JP2001196736A - リフロー装置 - Google Patents

リフロー装置

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JP2001196736A
JP2001196736A JP2000003169A JP2000003169A JP2001196736A JP 2001196736 A JP2001196736 A JP 2001196736A JP 2000003169 A JP2000003169 A JP 2000003169A JP 2000003169 A JP2000003169 A JP 2000003169A JP 2001196736 A JP2001196736 A JP 2001196736A
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reflow
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soldering target
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Yamato Mukouyoshi
大和 向吉
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱容量の異なる電子部品を同時に回路基板な
どに半田付けする。 【解決手段】 リフロー炉4の温度や搬送速度は、熱容
量の小さいチップ抵抗16やチップコンデンサ18など
の電子部品に合わせて設定されており、回路基板6がリ
フロー炉4内をベルトコンベア7により搬送されること
で、これらの部品は半田付けされる。一方、センサ10
が、ベルトコンベア7により搬送される回路基板6がリ
フロー炉4の入口24を通過したことを検出すると、加
熱制御手段12は、その後、所定時間が経過し、集積回
路14がノズル20下を通過するタイミングで、局所加
熱手段8の熱風供給手段22を作動させる。これによ
り、ノズル20から熱風が噴出し、熱容量の大きい集積
回路14のみが加熱される。したがって、熱容量の大き
い集積回路14も必要な温度に上昇して確実に半田付け
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品などを回
路基板などに半田付けするリフロー装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】地球環境保護の立場から、回路基板に電
子部品を半田付けする際に無鉛半田を使用することが検
討されている。しかし、従来の半田の場合には回路基板
の加熱温度は220°C程度であるのに対し、無鉛半田
を用いた場合には半田の温度を245°Cにまで上昇さ
せる必要がある。
【0003】ところで、回路基板に実装される電子部品
の熱容量はさまざまであり、入出力ピンの数がたとえば
400ピン程度にもなる大型の集積回路の場合は熱容量
は非常に大きく、一方、数ミリ程度の大きさのチップ抵
抗やチップコンデンサの熱容量は非常に小さい。そし
て、回路基板上のすべての電子部品が確実に半田付けさ
れるようにするためには、熱容量が大きく温度が上昇し
難い上記大型の集積回路などに合わせてリフロー炉の温
度、および回路基板がリフロー炉を通過する時間を設定
する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、無鉛半田を使
用する場合には、上述のように従来より高温に加熱しな
ければならず、大型の集積回路に合わせた加熱条件で
は、熱容量が小さく温度が容易に上昇する上記チップ抵
抗やチップコンデンサなどは、許容温度を超えて加熱さ
れたり、あるいは許容時間を上回る長い時間に亘って高
温状態が維持されてしまう。そのため、熱容量の小さい
電子部品では、特性の劣化や、破損を引き起こす結果と
なる。
【0005】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、無鉛半田を用いて熱容量
の異なる電子部品を同時に回路基板に実装するような場
合でも熱容量の小さい電子部品の劣化や破損を招くこと
なく確実に半田付けを行えるリフロー装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、半田付け対象を搬送手段により搬送しつつ
リフロー炉で加熱するリフロー装置であって、前記リフ
ロー炉内に配置した加熱部を含み、前記搬送手段により
搬送される前記半田付け対象の局所を前記加熱部により
半田が溶融する温度に加熱する局所加熱手段と、前記搬
送手段により搬送される前記半田付け対象が特定位置を
通過したことを検出するセンサと、前記半田付け対象が
前記特定位置を通過したことを前記センサが検出して所
定時間が経過したとき、前記局所加熱手段を作動させて
