JP2005129572A - はんだ付け装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 鉛フリーはんだを用いた場合であっても、はんだ上がり性の低下を防止することができる、フローはんだ付け装置及び方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板を予備加熱するための第１の予備加熱器と、第１の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を再度予備加熱するための第２の予備加熱器と、第２の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を移動するコンベアとを備え、第１及び第２の予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉛フリーはんだを用いたフローはんだ付け装置及び方法に関するものである。
フローはんだ付け方法では、Su-Pb共晶はんだが一般的に用いられていた。しかしながら、鉛の環境負荷を考慮して、近年、鉛を用いない、所謂鉛フリーはんだが用いられるようになってきている。
ところで、鉛フリーはんだは、Su-Pb共晶はんだに比べてはんだヌレ性が劣ることが知られている。したがって、鉛フリーはんだをフローはんだ装置に用いると、基板のスルーホール部等ではんだ上がり性が低下し、十分に基板と部品のはんだ付けが行われない個所が発生するという問題があった。
後述するように、鉛フリーはんだを用いた場合における、はんだ上がり性の低下を防止するためには、はんだ付け対象物（基板等）をはんだ付け前に十分に加熱しておく必要がある。例えば、リフローはんだ装置において、リフロー部とリフロー部の前のプレヒート部の時間比を可変できるようにしたリフローはんだ装置が知られている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１には、鉛フリーはんだに適切に対応するための方法及び手段についは全く触れられていない。
特開２００３−００００００号公報
そこで、本発明は、鉛フリーはんだを用いた場合であっても、適切にはんだ付けすることができる、フローはんだ付け装置及び方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、鉛フリーはんだを用いた場合であっても、はんだ上がり性の低下を防止することができる、フローはんだ付け装置及び方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板を予備加熱するための第１の予備加熱器と、第１の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を再度予備加熱するための第２の予備加熱器と、第２の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を移動するコンベアとを備え、第１及び第２の予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、第１又は第２の予備加熱器が、電磁加熱を用いて基板を予備加熱することが好ましい。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を加熱するための発熱体を有する支持部材によって基板を支持しながら移動させるコンベアとを備え、発熱体及び予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、温風を基板に噴出する温風噴出口と、基板を移動させるコンベアとを備え、温風噴出口からの温風及び前記予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、窒素ガスを加熱するための窒素ガス加熱器と、加熱された窒素ガスを基板に噴出する窒素ガス噴出口と、基板を移動させるコンベアとを備え、窒素ガス噴出口からの加熱された窒素ガス及び予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するための第１のフラクサー及び第１のフラックスが塗布された基板を予備加熱するための第１の予備加熱器とを含む第１列と、基板の下面にフラックスを塗布するための第２のフラクサー及び第２のフラックスが塗布された基板を予備加熱するための第２の予備加熱器とを含む第２列と、第１又は第２の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を第１列及び第２列からはんだ付け機に移動させる搬送手段とを備え、第１及び第２の予備加熱器における加熱によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラクサーに配置された加熱器と、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を移動させるコンベアとを備え、加熱器及び前記予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を加熱するための発熱体を有するパレットに搭載された基板を移動させるコンベアとを備え、発熱体及び前記予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板を加熱するための発熱体を有するカバーで覆われた基板を移動させるコンベアとを備え、発熱体及び前記予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、発熱体に電力を供給するための電力供給手段と、基板を移動させるコンベアとを備え、発熱体及び前記予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
