JP2008226980A - リフロー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができ、生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合でも充分に対応することができ、小型化および効率化、設備コスト低減ならびに省エネを実現できるリフロー装置を提供する。
【解決手段】リフロー装置において、制御手段により、搬送手段による基板の搬送を続けながら、予め設定された加熱時間で前記基板が予備加熱部および本加熱部を通過するように前記基板の搬送を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板と電子部品との半田付け等に使用されるリフロー装置に関する。

プリント配線板と電子部品との半田付けに使用されるリフロー装置には、通常、プリント配線板（以下、「基板」ともいう。）上に搭載された電子部品を半田付けするためにリフローして加熱する炉が設けられており、炉内に半田付けの対象となる基板を搬送する搬送コンベアが配置されている。リフロー装置の炉内には、基板を予備加熱する予備加熱部と、半田の融点以上の温度まで基板を加熱する本加熱部と、半田付け後の基板を冷却する冷却部とが、搬送コンベアの搬送方向に沿ってこの順番に設けられている。炉内の予備加熱部および本加熱部には、基板をリフロー加熱する加熱手段が設けられている。このような加熱手段としては、熱風を用いたもの、赤外線等の熱線を用いたもの、これらを併用したもの等がある。

プリント配線板と電子部品との半田付けに使用されるリフロー装置は、例えば特許文献１に開示されている。図１６は、特許文献１に開示されたリフロー炉の要部を示す概略図である。このリフロー炉では、垂直状態に配置された縦型の密閉可能なプロセスチューブ２０４の外側に、筒状の第１のヒータ２０１と、第２のヒータ２０２と、筒状のウォータジャケット２０３とが、プロセスチューブ２０４の軸方向に沿って上側から順番に配置されており、このプロセスチューブ２０４の内部空間が、上側から、第１のヒータ２０２に対応した本加熱ゾーンＡと、第２のヒータ２０２に対応した予備加熱ゾーンＢと、ウォータジャケット２０３に対応した冷却ゾーンＣとになっている。

プロセスチューブ２０４の内部空間内には、半導体ウエハ２０８を搭載したボート２０７が配置され、このボート２０７が、予備加熱ゾーンＢ、本加熱ゾーンＡ、および冷却ゾーンＣの順に位置するように昇降されており、各ゾーンにおいて、所定の処理時間条件に基づいて停止される。これにより、ボート２０７上に搭載された半導体ウエハ２０８が、予備加熱、本加熱、および冷却されて所定の加熱処理が実施される。このような構成のリフロー炉では、半導体ウエハ等の被処理物の温度プロファイルを、高精度で制御することができるために、被処理物全体にわたって均一な温度に制御することができる。

また、例えば特許文献２には、リフロー装置として赤外線を使用した赤外線加熱装置が開示されている。図１７は、特許文献２に開示された赤外線加熱装置の概略構成図である。この赤外線加熱装置では、コンベア３０５のキャリアに、半田等によって接合されるワークＷが載置されて搬送される。コンベア３０５は、ワークＷが載置されるキャリア３０２が均しいピッチで取り付けられており、各キャリア３０２の取付ピッチに相当する距離だけ各キャリア３０２が間欠的に搬送される。このコンベア３０５の搬送域には、各キャリア３０２の停止位置にそれぞれ対応して、赤外線が伝搬される一対の予備加熱用導光体３０８がそれぞれ設けられた予備加熱部と、外線が伝搬される一対の主加熱用導光体３０６が設けられた本加熱部とが、コンベア３０５の搬送方向に沿って配置されている。

このような赤外線加熱装置では、コンベア３０５による各キャリア３０２の間欠搬送によって各予備加熱部に停止されたワークＷの接合部位に、各予備加熱用導光体３０８によって伝搬される赤外線が照射されて、当該接合部位が所定の接合温度に予備加熱される。また、本加熱部に停止されたワークＷの接合部位には、主加熱用導光体３０６によって伝搬される赤外線が照射されて、当該接合部位が所定の接合温度に本加熱される。コンベア３０５は、各キャリア３０２を間欠的に搬送するため、各キャリア３０２に載置されたワークＷは、各予備加熱部および本加熱部にそれぞれ停止され、各予備加熱部および本加熱部において同時に加熱処理される。

上述のように、炉内に搬送コンベアが設けられて、搬送コンベアの搬送方向に沿って炉内が予備加熱部、本加熱部、冷却部が設けられている従来のリフロー装置においては、基板が、搬送コンベアによって一定の速度で炉内において搬送される。このために、炉内では、基板の搬送方向に対して垂直な炉の幅方向には、均一な温度分布とすることができる。
特開２００２−１４４０７６号公報 特開平８−８５２７号公報

しかしながら、基板の搬送方向については、予備加熱部から本加熱部に搬送されるにつれて、基板に熱が蓄積されて、基板には不均一な温度分布が生じ、基板内に温度差（Δｔ）が発生するという問題がある。この温度差Δｔは、基板の種類、基板に対する配線の設計パターン、基板上に搭載される部品の形状や種類等によって大きく左右される。特に、大型サイズの基板においては、この温度差Δｔが顕著に現われる。このような温度差Δｔが大きい場合、半田の溶融不足によって部品の実装に不具合が発生するおそれがある。

図１８は、炉内に搬送コンベアが設けられて、搬送コンベアの搬送方向に沿って炉内に予備加熱部、本加熱部および冷却部が設けられている従来のリフロー装置を用いて、基板を加熱した場合の温度変化を、基板の搬送方向上流側部分である後方部（Ａ）、中央部（Ｂ）、基板の搬送方向下流側部分である先頭部（Ｃ）のそれぞれにおいて測定したグラフを示す。このグラフから明らかなように、基板の先頭部（Ｃ）、中央部（Ｂ）、後方部（Ａ）で、基板の温度が異なり、特に基板の後方部（Ｃ）で、他の部分の温度（２１４℃）より温度が上昇して高くなり（２２１℃）、基板内における温度差（移動熱温度差）Δｔが、Δｔ＝２２１℃−２１４℃＝７℃と非常に大きくなっている。

このような温度差を低減するためには、例えば炉内の風速を強くする方法、炉内の温度を高くする方法、および高温での滞留時間を長くする方法等が挙げられるが、いずれの方法においても、炉の耐久性が低下したり、装置が大型化したりする等の弊害が生じる。特に、基板のサイズが大型になると、このような弊害はより顕著になって現われる。また、基板内の温度の均一化を図るために、予備加熱部に搬送されている時間を長くする方法も考えられるが、予備加熱部に搬送されている時間を長くするためには、炉の部分を長くしたり、搬送コンベアの搬送速度を遅くしたりすること等が必要であり、その結果、炉の部分を長くすれば、装置が大型化するという問題が生じ、また、搬送コンベアの搬送速度を遅くすれば、生産性が低下するという問題がある。さらに、搬送コンベアの搬送速度を遅くした場合には、基板の温度プロファイルを導き出すことが容易ではないという問題もある。

さらに、従来使用されている共晶半田（Ｓｎ／Ｐｂ：融点１８３℃）から鉛フリー半田（Ｓｎ／３．０Ａｇ／０．５Ｃｕ等）へ転換するために、本加熱部のピーク温度を、約２０℃上昇させる必要がある。しかし、このような温度上昇に対応するためには、炉長の短い炉では、搬送コンベアの搬送速度を遅くしなければならず、搬送速度を遅くすると、基板上の搭載部品の耐熱温度の限界から高温度による損傷が生じるおそれがある。また、上記に説明してきた各リフロー装置のそれぞれの問題として、温度プロファイルを導出するために、何度も基板を炉内に通して確認する必要がある。したがって、従来のリフロー装置では、最終的な温度プロファイルを得るために長時間を要する。

加えて、上記のような問題点を解決するために、本発明者はこれまで、基板の温度分布を一定にすることができ、良好に半田付けを行うことができるリフロー装置について鋭意研究を重ねてきた。しかしながら、生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合には搬送コンベアを頻繁に停止したりする必要があり柔軟な対応ができなかったり、搬送されている基板が搬送コンベアから脱落してしまったりするという新たな問題が発生し、設備の小型化および効率化、設備コストの低減ならびに省エネ対策という観点からは、未だ改善の余地があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、従来のリフロー装置と同様に基板の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができることに加えて、生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合であっても基板の連続搬送を止めることなく対応することができ、搬送されている基板が搬送コンベアから脱落しにくく、より確実に小型化および効率化、設備コスト低減ならびに省エネを実現できるリフロー装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、
基板に部品を半田付けする際に、前記基板を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される基板を予備加熱する予備加熱部と、半田の融点以上の温度まで基板を加熱する本加熱部と、基板を冷却する冷却部とが、内部に設けられた炉と、
前記搬送手段による基板の搬送を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段が、それぞれ予め設定された加熱時間で前記基板が前記予備加熱部および前記本加熱部で加熱されるように、前記基板を前記予備加熱部内および前記本加熱部内に滞留させること、
を特徴とするリフロー装置を提供する。

