JP4499963B2 - リフロー装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を加熱することで上記半田材料を溶融し、上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置及びリフロー方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クリーム半田等の半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を加熱し、該加熱にて上記半田材料を溶融することで上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置において、リフロー装置の炉体内の雰囲気を循環しながら加熱し、加熱された前記雰囲気にて上記プリント配線基板を加熱する熱風循環加熱方式が従来より主流となっている。
【０００３】
従来のリフロー装置の一例について、図を参照しながら説明する。図１６は、従来の代表的なリフロー装置を構成する炉体２の断面図であり、図１７は、図１６に示す炉体２を有するリフロー装置１の全体図である。図１７に示す上記リフロー装置１は、複数個の炉体２を直列に配列して構成されており、上記炉体２内には、図１６に示す上記炉体２内の上方に配置されて下面の吸い込み口４ａから上記炉体２内の気体を吸引し、該気体を側面の吐き出し口４ｂから排気することで上記炉体２内にて上記気体を循環させる大型の円筒型多翼ファン４と、上記吸い込み口４ａの下方に配置されて上記気体を加熱するシースヒータ３とを備える。又、図１６に示す上記炉体２内の下方には、電子部品１３の実装されたプリント配線基板１２が搬入される加熱室１１が備えられており、上記炉体２内において上記吐き出し口４ｂからは、上記気体が流動する流路１０が上記加熱室１１に向かって延びている。そして、上記流路１０は、ノズル５を介して上記加熱室１１と接続されている。又、上記加熱室１１内には熱電対６が配置されており、上記加熱室１１内における雰囲気１４の温度は、上記熱電対６にて検出される。尚、上記リフロー装置１における各種制御は、図１６に示す制御装置８にて行われ、特に、上記制御装置８にて上記シースヒータ３に対して行われる電流制御は、上記熱電対６にて検出された上記雰囲気温度に基いて行われる。又、図１６における９は、上記円筒型多翼ファン４による上記炉体２内の気流を示し、矢印に示すように上記炉体２内を循環する。
【０００４】
以下、上記リフロー装置１によるリフロー方法について説明する。まず、上記熱電対６にて上記雰囲気温度を検出し、予め設定された設定温度と上記熱電対６にて検出された上記雰囲気温度との差に基き、上記制御装置８にて上記シースヒータ３に対する温度制御を行う。
次に、上記円筒型多翼ファン４の回転にて生じる上記気流９にて上記シースヒータ３の熱伝達が行われ、上記シースヒータ３にて加熱された上記気流９は、上記吸い込み口４ａ、上記吐き出し口４ｂ、上記流路１０を通過してプリント配線基板１２に吹き付けられる。該吹き付けにより、上記プリント配線基板１２は加熱され、上記プリント配線基板１２上に塗布された半田材料が溶融する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成で炉体２内の雰囲気１４を均等に加熱し、更に、気流９を均等な風速でプリント配線基板１２に吹き付ける為には複雑な流路１０が必要となる為、容積の大きな炉体２が必要となる。リフロー装置１全体の大きさは炉体２の容積に合わせて決定されることから、従来のリフロー装置１は、容積の大きな上記炉体２を備えることができるよう高さ及び奥行きがともに大きなものが一般的となっている。
一方、近年では、携帯商品用の小型基板のリフロー半田付けが多くなっており、更に、リフロー装置自体における面積生産性の向上も求められている。従って近年では、従来の大型のリフロー装置１に代わる、小型基板のリフロー半田付けに適した小型のリフロー装置が必要になってきている。
しかしながら、従来のシースヒータ３のみにて炉体２内の雰囲気１４を加熱するリフロー装置１において、単に炉体２の容積を小型にした場合、炉体２内の雰囲気１４の温度が不安定になる恐れが生じてしまう。
【０００６】
例えば、従来のように炉体２の容積が大きい場合、炉体２内の雰囲気１４、及び炉体壁面の持つ熱容量は大きく、炉体２全体の熱容量が大きくなる。従って、電子部品１３の実装されたプリント配線基板１２の炉体２への搬入や、外気の炉体２内部への巻き込み等による熱的外乱が炉体２内の雰囲気１４に加わった場合でも、上記熱的外乱による熱損失は、炉体２全体が持つ熱容量に比べて相対的に極少量となる。よって、上記熱損失は、炉体２内の雰囲気１４を常に循環することでほぼ完全に補われ、上記熱損失による上記雰囲気１４の急激な温度降下は、ほとんど見られない。その結果、たとえ上記熱的外乱が上記炉体２内に作用した場合でもノズル５から吹き出される気流９の温度は、通常、ほとんど変化しない。又、ノズル５から吹き出される気流９の温度が多少下がったことをノズル先端部の熱電対６にて検出した場合、通常、プリント配線基板１２を加熱する為に予め設定された設定温度まで上記気流９を直ちに加熱するよう、シースヒータ３の電流値を制御する。但し、炉体２全体の熱容量が大きい為、上記加熱による過昇温は、リフロー半田付けに悪影響を与えるほど大きくならない。
【０００７】
一方、炉体２内部の容積が小さくなった場合、炉体２内の雰囲気１４、及び炉体壁面全体の持つ熱容量は小さくなる。よって、炉体２内の雰囲気１４の温度は、プリント配線基板１２の搬入や、外気の炉体２内部への巻き込み等による熱的外乱の影響を受け易く、炉体２内の雰囲気１４の温度が瞬間的に大きく降下してしまう可能性がある。上記雰囲気温度の降下に対して、上述した従来のシースヒータ３の電流制御を行うことによる炉体２内の雰囲気１４の温度調節だけでは、上記シースヒータ３の電熱線から該電熱線を包囲する被覆部材の表面である加熱領域までの熱伝達速度が小さい為に上記加熱領域における表面温度の応答性も悪く、熱的外乱に対して上記雰囲気温度の設定温度への復帰を追従させることができない。又、炉体２全体の熱容量が小さく、かつ、シースヒータ３による温度制御の応答性が悪い為、上記雰囲気温度の降下に対する温度調節により炉体２内の温度が逆に上がり過ぎてしまう等、炉体２内の雰囲気の温度は、非常に不安定な状態になってしまう。その結果、従来の構造を有する小型のリフロー装置１では、リフロー半田付けに悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解消する為のものであり、小型の炉体であっても炉体内の雰囲気の温度を安定させ、かつ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能なリフロー装置及びリフロー方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様であるリフロー装置は、半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を炉体内へ搬入して加熱し、上記半田材料を溶融し、上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置において、
上記炉体内に備えられ上記プリント配線基板の加熱の為に上記炉体内の雰囲気を加熱する主加熱装置と、
更に、上記炉体内に備えられ、かつ、上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に対して大きな熱伝達速度を有し、上記主加熱装置と併用されて上記雰囲気を加熱する温度調節用加熱装置と、
上記主加熱装置及び上記温度調節用加熱装置に接続され、かつ、上記主加熱装置に対して上記雰囲気を設定温度の近傍温度まで加熱し該設定温度近傍温度を維持する制御を行い、かつ、上記温度調節用加熱装置に対して上記設定温度まで上記雰囲気の温度を立ち上げるとき、上記主加熱装置による加熱を補助し上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を常温から上記設定温度まで急速に立ち上げる立ち上げ用温度制御を行い、上記設定温度まで上記雰囲気温度が立ち上がった後で上記雰囲気温度に降下が生じたとき、上記主加熱装置による加熱を補助し上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を上記設定温度に急速に復帰させる復帰用温度制御を行う制御装置と、
上記炉体内の上部に一対で配置され、上記炉体内の気体を循環して気流を生じさせ、上記主加熱装置及び上記温度調節用加熱装置より生じる熱が伝達された上記気流を上記プリント配線基板に吹き付ける循環用ファンと、を備え、
上記主加熱装置は、上記炉体内の上部中央部で一対の上記循環用ファンに挟まれた位置で上記気流内に配置され、
上記温度調節用加熱装置は、上記気流内に配置され、上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に接触する表面積が広く上記主加熱装置に比べて大きな上記熱伝達速度を生じさせる加熱領域を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
上記温度調節用加熱装置に備わる上記加熱領域は、上記表面積を拡大する放熱フィンを備えることができる。
【００１３】
上記温度調節用加熱装置は、上記制御装置にて電流量が制御される電熱線と、上記電熱線を包囲し上記雰囲気と接触する表面を加熱領域とした被覆部材であって、上記電流量制御により生じる上記電熱線の温度変化に対して上記加熱領域表面における高い応答性を生じさせて上記主加熱装置に比べて大きな上記熱伝達速度を得る厚さを有する被覆部材と、を有するシースヒータを備えることができる。
【００１７】
上記循環用ファンは、磁性体材料にて構成され、当該リフロー装置は、高周波電圧が印加されることで上記循環用ファンに誘導起電力を生じさせて上記循環用ファンを発熱させて上記気流を加熱するファン発熱用コイルをさらに備え、上記循環用ファン及び上記ファン発熱用コイルにて上記温度調節用加熱装置を構成してもよい。
【００１８】
上記循環用ファンは、遠赤外線を吸収する遠赤外線吸収材にて形成される遠赤外線吸収部を有し、当該リフロー装置は、遠赤外線を発し、上記遠赤外線が上記遠赤外線吸収部に吸収されることで生じる輻射熱にて上記循環用ファンを発熱させる遠赤外線発生装置をさらに備え、上記循環用ファン及び上記遠赤外線発生装置にて上記温度調節用加熱装置を構成してもよい。
【００１９】
上記循環用ファンは、近赤外線を吸収する近赤外線吸収材にて形成される近赤外線吸収部を有し、当該リフロー装置は、近赤外線を発し、上記近赤外線が上記近赤外線吸収部に吸収されることで生じる輻射熱にて上記循環用ファンを発熱させる近赤外線発生装置をさらに備え、上記循環用ファン及び上記近赤外線発生装置にて上記温度調節用加熱装置を構成してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態であるリフロー装置、及び該リフロー装置にて実行されるリフロー方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
第１実施形態；
従来のリフロー装置に比べて炉体内容積を減少させた小型リフロー装置において、熱的な外乱に対しても炉体内の雰囲気温度を安定化させ、安定したリフロー半田付けを行うためには、上記雰囲気の主加熱を行う主加熱装置に加えて、該主加熱装置に比べて上記雰囲気温度を急速に上昇させることができる温度調節用加熱装置を設け、かつ上記熱的外乱に対して上記雰囲気温度の安定化を図り安定したリフロー半田付けを可能とする温度制御を、上記主加熱装置及び温度調節用加熱装置に対して行う制御装置を備えることが必要である。
図１４は、このような構成を有するリフロー装置１０１を示している。図１４において、１１１は上記主加熱装置であり、炉体１１５内に備わり炉体１１５内の雰囲気１１４を加熱する。１１２は、上記温度調節用加熱装置であり、炉体１１５内に備わり上記主加熱装置１１１に比べて雰囲気１１４に対して大きな熱伝達速度を有し、上記主加熱装置１１１と併用されて雰囲気１１４を加熱する。１１８は、上記制御装置である。
【００２２】
制御装置１１８が行う上記温度制御について、図１５を参照して説明する。
