JP4569485B2

JP4569485B2 - リフロー半田付け方法及び装置

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Publication number: JP4569485B2
Application number: JP2006028187A
Authority: JP
Inventors: 敏尚谷口; 倫央郷古; 敦資坂井田; 勇二都筑
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP2007208176A

Description

本発明は、液状の熱媒体を用いてプリント基板のリフロー半田付けを行う方法及び装置に関するものである。

近年、高機能な半導体の開発要求から半導体チップを搭載するプリント基板も高集積化が進み、半田バンプ数も数百から数千まで増大すると共に微細化及び高密度化の要求からプリント基板の製造工程もクリンルーム内で製造することが強く望まれている。図４に示す、ＶＰＳ（ベーパーフェイズソルダリング）装置３００は、液状熱媒体３１０を加熱ヒータ３２０で加熱して発生した蒸気３３０によってプリント基板３４０のリフロー半田付けを行うものであり、例えば窒素リフロー装置に比較すると小型で床費の高価なクリンルームに設置するのに適していると共に、半田加熱温度の管理を正確且つ容易に実施できるという利点がある。しかし一方で、この種の装置は、プリント基板３４０の予熱手段にヒータ３５０を使用してヒータ３５０の輻射熱によってプリント基板を予熱している。このため、比較的長い予熱領域が必要であるとともに、輻射熱を利用することからプリント基板を複数枚重ねて予熱することができないという制約があって、小型化への限界と共に処理速度の高速化への限界があった。さらに、ＶＰＳ装置は、半田溶融段階では複数のプリント基板を同時に処理するように構築することが可能であるが、多数のプリント基板を同時に処理するためには各プリント基板の均熱性及び昇温性をさらに高める必要があった。図４のＶＰＳ装置３００に同様のその他の装置としては、例えば特許文献１及び特許文献２に記載の装置が知られている。

特開平５−１１１７５５公報特開平６−３２０２６０公報

上記の問題点に鑑み、本発明は、リフロー半田付けを小さなスペースと高い処理速度で実施可能なリフロー半田付け方法及びリフロー半田付け装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載のリフロー半田付け方法は、一つの処理槽を具備するリフロー半田付け装置を用い、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有する液状熱媒体（１２）を処理槽（２）内の下方領域（５）に貯留して加熱することにより液状熱媒体（１２）がその沸点温度で維持され、及び処理槽（２）内の上方領域（４）を冷却することにより処理槽（２）内の上方領域（４）の温度がリフロー半田付けをすべきワーク（３）の予熱または冷却に適した所定の予熱・冷却温度で維持されたリフロー半田付け装置を準備する段階と、
クリーム半田のバンプが形成されたワーク（３）を準備する段階と、
ワーク（３）を処理槽（２）内の上方領域（４）に供給し所定の時間保持して予熱する段階と、
ワーク（３）を下方領域（５）に移動して熱媒体（１２）液中に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田を溶融する段階と、
半田を凝固させるためにワーク（３）を熱媒体（１２）の液から引き上げて上方領域（４）で所定の時間保持して冷却する段階と、
ワーク（３）を処理槽（２）の上方領域（４）から取り出す段階と、を含んで成ることを特徴としている。

請求項２に記載のリフロー半田付け装置は、一つの処理槽（２）と、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有し、処理槽（２）内の下方領域（５）に貯留された液状熱媒体（１２）と、
液状熱媒体（１２）を加熱して半田の融点より高温の所定のリフロー温度に維持するために処理槽（２）内の下方領域（５）の底部に配設された加熱ヒータ（１１）と、
処理槽（２）内の上方領域（４）の側壁に配設された冷却手段（１０）にして、上方領域（４）の温度を、半田の融点より低温の所定の予熱・冷却温度に維持するように構成された冷却手段（１０）と、を具備するリフロー半田付け装置（１）であって、
上方領域（４）において、リフロー半田付けをすべきクリーム半田が塗布されたワーク（３）の予熱と半田溶融後の冷却とが所定の予熱・冷却温度で実施され、
下方領域（５）に貯留されて所定のリフロー温度で維持されている熱媒体（１２）の液中でワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田が溶融されることを特徴としている。