前記半田付け対象の前記局所を加熱させる加熱制御手段
とを備えたことを特徴とする。
【0007】本発明のリフロー装置では、センサが、搬
送手段により搬送される半田付け対象が特定位置を通過
したことを検出すると、加熱制御手段は、その後、所定
時間が経過したとき、局所加熱手段を作動させて半田付
け対象の局所を加熱させる。したがって、たとえば半田
付け対象が回路基板であり、その基板上に熱容量の大き
い集積回路などが配置されている場合、搬送手段による
搬送速度、および回路基板上の集積回路の位置に応じて
上記所定時間を適切に設定すれば、集積回路が局所加熱
手段の加熱部の箇所を通過する際に、集積回路のみを加
熱することができる。
【0008】その結果、リフロー炉の温度や搬送速度
を、熱容量の小さいチップ抵抗やチップコンデンサなど
の電子部品に合わせて設定しておけば、これら熱容量の
小さい電子部品は劣化や破損を招くことなく確実に半田
付けされ、なおかつ、熱容量の大きい上記集積回路など
も、上述のように搬送に同期して局所加熱手段により加
熱されるので、必要な温度に上昇して同様に確実に半田
付けされる。したがって、本発明のリフロー装置によれ
ば、無鉛半田を用いて熱容量の異なる電子部品を同時に
回路基板に実装するような場合でも熱容量の小さい電子
部品の劣化や破損を招くことなく確実に半田付けを行う
ことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明によるリフロ
ー装置の構成例を示す概略側面図、図2は図1に示した
リフロー装置の概略平面図である。図1に示した実施の
形態例のリフロー装置2は、リフロー炉4と、リフロー
炉4内を通じて、半田付け対象の一例としての回路基板
6を搬送するベルトコンベア7(本発明にかかわる搬送
手段)を含み、そして、局所加熱手段8、センサ10、
ならびに加熱制御手段12を含んで構成されている。
【0010】回路基板6上には、熱容量の大きな大型の
集積回路14や、熱容量の小さいチップ抵抗16やチッ
プコンデンサ18が配置されている。これらの電子部品
の半田付け箇所にはあらかじめ無鉛半田による半田ペー
ストが塗布されている。本実施の形態例では、上記集積
回路14の箇所が本発明にかかわる局所であり、集積回
路14が局所加熱手段8により局所的に加熱される。リ
フロー炉4の温度、およびベルトコンベア7の搬送速度
は、上記熱容量の小さいチップ抵抗16やチップコンデ
ンサ18の半田付けを、これらの電子部品の劣化や破損
を招くことなく確実に行える値に設定されている。具体
的には、リフロー炉4の温度はたとえば280度程度、
搬送速度は、回路基板6がリフロー炉4を通過する時間
が10秒程度となる速度に設定される。
【0011】局所加熱手段8は、本実施の形態例では一
例として、リフロー炉4内に加熱部として回路基板6の
局所に向けて配置されたノズル20と、ノズル20に熱
風を供給してノズル20から熱風を噴出させる熱風供給
手段22とを備えている。また、ノズル20としては、
本実施の形態例では、3本のノズル20が、搬送方向に
相互に近接して配置されている。このように構成された
局所加熱手段8は、ノズル20より熱風を噴出させてベ
ルトコンベア7により搬送される回路基板6の局所を、
無鉛半田が溶融する温度に加熱する。
【0012】センサ10は、リフロー炉4の入口24近
傍に配置され、ベルトコンベア7により搬送される回路
基板6が、リフロー炉4の入口24を通過したとき検出
信号を出力する。センサ10は、より詳しくは本実施の
形態例では、図2に示したように、ベルトコンベア7に
よる回路基板6の搬送路26(ベルトコンベア7)に交
差する光ビーム28を生成する光源30と、搬送路26
を挟み光源30と反対側に配置されて光ビーム28を受
光する光センサ32とを含み、回路基板6により光ビー
ム28が遮られたことを光センサ32により検出して、
ベルトコンベア7により搬送される回路基板6がリフロ
ー炉4の入口24を通過したことを検出する構成となっ
ている。
【0013】加熱制御手段12は、たとえばコンピュー
タにより構成され、回路基板6がリフロー炉4の入口2
4を通過したことをセンサ10が検出して所定時間が経
過したとき、局所加熱手段8を作動させて回路基板6の
局所を加熱させる。加熱制御手段12は、搬送方向Aに
おける回路基板6上の集積回路14の長さ、およびベル
トコンベア7の搬送速度に応じた時間、局所加熱手段8
の作動を継続させる。
【0014】次に、このように構成されたリフロー装置
2の動作について説明する。回路基板6がベルトコンベ
ア7により搬送されてリフロー炉4の入口24を通過す
ると、センサ10の光源30が発する光ビーム28が回
路基板6により遮られることから、光センサ32には光
ビーム28が到達せず、このときの光センサ32の出力
信号が検出信号として、不図示の信号線を通じて加熱制
