JP4041627B2 - 加熱装置と加熱方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、回路基板や部品やウェハなどの被接合体に電子部品を接合材を介して接合して実装する工程や、ウェハ状態でインターポーザー用基板を半田バンプなどの接合材を介してウェハに接合する接合工程や、部品が搭載されていない状態で部品搭載用のバンプなどの接合材を形成する工程などで、被接合体上に位置する加熱対象物、例えば、電子部品と被接合体とを接合する上記接合材、より具体的な例としては、半田付け接合用半田の加熱、電子部品固定用熱硬化性接着剤の硬化、又は、電子部品（例えばＩＣチップ）の封止樹脂の硬化などを行う加熱装置と加熱方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品を回路基板に実装する技術では、回路基板の多層化、実装の高密度化、両面実装化等が要求されているとともに、一方では、地球環境の問題から、その装置の消費電力の低減の要求も高まってきている。
【０００３】
従来から、電子部品を回路基板に半田付けするリフロー装置では、その加熱装置として、所定温度に加熱した気体による加熱、赤外線等の輻射熱による加熱、或いはこれらの組合せが使用されているが、加熱装置の主体は、所定温度に加熱した気体による熱伝達であり、従来のリフロー方法とリフロー装置では、加熱した気体の循環方法が種々工夫されている。
【０００４】
しかしながら、消費電力の低減を考えるとき、所定温度に到達するまでは生産が行えないことから、生産時の消費電力の低減とともに、生産をしていないと時の消費電力の低減を達成しなければならない。
【０００５】
加熱した気体の循環方法に関する従来例として、特開平６−６１６４０号公報に記載のものを図１０，図１１，図１２，図１３に基づいて説明する。
【０００６】
従来のリフロー装置は、回路基板９０ａを入口から出口まで搬送する搬送部９０ｂと、予熱室９０ｆと、リフロー加熱室９０ｈと、シロッコファン９０ｄによって空気を循環させる。空気循環路９０ｃと、上記各空気循環路９０ｃ毎に設けられた空気加熱装置９０ｅとを有する。尚、予熱室９０ｆとリフロー加熱室９０ｈとを総称して炉体部と称している。
【０００７】
回路基板９０ａは、クリーム半田を印刷され、印刷されたクリーム半田の上に電子部品を搭載し、搬送部９０ｂによってリフロー装置内を搬送される。上記各空気循環路９０ｃにおいて、各シロッコファン９０ｄが所定量の空気を循環し、各空気加熱装置９０ｅが循環する上記所定量の空気を所定温度に加熱する。上記により、搬送部９０ｂに搬送されている回路基板９０ａは、入口から出口に向かって並ぶ予熱室９０ｆとリフロー加熱室９０ｈとにおいて、夫々の所定温度に加熱された循環空気を上面に受けて加熱され、予熱室９０ｆでは所定温度に予備加熱され、次いでリフロー加熱室９０ｈでは所定温度にリフロー加熱されてリフロー半田付けされ、最後に、冷却室９０ｇで冷却空気を受けて冷却される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来例の構成では、図１２に示すように、装置の運転状態、たとえば装置内温度が所定温度で安定状態（搬入可能信号であるREADY信号がONである状態）か調節状態（搬入可能信号であるREADY信号がOFFである状態）であるか、又は装置内の基板の有無などの、装置の運転状態に関わらず、各室にて夫々の所定温度に加熱された循環空気の流量Ｑ１が一定であり、炉体内が安定状態までの到達時間、消費電力を増加、浪費させる要因となっている。
【０００９】
上記炉体内の安定状態までの装置の動作タイミングチャートを図１２，図１３に示す。加熱室の所定温度を低温設定温度、高温設定温度を各々ｔ１，ｔ２でかつ、ｔ１＜ｔ２とすると、図１２に示すように加熱室の所定温度を低温ｔ１から高温ｔ２に設定変更することにより、加熱室内の雰囲気温度を低温ｔ１から高温ｔ２に変更する場合、熱容量、伝熱速度の影響で、加熱室を構成する壁面（たとえば珪酸カルシウムなどの断熱材）の炉壁温度は、加熱室内の雰囲気温度より遅く高温ｔ２に到達する。また、逆に、図１３に示すように加熱室の所定温度を高温ｔ２から低温ｔ１に設定変更することにより、加熱室内の雰囲気温度を高温ｔ２から低温ｔ１に変更する場合も、放熱速度の影響で、加熱室を構成する壁面の炉壁温度は、加熱室内雰囲気温度より遅く低温ｔ１に到達する。
【００１０】
加熱室内の雰囲気温度が所定温度に到達した直後に、回路基板を加熱した場合、炉壁温度が安定していないため、安定した時に比べ加熱温度に大きな差を生じ、品質ばらつきの要因となるため、炉壁の温度が安定するための時間を設け（例えば図１２及び図１３では、雰囲気温度が所定温度に到達した後、タイマーにより一定時間（３０分〜４５分程度）経過したのち）、回路基板の装置内への搬入可能信号として出力する（すなわち、搬入可能信号であるREADY信号をONにする）ことで、回路基板の品質ばらつきを抑制している。しかしながら、この方法では、炉壁が所定温度に到達する所要時間が長く、温度設定変更から加熱可能までの所要時間が長く、その時間での消費電力をも増加させている。
【００１１】
さらに、装置が加熱可能状態にあるとき、回路基板が装置内に無い場合も、炉体内部雰囲気を一定温度に保ち、回路基板が搬入された時に、回路基板毎の加熱温度ばらつきを抑制するために必要な、所定流量の加熱空気を循環させているため、装置内に基板が搬入されていない時間での消費電力も増加させている。
【００１２】
従って、本発明は、上記の問題を解決し、被接合体の加熱処理が不要なときの消費電力を低減させることができる加熱装置及び加熱方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１７】
本発明の第１態様によれば、加熱対象物を介して電子部品と接合される被接合体を搬送する搬送部と、
加熱器により所定温度に加熱された所定流量の加熱ガスを、加熱源として、上記搬送部により搬送される上記被接合体上に供給し、上記被接合体上の上記加熱対象物を加熱する加熱室と、
上記加熱室の雰囲気温度及び炉壁温度を計測する温度監視センサと、
