專利名稱：回流爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種在氮等惰性氣體中對(duì)搭載了電子元件的電路基板加熱，而進(jìn)行焊接的回流爐。還有，以下將氮?dú)庵獾亩栊詺怏w稱為氣氛氣體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，各種的電子元件被搭載于電路基板而焊接的SMD(SurfaceMounted Device)被廣泛用于電子設(shè)備。在制造此SMD的方法中，有將電子元件插入電路基板后，通過焊槽焊接背面的流動(dòng)(flow)工序，和在印刷了焊糊的基板上裝配組裝元件，通過被稱為回流爐的加熱裝置對(duì)基板進(jìn)行加熱而使焊糊熔融的回流工序。
所謂焊糊，是指在電路基板上裝配組裝元件時(shí)所使用的材料，將焊錫的粒子由熔劑和被稱為助焊劑的催化劑煉制成為膏狀。包含于焊糊中的助焊劑，在焊錫熔融時(shí)氣化而充滿爐內(nèi)。為了防止此助焊劑液化、固化而附著于作為制品的電路基板，由助焊劑回收裝置回收氣氛氣體中的助焊劑。
所謂回流爐是一種加熱爐，其將搭載有電子元件的電路基板，通過由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)(chain conveyer)構(gòu)成的搬送裝置搬送到爐內(nèi)的期間，通過吹送熱風(fēng)等加熱，使焊錫熔融而進(jìn)行電路基板和電子元件的焊接。
以下，將電路基板的加熱裝置稱為回流爐或簡(jiǎn)稱為爐。
在回流爐中，有允許外部氣體的侵入的大氣爐，和為了改善焊錫的濕潤(rùn)性(熔融的狀態(tài))而向爐內(nèi)填充氮?dú)?，以防止外部氣體進(jìn)入的氮爐型回流爐。本發(fā)明的對(duì)象是此氮爐型回流爐，特別是涉及防止在爐的搬入口及搬出口的外部氣體的浸入的裝置，及氣氛氣體中的助焊劑的回收裝置。以下說明與作為本發(fā)明的實(shí)施方式的氮爐型回流爐的關(guān)連的背景技術(shù)。
首先，一邊參照專利文獻(xiàn)1的特開2001-308512號(hào)公報(bào)的附圖(圖9)，一邊說明成為本申請(qǐng)發(fā)明的對(duì)象的回流爐的結(jié)構(gòu)。在此回流爐101中，設(shè)有5個(gè)加熱區(qū)段102、103及1個(gè)冷卻區(qū)段104。此加熱區(qū)段、冷卻區(qū)段的數(shù)目根據(jù)回流爐的種類而各不相同。
在爐內(nèi)設(shè)置有軌道間隔可變的未圖示的搬送軌道，在該搬送軌道上，多個(gè)電路基板順序地從爐的入口向爐的出口，按圖9的箭頭標(biāo)記A所示的方向由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)搬送到爐內(nèi)。根據(jù)電路基板的大小，可變動(dòng)軌道的寬度能夠調(diào)整。
在回流爐的入口和出口，設(shè)置有圖9模式化表示的被稱為曲徑(labyrinth)110的空氣流動(dòng)防止裝置。曲徑由凸片(fin)狀的多個(gè)金屬板等構(gòu)成，由于此金屬板等的形狀使空氣的渦流發(fā)生，以防止外部氣體的侵入。
加熱區(qū)段內(nèi)，最初的3加熱區(qū)段稱為預(yù)熱區(qū)段102，在此區(qū)段使包含于焊糊的助焊劑充分活性化。此后，在使焊錫熔融的峰值加熱區(qū)段103，使電路基板升溫至規(guī)定的溫度。在焊錫熔融后，電路基板在冷卻區(qū)段104被冷卻、搬出。
在回流爐的入口和出口，如上述被稱為曲徑的空氣流動(dòng)防止裝置防止外部氣體向回流爐內(nèi)的侵入。但是，因?yàn)橐粩嗟貜臓t入口搬入在搬送軌道上流動(dòng)的電路基板，所以完全地防止外部氣體的進(jìn)入很困難。因此，一般設(shè)定為使?fàn)t內(nèi)的氣氛氣體的壓力比外部氣壓高，使曲徑附近的氣體以從爐內(nèi)朝向爐外的方式流動(dòng)。
另一方面，作為氣氛氣體所采用的氮?dú)馐侵圃斐杀镜囊徊糠?，為了降低制造成本，要求降低該氮?dú)獾南牧?。另外，在各區(qū)段的氣氛氣體的溫度控制，成為用于維持產(chǎn)品的品質(zhì)的重要的要素。因此，需要極力防止成為各區(qū)段的溫度控制的干擾的外部氣體的浸入，各區(qū)段間的氣氛氣體的移動(dòng)。
根據(jù)圖10說明在此回流爐的加熱區(qū)段的電路基板的加熱方法。圖10是圖9的Y-Y線的剖面圖。將電路基板106從紙面近身側(cè)向貫穿紙面的方向搬送。通過由風(fēng)扇電機(jī)109驅(qū)動(dòng)的循環(huán)扇108，從上方兩側(cè)吸引爐內(nèi)氣氛氣體，吹出至下方。在此吸引時(shí)，氣氛氣體通過電熱加熱器115被加熱。通過被加熱的氣氛氣體和紅外線平板加熱器125，電路基板106被加熱。紅外線平板加熱器125，也被設(shè)于電路基板106的下方，電路基板下部也同時(shí)被加熱。
加熱了電路基板的氣氛氣體由電熱加熱器115加熱后，通過循環(huán)扇108吸引，再次向下方被吹出。從未圖示的封入口供給新的氣氛氣體，爐內(nèi)的氣氛氣體的壓力被保持為一定的值，以防止向回流爐的外部氣體的侵入。
