JP2002353609A - はんだ付け装置とそのはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの平均的な加熱条件で複数種類の基板及
び電子部品に対応することは困難であって、電子部品の
うち温度上昇し難いものははんだ付けができないし、逆
に温度上昇し易いものは部品熱損傷が生じる。 【解決手段】 電子部品３（３−１〜３−ｎ）を実装面
に搭載した基板２を、所定の加熱条件に基づいて加熱源
１−１〜１−ｎで加熱して電子部品３（３−１〜３−
ｎ）を基板２にはんだ付けするはんだ付け装置であっ
て、加熱条件を、基板２の熱容量、電子部品３（３−１
〜３−ｎ）の熱容量及び電子部品３（３−１〜３−ｎ）
の温度応答性のいずれか、もしくはこれらの組み合わせ
に基づいて設定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだペーストを
加熱溶融し、基板上に電子部品をはんだ付けするはんだ
付け装置とそのはんだ付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、はんだ付けの加熱にはリフロー装
置が用いられていた。このリフロー装置は、図９に示す
ように、温度設定の異なる複数のリフロー炉４１、４
２、４３を連結した構造になっており、これらのリフロ
ー炉４１、４２、４３の中を、はんだ付けすべき電子部
品４６を搭載した基板４４がコンベア４５により搬送さ
れて移動し、加熱されるものである。

【０００３】すなわち、図１０に示すように、コンベア
４５で搬入した基板４４が移動していく複数のリフロー
炉４１、４２、４３の雰囲気温度イ、ロ、ハの組み合わ
せと、コンベア４５の速度の調整により、必要な基板温
度プロフアイルを形成しリフロー処理するようにしたも
のである。

【０００４】また、従来のはんだ付け方法として、特開
平８−１６２７４７号公報に開示された技術がある。こ
の開示技術は、基板上にマスクを取り付けて、加熱源か
らの熱風や赤外線を電子部品のうちの弱耐熱部品に直接
当てないようにして、弱耐熱部品の過昇温を防止するも
のである。

【０００５】弱耐熱部品とは、例えばプラスチックレン
ズやＬＥＤなどを指し、鉛フリーはんだ導入によりはん
だ溶融温度が上昇し部品耐熱温度に近づくと、はんだ付
け時の弱耐熱部品の熱損傷がますます大きな問題とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た前者の従来のはんだ付け装置によれば、必要な温度プ
ロフアイルが、投入する基板ごとに異なっていると、そ
の都度リフロー炉４１、４２、４３の雰囲気温度イ、
ロ、ハの調整が必要である。

【０００７】リフロー装置を構成する各リフロー炉４
１、４２、４３は、設定された雰囲気温度イ、ロ、ハを
保持するために熱容量が大きくしてあり、そのため、図
１１に示すように雰囲気温度イ、ロ、ハの調整（変更）
には３０分程度かかる。また温度調整している間は基板
４４を投入することができず、リフロー装置の稼動時間
の低下の要因となっていた。

【０００８】また、同じ基板４４及び電子部品４６を加
熱するのでなく、基板４４及び電子部品４６の種類を変
更しながら加熱する生産形態の場合、加熱条件のための
変更時間の生産ロスを回避するため、基板４４及び電子
部品４６に応じた最適な加熱条件で加熱できず、やむを
得ず加熱対象となる基板４４及び電子部品４６のすべて
をカバーできる平均的な加熱条件で加熱している。

【０００９】今後、弱耐熱部品が増加したり、鉛フリー
はんだが導入されると、各基板４４及び電子部品４６に
応じて安定したはんだ付けができる加熱条件の幅がます
ます狭くなり、１つの平均的な加熱条件で複数種類の基
板４４及び電子部品４６に対応することは困難になる。
すなわち、電子部品４６のうち温度上昇し難いものはは
んだ付けができないし、逆に温度上昇し易いものは部品
熱損傷が生じるという問題点があった。

【００１０】また、Ｐｂフリーになるとはんだの融点が
上がり、加熱条件の上、下限の幅が狭くなり、従来のは
んだ付け装置と異なり、むしろ、電子部品の特性に合わ
せて（アクティブセンス）加熱条件を設定し、作り分け
る必要がある。

【００１１】また、後者の従来のはんだ付け装置によれ
ば、マスクを取り付けて基板を加熱する場合、加熱対象
の基板以外にもマスクが加熱エネルギーを消費するた
め、エネルギー効率が悪く、また、マスクが熱風の流れ
を乱し、基板の温度ばらつきが生じるという問題点があ
った。

【００１２】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その第１の目的とするところは、各基
板及びはんだ付け対象部品に応じた最適な加熱条件で、
それぞれの基板及びはんだ付け対象部品を加熱すること
ができて、弱耐熱部品や、鉛フリーはんだにおける安定
したはんだ付けが可能になるはんだ付け装置を提供する
ことにある。

【００１３】また、本発明の第２の目的とするところ
は、弱耐熱部品の過昇温防止を行うために、例えば、マ
スクを取り付けて基板を加熱するというような加熱方法
を取る必要がなく、マスクが消費加する熱エネルギーを
なくし、マスクによる熱風の乱流をなくして、基板の温
度ばらつきを抑えることができるはんだ付け装置を提供
することにある。

【００１４】また、本発明の第３の目的とするところ
は、各基板及びはんだ付け対象部品に応じた最適な加熱
条件で、それぞれの基板及びはんだ付け対象部品を加熱
することができて、弱耐熱部品や、鉛フリーはんだにお
ける安定したはんだ付けが可能になるはんだ付け方法を
提供することにある。

【００１５】また、本発明の第４の目的とするところ
は、弱耐熱部品の過昇温防止を行うために、例えば、マ
スクを取り付けて基板を加熱するというような加熱方法
を取る必要がなく、マスクが消費加する熱エネルギーを
なくし、マスクによる熱風の乱流をなくして、基板の温
度ばらつきを抑えることができるはんだ付け方法を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するために、本発明に係るはんだ付け装置は、はんだ付
け対象部品を実装面に搭載した基板を、所定の加熱条件
に基づいて加熱手段で加熱してはんだ付け対象部品を基
板にはんだ付けするはんだ付け装置であって、加熱条件
を、基板の熱容量、はんだ付け対象部品の熱容量及びは
んだ付け対象部品の温度応答性のいずれか、もしくはこ
れらの組み合わせに基づいて設定するようにしたもので
ある。