また、本発明に係るフローはんだ付け装置は、基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、基板をフラクサーから予備加熱器まで移動させる第１のコンベアと、予備加熱された基板をはんだ付け機から冷却機まで移動させる第２のコンベアとを備え、予備加熱器によってはんだ付け装置によるはんだ付け前に基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されることを特徴とする。
さらに、本発明に係るフローはんだ付け装置では、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定されることが好ましい。
また、本発明に係るフローはんだ付け方法は、基板の下面にフラックスを塗布し、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるようにフラックスが塗布された基板を加熱し、加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けし、はんだ付けされた基板を冷却する、ステップを有することを特徴とする。
さらに、本発明に係るフローはんだ付け方法では、基板の上面温度が所定の範囲内になるように加熱を行うことが好ましい。
本発明によれば、予備加熱器、又は予備加熱器及び他の加熱手段（第２の予備加熱器、コンベアの支持部材が有する発熱体、パレットが有する発熱体、カバーが有する発熱体等）によって、フローはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定されるので、鉛フリーはんだを用いても、良好なはんだ上がり性を有するフローはんだ装置を提供することが可能となった。
本発明によれば、予備加熱器、又は予備加熱器及び他の加熱手段（第２の予備加熱器、コンベアの支持部材が有する発熱体、パレットが有する発熱体、カバーが有する発熱体等）によって、フローはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定され且つ基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定されるので、鉛フリーはんだを用いても、良好なはんだ上がり性を有するフローはんだ装置を提供することが可能となった。
図１に本発明に係る第１の実施形態におけるフローはんだ装置１００を示す。
フローはんだ装置１００は、追加の予備加熱器１０、スプレー式フラクサー２０、予備加熱器３０、はんだ付け機４０、冷却機５０及びコンベア６０等から構成される。また、第１の予備加熱器１０、スプレーフラクサー２０、第２の予備加熱器３０、はんだ付け機４０、冷却機５０及びコンベア６０は、筺体に覆われている。
各種電子部品が装填されたプリント回路基板１（以下「基板」と言う）は、供給コンベア７０からフローはんだ装置１００のコンベア６０に受け渡される。
追加の予備加熱器１０及び予備加熱器３０は、はんだ付け機４０で、基板１のはんだ波面に接する下面を予備加熱するためのヒータ１２及びヒータ３２、さらに基板１の上面の温度を測定するための温度センサ１４及び３４を、それぞれ有している。また、追加の予備加熱器１０又は予備加熱器３０では、ヒータ１２及び３２の代わりに、電磁加熱器を内蔵させ、基板１全体を均一に加熱するようにしても良い。さらに、追加の予備加熱器１０又は予備加熱器３０では、基板１の下面を予備加熱するヒータに加えて、基板１の上面を予備加熱する第２のヒータを有しても良い。
スプレーフラクサー２０は、スプレーによってフラックスを霧状にして基板１の下面に吹き付ける塗布工程を行う機器である。
はんだ付け機４０は、溶解したはんだの波表を基板１の下面に接触させて各種電子部品のはんだ付けを行うはんだ付け工程のための機器である。
冷却機５０は、はんだ付けが完了した基板を送風によって冷却する冷却工程する行う機器である。冷却機５０による冷却工程の後、基板１は出口搬送コンベア８０によって排出される。
図２に、コンベア６０の一例を示す。図２（ａ）はコンベア６０を上面からみた図であり、図２（ｂ）はコンベア６０に搬送される基板１を示した斜視図である。
図２（ａ）に示すように、コンベア６０は、複数の爪６６を有して回転する２つの駆動部材６２及び６４等から構成され、基板１は、各駆動部材６２及び６４が有する爪６６に保持されて移動される。なお、図２（ｂ）では、コンベアの爪６６が直接基板１を保持しているが、後述するように、パレット９００に基板１を取り付け、コンベアの爪６６がパレット９００を保持するようにしても良い。
本発明は、鉛フリーはんだを用いた場合のはんだ上がり性の低下を防止するために、はんだ付け前に基板を十分に加熱することが必要であるとの知見に基づくものである。より具体的には、第１に基板上面温度（Tup）と基板下面温度（はんだの波面と接触する側）（Tdown）との温度差ΔＴ(Tdown --Tup)を所定の範囲内に維持することにより、鉛フリーはんだを用いてもはんだ上がり性の低下を防止する。第２に、さらに、基板上面の温度Tupを所定の範囲内に維持することによって、鉛フリーはんだを用いてもはんだ上がり性の低下を防止する。
表１に、図１に示すフローはんだ付け装置において、Su-Ag(3%)-Cu(5%)の鉛フリーはんだ（融点２１６〜２２０℃、引張り強度５３．３Ｎ／mm2、伸び率４６％、ヤング率４１．６GPa）を用いた場合の、温度差ΔＴ（℃）、基板上面温度Tup（℃）及びはんだ上がり性との関係を示す。なお、基板上面温度（Tup）及び基板下面温度（Tdown）は、はんだ付け機４０の直前で測定したものである。表中「○」ははんだ上がり性が良好である場合を示し、「△」ははんだ上がり性は良好であるが電子部品耐熱温度を超えてしまった場合を示し、「×１」は高温のためデータ収集不可の場合（すなわち、はんだ処理不可）を示し、「×２」ははんだ上がり性が不良の場合を示している。
Figure 2005129572
表に示すように、温度差ΔＴ及び基板上面温度Tup及びを所定の範囲内に維持することによって、鉛フリーはんだを用いても、従来のSn-Pb(37%)共晶はんだと同様のはんだ上がり性を得ることが可能となった。なお、Su-Agの鉛フリーはんだ（融点２２１℃、引張り強度４１Ｎ／mm2、伸び率５８％、ヤング率４３．２GPa）及びSu-Cuの鉛フリーはんだ（融点２２７℃、引張り強度３０．９Ｎ／mm2、伸び率４５％、ヤング率３２．８GPa）等も、鉛フリーはんだとして利用することができる。