上記加熱室の温度を別の所定温度まで設定変更を行うとき、上記ガスの供給流量を、上記加熱室の温度の設定変更を行わないときの上記ガスの供給流量よりも増加させるように、上記ガス供給流量を制御するガス流量制御装置を備え、
上記ガス流量制御装置は、上記雰囲気温度が上記別の設定温度に達したときからカウントを開始し、上記炉壁温度が上記別の所定の温度で安定するための任意時間をカウントした後、上記搬送部に対して、搬入可能信号を出力することを特徴とする加熱装置を提供する。
【００２６】
本発明の第２態様によれば、加熱室内において，上記加熱室の雰囲気温度を検知するとともに、所定温度に加熱された所定流量の加熱ガスを，加熱源として，搬送部により搬送されかつ加熱対象物を介して電子部品と接合される被接合体上に供給し，上記被接合体上の上記加熱対象物を加熱し，
上記加熱室の温度を別の所定温度まで設定変更を行うとき，上記ガスの供給流量を，上記加熱室の温度の設定変更を行わないときの上記ガスの供給流量よりも増加させるように，上記ガス供給流量を制御し、上記雰囲気温度が上記別の設定温度に達したときからカウントを開始し、上記炉壁温度が上記別の所定の温度で安定するための任意時間をカウントした後、上記搬送部を搬入可能とすることを特徴とする加熱方法を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、従来と同機能のものには同符号を示す。
【００３３】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の加熱装置及び方法の一例としてのリフロー装置及び方法を実施するためのリフロー装置の側面図を示すものである。
【００３４】
上記リフロー装置は、図１に示すように、電子部品２ａが載置された被接合体を搬送する搬送部３と、この搬送部３を包蔵し、加熱器（例えばヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）を介して加熱ガスを供給させる（言い換えれば、循環させつつ供給させる又は循環させずに供給させる）ことにより所定温度に到達させ、上記被接合体上に所定流量、所定温度の加熱ガスを加熱源として供給し、上記被接合体上の加熱対象物例えば半田を加熱し、溶融する４つの加熱室６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂと、上記加熱室の上記被接合体の搬送方向後方に隣接し、溶融した半田を冷却固化させる冷却室８と、上記被接合体が装置出入口４，５を通過したことを検出する基板検出装置の一例としての回路基板通過監視センサ１８ａ，１８ｂとを備えたリフロー装置において、上記加熱室が所定温度に到達するまで、上記ガスの供給量を制御する流量制御装置１４，２１を備える。以下、この装置を図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３５】
上記第１実施形態のリフロー装置では、加熱ガスの一例として加熱空気を使用し、部品が載置されている被接合体の一例として回路基板を使用する。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、加熱ガスの他の例としては、窒素ガスなどの不活性ガスを使用することもできる。さらに、被接合体の他の例としては、電子部品を載置することができる部品を使用することができる。また、上記第１実施形態のリフロー装置では、加熱対象物は、一例として、電子部品２ａを回路基板２に接合するための接合材の例としてのクリーム半田となっているが、本発明はこれに限られるものではなく、電子部品固定用熱硬化性接着剤や導電性接着剤、又は、電子部品（例えばＩＣチップ）の封止樹脂とすることもできる。また、上記第１実施形態のリフロー装置では、加熱室を、一例として、４つの加熱室、すなわち、第１の予熱室６ａ、第２の予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂを例示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、１つのリフロー加熱室であったり、１つの予備室と１つのリフロー加熱室であってもよい。また、加熱装置の一例として、上記被接合体上のリフロー用半田を加熱、溶融するリフロー装置を例示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、電子部品固定用熱硬化性接着剤又は導電性接着剤又は、電子部品（例えばＩＣチップ）の封止樹脂を硬化させる熱硬化装置にも適用することができる。
【００３６】
図２は、本発明の第１実施形態のリフロー装置の正面図を示すものである。
【００３７】
図３は、本発明の第１実施形態のリフロー装置の制御関係の構成を示すブロック図を示すものである。
【００３８】
図４は、本発明の第１実施形態のリフロー装置の温度プロファイルを示す図である。この温度プロファイルは、基板の種類や材質、基板上に接合されている部品の種類や点数などによって異ならせることができるものであり、例えば、大きな基板に対して小さな基板では高温ｔ２をより低く設定することができる。基本的には、１種類の基板に対して１つの温度プロファイルを適用することもできるが、複数種類の基板に対して１つの温度プロファイルを適用することもできる。
【００３９】
図５は、本発明の第１実施形態のリフロー装置の各室の加熱ガスの一例としての加熱空気の温度を示す図である。
【００４０】
図６は、本発明の第１実施形態のリフロー装置の温度上昇時の動作タイミングチャートである。
【００４１】
図７は、本発明の第１実施形態のリフロー装置の温度下降時の動作タイミングチャートである。
【００４２】
