JP2012079831A - リフロー装置及びこれを用いた半導体実装基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー装置で、基板有効エリアに接触することなく、薄型基板を搬送する。
【解決手段】リフローゾーンと少なくとも１つの予熱部ゾーンを有する炉内に、半導体素子が装着されたプリント配線基板等の被加熱物を装置搬入部から挿入し、被加熱物に装着された半導体素子を炉内で搬送しながらはんだ付けするリフロー装置において、
炉内で前記プリント配線基板をその上面に載せて搬送する搬送用コンベアと、前記搬送用コンベアと基板を挟んで上下に対向するよう配置され、前記プリント配線基板を上面から押さえつけて保持する保持用コンベアを具備することを特徴とするリフロー装置である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、薄型のプリント配線基板（以降基板と略す）等を加熱するにあたり、基板有効エリアと装置との接触を極力回避しつつ基板の自重によるたわみを少なくして、基板が搬送中に落下すること防ぐ為のリフロー装置に関する。

近年、コストの削減を目的とした多面付けや大型の製品の登場から、基板製造プロセスは大判サイズ基板での処理が増えている。また、多面付けの基板は、モバイル機器などの小型の製品に使用されるものが多く、基板厚はより薄型、フレキシブルな方向に向かい、基板搬送中にリフロー炉内で基板が落下するという問題が起こっている。

従来のリフロー装置は、基板搬送は基板の進行方向の両サイドに設置された２本の基板搬送用コンベアで基板を保持し、たわみが発生するような基板では、両コンベアのセンターに基板支え用のピンが設置される構造となっていた。しかし、近年の多面付けフレキシブルな基板では基板有効面積が多く、基板支え用ピンに付着した異物が基板製品部に転写し不良になるという問題があった。

また、基板が大型化、薄型化すると基板は自重で下に凸の形にたわみが発生する。従来のリフロー装置では、このような基板を搬送する場合、基板支えピンを使用し基板のたわみを抑えていた。しかし近年のように、基板の多面化等により基板の有効エリアが増えると、基板支えピンが基板に接触できるエリアが限られるために基板支えピンでの基板たわみを抑えることが困難となってきた。

この問題に対し、特許文献１では、基板支えピンを使用せず、基板搬送用コンベアに形状記憶合金製のブランケットを配置し、炉内の温度が一定以上になると前記ブランケットが変形、基板搬送用コンベアとブランケットで基板を挟み込み、基板の両サイドから保持する構造を取っている。しかし、繰り返し使用することや、保持力が不十分であること、基板厚が変更になった場合の対応で課題が残る。

特開平３−８５６５号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、簡易的な構造を追加することで、基板支えピンを使用することなく、基板の落下を防ぐことができるリフロー装置を提供することを目的としている。

本発明者は、鋭意検討の結果、以下のような発明によって、上記従来の問題点を解決することができた。
（請求項１）
リフローゾーンと少なくとも１つの予熱部ゾーンを有する炉内に、半導体素子が装着されたプリント配線基板等の被加熱物を装置搬入部から挿入し、被加熱物に装着された半導体素子を炉内で搬送しながらはんだ付けするリフロー装置において、
炉内で前記プリント配線基板をその上面に載せて搬送する搬送用コンベアと、前記搬送用コンベアと基板を挟んで上下に対向するよう配置され、前記プリント配線基板を上面から押さえつけて保持する保持用コンベアと、前記プリント配線基板を加熱するヒーターとを具備することを特徴とするリフロー装置。
（請求項２）
リフローゾーンと少なくとも１つの予熱部ゾーンを有する炉内に、半導体素子が装着されたプリント配線基板等の被加熱物を装置搬入部から挿入し、被加熱物に装着された半導体素子を炉内で搬送しながらはんだ付けする半導体実装基板の製造方法において、
半導体素子を装着したプリント配線基板を炉内に設置された搬送用コンベアに載せ、
当該搬送用コンベアと、前記搬送用コンベアと基板を挟んで上下に対向するよう配置され、前記プリント配線基板を上面から押さえつけて保持する保持用コンベアとによって、プリント配線版を挟み込んで保持しながら搬送を行ってリフローする工程を含むことを特徴とする半導体実装基板の製造方法。
（請求項３）
前記搬送用コンベアと、前記保持用コンベアの基板搬送速度が同期していることを特徴とする請求項２記載の半導体実装基板の製造方法。
（請求項４）
半導体素子が装着された前記プリント配線基板に、前記保持用コンベアを通じて荷重をかけながら、搬送を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の半導体実装基板の製造方法。

本発明によるリフロー装置は、簡易的な構造を追加することで、基板支えピンを使用することなく、基板の落下を防ぐことができる。

さらに、表裏に部品を実装するような基板でも、基板支えピンと実装部品が接触することがないため、部品実装位置と基板支えピンの位置関係を考慮することなくリフローすることが出来る。

