JP2001144427A - リフローはんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛フリーはんだは、融点が例えば２１０〜２
２０℃程度であり従来から使用されているＳｎ−Ｐｂ共
晶はんだと比較すると大幅に高温である。一方、リフロ
ーはんだ付け用の電子部品の耐熱温度は約２４０℃程度
であり、鉛フリーはんだでは、２０〜３０℃程度の温度
余裕しかなく、種々の電子部品を、この少ない温度余裕
の中で均一に加熱してはんだ付けすることは、極めて困
難であった。 【解決手段】 プリント配線板６に対面して、熱風を高
速で噴出させるために条状に蛇行して突出した熱風吹き
付けノズル９を一連に形成して送風体８とする。吸い込
み板１９により、熱風吹き付けノズル９の周囲に一連の
蛇行吸い込み孔１９ａを設け、この吸い込み板１９にヒ
ータ１０を配置して、プリント配線板６に熱風とともに
赤外線を照射してはんだを融解してはんだ付けを行う。
一方で、ヒータ１０は還流される熱風を再加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、その被はんだ付け
部に予めはんだを供給した板状の被はんだ付けワーク、
例えば多数の電子部品を搭載したプリント配線板をリフ
ローはんだ付けするリフローはんだ付け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板に電子部品を搭載しては
んだ付けする際に、リフローはんだ付け装置が使用され
ている。リフローはんだ付け装置は、プリント配線板等
の被はんだ付けワークの被はんだ付け部に予め供給して
おいたはんだを加熱溶融させてはんだ付けを行う装置で
ある。

【０００３】プリント配線板に搭載された多数の電子部
品を一括してリフローはんだ付けするリフローはんだ付
け装置では、各電子部品を均一にリフローはんだ付けす
る必要がある。すなわち、プリント配線板の各部に搭載
された形状や大きさ、材質、色相、熱容量等が異なる多
数の電子部品およびそれらの被はんだ付け部の温度が均
一になるように加熱し、この被はんだ付け部に供給して
あるはんだを均一に（できるだけ同じタイミングで）溶
融させる必要がある。

【０００４】そのため、赤外線加熱手段と熱風加熱手段
とを併用し、赤外線加熱量と熱風加熱量とをそれぞれ独
立に調節できるように構成した加熱手段がよく使用され
ている。

【０００５】この理由は、例えばアルミケースを使用し
た電解コンデンサのように、外装のアルミケースはその
熱伝導率が大きいので熱風からの入熱量は大きいが逆に
赤外線は反射してその入熱量は小さい電子部品や、これ
とは逆に、樹脂封止されたプラスチックパッケージＩＣ
のように、プラスチックの熱伝導率が小さいので熱風か
らの入熱量は小さいが逆に黒色の樹脂を使用しているの
で赤外線からの入熱量が大きい電子部品等を均一に加熱
するためである。

【０００６】具体的には熱風加熱手段を主加熱手段とし
て使用し、赤外線加熱手段を補助的加熱手段として使用
することが多い。

【０００７】ちなみに、赤外線加熱の場合においては、
被はんだ付けワークへの入熱量が概ね加熱手段の温度と
被加熱体との温度差の４乗に比例することが知られてい
る。また、熱風加熱の場合においては、熱風の温度と被
加熱体との温度差に比例し、かつ熱風の風速に概ね比例
することが知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、廃棄された電子
機器のプリント配線板から酸性雨等に促進されてはんだ
中の鉛が溶出し、鉛毒汚染が広まっていることが問題と
なっている。そのため、鉛を使用しないはんだ、すなわ
ち鉛フリーはんだの開発とそのはんだ付け技術の開発が
行われている。

【０００９】鉛を含む従来のはんだと同等のはんだ付け
性が得られる鉛フリーはんだは、一般的にその融点が高
い。例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリーはんだは、
その融点が概ね２１０〜２２０℃程度と、従来から使用
されいるＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの融点（約１８３℃）と
比較すると大幅に高温である。

【００１０】また、現在一般的に使用されているリフロ
ーはんだ付け用の電子部品の耐熱温度は約２４０℃程度
であり、鉛フリーはんだの融点すなわち融解温度と比較
して僅か２０〜３０℃程度の温度余裕しかない（従来は
５０〜８０℃程度の温度余裕があった）。

【００１１】しかし、このような僅かな温度余裕の中で
プリント配線板の各部に存在する被はんだ付け部のはん
だに十分な融解熱を供給し、形状や大きさ、材質、色
相、熱容量等が異なる多数の電子部品の被はんだ付け部
の温度が均一になるように加熱して均一にはんだ付けを
行うことは従来困難であった。

【００１２】本発明の目的は、被はんだ付け部を均一に
加熱して前記被はんだ付け部の温度差が少ないリフロー
はんだ付けを行うことができるリフローはんだ付け装置
を実現することによって、極めて均一なリフローはんだ
付けを行うことができるようにすることにある。また、
鉛フリーはんだを使用した場合において、電子部品の耐
熱温度を考慮した僅かな温度余裕範囲内で鉛フリーはん
だを均一に融解させて均一なリフローはんだ付けを行う
ことができるリフローはんだ付け装置を実現することに
よって、電子機器の信頼性を維持したまま自然環境に対
する鉛汚染の心配がない電子機器を提供できるようにす
ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のリフローはんだ
付け装置は、板状の被はんだ付けワークに熱風を吹きつ
けるための熱風吹きつけノズルの吹き口面の形状と、吹
きつけられた熱風を吸引し排気する流れとに特徴があ
る。