近年來，從環(huán)境意識(shí)型產(chǎn)品開發(fā)的觀點(diǎn)出發(fā)，不含鉛的焊錫(以下，稱為無鉛焊錫)成為主流。因?yàn)闊o鉛焊錫熔點(diǎn)高達(dá)220℃上下，所以加熱電路基板的溫度需要從230℃至204℃左右。
另一方面，在電子元件之中耐熱性較低，若加熱到240℃以上則會(huì)受到損傷，有其可靠性喪失的情況。因此，加熱在回流爐中的電路基板的溫度的調(diào)整，由于無鉛焊錫的采用而變得更為嚴(yán)格。
因此近年來，避免基于溫度控制困難的紅外線加熱器的加熱方法，而大多采用通過將電路基板上下一起加熱到規(guī)定溫度的熱風(fēng)，來加熱電路基板的熱風(fēng)方式。一般來說，向電路基板表面吹送熱風(fēng)來加熱電路基板的方式，被稱為接觸噴流式，具有熱傳遞效率高，加熱能力優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
在如此要求爐內(nèi)的精密的溫度控制的近年來的回流爐中，因?yàn)閬碜园崛肟?、搬出口的外部氣體的侵入，成為爐內(nèi)溫度的巨大的干擾，所以需要極力抑制。另外各區(qū)段內(nèi)的氣氛氣體需要極其細(xì)微的溫度控制，也需要防止區(qū)段間的氣氛氣體的移動(dòng)。
作為防止在電路基板的搬出口的外部氣體的侵入的現(xiàn)有技術(shù)，已知有以下的技術(shù)。
(1)用柔軟性的原材形成的蓋子封閉爐搬送出入口的開口部。
(2)設(shè)置可動(dòng)式的活門(shutter)，在電路基板的通過時(shí)以外封閉。
(3)在搬送出入口設(shè)置曲徑。
(4)在搬送出入口附近設(shè)置向外吹送氣氛氣體的噴嘴裝置。
(5)根據(jù)電路基板的種類使曲徑的位置上下調(diào)整以減小間隙。
但是，分別存在以下的問題。
(1)若由柔軟性的蓋子封閉爐搬送出入口的開口部，則有在電路基板通過時(shí)，此蓋子與電路基板接觸的問題。若因在爐內(nèi)發(fā)生的助焊劑等污染蓋子，則由于其接觸使電路基板也被污染。
(2)可動(dòng)式的活門結(jié)構(gòu)復(fù)雜，若助焊劑附著在活門上，則發(fā)生可動(dòng)失靈的問題。另外，根據(jù)電路基板的出入的頻率而遮蔽性能變化，爐內(nèi)的溫度和氧濃度的穩(wěn)定無法保持。
(3)曲徑在上述(1)(2)的對(duì)策中有效，但若單獨(dú)取得充分的性能，則爐長(zhǎng)變長(zhǎng)。
(4)在搬送出入口附近向外吹出氣氛氣體的方法，因?yàn)榘嘿F的氣氛氣體(氮?dú)獾?直接流出至爐外，所以關(guān)系到制造成本的提高。
基于專利文獻(xiàn)2(特開2004-181483號(hào)公報(bào))的附圖(圖12)，說明上述(5)的根據(jù)電路基板的種類，而使曲徑的位置上下調(diào)整的現(xiàn)有技術(shù)。
圖12是專利文獻(xiàn)2的回流爐的外部氣體侵入防止裝置的結(jié)構(gòu)圖。搭載于搬送裝置105上的電路基板106被搬入爐內(nèi)。在搬入口設(shè)有曲徑110。在曲徑的右側(cè)繪有最初的加熱室(加熱區(qū)段)。
從氣體供給用噴嘴117供給的氣氛氣體，通過循環(huán)扇108沿隔壁118向下方向被吹出，對(duì)電路基板進(jìn)行加熱。加熱了電路基板之后的氣氛氣體，由電熱加熱器115加熱，通過循環(huán)扇108再度向下方向被吹出。
在此現(xiàn)有技術(shù)中，為了防止從搬入口浸入的外部氣體，由齒輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)120使傘齒輪121旋轉(zhuǎn)，通過陽螺釘122的旋轉(zhuǎn)使曲徑110上下調(diào)整，據(jù)此調(diào)節(jié)搬送裝置上的空間。這是根據(jù)搭載于電路基板的電子元件的高度，調(diào)整曲徑的位置，以防止外部氣體的浸入的技術(shù)。
但是，即使采用本裝置，在電路基板和搬入口之間有間隙，不能防止氣氛氣體的流出(損失)及外部氣體的浸入。而且，具有設(shè)備規(guī)模變大的缺點(diǎn)。
在回流爐中，在考慮防止外部氣體的侵入的裝置時(shí)，不可避免的是助焊劑的回收。在電路基板上采用焊糊，但此焊糊如上述，是將焊錫的粒子由熔劑和被稱為助焊劑的催化劑煉制成的膏狀物。
在回流爐的加熱區(qū)段被加熱的電路基板的焊糊，在爐內(nèi)熔融而進(jìn)行焊接。這時(shí)，助焊劑氣化充滿爐內(nèi)。若由于含助焊劑成分的高溫的氣氛氣體與外部氣體接觸，其溫度降低，則助焊劑液化或固化。如此助焊劑附著于電路基板，則導(dǎo)致電路基板的品質(zhì)降低。
雖然也在于助焊劑的成分，但一般來說助焊劑在常溫下呈膏狀，若加熱則在約70℃液化。若進(jìn)一步加熱，則在170℃氣化變得顯著。
另一方面，在爐內(nèi)氣化的助焊劑由于氣氛氣體的溫度降低而液化，但是其液化溫度，因熔劑系和松香系而不同。
若氣氛氣體的溫度降低，則首先松香系從180℃到150℃液化。若氣氛氣體的溫度進(jìn)一步降低，則松香系在100℃開始固化。若進(jìn)一步溫度降低，則這次熔劑系在約70℃液化。
即，松香系約以170℃為界液化，熔劑系約以70℃為界液化。
