気が凝縮された水分が熱媒体とともに蒸気槽４に流入
する。さらに、蒸気槽に溜まった熱媒体はフィルタリン
グ部１８に移送されるので、蒸気槽４の内部は大気が充
満した状態になる。その後フィルタリング部１８で冷却
されて異物を除去された熱媒体が蒸気槽４に戻され、大
気中の水分または蒸気槽の内壁に凝縮した水分と接触し
、一部を混入する。

蒸気槽４からフィルタリング部１８に移送された熱媒体
はフィルタリングタンク２０の冷却コイル２１により冷
却される。このときフィルタリングタンク２０上に侵入
した大気中の水蒸気を凝縮させて熱媒体中に混入させる
。また、熱媒体をフィルタリングタンク２０に移送する
際、既に冷却コイル２１内に凝縮水が生じていれば、こ
の水分も一緒に熱媒体中に混入する。

熱媒体にはフッ素系不活性液体が使われているので、翌
日の操業再開時に熱媒体をヒータ７で加熱すると、熱媒
体に混入または接触している凝縮水が先ず沸騰し、熱媒
体と反応してフッ化水素またはフッ化水素酸を発生して
リフロー部を腐蝕したり熱媒体を劣化させることがあっ
た。また、熱媒体に水分が含まれている場合には、熱媒
体の加熱とともに水分が沸騰して潜熱を奪うので、熱媒
体の加熱状態が不安定となるだけでなく、余分なエネル
ギーを必要とした。

本発明の目的は、操業終了後から操業再開までの間で、
熱媒体を蒸気槽に溜めているとき、またはフィルタリン
グのとき、大気中の水分や水蒸気の凝縮した水分の熱媒
体への混入を防止し、フツ化水素やフッ化水素酸の発生
を防止し、リフロー部の腐蝕の発生を防止するとともに
、熱媒体の劣化を防止し、かつ熱媒体の加熱を安定させ
、省エネ化をはかることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明方法の基本的な原理
は、操業終了時に、大気中の水蒸気凝縮。

混入した水分が比重の関係でリフロー部内の熱媒体の上
層に多く含まれていることに注目し、水分を含まない下
層部の熱媒体を先ずフィルタリングタンクに移し、残り
の熱媒体は水分離器を通してフィルタリングタンクに移
す。

その後熱媒体を、水分が残留しない温度（例えば長期間
の場合は４０〜６０℃、短期間の場合は１００℃）に保
持する。この保持温度は、該熱媒体の沸点以下となるよ
うに設定する。

また、休止の後に操業を再開する際、フィルタリングタ
ンク内の熱媒体を水分離器に通せばいっそう望ましい。

また、上記の発明方法を実施するために構成した本発明
の装置は、 前記リフロー部からフィルタリング部へ熱媒体を移送す
る配管、および該リフロー部から回収部へ熱媒体を移送
する配管に、切替可能な弁手段を設け、 前記リフロー部内の熱媒体の所定量をフィルタリング部
に移送すること、及び、該リフロー部内の熱媒体を回収
部に移送することを可能ならしめた。

〔作用〕

水は熱媒体よりも比重が軽い、このため、蒸気槽４内の
熱媒体中に混入した水分はその表層付近にのみ含まれて
いる。

従って、該蒸気槽４の底部の熱媒体をフィルタリングタ
ンクに移送した後、残量を水分離器２８に通してフィル
タリングタンクに移送すると、該フィルタリングタンク
内には水分を含まない熱媒体が貯えられる。

フィルタリングタンク内に存在している熱媒体前述の温
度範囲（熱媒体中に水分が残留しない、沸点以下の温度
）に保温すると、当該冷凍機の休止中に水蒸気が凝縮、
混入する虞が無い。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。リフ
ロー部１は、予熱室２と搬入路３と蒸気槽４と搬出路５
と冷却室６とが直列に配置され、蒸気槽４の底部にはヒ
ータ７が設けられている。

搬入路３と搬出路５には、蒸気槽４から漂い出る熱媒体
Ｂの飽和蒸気すを冷却する冷却器８と１０とが設けられ
ている。これにより、凝縮して液化した熱媒体Ｂは冷却
器配管１２を通って蒸気槽４に戻される。よだ、搬入路
３と搬出路５内の大気と飽和蒸気すとが接触する部位に
は、搬入路排出口９と搬出路排出口１１とがそれぞれ設
けられており。