御手段12に供給される。
【0015】加熱制御手段12は、この検出信号を受け
取ると、集積回路14がノズル20の真下の位置に到達
するまでの時間が経過したところで、局所加熱手段8、
より詳しくは熱風供給手段22を作動させる。これによ
り、各ノズル20からはたとえば240°C程度の温度
の熱風が、搬送されてきた回路基板6上の集積回路14
に向けて噴出され、集積回路14は無鉛半田の溶融に必
要な温度にまで急速に加熱される。
【0016】集積回路14がノズル20の下部を通過し
ている時間は、集積回路14の大きさと搬送速度により
決まるので、集積回路14はこの時間内は熱風をノズル
20から噴出させ、その後、熱風供給手段22を制御し
て熱風の噴出を停止させる。したがって、集積回路14
のみが熱風によって加熱される。
【0017】すなわち、本実施の形態例のリフロー装置
2では、リフロー炉4の温度や搬送速度が上述のように
設定されていることから、熱容量の小さいチップ抵抗1
6やチップコンデンサ18などの電子部品は、その劣化
や破損を招くことなく確実に半田付けされる。そして、
熱容量の大きい上記集積回路14は、上述のように搬送
に同期して局所加熱手段8により加熱されるので、リフ
ロー炉4の温度や搬送速度がチップ抵抗16やチップコ
ンデンサ18に合わせて設定されているにもかかわら
ず、必要な温度に上昇して同様に確実に半田付けされ
る。したがって、本発明のリフロー装置2によれば、無
鉛半田を用いて熱容量の異なる電子部品を同時に回路基
板6に実装する場合でも熱容量の小さい電子部品の劣化
や破損を招くことなくすべての電子部品を確実に半田付
けすることができる。
【0018】なお、加熱制御手段12が局所加熱手段8
を継続して作動させる時間は、回路基板6上の集積回路
14を加熱する温度に応じて増減することも可能であ
る。すなわち、より高い温度に加熱する場合には局所加
熱手段8を作動させる時間を長く設定し、逆に、より低
い温度でよい場合には、局所加熱手段8を作動させる時
間を短く設定してもよい。
【0019】そして、本実施の形態例では、局所加熱手
段8は、熱風により対象を加熱するとしたが、局所加熱
手段8を、回路基板6の局所に向けて赤外線を放射する
赤外線加熱装置により構成することも可能であり、上述
の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施
の形態例では無鉛半田を用いるとしたが、無鉛半田以外
の半田を用いる場合にも本発明は有効であり、熱容量が
大きく異なる複数の電子部品を同時に半田付けする場合
には、本発明により、熱容量の小さい電子部品の劣化や
破損を招くことなく、すべての電子部品を一度に確実に
半田付けすることができる。
【0020】上述のような構成に加えて、ベルトコンベ
ア7により搬送される回路基板6の局所を冷却する局所
冷却手段と、上記センサ10の検出結果にもとづく時刻
に局所冷却手段を作動させる冷却制御手段とをさらに設
けることも有効である。この場合、上記局所冷却手段は
たとえば冷却ノズルで構成し、同ノズルから冷風を噴出
させる構成として、この冷却ノズルを、たとえば上記ノ
ズル20の、搬送方向における手前側に配置する。そし
て、センサ10による検出結果にもとづいて、チップ抵
抗16やチップコンデンサ18が冷却ノズル下を通過す
る間、冷却制御手段の制御のもとで冷風を噴出させ、こ
れらの電子部品の温度が上昇しすぎないようにして、熱
容量の小さい電子部品の劣化や破損を防止することがで
きる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明のリフロー装
置では、センサが、搬送手段により搬送される半田付け
対象が特定位置を通過したことを検出すると、加熱制御
手段は、その後、所定時間が経過したとき、局所加熱手
段を作動させて半田付け対象の局所を加熱させる。した
がって、たとえば半田付け対象が回路基板であり、その
基板上に熱容量の大きい集積回路などが配置されている
場合、搬送手段による搬送速度、および回路基板上の集
積回路の位置に応じて上記所定時間を適切に設定すれ
ば、集積回路が局所加熱手段の加熱部の箇所を通過する
際に、集積回路のみを加熱することができる。
【0022】その結果、リフロー炉の温度や搬送速度
を、熱容量の小さいチップ抵抗やチップコンデンサなど
の電子部品に合わせて設定しておけば、これら熱容量の
小さい電子部品は劣化や破損を招くことなく確実に半田
付けされ、なおかつ、熱容量の大きい上記集積回路など
も、上述のように搬送に同期して局所加熱手段により加
熱されるので、必要な温度に上昇して同様に確実に半田
付けされる。したがって、本発明のリフロー装置によれ
ば、無鉛半田を用いて熱容量の異なる電子部品を同時に
回路基板に実装するような場合でも熱容量の小さい電子