このような構成により、従来のリフロー装置と同様に基板の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができることに加えて、連続運転と同じ温度プロファイルを得ながら搬送方向に対する移動熱温度差を低減させることができるため、生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合であっても基板の搬送を連続させたまま対応することができ、確実に小型化および効率化、設備コスト低減ならびに省エネを実現できる。

前記搬送手段が、並行して周回する２本の環状搬送体と、それぞれ前記２本の環状搬送体の内側に配列して設けられた複数の突起部と、前記突起部に設けられた耐熱性樹脂部材と、を有し、前記基板は前記耐熱性樹脂部材上に乗せられた状態で搬送されること、が好ましい。また、前記環状搬送体がサーボモータによって周回移動すること、が好ましい。

このような構成によれば、基板を搬送コンベアから脱落させることなくより確実に搬送することができ、かつ、耐熱性樹脂部材によって熱が基板に伝達されることを抑制して、基板への損傷を緩和することができる。

さらに本発明のリフロー装置は、
それぞれ前記予備加熱部内および前記本加熱部内において搬送される前記基板の位置を検出する予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサと、
前記予備加熱部用検出センサおよび前記本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、前記予備加熱部内および前記本加熱部内において前記基板に当接し、周回する前記環状搬送体の前記耐熱性樹脂部材上で前記基板を摺動させ、前記基板を前記予備加熱部内および前記本加熱部内に滞留させる予備加熱部用ストッパおよび本加熱部用ストッパと、を有することが好ましい（第１の態様）。

または、本発明のリフロー装置は、
それぞれ前記予備加熱部内および前記本加熱部内において搬送される前記基板の位置を検出する予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサを有し、
前記制御手段が、前記予備加熱部用検出センサおよび前記本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、予め設定された前記予備加熱部および前記本加熱部それぞれの加熱時間に基づいて、前記基板が前記予備加熱部内および前記本加熱部内に滞留するように、前記搬送手段を制御して前記基板の搬送を停止するかまたは減速させることが好ましい（第２の態様）。

上記のような第１の態様または第２の態様の構成により、基板を予備加熱部、本加熱部および冷却部に移動させて実質的に停止させてから加熱し、連続運転と同じ温度プロファイルを得ながら搬送方向に対する移動熱温度差を低減させることができるため、基板の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができる。また、特に第１の態様においては、搬送手段を作動させたまま基板の搬送の供給・停止ができることから、搬送手段の作動のオン／オフによる電力損失を抑制することができ、かつ基板が搬送手段から落ちて損傷したりすることを確実に防止することができる。さらに、予備加熱部、本加熱部および冷却部をそれぞれ少なくとも１つずつ設ければよく、生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合にも充分に対応でき、小型化および効率化、設備コスト低減ならびに省エネを実現できる。

また、本発明のリフロー装置は、前記搬送手段にて前記予備加熱部に搬送される前記基板を検出する炉外検出センサと、前記炉外検出センサの検出結果に基づいて、前記搬送手段にて搬送される前記基板に当接して前記基板を停止させる炉外ストッパと、を有することが好ましい。これにより、リフロー装置への基板の供給を的確に行うことができる。

上述のような本発明のリフロー装置においては、前記炉を、１つの前記予備加熱部、１つの前記本加熱部、および１つの前記冷却部で構成することができる。このような構成によれば、特にインライン型のリフロー装置およびセルライン型のリフロー装置のいずれとすることもできる。また、前記予備加熱部の通過時間を、前記本加熱部および前記冷却部の通過時間よりも長く設定することによって、律速となる生産速度（タクトタイム）を決定することができる。逆に言えば、まず前記予備加熱部の予備加熱温度および通過時間によって、前記本加熱部の本加熱時間および通過時間ならびに前記冷却部の冷却温度および通過時間が決定する。

また、本発明において、前記予備加熱部、前記本加熱部および前記冷却部の前記搬送方向における長さは、前記炉およびリフロー装置の生産の煩雑さを低減させるためにも、略同一であることが好ましく、この場合、前記予備加熱部の通過時間を決定すれば、当該通過時間が前記本加熱部および前記冷却部の通過時間と略一致する。したがって、これら通過時間に基づいて、本加熱部の本加熱温度および前記冷却部における冷却温度を決定することができる。

また、前記予備加熱部の予備加熱温度および通過時間が生産速度になるため、生産速度を上げるためには複数個の予備加熱部を設けてもよい。このようにすれば、ひとつの予備加熱部を通過する時間を短縮することができ、前記本加熱部および前記冷却部の通過時間も合わせて短縮することができる。

本発明のリフロー装置には、前記制御手段に対する条件の設定等を入力する操作部が設けられていること、が好ましい。前記操作部は、操作画面を有することが好ましい。また、前記予備加熱部、前記本加熱部のいずれか一方または両方において、搬送手段によって搬送される基板の温度分布を均一化する温度均一化手段が設けられていることが好ましい。

前記温度均一化手段は、前記基板に供給される熱風を、前記基板上に設けられた部品の位置に基づいて変更するようになった熱風温度可変板であることが好ましい。また、前記熱風温度可変板は、前記基板上に搭載される各部品に対応した位置に開口部が形成されていることが好ましい。

本発明のリフロー装置によれば、従来のリフロー装置と同様に基板の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができることに加えて、生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合であっても基板の連続搬送を止めることなく対応することができ、搬送されている基板が搬送コンベアから脱落しにくく、より確実に小型化および効率化、設備コスト低減ならびに省エネを実現できる。

［実施の形態１］
本発明のリフロー装置の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るリフロー装置１の全体的な構成を説明するための正面図であり、図２は、図１に示すリフロー装置１の要部を説明するための要部模式図である。さらに、図３は、図２における矢印Ｘの方向から環状搬送体７をみた図であり、図４および図５は突起部に設けられる耐熱性部材を説明するための図（図３におけるＰ部分を拡大した図）である。さらに、図６は、予備加熱部４ａの要部を拡大した断面図である。

本発明のリフロー装置１は、プリント配線板である基板と電子部品とを半田付けするために使用され、図２に示すように、半田付けの対象である基板１００を加熱する炉２と、この炉２内に基板１００を搬送する搬送コンベア３（図２参照）と、を備えている。図２に示すように、搬送コンベア３は、複数のローラ６に巻き掛けられて周回移動する環状搬送体７を有する。環状搬送体７は、炉２に設けられた搬入口から搬出口にわたって基板１００を水平状態で搬送するように、搬入口から搬出口にわたって水平状態になっている。

環状搬送体７は、図３に示すように、並行して走る２本のチェーン（図３におけるチェーン７ａおよび７ｂ）で構成されている。そして、２本のチェーン７ａおよび７ｂの内側には、それぞれ突起部７ａ１および７ｂ１が設けられており、その先端部分に耐熱性部材であるブッシュ１６ａおよび１６ｂが設けられている。

また、図４に示すように、チェーン７ａのリンク部分には、内側に向かって突起部７ａ１が設けられている。この突起部７ａ１はチェーン７ａと同じ材質で構成されておりかつチェーン７ａと一体的に構成されている。さらに、図５に示すように、当該突起部７ａ１の先端部には、ブッシュ１６ａが嵌まり込むように溝７ａ２が設けられている。そして、ブッシュ１６ａは、径の小さい先端部１６ａ１と、径の大きいフランジ部１６ａ２とを有する。

上記突起部７ａ１は、チェーン７ａおよび７ｂと同じ材料で構成されているのが、チェーン７ａと一体的に製造することができ好ましい。また、上記突起部７ａ１の形状および寸法などは、並行する２本のチェーン７ａおよび７ｂの間隔に鑑みて、搬送される基板１００が落ちないように適宜調整されている。図４における突起部７ａ１は棒状（軸状）であるが、例えば三角形や矩形の板状の突起部であってもよい。

