JP2002185122A - リフロー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板温度を均一化して良好なはんだ付けを行
うことができ、装置寿命も長くメンテナンス性に優れ、
装置の小型化を図ることができるリフロー装置を提供す
る。 【解決手段】 送風機３とエアー経路を構成する隔壁１
８とスリットヒーター２ａ、２ｂと炉体１からなる加熱
ユニットを有するリフロー装置であって、送風機３のモ
ーター５に一対のファン４ａ、４ｂが設けられ、第１フ
ァン４ａは基板７の下面への送風用、第２ファン４ｂは
基板７の上面への送風用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板と
電子部品とのはんだ付けを行うリフローはんだ装置に好
適に用いられるリフロー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リフローはんだ付け装置は、リフロー炉
内に予備加熱部、本加熱部および冷却部を有し、リフロ
ー炉内に搬送されるプリント配線板（以下、基板と称す
る）上の電子部品を予備加熱部で予熱し、本加熱部では
んだ付け温度まで加熱してはんだを溶融させ、さらに冷
却部で冷却することによりリフローはんだ付けを行うよ
うに構成されている。

【０００３】リフローはんだ付け装置における加熱手段
としては、熱風を用いた装置、赤外線などの熱線を用い
た装置、およびそれらを併用した装置等が挙げられる。

【０００４】従来の熱風循環型リフロー装置の一例とし
ては、図８に示すような構成のものが知られている。こ
のリフロー装置は、基板７の搬送面下方に設けられたフ
ァン５２とこのファンを回転させるモーター５３とから
構成される送風機５４によりエアーを吸い込み、搬送面
の側方を通って炉の上方に加熱された後に、このエアー
を吹き出す。炉内を循環されるエアーは、途中でヒータ
ー５１により加熱された後に、熱風となって搬送面の上
方から基板７に向けて下方に吹き付けられる。この熱風
は、基板７に衝突した後に搬送面を横切って下方へ流
れ、再びファンの吸い込み口に流れ込むようになってい
る。

【０００５】また、特開平１１−１９２５４５号には、
図９に示すように一対のファンを用いて基板の上面およ
び下面を加熱できるようにしたリフロー装置が開示され
ている。このリフロー装置は、基板７の上下にヒーター
５１が設けられている。また、炉体の下部に横設された
１本の回転軸を共通の回転軸とする一対のシロッコファ
ン５２を有しており、回転軸はベルト伝動機構を介して
モーター５３により駆動される。

【０００６】さらに、特開平１１−１９２５４５号に
は、図１０に示すよう２台の送風機を用いて基板の上面
および下面を加熱できるようにしたリフロー装置も開示
されている。このリフロー装置は、基板７の上下にヒー
ター５１が設けられ、さらに、ファン５２とモーター５
３からなる送風機５４が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図８に示した従来のリフロー装置では、加熱が上面のみ
であるため温度が均一になるのに時間が掛かったり、基
板温度にばらつきが発生してはんだ付け不良が生じたり
するという問題があった。

【０００８】また、図９に示した従来のリフロー装置で
は、ベルト伝動機構を介してモーターにより駆動を行
い、リフロー装置の幅以上の長い回転軸を使用している
という装置構成上、回転軸受の寿命が短く、ベルトの交
換等の必要があるためにメンテナンス性が悪いという問
題があった。

