JPH02205256A - 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、基板の
両面を同時にリフロー半田付けを行うために空気循環経
路の途中に連通接続された吸引パイプから基板の上面に
接触した加熱空気の還流を吸引して基板の下面に接触さ
せて基板の上面、下面の温度差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。また本発明は、片面リ
フロー半田付けを行うために吸引パイプに開閉部材を装
着して該吸引パイプから吸引された外気を基板の下面に
接触させて基板の上面、下面の温度差の拡大を図り、基
板の品質、歩走りの向上を図ったリフロー半田付は方法
及び装置に関する。

従来の技術 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
り搬送してブレヒータにより予備加熱して徐々に温度を
上げ、最後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
を速く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℃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ＱＦＰ　　（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。

また更に、基板の上面で電熱器から放射される遠赤外線
が遮断されるため、基板の下面の温度は上面より低く、
相当な温度差（実測によれば８０℃）が生じることが不
可避であり、基板の上面及び下面に搭載された電子部品
を同時に半田付けすることは困難であった。このため基
板の半田付けを片面ずつ２回に分けて行う能率の悪い作
業方法を採らざるを得ないという欠点があった。

また上記のように、同一基板で約５０℃もの温度差の生
じるリフロー半田付は装置によって電子部品の搭載され
た基板を片面ずつ２回に分けて半田付けを行なった場合
、時として既に半田付けされた熱容量の最小の電子部品
において半田が再溶融して該電子部品の重量を支えきれ
ずに基板から脱落して欠品となり、不良基板を製造して
しまう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℃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、熱に弱い叶ＰやＰＬＣＣ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、−旦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。

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３　ｍ　／ｓ
ｅｃ　）で循環させ、該循環する空気をヒータにより加
熱することにより該空気の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の上面に接触
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ＱＦＰやＰＬＣＣ又はＦｌ（：　
　（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、内部ケーシングの立上り部に貫通して
接続された吸引パイプを設けて該吸引パイプの一端より
上昇空気循環通路に沿って還流する加熱空気を吸引し、
その他端から該加熱空気を基板の下面に向けて吐出させ
ることによって、基板の両面をむらなく加熱できるよう
にすることであり、またこれによって両面半田付けも可
能とし、半田付は作業の能率向上及び半田付はコストの
低減を図ることである。

更に他の目的は、内部ケーシングの立上り部及び外部ケ
ーシングの立上り部に貫通して接続された吸引パイプと
該吸引パイプの一端に嵌挿されて上昇空気循環通路に沿
って還流する加熱空気又は外気のいずれかを選択的に吸
引可能とする開閉部材を設けることによって、基板の下
面に搭載された電子部品が既に半田付けされている場合
には外気を該基板の下面に接触させて電子部品の温度上
昇を抑制し、加熱による悪影響を取り除き基板の半田付
は品質の向上を図ることである。また一方、基板の下面
に搭載されている電子部品が未半田付けの場合には外気
を塞ぎ、上昇空気循環ｉｆｌ路に沿って還流する加熱空
気を吸引パイプより吸引して該吸引パイプの他端から該
加熱空気を基板の下面に向けて吐出させることによって
、基板の両面をむらな（加熱できるようにすることであ
り、またこれによって両面同時半田付けも可能とし、半
田付は作業の能率向上及び半田付はコストの低減を図る
ことである。更に他の目的は、吸引パイプに開閉部材を
嵌挿させることによって、片面半田付は及び両面半田付
けに適した温度分布が容易に調整できるという多機能型
のリフロー半田付は装置を実用に供し得るようにするこ
とである。

構成 要するに本発明方法（請求項１）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
板の上面に接触させた後、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上昇空気循環通路
の途中で前記加熱空気を上方から下方に循環させる下降
空気循環通路に連通させる吸引パイプによって吸引され
た前記加熱空気を前記基板の下面に接触させて半田付け
することを特徴とするものである。