請求項１及び２の発明により、ワークの予熱が主に熱媒体の蒸気によって行われるので、例えばワークとして複数枚のプリント基板を同時に予熱することが可能になり、及び半田の溶融が熱媒体の液中で行われることから、プリント基板が多数であっても各プリント基板の均熱性及び昇温速度は従来の蒸気浸漬タイプのものに比べて高められる。また、ワークの予熱、半田溶融、及び冷却の各段階を一つの処理槽内の上方領域と下方領域で行うことから、工程又は装置に必要なスペースを縮小できる。

本発明によるリフロー半田付け方法は、第１の処理槽及び第２の処理槽を具備するリフロー半田付け装置を用い、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有する液状熱媒体を第１の処理槽（１０２ａ）及び第２の処理槽（１０２ｂ）内に貯留し、第１の処理槽（１０２ａ）に貯留された液状熱媒体（１１２ａ）の温度がリフロー半田付けをすべきワーク（３）の予熱及び冷却に適した予熱・冷却温度に加熱されてその温度で維持され、及び第２の処理槽（１０２ｂ）に貯留された液状熱媒体（１１２ｂ）の温度が沸点温度に加熱されて維持されたリフロー半田付け装置を準備する段階と、
クリーム半田のバンプが形成されたワーク（３）を準備する段階と、
ワーク（３）を第１の処理槽（１０２ａ）内の液状熱媒体（１１２ａ）に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）を予熱する段階と、
ワーク（３）を第１の処理槽（１０２ａ）から取り出して、第２の処理槽（１０２ｂ）内の液状熱媒体（１１２ｂ）に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田を溶融する段階と、
半田を凝固させるためにワーク（３）を第２の処理槽（１０２ｂ）から取り出して、再び第１の処理槽（１０２ａ）内の液状熱媒体（１１２ａ）に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）を冷却する段階と、
ワーク（３）を第１の処理槽（１０２ａ）から取り出す段階と、を含んでよい。

本発明によるリフロー半田付け装置は、第１の処理槽（１０２ａ）と、
第２の処理槽（１０２ｂ）と、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有し、第１の処理槽（１０２ａ）及び第２の処理槽（１０２ｂ）に貯留された液状熱媒体と、
第１の処理槽（１０２ａ）の底部に配設された第１加熱ヒータ（１１１ａ）であって、第１の処理槽（１０２ａ）に貯留された液状熱媒体（１１２ａ）を半田の融点より低温の所定の予熱・冷却温度に加熱してその温度を維持するように構成された第１加熱ヒータ（１１１ａ）と、
第２の処理槽（１０２ｂ）の底部に配設された第２加熱ヒータ（１１１ｂ）にして、第２の処理槽（１０２ｂ）に貯留された液状熱媒体（１１２ｂ）を半田の融点より高温の所定のリフロー温度に加熱してその温度を維持するように構成された第２加熱ヒータ（１１１ｂ）と、を具備するリフロー半田付け装置（１００）であって、
第１の処理槽（１０２ａ）に貯留された熱媒体（１１２ａ）の液中で、リフロー半田付けをすべきクリーム半田が塗布されたワーク（３）の予熱と半田溶融後の冷却とが実施され、
第２の処理槽（１０２ｂ）に貯留された熱媒体（１１２ｂ）の液中で、ワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田が溶融されてよい。

本発明により、予熱、半田溶融、冷却の各段階が熱媒体の液中で行われるので、複数のワークを同時に予熱又は半田溶融又は冷却することができると共に、各ワークの均熱性並びに昇温速度及び降温速度を高めることができる。また、予熱及び冷却用の熱媒体と半田溶融用の熱媒体が同一種類の熱媒体であるので、相互の混入を防止する必要がないこと等から装置の構成を単純にできる。