【００１７】そして、はんだ付け対象部品の温度応答性
（部品温度応答性）は、一定温度の温風を一定時間はん
だ付け対象部品に吹き付けて、このはんだ付け対象部品
の温度上昇に基づいて算出されることが好ましい。

【００１８】また、はんだ付け対象部品の温度応答性
（部品温度応答性）は、一定エネルギーの赤外線を一定
時間はんだ付け対象部品に照射して、このはんだ付け対
象部品の温度上昇に基づいて算出されることが好まし
い。

【００１９】また、はんだ付け対象部品の温度応答性
（部品温度応答性）は、一定温度の温風と一定エネルギ
ーの赤外線とを重畳して一定時間はんだ付け対象部品に
供給して、このはんだ付け対象部品の温度上昇に基づい
て算出されることが好ましい。

【００２０】ここで、はんだ付け対象部品とは、例えば
電子部品であり、基板の熱容量とは、例えば基板材質、
基板厚さ、基板重量から計算式を用いて算出されるし、
はんだ付け対象部品の熱容量とは、例えば電子部品の部
品材質、部品重量から計算式を用いて算出される。ま
た、はんだ付け対象部品の温度応答性（部品温度応答
性）は、例えば温風発生器からの一定温度の温風を電子
部品に吹き付けて一定時間加熱した時の部品温度におけ
る傾き（温度上昇）から計算式により算出されるし、ま
た、部品温度応答性は、例えば赤外線放射ヒータからの
一定エネルギーの赤外線を電子部品に照射して一定時間
加熱した時の部品温度における傾き（温度上昇）から計
算式により算出される。また、部品温度応答性は、一定
温度の温風と一定エネルギーの赤外線とを重畳して一定
時間電子部品３に供給して、この電子部品３の温度上昇
に基づいて計算式により算出される場合もある。

【００２１】かかる構成により、加熱対象となる基板及
びはんだ付け対象部品のすべてをカバーできる平均的な
加熱条件ではなく、各基板及びはんだ付け対象部品に応
じた最適な加熱条件を迅速に設定することができて、そ
れぞれの基板及びはんだ付け対象部品を最適な加熱条件
で加熱できる。

【００２２】このために、はんだ付け対象部品のうち温
度上昇し難いものははんだ付けができない、逆に温度上
昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるといった不具
合が解決できるし、鉛フリーはんだにおける電子部品の
安定したはんだ付けが可能になる。

【００２３】また、本発明に係るはんだ付け装置は、上
記した本発明に係るはんだ付け装置において、加熱手段
は、はんだ付け処理炉内に配置された複数の加熱源で構
成してあり、これらの加熱源は、はんだ付け処理炉内に
搬入された基板の複数のはんだ付け対象部品の個々に対
応しており、加熱源は、それぞれに、その加熱温度が加
熱エネルギー制御手段により制御されるものである。

【００２４】そして、加熱エネルギー制御手段は、加熱
源の加熱温度を制御する温度制御手段と、基板の熱容
量、はんだ付け対象部品の熱容量及びはんだ付け対象部
品の温度応答性のいずれか、もしくはこれらの組み合わ
せに基づいて目標温度値を設定する温度設定手段と、目
標温度値と温度制御手段からのフイードバック量とから
制御値を算出する比較手段とを備え、制御値に基づいて
温度制御手段により加熱エネルギーが目標温度値に近付
くように加熱源を制御するようにした。

【００２５】ここで、加熱源とは、例えば温風発生器や
赤外線放射ヒータなどであり、温度制御手段とは、例え
ば温度制御器であり、温度設定手段、例えば温度設定器
であり、比較手段とは、例えば比較器である。

【００２６】かかる構成により、基板に搭載された個々
のはんだ付け対象部品については、それぞれの目標温度
値が、基板熱容量、部品熱容量及び部品温度応答性のい
ずれか、もしくはこれらの組み合わせから温度設定手段
により設定される。

【００２７】そして、目標温度値と温度制御手段からの
フイードバック量とに基づいて制御値が算出され、この
制御値に基づいて温度制御手段が加熱源を制御し、温度
（加熱エネルギー）が目標温度値に近付くように制御さ
れる。

【００２８】このために、はんだ付け対象部品のうち温
度上昇し難いものははんだ付けができない、逆に温度上
昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるといった不具
合が解決できるし、鉛フリーはんだにおける電子部品の
安定したはんだ付けが可能になる。

【００２９】また、本発明に係るはんだ付け装置は、上
記した本発明に係るはんだ付け装置において、加熱手段
が、リフロー炉に収容された基板およびはんだ付け対象
部品を加熱するものであり、加熱手段の加熱エネルギー
が加熱エネルギー制御手段により調整できるリフロー装
置を用いた。

【００３０】かかる構成により、リフロー装置において
も、各基板及びはんだ付け対象部品に応じた最適な加熱
条件を迅速に設定することができて、それぞれの基板及
びはんだ付け対象部品を最適な加熱条件で加熱できる。

【００３１】このために、はんだ付け対象部品のうち温
度上昇し難いものははんだ付けができない、逆に温度上
昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるといった不具
合が解決できるし、鉛フリーはんだにおける電子部品の
安定したはんだ付けが可能になる。

【００３２】また、上記の第２の目的を達成するため
に、本発明に係るはんだ付け装置は、はんだ付け対象部
品を実装面に搭載した基板を加熱手段で加熱してはんだ
付け対象部品を基板にはんだ付けするはんだ付け装置で
あって、加熱手段は、はんだ付け処理炉内に配置された
複数の加熱源で構成してあり、これらの加熱源を、はん
だ付け処理炉内に搬入された基板の複数のはんだ付け対
象部品の個々に対応させて、複数の加熱源からの加熱エ
ネルギーを加熱エネルギー制御手段により個別に調整し
て、基板に加熱強度分布を作るようにしたものである。