在回流爐的最初的預(yù)熱區(qū)段的氣氛氣體的溫度大多被設(shè)定在170℃附近。通過將爐內(nèi)的壓力設(shè)定得比外部氣壓高，預(yù)熱區(qū)段內(nèi)的氣氛氣體流出到爐的搬入口。包含于流出的氣氛氣體中的助焊劑的熔劑系成分，及松香系成分與外部氣體接觸等而溫度降低，其結(jié)果液化，其附著于被搬入的電路基板。因此，防止外部氣體的浸入，或者防止氣氛氣體的流失時(shí)，如下回收助焊劑成為重要的技術(shù)要素。
接下來，基于專利文獻(xiàn)3(特開2003-324272號(hào)公報(bào))的附圖(圖11)，說明一般的助焊劑的回收裝置。
如上述，為了在電路基板上裝配、保持組裝元件而使用焊糊。包含于焊糊中的助焊劑，在回流爐的加熱室熔融后而氣化充滿爐內(nèi)。為了防止此助焊劑附著于電路基板，在回流爐中設(shè)置有助焊劑回收裝置。
圖11是回流爐101的加熱室的剖面圖。電路基板106通過搬送裝置105從近身向穿過紙面的方向移動(dòng)。通過由風(fēng)扇電機(jī)109驅(qū)動(dòng)的循環(huán)扇108，以箭頭所示的爐內(nèi)氣氛氣體從篩孔體(mesh)151向下方向被吹出，對(duì)電路基板106進(jìn)行加熱。加熱了電路基板的氣氛氣體，通過循環(huán)扇108被吸上來，由電熱加熱器115加熱后，再?gòu)膬蓚?cè)向下方向吹出。
另一方面，從循環(huán)扇108吹出的氣氛氣體的一部分，被送至附圖右方圖示的助焊劑回收裝置153。由內(nèi)部熱交換器175冷卻的氣氛氣體，再與由外部氣體扇169冷卻的外部氣體熱交換器163接觸，助焊劑液化。
液化的助焊劑被收容箱173回收，除去了助焊劑的氣氛氣體再次返回到加熱室，有電熱加熱器115加熱。
本助焊劑回收裝置是一個(gè)例子，可以使用各種結(jié)構(gòu)的助焊劑裝置。但是，其基本原理均是使氣氛氣體接觸冷卻的熱交換器，從而液化、回收助焊劑的結(jié)構(gòu)。
如上述，近年大多將環(huán)境協(xié)調(diào)性的無鉛焊錫使用于電路基板。但是，因?yàn)楸M管無鉛焊錫的熔點(diǎn)高，但電子元件的耐熱溫度沒有改變，所以回流爐的加熱要求嚴(yán)格的溫度控制。
另一方面，為了防止焊接時(shí)的氧化導(dǎo)致的電路基板的劣化，確保電路基板的高可靠性，要求在低氧濃度的焊接作業(yè)的用戶增加。但受爐的結(jié)構(gòu)的制約，無法完全防止來自爐的搬入口或搬出口的外部氣體的侵入。因此，為了實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)的低氧濃度，需要將大量的氣氛氣體(氮等)不斷地吹入爐內(nèi)，但該氣氛氣體的消耗量在制造成本中不能無視。因而，在近年的回流爐中，以低氧狀態(tài)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的焊錫熔融溫度，而且減少氮的消耗量，成為技術(shù)性的課題。
此外，在搬送出入口，和爐內(nèi)加熱區(qū)段與冷卻區(qū)段的邊界部中，因?yàn)闋t內(nèi)氣氛氣體的溫度急劇變化，所以充滿氣氛氣體內(nèi)的助焊劑液化，固化，其附著于電路基板招致電路基板的品質(zhì)降低。因此，在外部氣體的侵入的防止、氣氛氣體的爐內(nèi)移動(dòng)的防止、氣氛氣體的流出的防止裝置中，需要防止助焊劑對(duì)電路基板的附著。
因此發(fā)明者等反復(fù)進(jìn)行各種的研究實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果發(fā)明了如下裝置，即能夠通過以下闡述的機(jī)構(gòu)，抑止從回流爐內(nèi)的氣氛氣體的流出和外部氣體的進(jìn)入及助焊劑的去除，能夠很低地維持爐內(nèi)的氧濃度的裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的回流爐的第一種形態(tài)，是一種回流爐，其特征在于，具有多個(gè)加熱室，其向通過搬送裝置在爐內(nèi)搬送的電路基板，吹送被加熱的氣氛氣體而進(jìn)行加熱；冷卻室，其與加熱室鄰接冷卻電路基板；第一緩沖區(qū)，其設(shè)于爐的搬入口和加熱室之間；吹出裝置，其在該第一緩沖區(qū)從搬送裝置的下方向上方吹送氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第一緩沖區(qū)在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
本發(fā)明的回流爐的第二種形態(tài)，是一種回流爐，其特征在于，具有多個(gè)加熱室，其向通過搬送裝置在爐內(nèi)搬送的電路基板，吹送被加熱的氣氛氣體而進(jìn)行加熱；冷卻室，其與加熱室鄰接冷卻電路基板；第二緩沖區(qū)，其設(shè)于冷卻室和爐的搬出口之間；吹出裝置，其在該第二緩沖區(qū)從搬送裝置的下方向上方吹送氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第二緩沖區(qū)在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