Su-Pb共晶はんだと同じ条件で、はんだ付け機４０の前に配置された予備加熱器３０のみで基板１の下面のみを予備加熱すると、基板上面と基板下面の温度差が大きくなる上に、基板上面温度が十分に上がらず、はんだ上がり性不良が発生する。そこで、図１に示すフローはんだ装置１００では、通常の予備加熱器３０に加えて、追加の予備加熱器１０によって基板１を予備加熱している。これによって、基板上面の温度を高く維持するとともに、基板上面温度と基板下面温度の温度差を小さくすることを可能としている。
図１２にはんだ上がり性の良否の判断例を示す。図１２（ａ）及び（ｂ）は、はんだ上がり性が良好である場合の例を示し、図１２（ｃ）及び（ｄ）は、はんだ上がり性が不良である場合の例を示す。また、図１２は、全て、図中の下方からはんだ付けがなされた基板１の断面を示しており、電子部品の足２、基板1上に設けられたランド３、及び基板１のスルーホール部５にはんだ付けされたはんだ４が、それぞれ示されている。
図１２（ａ）では、はんだ４はスルーホール部５の上部まで上がり、且つ完全にランド３を覆っており、はんだ上がり性は良好である。図１２（ｂ）は、はんだ４はスルーホール部５の上部まで上がり、ランド３を完全には覆っていないが、ランド３への広がりがあるので、はんだ上がり性は良好であると言える。図１２（ｃ）は、はんだ４は、スルーホール部５の基板１のエッジ部分まで上がっているが、ランド３への広がりはなく、はんだ上がり性は不良である。図１２（ｄ）は、はんだ４が、スルーホール部５の基板１のエッジ部分まで上がっておらず、はんだ上がり性は不良である。
なお、図１２に示すはんだ上がり性の良否の判断例は、一例であって、これに限定されるものではなく、それぞれの基板に適合した様々な判断基準を採用することができる。
第１の実施形態では、追加の予備加熱器１０からの予備加熱によって加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１００では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図３に本発明に係る第２の実施形態におけるフローはんだ装置１１０を示す。図１に示したフローはんだ装置１００と同様の部位には同じ番号を付している。
フローはんだ装置１１０とフローはんだ装置１００との差異は、追加の予備加熱装置１０を除いて、他のコンベア１６０を設けた点である。
図４（ａ）は、基板１が他のコンベア１６０の爪１６６に保持されている状態を示した斜視図であり、図４（ｂ）は爪１６６の断面図を示している。図４（ａ）において、４００及び４０２は、爪１６６に電力を供給するための配線である。また、図４（ｂ）に示すように、各爪１６６の内部には、ニクロム線等から構成される発熱体１６６が配置されており、配線４００及び４０２からの電力供給を受けて発熱し、基板１を加熱するように構成されている。
第２の実施形態では、コンベア１６０の各爪１６６からの発熱によって加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１１０では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図５に本発明に係る第３の実施形態におけるフローはんだ装置１２０を示す。図１に示したフローはんだ装置１００と同様の部位には同じ番号を付している。
フローはんだ装置１２０とフローはんだ装置１００との差異は、追加の予備加熱装置１０を除いて、温風発生器５００及び温風噴出口５１０を有している点である。
温風噴出口５１０は、予備加熱器３０内に配置され、基板１の下面がヒータ３２によって予備加熱される際に、温風によって基板１の上面が加熱されるように構成されている。なお、温風噴出口５１０から噴出される温風の温度及び風量は温風発生器５００によって制御される。
第３の実施形態では、温風噴出口５１０からの温風によって加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１２０では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図６に本発明に係る第４の実施形態におけるフローはんだ装置１３０を示す。図１に示したフローはんだ装置１００と同様の部位には同じ番号を付している。
フローはんだ装置１３０とフローはんだ装置１００との差異は、追加の予備加熱装置１０を除いて、窒素ガス雰囲気槽９０を設け、さらに加熱した窒素ガスで基板１を加熱している点である。
窒素ガス雰囲気槽９０内には、窒素ガス供給手段９４から窒素ガスが第１の窒素ガス噴出口を通じて供給されている。大気中ではんだ付けを行うと、大気中のＯ2 とはんだ中のSnとが反応してはんだ付けには不要な酸化錫が発生してしまう。特に鉛フリーはんだでは、従来のSn-Pb共晶はんだに比べてSnが多く含まれ酸化錫の発生も多くなる。したがって鉛フリーはんだを用いる場合には、特に窒素ガス雰囲気中ではんだ付けを行うことが好ましい。また、窒素ガスは窒素ガス加熱手段９６によって過熱されて、第２の窒素ガス噴出口９８から噴出されるように構成されている。
第２の窒素ガス噴出口９８は、予備加熱器３０内に配置され、基板１の下面がヒータ３２によって予備加熱される際に、加熱された窒素ガスによって基板１の上面が加熱されるように構成されている。なお、第２の窒素ガス噴出口９８から噴出される窒素ガスの温度及び風量は窒素ガス加熱手段９６によって制御される。
第４の実施形態では、第２の窒素ガス噴出口９８からの加熱された窒素ガスにより加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１２０では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図７に本発明に係る第５の実施形態におけるフローはんだ装置１４０を示す。図１に示したフローはんだ装置１００と同様の部位には同じ番号を付している。
