JP2003033867A - リフローはんだ付け装置 - Google Patents
リフローはんだ付け装置Info
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Abstract
んだ付けを安心して行うことができるよう、滑らかで均
一な加熱温度プロファイルを得ることが可能なリフロー
はんだ付け装置を実現すること。 【解決手段】 プリント配線板2に上側および下側から
熱風を吹きつける熱風吹き出しプレート17の吹き出し
孔を上側と下側とが対向しないように配置して、さらに
吹き出し孔の孔径を熱風吹き出しプレート17の厚さよ
りも小さくする。これによりプリント配線板2の上側と
下側の異なる箇所を加熱するとともに熱風の指向性を良
くした。
Description
の板状の被はんだ付けワークをリフローはんだ付けする
装置に関する。
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、予めはんだが供給された被は
んだ付け部を加熱してこのはんだを溶融させ、プリント
配線板に形成された回路パターンと電子部品とのはんだ
付けを行う装置である。
行う方式としては、赤外線等による熱線加熱、熱風加
熱、蒸気加熱、伝熱加熱およびこれらを併用した加熱等
の方式がある。これらの方式の中でも、熱風加熱は熱風
の温度で加熱温度の上限を規制できるため、被はんだ付
け部ひいてはプリント配線板の加熱温度を目的の温度に
制御し易い長所がある。すなわち、加熱プロファイルの
制御性に優れている。また、加熱コストも比較的安価で
ある。
その種類により形状や大きさ、材質等が異なり、またそ
の被はんだ付け部の大きさや予め供給するべきはんだ量
も異なる。すなわち、プリント配線板には熱容量の異な
る多数の被はんだ付け部が設けられている。
ら熱容量の異なる多数の被はんだ付け部を均一な温度に
加熱して同じ加熱温度プロファイルではんだ付けを行う
必要がある。すなわち、濡れ不良などが生じない良好で
均一なはんだ付け品質を得る必要があるからである。特
に、鉛フリーはんだでは従来から使用されてきた錫−鉛
はんだよりも融点が高く、電子部品の耐熱温度を越えな
いように加熱するためには従来よりも一層均一で正確な
温度に加熱する必要がある。
加熱方式は、プリント配線板やその被はんだ付け部の温
度が熱風の温度以上には上昇しないので、電子部品の耐
熱温度以上に過熱されることを防止することもできる。
また、被加熱部すなわち被はんだ付け部への入熱量は熱
風の風速に比例する。
はんだ付け部における熱風の風速が従来よりも高速であ
りかつ均一となるような熱風の吹きつけ方法が開発され
ている。例えば、特開平2−303674号公報には、
プリント配線板の上方の面側および下方の面側に、共に
同一の配列規則に基づいて設けられた多数の熱風吹き出
しノズルから熱風を吹き出してプリント配線板に吹きつ
け、吹きつけ後の熱風をこのノズル周辺から排気する構
成が開示されている。
はんだの酸化が促進されるため、炉内に窒素ガス等の不
活性ガスを供給して低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形
成し、この不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行う必要
がある場合もある。
フローはんだ付け装置では、ノズルの近傍でのみ熱風が
吹きつけられるため、搬送されるプリント配線板の被は
んだ付け部は、ノズルの直下あるいは直上を通過する度
に急速に温度上昇し、その近傍では緩慢に温度上昇する
ようになり、リップル(ripple)を含んだ加熱温
度プロファイルとなって滑らかな加熱温度プロファイル
が得られない問題がある。
プロファイルを得ることが可能なリフローはんだ付け装
置を実現することによって、はんだ付け品質が均一で品
質の良好なプリント配線板を製造することを可能とする
とともに、融点の高い鉛フリーはんだによるリフローは
んだ付けを安心して行うことができるようにすることに
ある。
はんだ付け装置は、リップルの少ない加熱温度プロファ
イルが得られるように熱風吹きつけ手段を構成したとこ
ろに特徴がある。
だ付けワークに面して多数の透孔を設けた板状部材が配
設され、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワークに
熱風を吹きつけて加熱するリフローはんだ付け装置にお
いて、前記多数の透孔は前記板状部材のランダムな位置
に配設されて成るように構成する。
位置する透孔から吹き出す熱風が板状の被はんだ付けワ
ークに吹きつけられて相互に干渉すると、その板面で流
れる熱風の向きもランダムになって被はんだ付けワーク
への入熱量の時間変動が平均化すなわち積分され易くな
り、結果的に被はんだ付けワークの各部において均一な
入熱量が得られリップルの少ない加熱温度プロファイル
を得ることが可能となる。
