JP2002171057A - リフローはんだ付け装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】研究所等の比較的狭い場所に設置でき、実装プ
リント配線基板の試作や多品種少量生産にも好適なリフ
ローはんだ付け装置および方法の提供。 【解決手段】炉内１４を所定の温度プロファイルが得ら
れるように被搬送基板Ｐを搬送して電子部品Ｃを所定位
置にはんだ付けするリフローはんだ付け装置および方法
にあって、被搬送基板Ｐは、炉内１４を往復移動するコ
ンベア３２を介することにより、往路始端１５側の基板
投入口１８から往路奥端１６側に到達するに至るまで速
度制御された状態で移動させる往路加熱工程と、該往路
奥端１６側から基板投入口１８に至るまで速度制御され
た状態で移動させる復路加熱工程とを経させることによ
り、電子部品Ｃを所定位置にはんだ付けする。また、往
路加熱工程と復路加熱工程との間には、往路搬送方向で
の被搬送基板Ｐの前後を逆向きとする反転工程を介在さ
せるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線基板
自体やプリント配線基板に実装する電子部品を設計・研
究する際や、プリント配線基板に電子部品をはんだ付け
して実装プリント配線基板を試作したり少量生産したり
する際などに好適なリフローはんだ付け装置および方法
に関する。

【従来の技術】

【０００２】通常、リフローはんだ付け装置は、予備加
熱ゾーンと本加熱ゾーンと冷却ゾーンとを炉内に備え、
該炉内を一定の速度で移動する一対のチェーンコンベア
上に被搬送基板を載置して搬入口から搬出口へと次々に
無端搬送することにより、所定の温度プロファイルのも
とで電子部品をプリント配線基板の所定位置にはんだ付
けできる量産構造を備えて形成されている。

【０００３】したがって、従来からあるリフローはんだ
付け装置は、等速で移動する一対のチェーンコンベアを
利用して無端搬送方式で次々に被搬送基板を炉内搬送し
なければならず、装置本体が搬送方向に長大化してして
しまうばかりでなく、少量生産には不向きでもあった。

【０００４】一方、近時、リフローはんだ付け装置にお
いて用いられるはんだの組成に関しては、環境保護の観
点から無鉛化指向が世界の趨勢となってきており、その
溶融温度も従来のものよりは高くなってしまう結果、そ
れだけ品質管理が難しくいものとなっている。

【０００５】そして、はんだに関する上記したような組
成変化は、実装プリント配線基板自体やこれに実装され
る電子部品の設計・研究や、実装プリント配線基板の試
作を行う必要性をより一層高める結果を招いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、被搬送基板を
一定速度で次々に炉内搬送する従来タイプのリフローは
んだ付け装置は、その全体が長大化していることもあっ
て、例えば研究所や実験室などのような比較的狭い場所
には設置できない不都合があった。

【０００７】また、従来のリフローはんだ付け装置は、
量産タイプであることもあって、近時その必要性が高ま
ってきている多品種少量生産の要請に対応できない不具
合もあった。

【０００８】本発明は、従来技術にみられた上記課題に
鑑み、装置本体の小型化を図ることにより研究所や実験
室などの比較的狭い場所にも容易に設置でき、プリント
配線基板自体やプリント配線基板に実装する電子部品を
設計・研究する際や、プリント配線基板に電子部品をは
んだ付けして実装プリント配線基板を試作したり少量生
産したりする際などに好適なリフローはんだ付け装置お
よび方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明の
構成上の特徴は、所定の温度雰囲気のもとで炉内の加熱
を自在に形成された加熱炉と、前記炉内を所定の温度プ
ロファイルのもとで被搬送基板の水平搬送を自在に配設
された基板搬送機構とを少なくとも具備してなるリフロ
ーはんだ付け装置において、前記基板搬送機構は、前記
加熱炉の往路始端側に開設された基板投入口の側を搬送
起点として、該搬送起点と前記炉内の往路奥端側との間
を被搬送基板を載置した状態での速度制御と、同期した
往復移動とが自在となって平行に走行する一対のコンベ
アを少なくとも備えてなることにある。

