JP2000165031A

JP2000165031A - リフロー炉

Info

Publication number: JP2000165031A
Application number: JP10335777A
Authority: JP
Inventors: Iwao Morimoto; 巌穂森本; Hiroyuki Takeda; 洋幸武田; Hideki Nakamura; 秀樹中村
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd; Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd; JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーン度が高くかつ炉内の雰囲気制御の容
易な炉を提供する。【解決手段】前後両端が開口して一端が基板入口、他
端が基板出口となされている筒状炉体１と、炉内を加熱
する加熱装置とを備えている。筒状炉体１が、複数の構
成体１０，１１を組み合わせて構成され、構成体１０，
１１が、炉体１の壁を構成する断熱部分１２，１６，２
０と、少なくとも断熱部分１２，１６，２０の炉内側面
を覆う耐熱カバー部分１４，１８とを備え、加熱装置
が、少なくとも一つの構成体１０，１１の炉体１の壁を
構成する断熱部分２０における炉内寄り部分に埋設され
た電熱ヒータ２２を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリント基
板に電子部品などをはんだ付けするためのリフロー炉に
関する。

【０００２】なお、本明細書において、前後左右は、図
１を基準とするものとし、図１の右を前、左を後、紙面
表側を右、紙面裏側を左というものとする。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種リフロー炉として、例え
ば、特開平１０−１７３３３３号公報に記載されたもの
がある。このリフロー炉は、筒状炉体と、炉体外部に配
された熱風循環形ヒータとを備えたものであり、通常熱
風循環式と呼ばれている。

【０００４】熱風循環形ヒータは、炉体に固定された箱
体と、箱体内に取り付けられたクロスフローファンと、
箱体内に設けられた電熱ヒータとを備え、箱体に形成さ
れた熱風吹出口から炉内に熱風が送り込まれて基板に吹
き付けられ、基板が所定の温度に加熱される。そして、
基板を加熱した空気は、フラックスヒュームの除去後、
再加熱されて再び基板に吹き付けられるようになされて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱風循環式
リフロー炉においては、熱風によりはんだが溶融し、そ
のヒュームが飛散するため、フラックス除去装置を設け
るのが通常であるが、以下に述べるような問題が生じる
ため、クリーン度を高めるという要求を満たすことがで
きない。

【０００６】すなわち、リフロー炉を用いてプリント基
板にチップサイズパッケージングやボールグリッドアレ
イなどの処理を施すために、より清浄度の高い環境（例
えば、クラス１０００程度）においてリフロー処理を行
わなければならないがこのため、仮に、上記熱風循環式
リフロー炉において、フラックス除去装置に加えてクリ
ーンフィルター等の清浄装置を設けてクリーン度を高め
ようとすると、本来クリーンフィルタは、こうした系、
すなわち大量の発塵源を含む系に用いるために設計され
たものではないため、たちまち、クリーンフィルターの
目詰まりなどが生じるという問題がある。

【０００７】また、上記の問題を解決するために、内部
を基板が搬送されるようになされたマッフルと、マッフ
ルの外部に設けられてマッフルを加熱する加熱装置とを
備え、マッフル内を搬送される基板を加熱するようにし
たマッフル炉をリフロー炉として用いることや、炉内の
空間に加熱装置を設けて炉内を搬送される基板を加熱す
るようにした直接加熱式の炉をリフロー炉として用いる
ことが考えられる。

【０００８】しかしながらマッフル炉のようにマッフル
をこれの外部から加熱装置により加熱してマッフル内の
温度を上げる場合、マッフルを介してマッフル内を加熱
するため、マッフル内の温度と加熱装置の温度との差が
大きく熱効率が悪いという問題がある。また、リフロー
炉内には、通常、予熱部およびはんだ溶融加熱部を形成
する必要があるが、マッフルを使うと炉内の部間温度干
渉が大きくなり、リフロー炉のはんだ溶融加熱部におい
て要求される急峻な温度プロフィルが得られない。

【０００９】また、炉内の空間に加熱装置を設ける直接
加熱式炉の場合、炉内の空間に加熱装置保持機構を設け
る必要があり、炉内部の構成が複雑になるという問題が
ある。さらに、これらの複雑な装置が炉内に露出してい
るため、炉内のクリーン度を高く保つことが困難である
という問題がある。また、ヒータの一部などが炉壁を貫
通する部分、特にヒータの一部などが炉内の空間から炉
壁に入る部分のシールの確保が難しいため、雰囲気とし
てＮ_２が用いられるが、Ｎ_２リフロー炉におけるＯ_２濃
度などの要求される雰囲気制御を行うことが困難である
という問題がある。

