JP4041628B2 - 加熱装置と加熱方法 - Google Patents

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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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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】
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15、図16に基づいて説明する。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
また、一般的な上記搬送部90bは図17に示すように固定レール部90iと可動レール部90jにより構成されており、上記可動レール部90jは、モータ90wの回転によりナット90lを介しネジ90kに係持され上記固定レール部90iと接近離間方向にスライド自在となり、種々の回路基板90aの幅寸法(例えば50〜460mm)に対応可能となっている。したがって、各室間及び装置の搬出入口の開口部90mは、搬送可能な回路基板90aの最大寸法(例えば460mm)以上となっている。
【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、各室にて夫々の所定温度に加熱された循環空気が、各室間及び装置の搬出入口の開口部を通して、熱干渉を起こしてしまうため、各空気加熱装置ではより大きな熱量を供給しなければならず、消費電力を増加させる要因となっている。上記熱干渉の原理を図18に示す。予熱室、加熱室、冷却室のうちの互いに隣接する2室90n及び90oの加熱空気温度を各々t1,t2とし、t1<t2とすると、低温t1の空気は90oへ流れ込む。特に固定レール部90i及び可動レール部90jの上部は、常に各々のレール部上面に沿った空気の流れとなる。回路基板が搬入される前は、一定時間後に熱平衡状態で安定するが、回路基板が搬入されると、空気温度は大きく乱れ、安定状態への復帰も遅い。さらに連続して回路基板を搬入する場合、安定状態への復帰前に次の回路基板が搬入されてしまうと回路基板毎に加熱温度がばらついてしまい、品質ばらつきの要因となる。
【0009】
本発明は、上記の問題を解決し、加熱室と加熱室外部との間の熱干渉を軽減し、消費電力を低減するとともに、被接合体を所定温度に安定して加熱できる加熱装置及び加熱方法の提供することを目的とするものである。
【0010】
【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。
【0013】
本発明の第態様によれば、一対のレール部を有して、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、
上記搬送部により搬送される上記被接合体上の上記加熱対象物に対して、所定の温度に加熱された加熱ガスを供給して加熱される加熱室と、
上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方において、上記加熱室と加熱室外部との境界部に、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させる加熱ガス流路制御部材を設けた加熱装置であって、
上記加熱ガス流路制御部材は、上記被接合体の搬送方向において加熱室外部に向けて湾曲した凸形状の湾曲面を有する遮蔽板であり、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記遮蔽板の上記湾曲面沿いに上記加熱室内側に変更させる加熱装置を提供する。
【0023】
本発明の第態様によれば、一対のレール部を有する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の上記加熱対象物に対して、所定温度に加熱された加熱ガスを供給して加熱する加熱室と加熱室外部との境界部であって、上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方において、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させるように制御する加熱方法であって、
上記加熱ガス流路制御時に、上記被接合体の搬送方向において加熱室外部に向けて湾曲した凸形状の湾曲面を有する遮蔽板により、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記遮蔽板の上記湾曲面沿いに上記加熱室内側に変更させる加熱方法を提供する。
【0032】
【発明の実施形態】