【００３３】ここで、加熱強度分布とは、例えばはんだ
付け対象部品である電子部品の個々に対応させて、これ
らの電子部品に与える加熱エネルギーの強度を異ならせ
ることである。

【００３４】かかる構成により、複数の加熱源からの加
熱エネルギを個別に調整し、基板上に加熱強度分布を作
ることができる。このために、弱耐熱部品の過昇温防止
を行うために、例えば、マスクを取り付けて基板を加熱
するというような加熱方法を取る必要がなく、マスクが
消費加する熱エネルギーをなくし、マスクによる熱風の
乱流をなくして、基板の温度ばらつきを抑えることがで
きる。

【００３５】また、本発明に係るはんだ付け装置は、上
記した本発明に係るはんだ付け装置において、加熱エネ
ルギー制御手段は、加熱源の加熱温度を制御する温度制
御手段と、はんだ付け対象部品の部品温度を検出する部
品温度検出手段と、目標温度値を設定する部品温度設定
手段と、目標温度値と部品温度から制御値を算出する比
較手段とを備え、制御値に基づいて温度制御手段により
加熱エネルギーが目標温度値に近付くように加熱源を制
御するようにした。

【００３６】そして、加熱源は、はんだ付け処理炉内に
おいて、複数のはんだ付け対象部品の個々に対応してい
て、基板の部品搭載面側及び非部品搭載面側のいづれか
の片側から、もしくは両側から基板を加熱するようにし
た。

【００３７】ここで、加熱源とは、例えば温風発生器や
赤外線放射ヒータなどであり、温度制御手段とは、例え
ば温度制御器であり、部品温度設定手段とは、例えば部
品温度設定器であり、部品温度検出手段とは、例えば部
品温度検出であり、比較手段とは、例えば比較器であ
る。

【００３８】かかる構成により、個々のはんだ付け対象
部品において、部品温度検出手段が検出したはんだ付け
対象部品の部品温度と、部品温度設定手段が設定した目
標温度値とを比較手段により比較して制御値を算出し、
この制御値を温度制御手段に入力し、この温度制御手段
が制御値に基づいて加熱源を制御し、温度（加熱エネル
ギー）を目標温度値に近付くようにすることができる。

【００３９】また、上記の第３の目的を達成するため
に、本発明に係るはんだ付け方法は、加熱手段による加
熱によりはんだ付け対象部品を基板にはんだ付けするは
んだ付け方法であって、基板の熱容量、はんだ付け対象
部品の熱容量及びはんだ付け対象部品の温度応答性のい
ずれか、もしくはこれらの組み合わせに基づいて、基板
及びはんだ付け対象部品の状態に応じた加熱条件を設定
して、この加熱条件に基づいた加熱手段による加熱によ
りはんだ付け対象部品を基板にはんだ付けするようにし
たものである。

【００４０】したがって、加熱対象となる基板及びはん
だ付け対象部品のすべてをカバーできる平均的な加熱条
件ではなく、各基板及びはんだ付け対象部品に応じた最
適な加熱条件を迅速に設定することができて、それぞれ
の基板及びはんだ付け対象部品を最適な加熱条件で加熱
できる。

【００４１】このために、はんだ付け対象部品のうち温
度上昇し難いものははんだ付けができない、逆に温度上
昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるといった不具
合が解決できるし、鉛フリーはんだにおける電子部品の
安定したはんだ付けが可能になる。

【００４２】また、本発明に係るはんだ付け方法は、加
熱手段が、リフロー炉に収容された基板およびはんだ付
け対象部品を加熱するものであり、加熱手段の加熱エネ
ルギーが調整できるリフロー装置を用いたものである。

【００４３】したがって、リフロー装置においても、各
基板及びはんだ付け対象部品に応じた最適な加熱条件を
迅速に設定することができて、それぞれの基板及びはん
だ付け対象部品を最適な加熱条件で加熱でき、弱耐熱部
品や、鉛フリーはんだにおける電子部品の安定したはん
だ付けが可能になる。

【００４４】また上記の第４の目的を達成するために、
本発明に係るはんだ付け方法は、加熱手段による加熱に
よりはんだ付け対象部品を基板にはんだ付けするはんだ
付け方法であって、加熱手段は、はんだ付け処理炉内に
配置された複数の加熱源を有し、これらの加熱源を、は
んだ付け処理炉内に搬入された基板の複数のはんだ付け
対象部品の個々に対応させ、複数の加熱源からの加熱エ
ネルギーを個別に調整して基板に加熱強度分布を作り、
この加熱強度分布に基づいた加熱手段の加熱によりはん
だ付け対象部品を基板にはんだ付けするようにしたもの
である。

【００４５】したがって、加熱源からの加熱エネルギー
を、はんだ付け対象部品の熱容量に合わせて個別に調整
して、基板に加熱強度分布をつけることが可能になり、
はんだ付け対象部品うちで弱耐熱部品については加熱強
度を弱くすることができて、弱耐熱部品の過昇温防止が
可能になる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００４７】（実施の形態１）本発明に係るはんだ付け
装置（実施の形態１）を図１乃至図５に示す。

【００４８】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態
１）は、外乱が入らないように密封されたはんだ付け処
理炉（図示せず）を有しており、このはんだ付け処理炉
には、開閉扉（図示せず）を有する基板搬入口（いずれ
も図示せず）と、開閉扉を有する基板搬出口（図示せ
ず）とがそれぞれ設けてある。

【００４９】そして、はんだ付け処理炉内には基板設置
部（図示せず）が設けてあり、この基板設置部には、は
んだ付け処理炉内に搬入された基板２が設置されるもの
である。この基板２の実装面には、複数のはんだ付け対
象部品である電子部品３（３−１〜３−ｎ）が、それぞ
れの端子部であるリード端子（図示せず）をはんだペー
ストを介して搭載してある。