だ付けワークの一方の面および他方の面に面してそれぞ
れ同一の配列規則に基づいて多数の透孔が設けられた板
状部材が配設され、前記透孔から前記板状の被はんだ付
けワークに熱風を吹きつけて加熱するリフローはんだ付
け装置において、前記透孔の孔径Rと前記板状部材の厚
さPとの関係をR<Pにするとともに前記板状の被はん
だ付けワークの一方の面に熱風を吹きつける透孔と他方
の面に熱風を吹きつける透孔とが対向しない位置に配設
されて成るように構成する。
が鋭くなって板状の被はんだ付けワークに吹きつけられ
る熱風の風速を速くすることができるようになるととも
に、板状の被はんだ付けワークが搬送されていない状態
においてもこの熱風の流れが相互に正面衝突することが
なくなり、加熱室内の熱風の流れを規則化することによ
り均一化することができるようになり、加熱室内の温度
分布を常に均一化できるようになる。
面と他方の面に吹きつけられる熱風は相互に位置が異な
るので、実質的に2倍の密度で熱風を吹きつける透孔を
設けた場合と同様の作用を得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を温度むらなく加
熱することができるようになるとともに、加熱温度の変
化にリップルを生じ難くなる。
だ付けワークに面して多数の透孔を設けた板状部材が配
設され、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワークに
熱風を吹きつけて加熱するとともに前記吹きつけられた
熱風を吸い込むための吸い込み口が前記板状部材の周縁
に設けられた加熱室を前記搬送手段の搬送方向に沿って
複数設ける。
吸い込み口のうち隣接する加熱室相互の間にある吸い込
み口から吸い込まれる熱風の単位面積当たりの流量が他
の吸い込み口から吸い込まれる熱風の単位面積当たりの
流量よりも小さくなるように当該吸い込み口に繋がる流
路の断面積を前記他の吸い込み口に繋がる流路の断面積
より小さく構成する。
けることにより、隣接する加熱室内の熱風雰囲気が相互
に混じり合うことがなくなる。しかし、この隣接部分で
の吸い込み口の熱風の単位面積当たりの流量が他の吸い
込み口の熱風の単位面積当たりの流量と比較して大きく
なるにつれて、隣接する加熱室の熱風雰囲気が混じり合
い易くなる。そこで、この隣接する吸い込み口に繋がる
流路の断面積を相対的に小さくなるように構成すること
により、この混じり合いを少なくして各加熱室の雰囲気
温度の独立性を向上させることができるようになる。
性が良好になり、板状の被はんだ付けワークの加熱温度
プロファイルを目的通りに制御することができるように
なる。すなわち,加熱温度プロファイルの制御性が良好
になる。
け装置の実施形態例を説明する。
んだ付け装置の実施形態例の構成を説明する。図1は、
本発明のリフローはんだ付け装置の一例の縦断面を示す
図である。この例は、炉体1を4つの領域に区画して形
成した、いわゆる4ゾーン構成のリフローはんだ付け装
置であり、板状の被はんだ付けワークであるプリント配
線板2を搬送する搬送コンベア3を境にして加熱室4を
上下対称に設けた構造であり、この加熱室4が8室設け
てある。そして、プリント配線板2の搬送方向Aに沿っ
て1ゾーン目が昇温部5、2〜3ゾーン目が均温部6、
4ゾーン目がリフロー部7である。
が、通常使用されている搬送コンベアであり、平行2条
の搬送チェーンによりプリント配線板2の両側端部を保
持して搬送する構成となっている。なお、搬入口8およ
び搬出口9には並設した多数の抑止板10によりラビリ
ンスシール部11を構成し、加熱室4の内部と外部すな
わち炉体1の外との封止性を確保している。
雰囲気中でリフローはんだ付けを行う場合には、各加熱
室4に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、低酸素濃度の
不活性ガス雰囲気を形成するように構成する。
めの図で、図2(a)は1つの加熱室を図1と同様の縦
断面で拡大して示した図、(b)は(a)のI−I断面
(横断面)を示す図である。
室4を構成してあり、ヒータ13により加熱された雰囲
気をターボファン14で循環させ、その循環の過程でプ
リント配線板2に熱風を吹きつけるように構成してあ
る。なお、ヒータ13に印加される電力は図示しない温
度制御装置により制御され、プリント配線板2に吹きつ
けられる熱風の温度を温度センサ16で検出してこの温
度が予め決められ指示された温度になるように制御する
仕組みである。
ータ15には誘導電動機等を使用し、これを図示しない
インバータにより駆動して目的とする回転速度に調節で
きるように構成してある。すなわち、ターボファン14
の回転速度を調節して、プリント配線板2に吹きつける
熱風の単位時間当たりの流量ひいては熱風の風速を調節
する仕組みである。
ート17に設けた多数の透孔すなわち吹き出し孔18か
ら矢印B方向へ吹き出し、搬送コンベア3で搬送される
