JPH021199A - 熱風循環式リフロー装置を使用する場合の炉内温度設定方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、熱風循環式リフロー装置を用いて、各種電気
配線基板上に供給されているクリーム半田を溶融させて
、電気配線基板パターンと電子部品の物理的及び電気的
接合を得る場合の炉内温度［従来の技術］ 従来、電気配線基板上に供給されているクリーム半田を
一括で溶融させる場合、大きな熱量を有する熱源からの
輻射熱もしくは伝導熱を使用する方式と飽和雰囲気温度
内で加熱を行なう方式の二つに大別される。輻射熱・伝
導熱を用いる方式としては赤外線輻射熱カロ熱方式、ホ
ットプレート方式等がある。飽和雰囲気温度加熱方式と
しては、特定の沸点を有する不活性溶剤の気化潜熱の放
出を用いるＶＰＳ法がある。

熱の伝導の一般式から、加熱されている物体の温度は、
その加熱源との温度差がある限りその加熱源の温度迄上
昇していく。

赤外線輻射熱方式やホットプレート方式等は、ごく高い
温度に制御された熱源からの輻射熱や伝導熱を必要量の
み与える方式である。このまま基板を装置内に放置すれ
ば所要以上の熱量を得て過熱してしまう。つまり、装置
として見た場合、すフロ一対象機種により所要熱量が異
なるのでその都度設定を変更する必要がある。

ＶＰＳ法の場合、飽和雰囲気温度加熱方式である為、ま
た不活性溶剤の熱伝導係数が高い為の二つの理由で、リ
フロ一対象機種の違いによる温度勾配の差は殆んど無い
。また飽和雰囲気温度以上の温度に過熱される事は無い
。

但し、従来飽和雰囲気温度加熱方式としては一種類のみ
存在するＶＰＳ法は、イニシャル・ランニングコストが
非常に高い事、溶剤の過熱により毒性ガスが発生する事
、溶剤の気化潜熱の放出を利用する為、溶剤の沸点が飽
和雰囲気温度となり溶剤の種類の数しか雰囲気温度を設
定出来ない事等の欠点を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来技術については、赤外線輻射熱による加熱方
式の場合、リフローされる基板２部品の色の違いによる
赤外線の吸収率の差が存在する事と、部品の大、小によ
る熱容量の差が存在する事の二つの理由により、同一基
板上の基板位置の違いによる温度のバラツキ、部品の種
類による温度のバラツキが生じてしまう。この場合、リ
フローしようとする機種によっては、どうしても電子部
品や基板にある程度の熱的ストレスを与えざるを得ない
場合がある。また、リフローを行っている途中で基板が
その搬送装置より落下した場合、その基板、電子部品は
過熱し、燃えてしまう。またこの方式では基板のソリの
発生量が大きい事と多層基板に於いて内層の温度が非常
に高くなり易く、基材との間に剥離を生じさせ易い欠点
もある。

また、前項で述べた様に、ＶＰＳ法は加熱特性が良いに
も拘らず、コストの高い事、毒性ガスの発生、設定温度
が限られる欠点も有する。

本発明の目的は、かかる従来技術の有する欠点を無くシ
、シかもＶＰＳ法の利点になるべく近い形で使用出来る
コストのかからないリフローを行なう方法を提供する事
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、熱風循環式リフロー装置を使用して電気配線
板上のクリーム半田を溶融させる場合つ炉内温度設定方
法において、循環する熱風の温度を検知する手段を有し
、該熱風の雰囲気温度を所定の温度に設定することを特
徴とする。

［作用コ 本発明では、熱風の雰囲気温度を半田の溶融に必要な温
度に設定する事、また、熱媒体である空気流の速度を可
変とする事で熱伝達係数を高くする事の二つにより通常
の熱風循環装置を飽和雰囲気温度加熱装置として使用出
来る様にし、その結果従来ｖｐｓ法の有している優れた
温度特性を非常に低いコストで行なえろ。

［実施例コ 本発明は前記課題を解決する為、熱風循環式リフロー装
置４を使用する。

第１図は本発明の熱風循環式リフロー装置の構造図であ
る。空気は１２の循環装置により各炉内を循環する。空
気の循環速度は１６のファンモーター周波数インバータ
ーにより可変となっている。循環の経路を１４に示す（
矢印の向きは逆方向でも可）。空気はヒータ１３により
加熱されるがその温度は温度センサー１５に拾われ、ヒ
ーター出力にフィードバックされる為、炉内温度は設定
温度で飽和する。