フローはんだ装置１４０とフローはんだ装置１００との差異は、追加の予備加熱装置１０を除いて、スプレープラクサー及び予備加熱器を２列設けている点である。
図７に記載されるように、はんだ付け装置１４０では、スプレープレクサー７２０及び予備加熱器７３０の列をもう一列（スプレープレクサー２０及び予備加熱器３０と同一）設け、２つの列から交互に,次工程のはんだ付け機４０へ,予備加熱済みの基板１が受け渡されるように構成されている。
スプレープレクサーと予備加熱器を２列設けることによって、最終的に出口搬送コンベア８０から排出される基板１の量を同じに維持しながら、各予備加熱器における基板１の滞留時間を（例えば、図６に示す例に比べて）約２倍に増加させることを可能としている。
第５の実施形態では、予備加熱器における基板１の滞留時間を増加させることによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１４０では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図８に本発明に係る第６の実施形態におけるフローはんだ装置１５０を示す。図１に示したフローはんだ装置１００と同様の部位には同じ番号を付している。
フローはんだ装置１５０とフローはんだ装置１００との差異は、追加の予備加熱装置１０を除いて、スプレープラクサー２０にヒータ２４及び２６を設けた点である。
図８に記載のはんだ付け装置では、スプレーフラクサー２０の下側に第１のヒータ２４が設けられ、コンベア６０を挟んで図中上側には、第２のヒータ２６が設けられている。第１及び第２のヒータ２４及び２６を設けることによって、塗布されるフラックス及び基板１の上面が加熱されるように構成されている。
第６の実施形態では、スプレーフラクサー２０の近傍に設けられたヒータにり加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１５０では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図９（ａ）及び（ｂ）に本発明に係わる第７の実施形態で用いられるパレット９００の一例を示す。図９（ａ）はパレット９００の上面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）のAA´断面図を示している。
パレット９００は、基板１をその内側に嵌め込んで移動させるための容器であり、支持部９１０、枠部９２０及び底部９３０等から構成される。図９（ａ）に示すように枠部９２０の内側に基板１が嵌め込まれる。底部９３０には、はんだ付けのための開口部が設けられている。
また図９（ｂ）に示すように、パレット９００の底部９３０の内側には、ニクロム線等からなる発熱体９４０が埋め込まれている。発熱体９４０は、支持部９１０の接点９４２及び９４４と接続され、接点を介して電力が供給されるように構成されている。接点９４２及び９４４は、支持部９１０がコンベア６０の爪６６によって支持される際に、爪６６に設けられた接点（不図示）と接触することによって、爪６６を介して（不図示の）電力供給手段（電源）から電力供給を受ける。
パレット９００に嵌め込まれた基板１がコンベア６０の爪６６に支持されながら各工程を移動する際に、発熱体９４０が発熱し、基板１を加熱する。
第７の実施形態では、パレット９００内に設けられた発熱体９４０により加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、第７の実施形態では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図９（ｃ）に本発明に係わる第８の実施形態で用いられるパレット１９００の一例の断面図を示す。パレット１９００は、予め発熱体１９５０が埋め込まれている基板１´のためのパレットである。図９（ｃ）に示すように、パレット１９００は、支持部１９１０、枠部１９２０及び底部１９３０等から構成され、枠部１９２０の内側に基板１´が嵌め込まれる。接点１９４２及び１９４４は、図９（ｂ）の例と同様に、コンベア６０の爪６６を介して（不図示の）電力供給手段（電源）から基板１´内の発熱体１９５０に電力を供給する。
パレット１９００に嵌め込まれた基板１´がコンベア６０の爪６６に支持されながら各工程を移動する際に、発熱体１９５０が発熱し、基板１´を加熱する。
第８の実施形態では、基板１´内の発熱体１９５０により加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、第８の実施形態では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
図１０に本発明に係わる第９の実施形態で用いられるカバー１０００の一例の断面図を示す。カバー１０００は、基板１がコンベア６０の爪６６に支持されて移動される際に、基板１の上面を覆うようにして使用される。図１０に示すように、カバー１０００の内部には、ニクロム線等によって構成される発熱体１００２が埋め込まれている。発熱体１００２は、カバー１０００の外部に設けられた接点１００４及び１００６から電力供給を受けて発熱するように構成されている。接点１００４及び１００６は、基板１がコンベア６０の爪６６によって支持される際に、爪６６に設けられた接点（不図示）と接触することによって、爪６６を介して（不図示の）電力供給手段（電源）から電力供給を受ける。
基板１がコンベア６０の爪６６に支持されながら各工程を移動する際に、カバー１０００内の発熱体１００２が発熱し、基板１の上面を加熱する。
第９の実施形態では、カバー１０００内の発熱体１００２により加熱不足を補うことによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、第８の実施形態では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。なお、基板１の上面をカバー１０００で覆うことのみによっても、放熱を防ぎ、基板１の上面の温度を低下させないという効果がある。