プリント配線板2に熱風が吹きつけられる。この吹き出
し孔18の孔径はRであり、熱風吹き出しプレート17
の板厚すなわちこの吹き出し孔18の長さはPである。
そして、これらの寸法はR<Pとなるように構成され、
拡散性の少ない鋭い指向性で熱風が吹き出すように構成
してある。なお、この吹き出し孔18は、図1に示すよ
うに下方の加熱室4と上方の加熱室4とで対向しないよ
うに配置してある。
の後熱風吹き出しプレート17の周縁の吸い込み口30
から矢印Cおよび矢印F方向に吸い込まれ、各還流路1
9、20、21を通ってターボファン14の吸い込み口
14aに還流する。この還流路は、搬送コンベア3の両
側部に設けられた側部還流路19と、隣接する加熱室4
相互間に設けた前部還流路20および後部還流路21と
からなる。なお、側部還流路20に加熱用のヒータ13
を設けてある。
1の矢印Dで示す流路の断面積は側部還流路19の矢印
Fで示す流路の断面積よりも小さくしてある。さらに、
側部還流路19に繋がる吸い込みダクト部22の矢印G
で示す流路の断面積よりも前部還流路20および後部還
流路21にそれぞれ繋がる還流ダクト23、24の矢印
Eで示す流路の断面積は小さくしてある。
矢印H方向に吐出ケーシング部40を通って送風体25
へ供給され、山状の整流部26で流れを均一化した後に
矢印I方向に吹き出しケーシング部27へ供給される送
風路29を経由して、この吹き出しケーシング部27の
先端に設けた熱風吹き出しプレート17の吹き出し孔1
8から、この吹き出し孔18の軸線方向(矢印B方向)
へ向けて均一な速度と流量の熱風を鋭い指向性で吹き出
させる構成である。もちろん、吹き出した熱風は拡散す
るので、完全に拡散する前にプリント配線板2に吹きつ
けられるように両者の相対位置や熱風の風速を選択す
る。
き出し孔の配列例を説明するための平面図である。図3
(a)は図1の搬送コンベアの下方側の熱風吹き出しプ
レートであり、図3(b)は図1の搬送コンベアの上方
側の熱風吹き出しプレートである。すなわち、先にも説
明したように、各吹き出し孔は対向しないように配列し
てある。
風吹き出しプレート17の吹き出し孔18の配列規則
(吹き出し孔相互の位置関係を定める規則)は下方側と
上方側とがそれぞれ同一である。これにより、吹き出し
孔18が対向しない条件において、プリント配線板2の
各面(図1に示す下方側の面と上方側の面)に対して同
一の熱風吹きつけ条件を与えることができる。
孔18の配列例はランダムな配列例であり、例えば、各
吹き出し孔18の配列位置を定める際に直交座標により
定め、この直交座標で与えられる各吹き出し孔の位置を
乱数により決めて配列したものである。したがって、熱
風吹き出しプレート17の各部分的領域における吹き出
し孔18の密度は同一となる。
ンダム配列の吹き出し孔18を有する熱風吹き出しプレ
ート17を複数枚作成すると、各熱風吹き出しプレート
17を対向させても両熱風吹き出しプレートに設けられ
た吹き出し孔18はほとんどの場合は対向することがな
い。
付け装置では、図3(a)、(b)に例示した熱風吹き
出しプレート17を使用した例を示したが、図3(c)
に例示した熱風吹き出しプレート17を使用してもよ
い。
ス雰囲気を形成する場合には、図2(b)に例示するよ
うに、側部還流路19に窒素ガス等の不活性ガス28を
供給するように構成する。これにより、加熱された窒素
ガス雰囲気すなわち低酸素濃度の不活性ガス雰囲気によ
る熱風がプリント配線板2に吹きつけられ、被はんだ付
け部やはんだの酸化を防止しつつはんだ付け作業を行う
ことが可能となり、優れた濡れ性のはんだ付け作業を行
うことが可能となる。
ローはんだ付け装置によってプリント配線板のはんだ付
け作業がどのように行われるかを説明する。
れたプリント配線板2は矢印A方向へ搬送され、昇温部
5→均温部6→リフロー部7の順に各加熱室4を通って
加熱され、はんだ付けが完了したプリント配線板2は搬
出口9から搬出される。各加熱室4におけるプリント配
線板2の加熱到達温度ひいてはその被はんだ付け部の加
熱温度は各加熱室4の熱風の温度で決まり、その加熱速
度(昇温速度)は吹きつけられる熱風の風速で決まる。
そして、熱風の温度は温度制御装置への指示入力値によ
って、熱風の風速はインバータへの指示入力値によって
調節し設定する。
線板2に吹きつける熱風の温度と風速を調節して設定
し、目的とする加熱温度プロファイルでリフローはんだ
付けを行うことができる。この場合に、4つの各ゾーン
においてプリント配線板2の上方側の面と下方側の面と
を独立した値に設定することもできる。
加熱室4ごとに循環する熱風の吸い込み口30を設けて
あり、これがガスカーテンの作用をなして隣接する各加
熱室4間の熱風が混ざり難くなっている。したがって、
加熱温度プロファイルの制御性が良好である。そして、
この吸い込み口30に繋がる前部還流路20と後部還流
路21とは、側部還流路19よりもその流路の断面積を
