JP2847020B2 - リフローはんだ付け装置 - Google Patents

リフローはんだ付け装置

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春夫 三階
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種ガスを加熱して得
た熱ガスを吹き付けて回路基板に電子部品をはんだ付け
するリフローはんだ付け装置に係り、特に、予熱および
本加熱を行う予熱室、リフロー室における温度変動が小
さくて所望の温度プロフィ−ルを維持でき、はんだ付け
性が良好で、経済的なリフローはんだ付け装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、実装基板の高密度化あるいは表面
実装化が進み、電子部品を回路基板にはんだ付けするに
当っては、はんだ付けの信頼性や生産性の観点からリフ
ロー法が広く用いられるようになった。はんだ付けに用
いるペ−ストは、はんだ粒子が微細化しフラックス中の
固形物が少なくなっている。ペ−ストがこのようになる
と、従来の空気を用いたリフロー法では、はんだ粒子の
酸化あるいは活性剤の不足に伴うはんだボ−ルや濡れ不
良が多発する。そこで、窒素などの不活性熱ガスを用い
るリフロー法が採用されるに至った。このようなものを
示すものとして、特開昭64−71571号公報があ
る。
【0003】図は、従来のリフローはんだ付け装置を
示す略示縦断面図である。図に示す装置は、3ブロッ
クの予備加熱域(予熱室)と2ブロックの本加熱域(リ
フロー室)および2ブロックの冷却域(冷却室)から構
成されている。加熱ヒ−タとしてはいずれもガス吹き出
し型の赤外線ヒ−タ54が採用され、図示していない被
処理物搬送路の上下に1対づつ設けられている。各赤外
線ヒ−タ54の間には上下対にガス吹き出し方向が調節
自在のノズル55がある。
【0004】ガスはライン60から各赤外線ヒ−タ54
に供給され、ライン61からのガスはノズル55に送ら
れ、炉(室)内に噴出する。それらのガスはライン62
を経て回収され、ブロア58、熱交換器59を経て冷却
ノズル56に供給される。図示していない被処理物は、
搬送路により図の右側から装置に搬入され、予備加熱域
で所定の温度に予熱され、さらに本加熱域ではんだが溶
融する温度まで加熱され、冷却域で冷却ノズル56と冷
却ファン57で冷却されてはんだ付けを完了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には以下
の問題があった。 (1)熱ガス循環用送風機がないので対流伝熱に寄与す
るガスの流速は供給ガス量に支配される。一方、供給さ
れる不活性ガスは高価であるから、供給量をできるだけ
少なくする必要があり、対流伝熱より赤外線による輻射
伝熱が主体になる。このため、被処理物表面の色の違い
や搭載される電子部品の熱容量の差による不均一な加熱
が生じて、はんだ付けの信頼性が低下する。
【0006】(2)熱ガスの大半は被処理物に上下から
垂直に当ると流れが水平方向に変わるが、搬入搬出各方
向への流速は被処理物上の電子部品の存在で異なる。被
処理物が搬送路上にない場合に熱ガスの流れが安定して
いても、被処理物がくるとそのバランスが崩れて熱ガス
が流出したり、冷えた大気が流入し、熱ガスの濃度、温
度が変動して、はんだ付けの信頼性が低下する。熱ガス
の濃度や温度維持のために、ガス供給量を増したり加熱
を強化する必要を生じて経済性が低下する。
【0007】(3)特に熱ガスの流出にともなう各室に
おける温度変動によって、装置全体での温度プロフィ−
ルが微妙に変わってしまうので、はんだ付けをすること
ができる被処理物に制限を生じ、利用度が悪くなって装
置の経済性が低下する。
【0008】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、本発明の目的は、予熱室、リ
フロー室におけるガスの濃度や温度の変動が小さくて、
良好な温度プロフィ−ルが得られ、経済的なリフローは
んだ付け装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るリフローはんだ付け装置の構成は、は
んだを塗布した回路基板に電子部品を装着してなる被処
理物をコンベアにて二個の予熱室、リフロー室、および
冷却室を順次搬送し、これら各室通過中に前記被処理物
に熱ガスおよび冷却ガスを吹き付けて予熱、本加熱およ
び冷却をおこなって前記はんだを溶融させ次ぎに固化さ
せて前記電子部品を前記回路基板にはんだ付けするリフ
ローはんだ付け装置において、各室に設けられるガス吹
き付け手段は、前記コンベアの上側あるいは下側の各
側で、予熱室のものは前記コンベアの搬送方向に関し
て上流側に、リフロー室および冷却室のものは下流側に
あって、予熱室のものは下流方向、リフロー室および
冷却室のものは上流方向の水平成分を持つように、それ
ぞれガスを吹き出すようにしたものである。
【0010】
【作用】上記技術的手段による働きは次のとおりであ
る。コンベアの片側に設置されたガス吹き付け手段から
