JP2588656Y2 - リフロー炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、プリント基板と電子部
品をソルダーペーストではんだ付けするに適したリフロ
ー炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にリフロー炉は、トンネルの上下部
にヒーターが設置され、トンネルの入口から出口にかけ
てプリント基板を搬送するためのコンベアが走行してい
る。プリント基板を搬送するコンベアとしては、ネット
や爪があるが、ネットは下方からの熱を妨げて熱効率を
悪くするため、今日では爪のコンベアが多く用いられて
いる。爪は、多数個がチェーンで連接されており、チェ
ーンを安定走行させるためにトンネル内に一対のレール
が架設されている。

【０００３】プリント基板と電子部品をソルダーペース
トではんだ付けする場合、プリント基板のはんだ付け部
にスクリーン印刷やディスペンサー吐出でソルダーペー
ストを塗布し、リフロー炉のコンベアでプリント基板を
保持して走行させながらヒーターで加熱することにより
ソルダーペーストを溶融させてはんだ付けを行う。

【０００４】ソルダーペーストが塗布されたプリント基
板をリフロー炉で加熱する場合、プリント基板は、全体
が均一温度になっていなければならない。なぜならば、
プリント基板のほとんどの部分が適当なはんだ付け温度
になっていても、たとえ一部分でもソルダーペーストの
溶融温度よりも低い部分があると、その部分に塗布した
ソルダーペーストは溶融せず、はんだが付着しないとい
う未はんだになってしまうからである。また、プリント
基板のある部分だけが異常に高い温度になっていると、
その部分に搭載された電子部品は熱損傷を受けて機能が
劣化してしまうからである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところで、従来のリフ
ロー炉でプリント基板を均一加熱するためには、予備加
熱温度や本加熱温度で調整するが、容易に全体を均一加
熱することはできなかった。プリント基板が全て一定温
度とならないまでも、温度分布の最高温度と最低温度の
差、即ちΔｔ（デルタティー）が小さい範囲内であれ
ば、電子部品は熱損傷することなく良好なはんだ付けが
できるものである。一般には、Δｔは１０℃以内であれ
ば、はんだ付け不良や電子部品の熱損傷はなくなるもの
である。そのため、従来よりリフロー炉ではΔｔの小さ
いものを作るべく努力がなされていた。本考案は、Δｔ
が小さい値となるリフロー炉を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本考案者らが、従来のリ
フロー炉でプリント基板を加熱した場合に、局部的に温
度が低くなる部分を調査したところ、爪で保持する部
分、即ちプリント基板の両端が最低温度となり、次にプ
リント基板の中央部が低い温度となっていることが分か
った。そこで、これらの部分の温度が低くなる原因につ
いて追求してみた結果、次のことが判明した。

【０００７】プリント基板の両端の温度が低くなるの
は、プリント基板の熱がプリント基板と接触している爪
に伝播して熱を奪われるとともに、上下方からのヒータ
ーの熱が爪を走行させるレールに妨げられたり吸収され
て、プリント基板に到達する熱量が少なくなるからであ
る。また、プリント基板の中央部の温度が低いのは、平
らな被加熱物は周囲から温度が上昇し、中央部が遅れて
上昇するためであることが分かった。

【０００８】そこで、本考案者らは、平らなプリント基
板を均一加熱するためには如何なる加熱を行えばよいか
について鋭意検討を重ねた結果、流速の早い熱風を温度
が上がりにくい部分にスキャンさせながら当てると局部
的に温度が上昇することを見いだし、本考案を完成させ
た。

【０００９】本考案は、トンネルの上下部に多孔質板か
ら熱風を吹き出す面吹き出し型ヒーターが設置されたリ
フロー炉において、上部面吹き出し型ヒーターおよび下
部面吹き出し型ヒーター、または上下いずれか一方の面
吹き出し型ヒーターの多孔質板には多孔質板から吹き出
す熱風よりも流速の早い熱風をプリント基板に吹き付け
ることのできる熱風吹き出し孔が穿設されていることを
特徴とするリフロー炉である。

【００１０】本考案に使用するヒーターは、本考案出願
人が既に特許として提案した面吹き出し型ヒーター（特
願平２−１９４３８５号）である。

【００１１】また、本考案でヒーターに穿設する熱風吹
き出し孔は、列状に穿設し、その列は一列または複数列
にしてもよい。

【００１２】さらにまた、本考案でヒーターに穿設する
熱風吹き出し孔は、両側だけ、即ち一対のレールおよび
その近傍に対して熱風を吹き付ける位置だけに穿設して
もよいし、両側に当たる風量が多くなるように両側の孔
を大きくし、中央をそれよりも小さくしてもよい。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本考案を説明する。図
１は、本考案のリフロー炉に設置するヒーターの斜視
図、図２は本考案のリフロー炉の正面断面図、図３は図
２のＡ−Ａ線断面拡大図である。

【００１４】リフロー炉１は、トンネル２内に一対のレ
ール３、３が架設されており、該レールにはプリント基
板４を保持して搬送するチェーン５、５が矢印Ｘ方向に
摺動走行している。

【００１５】リフロー炉１は、プリント基板走行方向か
ら予備加熱ゾーンＰ、本加熱ゾーンＲ、冷却ゾーンＣと
なっている。予備加熱ゾーンＰと本加熱ゾーンＲの上下
部には多数の面吹き出し型ヒーター６…が設置されてお
り、冷却ゾーンＣには冷却装置７、７が設置されてい
る。