本發(fā)明的回流爐的第三種形態(tài)，是一種回流爐，其特征在于，具有多個(gè)加熱室，其向通過搬送裝置在爐內(nèi)搬送的電路基板，吹送被加熱的氣氛氣體而進(jìn)行加熱；冷卻室，其與加熱室鄰接冷卻電路基板；第三緩沖區(qū)，其設(shè)于加熱室和冷卻室之間；吹出裝置，其在該第三緩沖區(qū)從搬送裝置的下方向上方吹送氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第三緩沖區(qū)在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
本發(fā)明的回流爐的第四種形態(tài)，其特征在于，設(shè)于從上述本發(fā)明的第一至第三形態(tài)中的吸引裝置的助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，構(gòu)成為具有傘狀的蓋部；設(shè)于蓋部?jī)?nèi)壁下部的槽部。
本發(fā)明的回流爐的第五種形態(tài)，其特征在于，設(shè)于從上述本發(fā)明的第一至第三形態(tài)中的吸引裝置的助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，構(gòu)成為具有傘狀的蓋部；設(shè)于蓋部?jī)?nèi)壁下部的絮狀助焊劑吸附板。
本發(fā)明的回流爐的第六種形態(tài)，其特征在于，設(shè)于從上述本發(fā)明的第一至第三形態(tài)中的吸引裝置的助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，構(gòu)成為具有加熱器；由加熱器加熱的篩孔板。
本發(fā)明的回流爐的第七種形態(tài)，其特征在于，上述本發(fā)明的第一至第三形態(tài)中的助焊劑回收單元，構(gòu)成為具有循環(huán)扇；外部氣體扇；熱交換器；液化助焊劑回收箱。
本發(fā)明的回流爐的第八種形態(tài)，其特征在于，在回流爐的電路基板的搬入口及、或搬出口，還設(shè)置有曲徑。
本發(fā)明的回流爐的第九種形態(tài)，其特征在于，氣氛氣體是氮等的惰性氣體，在回流爐內(nèi)填充有氣氛氣體。
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的回流爐的整體圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的具有第一緩沖區(qū)的回流爐的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的氣氛氣體吸入口的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的氣氛氣體吸入口的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的氣氛氣體吸入口的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是本發(fā)明的第四實(shí)施方式的回流爐的整體圖。
圖7是本發(fā)明的第五實(shí)施方式的回流爐的整體圖。
圖8是表示顯示本發(fā)明的效果的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
圖9是基于現(xiàn)有技術(shù)的回流爐的整體圖。
圖10是基于現(xiàn)有技術(shù)的回流爐的剖面圖。
圖11是表示現(xiàn)有技術(shù)的助焊劑回收裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的外部氣體浸入防止裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
(第一實(shí)施方式)圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的、氮爐型回流爐1的整體構(gòu)成的圖。從圖左側(cè)的搬入口，搭載于搬送裝置5的多個(gè)未圖示的電路基板，向圖右側(cè)的搬出口被搬送向箭頭A的方向。
在爐的入側(cè)、出側(cè)，設(shè)有上述被稱為曲徑10的空氣流動(dòng)防止裝置，防止從爐的入側(cè)、出側(cè)的外部氣體的侵入。但是，因?yàn)樵诎崴途€上電路基板不斷地被搬入，所以不可能完全防止外部氣體的進(jìn)入，對(duì)此已做了說明。
在圖1所示的回流爐中，設(shè)有加熱區(qū)段3和冷卻區(qū)段4。加熱區(qū)段由七個(gè)加熱室構(gòu)成，冷卻區(qū)段由兩個(gè)冷卻室構(gòu)成。在該爐中，加熱室中最初的四個(gè)為預(yù)熱區(qū)段，其次的三個(gè)為峰值加熱區(qū)段。在此峰值加熱區(qū)段使電路基板的焊糊熔融。焊錫熔融后，電路基板被搬送到冷卻區(qū)段，冷卻后，從爐中搬出。
根據(jù)回流爐的種類，加熱區(qū)段、冷卻區(qū)段的數(shù)目不同，加熱區(qū)段中的預(yù)熱區(qū)段，峰值加熱區(qū)段的數(shù)目也各不相同。
各加熱室中的電路基板的加熱方法如使用圖10所作的說明。在本發(fā)明的回流爐中，與安裝于圖10的上側(cè)的熱風(fēng)吹送機(jī)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)也被安裝于下側(cè)。圖1的各加熱室其狀況被模式化地表示。