【００１０】この場合、前記基板搬送機構には、前記コ
ンベアにより確保される往復搬送路の前記往路奥端側に
て往路搬送方向での被搬送基板の向きを半回転させて前
後を逆向きとする基板反転機構を付設するのが好まし
い。その際における前記基板反転機構は、前記往路奥端
側の下方に配設される駆動部と、該駆動部により昇降制
御される昇降部と、該昇降部の頂端側にその昇降方向と
は直交する面方向での回転と前記被搬送基板の下支えと
が可能に取り付けられた支台部とを少なくとも具備させ
て形成するのが望ましい。なお、前記基板搬送機構に
は、被搬送基板の個々のサイズの別に適合させて支持自
在に形成され、かつ、常に一定間隔のもとで相互を離間
させた一対の前記コンベア上に載置される基板支持台を
含み、基板反転機構を構成する前記支台部は、前記基板
支持台の定置を自在にして形成することもできる。ま
た、前記加熱炉は、往路始端側に基板投入口が開設さ
れ、往路奥端側が閉止された袋穴状に形成するのが望ま
しい。

【００１１】一方、第２の発明の構成上の特徴は、所定
の温度雰囲気のもとで加熱されている加熱炉の炉内を所
定の温度プロファイルが得られるように被搬送基板を搬
送して電子部品を所定位置にはんだ付けするリフローは
んだ付け方法において、前記被搬送基板は、往路始端側
に開設された基板投入口から前記炉内に搬入して往路奥
端側に到達するに至るまで速度制御された状態で前記温
度雰囲気中を移動させる往路加熱工程と、該往路奥端側
から前記基板投入口に至るまで速度制御された状態で前
記温度雰囲気中を移動させる復路加熱工程とを経させる
ことにより、電子部品を所定位置にはんだ付けすること
にある。

【００１２】この場合、前記往路加熱工程と前記復路加
熱工程との間には、往路搬送方向での前記被搬送基板の
向きを半回転させて前後を逆向きとする反転工程をさせ
ておくのが好ましい。さらに、前記加熱炉は、往路始端
側に開設された基板投入口を有し、往路奥側が閉止され
た袋穴状となって前記炉内が形成され、該炉内での被搬
送基板の搬送は、不活性ガス雰囲気中で行うのが望まし
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るリフローは
んだ付け装置（第１の発明）の一例を示す概略説明図で
あり、炉内１４に２〜３の加熱ゾーンを有して所定の温
度雰囲気のもとでの加熱を自在に形成された加熱炉１３
を備える装置本体１２と、所定の温度プロファイルのも
とで炉内１４における被搬送基板Ｐの水平搬送を自在に
配設された基板搬送機構３１とを少なくとも具備させる
ことによりリフローはんだ付け装置１１の全体が構成さ
れている。

【００１４】このうち、加熱炉１３は、往路始端１５側
に基板投入口１８を有し、往路奥端１６側が閉止された
袋穴状となって炉内１４が形成されている。また、図示
例によれば、該炉内１４には、搬送される被搬送基板Ｐ
を上下方向から加熱する上側パネルヒータ２０と下側パ
ネルヒータ２１とにより形成される第１加熱ゾーン１９
と、該第１加熱ゾーン１９を経た被搬送基板Ｐを上方向
から加熱する上側パネルヒータ２３により形成される第
２加熱ゾーン２２と、これら第１加熱ゾーン１９と第２
加熱ゾーン２２との天井１７側に各別に配設されたファ
ン２４とが設置されている。なお、図１の炉内１４構成
は、あくまでも一例を示したものであり、図示例以外に
も例えば加熱ゾーンを３つ以上設けたり、所望に応じ整
流板などの各種必要部材を配設することができる。ま
た、加熱炉１３の炉内１４は、往路奥端１６側が完全に
閉止された袋穴状となっているもののほか、往路奥端１
６側にある程度の通気性を付与して形成しておくことも
できる。