上記制御装置１１８が主加熱装置１１１に対して行う温度制御は、雰囲気１１４の温度を図１５のグラフに示す常温Ｔ０から半田材料の溶融が可能な設定温度Ｔ１の近傍温度Ｔ２まで加熱し該設定温度近傍温度Ｔ２を維持する温度制御である。具体的には、上記主加熱装置１１１が図１５に一点鎖線にて示す温度上昇を描くような温度制御である。尚、上記半田材料の一例としては、電子部品１３を載置したプリント配線基板１２に塗布され電子部品１３をプリント配線基板１２へ固定するためのクリーム半田である。
【００２３】
上記温度調節用加熱装置１１２が主加熱装置１１１に比べて雰囲気１１４に対して大きな熱伝達速度を有するために、上記制御装置１１８が上記温度調節用加熱装置１１２に対して行う温度制御は２種類ある。一つは、上記雰囲気１１４の温度を上記常温Ｔ０から上記設定温度Ｔ１まで立ち上げるとき、上記主加熱装置１１１による雰囲気１１４の加熱を補助し、主加熱装置１１１のみにて上記設定温度Ｔ１まで上記雰囲気温度を上昇される場合に比べてより急速に上昇させる立ち上げ用温度制御である。他の一つは、上記雰囲気温度が上記設定温度Ｔ１まで立ちあがった後、上述したような熱的外乱により上記雰囲気温度が設定温度Ｔ１から降下したとき、主加熱装置１１１による加熱を補助し主加熱装置１１１のみにて上記設定温度Ｔ１まで上記雰囲気温度を復帰させる場合に比べてより急速に上記雰囲気温度を復帰させる復帰用温度制御である。上記制御装置１１８が温度調節用加熱装置１１２に対して行う具体的な上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御とは、温度調節用加熱装置１１２が図１５に点線にて示す温度上昇を描くような温度制御である。
【００２４】
このように上記制御装置１１８が主加熱装置１１１及び温度調節用加熱装置１１２に対して上述のような温度制御を行うことで、図１５に実線にて示すように、上記雰囲気温度を上記常温Ｔ０から上記設定温度Ｔ１まで上昇させるときには主加熱装置１１１のみの加熱による場合に比べて急速な温度上昇が可能となり、かつ設定温度Ｔ１に到達後、上記熱的外乱が生じたときにも主加熱装置１１１のみの加熱による場合に比べて急速に設定温度Ｔ１へ復帰させることが可能である。
【００２５】
又、上記温度調節用加熱装置１１２が大きな上記熱伝達速度を有する手法として、上記制御装置１１８による上述の立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御に加えて、（１）雰囲気１１４と接触するときの相対速度について上記主加熱装置１１１に比べてより大きな速度を持たせる、（２）雰囲気１１４に対して上記主加熱装置１１１に比べてより大きな接触面積を持たせる、（３）上記主加熱装置１１１に比べて発熱効率を上げる、という手法が考えられる。以下には、これらの手法を採ったリフロー装置について説明する。尚、以下の各実施形態のリフロー装置において、上記温度調節用加熱装置１１２の熱伝達速度を上記主加熱装置１１１に比べて大きくする為の手法は夫々異なるが、主加熱装置１１１の構成は、全て同一の構成を有するものとする。又、以下の各実施形態にて扱うプリント配線基板１２は、一例としてクリーム半田である半田材料が塗布された携帯商品用の小型基板である。
【００２６】
第２実施形態；
本実施形態のリフロー装置は、上述の、上記温度調節用加熱装置１１２と雰囲気１１４との相対速度を主加熱装置１１１の場合に比べて大きくすることで、主加熱装置１１１に対して上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるように構成した。以下に具体的に説明する。
図１に示すリフロー装置１２０は、大きく分けて、炉体１２１と、上述の主加熱装置１１１の一例に相当する主加熱装置１２２と、上述の温度調節用加熱装置１１２の一例に相当する循環装置１２９と、上記制御装置１１８に相当する制御装置１２７とを備える。
【００２７】
上記炉体１２１は、上記小型基板のリフロー半田付けに適するように、図１６に示す従来のリフロー装置１に備えられる炉体２に比べて内部の容積を小型化している。又、図１に示すように電子部品１３を実装したプリント配線基板１２は、炉体１２１内の雰囲気１１４にて加熱されるべく、炉体１２１内に搬入され、図１に示す炉体１２１内における下方に配置される。尚、炉体１２１には、上記雰囲気１１４の有する熱が外部に放出しないよう断熱材１２１ｂを備える。
上記主加熱装置１２２は、シースヒータ１２２ａと、該シースヒータ１２２ａへ電流を供給する主加熱用電流源１２２ｅとを備える。上記シースヒータ１２２ａは、図２に示すようにＵ字型の形状をしており、電熱線１２２ｂと、該電熱線１２２ｂを包囲する被覆部材１２２ｃとで構成され、図１に示すように炉体１２１内の上部の中央部分に配置される。
【００２８】
主加熱用電流源１２２ｅは、上記制御装置１２７に接続され制御装置１２７にて温度制御がなされる。即ち、制御装置１２７は、上記設定温度近傍温度Ｔ２まで図１５の一点鎖線に示すような温度上昇をし、その後、設定温度近傍温度Ｔ２を維持するような温度変化を主加熱装置１２２が行うように、主加熱用電流源１２２ｅを制御する。該制御に基づきシースヒータ１２２ａへ供給される電流により、電熱線１２２ｂにジュール熱が発生しシースヒータ１２２ａ全体が発熱し、該熱は、上記被覆部材１２２ｃの表面である加熱領域１２２ｄに接触している雰囲気１１４の気体へ熱伝達される。
【００２９】
上記循環装置１２９は、多翼型の循環用ファン１２３と、該循環用ファン１２３を駆動させるファン駆動源１２３ａと、ファン発熱用装置１２９ａとを備える。
上記循環用ファン１２３は、炉体１２１内の上部で、炉体１２１内の中央部分に配置された上記シースヒータ１２２ａの水平方向の両側に一つずつ配置され、上記ファン駆動源１２３ａにより炉体１２１内にて、それぞれ逆向きに回転して雰囲気１１４の気体を循環させ、炉体１２１内に２つの気流１２８を生じさせる。これら２つの気流１２８は、プリント配線基板１２に吹き付けられる。雰囲気１１４へのシースヒータ１２２ａの伝熱効率を良くするため、気流１２８内にシースヒータ１２２ａが配置されるように、シースヒータ１２２ａと循環用ファン１２３とは配置される。又、ファン駆動源１２３ａは制御装置１２７に接続され、制御装置１２７は循環用ファン１２３の回転を制御する。さらに、後述するように上記ファン発熱用装置１２９ａにて発熱可能なように、循環用ファン１２３は、磁性体材料からなり、一例としてステンレス鋼材のＳＵＳ４３０にて作製されるのが好ましい。
【００３０】
上記ファン発熱用装置１２９ａは、上記炉体１２１外で上記断熱材１２１ｂを介して上記循環用ファン１２３の近傍に配置されるコイルであるファン発熱用コイル１２４と、制御装置１２７にて制御され上記ファン発熱用コイル１２４に対して高周波電圧を印加するファン発熱用電圧源１２４ａと、フェライト芯材１２５とを有する。このような構成を有するファン発熱用装置１２９ａでは、ファン発熱用電圧源１２４ａからファン発熱用コイル１２４に対して高周波電圧が印加されることで、ファン発熱用コイル１２４を中心にしてその周辺に磁力線が発生し、該磁力線は、磁性体材料からなる循環用ファン１２３に作用する。磁力線が作用した循環用ファン１２３は電磁誘導加熱され発熱する。このようにファン発熱用装置１２９ａは、上記ファン発熱用コイル１２４から磁力線を発生させて上記循環装置１２９の循環用ファン１２３を電磁誘導加熱する装置である。
尚、上記フェライト芯材１２５は、フェライト系鉄鋼材料にて構成され、図示するように上記循環用ファン１２３に対向して開口する凹部を有する形状にてなり、該凹部内にファン発熱用コイル１２４を収納することで上記ファン発熱用コイル１２４周辺に生じる磁力線を循環用ファン１２３側へ集中させる。
【００３１】
又、上記雰囲気１１４の温度を測定し、該測定結果に基いて上記雰囲気温度の制御を行う為、図１に示すように上記炉体１２１内には、制御装置１２７に接続された熱電対１２６を備えている。よって制御装置１２７は、熱電対１２６にて測定された上記雰囲気温度が図１５に示す設定温度Ｔ１となるよう、上記主加熱装置１２２及び上記循環装置１２９に対して上述した温度制御を行う。
【００３２】
このように構成された温度調節用加熱装置１１２の一例に相当する循環装置１２９では、上述のようにファン発熱用装置１２９ａにて循環用ファン１２３は発熱しかつ回転している。よって、循環装置１２９は、単に気流１２８内に固定されて存在するシースヒータ１２２ａと、気流１２８との相対速度に比して非常に大きな相対速度を有することになる。よって、本第２実施形態では、単位時間当たりにおける循環用ファン１２３の全ての羽根部１２３ｂに接触する上記気体の体積は、上記シースヒータ１２２ａの上記加熱領域１２２ｄに接触する上記気体の体積の約３００倍となる。換言すると、循環装置１２９は、上記シースヒータ１２２ａの、雰囲気１１４に対する熱伝達速度に比して、非常に大きい熱伝達速度にて循環用ファン１２３の熱を上記雰囲気１１４へ効率よく伝達することができ、シースヒータ１２２ａの場合に比べて上記雰囲気１１４の温度を急速に上昇させることができる。
【００３３】
又、制御装置１２７による上記ファン駆動源１２３ａの制御により循環用ファン１２３の回転数を制御し、これにより気流１２８の流速を制御することができる。又、上記制御装置１２７による上記ファン発熱用電圧源１２４ａの制御によりファン発熱用コイル１２４に対する電圧を制御して循環用ファン１２３の発熱温度を制御することができる。このように、制御装置１２７による上記ファン駆動源１２３ａ及びファン発熱用電圧源１２４ａの制御により、上記循環装置１２９による上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行うことができる。
【００３４】
以下には、上述したような、主加熱装置１２２に加えて循環装置１２９を有する構成の有効性について、実験結果を参照しながら説明する。
上記雰囲気温度を約３０℃から約１８０℃まで立ち上げる実験において、図３は、主加熱装置１２２のみによる場合での上記雰囲気温度の時間変化を示すグラフであり、図４は、上記ファン発熱用コイル１２４に周波数が２０ｋＨｚの高周波電圧を印加した状態で上記循環装置１２９のみによる場合での上記雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。該実験結果から明らかなように、循環装置１２９による加熱の方が短時間で雰囲気１１４を加熱可能である。但し、両者の消費電力を比べると、主加熱装置１２２のみによる加熱の場合が４００Ｗであるのに対し、循環装置１２９のみによる加熱の場合、上記ファン発熱用コイル１２４における発熱等の上記炉体１２１外での熱損失のため、１ｋＷを要する。
【００３５】
又、約１４５℃の上記雰囲気温度状態で、プリント配線基板１２を炉体１２１内に搬入して上記雰囲気温度に熱的外乱を生じさせ、該外乱を、上記主加熱装置１２２のみにて補償する場合の上記雰囲気温度の時間的変化を図５に示し、上記主加熱装置１２２に加えて上記循環装置１２９による補償も行う場合の上記雰囲気温度の時間的変化を図６に示す。
実験結果から明らかなように、主加熱装置１２２のみによる加熱では、上記約１４５℃への復帰制御に対する実際の雰囲気温度の応答が遅れ、該遅応答に起因して、雰囲気温度が上記約１４５℃を大きく超える過昇温も生じる。一方、上記循環装置１２９を加えた場合には、主加熱装置１２２のみによる加熱に比べて温度制御に対する応答が速くなり、更に、上記過昇温がほとんど見られなくなる。
【００３６】
以上の２種類の実験結果からも明らかになるように、主加熱装置１２２と循環装置１２９とを併用することで、上記雰囲気温度を常温から設定温度まで迅速に昇温することができ、かつ設定温度状態に対する熱的外乱の補償も迅速に行うことが可能となることが立証された。
【００３７】
上述したように構成されるリフロー装置１２０にて実行される動作、つまりリフロー方法について以下に説明する。
まず、電子部品１３が実装されたプリント配線基板１２を炉体１２１内に搬入する前に、炉体１２１内の常温Ｔ０の雰囲気１１４の温度を、図１５に示す上記設定温度Ｔ１まで立ち上げる。上記雰囲気温度を上記設定温度Ｔ１まで立ち上げるとき、制御装置１２７は、主加熱装置１２２に対して図１５に示す上記設定温度Ｔ１の近傍温度Ｔ２まで加熱しかつ該設定温度近傍温度Ｔ２を維持するよう温度制御を行うとともに、循環装置１２９に対して上記立ち上げ用温度制御を行う。循環装置１２９が動作されることで、上述したように、循環用ファン１２３は発熱しながら回転し、雰囲気１１４を加熱しながら炉体１２１内に上記気流１２８を発生させる。その結果、雰囲気１１４は、上記主加熱装置１２２及び上記循環装置１２９にて上述した各温度制御に基いて加熱され、上記雰囲気温度は、上記主加熱装置１２２のみによる加熱に比べて上記設定温度Ｔ１まで急速に立ち上げられる。