図１１に本発明に係る第１０の実施形態におけるフローはんだ装置１７０を示す。図１に示したフローはんだ装置１００と同様の部位には同じ番号を付している。フローはんだ装置１７０とフローはんだ装置１００との差異は、追加の予備加熱装置１０を除いて、コンベアを２つに分けた点である。
図１１に記載されるように、はんだ付け装置１７０では、スプレープレクサー２０及び予備加熱器３０の工程を移動させるための第１のコンベア１７０と、はんだ付け機４０及び冷却機５０の工程を移動させるための第２のコンベア１７２を設けている。
２つのコンベアを設けることによって、基板１の予備加熱器３０における滞留時間を自由に制御することができるので、基板１を十分に加熱することが可能となった。
第１０の実施形態では、予備加熱器における基板１の滞留時間を制御することによって、はんだ付け機４０の直前で、基板１の基板上面温度（Tup）が２２０度、基板下面温度（Tdown）が２３０度になるように制御している。これによって、はんだ付け装置１７０では、鉛フリーはんだを用いても、はんだ上がり性を良好に維持している。
鉛フリーはんだを用いたフローはんだ付け装置において、はんだ上がり性不良を防止することに適用することができる。
本発明に係る第１の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 （ａ）は図１におけるコンベアを示す図であり、（ｂ）はコンベアの爪に支持される基板の状態を示す斜視図である。 本発明に係る第２の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 （ａ）は図３のコンベアの爪に支持される基板の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は図３のコンベアの爪の断面図である。 本発明に係る第３の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 本発明に係る第４の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 本発明に係る第５の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 本発明に係る第６の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 （ａ）は本発明に係る第７の実施形態に用いられるパレットの上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すパレットの断面図であり、（ｃ）は本発明に係る第８の実施形態に用いられるパレットの断面図である。 本発明に係る第９の実施形態に用いられるカバーの断面図である。 本発明に係る第１０の実施形態におけるはんだ付け装置の概略を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）ははんだ上り性の良否の例を示す図である。
符号の説明
１、１´…基板
１０、３０、７３０…予備加熱器
２０、７２０…スプレープレクサー
４０…はんだ付け機
５０…冷却機
６０、１６０…コンベア
６６、１６６…爪
７０…供給コンベア
８０…排出コンベア
９４…窒素ガス供給器
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１７０…はんだ付け装置
８００、１８００…パレット
１０００…カバー

Claims (24)

  1. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板を予備加熱するための第１の予備加熱器と、
    前記第１の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を再度予備加熱するための第２の予備加熱器と、
    前記第２の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を移動するコンベアとを備え、
    前記第１及び第２の予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  2. 前記第１及び第２の予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項１に記載のフローはんだ付け装置。
  3. 前記第１又は第２の予備加熱器は、電磁加熱を用いて基板を予備加熱する請求項１又は２に記載のフローはんだ付け装置。
  4. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を加熱するための発熱体を有する支持部材によって基板を支持しながら移動させるコンベアとを備え、
    前記発熱体及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  5. 前記発熱体及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項４に記載のフローはんだ付け装置。
  6. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    温風を基板に噴出する温風噴出口と、
    基板を移動させるコンベアとを備え、
    前記温風噴出口からの温風及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  7. 前記温風噴出口からの温風及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項６に記載のフローはんだ付け装置。
  8. 前記温風排出口は、前記予備過熱器の近傍に設けられている、請求項６又は７に記載のフローはんだ付け装置。
  9. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    窒素ガスを加熱するための窒素ガス加熱器と、
