JPH01215462A - リフロー半田付け方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、リフロー半田付は方法及び装置に係り、特に
空気循環用の送風機をコンベアの下方にのみ配置するこ
とによって空気が加熱用のヒータに負圧によって流入す
るようにしてヒータ全面における加熱空気の温度、風速
及び風量を均一化して温度むらをなくすと共に、全高を
従来品よりも大幅に低くでき、しかも送風機の駆動機構
を低温部に配置することでその耐久性の向上と、振動及
び騒音の低減を図ったリフロー半田付は方法及び装置に
関する。

従来技術 リフロー半田付は装置は、溶融半田槽を用いず、ポリマ
基板等の基板に電子部品を搭載して要半田付は箇所にペ
ースト状のクリーム半田を塗り、該基板をコンベアによ
り搬送してプレヒータにより予備加熱して徐々に温度を
上げ、最終段階で半田付はヒータにより短時間で半田付
は温度（約２３０℃以上）まで加熱してクリーム半田を
溶融させて電子部品を基板上の導電回路に半田付けする
装置である。

従来のリフロー半田付は装置においては、ヒータには電
熱器を用い、該電熱器から放射される遠赤外線によって
基板を加熱しようとするものが主流であるが、一般にヒ
ータと基板とは離れているため、ヒータの温度は要加熱
温度である１５０℃乃至２５０℃よりもはるかに高い温
度に設定されなければならない。そして静止した空気を
媒体として基板を加熱するわけであるが、コンベアによ
って搬送される基板の速度を遅くすれば高温に、該速度
を速（すれば低温に加熱され−ることになり、結果とし
て基板の温度はコンベアの搬送速度の調節によって管理
しなければならない。このため、新規の基板に半田付け
を行う段取替えの場合には、実際に何回にもわたって基
板を流して温度上昇をチエツクして、最適条件を見つけ
た後に装置を本格的に作動させなければならないため、
温度管理が非常に難しいという欠点があった。また、た
とえ基板全体について最適条件が見つかったとしても、
基板に搭載される電子部品の熱容量は個々に相当具なる
ため、熱容量の最大の電子部品と最小のものとでは、同
一基板で約５０°Ｃもの温度差が生じることが不可避で
あり、この温度差によって熱容量の最小の電子部品や熱
に弱い叶Ｐ　（クワットフラットパッケージ）　、ＰＬ
ＣＣ（プラスチックリーデツドチップキャリヤ）等が半
田付けによって破損してしまうおそれがあった。また予
備加熱における温度上昇もかなり急激となるため、基板
及び電子部品に対する熱的ショックが大きいという欠点
があった。

またこのような加熱方法の欠点のほとんどを改良するも
のとして、特殊な液体を蒸発させて、その蒸気を所定の
温度（例えば２１５℃）に加熱し、該蒸気の温度を最高
限度の温度として管理し、それ以上の温度には基板が絶
対に温度上昇しないようにした、いわゆるベーパフェー
ズ法が実用に供されており、この方法を用いたリフロー
半田付は装置は上記欠点のほとんどを解消して、加熱さ
れた蒸気の温度に熱的に飽和させて基板のどの部分も例
えば２１５°Ｃに均一に加熱できるのが最大の長所であ
る。しかし、熱媒体が蒸気であるため、予備加熱におい
て、温度上昇が非常に急激となり、基板及び電子部品に
対する熱的ショックが大きく、熱に弱いＱＦＰやＰＬＣ
Ｃ等では破損が生じたりするおそれがあった。またこの
方法で用いられる例えばフロリナートと称される特殊な
液体は非常に高価であり、−たん使用した後は蒸発して
なくなってしまい、回収は不可能であるから、半田付は
コストが高くつくという重大な欠点があり、その使用範
囲が限定されていた。またこのほか、加熱時の温度上昇
は順調に行われるものの、半田付は後においては基板の
冷却の際に温度が下降しにくいという欠点があった。こ
れは上記液体の蒸気が冷却によって再び液化して基板に
付着するが、その場合でもこの液体の温度は半田付は温
度より若干低い程度の高温に保たれていて、しかも空気
よりも熱容量がはるかに大きいためである。更には該液
体が多少毒性を有するため、その取扱いに注意が必要で
あるという不具合があった。

また本願出願人は、上記従来技術の欠点をすべて解消で
きる加熱空気循環方式を採用したリフロー半田付は方法
及び装置を開発して特許出願を行った（特願昭６２−１
２０７１及び６２−１１５４５６　）が該発明及び第１
１図に示す従来の加熱空気循環方式のリフロー半田付は
装置１においては、コンベア２の上方にも複数の送風機
３及び該送風機を駆動する電動モータ４等を配設してい
たので、リフロー半田付は装置ｌの全高Ｈが各種の自動
半田付は装置よりも高くなり、これを工場に設置した場
合には、工場内の見通しが悪くなるという不具合があっ
た。例えば第１１図において、作業者６の身長が１．５
５ｍであるとすると、リフロー半田付は装置１の全高Ｈ
がちょうど１．５５ｍ又はそれ以上となるため、作業者
６の視線６ａは、リフロー半田付は装置１の上部のフー
ド部１ａに当たってしまってそれより前方を見通すこと
ができない。このため、該従来例では、身長が１．７５
ｍ程度の作業者でないと、装置の向う側を見通すことが
できず、またたとえ工場の監督者が同様な身長の人であ
ったとしても、装置の背後又は間に立っている身長１．
５５ｍ程度の作業者、例えば平均的な女子作業者の人影
を見ることができず、工場内における管理、監督的立場
及び安全上の見地から好ましくなかった。