【００３８】
上記雰囲気温度が上記設定温度Ｔ１まで立ち上がった後、電子部品１３が実装されたプリント配線基板１２を炉体１２１内に搬入する。上記プリント配線基板１２を搬入するとき、上記プリント配線基板１２自体による冷却や、炉体１２１内への外気の巻き込み等により上記雰囲気温度に対する熱的外乱が生じ、上記雰囲気温度は上記設定温度Ｔ１から降下する。該温度降下が上記熱電対１２６にて検出されることで、制御装置１２７は、主加熱装置１２２に対して上記設定温度近傍温度Ｔ２を維持するよう温度制御を行いつつ、循環装置１２９に対して上記復帰用温度制御を行う。具体的には、例えばファン発熱用電圧源１２４ａに対してファン発熱用コイル１２４への電力供給増加、ファン駆動源１２３ａに対して循環用ファン１２３の回転数を上げる等、の制御がある。その結果、上記雰囲気１１４は、主加熱装置１２２及び循環装置１２９にて加熱され、上記主加熱装置１２２のみによる加熱に比べて急速に設定温度Ｔ１まで復帰される。
【００３９】
このようにして設定温度Ｔ１状態にある雰囲気１１４は、循環装置１２９の循環用ファン１２３にて攪拌、循環され、該循環による気流１２８が炉体１２１内のプリント配線基板１２に吹き付けられる。よってプリント配線基板１２は加熱され、基板上の半田材料が溶融される。該溶融後、プリント配線基板１２を、例えば該リフロー装置１２０から搬出すること等により、プリント配線基板１２を冷却し上記半田材料を凝固させる。よって電子部品１３をプリント配線基板１２に接合させる。以上でリフロー半田付けが完了する。
【００４０】
以上説明したように本第２実施形態にかかるリフロー装置１２０によれば、循環装置１２９を構成する循環用ファン１２３が炉体１２１内で回転しながら発熱し、炉体１２１内の雰囲気１１４を構成する気体を循環して気流１２８を生じさせる。よって、該気流１２８内に存在する主加熱装置１２２に比べて循環装置１２９は、大きな熱伝達速度を有することができる。したがって、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。
このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１２０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００４１】
又、上記循環用ファン１２３を磁性体材料にて構成することで、炉体１２１外に設けたファン加熱用コイル１２４に高周波電圧を印加することで、電磁誘導加熱により循環用ファン１２３を容易に発熱させることができる。
さらに、制御装置１２７から、上記主加熱装置１２２に対して上記雰囲気１１４を上記設定温度近傍温度Ｔ２まで加熱して該設定温度近傍温度Ｔ２を維持する温度制御を行い、かつ、上記循環装置１２９に対して上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行うことで、上記設定温度Ｔ１までの上記急速な昇温、及び上記設定温度Ｔ１への上記急速な復帰がより滑らかに実行可能となる。
【００４２】
上述したように、第２実施形態では、循環用ファン１２３を磁性体材料にて作製し電磁誘導加熱にて上記循環用ファン１２３を発熱させたが、発熱方法はこれに限定されるものではない。例えば、遠赤外線又は近赤外線を用いて上記循環用ファンを加熱し雰囲気１１４の加熱を行うように構成してもよい。上述の電磁誘導加熱を行った場合、プリント配線基板１２に電磁干渉の影響が生じることも考えられるが、上述の遠赤外線又は近赤外線を用いた場合には上記影響を考慮する必要はない。
例えば上記遠赤外線にて加熱を行う構成として、図７に示すリフロー装置１３０のように、循環用ファン１３３に近接して炉体１２１内に、制御装置１３７にて動作制御される遠赤外線発生装置１３４を設け、循環用ファン１３３には、上記雰囲気１１４に接触する羽根部１３３ｂの表面に、上記遠赤外線発生装置１３４が発する遠赤外線を吸収し輻射熱を生じさせる遠赤外線吸収材にて形成される遠赤外線吸収部１３３ｃを設ける。尚、循環用ファン１３３及び遠赤外線発生装置１３４にて循環装置１３９を構成し、該循環装置１３９は、上述した循環装置１２９に対応する。又、制御装置１３７は、上述した制御装置１２７に対応し、上記遠赤外線発生装置１３４が発する遠赤外線の放射量を制御して、上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行う。その他の構成は、上述のリフロー装置１２０と同じである。
又、近赤外線を用いる場合には、上述の「遠赤外線」を「近赤外線」に置き換えた構成を採ればよい。
【００４３】
第３実施形態；
主加熱装置１１１に対して上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるため、上述の第２実施形態では、上記温度調節用加熱装置１１２と雰囲気１１４との相対速度を主加熱装置１１１の場合に比べて大きくしたもので、それを具現化する一構成例として上記循環装置１２９、１３９を設けた。当該第３実施形態では、上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるための構成として、主加熱装置１１１の場合に比して上記温度調節用加熱装置１１２がより大きな接触面積を持つように構成した。以下に、図８を参照して、第３実施形態のリフロー装置１４０について具体的に説明する。尚、図１に示す第２実施形態のリフロー装置１２０と同じ構成部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
上記リフロー装置１４０は、大きく分けて、上記炉体１２１と、上記主加熱装置１２２と、吹付装置１４８と、上述の温度調節用加熱装置１１２の一例に相当し、かつ、温度調節用シースヒータ１４４及び該温度調節用シースヒータ１４４へ加熱用の電流を供給する温度調節用電流源１４４ｅを備える温度調節用加熱装置１４９と、上記制御装置１１８に相当する制御装置１４７とを備える。
上記吹付装置１４８は、多翼型の循環用ファン１４３と、該循環用ファン１４３を駆動させるファン駆動源１４３ａとを備え、上記循環用ファン１４３及びファン駆動源１４３ａのそれぞれは、上述した循環装置１２９に備わる上記循環用ファン１２３及びファン駆動源１２３ａと同じ構成を有しかつ炉体１２１内に同様に配置される。よって、吹付装置１４８は、制御装置１４７によるファン駆動源１４３ａの制御により循環用ファン１４３が回転することで、雰囲気１１４の気体を循環させ、炉体１２１内に２つの上記気流１２８を生じさせ、気流１２８をプリント配線基板１２に吹き付ける。尚、上述の循環装置１２９の場合と異なり、循環用ファン１４３を発熱させる構成を採らないことより、循環用ファン１４３の材質は、磁性体材料に限定されるものではない。
【００４５】
上記温度調節用シースヒータ１４４は、図９に示すようにＵ字型の形状をしており、電熱線１４４ａと、該電熱線１４４ａを包囲する被覆部材１４４ｂと、該被覆部材１４４ｂの表面である加熱領域１４４ｃの表面積を拡大するように被覆部材１４４ｂに形成された放熱フィン１４４ｄとで構成される。上記放熱フィン１４４ｄは、図示するように、電熱線１４４ａから突出した板状の形状にてなり、電熱線１４４ａに沿って連続して形成されている。しかしながら放熱フィンの形態は、図９に示す形態に限定されるものではなく、例えば図１０に示す温度調節用シースヒータ１４５のように、電熱線１４４ａが中央部分を貫通する円板状のフィン１４５ａを電熱線１４４ａに沿って一定間隔で配置した形態でもよい。要するに、放熱フィンの形態は、主加熱装置１２２に比べて雰囲気１１４に接触する表面積が広く主加熱装置１２２に比べて大きな熱伝達速度を生じさせる加熱領域１４４ｃを形成させる形態であればよい。
このように温度調節用シースヒータ１４４の加熱領域１４４ｃの表面積を拡大することで、単位時間あたりに加熱領域１４４ｃに接触する上記雰囲気１１４の気体の体積が上記シースヒータ１２２ａの加熱領域１２２ｄに接触する上記気体の体積よりも多くなり、上記温度調節用加熱装置１４９の熱伝達速度は、上記主加熱装置１２２の場合に比べて大きくなる。
【００４６】
このような温度調節用シースヒータ１４４は、例えば図８に示すように、主加熱装置１２２のシースヒータ１２２ａの下方で上記気流１２８内に存在するように配置される。しかしながら、温度調節用シースヒータ１４４の設置場所は、少なくとも気流１２８内に存在すればよく、これに限定されるものではない。該温度調節用シースヒータ１４４は、制御装置１４７にて上記温度調節用電流源１４４ｅが制御されることで温度制御がなされ、上記温度調節用加熱装置１４９に対する上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御が行われる。
【００４７】
以上のように構成されるリフロー装置１４０における動作は、図１に示す上述のリフロー装置１２０の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。
以上説明したように本第３実施形態のリフロー装置１４０によれば、温度調節用シースヒータ１４４の加熱領域１４４ｃの表面積を拡大したことにより、上記温度調節用加熱装置１４９の熱伝達速度を上記主加熱装置１２２に比べて大きくすることができる。又、吹付装置１４８により炉体１２１内には気流１２８を発生させることで、温度調節用シースヒータ１４４から発生する熱を効率的に雰囲気１１４に伝達させることができる。したがって、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１４０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００４８】
上述した第３実施形態では、上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるための構成の一例として、温度調節用シースヒータ１４４を設け、該温度調節用シースヒータ１４４に対して、シースヒータ１２２ａに比べて大きな接触面積を持たせた。しかしながら、温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるための構成は、これに限定されるものではない。例えば図１１に示すリフロー装置１６０のように、上記吹付装置１４８を備えるとともに、炉体１２１の内面に磁性体材料にてなる内壁１６１を設け、かつ該内壁１６１を電磁誘導加熱させる内壁発熱装置１６９ａを設けた構成を採ることもできる。即ち、上記温度調節用加熱装置１４９に代えて、内壁１６１及び内壁発熱装置１６９ａを有する温度調節用加熱装置１６９を設けることもできる。尚、リフロー装置１６０におけるその他の構成は、図８に示すリフロー装置１４０における構成に同じである。
【００４９】
ここで、上記内壁発熱装置１６９ａは、図１を参照し上述したファン発熱用装置１２９ａと同様の構成を有し、上記ファン発熱用コイル１２４に相当する内壁発熱用コイル１６４と、上記フェライト芯材１２５に相当するフェライト芯材１６５と、上記ファン発熱用電圧源１２４ａに相当する内壁発熱用電圧源１６４ａとを有する。該内壁発熱装置１６９ａの内壁発熱用コイル１６４及びフェライト芯材１６５は、内壁１６１の内、好ましくは、図１１に示すように循環用ファン１４３の回転により発生する気流１２８が直接に吹き付けられる加熱領域１６１ｃに対応して、炉体１２１の外部壁面に配置されるのがよい。尚、上記加熱領域１６１ｃの表面積は、上記主加熱装置１２２のシースヒータ１２２ａの加熱領域１２２ｄに比べて広い。よって、温度調節用加熱装置１６９の熱伝達速度は、上記主加熱装置１２２の場合に比べて大きくなる。
【００５０】