上記リフロー装置は、図２に示すように、リフロー装置１の入口４から出口５まで回路基板２を搬送するチェーンコンベヤなどの搬送部３と、入口４側から出口５側に並んで、炉体部１ａを構成する第１の予熱室６ａ、第２の予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂと、冷却室８とを有する。上記第１、第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂは、図１〜図３に示すように、各々が、空気を循環するシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、循環する空気１３を加熱するヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを備えた熱風循環装置１４を有する。この熱風循環装置１４とコントローラ２１とによりガス供給熱量制御装置の一例を構成する。この４個のシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄには、回転数制御のための１つ又は１つ以上のインバーター２０を介し、電力供給源１５ｂから各々電力を供給されている。なお、インバータ２０の設定はコントローラ２１にて制御されており、インバータ２０とコントローラ２１により、ガス供給流量制御部の一例が構成される。また、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、搬送部３の上方でかつ第１の予熱室６ａ、第２の予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂに設置されて、コントローラ２１にて制御される温調器１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを介し、電力供給源１５ａから各々電力を供給されている。コントローラ２１と温調器１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄとより、ガス温度制御部の一例が構成される。なお、搬送部３の上方でかつ第１の予熱室６ａ、第２の予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂには、コントローラ２１に接続された温度管理用のセンサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが設置されており、加熱室及び予熱室雰囲気温度は、それぞれ、コントローラ２１にて制御されている。
【００４３】
この熱風循環装置１４の熱風吹出し口１４ａは搬送部３の上方にあって、加熱空気を回路基板２の上面に向けて吹き付ける。他方、熱風循環装置１４の熱風吸込み口１４ｂは、搬送部３の下方にあって、上記加熱空気を吸込む。
【００４４】
冷却室８は、外気取り込み口１１ａと、冷却用軸流ファン１１とで構成される。
【００４５】
さらに、リフロー装置入口４と出口５に、それぞれ、回路基板２の通過監視センサ１８ａ，１８ｂが設置され、通過監視センサ１８ａ，１８ｂは、それぞれ、コントローラ２１に接続されて、通過監視センサ１８ａ，１８ｂから出力される通過信号がコントローラ２１に入力されるようになっている。
【００４６】
次に、回路基板２を上記リフロー装置１でリフロー処理する場合、回路基板２の上面で部品２ａがクリーム半田上に載置された回路基板２が搬送部３によって入口４から出口５まで搬送される。
【００４７】
この場合、回路基板２が、第１の予熱室６ａ、第２の予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂをそれぞれ順に通過する際に、図４及び図５に示すように、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ内の予熱区間Ｔ１において約１５０℃まで加熱されて半田を予備的に加熱し，第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂ内のリフロー加熱区間Ｔ２において約２２０℃まで加熱されて半田を溶融温度まで加熱して溶融し，冷却室８において冷却されて溶融した半田を冷却固化されるようにする。その際，第１，第２の予熱室６ａ，６ｂのヒータ９ａ，９ｂの温度とシロッコファン１２ａ，１２ｂの流量，第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのヒータ９ｃ，９ｄの温度とシロッコファン１２ｃ，１２ｄの流量とを，リフロー処理される回路基板２の熱容量に対応した温度と流量とにコントローラ２１にて設定する。すなわち，リフロー装置の立上げ，準備工程において，各室の加熱空気の温度言い換えれば各室の雰囲気温度は，図６に示すようにそれぞれ上記回路基板２の熱容量に対応した温度に制御される。なお，本第１実施形態では，図３に示すように，予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの温度監視センサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄがコントローラ２１に接続され，コントローラ２１により，温調器２０を介して各ヒータヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを制御することで各室の加熱空気温度を制御している。
【００４８】
上記第１実施形態にかかるリフロー装置では，回路基板２をリフロー処理しないときには各室の温度を所定の加熱処理温度より低くして維持することにより，消費電力を削減できるようにしているため，回路基板２をリフロー処理する場合には，第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの温度設定変更を伴う。したがって、図６に示すように、搬入可能信号であるREADY信号をON（回路基板搬入可能状態）からOFF（回路基板搬入不可状態）にして第１、第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度を低温ｔ１から高温ｔ２に温度設定変更するときに、コントローラ２１により、インバータ２０でシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各流量をリフロー処理時の所定流量Ｑ１から設定変更用所定流量Ｑ２（ただし、Ｑ２＞Ｑ１）に切替えてヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄをそれぞれ通過する循環空気を増加させることにより，予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂへの供給熱量をそれぞれ増加させる。これにより、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度が低温ｔ１から所定設定変更温度の高温ｔ２に到達するまでの到達時間を短くすることができる。さらに、供給熱量を増加させることにより、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂを構成する各内壁の炉壁温度上昇も加速され、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの各内壁の炉壁温度が低温ｔ１から高温ｔ２の熱平衡状態になるまでの到達時間を短くすることができる。