【００１４】（１）被はんだ付け部に予めはんだが供給
された板状の被はんだ付けワークを搬送手段で搬送しな
がら熱風を吹きつけて前記板状の被はんだ付けワークの
はんだ付けを行うリフローはんだ付け装置において、次
のように構成する。

【００１５】すなわち、雰囲気を加熱する加熱手段と、
加熱された雰囲気を熱風として供給する送風手段と、こ
の送風手段が供給する熱風を前記板状の被はんだ付けワ
ークの板面に吹きつけるために、前記板状の被はんだ付
けワークの板面に対面して条状に突出した熱風吹きつけ
ノズルがその吹き口面を前記板状の被はんだ付けワーク
の搬送方向と交差する方向の列状領域を複数有しかつ一
連に形成して配置された送風体と、前記板状の被はんだ
付けワークに吹きつけた熱風を、前記熱風吹きつけノズ
ルの周囲にその形状に沿って設けた一連の吸い込み孔を
介して前記送風体の外側へ排気して還流させるために前
記板状の被はんだ付けワークの側端部側の前記送風体の
外側に設けられた還流路とを備えるように構成する。

【００１６】これにより、加熱手段で加熱され、送風手
段で送風され、条状に突出した熱風吹きつけノズル（ノ
ズル部）から噴出した熱風を、搬送される板状の被はん
だ付けワークの各部に繰り返し均一に吹きつけることが
できる。しかも、熱風吹きつけノズルの吹き口は一連に
形成してあるので熱風が途切れる領域もなく、板状の被
はんだ付けワークの全ての部分に満遍なく均一に熱風を
吹きつけることができる。

【００１７】そして、板状の被はんだ付けワークに吹き
つけられた熱風は、条状の熱風吹きつけノズルの周囲に
その形状に沿って設けた一連の吸い込み孔から直ちに吸
引されて排気され、前記送風手段に還流させ、この過程
で前記加熱手段により還流雰囲気を再加熱させることが
できる。しかも、熱風吹きつけノズルの吹き口と同様
に、この吸い込み孔も一連に構成してあるので、熱風を
吸引する際に途切れる領域もなく、板状の被はんだ付け
ワークの全ての部分に満遍なく均一に吹きつけられた熱
風を、同様に満遍なく均一に吸引して排気することがで
きる。

【００１８】したがって、熱風吹きつけノズルから高速
で熱風を噴出させても、この熱風の流れが部分的に滞る
ことがなく不均一な熱風の流れを生じることがない。こ
れにより、搬送される板状の被はんだ付けワーク上の各
部に均一で高速の熱風の流れを形成することができる。

【００１９】その結果、この高速の風速の熱風によっ
て、熱風から板状の被はんだ付けワークの各部への単位
時間当たりの入熱量を大幅に大きく、かつ均一にするこ
とができるようになり、板状の被はんだ付けワークの各
部、ひいては板状の被はんだ付けワークの各部に在る被
はんだ付け部の温度を、最終的に熱風の温度に短時間で
均一に加熱することができるようになる。

【００２０】（２）前記（１）のリフローはんだ付け装
置において、条状に形成した前記熱風吹きつけノズルの
間に赤外線放射手段を設けるように構成する。

【００２１】これにより、熱風の流れを妨げることなく
板状の被はんだ付けワークに赤外線を照射して加熱する
ことができるようになる。したがって、熱風により、板
状の被はんだ付けワークを加熱するとともに、赤外線を
併用してこの板状の被はんだ付けワークを加熱すること
ができるようになる。

【００２２】その結果、板状の被はんだ付けワークに熱
風から入熱しにくい被はんだ付け部、例えば熱風から入
熱しにくい電子部品の被はんだ付け部が存在する場合で
も、赤外線照射により、この赤外線からの入熱により入
熱量を補助して均一に加熱することができるようにな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明のリフローはんだ付け装置
は、次のような実施形態例において実施することができ
る。尚、板状の被はんだ付けワークは、多数の電子部品
を搭載したプリント配線板である。

【００２４】（１）リフローはんだ付け装置の全体構成 図１を参照して、本発明にかかるリフローはんだ付け装
置の実施形態例の全体構造を説明する。

【００２５】図１は、本発明のリフローはんだ付け装置
の実施形態例の全体構成を説明するための縦断面図であ
る。

【００２６】この実施形態例のリフローはんだ付け装置
は、図１にも示すように加熱室１が７室で構成される７
ゾーン構成のリフローはんだ付け装置である。すなわ
ち、昇温部２は２室、均温部３は３室、リフロー部４は
２室の全７室の加熱室１から構成してある。尚、各加熱
室１を細分化する程、すなわち加熱室１の数を増す程、
被はんだ付けワーク（プリント配線板）６の加熱プロフ
ァイルを細かく制御することができるようになる。