上述のような温度調節用加熱装置１６９を設けることで、制御装置１６７による内壁発熱用電圧源１６４ａの制御を介して上記内壁１６１の内、特に加熱領域１６１ｃが発熱し、上記雰囲気１１４を加熱することができる。このように発熱領域は、炉体１２１の内壁１６１、特には上記加熱領域１６１ｃであることから、単位時間当たりに上記加熱領域１６１ｃに接触する雰囲気１１４における気体の体積は、上記シースヒータ１２２ａの加熱領域１２２ｄの場合に比べて大きくなる。又、吹付装置１４８により炉体１２１内には気流１２８を発生させることで、上記加熱領域１６１ｃから発生する熱を効率的に雰囲気１１４に伝達させることができる。したがって、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１６０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００５１】
第４実施形態；
本実施形態のリフロー装置は、上述の、上記主加熱装置１１１に比べて上記温度調節用加熱装置１１２の発熱効率を上げることで、主加熱装置１１１に対して上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるように構成したものである。当該第４実施形態では、そのような温度調節用加熱装置１１２の一例として温度調節用加熱装置１７９を設ける。以下に具体的に説明する。
図１２に示す、当該第４実施形態のリフロー装置１７０は、基本的に図８を参照して説明したリフロー装置１４０における構成に類似し、両者の相違点は、上記温度調節用加熱装置を構成するシースヒータである。即ち、図１３を参照し説明すると、上記温度調節用加熱装置１７９を構成するシースヒータ１７４は、電熱線１７４ａを包囲する被覆部材１７４ｂの厚さ１７４ｅを、リフロー装置１４０に備わる温度調節用シースヒータ１４４の場合に比べて薄くした。これにより、電熱線１７４ａから被覆部材１７４ｂの表面である加熱領域１７４ｃまでの熱伝達速度を、上記シースヒータ１２２ａの場合に比べて大きくし、制御装置１４７による電熱線１７４ａの電流制御に対して、加熱領域１７４ｃの表面温度の応答性を上記シースヒータ１２２ａの場合に比べて高くしている。従って、上記シースヒータ１７４を備える温度調節用加熱装置１４９は、上記主加熱装置１２２に比べて熱伝達速度を大きくすることができる。
【００５２】
このように第４実施形態のリフロー装置１７０によっても、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１７０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００５３】
上述した各実施形態における構成及び制御動作を組み合わせることもできる。例えば、上記循環装置１２９又は上記循環装置１３９と、上記温度調節用加熱装置１４９、１６９、１７９の少なくとも一構成とを組み合わせ、主加熱装置による加熱の補助を行ってもよい。このとき、上記循環装置１２９又は上記循環装置１３９と、上記温度調節用加熱装置１４９、１６９、１７９の少なくとも一つとの夫々に対して上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行っても良いし、いずれか一方のみに対して行っても良い。又、例えば、上記循環装置１２９又は上記循環装置１３９に対しては上記立ち上げ用温度制御を行い、上記温度調節用加熱装置１４９、１６９、１７９の少なくとも一つに対しては上記復帰用温度制御を行うようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の第１態様であるリフロー装置では、主加熱装置と、上記主加熱装置に比べて大きな熱伝達速度を有する温度調節用加熱装置と、制御装置とを備え、上記主加熱装置による炉体内の雰囲気の加熱に加えて、上記温度調節用加熱装置に対して立ち上げ用温度制御及び復帰用温度制御を行うようにした。よって、雰囲気温度を設定温度まで立ち上げるとき、上記主加熱装置のみによる加熱に比べて急速に立ち上げることができ、上記雰囲気温度が上記設定温度になった後で雰囲気温度に降下が生じたときにも、上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を上記設定温度に急速に復帰させることができる。
よって、上記主加熱装置のみによる加熱に比べて温度制御に対する応答性を良くすることができる。その結果、炉体の小型化が進むことで炉体全体の熱容量が小さくなる場合でも安定した雰囲気温度を得ることが可能となり、プリント配線基板の安定した加熱が可能となる。従って、該加熱により安定したリフロー半田付け品質を得ることができる。
【００５５】
又、上記温度調節用加熱装置が上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に接触する表面積の広い加熱領域を有することで、単位時間あたりに上記温度調節用加熱装置に接触する上記雰囲気の体積を上記主加熱装置に比べて多くすることができる。よって、上記温度調節用加熱装置の熱伝達速度を上記主加熱装置に比べて大きくすることができ、上述の安定したリフロー半田付け品質を得ることができる。
【００５６】
又、放熱フィンを上記加熱領域に備えることで、上記加熱領域の表面積を拡大することができ、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００５７】
又、上記加熱領域を炉体内部壁面とすることで、上記主加熱装置に比べて表面積を広くとることができ上記雰囲気を効率的に加熱することができる。よって、上記温度調節用加熱装置の熱伝達速度を上記主加熱装置に比べて大きくすることができ、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００５８】
又、上記温度調節用加熱装置はシースヒータを備え、該シースヒータの被覆部材の厚さを、電熱線に対する電流制御にて生じる上記電熱線の温度変化に対して上記被覆部材の表面にて高い応答性を生じさせる厚さにすることで、上記温度調節用加熱装置は、上記応答性により熱伝達速度を上記主加熱装置に比べて大きくすることができる。よって、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００５９】
又、炉体内の気体に気流を生じさせプリント配線基板に吹き付ける循環装置を備えることで、均一化された雰囲気温度にてプリント配線基板の加熱を行うことができる。
【００６０】
又、上記温度調節用加熱装置を上記循環装置にて構成することで、該循環装置と気流との相対速度が上記気流内に配置される上記主熱装置と気流との相対速度に比べて大きくなる。よって、単位時間あたりに上記循環装置に接触する上記気体の体積を上記主加熱装置の場合に比べて大きくすることができ、上記循環装置は、上記主加熱装置に比べて大きな熱伝達速度を生じさせることができる。よって、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００６１】
又、上記循環装置に備わる循環用ファンを発熱させることで、効率的に雰囲気を加熱することができる。加熱方法として、ファン発熱用コイルを設けて電磁誘導加熱する場合には、非接触で選択的に循環用ファンのみを高効率に加熱するため急峻な昇温が得られるという効果を奏することができ、近赤外線又は遠赤外線を使用する場合には、電磁干渉の発生を考慮する必要がないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の断面図である。
【図２】 図１に示すリフロー装置に備えられる主加熱装置が備えるシースヒータの斜視図である。
【図３】 図１に示すリフロー装置の主加熱装置のみにて炉体内の雰囲気を約３０℃から約１８０℃まで立ち上げる実験を行ったときの雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。
【図４】 図１に示すリフロー装置の循環装置のみにて炉体内の雰囲気を約３０℃から約１８０℃まで立ち上げる実験を行ったときの雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。
【図５】 図１に示すリフロー装置の炉体内にプリント配線基板を搬入する実験において、主加熱装置のみで炉体内の雰囲気を加熱した場合での炉体内の温度の時間変化を示すグラフである。
【図６】 図１に示すリフロー装置の炉体内にプリント配線基板を搬入する実験において、主加熱装置と温度調節用加熱装置との併用で炉体内の雰囲気を加熱した場合での炉体内の温度の時間変化を示すグラフである。
【図７】 本発明の第３実施形態にかかるリフロー装置に備えられる循環装置の周辺部を示す拡大断面図である。
【図８】 本発明の第４実施形態にかかるリフロー装置の断面図である。
【図９】 図８に示すリフロー装置に備えられる温度調節用シースヒータの斜視図である。
【図１０】 図９に示す温度調節用シースヒータの変形例を示す斜視図である。
【図１１】 本発明の第５実施形態にかかるリフロー装置に備えられる温度調節用加熱装置の周辺部を示す拡大断面図である。
【図１２】 本発明の第６実施形態にかかるリフロー装置の断面図である。
【図１３】 図１２に示すリフロー装置に備えられる温度調節用加熱装置が備えるシースヒータの斜視図である。
【図１４】 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の主な構成を示す概略図である。
【図１５】 図１４に示すリフロー装置における雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。
【図１６】 従来のリフロー装置を構成する炉体の断面図である。
【図１７】 従来のリフロー装置の全体図である。
【符号の説明】
１２…プリント配線基板、１３…電子部品、
１０１、１２０、１３０、１４０、１６０、１７０…リフロー装置、
１１１、１２２…主加熱装置、
１１２、１２９、１３９、１４９、１６９、１７９…温度調節用加熱装置、
１１４…雰囲気、１１５、１２１…炉体、
１１８、１２７、１３７、１４７、１６７…制御装置、
１２３、１３３…循環用ファン、１２４…ファン発熱用コイル、
１２８…気流、１２９、１３９…循環装置、１３３ｃ…遠赤外線吸収部、
１３４…遠赤外線発生装置、１４４ｃ、１６１ｃ…加熱領域、
１４４ｄ、１４５ａ…放熱フィン、１４８…吹付装置、
１６１…内壁、１６４…内壁発熱用コイル、１７４…シースヒータ、
１７４ａ…電熱線、１７４ｂ…被覆部材、
１７４ｃ…シースヒータの加熱領域、１７４ｅ…被覆部材の厚さ、
Ｔ０…常温、Ｔ１…設定温度、Ｔ２…設定温度近傍温度。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を加熱することで上記半田材料を溶融し、上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置及びリフロー方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クリーム半田等の半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を加熱し、該加熱にて上記半田材料を溶融することで上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置において、リフロー装置の炉体内の雰囲気を循環しながら加熱し、加熱された前記雰囲気にて上記プリント配線基板を加熱する熱風循環加熱方式が従来より主流となっている。
【０００３】
従来のリフロー装置の一例について、図を参照しながら説明する。図１６は、従来の代表的なリフロー装置を構成する炉体２の断面図であり、図１７は、図１６に示す炉体２を有するリフロー装置１の全体図である。図１７に示す上記リフロー装置１は、複数個の炉体２を直列に配列して構成されており、上記炉体２内には、図１６に示す上記炉体２内の上方に配置されて下面の吸い込み口４ａから上記炉体２内の気体を吸引し、該気体を側面の吐き出し口４ｂから排気することで上記炉体２内にて上記気体を循環させる大型の円筒型多翼ファン４と、上記吸い込み口４ａの下方に配置されて上記気体を加熱するシースヒータ３とを備える。又、図１６に示す上記炉体２内の下方には、電子部品１３の実装されたプリント配線基板１２が搬入される加熱室１１が備えられており、上記炉体２内において上記吐き出し口４ｂからは、上記気体が流動する流路１０が上記加熱室１１に向かって延びている。そして、上記流路１０は、ノズル５を介して上記加熱室１１と接続されている。又、上記加熱室１１内には熱電対６が配置されており、上記加熱室１１内における雰囲気１４の温度は、上記熱電対６にて検出される。尚、上記リフロー装置１における各種制御は、図１６に示す制御装置８にて行われ、特に、上記制御装置８にて上記シースヒータ３に対して行われる電流制御は、上記熱電対６にて検出された上記雰囲気温度に基いて行われる。又、図１６における９は、上記円筒型多翼ファン４による上記炉体２内の気流を示し、矢印に示すように上記炉体２内を循環する。