本発明よるリフロー半田付け方法は、第１の処理槽及び第２の処理槽を具備するリフロー半田付け装置を用い、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有する液状熱媒体を第１の処理槽（１０２ａ）内に貯留し、第１の処理槽（１０２ａ）に貯留された液状熱媒体（１１２ａ）の温度がリフロー半田付けをすべきワーク（３）の予熱及び冷却に適した予熱・冷却温度に加熱されてその温度で維持され、及び液状熱媒体を第２の処理槽（１０２ｂ）内の下方領域に貯留し、第２の処理槽（１０２ｂ）に貯留された液状熱媒体（１１２ｂ）の温度が沸点温度に加熱されることにより液状熱媒体（１１２ｂ）から発生した蒸気が第２の処理槽（１０２ｂ）内の上方領域に充満した、リフロー半田付け装置を準備する段階と、
クリーム半田のバンプが形成されたワーク（３）を準備する段階と、
ワーク（３）を第１の処理槽（１０２ａ）内の液状熱媒体（１１２ａ）に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）を予熱する段階と、
ワーク（３）を第１の処理槽（１０２ａ）から取り出して、第２の処理槽（１０２ｂ）内の上方領域に移動して液状熱媒体（１１２ｂ）から発生した蒸気に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田を溶融する段階と、
半田を凝固させるためにワーク（３）を第２の処理槽（１０２ｂ）から取り出して、再び第１の処理槽（１０２ａ）内の液状熱媒体（１１２ａ）に浸漬して所定の時間保持することによりワーク（３）を冷却する段階と、
ワーク（３）を第１の処理槽（１０２ａ）から取り出す段階と、を含んでよい。

本発明によるリフロー半田付け装置は、第１の処理槽（１０２ａ）と、
第２の処理槽（１０２ｂ）と、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有する液状熱媒体であって、第１の処理槽（１０２ａ）に貯留され、第２の処理槽（１０２ｂ）内の下方領域に貯留された液状熱媒体と、
第１の処理槽（１０２ａ）の底部に配設された第１加熱ヒータ（１１１ａ）であって、第１の処理槽（１０２ａ）に貯留された液状熱媒体（１１２ａ）を半田の融点より低温の所定の予熱・冷却温度に加熱してその温度を維持するように構成された第１加熱ヒータ（１１１ａ）と、
第２の処理槽（１０２ｂ）の底部に配設された第２加熱ヒータ（１１１ｂ）にして、第２の処理槽（１０２ｂ）内の下方領域に貯留された液状熱媒体（１１２ｂ）を沸点温度まで加熱して蒸気を継続して発生させるように構成された第２加熱ヒータ（１１１ｂ）と、を具備するリフロー半田付け装置（２００）であって、
第１の処理槽（１０２ａ）に貯留された熱媒体の液中で、リフロー半田付けをすべきクリーム半田が塗布されたワーク（３）の予熱と半田溶融後の冷却とが実施され、
液状熱媒体（１１２ｂ）の蒸気が充満している第２の処理槽（１０２ｂ）内の上方領域で、ワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田が溶融されてよい。

