JPH0284292A - リフロー装置 - 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〕 本発明は各種の電気部品、電子部品をプリント回路基板
等（以後基板と称する）に半田付けするためのリフロー
装置に関する。

〔従来の技術〕

近来電子及び電気機器の小型化に伴い、これらの機器に
使用される各種部品を実装した基板も小型、高密度化さ
れている。この様な実装基板を製造するに当ってはリフ
ロー装置で基板上告こ所望の部品を半田付けすることが
行われている。

従来のリフロー装置においては基板上にリフロー用クリ
ーム半田を塗布し、各部品を載置シた後、前記半田を連
続的に加熱リフｐ−するのであるが、かかるリフロー装
置の加熱方式には、雰囲気加熱、熱風加熱、赤外線輻射
加熱、蒸気潜熱を利用した加熱等がある。

これらの加熱方式の中、雰囲気加熱は、基板の酸化防止
策として不活性ガスが利用できる利点はあるが、被加熱
物である部品及び基板の昇温速度が遅いという欠点を有
している。また熱風加熱は前記雰囲気加熱に比して被加
熱物の昇温速度は速くすることができるが、加熱の均一
性、熱伝達に劣るという欠点を有している。また加熱効
率を上げるべく風速を上げると、基板上の部品位置がず
れてしまうことがあるという欠点も有する。次に赤外線
輻射加熱は、放射効率も高く、温度制御が容易にできる
利点を有するが、被加熱物の種類によって赤外線吸収率
に差があり、このため被加熱物によって昇温速度が変化
し、それぞれによって温度のバラツキが生ずる欠点を有
している。次に蒸気潜熱を利用した加熱では、弗素系有
機溶剤を沸とうさせて、その飽和蒸気で半田付けを行う
ため均一な加熱特性は得られるが、ランニングコスト、
作業環境の点で問題を有しており、このため特殊な場合
を除き普及するに至っていない。

そこで前述した加熱方式の改善策として近年赤外線輻射
と熱風とにより被加熱物を加熱するという輻射と対流を
組合せた加熱方式のリフロー装置が注目されるようにな
って来た。例えば被加熱物の予備加熱に赤外線ヒーター
を使用し、熔融すべきリフロー用半田部に熱風を上から
吹き付けるリフロー装置がある。この例を第４図に示す
。第４図において、１１は赤外線ヒーターであり、被加
熱物（図示せず）は搬送；ンベ７１２の上に矢印Ａの位
置から入れられ、赤外線ヒーター１１で予備加熱され、
熱風発生装置１３から出る熱風によって被加熱物の基板
上のリフロー用半田が溶融するようになっている。

更に、別の例としてリフロー装置の加熱部全域にわたっ
ての上方からの熱風加熱と部分的な赤外線輻射加熱とを
併用したリフロー装置がある。この例を第５図に示す。

第５図において、１４及び１５はリフロー装置の加熱室
内の雰囲気加熱用ヒーターであり、１６はファンで加熱
された雰囲気を下向きに吹きつける風を作り、これによ
ってコンベア１７上に乗せられた被加熱物１８を加熱し
、交番こ赤外線ヒーター１９及び２０で補助的に加熱し
半田付けしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら第４図に示す従来の装置では、熱ス発生装
置１３からの高温の熱風のみでリフロー用半田を加熱す
るため、特に熱容量の大きい電子部品と小さい電子部品
が混載されている様な基板の場合、同一基板内で加熱さ
れる温度に差を生じ、温度の均一分布に劣る問題点を有
する。またリフロー用半田の加熱部において１転実際に
加熱作用をする媒体である雰囲気の温度調節が不可能で
あるため温度プロファイルの再現性が悪く、リフロー温
度ピーク温度の変動が１０℃前後もあり、基板上の半田
の溶融に不充分な箇所が生じ、不良品発生の原因になっ
ていた。

また第５図に示した従来のリフロー装置では、単なる輻
射加熱方式のリフロー装置に比べて比較的均一に加熱さ
れ、同一基板内での温度のバラツキは少ない。しかしな
がら被加熱物の熱容量が大きく、かつ基板に装着される
各部品の実装密度に著しく疎密の差があるような場合に
は、同一基板内においてその温度暑こバラツキを生じか
つその差が大ぎくなる。このため半田の溶融に不充分な
箇所が生じ、これも不良品発生の原因となっていた。

従って本発明の目的は、基板内の温度バラツキが少なく
、被加熱物の大きさ、及び載置された部品の種類によっ
て加熱温度に影響を受けず、比較的加熱を均一になしつ
るリフロー装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本発明のリフロー装置におい
ては、加熱室内に赤外線ヒーターを設けると共にその赤
外線ヒーターの発熱面近勃よりコンベア上の被加熱物に
同って気体を噴射する手段を設けたものである。

即ち本発明はリフロー用半田が塗布され、部品がａ［さ
れた基板を、複数の赤外線ヒーターを備えたトン４　ｉ
ｖ状加熱室内にコンベアで連続的に搬送しながら前記リ
フロー用半田を溶融した後、冷却固化させることによっ
て前記部品を基板に半田付けするリフロー装置において
、前記赤外線り一ターの発熱面近傍よりコンベア上の前
記部品載置基板に向って気体を噴射する複数の手段を設
けたリフロー装置である。

〔作用〕 本発明のリフロー装置においては赤外線ヒーターからの
輻射熱と、上記赤外線ヒーターの発熱面近傍に設けた気
体噴射装置より噴射される気体によって、赤外線ヒータ
ー近傍に発生する高温雰囲気の熱風と対流とによってコ
ンベア上の被加熱物即ち部品（！置基板を加熱すること
ができろようｔこなる。この結果被加熱物の昇温効率及
び均一加熱特性が向上して部品載置の疎密に関係なく、
同一基板内の温度のバラツキが少なくなり、リフロー半
田付は品質を向上させかつ安定にすることができる。

