JP3171179B2 - リフロー装置とリフロー装置内の温度制御方法 - Google Patents

リフロー装置とリフロー装置内の温度制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リフロー装置とリ
フロー装置内の温度制御方法に係わり、特に、リフロー
装置内の所定の領域の温度を調整可能にしたリフロー装
置とリフロー装置内の温度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のリフロー炉加熱方式を図5及び図
6を参照して説明する。図5は加熱源として、赤外線を
利用したリフロー炉の断面を示した模式図である。棒状
及び面状のヒータ3からの赤外線輻射熱及び対流により
プリント配線基板1及びプリント配線基板1上の表面実
装型電子部品に熱を伝え、プリント配線基板1上の表面
実装型電子部品の実装パッド上にあらかじめ供給された
ペースト状の半田を溶融し、表面実装型電子部品の端子
と基板との半田付けを行う。本方式においては、プリン
ト配線基板1上の表面実装型電子部品の色、材質、厚さ
により赤外線の反射・吸収特性が異なるため、多種多様
な形状、材質、構造を有する電子部品が混載されるプリ
ント配線基板においては、個々の部品の昇温傾向差がよ
り顕著になるという問題点が有った。
【0003】図6は加熱源として、循環させたホットエ
アーを利用したリフロー炉の断面を示した模式図であ
る。本方式においては、前記赤外線リフロー方式に比較
し、個々の部品間の昇温傾向差を改善できるが、体積の
大きい部品の温度上昇が悪くなるという傾向が有った。
現状では、両者の長短所を考慮し、赤外線とホットエア
ーを併用したリフロー加熱方式が一般に多く用いられて
いる。
【0004】しかしながら、電子機器の多機能化・小型
化・高密度化が急速に進展する中で、同一プリント配線
基板上に実装される表面実装型電子部品の大きさ、構
造、材質は益々多岐に渡り、夫々の部品の昇温特性差は
増大する傾向にある。また、昨今の環境問題により鉛を
含まない半田を接続材料として考える場合、その融点は
一般に従来の鉛を含む半田の融点よりも高くなる傾向に
有り、プリント配線基板上にリフロー方法によって実装
される表面実装型電子部品の中でも、特に温度が上昇し
やすい部品に関しては、過度の熱負荷による部品破壊が
懸念されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、リフロー装置内の
プリント配線基板上の各電子部品の昇温傾向差を補正
し、より均一な温度分布で電子部品の半田付けを行い、
部品信頼性を含めた実装品質の向上を可能にした新規な
リフロー装置とリフロー装置内の温度制御方法を提供す
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。即ち、本発明に係わるリ
フロー装置の第1態様は、リフロー装置内に設けた搬送
装置で基板を搬送しながらこの基板上所定の部品を
半田付けするリフロー装置において、前記搬送装置に、
前記リフロー装置からの熱風を前記搬送装置内の基板上
の所定の領域に導くための熱風のガイド手段と、前記リ
フロー装置からの熱風を前記搬送装置の所定の領域に
吹き付けるためのファンとを設けたことを特徴とするも
のであり、叉、第2態様は、リフロー装置内に設けた搬
送装置で基板を搬送しながらこの基板上所定の部品
を半田付けするリフロー装置において、前記搬送装置
に、熱源と、この熱源からの熱風を前記搬送装置内の基
板上の所定の領域に導くための熱風のガイド手段と、前
記熱源からの熱風を前記搬送装置内の基板上の所定の領
域に吹き付けるためのファンとを設けたことを特徴とす
るものであり、叉、第3態様は、前記熱風のガイド手段
は、板体で構成すると共に、この板体を前記熱風の吹き
付け方向に対して所定の角度に設定するための角度制御
手段を設けたことを特徴とするものであり、叉、第4態
様は、前記板体は、前記熱風の吹き出し口を略閉塞可能
に構成したことを特徴とするものであり、叉、第5態様
は、前記熱源の温度を調整するための温度制御手段を設
けたことを特徴とするものである。
【0007】叉、本発明に係わるリフロー装置内の温度