小さくしてあるので、循環する熱風の大部分はヒータ1
3が設けられた側部還流路19を通って循環し、その温
度を目的の値に制御することができる。
る熱風の流量を大きくすると、隣接する加熱室4の熱風
雰囲気が混ざり合いやすくなって、隣接する加熱室4間
で熱風の温度変化を生じやすくなる。そのため、ガスカ
ーテンを構成する熱風の流量は少ない方が良い。具体的
には、その吸い込み口の大きさ(幅)にもよるが、吸い
込み口における側部還流路19のそれよりも単位面積当
たりの流量を1/2〜1/5程度にすることで、良い結
果が得られている。
熱風は、熱風吹きつけプレート17の吹き出し孔18の
配列により各部に吹きつけられるが、プリント配線板2
は最終的には熱風の温度に加熱される。他方、吹きつけ
られる熱風の風速分布は吹き出し孔18の配列と相似し
た分布を示すが、プリント配線板2が搬送される過程で
均一化される。
された熱風吹き出しプレート17の吹き出し孔18と、
上方側に配設された熱風吹き出しプレート17の吹き出
し孔18とは規則配列されていて、しかも対向しないよ
うに構成してあるので、等価的に2倍の密度で吹き出し
孔18が設けられた状態と同様となり、プリント配線板
2ひいてはその被はんだ付け部の加熱温度の変化にリッ
プルを生じ難くなって、滑らかに変化する加熱温度プロ
ファイルを得ることができるようになる。
が搬送されていない場合においても、上方の加熱室4の
吹き出し孔18から吹き出す熱風と下方の加熱室4の吹
き出し孔18から吹き出す熱風とが正面衝突することが
なく、各ゾーンの加熱室4の熱風の流れを規則化して均
一化することができるようになり、各加熱室4の温度分
布を常に均一化することができるようになる。
プルも無い滑らかな加熱温度プロフアイルを得ることが
できるようになり、プリント配線板2に設けられた多数
の被はんだ付け部を品質良く均一にはんだ付けすること
ができるようになる。
ム配列された吹き出し孔18を設けた熱風吹き出しプレ
ート17を使用することにより、ランダムに位置する吹
き出し孔18から吹き出す熱風がプリント配線板2に吹
きつけられて相互に干渉すると、その板面で流れる熱風
の向きもランダムになって、搬送されるプリント配線板
2から見た入熱量の時間変動が平均化すなわち積分され
易くなり、その結果プリント配線板の各部において均一
な入熱量が得られ、また加熱温度プロファイルにおいて
リップルの一層少ない加熱温度プロファイルを得ること
ができるようになる。
らず加熱室4内が空の無負荷の場合においては吹き出し
孔18から吹き出した熱風の流れが互いに攪拌され、加
熱室4内の温度分布を常に均一化することができるよう
になる。
(c)に例示するような熱風吹き出しプレート17を使
用することにより、融点の高い鉛フリーはんだを使用し
てリフローはんだ付けを行う場合においても、加熱温度
が電子部品の耐熱温度を越えることはなく、しかも、多
数の被はんだ付け部におけるはんだの均一な溶融時間を
確保して均一で確実な濡れ性のはんだ付けを行うことが
できるようになる。
室4において、その搬入口8側あるいは搬出口9側に位
置する吹き出し孔18のみを対向配置することにより、
静圧の搬入口8や搬出口9に対してガスカーテン作用が
得られることが判っている。また、搬入口8側または搬
出口9側に位置する吹き出し孔18の配列密度を相対的
に高めることによっても同様のガスカーテン作用が得ら
れることが判っている。
の赤外線加熱の技術とを組み合わせて使用することもで
きる。また、特定の加熱室のみに、本実施形態の技術を
用いることもできる。
け装置によれば、滑らかで均一な加熱温度プロファイル
を得ることが可能となり、プリント配線板のように多数
の被はんだ付け部を有する板状の被はんだ付けワークの
各部を、均一な条件でリフローはんだ付けすることがで
きるようになる。すなわち、多数の各被はんだ付け部に
対して濡れ性に優れ品質が良好で均一なリフローはんだ
付けを行うことが可能となる。
リフローはんだ付けにおいても、電子部品の耐熱温度を
越えることなく、各被はんだ付け部相互間の温度偏差い
わゆる△tの小さい加熱を行うことが可能となり、濡れ
性に優れ均一で高品質のリフローはんだ付けを行うこと
が可能となる。
面を示す図である。
る。
列を説明するための平面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 搬送手段で搬送される板状の被はんだ付
けワークに面して多数の透孔を設けた板状部材が配設さ
れ、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワークに熱風
を吹きつけて加熱するリフローはんだ付け装置におい
て、 前記多数の透孔は前記板状部材のランダムな位置に配設
されて成ることを特徴とするリフローはんだ付け装置。 - 【請求項2】 搬送手段で搬送される板状の被はんだ付
けワークの一方の面および他方の面に面してそれぞれ同