【００２７】そして、各加熱室１を貫通して搬送コンベ
ア５を設けてある。搬送コンベア５は、図示しないが平
行２条の搬送チェーンから構成され、この搬送チェーン
のピンの上にプリント配線板６の両側端部を載置して搬
送する構成であり、一般的な搬送コンベアである。その
他に、ネットコンベアやキャリア式コンベアの使用も可
能である。また、加熱室１は、搬送コンベア５を挟んで
上方と下方、すなわちプリント配線板６の上方と下方と
は、それぞれ同じ構成の加熱室（上加熱室１ａ、下加熱
室１ｂ）で構成されている。

【００２８】すなわち、リフローはんだ付け装置の搬入
口５ａから搬入されたプリント配線板６は、搬送コンベ
ア５に支持されて矢印Ａ方向に搬送され、昇温部２の加
熱室１および均温部３の加熱室１で予備加熱されリフロ
ー部４の加熱室１で被はんだ付け部のはんだを溶融させ
てリフローはんだ付けが行われた後、搬出口５ｂから搬
出される。

【００２９】（２）加熱室の構成 図２および図３を参照して、加熱室の実施形態例を説明
する。

【００３０】図２は加熱室の縦断面図および図３は加熱
室の横断面図である。図２および図３に示すように、上
下の加熱室１ａ、１ｂは、搬送コンベア５に対して対称
に構成されているので、上加熱室１ａについて説明す
る。

【００３１】炉体７内に、プリント配線板６に熱風を吹
きつけるための熱風吹き付けノズル９を備えた送風体８
が設けてあり、この送風体８の熱風吹き付けノズル（ノ
ズルが蛇行して配置されているので「蛇行ノズル」とも
いう）９から熱風を噴出させプリント配線板６に吹きつ
けて加熱するとともに、ヒータ１０が設けられ、赤外線
放射材１８が塗布された吸い込み板１９から放射される
赤外線によってもプリント配線板６を加熱することがで
きるように構成してある。

【００３２】なお、後に詳しく説明するが、蛇行ノズル
９はプリント配線板６の搬送方向と交差する方向の列状
領域を複数有し、かつ一連の吹き口形状に形成してあ
り、また吸い込み板１９によって蛇行ノズル９の周囲
に、その蛇行ノズル９の形状に沿って形成される蛇行吸
い込み孔１９ａも一連の吸い込み孔形状に形成してあ
る。

【００３３】送風体８は、搬送コンベア５で搬送される
プリント配線板６の被はんだ付け部が存在する板面に対
面して設けてあり、このプリント配線板６の板面に対面
して条状に突出した蛇行ノズル９を設けてある。そし
て、この条状に突出した蛇行ノズル９に吸い込み板１９
を被せるように設けることにより、この蛇行ノズル９の
周囲に、その形状に沿って熱風の吸い込み孔（すなわち
蛇行吸い込み孔）１９ａを形成してある。

【００３４】送風体８にはモータ１２の回転軸１２ａに
よって回転駆動される遠心力ファン１３を設けてあり、
この遠心力ファン１３の周囲に設けた整流羽根１４によ
って放射方向（矢印Ｂ方向）に送風を整流する。その
後、集風整流翼１５およびオリフィス形成翼１６とによ
って形成された集風整流流路１７（矢印Ｃ方向）によっ
てプリント配線板６の幅方向に整流する。すなわち、プ
リント配線板６の幅方向となるプリント配線板６が搬送
される方向と直交する方向に、均一で安定した送風を行
うことができるように構成されている。

【００３５】尚、集風整流流路１７によって整流される
整流方向は、プリント配線板６の幅方向と同一であり、
したがって、搬送コンベア５で搬送されるプリント配線
板６の各部には、蛇行ノズル９の各部から噴出する均一
な風速の熱風が吹きつけられる。また、遠心力ファン１
３は送風の吐出圧力を高くすることが可能であり、蛇行
ノズル９から熱風を高速で噴出させることができる特徴
を有している。

【００３６】また、図示はしないがモータ１２はインバ
ータ制御され、その回転速度を調節できるように構成し
てある。すなわち、回転速度の調節によりプリント配線
板６に吹きつける熱風の風速を調節できるように構成し
てある。

【００３７】一方、プリント配線板６に吹きつけられた
熱風を遠心力ファン１３に吸引して還流させるための還
流路２０が、搬送コンベア５の両側すなわちプリント配
線板６の両側端部側に設けてあり、プリント配線板６の
両側端部側からこのプリント配線板６に吹きつけられた
熱風を吸引して遠心力ファン１３に還流（矢印Ｅ方向）
させる構成である。尚、この還流路２０は送風体８と炉
体７との間に形成され、遠心力ファン１３の吸い込み口
２１でもある送風体８の吸い込み口に繋がっている。そ
して、吸い込み板１９を蛇行ノズル９に被せるように設
けたことによって形成された蛇行吸い込み孔１９ａは、
前記還流路２０に繋がるように構成してある。