圖1中，在加熱室中由風(fēng)扇電機(jī)9驅(qū)動(dòng)的循環(huán)扇8被設(shè)于上側(cè)，還有下側(cè)，在冷卻室中為了降低室內(nèi)溫度，只在上側(cè)設(shè)有冷風(fēng)吹送機(jī)構(gòu)。還有，在冷卻室中設(shè)有助焊劑回收裝置54，液化、回收氣氛氣體中的助焊劑，防止助焊劑附著于電路基板。
回流爐的搬入口及搬出口設(shè)有用于電路基板出入的開口部，從此開口部發(fā)生氣氛氣體的流失，及外部氣體的浸入。因?yàn)榱鞒龅臍夥諝怏w有100℃以上的高溫，所以如圖1的搬入口的箭頭m所示，流出到搬送裝置5的上側(cè)。另一方面，與爐內(nèi)氣體相比低溫的外部氣體，如箭頭n所示，在搬送裝置5的下側(cè)流動(dòng)進(jìn)入爐內(nèi)。
因此，為了防止外部氣體的侵入，遮斷搬送裝置5的下側(cè)的外部氣體的流動(dòng)有效，為了防止?fàn)t內(nèi)氣氛氣體的流出，遮斷搬送裝置5的上側(cè)的氣氛氣體的流動(dòng)有效。
本申請(qǐng)發(fā)明，作為用于取得上述的效果的裝置而被創(chuàng)造。即，發(fā)明了一種裝置，其在曲徑10和最初的加熱室(以下叫做預(yù)熱室)的邊界設(shè)置第一緩沖區(qū)，從搬送裝置下側(cè)向上側(cè)，形成氣氛氣體的流動(dòng)以起到氣簾(aircurtain)的作用。由于從搬送裝置的下側(cè)吹送的氣氛氣體，防止了外部氣體向爐內(nèi)的浸入，從預(yù)熱室流出的氣氛氣體被設(shè)于緩沖區(qū)的上部的吸引裝置吸入，而防止向爐外的流出。
還有，如上述在爐內(nèi)氣氛氣體中，包含在電路基板的焊錫熔融時(shí)所發(fā)生的氣化的助焊劑，此助焊劑基本上松香系約以170℃為界液化，熔劑系約以70℃為界液化。在緩沖區(qū)外部氣體與電路基板一起浸入，與預(yù)熱室相比為低溫。因此，從預(yù)熱室流出的氣氛氣體其溫度降低，助焊劑的液化開始。在緩沖區(qū)上部吸引氣氛氣體時(shí)，需要防止助焊劑液化、滴落。
圖2表示圖1的X-X線的剖面圖。在搬送裝置5上，未圖示的電路基板從紙面近身側(cè)向貫通紙面的方向被搬送。從搬送裝置5的下側(cè)如向上的箭頭所示，吹送氣氛氣體，以防止外部氣體的浸入。在搬送裝置5之上，設(shè)有篩孔板56及加熱器55的氣氛氣體吸引裝置被設(shè)置。
圖3(a)表示氣氛氣體吸引裝置及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)的放大圖。從搬送裝置5的下方朝向上方，如箭頭所示，氣氛氣體被吹送。通過由加熱器55加熱的篩孔板，氣氛氣體被吸引，構(gòu)成縱向的氣簾。吸引的氣氛氣體通過排氣通路71，引導(dǎo)至助焊劑回收單元53。
圖3(b)是此吸引裝置的側(cè)視圖。通過搬送裝置5，電路基板按箭頭A的方向被搬送。圖3(c)是此吸引裝置的底視圖。由加熱器55加熱本篩孔板56，氣氛氣體穿過此篩孔板，引導(dǎo)至排氣通路71。
由圖2的加熱器55加熱的氣氛氣體，通過排氣通路71引導(dǎo)至助焊劑回收單元的熱交換器63(圖2)，溫度下降，助焊劑被液化，被收容于未圖示的液化助焊劑收容箱。
通過此助焊劑回收單元除去了助焊劑成分的氣氛氣體，通過由風(fēng)扇電機(jī)9驅(qū)動(dòng)的循環(huán)扇8送出到排氣管71，再?gòu)陌崴脱b置5的下側(cè)被吹出。
以上，通過從搬送裝置5的下側(cè)吹送的氣氛氣體，防止外部氣體的侵入，并且通過設(shè)于緩沖區(qū)上部的吸引裝置，把從預(yù)熱室流出的氣氛氣體吸引到上方，由此防止氣氛氣體向爐外的流出。另外，通過由上述加熱器55加熱氣氛氣體，而防止助焊劑的液化及向電路基板的滴落。
(第二實(shí)施方式)圖4表示本發(fā)明的氣氛氣體吸引裝置及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施方式。設(shè)置由圖4(a)所示的結(jié)構(gòu)組成的氣氛氣體吸引裝置及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，來替代由圖2中的篩孔板56和加熱器55構(gòu)成的吸入裝置。
圖4(a)是第二實(shí)施方式的氣氛氣體吸引裝置，及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)的剖面圖。搬送裝置5上未圖示的電路基板從紙面近身側(cè)向貫穿紙面的方向被搬送。在搬送裝置5之上，設(shè)置有傘狀的蓋部57。在蓋部最上部設(shè)置有排氣通路71。在蓋部57上設(shè)置有如圖所示的傾斜，成為接觸到蓋部的氣氛氣體被冷卻，液化的助焊劑沿著內(nèi)壁，如箭頭B所示流下的結(jié)構(gòu)。
圖4(b)是本機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。搬送裝置上的未圖示的電路基板按箭頭A的方向被搬送。在設(shè)于搬送裝置上的上述傘狀的蓋部的邊緣，設(shè)置有槽58。用于防止液化而順著蓋部?jī)?nèi)部流動(dòng)的液化助焊劑滴落到電路基板上。圖4(c)是蓋部的底視圖。
(第三實(shí)施方式)
