JPH03216272A - リフロー炉 - 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、電子回路基板や電子回路部品の半田付け作業
などに使用するためのリフロー炉に関する。

（従来の技術） 回路基板に各種の半導体素子部品を半田付けにより面実
装する方法として、リフロー炉を使用する方法（リフロ
ーソルダリング）が知られている。

この方法は、炉内の炉長方向に複数の輻射加熱域を直列
に配置したリフロー炉の中を、例えばベルトコンベアに
よって、その接合部に予め半田をコーティングした電子
部品を回路基板の所定位置に載置した状態で通過せしめ
、前記加熱域からの輻射熱で接合部の半田を再溶融せし
めて回路基板の所定位置で電子部品の半田付けを行なう
方法である。

第４図に従来のリフロー炉の構成の一例を示す。

図において、リフロー炉ｌの中には、その炉長方向に沿
って３個所のゾーン２，　　３．　　４が配置されてい
る。各ゾーン２，　　３．　　４は、炉の上・下に対向
して配置した一対の面ヒータ２ａ，２ｂ　；　３ａ＋３
ｂ；４ａ，４ｂから構成されていて、これら各面ヒータ
の間を、ベルトコンベア５の上に所定の間隔で載置され
た被加熱物、すなわち、種々の電子部品（図示しない）
を搭載した回路基板６が前記リフロー炉１ａの入口１か
ら出口１ｂにかけて搬送される。電子部品と回路基板６
との接合部には半田がコーティングされていて、ベルト
コンベア５は、モータ７に接続された駆動用ローラ８お
よび送りローラ９に巻回されたベルト１０から構成され
ている。

この構造のリフロー炉の場合、回路基板（被加熱物）６
は、各ゾーンにおいて、一対の面ヒータからの輻射加熱
と炉の入口１ａ，出口１ｂから流入し、炉壁の上部に形
成されている排気口１ｃ，ｌｄから排出される炉内雰囲
気の自然対流による加熱とが複合した状態で加熱される
ことになる。

ここで、ゾーン２は、入口１ａから炉内に搬入された基
板６の温度を急速に上昇せしめるために設置される被加
熱物の温度立ち上げ用加熱ゾーンである。

しかしながら、回路基板それ自体やそこに搭載される電
子部品の間では熱容量に差があり、温度立ち上げ用加熱
ゾーン２を通過しただけでは、それらの間で温度差が発
生してしまう。そのため、全体を均熱することを目的と
して、温度立ち上げ用加熱ゾーン２の後段に均熱用ゾー
ン３が配置されている。

そして、炉の出口１ｂ近辺のゾーン４は、均熱用ゾーン
３を通過してきた回路基板（被加熱物）６を、そこに搭
載されている電子部品の半田付け温度に加熱するために
設置される本加熱用加熱ゾーンとして機能する。すなわ
ち、この本加熱用加熱ゾーン４を通過することにより、
電子部品は回路基板に半田付けされるのである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、リフロー炉ｌの中を搬送される回路基板６の
面内各部位における熱容量は必ずしも一定ではなく、更
には、この回路基板６とその上に搭載される電子部品と
の間にも熱容量の差が存在する。このため、均熱用ゾー
ン３を通過したのちであっても、回路基板６の面内の温
度分布は一般にばらついており、全体として均熱状態に
あることは少ない。

回路基板の種類や搭載する電子部品の種類によっても異
なってくるが、均熱用ゾーン３における回路基板６の温
度分布は、概ね、基板６の搬送方向における両端部の温
度が高く、基板中央部の温度が低くなるという傾向を示
す。

この状態を炉長方向における温度の推移として第５図に
示した。図中、実線は基板の搬送方向（炉長方向）にお
ける両端部の温度の推移を示し、点線は基板の中央部に
おける温度の推移を示す。

したがって、本加熱用加熱ゾーン４で温度の低い基板中
央部の電子部品を半田付けする場合は、その部分を半田
付け温度にまで加熱しなければならないことになるが、
しかしそのような加熱状態にすると、基板６の両端部の
ように、既に高温状態になっている部分を必要以上に加
熱することになってしまう。その結果、その部分の熱変
形や搭載されている電子部品の熱損傷などが引き起こさ
れてしまう。