【０００９】さらに、図１０に示した従来のリフロー装
置では、２台の送風機を搬送される基板の上方および下
方に設けるため、装置が大型になる等の問題があった。

【００１０】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するべくなされたものであり、基板温度を均一化して
はんだ付けを良好に行うことができ、装置寿命も長くメ
ンテナンス性にも優れ、装置の小型化を図ることができ
るリフロー装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のリフロー装置
は、エアーを循環させる送風機と、エアー経路を構成す
る隔壁と、循環されるエアーを加熱する基板加熱用スリ
ットヒーターと、被処理基板が供給される炉体とからな
る加熱ユニットを少なくとも１つ備えたリフロー装置で
あって、該送風機のモーターに一対のファンが設けら
れ、一方のファンは被処理基板の上面への送風用であ
り、他方のファンは被処理基板の下面への送風用であ
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００１２】上記構成によれば、一対のファンを有する
送風機から発生するエアーにより、基板の上面および下
面が加熱され、基板を均一な温度分布状態にして、はん
だ付けを良好に行うことが可能となる。また、両面から
の加熱のため、基板の加熱スピードも速くすることが可
能となる。さらに、駆動用モーターに一対のファンを設
けているのでベルト伝動機構が不要となり、２台の送風
機を使用した場合のように装置が大型化することはな
い。

【００１３】前記被処理基板の搬送経路上方に前記モー
ターの回転軸が縦設され、該回転軸によって前記一対の
ファンが回転駆動されるのが好ましい。

【００１４】炉体の上方にモーターの回転軸を縦設する
ことにより、その回転軸により回転される一対のファン
によってエアーが炉内下方に吹き下げされ、基板の上面
および下面が加熱される。また、モーターの回転軸を縦
設することにより、横設された回転軸の場合のようにベ
ルト掛けによる回転駆動時の寿命やベルト交換などの作
業性の問題が生じない。さらに、送風機を搬送経路上方
に設けることにより、装置の全高を低く抑えることがで
き、搬送コンベアは下方に送風機が無いために設置に支
障が生じない。

【００１５】前記基板加熱用スリットヒーターは、搬送
される被処理基板の上方および下方に設けられ、内部に
ニクロム線が巻き込まれた複数のパイプヒーターと、該
パイプヒーターに接続され、垂直に並べられた複数の金
属製平板とを組み合わせてスリット構造が構成されてい
るのが好ましい。

【００１６】上記構成によれば、基板加熱用スリットヒ
ーターにおいてパイプヒーターから発生した熱が複数の
金属製平板に伝えられ、ヒーター全体の温度はばらつき
なく均一化される。また、エアーがヒーターを通過する
ときに、エアーは均一に加熱されて熱風として吹き出さ
れ、さらに、スリット構造となった複数の吹き出し孔か
ら整流化されて吹き出される。そして、吹き出された熱
風は基板に衝突し、基板の上面および下面がばらつきな
く均一に加熱され、基板温度が安定化される。

【００１７】前記一対のファンのうち、第１ファンから
エアーを送り出す第１エアー経路、第２ファンからエア
ーを送り出す第２エアー経路、および第１ファンから送
り出されたエアーが下方基板加熱用スリットヒーターを
経由して被処理基板の裏面に衝突し、第２ファンから送
り出されたエアーが上方基板加熱用スリットヒーターを
経由して被処理基板の表面に衝突して、再度第１ファン
および第２ファンの吸い込み口に流れ込む第３エアー経
路の３つのエアー経路を構成する隔壁を備えているのが
好ましい。

【００１８】上記構成によれば、エアーの循環経路を３
層の経路にすることにより、１台の送風機により基板の
上面および下面を加熱することができる。

【００１９】前記一対のファンのファンサイズが異なる
のが好ましい。

【００２０】上記構成によれば、一対のファンに風量に
差を付けることができるので、基板の上面および下面へ
の風量制御が可能となる。ファンサイズが大きい方が風
量が多くなるので、そのエアー経路に接する基板面の温
度上昇スピードが速くなり、さらに、基板上下を異なる
温度に制御することができる。

【００２１】前記加熱ユニットが直列に複数配設され、
各加熱ユニットが独立して温度調整可能であるのが好ま
しい。

【００２２】上記構成によれば、各加熱ユニットの設定
温度を独立して調整することにより、細かい温度制御が
可能となり、リフロー温度プロファイル導出時に所望の
リフロー温度プロファイルを導出し易くなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２４】図１は本発明の一実施形態であるリフロー
装置において、予熱部および本加熱部で使用される加熱
ユニットの構成を説明するための断面図であり、図２は
その炉体中のエアーの循環経路を示す図である。また、
図３は基板加熱用スリットヒーターの構成を説明するた
めの図であり、図４はそのスリットヒーターの拡大斜視
図であり、図５はそのスリットヒーターの断面図であ
る。さらに、図６は本実施形態のリフロー装置全体の構
成を説明するための図であり、図７は加熱ユニットにお
けるファンサイズを変更した場合を説明するための図で
ある。