【００３８】すなわち、蛇行ノズル９と吸い込み板１９
との間に形成した蛇行吸い込み孔１９ａが送風体８と吸
い込み板１９との間に形成された流路に繋がり、この流
路が前記還流路２０に繋がるように構成してある。

【００３９】これにより、板状の被はんだ付けワークで
あるプリント配線板６の中央側に吹きつけられた熱風
も、側端部側に吹きつけられた熱風も吸い込み孔１９ａ
を通って均一な流量で還流させることができるようにな
り、ひいては、プリント配線板６の各部に均一に流れる
熱風を吹きつけることができるようになる。

【００４０】しかも、蛇行ノズル９は、プリント配線板
６の搬送方向と交差する方向の列状領域を複数有し、か
つ一連の吹き口形状に形成してあるので、搬送されるプ
リント配線板６の各部に、繰り返し均一に熱風を吹きつ
けることができる。さらに、熱風吹きつけノズル９の吹
き口は一連に形成してあるので熱風が途切れる領域もな
く、プリント配線板６の全ての部分に満遍なく均一に吹
きつけることができる。

【００４１】すなわち、熱風吹きつけノズルが多数の孔
部分により分割されて構成された従来技術のように熱風
の流れに途切れる部分がなく、熱風の流れに途切れる領
域がない均一な流れを形成することができる。

【００４２】尚、本実施形態例では、プリント配線板６
の両側端部側の他に、隣接する加熱室１との間にも還流
路２０を形成してある。これは、隣接する加熱室１に漏
洩しようとする熱風を少なくするために設けたものであ
り、これにより、加熱室１間の加熱温度の干渉を少なく
することができる。

【００４３】一方、吸い込み板１９には送風体８との間
に形成された還流路２０側にヒータ１０が設けてあり、
このヒータ１０は還流路２０を通るように設けてある。
そして、この吸い込み板１９のプリント配線板６に面す
る面には赤外線放射材１８を塗布してある。このヒータ
１０と赤外線放射材１８とは赤外線放射手段を構成す
る。

【００４４】すなわち、このヒータ１０により加熱室１
内を循環する雰囲気を加熱して目的とする温度の熱風を
得ることができる。尚、送風体８の蛇行ノズル９の近傍
に温度センサ２２を設けてあり、この温度センサ２２に
より検出した熱風温度が予め決められ設定された温度に
なるように、図示しない温度制御装置がヒータ１０に供
給する電力を調節するように制御する構成である。

【００４５】また、ヒータ１０は吸い込み板１９に設け
てあるので、この吸い込み板１９に塗布された赤外線放
射材１８から放射される赤外線によっても、プリント配
線板６を加熱することができる。

【００４６】（３）送風体の詳細な構成 図４および図５を参照して、送風体の詳細な構成を説明
する。

【００４７】図４は、送風体の分解斜視図で、その一部
を透視して示した図である。また、図５は、送風体のノ
ズル部および吸い込み部を正面から見た図である。

【００４８】図４および図５において、送風体８は送風
体ケーシング２３によりその外郭を構成し、送風するた
めの送風部２４と送風の整流を行う集風整流部２５とノ
ズル部２６および吸い込み部２７とから構成してある。

【００４９】先ずノズル部２６および吸い込み部２７に
ついて説明する。ノズル部２６および吸い込み部２７は
搬送されるプリント配線板６に面して設けられる部分で
ある。ノズル部２６は、蛇行ノズル９を条状に突出して
設けるとともに、この蛇行ノズル９の吹き口２８の吹き
口面２８ａの形状をプリント配線板６の搬送方向Ａと交
差する方向の列状領域を複数有しかつ一連に形成してあ
る。また、蛇行ノズル９の吹き口２８は極細に形成して
あり、この極細の吹き口２８から熱風を高速で噴出させ
てプリント配線板６に吹きつける構成である。

【００５０】ちなみに、この例の蛇行ノズル９では、プ
リント配線板６の搬送方向Ａに対して交差する方向の５
本の列状領域から成る一連のノズルにより構成してあ
る。

【００５１】また、吸い込み部２７は、蛇行吸い込み孔
１９ａを設けた吸い込み板１９からなり、この吸い込み
板１９を蛇行ノズル９に被せるように設けることによ
り、この蛇行ノズル９の周囲にその形状に沿って一連の
吸い込み孔１９ａを形成している。尚、図２および図３
に示すように、吸い込み板１９と送風体８との間には還
流路２０に繋がる流路を形成するように設けてある。

【００５２】吸い込み板１９の一方の面、すなわち送風
体８との間に流路を形成する面にはヒータ１０を設けて
あり、他方の面、すなわちプリント配線板６に面する面
には、加熱されて赤外線を放射する赤外線放射材１８を
塗布してある。すなわち、この他方の面から放射される
赤外線がプリント配線板６に照射されるように構成して
ある。

【００５３】尚、図５の例では、蛇行ノズル９は、図４
に示す吹き口２８の幅を各領域において揃えているが、
例えば中央側の幅を狭くする等により、プリント配線板
６等の被はんだ付けワークの加熱特性に合わせてその分
布に変化を与えるように構成してもよい。