本発明の第1実施形態にかかる加熱装置及び加熱方法を実施するための一例としてのリフロー装置を図1〜図4に基づいて説明する。
【0033】
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9)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18a,18bとを備えたリフロー装置である。
【0034】
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。
【0035】
上記リフロー装置は、図1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を搬送するベルト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2に示すように、各々が、空気を循環するシロッコファン12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。このヒータ9及びシロッコファン12には電力供給源15a,15bから各々電力を供給されている。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。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。
【0036】
第1実施形態の特徴を図3を用いて説明する。図3は各室の境界部、たとえば第1の加熱室7aと第2の加熱室7bの境界部付近の搬送部3の断面図である。搬送部3は、基板2の両側端部に対応して配置された一対のレール部16a,16bに、スプロケット19a,19bが回転可能に固持されており、そのスプロケット19a,19bに係持されたチェーン20a,20bにより、回路基板2は図面に直交方向に搬送される。
【0037】
第1実施形態の特徴は、搬送部3の1対のレール部16a,16bの上部に、加熱ガス流路制御部材の一例としての遮蔽板217a,217bを設けたことである。遮蔽板217a,217bは、それぞれ、レール部16a,16bの長手方向と直交する方向沿いに延びた平面部218と、該平面部218より突出してレール部16a,16bの長手方向沿いに延びてレール部16a,16bに固着される取付部219とを備えている。この平面部218は、加熱室と加熱室外部との境界部(言い換えれば、隣接する加熱室間の境界部、すなわち、隣接する予熱室間の境界部、隣接する予熱室とリフロー加熱室との境界部、隣接するリフロー加熱室間の境界部、隣接するリフロー加熱室と冷却室との境界部、冷却室とリフロー装置外部雰囲気との間の境界部など)において、各レール部の上方の空間を閉鎖するものであり、各レール部の上方の空間を経て各加熱室から加熱室外部へ流れようとする加熱空気の流れを遮断するものである。すなわち、図4に示すように、例えば、左側の加熱室(一例としては第2リフロー加熱室7b)において、レール部上面に沿って加熱室外部(図4では右側の加熱室(一例としては第1リフロー加熱室7a))に向けて流れようとする加熱空気の経路22は遮蔽板217a,217bによって遮断される。なお、21は炉体部1の各加熱室間を仕切る仕切り壁220に形成され、隣接する加熱室同士を連結するの基板搬送用開口部である。
【0038】
図1に示すように、上記遮蔽板217a,217bは、少なくとも、リフロー装置1のうちで温度差が大きくなる部分、すなわち、リフロー装置1の第1予備室6aの入口と、第2リフロー加熱室7bの出口とに配置するのが効果的である。さらに、好ましくは、第1予備室6aと第2予備室6bとの境界部分、第2予備室6aと第1リフロー加熱室7aとの境界部分、第1リフロー加熱室7aと第2リフロー加熱室7bとの境界部分に配置するのが好ましい。
【0039】
なお、上記遮蔽板217a,217bの平面部218は、上記基板搬送方向に直交する方向に延在しているが、必ずしも上記基板搬送方向に直交させる必要はなく、上記したように、加熱室外部に向う加熱空気の流れを遮断できれば、任意の角度で、上記基板搬送方向にと交差する方向に延在するようにしてもよい。
【0040】
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における、本第1実施形態の動作を図1〜図7に基づいて説明する。
【0041】
図1,図2において、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によって上記リフロー装置1の入口4から出口5まで搬送される。
【0042】