【００２５】本実施形態のリフロー装置における加熱ユ
ニットは、図１に示すように、エアーを循環させるため
の送風機３、エアー経路を構成する隔壁１８、循環され
るエアーを加熱するために搬送される基板７の上方およ
び下方に設けられた基板加熱用スリットヒーター２ａ、
２ｂ、および基板が供給される炉体１から構成される。
なお、この図において、８は搬送台、８ａは基板の幅が
違う場合に調節するための調節器である。

【００２６】送風機３は、図１および図２に示すよう
に、モーター６に基板上面への送風用の第１ファン４ａ
および基板の下面への送風用の第２ファン４ｂの上下一
対のファンが設けられている。モーター６は長軸モータ
ーであり、炉体１の上方にモーターの回転軸５が縦設さ
れている。この回転軸５を共通の回転軸として、上記一
対のファン４ａ、４ｂが回転駆動される。ここではシロ
ッコファンを組み合わせているが、シロッコファンとプ
ロペラファンを組み合わせてもよい。

【００２７】基板加熱用スリットヒーター２ａ、２ｂ
は、図３〜図５に示すように、搬送される基板７の上方
および下方に設けられている。この基板加熱用スリット
ヒーター２ａ、２ｂは、内部にニクロム線２３が巻き込
まれた複数のパイプヒーター２１と、そのパイプヒータ
ー２１に接続され、垂直に並べられた複数の金属製平板
２２とを組み合わせてヒーター自体をスリット構造とし
ている。なお、これらの図において、２０はヒーター枠
である。図４に示すように、パイプヒーター２１から発
生した熱２６は複数の金属製平板２２に伝えられ、金属
製水平板２２を含めてヒーター全体の温度が均一化され
る。さらに、図５に示すように、そのスリットヒーター
にエアー２４が吹き込まれると、整流化されると共に加
熱され、熱風２５として吹き出される。

【００２８】炉体１は、図２に示すように、一対のファ
ンのうち、第１ファン４ａからエアーを送り出す第１エ
アー経路９、第２ファン４ｂからエアーを送り出す第２
エアー経路１０、および第１ファン４ａから送り出され
たエアーが下方基板加熱用スリットヒーター２ｂを経由
して基板７の裏面に衝突し、第２ファン４ｂから送り出
されたエアーが上方基板加熱用スリットヒーター２ａを
経由して基板７の表面に衝突して、再度第１ファン４ａ
および第２ファン４ｂの吸い込み口に流れ込む第３エア
ー経路１１の３つのエアー経路を構成する隔壁１８を備
えている。また、炉体１内には、エアーが循環し易いよ
うに各所に案内板１２が設けられている。

【００２９】次に、このように構成されたリフロー装置
の加熱ユニットにおける基板加熱方法について説明す
る。長軸モーター６が駆動することによって、送風機３
の第１ファン４ａと第２ファン４ｂが同時に回転する。
そして、第１ファン４ａによって引き起こされたエアー
は第１エアー経路９を経由して、下方基板加熱用スリッ
トヒーター２ｂを通過する。エアーは、スリットヒータ
ーを通過するときにヒーターによって加熱されて熱風と
して吹き出され、基板７の裏面を加熱する。このとき、
スリットヒーター２ｂ全体が均一に加熱されているた
め、熱風も温度ばらつきが無い状態で基板裏面を加熱す
る。

【００３０】また、第２ファンｂによって引き起こされ
たエアーは第２エアー経路１０を経由して、上方基板加
熱用スリットヒーター２ａを通過する。エアーは、スリ
ットヒーターを通過するときにヒーターによって加熱さ
れて熱風として吹き出され、基板７の表面を加熱する。
このとき、スリットヒーター２ａ全体が均一に加熱され
ているため、熱風も温度ばらつきが無い状態で基板表面
を加熱する。