【００１５】一方、基板搬送機構３１は、加熱炉１３の
往路始端１５側に開設された基板投入口１８を搬送起点
として、該搬送起点と炉内１４の往路奥端１６側との間
を被搬送基板Ｐを載置した状態での速度制御と、同期し
た往復移動とが自在となって平行に走行する一対のコン
ベア３２，３２（図示例では１本のコンベア３２しか示
されていないが、平面からみて所定の間隔をおいた平行
状態となって一対のコンベア３２，３２が配設されてい
る）を少なくとも具備して形成されている。この場合に
おける各コンベア３２は、チェーンコンベアにより形成
されているものを好適に用いることができるが、これ以
外にもベルトコンベアなどの適宜構造のものを用いるこ
とができる。

【００１６】これを図示例に基づき具体的に説明すれ
ば、コンベア３２のそれぞれは、複数個のローラ３３を
介することにより無端方式での移動が自在となって加熱
炉１３の炉内１４を含む装置本体１２内に配設されてい
る。

【００１７】そして、これらコンベア３２のそれぞれ
は、図示しない駆動源としてのモータを駆動制御するこ
とにより、載置した被搬送基板Ｐが炉内１４の往路奥端
１６側に到達した時点で、往路始端１５側に位置する基
板投入口１８へと戻る往復搬送路が確保できるようにな
っており、それだけ加熱炉１３自体を小型化することが
できる。

【００１８】しかも、基板搬送機構３１には、コンベア
３２により確保される往復搬送路の往路奥端１６側にて
往路搬送方向での被搬送基板Ｐの向きを半回転させて前
後を逆向きとする基板反転機構３５が付設されている。

【００１９】該基板反転機構３５は、往路奥端１６側の
下方に配設される例えばエアーシリンダなどからなる駆
動部３６と、該駆動部３６により昇降制御されるピスト
ンロッドなどからなる昇降部３７と、該昇降部３７の頂
端３７ａ側にその昇降方向とは直交する面方向での回転
と被搬送基板Ｐの下支えとが可能に取り付けられた支台
部３８とを少なくとも備えて形成されている。この場合
における支台部３８の面方向での回転は、駆動部３６自
体を回転させる適宜の回転機構を介して行わせることが
できるほか、支台部３８自体に適宜の回転機構を付設し
て行わせることもできる。

【００２０】また、本発明装置においては、被搬送基板
Ｐの個々のサイズの別に適合させて支持自在とする適宜
構造のアジャスト機構を備え、しかも、常に一定間隔の
もとで相互を離間させた各コンベア３３を介して載置さ
れる基板支持台３４を用いることができる。この場合、
基板反転機構３５を構成している支台部３８は、例えば
往路方向での基板支持台３４の前端部３４ａと後端部３
４ｂとを保持してこれを定置させた状態で下支えできる
保持部３９を付設して形成することができる。

【００２１】次に、上記構成からなる本発明に係るリフ
ローはんだ付け装置（第１の発明）に適用して実施され
る本発明に係るリフローはんだ付け方法（第２の発明）
を本発明装置の作用とともに説明する。

【００２２】本発明に係るリフローはんだ付け方法は、
所定の温度雰囲気のもとで加熱されている加熱炉１３の
炉内１４を、所定の温度プロファイルが得られるように
被搬送基板Ｐを往路加熱工程と復路加熱工程とを経るよ
うに搬送させることにより、その所定位置に電子部品Ｃ
をはんだ付けすることにより行われる。

【００２３】すなわち、被搬送基板Ｐは、まず、加熱炉
１３の往路始端１５側に開設された基板投入口１８から
コンベア３２を介して炉内１４へと搬入され、炉内１４
の往路奥端１６側に到達するに至るまで速度制御された
状態で移動させる往路加熱工程を経ることになる。

【００２４】該往路加熱工程においては、コンベア３２
上に載置された被搬送基板Ｐが上側パネルヒータ２０と
下側パネルヒータ２１とからなる第１加熱ゾーン１９を
通過する際にまず加熱される。

