特許 7550253 搬送加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-04

(45)【発行日】2024-09-12

(54)【発明の名称】搬送加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F27B 9/24 20060101AFI20240905BHJP

   F27B 9/30 20060101ALI20240905BHJP

   F27D 99/00 20100101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F27B9/24 E

F27B9/30

F27D99/00 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023010106

(22)【出願日】2023-01-26

(65)【公開番号】P2024106042

(43)【公開日】2024-08-07

【審査請求日】2023-12-25

(73)【特許権者】

【識別番号】390005223

【氏名又は名称】株式会社タムラ製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003236

【氏名又は名称】弁理士法人杉浦特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100123973

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 拓真

(74)【代理人】

【識別番号】100082762

【弁理士】

【氏名又は名称】杉浦 正知

(72)【発明者】

【氏名】眞田 卓摩

(72)【発明者】

【氏名】吉田 賢太朗

(72)【発明者】

【氏名】川上 武彦

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１７９３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１２２０４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０６－１８３５３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｂ ９／２４

Ｂ６５Ｇ ２１／２２

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の加熱炉が配列され、前記加熱炉によって被加熱物に対して熱風を吹きつけるように構成された加熱装置と、
前記加熱装置に対してワークを搬入し、前記加熱装置からワークを搬出する搬送チェーンを有する搬送加熱装置において、
前記搬送チェーンは前記加熱装置内部と前記加熱装置外部で連通する無端状とされ、
前記加熱装置外部に前記搬送チェーンの軌道を規制するガイド部を備え、
前記ガイド部が互いに連結された複数の分割ガイド部からなり、前記搬送チェーンの進行方向の先頭付近の前記分割ガイド部の端部のみが固定されたことを特徴とする搬送加熱装置。

【請求項2】

前記分割ガイド部の継ぎ目が当接又は契合構造とされている請求項１に記載の搬送加熱装置。

【請求項3】

前記分割ガイド部は、前記搬送チェーンが配置される長手方向の溝を有し、前記搬送チェーンと前記溝の壁の間に隙間を有する請求項１又は２に記載の搬送加熱装置。

【請求項4】

前記ガイド部の幅方向の位置を規制する規制部が設けられた請求項１又は２に記載の搬送加熱装置。

【請求項5】

前記ガイド部が非導電性樹脂で構成される請求項１又は２に記載の搬送加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばリフロー装置に対して適用される搬送加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

搬送加熱装置例えばリフロー装置において、電子部品が搭載されたプリント基板等の被加熱物を搬送するために搬送チェーンが使用されている。リフロー装置は、搬送チェーンによって被加熱物例えばプリント基板が供給されるリフロー炉を備えている。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、複数のゾーンに対応する複数の加熱炉が順に配置された構成とされている。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】

加熱ゾーンでは、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プリント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、加熱時の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、所望のはんだ付けがなされる。

【0004】

搬送チェーンは、無端状であってスプロケット間に装着されているので、炉内（加熱装置内部）のみならず、炉外（加熱装置外部）においても走行する。従来は下部炉体の更に下側に位置を規制することなく、そのまま這わして下部炉体の更に下側に例えば断面コの字状の金属製のガイド機構を設け、ガイド機構の中に搬送チェーンを収納していた。

【0005】

特許文献１には、炉内で搬送チェーンの走行を安定させるために、搬送レールを設け、搬送レールの溝部に金属製の上部キー材及び下部キー材を取り付け、搬送チェーンをこれらのキー材で支持する構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－１０６２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の構成は、炉内での搬送チェーンが走行中に振動した場合、上部キー材によってチェーンの上下方向の振動が吸収され、チェーンの安定した走行が確保されるものであるが、炉外での搬送チェーンの走行を搬送レールによって規制するといった開示も示唆もなく、炉外での搬送チェーンの振動がはんだ付けに影響を与える可能性もある。また、炉外で搬送チェーンを金属製のガイド機構の中を摺動させる構成では、搬送チェーンの振動等によって、連続的に運転した場合に、金属片（コンタミ）が発生する。金属片が炉内に持ち込まれると、金属片がワーク（プリント配線基板）の電極間に付着する可能性があり、最悪、ワークのショートの不具合が生じる可能性があった。