リフロー部１に浸入した大気と大気に接触した飽和蒸気
すとは、搬入路排出口９と搬出路排出口１１とから排出
配管１３を通して排出可能となっている。

はんだを塗布した回路基板に電子部品などを実装した被
処理物Ａは、搬送コンベヤＣにより予熱室２に搬入され
、上ヒータ１４と下ヒータ１５とにより予熱されながら
搬入路３に搬送されて蒸気室４から漂い出た飽和蒸気す
と接触し、さらに高い温度に予熱されるとともに、被処
理物Ａの周囲の大気を対空気比重の大きい飽和蒸気すに
置き換えながら蒸気槽４に入り、はんだを加熱溶融の後
搬出路５に搬送されてはんだは固着し、さらに冷却室６
では冷却ファン１６により強制冷却されて搬出される。

蒸気槽４の底部の熱媒体Ｂは、ヒータ７によって加熱さ
れて飽和蒸気すとなり、蒸気槽４の内部に充満するだけ
でなく搬入路３と搬出路５に漂い出る。搬入路３に漂い
出た飽和蒸気すは、被処理物Ａを予熱するだけでなく大
気の侵入を防ぎ、冷却器８で凝縮して蒸気槽４に戻る。

また搬出路５に漂い出た飽和蒸気すは、大気の侵入を防
ぐとともに冷却器１０によって冷却凝縮して蒸気槽に戻
る。

蒸気槽４で、はんだが溶融する際にはフラックスが蒸発
し、飽和蒸気すに混入するので、蒸気槽４内の熱媒体Ｂ
はフラックスを含んでいる。フラックスのフィルタリン
グは、−日の操業が終了した後、飽和蒸気すを冷却器８
と１０とで冷却凝縮して蒸気槽４に溜めてから配管１７
と三方弁１９ａを通してフィルタリング部１８のフィル
タリングタンク２０に移送して冷却される。

冷却器８と１０とにより飽和蒸気すを冷却凝縮すると大
気が侵入し、大気も冷却器８と１０とによって冷却され
、大気に含まれている水分や水蒸気も凝縮して蒸気槽４
に流入し、比重量の差により熱媒体Ｂの上部に溜る。こ
れを防ぐため、蒸気槽４内の熱媒体Ｂの所定量をフィル
タリングタンク２０に移送してから三方弁１９ａを回収
部２４に切換え、凝縮した水分を多く含む熱媒体Ｂは水
分離器２８を通してフィルタリングタンク２０に移送す
る。これにより、フィルタリングタンク２０に移送され
た熱媒体Ｂへの水分の混入を防ぐことができる。フィル
タリング部１８では、フィルタリングタンク２０に溜め
た熱媒体Ｂを冷却コイル２１で冷却してフラックスを析
出させてからポンプ２２によりフィルタ２３を通してリ
フロー部１に戻す。従来は、操業終了後フィルタリング
を行って蒸気槽４に戻していたので、蒸気槽４の内面に
は侵入していた大気に含まれた水分が凝縮していたり、
または蒸気槽４に戻した熱媒体Ｂが冷えるときに侵入し
た大気に含まれている水分が凝縮し、翌日の操業再開ま
での間に熱媒体Ｂに水分が混入するおそれがあった。

これに対し１本発明では、翌日の操業再開までの間、熱
媒体Ｂは、１００℃以上沸点未満の温度に保温ヒータ２
１’で保温してフィルタリングタンク２０に溜めておく
ことにより、大気中の水分や水蒸気の凝縮による水分の
混入を防止し得る。

さらに、翌日の操業再開にあたり、熱媒体Ｂを蒸気槽４
に戻すときには、リフロー部１の内部の凝縮した水分を
除去するため、ヒータ７により、リフロー部１の内部の
温度を、熱媒体中に水分が残留しない温度であって、か
つ、熱媒体Ｂの沸点未満の温度にした後とすることによ
り、熱媒体Ｂに水分の混入するのを防ぐことができる。

回収部２４は、操業時には排出配管１３を通して大気と
熱媒体Ｂの蒸気ｂ′と水分の混合ガスを回収タンク２５
に導入して冷却管２６で冷却し、大気はデミスタ２７を
通して排気し、冷却された熱媒体Ｂと水分は水分離器２
８で比重差を利用して分離し、熱媒体Ｂのみが回収ポン
プ２９により回収部三方弁３１を通してリフロー部１に
戻すようになっている。

操業を一旦終了した後、三方弁１９ａを通して回収部２
４に回収した水分を含む熱媒体Ｂは、上記と同様にして
水分を分離したのちリフロー部１に戻してもよいが１本
実施例では回収部三方弁３１を切換えて直接フィルタリ
ングタンク２０に移送するようにして、水分の混入を防
止している。回収タンク２５の冷却管２６には、チラー
３０から低温水を通水するようにして効率の向上を図っ
ている。操業中に熱媒体Ｂのフィルタリングを行うとき
には、高温の熱媒体Ｂを三方弁１９ａを通してフィルタ
リングタンク２０に移送し、冷却コイル２１で所定の温
度に冷却してフラックスを析出させ、フィルタ２３を通
してリフロー部１に戻してやればよく、フィルタリング
タンク２０で保温したり溜めておいたりする必要はない
、また操業中は、蒸気槽４の上部に設けた温度計３２と
温度調節器３３により、飽和蒸気すの温度が所定値を維
持するよう電力調節器３４でヒータ７を制御している。