圖5表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式。設(shè)置由圖5(a)所示的結(jié)構(gòu)組成的氣氛氣體吸引裝置及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，來替代由圖2中的篩孔板56和加熱器55構(gòu)成的吸入裝置。
圖5(a)是第三實(shí)施方式的氣氛氣體吸引裝置，及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)的剖面圖。搬送裝置5上未圖示的電路基板從紙面近身側(cè)向貫穿紙面的方向被搬送。在搬送裝置5之上，設(shè)置有傘狀的蓋部57。在蓋部最上部設(shè)置有排氣通路71。在蓋部57上設(shè)有如圖所示的傾斜，形成接觸到蓋部的氣氛氣體被冷卻，液化的助焊劑沿著內(nèi)壁，如箭頭B所示流下的結(jié)構(gòu)，其與第二實(shí)施方式相同。
在蓋部57的最下部設(shè)有絮狀助焊劑吸附板59。圖5(b)是側(cè)視圖。表示助焊劑吸入口的剖面結(jié)構(gòu)。圖5(c)是底視圖。通過排氣通路71，氣氛氣體被吸引。通過絮狀助焊劑吸附板59，防止液化助焊劑向電路基板的滴落。
從上述的第一到第三實(shí)施方式，能夠分別獨(dú)立設(shè)置，但是在第二或第三實(shí)施方式中，也可以加進(jìn)第一實(shí)施方式而實(shí)施。即可以在傘狀蓋部的最下面，組合設(shè)置圖3的篩孔板56及加熱器55。也可以在作為第二實(shí)施方式的槽58內(nèi)，設(shè)置作為第三實(shí)施方式的絮狀助焊劑吸附板。
(第四實(shí)施方式)圖6表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式。圖6是在冷卻室和搬出口側(cè)曲徑10之間設(shè)置第二緩沖區(qū)，設(shè)置助焊劑回收單元53以外的方式。
通過在冷卻室和搬出口之間設(shè)置第二緩沖區(qū)，能夠防止來自搬出口的外部氣體的侵入，來自搬出口的氣氛氣體的流出。
在本實(shí)施方式中，根據(jù)冷卻室內(nèi)的氣氛氣體與外部氣體的溫度差，與上述方式相同也需要助焊劑液化、滴落的防止，能夠設(shè)置由上述的第一至第三實(shí)施方式所述的、防止助焊劑的液化及滴落的氣氛氣體吸引裝置及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)。
(第五實(shí)施方式)圖7表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式。圖7是在加熱區(qū)段和冷卻區(qū)段之間設(shè)置第三緩沖區(qū)，設(shè)置助焊劑回收單元53之外的方式。是不只是爐的搬送出入口，而且在氣氛氣體的溫度下降的加熱室和冷卻室之間，也設(shè)置與第四實(shí)施方式同樣的區(qū)段間氣氛氣體移動(dòng)防止機(jī)構(gòu)的方式。
通過在加熱室與冷卻室之間設(shè)置第三緩沖區(qū)，而防止加熱、冷卻區(qū)段間的氣氛氣體的移動(dòng)，并且能夠有效地除去助焊劑。
在本實(shí)施方式中，與上述方式相同，也需要助焊劑的液化、滴落防止，能夠設(shè)置由上述的第一至第三實(shí)施方式所述的防止助焊劑的液化及滴落的氣氛氣體吸引裝置及助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)。
上述第一實(shí)施方式、第四實(shí)施方式、第五實(shí)施方式，結(jié)構(gòu)各自獨(dú)立，可以分別獨(dú)立實(shí)施，也可以使兩個(gè)或三個(gè)組合實(shí)施。例如，可以在搬入口與預(yù)熱室之間，冷卻室與搬出口之間，分別設(shè)置第一緩沖區(qū)、第二緩沖區(qū)。
(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)發(fā)明者等，為了確認(rèn)通過本發(fā)明實(shí)際地防止外部氣體的浸入，保持爐內(nèi)氧濃度的效果而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)是通過在圖1所示的回流爐中，實(shí)際搬入多個(gè)電路基板測(cè)定這時(shí)的爐內(nèi)氧濃度的變化而實(shí)施。
從140℃至175℃依次設(shè)定各預(yù)熱室的溫度。從195℃至238℃分別設(shè)定峰值加熱室的溫度。在搬入口的曲徑和第一預(yù)熱室之間設(shè)置第一緩沖區(qū)，在此區(qū)域從搬送裝置的下側(cè)向上部吹送氣氛氣體。用于吹送氣氛氣體的循環(huán)扇設(shè)在強(qiáng)(40Hz)、弱(20Hz)兩個(gè)階段，比較各自的效果。
圖8表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。縱軸表示加熱區(qū)段內(nèi)的氧濃度(單位ppm)。橫軸是經(jīng)過時(shí)間。圖表的粗線表示一區(qū)段，即最初的預(yù)熱室內(nèi)的氧濃度。細(xì)線表示七區(qū)段，即最后的(冷卻區(qū)域之前的)加熱室內(nèi)的氧濃度。