【００５４】また、図４に示すように、吸い込み板１９
に設けたヒータ１０は、図３に示すように熱風の還流路
２０を通して設けてある。これにより、プリント配線板
６に吹きつけられた熱風が蛇行吸い込み孔１９ａから吸
引されて排気され還流路２０を通って送風体８の吸い込
み口２１に還流する過程で再加熱され、プリント配線板
６に吹きつける熱風の温度を予め決めた所定の温度に維
持できるように構成してある。

【００５５】尚、赤外線加熱用ヒータを吸い込み板１９
に設け、雰囲気加熱用ヒータを還流路２０に、それぞれ
別々に設けるように構成してもよい。

【００５６】次に、送風体８の集風整流部２５について
説明する。この集風整流部２５では、集風整流翼１５と
オリフィス形成翼１６とによって斜めに対抗する２つの
集風整流流路１７（矢印Ｃ方向）が形成される。この集
風整流流路１７は、条列状に形成した熱風吹きつけノズ
ル（すなわちノズル部２６の蛇行ノズル）９と同列方向
に流路を形成してあり、また、この集風整流流路１７の
先端が先細るように構成され、２つの集風整流流路１７
は中央位置で相互に斜めに合流して集風される。

【００５７】これにより、プリント配線板６の幅方向に
対する熱風の流れの分布が均一になるように整流され、
矢印Ａ方向へ搬送されるプリント配線板６に均一に熱風
を吹きつけることができるようになる。

【００５８】次に、送風体８の送風部２４について説明
する。送風部２４は、モータ１２の回転軸１２ａに設け
られた遠心力ファン１３からの送風を放射状に整流する
ことができるように構成してある。すなわち、遠心力フ
ァン１３の周囲に整流羽根１４を放射状に設けてあり、
これによりこの遠心力ファン１３から吐出される雰囲気
すなわち送風を放射方向（矢印Ｂ方向）に整流すること
ができる。尚、図４にも示すように、集風整流部２５の
オリフィス形成翼１６を避けて集風整流流路１７の方向
へのみ送風が整流されるように整流羽根１４を設けてあ
る。

【００５９】（４）熱風の吹きつけと還流および循環 図６を参照して、熱風の吹き付けと還流および循環につ
いて説明する。

【００６０】図６は、熱風ジェットの吹きつけと還流お
よび循環を説明するための図で、図３に示した加熱室の
横断面図におけるプリント配線板の上方側の構成を抜粋
し拡大して示した図である。尚、プリント配線板の下方
側の構成についても同様であるので、ここでは省略して
図示していない。

【００６１】前記（３）でも説明したように、遠心力フ
ァン１３から吐出された送風は、整流羽根１４およびオ
リフィス形成翼１６、集風整流翼１５によって整流され
た後、蛇行ノズル９の吹き口２８から噴出してプリント
配線板６に吹きつけられる。遠心力ファン１３は送風の
吐出圧力が高く、したがって蛇行ノズル９の極細の吹き
口２８から噴出する熱風の速度を速くすることができ
る。

【００６２】このように、極細の吹き口２８から高速で
噴出した熱風はプリント配線板６の板面に吹きつけら
れ、その後、図６の矢印Ｄに示すように蛇行吸い込み孔
１９ａから吸引されて還流路２０に排気され還流する。
そして、送風体８の吸い込み口２１に還流して再び遠心
力ファン１３によって送風される。

【００６３】このように、条状に突出した蛇行ノズル９
の吹き口２８から噴出しプリント配線板６に吹きつけら
れた熱風は、吸い込み板１９によって形成された吸い込
み孔１９ａに吸引されて排気され還流することができる
ので、還流路２０から遠い位置にあるプリント配線板６
の中央位置において吹きつけられた熱風も滞ることなく
排気し還流させることができる。

【００６４】すなわち、プリント配線板６のどの位置に
吹きつけられた熱風も滞ることなく還流路２０に排気さ
せることが可能であり、プリント配線板６に均一に熱風
を吹きつけ、吹きつけられた後の熱風を均一に排気させ
ることが可能となり、これにより、プリント配線板６を
均一に加熱することができるようになる。

【００６５】しかも、蛇行ノズル９はプリント配線板６
の搬送方向Ａと交差する方向の列状領域を複数有しかつ
一連の吹き口形状に形成してあのるで、搬送されるプリ
ント配線板６、すなわち板状の被はんだ付けワークの各
部に繰り返し均一に熱風を吹きつけることができる。さ
らに、熱風吹きつけノズル９の吹き口２８は一連に形成
してあるので熱風が途切れる領域もなく、板状の被はん
だ付けワークの全ての部分に満遍なく均一に吹きつける
ことができる。

【００６６】そして、プリント配線板６に吹きつけられ
た熱風は、蛇行ノズル９の周囲にその形状に沿って形成
された一連の吸い込み孔１９ａに、その後直ちに吸引さ
れて排気されるので、プリント配線板６上における熱風
の流れが均一で滞る領域がない。