【００５０】また、はんだ付け処理炉内には、互いに所
定の間隔をおいて配置された複数の加熱源１−１〜１−
ｎが水平な同一面上に配置してある。これらの加熱源１
−１〜１−ｎは、はんだ付け処理炉内に搬入されて基板
設置部に設置された基板２の複数の電子部品３（３−１
〜３−ｎ）の個々に対応していて、電子部品３（３−１
〜３−ｎ）を加熱するように構成してある。加熱源１−
１〜１−ｎとしては、赤外線放射ヒータ、温風発生器等
である。

【００５１】そして、加熱源１−１（１−２〜１−ｎ）
は、それぞれに、その加熱温度が加熱エネルギー制御手
段としての温度制御装置Ｆ１〜Ｆｎにより制御されるも
のである。

【００５２】加熱源１−１（１−２〜１−ｎ）の温度制
御装置Ｆ１（Ｆ２〜Ｆｎ）は、加熱源１−１（１−２〜
１−ｎ）の加熱温度及び加熱時間を制御する温度制御手
段としての温度制御器４−１（４−２〜４−ｎ）と、温
度設定手段である温度設定器５−１（５−２〜５−ｎ）
と、比較手段である比較器６−１（６−２〜６−ｎ）と
を備えており、温度設定器５−１（５−２〜５−ｎ）の
出力側が比較器６−１（６−２〜６−ｎ）の一方の入力
側に接続してあり、この比較器６−１（６−２〜６−
ｎ）の他方の入力側には、温度制御器４−１（４−２〜
４−ｎ）からフィードバックされる信号の出力部（図示
せず）が接続してある。

【００５３】温度設定手段としての温度設定器５−１
（５−２〜５−ｎ）は、はんだ溶融・接合の目標温度値
ａを設定するものであり、この目標温度値ａは、［表
１］に示すテーブルから加熱エネルギー（加熱条件）を
決定し、この加熱エネルギー（加熱条件）に基づいて算
出されるものである。なお、上記したテーブルの諸元は
一例を示すものである。

【００５４】

【表１】

【００５５】そして、テーブルに表すように、加熱エネ
ルギーは、基板熱容量Ｃ１と部品熱容量Ｃ２と部品温度
応答性Ｈとのいずれか、もしくはこれらの組み合わせに
基づいて計算式により算出される。そして、基板熱容量
Ｃ１は、基板材質、基板厚さ、基板重量から計算式を用
いて算出されるし、部品熱容量Ｃ２は、電子部品３（３
−１〜３−ｎ）の部品材質、部品重量から計算式を用い
て算出される。

【００５６】また、部品温度応答性Ｈは、図３の
（１）、（２）に示すように温風発生器７からの一定温
度の温風を電子部品３（３−１〜３−ｎ）に吹き付けて
一定時間加熱した時の部品温度における傾き（温度上
昇）から計算式により決定される。この部品温度応答性
Ｈの適用は、加熱源１−１〜１−ｎが温風発生器である
場合である。

【００５７】また、加熱源１−１〜１−ｎが赤外線放射
ヒータの場合には、部品温度応答性Ｈは、図４の
（１）、（２）に示すように赤外線放射ヒータ８からの
一定エネルギーの赤外線を電子部品３（３−１〜３−
ｎ）に照射して一定時間加熱した時の部品温度における
傾き（温度上昇）から計算式により決定される。この部
品温度応答性Ｈの適用は、加熱源１−１〜１−ｎが赤外
線放射ヒータである場合である。

【００５８】また、部品温度応答性Ｈは、一定温度の温
風と一定エネルギーの赤外線とを重畳して一定時間電子
部品３に供給して、この電子部品３の温度上昇に基づい
て計算式により算出される場合もある。

【００５９】そして、温度制御装置Ｆ１（Ｆ２〜Ｆｎ）
は図５に示す温度調節器Ｋに組み込まれており、この温
度調節器Ｋの表側には、設定温度表示部Ｒ及び操作部Ｓ
との他に、基板熱容量Ｃ１と部品熱容量Ｃ２と部品温度
応答性Ｈとを設定するテーブルＭと、設定用摘みＮとが
設けてある。

【００６０】次に、上記のように構成されたはんだ付け
装置の作動を説明する。

【００６１】はんだ付け処理炉内に、その実装面に複数
の電子部品３（３−１〜３−ｎ）を搭載した基板２が搬
入されて基板設置部に設置される。この場合、加熱源１
−１〜１−ｎは、基板２の複数の電子部品３（３−１〜
３−ｎ）の個々に対応するようになる。

【００６２】そして、基板２に搭載された電子部品３−
１については、この電子部品３−１についての目標温度
値ａが、上記したテーブルの諸元（基板熱容量Ｃ１、部
品熱容量Ｃ２、部品温度応答性Ｈのいずれか、もしくは
これらの組み合わせ）から温度設定器５−１により設定
されていて、この目標温度値ａと温度制御器４−１から
のフイードバック量ｂとが比較器６−１により比較され
て制御値ｃが算出され、この制御値ｃが温度制御器４−
１に入力されて、温度制御器４−１が制御値ｃに基づい
て加熱源１−１を制御し、温度（加熱エネルギー）が目
標温度値ａに近付くようになる。

【００６３】このために、電子部品３−１のリード端子
は、はんだ溶融温度直上近傍に加熱され、電子部品３−
１の安定したはんだ付けが行われる。

【００６４】そして、基板２に搭載された電子部品３−
２〜３−ｎについても、電子部品３−１と同様に、それ
ぞれが対応する加熱源１−２〜３−ｎが制御されて、温
度（加熱エネルギー）が目標温度値ａに近付くようにな
り、安定したはんだ付けが行われる。

【００６５】上記したように、本実施の形態１によるは
んだ付け装置によれば、基板２に搭載された複数の電子
部品３（３−１〜３−ｎ）は、それぞれの目標温度値ａ
が、上記したテーブルＫの諸元（基板熱容量Ｃ１、部品
熱容量Ｃ２、部品温度応答性Ｈのいずれか、もしくはこ
れらの組み合わせ）から温度設定器５−１（５−２〜５
−ｎ）により設定される。