また本発明方法（請求項２）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の
上面に接触させた後、前記基板の下面に臨む空間を該加
熱空気を下方から上方に循環させる上昇空気循環通路の
途中又は外気に連通させ開閉部材の操作によって連通経
路が切り換えられるようにした吸引パイプによって吸引
された前記加熱空気を前記基板の下面に接触させること
又は前記吸引パイプによって吸引された前記外気を前記
基板の下面に接触させることを前記開閉部材の操作で選
択して半田付けすることを特徴とするものである。

また本発明装置（請求項３）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の収容された
内部ケーシング内に流入して加熱され前記基板の上面に
接触するようにした下降空気循環通路と、前記送風機か
ら外部ケーシング内に吐出された空気が上昇して前記ヒ
ータの上方に戻される上昇空気循環通路とが連通して形
成されており、一端が前記上昇空気循環通路に臨んで開
口して他端が前記下降空気循環通路内を搬送される前記
基板の下面に臨んで開口し、前記内部ケーシングの立上
り部に貫通して接続された吸引パイプを備えたことを特
徴とするものである。

また本発明装置（請求項４）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の収容された
内部ケーシング内に流入して加熱され前記基板の上面に
接触するようにした下降空気循環通路と、前記送風機か
ら外部ケーシング内に吐出された空気が上昇して前記ヒ
ータの上方に戻される上昇空気循環通路とが連通して形
成されており、一端が外気に臨んで開口して他端が前記
下降空気循環通路内を搬送される前記基板の下面に臨ん
で開口しており更に前記上昇空気循環通路に臨む適所位
置に吸気口が形成されて前記外部ケーシングの立上り部
及び前記内部ケーシングの立上り部に貫通して接続され
た吸引パイプと、パイプ状に形成されて前記吸引パイプ
の一端に回動又は摺動自在に嵌挿されており一端に形成
された開口部を開閉自在に切り換え得る開閉弁が該一端
に設けられ他端には前記吸引パイプに形成された前記吸
気口を開閉させる切欠部を設けてなる開閉部材とを備え
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
図において、本発明（請求項３）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、吸引パイプ１とを備えて
おり、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１３Ｕ
とが連通して形成されたちのである。

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、例えばシロッコファン等の遠心送風機を
用いており、該送風機１２の複数のブレード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１
９ａに固着されており、回転軸１９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２
０，２１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１９ｂにはプーリ２
３がナンド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Ｖ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
トは基台２２に固着されている。

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１１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。

空気循環通路１３は、基Ｆｉ１６の搬送方向（紙面と直
角方向）に対して左右方向に形成され、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。

また空気循環通路１３は、送風機１２の周囲において水
平方向に形成され、外部ケーシング３３の立上り部３３
ａ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
ば約１００　Ｊ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はリフロー半田付は装置１
１で発生した有機溶剤の蒸気やフランクスガス等を外部
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、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挟圧保持してなり、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。電
熱器４３は、接続端子４３ａにおいて外部の電源（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。なおヒータ１４の下方には温度セ
ンサ４５が下降空気循環通路１３Ｄの略中央部に配置さ
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
れている。

コンベア１５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が構成されており、該エンドレスチェーンの基板１
６の搬送方向に対する直角方向の幅は図示されていない
幅調整ハンドル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。

吸引パイプ１は、基板１６の進行方向左右両側の内部ケ
ーシング３４の立上り部３４ａに形成された貫通穴３４
ｄに嵌挿され、吸引パイプ１に固着されたフランジ部材
２によって立上り部３４ａに対して略直角に夫々複数本
ずつ固定されている。

吸引パイプ１の一端１ａに形成された開口部１ｂは上昇
空気循環通路１３Ｕに臨んでおり、他端ＩＣに形成され
た開口部１ｄは基板１６の下面１６ｂに臨んで開口して
いる。なお吸引パイプ１は内部ケーシング３４と同様に
熱伝導性の良い鋼板等で形成されている。

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２図において、本発明（請求項４）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、吸引パイプ３
とを備えたものであって、送風機１２、空気循環通路１
３、ヒータ１４及びコンベア１５は、第１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
付してその説明を省略する。