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9の温度とシロッコファン12の流量、第1,第2のリフロー加熱室7a,7bのヒータ9の温度とシロッコファン12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設定する。すなわち、リフロー装置1の立上げ、準備工程において、各室の加熱空気温度は、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。この時、上記遮蔽板217a,217bにてレール部上面に沿って流れる加熱空気の経路を遮断し、各室間の熱干渉を低減することにより、電力削減が可能となる。
【0043】
さらに、回路基板2が投入されると、各室の加熱空気温度には図7に示すような乱れが生じる。回路基板2が連続投入される時、回路基板投入間隔が、乱れが安定状態へ戻るまでの時間T3よりも短い場合は、次の基板2は前の基板2よりも高い温度もしくは低い温度にさらされることになり、品質ばらつきの要因となる。ところが、上記遮蔽板217a,217bを設けた場合、乱れが安定状態へ戻るまでの時間T4は、T3>T4となり、電力の削減及び回路基板投入間隔の低減すなわち生産性の向上が可能となる。
【0044】
次に、本発明の第2実施形態のリフロー装置を図8及び図9に基づいて説明する。
【0045】
第2実施形態が第1実施形態と異なるのは、第1実施形態では、遮蔽板217a,217bを具備しているのに対して、第2実施形態では、隣接する両空間方向へ湾曲形状にある、加熱ガス流路制御部材の第2例としての遮蔽板23a,23bを備えていることである。遮蔽板23a,23bのそれぞれは、各レール部と仕切り壁220との間に嵌合されるように配置され、大略中央部が当該加熱室外部に向けてへこみ、大略中央部を挟む上下端部が当該加熱室内に向けて突出するような湾曲形状となっている。他は第1実施形態と同じであるので、同じ要素には同じ番号を付けて説明を省略する。
【0046】
上記構成によれば、図8において、例えば、左側の加熱室(一例としては第2リフロー加熱室7b)において、レール部上面に沿って加熱室外部(図9では右側の加熱室(一例としては第1リフロー加熱室7a))に向けて流れようとする加熱空気の経路24は、遮蔽板23a,23bによって遮断されたうえに、遮蔽板23a,23bの湾曲面に沿って、スムーズに、レール部上面に沿いから遮蔽板23a,23bの湾曲面を経て左側の加熱室上方側に向けられ、さらに、左側の加熱室の上方から下方への加熱空気の流れに合流することができるため、第1実施形態と同じ動作が得られるうえに、より安定した循環空気を得ることができる。すなわち、遮蔽板23a,23bの湾曲形状により、遮断された加熱空気を淀みなく各室方向へ戻すことができ、基板2を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。
【0047】
さらに、図8の遮蔽板23a,23bの変形例として、図9に示すように、隣接する両空間方向へ湾曲形状にある遮蔽板25a,25b,26a,26bを搬送方向沿いに2コ並列してもよい。すなわち、レール部16aでは遮蔽板25a,25bを搬送方向沿いに2コ配置し、レール部16bでは遮蔽板26,26b搬送方向沿いに2コ配置する。このようにして構成される遮蔽板25a,25b,26a,26bは、外形上は、先の図8の遮蔽板23a,23bと大略同一形状を呈する。他は第1実施形態と同じであるので、同じ要素には同じ番号を付けて説明を省略する。
【0048】
上記構成によれば、図9において、例えば、左側の加熱室(一例としては第2リフロー加熱室7b)において、レール部上面に沿って加熱室外部(図9では右側の加熱室(一例としては第1リフロー加熱室7a))に向けて流れようとする加熱空気の経路27は、遮蔽板25a,25bによって遮断されたうえに、遮蔽板25a,25bの湾曲面に沿って、スムーズに、レール部上面に沿いから遮蔽板25a,25bの湾曲面を経て左側の加熱室上方側に向けられ、さらに、左側の加熱室の上方から下方への加熱空気の流れに合流することができるため、第1実施形態と同じ動作が得られるうえに、より安定した循環空気を得ることができる。
【0049】
次に、本発明の第3実施形態のリフロー装置を図10に基づいて説明する。
【0050】
本実施形態が第1実施形態と異なるのは、第1実施形態では、遮蔽板217a,217bを具備しているのに対して、第3実施形態では、上記加熱ガスから上記加熱室外部への熱伝導を抑制するため、その材質がたとえばケイ酸カルシウムを主原料とするような断熱材料29を包蔵した遮蔽板28a,28bを備えていることである。他は第1実施形態と同じであるので、同じ要素には同じ番号を付けて説明を省略する。
【0051】
上記構成によれば、図10において、例えば、左側の加熱室(一例としては第2リフロー加熱室7b)において、レール部上面に沿って加熱室外部(図10では右側の加熱室(一例としては第1リフロー加熱室7a))に向けて流れようとする加熱空気の経路30は、遮蔽板28a,28bによって遮断されたうえに、断熱材料29により、上記加熱ガスから遮蔽板28a,28bを介して上記加熱室外部への熱伝導も抑えることができるので、第1実施形態と同じ動作が得られるうえに、熱伝導をも抑えることができる。すなわち、遮蔽板28a,28bを介した加熱室と加熱室外部との間での熱伝導をも低減することができ、基板2を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。