本発明により、ワークの予熱及び冷却の各段階が熱媒体の液中で、半田溶融段階が蒸気中で行われるので、複数のワークを同時に前記各段階で処理することができる。また、予熱及び冷却段階における各ワークの均熱性並びに昇温速度及び降温速度を高めることができる。さらに、予熱及び冷却用の熱媒体と半田溶融用の熱媒体が同一種類の熱媒体であるので、相互の混入を防止する必要がないこと等から装置の構成を単純にできる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。図１は本発明によるリフロー半田付け装置の第１の実施例を示したもので、図示実施例の装置１は主要部として、処理槽２を具備している。図１は、処理槽２の内部にリフロー半田付けをすべきワークとしてプリント基板３を入れた状態を示している。前記処理槽２の上方領域には、プリント基板３の予熱とリフロー後の冷却を行う予熱・冷却領域４、及び下方領域にはプリント基板３のリフロー半田付けを行うリフロー領域５が設けられている。処理槽２は直方体として形成されており、その外側周囲には断熱材６が取り付けられている。また処理槽２の上部にはプリント基板３を出し入れするための開口部７が設けられているが、前記開口部７はヒンジ８によって開閉可能なハッチ９によって通常は閉じられている。

さらに、図１のリフロー半田付け装置１は、処理槽２の予熱・冷却領域４の側壁内面上に冷却手段１０を、またリフロー領域５の最下部に加熱ヒータ１１を具備している。冷却手段１０は、１本のパイプが前記側壁上をらせん状に周回して形成されており、外部の冷却水供給装置（不図示）から約２０℃の冷却水の供給を受けると共に処理槽内の予熱・冷却領域４の熱を吸熱して温められた冷却水を前記冷却水供給装置に戻すように前記冷却水供給装置に接続されている。冷却水供給装置に戻された冷却水はそこで熱交換されて約２０℃に冷却される。冷却手段１０は、予熱・冷却領域４の温度を低下させるために設けられたものであって、加熱ヒータ１１が作動しているとき、予熱・冷却領域４の雰囲気温度を１８０〜２００℃に保持するように冷却水の流量を設定することが可能である。

加熱ヒータ１１は、本実施例ではパイプの内部に電熱線が収容された液体加熱用のパイプヒータ１１を使用している。処理槽２のリフロー領域５には液状熱媒体１２が貯留され、前記熱媒体１２は本実施例では、沸点２４０℃のフッ素系不活性液体である。リフロー領域５に貯留された液状熱媒体１２は、その沸点である２４０℃を維持するように加熱ヒータ１１によって加熱され、その結果予熱・冷却領域４には、熱媒体１２から発生した蒸気の蒸気層が形成されている。なお、本実施例の場合、加熱ヒータ１１の発熱量は、熱媒体１２の液温を沸点で維持するのに必要な最小限の発熱量であるように設定されており、また加熱ヒータ１１の前記最小限の発熱量でもプリント基板３の予熱に必要な熱量は充分確保される。

リフロー半田付けをするべきワークは、前述のとおりプリント基板３であり、その表面には、図示していないが、半田粉末及びフラックス等を含んだペースト状のクリーム半田が印刷されてクリーム半田のバンプが形成されている。半田は、本実施例のプリント基板３では融点２２０℃の鉛フリー半田である。また前記クリーム半田のフラックスには、液状熱媒体１２への溶解がほとんどないものを使用している。なお、本実施例におけるプリント基板３は、電子部品を搭載したものではなく、プリント基板上に印刷されたクリーム半田のバンプを溶融固化することを目的にリフロー半田付けされるものである。

本リフロー半田付け装置１は、プリント基板３を搭載して移動するためのホルダ１３を付属品として具備しており、ホルダ１３は、８枚のプリント基板３を垂直に所定の間隔で並べて保持できる構造を有すると共にホルダ１３を把持するためのハンドル１４をその中央に備えている。またホルダ１３は、熱媒体１２の液体又は蒸気が抵抗なくホルダ１３を通過できるように多数の穴（不図示）が開けられている。なお、本実施例では、プリント基板は垂直に配置されるが、プリント基板を水平に配置することも、水平配置用のホルダを準備することにより容易に可能になる。

さらに、処理槽内には、プリント基板３を昇降させるための昇降装置（不図示）が設けられている。この昇降装置は、ホルダ１３の両側端部を載せることができる２本の支持腕１５を備えており、前記支持腕１５がホルダ１３を載せた状態で、予熱・冷却領域４とリフロー領域５との間を昇降するように構成されている。

