JP2751508B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、電子部品がクリーム半田上に搭載
されたプリント回路基板などを加熱することにより、電
子部品を基板へ半田付けするための加熱装置に関するも
のである。

［従来の技術］ プリント回路基板（以下単に「基板」という）などの
電子部品には、クリームはんだ、導電性接着剤、はんだ
メッキ等の導電性接合材料による接続が広く使用されて
いる。

従来、基板にはんだ材料を塗布し、電子部品を装着し
た後、加熱リフローする装置には、熱風による加熱、赤
外線による加熱、あるいは蒸気潜熱を利用した加熱等が
使用されていた。

しかしながら、最近基板の実装密度が高くなるととも
に、電子部品の多様化が進む中で、ランニングコスト、
均一加熱性、生産性の点から、熱風を利用した加熱方法
が注目されている。

第７図は、従来のこの種の加熱装置の一つであるリフ
ロー半田付装置の全図を第８図は、第７図を矢視Ａより
みたプリヒート部垂直搬送部の側面図を、第９図は、第
７図を矢視Ａよりみたリフロー部水平搬送部の側面図、
第10図は、第７図のプリヒート部垂直搬送部での加熱装
置の斜視図を、第11図は、リフロー部の基板搬送レール
で保持された基板面内での温度分布を示す。

第７図及び第８図に示すように、矢印方向より搬入さ
れた基板１は、無端チェーン3a及び3bに取り付けられた
基板受け部6a及び6bに基板端部を支えられ上昇移動して
いく。なお、チェーン３及び４の駆動は駆動源２よりか
さ歯車7a及び7bが取り付けられたシャフト９を回転させ
ることにより、プーリーと一体となったかさ歯車8a及び
8bが90度角度をかえて回転され、ベルト5a及び5bを介し
て与えられている。

基板は上昇移動していく際には熱風装置10a及び10bに
より予備加熱される。また第９図に示すように予備部の
最上部に位置した基板は、ガイドレール11に沿って摺動
するプッシャー12によって、基板搬送レール16a及び16b
に両端部を保持され、熱風装置18a及び18bを具備したリ
フロー部中心まで搬送され停止し加熱リフローされる。
なおプッシャー12は、スプロケット13a及び13bの間にか
けられたチェーン14に固定され、駆動はスプロケット13
bが取り付けられている駆動源17より与えられる。

基板は加熱リフローされた後、プリヒート部と同様の
機構をもつ垂直搬送方式の冷却部において冷却装置19に
より冷却される。そして、基板が垂直搬送部の最下部に
きたとき、エアシリンダー20の先端に取り付けられたプ
ッシャー21により搬出される。

次にプリヒート部垂直搬送部での加熱方法の詳細を第
10図に示す。垂直方向にある一定間隔で保持された基板
１は、熱風吹出部22aに取り付けられた整流効果をもつ
多孔形状のパンチングプレート23aより吹き出される熱
風により加熱される。前記熱風吹出部22aより吹き出さ
れた熱風は、向かい合う熱風吸込部22bに取り付けられ
た多孔形状のパンチングプレート23aより吸い込まれ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この種のリフロー半田付装置では、第７図及
び第９図に示すように、基板が熱風装置18a及び18bを具
備したリフロー部の中心で停止し加熱されるとき、基板
端部は基板搬送レール16a及び16bに接触保持されている
ため基板中央部に比べて昇温速度が低い。このため第11
図に示すように、基板内のある断面における温度分布曲
線は基板中央部の温度Ｏに比べて基板両端部の温度Ｏ′
が低くなる傾向にある。

また第10図に示すようにプリヒート部垂直搬送部で
は、基板１は、一方の端部から対向する他方の端部へ一
方向流れで熱風が吹きつけられるため、第12図に示すよ
うに基板面上下において速度境界層が生じる。これは熱
風（流体）が基板面付近では、流体の粒性の影響がでる
ため減速されてしまうためである。

従って、第10図に示す測定点Ａ及びＢにおける温度プ
ロファイルは第13図のようになり基板面上での温度のば
らつきが生じる原因となる。これは熱伝達率が流体の風
速の増加とともに大きくなる傾向があるためである。

前記した従来技術の課題を解決するため、本発明は、
加熱装置内の昇温速度を高くすると同時に装置内の温度
を均一温度に保つことができる装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明は下記の構成からな
る。

「（１） 電子部品が搭載された基板を、基板搬送レー
ルにおいて搬送し、前記基板を加熱する加熱装置におい
て、前記基板搬送レール内部を長手方向に沿い中空にし
たことを特徴とする加熱装置。

（２） 前記基板搬送レール内部の中空部分に加熱流体
を流す手段を設けた前記１項記載の加熱装置。

（３） 基板搬送レールの基板保持部を、基板端面に沿
うようにスリットまたは孔を設け、加熱流体が前記スリ
ットまたは孔を通過し基板端部を加熱する手段を設けた
前記１項記載の加熱装置。