吸引パイプ３は、基ｖｉ１６の進行方向左右両側の内部
ケーシング３４の立上り部３４ａに形成された貫通穴３
４ｄに嵌挿され、吸引パイプ３に固着されたフランジ部
材４によって立上り部３４ａに対して略直角に夫々複数
本ずつ固定されている。

また該吸引パイプの一端３ａは外部ケーシング３３の立
上り部３３ａに形成された貫通穴３３ｃに圧入され、一
端３ａに形成された開口部３ｂは外気に臨んで露出して
いる。他端３Ｃに形成された開口部３ｄは基板１６の下
面１６ｂに臨んで開口している。更に吸引パイプ３には
上昇空気循環通路１３Ｕに臨む適所位置に下向きに吸気
口３ｅが形成されている。また吸引パイプ３の一端３ａ
には、パイプ状に形成された開閉部材５が回動或いは摺
動自在（非円形パイプの場合、摺動自在のみとなる。）
に嵌挿されてる。

該開閉部材の一端５ａには、例えば螺形弁等のような開
閉弁６が装着されており、一端５ａに形成された開口部
５ｄから外気を吸引し又はこれを遮断することができる
ようになっている。開閉部材５の他端５ｂには切欠部５
Ｃが形成されており、該切欠部により吸引パイプ３に形
成された吸気口３ｅの開閉を行うようになっている。

なお、空気循環通路１３を横切って配設された吸引パイ
プ３が加熱空気によって加熱されて該吸引パイプによっ
て吸引された外気の温度上昇を抑える目的で、吸引パイ
プ３は断熱性に優れた材料で形成するのが望ましい。

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なく、例えば上記自然の空気から
酸素その他の気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（請求項１）は、第
１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の
上面１６ａに接触させた後、送風機１２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上昇空気循環通
路の途中で加熱空気を上方から下方に循環させる下降空
気循環通路に連通させる吸引パイプ１によって吸引され
た加熱空気を基板１６の下面１６ｂに接触させる方法で
ある。

また本発明リフロー半田付は方法（請求項２）は、第２
図乃至第４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の上面１６ａに接触させた後、基板１６の下面１
６ｂに臨む空間を該加熱空気を下方から上方に循環させ
る通路の途中又は外気に連通せしめ開閉部材５の操作に
よって連通経路が切り換えられるようにした吸引パイプ
３によって吸引された加熱空気を基板１６の下面１６ｂ
に接触させること又は吸引パイプ３によって吸引された
外気を基板１６の下面１６ｂに接触させることを開閉部
材５の操作で選択して半田付けする方法である。

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１図において、リフロー半田
付は装置１１　（請求項３）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、空気はヒー
タ１４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、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を負正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の上面１６ａ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の上面１６ａが均一に加熱
されることになる。この時点における基板１６の下面１
６ｂは熱伝導性の悪い基板１６によって加熱空気の接触
が阻止されるので、上面１６ａにくらべて表面温度は低
くなっている。

しかし上昇空気循環通路１３Ｕ内の加熱空気を吸引パイ
プ１によって吸引して基板１６の下面１６ｂに吐出させ
ることによって基板１６の全面が均一に加熱されること
になる。即ち、ヒータ１４の全面から均一な熱容量を持
った加熱空気は、矢印Ｃ及びＤの如く内部ケーシング３
４の立上り部３４ａに沿って下降し、該内部ケーシング
の底部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の如く上昇する。

矢印Ｇの方向に上昇する加熱空気の一部は吸引パイプ１
の一端１ａの開口部１ｂより矢印Ｈの如く該吸引パイプ
内に吸引されて他端１ｃの開口部ｌｄから基板１６の下
面１６ｂに向けて矢印Ｉの如く吹き付けられる。これに
よって基板１６の下面１６ｂも均一に加熱されるので、
上面１６ａと共に下面１６ｂにも同時に電子部品６５を
リフロー半田付けすることができる。

吸引パイプｌで吸引されなかった加熱空気は矢印Ｊの如
く上昇して空気室１８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、該コンピュータは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
。

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
矢印にの如（流入する空気と共に矢印りの如く外部の排
気ダクト（図示せず）に押し出されて排気される。