【００６７】一方で、プリント配線板６に吹きつけられ
た後の熱風は、吸い込み孔１９ａから還流路２０へ流れ
る過程でヒータ１０により再加熱されるので、予め決め
た所定の温度に維持することができる。すなわち、温度
センサ２２によりプリント配線板６に吹きつけられる熱
風の温度を検出し、この温度が予め決めた所定の温度と
なるように図示しない温度制御装置がヒータ１０に供給
する電力を制御する構成である。

【００６８】また、ヒータ１０を設けた吸い込み板１９
のプリント配線板６に面する面には赤外線放射材１８を
塗布してあるので、この吸い込み板１９から放射された
赤外線は被はんだ付け部が存在するプリント配線板６の
板面に照射され、その赤外線によっても加熱することが
できる構成である。

【００６９】（５）リフローはんだ付け装置の作動 次に、このように構成されたリフローはんだ付け装置の
動作について説明する。

【００７０】図１に示すように、リフローはんだ付け装
置の搬入口５ａから搬入されたプリント配線板６は、搬
送コンベア５に支持されて矢印Ａ方向に搬送され、昇温
部２の加熱室１および均温部３の加熱室１で予備加熱さ
れ、リフロー部４の加熱室１で被はんだ付け部のはんだ
を溶融させてリフローはんだ付けが行われる。

【００７１】尚、搬送コンベア５による搬送は連続搬送
であるが、間欠搬送を用いることもできる。

【００７２】加熱室１は全７室あり、各加熱室１毎に熱
風の温度や熱風の風速等を調節することが可能で、プリ
ント配線板６に吹きつける熱風の温度およびその風速を
調節することができる。また、吸い込み板１９の赤外線
反射材１８から放射される赤外線がプリント配線板６に
照射される。すなわち、これらによりプリント配線板６
の加熱プロファイルを調節することができる。

【００７３】遠心力ファン１３は他の種類のファンと比
べて送風の吐出圧力が高い。また、整流羽根１４やオリ
フィス形成翼１６、集風整流翼１５によって送風の流れ
すなわち熱風の流れがプリント配線板６の幅方向に均一
に分布するように整流される。

【００７４】したがって、送風体８のノズル部２６に設
けた蛇行ノズル９の極細の吹き口２８から熱風を高速で
噴出させ、搬送コンベア５で搬送されるプリント配線板
６に、風速の速い熱風をプリント配線板６の幅方向に対
して均一にしかも繰り返し吹きつけることができる。

【００７５】しかも、この蛇行ノズル９から吹きつけら
れる熱風には途切れる領域がなく、板状の被はんだ付け
ワークの全ての部分に満遍なく均一に吹きつけることが
できる。また、プリント配線板６に吹きつけられた熱風
は蛇行ノズル９の周囲に設けられた吸い込み孔１９ａか
ら吸引されて排気され、プリント配線板６上の熱風の流
れに滞る領域が存在しなくなり、プリント配線板６の各
部において高速であり均一な熱風の流れを形成すること
ができる。

【００７６】そして、熱風の風速が速いので、熱風から
プリント配線板６への単位時間当たりの入熱量が大き
く、熱容量の大きい電子部品が存在してもこの電子部品
やその被はんだ付け部を、熱風温度に急速に接近するよ
うに素早く温度上昇させることができる。もちろん、熱
容量の小さい電子部品も熱風温度に急速に接近するよう
に素早く温度上昇する。

【００７７】したがって、多数の電子部品を搭載したプ
リント配線板６の多数の被はんだ付け部を、均一に、す
なわちその加熱温度が揃うように加熱することができる
ようになる。

【００７８】また、熱風の風速が速く、熱風からプリン
ト配線板６への単位時間当たりの入熱量が大きいので、
鉛フリーはんだを使用したプリント配線板６をリフロー
はんだ付けする場合においても、良好なはんだ付け性を
得ることができる。

【００７９】すなわち、鉛フリーはんだの融解温度とプ
リント配線板に搭載されている電子部品の耐熱温度との
温度差が少なく、その温度余裕が僅かな場合であって
も、各被はんだ付け部のはんだが融解する十分な加熱熱
量を供給することが可能であり、熱風の温度を電子部品
の耐熱温度内に保持しても被はんだ付け部の鉛フリーは
んだを確実に融解して十分なはんだ濡れ性を確保するこ
とができる。

【００８０】さらに、蛇行ノズル９の間の吸い込み板１
９から赤外線が放射されるので、熱風からの熱伝導率が
小さい電子部品がプリント配線板６に搭載されていて
も、この赤外線の照射による加熱が補助して均一な加熱
が可能となる。一般的に、熱風からの入熱量が大きい部
品は赤外線による入熱量が少なく、熱風からの入熱量が
小さい部品は赤外線からの入熱量が多くなる傾向にあ
る。

【００８１】例えば、アルミケースを使用した電解コン
デンサは、外装のアルミケースの熱伝導率が大きいので
熱風から入熱量が大きく、逆に赤外線は反射されてその
入熱量は小さい。また、樹脂封止されたプラスチックパ
ッケージＩＣは、プラスチックの熱伝導率が小さいので
熱風からの入熱量が小さく、逆に黒色の樹脂を使用して
いるので赤外線からの入熱量が大きい。そのため、熱風
と赤外線を併用して加熱することにより、これらの電子
部品を均一に加熱することができるようになる。