（４） 基板搬送レールの長手方向に垂直な方向に、多
数の細孔を設け加熱流体を流すようにした前記１項記載
の加熱装置。

（５） 電子部品が搭載された基板の基板面を水平に
し、一枚または複数枚をある一定間隔を保ち垂直方向に
並べ、前記基板を熱風を用いて加熱する装置であって、
前記基板を保持する基板保持部と、前記基板に対して熱
風を斜め方向に吹きつけるノズルを有する加熱部とから
なることを特徴とする加熱装置。

（６） 加熱部において、熱風を噴出するノズルの断面
が矩形である前記６項記載の加熱装置。

（７） 加熱部において、基板の表裏面にノズルが熱風
を吹きつける前記６項記載の加熱装置。」 本発明において特徴的なことは、まず、リフロー部の
基板搬送レールに、供給する熱量が奪われ基板端部の温
度が上がらないことに対しては、基板搬送レール内部を
中空し、その中空部分に加熱流体を流入させることも可
能にすることである。また、基板搬送レールの基板保持
部において基板端面に沿うようにスリットまたは孔を設
け、加熱流体がスリットまたは孔を通過可能とすること
である。

また、プリヒート部垂直搬送部における基板面上での
熱風の風速の減衰をなくすためには、熱風吹出部におけ
るノズルの形状を矩形とし、それより出る噴流のポテン
シャル・コアとよばれる速度一定領域を基板面に対し斜
方向に吹きつけることである。

［作用］ 前記の構成からなる本発明によれば、まず、リフロー
部の基板搬送レールの内部を中空にすることにより、レ
ールの熱容量を小さくできるため供給熱量が奪われる割
合が少なくなる。従って、基板端部付近での供給熱量は
基板搬送レール部に奪われる割合が少なくなり、基板端
部の温度が上がりにくいという現象を緩和できる。

また、プリヒート部垂直搬送部での熱風吹出部のノズ
ルの形状を矩形とし、それより出る噴流のポテンシャル
・コアと呼ばれる速度一定領域を基板面上に吹き付ける
ことにより、基板面上での熱伝達率を均一にすることが
でき、従って基板面上での昇温速度を均一にすることが
できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は、この種の加熱装置の１つであるリフロー半田付装
置の全体図、第２図は、第１図を矢視Ａより見たリフロ
ー部水平搬送部の基板搬送レールの正面図及び平面図、
第３図は、基板搬送レールのその他の実施例の斜視図を
あらわす。

また第４図は、第１図のプリヒート部垂直搬送部での
加熱装置の斜視図、第５図は、第４図の加熱装置の一部
である矩形ノズルより出る噴流のポテンシャルコア部が
基板に吹きつけられる状態をあらわした図、第６図は、
矩形ノズルを利用したその他の実施例をあらわす。

第１図に示されるように、矢印方向より搬入された基
板１は、逐次矢印に示される径路をたどり搬送されてい
くが、このときの詳細な動作は、第７図、第８図及び第
９図に示す従来令と同一であるため省略する。

第２図は、第１図において熱風装置26a及び26bを具備
したリフロー部で、基板１が停止し、その両端部が基板
搬送レール25a及び25bにより保持されている状態を示
す。前記基板搬送レール25aは、Ａ−Ａ断面図に示すよ
うに内部が中空になっており、その内部には供給口27a
より熱風が流入し通過した後排気口28aより流出する様
になっている。

また、第３図に示されるように、基板搬送レールは、
その内部が中空にされかつ基板搬送レールの基板保持部
においては、基板１の端部に沿う様にスリットが設けら
れ、基板搬送レールの中空内部へ熱風を流入しスリット
を通して基板端部が加熱される様になっている。

次に、第１図におけるプリヒート部垂直搬送部での加
熱方法について詳細を記す。第４図及び第５図に示すよ
うに熱風供給部30には、出口形状が細長い断面形状をし
た矩形ノズル34が多数設けられており基板面上に斜方向
に熱風噴流が吹き付けられるようになっている。このと
き第５図に示されるように、幅Ｂ、高さｈの断面形状を
もつ矩形ノズルより出る噴流において、領域PQRは、ポ
テンシャルコアとよばれ噴流速度が一定の領域である。
そしてこの領域の長さOQは矩形ノズルの高さｈの６倍の
距離をもつ。従って基板面上での風速が一定となるため
にはポテンシャルコア領域内の噴流が基板面上に吹き付
けられるようにしなければならない。また熱風供給部30
a及び30bにおいては、矩形ノズル34より出る噴流が互い
に衝突しない様に交互に配置されている。熱風供給部30
a及び30bには、熱風供給口32a、32b、32c、32dより熱風
が送り込まれ、矩形ノズルより噴出された熱風は矢印に
示すような径路をたどり熱風排気部31a及び31bを通して
熱風排気口33a、33b、33c、33dより排気される。