時(shí)間軸a1表示最初的電路基板從搬入口被搬入的時(shí)刻。b1表示此電路基板從搬出口被搬出的時(shí)刻。c1表示最后的電路基板被搬入的時(shí)刻，d1表示此電路基板被搬出時(shí)的時(shí)刻。
第一枚電路基板被搬入爐內(nèi)后(a1)，預(yù)熱室(一區(qū)段)的氧濃度由于從搬入口浸入的外部氣體而上升。接著由于多個(gè)電路基板被搬入爐內(nèi)，一區(qū)段及七區(qū)段的氧濃度上升。若在d1最后的電路基板被搬出，則以后區(qū)段內(nèi)的氧濃度降低。
從a1到d1對(duì)多個(gè)電路基板進(jìn)行加熱期間，實(shí)施在本發(fā)明的第一緩沖區(qū)的氣氛氣體的吹送。此時(shí)的循環(huán)扇的強(qiáng)度是弱(20Hz)。圖中表示為“有氣體吹出(弱)”。
接著，停止循環(huán)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)(圖8的X1)。其后，從a2到d2之間，搬入相同枚數(shù)的電路基板，進(jìn)行了加熱。在圖中表示為“無氣體吹出”的為循環(huán)扇停止?fàn)顟B(tài)。
再次使循環(huán)扇運(yùn)轉(zhuǎn)(圖8的X2)。把循環(huán)扇的強(qiáng)度設(shè)為強(qiáng)(40Hz)。從a3到d3之間，搬入相同枚數(shù)的電路基板，進(jìn)行了加熱。在圖中表示為“有氣體吹出(強(qiáng))”的，是以“強(qiáng)”運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)扇的狀態(tài)。
在圖8中，若觀察在“有氣體吹出”和“無氣體吹出”的一區(qū)段及七區(qū)段中的氧濃度的推移，則可判明，在七區(qū)段中其差異不顯著，但在一區(qū)段(最初的預(yù)熱室)中的氧濃度有很大不同。即通過進(jìn)行氣體吹出，在一區(qū)段的氧濃度基本被抑制在230ppm以下，相對(duì)于此，無氣體吹出的時(shí)候，上升到380ppm。另外還可知，由于循環(huán)扇的強(qiáng)弱，而不同于一區(qū)段的氧濃度。
根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠確認(rèn)，本發(fā)明的氣氛氣體吹送裝置對(duì)于爐內(nèi)氧濃度的降低能夠發(fā)揮效果。
根據(jù)本發(fā)明，在分別設(shè)于搬入口、搬出口及加熱區(qū)段和冷卻區(qū)段的邊界部的緩沖區(qū)中，從搬送裝置的下方向上方吹出氣氛氣體，在搬送裝置的上方吸引氣氛氣體，能夠?qū)崿F(xiàn)外部氣體的浸入，氣氛氣體的區(qū)段間移動(dòng)及氣氛氣體流出的防止。
另外，把由于與外部氣體的接觸等而溫度降低的氣氛氣體，從設(shè)于搬送裝置的上部的吸引裝置吸入，引導(dǎo)至另外設(shè)置的助焊劑回收單元，通過熱交換器等冷卻氣氛氣體，回收液化的助焊劑。
根據(jù)本發(fā)明，可以一邊防止助焊劑附著于電路基板，一邊防止來自搬送出入口的外部氣體的侵入，防止?fàn)t內(nèi)氣氛氣體的流出，防止回流爐內(nèi)的氧濃度上升。
本發(fā)明不限于上述體現(xiàn)，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種不同的變化和修改。
此申請(qǐng)基于日本專利申請(qǐng)編號(hào)2005-192709，于2005年6月30日提出，全部?jī)?nèi)容在此被清楚地總結(jié)提出。
權(quán)利要求
1.一種回流爐，其特征在于，具有多個(gè)加熱室，其向通過搬送裝置在爐內(nèi)搬送的電路基板，吹送被加熱的氣氛氣體而進(jìn)行加熱；冷卻室，其與所述加熱室鄰接冷卻所述電路基板；第一緩沖區(qū)，其設(shè)于爐的搬入口和所述加熱室之間；吹出裝置，其在該第一緩沖區(qū)從所述搬送裝置的下方向上方吹送所述氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第一緩沖區(qū)，在所述搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引所述氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從所述被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
2.一種回流爐，其特征在于，具有多個(gè)加熱室，其向通過搬送裝置在爐內(nèi)搬送的電路基板，吹送被加熱的氣氛氣體而進(jìn)行加熱；冷卻室，其與所述加熱室鄰接冷卻所述電路基板；第二緩沖區(qū)，其設(shè)于所述冷卻室和爐的搬出口之間；吹出裝置，其在該第二緩沖區(qū)從所述搬送裝置的下方向上方吹送所述氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第二緩沖區(qū)，在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引所述氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從所述被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