また送風機３、電動モータ４及び各種の軸受装置（図示
せず）をヒータ８よりも上方に配置しているため、該ヒ
ータからの熱及び加熱された空気の熱が上昇してこれら
の装置のすべてを高温にさらすことになる結果、特に電
動モータ４や軸受が加熱されてその寿命が短かくなると
共に、運動質量が装置の最上部にあるため、振動及び騒
音が大きいという欠点があった。　　　− 更には、ヒータ８の上方に配設した送風機３により空気
を増圧してヒータ８に押し込むようにしているため、ヒ
ータ８の全面において空気の流れを均一化できず、従っ
て加熱空気の温度分布が相当大きくばらつくという欠点
があった。

目　　的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされ
たものであって、その目的とするところは、送風機によ
って空気を強制的にかなりの風速（例えば３ｍ／５ｅｃ
）で循環させ、該循環する空気をヒータにより加熱する
ことにより熱伝導率の低い点を風速で補って電子部品が
搭載されて搬送される基板に接触させて加熱して半田付
けを行うことによって、基板及び電子部品が加熱空気に
対して時間の経過と共に次第に熱的に飽和して加熱され
るようにすることで、急激な温度上昇を防止して、基板
及び電子部品に対する熱的ショックをなくし、熱に弱い
口ＦＰ　’ｐＰＬｃｃ又はＦＩＣ（フラットアイシー）
チップその他のＳＭＤ　　（サーフェスマウンテッドデ
イバイス）についても半田付けによって破損することが
ないようにすることである。また他の目的は、基板の温
度上昇の精度を極めて高いもの（例えば±２℃程度）と
することである。更に他の目的は、熱容量の異なる基板
や電子部品であっても、各部を従来のベーパフェーズ法
と同程度に均一の温度分布で加熱できるようにすること
である。また他の目的は、ベーパフェーズ法におけるよ
うな高価な加熱媒体を不要とすることであり、またこれ
によって半田付はコストをベーパフェーズ法に比べて大
幅に低減し、装置の使用範囲を拡大することである。更
に他の目的は、基板の各部をむらなく加熱できるように
することによって、どの部分も一定の温度で可能な限り
低い温度で半田付けできるようにし、電子部品に対する
半田付けの悪影響を極小とすることである。

また他の目的は、空気循環用の送風機を基板の搬送経路
の下方にのみ配設することによって、リフロー半田付は
装置の全高を従来例（第１１図参照）よりも少なくとも
２０口低くして、１．３５ｍ以下とすることであり、ま
たこれによって加熱空気循環方式のリフロー半田付は装
置を工場に設置しても、身長１．５５ｍ程度の監督者又
番よ作業者であれば十分に工場内を見通すことができる
と共にその存在が確認できるようにし、工場内の管理、
監督及び安全上の見地から作業環境の改善を図ることで
ある。更に他の目的は、送風機を基板の搬送経路の下方
にのみ配設することによって、送風機、その駆動用電動
モータ及び軸受等を低温部で作動可能とし、これらの各
装置の寿命の短縮化を防止し、装置の信転性を向上させ
ると共に、運動質量を低い位置に集中させることによっ
て、装置の振動及び騒音を大幅に低減させることである
。

また他の目的は、空気循環用の送風機を基板の搬送経路
の下方にのみ配設し、空気循環通路を、送風機により吸
引された空気がヒータに流入して加熱され基板に接触す
る下降空気循環通路と、送風機から吐出される空気が上
昇してヒータの上方にもどされる上昇空気循環通路とを
連通させて形成することにより、送風機の吸引力によっ
て生じた負圧によって空気をヒータに流入させて加熱す
るようにし、空気を増圧してヒータに押し込む形式の従
来例に比べて、ヒータの全面における空気の流速や流量
を均一化することであり、またこれによってヒータ全面
におまける温度分布のバラツキをなくし、基板の各部を
均一に加熱できるようにすることである。

更に他の目的は、ヒータの上方に、上昇空気循環通路か
ら流入した空気の流速を著しく低速にして停滞させる容
量の大きな空気室を設けることによって、ヒータの全面
に極めて高い均一度で空気が流入するようにし、ヒータ
の全面における温度分布のバラツキを極小とし、基板の
どの部分も完全にむらなく加熱できるようにすることで
ある。

、また他の目的は、ヒータに、温度分布の均一性に優れ
た多数の空気穴が設けられたパネルヒータと、加熱能力
の大きいフィンヒータの２種類とし、該フィンヒータを
予備加熱ゾーンの初期及び半田付はゾーンを担当する加
熱装置に、パネルヒータを予備加熱ゾーンの中期及び後
期を担当する加熱装置に夫々用いることによっ−て、予
備加熱を初期の段階で一定温度まで迅速に行い、次いで
温度分布のバラツキをなくすように均一に予備加熱し、
これを半田付はゾーンで急速に加熱してクリーム半田を
溶融させて半田付けすることにより、理想的な温度上昇
と半田付けが行われるようにし、抜群の半田付は性能を
得ることである。

構成 要するに本発明方法は、送風機によって空気を循環させ
、該循環する空気をヒータにより加熱して電子部品が搭
載されて搬送される基板に接触させて該基板を加熱する
リフロー半田付は方法において、前記基板の搬送経路の
下方にのみ配設された前記送風機により該搬送経路の上
方から下方に向かって前記空気を循環させ、前記送風機
の吸引力により生じた負圧によって前記空気を前記ヒー
タに流入させて加熱し、加熱空気を前記基板に接触させ
た後、前記送風機から吐出される該加熱空気を下方から
上方に循環させることを特徴とするものである。

また本発明方法は、送風機によって空気を循環させ、該
循環する空気をヒータにより加熱して電子部品が搭載さ
れて搬送される基板に接触させて該基板を加熱するリフ
ロー半田付は方法において、前記基板の搬送経路の下方
にのみ配設された前記送風機により該搬送経路の上方か
ら下方に向かって前記空気を循環させ、しかも前記ヒー
タの上方に設けた容量の大きい空気室において該空気の
流速を著しく低速にして停滞させ、前記送風機の吸引力
により生じた負圧によって前記空気室から前記空気を前
記ヒータに流入させて加熱し、加熱空気を前記基板に接
触させた後、前記送風機から吐出される該加熱空気を下
方から上方に循環させて前記空気室にもどすことを特徴
とするものである。