【００２５】該第１加熱ゾーン１９においては、図２に
示す温度プロファイル中のの部分に相当する温度状態
が得られるようにコンベア３２の速度が制御されて、被
搬送基板Ｐに対する初期加熱が行われる。

【００２６】次いで、被搬送基板Ｐは、上側パネルヒー
タ２３からなる第２加熱ゾーン２２に到達する。このと
きのコンベア３２の速度は、図２に示す温度プロファイ
ル中のの部分に相当する温度状態が得られるように制
御され、復路加熱工程に移行するまで被搬送基板Ｐに対
する予備加熱が行われる。

【００２７】また、往路加熱工程と復路加熱工程との間
に反転工程を介在させてある場合には、基板反転機構３
５を作動させて往路奥端１６側にてコンベア３２上に載
置されている被搬送基板Ｐを支台部３８を介して持ち上
げて半回転させた後、再びコンベア３２上に載置するこ
とにより、往路搬送方向での被搬送基板Ｐの前後を逆向
きに反転させることことができる。これにより、第２加
熱ゾーン２２内では、被搬送基板Ｐに対しより均等な温
度条件のもとで予備加熱が行われることになる。

【００２８】この場合、被搬送基板Ｐがアジャスト機構
を備えた基板支持台３４に支持された状態で搬送される
ものである場合には、常に一定間隔のもとで相互を離間
させた各コンベア３３を介して被搬送基板Ｐを搬送する
ことができるので、被搬送基板Ｐのサイズが異なる毎に
コンベア３３相互の間隔を調節する作業をなくすことが
できる。また、このとき、基板支持台３４の前端部３４
ａと後端部３４ｂとを保持してこれを定置させた状態で
下支えできる保持部３９を備える支え台部３８を用いる
ことにより、基板支持台３４を定置させた状態でより正
確に位置決めして下支えさせることができる。

【００２９】第２加熱ゾーン２２での予備加熱を終えた
被搬送基板Ｐは、往路奥端１６側から基板投入口１８の
側へとコンベア３２を逆走させることにより、復路加熱
工程に移行して再び第１加熱ゾーン１９へと搬送される
結果、図２に示す温度プロファイル中のの部分に相当
する温度状態が得られるようにコンベア３２の速度が制
御されて、被搬送基板Ｐに対する本加熱が行われる。

【００３０】被搬送基板Ｐに対する本加熱を終えた後
は、コンベア３２を介して基板投入口１８を経て炉内１
４から加熱炉１３の外に搬出されて冷却され、電子部品
Ｃが被搬送基板Ｐの所定位置に確実にはんだ付けされる
ことになる。

【００３１】なお、加熱炉１３の炉内１４が往路始端１
５側に基板投入口１８を有し、往路奥側１６が閉止され
た袋穴状となって形成されている場合には、炉内１４に
封入した窒素等の不活性ガスの濃度保持もそれだけ容易
に行うことができるので、従来からあるトンネル構造の
加熱炉に比較してより好適な不活性ガス雰囲気中でリフ
ローはんだ付け処理を遂行することができる。また、本
発明方法によれば、コンベア３２の速度を制御すること
により、個々の被搬送基板Ｐと電子部品Ｃとの特性に応
じた最適条件の温度プロファイルを容易に得ることがで
きる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、装置
本体の小型化を図ることにより研究所や実験室などの比
較的狭い場所にも容易に設置でき、プリント配線基板自
体やプリント配線基板に実装する電子部品を設計・研究
する際や、プリント配線基板に電子部品をはんだ付けし
て実装プリント配線基板を試作したり、多品種少量生産
したりする際などに好適なリフローはんだ付け装置およ
び方法を提供することができる。また、作業従事者も少
ない人数でまかなうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリフローはんだ付け装置（第１の
発明）の一例を示す概略説明図。