部品の劣化や破損を招くことなく確実に半田付けを行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリフロー装置の構成例を示す概略
側面図である。
【図2】図1に示したリフロー装置の概略平面図であ
る。
【符号の説明】
2……リフロー装置、4……リフロー炉、6……回路基
板、7……ベルトコンベア、8……局所加熱手段、10
……センサ、12……加熱制御手段、14……集積回
路、16……チップ抵抗、18……チップコンデンサ、
20……ノズル、22……熱風供給手段、24……入
口、26……搬送路、28……光ビーム、30……光
源、32……光センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 3/04 B23K 3/04 Y

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半田付け対象を搬送手段により搬送しつ
    つリフロー炉で加熱するリフロー装置であって、 前記リフロー炉内に配置した加熱部を含み、前記搬送手
    段により搬送される前記半田付け対象の局所を前記加熱
    部により半田が溶融する温度に加熱する局所加熱手段
    と、 前記搬送手段により搬送される前記半田付け対象が特定
    位置を通過したことを検出するセンサと、 前記半田付け対象が前記特定位置を通過したことを前記
    センサが検出して所定時間が経過したとき、前記局所加
    熱手段を作動させて前記半田付け対象の前記局所を加熱
    させる加熱制御手段とを備えたことを特徴とするリフロ
    ー装置。
  2. 【請求項2】 前記加熱制御手段は、前記半田付け対象
    の前記局所を加熱する温度に応じた時間、前記局所加熱
    手段の作動を継続させることを特徴とする請求項1記載
    のリフロー装置。
  3. 【請求項3】 前記加熱制御手段は、搬送方向における
    前記半田付け対象の前記局所の長さ、および搬送速度に
    応じた時間、前記局所加熱手段の作動を継続させること
    を特徴とする請求項1記載のリフロー装置。
  4. 【請求項4】 前記局所加熱手段は、前記加熱部として
    前記半田付け対象の前記局所に向けて配置されたノズル
    と、前記ノズルに熱風を供給して前記ノズルから熱風を
    噴出させる熱風供給手段とを備えたことを特徴とする請
    求項1記載のリフロー装置。
  5. 【請求項5】 前記ノズルは、前記半田付け対象の単一
    の前記局所に対して複数が配列されていることを特徴と
    する請求項1記載のリフロー装置。
  6. 【請求項6】 前記局所加熱手段は、前記半田付け対象
    の前記局所に向けて赤外線を放射する赤外線加熱装置を
    含むことを特徴とする請求項1記載のリフロー装置。
  7. 【請求項7】 前記搬送手段により搬送される前記半田
    付け対象の前記局所をリフロー炉内で冷却する局所冷却
    手段と、前記センサの検出結果にもとづく時刻に前記局
    所冷却手段を作動させる冷却制御手段とをさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1記載のリフロー装置。
  8. 【請求項8】 前記冷却制御手段は、搬送方向における
    前記半田付け対象の前記局所の長さ、および搬送速度に
    応じた時間、局所冷却手段の作動を継続させることを特
    徴とする請求項1記載のリフロー装置。
  9. 【請求項9】 前記センサは、前記搬送手段による前記
    半田付け対象の搬送路に交差する光ビームを生成する光
    源と、前記搬送路を挟み前記光源と反対側に配置されて
    前記光ビームを受光する光センサとを含み、前記半田付
    け対象により前記光ビームが遮られたことを前記光セン
    サにより検出して、前記搬送手段により搬送される前記
    半田付け対象が前記特定位置を通過したことを検出する
    ことを特徴とする請求項1記載のリフロー装置。
  10. 【請求項10】 前記局所加熱手段は、無鉛半田が溶融
    する温度に前記半田付け対象の前記局所を加熱すること
    を特徴とする請求項1記載のリフロー装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006153440A (ja) * 2001-02-23 2006-06-15 Tamura Seisakusho Co Ltd 熱風噴射型加熱装置および加熱炉
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JP2017011082A (ja) * 2015-06-22 2017-01-12 株式会社鈴木 リフロー炉

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