【００６６】したがって、加熱対象となる基板２及び電
子部品３（３−１〜３−ｎ）のすべてをカバーできる平
均的な加熱条件ではなく、各基板２及び電子部品３−１
〜３−ｎに応じた最適な加熱条件を迅速に設定すること
ができて、それぞれの基板２及び電子部品３（３−１〜
３−ｎ）を最適な加熱条件で加熱できる。

【００６７】このために、電子部品３（３−１〜３−
ｎ）のうち温度上昇し難いものははんだ付けができな
い、逆に温度上昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じ
るといった不具合が解決できるし、鉛フリーはんだにお
いても電子部品３（３−１〜３−ｎ）の安定したはんだ
付けが可能になる。

【００６８】また、本実施の形態１によるはんだ付け方
法によれば、同様に電子部品３（３−１〜３−ｎ）のう
ち温度上昇し難いものははんだ付けができない、逆に温
度上昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるといった
不具合が解決できるし、鉛フリーはんだにおいても安定
したはんだ付けが可能になる。

【００６９】（実施の形態２）本発明に係るはんだ付け
装置（実施の形態２）を図６に示す。

【００７０】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態
２）は、外乱が入らないように密封された加熱空間を形
成する加熱用シールド構成のリフロー炉１１と、このリ
フロー炉１１に温風を供給する加熱源としての温風発生
器１２とを備えている。そして、リフロー炉１１内には
基板２が固定状態で設置される基板固定用治具１４が設
けてあり、また、リフロー炉１１には、基板２を出し入
れする出入口（図示せず）が設けてあり、この出入口に
は開閉扉（図示せず）が設けてある。

【００７１】そして、リフロー炉１１の上面側には温風
吹出し口１５が設けてあり、この温風吹出し口１５には
温風を整流する温風整流部１６が設けてある。この温風
整流部１６は、複数の整流板１７を互いに平行にして配
置したものである。

【００７２】温風発生器１２は、ダクト１８内に収容さ
れた赤外線放射ヒータ１２Ａと、ダクト１８内に空気
（風）を供給する空気供給手段としての送風機（ファ
ン）１３とを備えている。そして、ダクト１８の下端部
がリフロー炉１１の温風吹出し口１５に接続してある。

【００７３】そして、温風発生器１２は、その加熱温度
が加熱エネルギー制御手段としての温度制御装置ＦＸに
より制御されるものである。この温度制御装置ＦＸは、
温風発生器１２の加熱温度及び加熱時間を制御する温度
制御手段としての温度制御器１９と、温度設定手段であ
る温度設定器２０と、比較手段である比較器２１とを備
えており、この温度設定器２０の出力側が比較器２１の
一方の入力側に接続してあり、この比較器２１の他方の
入力側には、温度制御器１９からフィードバックされる
信号の出力部（図示せず）が接続してある。

【００７４】温度設定手段としての温度設定器２０は、
はんだ溶融・接合の目標温度値ｄを設定するものであ
り、この目標温度値ｄは、上記した本実施の形態１の場
合と同様に、［表１］に示すテーブルの諸元（基板熱容
量Ｃ１、部品熱容量Ｃ２、部品温度応答性Ｈのいずれ
か、もしくはこれらの組み合わせ）から加熱エネルギー
（加熱条件）を決定し、この加熱エネルギー（加熱条
件）に基づいて計算式から算出されるものである。

【００７５】また、送風機１３は風量及び送風時間（送
風タイミング）を制御する風量制御手段としての風量制
御器（図示せず）により制御するようにしてもよい。

【００７６】このために、風量制御器により送風機１３
への風量（供給エネルギー量）と送風時間（送風タイミ
ング）とを制御することができるし、また、温度制御器
１９により温風発生器１２での温風の温度（加熱エネル
ギー）（加熱条件）と加熱時間（加熱タイミング）とを
制御することができる。

【００７７】次に、上記のように構成されたはんだ付け
装置の作動を説明する。

【００７８】まず、送風機１３の駆動によりダクト１８
内に空気を取り込んで、この空気を温風発生器１２に供
給し、この温風発生器１２で空気を瞬時に加熱して温風
にし、この温風を、リフロー炉１１の温風吹出し口１５
から、このリフロー炉１１内に吹き込み、このリフロー
炉１１内に設置された基板２とこの基板２に搭載された
電子部品３とを加熱する。

【００７９】この基板２及び電子部品３の加熱により、
この基板２に形成された導電パターン（図示せず）と電
子部品３との間に装填されたはんだペースト（クリーム
はんだ）（図示せず）を、このはんだペーストに含有さ
れるフラックスを活性化させる温度に加熱し、さらに、
はんだ溶融温度以上に加熱し、導電パターンに電子部品
３をはんだ付けする。

【００８０】この場合、目標温度値ｄが、上記したテー
ブルの諸元（基板熱容量Ｃ１、部品熱容量Ｃ２、部品温
度応答性Ｈのいずれか、もしくはこれらの組み合わせ）
から温度設定器２０により設定されていて、この目標温
度値ｄと温度制御器１９からのフイードバック量ｅとが
比較器２１により比較されて制御値ｆが算出されて、こ
の制御値ｆが温度制御器１９に入力される。そして、温
度制御器１９が制御値ｆに基づいて加熱源である温風発
生器１２を制御し、温度（加熱エネルギー）が目標温度
値ｄに近付くようになる。

【００８１】このために、電子部品３のリード端子は、
はんだ溶融温度直上近傍に加熱され、電子部品３の安定
したはんだ付けが行われる。

【００８２】上記したように、本実施の形態２によるは
んだ付け装置によれば、リフロー装置においても、各基
板２及び電子部品３に応じた最適な加熱条件を迅速に設
定することができて、それぞれの基板２及び電子部品３
を最適な加熱条件で加熱できる。

【００８３】このために、電子部品３のうち温度上昇し
難いものははんだ付けができない、逆に温度上昇し易い
弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるといった不具合が解決
できるし、鉛フリーはんだにおいても電子部品３の安定
したはんだ付けが可能になる。