吹き出されるガスは、二個の予熱室、リフロー室および
冷却室内を回流する。このために各室の出入口では回流
するガスがエア−カ−テンの機能を果たし、室間でのガ
ス漏洩は少ない。また、予熱室で吹き出されるガスの
水平成分とリフロー室および冷却室で吹き出されるガス
の水平成分とは相互に向かい合っていることによる衝突
で行き来が弱められてバランスするので、装置外への流
出や装置外からの流入は阻止される。被処理物が搬送さ
れる場合にも同様に機能する。
【0011】そこで、各室におけるガスの温度、濃度の
変動は小さくなり、所望の温度プロフィ−ルを維持で
き、はんだ付けの信頼性は向上し、各種の基板を処理す
ることができ、装置の利用度が高まること、およびガス
供給量、ガス加熱のエネルギ−を削減できることなどか
ら経済性も向上する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び図2を参
照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係るリフ
ローはんだ付け装置の縦断面図、図2は、図1のA−A
矢視断面図である。図1,2における符号の添字a,b
は、それぞれ各部品がコンベア32の上側、下側にある
ことを示す。総称する場合には添字a,bを除くことに
する
【0013】図1,2に示すリフローはんだ付け装置
は、予熱昇温室1、予熱均温室2、リフロー室3、冷却
室4、搬入側シ−ル室5および搬出側シ−ル室6から構
成されている。予熱昇温室1とリフロー室3のコンベア
32の下には赤外線ヒ−タ7b,8が装備されている。
予熱昇温室1、予熱均温室2、リフロー室3には、それ
ぞれ貫流送風機10、14、18と、熱ガスを吹き出す
末広ノズル9、13、17と、加熱ヒ−タ11、15、
19と、温度センサ38、39、40と、温度調節器2
5、27、29と、電力調節器26、28、30とから
なる、被処理物36に熱ガスを吹き付けるための熱ガス
循環手段12、16、20が装備されている。
【0014】冷却室4には、貫流送風機22と冷却ガス
を吹き出す末広ノズル21と冷却コイル23とからなる
冷却手段24がコンベア32の上側に装備されている。
予熱昇温室1、予熱均温室2の末広ノズル9、13は、
コンベア32上の被処理物36の搬送方向(図1におい
て左から右に向かう方向)に関して上流側に位置し、リ
フロー室3、冷却室4の末広ノズル17、21は、搬送
方向に関して下流側に位置している。
【0015】各ノズル内でのガス通路は、ノズルの拡大
角方向に2分割されている。各末広ノズル9,13,1
7,21のガス吹き出し方向は、コンベア32上の被処
理物36に対して斜めになっていて、特に、末広ノズル
9,13,17,21のガス吹き出し方向は、予熱昇温
室1、予熱均温室2の末広ノズル9、13については下
流方向の成分が持たせられ、リフロー室3、冷却室4の
末広ノズル17、21については上流方向の成分が持た
せられている。搬入側シ−ル室5および搬出側シ−ル室
6には、熱ガスや冷却ガスの漏洩を防止するようにラビ
リンス51,61が設けられている。
【0016】各貫流送風機は、図2に示すように、羽根
車41は軸受42で支持され、モ−タ43によって駆動
される。羽根車41で昇圧されたガスは末広ノズル17
から吹き出す。予熱昇温室1、予熱均温室2、リフロー
室3、冷却室4を貫通し、アイドラ33やモ−タ35に
より回転される駆動スプロケット34に巻回されるよう
に設けられたエンドレスのコンベア32は被処理物36
を左から右方向へ搬送する。
【0017】次に、リフロー室3に設置された吹き出し
ノズル37から供給される不活性ガスを窒素として、装
置の動作を説明する。予熱昇温室1の窒素ガスは加熱ヒ
−タ11で昇温に適した温度に加熱され、貫流送風機1
0に吸い込まれて羽根車で昇圧され、末広ノズル9から
被処理物36に吹き付けられる。被処理物36に熱を与
えて降温し、再び加熱ヒ−タ11で加熱され貫流送風機
10に吸い込まれる循環を繰り返す。また、予熱昇温室
1では、コンベア32の上下に設けた赤外線ヒ−タ7
a,7bの輻射熱によって被処理物36に対する温度プ
ロフィ−ルを満足するように加熱昇温している。
【0018】予熱均温室2では、予熱昇温室1と同様に
して窒素ガスによる被処理物36の加熱が行われる。リ
フロー室3では、予熱昇温室1と同様にコンベア32の
上下に赤外線ヒ−タ31,8が設けられており、被処理
物36は予熱均温室2より高いはんだ付けに適した温度
まで昇温される。さらに、リフロー室3には予熱均温室
2、冷却室4との隔壁部に設置されたノズル37から窒
素ガスが供給されており、他室より高い窒素濃度が維持
されている。すなわち、リフロー室3の窒素ガスは、搬
入,搬出側に流出することによって、他室はその流出漏
洩の量に応じた窒素濃度になっている。
【0019】冷却室4では、冷却コイルによって冷却さ
れた窒素ガスが被処理物36に吹き付けられ、はんだは
急速に冷却されて、所要の強度が維持される。熱ガスや
冷却ガスの循環には幅方向に流れが均一な貫流送風機を