【００４９】
ただし、上記低温ｔ１及び上記高温ｔ２は、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの全ての室において又、雰囲気温度と炉壁温度は各室において同一の低温ｔ１及び同一の高温ｔ２にすることを意味するものではなく、各室又、雰囲気温度と炉壁温度は各室においてそれぞれにおける低温ｔ１と高温ｔ２を意味し、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの低温ｔ１は全て異なっていたり、予熱室同士又はリフロー加熱室同士が同一の低温ｔ１であってもよい。また、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの高温ｔ２は全て異なっていたり、予熱室同士又はリフロー加熱室同士が同一の高温ｔ２であってもよい。また、上記流量Ｑ１及び上記流量Ｑ２は、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの全ての室において同一の流量Ｑ１及び同一の流量Ｑ２にすることを意味するものではなく、各室それぞれにおける流量Ｑ１と流量Ｑ２を意味し、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの流量Ｑ１は全て異なっていたり、予熱室同士又はリフロー加熱室同士が同一の流量Ｑ１であってもよい。また、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの流量Ｑ２は全て異なっていたり、予熱室同士又はリフロー加熱室同士が同一の流量Ｑ２であってもよい。
【００５０】
以上のことから、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの雰囲気温度が所定温度の高温ｔ２に到達したことを温度管理用のセンサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによりそれぞれ検出すると、コントローラ２１の制御の下に、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれの流量を設定変更用所定流量Ｑ２からリフロー処理時の所定流量Ｑ１に切替えることにより、循環空気の流れが安定するため、及び予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの炉壁温度が所定温度の高温ｔ２で安定するための任意の時間（たとえば１〜２分間）、コントローラ２０内のタイマーにてカウントし、その後、コントローラ２１から搬入部３又はその上流側の装置に対してリフロー処理の許可信号を出力している（すなわち、搬入可能信号であるREADY信号をONにしている）。なお、リフロー処理時の所定流量Ｑ１は、循環空気の流れが安定し、リフロー処理が円滑に行える流量に設定されている。
【００５１】
一方、逆に、加熱処理すべき回路基板の種類の変更などにおいて、搬入可能信号であるREADY信号をON（回路基板搬入可能状態）からOFF（回路基板搬入不可状態）にして、図７に示すように、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度を高温ｔ２から低温ｔ１に温度設定変更するときは、コントローラ２１により、インバータ２０でシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各流量をリフロー処理時の所定流量Ｑ１から設定変更用所定流量Ｑ２（ただし、Ｑ２＞Ｑ１）に切替えてヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄをそれぞれ通過する循環空気を増加させることにより、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂでの循環空気による冷却を加速させる。これにより、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度を高温ｔ２から所定設定変更温度の低温ｔ１に達するまでの到達時間を短くすることができる。さらに、循環空気の冷却を加速させることにより、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂを構成する各内壁の炉壁温度降下も加速され、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの各内壁の炉壁温度が高温ｔ２から低温ｔ２の熱平衡状態になるまでの到達時間を短くすることができる。
【００５２】
そして、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度が所定温度の低温ｔ１にそれぞれ到達したことを温度管理用のセンサ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによりそれぞれ検出すると、コントローラ２１の制御の下に、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれの流量を設定変更用所定流量Ｑ２からリフロー処理時の所定流量Ｑ１に切替えることにより、循環空気の流れが安定するため、及び予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの炉壁温度が所定温度の低温ｔ１に安定するための任意の時間（たとえば１〜２分間）、コントローラ２１内のタイマーにてカウントし、その後、コントローラ２１から搬入部３又はその上流側の装置に対してリフロー処理の許可信号を出力している（すなわち、搬入可能信号であるREADY信号をONにしている）。