また、ブッシュ１６ａは、軸状の突起部７ａ１の棒状部分を覆うように嵌め込まれる形状を有するが、上記突起部７ａ１のうちの少なくとも基板１００と接する部分に設けられていればよい。すなわちブッシュ１６ａは、上記突起部７ａ１の形状に対応して種々の形状をとり得る。例えば上記突起部７ａ１を覆うように嵌め込まれる筒状であってもよい。また、例えば板状の突起部の場合には、膜状や板状であってもよい。

ブッシュ１６ａは、耐熱性を有する材料で構成されていればよく、突起部７ａ１を覆って基板１００を乗せて搬送することができかつ基板１００との摩擦抵抗が低い材料で構成されているのが好ましい。例えばポリテトラフルロエチレン等のフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））等の材料で構成されているのが好ましい。また、耐熱性を向上させるために、フッ素樹脂と石英ガラスまたはカーボンなどのフィラーとを含むフッ素樹脂組成物などの材料で構成されていてもよい。

また、ブッシュ１６ａの全体が上記材料で構成されていても、ブッシュ１６ａのうちの少なくとも基板１００と接する部分が上記材料で構成されていてもよい。したがって、ブッシュ１６ａは、基板１００との摩擦抵抗が高い材料で構成されていてもよく、この場合には、少なくとも基板１００と接する部分を上記のような材料でコーティングすればよい。

このような構成において、基板１００は、突起部７ａ１および７ｂ１の先端部分に設けられたブッシュ１６ａおよび１６ｂのうちの、先端部１６ａ１上に乗せられてかつフランジ部１６ａ２で位置決めされた状態で搬送される。チェーン７ｂ側についても同様である。したがって、基板１００の幅Ｗｓ、２本のチェーン７ａおよび７ｂの間隔Ｗｃ、突起部７ａ１および７ｂ１の長さ、ブッシュ１６ａおよび１６ｂの寸法および形状は、基板１００を確実に乗せて搬送することができるように適宜選択すればよい。

チェーン７ａおよび７ｂは、上述のように、例えば複数のローラ６に巻き掛けられて周回移動するものであり、炉２に設けられた搬入口から搬出口にわたって基板１００を水平状態で搬送することができるように設置されている。複数のローラ６のうちの一つは、例えばサーボモータ１１（図２参照）によって動力が伝達されるように接続されており、このサーボモータ１１によって、そのローラ６が回転駆動される。これにより、チェーン７ａおよび７ｂが、全てのローラ６の周囲を周回移動する。

サーボモータ１１は、制御手段である制御装置１５によって制御されるように構成されており、制御装置１５によるサーボモータ１１の制御によって、チェーン７ａおよび７ｂによる基板１００の搬送速度、チェーン７ａおよび７ｂの搬送の停止および再開、ならびに搬送速度の増減などが制御される。また、チェーン７ａおよび７ｂの搬送の制御のためにブレーキモータ（図示せず。）が設けられていてもよい。

炉２内には、搬送コンベア３の基板１００搬送域の上方に加熱ユニット４が備えられている。加熱ユニット４には、基板１００の搬送方向の上流側において、炉２内に搬送された基板１００を、半田の融点に満たない所定の温度に予備加熱する７つの予備加熱部４ａが設けられており、また、７つの予備加熱部４ａに対して基板１００の搬送方向の下流側には、基板１００を半田の融点以上の温度まで加熱する２つの本加熱部４ｂが設けられている。各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂは、それぞれ等しい間隔をあけて配置されている。

また、加熱ユニット４の本加熱部４ｂに対して、搬送コンベアの３搬送方向の下流側に隣接して、基板１００を冷却する冷却部５が配置されている。冷却部５は、冷却ファン（図示せず。）によって発生する冷却風によって、基板１００上の電子部品を冷却するように構成されている。

図１においては、加熱ユニット４には、７つの予備加熱部４ａと、１つの本加熱部４ｂとが配置されており、加熱ユニット４に隣接して１つの冷却部５が配置されているが、炉２内に配置される予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂ、冷却部５の個数は、基板１００のサイズ、基板１００上に搭載される部品のサイズや数、半田の量や性状等に応じて、適宜選択することができる。なお、各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂの温度等は、制御装置１５によって制御されるようになっている。

ここで、これら予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５の内部構造について、図６に示す予備加熱部４ａに代表させて説明する。図６の（ａ）に示すように、予備加熱部４ａにおいては、矢印Ｙの方向に移動する環状搬送体７の上に基板１００が乗せられて搬送されている。予備加熱部４ａのうちの基板１００の搬送領域の上方には、基板１００の温度分布を均一化させるための温度均一化手段であるハニカム体１２が設けられており、ハニカム体１２の上方には、攪拌モーター１３に接続されたファン１４が設けられている。また、ハニカム体１２とファン１４との間にはヒータ１８が設けられている。ハニカム体１２と、ヒータ１８と、ファン１４と、攪拌モーター１３と、によって熱風供給装置が構成されている。

このような構成により、搬送する基板１００に対して熱風が供給されて、基板１００を加熱するような構成を有している。ただし、冷却部５においては、ヒータが設けられておらず、ハニカム体と、ファンと、によって冷風供給装置が構成されており、これらにより、搬送する基板１００に対して冷風が供給されて、基板１００を冷却するような構成を有している。

上記熱風供給装置のうちのハニカム体１２は、搬送される基板１００の温度分布を均一化する温度均一化手段としての役割を果たす。より具体的には、ハニカム体１２は、所定の厚みを有する板状体に複数の貫通した筒状中空（ノズル）部分１２ａ１が整列して設けられた単一の部材で構成されており、熱風を整流して基板１００に供給する役割を果たす。このような構成により、より確実に均一に基板１００を加熱することができる。

また、予備加熱部４ａには、搬送される基板１００の位置を検出する予備加熱部用検出センサ１５ａ３と、予備加熱部用検出センサ１５ａ３の検出結果に基づいて基板１００に当接し、周回するチェーン７ａおよび７ｂに搭載されたブッシュ（図３における１６ａおよび１６ｂ）上で基板１００を摺動させ、基板１００の搬送を所定の位置で停止させる平板状の予備加熱部用ストッパ１５ａ２が設けられている。

予備加熱部用ストッパ１５ａ２は、予備加熱部用エアシリンダ１５ａ１よって垂直状態で昇降するように構成されている。予備加熱部用検出センサ１５ａ３は、赤外線などを使用した光学的方法によって、基板１００が、予備加熱部４ａ（ならびに本加熱部４ｂおよび冷却部５）内のチェーン７ａおよび７ｂの搬送領域における所定位置を通過することを検知する。そして、予備加熱部用検出センサ１５ａ３が基板１００の通過を検知すると、上昇・下降手段である予備加熱部用エアシリンダ１５ａ１が作動して予備加熱部用ストッパ１５ａ２が上昇する。なお、予備加熱部用エアシリンダ１５ａ１は、予備加熱部用検出センサ１５ａ３の検出結果に基づいて、制御装置１５（図１参照）によって制御される構成となっている。

基板１００を検出する検出手段としては、上記のような光学式の予備加熱部用検出センサ１５ａ３に限らず、基板１００を検知することができればどのような構成であってもよい。例えば、基板１００が通過するときの荷重の変動を検知するなどの重力式の検知方法によるセンサを使用することもできる。

そして、図６の（ｂ）に示すように、予備加熱部４ａにおいて、予備加熱部用ストッパ１５ａ２が上昇することによって、チェーン７ａおよび７ｂ上に乗せられて搬送されてきた基板１００に当接し、基板１００は一定の位置に滞留して加熱される。すなわち、予備加熱部用検出センサ１５ａ３の検出結果に基づき、予備加熱部用エアシリンダ１５ａ１により予備加熱部用ストッパ１５ａ２が上昇し、チェーン７ａおよび７ｂ上に乗せられて搬送されてきた基板１００に当接する。そうすると、基板１００はブッシュ１６ａおよび１６ｂと摺動しながら予備加熱部用ストッパ１５ａ２の位置で実質的に停止する。すなわち、搬送しているチェーン７ａにおいては基板１００はブッシュ１６ａおよび１６ｂ上を滑らないが、予備加熱部用ストッパ１５ａ２が当接するとブッシュ１６ａおよび１６ｂ上を滑って一定の位置に停止する。