一の配列規則に基づいて多数の透孔が設けられた板状部
材が配設され、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワ
ークに熱風を吹きつけて加熱するリフローはんだ付け装
置において、 前記透孔の孔径Rと前記板状部材の厚さPとの関係をR
<Pにするとともに前記板状の被はんだ付けワークの一
方の面に熱風を吹きつける透孔と他方の面に熱風を吹き
つける透孔とが対向しない位置に配設されて成ることを
特徴とするリフローはんだ付け装置。 - 【請求項3】 搬送手段で搬送される板状の被はんだ付
けワークに面して多数の透孔を設けた板状部材が配設さ
れ、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワークに熱風
を吹きつけて加熱するとともに前記吹きつけられた熱風
を吸い込むための吸い込み口が前記板状部材の周縁に設
けられた加熱室を前記搬送手段の搬送方向に沿って複数
設け、 前記板状部材の周縁に設けられた吸い込み口のうち隣接
する前記加熱室相互の間にある吸い込み口から吸い込ま
れる熱風の単位面積当たりの流量が他の吸い込み口から
吸い込まれる熱風の単位面積当たりの流量よりも小さく
なるように当該吸い込み口に繋がる流路の断面積を前記
他の吸い込み口に繋がる流路の断面積より小さく構成し
て成ることを特徴とするリフローはんだ付け装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001216189A JP3969975B2 (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | リフローはんだ付け装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001216189A JP3969975B2 (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | リフローはんだ付け装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003033867A true JP2003033867A (ja) | 2003-02-04 |
JP3969975B2 JP3969975B2 (ja) | 2007-09-05 |
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ID=19050695
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001216189A Expired - Fee Related JP3969975B2 (ja) | 2001-07-17 | 2001-07-17 | リフローはんだ付け装置 |
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JP (1) | JP3969975B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100457348C (zh) * | 2004-01-07 | 2009-02-04 | 千住金属工业株式会社 | 回流炉及热风吹出式加热器 |
US7692119B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-04-06 | Tamura Fa System Corporation | Reflow furnace |
-
2001
- 2001-07-17 JP JP2001216189A patent/JP3969975B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100457348C (zh) * | 2004-01-07 | 2009-02-04 | 千住金属工业株式会社 | 回流炉及热风吹出式加热器 |
US7988031B2 (en) | 2004-01-07 | 2011-08-02 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Reflow furnace and heater for blowing hot air |
US7692119B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-04-06 | Tamura Fa System Corporation | Reflow furnace |
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JP3969975B2 (ja) | 2007-09-05 |
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