本装置はりフローの熱が雰囲気空気から′４気配線基板
、電子部品に伝わる方式である。

本装置では雰囲気温度の設定が可変である為、設定温度
を高くしておき、リフローされる基板が所要温度に達し
た時点で基板から装置を出る様に設定する方法と、所要
温度を設定温度にしておき飽和雰囲気カロ熱装置として
使用する方法のいずれも可能である。設定温度を所要温
度とした場合の温度勾配は第２図となる。基板温度Ｔ２
は所要温度＝設定温度Ｔ、に達するとそれ以上には上ｋ
パしない。そのまま半田溶融に必要な熱量を得た？え装
置外に出る様に設定する。

こごで熱風循環式リフロー装置の可変項目としては、熱
風の設定温度Ｔｔ　　を基板搬送コンベア速度Ｖ、熱風
の風速Ｗが必要となる。

リフロー条（’Ｐ自体は、半導体パッケージの実装条件
により決定されるが、その要求条件としては例えばＭａ
ｘ、２３５℃　５秒以内、温度上昇、下降速度１〜ｂ Ｔ１は２３５℃より数度低く設定して、２３５℃には決
して届かない様にする。次にコンベア速度■の決定によ
り温度上昇、下降速度が１〜ｂ／秒以内になる様にする
。また、リフロ一対象基板が熱風により吹き飛ばされる
心配の無い範囲で熱風の風速Ｗを高くして熱風の熱伝達
係数を高くする。

以上により熱風循環式リフロー装置の温置勾配図が第２
図＜ｂ）となり、ＶＦ６法と同じ飽和雰囲気温度加熱方
式となる。

ここでガラス基材、紙基材、セラミック基材等の基板材
の種類、基板厚、基板寸法、リフロ一部品点数の多少に
拘らず設定温度Ｔ８．コンベア速度Ｖは共通で設定する
。

基板寸法が非常に小さい為に、特に熱風による吹き飛び
の心配な場合の風速をＷｌ　それ以外の場合の風速なＷ
２とする。

基本的にリフロ一対象機種が変更の時点で、特に基板寸
法により吹き飛びが心配な場合のみＷをＷ、として、そ
れ以外の設定項目は一定のまま対応できる。

第３図は、第１図の周波数インバータ−１６０回路図で
あり、図示されるように、インバーター６１により、上
部ファンモーターｓ２．下ｇ（Ｓファンモーター５３の
周波数が変化させられる。

［発明の効果］ 以上に示した通り、本発明は、設定温度Ｔ１コンベア速
度■を設定（固定）して飽和雰囲気温度加熱方式のりフ
ロー装置として用いる手段により、リフロ一対象機種の
寸法・材質・部品数に拘らず不変の設定で同一条件のり
フローを行なえる効果がある。

また、熱風循環式リフロー装置を飽和雰囲気温圧加熱の
装置として用いる手段をとった事により基板２部品の位
置、大きさ２色による温度のバラツキが従来と比べ非常
に小さくなり、従って対象基板及び電子部品に熱による
損傷を与える事なく、クリーム半田を完全に溶融させる
事が可能となる効果がある。例えば赤外線輻射熱方式で
は、黒色のパッケージ品は基板に比べて温度が上昇し易
く、充分なりリーム半田の溶融を得られる迄熱量を与え
ると部品パッケージ温度がメーカー推奨実装温度を越え
てしまう場合がある。

また、飽和雰囲気温度加熱では基板に対して全体に均一
な加熱が行われる為、従来の赤外線輻射熱加熱装置によ
るリフローではソリ防止治具が必要な薄型で複雑な基板
どりの基板についてもソリの発生を少なく押えられる効
果がある。

また、従来、多層基板のりフローについては赤外線輻射
熱加熱方式では内ｊ］湿温度外層温度より高くなる為、
基材と内層間に剥離を生じる場合があった。しかし、本
発明により剥離発生を完全に押える効果がある。

コスト面では、従来の飽和雰囲気温に加熱方式であるｖ
ＰＳ装置の導入によるランニングコストである年間４千
万円（ＶＰＳ装置メーカーの試算式による）分の経費節
減効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱風循環速度可変装置なＩｌｌえた熱
風循環式リフロー装置の主要断面図。 第２図は本発明のりフローに於ける炉内温度勾配図。 第３図は第１図の循環用ファンモーターの周波数インバ
ーターの回路図。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部（他１名）第 図 韮＆Ｔ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱風循環式リフロー装置を使用して、電気配線板上のク
   リーム半田を溶融させる場合の炉内温度設定方法におい
   て、循環する熱風の温度を検知する手段を有し、該熱風
   の雰囲気温度を所定の温度に設定することを特徴とする
   熱風循環式リフロー装置を使用する場合の炉内温度設定
   方法。