制御方法の態様は、リフロー装置内に設けた搬送装置で
基板を搬送しながらこの基板上所定の部品を半田付
けするリフロー装置内の温度制御方法において、前記搬
送装置に、前記リフロー装置からの熱風を前記搬送装置
内の基板上の所定の領域に導くための熱風のガイド手段
とファンとを設けることで、前記リフロー装置からの熱
風を前記搬送装置内の基板上の所定の領域に導き、これ
により、前記搬送装置内の所定の領域の温度を補正する
ようにしたことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係わるリフロー装置とリ
フロー装置内の温度制御方法は、リフロー装置内の同一
プリント配線基板上に実装される電子部品の大きさ、構
造、材質などに起因する個々の部品の昇温傾向の差を、
リフロー炉内における温度の上がりにくい部品に対し
て、局所的に加熱する機構を設けることにより、局所的
に温度を補正し、温度の上がりやすい部品に対して過度
の熱負荷をかけることなく、より均一な温度分布で電子
部品の半田付けを行うことで、部品の信頼性を含めた実
装品質を向上させるものである。
【0009】例えば、図1において、プリント配線基板
1は搬送治具2に把持固定された状態で、ヒータ3によ
り所定温度に加熱されたリフロー炉10内をコンベア搬
送されることにより加熱され、プリント配線基板1上の
表面実装型電子部品6の実装パッド上にあらかじめ供給
されたペースト状の半田を溶融させ、表面実装型電子部
品6の端子と基板1とが半田付けされる。この際、プリ
ント配線基板1上の比較的温度が上がりにくい表面実装
型電子部品6の表裏面に該当する位置の搬送治具2上
に、吸引ファン4及び風向制御壁5を設けることによ
り、熱風11を集約させて温度の上がりにくい部品を、
局所的により積極的に加熱し、これにより、プリント配
線基板1上の各電子部品の昇温傾向差を補正し、より均
一な温度分布で電子部品の半田付けを行うものである。
【0010】
【実施例】以下に、本発明に係わるリフロー装置とリフ
ロー装置内の温度制御方法の具体例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。 (第1の具体例)図1乃至図3は、本発明に係わるリフ
ロー装置とリフロー装置内の温度制御方法の第1の具体
例の構造を示す図であって、これらの図には、リフロー
装置10内に設けた搬送装置2で基板1を搬送しながら
この基板1上に所定の部品6を半田付けするリフロー装
置において、前記リフロー装置10からの熱風11を前
記搬送装置2内の基板1上の所定の領域に導くための熱
風のガイド手段5と、前記リフロー装置10からの熱風
11を前記搬送装置2内の基板1上の所定の領域に吹き
付けるためのファン4とを設けたリフロー装置が示され
ている。
【0011】以下に、この具体例を更に詳細に説明す
る。リフロー炉(リフロー装置)10内においては、内
部の気体が、あらかじめ所定の温度に設定された複数の
ヒータ3によって加熱されている。プリント配線基板1
は搬送治具(搬送装置)2により把持、固定された状態
で搬送コンベア(不図示)によりリフロー炉10内を搬
送される。プリント配線基板1上の表面実装型電子部品
6の実装パッド上にあらかじめ供給されたペースト状の
半田は、表面実装型電子部品6及びプリント配線基板1
を介して伝達された、リフロー炉内の加熱気体の熱で溶
融して、表面実装型電子部品6の端子と基板1との半田
付けが行われる。
【0012】搬送治具2は、プリント配線基板1上の比
較的温度が上がりにくい表面実装型電子部品6の表裏面
に該当する位置に、吸引ファン4及び風向制御壁5を有
している。吸引ファン4は、搬送治具2上に設けられた
駆動源(不図示)により、リフロー炉10内の加熱気体
をプリント配線基板1側へ吸引する方向に常時回転して
いる。吸引ファン4により吸引された加熱気体11は、
風向制御壁5によってその流れ方向が規制され、プリン
ト配線基板1上の比較的温度が上がりにくい表面実装型
電子部品6の表裏を局所的且つより積極的に加熱する。
【0013】次に、図2の部分拡大図を参照し本具体例
の動作を説明する。搬送治具2及び風向制御壁5は、軽
量、且つ、300度近くの高温に加熱されたリフロー炉