次に、以上のように構成された第１の実施例のリフロー半田付け装置１がどのように作動してリフロー半田付け工程を実施するかを以下に説明する。なお、図１の処理槽２内には、ホルダ１３及びプリント基板３の組が二組示されているが、これは分かり易くするために示したもので、実際の工程の際には、処理槽内では一組のホルダ１３及びプリント基板３が処理される。また、図中の実線の矢印Ａ₁は、昇降装置によって移動されるホルダの経路を示し、破線の矢印Ａ₂は、人又は装置１に含まれない搬送ロボット等（不図示）によって移動されるホルダの経路を示すものである。

まず、予熱・冷却領域４及びリフロー領域５がそれぞれ所定の温度に設定されるように加熱ヒータ１１及び冷却手段１０を稼動する。リフロー領域５に貯留された液状熱媒体１２は沸点２４０℃を維持するように加熱ヒータ１１によって加熱され、予熱・冷却領域４はその雰囲気温度が１８０〜２００℃に保持されるように冷却手段１０によって冷却される。

次に、処理槽２の外で、プリント基板３を８枚垂直にホルダ１３に並べた後、貯留槽のハッチ９を開けて、予熱・冷却領域４に上昇している昇降装置の支持腕１５にホルダ１３を載せる。直ちにハッチ９を閉じて、所定の予熱時間だけプリント基板３を予熱・冷却領域４に留める。前記所定の予熱時間が経過すると、室温とほぼ同じ温度だったプリント基板３は、１８０〜２００℃の雰囲気の予熱・冷却領域４に置かれることにより、その表面温度が約１７０℃に達している。

所定の予熱時間が経過した後、昇降装置が、ホルダ１３及びプリント基板３を下降させてリフロー領域５に貯留されている熱媒体１２の液中に浸漬する。熱媒体１２はその温度を沸点の２４０℃に維持されているので、浸漬されたプリント基板３の温度は、上昇して短時間で半田の融点である２２０℃に達して半田が溶融され、また基板及び半田の温度は２４０℃を超えることがない。

所定の浸漬時間が経過した後、ホルダ１３は昇降装置によって予熱・冷却領域４まで引き上げられて所定の時間保持され、プリント基板３が冷却される。次に、ハッチ９が開けられて、プリント基板３がホルダ１３と共に処理槽２の外に取り出される。以上で、凝固した半田バンプが形成されたプリント基板３が完成する。

本実施例では、半田を溶融する段階で熱媒体１２の液中へプリント基板３を浸漬するので、８枚の各基板に温度ムラが発生することがなく、また半田の溶融開始までの時間は非常に短くかつ基板の場所による時間差が非常に小さい。その結果、半田の溶融段階の時間を、熱媒体の蒸気中に浸漬するタイプの装置と比較して短縮することができる。また、本実施例では半田の融点と熱媒体１２の沸点との温度差は２０度であるが、必要ならこの温度差を縮小することも可能である。

第１の実施例の変更例として、昇降装置の支持腕の下方に遮熱板を取り付けたリフロー半田付け装置も可能である。遮熱板によって、液状熱媒体から輻射及び蒸気によって予熱・冷却領域に伝えられる熱量が減少するので、前記予熱・冷却領域の温度を低下させたい場合等にこれを取り付ける。熱媒体の蒸気は、遮熱板と処理槽内壁との間の隙間から予熱・冷却領域に流入する。予熱・冷却領域への蒸気の流入量及び輻射熱量を増大させたい場合は、遮熱板に貫通穴を設けるか、又は遮熱板の外形を縮小する。

なお、プリント基板が液状熱媒体に浸漬されているときは、前記遮熱板は、液状熱媒体中に浸漬されて加熱ヒータを覆うこととなるが、熱媒体は液体であるので熱媒体からプリント基板への熱伝達を阻害することはない。