    加熱された窒素ガスを基板に噴出する窒素ガス噴出口と、
    基板を移動させるコンベアとを備え、
    前記窒素ガス噴出口からの加熱された窒素ガス及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  10. 前記窒素ガス噴出口からの加熱された窒素ガス及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項９に記載のフローはんだ付け装置。
  11. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するための第１のフラクサーと、前記第１のフラックスが塗布された基板を予備加熱するための第１の予備加熱器とを含む第１列と、
    基板の下面にフラックスを塗布するための第２のフラクサーと、前記第２のフラックスが塗布された基板を予備加熱するための第２の予備加熱器とを含む第２列と、
    前記第１又は第２の予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を前記第１列及び第２列から前記はんだ付け機に移動させる搬送手段とを備え、
    前記第１及び第２の予備加熱器における加熱によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  12. 前記第１及び第２の予備加熱器における加熱によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項１０に記載のフローはんだ付け装置。
  13. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラクサーに配置された加熱器と、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を移動させるコンベアとを備え、
    前記加熱器及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  14. 前記加熱器及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項１２に記載のフローはんだ付け装置。
  15. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を加熱するための発熱体を有するパレットに搭載された基板を移動させるコンベアとを備え、
    前記発熱体及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  16. 前記発熱体及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項１４に記載のフローはんだ付け装置。
  17. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を加熱するための発熱体を有するカバーで覆われた基板を移動させるコンベアとを備え、
    前記発熱体及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  18. 前記発熱体及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項１５に記載のフローはんだ付け装置。
  19. 電子部品が搭載され且つ発熱体を有する基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    前記発熱体に電力を供給するための電力供給手段と、
    基板を移動させるコンベアとを備え、
    前記発熱体及び前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  20. 前記発熱体及び前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項１８に記載のフローはんだ付け装置。
  21. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け装置であって、
    基板の下面にフラックスを塗布するためのフラクサーと、
    前記フラックスが塗布された基板を予備加熱するための予備加熱器と、
    前記予備加熱器によって予備加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのはんだ付け機と、
    はんだ付けされた基板を冷却するための冷却機と、
    基板を前記フラクサーから前記予備加熱器まで移動させる第１のコンベアと、
    予備加熱された基板を前記はんだ付け機から前記冷却機まで移動させる第２のコンベアとを備え、
    前記予備加熱器によって、前記はんだ付け装置によるはんだ付け前に、基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように設定される、フローはんだ付け装置。
  22. 前記予備加熱器によって、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように設定される、請求項２０に記載のフローはんだ付け装置。
  23. 電子部品が搭載された基板を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けするためのフローはんだ付け方法であって、
    基板の下面にフラックスを塗布し、
    基板の下面と上面との温度差が所定の範囲内になるように、前記フラックスが塗布された基板を加熱し、
    加熱された基板の下面を鉛フリーはんだによってフローはんだ付けし、
    はんだ付けされた基板を冷却する、
    ステップを有するフローはんだ付け方法。
  24. 前記加熱するステップは、さらに、基板の上面温度が所定の範囲内になるように、加熱を行う、請求項２２に記載のフローはんだ付け方法。
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