【０００４】
以下、上記リフロー装置１によるリフロー方法について説明する。まず、上記熱電対６にて上記雰囲気温度を検出し、予め設定された設定温度と上記熱電対６にて検出された上記雰囲気温度との差に基き、上記制御装置８にて上記シースヒータ３に対する温度制御を行う。
次に、上記円筒型多翼ファン４の回転にて生じる上記気流９にて上記シースヒータ３の熱伝達が行われ、上記シースヒータ３にて加熱された上記気流９は、上記吸い込み口４ａ、上記吐き出し口４ｂ、上記流路１０を通過してプリント配線基板１２に吹き付けられる。該吹き付けにより、上記プリント配線基板１２は加熱され、上記プリント配線基板１２上に塗布された半田材料が溶融する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成で炉体２内の雰囲気１４を均等に加熱し、更に、気流９を均等な風速でプリント配線基板１２に吹き付ける為には複雑な流路１０が必要となる為、容積の大きな炉体２が必要となる。リフロー装置１全体の大きさは炉体２の容積に合わせて決定されることから、従来のリフロー装置１は、容積の大きな上記炉体２を備えることができるよう高さ及び奥行きがともに大きなものが一般的となっている。
一方、近年では、携帯商品用の小型基板のリフロー半田付けが多くなっており、更に、リフロー装置自体における面積生産性の向上も求められている。従って近年では、従来の大型のリフロー装置１に代わる、小型基板のリフロー半田付けに適した小型のリフロー装置が必要になってきている。
しかしながら、従来のシースヒータ３のみにて炉体２内の雰囲気１４を加熱するリフロー装置１において、単に炉体２の容積を小型にした場合、炉体２内の雰囲気１４の温度が不安定になる恐れが生じてしまう。
【０００６】
例えば、従来のように炉体２の容積が大きい場合、炉体２内の雰囲気１４、及び炉体壁面の持つ熱容量は大きく、炉体２全体の熱容量が大きくなる。従って、電子部品１３の実装されたプリント配線基板１２の炉体２への搬入や、外気の炉体２内部への巻き込み等による熱的外乱が炉体２内の雰囲気１４に加わった場合でも、上記熱的外乱による熱損失は、炉体２全体が持つ熱容量に比べて相対的に極少量となる。よって、上記熱損失は、炉体２内の雰囲気１４を常に循環することでほぼ完全に補われ、上記熱損失による上記雰囲気１４の急激な温度降下は、ほとんど見られない。その結果、たとえ上記熱的外乱が上記炉体２内に作用した場合でもノズル５から吹き出される気流９の温度は、通常、ほとんど変化しない。又、ノズル５から吹き出される気流９の温度が多少下がったことをノズル先端部の熱電対６にて検出した場合、通常、プリント配線基板１２を加熱する為に予め設定された設定温度まで上記気流９を直ちに加熱するよう、シースヒータ３の電流値を制御する。但し、炉体２全体の熱容量が大きい為、上記加熱による過昇温は、リフロー半田付けに悪影響を与えるほど大きくならない。
【０００７】
一方、炉体２内部の容積が小さくなった場合、炉体２内の雰囲気１４、及び炉体壁面全体の持つ熱容量は小さくなる。よって、炉体２内の雰囲気１４の温度は、プリント配線基板１２の搬入や、外気の炉体２内部への巻き込み等による熱的外乱の影響を受け易く、炉体２内の雰囲気１４の温度が瞬間的に大きく降下してしまう可能性がある。上記雰囲気温度の降下に対して、上述した従来のシースヒータ３の電流制御を行うことによる炉体２内の雰囲気１４の温度調節だけでは、上記シースヒータ３の電熱線から該電熱線を包囲する被覆部材の表面である加熱領域までの熱伝達速度が小さい為に上記加熱領域における表面温度の応答性も悪く、熱的外乱に対して上記雰囲気温度の設定温度への復帰を追従させることができない。又、炉体２全体の熱容量が小さく、かつ、シースヒータ３による温度制御の応答性が悪い為、上記雰囲気温度の降下に対する温度調節により炉体２内の温度が逆に上がり過ぎてしまう等、炉体２内の雰囲気の温度は、非常に不安定な状態になってしまう。その結果、従来の構造を有する小型のリフロー装置１では、リフロー半田付けに悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解消する為のものであり、小型の炉体であっても炉体内の雰囲気の温度を安定させ、かつ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能なリフロー装置及びリフロー方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様であるリフロー装置は、半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を炉体内へ搬入して加熱し、上記半田材料を溶融し、上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置において、
上記炉体内に備えられ上記プリント配線基板の加熱の為に上記炉体内の雰囲気を加熱する主加熱装置と、
更に、上記炉体内に備えられ、かつ、上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に対して大きな熱伝達速度を有し、上記主加熱装置と併用されて上記雰囲気を加熱する温度調節用加熱装置と、
上記主加熱装置及び上記温度調節用加熱装置に接続され、かつ、上記主加熱装置に対して上記雰囲気を設定温度の近傍温度まで加熱し該設定温度近傍温度を維持する制御を行い、かつ、上記温度調節用加熱装置に対して上記設定温度まで上記雰囲気の温度を立ち上げるとき、上記主加熱装置による加熱を補助し上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を常温から上記設定温度まで急速に立ち上げる立ち上げ用温度制御を行い、上記設定温度まで上記雰囲気温度が立ち上がった後で上記雰囲気温度に降下が生じたとき、上記主加熱装置による加熱を補助し上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を上記設定温度に急速に復帰させる復帰用温度制御を行う制御装置と、
上記炉体内の上部に一対で配置され、上記炉体内の気体を循環して気流を生じさせ、上記主加熱装置及び上記温度調節用加熱装置より生じる熱が伝達された上記気流を上記プリント配線基板に吹き付ける循環用ファンと、を備え、
上記主加熱装置は、上記炉体内の上部中央部で一対の上記循環用ファンに挟まれた位置で上記気流内に配置され、
上記温度調節用加熱装置は、上記気流内に配置され、上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に接触する表面積が広く上記主加熱装置に比べて大きな上記熱伝達速度を生じさせる加熱領域を有する、ことを特徴とする。
【００１１】
上記温度調節用加熱装置に備わる上記加熱領域は、上記表面積を拡大する放熱フィンを備えることができる。
【００１３】
上記温度調節用加熱装置は、上記制御装置にて電流量が制御される電熱線と、上記電熱線を包囲し上記雰囲気と接触する表面を加熱領域とした被覆部材であって、上記電流量制御により生じる上記電熱線の温度変化に対して上記加熱領域表面における高い応答性を生じさせて上記主加熱装置に比べて大きな上記熱伝達速度を得る厚さを有する被覆部材と、を有するシースヒータを備えることができる。
【００１７】
上記循環用ファンは、磁性体材料にて構成され、当該リフロー装置は、高周波電圧が印加されることで上記循環用ファンに誘導起電力を生じさせて上記循環用ファンを発熱させて上記気流を加熱するファン発熱用コイルをさらに備え、上記循環用ファン及び上記ファン発熱用コイルにて上記温度調節用加熱装置を構成してもよい。
【００１８】
上記循環用ファンは、遠赤外線を吸収する遠赤外線吸収材にて形成される遠赤外線吸収部を有し、当該リフロー装置は、遠赤外線を発し、上記遠赤外線が上記遠赤外線吸収部に吸収されることで生じる輻射熱にて上記循環用ファンを発熱させる遠赤外線発生装置をさらに備え、上記循環用ファン及び上記遠赤外線発生装置にて上記温度調節用加熱装置を構成してもよい。
【００１９】
上記循環用ファンは、近赤外線を吸収する近赤外線吸収材にて形成される近赤外線吸収部を有し、当該リフロー装置は、近赤外線を発し、上記近赤外線が上記近赤外線吸収部に吸収されることで生じる輻射熱にて上記循環用ファンを発熱させる近赤外線発生装置をさらに備え、上記循環用ファン及び上記近赤外線発生装置にて上記温度調節用加熱装置を構成してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態であるリフロー装置、及び該リフロー装置にて実行されるリフロー方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
第１実施形態；
従来のリフロー装置に比べて炉体内容積を減少させた小型リフロー装置において、熱的な外乱に対しても炉体内の雰囲気温度を安定化させ、安定したリフロー半田付けを行うためには、上記雰囲気の主加熱を行う主加熱装置に加えて、該主加熱装置に比べて上記雰囲気温度を急速に上昇させることができる温度調節用加熱装置を設け、かつ上記熱的外乱に対して上記雰囲気温度の安定化を図り安定したリフロー半田付けを可能とする温度制御を、上記主加熱装置及び温度調節用加熱装置に対して行う制御装置を備えることが必要である。
図１４は、このような構成を有するリフロー装置１０１を示している。図１４において、１１１は上記主加熱装置であり、炉体１１５内に備わり炉体１１５内の雰囲気１１４を加熱する。１１２は、上記温度調節用加熱装置であり、炉体１１５内に備わり上記主加熱装置１１１に比べて雰囲気１１４に対して大きな熱伝達速度を有し、上記主加熱装置１１１と併用されて雰囲気１１４を加熱する。１１８は、上記制御装置である。
【００２２】
制御装置１１８が行う上記温度制御について、図１５を参照して説明する。
上記制御装置１１８が主加熱装置１１１に対して行う温度制御は、雰囲気１１４の温度を図１５のグラフに示す常温Ｔ０から半田材料の溶融が可能な設定温度Ｔ１の近傍温度Ｔ２まで加熱し該設定温度近傍温度Ｔ２を維持する温度制御である。具体的には、上記主加熱装置１１１が図１５に一点鎖線にて示す温度上昇を描くような温度制御である。尚、上記半田材料の一例としては、電子部品１３を載置したプリント配線基板１２に塗布され電子部品１３をプリント配線基板１２へ固定するためのクリーム半田である。
【００２３】
上記温度調節用加熱装置１１２が主加熱装置１１１に比べて雰囲気１１４に対して大きな熱伝達速度を有するために、上記制御装置１１８が上記温度調節用加熱装置１１２に対して行う温度制御は２種類ある。一つは、上記雰囲気１１４の温度を上記常温Ｔ０から上記設定温度Ｔ１まで立ち上げるとき、上記主加熱装置１１１による雰囲気１１４の加熱を補助し、主加熱装置１１１のみにて上記設定温度Ｔ１まで上記雰囲気温度を上昇される場合に比べてより急速に上昇させる立ち上げ用温度制御である。他の一つは、上記雰囲気温度が上記設定温度Ｔ１まで立ちあがった後、上述したような熱的外乱により上記雰囲気温度が設定温度Ｔ１から降下したとき、主加熱装置１１１による加熱を補助し主加熱装置１１１のみにて上記設定温度Ｔ１まで上記雰囲気温度を復帰させる場合に比べてより急速に上記雰囲気温度を復帰させる復帰用温度制御である。上記制御装置１１８が温度調節用加熱装置１１２に対して行う具体的な上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御とは、温度調節用加熱装置１１２が図１５に点線にて示す温度上昇を描くような温度制御である。
【００２４】
このように上記制御装置１１８が主加熱装置１１１及び温度調節用加熱装置１１２に対して上述のような温度制御を行うことで、図１５に実線にて示すように、上記雰囲気温度を上記常温Ｔ０から上記設定温度Ｔ１まで上昇させるときには主加熱装置１１１のみの加熱による場合に比べて急速な温度上昇が可能となり、かつ設定温度Ｔ１に到達後、上記熱的外乱が生じたときにも主加熱装置１１１のみの加熱による場合に比べて急速に設定温度Ｔ１へ復帰させることが可能である。