【００１６】ここで面吹き出し型ヒーターについて簡単
に説明する。面吹き出し型ヒーターは、箱体７の一面に
セラミックを被覆した金属の多孔質板８があり、気体流
出口９を形成している。多孔質板８の裏側には電熱ヒー
ター１０が設置されている。また電熱ヒーター１０の設
置面の反対側には細長の開口１１が穿設されており、該
開口近傍にはモーター１２で回転するクロスフローファ
ン１３が設置されている。開口１１にはダクト１４が設
置されており、該ダクトは多孔質板８を設置した面と隣
接したところに開口しており、気体吸入口１５を形成し
ている。

【００１７】面吹き出し型ヒーターは、電熱ヒーター１
０に通電すると、その熱が金属の多孔質板８を加熱する
とともに、箱体７内をも加熱する。従って、クロスフロ
ーファン１３をモーター１２で回転させると、外部の気
体は気体吸入口１５からダクト１４を通って箱体７内に
導入され、箱体７で加熱される。そして金属の多孔質板
８を通過するときにも熱せられて気体流出口９から熱風
となって流出し、プリント基板に当たってプリント基板
を加熱する。また面吹き出し型ヒーターの金属の多孔質
板８にはセラミックが被覆されているため、多孔質板が
電熱ヒーターで熱せられると、セラミックから遠赤外線
が放射され、熱風と相まってプリント基板を効果的に加
熱するようになる。

【００１８】多孔質板８の適宜個所には多数の熱風吹き
出し孔１６…が穿設されている。面吹き出し型ヒーター
は、気体流出口９が抵抗のある金属の多孔質板８となっ
ているため、ここから流出する熱風は流速が遅いもので
あるが、多孔質板に熱風吹き出し孔１６…を穿設する
と、ここからは多孔質板の気体流出口９よりも流速の早
い熱風が吹き出る。この流速の早い熱風が走行中のプリ
ント基板に当たると、当たった部分に熱量が多く加わる
ようになり、局部的に温度が上昇する。

【００１９】面吹き出し型ヒーターの多孔質板に穿設す
る熱風吹き出し孔１６の穿設個所は、プリント基板を加
熱したときに、温度が低い部分に一致した所である。た
とえば、プリント基板の一番温度の低い部分がチェーン
コンベアの保持部であり、また次に温度の低い部分がプ
リント基板の中央部である場合、熱風吹き出し孔は図
１、３に示すようにプリント基板走行方向に対して横方
向二列に穿設するとよい。二列のうちの一方の列は中央
には穿設せず、両側に多数の熱風吹き出し孔１６…を穿
設してプリント基板の両端部に熱風が当たるようにし、
またもう一方の列は前記のような熱風吹き出し孔を穿設
するとともに、中央部には少し小さな熱風吹き出し孔を
穿設するようにする。

【００２０】このようにプリント基板走行方向に対して
横方に列をなして多孔質板に熱風吹き出し孔を穿設する
と、走行するプリント基板に対して熱風がスキャンしな
がら当たるようになり、プリント基板の温度の低い部分
に熱量が多く加わって均一温度となるものである。

【００２１】次に本考案のリフロー炉におけるプリント
基板の加熱状態について説明する。プリント基板４をチ
ェーン５で矢印Ｘ方向に走行させると、プリント基板は
トンネル２内で上下に設置された面吹き出し型ヒーター
６…で加熱される。このとき面吹き出し型ヒーター６の
多孔質板８には、プリント基板の加熱を妨げるレール部
分や加熱が遅い中央部と一致したところに熱風吹き出し
孔１６が穿設されており、この部分に熱量が多く加わる
ため、温度の低い部分や温度上昇の遅い部分が加熱され
てプリント基板全体が均一温度となる。

【００２２】１５０×２５０（ｍｍ）のプリント基板９
個所に熱電対を取り付け、上記実施例のリフロー炉と、
熱風吹き出し孔が全く穿設されていない従来のリフロー
炉（比較例）で加熱して温度プロファイルを描かせたと
ころ、本考案のリフロー炉ではΔｔが３℃であり、従来
のリフロー炉ではΔｔが１２℃という大きな値となって
いた。

【００２３】またプリント基板にソルダーペーストを印
刷塗布し、その上に電子部品を搭載してから実施例のリ
フロー炉と比較例のリフロー炉ではんだ付けを行った結
果、実施例のリフロー炉では未はんだは皆無であった
が、比較例のリフロー炉ではプリント基板の端部に多数
の未はんだが発生していた。

【００２４】

【考案の効果】以上説明した如く、本考案のリフロー炉
は、プリント基板の温度が低い部分の温度を上昇させて
プリント基板全体を均一加熱することができるため、未
はんだのようなはんだ付け不良や電子部品の熱損傷等と
いう問題を起こすことがなく、信頼あるはんだ付けがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のリフロー炉に使用する面吹き出し型ヒ
ーターの斜視図

【図２】本考案のリフロー炉の正面断面図

【図３】図２のＡ−Ａ線断面拡大図

【符号の説明】

１ リフロー炉 ２ トンネル ３ レール ４ プリント基板 ５ チェーン ６ ヒーター ９ 気体流出口 １６ 熱風吹き出し孔 Ｐ 予備加熱ゾーン Ｒ 本加熱ゾーン Ｃ 冷却ゾーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/34 507 B23K 3/04

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの上下部に多孔質板から熱風を
   吹き出す面吹き出し型ヒーターが設置されたリフロー炉
   において、上部面吹き出し型ヒーターおよび下部面吹き
   出し型ヒーター、または上下いずれか一方の面吹き出し
   型ヒーターの多孔質板には多孔質板から吹き出す熱風よ
   りも流速の早い熱風をプリント基板に吹き付けることの
   できる熱風吹き出し孔が穿設されていることを特徴とす
   るリフロー炉。