【００８４】また、本実施の形態２によるはんだ付け方
法によれば、同様に電子部品３のうち温度上昇し難いも
のははんだ付けができない、逆に温度上昇し易い弱耐熱
部品は部品熱損傷が生じるといった不具合が解決できる
し、鉛フリーはんだにおいても電子部品３の安定したは
んだ付けが可能になる。

【００８５】（実施の形態３）本発明に係るはんだ付け
装置（実施の形態３）を図７及び図８に示す。

【００８６】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態
３）は、複数の加熱源を用いて基板２を固定した状態で
加熱し、これらの加熱源からの加熱エネルギーを個別に
調整し、基板２上に加熱強度分布を作られるようにする
ことで、弱耐熱部品の過昇温防止を可能にするものであ
る。

【００８７】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態
３）は、外乱が入らないように密封されたはんだ付け処
理炉（図示せず）を有しており、このはんだ付け処理炉
には、開閉扉（図示せず）を有する基板搬入口（いずれ
も図示せず）と、開閉扉を有する基板搬出口（図示せ
ず）とがそれぞれ設けてある。

【００８８】そして、はんだ付け処理炉内には基板設置
部（図示せず）が設けてあり、この基板設置部には、は
んだ付け処理炉内に搬入された基板２が設置されるもの
である。この基板２の実装面には、複数のはんだ付け対
象部品である複数の電子部品３（３−１〜３−ｎ）が、
その端子部であるリード端子（図示せず）をはんだペー
ストを介して搭載してある。

【００８９】また、はんだ付け処理炉内には、互いに所
定の間隔をおいて配置された複数の加熱源１−１〜１−
ｎが水平な同一面上に配置してある。これらの加熱源１
−１〜１−ｎは、はんだ付け処理炉内に搬入されて基板
設置部に設置された基板２の複数の電子部品３（３−１
〜３−ｎ）の個々に対応していて、電子部品３（３−１
〜３−ｎ）を加熱するように構成してある。加熱源１−
１〜１−ｎとしては、赤外線放射ヒータ、温風発生器等
である。

【００９０】そして、加熱源１−１〜１−ｎは、それぞ
れに、その加熱温度が加熱エネルギー制御手段としての
温度制御装置ＦＹ１〜ＦＹｎにより制御されるものであ
る。

【００９１】温度制御装置ＦＹ１は、加熱源１−１の加
熱温度を制御する部品温度制御手段としての部品温度制
御器２２−１と、電子部品３−１の温度を検出する部品
温度検出手段である部品温度検出器２３−１と、部品温
度設定手段である部品温度設定器２５−１と、比較手段
である比較器２４−１とを備えており、部品温度検出器
２３の出力側は比較器２４−１の一方の入力側に接続し
てあり、この比較器２４−１の他方の入力側は部品温度
設定器２５−１の出力側に接続してある。そして、比較
器２４−１の出力側は部品温度制御器２２−１の制御部
（図示せず）に接続してある。

【００９２】また、温度制御装置ＦＹ２は、加熱源１−
２の加熱温度を制御する部品温度制御手段としての部品
温度制御器２２−２と、電子部品３−２の温度を検出す
る部品温度検出手段である部品温度検出器２３−２と、
部品温度設定手段である部品温度設定器２５−２と、比
較手段である比較器２４−２とを備えており、部品温度
検出器２３−２の出力側は比較器２４−２の一方の入力
側に接続してあり、この比較器２４−２の他方の入力側
は部品温度設定器２５−２の出力側に接続してある。

【００９３】そして、温度制御装置ＦＹ３〜ＦＹｎは、
上記した温度制御装置ＦＹ１と同様な構成を有してい
る。

【００９４】次に、上記のように構成されたはんだ付け
装置の作動を説明する。

【００９５】はんだ付け処理炉内に、その実装面に複数
の電子部品３（３−１〜３−ｎ）を搭載した基板２が搬
入されて基板設置部に設置される。この場合、加熱源１
−１〜１−ｎは、基板２の複数の電子部品３（３−１〜
３−ｎ）の個々に対応する。

【００９６】電子部品３−１において、部品温度検出器
２３−１が検出した電子部品３−１の温度値ｇと、部品
温度設定器２５−１が設定した目標温度値ｈとを比較器
２４−１により比較して制御値ｉを算出し、この制御値
ｉを部品温度制御器２２−１に入力する。そして、部品
温度制御器２２−１が制御値ｉに基づいて加熱源１−１
を制御し、温度（加熱エネルギー）を目標温度値ｈに近
付くようにする。

【００９７】また、電子部品３−２においては、部品温
度検出器２３−２が検出した電子部品３−２の温度値ｇ
と、部品温度設定器２５−２が設定した目標温度値ｈと
を比較器２４−２により比較して制御値ｉを算出し、こ
の制御値ｉを部品温度制御器２２−２に入力する。そし
て、部品温度制御器２２−２が制御値ｉに基づいて加熱
源１−２を制御し、温度（加熱エネルギー）を目標温度
値ｈに近付くようにする。

【００９８】同様に、電子部品３−３〜３−ｎにおいて
は、加熱源１−３〜１−ｎが、それぞれの温度制御装置
ＦＹ３〜ＦＹｎにより制御されて、温度（加熱エネルギ
ー）を目標温度値ｈに近付くようにする。

【００９９】このように、加熱源１−１〜１−ｎからの
加熱エネルギーを、電子部品１−３〜３−ｎの熱容量に
合わせて個別に調整して、基板２に加熱強度分布をつけ
ることが可能になり、電子部品３−１〜３−ｎのうちで
弱耐熱部品については加熱強度を弱くすることができ
て、弱耐熱部品の過昇温防止が可能になる。

【０１００】なお、加熱源１−１〜１−ｎは、はんだ付
け処理炉内において、基板２の複数のはんだ付け対象部
品である電子部品３（３−１〜３−ｎ）の個々に対応し
ていて、基板２の上方に配置するようにしたが、基板２
の下方に、電子部品３（３−１〜３−ｎ）の個々に対応
するようにして配置してもよいし、また、基板２の上、
下方に、電子部品３（３−１〜３−ｎ）の個々に対応す
るようにして配置してもよい。

