JPH03216273A - 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） ロ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。

この半田付け方法は、複数の輻射加熱域を直列に配置し
て成るリフロー炉内を、例えばベルトコンベアにより、
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て、この
炉内を通過する際に前記加熱域からの輻射熱で接合部の
半田を再溶融させて基板の所定位置で電子部品の半田付
けを行う方法である。

第２図は従来のリフロー炉の構成の一例を示し、リフロ
ー炉ｌ内には、例えば赤外線ヒータまたは遠赤外線ヒー
タのような一対の面ヒータ２ａ，２ｂ　；３ａ，３ｂ；
４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂ；からなる輻射加熱域２〜５が
炉長方向に４対配置され、これら上下の面ヒータの間を
ベルトコンベア６の上に所定間隔で載置された被加熱物
、すなわち、種々の電子部品（図示せず）を搭載した基
板７が前記リフロー炉ｌの入口１ａから出口１ｂにかけ
て搬送される。電子部品と基板７との接合部には半田が
コーティングされている。ベルトコンベア６は、モータ
８に接続された駆動用ローラ９および３個の送り用ロー
ラ１０に巻回されたベルト１１から構成されている。

この構造のリフロー炉ｌにおいては、上記した各加熱域
２〜５の面ヒータからの輻射加熱と炉内雰囲気の自然対
流による加熱とが複合した状態で基板７上の電子部品の
半田付けが行われる。

ここで、各加熱域２〜５において、加熱域２は入口１ａ
から炉内に搬入された基板７の温度を１速に上昇せしめ
るために配置される温度立ち上げ用加熱域八として機能
する。しかし、例えば基板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、それらの間に温度差が生ず
るので、全体を均熱化するために、加熱域Ａの後段に加
熱域３４を配置して均熱用加熱域Ｂが形成されている。

そして、更に、この均熱用加熱域Ｂの後段には、加熱域
５から成る本加熱用加熱域Ｃが配置され、ここで基板７
およびそれに搭載されている電子部品は所定温度、すな
わち半田付け温度に加熱されて半田付けが行われる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記したように、リフロー炉ｌ内を搬送され
る基板７の板面内各部分における熱容量は必ずしも均一
ではなく、更に、基板７と該基板７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。従って、これ
らの熱容量の差に起因して、一般に、炉内の各位置にお
いて、基板や搭載部品の温度プロファイルが異なってく
る。

第３図にその温度プロファイルの一例を示す。

図において、実線は基板、点線は搭載部品、一点鎖線は
搭載部品のパッケージ表面におけるそれぞれの温度プロ
ファイルを示す。

一般に、半田付けに用いるクリーム半田中のフラックス
の働きを有効に発揮せしめるためには、図のように、均
熱用加熱域Ｂにおける基板の温度を所定温度でフラット
に管理することが好ましい。

しかし、第２図に示したような従来構造のリフロー炉に
おいては、均熱用加熱域Ｂにおける基板温度を第３図の
ように管理すると、均熱用加熱域Ｂの終端付近では基板
と搭載部品との間で温度差ΔＴ＋を生じ、また、本加熱
用加熱域Ｃにおいても温度差ΔＴ，が生ずる。

この傾向は、熱容量の大きい部品を搭載したときに顕著
に現れ、基板は所定温度Ｔ１になっていても搭載部品の
温度Ｔ２は著しく低くなり（ΔＴが大となり）、結局、
半田付け不良や半田付け不能という不都合を招く。

本加熱用加熱域Ｃにおける基板温度Ｔ１を高めるような
温度管理を行ない、搭載部品の温度Ｔ，を高めれば、半
田付け不能というような事態を回避することはできるが
、しかし、あまりに高温にすることは、基板や搭載部品
の熱損傷を招いて、その機能喪失をもたらすので不都合
である。