【００１０】本発明の目的は、上記課題を全て解決し
た、リフロー炉を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記課
題を解決するために、本発明のリフロー炉は、前後両端
が開口して一端が基板入口、他端が基板出口となされて
いる筒状炉体と、炉内を加熱する加熱装置とを備え、筒
状炉体が、複数の構成体を組み合わせて構成され、構成
体が、炉体壁を構成する断熱部分と、少なくとも断熱部
分の炉内側面を覆う耐熱カバー部分とを備え、加熱装置
が、少なくとも一つの構成体の炉体壁を構成する断熱部
分における炉内寄り部分に埋設された電熱ヒータを備え
ていることを特徴とするものである。

【００１２】このリフロー炉においては構成体を組み合
わせることにより炉体を容易に構成することができると
ともに、断熱部分の炉内側面が耐熱カバー部により覆わ
れているので、炉内の気密を保つことができ、かつ電熱
ヒータや断熱部分などから発生する微細な粉体が炉内に
入り込むことがなく、炉内の雰囲気をクリーンに保つこ
とができる。

【００１３】さらに、電熱ヒータが炉壁の一部を構成す
る断熱部分中に埋設されており、電熱ヒータが炉内に位
置しないので加熱装置のリード線が炉体内面を貫通して
炉内に取り付けられることがなく、炉体内面とリード線
とのシール部分が生じることがない。

【００１４】上記のリフロー炉において、構成体の断熱
部分が、複数の断熱材を炉体の長さ方向に並べることに
より構成されていることがある。

【００１５】この場合、断熱材を並べるだけで炉壁の一
部を構成することができ、リフロー炉の構成が簡単にな
る。

【００１６】上記のリフロー炉において、少なくとも炉
内面における電熱ヒータに対応する部分に黒体処理コー
ティングを施こすとよい。

【００１７】そうすれば、炉体の内面に施された黒体処
理コーティングにより基板に効率よく熱輻射され、すな
わち炉体内面が良好な熱輻射面となるので、各部間にお
ける温度干渉が小さくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して本発
明の１実施形態のリフロー炉について説明する。リフロ
ー炉は、図示は省略した、例えば、鉄板製の外装パネル
内に配されたものであり、前後両端が開口して一端が基
板入口、他端が基板出口となされている筒状炉体(1)
と、炉体(1) 内すなわち炉内を加熱するための加熱装置
とを備えている。

【００１９】筒状炉体(1) は、厚板状上構成体(10)と、
断面凹形状下構成体(11)とにより構成されている。加熱
装置は、前後に並べられて上構成体(10)の一部、すなわ
ち炉体(1) の上壁の一部を構成する複数の厚板状上ヒー
タユニット(2) と、前後に並べられて下構成体(11)の一
部、すなわち炉体(1) の下壁の一部を構成する複数の厚
板状下ヒータユニット(3) とを備えている。

【００２０】炉体(1) の後端には入口側筒状体(4) が、
炉体(1) の前端には出口側筒状体(5) がそれぞれ接続さ
れている。そして、入口側筒状体(4) には入口パージ部
(6)が、出口側筒状体(5) には、冷却部(7) および出口
パージ部(8) が形成されている。なお、外装パネル、入
口パージ部(6) 、冷却部(7) および出口パージ部(8)等
の構成は、通常のはんだリフロー炉に用いられる公知の
ものと変わりなく詳細な説明は省略する。

【００２１】図２に示したように、上構成体(10)および
下構成体(11)の左右側面には断面Ｌ字状部材(19)の垂直
部分が、上構成体(10)においては水平部分が下に位置す
るように、下構成体(11)においては水平部分が上に位置
するようにそれぞれ固定されている。そして、下構成体
(11)の開口を上構成体(10)が塞ぐようになされた状態に
おいて、上下の断面Ｌ字状部材(19)の水平部分が互いに
着脱自在に固着されて炉体(1) が構成されている。この
ようにして構成された炉体(1) の上下構成体(10)(11)に
より囲まれた空間が基板の加熱空間となされている。な
お、上下Ｌ字状部材(19)の接触面はガスケットなどの適
当なシール手段(26)によりシールされている。また、シ
ール部分における上下構成体(10)(11)間の間隙は、ガス
ケットのつぶし代であり、図２においては、誇張して示
されているが、実際の上下構成体(10)(11)間の間隙はわ
ずかである。