本発明は、上記したような問題を解決し、被加熱物の搬
送方向における両端部の温度を下げ、全体としての均熱
状態を向上せしめることができる均熱用ゾーンを備えた
リフロー炉の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、被
加熱物の搬送方向に沿って、温度立ち上げ用加熱ゾーン
，均熱用ゾーンおよび本加熱用加熱ゾーンが炉内にこの
順序で配置されているリフロー炉において、前記均熱用
ゾーンの下側ヒータを取り除《とともに下側炉壁には外
気導入用開口部を形成し、かつ前記均熱用ゾーンの炉長
方向の両端部における上側炉壁には炉内気流排出用開口
部を形成したことを特徴とするリフロー炉が提供される
。

（作用） 本発明のリフロー炉においては、均熱用ゾーンにおける
下部の面ヒータが取り除かれているので、均熱用ゾーン
の下部炉壁に形成された開口部から炉内に導入された外
気は、そのまま、回路基板の下面に吹き当り、回路基板
の周縁から上方に回り込んで、上部炉壁の開口部から炉
外に導出される。

この過程で、中央部よりも高温になっている回路基板の
両端部は、回り込んで上方に流れていく外気によって冷
却されることになる。その結果、回路基板の仮面内にお
ける温度のばらつきは小さくなり、基板は全体として均
熱化する。

なお、回路基板に電子部品が両面実装されている場合に
は、下面に実装されている部品も、同時に、外気によっ
て冷却されるようになる。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図において、リフロー炉２１の中には、被加熱物の
温度立ち上げ用加熱ゾーン２２，均熱用ゾーン２３，本
加熱用加熱ゾーン２４がこの順序で配置されている。温
度立ち上げ用加熱ゾーン２２，本加熱用加熱ゾーン２４
は、いずれも、赤外線ヒータまたは遠赤外線ヒータのよ
うな上下一対の面ヒータ２２ａ，２２ｂ；２４ａ，２４
ｂから構成されている。

均熱用ゾーン２３においては、面ヒータは面ヒータ２３
ａとして上方にのみ配置され、下方には配置されていな
い。均熱用ゾーン２３の下方に位置する下側炉壁の一部
は取り除かれて、そこに外気導入用開口部２５が形成さ
れ、また、均熱用ゾーン２３の炉長方向の両端部２３ｂ
，２３ｃにおける上部炉壁には炉内気流排出用開口部２
６ａ，２６ｂが形成されている。

ここで、外気導入用開口部２５の大きさは、面ヒータ２
３ａの約４０％程度の大きさであればよく、また炉内気
流排出用開口部２６ａ，２６ｂの大きさは、略１００＋
ｎａ＋角程度であればよい。

各ゾーンの中央には、モータ２７に接続された駆動用ロ
ーラ２８および送りローラ２９に巻回されたベルトコン
ベア３０が走行し、その上に所定の間隔を置いて被加熱
物３ｌが載置され、これらの被加熱物３ｌは、リフロー
炉２ｌの入口２１ａから出口２ｌｂに向かって搬送され
る。

つぎに作用を説明する。

リフロー炉２１の面ヒータを動作させると、温度上昇し
た炉内空気は、上部炉壁に形成されている開口部２　６
　ａ，　　２　６　ｂから炉外に排出される。

それに伴って、下部炉壁に形成されている開口部２５か
ら矢印ｐＩのように外気が導入されて上方へ向かう気流
が形成され、またリフロー炉２１の入口２　１　ａ，出
口２ｌｂからは矢印ｐ，のように外気が導入されて水平
に流れる気流が形成される。

リフロー炉２ｌの入口２１ａから搬入された被加熱物３
１は温度立ち上げ用加熱ゾーン２２の面ヒータ２２ａ，
２２ｂの間を通過する過程で所定温度に立ち上げがなさ
れたのち、均熱用ゾーン２３に搬送される。