また本発明装置は、送風機と、該送風機によって空気を
循環させる空気循環通路と、該空気循環通路中に配設さ
れて前記空気を流入させながら加熱するヒータと、電子
部品が搭載された基板を搬送するコンベアとを備えたリ
フロー半田付は装置において、前記送風機を前記コンベ
アの下方にのみ配設し、該コンベアの上方に前記ヒータ
を配設し、前記空気循環通路は、前記送風機により吸引
された前記空気が前記ヒータに流入して加熱され前記基
板に接触する下降空気循環通路と、前記送風機から吐出
される空気が上昇して前記ヒータの上方にもどされる上
昇空気循環通路とが連通して形成されたものであること
を特徴とするものである。

また本発明装置は、送風機と、該送風機によって空気を
循環させる空気循環通路と、該空気循環通路中に配設さ
れて前記空気を流入させながら加熱するヒータと、電子
部品が搭載された基板を搬送するコンベアとを備えたリ
フロー半田付は装置において、前記送風機を前記コンベ
アの下方にのみ配設し、該コンベアの上方に前記ヒータ
を配設し、前記空気循環通路は、前記送風機により吸引
された前記空気が前記ヒータに流入して加熱され前記基
板に接触する下降空気循環通路と、前記送風機から吐出
される空気が上昇して前記ヒータの上方にもどされる上
昇空気循環通路とが連通して形成されたものであり、か
つ該ヒータの上方には該上昇空気循環通路から流入した
前記空気の流速を著しく低速にして停滞させる容量の大
きな空気室を設けたことを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。第１
図から第４図において、本発明に係るリフロー半田付は
装置１１は、送風機１２と、空気循環通路１３と、ヒー
タ１４と、コンベア１５とを備えたものにおいて、送風
機１２をコンベア１５の下方にのみ配設し、該コンベア
の上方にヒータ１４を配設し、空気循環通路１３は、送
風機１２により吸引された空気がヒータ１４に流入して
加熱され基板１６に接触する下降空気循環通路１３Ｄと
、送風機１２から吐出される空気が上昇してヒータ１４
の上方にもどされる上昇空気循環通路１３０とが連通し
て形成されたものである。

またヒータ１４の上方には、上昇空気循環通路１３Ｕか
ら流入した空気の流速を著しく低速にして停滞させるよ
うにした容量の大きな空気室１８が設けられている。

送風機１２は、第４図に示すように、例えばシロフコフ
ァン等の遠心送風機を用いており、該送風機１２は複数
のブレード１２ａを上部のドーナツ形円板１２ｂと下部
の円板１２ｃとに固定して形成されており、円板１２ｃ
は回転軸１９の上端１９ａに固着されており、回転軸１
９は一対の軸受２０，２１により回動自在に支承されて
いる。

これらの軸受２０，２１はリフロー半田付は装置１１の
基台２２に夫々固着されており、回転軸１９の下端１９
ｂにはプーリ２３がナツト２４により固定され、該プー
リには■ベルト２５が巻き掛けられ、該■ベルトは送風
機１２を駆動するための電動モータ２６の回転軸２６ａ
に固定されたプーリ２８に巻き掛けられている。電動モ
ータ２６は、ブラケット２９にボルト３０により固定さ
れ、該ブラケットはボルト３１により基台２２に固定さ
れている。

このようにして送風機１２の各駆動機構３０はすべてヒ
ータ１４及びコンベア１５の下方に位置しており、即ち
リフロー半田付は装置ｌｌ内の温度分布からすれば最も
低温の位置に設置されている。なお、電動モータ２６は
リフロー半田付は装置１１の基板１６の搬送方向に対し
て右側、即ち第２図においてリフロー半田付は装置１１
の背面側に取り付けられている。

空気循環通路１３は、加熱装置Ｐ）１１　、　ＰＩ＋２
　、Ｐ１１３及びＳＨにおいて同様に形成されており、
基板１６の搬送方向（矢印に方向）に対して左右両方向
に形成され、外側は各加熱装置ＰＨ１からＩ’Ｈ３及び
加熱装置ＳＨを形成する外部ケーシング３３と内部ケー
シング３４との間に形成されており、基板１６の進行方
向左右両側の上昇空気循環通路１３Ｕが同一の通路面積
を有するように構成されている。

なお外部ケーシング３３は例えば断熱材で形成されてお
り、内部ケーシング３４は鋼板等で形成されている。

第３図及び第４図において、空気循環通路１３は、送風
機１２の周囲においては水平方向に形成され、外部ケー
シング３３の立上り部３３ａにおいて垂直に立ち上がっ
て空気室１８に連通し、この空気室１８は非常に容量を
大きく形成してあり、例えば加熱装置Ｐ旧及びＳＨでは
約８２１、加熱装置ＰＨ２及びＰＨ３では約１１０１程
度に形成されている。

外部ケーシング３３の天井部３３ｂは特に断熱性の大き
い断熱材３５によって形成されており、該断熱材は結合
部材３６によって立上り部３３ａと結合され、更に基台
２２にアングル部材３８によって固定された換気用の上
部フード３９に固定されている。上部フード３９には基
板１６の進行方向左右両側に複数の換気口３９ａが形成
され、最上部３９ｂには排気ファン４０が取り付けられ
ている。この排気ファン４０は各加熱装置ＰＨＩ　。