【００８２】ちなみに、プリント配線板６に搭載された
電子部品をリフローはんだ付けする場合において、その
被はんだ付け部のみならず電子部品本体部分をも加熱す
ることは重要である。なぜならば、電子部品の被はんだ
付け部となる端子部が加熱されると、この端子部から電
子部品の本体へ熱伝導が生じ、この熱伝導によって端子
部の温度上昇が遅くなるからである。したがって、電子
部品本体部分と端子部とは同時に加熱されることが望ま
しいのである。

【００８３】（６）その他のノズル形状および吸い込み
孔の例 図７を参照して、その他のノズル形状および吸い込み孔
の実施形態例を説明する。

【００８４】図７は、その他のノズル形状および吸い込
み孔の形状を説明するための図である。図７（ａ）〜
（ｄ）はその代表的な例を示した図で、吹き口面から見
た図である。尚、図中の矢印Ａは搬送コンベアの搬送方
向、すなわちプリント配線板の搬送方向を示している。

【００８５】すなわち、送風体８の先端部分に設けられ
たノズルであり、プリント配線板６の搬送方向と交差す
る方向の列状領域を複数有し、かつ一連に形成した蛇行
ノズル９と、この蛇行ノズル９の周囲にその形状に沿っ
て設けた一連の吸い込み孔１９の形状を示す図である。

【００８６】図７（ａ）の例は吹き口２８を「Ｘ」字状
に形成した枝状ノズル３６の例を示し、その先端領域３
６ａの形状を矢印状に形成してある。すなわち、プリン
ト配線板６の搬送方向Ａに対して交差する方向の２本の
列状領域から成る枝状ノズル３６により構成したもので
ある。そして、その先端領域３６ａの矢印状の部分は、
プリント配線板６の加熱特性を調節するために設けてあ
るもので、通常はなくてもかまわない。また、この吹き
口２８の周囲にはその形状に沿って設けた一連の枝状吸
い込み孔３７を設けてある。

【００８７】図７（ｂ）の例は吹き口２８を「Ｚ」字状
に形成した例を示している。すなわち、プリント配線板
６の搬送方向Ａに対して交差する方向の３本の列状領域
から成る蛇行ノズル９により構成されたものである。そ
して、その先端領域の折り返し部分３８は、プリント配
線板６の加熱特性を調節するために設けてあるもので、
通常はなくてもかまわない。そして、図７（ａ）と同様
に、この吹き口２８の周囲にはその形状に沿って設けた
一連の蛇行吸い込み孔１９ａを設けてある。

【００８８】図７（ｃ）の例は吹き口２８を鋸歯状に形
成した例を示している。すなわち、図7 （ｃ）の例では
プリント配線板６の搬送方向Ａに対して交差する方向の
５本の列状領域から成る蛇行ノズル９により構成された
ものである。そして、図７（ａ）と同様に、この吹き口
２８の周囲にはその形状に沿って設けた一連の蛇行吸い
込み孔１９ａを設けてある。

【００８９】図７（ｄ）の例も吹き口２８を鋸歯状に形
成した例を示しているが、先の図７（ｃ）と相違して鋸
歯間隔が搬送方向Ａに沿って徐々に短くなるように蛇行
ノズル９および蛇行吸い込み孔１９ａを構成した例であ
る。この鋸歯間隔が短くなる程度は、プリント配線板６
の加熱速度に合わせて決める。すなわち、プリント配線
板６の加熱速度を速めたい場合は、鋸歯間隔がプリント
配線板６の搬送方向Ａに対して急速に短くなるように決
めればよい。

【００９０】この他にも種々の形状が考えられるが、本
発明の要旨は、プリント配線板６の搬送方向と交差する
方向に列状領域を複数有しかつ一連に形成した蛇行ノズ
ル９により熱風を噴出させてプリント配線板６に吹きつ
けることができるように構成したところと、この蛇行ノ
ズル９の周囲にその形状に沿って設けた一連の蛇行吸い
込み孔１９ａを介してプリント配線板６に吹きつけられ
た後の熱風を吸引し排気して還流させるように構成して
いるところにある。

【００９１】これにより、蛇行ノズル９の先端の極細の
吹き口２８から熱風を高速で噴出させても、プリント配
線板６の各部に熱風の流れが滞る部分を生じることがな
いように高速で流すことが可能となる。また、その熱風
の流れを、搬送されるプリント配線板６の幅方向に対し
て均一にしかも繰り返し吹きつけられるように形成する
ことができる。

【００９２】（７）冷却部への応用 リフローはんだ付け装置では、リフローはんだ付けされ
た直後のプリント配線板を冷却することが行われてい
る。すなわち、図１のリフロー部４の加熱室１（２室）
の後段に冷却室を設け、この冷却室でプリント配線板６
の冷却を行う構成のリフローはんだ付け装置が存在す
る。これにより、はんだ付けの機械的接続強度を増大さ
せ、また、電子部品等に加わる熱ストレスを抑制するこ
とができる。