次に、第３図乃至第９図によりリフロー半田付は装置１
１　（請求項４）の作用について説明する。

ただし上記第１図の場合と同一の作用については説明を
省略する。

第３図及び第５図に示すように、開閉部材５の一端５ａ
に装着された開閉弁６を閉じて開口部５ｄから流入する
外気を遮断し、他端５ｂに形成された切欠部５ｃが吸引
パイプ３に形成された吸気口３ｅを開く如く開閉部材５
を調節した状態でのリフロー半田付は装置１１内を循環
する加熱空気の流れは、第１図と同じである。即ち、送
風機１２により吸引されて図中左右方向に流れて上昇空
気循環通路１３Ｕ内を矢印Ｇの方向に上昇する加熱空気
の一部は吸引パイプ３の吸気口３ｅより矢印Ｈの如く該
吸引パイプ内に吸引されて他端３Ｃの開口部３ｄから基
板１６の下面１６ｂ向けて矢印■の如く吹き付けられる
。

この結果、基板１６の上面１６ａ及び下面１６ｂが均一
に加熱されるので、第９図に示すように、基板１６の下
面１６ｂに搭載された電子部品６５を接着剤６６例えば
紫外線硬化型のもので固定し、上面１６ａに搭載された
電子部品６５と同時にリフロー半田付けする場合に好都
合な雰囲気温度となり好結果が得られる。

次に第４図及び第６図に示すように、開閉部材５の一端
５ａに装着された開閉弁６を開き、他端５ｂが吸引パイ
プ３の吸気口３ｅを閉じる如く開閉部材５を調節した状
態でのリフロー半田付は装置ｌｌ内を循環する加熱空気
は、吸引パイプ３内には全く流入することなく、送風機
１２により吸引されて図中左右方向に流れて上昇空気循
環通路１３Ｕ内を矢印Ｇ及び矢印Ｊの方向に上昇して空
気室１８にもどされる。また送風機１２によって吸引さ
れた結果、内部ケーシング３４内の下降空気循環通路１
３Ｄが負圧となり、開閉部材５の開口部５ｄより矢印Ｈ
の如く低温（室温）の外気が吸引パイプ３内に流入して
他端３Ｃの開口部３ｄから基板１６の下面１６ｂに向け
て矢印Ｉの如く吹き付けられ、該下面に搭載された電子
部品６５が冷却される。

この結果第７図に示すように、基板１６の上面１６ａに
搭載された電子部品６５を先ずリフロー半田付けした後
、第８図に示すように、第７図において下面１６ｂであ
った面を上にして搭載された電子部品６５をリフロー半
田付けする場合、すでに半田付けされている電子部品６
５が下向きとなることによって再加熱されて半田部６７
が再溶融する問題は、上記の如く基板１６の下面１６ｂ
に吹き付けられる低温の外気で冷却されるので解消させ
ることができ、基板１６につきその片面ずつのリフロー
半田付けを行うことが十分に可能となる。

例えばリフロー半田付は装置１１　（請求項３）におい
て、第１０図に示すように、基板１６の上面１６ａに搭
載された熱容量の大きい電子部品６５Ａと熱容量の非常
に小さい電子部品６５Ｂ及び基板１６の下面１６ｂに搭
載された熱容量の非常に小さい電子部品６５Ｃ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１１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
ーム半田が熔融して半田付けがなされ、その後に半田付
はゾーンから出ると急速に冷却される。

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間に最終的には
何ら温度的な差はなく、また半田付はゾーンにおいても
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はなく、この差は±２℃の
範囲とすることが可能である。

一方、基板１６の下面１６ｂに搭載された熱容量の非常
に小さい電子部品６５Ｃは、−点鎖線で示すように、予
備加熱ゾーン及び半田付はゾーンにおいて電子部品６５
Ｂと路間等の温度上昇の立上り傾向を示すが、各ゾーン
における熱的に飽和したときの電子部品６５Ｃの最高温
度は電子部品６５Ｂより約ｌＯ℃低くなる程度とするこ
とが可能であることが立証された。