10内において、反り,ねじれ等の熱変形を生じない耐
熱性を有する金属で構成されている。また、吸引ファン
4及びその駆動源(不図示)は、同様にリフロー炉10
内において熱変形を生じず、且つ、あらかじめ設定した
所定の回転数での動作に支障を来すことのない金属材料
にて構成されている。吸引ファン4はプリント配線基板
1上の温度が上がりにくい表面実装型電子部品6の表裏
面に該当する搬送治具2上に配置されている。吸引ファ
ン4は、リフロー炉内の加熱気体を吸引し、且つ、プリ
ント配線基板1上の温度が上がりにくい表面実装型電子
部品6の上面、及び、プリント配線基板1の温度が上が
りにくい表面実装型電子部品6の裏面に当該する領域に
対し吹き付ける。この際、吸引し吹き付けられた加熱気
体11は、吸引ファン4に併設された風向制御壁5によ
って、温度が上がりにくい表面実装型電子部品6及びそ
の裏面に集約されるように、その流れ方向が制御され
る。この結果、プリント配線基板1上の温度が上がりに
くい表面実装型電子部品6の表裏を局所的、且つ、つよ
り積極的に加熱することが可能になる。
【0014】なお、図3に示すように、風向制御壁(熱
風のガイド手段)5は、板体で構成すると共に、この板
体を熱風11の吹き付け方向に対して所定の角度に設定
するための角度制御手段12を設けるように構成しても
よい。この時、風向制御壁5は、熱風11の吹き出し口
7を、矢印Aで示したように略閉塞可能に構成すると、
温度の補正の自由度が広がり、使い勝手が一層向上す
る。 (第2の具体例)図4は、本発明に係わるリフロー装置
とリフロー装置内の温度制御方法の第2の具体例の構造
を示す図であって、この図には、リフロー装置10内に
設けた搬送装置2で基板1を搬送しながらこの基板1上
に所定の部品6を半田付けするリフロー装置において、
前記搬送装置2に、熱源21と、この熱源21からの熱
風を前記搬送装置2内の基板1上の所定の領域に導くた
めの熱風のガイド手段5と、前記熱源21からの熱風を
前記搬送装置2内の基板上の所定の領域に吹き付けるた
めのファン4とを設けたリフロー装置が示されている。
【0015】以下に、この具体例を更に詳細に説明す
る。搬送治具2及び風向制御壁5は、軽量、且つ、30
0度近くの高温に加熱されたリフロー炉内において、反
り,ねじれ等の熱変形を生じない耐熱性を有する金属で
構成・加工されている。また、熱風吐出ノズル7及びそ
の駆動源(不図示)は、同様にリフロー炉内において熱
変形を生じず、且つ、予め設定した所定の温度、流量の
加熱気体の吐出動作に支障を来すことのない金属材料に
て構成されている。表面実装型電子部品6を更に加熱す
るための熱源21と、この熱源21からの熱風を吐出す
る熱風吐出ノズル7は、プリント配線基板1上の温度が
上がりにくい表面実装型電子部品6の表裏面に該当する
搬送治具2上に配置されている。従って、熱風吐出ノズ
ル7は、リフロー炉10内の加熱源とは分離独立した加
熱源21により所定の温度に加熱された加熱気体を、所
定の流量でプリント配線基板1上の温度が上がりにくい
表面実装型電子部品6の上面、及び、プリント配線基板
1の温度が上がりにくい表面実装型電子部品6の裏面に
当該する領域に対し吐出する。この際、吐出された加熱
気体は、熱風吐出ノズル7に併設された風向制御壁5に
よって、温度が上がりにくい表面実装型電子部品6及び
その裏面に集約されるように、その流れ方向が制御され
る。この結果、プリント配線基板1上の温度が上がりに
くい表面実装型電子部品6の表裏を局所的、且つ、より
積極的に加熱することが可能になる。
【0016】この具体例の効果は第1の具体例と同等で
あるが、吐出する加熱気体の熱源21をリフロー炉の加
熱源3と分離することにより、温度が上がりにくい部品
の温度上昇をよりきめ細かく制御することが可能にな
る。なお、図4(b)に示したように、前記熱源21の
温度を調整するための温度制御手段22を設けると、局
所的な温度の補正は、より一層容易になる。
【0017】
【発明の効果】本発明に係わるリフロー装置とリフロー
装置内の温度制御方法は、上述のように構成したので、
以下の効果を奏する。第一の効果は、プリント配線基板
に実装される個々部品の大きさ・構造・材質などに起因
する昇温傾向の差を補正し、より均一な温度分布で電子