【００９３】ところで、以上の（１）〜（６）に説明し
た加熱室１の構成において、ヒータ１０に代えてチラー
等に接続した冷却パイプを設けることにより、熱風に代
えて冷風をプリント配線板６に吹きつけてこのプリント
配線板６を急速に冷却することができるようになる。ま
た、単に地下水等の温度の低い水を通水するようにして
もプリント配線板を冷却することができる。

【００９４】この場合、プリント配線板６に高速の冷風
を均一に吹きつけることができるので、このプリント配
線板６を均一にしかも急速に冷却することができるよう
になる。

【００９５】

【発明の効果】以上のように本発明のリフローはんだ付
け装置によれば、次のような効果がある。

【００９６】プリント配線板等の板状の被はんだ付けワ
ークの板面に、高速かつ均一に流れる熱風を吹きつける
ことが可能となり、板状の被はんだ付けワークを均一に
加熱することができるようになる。その結果、多数の被
はんだ付け部を均一にはんだ付けすることができるよう
になる。

【００９７】また、高速の熱風がプリント配線板に吹き
つけられるため、熱風から被はんだ付け部へ供給される
単位時間当たりの熱量が大きい。そのため、プリント配
線板に搭載された電子部品を鉛フリーはんだではんだ付
けするような場合において、この鉛フリーはんだの融解
温度と電子部品の耐熱温度の差すなわち温度余裕が少な
くなる場合においても、この鉛フリーはんだへ十分な熱
量を供給して確実に溶融させることができるようにな
り、均一かつ良好なはんだ濡れ性を確保することができ
るようになる。

【００９８】これらに加えて請求項２記載のリフローは
んだ付け装置では、板状の被はんだ付けワークに吹きつ
ける熱風や、吹きつけられた後の熱風の排気と還流の障
害となることなく効率的に熱風雰囲気の再加熱を行うこ
とができるとともに、板状の被はんだ付けワークに赤外
線を照射して熱風と赤外線との併用加熱を行うことがで
きるようになる。その結果、僅かな温度差ではあるが熱
風加熱のみで生じやすいその僅かな加熱温度の不均一な
分布を解消して均一に加熱することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリフローはんだ付け装置の実施形態例
の全体構成を説明するための縦断面図である。

【図２】加熱室の拡大縦断面図である。

【図３】加熱室の横断面図である。

【図４】送風体の分解斜視図である。

【図５】送風体のノズル部および吸引部を正面から見た
図である。

【図６】熱風の吹き付けと還流および循環を説明するた
めの図である。

【図７】その他のノズル形状および吸い込み孔の形状を
説明するための図である。

【符号の説明】

１ 加熱室 １ａ 上加熱室 １ｂ 下加熱室 ２ 昇温部 ３ 均温部 ４ リフロー部 ５ 搬送コンベア ５ａ 搬入口 ５ｂ 搬出口 ６ プリント配線板 ７ 炉体 ８ 送風体 ９ 熱風吹き付けノズル（蛇行ノズル） １０ ヒータ １２ モータ １２ａ 回転軸 １３ 遠心力ファン １４ 整流羽根 １５ 集風整流翼 １６ オリフィス形成翼 １７ 集風整流流路 １８ 赤外線放射材 １９ 吸い込み板 １９a 蛇行吸い込み孔 ２０ 還流路 ２１ 吸い込み口 ２２ 温度センサ ２３ 送風体ケーシング ２４ 送風部 ２５ 集風整流部 ２６ ノズル部 ２７ 吸い込み部 ２８ 吹き口 ２８ａ 吹き口面 ３６ 枝状ノズル ３６ａ 先端領域 ３７ 枝状吸い込み孔 ３８ 折り返し部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被はんだ付け部に予めはんだが供給され
   た板状の被はんだ付けワークを搬送手段で搬送しながら
   熱風を吹きつけて前記板状の被はんだ付けワークのはん
   だ付けを行うリフローはんだ付け装置において、 雰囲気を加熱する加熱手段と、 前記加熱された雰囲気を熱風として供給する送風手段
   と、 前記送風手段が供給する熱風を前記板状の被はんだ付け
   ワークの板面に吹きつけるために、前記板状の被はんだ
   付けワークの板面に対面して条状に突出した熱風吹きつ
   けノズルがその吹き口面を前記板状の被はんだ付けワー
   クの搬送方向と交差する方向の列状領域を複数有しかつ
   一連に形成して配置された送風体と、 前記板状の被はんだ付けワークに吹きつけた熱風を、前
   記熱風吹きつけノズルの周囲にその形状に沿って設けた
   一連の吸い込み孔を介して前記送風体の外側へ排気して
   還流させるために前記板状の被はんだ付けワークの側端
   部側の前記送風体の外側に設けられた還流路とを備えた
   ことを特徴とするリフローはんだ付け装置。
2. 【請求項２】 前記熱風吹きつけノズルの条状に突出し
   た間に赤外線放射手段を設けたことを特徴とする請求項
   １記載のリフローはんだ付け装置。