従来のリフロー装置の概略図。 請求項１記載の、本発明のリフロー装置を側面から見た基本構成図。 従来のリフロー装置で、小型基板を搬送した様子を基板搬送方向から見た概略図。 従来のリフロー装置で、薄型基板を搬送した様子を基板搬送方向から見た概略図。 従来のリフロー装置で、薄型基板を基板支持ピンで支持した様子を基板搬送方向から見た概略図。 請求項１記載の、本発明のリフロー装置で薄型基板を搬送した様子を基板搬送方向から見た概略図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は従来のリフロー装置の基本構成図である。図１において、１はヒーター、２は冷却ファン、３は基板搬送用コンベア、４は小型基板である。
半導体素子が実装された基板４は、図１入口より基板搬送用コンベア３によって、リフロー装置内を搬送される。ヒーター１により基板は上下から加熱され、任意の温度プロファイルによりフラックスの活性、金属表面の酸化膜除去、はんだ金属の溶融による半導体素子と基板のはんだ金属を介した接合、冷却の後継手部の形成を行なう。また、基板４のような小型基板４は、図３に示すように２本の基板搬送用コンベアにより、基板４の両サイドで保持され図１の出口へと搬送される。
図３は従来の小型基板を搬送している状態を搬送方向側から見た概略図である。図４は大型基板もしくはフレキシブル基板を図１のリフロー装置で搬送している状態を搬送方向側から見た概略図。図５は基板支えピンで支持している状態を搬送方向側から見た概略図である。
６は基板のたわみを支える基板支えピン、７は薄型基板であり、７ａは自重でたわんでいる基板、７ｂは７ａの基板が基板支えピン６により支えられている基板である。
これらの従来の方法によると図示したように、自重でたわむ問題が生じている。

図２は、本発明のリフロー装置の基本構成図である。
図２において、１はヒーター、２は冷却ファン、３は基板搬送用コンベア、５は基板保持用コンベア、７は薄型基板である。
図示されている通り、薄型基板（半導体素子が装着されたプリント配線基板）は、基板搬送用コンベアに搭載され、上からは基板保持用コンベアに保持されている。基板搬送用コンベアと、基板保持用コンベアは同期して搬送することにより、薄型基板を保持したまま、移動することができる。
さらに、基板搬送用コンベアの下側と基板保持用コンベアの上側にはヒーターが設けられ、このヒーターによる加熱により、はんだを融解しリフローを行うようになっている。
基板搬送用コンベアと、基板保持用コンベアとしては従来知られているコンベアを用いることができるが、好ましくは搬送を同期させる観点から基板搬送用コンベアと、基板保持用コンベアは同じものを用いることが望ましい。

図６は本発明のリフロー装置で基板を搬送している状態を搬送方向側から見た概略図である。
７ｃは本発明によりたわみが抑えられている基板が示されている。

本発明の効果は、次のようになる。即ち、従来のリフロー装置のような２本のコンベアでの搬送では、自重で落下してしまうような薄型の基板の搬送で、且つ基板支えピンが使用できないような基板において、基板搬送用コンベアと基板保持用コンベアで基板両サイドをクランプする（挟み込む）ことで、自重による基板のたわみを抑制し、基板の有効エリアに装置が接触することなく基板を搬送する装置を得ることができた。

本発明の活用例としては、半導体素子実装用コンベア式リフロー装置が挙げられる。

１‥ ヒーター
２‥ 冷却ファン
３‥ 基板搬送用コンベア
４‥ 小型基板
５‥ 基板保持用コンベア
６‥ 基板支えピン
７‥ 薄型基板

Claims (4)

1. リフローゾーンと少なくとも１つの予熱部ゾーンを有する炉内に、半導体素子が装着されたプリント配線基板等の被加熱物を装置搬入部から挿入し、被加熱物に装着された半導体素子を炉内で搬送しながらはんだ付けするリフロー装置において、
   炉内で前記プリント配線基板をその上面に載せて搬送する搬送用コンベアと、前記搬送用コンベアと基板を挟んで上下に対向するよう配置され、前記プリント配線基板を上面から押さえつけて保持する保持用コンベアと、前記プリント配線基板を加熱するヒーターとを具備することを特徴とするリフロー装置。
2. リフローゾーンと少なくとも１つの予熱部ゾーンを有する炉内に、半導体素子が装着されたプリント配線基板等の被加熱物を装置搬入部から挿入し、被加熱物に装着された半導体素子を炉内で搬送しながらはんだ付けする半導体実装基板の製造方法において、
   半導体素子を装着したプリント配線基板を炉内に設置された搬送用コンベアに載せ、
   当該搬送用コンベアと、前記搬送用コンベアと基板を挟んで上下に対向するよう配置され、前記プリント配線基板を上面から押さえつけて保持する保持用コンベアとによって、プリント配線版を挟み込んで保持しながら搬送を行って加熱する工程を含むことを特徴とする半導体実装基板の製造方法。
3. 前記搬送用コンベアと、前記保持用コンベアの基板搬送速度が同期していることを特徴とする請求項２記載の半導体実装基板の製造方法。
4. 半導体素子が装着された前記プリント配線基板に、前記保持用コンベアを通じて荷重をかけながら、搬送を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の半導体実装基板の製造方法。

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