このように、ブッシュ１６ａおよび１６ｂによって基板１００はある程度固定されて搬送され、また、予備加熱部用ストッパ１５ａ２が基板１００に当接した際には、摩擦抵抗の低いブッシュ１６ａおよび１６ｂと基板１００とが互いに効果的に摺動するため、基板１００がチェーン７ａおよび７ｂから脱落するのをより確実に防止することができる。

なお、図６では予備加熱部４ａに代表させて説明をしているが、本加熱部４ｂおよび冷却部５における本加熱部用検出センサ、冷却部用検出センサ、本加熱部用エアシリンダ、冷却部用エアシリンダ、本加熱部用ストッパおよび冷却部用ストッパについても同様の機構で動作する。

次に、図１に示すように、炉２の搬入口と予備加熱部４ａとの間には、基板１００が予備加熱部への搬送を制御する平板状の炉外ストッパ８が設けられている。この炉外ストッパ８は、炉外エアシリンダ９によって垂直状態で昇降するようになっている。また、この炉外ストッパ８が設置された位置に対して、搬送コンベア３の搬送方向の上流側に隣接する位置には、搬送コンベア３上の基板１００を検出する基板検出手段としての炉外検出センサ１０が設けられる。

この炉外検出センサ１０は、赤外線等を使用した光学的方法によって、基板１００が搬送コンベア３の搬送域における所定位置を通過することを検知する。そして、この炉外検出センサ１０が基板１００の通過を検知すると、炉外エアシリンダ９が作動してストッパ８が下降される。なお、炉外エアシリンダ９は、炉外検出センサ１０の検出結果に基づいて、制御装置１５によって制御されるようになっている。

炉外ストッパ８が下降されると、搬送コンベア３が周回移動しているにもかかわらず、基板１００が予備加熱部４ａに搬送されることが停止される。そして、炉外ストッパ８が上昇すると、基板１００は搬送コンベア３の環状搬送体７の移動に伴って、最初の予備加熱部４ａに搬送される。

なお、基板１００を検出する基板検出手段としては、上記のような光学式の炉外検出センサ１０に限らず、基板１００を検知することができればどのような構成であってもよい。例えば、基板１００が通過するときの荷重の変動を検知する等の重力式の検知方法によるセンサ使用することができる。

図１に示すように、炉２の外部には、各予備加熱部４ａおよび本加熱部４ｂにおける加熱温度、搬送コンベア３環状搬送体７の停止時間等の条件を制御装置１５に設定する際に操作される操作部１７が設けられている。この操作部１７の下部には、サーボモータ１１による搬送コンベア３の駆動を制御するスイッチ、本加熱部４ｂ等の炉２内の各構成要素の駆動を制御するためのスイッチ等が配置された操作パネルが設けられている。また、この操作部１７の上部には、操作画面１９が備えられており、作業者は、この操作画面１９を見ながら、下部の操作パネルのスイッチ等を操作することにより、リフロー装置１を容易に操作することができる。

ここで、上述のような本発明の実施の形態１に係るリフロー装置を用いた基板の加熱方法について、図７の基板の加熱方法を示す処理フローに基づいて説明する。

まず、ステップ１において、炉２の搬入口から電子部品が搭載された基板１００が搬送コンベア３の環状搬送体７上に投入されて、サーボモータ１１による環状搬送体７の移動によって、環状搬送体７上の基板１００は炉２内に搬入される。そして、炉２の搬入口と予備加熱部４ａとの間に設けられた炉外検出センサ１０によって、基板１００が確認されると（ステップ２）、エアシリンダ９によって、ストッパ８が下降する（ステップ３）。これにより、環状搬送体７によって搬送される基板１００は、下降したストッパ８に当接して、環状搬送体７が移動しているにもかかわらず、基板１００の搬送が停止される。

このように、炉外検出センサ１０によって基板１００が確認されて、炉外ストッパ８によって基板１００の搬送が停止された後に、所定のタイミングで炉外エアシリンダ９によって炉外ストッパ８が上昇されることにより、基板１００は、順次所定のタイミングで予備加熱部４ａに搬送されていく。

その後、先頭の基板１００が最初の予備加熱部４ａに到達すると、予備加熱部４ａに設けられた予備加熱部用検出センサ１５ａ３（図６参照）によって基板１００が確認され、エアシリンダ１５ａ１によって予備加熱部用ストッパ１５ａ２が上昇する。これにより、環状搬送体７によって搬送される基板１００は、上昇した予備加熱部用ストッパ１５ａ２に当接して、環状搬送体７が連続して移動しているにもかかわらず、基板１００の搬送が停止される。

このとき、基板１００は環状搬送体７に設けられたブッシュ１６ａおよび１６ｂ（図３参照）と摺動しながら一定の位置に滞留しており、ここで、基板１００は予め設定された所定時間にわたって予備加熱される。そして、予備加熱部４ａにおいて先頭の基板１００が、予め設定された所定時間にわたって予備加熱されると（ステップ７）、予備加熱用ストッパ１５ａ２が下降して、先頭の基板１００は、環状搬送体７によって次の予備加熱部４ａに搬送される（ステップ８）。

このように、先頭の基板１００が予備加熱されている間に、次の基板１００が環状搬送体７上に投入されて（ステップ１）、先頭の基板１００の予備加熱が終了すると、環状搬送体７によって搬送されている基板１００が炉外検出センサ１１によって検出されて（ステップ２）、炉外ストッパ８によって基板１００の移動が停止される（ステップ３）。そして、環状搬送体７によって先頭の基板１００が搬送される所定のタイミングにて炉外ストッパ８が上昇し（ステップ４）、次の基板１００が、先行する基板１００とは所定の間隔、具体的には、隣接する予備加熱部４ａまたは本加熱部４ｂの間隔に等しい間隔で、最初の予備加熱部４ａに搬送される。

先頭の基板１００と、次の基板１００とが、それぞれ予備加熱部４ａにおける所定の予備加熱部４ａに到達すると、予備加熱用ストッパ１５ａ２が上昇し、各予備加熱部４ａにおける所定の加熱位置にそれぞれ停止する。そして、各予備加熱部４ａにおいて、各基板１００が同時に予備加熱される。

以後、同様の動作が繰り返されることによって、先頭の基板１００は、全ての予備加熱部４ａによって加熱される。そして、全ての予備加熱部４ａによる予備加熱が終了すると、連続して移動している環状搬送体７によって本加熱部４ｂに搬送され（ステップ９）、先頭の基板１００が本加熱部４ｂにおける所定位置に搬送されると、本加熱部用ストッパ（図示せず。）が上昇して、基板１００は本加熱部４ｂにおける所定の加熱位置とされる（ステップ１１）。その後、予め設定された所定時間にわたって基板１００が本加熱される（ステップ１２）。

先頭の基板１００に続いて搬送される各基板１００は、それぞれ予備加熱部４ａに搬送されて、それぞれの予備加熱部４ａにて設定された所定時間にわたる予備加熱が実施されることになる。所定時間にわたる基板１００の本加熱および他の各基板１００の予備加熱がそれぞれ終了すると、予備加熱用ストッパ１５ａ２および本加熱部用ストッパ（図示せず。）が下降して、先頭の基板１００は、冷却部５に搬送されて、冷却部５を通過する間に冷却された後に、炉２の搬出口から搬出される（ステップ１３）。これにより、先頭の基板１００に対する電子部品の半田付け処理が終了する。

このとき、予備加熱部４ａにおける予備加熱部用ストッパ１５ａ２と、本加熱部４ｂにおける本加熱部用ストッパ（図示せず。）と、冷却部５における冷却部用ストッパ（図示せず。）とは、互いに同じタイミングで（同期して）昇降するように制御される。これにより、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５のうちの滞留時間が最も長い領域を決定することにより生産速度を決定することができる。

すなわち、例えば予備加熱部４ａの通過時間（加熱時間）を、本加熱部４ｂおよび冷却部５の通過時間よりも長く設定することによって、生産速度（タクトタイム）を決定することができる。逆に言えば、予備加熱部４ａの予備加熱温度および通過時間によって、本加熱部４ｂの本加熱時間および通過時間ならびに冷却部５の冷却温度および通過時間を決定することができる。

なお、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５の搬送方向における長さは略同一であり、予備加熱部４ａの通過時間を決定することにより、当該通過時間を基準となって本加熱部４ｂおよび冷却部５の通過時間を決定することができる。また、予備加熱部４ａの予備加熱温度および通過時間を生産速度（タクトタイム）とすることができるため、複数個の予備加熱部４ａを設けられていると生産速度を上げることができる。