〔実施例〕

以下に本発明のリフロー装置の一実施例を図面を参照し
て説明する。

第１図は本発明のリフロー装ユの一実施例の断面略図で
あり、２はリフロー装ｆｉ！１のトン庫μ状の加熱室で
あり、３は無端素送コンベアで、これはリフロー用半田
を塗布し、チップ部品を載置した基板４を加熱室内に搬
送する。５及び６はチップ部品載は基板４を赤外線によ
り加熱する赤外線ヒーターで、加熱室２内を通るコンベ
ア３の上下からそれぞれ下方及び上方に向って加熱し、
かつ室２内の雰囲気をも加熱する。

７は加熱室２内の上部より下方に加熱する赤外線ヒータ
ー５．６の近傍、図ではすぐ下に複数個設けた下方に向
けて気体を噴射するノズルである。なお８は加熱室２の
周囲に設けられた熱絶縁体で、加熱室２の外部の温度上
昇を防止するブニめ（二股けである。

以上のように構成されたリフロー装置について以下にそ
の動作について説明する。先ずリフロー用半田を塗布し
たチップ部品載置基板４を無端松送コンベア３に載せ、
矢印Ａで示す方向へ走行させ、トン序ル状加熱室２内に
搬入する、このとぎ加熱源である赤外線ヒーター５及び
６による輻射熱と、赤外線ヒーター５及び６の発熱面近
傍に停滞している加熱されて高温になっている雰囲気を
ノズル７から下方に向けて噴射させ、その高温気体を強
制的に対流させることによって、ベルトコンベア３上に
ａ置されて搬送されているチップ部品載置基板４を強制
加熱し、基板上のリフロー半田を加熱溶融させ、加熱室
２を出たとき冷却固化させて、チップ部品を基板に実装
させるのである。上述した噴射ノズルから噴射する気体
を予め加熱しておくとより昇温効率が向上するので好ま
しい。又気体としては不活性ガスを用いると酸化防止で
計るので好ましい。

上記実施例によるノズＡ／７から気体を局部噴射し、チ
ップ部品載置基板４の加熱時の昇温速度の上昇と基板内
温度が均一化する状態を具体例により以下に示す。

１枚２．０　ＫＷの赤外線ヒーター５を加熱室２のぺ〜
トーンベア３を挟んで上下両面にそれぞれ４枚、１本１
．０訃の赤外線ヒーター６を同じく上下両面にそれぞれ
各５本設置して、長さが２九となる加熱室２を儒えたリ
フロー装置１において、５ＩＩＩ／Ｐｂ（６３／３７）
の共晶リフロー用半田を塗布したチップ部品載置基板４
を搬送コンベア３に戦せ、１．０１／分のコンベア搬送
速度で走行させた。そして前記赤外線ヒーター５及び６
による輻射加熱と、赤外線ヒーター５及び６の発熱面の
直ぐ下に設けた噴射ノズ／ｌ／７により気体を噴射させ
、赤外線ヒーター５及び６の発熱面近傍に停滞している
高温雰囲気を強制的（こ対流させた。このときのチップ
部品載置基板４へ向って噴射される風速を２〜１ｏｗ、
、”秒（好ましくは４〜６ｍ／秒）に制御し１かつその
風速分布が第２図に示すようなプロファイルを有するよ
うに吹きつけ、リフロー用半田を共晶温度以上に加熱し
、溶融させてリフロー半田付けを行った。

第３図は上述した如くしてリフロー半田付けを行った場
合のチップ部品及び基板表面の温度プロファイルを示す
。チップ部品としてはアルミ電解コンデンサを用い、こ
の電極部を基板に半田付けした。第３図においてＰは実
装密度の疎の部分の基板表面温度を示し、Ｑｌ！、実装
密度の密の部分のアルミ電解コンデンサ電極部の温度で
ある。両者の間には殆ど温度差がない。

これに対しｆｌ述した第４図及び第５図に示した従来の
リフロー装置では、同じく基板表面と高密度で実装され
たアルミ電解コンデンサ電極部との温度差が４０〜６０
℃にも達し、リフロー半田付けが不充分もしくは不可能
であった。

〔発明の効果〕

本発明のリフロー装置においては、その加熱室に赤外線
ヒーター発熱部と、更にその近傍Ｉこ設置した気体噴射
ノズルより気体を局部噴射していることにより、赤外線
ヒーター近傍の高温雰囲気の対流により、被加熱物の予
熱、リフロー用半田の加熱の速度上昇と、被加熱物の大
きさ、数の多少（疎密）によって生ずる温度芦を小さく
することができ、加熱リフロー半田付けの効率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリフロー装置の一実施例の断面略図、
第２図は第１図における噴射ノズルからの気体噴射のプ
ロファイルを示す図、第３図は第１図の実施例における
温度プロファイルを示す図、第４図及び第５図は従来の
リフロー装置の断面略図である。 １−−−リフローｔＡｆな、２−ｍ−加熱室、３−一一
搬送コンベｆ゛−４−−−チップ部品Ｕ、置基板、５゜
６−−−赤外線ヒーター　７−−−噴射ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、リフロー用半田が塗布され、部品が載置された基板
   を、複数の赤外線ヒーターを備えたトンネル状加熱室内
   にコンベアで連続的に搬送しながら前記リフロー用半田
   を溶融した後、冷却固化させることにより前記部品を基
   板に半田付けするリフロー装置において、前記赤外線ヒ
   ーターの発熱面近傍よりコンベア上の前記部品載置基板
   に向つて気体を噴射する複数の手段を設けたことを特徴
   とするリフロー装置。