これに対して従来の遠赤外線加熱方式のリフロー半田付
は装置において同様に電子部品６５Ａ。

６５Ｂ及び６５Ｄ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１２図及び第１３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温度上昇が電子部品
６５Ｂに比べて遅（、熱的に飽和点に達することなく半
田付はゾーンに移行し、急激に温度が上昇して電子部品
６５Ｂに比べて時間的に遅れて半田付は温度に到達して
半田付けがなされ、その後半田付はゾーンから出ると急
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電
子部品６５Ａに比べてより速く温度が上昇し予備加熱に
おいて電子部品６５Ａ。

６５Ｂ間に大きな温度差が生じ、また半田付はゾーンに
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し、その最高温度は電子部品６５
Ｂの方が電子部品６５Ａよりも約５０℃高くなっている
。

一方、基板１６の下面１６ｂに搭載された熱容量の大き
い電子部品６５Ｄは、−点鎖線で示すように、予備加熱
ゾーン及び半田付はゾーンにおいて電子部品６５Ａと路
間等の温度上昇の立上り傾向を示すが、各ゾーンにおけ
る熱的に飽和したときの電子部品６５Ｄの最高温度は電
子部品６５Ａより約３０℃低（なり、熱容量の大小異な
る電子部品６５の搭載された基板１６の両面を同時にリ
フロー半田付けを行うとすれば、最高温度の差は約８０
℃に達し、半田付は可能な温度に調整することは困難と
なるような大きな温度差が生じた。即ち、このような従
来例に比べて、いかに本発明が優秀であるかが立証され
た。

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装置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。

効果 本発明は、上記したように送風機によって空気を強制的
にかなりの風速（例えば３　ｍ　／　ｓｅｃ　）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
り該空気の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の上面に接触させて加熱して
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ΩＦＰ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止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く例えば±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
にしたので、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。

また内部ケーシングの立上り部に貫通して接続された吸
引パイプを設けて該吸引パイプの一端より基板の上面と
接触し、上昇空気循環通路に沿って還流する加熱空気を
吸引して吸引パイプの他端から該加熱空気を基板の下面
に向けて吐出させるようにしたので、基板の両面をむら
なく加熱できるようにすることができる効果があり、こ
の結果両面同時半田付けも可能になり、半田付は作業の
能率向上及び半田付はコストの低減を図ることができる
効果がある。更に内部ケーシングの立上り部及び外部ケ
ーシングの立上り部に貫通して接続された吸引パイプと
該吸引パイプの一端に嵌挿されて上昇空気循環通路に沿
って還流する加熱空気又は外気のいずれかを選択的に吸
引可能とする開閉部材を設けたので、基板の下面に搭載
された電子部品がすでに半田付けされている場合には外
気を該基板の下面に接触させて電子部品の温度上昇を抑
制できるため、片面ずつのリフロー半田付けも可能とな
り、加熱による悪影響を取り除き基板の半田付は品質の
向上を図ることができるという効果が得られる。また一
方、基板の下面に搭載されている電子部品が未半田付け
の場合には外気を塞ぎ、上昇空気循環通路に沿って還流
する加熱空気を吸引パイプより吸引して該吸引パイプの
他端から該加熱空気を基板の下面に向けて吐出させるよ
うにしたので、基板の両面をむらなく加熱できるという
効果が得られ、この結果両面の同時リフロー半田付けも
可能となり、半田付は作業の能率向上及び半田付はコス
トの低減を図ることができる効果がある。また吸引パイ
プに開閉部材を嵌挿したので、片面半田付は及び両面半
田付けの双方に適した温度分布が容易に得られ、しかも
これらのいずれかを選択使用できるという多機能型のリ
フロー半田付は装置を実用に供することができる効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１１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（請求項３）及び該装置内におけ
る空気の流れを示す縦断面図、第２図はリフロー半田付
は装置（請求項４）の縦断面図、第３図は第２図のリフ
ロー半田付は装置において基板の下面に加熱空気を吐出
させるようにしたときの空気の流れを示す縦断面図、第
４図は第２図のリフロー半田付は装置において基板の下
面に外気を吐出させるようにしたときの空気の流れを示
す縦断面図、第５図は第２図のリフロー半田付は装置の
吸引パイプの吸気口より加熱空気を吸引したときの空気
の流れを示す部分正面図、第６図は第２図のリフロー半
田付は装置の吸引パイプの一端より外気を吸引したとき
の空気の流れを示す部分正面図、第７図は片面ずつリフ
ロー半田付けするときの基板の上面に搭載された電子部
品の状態を示す基板の部分側面図、第８図はすでに半田
付けされた基板の下面を上にして基板の両面に搭載され
た電子部品の状態を示す基板の部分側面図、第９図は両
面を同時にリフロー半田付けするときの基板に搭載され
た電子部品の状態を示す基板の部分側面図、第１０図は
試験片とじての基板の側面図、第１１図は本発明装置に
よって両面リフロー半田付けするときの電子部品の温度
上昇曲線を示す線図、第１２図及び第１３図は従来例に
係り、第１２図は試験片としての基板の側面図、第１３
図は電子部品の温度上昇曲線を示す線図である。 ■は吸引パイプ、１ａは一端、ｌｃは他端、３は吸引パ
イプ、３ａは一端、３ｃは他端、３ｅは吸気口、５は開
閉部材、５ａは一端、５ｂは他端５ｃは切欠部、５ｄは
開口部、６は開閉弁、１１はリフロー半田付は装置、１
２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、１
５はコンベア、１６は基板、１６ａは上面、１６ｂは下
面、３３は外部ケーシング、３３ａは立上り部、３４は
内部ケーシング、３４ａは立上り部である。 第１図