次に、リフロー半田付け装置の第２の実施例を図２を参照して説明する。第２の実施例のリフロー半田付け装置１００は、二つの熱媒体液槽を具備して、半田溶融段階だけでなく予熱及び冷却段階も熱媒体液槽の中で行うことが第１の実施例と異なっている。

第２の実施例のリフロー半田付け装置１００の処理槽１０２は、予熱及び冷却用の第１処理槽１０２ａと、半田溶融用の第２処理槽１０２ｂとから構成されており、前記第１処理槽１０２ａ及び第２処理槽１０２ｂは、直方体として形成されて等しい体積を有するもので、隣接して配置されている。第１処理槽１０２ａ及び第２処理槽１０２ｂのそれぞれの上部には第１空間１０４ａ及び第２空間１０４ｂが設けられていて、前記第１空間１０４ａ及び第２空間１０４ｂは連続している。前記第１空間１０４ａの上方にはプリント基板３を出し入れするための開口部１０７が設けられているが、前記開口部１０７はヒンジ１０８によって開閉可能なハッチ１０９によって通常は閉じられている。処理槽の外側周囲、並びに第１処理槽１０２ａ及び第２処理槽１０２ｂの境界壁の内部には断熱材１０６が設けられている。

さらに、図２のリフロー半田付け装置１００は、第１空間１０４ａ及び第２空間１０４ｂにおける処理槽１０２の側壁の内面上に、前記内面上をらせん状に周回する水冷パイプからなる冷却手段１１０を備えている。冷却手段１１０は、熱媒体の蒸気を凝縮することによって、第２処理槽１０２ｂから第１処理槽１０２ａへの熱媒体蒸気の移動による熱移動、並びにハッチ１０９を開けたときに処理槽外へ流出する熱媒体蒸気量を低減するために設けられている。また、第１処理槽１０２ａ及び第２処理槽１０２ｂの底部には第１加熱ヒータ１１１ａ及び第２加熱ヒータ１１１ｂがそれぞれ設けられている。第１処理槽１０２ａ及び第２処理槽１０２ｂには、沸点が２４０℃の同一のフッ素系不活性液体である熱媒体が貯留され、参照符号が１１２ａ及び１１２ｂでそれぞれ付番されている。熱媒体１１２ａ及び１１２ｂは第１加熱ヒータ１１１ａ及び第２加熱ヒータ１１１ｂによってそれぞれの所定の温度まで加熱される。第１処理槽１０２ａ内の液状熱媒体１１２ａは、プリント基板３の所定の予熱・冷却温度まで加熱される。前記所定の予熱・冷却温度は本実施例の場合約１７０℃であり、また第１加熱ヒータ１１１ａは、熱媒体１１２ａの液温が前記温度１７０℃で概ね維持されるように発熱量を設定されている。一方第２処理槽１０２ｂ内の液状熱媒体１１２ｂは、沸点２４０℃まで第２加熱ヒータ１１１ｂによって加熱される。

処理槽内には、プリント基板３を移動させるための搬送装置（不図示）が設けられている。この搬送装置は、前記ホルダ１３の両側端部を載せることができる２本の支持腕１１５を備えており、前記支持腕１１５が、ホルダ１３を載せた状態で、前記ハッチ１０９の直下の第１空間１０４ａと第１処理槽１０２ａ内との間の垂直移動、並びに第１空間１０４ａと第２空間１０４ｂとの間の水平移動、並びに第２空間１０４ｂと第２処理槽１０２ｂ内との間の垂直移動をするように構成されている。

次に、以上のように構成された第２の実施例のリフロー半田付け装置１００がどのように作動してリフロー半田付け工程を実施するかを以下に説明する。なお、図２の処理槽１０２内には、ホルダ１３及びプリント基板３の組が二組示されているが、これは分かり易くするために示したもので、実際の工程の際には、処理槽内では一組のホルダ１３及びプリント基板３が処理される。また、図中の実線の矢印Ａ₁は、搬送装置（不図示）によって移動されるホルダの経路を示し、破線の矢印Ａ₂は、人又はリフロー半田付け装置１００に含まれない搬送ロボット等（不図示）によって移動されるホルダの経路を示すものである。