【0008】

したがって、本発明の目的は、炉外における搬送チェーンの走行安定化により、炉内における被加熱物の加熱処理を安定的に行える搬送加熱装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、複数の加熱炉が配列され、加熱炉によって被加熱物に対して熱風を吹きつけるように構成された加熱装置と、
加熱装置に対してワークを搬入し、加熱装置からワークを搬出する搬送チェーンを有する搬送加熱装置において、
搬送チェーンは加熱装置内部と加熱装置外部で連通する無端状とされ、
加熱装置外部に搬送チェーンの軌道を規制するガイド部を備え、
ガイド部が互いに連結された複数の分割ガイド部からなり、搬送チェーンの進行方向の先頭付近の分割ガイド部の端部のみが固定されたことを特徴とする搬送加熱装置である。

【発明の効果】

【0010】

少なくとも一つの実施形態によれば、ガイド部が搬送チェーンに柔軟に追従可能となり、炉外における搬送チェーンの走行を安定とできる。また、金属片（コンタミ）の発生を抑制することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本発明中に記載されたいずれの効果であってもよい。また、以下の説明における例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明を適用できるリフロー装置の一例の概略を示す略線図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態のレールガイドを説明するための平面図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態のレールガイド及びリターンレールの説明に用いる断面図である。

【図4】図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、レールガイドの継ぎ目の形状の複数の例を示す一部平面図である。

【図5】図５は、レールガイドの継ぎ目の形状の説明に用いる一部平面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する一実施形態は、本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、本発明の範囲は、以下の説明において、特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限定されないものとする。

【0013】

図１は、本発明を適用できるリフロー装置１の概略的構成を示す。リフロー装置１は、加熱装置としてのリフロー炉２と、被加熱物例えば両面に表面実装用電子部品が搭載されたプリント基板（以下、ワークと称する）Ｗをリフロー炉２内に搬入及び搬出させる搬送チェーン３ａと、搬送チェーン３ａの移動経路を規定する回転体例えばスプロケット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、外板６とを備える。搬送チェーン３はリフロー炉内部とリフロー炉外部にて連通する無端状とされ、スプロケット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに架け渡されている。搬送チェーン３ａと平行する搬送チェーン３ｂが設けられており、搬送チェーン３ａ及び３ｂ（特に二つの搬送チェーンを区別する必要がない場合は搬送チェーン３と称する）によってワークＷが搬送される。

【0014】

なお、図１では、搬送方向に平行して配されている２本の搬送チェーン３ａ及び３ｂの一方の搬送チェーン３ａのみが示されている。例えば搬送チェーン３として、ローラチェーンが使用されている。外板６は、全体を覆うためのケースである。

【0015】

ワークＷは、搬入口７からリフロー炉２内に搬入された後、搬送チェーン３によって所定速度で矢印方向（図１に向かって左から右方向）へ搬送され、最終的に搬出口８から搬出される。図示しないが、搬入口７の前段には、ワークＷを搬入するためのワーク搬入装置が設けられ、搬出口８の後段には、ワークＷを外部へ送り出すためのワーク搬出装置が配置されている。搬送チェーン３のリフロー炉２の外部で走行する範囲のうちで、ほぼ平坦な炉外走行範囲９（スプロケット５ｃ及び５ｄの範囲）において、後述するようなガイド部が設けられ、ガイド部によって搬送チェーン３の軌道が規制される。

【0016】

搬入口７から搬出口８に至る搬送経路に沿って、加熱装置としてのリフロー炉２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。搬入口７側から７個のゾーンＺ１～Ｚ７が加熱ゾーンであり、搬出口８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（図示しない）が設けられている。なお、ゾーン数は、一例であって、他の個数のゾーンを備えても良い。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ワークＷの温度を制御する。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加熱炉および下部加熱炉を有する。

【0017】

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、次の区間がほぼ一定温度のプリヒート（予熱）部Ｒ２であり、次の区間がリフロー（リフロー）部Ｒ３であり、最後の区間が冷却部Ｒ４である。昇温部Ｒ１は、常温からプリヒート部Ｒ２（例えば１５０℃～１７０℃）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、ワークの加熱ムラをなくすための期間である。リフロー部Ｒ３（例えばピーク温度で２２０℃～２４０℃）は、はんだが溶融し、接合が完成する期間である。リフロー部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。最後の冷却部Ｒ４は、急速にプリント基板を冷却し、はんだ組成を形成する期間である。なお、例えばＳｎ-３．０Ａｇ-０．５Ｃｕ等の無鉛はんだ合金組成の場合では、リフロー部における温度は、より高温（例えば２４０℃～２６０℃）となる。

【0018】

リフロー装置１では、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。リフロー部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。