部品の半田付けを行うことができ、部品信頼性を含めた
実装品質を向上できるという点にある。
【0018】具体的には、プリント配線基板上の温度の
上がりにくい部品に合わせてリフロー炉の温度設定を上
げることにより生じる、温度の上がりやすい部品の半田
付け接合部並びに部品自体に対する過剰の熱負荷を軽減
できるという点である。その理由は、プリント配線基板
上の温度の上がりにくい部品に対して、リフロー炉自体
の温度設定を変えずに、局所的かつ積極的に加熱できる
機構を設けたことによる。
【0019】第二の効果は、より均一な温度分布を得る
ための精度の良い新規リフロー炉の導入、もしくは既存
リフロー炉の大幅な改造に要する多額の設備投資を不要
とし、既存リフロー炉によって同等の効果を得ることが
できるという点である。その理由は、プリント配線基板
上の温度の上がりにくい部品に対して、局所的かつ積極
的に加熱できる機構を搬送治具上に設けたことによる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるリフロー装置の第1の具体例の
構成を示す図である。
【図2】図1の要部の拡大図である。
【図3】第1の具体例の熱風のガイド手段の構成と動作
を説明する図である。
【図4】本発明の第2の具体例の構成を示す図である。
【図5】従来技術を示すリフロー炉の断面模式図であ
る。
【図6】従来技術の他のリフロー炉の断面模式図であ
る。
【符号の説明】
1 プリント配線基板 2 搬送治具(搬送装置) 3 ヒータ 4 吸引ファン 5 風向制御壁 6 電子部品 7 熱風吐出ノズル 10 リフロー装置 11 熱風
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B23K 31/02 310 B23K 31/02 310F

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リフロー装置内に設けた搬送装置で基板
    を搬送しながらこの基板上所定の部品を半田付けす
    るリフロー装置において、前記搬送装置に、 前記リフロー装置からの熱風を前記搬
    送装置内の基板上の所定の領域に導くための熱風のガイ
    ド手段と、前記リフロー装置からの熱風を前記搬送装置
    の所定の領域に吹き付けるためのファンとを設けたこ
    とを特徴とするリフロー装置。
  2. 【請求項2】 リフロー装置内に設けた搬送装置で基板
    を搬送しながらこの基板上所定の部品を半田付けす
    るリフロー装置において、 前記搬送装置に、熱源と、この熱源からの熱風を前記搬
    送装置内の基板上の所定の領域に導くための熱風のガイ
    ド手段と、前記熱源からの熱風を前記搬送装置内の基板
    上の所定の領域に吹き付けるためのファンとを設けたこ
    とを特徴とするリフロー装置。
  3. 【請求項3】 前記熱風のガイド手段は、板体で構成す
    ると共に、この板体を前記熱風の吹き付け方向に対して
    所定の角度に設定するための角度制御手段を設けたこと
    を特徴とする請求項1又は2記載のリフロー装置。
  4. 【請求項4】 前記板体は、前記熱風の吹き出し口を略
    閉塞可能に構成したことを特徴とする請求項3記載のリ
    フロー装置。
  5. 【請求項5】 前記熱源の温度を調整するための温度制
    御手段を設けたことを特徴とする請求項2記載のリフロ
    ー装置。
  6. 【請求項6】 リフロー装置内に設けた搬送装置で基板
    を搬送しながらこの基板上所定の部品を半田付けす
    るリフロー装置内の温度制御方法において、前記搬送装置に、前記リフロー装置からの熱風を前記搬
    送装置内の基板上の所定の領域に導くための熱風のガイ
    ド手段とファンとを設けることで、 前記リフロー装置か
    らの熱風を前記搬送装置内の基板上の所定の領域に導
    き、これにより、前記搬送装置内の所定の領域の温度を
    補正するようにしたことを特徴とするリフロー装置内の
    温度制御方法。
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