このように、本発明のリフロー装置を用いた処理方法では、搬入口から炉内に投入された基板１００は、搬送コンベア３の環状搬送体７による搬送を停止させることなく、各予備加熱部４ａおよび本加熱部４ｂに、順次搬送されるとともに、各予備加熱部４ａおよび本加熱部４ｂにおいてそれぞれ予め設定された加熱温度および加熱時間にて加熱される。各予備加熱部４ａおよび本加熱部４ｂにおいてそれぞれ予め設定された温度および加熱時間は、処理される基板毎に導出されたリフロー温度プロファイルに基づいて設定される。

図８は、このような構成の本発明のリフロー装置１を用いた場合における基板１００における各部分の温度変動を示すグラフである。ここでは、搬送される基板１００の搬送方向の前方（搬送方向下流側部分）の左右および後方（搬送方向上流側部分）の左右、および中央部分の温度の変動を測定している。図８のグラフに示すように、本発明のリフロー装置１では、搬送中の基板１００の各部において、均一な温度分布になっており、安定して加熱されていることが明らかである。

なお、上記リフロー装置１においては、炉２内に搬入された基板１００上に搭載された各種部品に起因して生じる温度分布を均一化する温度均一化手段として、ハニカム体１２を用いた場合について説明したが、他の温度均一化手段を用いてもよい。図９は、炉２内に搬入された基板１００の温度分布を均一化する温度均一化手段である熱風温度可変板２０を示す斜視図である。熱風温度可変板２０は、例えば、各予備加熱部４ａおよび本加熱部４ｂにそれぞれ設けられている。

各熱風温度可変板２０には、基板１００に搭載された各電子部品１０１の位置に対応して、各電子部品１０１のサイズに応じた開口部２１が設けられている。このように、この熱風温度可変板２０には、電子部品１０１の位置およびサイズに応じて設けられた開口部２１が形成されていることにより、図９に矢印２２で示すように、炉２内の各予備加熱部４ａおよび本加熱部４ｂにおいて、基板１００に与えられる熱風量が、基板１００の部品設置位置に応じて調整されることになる。これにより、熱負荷が異なる電子部品１０１が搭載されていることによって、基板１００に温度差が生じることを低減することができる。

なお、図９に示す熱風温度可変板２０は、基板１００上に搭載される電子部品１０１の数量、サイズ、種類が複数ある場合に対応して、開口部２１の位置、サイズ等が異なる複数の熱風温度可変板２０が準備され、基板１００に搭載される電子部品１０１の種類等に対応した熱風温度可変板２０に変更することも可能である。

また、基板１００内の温度を均一化する均一化手段である熱風温度可変板２０は、上記のように単独で用いる場合の他、炉２内の熱風の整流性を増すハニカム機構と組み合わせて使用するようにすれば、基板１００の温度をより均一にすることが可能になる。例えば、図１０は、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５として用いられるユニットであり、熱風温度可変板２０と、ハニカム機構である筒状ノズル４４とを組み合わせた構成の加熱ユニットを示す概略図である。

この加熱ユニットは、上述の予備加熱部、本加熱部および冷却部のいずれにも用いることができるものであり、下面が開放された筐体４１の上方に所定風量の風を生じさせるファン４２が設けられている。ファン４２から生じた風は、図中の矢印に示す方向に流れて、筐体４１下面から下方に向けられる。筐体４１の下面近傍には、ファン４２から送られる空気を加熱して熱風にする板状のヒータ４３が水平状態で設けられている。このヒータ４３は、筐体４１の下面のほぼ全体を覆う大きさとされる。

ヒータ４３の下方の筐体４１の開放された下面には、前述した熱風温度可変板２０が設けられている。この熱風温度可変板２０は、前述したように、所定の位置に開口部２１が設けられており、開口部２１から下方に熱風を吐出する構成を有している。筐体４１に設けられた熱風温度可変板２０の下方には、ノズル体４４が設けられている。このノズル体４４は、複数の均一な径を有する筒状体が筐体４１の下面の全体にわたって垂直状態で整列されることによって構成されている。

ファン４２によって発生した風は、筐体４１の壁面によって下方に案内されて、ヒータ４３を上方から下方に通過する。この通過の際に、ファン４２によって上方から送られた空気が加熱されて、熱風として下方に供給される。ヒータ４３を通過した熱風は、熱風温度可変板２０において、熱風温度可変板２０の開口部２１から下方に向けて吐出される。熱風温度可変板２０を通過した熱風は、ノズル体４４の各筒状体を通過して、基板１００上に搭載された電子部品１０１に供給される。

図１１は、図１０で示した熱風温度可変板２０とノズル体４４との組み合わせをさらに説明するための図であり、図１１の（ａ）は、図１０の熱風温度可変板２０とノズル体４４との組み合わせを上から見た平面図であり、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）を理解し易くするために、電子部品１０１が搭載された基板１００の上から見た平面図である。

図１１の（ａ）において、熱風温度可変板２０の開口部２１は、基板１００上に搭載された電子部品１０１に対応して、電子部品１０１よりも一回り大きく構成されている。筐体４１の下面には、ノズル体４４が設けられており、熱風温度可変板２０の開口部２１に対応するノズル体４４の筒状体は、図１１の（ａ）において破線の円で示されている。図１１の（ａ）に示すように、ノズル体４４と熱風温度可変板２０とを組み合わせることによって、より効率的に、基板１００上の電子部品１０１に熱風を送ることができる。

なお、ノズル体４４における各筒状体に開閉機構を設けて、基板１００に搭載される電子部品１０１の位置、種類等をＣＣＤカメラにて撮像して、その撮像画像に基づいて電子部品１０１の位置、種類等を認識し、認識された情報に基づいて、ノズル体４４の開閉機構を調整することにより、電子部品１０１に供給される風量を調整するようにしてもよい。このような、電子部品１０１の認識、および、認識された情報に基づくノズル体４４の各筒状体の開閉機構による風量調節により、基板サイズ、部品位置、部品数の変更等で搬送される基板１００の構成が変更される場合にも、容易に対応することが可能になる。

次に、実際のリフロー処理時に使用されるリフロー温度プロファイルの導出方法の一例について、図１２の処理フローを参照して説明する。新規にリフロー温度プロファイルを導出するために、まず、ステップ１において、導出しようとするリフロー温度プロファイルの条件を操作部の操作画面を操作することによって入力する。操作画面に入力される温度プロファイルの条件は、例えば予備加熱温度範囲（１５０〜１８０℃）、予備加熱時間（１２０±１０秒）、本加熱温度範囲（２２０℃）、本加熱時間範囲（６０±５秒）、本加熱部ピーク温度範囲（２５０±２℃）、本加熱部昇温速度範囲（１〜３℃／秒）、基板情報（基板サイズ、基板厚さ、基板種類等）とする。

温度プロファイルの条件の入力が完了すると、受信演算装置５２は、入力された条件に基づいて、各予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂでの基板１００の停止時間、炉内の各部の温度および搬送コンベアの搬送速度の最適値が自動的に導出される。導出された最適値は、リフロー装置の制御装置１５に設定される（ステップ２）。条件設定の完了後、炉２内に基板１００を搬入するとともに、基板１００の電子部品（例えば、半導体部品）１０１の表面温度（端子部温度）を測定するために、例えば図１３に示す温度測定ユニット５４のである熱電対５４が基板１００の電子部品１０１に接触された状態とされて、温度測定ユニット５４が炉２内に搬入される。

基板１００は、上述したように、各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂに順次搬送され、温度測定ユニット５４も基板１００に追従して、各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂに順次搬送される。そして、この搬送の間に、熱電対５３によって、炉２内の各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂでの基板１００の温度が測定される。熱電対５３によって測定された基板１００の温度測定データは、温度測定ユニット５４に設けられた温度測定記録装置によって記録される。基板１００および温度測定ユニット５４が冷却部５に到達して、基板１００が予め設定された温度にまで冷却されると、測定温度データが温度測定ユニット５４のワイヤレス発振部５５によって受信演算装置（図示せず。）に送信される（ステップ５）。

温度測定ユニット５４からの測定温度データを受信した受信演算装置は、予め設定されているリフロー温度プロファイル（設定条件は、上述の通り）の設定条件と測定結果とを比較する。比較の結果、測定結果が許容範囲を超えている場合には、炉内の各部の停止時間および各部の設定温度を目的の温度プロファイルの条件に合うように、過去の測定データ（同種基板、同一基板サイズのデータ等）に基づいて、自動的に演算する。そして、その演算結果に基づいて、設定されていた停止時間、炉内温度を自動で変更する。その間、温度測定ユニット５４と熱電対５３を介してつながっている基板１００は、例えば搬送コンベア３の環状搬送体７を逆方向に搬送することにより炉の搬入口に戻される。