【０１０１】上記したように本実施の形態３によるはん
だ付け装置によれば、複数の加熱源１−１〜１−ｎから
の加熱エネルギを個別に調整し、基板２上に加熱強度分
布をつけることができる。このために、弱耐熱部品の過
昇温防止を行うために、例えば、マスクを取り付けて基
板を加熱するというような加熱方法を取る必要がなく、
マスクが消費加する熱エネルギーをなくし、マスクによ
る熱風の乱流をなくして、基板の温度ばらつきを抑える
ことができる。

【０１０２】また、本実施の形態３によるはんだ付け方
法によれば、同様に複数の加熱源１−１〜１−ｎからの
加熱エネルギを個別に調整し、基板２上に加熱強度分布
をつけることができて、弱耐熱部品の過昇温防止を行う
ためのマスクを取り付けて基板を加熱するというような
加熱方法を取る必要がなく、マスクが消費加する熱エネ
ルギーをなくし、マスクによる熱風の乱流をなくして、
基板の温度ばらつきを抑えることができる。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るはん
だ付け装置によれば、加熱対象となる基板及びはんだ付
け対象部品のすべてをカバーできる平均的な加熱条件で
はなく、各基板及びはんだ付け対象部品に応じた最適な
加熱条件を迅速に設定することができて、それぞれの基
板及びはんだ付け対象部品を最適な加熱条件で加熱でき
る。

【０１０４】また、リフロー装置においても、各基板及
びはんだ付け対象部品に応じた最適な加熱条件を迅速に
設定することができて、それぞれの基板及びはんだ付け
対象部品を最適な加熱条件で加熱できる。

【０１０５】このために、基板及びはんだ付け対象部品
のうち温度上昇し難いものははんだ付けができない、逆
に温度上昇し易い弱耐熱部品は部品熱損傷が生じるとい
った不具合が解決できるし、また、鉛フリーはんだにお
いても電子部品の安定したはんだ付けが可能になる。

【０１０６】また、本発明に係るはんだ付け装置によれ
ば、複数の加熱源からの加熱エネルギを個別に調整し、
基板上に加熱強度分布をつけることができる。このため
に、弱耐熱部品の過昇温防止を行うために、例えば、マ
スクを取り付けて基板を加熱するというような加熱方法
を取る必要がなく、マスクが消費加する熱エネルギーを
なくし、マスクによる熱風の乱流をなくして、基板の温
度ばらつきを抑えることができる。

【０１０７】また、本発明に係るはんだ付け方法によれ
ば、はんだ付け対象部品のうち温度上昇し難いものはは
んだ付けができない、逆に温度上昇し易い弱耐熱部品は
部品熱損傷が生じるといった不具合が解決できるし、ま
た、鉛フリーはんだにおいても電子部品の安定したはん
だ付けが可能になる。

【０１０８】また、本発明に係るはんだ付け方法によれ
ば、複数の加熱源からの加熱エネルギを個別に調整し、
基板上に加熱強度分布をつけることができて、弱耐熱部
品の過昇温防止を行うためのマスクを取り付けて基板を
加熱するというような加熱方法を取る必要がなく、マス
クが消費加する熱エネルギーをなくし、マスクによる熱
風の乱流をなくして、基板の温度ばらつきを抑えること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態１）
の一部省略した斜視図である。

【図２】同はんだ付け装置（実施の形態１）の温度制御
装置の構成説明図である。

【図３】（１）は同はんだ付け装置（実施の形態１）に
おける部品温度応答性を検出するために行われる温風発
生器による電子部品の加熱の説明図である。（２）は加
熱時間と部品温度との関係を示す線図である。

【図４】（１）は同はんだ付け装置（実施の形態１）に
おける部品温度応答性を検出するために行われる赤外線
放射ヒータによる電子部品の加熱の説明図である。
（２）は加熱時間と部品温度との関係を示す線図であ
る。

【図５】温度調節器の斜視図である。

【図６】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態２）
の構成説明図である。

【図７】本発明に係るはんだ付け装置（実施の形態３）
の一部省略した斜視図である。

【図８】同はんだ付け装置（実施の形態３）の温度制御
装置の構成説明図である。

【図９】従来のはんだ付け装置（リフロー装置）の構成
説明図である。

【図１０】従来のはんだ付け装置（リフロー装置）にお
ける加熱時間と、各炉雰囲気温度と、部品温度との関係
を示す線図である。

【図１１】従来のはんだ付け装置（リフロー装置）にお
ける時間と炉内温度との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１−１〜１−ｎ 加熱源 ２ 基板 ３（３−１〜３−ｎ） 電子部品（はんだ付け対象部
品） ４−１〜４−ｎ 温度制御器（温度制御手段） ５−１〜５−ｎ 温度設定器（温度設定手段） ６−１〜６−ｎ 比較器（比較手段） ７ 温風発生器 ８ 赤外線放射ヒータ １１ リフロー炉 １２ 温風発生器 １３ 送風機（ファン） １４ 基板固定用治具 １５ 温風吹出し口 １６ 温風整流部 １７ 整流板 １８ ダクト １９ 温度制御器（温度制御手段） ２０ 温度設定器（温度設定手段） ２１ 比較器（比較手段） ２２−１〜２２−ｎ 温度制御器（温度制御手段） ２３−１〜２３−ｎ 部品温度検出器（部品温度検出手
段） ２４−１〜２４−ｎ 比較器（比較手段） ２５−１〜２５−ｎ 部品温度設定器（部品温度設定手
段） Ｃ１ 基板熱容量 Ｃ２ 部品熱容量 Ｈ 部品温度応答性 Ｆ１〜Ｆｎ 温度制御装置（加熱エネルギー制御手
段） ＦＸ 温度制御装置（加熱エネルギー制御手
段） ＦＹ１〜ＦＹｎ 温度制御装置（加熱エネルギー制御手
段） Ｋ 温度調節器 Ｍ テーブル Ｎ 設定用摘み ａ 目標温度値 ｂ フイードバック量 ｃ 制御値 ｄ 目標温度値 ｅ フイードバック量 ｆ 制御値 ｇ 部品温度値 ｈ 目標温度値 ｉ 制御値