【００５３】
なお、設定変更用所定流量Ｑ２は、各雰囲気温度を低温から高温に上昇するときと、逆に、低温から高温に下降させるときとで同一流量にするものに限定されるものではなく、異なるようにしてもよい。
【００５４】
以上の構成によれば、第１，第２の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度を設定変更するとき、コントローラ２１により、インバータ２０でシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの各流量をリフロー処理時の所定流量Ｑ１より大きな設定変更用所定流量Ｑ２に切替えてヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄをそれぞれ通過する循環空気を増加させるように加熱空気の流量を制御することで供給熱量を制御することができ、同時に、各加熱室が所定温度に到達するまでの所要時間を短縮することができ、生産性を向上させ、さらに、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの温度設定変更に要する時間が短縮されるため、消費電力を低減したリフロー装置を実現できる。一例として、各加熱室が所定温度に到達するまでの所要時間は、従来は３０分〜４５分程度要していたのに対して、本実施形態では５分〜10分程度まで短縮することができる。
【００５５】
また、このように短時間での各室の各雰囲気温度を設定変更することができるため、上記基板２に対するリフロー処理が不要なときの上記ガスの供給熱量を、上記基板２に対するリフロー処理が必要なときの上記ガスの供給熱量より低くしておき、上記基板２に対するリフロー処理が必要なときに上記ガスの供給熱量を増加させることにより、生産性を大きく損なうことなく、短時間で必要な上記ガスの供給熱量を確保することができる。よって、上記基板２に対するリフロー処理が不要なとき、すなわち、待機時の上記ガスの供給熱量を低減させることができ、消費電力を低減させることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態のリフロー装置及び方法の動作タイミングチャートである。
【００５７】
本第２実施形態は、図３に示すように、上記第１実施形態のリフロー装置１における、装置入口４と出口５に、回路基板の通過監視センサ１８ａ，１８ｂ（図２参照）において検出された信号を、コントローラ２０にそれぞれ入力し、リフロー装置内の回路基板２の有無を検出し、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量を切替えるものである。
【００５８】
図８に示すように、回路基板２がリフロー装置１内に無い時は、コントローラ２１により、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量をリフロー処理時の所定流量Ｑ１から待機用流量Ｑ３（ただし、Ｑ３＜Ｑ１）に切替えて、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄをそれぞれ通過する循環空気を減少させることにより、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂへの供給熱量をそれぞれ減少させる。この時の予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのそれぞれの各内壁の炉壁温度がリフロー処理時の所定温度に保たれるように、上記待機用流量Ｑ３を設定する。この時、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂへの供給熱量がリフロー処理時より減少しているので、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの消費電力Ｗ２は、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量がリフロー処理時の所定流量Ｑ１であるときの消費電力Ｗ１に比べて少なくなる。
【００５９】
一方、装置入口４の回路基板通過監視センサ１８ａが回路基板２の通過を検出した時、コントローラ２１により、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量を待機用流量Ｑ３からリフロー処理時の所定流量Ｑ１に復帰させる。すなわち、装置入口４の回路基板通過監視センサ１８ａが回路基板２の通過を検出したのち、当該回路基板２が搬送部３で搬送されて最初の加熱室である予備室６ａに入るときには、循環空気流量がＱ３からＱ１に復帰しているようにコントローラ２１により制御している。このときの流量Ｑ３は、例えば、リフロー処理時の所定流量Ｑ１の半分程度とする。
【００６０】
これらの動作については、作業者が装置内の回路基板２の有無を確認し、手動にてシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量設定を切替えてもよい。
【００６１】
以上の構成によれば、回路基板２が装置内に無い場合に、加熱空気の流量をリフロー処理時の所定流量Ｑ１より少ない待機用流量Ｑ３に切替えて制御することで供給熱量を制御することができ、消費電力を低減させることができるリフロー装置を実現できる。
【００６２】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態のリフロー装置及び方法の動作タイミングチャートである。
【００６３】