搬入口に戻された基板１００および温度測定ユニット５４は、冷却された後に、変更された新たな条件に基づいて、再度、炉２内の各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂに順次搬送され、その際の測定温度データが受信演算装置にワイヤレス伝送される。この際の操作は、上記と同一であるので、その説明は省略する。そして、その測定温度データに基づいて、受信演算装置は、再度、目的とするリフロー温度プロファイルが導出されているかを確認する。

通常、上記導出作業を２回行えば、目的とする温度プロファイルは導出される。ただし、さらなる正確性が要求される場合には、２回以上の導出作業が行われる場合がある。その場合の繰り返し作業の回数は、操作部の操作画面にて設定される。導出されたリフロー装置の設定条件（停止時間、炉２内温度、搬送コンベア３の搬送速度等）は、受信演算装置に登録され、登録された設定条件は、次のリフロー温度プロファイルの設定の際の参考データとして利用される。

なお、この登録時には、各予備加熱部４ａおよび各本加熱部４ｂでの停止時間、加熱温度、搬送コンベア３の搬送速度以外に、条件名、基板情報（基板厚さ、基板の種類、基板のサイズ）、導出日時、目的とするリフロー温度プロファイル条件（予備加熱温度範囲、予備加熱時間範囲、本加熱温度範囲、本加熱部時間範囲、本加熱部ピーク温度範囲、本加熱部昇温速度範囲）も登録できるようになっている。そして、登録された条件に基づいて、リフロー処理時およびリフロー条件の導出時には、目的とするリフロー温度プロファイルに基づいて装置設定条件を呼び出し、その設定条件の内容を確認し設定を変更する。これにより、早期にリフロー処理が行える。導出された設定条件はリフロー装置の操作画面を通じて操作部に登録できるため、設定条件をノート等に記入する必要がない。

以上のように、本実施の形態に係るリフロー装置１によれば、搬送コンベアの環状搬送体７（チェーン７ａおよび７ｂ）を停止させる必要がない。特に、（予備加熱部４ａでの加熱時間）≧（本加熱部４ｂでの加熱時間）≧（冷却部５での冷却時間）の場合に有効である。また、（予備加熱部４ａでの加熱時間）≧（本加熱部４ｂでの加熱時間）≧（冷却部５での冷却時間）以外の場合は、少なくとも各加熱時間および冷却時間のうちの最大時間だけ、炉外ストッパ８を下降させておき、次の基板１００を待機させればよい。

上記のような本実施の形態によれば、基板を予備加熱部、本加熱部および冷却部に移動させて停止させてから加熱することになり、連続運転と同じ温度プロファイルを得ながら搬送方向に対する移動熱温度差を低減させることができるため、基板の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができる。また、搬送手段（チェーン）を作動させたまま、摩擦抵抗の低い耐熱性部材（ブッシュ）と基板とを互いに摺動させながら当該基板の搬送の供給・停止をさせることができることから、搬送手段の作動のオン／オフによる電力損失を抑制することができ、かつ基板が搬送手段から落ちたり損傷したりすることを確実に防止することができる。

［実施の形態２］
本発明のリフロー装置の別の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、実施の形態１のものと同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。実施の形態２のリフロー装置は、図１に示した実施の形態１のリフロー装置１における炉の構成を異なる構成に代えたものであり、炉の構成以外の構成は実施の形態１のリフロー装置１と同様である。以下、実施の形態２に係るリフロー装置に備えられる炉（本発明の炉の実施の形態２）について説明する。図１４は、本実施の形態に係るリフロー装置１０１の一部を断面にした正面図である。

本実施の形態のリフロー装置１０１は、図１４に示すように、予備加熱部４ａと、本加熱部４ｂと、冷却部５と、を含む炉２を有する。そして、炉２の内部には、基板１００を搬送する環状搬送体である並行して走る２本のチェーンからなる環状搬送体７を含む搬送コンベアが備えられており、搬送される基板１００の搬送方向の上流側から下流側（搬入口２ｄから搬出口２ｅ）にかけて、順に予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５が配置されている。これら予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５の内部には、基板１００の搬送領域の上方に、それぞれハニカム体１２ａ、１２ｂおよび１２ｃが設けられている。

ハニカム体１２ａ、１２ｂおよび１２ｃの上方には、それぞれ攪拌モーター１３ａ、１３ｂおよび１３ｃに接続されたファン１４ａ、１４ｂおよび１４ｃが設けられており、ハニカム体１２ａおよび１２ｂとファン１４ａおよび１４ｂとの間には、それぞれヒータ１８ａおよび１８ｂが設けられている。それぞれハニカム体１２ａおよび１２ｂと、ヒータ１８ａおよび１８ｂと、ファン１４ａおよび１４ｂと、攪拌モーター１３ａおよび１３ｂと、によって熱風供給装置が構成されており、これらにより、搬送する基板１００に対して熱風が供給されて、基板１００を加熱する。また、ハニカム体１２ｃと、ファン１４ｃと、攪拌モーター１３ｃと、によって冷風供給装置が構成されており、これらにより、搬送する基板１００に対して冷風が供給されて、基板１００を冷却する。

上記熱風供給装置のうちのハニカム体１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、搬送される基板１００の温度分布を均一化する温度均一化手段としての役割を果たす。より具体的には、ハニカム体１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、所定の厚みを有する板状体に複数の貫通した筒状中空部分１２ａ１、１２ｂ１および１２ｃ１が整列して設けられた構成を有しており、熱風を整流して基板１００に供給する役割を果たす。

また、リフロー装置１０１の炉２の予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５には、それぞれ搬送される基板１００の位置を検出する予備加熱部用検出センサ１５ａ１、本加熱部用検出センサ１５ｂ１および冷却部用検出センサ１５ｃ１と、これら予備加熱部用検出センサ１５ａ１、本加熱部用検出センサ１５ｂ１および冷却部用検出センサ１５ｃ１の検出結果に基づいて、基板１００に当接し、周回する環状搬送体７のうちの耐熱性部材であるブッシュ（図３における１６ａおよび１６ｂ）上で基板１００を摺動させ、基板１００の搬送を所定の位置で停止させる平板状の炉内ストッパである予備加熱部用ストッパ１５ａ２、本加熱部用ストッパ１５ｂ２および冷却部用ストッパ１５ｃ２と、が設けられている。

予備加熱部用ストッパ１５ａ２、本加熱部用ストッパ１５ｂ２および冷却部用ストッパ１５ｃ２は、それぞれ予備加熱部用エアシリンダ１５ａ３、本加熱部用エアシリンダ１５ｂ３および冷却部用エアシリンダ１５ｃ３によって垂直状態で昇降するように構成されている。予備加熱部用検出センサ１５ａ１、本加熱部用検出センサ１５ｂ１および冷却部用検出センサ１５ｃ１は、赤外線などを使用した光学的方法によって、基板１００が、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５内の環状搬送体７の搬送領域における所定位置を通過することを検知する。

予備加熱部用検出センサ１５ａ１、本加熱部用検出センサ１５ｂ１および冷却部用検出センサ１５ｃ１が基板１００の通過を検知すると、上昇・下降手段である予備加熱部用エアシリンダ１５ａ３、本加熱部用エアシリンダ１５ｂ３および冷却部用エアシリンダ１５ｃ３が作動して予備加熱部用ストッパ１５ａ２、本加熱部用ストッパ１５ｂ２および冷却部用ストッパ１５ｃ２が上昇する。なお、上記エアシリンダ１５ａ３、１５ｂ３および１５ｃ３は、上記検出センサ１５ａ１、１５ｂ１および１５ｃ１の検出結果に基づいて、制御装置１５（図２参照）によって制御される構成となっている。

基板１００を検出する検出手段としては、上記のような光学式の検出センサに限らず、基板１００を検知することができればどのような構成であってもよい。例えば、基板１００が通過するときの荷重の変動を検知するなどの重力式の検知方法によるセンサを使用することもできる。