【００２２】厚板状上構成体(10)は、上述したように、
前後方向に並べられた複数の厚板状上ユニット(2) とを
備えている。そして、上ユニット(2) の左右両端に、上
構成体(10)の全長にわたって断面方形状断熱材(12)がそ
れぞれ固定され、前のユニット(2) の前端および後のユ
ニット(2) の後端に、ユニット(2) の断面形状と同形状
をなす厚板状断熱材(13)が固定されている。このよう
に、断熱材(12)(13)および上ユニット(2) により形成さ
れた断面方形状体の断熱部分の外面全てが金属板（カバ
ー）(14)により覆われ、上構成体(10)が形成されてい
る。

【００２３】断面凹形状下構成体(11)は、上述したよう
に、前後方向に並べられた厚板状下ユニット(3) を備え
ている。そして、下ユニット(3) の左右両端に、縦長の
方形状をなす断熱材(16)が下構成体(11)の全長にわたっ
てそれぞれ上方突出状に固定され、前のユニット(3) の
前端および後のユニット(3) の後端に、ユニット(3)と
同じ断面形状をなす厚板状断熱材(17)が固定されてい
る。このように、断熱材(16)(17)および下ユニット(3)
により形成された断面凹形状体の断熱部分の外面全てが
金属板（カバー）(18)により覆われ、下構成体(11)が形
成されている。

【００２４】上記のように炉内面が金属板(14)(18)によ
りカバーされかつシール手段(26)のより両構成体(10)(1
1)の接合部分が完全にシールされているので良好な雰囲
気制御ができる。

【００２５】次に、上下のユニット(2)(3)の詳細につい
て説明する。なお、上下のユニット(2)(3)は上下の向き
は異なるが同様の形状および構成を有するものであり、
以下図３に詳細が示された下のユニット(3) について説
明し、上ユニット(2) における下ユニット(3) に相当す
る部材および部分については同一の符号を付し、説明は
省略する。

【００２６】図３に示したように、下ユニット(3) は、
例えばセラミック・ファイバを主成分とする直方体状断
熱材(20)を備えている。そして断熱材(20)に波形の電熱
ヒータ(22)が埋設されている。そして、断熱材(20)の上
面全てが絶縁体としてのマイカプレート(23)により覆わ
れている。なお、このユニット(3) においては、電熱ヒ
ータ(22)の全部が断熱材(20)に埋設されているが、電熱
ヒータ(22)の一部が断熱材(20)から露呈するように断熱
材(20)に電熱ヒータ(22)が埋設されていてもよく、電熱
ヒータ(22)が断熱材(20)と一体に設けられていればよ
い。すなわち、ユニット(3) における電熱ヒータ(22)と
断熱材(20)との構成は上記のものに限られるものではな
く、例えば、特開平１０−１２３６１号公報に記載され
ているように断熱材の炉内側面に設けられた溝に、溝の
幅より大きい振幅の波形に加工された電熱ヒータが設け
られ、電熱ヒータの幅方向両側の彎曲部が溝の両側壁よ
り断熱材内に入ることによって断熱材に一体的に支持さ
れていてもよい。

【００２７】そして、上構成体(10)の金属板(14)のマイ
カプレート(23)に接触している部分における下面に、下
構成体(11)の金属板(18)のマイカプレート(23)に当接す
る部分における上面に、すなわち炉内面に、黒体処理コ
ーティング(24)(25)がそれぞれ施されている。

【００２８】なお、図示は省略したが各ユニット(2)(3)
の電熱ヒータ(22)の接続端子は炉体(1) の外面を覆う金
属板(14)(18)を貫通して炉体(1) 外部に突出しかつ適当
な電源に接続されている。

【００２９】このリフロー炉においては、電熱ヒータ(2
2)によりマイカプレート(23)および金属板(14)(18)を介
して黒体処理コーティング(24)(25)を加熱し、黒体処理
コーティング(24)(25)から発せられる赤外線により、炉
内の基板が加熱される。