本第３実施形態は、図３に示すように、上記第１実施形態のリフロー装置１における、装置入口４及び出口５において、回路基板の通過監視センサ１８ａ，１８ｂにおいて検出された信号を、コントローラ２０にそれぞれ入力し、リフロー装置内の回路基板２の有無を検出し、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂへの設定温度を高温ｔ３から低温ｔ４に切替えるものである。
【００６４】
図９に示すように、回路基板２がリフロー装置１内に無い時は、コントローラ２１により、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの加熱温度をリフロー処理時の所定温度ｔ３から待機温度ｔ４（ただし、ｔ４＜ｔ３）に切替え、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの各雰囲気温度を低下させることにより、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの負荷を減少させる。この時のシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量は、リフロー処理時の流量に保たれている。この時、予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂへの供給熱量がリフロー処理時より減少しているので、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの消費電力Ｗ２は、シロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量がリフロー処理時の所定流量Ｑ１であるときの消費電力Ｗ１に比べて少なくなる。
【００６５】
一方、装置入口４の回路基板通過監視センサ１８ａが回路基板２の通過を検出した時、コントローラ２１により、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの加熱温度を待機温度ｔ４からリフロー処理時の所定温度ｔ３に復帰させる。
【００６６】
これらの動作については、作業者がリフロー装置１内の回路基板２の有無を確認し、手動にて予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂのヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの温度設定を切替えてもよい。
【００６７】
以上の構成によれば、回路基板２が装置内に無い場合に、ヒータ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの加熱温度をリフロー処理時の所定温度ｔ３から待機温度ｔ４に切替えて加熱空気の温度を制御することで供給熱量を制御することができ、消費電力を低減させることができるリフロー装置を実現できる。
【００６８】
また、上記各実施形態においては、上記リフロー装置１を用いて、各加熱室すなわち予熱室６ａ，６ｂ、第１，第２のリフロー加熱室７ａ，７ｂの流量を制御して、各加熱室内への供給熱量を制御し、各加熱室を所定温度に安定させ、任意の生産条件に対して、半田溶融による電子部品２ａの回路基板２への半田付けを行うことができるが、これに限られるものではなく、同様な構造でもっても、加熱対象物を電子部品固定用熱硬化性接着剤又は電子部品（例えばＩＣチップ）の封止樹脂として、その熱硬化性接着剤又は封止樹脂を予熱室６ａ，６ｂで予備加熱したのち、第１，第２のリフロー加熱室言い換えればこの例では硬化用加熱室７ａ，７ｂで熱硬化性接着剤又は封止樹脂を硬化させることもできる。
【００６９】
このような加熱装置及び方法では、上記各実施形態と同様の動作及び、効果を得ることができる。
【００７０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００７１】
例えば、予熱室６ａ、予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂでのシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量を個別に制御させることもできる。また、予熱室６ａ、予熱室６ｂは変更せずに、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂでのシロッコファン１２ｃ，１２ｄの流量を個別に制御させることもできる。また、加熱処理の待機時に、予熱室６ａ、予熱室６ｂ、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂでのシロッコファン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの流量を順に低下させるように制御することもできる。
【００７２】
また、本発明は、図１のように加熱空気を循環させるのではなく、図１４〜図１５に示すように加熱空気を供給する場合にも適用することができる。すなわち、図１４は本発明の他の実施形態にかかる非循環タイプの加熱装置のノズル部の構成を示す。図１４において、２０２ａはパネルヒーター、２０２ｂはノズル、１６ａ，１６ｂは基板搬送部、２は電子部品実装基板、２０２ｅはノズル２０２ｂにあけられた小孔の列を示す。２０２ｆは加熱器である。外部より供給された空気は加熱器２０２ｆにより所定の温度に加熱される。この加熱された空気がノズル２０２ｂ内を通り、小孔列２０２ｅより熱風として吹き出される。搬送部１６ａ，１６ｂによって各加熱ゾーン内を通過する電子部品実装基板２は、こうして上下面よりパネルヒータ２０２ａの発する赤外線による加熱と、ノズル２０２ｂより吹き出す熱風を媒体とする熱伝達による加熱の相方の手段によって、基板２内部からも外表面からも加熱される。図１５は、図１４に示す熱風吹き出しノズルである。図中、２０５ａはパネルヒーター側へ４５℃の角度をもってあけられた熱風吹き出し孔である。２は、炉内へ搬送されてきた電子部品実装基板である。図中矢印は炉内の空気の流れを示す。矢印２０５ｃはノズル２０２ｂから搬送面へ向けて吹きつける一定温度の熱風の流れであり、矢印２０５ｄはノズル２０２ｂから吹きつけられた熱風のはねかえりによって得られる雰囲気の流れである。