【0052】
なお、この実施形態は、他の任意の実施形態と組み合せることにより、上記した熱伝導抑制効果を奏することができる。
【0053】
次に、本発明の第4実施形態のリフロー装置を図11に基づいて説明する。
【0054】
第4実施形態が第1実施形態と異なるのは、第1実施形態では、遮蔽板217a,217bを具備しているのに対して、第4実施形態では、レール部31a,31bの断面を山形状、好ましくは、レール部31a,31bの上部の断面形状が三角形状、にしたことである。詳しくは、レール部31a,31bのそれぞれの断面形状を5角形とするものである。他は第1実施形態と同じであるので、同じ要素には同じ番号を付けて説明を省略する。
【0055】
上記構成によれば、図11(A),(B)において、加熱室(一例としては第1リフロー加熱室7a及び第2リフロー加熱室7bのそれぞれ)において、加熱された循環空気32は、レール部31a,31bの山形状に沿って上部から下部へ流れる。したがって、従来の様なレール部上面に沿った、各加熱室と加熱室外部との間の開口部21を通じた、上記加熱室外部に向けての加熱空気の流れを削減することができる。
【0056】
次に、本発明の第5実施形態のリフロー装置を図12に基づいて説明する。
【0057】
第5実施形態が第4実施形態と異なるのは、第4実施形態では、レール部31a,31bの断面を山形状にしているのに対して、第5実施形態では、レール部33a,33bの上面を、レール部33a,33bにより搬送される回路基板2とは反対側に向かうに従い下方に向うように傾斜させたことである。
【0058】
上記構成によれば、図12において、加熱室(一例としては第1リフロー加熱室7a及び第2リフロー加熱室7bのそれぞれ)において、加熱された循環空気34は、レール部33a,33bの上面の傾斜に沿って、回路基板2とは反対側に向かうに従い下方に向うように上部から下部へ流れる。特に、レール部33a,33bにより搬送される回路基板2とは反対側に向けて、レール部33a,33bの上面をさせることにより、加熱対象である回路基板2へは直上の加熱空気のみを均等に当てることが可能となる。したがって、従来の様なレール部上面に沿った、加熱室と加熱室外部との間の仕切り壁220の開口部21を通じた加熱空気の流れを削減することができると共に、加熱対象の回路基板2の全面の温度ばらつきを少なくし、より均等に加熱することができる。
【0059】
次に、本発明の第6実施形態のリフロー装置を説明する。
【0060】
第6実施形態は上記第1実施形態と第4実施形態を同時に実施するものであり、第1実施形態の動作と第4実施形態の動作を合わせた動作を得ることができる。
【0061】
したがって、説明は省略する。
【0062】
さらに、第1,第2,第3実施形態と第4,第5実施形態の各々いづれかを同時に実施することでも、第6実施形態と同様の動作を得ることができる。
【0063】
次に、本発明の第7実施形態のリフロー装置を図13,図14に基づいて説明する。
【0064】
第7実施形態が第1実施形態と異なるのは、第1実施形態では、遮蔽板217a,217bを具備しているのに対して、第7実施形態では、一対のレール部の一方である固定レール部16aに対して、一対のレール部の他方の可動レール部16bが、固定レール部16aと接近する方向及び離間方向に、例えば50mmから460mmまでスライド自在に配置されており、可動レール部16bには、加熱室と加熱室外部との出入口部に、開口部21のうちの基板搬送に必要な領域以外の領域を閉塞し得る(可能ならば、図19において、下向きに流れる加熱空気が基板2に当接して基板沿いに加熱室外部に向けて流れる矢印22gの加熱空気の流れをも阻害し得る)大きさの遮蔽板35を固定して、可動レール部16bの移動と一体的に遮蔽板35が、基板搬送方向と直交方向に、ガイド36にてガイドされて移動するように係持されていることである。このようにすることにより、基板2の大きさに応じて、固定レール部16aに対して可動レール部16bを(図17に示す駆動機構を利用して)移動させると、開口部21のうちの基板搬送に必要な領域以外の領域を遮蔽板35により閉塞させることができる。なお、場合によっては、基板搬送領域の上方空間に相当する領域は遮蔽板で遮蔽しなくともよい。他は第1実施形態と同じであるので、同じ要素には同じ番号を付けて説明を省略する。なお、この実施形態は、適宜、他の実施形態と組み合わせることもできる。特に、この第7実施形態にかかる遮蔽板35を上記第1の予備室の入口と第2のリフロー加熱室7bの出口とのそれぞれ加熱室外部側にそれぞれ配置し(図1参照)、かつ、第1実施形態の遮蔽板217a,217bを上記第1の予備室の入口と第2のリフロー加熱室7bの出口とのそれぞれ加熱室内側に配置するようにすれば、両者の効果を相乗的に発揮させることができる。