【００２５】
又、上記温度調節用加熱装置１１２が大きな上記熱伝達速度を有する手法として、上記制御装置１１８による上述の立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御に加えて、（１）雰囲気１１４と接触するときの相対速度について上記主加熱装置１１１に比べてより大きな速度を持たせる、（２）雰囲気１１４に対して上記主加熱装置１１１に比べてより大きな接触面積を持たせる、（３）上記主加熱装置１１１に比べて発熱効率を上げる、という手法が考えられる。以下には、これらの手法を採ったリフロー装置について説明する。尚、以下の各実施形態のリフロー装置において、上記温度調節用加熱装置１１２の熱伝達速度を上記主加熱装置１１１に比べて大きくする為の手法は夫々異なるが、主加熱装置１１１の構成は、全て同一の構成を有するものとする。又、以下の各実施形態にて扱うプリント配線基板１２は、一例としてクリーム半田である半田材料が塗布された携帯商品用の小型基板である。
【００２６】
第２実施形態；
本実施形態のリフロー装置は、上述の、上記温度調節用加熱装置１１２と雰囲気１１４との相対速度を主加熱装置１１１の場合に比べて大きくすることで、主加熱装置１１１に対して上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるように構成した。以下に具体的に説明する。
図１に示すリフロー装置１２０は、大きく分けて、炉体１２１と、上述の主加熱装置１１１の一例に相当する主加熱装置１２２と、上述の温度調節用加熱装置１１２の一例に相当する循環装置１２９と、上記制御装置１１８に相当する制御装置１２７とを備える。
【００２７】
上記炉体１２１は、上記小型基板のリフロー半田付けに適するように、図１６に示す従来のリフロー装置１に備えられる炉体２に比べて内部の容積を小型化している。又、図１に示すように電子部品１３を実装したプリント配線基板１２は、炉体１２１内の雰囲気１１４にて加熱されるべく、炉体１２１内に搬入され、図１に示す炉体１２１内における下方に配置される。尚、炉体１２１には、上記雰囲気１１４の有する熱が外部に放出しないよう断熱材１２１ｂを備える。
上記主加熱装置１２２は、シースヒータ１２２ａと、該シースヒータ１２２ａへ電流を供給する主加熱用電流源１２２ｅとを備える。上記シースヒータ１２２ａは、図２に示すようにＵ字型の形状をしており、電熱線１２２ｂと、該電熱線１２２ｂを包囲する被覆部材１２２ｃとで構成され、図１に示すように炉体１２１内の上部の中央部分に配置される。
【００２８】
主加熱用電流源１２２ｅは、上記制御装置１２７に接続され制御装置１２７にて温度制御がなされる。即ち、制御装置１２７は、上記設定温度近傍温度Ｔ２まで図１５の一点鎖線に示すような温度上昇をし、その後、設定温度近傍温度Ｔ２を維持するような温度変化を主加熱装置１２２が行うように、主加熱用電流源１２２ｅを制御する。該制御に基づきシースヒータ１２２ａへ供給される電流により、電熱線１２２ｂにジュール熱が発生しシースヒータ１２２ａ全体が発熱し、該熱は、上記被覆部材１２２ｃの表面である加熱領域１２２ｄに接触している雰囲気１１４の気体へ熱伝達される。
【００２９】
上記循環装置１２９は、多翼型の循環用ファン１２３と、該循環用ファン１２３を駆動させるファン駆動源１２３ａと、ファン発熱用装置１２９ａとを備える。
上記循環用ファン１２３は、炉体１２１内の上部で、炉体１２１内の中央部分に配置された上記シースヒータ１２２ａの水平方向の両側に一つずつ配置され、上記ファン駆動源１２３ａにより炉体１２１内にて、それぞれ逆向きに回転して雰囲気１１４の気体を循環させ、炉体１２１内に２つの気流１２８を生じさせる。これら２つの気流１２８は、プリント配線基板１２に吹き付けられる。雰囲気１１４へのシースヒータ１２２ａの伝熱効率を良くするため、気流１２８内にシースヒータ１２２ａが配置されるように、シースヒータ１２２ａと循環用ファン１２３とは配置される。又、ファン駆動源１２３ａは制御装置１２７に接続され、制御装置１２７は循環用ファン１２３の回転を制御する。さらに、後述するように上記ファン発熱用装置１２９ａにて発熱可能なように、循環用ファン１２３は、磁性体材料からなり、一例としてステンレス鋼材のＳＵＳ４３０にて作製されるのが好ましい。
【００３０】
上記ファン発熱用装置１２９ａは、上記炉体１２１外で上記断熱材１２１ｂを介して上記循環用ファン１２３の近傍に配置されるコイルであるファン発熱用コイル１２４と、制御装置１２７にて制御され上記ファン発熱用コイル１２４に対して高周波電圧を印加するファン発熱用電圧源１２４ａと、フェライト芯材１２５とを有する。このような構成を有するファン発熱用装置１２９ａでは、ファン発熱用電圧源１２４ａからファン発熱用コイル１２４に対して高周波電圧が印加されることで、ファン発熱用コイル１２４を中心にしてその周辺に磁力線が発生し、該磁力線は、磁性体材料からなる循環用ファン１２３に作用する。磁力線が作用した循環用ファン１２３は電磁誘導加熱され発熱する。このようにファン発熱用装置１２９ａは、上記ファン発熱用コイル１２４から磁力線を発生させて上記循環装置１２９の循環用ファン１２３を電磁誘導加熱する装置である。
尚、上記フェライト芯材１２５は、フェライト系鉄鋼材料にて構成され、図示するように上記循環用ファン１２３に対向して開口する凹部を有する形状にてなり、該凹部内にファン発熱用コイル１２４を収納することで上記ファン発熱用コイル１２４周辺に生じる磁力線を循環用ファン１２３側へ集中させる。
【００３１】
又、上記雰囲気１１４の温度を測定し、該測定結果に基いて上記雰囲気温度の制御を行う為、図１に示すように上記炉体１２１内には、制御装置１２７に接続された熱電対１２６を備えている。よって制御装置１２７は、熱電対１２６にて測定された上記雰囲気温度が図１５に示す設定温度Ｔ１となるよう、上記主加熱装置１２２及び上記循環装置１２９に対して上述した温度制御を行う。
【００３２】
このように構成された温度調節用加熱装置１１２の一例に相当する循環装置１２９では、上述のようにファン発熱用装置１２９ａにて循環用ファン１２３は発熱しかつ回転している。よって、循環装置１２９は、単に気流１２８内に固定されて存在するシースヒータ１２２ａと、気流１２８との相対速度に比して非常に大きな相対速度を有することになる。よって、本第２実施形態では、単位時間当たりにおける循環用ファン１２３の全ての羽根部１２３ｂに接触する上記気体の体積は、上記シースヒータ１２２ａの上記加熱領域１２２ｄに接触する上記気体の体積の約３００倍となる。換言すると、循環装置１２９は、上記シースヒータ１２２ａの、雰囲気１１４に対する熱伝達速度に比して、非常に大きい熱伝達速度にて循環用ファン１２３の熱を上記雰囲気１１４へ効率よく伝達することができ、シースヒータ１２２ａの場合に比べて上記雰囲気１１４の温度を急速に上昇させることができる。
【００３３】
又、制御装置１２７による上記ファン駆動源１２３ａの制御により循環用ファン１２３の回転数を制御し、これにより気流１２８の流速を制御することができる。又、上記制御装置１２７による上記ファン発熱用電圧源１２４ａの制御によりファン発熱用コイル１２４に対する電圧を制御して循環用ファン１２３の発熱温度を制御することができる。このように、制御装置１２７による上記ファン駆動源１２３ａ及びファン発熱用電圧源１２４ａの制御により、上記循環装置１２９による上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行うことができる。
【００３４】
以下には、上述したような、主加熱装置１２２に加えて循環装置１２９を有する構成の有効性について、実験結果を参照しながら説明する。
上記雰囲気温度を約３０℃から約１８０℃まで立ち上げる実験において、図３は、主加熱装置１２２のみによる場合での上記雰囲気温度の時間変化を示すグラフであり、図４は、上記ファン発熱用コイル１２４に周波数が２０ｋＨｚの高周波電圧を印加した状態で上記循環装置１２９のみによる場合での上記雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。該実験結果から明らかなように、循環装置１２９による加熱の方が短時間で雰囲気１１４を加熱可能である。但し、両者の消費電力を比べると、主加熱装置１２２のみによる加熱の場合が４００Ｗであるのに対し、循環装置１２９のみによる加熱の場合、上記ファン発熱用コイル１２４における発熱等の上記炉体１２１外での熱損失のため、１ｋＷを要する。
【００３５】
又、約１４５℃の上記雰囲気温度状態で、プリント配線基板１２を炉体１２１内に搬入して上記雰囲気温度に熱的外乱を生じさせ、該外乱を、上記主加熱装置１２２のみにて補償する場合の上記雰囲気温度の時間的変化を図５に示し、上記主加熱装置１２２に加えて上記循環装置１２９による補償も行う場合の上記雰囲気温度の時間的変化を図６に示す。
実験結果から明らかなように、主加熱装置１２２のみによる加熱では、上記約１４５℃への復帰制御に対する実際の雰囲気温度の応答が遅れ、該遅応答に起因して、雰囲気温度が上記約１４５℃を大きく超える過昇温も生じる。一方、上記循環装置１２９を加えた場合には、主加熱装置１２２のみによる加熱に比べて温度制御に対する応答が速くなり、更に、上記過昇温がほとんど見られなくなる。
【００３６】
以上の２種類の実験結果からも明らかになるように、主加熱装置１２２と循環装置１２９とを併用することで、上記雰囲気温度を常温から設定温度まで迅速に昇温することができ、かつ設定温度状態に対する熱的外乱の補償も迅速に行うことが可能となることが立証された。
【００３７】
上述したように構成されるリフロー装置１２０にて実行される動作、つまりリフロー方法について以下に説明する。
まず、電子部品１３が実装されたプリント配線基板１２を炉体１２１内に搬入する前に、炉体１２１内の常温Ｔ０の雰囲気１１４の温度を、図１５に示す上記設定温度Ｔ１まで立ち上げる。上記雰囲気温度を上記設定温度Ｔ１まで立ち上げるとき、制御装置１２７は、主加熱装置１２２に対して図１５に示す上記設定温度Ｔ１の近傍温度Ｔ２まで加熱しかつ該設定温度近傍温度Ｔ２を維持するよう温度制御を行うとともに、循環装置１２９に対して上記立ち上げ用温度制御を行う。循環装置１２９が動作されることで、上述したように、循環用ファン１２３は発熱しながら回転し、雰囲気１１４を加熱しながら炉体１２１内に上記気流１２８を発生させる。その結果、雰囲気１１４は、上記主加熱装置１２２及び上記循環装置１２９にて上述した各温度制御に基いて加熱され、上記雰囲気温度は、上記主加熱装置１２２のみによる加熱に比べて上記設定温度Ｔ１まで急速に立ち上げられる。
【００３８】
上記雰囲気温度が上記設定温度Ｔ１まで立ち上がった後、電子部品１３が実装されたプリント配線基板１２を炉体１２１内に搬入する。上記プリント配線基板１２を搬入するとき、上記プリント配線基板１２自体による冷却や、炉体１２１内への外気の巻き込み等により上記雰囲気温度に対する熱的外乱が生じ、上記雰囲気温度は上記設定温度Ｔ１から降下する。該温度降下が上記熱電対１２６にて検出されることで、制御装置１２７は、主加熱装置１２２に対して上記設定温度近傍温度Ｔ２を維持するよう温度制御を行いつつ、循環装置１２９に対して上記復帰用温度制御を行う。具体的には、例えばファン発熱用電圧源１２４ａに対してファン発熱用コイル１２４への電力供給増加、ファン駆動源１２３ａに対して循環用ファン１２３の回転数を上げる等、の制御がある。その結果、上記雰囲気１１４は、主加熱装置１２２及び循環装置１２９にて加熱され、上記主加熱装置１２２のみによる加熱に比べて急速に設定温度Ｔ１まで復帰される。
【００３９】
このようにして設定温度Ｔ１状態にある雰囲気１１４は、循環装置１２９の循環用ファン１２３にて攪拌、循環され、該循環による気流１２８が炉体１２１内のプリント配線基板１２に吹き付けられる。よってプリント配線基板１２は加熱され、基板上の半田材料が溶融される。該溶融後、プリント配線基板１２を、例えば該リフロー装置１２０から搬出すること等により、プリント配線基板１２を冷却し上記半田材料を凝固させる。よって電子部品１３をプリント配線基板１２に接合させる。以上でリフロー半田付けが完了する。
【００４０】