太い矢印２０５ｅは、熱風吹き出し孔２０５ａによってつくられた炉内雰囲気の流れである。以上の構成によれば、炉内へ基板２が搬送されてくると、基板２は一定温度の熱風２０５ｃとパネルヒーター２０５ｆの出す赤外線によって加熱される。基板２へ熱を伝達した後の冷やされた熱風２０５ｄは炉内に残るが、気流２０５ｅによってすみやかに排気２０５ｇとなり炉外へ排出される。これにより、炉内雰囲気温度が基板２の搬入により低下してしまうことがない為、パネルヒータ２０５ｆの温度も安定する。したがって、基板２の加熱は、一定温度の熱風と一定温度のパネルヒータからの赤外線によって行うことができる。こうして、基板２が、逐次連続して炉内へ搬入されてきても、基板２の半田付けにおいては常に同一の温度プロファイルが得られることになる。更に、雰囲気が炉内を常時循環排気する構造により、クリーム半田基板２により生ずる加熱時の蒸発物の排気も非常にすみやかに行われる。よって、本発明の上記各実施形態は、全て、図１の循環タイプの加熱装置のみならず、図１４のような非循環タイプの加熱装置にも適用することができる。
【００７３】
また、本発明のさらに他の実施形態として、図１６〜図１８に示すような遠赤外線タイプの加熱装置に適用することもできる。すなわち、上記ヒータと同様に、遠赤ヒータ４０１を制御させることもできる。図において、４００は熱風ノズル、４０２は熱風、４０３は遠赤輻射熱である。この場合、少なくとも、第１のリフロー加熱室７ａ、第２のリフロー加熱室７ｂにおいて遠赤外線のヒータ４０１の温度を制御して、待機時に低下させることが好ましい。
【００７４】
また、上記各実施形態においては、炉壁温度が所定温度に達するまでタイマーにより所定時間経過するまで待機するようにしているが、これに限らず、図１及び図３に示すように、各室に炉壁温度センサ１１７を設けて、炉壁温度センサ１１７により炉壁温度が所定温度に達したことを検出すると、コントローラ２１の制御により、リフロー処理の許可信号を出力するようにしてもよい。このような構成によれば、炉壁温度が所定温度に完全に達しなくとも、所定温度に達するまでの許容範囲内に達したことを炉壁温度センサ１１７が検出すると、リフロー処理の許可信号を出力するようにしてもよい。また、各実施形態の冷却室８の送風量についても同様の制御を行っても良い。
【００７５】
また、上記各実施形態は、上記したように部品が搭載された基板に限らず、例えば、ウェハ状態でインターポーザー用基板が半田バンプなどの接合材を介して接合されたウェハ、又は、部品が搭載されていない状態で部品搭載用のバンプなどの接合材を有するウェハなどの加熱処理に対して適用することにより、基板、ウェハ、部品、接合材などに対して最適な状態で、加熱対象物に対する加熱処理が不要なときの加熱ガスの供給熱量（例えば流量や温度）を、上記加熱対象物に対する加熱処理が必要なときの上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）より低くするように、上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）を制御することにより、被装着体の加熱処理が不要なときの消費電力を低減させることができたり、又は、上記加熱室の雰囲気温度を設定変更するとき、上記加熱室の温度を別の所定温度まで設定変更を行うとき、上記ガスの供給熱量（例えば流量）を、上記加熱室の温度の設定変更を行わないときの上記ガスの供給熱量（例えば流量）よりも増加させるように、上記ガス供給熱量（例えば流量）を制御するようにすれば、加熱室が所定温度に到達するまでの所要時間を短縮することができ、生産性を向上させ、さらに、加熱室の温度設定変更に要する時間が短縮されるため、消費電力を低減させることができる。よって、上記加熱装置及び加熱方法での上記ガス供給熱量の制御動作において、基板や部品などの被接合体の耐熱温度を考慮しつつより精度よく加熱制御も行うことができるとともに、熱によるウェハなどの被接合体の大きなそりの発生を抑制することもでき、加熱対象物としての半田や接着剤などの接合材をそれらの最適温度により精度よく加熱制御することもできる。
【００７６】
上記実施形態のリフロー装置は、実験によると、温度設定変更時にシロッコファンの流量を１．２〜１．５倍の流量に切替えることで、約３０℃の温度設定変更幅では、予熱室第１，第２のリフロー加熱室内部が熱的に飽和状態になり、シロッコファンの流量をリフロー処理時の所定流量に切替え、循環空気の流れ、及び予熱室第１，第２のリフロー加熱室温度が安定していれば、シロッコファンの流量を復帰直後から、回路基板のリフロー処理ピーク温度の、回路基板間及び、時間変化に対してのばらつきが約３℃以内に納まり、安定したリフロー処理が可能であることが実証されている。この時、装置消費電力が室温からの設定変更時間が従来の約４０分から、約３０分まで（約２５％削減）の削減効果を得ると同時に、消費電力量が約１４ｋＷＨから、約１０ｋＷＨ（約４０％削減）の削減効果を実証している。
【００７７】
さらに、温度変更幅が約３０℃付近であると、その効果は大きく、設定変更時間が従来の約４０分から、約１０分まで（約７５％削減）の削減効果を実証している。
【００７８】
また、ほかの実験によると、待機時において、リフロー処理時と比較してシロッコファンの流量を２０％〜２５％減少させることにより、消費電力が約６ｋＷから約５ｋＷになり、約１ｋＷ（約１０％削減）の削減効果を実証している。この時も、シロッコファンの流量を復帰直後から、回路基板のリフロー処理ピーク温度の、回路基板間及び、時間変化に対してのばらつきが約３℃以内に納まり、安定したリフロー処理が可能であることが実証されている。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱対象物に対する加熱処理が不要なときの加熱ガスの供給熱量（例えば流量や温度）を、上記加熱対象物に対する加熱処理が必要なときの上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）より低くするように、上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）を制御することにより、被接合体の加熱処理が不要なときの消費電力を低減させることができる。