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の上面に接触させた後、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
   せる上昇空気循環通路の途中で前記加熱空気を上方から
   下方に循環させる下降空気循環通路に連通させる吸引パ
   イプによって吸引された前記加熱空気を前記基板の下面
   に接触させて半田付けす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、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の上面に接触させた後、前記基
   板の下面に臨む空間を該加熱空気を下方から上方に循環
   させる上昇空気循環通路の途中又は外気に連通させ開閉
   部材の操作によって連通経路が切り換えられるようにし
   た吸引パイプによって吸引された前記加熱空気を前記基
   板の下面に接触させること又は前記吸引パイプによって
   吸引された前記外気を前記基板の下面に接触させること
   を前記開閉部材の操作で選択して半田付けすることを特
   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
   が前記ヒータの収容された内部ケーシング内に流入して
   加熱され前記基板の上面に接触するようにした下降空気
   循環通路と、前記送風機から外部ケーシング内に吐出さ
   れた空気が上昇して前記ヒータの上方に戻される上昇空
   気循環通路とが連通して形成されており、一端が前記上
   昇空気循環通路に臨んで開口して他端が前記下降空気循
   環通路内を搬送される前記基板の下面に臨んで開口し、
   前記内部ケーシングの立上り部に貫通して接続された吸
   引パイプを備えた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
   が前記ヒータの収容された内部ケーシング内に流入して
   加熱され前記基板の上面に接触するようにした下降空気
   循環通路と、前記送風機から外部ケーシング内に吐出さ
   れた空気が上昇して前記ヒータの上方に戻される上昇空
   気循環通路とが連通して形成されており、一端が外気に
   臨んで開口して他端が前記下降空気循環通路内を搬送さ
   れる前記基板の下面に臨んで開口しており更に前記上昇
   空気循環通路に臨む適所位置に吸気口が形成されて前記
   外部ケーシングの立上り部及び前記内部ケーシングの立
   上り部に貫通して接続された吸引パイプと、パイプ状に
   形成されて前記吸引パイプの一端に回動又は摺動自在に
   嵌挿されており一端に形成された開口部を開閉自在に切
   り換え得る開閉弁が該一端に設けられ他端には前記吸引
   パイプに形成された前記吸気口を開閉させる切欠部を設
   けてなる開閉部材とを備えたことを特徴とするリフロー
   半田付け装置。