以上説明したように本第２実施形態にかかるリフロー装置１２０によれば、循環装置１２９を構成する循環用ファン１２３が炉体１２１内で回転しながら発熱し、炉体１２１内の雰囲気１１４を構成する気体を循環して気流１２８を生じさせる。よって、該気流１２８内に存在する主加熱装置１２２に比べて循環装置１２９は、大きな熱伝達速度を有することができる。したがって、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。
このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１２０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００４１】
又、上記循環用ファン１２３を磁性体材料にて構成することで、炉体１２１外に設けたファン加熱用コイル１２４に高周波電圧を印加することで、電磁誘導加熱により循環用ファン１２３を容易に発熱させることができる。
さらに、制御装置１２７から、上記主加熱装置１２２に対して上記雰囲気１１４を上記設定温度近傍温度Ｔ２まで加熱して該設定温度近傍温度Ｔ２を維持する温度制御を行い、かつ、上記循環装置１２９に対して上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行うことで、上記設定温度Ｔ１までの上記急速な昇温、及び上記設定温度Ｔ１への上記急速な復帰がより滑らかに実行可能となる。
【００４２】
上述したように、第２実施形態では、循環用ファン１２３を磁性体材料にて作製し電磁誘導加熱にて上記循環用ファン１２３を発熱させたが、発熱方法はこれに限定されるものではない。例えば、遠赤外線又は近赤外線を用いて上記循環用ファンを加熱し雰囲気１１４の加熱を行うように構成してもよい。上述の電磁誘導加熱を行った場合、プリント配線基板１２に電磁干渉の影響が生じることも考えられるが、上述の遠赤外線又は近赤外線を用いた場合には上記影響を考慮する必要はない。
例えば上記遠赤外線にて加熱を行う構成として、図７に示すリフロー装置１３０のように、循環用ファン１３３に近接して炉体１２１内に、制御装置１３７にて動作制御される遠赤外線発生装置１３４を設け、循環用ファン１３３には、上記雰囲気１１４に接触する羽根部１３３ｂの表面に、上記遠赤外線発生装置１３４が発する遠赤外線を吸収し輻射熱を生じさせる遠赤外線吸収材にて形成される遠赤外線吸収部１３３ｃを設ける。尚、循環用ファン１３３及び遠赤外線発生装置１３４にて循環装置１３９を構成し、該循環装置１３９は、上述した循環装置１２９に対応する。又、制御装置１３７は、上述した制御装置１２７に対応し、上記遠赤外線発生装置１３４が発する遠赤外線の放射量を制御して、上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行う。その他の構成は、上述のリフロー装置１２０と同じである。
又、近赤外線を用いる場合には、上述の「遠赤外線」を「近赤外線」に置き換えた構成を採ればよい。
【００４３】
第３実施形態；
主加熱装置１１１に対して上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるため、上述の第２実施形態では、上記温度調節用加熱装置１１２と雰囲気１１４との相対速度を主加熱装置１１１の場合に比べて大きくしたもので、それを具現化する一構成例として上記循環装置１２９、１３９を設けた。当該第３実施形態では、上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるための構成として、主加熱装置１１１の場合に比して上記温度調節用加熱装置１１２がより大きな接触面積を持つように構成した。以下に、図８を参照して、第３実施形態のリフロー装置１４０について具体的に説明する。尚、図１に示す第２実施形態のリフロー装置１２０と同じ構成部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
上記リフロー装置１４０は、大きく分けて、上記炉体１２１と、上記主加熱装置１２２と、吹付装置１４８と、上述の温度調節用加熱装置１１２の一例に相当し、かつ、温度調節用シースヒータ１４４及び該温度調節用シースヒータ１４４へ加熱用の電流を供給する温度調節用電流源１４４ｅを備える温度調節用加熱装置１４９と、上記制御装置１１８に相当する制御装置１４７とを備える。
上記吹付装置１４８は、多翼型の循環用ファン１４３と、該循環用ファン１４３を駆動させるファン駆動源１４３ａとを備え、上記循環用ファン１４３及びファン駆動源１４３ａのそれぞれは、上述した循環装置１２９に備わる上記循環用ファン１２３及びファン駆動源１２３ａと同じ構成を有しかつ炉体１２１内に同様に配置される。よって、吹付装置１４８は、制御装置１４７によるファン駆動源１４３ａの制御により循環用ファン１４３が回転することで、雰囲気１１４の気体を循環させ、炉体１２１内に２つの上記気流１２８を生じさせ、気流１２８をプリント配線基板１２に吹き付ける。尚、上述の循環装置１２９の場合と異なり、循環用ファン１４３を発熱させる構成を採らないことより、循環用ファン１４３の材質は、磁性体材料に限定されるものではない。
【００４５】
上記温度調節用シースヒータ１４４は、図９に示すようにＵ字型の形状をしており、電熱線１４４ａと、該電熱線１４４ａを包囲する被覆部材１４４ｂと、該被覆部材１４４ｂの表面である加熱領域１４４ｃの表面積を拡大するように被覆部材１４４ｂに形成された放熱フィン１４４ｄとで構成される。上記放熱フィン１４４ｄは、図示するように、電熱線１４４ａから突出した板状の形状にてなり、電熱線１４４ａに沿って連続して形成されている。しかしながら放熱フィンの形態は、図９に示す形態に限定されるものではなく、例えば図１０に示す温度調節用シースヒータ１４５のように、電熱線１４４ａが中央部分を貫通する円板状のフィン１４５ａを電熱線１４４ａに沿って一定間隔で配置した形態でもよい。要するに、放熱フィンの形態は、主加熱装置１２２に比べて雰囲気１１４に接触する表面積が広く主加熱装置１２２に比べて大きな熱伝達速度を生じさせる加熱領域１４４ｃを形成させる形態であればよい。
このように温度調節用シースヒータ１４４の加熱領域１４４ｃの表面積を拡大することで、単位時間あたりに加熱領域１４４ｃに接触する上記雰囲気１１４の気体の体積が上記シースヒータ１２２ａの加熱領域１２２ｄに接触する上記気体の体積よりも多くなり、上記温度調節用加熱装置１４９の熱伝達速度は、上記主加熱装置１２２の場合に比べて大きくなる。
【００４６】
このような温度調節用シースヒータ１４４は、例えば図８に示すように、主加熱装置１２２のシースヒータ１２２ａの下方で上記気流１２８内に存在するように配置される。しかしながら、温度調節用シースヒータ１４４の設置場所は、少なくとも気流１２８内に存在すればよく、これに限定されるものではない。該温度調節用シースヒータ１４４は、制御装置１４７にて上記温度調節用電流源１４４ｅが制御されることで温度制御がなされ、上記温度調節用加熱装置１４９に対する上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御が行われる。
【００４７】
以上のように構成されるリフロー装置１４０における動作は、図１に示す上述のリフロー装置１２０の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。
以上説明したように本第３実施形態のリフロー装置１４０によれば、温度調節用シースヒータ１４４の加熱領域１４４ｃの表面積を拡大したことにより、上記温度調節用加熱装置１４９の熱伝達速度を上記主加熱装置１２２に比べて大きくすることができる。又、吹付装置１４８により炉体１２１内には気流１２８を発生させることで、温度調節用シースヒータ１４４から発生する熱を効率的に雰囲気１１４に伝達させることができる。したがって、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１４０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００４８】
上述した第３実施形態では、上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるための構成の一例として、温度調節用シースヒータ１４４を設け、該温度調節用シースヒータ１４４に対して、シースヒータ１２２ａに比べて大きな接触面積を持たせた。しかしながら、温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるための構成は、これに限定されるものではない。例えば図１１に示すリフロー装置１６０のように、上記吹付装置１４８を備えるとともに、炉体１２１の内面に磁性体材料にてなる内壁１６１を設け、かつ該内壁１６１を電磁誘導加熱させる内壁発熱装置１６９ａを設けた構成を採ることもできる。即ち、上記温度調節用加熱装置１４９に代えて、内壁１６１及び内壁発熱装置１６９ａを有する温度調節用加熱装置１６９を設けることもできる。尚、リフロー装置１６０におけるその他の構成は、図８に示すリフロー装置１４０における構成に同じである。
【００４９】
ここで、上記内壁発熱装置１６９ａは、図１を参照し上述したファン発熱用装置１２９ａと同様の構成を有し、上記ファン発熱用コイル１２４に相当する内壁発熱用コイル１６４と、上記フェライト芯材１２５に相当するフェライト芯材１６５と、上記ファン発熱用電圧源１２４ａに相当する内壁発熱用電圧源１６４ａとを有する。該内壁発熱装置１６９ａの内壁発熱用コイル１６４及びフェライト芯材１６５は、内壁１６１の内、好ましくは、図１１に示すように循環用ファン１４３の回転により発生する気流１２８が直接に吹き付けられる加熱領域１６１ｃに対応して、炉体１２１の外部壁面に配置されるのがよい。尚、上記加熱領域１６１ｃの表面積は、上記主加熱装置１２２のシースヒータ１２２ａの加熱領域１２２ｄに比べて広い。よって、温度調節用加熱装置１６９の熱伝達速度は、上記主加熱装置１２２の場合に比べて大きくなる。
【００５０】
上述のような温度調節用加熱装置１６９を設けることで、制御装置１６７による内壁発熱用電圧源１６４ａの制御を介して上記内壁１６１の内、特に加熱領域１６１ｃが発熱し、上記雰囲気１１４を加熱することができる。このように発熱領域は、炉体１２１の内壁１６１、特には上記加熱領域１６１ｃであることから、単位時間当たりに上記加熱領域１６１ｃに接触する雰囲気１１４における気体の体積は、上記シースヒータ１２２ａの加熱領域１２２ｄの場合に比べて大きくなる。又、吹付装置１４８により炉体１２１内には気流１２８を発生させることで、上記加熱領域１６１ｃから発生する熱を効率的に雰囲気１１４に伝達させることができる。したがって、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１６０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００５１】
第４実施形態；
本実施形態のリフロー装置は、上述の、上記主加熱装置１１１に比べて上記温度調節用加熱装置１１２の発熱効率を上げることで、主加熱装置１１１に対して上記温度調節用加熱装置１１２に大きな上記熱伝達速度を持たせるように構成したものである。当該第４実施形態では、そのような温度調節用加熱装置１１２の一例として温度調節用加熱装置１７９を設ける。以下に具体的に説明する。
図１２に示す、当該第４実施形態のリフロー装置１７０は、基本的に図８を参照して説明したリフロー装置１４０における構成に類似し、両者の相違点は、上記温度調節用加熱装置を構成するシースヒータである。即ち、図１３を参照し説明すると、上記温度調節用加熱装置１７９を構成するシースヒータ１７４は、電熱線１７４ａを包囲する被覆部材１７４ｂの厚さ１７４ｅを、リフロー装置１４０に備わる温度調節用シースヒータ１４４の場合に比べて薄くした。これにより、電熱線１７４ａから被覆部材１７４ｂの表面である加熱領域１７４ｃまでの熱伝達速度を、上記シースヒータ１２２ａの場合に比べて大きくし、制御装置１４７による電熱線１７４ａの電流制御に対して、加熱領域１７４ｃの表面温度の応答性を上記シースヒータ１２２ａの場合に比べて高くしている。従って、上記シースヒータ１７４を備える温度調節用加熱装置１４９は、上記主加熱装置１２２に比べて熱伝達速度を大きくすることができる。
【００５２】