【００８０】
また、本発明においては、上記加熱室の雰囲気温度を設定変更するとき、上記加熱室の温度を別の所定温度まで設定変更を行うとき、上記ガスの供給熱量（例えば流量）を、上記加熱室の温度の設定変更を行わないときの上記ガスの供給熱量（例えば流量）よりも増加させるように、上記ガス供給熱量（例えば流量）を制御するようにすれば、加熱室が所定温度に到達するまでの所要時間を短縮することができ、生産性を向上させ、さらに、加熱室の温度設定変更に要する時間が短縮されるため、消費電力を低減させることができる。
【００８１】
また、本発明においては、上記構成において、上記被接合体が上記加熱室を含む加熱装置の出入口を通過したか否かを検知し、上記ガス供給熱量制御を行うとき、上記加熱方法内に上記被接合体が有ると検知されたとき、上記加熱対象物に対する加熱処理が必要なときであると判断して上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）として加熱処理用の供給熱量（例えば流量や温度）を供給する一方、上記加熱方法内に上記被接合体が無いと検知されたとき、上記加熱対象物に対する加熱処理が不要なときであると判断して上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）として上記加熱処理用の供給熱量（例えば流量や温度）より低い待機用の供給熱量（例えば流量や温度）を供給するように制御すれば、待機時の上記ガスの供給熱量（例えば流量や温度）を低減させることができ、消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１，第２，第３実施形態のリフロー装置の側面図である。
【図２】 図１のリフロー装置の正面図である。
【図３】 図１のリフロー装置の制御関係の構成を示すブロック図である。
【図４】 図１のリフロー装置の温度プロファイルを示す図である。
【図５】 図１のリフロー装置の各室の加熱空気温度を示す図である。
【図６】 本発明の第１実施形態のリフロー装置の動作タイミングチャートである。
【図７】 本発明の第１実施形態のリフロー装置の動作タイミングチャートである。
【図８】 本発明の第２実施形態のリフロー装置の動作タイミングチャートである。
【図９】 本発明の第３実施形態のリフロー装置の動作タイミングチャートである。
【図１０】 従来例のリフロー装置の正面図である。
【図１１】 その側面図である。
【図１２】 従来例のリフロー装置の動作タイミングチャートである。
【図１３】 従来例のリフロー装置の動作タイミングチャートである。
【図１４】 本発明の他の実施形態にかかる非循環タイプの加熱装置の斜視図である。
【図１５】 図１４の非循環タイプの加熱装置において熱風噴出しを利用した炉内雰囲気の空気の流れ図である。
【図１６】 本発明のさらに他の実施形態にかかる遠赤外線タイプの加熱装置の概略側面図である。
【図１７】 図１６の遠赤外線タイプの加熱装置の概略正面図である。
【図１８】 図１６の遠赤外線タイプの加熱装置の熱風ノズル部分の概略拡大側面図である。
【符号の説明】
１ リフロー装置、
１ａ 炉体部、
２ 回路基板、
２ａ 電子部品、
３ 搬送部、
４ 装置入口、
５ 装置出口、
６ａ、６ｂ 予熱室、
７ａ、７ｂ 加熱室、
８ 冷却室、
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ ヒータ、
１１ 冷却用軸流ファン、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ シロッコファン、
１３ 循環空気流、
１４ 流量制御装置、
１５ａ、１５ｂ 電力供給源、
１７ａ、１７ｂ 予熱室温度監視センサ、
１７ｃ、１７ｄ 加熱室温度監視センサ、
１８ａ、１８ｂ 回路基板通過監視センサ、
１９ａ、１９ｂ 予熱室ヒータ用温調器、
１９ｃ、１９ｄ 加熱室ヒータ用温調器、
２０ シロッコファン用インバータ、
２１ コントローラ、
１１７ 炉壁温度センサ、
２０２ａ パネルヒーター、
２０２ｂ ノズル、
２０２ｅ 小孔の列、
２０２ｆ 加熱器、
２０５ａ 熱風吹き出し孔、
４００ 遠赤外線タイプの加熱装置の熱風ノズル、
４０１ 遠赤外線ヒータ、
４０２ 熱風、
４０３ 遠赤輻射熱

Claims (2)

1. 加熱対象物を介して電子部品と接合される被接合体を搬送する搬送部と、
   加熱器により所定温度に加熱された所定流量の加熱ガスを、加熱源として、上記搬送部により搬送される上記被接合体上に供給し、上記被接合体上の上記加熱対象物を加熱する加熱室と、
   上記加熱室の雰囲気温度及び炉壁温度を計測する温度監視センサと、
   上記加熱室の温度を別の所定温度まで設定変更を行うとき、上記ガスの供給流量を、上記加熱室の温度の設定変更を行わないときの上記ガスの供給流量よりも増加させるように、上記ガス供給流量を制御するガス流量制御装置を備え、
   上記ガス流量制御装置は、上記雰囲気温度が上記別の設定温度に達したときからカウントを開始し、上記炉壁温度が上記別の所定の温度で安定するための任意時間をカウントした後、上記搬送部に対して、搬入可能信号を出力することを特徴とする加熱装置。
2. 加熱室内において，上記加熱室の雰囲気温度を検知するとともに、所定温度に加熱された所定流量の加熱ガスを，加熱源として，搬送部により搬送されかつ加熱対象物を介して電子部品と接合される被接合体上に供給し，上記被接合体上の上記加熱対象物を加熱し，
   上記加熱室の温度を別の所定温度まで設定変更を行うとき，上記ガスの供給流量を，上記加熱室の温度の設定変更を行わないときの上記ガスの供給流量よりも増加させるように，上記ガス供給流量を制御し、上記雰囲気温度が上記別の設定温度に達したときからカウントを開始し、上記炉壁温度が上記別の所定の温度で安定するための任意時間をカウントした後、上記搬送部を搬入可能とすることを特徴とする加熱方法。

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