均熱用ゾーン２３においては、被加熱物３ｌの下方には
面ヒータが位置していないので、開口部２５から導入さ
れた外気は、直接、被加熱物３ｌの下面に吹き当たる。

そして、吹き当たった外気は、図中の矢印ｐ，で示した
ように、被加熱物３ｌの周囲を回り込んで上方に流れ、
上部炉壁の開口部２６ａ，２６ｂから炉外に排出される
。

このため、被加熱物３ｌの例えば炉長方向における両端
部のような周縁部分は、吹き当たり、上方に回り込む外
気によって有効に冷却されることになり、一般に温度の
低い被加熱物３ｌの中央部との温度差は小さくなる。す
なわち、被加熱物３ｌは全体として均熱化される。

被加熱物３ｌの搬送方向における両端部と中央部の温度
推移の一例を第２図に示した。図中、実線は両端部の温
度推移を表し、点線は中央部の温度推移を表している。

第２図から明らかなように、均熱用ゾーンにおいては、
被加熱物の両端部と中央部の間の温度差は小さく、とく
に、均熱用ゾーンの終端位置においては、温度差はほと
んど認められない。そのため、本加熱用加熱ゾーンに被
加熱物を搬送して本加熱しても、被加熱物の板面内にお
ける半田付け温度を均一にすることができる。

なお、本発明のリフロー炉によれば、被加熱物が両面実
装の回路基板である場合には、均熱用ゾーン２３におい
て、下面に実装されている電子部品の半田接合部を同時
に冷却することもできる。

第３図は他の実施例のリフロー炉を示す概略図である。

このリフロー炉の場合は、下部炉壁の外気導入用開口部
２５にブロア３２が配置され、このブロア３２から強制
的に外気が炉内に送入され４． る。このタイプのリフロー炉は、均熱用ゾーンにおける
被加熱物の均熱化を一層有効に進めることができる。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明のリフロー炉は、
被加熱物の搬送方向に沿って、温度立ち上げ用加熱ゾー
ン，均熱用ゾーンおよび本加熱用加熱ゾーンが炉内にこ
の順序で配置されているリフロー炉において、前記均熱
用ゾーンの下側ヒータを取り除くとともに下側炉壁には
外気導入用開口部を形成し、かつ前記均熱用ゾーンの炉
長方向の両端部における上側炉壁には炉内気流排出用開
口部を形成したことを特徴とするので、均熱用ゾーンに
おいて、被加熱物の仮面内の温度差を極めて小さく抑え
ることができ、その結果、本加熱用加熱ゾーンにおいて
、搭載した部品の熱損傷や半田付け不良等の不都合を有
効に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の実施例リフロー炉の概略図、第２図は
炉内における被加熱物の温度推移を示すグラフ、第３図
は他の実施例リフロー炉の概略図、第４図は従来のリフ
ロー炉の概略図、第５図は従来リフロー炉の炉内におけ
る被加熱物の温度推移を示すグラフである。 ２ｌ・・・リフロー炉、２１ａ・・・入口、２ｌｂ・・
・出口、２２・・・温度立ち上げ用加熱ゾーン、２２ａ
，２２ｂ・・・面ヒータ、２３・・・均熱用ゾーン、２
３ａ・・・面ヒータ、２３ｂ，２３ｃ・・・均熱用ゾー
ンの両端部、２４・・・本加熱用加熱ゾーン、２４ａ，
２４ｂ・・・面ヒータ、２５・・・外気導入用開口部、
２６ａ，２６ｂ・・・炉内気流排出用開口部、２７・・
・モータ、２８・・・駆動用ローラ、２９・・・送りロ
ーラ、３０・・・ベルトコンベア、３ｌ・・・被加熱物
、３２・・・ブロア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被加熱物の搬送方向に沿って、温度立ち上げ用加熱ゾ
   ーン，均熱用ゾーンおよび本加熱用加熱ゾーンが炉内に
   この順序で配置されているリフロー炉において、前記均
   熱用ゾーンの下側ヒータを取り除くとともに下側炉壁に
   は外気導入用開口部を形成し、かつ前記均熱用ゾーンの
   炉長方向の両端部における上側炉壁には炉内気流排出用
   開口部を形成したことを特徴とするリフロー炉。