被処理物Ａを搬送するコンベアＣは、駆動スプロケット
Ｃ１と複数のアイドラＣ２の間に掛は渡されている。

フィルタリング部１８のポンプ２２は、モータ２２′に
より駆動され、回収部２４の回収ポンプ２９はモータ２
９′により駆動される。

本実施例によれば、以上に説明したように大気中の水分
が熱媒体中に混入することが無い。

従って、操業再開時に熱媒体Ｂを加熱しても有害なフッ
化水素を発生する虞が無い。

次に、第２図について第２の実施例を説明する。

蒸気槽４の底部から熱媒体Ｂを排出する配管１７には、
２ケの制止弁１９ｂと１９ｃとからなる弁手段１９を設
け、熱媒体Ｂの所定量を制止弁１９ｂを通してフィルタ
リングタンク２０に移送した後、制止弁１９ｂを閉じる
一方制止弁１９ｃを開き、水分を含む残りの熱媒体Ｂを
蒸気槽４から回収部２４に移送して水分を除去し、回収
ポンプ２９により回収部三方弁３１を通して直接フィル
タリングタンク２０に移送するようにした。

本実施例では三方弁を使用しないで、第１の実施例（第
１図）と同様の効果が得られる。

次に第３の実施例を第３図により説明する６フイルタリ
ングタンク２０からリフロー部１に熱媒体Ｂを戻すとき
には、フィルタ２３でフラックスを除去するだけでなく
水分離器３５を戻し配管３５′に設けたことにより、フ
ィルタリングタンク２０の保温が不十分な場合にも熱媒
体Ｂに水分が混入するのを防ぐことができる。また回収
部２４で水分を除去しなかった場合にも、熱媒体Ｂから
水分を除去してリフロー部１に戻すことができる。

次に、第４の実施例を第４図について説明する。

−日の操業が終了して熱媒体Ｂをフィルタリングタンク
２０に移送した直後に冷却器８と冷却器ｌＯへの通水を
通水弁３６と３７を閉じて停止し、リフロー部１の内部
の温度の低下させないようにし、リフロー部１の内部に
侵入した大気の温度も低下させないことにより、大気に
含まれる水分や水蒸気の凝縮を低減し、翌日の操作再開
時のリフロー部１の内部の加熱を省エネ化できるという
効果が得られる。