【0065】
上記構成によれば、図13において、レール部上面に沿って流れる加熱空気の経路37は遮蔽板35によって遮断するたうえに、レール部上面以外の開口部21、すなわち、基板2の搬送を阻害することなく、開口部21において基板搬送とは無関係な空間を通じて流れる加熱空気38をも低減できるため、第1実施形態と同じ動作が得られるうえに、加熱室と加熱室外部との間の熱干渉を抑え、より安定した循環空気を得ることができる。特に、回路基板2のサイズが小さいほど、開口部21において不要な空間が大きいため、そのような不要な空間を遮蔽板35により閉塞する効果は大きい。すなわち、加熱室と加熱室外部との間での基板2が搬出入される開口部面積を必要最小限に抑え、加熱室にて所定温度に加熱された加熱ガスの加熱室と加熱室外部との間でのレール部上面に沿った加熱ガスの流れによる熱干渉を軽減することができ、基板2を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。
【0066】
さらに、上記加熱ガス流路制御部材の他の例として、図20に示すように、加熱室の加熱空気の流路を遮断するのではなく、加熱空気の流れを変更させるものではもよい。すなわち、加熱室と加熱室外部とを仕切る仕切り壁21Aの加熱室側の内面を湾曲面に形成して上記加熱ガス流路制御部材を構成し、仕切り壁21A沿いに流れる加熱空気がレール部16a,16bにおいて加熱室側に向けて矢印22jのように流れるようにして、加熱室内でレール部16a,16bに当接して図19に示す矢印22hのように加熱室外部に向けて流れようとする加熱空気の経路を加熱室内側に変更させるようにしてもよい。
【0067】
また、図20の変形例として、図21に示すように、加熱室と加熱室外部とを仕切る仕切り壁21Bの下端部に、加熱室側に向けて突出した加熱ガス流路変更板21Cを上記加熱ガス流路制御部材として配置し、仕切り壁21B沿いに流れてさらに加熱ガス流路変更板21Cに沿って流れる加熱空気がレール部16a,16bにおいて加熱室側に向けて矢印22jのように流れるようにして、加熱室内でレール部16a,16bに当接して図19及び図20に示す矢印22hのように加熱室外部に向けて流れようとする加熱空気の経路を加熱室内側に変更させるようにしてもよい。
【0068】
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、炉体部内の加熱室との加熱室外部との間に、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させることにより、レール部の上面に沿って加熱室から加熱室外部へ流れる加熱ガスを低減又は遮断し、加熱室との加熱室外部との間の熱干渉を軽減し、消費電力を低減するとともに、被装着体を所定温度に安定して加熱できるという効果が得られる。よって、上記加熱装置及び加熱方法での上記上記加熱ガス流路の上記加熱室内への変更制御動作において、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。
【0069】
本発明の上記実施形態にかかるリフロー装置及び方法は、炉体部内の予熱室、加熱室、冷却室の各室間及び外部雰囲気間に遮蔽板を設けたり、レール部の断面を山形状にしたりすることなどにより、レール部上面に沿って隣接する各室へ流れる加熱空気を低減、遮断し、予熱室、加熱室、冷却室の各室間及び外部雰囲気間の熱干渉を軽減し、消費電力を低減するとともに、回路基板を所定温度に安定して加熱できるという効果が得られる。さらに、加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び方法を実現できる。
【0070】
実験によると、第1実施形態及び第2実施形態を同時に実施することにより、実施しないものより0.3kWの消費電力を削減することができた。
【0071】
【発明の効果】
本発明の加熱装置及び加熱方法は、炉体部内の加熱室との加熱室外部との間に、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させることにより、レール部の上面に沿って加熱室から加熱室外部へ流れる加熱ガスを低減又は遮断し、加熱室との加熱室外部との間の熱干渉を軽減し、消費電力を低減するとともに、被接合体を所定温度に安定して加熱できるという効果が得られる。
【0072】