【図２】本発明に係るリフローはんだ付け方法（第２の
発明）により得られる温度プロファイルの一例を示す説
明図。

【符号の説明】

１１ リフローはんだ付け装置 １２ 装置本体 １３ 加熱炉 １４ 炉内 １５ 往路始端 １６ 往路奥端 １７ 天井 １８ 基板搬入口 １９ 第１加熱ゾーン ２０ 上側パネルヒータ ２１ 下側パネルヒータ ２２ 第２加熱ゾーン ２３ 上側パネルヒータ ３１ 基板搬送機構 ３２ コンベア ３３ ローラ ３４ 基板支持台 ３４ａ 前端部 ３４ｂ 後端部 ３５ 基板反転機構 ３６ 駆動部 ３７ 昇降部 ３７ａ 頂端 ３８ 支台部 ３９ 保持部 Ｐ 被搬送基板 Ｃ 電子部品

───────────────────────────────────────────────────── 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 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の温度雰囲気のもとで炉内の加熱を
   自在に形成された加熱炉と、前記炉内を所定の温度プロ
   ファイルのもとで被搬送基板の水平搬送を自在に配設さ
   れた基板搬送機構とを少なくとも具備してなるリフロー
   はんだ付け装置において、 前記基板搬送機構は、前記加熱炉の往路始端側に開設さ
   れた基板投入口の側を搬送起点として、該搬送起点と前
   記炉内の往路奥端側との間を被搬送基板を載置した状態
   での速度制御と、同期した往復移動とが自在となって平
   行に走行する一対のコンベアを少なくとも備えてなるこ
   とを特徴とするリフローはんだ付け装置。
2. 【請求項２】 前記基板搬送機構には、前記コンベアに
   より確保される往復搬送路の前記往路奥端側にて往路搬
   送方向での被搬送基板の向きを半回転させて前後を逆向
   きとする基板反転機構を付設したことを特徴とする請求
   項１に記載のリフローはんだ付け装置。
3. 【請求項３】 前記基板反転機構は、前記往路奥端側の
   下方に配設される駆動部と、該駆動部により昇降制御さ
   れる昇降部と、該昇降部の頂端側にその昇降方向とは直
   交する面方向での回転と前記被搬送基板の下支えとが可
   能に取り付けられた支台部とを少なくとも具備させて形
   成したとを特徴とする請求項２に記載のリフローはんだ
   付け装置。
4. 【請求項４】 前記基板搬送機構には、被搬送基板の個
   々のサイズの別に適合させて支持自在に形成され、か
   つ、常に一定間隔のもとで相互を離間させた一対の前記
   コンベア上に載置される基板支持台を含み、基板反転機
   構を構成する前記支台部は、前記基板支持台の定置を自
   在にして形成したことを特徴とする請求項３に記載のリ
   フローはんだ付け装置。
5. 【請求項５】 前記加熱炉は、往路始端側に基板投入口
   が開設され、往路奥端側が閉止された袋穴状に形成した
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の
   リフローはんだ付け装置。
6. 【請求項６】 所定の温度雰囲気のもとで加熱されてい
   る加熱炉の炉内を所定の温度プロファイルが得られるよ
   うに被搬送基板を搬送して電子部品を所定位置にはんだ
   付けするリフローはんだ付け方法において、 前記被搬送基板は、往路始端側に開設された基板投入口
   から前記炉内に搬入して往路奥端側に到達するに至るま
   で速度制御された状態で前記温度雰囲気中を移動させる
   往路加熱工程と、該往路奥端側から前記基板投入口に至
   るまで速度制御された状態で前記温度雰囲気中を移動さ
   せる復路加熱工程とを経させることにより、電子部品を
   所定位置にはんだ付けすることを特徴とするリフローは
   んだ付け方法。
7. 【請求項７】 前記往路加熱工程と前記復路加熱工程と
   の間には、往路搬送方向での前記被搬送基板の向きを半
   回転させて前後を逆向きとする反転工程を介在させるこ
   とを特徴とする請求項６に記載のリフローはんだ付け方
   法。
8. 【請求項８】 前記加熱炉は、往路始端側に開設された
   基板投入口を有し、往路奥側が閉止された袋穴状となっ
   て前記炉内が形成され、該炉内での被搬送基板の搬送
   は、不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする請求項
   ６または７に記載のリフローはんだ付け方法。