本実施の形態のリフロー装置１０１は、上記実施の形態１に係るリフロー装置１と同様の機構で作動するため、詳細は省略するが、炉２の搬入口２ｄと予備加熱部４ａとの間に設けられた炉外検出センサ１０によって、基板１００が確認されると（ステップ２）、エアシリンダ９によって、炉外ストッパ８が下降する（ステップ３）。これにより、連続して作動している環状搬送体７３によって搬送される基板１００は、下降した炉外ストッパ８に当接して、環状搬送体７が移動しているにもかかわらずブッシュ１６ａおよび１６ｂ（図３参照）と摺動して、一定の位置で滞留して加熱される。

予備加熱部４ａにおける炉内ストッパ１５ａ２と、本加熱部４ｂにおける炉内ストッパ１５ｂ２と、冷却部５における炉内ストッパ１５ｃ２とは、互いに同じタイミングで（同期して）昇降するように制御すればよい。これにより、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５のうちの滞留時間が最も長い領域を決定することにより生産速度を決定することができる。

すなわち、例えば予備加熱部４ａの通過時間（加熱時間）を、本加熱部４ｂおよび冷却部５の通過時間よりも長く設定することによって、生産速度（タクトタイム）を決定することができる。逆に言えば、予備加熱部４ａの予備加熱温度および通過時間によって、本加熱部４ｂの本加熱時間および通過時間ならびに冷却部５の冷却温度および通過時間を決定することができる。

なお、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５の搬送方向における長さは略同一であり、予備加熱部４ａの通過時間を決定することにより、当該通過時間を基準となって本加熱部４ｂおよび冷却部５の通過時間を決定することができる。また、予備加熱部４ａの予備加熱温度および通過時間を生産速度（律速）とすることができるため、複数個の予備加熱部４ａを設けられていると生産速度を上げることができる。

上記のような構成を有する本実施の形態のリフロー装置１０１を用いた基板搭載冶具１００の加熱方法は、上記実施の形態１と同様である。まず、ステップ１において、炉２の搬入口２ｄから基板１００が搬送コンベアの環状搬送体７上に投入されて、サーボモータが駆動されることによる環状搬送体７の移動によって、基板１００が炉２内に搬入される。

このように、炉外検出センサ１２によって基板１００が確認されて、炉外ストッパ８によって基板１００の搬送が停止された後に、所定のタイミングでエアシリンダ９によって炉外ストッパ８が上昇されることにより、基板１００は、所定のタイミングで予備加熱部４ａに搬送される。予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５の動作は実施の形態１と同じである。

予備加熱部４ｂ、本加熱部４ａおよび冷却部５において、例えば以下のような停止時間を設定することにより、予備加熱部４ｂおよび本加熱部４ａでの予備加熱および本加熱を実施することができる。

予備加熱部 本加熱部 予備加熱部
９０〜１２０秒 ３０秒 ３０秒
９０〜１２０秒 ４０秒 ４０秒

このような本実施の形態のリフロー装置１０１では、搬送コンベア３のチェーン７ａよび７ｂを停止させる必要がない。特に、（予備加熱部４ａでの加熱時間）≧（本加熱部４ｂでの加熱時間）≧（冷却部５での冷却時間）の場合に有効である。また、（予備加熱部４ａでの加熱時間）≧（本加熱部４ｂでの加熱時間）≧（冷却部５での冷却時間）以外の場合は、少なくとも各加熱時間および冷却時間のうちの最大時間だけ、炉外ストッパ８を下降させておき、次の基板１００を待機させればよい。

上記のような本実施の形態によれば、基板１００を予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５に移動させて停止させてから加熱することになり、連続運転と同じ温度プロファイルを得ながら搬送方向に対する移動熱温度差を低減させることができるため、基板１００の温度分布を一定にして良好な半田付けを行うことができる。また、予備加熱部４ａ、本加熱部４ｂおよび冷却部５をそれぞれ少なくとも１つずつ設ければよいため、特に生産量が少ない場合や生産間隔が不規則な場合に充分に対応することができ、小型化および効率化、設備コスト低減ならびに省エネを実現することができる。

さらに、搬送手段（チェーン７ａおよび７ｂ）を作動させたまま、摩擦抵抗の低い耐熱性部材（ブッシュ）と基板とを互いに摺動させながら当該基板１００の搬送の供給・停止をさせることができることから、搬送手段の作動のオン／オフによる電力損失を抑制することができ、かつ基板が搬送手段から落ちたり損傷したりすることを確実に防止することができる。

すなわち、停止加熱方式により「予備加熱（予熱）」、「本加熱（リフロー）」および「冷却」の３ゾーンのみで構成することができ、生産速度（タクトタイム）を早くしたい場合には、「予備加熱」を追加すればよく、実施の形態１のように従来の移動加熱方式のように多ゾーン化(９ゾーン〜１０ゾーン等)にする必要がなく、コストの削減と設備の場所を少なくして効率化を図れる。また、熱源としての多量の電気とＮ₂(窒素)ガスとを使用するリフロー装置の、電気およびＮ₂ガスの消費量を削減することができ、ランニングコストを大幅に削減できる。また、リフロー装置を小型化することができ、微細化する搭載部品やパターンに対して酸化防止と微細ゴミの除去を目的にしたクリーンルームへの設置などに対して有利差が倍化する。

以上、本発明のリフロー装置の代表的な実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく種々の設計変更が可能である。例えば、上記実施の形態においては、それぞれ予備加熱部内および本加熱部内において搬送される基板の位置を検出する予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサと、予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、予備加熱部内および本加熱部内において基板に当接し、周回する環状搬送体の耐熱性樹脂部材上で基板を摺動させ、基板を予備加熱部内および本加熱部内に滞留させる予備加熱部用ストッパおよび本加熱部用ストッパと、を有するリフロー装置について説明した。

しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、それぞれ予備加熱部内および本加熱部内において搬送される基板の位置を検出する予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサを有し、制御手段が、予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、予め設定された予備加熱部および本加熱部それぞれの加熱時間に基づいて、基板が予備加熱部内および本加熱部内に滞留するように、搬送手段による基板の搬送速度を制御（増減または停止）するリフロー装置であってもよい。この場合、例えばブレーキモータを用いてもよい。

このような場合、炉内ストッパ等を炉内に設ける必要がなく炉の小型化に寄与することができる。基板を加熱ゾーンのセンターに止めるために採用したストッパ機構を除いて搬送コンベアの停止時にブレーキモータを使用することで基板のすべりによる位置ズレを防ぐことができる。

また、上記実施の形態においては、予備加熱部、本加熱部および冷却部が基板の搬送方向においてこの順に炉内に設けられており、搬入口、予備加熱部、本加熱部、冷却部および搬出口の順に基板が搬送されるいわゆるインライン型のリフロー装置について説明したが、本発明は例えば図１５に示すようなセルライン型のリフロー装置にも適用することができる。

ここで、図１５は、実施の形態２に係るインライン型のリフロー装置の変形例であるセルライン型のリフロー装置の一部を断面にした正面図である。この変形例に係るリフロー装置３０１は、炉２の開口部２ｄが搬入口および搬出口として機能し、開口部２ｄ側から冷却部５、本加熱部４ｂおよび予備加熱部４ａの順に配置されている。制御装置１５(図２参照)によって、環状搬送体７が矢印Ｐの方向に移動し、これにより基板１００が開口部２ｄからまず冷却部５に供給される。その後、本加熱部４ｂを経て予備加熱部４ａに到達する。ここで、その後、環状搬送体７が逆方向、すなわち矢印Ｑで示される方向に移動し、予備加熱された基板１００は、本加熱部４ｂに戻って本加熱され、ついで冷却部５で冷却されて開口部２ｄから搬出される。

このような変形例においては、搬送コンベア３のローラ６が炉２内に配置されており、環状搬送体７が往復できるような搬送コンベア３が用いられる。当該変形例においては、環状搬送体７の上部部分７ｃおよび下部部分７ｄのいずれもが炉２内に位置するようにローラ６を炉２内に設けたが、例えばローラ６を炉２外に設けて、下部部分７ｄが炉２外に位置しても構わない。

図１５に示すリフロー装置３０１を用いて基板１００を加熱する場合には、それぞれ冷却部５、予備加熱部４ｂおよび本加熱部４ａにおいて搬送される基板１００の位置を検出する冷却部用検出センサ、予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサ（図示せず。）を設け、制御装置１５（図２参照）によって、前記予備加熱部用検出センサおよび前記本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、予め設定された予備加熱部４ｂおよび本加熱部４ａそれぞれの加熱時間に基づいて、基板１００が予備加熱部４ｂおよび本加熱部４ａに滞留するように、基板１００の搬送方向および搬送速度ならびに停止および作動を制御すればよい。