また、本発明においては、搬送部の一対のレール部の少なくともいずれか一方において、加熱室と加熱室外部との境界部に、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させるようにしている。このようにすれば、加熱室にて夫々の所定温度に加熱された加熱ガスの加熱室と加熱室外部との間でのレール部上面に沿った加熱ガスの流れによる熱干渉を軽減することができ、被接合体を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。さらに、加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び方法を実現できる。
【0073】
また、本発明においては、上記加熱ガス流路制御時に、上記被接合体の搬送方向において加熱室外部に向けて湾曲した凸形状の湾曲面を有する遮蔽板により、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記遮蔽板の上記湾曲面沿いに上記加熱室内側に変更させることもできる。このように、遮蔽板の湾曲形状により、遮断された加熱ガスを淀みなく各室方向へ戻すことができ、被接合体を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。さらに加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び加熱方法を実現できる。
【0074】
また、本発明は、上記加熱ガス流路制御時に上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させるとき、上記遮蔽板の断熱材により、上記加熱ガスから上記加熱室外部への熱伝導を抑制するようにすることもできる。この場合には、加熱室にて所定温度に加熱された加熱ガスの加熱室と加熱室外部との間でのレール部上面に沿った加熱ガスの流れによる熱干渉を軽減することができるうえに、遮蔽板を介した加熱室と加熱室外部との間での熱伝導をも低減することができ、被接合体を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。さらに加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び加熱方法を実現できる。
【0075】
また、本発明は、上記加熱ガス流路制御時に、上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方のレール部において、その上部の断面である山形状に沿って上から下向きに上記加熱ガスが流れることにより、上記加熱ガスが上記レール部の上面沿いに上記加熱室外部に向けて流れることを阻害するようにすることもできる。このようにすれば、加熱室にて所定温度に加熱された加熱ガスをレール部に遮られることなく、レール部の山形状に沿って上部から下部へ流すことができ、加熱室と加熱室外部との間でのレール部上面に沿った加熱ガスの流れによる熱干渉を軽減することができ、被接合体を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。さらに加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び加熱方法を実現できる。
【0076】
また、本発明は、上記加熱ガス流路制御時に、上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方のレール部において、その上面が上記搬送部の上記レール部で搬送される上記被接合体とは反対側方向に向かうに従い下方に向うように傾斜しており、上記一方のレール部の上面の傾斜に沿って、上から下向きに上記加熱ガスが流れることにより、上記加熱ガスが上記レール部の上面沿いに上記加熱室外部に向けて流れることを阻害するようにすることもできる。このようにすれば、加熱室にて所定温度に加熱された加熱ガスをレール部に遮られることなく、レール部形状に沿って上部から下部へ流すことができるうえに、被接合体直上の加熱ガスのみを被接合体へ均等に当てることができ、被接合体の全面にわたり温度ばらつきを少なくし、より均等に加熱することができる。よって、加熱室と加熱室外部との間でのレール部上面に沿った加熱ガスの流れによる熱干渉を軽減することができ、被接合体を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。さらに加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び加熱方法を実現できる。
【0077】