【００３１】さらに、第１ファン４ａから吹き出された
エアーは下方基板加熱用スリットヒーター２ｂを経由
し、基板７の裏面に衝突して第３エアー経路１１を通過
し、再度第１ファン４ａおよび第２ファン４ｂのエアー
吸い込み口まで到達し、また、第２ファン４ｂから吹き
出されたエアーは上方基板加熱用スリットヒーター２ａ
を経由し、基板７の表面に衝突して第３エアー経路１１
を通過し、再度第１ファン４ａおよび第２ファン４ｂの
エアー吸い込み口まで到達する。

【００３２】図６に、上記構成の加熱ユニットを直列に
複数台備えたリフロー装置の構成を示す。このリフロー
装置は、装置本体４０内に上記構成の加熱ユニットが直
列に７ユニット配設され、そのうち基板搬送口から５ユ
ニット３０〜３４を予備加熱部、次の２ユニット３５、
３６を本加熱部として用い、さらに、１台の冷却ユニッ
ト（冷却部）３７が設けられている。

【００３３】このリフロー装置においては、基板搬送口
から基板７を搬送コンベア３８上に投入し、加熱部３０
〜３４までの５台の予備加熱部を経由することにより基
板７を１６０℃まで加熱する。次に、本加熱部３５、３
６では、はんだが溶融する温度まで上昇させて、最終的
には２３０℃〜２４０℃程度まで加熱する。最近では、
はんだの鉛フリー化を行う場合には、２５０℃〜２６０
℃まで加熱することもある。

【００３４】このとき、予備加熱３０〜３４では各ユニ
ットで独立して温度調節が可能であるため、所望のリフ
ロープロファイルを導出し易くなっている。また、本加
熱部３５、３６においても、各ユニットで独立して温度
調節が可能であるたえ、予備加熱部と同様に、所望のリ
フロープロファイルを導出し易くなっている。

【００３５】その後、冷却部３７では、本加熱部３５、
３６においてはんだが溶融しているのを冷却し、電子部
品を基板にはんだ付けする処理が完了する。

【００３６】上記加熱ユニットにおいて、一対のファン
のファンサイズを異ならせて風量に差を付け、基板の上
面および下面の風量制御を行うこともできる。図７に、
第２ファン４ｂのファンサイズを第１ファン４ａのファ
ンサイズよりも小さくした例を示す。このように第２フ
ァン４ｂのファンサイズを第１ファン４ａのファンサイ
ズよりも小さくすることにより、基板の表裏面への風量
を同等に調整することが可能である。

【００３７】例えば、基板の表面と裏面に電子部品を接
続する際に、まず、基板の片面にリフロー装置を用いて
電子部品をはんだ付けした後、次に、電子部品が接続さ
れた面を下に向けて上面に電子部品をはんだ付けする場
合、基板の下面に当たる風量を少なくする必要がある。
図９に示した従来の構成では、基板の上下で風量の調節
をすることはできないため、このような場合に対応する
ことができない。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
１台の送風機により基板の上面および下面を加熱しては
んだ付けを良好に行うことができ、装置の小型化を図る
ことができる。駆動用モーターに一対のファンを設けて
いるのでベルト伝動機構が不要となる。

【００３９】また、炉体の上方に縦設したモーターの回
転軸を共通の回転軸として一対のファンを設けることに
より、モーターの回転軸を横設した従来技術のようにベ
ルト掛けによる回転駆動時の寿命やベルト交換などの作
業性の問題を解決することができる。

【００４０】一対のファンのファンサイズを異ならせる
ことにより、風量に差を設けて、基板の上面および下面
への風量制御を行うことができる。

【００４１】さらに、加熱ユニットを直列に複数配設
し、各加熱ユニットの設定温度を独立して調整すること
により、細かい温度制御を行うことができ、リフロー温
度プロファイル導出時に所望のリフロー温度プロファイ
ルを導出し易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるリフロー装置におけ
る加熱ユニットの構成を示す断面図である。