また、フィルタリングタンク２０の冷却コイル２１の通
水を通水弁３８を閉じて停止して省エネをはかってもよ
い、操作時に冷却した熱媒体をポンプ２２によりフィル
タ２３を通してリフロー槽４に戻すが、この場合戻し配
管３５′に水分離器３５を設けるとさらによい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るペーパーリフロー式
はんだ付け装置を用いて本発明に係るはんだ付け方法を
実施すると、大気中の水分が熱媒体中に混入する虞が無
く、従ってフッ化水素やフッ化水素酸の発生を未然に、
かつ完全に防止し、リフロー部の腐食や熱媒体の劣化を
抑制するとともに、熱媒体の加熱操作を安定させてエネ
ルギの節減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るペーパーリフロー式はんだ付け装
置の第１の実施例を示す模式的な系統図である。 第２図は同じく第２の実施例、第３図は同じく第３の実
施例、第４図は同じく第４の実施例をそれぞれ示し、模
式的な系統図である。 第５図はペーパーリフロー式はんだ付け装置の従来例を
示す模式的な系統図である。 １・・・リフロー部、２・・・予熱室、３・・・搬入路
、４・・・蒸気槽、５・・・搬出路、６・・・冷却室、
７・・・ヒータ、８・・・冷却器、９・・・搬入路排出
口、１０・・・冷却器、１１・・・搬出路排出口、１２
・・・戻り路、１３・・・排出配管、１４・・・上ヒー
タ、１５・・・下ヒータ、１６・・・冷却ファン、１７
・・・配管、　１８・・・フィルタリング部、１９・・
・弁手段、１９ａ・・・三方弁、１９ｂ、　１９ｃ・・
・制止弁、２０・・・フィルタリングタンク、２１・・
・冷却コイル、２２・・・ポンプ、２３・・・フィルタ
、２４・・・回収部、２５・・・回収タンク、２６・・
・冷却管、２８・・・水分離器、２９・・・回収ポンプ
、３１・・・回収部三方弁、３５・・・水分離器、３５
′・・・戻し配管、　３６，３７゜３８・・・通水弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱媒体蒸気によって被処理物を加熱してはんだを溶
   融させるリフロー部と、上記熱媒体に混入した異物を除
   去するフィルタリング部と、前記熱媒体に混入した水分
   を分離除去する水分離器を備えた回収部と、よりなるベ
   ーパーリフロー式はんだ付け装置を用いてはんだ付けを
   行う場合、 前記フィルタリング部にフィルタリングタンクを設け、
   上記フィルタリングタンクの容量は前記リフロー部で使
   用する熱媒体の全量を収納し得るものとし、 はんだ付け作業を一旦終了して当該ベーパーリフロー式
   はんだ付け装置を休止させる際、休止に先立って、リフ
   ロー部で使用した熱媒体の内、その下層部の５０％以上
   ９５％未満を前記のフィルタリングタンクに移し、 上記５０〜９５％の熱媒体の残部の熱媒体を前記の回収
   部に移して前記の水分離器を通過させた後に前記フィル
   タリングタンクに移して、大気中の水分の熱媒体中への
   混入を防止することを特徴とする、ベーパーリフロー式
   はんだ付け方法。 ２、前記のフィルタリングタンクに移した熱媒体を、当
   該ベーパーリフロー式はんだ付け装置の休止期間中、熱
   媒体中に水分が残留しない温度でかつ該熱媒体の沸点以
   下の温度に保温して、大気中の水分の該熱媒体中への混
   入を防止することを特徴とする、請求項１に記載のベー
   パーリフロー式はんだ付け方法。 ３、熱媒体蒸気によって被処理物を加熱してはんだを溶
   融させるリフロー部と、上記熱媒体に混入した異物を除
   去するフィルタリング部と、前記熱媒体に混入した水分
   を分離除去する水分離器を備えた回収部と、よりなるベ
   ーパーリフロー式はんだ付け装置を用いてはんだ付けを
   行う場合、 操業開始前に前記リフロー部の内部を、熱媒体中に水分
   が残留しない温度でかつ該熱媒体の沸点以下の温度に、
   所定時間保温して、該リフロー部内に侵入している大気
   中の水分が液状でない状態とした後、該リフロー部へ熱
   媒体を供給して、熱媒体中への水分の混入を防止するこ
   とを特徴とするベーパーリフロー式はんだ付け方法。 ４、フィルタリングタンクに移した熱媒体を、休止期間
   中保温した後、操業再開のため該熱媒体をリフロー部へ
   移す際、水分離器を通過させることを特徴とする、請求
   項２に記載のベーパーリフロー式はんだ付け方法。 ５、前記の熱媒体の一部を直接に、残部は回収部を経由
   して、フィルタリングタンクに移した直後に、リフロー
   部内の熱媒体の冷却を停止して該リフロー部内の熱媒体
   を保温し、該熱媒体中に混入している大気の温度降下を
   防止して、該大気中の水蒸気の凝縮を防止ないし軽減す
   ることを特徴とする請求項１に記載のベーパーリフロー
   式はんだ付け方法。 ６、熱媒体蒸気によって被処理物を加熱してはんだを溶
   融させるリフロー部と、上記熱媒体に混入した異物を除
   去するフィルタリング部と、前記熱媒体に混入した水分
   を分離除去する水分離器を備えた回収部と、よりなるベ
   ーパーリフロー式はんだ付け装置において、前記リフロ
   ー部からフィルタリング部へ熱媒体を移送する配管、お
   よび該リフロー部から回収部へ熱媒体を移送する配管に
   、切替可能な弁手段を設け、 前記リフロー部内の熱媒体の所定量をフィルタリング部
   に移送すること、及び、該リフロー部内の熱媒体を回収
   部に移送することを可能ならしめたことを特徴とするベ
   ーパーリフロー式はんだ付け装置。 ７、前記回収部内の熱媒体をフィルタリング部に移送す
   る配管、及び、該配管中に接続された弁手段を有するこ
   とを特徴とする、請求項６に記載のベーパーリフロー式
   はんだ付け装置。 ８、前記の弁手段は、少なくとも１個の三方弁を有する
   ものであることを特徴とする、請求項６又は請求項７に
   記載のベーパーリフロー式はんだ付け方法。 ９、前記の弁手段は、リフロー部とフィルタリング部と
   を結ぶ配管中に設けられた少なくとも１個の制止弁、及
   び、リフロー部と回収部とを結ぶ配管中に設けられた少
   なくとも１個の制止弁よりなることを特徴とする、請求
   項６又は請求項７に記載のベーパーリフロー式はんだ付
   け装置。 １０、前記フィルタリング部からリフロー部へ熱媒体を
   移送するための配管が設けられており、かつ、この配管
   の途中に水分離器が設けられていることを特徴とする、
   請求項６又は請求項７に記載のベーパーリフロー式はん
   だ付け装置。