ＰＨ２、ＰＨ３及びＳｌｌで発生した有機溶剤の蒸気や
フラックスガス等を外部に排気するためのものである。

ヒータ１４は、空気循環通路１３中に配設されており、
空気を流入させながらこれを加熱するようにしたもので
あって、図示の実施例では２種類のものが用いられてい
る。

第３図及び第４図に示すヒータ１４は、所定の間隔で配
置された電熱器４３を熱伝導性の良好な金属、例えばア
ルミニウムからなる金属板４４でサンドイッチ構造に上
下から挾圧保持してなり、金属板４４には空気がその板
厚方向に流れて熱交換が行われるようにした多数の空気
穴４４ａが設けられている。本明細書ではこのタイプの
ヒータ１４をパネルヒータ１４Ｐと呼ぶこととする。パ
ネルヒータ１４Ｐの電熱器４３は、第４図に示すように
、外部の電源（図示せず）に電気的に接続されて該電源
から電力を供給されるようになっている。なおパネルヒ
ータ１４Ｐの下方には温度センサ４５が下降空気循環通
路１３Ｄの略中央部に設置されており、該温度センサは
コンピュータ（図示せず）に電気的に接続されている。

また温度センサ４５の下方には基板１６の搬送経路４８
となるコンベア１５が設けられており、このコンベア１
５は各リンク４９ａから基板１６を載置するためのピン
５０が突出形成されたエンドレスチェーン４９で構成さ
れており、′該エンドレスチェーンの基板１６の搬送方
向に対する直角方向の幅は第２図に示す幅調整ハンドル
５１によって広狭適宜調節することができるようになっ
ている。

またコンベア１５の更に下方には、予備加熱工程及び半
田付は工程において基板１６等から落下する落下物を外
部に運び出すための落下物搬出コンベア５２が設けられ
ており、該落下物搬出コンベアはエンドレスのメソシュ
チェーンによって構成され、これは第２図に示す回転ハ
ンドル５３によって手動で作動させることができるよう
になっている。また落下物搬出コンベア５２の下方には
、整流ｖｉ５４が設けられ、該整流板には多数の空気穴
５４ａが形成され、該整流板の全面から均一に空気が下
方に吸引されるように構成されている。

そして該整流板を通って下降した空気は送風機１２によ
り吸引されて上昇空気循環通路１３Ｕ内に吐出されるよ
うに構成されている。整流板５４はアングル部材５５を
介して内部ケーシング３４に固定され、落下物搬出コン
ベア５２は整流板５４に固定された一対のブラケット５
８上に摺動自在に載置されている。内部ケーシング３４
の底部３４ｂには送風機１２の直径と略等しい直径の空
気穴３４ｃが形成されている。

次に、第５図及び第６図において、他の形式のヒータ１
４は、空気が上下方向に流れ得る構造の多数のフィン５
８ａを備えた熱伝導性の良好な、例えばアルミニウム等
の金属で形成された金属板５８で電熱器５９をサンドイ
ンチ構造に水平方向から挾圧保持したものであり、これ
は通過し得る空気の流量を多くすることができ、急速な
加熱効果を得るために好適なもので、本明細書ではこの
タイプのヒータ１４をフィンヒータ１４Ｆと呼ぶことと
する。図示の実施例においては、例えばフィン５８ａは
２８枚で一列を形成し、基板１６の進行方向に同一のフ
ィンヒータ１４Ｆが６列設置されてヒータ１４が形成さ
れている。またその他の構成は第３図及び第４図に示す
場合と同一であるので、同一の部分には図面に同一の符
号を付して説明を省略する。

次に、第１図において、リフロー半田付は装置１１の各
加熱装置ＰＨＩ　、　Ｐ１１２　、　ＰＨ３及びＳＨに
夫々用いられるヒータ１４の組合せについて説明する。

第１図においては送風機１２、空気循環通路１３、ヒー
タ１４、コンベア１５及び空気室１８を備えた加熱装置
ＰＨ１、ＰＨ２、ＰＨ３、ＳＲが各々独立して４台設け
られており、予備加熱ゾーンＰＨ２の初期及び半田付は
ゾーンＳＨ２を担当する加熱装置Ｐ旧及びＳＨにはフィ
ンヒータ１４ＦＧ用い、予備加熱ゾーンＰＨ２の中期及
び後期を担当する加熱装置ＰＨ２及びＰＨ３にはパネル
ヒータ１４Ｐを用いてい゛る。これはまず予備加熱ゾー
ンＰＨ２の初期において急速な加熱を行い、その中期及
び後期においてむらなく均一な加熱を行い、更に半田付
はゾーンＳＨ２においては急速に基板１６を加熱してク
リーム半田（図示せず）を溶融させることができるよう
にしたものである。

また上記のように送風機１２用の軸受２０．２１及び電
動モータ２６等の駆動機構３０のすべてがコンベア１５
の下方に配設され、この結果リフロー半田付は装置１１
の全高Ｈは１．３５ｍ以下に設定されている。

更に第１図において、リフロー半田付は装置１１の左方
にはコンベア１５を駆動するための電動モータ６０及び
冷却ファン６１が設けられている。

なお、上記説明における空気は、大気中に存在する窒素
約７９％、酸素その他の気体約２１％からなる自然の空
気に限定されるものではなく、例えば上記自然の空気か
ら酸素その他の無体を除去した窒素ガスのみであっても
よく、実用的には窒素純度９９．９％、好ましくは９９
．９９％のものを使用することが可能であり、この窒素
ガスは市販の窒素ボンベ等により供給することができる
。

そして本発明リフロー半田付は方法は、第７図及び第８
図に示すように、送風機１２によって空気を循環させ、
該循環する空気をヒータ１４により加熱して電子部品６
５が搭載されて搬送される基板１６に接触させて該基板
を加熱するリフロー半田付は方法において、基板１６の
搬送経路４８の下方にのみ配設された送風機１２により
該搬送経路の上方から下方に向かって空気を循環させ、
送風機１２の吸引力により生じた負圧によって空気をヒ
ータ１４に流入させて加熱し、加熱空気を基板１６に接
触させた後、送風機１２から吐出される加熱空気を下方
から上方に循環させる方法である。