【図２】図１の加熱ユニットにおけるエアーの循環経路
を説明するための図である。

【図３】加熱ユニットに使用されるスリットヒーターの
全体構成を示す図である。

【図４】図３のスリットヒーターの拡大斜視図である。

【図５】図３のスリットヒーターの断面図である。

【図６】本発明の一実施形態であるリフロー装置の構成
を示す図である。

【図７】本発明の一実施形態であるリフロー装置におけ
る加熱ユニットの他の構成を示す断面図である。

【図８】従来のリフロー装置の構成を示す断面図であ
る。

【図９】他の従来のリフロー装置の構成を示す断面図で
ある。

【図１０】他の従来のリフロー装置の構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 炉体 ２ａ 上方基板加熱用ヒーター ２ｂ 下方基板加熱用ヒーター ３ 送風機 ４ａ 第１ファン ４ｂ 第２ファン ５ 回転軸 ６ 長軸モーター ７ 基板 ８ 搬送台 ８ａ 調節器 ９ 第１エアー経路 １０ 第２エアー経路 １１ 第３エアー経路 １２ 案内板 １８ 隔壁 ２０ ヒーター枠 ２１ パイプヒーター ２２ 金属製平板 ２３ ニクロム線 ２４ エアー ２５ 熱風 ２６ 熱 ３０〜３４ 加熱ユニット（予備加熱部） ３５、３６ 加熱ユニット（本加熱部） ３７ 冷却ユニット（冷却部） ３８ 搬送コンベア ４０ リフロー装置本体 ５１ ヒーター ５２ ファン ５３ モーター ５４ 送風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島野 喜代治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 高倉 博 大阪府吹田市江坂町５丁目15番５号 株式 会社エクセル内 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC01 CC36 CC58 GG03 GG15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアーを循環させる送風機と、 エアー経路を構成する隔壁と、 循環されるエアーを加熱する基板加熱用スリットヒータ
   ーと、 被処理基板が供給される炉体とからなる加熱ユニットを
   少なくとも１つ備えたリフロー装置であって、 該送風機のモーターに一対のファンが設けられ、 一方のファンは被処理基板の上面への送風用であり、他
   方のファンは被処理基板の下面への送風用であるリフロ
   ー装置。
2. 【請求項２】 前記被処理基板の搬送経路上方に前記モ
   ーターの回転軸が縦設され、該回転軸によって前記一対
   のファンが回転駆動される請求項１に記載のリフロー装
   置。
3. 【請求項３】 前記基板加熱用スリットヒーターは、搬
   送される被処理基板の上方および下方に設けられ、内部
   にニクロム線が巻き込まれた複数のパイプヒーターと、
   該パイプヒーターに接続され、垂直に並べられた複数の
   金属製平板とを組み合わせてスリット構造が構成されて
   いる請求項１または請求項２に記載のリフロー装置。
4. 【請求項４】 前記一対のファンのうち、第１ファンか
   らエアーを送り出す第１エアー経路、 第２ファンからエアーを送り出す第２エアー経路、 および第１ファンから送り出されたエアーが下方基板加
   熱用スリットヒーターを経由して被処理基板の裏面に衝
   突し、第２ファンから送り出されたエアーが上方基板加
   熱用スリットヒーターを経由して被処理基板の表面に衝
   突して、再度第１ファンおよび第２ファンの吸い込み口
   に流れ込む第３エアー経路の３つのエアー経路を構成す
   る隔壁を備えている請求項３に記載のリフロー装置。
5. 【請求項５】 前記一対のファンのファンサイズが異な
   る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のリフロー装
   置。
6. 【請求項６】 前記加熱ユニットが直列に複数配設さ
   れ、各加熱ユニットが独立して温度調整可能である請求
   項１乃至請求項５のいずれかに記載のリフロー装置。