用いているので、被処理物36の加熱や冷却は被処理物
36の幅方向で均一に実施される。貫流送風機は流れを
揃えるための整流体や抵抗体を設ける必要がないので、
軽負荷で済み、電力消費や騒音は小さく経済的である。
【0020】赤外線ヒ−タ7a,7b,8,31は、個
々に温度設定できるので、被処理物36が変形すること
を防止したり、被処理物36を構成する回路基板と電子
部品に対して温度差を付けた加熱に利用できる。図1で
は、赤外線ヒ−タ7b,8をパネルヒ−タとした例で示
しているが、棒状ヒ−タなどでも良い。また、窒素ガス
供給用ノズル37をリフロー室3に設けているが、他の
室1,2,4などに設けても良い。
【0021】被処理物36に熱ガスや冷却ガスを吹き付
ける末広ノズルは、予熱昇温室1、予熱均温室2におけ
る末広ノズル9、13と、リフロー室3、冷却室4にお
ける末広ノズル17、21とが対向する配置になってい
る。そのために、被処理物36が搬送されていない状態
では各室で循環する流れができて、各室の隔壁部では循
環する流れがエアカ−テンの働きをする。
【0022】また、被処理物36が搬送されているいず
れかの室では、コンベア32の上部で同様に循環する流
れができ、搬送方向に沿った流れの水平成分が強くなっ
ても、向かい合った相手側の水平成分と衝突して弱めら
れ、各室間での流入,流出は小さい。循環する流れが弱
くなったコンベア32の下部では、末広ノズルの対向し
た配置のために装置全体としてバランスして流れの安定
が保たれる。したがって、冷えた大気の流入や加熱した
ガスの装置外への流出は抑えられ、被処理物36による
ガス濃度の変動は小さく、温度の変動も小さいことから
所望の温度プロフィ−ルを得ることが出来て、ガス供給
量やガス加熱のための電力消費を抑えることができ、経
済性良く確実なはんだ付けを達成できる。
【0023】末広ノズルから吹き出たガスは水平成分を
持っているので、回路基板と電子部品との僅かな間隙に
入り込み、全ての部位で十分な加熱や冷却が期待でき
る。リフロー室3では、末広ノズル17が最も搬出側に
位置しているので、温度はリフロー室3の出口付近で最
も高くなり理想的な温度プロフィ−ルが得られ、多ピン
大型パッケ−ジの電子部品を搭載した高密度実装基板な
どの多様な基板のはんだ付けが可能である。
【0024】以上の実施例では、各室に設置されるガス
循環手段をコンベアの上側に位置せしめたが、上下反転
させたコンベアの下側に配置して回路基板の下面側を加
熱あるいは冷却しても良い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予熱室、リフロー室におけるガスの濃度や温度の変動が
小さくて、良好な温度プロフィ−ルが得られ、経済的な
リフローはんだ付け装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るリフローはんだ付け装
置の縦断面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】従来のリフローはんだ付け装置を示す略示縦断
面図である。
【符号の説明】
1…予熱昇温室、2…予熱均温室、3…リフロー室、4
…冷却室、7,8,31…赤外線ヒ−タ、11,15,
19…加熱ヒ−タ、9,13,17,21…末広ノズ
ル、10,14,18,22…貫流送風機、32…コン
ベア、36…被処理物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−305361(JP,A) 特開 平5−50219(JP,A) 特開 平5−305427(JP,A) 実開 平4−75665(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/34 507 B23K 1/008

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 はんだを塗布した回路基板に電子部品を
    装着してなる被処理物をコンベアにて二個の予熱室、リ
    フロー室、および冷却室を順次搬送し、これら各室通過
    中に前記被処理物に熱ガスおよび冷却ガスを吹き付けて
    予熱、本加熱および冷却をおこなって前記はんだを溶融
    させ次ぎに固化させて前記電子部品を前記回路基板には
    んだ付けするリフローはんだ付け装置において、 各室に設けられるガス吹き付け手段は、前記コンベアの
    上側あるいは下側の各片側で、予熱室のものは前記コ
    ンベアの搬送方向に関して上流側に、リフロー室および
    冷却室のものは下流側にあって、予熱室のものは下流
    方向、リフロー室および冷却室のものは上流方向の水平
    成分を持つように、それぞれガスを吹き出すことを特徴
    とするリフローはんだ付け装置。
JP29806993A 1993-11-29 1993-11-29 リフローはんだ付け装置 Expired - Lifetime JP2847020B2 (ja)

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