【0019】

炉外走行範囲９には、図２に示すように、ガイド部として、平行する２本のレールガイド１１ａ及び１１ｂ（特に２本のレールガイドを区別する必要がないときは、レールガイド１１と称する）が設けられている。レールガイド１１ａは、例えば４個の分割ガイド部としてのガイド部品Ｇａ１，Ｇａ２，Ｇａ３及びＧａ４が連結されたもので、レールガイド１１ｂは、例えば４個の分割ガイド部としてのガイド部品Ｇｂ１，Ｇｂ２，Ｇｂ３及びＧｂ４が連結されたものである。

【0020】

搬送チェーン３ａ及び３ｂが矢印で示す方向に走行し、レールガイド１１ａ及び１１ｂによって、搬送チェーン３ａ及び３ｂの軌道が規制される。図２において、搬送チェーン３ａ及び３ｂの進行方向の先頭位置１２及び終端位置１３が一点鎖線でそれぞれ示されている。レールガイド１１ａは、先頭位置１２の付近のガイド部品Ｇａ１の前端部のみがフレーム等の固定部に対して固定され、レールガイド１１ｂは、先頭位置１２の付近のガイド部品Ｇｂ１の前端部のみがフレーム等の固定部に対して固定されている。固定方法としては、ネジ止め等の通常の方法を用いることができる。

【0021】

先頭のガイド部品Ｇａ１及びＧｂ１のそれぞれの後端部に対してガイド部品Ｇａ２及びＧｂ２の前端部が当接されている。さらに、ガイド部品Ｇａ３及びＧｂ３の前端部がガイド部品Ｇａ２及びＧｂ２の後端部に当接され、ガイド部品Ｇａ４及びＧｂ４の前端部がガイド部品Ｇａ３及びＧｂ３の後端部に当接されている。先頭位置１２には、ガイド部品Ｇａ１及びＧｂ１の前端の位置を規制する突起等のストッパーが設けられる。この場合、ガイド部品Ｇａ１及びＧｂ１の前端とストッパー間にレールガイド１１ａ及び１１ｂの熱膨張、変形等を考慮した長さの隙間が設けられる。

【0022】

このようにして、ガイド部品Ｇａ１～Ｇａ４からなるレールガイド１１ａと、ガイド部品Ｇｂ１～Ｇｂ４からなるレールガイド１１ｂが形成される。なお、各レールガイドをするガイド部品の本数は、一例であって、任意の本数のガイド部品でレールガイドを構成してもよい。レールガイド１１が先頭以外は固定されていない複数のガイド部品を繋いだ構成とされているので、搬送チェーンの駆動によってそれぞれのガイド部品が整列し、継ぎ目のないチェーン経路を形成できる。すなわち、段差、継ぎ目が生じないので、振動等の不具合の発生を抑制できる。また、加熱された搬送チェーン３が接触することによって、レールガイド１１の温度が上昇し、レールガイド１１の伸びが発生するが、その伸びを吸収することができる。

【0023】

レールガイド１１ａのガイド部品Ｇａ１～Ｇａ４及びレールガイド１１ｂのガイド部品Ｇｂ１～Ｇｂ４の材質は、例えば非導電性樹脂であり、その中でも非導電性耐熱樹脂が好ましい。非導電性は、ワーク上でショートを引き起こすことを防止するために必要な特性であり、耐熱性は、搬送チェーン３が高熱であるために必要な特性である。例えばデルリン（登録商標）が使用される。ＭＣナイロン、ＰＥＥＫなどの他の樹脂を使用してもよい。これらの樹脂を使用することによって、レールガイド１１上を搬送チェーン３が摺動した際に発生する可能性のある金属片（コンタミ）の影響によるワーク上のショートを防止することができる。なお、レールガイド１１として窒化処理等の表面処理がなされたステンレス等の金属を使用してもよい。表面処理によって、金属片の発生が抑制されると共に、発生した金属片のサイズを、ワーク上でショートを引き起こすおそれがない程度に微細とできる。

【0024】

図３は、搬送チェーンの進行方向と直交する方向（幅方向と適宜称する）の断面図である。レールガイド１１は、中央に溝１４が形成され、溝１４内を搬送チェーン３が走行する。レールガイド１１の溝１４の両側の壁面によって、搬送チェーン３の幅方向の変位を規制することができる。さらに、レールガイド１１は、リターンレール２１内に収納されている。なお、図２では、リターンレール２１は、省略されている。リターンレール２１は、ステンレス等の金属からなり、底面部２２ａと底面部２２ａの両側から立ち上げられた側面部２２ｂ及び２２ｃを有する。側面部２２ａ及び２２ｂの先端が底面部２２ａと平行に折り曲げられている。レールガイド１１は、リターンレール２１の上部の開口から挿入される。