───────────────────────────────────────────────────── 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 (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだ付け対象部品を実装面に搭載した
   基板を、所定の加熱条件に基づいて加熱手段で加熱して
   前記はんだ付け対象部品を前記基板にはんだ付けするは
   んだ付け装置であって、 前記加熱条件を、前記基板の熱容量、前記はんだ付け対
   象部品の熱容量及び前記はんだ付け対象部品の温度応答
   性のいずれか、もしくはこれらの組み合わせに基づいて
   設定するようにしたことを特徴とするはんだ付け装置。
2. 【請求項２】 前記はんだ付け対象部品の温度応答性
   は、一定温度の温風を一定時間前記はんだ付け対象部品
   に吹き付けて、このはんだ付け対象部品の温度上昇に基
   づいて算出される請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 【請求項３】 前記はんだ付け対象部品の温度応答性
   は、一定エネルギーの赤外線を一定時間前記はんだ付け
   対象部品に照射して、このはんだ付け対象部品の温度上
   昇に基づいて算出される請求項１に記載のはんだ付け装
   置。
4. 【請求項４】 前記はんだ付け対象部品の温度応答性
   は、一定温度の温風と一定エネルギーの赤外線とを重畳
   して一定時間前記はんだ付け対象部品に供給して、この
   はんだ付け対象部品の温度上昇に基づいて算出される請
   求項１に記載のはんだ付け装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段は、はんだ付け処理炉内に
   配置された複数の加熱源で構成してあり、これらの加熱
   源は、前記はんだ付け処理炉内に搬入された前記基板の
   前記複数のはんだ付け対象部品の個々に対応しており、 前記加熱源は、それぞれに、その加熱温度が加熱エネル
   ギー制御手段により制御される請求項１乃至請求項４の
   いずれかに記載のはんだ付け装置。
6. 【請求項６】 前記加熱エネルギー制御手段は、前記加
   熱源の加熱温度及び加熱時間を制御する温度制御手段
   と、前記基板の熱容量、前記はんだ付け対象部品の熱容
   量及び前記はんだ付け対象部品の温度応答性のいずれ
   か、もしくはこれらの組み合わせに基づいて目標温度値
   を設定する温度設定手段と、前記目標温度値と前記温度
   制御手段からのフイードバック量とから制御値を算出す
   る比較手段とを備え、前記制御値に基づいて前記温度制
   御手段により加熱エネルギーが前記目標温度値に近付く
   ように前記加熱源を制御するようにした請求項１乃至請
   求項５のいずれかに記載のはんだ付け装置。
7. 【請求項７】 前記加熱手段が、リフロー炉に収容され
   た前記基板および前記はんだ付け対象部品を加熱するも
   のであり、前記加熱手段の加熱エネルギーが加熱エネル
   ギー制御手段により調整できるリフロー装置を用いた請
   求項１乃至請求項４のいずれかに記載のはんだ付け装
   置。
8. 【請求項８】 はんだ付け対象部品を実装面に搭載した
   基板を加熱手段で加熱して前記はんだ付け対象部品を前
   記基板にはんだ付けするはんだ付け装置であって、 前記加熱手段は、はんだ付け処理炉内に配置された複数
   の加熱源で構成してあり、これらの加熱源を、前記はん
   だ付け処理炉内に搬入された前記基板の前記複数のはん
   だ付け対象部品の個々に対応させて、前記複数の加熱源
   からの加熱エネルギーを加熱エネルギー制御手段により
   個別に調整して、前記基板に加熱強度分布を作るように
   したことを特徴とするはんだ付け装置。
9. 【請求項９】 前記加熱エネルギー制御手段は、前記加
   熱源の加熱温度を制御する温度制御手段と、前記はんだ
   付け対象部品の部品温度を検出する部品温度検出手段
   と、目標温度値を設定する部品温度設定手段と、前記目
   標温度値と前記部品温度から制御値を算出する比較手段
   とを備え、前記制御値に基づいて前記温度制御手段によ
   り前記加熱エネルギーが前記目標温度値に近付くように
   前記加熱源を制御するようにした請求項８に記載のはん
   だ付け装置。
10. 【請求項１０】 前記加熱源は、はんだ付け処理炉内に
    おいて、前記複数のはんだ付け対象部品の個々に対応し
    ていて、前記基板の部品搭載面側及び非部品搭載面側の
    いづれかの片側から、もしくは両側から前記基板を加熱
    するようにした請求項８又は請求項９に記載のはんだ付
    け装置。
11. 【請求項１１】 加熱手段による加熱によりはんだ付け
    対象部品を基板にはんだ付けするはんだ付け方法であっ
    て、 前記基板の熱容量、前記はんだ付け対象部品の熱容量及
    び前記はんだ付け対象部品の温度応答性のいずれか、も
    しくはこれらの組み合わせに基づいて、前記基板及び前
    記はんだ付け対象部品の状態に応じた加熱条件を設定し
    て、この加熱条件に基づいた前記加熱手段の加熱により
    前記はんだ付け対象部品を前記基板にはんだ付けするよ
    うにしたことを特徴とするはんだ付け方法。
12. 【請求項１２】 前記加熱手段が、リフロー炉に収容さ
    れた前記基板および前記はんだ付け対象部品を加熱する
    ものであり、前記加熱手段の加熱エネルギーが調整でき
    るリフロー装置を用いた請求項１１に記載のはんだ付け
    方法。
13. 【請求項１３】 加熱手段による加熱によりはんだ付け
    対象部品を基板にはんだ付けするはんだ付け方法であっ
    て、 前記加熱手段は、はんだ付け処理炉内に配置された複数
    の加熱源を有し、これらの加熱源を、前記はんだ付け処
    理炉内に搬入された前記基板の複数の前記はんだ付け対
    象部品の個々に対応させ、前記複数の加熱源からの加熱
    エネルギーを個別に調整して前記基板に加熱強度分布を
    作り、この加熱強度分布に基づいた前記加熱手段の加熱
    により前記はんだ付け対象部品を前記基板にはんだ付け
    するようにしたことを特徴とするはんだ付け方法。