このように第４実施形態のリフロー装置１７０によっても、主加熱装置１２２のみにて上記雰囲気１１４を加熱する場合に比べ、上記設定温度Ｔ１までの急速な昇温、及び該昇温後にて生じた上記雰囲気温度の上記設定温度Ｔ１からの降下に対する上記設定温度Ｔ１までの急速な復帰が可能となる。このように、小型化により、従来の大型のリフロー装置１に比べて炉体１２１全体の熱容量が小さい当該リフロー装置１７０にあっても、炉体１２１内の雰囲気温度を安定して制御することが可能である。その結果、安定してプリント配線基板１２を加熱することができ、安定したリフロー半田付け品質を得ることが可能となる。
【００５３】
上述した各実施形態における構成及び制御動作を組み合わせることもできる。例えば、上記循環装置１２９又は上記循環装置１３９と、上記温度調節用加熱装置１４９、１６９、１７９の少なくとも一構成とを組み合わせ、主加熱装置による加熱の補助を行ってもよい。このとき、上記循環装置１２９又は上記循環装置１３９と、上記温度調節用加熱装置１４９、１６９、１７９の少なくとも一つとの夫々に対して上記立ち上げ用温度制御及び上記復帰用温度制御を行っても良いし、いずれか一方のみに対して行っても良い。又、例えば、上記循環装置１２９又は上記循環装置１３９に対しては上記立ち上げ用温度制御を行い、上記温度調節用加熱装置１４９、１６９、１７９の少なくとも一つに対しては上記復帰用温度制御を行うようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の第１態様であるリフロー装置では、主加熱装置と、上記主加熱装置に比べて大きな熱伝達速度を有する温度調節用加熱装置と、制御装置とを備え、上記主加熱装置による炉体内の雰囲気の加熱に加えて、上記温度調節用加熱装置に対して立ち上げ用温度制御及び復帰用温度制御を行うようにした。よって、雰囲気温度を設定温度まで立ち上げるとき、上記主加熱装置のみによる加熱に比べて急速に立ち上げることができ、上記雰囲気温度が上記設定温度になった後で雰囲気温度に降下が生じたときにも、上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を上記設定温度に急速に復帰させることができる。
よって、上記主加熱装置のみによる加熱に比べて温度制御に対する応答性を良くすることができる。その結果、炉体の小型化が進むことで炉体全体の熱容量が小さくなる場合でも安定した雰囲気温度を得ることが可能となり、プリント配線基板の安定した加熱が可能となる。従って、該加熱により安定したリフロー半田付け品質を得ることができる。
【００５５】
又、上記温度調節用加熱装置が上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に接触する表面積の広い加熱領域を有することで、単位時間あたりに上記温度調節用加熱装置に接触する上記雰囲気の体積を上記主加熱装置に比べて多くすることができる。よって、上記温度調節用加熱装置の熱伝達速度を上記主加熱装置に比べて大きくすることができ、上述の安定したリフロー半田付け品質を得ることができる。
【００５６】
又、放熱フィンを上記加熱領域に備えることで、上記加熱領域の表面積を拡大することができ、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００５７】
又、上記加熱領域を炉体内部壁面とすることで、上記主加熱装置に比べて表面積を広くとることができ上記雰囲気を効率的に加熱することができる。よって、上記温度調節用加熱装置の熱伝達速度を上記主加熱装置に比べて大きくすることができ、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００５８】
又、上記温度調節用加熱装置はシースヒータを備え、該シースヒータの被覆部材の厚さを、電熱線に対する電流制御にて生じる上記電熱線の温度変化に対して上記被覆部材の表面にて高い応答性を生じさせる厚さにすることで、上記温度調節用加熱装置は、上記応答性により熱伝達速度を上記主加熱装置に比べて大きくすることができる。よって、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００５９】
又、炉体内の気体に気流を生じさせプリント配線基板に吹き付ける循環装置を備えることで、均一化された雰囲気温度にてプリント配線基板の加熱を行うことができる。
【００６０】
又、上記温度調節用加熱装置を上記循環装置にて構成することで、該循環装置と気流との相対速度が上記気流内に配置される上記主熱装置と気流との相対速度に比べて大きくなる。よって、単位時間あたりに上記循環装置に接触する上記気体の体積を上記主加熱装置の場合に比べて大きくすることができ、上記循環装置は、上記主加熱装置に比べて大きな熱伝達速度を生じさせることができる。よって、上述の安定したリフロー半田付け品質を得るように寄与することができる。
【００６１】
又、上記循環装置に備わる循環用ファンを発熱させることで、効率的に雰囲気を加熱することができる。加熱方法として、ファン発熱用コイルを設けて電磁誘導加熱する場合には、非接触で選択的に循環用ファンのみを高効率に加熱するため急峻な昇温が得られるという効果を奏することができ、近赤外線又は遠赤外線を使用する場合には、電磁干渉の発生を考慮する必要がないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の断面図である。
【図２】 図１に示すリフロー装置に備えられる主加熱装置が備えるシースヒータの斜視図である。
【図３】 図１に示すリフロー装置の主加熱装置のみにて炉体内の雰囲気を約３０℃から約１８０℃まで立ち上げる実験を行ったときの雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。
【図４】 図１に示すリフロー装置の循環装置のみにて炉体内の雰囲気を約３０℃から約１８０℃まで立ち上げる実験を行ったときの雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。
【図５】 図１に示すリフロー装置の炉体内にプリント配線基板を搬入する実験において、主加熱装置のみで炉体内の雰囲気を加熱した場合での炉体内の温度の時間変化を示すグラフである。
【図６】 図１に示すリフロー装置の炉体内にプリント配線基板を搬入する実験において、主加熱装置と温度調節用加熱装置との併用で炉体内の雰囲気を加熱した場合での炉体内の温度の時間変化を示すグラフである。
【図７】 本発明の第３実施形態にかかるリフロー装置に備えられる循環装置の周辺部を示す拡大断面図である。
【図８】 本発明の第４実施形態にかかるリフロー装置の断面図である。
【図９】 図８に示すリフロー装置に備えられる温度調節用シースヒータの斜視図である。
【図１０】 図９に示す温度調節用シースヒータの変形例を示す斜視図である。
【図１１】 本発明の第５実施形態にかかるリフロー装置に備えられる温度調節用加熱装置の周辺部を示す拡大断面図である。
【図１２】 本発明の第６実施形態にかかるリフロー装置の断面図である。
【図１３】 図１２に示すリフロー装置に備えられる温度調節用加熱装置が備えるシースヒータの斜視図である。
【図１４】 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の主な構成を示す概略図である。
【図１５】 図１４に示すリフロー装置における雰囲気温度の時間変化を示すグラフである。
【図１６】 従来のリフロー装置を構成する炉体の断面図である。
【図１７】 従来のリフロー装置の全体図である。
【符号の説明】
１２…プリント配線基板、１３…電子部品、
１０１、１２０、１３０、１４０、１６０、１７０…リフロー装置、
１１１、１２２…主加熱装置、
１１２、１２９、１３９、１４９、１６９、１７９…温度調節用加熱装置、
１１４…雰囲気、１１５、１２１…炉体、
１１８、１２７、１３７、１４７、１６７…制御装置、
１２３、１３３…循環用ファン、１２４…ファン発熱用コイル、
１２８…気流、１２９、１３９…循環装置、１３３ｃ…遠赤外線吸収部、
１３４…遠赤外線発生装置、１４４ｃ、１６１ｃ…加熱領域、
１４４ｄ、１４５ａ…放熱フィン、１４８…吹付装置、
１６１…内壁、１６４…内壁発熱用コイル、１７４…シースヒータ、
１７４ａ…電熱線、１７４ｂ…被覆部材、
１７４ｃ…シースヒータの加熱領域、１７４ｅ…被覆部材の厚さ、
Ｔ０…常温、Ｔ１…設定温度、Ｔ２…設定温度近傍温度。
Claims (6)
- 半田材料が塗布され、かつ、電子部品が実装されたプリント配線基板を炉体内へ搬入して加熱し、上記半田材料を溶融し、上記電子部品を上記プリント配線基板に接合させるリフロー装置において、
上記炉体内に備えられ上記プリント配線基板の加熱の為に上記炉体内の雰囲気を加熱する主加熱装置と、
更に、上記炉体内に備えられ、かつ、上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に対して大きな熱伝達速度を有し、上記主加熱装置と併用されて上記雰囲気を加熱する温度調節用加熱装置と、
上記主加熱装置及び上記温度調節用加熱装置に接続され、かつ、上記主加熱装置に対して上記雰囲気を設定温度の近傍温度まで加熱し該設定温度近傍温度を維持する制御を行い、かつ、上記温度調節用加熱装置に対して上記設定温度まで上記雰囲気の温度を立ち上げるとき、上記主加熱装置による加熱を補助し上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を常温から上記設定温度まで急速に立ち上げる立ち上げ用温度制御を行い、上記設定温度まで上記雰囲気温度が立ち上がった後で上記雰囲気温度に降下が生じたとき、上記主加熱装置による加熱を補助し上記主加熱装置のみによる加熱に比べて上記雰囲気温度を上記設定温度に急速に復帰させる復帰用温度制御を行う制御装置と、
上記炉体内の上部に一対で配置され、上記炉体内の気体を循環して気流を生じさせ、上記主加熱装置及び上記温度調節用加熱装置より生じる熱が伝達された上記気流を上記プリント配線基板に吹き付ける循環用ファンと、を備え、
上記主加熱装置は、上記炉体内の上部中央部で一対の上記循環用ファンに挟まれた位置で上記気流内に配置され、
上記温度調節用加熱装置は、上記気流内に配置され、上記主加熱装置に比べて上記雰囲気に接触する表面積が広く上記主加熱装置に比べて大きな上記熱伝達速度を生じさせる加熱領域を有する、
ことを特徴とするリフロー装置。 - 上記循環用ファンは、磁性体材料にて構成され、当該リフロー装置は、高周波電圧が印加されることで上記循環用ファンに誘導起電力を生じさせて上記循環用ファンを発熱させて上記気流を加熱するファン発熱用コイルをさらに備え、上記循環用ファン及び上記ファン発熱用コイルにて上記温度調節用加熱装置を構成する、請求項１記載のリフロー装置。
- 上記循環用ファンは、遠赤外線を吸収する遠赤外線吸収材にて形成される遠赤外線吸収部を有し、
当該リフロー装置は、遠赤外線を発し、上記遠赤外線が上記遠赤外線吸収部に吸収されることで生じる輻射熱にて上記循環用ファンを発熱させる遠赤外線発生装置をさらに備え、上記循環用ファン及び上記遠赤外線発生装置にて上記温度調節用加熱装置を構成する、請求項１記載のリフロー装置。 - 上記循環用ファンは、近赤外線を吸収する近赤外線吸収材にて形成される近赤外線吸収部を有し、
当該リフロー装置は、近赤外線を発し、上記近赤外線が上記近赤外線吸収部に吸収されることで生じる輻射熱にて上記循環用ファンを発熱させる近赤外線発生装置をさらに備え、上記循環用ファン及び上記近赤外線発生装置にて上記温度調節用加熱装置を構成する、請求項１記載のリフロー装置。 - 上記温度調節用加熱装置は、上記炉体内において、上記主加熱装置の下方で上記プリント配線基板の上方に配置され、上記制御装置にて電流量が制御される電熱線と、上記電熱線を包囲し上記雰囲気と接触する表面を上記加熱領域とした被覆部材であって、上記電流量制御により生じる上記電熱線の温度変化に対して上記加熱領域表面における高い応答性を生じさせて上記主加熱装置に比べて大きな上記熱伝達速度を得る厚さを有する被覆部材と、を有するシースヒータを備える、請求項１記載のリフロー装置。
- 上記温度調節用加熱装置に備わる上記加熱領域は、上記表面積を拡大する放熱フィンを有する、請求項５記載のリフロー装置。
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