また本発明リフロー半田付は方法は、第７図及び第８図
に示すように、送風機１２によって空気を循環させ、該
循環する空気をヒータ１４により加熱して電子部品６５
が搭載されて搬送される基板１６に接触させて基板１６
を加熱するリフロー半田付は方法において、基板１６の
搬送経路４８の下方にのみ配設された送風機１２により
該搬送経路の上方から下方に向かって空気を循環させ、
しかもヒータ１４の上方に設けた容量の大きい空気室１
８において該空気の流速を著しく低速にして停滞させ、
送風機１２の吸引力により生じた負圧によって空気室１
８から空気をヒータ１４に流入させて加熱し、加熱空気
を基板１６に接触させた後、送風機１２から吐出される
加熱空気を下方から上方に循環させて空気室１８にもど
す方法である。

作用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作用
について説明する。まず第７図において、パネルヒータ
１４Ｐを用いた加熱装置円１２及びＰＨ３について説明
すると、電動モータ２６が回転することにより、その回
転軸２６ａ及びプーリ２８を介してＶベルト２５がプー
リ２３を駆動し、これによって回転軸１９が一方向に回
転して送風機１２の各ブレード１２ａが高速度で回転を
開始する。すると下降空気循環通路１３Ｄ内は大気圧よ
りも圧力が小さく、即ち負圧となるため、空気室１８か
ら矢印Ａで示す如く該下降空気循環通路１３Ｄを通って
、空気はパネルヒータ１４Ｐの空気穴４４ａに流入し、
ここで電熱器４３により加熱された金属板４４によって
熱交換を受けて高温の加熱空気となって、矢印Ｂの如く
下降してコンベア１５により搬送される基板１６及びこ
れに搭載された電子部品６５に接触してこれを加熱する
。この場合において従来のように上方に配設された送風
機によって増圧された空気をヒータ１４に押し込む方式
を取っておらず、そして内部ケーシング３４内の下降空
気循環通路１３Ｄを負圧にしてこの負圧によって空気の
流速の著しく低い、即ち空気が停滞した空気室１８から
吸引するようにしているため、ヒータ１４の全面におけ
る空気穴４４ａから略均−の流量の空気が吸入されてヒ
ータ１４の全面から均一な熱容量を持った加熱空気が下
降して基板１６及び電子部品６５に接触することになる
。これによって基板１６の全面が均一に加熱されること
になる。

そして矢印Ｃの如く落下物搬出コンベア１２を通過した
空気は矢印りの如く整流板５４をその空気穴５４ａを介
して通過し、内部ケーシング３４の低部３４ｂの空気穴
３４ｃを通って送風機１２により吸引され、矢印Ｅの如
く図中左右方向に流れて上昇空気循環通路１３Ｕ内を矢
印Ｇの如く上昇して空気室１８内にもどされる。この場
合において、ヒータ１４によって加熱された空気の温度
は温度センサ４５によって逐次検出されてその検出結果
がコンピュータに送られ、該コンピュータが所定の温度
の空気が得られるように常時電熱器４３に対する電力の
調節を行う。これによって予備加熱ゾーンＰ）１２にお
いては空気の温度は１５０℃程度に加熱される。

またこのパネルヒータ１４Ｐによると、空気穴４４ａの
合計通路断面積があまり大きく取れないため、空気に対
する加熱能力は若干低いが金属板４４全体が加熱されて
高温となっているため該金属板から輻射熱が基板１６に
向かって相当放射され、これによって基板１６を均一に
むらなく加熱することができるので、予備加熱ゾーンＰ
Ｈ２の中期及び後期を担当する加熱装置ＰＨ２及びＰＩ
＋３においてはこのパネルヒータ１４Ｐを採用している
。

これによって予備加熱が十分にむらなく基板１６全体に
わたって行われることになる。また予備加熱中に基板１
６から落下する落下物６８は落下物搬出コンベア５２を
回転ハンドル５３を回転させて作動させることにより外
部に搬出することができる。

また外部ケーシング３３は断熱材で形成されているため
、ヒータ１４の熱が外部に逃げる割合が非常に少なく熱
効率は非常に高いものとなる。また加熱中に基板１６等
から発生する有機溶剤のガスやフラックスガスは、排気
ファン４０を回転させることによって換気口３９ａから
矢印Ｈの如く流入する空気と共に矢印Ｉの如く外部の排
気ダクト（図示せず）に押し出されて排気される。

次に、第８図に示すフィンヒータ１４Ｆを用いた加熱装
置Ｐ旧及びＳＲにおいては、同様に送風機１２が回転す
ることによって空気室１８から矢印Ａで示す如く、停滞
した非常に低速の空気がフィンヒータ１４Ｆ内の隙間に
吸引されて第７図の場合と同様に基板１６及び電子部品
６５を加熱して送風［１２により吸引されて上昇空気循
環通路１３Ｕ内を上昇し、再び空気室１８にもどるが、
このフィンヒータ１４Ｆを用いた場合には、その空気の
通路断面積がパネルヒータ１４Ｐに比べて非常に大きい
ため、多量の空気を流すことができ、従って急速な加熱
を行うことが可能である。このために予備加熱ゾーンＰ
ＩＩＺの初期を担当する加熱装置Ｐ旧及び半田付はゾー
ンＳＨ２の加熱装置ＳＨにこれを用いて急速な予備加熱
及びクリーム半田を溶融させるための加熱を行っている
。この場合には温度の均一性はパネルヒータ１４Ｐより
も若干劣るが、急速な加熱が可能であるため、このよう
にパネルヒータ１４Ｐとフィンヒータ１４Ｆとを適宜組
み合わせてリフロー半田付は装置１１に用いることによ
って理想的な加熱を行うことが可能となる。その他の作
用については第７図に示す場合と同様であるので同一の
部分には図面に同一の符号を付して説明を省略する。