また、本発明は、上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方のレール部は固定され、他方のレール部は、上記被接合体の幅寸法に応じて上記固定レール部に対して接離する方向に移動可能に配置された可動レール部であって、上記加熱ガス流路制御時に、上記可動レール部と一体的に移動するように連結された遮蔽板により、上記加熱室の上記被接合体の搬送用の開口の被接合体搬送とは無関係な領域を閉塞するようにすることもできる。このようにすれば、加熱室と加熱室外部との間での被接合体が搬出入される開口部面積を必要最小限に抑え、加熱室にて所定温度に加熱された加熱ガスの加熱室と加熱室外部との間でのレール部上面に沿った加熱ガスの流れによる熱干渉を軽減することができ、被接合体を所定温度に安定して加熱し、信頼性良く加熱処理することができる。さらに加熱ガスを加熱する装置では供給熱量を削減でき、消費電力を低減した加熱装置及び加熱方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の加熱装置の例としてのリフロー装置の正面図である。
【図2】 図1のリフロー装置の側面図である。
【図3】 本発明の第1実施形態のリフロー装置の搬送部の側面図である。
【図4】 本発明の第1実施形態のリフロー装置の搬送部の部分正面図である。
【図5】 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。
【図6】 本発明の第1実施形態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7】 本発明の第1実施形態のリフロー装置の加熱室における基板搬入時の加熱空気温度を示す図である。
【図8】 本発明の第2実施形態のリフロー装置の搬送部の部分正面図である。
【図9】 本発明の第2実施形態の変形例にかかるリフロー装置の搬送部の部分正面図である。
【図10】 本発明の第3実施形態のリフロー装置の搬送部の部分正面図である。
【図11】 (A),(B)はそれぞれ本発明の第4実施形態のリフロー装置の搬送部の部分正面図及び側面図である。
【図12】 (A),(B)はそれぞれ本発明の第5実施形態のリフロー装置の搬送部の部分正面図及び側面図である。
【図13】 本発明の第7実施形態のリフロー装置の搬送部の部分正面図である。
【図14】 図13の搬送部の側面図である。
【図15】 従来例のリフロー装置の正面図である。
【図16】 従来例のリフロー装置の側面図である。
【図17】 一般的なリフロー装置の搬送部の搬送装置を示す側面図である。
【図18】 一般的なリフロー装置の各室間の熱干渉の原理図である。
【図19】 リフロー装置での加熱空気の流れを説明するための斜視図である。
【図20】 本発明のさらに別の実施形態の概略側面図である。
【図21】 本発明のさらに別の実施形態の概略側面図である。
【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
6a,6b 予熱室
7a,7b 加熱室
9 ヒータ
12 シロッコファン
15a,15b 電力供給源
16a 固定レール部
16b 可動レール部
21C 加熱空気流路変更板
22 加熱空気経路
217a,217b 遮蔽板
218 平面部
219 取付部
220,21A,21B 仕切り壁

Claims (2)

  1. 一対のレール部を有して、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
    上記搬送部により搬送される上記被接合体上の上記加熱対象物に対して、所定の温度に加熱された加熱ガスを供給して加熱される加熱室と
    上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方において、上記加熱室と加熱室外部との境界部に、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させる加熱ガス流路制御部材を設けた加熱装置であって、
    上記加熱ガス流路制御部材は、上記被接合体の搬送方向において加熱室外部に向けて湾曲した凸形状の湾曲面を有する遮蔽板であり、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記遮蔽板の上記湾曲面沿いに上記加熱室内側に変更させる加熱装置。
  2. 一対のレール部を有する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の上記加熱対象物に対して、所定温度に加熱された加熱ガスを供給して加熱する加熱室と加熱室外部との境界部であって、上記搬送部の上記一対のレール部の少なくともいずれか一方において、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記加熱室内に変更させるように制御する加熱方法であって、
    上記加熱ガス流路制御時に、上記被接合体の搬送方向において加熱室外部に向けて湾曲した凸形状の湾曲面を有する遮蔽板により、上記加熱室から上記加熱室外部に向おうとする上記加熱ガスの流路を上記遮蔽板の上記湾曲面沿いに上記加熱室内側に変更させる加熱方法。
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