【００３０】そして、炉内を例えば、図示は省略したコ
ンベヤの上側搬送経路部が貫通し、搬送経路部に載置さ
れた基板が前方に搬送されている間にはんだ付けなどの
処理が施される。

【００３１】上記実施形態のリフロー炉においては、炉
体(1) の上下壁が、ヒータユニット(2)(3)により形成さ
れるので、ヒータユニット(2)(3)を並べるだけで炉壁の
一部を構成することができ、リフロー炉の構成が簡単に
なる。

【００３２】また、炉体(1) の上下壁が断熱材により構
成され、これを覆うカバーの炉内電熱断面積は、例えば
マッフルに比べて極めて小さいので、炉体(1) 内すなわ
ち炉内に予熱部およびはんだ溶融加熱部を設けても、隣
り合う部間における熱伝達が小さく、炉内においてリフ
ロー炉特有の急峻な温度勾配を得ることができる。

【００３３】このリフロー炉においては炉体を上下に分
割可能な構造としているので組立およびメンテナンスを
容易に行うことができる。

【００３４】なお、本発明のリフロー炉の各部構成は適
宜変更可能であり、例えば、炉体(1) 内面全てに黒体処
理コーティングが施されていてもよい。また、上下いず
れか一方にのみヒータユニットが設けられていることも
ある。さらに、少なくとも炉内面のみをカバーにより覆
う必要がある。

【００３５】上記実施形態においては、カバーとして金
属板が用いられているが、カバーは耐熱性及び気密性に
優れたものであればよく、例えば、耐熱ガラスをカバー
として用いてもよい。この場合は、カバーに黒体処理コ
ーティングを施さなくとも良好な熱輻射特性を得ること
ができる。

【００３６】また、上記実施形態のリフロー炉において
は、炉体(1) は、これを上下に分割した形状の構成体(1
0)(11)を備えているが、炉体(1) の構成はこれに限るも
のではなく、例えば、炉体を前後に分割した形状の構成
体により炉体(1) を構成してもよい。また、分割数も２
分割に限るものではなく、３分割以上であってもよい。
炉体を前後に分割した場合における隣あう構成体の接続
部分のシールは、上記実施形態の場合と同様にガスケッ
トなどの適当なシール手段によって行えばよい。さら
に、炉体を上下に分割した場合における構成体の形状も
上記実施形態のものに限るものではなく、例えば、上の
構成体が下方に開口した断面凹状をなし、下の構成体が
上方に開口した断面凹状をなしていてもよい。

【００３７】このようなリフロー炉を、クリーンな搬送
装置と組み合わせて使用することにより、Ｏ_２濃度など
の雰囲気制御ができ、かつ高いクリーン度を保つことが
できるリフロー装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態におけるリフロー炉の垂直
断面図である。

【図２】同リフロー炉のII-II 線に沿う断面図である。

【図３】同リフロー炉における加熱装置の下ユニットの
一部の概略斜視図である。

【符号の説明】

(1) 筒状炉体 (10(11) 構成体 (14)(18) 耐熱カバー（金属板） (20) 断熱材 (22) 加熱装置（電熱ヒータ） (24)(25) 黒体処理コーティング

フロントページの続き (72)発明者武田洋幸天理市嘉幡町229番地光洋リンドバーグ株式会社内 (72)発明者中村秀樹東京都足立区千住橋戸町23番地千住金属工業株式会社内Ｆターム(参考） 5E319 CC47 CD35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前後両端が開口して一端が基板入口、他
端が基板出口となされている筒状炉体と、炉内を加熱す
る加熱装置とを備え、筒状炉体が、複数の構成体を組み合わせて構成され、構成体が、炉体壁を構成する断熱部分と、少なくとも断
熱部分の炉内側面を覆う耐熱カバー部分とを備え、加熱装置が、少なくとも一つの構成体の炉体壁を構成す
る断熱部分における炉内寄り部分に埋設された電熱ヒー
タを備えていることを特徴とするリフロー炉。
【請求項２】構成体の断熱部分が、複数の断熱材を炉
体の長さ方向に並べることにより構成されていることを
特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
【請求項３】少なくとも炉内面の電熱ヒータに対応す
る部分に黒体処理コーティングが施されていることを特
徴とする請求項１または２に記載のリフロー炉。