3.一種回流爐，其特征在于，具有多個(gè)加熱室，其向通過搬送裝置在爐內(nèi)搬送的電路基板，吹送被加熱的氣氛氣體而進(jìn)行加熱；冷卻室，其與所述加熱室鄰接冷卻所述電路基板；第三緩沖區(qū)，其設(shè)于所述冷卻室和爐的搬出口之間；吹出裝置，其在該第三緩沖區(qū)從所述搬送裝置的下方向上方吹送所述氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第三緩沖區(qū)，在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引所述氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從所述被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的回流爐，其特征在于，還具有第二緩沖區(qū)，其設(shè)于所述冷卻室和爐的搬出口之間；吹出裝置，其在該第二緩沖區(qū)從所述搬送裝置的下方向上方吹送所述氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第二緩沖區(qū)，在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引所述氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從所述被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的回流爐，其特征在于，還具有第三緩沖區(qū)，其設(shè)于所述加熱室和所述冷卻室之間；吹出裝置，其在該第三緩沖區(qū)從所述搬送裝置的下方向上方吹送所述氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第三緩沖區(qū)，在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引所述氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從所述被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4記載的回流爐，其特征在于，還具有第三緩沖區(qū)，其設(shè)于所述加熱室和所述冷卻室之間；吹出裝置，其在該第三緩沖區(qū)從所述搬送裝置的下方向上方吹送所述氣氛氣體；吸引裝置，其在所述第三緩沖區(qū)，在搬送裝置的上方，具有助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，吸引所述氣氛氣體；助焊劑回收單元，其從所述被吸引的氣氛氣體中除去助焊劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所記載的回流爐，其特征在于，所述助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)構(gòu)成為具有傘狀的蓋部；設(shè)于該蓋部?jī)?nèi)壁下部的槽部。
8，根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所記載的回流爐，其特征在于，所述助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)構(gòu)成為具有傘狀的蓋部；絮狀助焊劑吸附板，其設(shè)于該蓋部?jī)?nèi)壁下部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所記載的回流爐，其特征在于，所述助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)構(gòu)成為具有加熱器；篩孔板，其通過該加熱器被加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所記載的回流爐，其特征在于，所述助焊劑回收單元構(gòu)成為具有循環(huán)扇；外部氣體扇；熱交換器；液化助焊劑回收箱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所記載的回流爐，其特征在于，在所述爐的搬入口及、或搬出口，還設(shè)有曲徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所記載的回流爐，其特征在于，所述氣氛氣體是氮等的惰性氣體，在所述回流爐內(nèi)填充有該氣氛氣體。
全文摘要
在設(shè)于回流爐的搬入口和加熱室之間的第一緩沖區(qū)之外，從搬送裝置的下方向電路基板吹送爐內(nèi)氣氛氣體，通過在搬送裝置上方吸引氣氛氣體，從而防止外部氣體的浸入和氣氛氣體的流出。另外，通過在該氣氛氣體吸入口設(shè)置助焊劑滴落防止機(jī)構(gòu)，防止助焊劑對(duì)電路基板的附著。
文檔編號(hào)B23K1/012GK1893773SQ20061009581
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者柴村求, 田中厚 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社