まず、各処理槽内の熱媒体１１２ａ及び１１２ｂがそれぞれ前記所定の温度になるように第１加熱ヒータ１１１ａ及び第２加熱ヒータ１１１ｂを稼動させて装置１００を準備する。また冷却手段１１０に冷却水を循環させておく。

第１の実施例と同様のクリーム半田が印刷されたプリント基板３を８枚垂直にホルダ１３内に並べた後、ハッチ１０９を開けて、第１空間１０４ａで待機している搬送装置の支持腕１１５にホルダ１３を載せる。直ちにハッチ１０９を閉じた後、プリント基板３を予熱するために、搬送装置の支持腕１１５を下降させてホルダ１３及びプリント基板３を第１処理槽１０２ａ内の液温１７０℃の熱媒体１１２ａの液中に浸漬する。所定の予熱時間が経過した後、ホルダ１３を搬送装置によって第１空間１０４ａまで引き上げる。

次いで、ホルダ１３を、第２空間１０４ｂまで水平に移動し、半田を溶融するために、第２空間１０４ｂから下降させて第２処理槽１０２ｂ内の液温２４０℃の熱媒体１１２ｂの液中に浸漬する。所定の半田溶融時間が経過した後ホルダ１３及びプリント基板３を第２空間１０４ｂまで引き上げる。

次いで、直ちにホルダ１３を第１空間１０４ａまで水平に移動して、再び第１処理槽１０２ａの液温１７０℃の熱媒体１１２ａの液中に浸漬して冷却する。所定の冷却時間が経過した後、ホルダ１３及びプリント基板３を第１空間１０４ａまで引き上げた後、ハッチ１０９を開けて、処理槽の外に取り出す。以上で第２の実施例のリフロー半田付け装置１００を使ったリフロー半田付け工程が完了する。

前記第２の実施例では予熱及び冷却用の第１処理槽は一つであったが、予熱及び／又は冷却の液温を漸進的に変化させるために、予熱及び冷却用の処理槽を複数設けることも可能である。

さらに、第２の実施例の変形例として、熱媒体液を浄化するための蒸留槽を第１処理槽及び第２処理槽に配管系で接続することも本発明のリフロー半田付け装置において可能である。前記蒸留槽は、第１及び第２処理槽に専用のものをそれぞれ接続するか、共通の一つのものを接続してもよい。なお、蒸留槽は公知のものであり詳細な説明は省略する。

次に、第３の実施例のリフロー半田付け装置２００を図３を参照しながら説明する。第３の実施例のリフロー半田付け装置２００の構造は第２の実施例の装置１００とほとんど同一であるので、この装置２００の構成要素の符号は、第２の実施例の装置１００の構成要素の符号と同一で図３に示される。構造的に異なる点は、冷却手段１１０の他に更に、第２処理槽１０２ｂ内の上部に、熱媒体の蒸気の凝縮を更に促進するために第２の冷却手段２１０が設けられていることである。

第３の実施例の装置２００では、半田の溶融が第２処理槽１０２ｂ内の熱媒体１１２ｂの液中ではなく蒸気中で行われ、このことが、第２の実施例の装置との作動上の相違点である。従って、第３の実施例の装置によるリフロー半田付け方法は、予熱段階まで第２のリフロー半田付け装置の場合と同様であるので、半田の溶融段階から以下に説明する。