次にリフロー半田付けの各工程について主として第１図
により説明する。リフロー半田付けに当たってはまず電
動モータ２６，６０及びヒータ１４等の電源を投入する
と、該電動モータが回転し、各送風機１２が回転すると
共に、コンベア１５が作動を開始し、予備加熱ゾーンＰ
Ｈ２及び半田付はゾーンＳＨ２内において、空気は空気
室１８から下降空気循環通路１３０内を上記のように下
降してヒータ１４内に吸引される。この場合すでにヒー
タ１４は高温になっているので、空気は該ヒータによっ
て熱交換を受けて加熱され、予備加熱ゾーンＰＨｚでは
１５０℃程度に加熱されて基板１６及び電子部品６５に
接触する。そして再び送風機１２によって吸引されて上
昇空気循環通路１３Ｕ内を上昇して空気室１８にもどる
。

そしてコンベア１５によって電子部品６５が搭載された
基板１６がまず加熱装置ＰＨ１内に入って加熱された空
気に触れ、この場合にはフィンヒータ１４Ｆが採用され
ているため該基板は急速に加熱される。この場合空気流
の風速は、３ｍ／ｓｅｃ程度で十分であるため、クリー
ム半田によって小さな力で基板１６に固定されている電
子部品６５が動いたりすることがなく、基板１６及び電
子部品６５は均一にむらなく第９図に示すような理想的
に温度曲線に従って加熱されて行く、そしである程度急
速に加熱された基板１６は加熱装置ＰＨ２及びＰＨ３に
おいて更に均一にむらなく加熱され予備加熱が完了する
。

この場合において、各加熱装置ＰＨＩ　、　ＰＨ２及び
ＰＨ３は夫々独立して形成されているため、各加熱装置
ごとに温度調節が可能であり、また基板１６の温度は空
気流によって次第に上昇して該空気流の温度に熱的に飽
和して行くため、該基板の温度の上限は必ず空気の温度
以下となるので、温度管理は非常に容易である。空気の
温度は刻々温度センサ４５によって読み取られて、コン
ピュータに送られ、電熱器４３．５９への電力が制御さ
れて流れる空気の温度は一定に保たれる。そして基板１
６はコンベア１５によって加熱装置ＰＨ２及びｐＨ３に
よって１５０℃程度に予備加熱され、これによって予備
加熱が完了する。

次いで基板１６は半田付はゾーンＳＨ２に搬送され０．
ここではより強力なフィンヒータ１４Ｆによって２３０
℃程度に加熱された高温の空気が基板１６に接触し、ク
リーム半田が溶融し、電子部品６５が基板１６の導電回
路部に半田付けされる。

この場合基板１６のすべての部分め最高温度は空気の温
度に熱的に飽和するため、該空気の温度以下となるので
、空気の温度を管理していれば基板１６が一定温度以上
に不本意に加熱されることはありえない。従ってＦＩＣ
チップ等のＳＭＤの半田付けにおいても電子部品６５が
高温のために破損するおそれは皆無となり、ベーパフェ
ーズ法と同一の好結果が得られる。

次に半田付は後の基板１６の冷却特性は、ベーパフェー
ズ法よりもはるかに優れている。即ち半田付はゾーンＳ
Ｈ２から基板１６が出ると、該基板には空気以外なにも
付着していないので、冷却ファン６１からの冷風によっ
て理想的な曲線に従って温度が下降するのである。

しかも本発明では有毒な液体やその蒸気を一切必要とし
ないので、安全性の点でも全く問題がなく、また半田付
はコストも安価となる。

例えば第９図に示すような幅２００−■、長さ２５０ｍ
ｍの基板１６上に搭載された熱容量の大きい電子部品６
５Ａと熱容量の非常に小さい電子部品６５Ｂとについて
温度上昇曲線を調べた試験結果について説明すると、第
１θ図に示すように、電子部品６５Ａは熱容量が大きい
ために最初から２分経過までの予備加熱においても温度
上昇が電子部品６５Ｂに比べて遅いが、空気の温度であ
る約１４５℃に対して次第に熱的に飽和して該空気の温
度に一致したところで平衡状態となり、半田付はゾーン
５１１２においても急激にではあるが電子部品６５Ｂに
比べると若干遅れて温度が上昇し、半田付は温度に達し
てクリーム半田が溶融して半田付けがなされ、その後半
田付はゾーンＳＨ２から出ると、冷却ファン６１によっ
て通常の遠赤外線を用いたヒータの場合と同様に急速に
冷却される。

これに対して熱容量の非常に小さい電子部品６５Ｂは、
実線で示すように、２分経過までの予備加熱においても
電子部品６５Ａに比べてより速く温度が上昇するが、や
はり空気の温度に熱的に飽和して平衡状態となり、予備
加熱においては電子部品６５Ａ、６５Ｂ間に何ら温度的
な差はなくなり、また半田付はゾーンＳＨ２においても
電子部品６５Ａに比べてより急速に温度が上昇して半田
付は温度に達するが、その最高温度は電子部品６５Ａ、
６５Ｂ間においてほとんど差がなく、わずかにこの差は
２℃程度に押さえることが可能であることが立証された
。

また第１０図に示す予備加熱における温度上昇曲線は両
型子部品６５Ａ、６５Ｂにおいて非常にゆるやかである
ので、基板１６及び電子部品６５に対する熱的ショック
が非常に小さく、熱的ショックによってこれらが破損′
する危険性が非常に少ない。そして従来の遠赤外線によ
るヒータとベーパフェーズ法の長所を共に取り入れ、こ
れら従来技術の欠点を完全に解消し得たものである。

また各加熱装置において空気はほとんど外部に流失する
ことなく、空気循環通路１３内で循環するため、熱効率
が非常に良好で、従来の装置の消費電力以上となるおそ
れは全くない。

また本発明では、電動モータ２６、■ベルト２５、回転
軸１９及び送風機１２等の駆動機構３０をすべてヒータ
１４及びコンベア１５の下方にのみ配設したので、運動
質量がリフロー半田付は装置１１の下方に集中する結果
となり、このためこれらの駆動機構３０から発生する振
動及び騒音を従来品に比べて非常に低減化することが可
能である。またこの低い位置においては、ヒータ１４の
熱の影響が少ないため、温度が低くなっており、従って
電動モータ２６及び軸受２０，２１に対する悪影響が極
めて少なく、これらの耐久性を大幅に向上させることが
できる。