【0025】

搬送チェーン３は、ワークが載置されるピン３１を有するピン付リンクプレート３２と、リンクプレート３３と、ピン付リンクプレート３２及びリンクプレート３３間に位置し、スプロケット接するローラ（又はブッシュ）３４を有する。ピン付リンクプレート３２及びリンクプレート３３間の長さに比してレールガイド１１の溝１４の幅が大きくされ、搬送チェーン３と溝１４の壁面の間に隙間が存在している。

【0026】

隙間によって、搬送チェーン３が幅方向に多少変位することが可能とされている。炉内では、ワークＷの脱落のおそれがあるので、２本の搬送チェーン間の距離が変動しないようにされるが、炉外では、そのような必要がないため、搬送チェーン３の幅方向の変位が許容される。その結果、搬送チェーン３とレールガイド１１の間の接触による磨耗を避けることができる。さらに、搬送チェーン間の距離のみならず、２本のレールガイド間の距離も多少の変動が許容されるので、レールガイドを先端部のみで固定する簡単な取り付け方法が採用できる。

【0027】

リターンレール２１の側面部２２ｂ及び２２ｃの対向間隔は、レールガイド１１の幅より大とされ、レールガイド１１の両側の側面とリターンレール２１の側面部２２ｂ及び２２ｃの内面との間に隙間２３ａ及び２３ｂが存在する。レールガイド１１は、先頭部分を除いてリターンレール２１の底面部２２ａに固定されていないので、レールガイド１１が幅方向に移動する。この場合、リターンレール２１の側面部２２ｂ及び２２ｃによって、レールガイド１１の幅方向の大きな変位が規制され、搬送チェーン３の円滑な走行が不可能となるほどレールガイド１１が大きく曲がることが防止される。但し、搬送チェーン３の発生しうる幅方向の変位が小さいような場合には、リターンレール２１を設けないでもよい。

【0028】

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを参照して、ガイド部品間の継ぎ目の構造について説明する。これらの図では、レールガイド１１ａのガイド部品Ｇａ１及びＧａ２の継ぎ目が示されているが、他のガイド部品の継ぎ目に関しても同様の構成とできる。本発明の一実施形態では、レールガイドの幅方向に対してガイド部品の一方の端部が他方の端部に対して突出した構成であり、端部同士が当接又は契合する構成である。

【0029】

図４Ａに示す例は、ガイド部品Ｇａ２の前端部がガイド部品Ｇａ１の後端部に対して突出し、ガイド部品の継ぎ目を上から見た時に、継ぎ目により形成される線Ｌ１が尖った部分を持たず、曲線とされたものである。図４Ｂに示す例は、継ぎ目により形成される線Ｌ２が楔形とされたものである。図４Ａ及び図４Ｂは、当接の例である。さらに、図４Ｃは、ガイド部品Ｇａ２の前端部のほぼ中央位置に矩形の突起が形成され、ガイド部品Ｇａ１の後端部に形成された切欠きにこの突起が契合する例である。継ぎ目により形成される線Ｌ３が直角に曲がったものとなる。これらの端面の当接又は契合の構成によって、レールガイド１１が多少斜めになっても、搬送チェーン３の駆動によって整列（追従）されるため、安定して搬送チェーン３が走行することができる。

【0030】

図４Ａ，図４Ｂ及び図４Ｃに示す形状は、一例であって、他の種々の形状が可能である。しかしながら、図５に示すように、ガイド部品Ｇａ１及びＧａ２の継ぎ目により形成された線Ｌ４が幅方向と一致する直線となる形状は適切ではない。このような継ぎ目は、図５に示すように、幅方向の力がレールガイド１１ａに加わった場合に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃにそれぞれ示す継ぎ目と比較して二つのガイド部品の幅方向のズレが発生し易い。その結果、レールガイド１１の走行路に段差が生じ、搬送チェーン３の走行の円滑性が失われる問題が発生する。

【0031】

以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば本発明は、プリント基板に限らず、フレキシブル基板、リジッド基板とフレキシブル基板とを貼り合わせた基板、これらを組み合わせたリジッドフレキ基板のリフローに対しても適用できる。また、加熱炉が１段（１ゾーン）のリフロー装置に対して本発明を適用できる。さらに、リフロー装置に限らず、樹脂の硬化のための加熱装置等に対しても適用できる。また、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、上述の実施の形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0032】

１・・・リフロー装置、３，３ａ，３ｂ・・・搬送チェーン、Ｗ・・・ワーク、
９・・・炉外走行範囲、１１，１１ａ，１１ｂ・・・レールガイド、Ｇａ１～Ｇａ４，Ｇｂ１～Ｇｂ４・・・ガイド部品、１４・・・溝、２１・・・リターンレール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】