第２処理槽１０２ｂ内の下部には液状熱媒体１１２ｂが貯留されて第２加熱ヒータ１１１ｂによって沸点の２４０℃に加熱されていると共に、第２処理槽１０２ｂ内の上部の空間には熱媒体の蒸気層が形成されている。第１処理槽で予熱されたプリント基板３は、プリント基板３の半田溶融を行うために、搬送装置（不図示）によって第２空間１０４ｂから前記第２処理槽１０２ｂ内の上部の空間まで下降されて熱媒体の蒸気層に浸漬されることによって半田が溶融される。所定の半田溶融時間が経過した後ホルダ１３及びプリント基板３は第２空間１０４ｂまで引き上げられ、次に第１空間１０４ａへ水平に移動された後、第２の実施例と同様に第１空間１０４ａから第１処理槽１０２ａの熱媒体１１２ａの液中へ移動されて冷却された後、再び第１空間１０４ａへ引き上げられ、ハッチ１０９を開けて、処理槽１０２から取り出される。

第３の実施例のリフロー半田付け装置の予熱及び冷却用の処理槽を複数設けることにより、予熱及び／又は冷却の液温を漸進的に変化させることも可能である。

第１の実施例のリフロー半田付け装置の内部を示す正面断面図である。第２の実施例のリフロー半田付け装置の内部を示す正面断面図である。第３の実施例のリフロー半田付け装置の内部を示す正面断面図である。従来のリフロー半田付け装置の内部を示す正面断面図である。

符号の説明

１リフロー半田付け装置
２処理槽
３プリント基板
４予熱・冷却領域
５リフロー領域
１０冷却手段
１１加熱ヒータ
１２熱媒体
１３ホルダ

Claims

一つの処理槽を具備するリフロー半田付け装置を用いるリフロー半田付け方法であって、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有する液状熱媒体（１２）を前記処理槽（２）内の下方領域（５）に貯留して加熱することにより前記液状熱媒体（１２）がその沸点温度で維持され、及び前記処理槽（２）内の上方領域（４）を冷却することにより前記処理槽（２）内の上方領域（４）の温度がリフロー半田付けをすべきワーク（３）の予熱または冷却に適した所定の予熱・冷却温度で維持されたリフロー半田付け装置を準備する段階と、
クリーム半田のバンプが形成されたワーク（３）を準備する段階と、
前記ワーク（３）を前記処理槽（２）内の前記上方領域（４）に供給し所定の時間保持して予熱する段階と、
前記ワーク（３）を前記下方領域（５）に移動して前記熱媒体（１２）液中に浸漬して所定の時間保持することにより前記ワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田を溶融する段階と、
半田を凝固させるために前記ワーク（３）を前記熱媒体（１２）の液から引き上げて前記上方領域（４）で所定の時間保持して冷却する段階と、
前記ワーク（３）を前記処理槽（２）の上方領域（４）から取り出す段階と、を含んで成ることを特徴とするリフロー半田付け方法。
一つの処理槽（２）と、
使用する半田の融点より高い沸点温度を有し、前記処理槽（２）内の下方領域（５）に貯留された液状熱媒体（１２）と、
前記液状熱媒体（１２）を加熱して前記半田の融点より高温の所定のリフロー温度に維持するために前記処理槽（２）内の前記下方領域（５）の底部に配設された加熱ヒータ（１１）と、
前記処理槽（２）内の上方領域（４）の側壁に配設された冷却手段（１０）にして、前記上方領域（４）の温度を、前記半田の融点より低温の所定の予熱・冷却温度に維持するように構成された冷却手段（１０）と、を具備するリフロー半田付け装置（１）であって、
前記上方領域（４）において、リフロー半田付けをすべきクリーム半田が塗布されたワーク（３）の予熱と半田溶融後の冷却とが前記所定の予熱・冷却温度で実施され、
前記下方領域（５）に貯留されて前記所定のリフロー温度で維持されている前記熱媒体（１２）の液中で前記ワーク（３）上のクリーム半田に含まれる半田が溶融されることを特徴とする、リフロー半田付け装置（１）。