また従来、ヒータ１４の上方に配置されていた電動モー
タ及び送風機１２がこの上部に存在しなくなったため、
たとえ容量の非常に大きい空気室１８を上部に設けても
なお上部フード３９の最高部３９ｂで定まるリフロー半
田付は装置１１の全高Ｈは第１１図に示す従来品よりも
２０ｃ＋ａは十分に低くすることができ、この結果該全
高を１．３５ｍ以下とすることが可能となった。このた
め第１図に示すように作業者６の身長が例えば１．５５
ｍであったとしても、その視線６ａが上部フード３９に
当たることがなく、リフロー半田付は装置１１の向うを
見渡すことができることになり、この加熱空気循環方式
のリフロー半田付は装置１１を工場に設置した場合でも
、工場内の見通しを悪化させることがな（、例えば身長
１．５５ｍ程度の平均的な女子作業者の存在をも十分に
確認することができ、工場内における管理、監督及び安
全性の見地からも大幅に作業環境を向上させることがで
きる。

効果 本発明は、上記のように送風機によって空気を強制的に
かなりの送風機（例えば３ｍ／５ｅｃ）で循環させ、該
循環する空気をヒータにより加熱することにより熱伝導
率の低い点を風速で補って電子部品が搭載されて搬送さ
れる基板に接触させて半田付けを行うようにしたので、
基板及び電子部品が加熱空気に対して時間の経過と共に
次第に熱的に飽和して加熱されるようにすることができ
、急激な温度上昇を防止して、基板及び電子部品に対す
る熱的ショックをなくすことができ、熱に弱いＱＦＰや
ＰＬＣＣ又はＦＩＣチップその他のＳＭＤについても半
田付けによって破損することがないようにすることがで
きる効果がある。また基板の温度上昇の精度を極めて高
いもの（例えば±２℃程度）とすることができる効果が
ある。更には熱容量の異なる基板や電子部品であっても
、各部を従来のベーパフェーズ法と同程度に均一の温度
分布で加熱できるという効果がある。またベーパフェー
ズ法におけるような高価な加熱媒体を不要とすることが
でき、この結果半田付はコストをベーパフェーズ法に比
べて大幅に低減することができ、装置の使用範囲を拡大
することができる効果がある。

更には、基板の各部をむらなく加熱できるようにするこ
とができ、どの部分も一定の温度で可能な限り低い温度
で半田付けできるようにすることができ、電子部品に対
する半田付けの悪影響を極小とすることができる効果が
得られる。

また空気循環用の送風機を基板の搬送経路の下方にのみ
配設したので、リフロー半田付は装置の全高を従来例（
第１１図参照）よりも少なくとも２０ｃｍ低くして、１
．３５ｍ以下とすることができ、この結果加熱空気循環
方式のリフロー半田付は装置を工場に設置しても、身長
１．５５ｍ程度の監督者又は作業者であれば十分に工場
内を見通すことができると共にその存在が確認できるよ
うにすることができ、工場内の管理、監督及び安全上の
見地から作業環境の改善を図ることができる効果がある
。更には送風機を基板の搬送経路の下方にのみ配設した
ので、送風機、その駆動用電動モータ及び軸受等を低温
部で作動可能とすることができるため、これらの各装置
の寿命の短縮化を防止することができ、装置の信転性を
向上させることができると共に、運動質量を低い位置に
集中させることになるため、装置の振動及び騒音を大幅
に低減させることができるという効果がある。

また空気循環用の送風機を基板の搬送経路の下方にのみ
配設し、空気循環通路を、送風機により吸引された空気
がヒータに流入して加熱され基板に接触する下降空気循
環通路と、送風機から吐出される空気が上昇してヒータ
の上方にもどされる上昇空気循環通路とを連通させて形
成したので、送風機の吸引力によって生じた負圧によっ
て空気をヒータに流入させて加熱するようになるため、
空気を増圧してヒータに押し込む形式の従来例に比べて
、ヒータの全面における空気の流速や流量を均一化する
ことができ、この結果ヒータ全面における温度分布のバ
ラツキをなくすことができ、基板の各部をより均一に加
熱できるようにすることができる効果がある。

更には、ヒータの上方に、上昇空気循環通路から流入し
た空気の流速を著しく低速にして停滞させる容量の大き
な空気室を設けたので、ヒータの全面に極めて高い均一
度で空気が流入するようになり、ヒータの全面における
温度分布のバラツキを極小とすることができ、基板のど
の部分も完全にむらなく加熱できるという極めて優れた
効果が得られる。