冷却部５、予備加熱部４ｂおよび本加熱部４ａにおいて、例えば以下のような停止時間を設定することにより、予備加熱部４ｂおよび本加熱部４ａでの予備加熱および本加熱を実施することができる。

冷却部 本加熱部 予備加熱部
（１） 基板投入時 ０秒 ２０秒 ９０秒
（２ａ）リフロー時 ３０秒 ３０秒 ９０秒
（２ｂ）リフロー時 ３０秒 ４０秒 １１０秒

また、例えば特開２００５−１１６５７５号公報に開示されている種々の装置構成を本発明のリフロー装置に適用することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、突起部および耐熱性部材の一実施の形態について図示しながら説明したが、これらのみに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限りにおいて種々の設計変更が可能である。また、例えば薄板基板の加熱時に発生する基板の軟化による「基板の反り」を防止するために、基板を冶具に搭載したままリフローすることも可能である。

さらに、本発明によれば、温度分布可変機構の採用による加熱時の温度差の形成が可能であり、加熱部でのはんだ付け状態を観察し撮影機能による撮影や外観検査などが可能である。また、従来の移動加熱方式では不可能であった「予備加熱」、「本加熱」および「冷却」の比率を自由に変更することが可能である。したがって、幅広い範囲で温度プロファイルを設定することができ、種々の対応が可能である。

本発明は、プリント配線板と電子部品との半田付け等に使用されるリフロー装置の分野において、基板上の電子部品が損傷する等の弊害を生じることなく、基板の温度分布を一定にすることができ、これにより、良好に半田付けを行うことができ、特に需要同期生産に対応するため基板を個片単位で生産する場合に有用である。

図１は、本発明の実施の形態１に係るリフロー装置１の全体的な構成を説明するための正面図である。 図１に示すリフロー装置１の要部を説明するための要部模式図である。 図２における矢印Ｘの方向から環状搬送体７をみた図である。 突起部に設けられる耐熱性部材を説明するための図（図３におけるＰ部分を拡大した図）である。 突起部に設けられる耐熱性部材を説明するための別の図（図３におけるＰ部分を拡大した図）である。 図６は、予備加熱部４ａの要部を拡大した断面図である。 基板の加熱方法を示す処理フローの一例である。 実施の形態１に係るリフロー装置１を用いた場合における基板各部分の温度変動を示すグラフである。 熱風温度可変板を示す斜視図である。 熱風温度可変板と、ハニカム機構である筒状ノズルとを組み合わせた構成の加熱ユニットを示す概略図である。 図１０で示した熱風温度可変板とノズル体との組み合わせをさらに説明するための図である。 リフロー処理時に使用されるリフロー温度プロファイルの導出方法の一例を説明する処理フローである。 温度測定ユニットの一例の構成を示す側面図である。 実施の形態２に係るリフロー装置１０１の一部を断面にした正面図である。 実施の形態２に係るリフロー装置の変形例の一部を断面にした正面図である。 従来のリフロー炉の要部を示す概略図である。 従来の赤外線加熱装置の概略構成図である。 従来のリフロー装置を用いて、基板を加熱した場合の温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１、１０１、３０１・・・リフロー装置
２・・・炉
３・・・搬送コンベア
４・・・加熱ユニット
４ａ・・・予備加熱部
４ｂ・・・本加熱部
５・・・冷却部
６・・・ローラ
７・・・環状搬送体
７ａ、７ｂ・・・チェーン
７ａ１、７ｂ１・・・突起部
７ａ２・・・溝
８・・・炉外ストッパ
９・・・炉外エアシリンダ
１０・・・炉外検出センサ
１１・・・サーボモータ
１２・・・ハニカム体
１２ａ１、１２ｂ１、１２ｃ１・・・筒状中空（ノズル）部分
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・攪拌モータ
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ・・・ファン
１５・・・制御装置
１５ａ１・・・予備加熱部用エアシリンダ
１５ａ２・・・予備加熱部用ストッパ
１５ａ３・・・予備加熱部用検出センサ
１６ａ、１６ｂ・・・ブッシュ
１６ａ１・・・先端部
１６ａ２・・・フランジ部
１７・・・操作部
１８、１８ａ、１８ｂ・・・ヒータ
１９・・・操作画面
２０・・・熱風温度可変板
２１・・・開口部
２２・・・
４１・・・筐体
４２・・・ファン
４３・・・ヒータ
４４・・・ノズル体
５３・・・熱電対
５４・・・温度測定ユニット
５５・・・ワイヤレス発振部。

Claims (15)

1. 基板に部品を半田付けする際に、前記基板を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送される基板を予備加熱する予備加熱部と、半田の融点以上の温度まで基板を加熱する本加熱部と、基板を冷却する冷却部とが、内部に設けられた炉と、
   前記搬送手段による基板の搬送を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段が、それぞれ予め設定された加熱時間で前記基板が前記予備加熱部および前記本加熱部で加熱されるように、前記基板を前記予備加熱部内および前記本加熱部内に滞留させること、
   を特徴とするリフロー装置。
2. 前記搬送手段が、並行して周回する２本の環状搬送体と、それぞれ前記２本の環状搬送体の内側に配列して設けられた複数の突起部と、前記突起部に設けられた耐熱性樹脂部材と、を有し、前記基板は前記耐熱性樹脂部材上に乗せられた状態で搬送されること、
   を特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
3. 前記環状搬送体がサーボモータによって周回移動すること、を特徴とする請求項２に記載のリフロー装置。
4. それぞれ前記予備加熱部内および前記本加熱部内において搬送される前記基板の位置を検出する予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサと、
   前記予備加熱部用検出センサおよび前記本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、前記予備加熱部内および前記本加熱部内において前記基板に当接し、周回する前記環状搬送体の前記耐熱性樹脂部材上で前記基板を摺動させ、前記基板を前記予備加熱部内および前記本加熱部内に滞留させる予備加熱部用ストッパおよび本加熱部用ストッパと、
   を有すること、を特徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載のリフロー装置。
5. それぞれ前記予備加熱部内および前記本加熱部内において搬送される前記基板の位置を検出する予備加熱部用検出センサおよび本加熱部用検出センサを有し、
   前記制御手段が、前記予備加熱部用検出センサおよび前記本加熱部用検出センサの検出結果に基づいて、予め設定された前記予備加熱部および前記本加熱部それぞれの加熱時間に基づいて、前記基板が前記予備加熱部内および前記本加熱部内に滞留するように、前記搬送手段を制御して前記基板の搬送を停止するかまたは減速させること、を特徴とする請求項１〜３のうちのいずれかに記載のリフロー装置。
6. 前記搬送手段にて前記予備加熱部に搬送される前記基板を検出する炉外検出センサと、前記炉外検出センサの検出結果に基づいて、前記搬送手段にて搬送される前記基板に当接して前記基板を停止させる炉外ストッパと、を有すること、を特徴とする請求項１〜５のうちのいずれかに記載のリフロー装置。
7. 前記炉が、前記予備加熱部を１つ、前記本加熱部を１つ、および前記冷却部を１つ有すること、を特徴とする請求項１〜６のうちのいずれかに記載のリフロー装置。
8. 前記炉が、前記予備加熱部を複数個有すること、を特徴とする請求項７に記載のリフロー装置。
9. 前記制御手段に対する条件の設定等を入力する操作部が設けられていること、を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のリフロー装置。
10. 前記操作部は、操作画面を有する、請求項９に記載のリフロー装置。
11. 前記予備加熱部、前記本加熱部のいずれか一方または両方において、搬送手段によって搬送される基板の温度分布を均一化する温度均一化手段が設けられている請求項１〜９のうちのいずれかに記載のリフロー装置。
12. 前記温度均一化手段は、前記基板に供給される熱風を、前記基板上に設けられた部品の位置に基づいて変更するようになった熱風温度可変板である、請求項１１に記載のリフロー装置。
13. 前記熱風温度可変板は、前記基板上に搭載される各部品に対応した位置に開口部が形成されている、請求項１２に記載のリフロー装置。
14. 前記熱風温度可変板から供給される熱風を整流して前記基板に供給するノズル体をさらに有する請求項１２または１３に記載のリフロー装置。
15. 前記ノズル体は、垂直状態になった複数の筒状体が水平方向に整列されて配置されている請求項１４に記載のリフロー装置。
    
    
    

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