第６図は、矩形ノズルを用いた場合のその他の実施例
であって、基板に対する加熱効率をあげるために熱風供
給部35a及び35bにおいて矩形ノズルより出る噴流が基板
の上下面に衝突するようにノズルを配置させたものであ
る。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明は、基板搬送レールにおい
てはレール内部を中空にすることにより、レールの熱容
量を小さくできるため、基板に対する供給熱量が奪われ
る割合が少なくなるという特別の効果を達成することが
できる。また中空部分に加熱流体を流すことにより基板
搬送レールを効率よく加熱できるため、同様に供給熱量
が奪われる割合が少なくなるという特別の効果を達成す
ることができる。

従って、基板端部付近で供給熱量が基板搬送レール部
に奪われる割合が少なくなり、基板端部の温度が上がり
にくいという減少を緩和できるため、基板内部の温度ば
らつきを低減できるという特別の効果を達成することが
できる。

また、プリヒート部垂直搬送部での熱風吹出部のノズ
ルの形状を矩形とし、それより出る噴流のポテンシャル
コアとよばれる速度一定領域を基板面上に吹き付けるこ
とにより、基板面上での熱伝達率を均一にすることがで
き、従って基板面上での昇温速度を均一にすることがで
きるという特別の効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例におけるリフロー半田付装
置の正面図、第２図は第１図において矢視Ａより見たリ
フロー部水平搬送部の基板搬送レールの正面図及び平面
図、第３図は、基板搬送レールのその他の実施例の斜視
図、第４図は、第１図におけるプリヒート部垂直搬送部
における加熱装置の斜視図、第５図は、第４図の加熱装
置の一部である矩形ノズルより出る噴流のポテンシャル
コア部が基板に吹きつけられる状態をあらわした図、第
６図は、矩形ノズルを利用したその他の実施例を示す図
である。 第７図は、従来のこの種の加熱装置の一つであるリフロ
ー半田付装置の正面図、第８図は第７図を矢視Ａより見
たリフロー部水平搬送部の側面図、第９図は、第７図を
矢視Ａより見たリフロー部水平搬送部の側面図、第10図
は、第７図のプリヒート部垂直搬送部での加熱装置の斜
視図、第11図は、リフロー部の基板搬送レールで保持さ
れた基板面上での温度分布を示す図、第12図は、プリヒ
ート部垂直搬送部における基板面上下において生じる速
度境界層を示す図、第13図は、第10図における基板面上
での測定点ＡおよびＢにおける温度プロファイルを示す
図である。 １……基板、２……駆動源、３……チェーン、４……チ
ェーン、５……ベルト、６……基板受け部、10……熱風
装置、11……ガイドレール、12……プッシャー、13……
スプロケット、14……チェーン、15……熱風装置、16…
…基板搬送レール、17……駆動源、18……熱風装置、19
……冷却装置、20……エアシリンダー、21……プッシャ
ー、22a……熱風吹出部、22b……熱風吸込部、23……パ
ンチングプレート、24……熱風装置、25……基板搬送レ
ール、26……熱風装置、27……熱風供給口、28……熱風
排気口、29……基板搬送レール、30……熱風供給部、31
……熱風排気部、32……熱風供給口、33……熱風排気
口、34……矩形ノズル、35……熱風供給部、24a,24b…
…熱風装置、25……基板搬送レール、26a,26b……熱風
装置、25a,25b……基板搬送レール、27a,27b……熱風供
給口、28a,28b……熱風排気口。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品が搭載された基板を、基板搬送レ
   ールを用いて搬送し、前記基板を加熱する加熱装置にお
   いて、前記基板搬送レール内部を長手方向に沿い中空に
   したことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】前記基板搬送レール内部の中空部分に加熱
   流体を流す手段を設けた請求項１記載の加熱装置。
3. 【請求項３】基板搬送レールの基板保持部を、基板端面
   に沿うようにスリットまたは孔を設け、加熱流体が前記
   スリットまたは孔を通過し基板端部を加熱する手段を設
   けた請求項１記載の加熱装置。
4. 【請求項４】基板搬送レールの長手方向に垂直な方向
   に、多数の細孔を設け加熱流体を流すようにした請求項
   １記載の加熱装置。
5. 【請求項５】電子部品が搭載された基板の基板面を水平
   にし、一枚または複数枚をある一定間隔を保ち垂直方向
   に並べ、前記基板を熱風を用いて加熱する装置であっ
   て、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板に対し
   熱風を斜方向に吹きつけるノズルを有する加熱部とから
   なることを特徴とする加熱装置。
6. 【請求項６】加熱部において、熱風を噴出するノズルの
   断面が矩形である請求項５記載の加熱装置。
7. 【請求項７】加熱部において、基板の表裏面にノズルが
   熱風を吹きつける請求項５記載の加熱装置。