またヒータを、温度分布の均一性に優れた多数の空気穴
が設けられたパネルヒータと、加熱能力の大きいフィン
ヒータの２種類とし、該フィンヒータを予備加熱ゾーン
の初期及び半田付はゾーンを担当する加熱装置に、パネ
ルヒータを予備加熱ゾーンの中期及び後期を担当する加
熱装置に夫々用いたので、予備加熱を初期の段階で一定
温度まで迅速に行い、次いで温度分布のバラツキをなく
すように均一に予備加熱し、これを半田付はゾーンで急
速に加熱してクリーム半田を溶融させて半田付けするよ
うにしたので、理想的な温度上昇と半田付けが行われる
ようにすることができ、抜群の半田付は性能を得ること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１０図は本発明の実施例に係り、第１図は
リフロー半田付は装置の作業者との相互関係における概
略縦断面図、第２図はリフロー半田付は装置の斜視図、
第３図はパネルヒータを採用した加熱装置の部分破断斜
視図、第４図はパネルヒータを採用した加熱装置の第１
図におけるＩＶ−ＩＶ矢視縦断面図、第５図はフィンヒ
ータを採用した加熱装置の部分破断斜視図、第６図はフ
ィンヒータを採用した加熱装置の第１図におけるＶｌ−
Ｖｌ矢視縦断面図、第７図はパネルヒータを採用した加
熱装置内における空気の流れを示す縦断面図、第８図は
フィンヒータを採用した加熱装置内における空気の流れ
を示す縦断面図、第９図は試験片としての基板の平面図
、第１０図は本発明装置による電子部品の温度上昇曲線
を示す線図、第１１図は従来例に係るリフロー半田付は
装置の作業者との関係における概略縦断面図である。 １１はリフロー半田付は装置、１２は送風機、１３は空
気循環通路、１３Ｄは下降空気循環通路、１３Ｕは上昇
空気循環通路、１４はヒータ、１５はコンベア、１６は
基板、１８は空気室、２０゜２１は軸受、２６は電動モ
ータ、４３．５９は電熱器、４４．５８は金属板、４４
ａは空気穴、５８ａはフィン、Ｈは全高、ＰＨ１、ＰＨ
２、ＰＩ（３。 Ｓ旧よ加熱装置、ＰＨ２は予備加熱ゾーン、ＳＨ２は半
田付はゾーンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　送風機によって空気を循環させ、該循環する空気を
   ヒータにより加熱して電子部品が搭載されて搬送される
   基板に接触させて該基板を加熱するリフロー半田付け方
   法において、前記基板の搬送経路の下方にのみ配設され
   た前記送風機により該搬送経路の上方から下方に向かっ
   て前記空気を循環させ、前記送風機の吸引力により生じ
   た負圧によって前記空気を前記ヒータに流入させて加熱
   し、加熱空気を前記基板に接触させた後、前記送風機か
   ら吐出される該加熱空気を下方から上方に循環させるこ
   とを特徴とするリフロー半田付け方法。 ２　送風機によって空気を循環させ、該循環する空気を
   ヒータにより加熱して電子部品が搭載されて搬送される
   基板に接触させて該基板を加熱するリフロー半田付け方
   法において、前記基板の搬送経路の下方にのみ配設され
   た前記送風機により該搬送経路の上方から下方に向かっ
   て前記空気を循環させ、しかも前記ヒータの上方に設け
   た容量の大きい空気室において該空気の流速を著しく低
   速にして停滞させ、前記送風機の吸引力により生じた負
   圧によって前記空気室から前記空気を前記ヒータに流入
   させて加熱し、加熱空気を前記基板に接触させた後、前
   記送風機から吐出される該加熱空気を下方から上方に循
   環させて前記空気室にもどすことを特徴とするリフロー
   半田付け方法。 ３　送風機と、該送風機によって空気を循環させる空気
   循環通路と、該空気循環通路中に配設されて前記空気を
   流入させながら加熱するヒータと、電子部品が搭載され
   た基板を搬送するコンベアとを備えたリフロー半田付け
   装置において、前記送風機を前記コンベアの下方にのみ
   配設し、該コンベアの上方に前記ヒータを配設し、前記
   空気循環通路は、前記送風機により吸引された前記空気
   が前記ヒータに流入して加熱され前記基板に接触する下
   降空気循環通路と、前記送風機から吐出される空気が上
   昇して前記ヒータの上方にもどされる上昇空気循環通路
   とが連通して形成されたものであることを特徴とするリ
   フロー半田付け装置。 ４　送風機と、該送風機によって空気を循環させる空気
   循環通路と、該空気循環通路中に配設されて前記空気を
   流入させながら加熱するヒータと、電子部品が搭載され
   た基板を搬送するコンベアとを備えたリフロー半田付け
   装置において、前記送風機を前記コンベアの下方にのみ
   配設し、該コンベアの上方に前記ヒータを配設し、前記
   空気循環通路は、前記送風機により吸引された前記空気
   が前記ヒータに流入して加熱され前記基板に接触する下
   降空気循環通路と、前記送風機から吐出される空気が上
   昇して前記ヒータの上方にもどされる上昇空気循環通路
   とが連通して形成されたものであり、かつ該ヒータの上
   方には該上昇空気循環通路から流入した前記空気の流速
   を著しく低速にして停滞させる容量の大きな空気室を設
   けたことを特徴とするリフロー半田付け装置。 ５　前記ヒータは、所定の間隔で配置された電熱器を熱
   伝導性の良好な金属板でサンドイッチ構造に挾圧保持し
   てなり、該金属板には前記空気がその板厚方向に流れて
   熱交換が行われるようにした多数の空気穴が設けられた
   ものであるこを特徴とする請求項３又は４に記載のリフ
   ロー半田付け装置。 ６　前記金属板は、アルミニウムであることを特徴とす
   る請求項５に記載のリフロー半田付け装置。 ７　前記ヒータは、前記空気が上下方向に流れ得る構造
   の多数のフィンを備えた熱伝導性の良好な金属板で電熱
   器をサンドイッチ構造に挾圧保持したものであることを
   特徴とする請求項３又は４に記載のリフロー半田付け装
   置。 ８　請求項４に記載の前記送風機、前記空気循環通路、
   前記ヒータ、前記コンベア及び前記空気室を備えた加熱
   装置が各々独立して少なくとも４台設けられ、予備加熱
   ゾーンの初期及び半田付けゾーンを担当する該加熱装置
   に請求項７に記載の前記ヒータを用い、前記予備加熱ゾ
   ーンの中期及び後期を担当する前記加熱装置には請求項
   ５に記載の前記ヒータを用いたことを特徴とするリフロ
   ー半田付け装置。 ９　前記送風機用の軸受及び電動モータ等の駆動機構の
   すべてが前記コンベアの下方に配設されたことを特徴と
   する請求項３又は４に記載のリフロー半田付け装置。 １０　全高を１．３５ｍ以下としたことを特徴とする請
   求項３又は４に記載のリフロー半田付け装置。