また、本加熱用加熱域Ｃにおける温度差ΔＴ２を小さく
し、半田付け不良を防止するためには、均熱川加熱域Ｂ
における温度差ΔＴ，をできるだけ小さくすることが必
要である。しかしながら、従来構造のリフロー炉ｌの場
合、ΔＴ１を小さくするためには、ライン速度を極めて
遅くするか、または炉長を長くして加熱域の数を増大す
るかのいずれかの対策を取らざるを得ず、そのため、製
造効率の低下や炉の大型化を招くという問題を避け得な
い。しかも、各加熱域で用いる加熱手段は、一般に比較
的大きな発熱面積を有する面ヒータであるため、ヒータ
の発熱面における温度分布のばらつきを小さくすること
は可成り難しい。とくに、均熱川加熱域Ｂにおいては、
面ヒータの温度分布のばらつきは、敏感に被加熱物７に
反映して、被加熱物７における温度分布のばらつきに影
響を与える。換言すれば、均熱用加熱域Ｂの加熱手段を
面ヒータとしたときには、被加熱物７におけるΔＴ１を
小さくして全体の均熱化を企ることか困難である。

本発明は、このような問題を解消し、炉の大型化を企る
ことなく、均熱用加熱域Ｂにおける部品と搭載部品との
間の温度差ΔＴｌを小、また本加熱用加熱域Ｃにおける
温度差ΔＴ！も小とすることができる構造のリフロー炉
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域，均
熱用加熱域および本加熱用加熱域がこの順序で配置され
ているリフロー炉において、少なくとも前記均熱用加熱
域の加熱手段が、熱風の強制対流加熱手段であることを
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、少なくとも均熱川加熱域
Ｂでは、所定温度に管理された熱風が強制的に対流せし
められるので、従来の面ヒータによる加熱の場合に比べ
て、被加熱物への均熱化効果は大きくなる。その結果、
短時間で均熱川加熱域Ｂにおける前記ΔＴ，を小さくす
ることができる。

また、温度立ち上げ用加熱域Ａや本加熱用加熱域Ｃにお
いても、面ヒータの配置とともに、熱風の強制対流加熱
手段を併用すると、加熱域Ａでも均熱化効果を得ること
ができ、更に加熱域Ｃでは基板と搭載部品との温度差Δ
Ｔ２を小さくすることができるようになる。

（実施例） 以下に、本発明のリフロー炉の一例を添付図面に基づい
て説明する。

第ｌ図において、リフロー炉２ｌの人口２１ａ側には、
面ヒータ２２ａ，２２ｂを上下に配置して成る温度立ち
上げ用加熱域２２が形成され、出口２ｌｂ側には、同じ
く面ヒータ２　３　ａ，　　２　３　ｂを上下に配置し
て成る本加熱用加熱域２３が形成されている。

これらの温度立ち上げ用加熱域２２と本加熱用加熱域２
３の間には、第１の均熱川加熱域２４と第２の均熱川加
熱域２５が形成されている。これら第Ｉ，第２の加熱域
は一緒になって、本発明のリフロー炉における均熱川加
熱域を構成している。

各加熱域の間には、モータ２６に接続された駆動用ロー
ラ２７および送りローラ２８に巻回されたベルトコンベ
ア２９が矢印ｐ１方向に走行し、その上に所定間隔で被
加熱物３０が載置されることにより、これら被加熱物３
０はリフロー炉２１の入口２１ａから出口２ｌｂに向か
って搬送される。

第１の均熱用加熱域２４においては、被加熱物３０の上
方に、熱風の吹出し口３１ａが温度立ち上げ用加熱域２
２側に傾いて開口している熱風吹出しカバー３１が配置
される。熱風吹出し用カバー３１には、パイプ３２を介
してエアヒータ３３，ブロア３４がこの順序で接続され
、パイプ３２の他端３２ａは温度立ち上げ用加熱域２２
の上流側で炉内に挿入されている。このような構造をと
ることにより、エアヒータ３３とブロア３４を動作せし
めると、エアヒータ３３で形成された熱風は、熱風吹出
し用カバー３１の吹出し口３１ａから温度立ち上げ用加
熱域２２の方へ吹出され、パイプ３２の他端３２ａから
ブロア３４に吸引される。

すなわち、ベルトコンベア２９の上に載置されて炉内を
搬送される被加熱物３０は、図の矢印ｐｔで示される熱
風の強制的な対流で加熱される。

また、第２の均熱用加熱域２５においては、被加熱物３
０の上方に、熱風の吹出し口３５ａが第１の均熱用加熱
域２４側に傾いて開口している熱風吹出し用カバー３５
が配置されている。そして、熱風吹出し用カバー３５に
は、パイプ３６を介してエアヒータ３７，ブロア３８が
この順序で接続され、パイプ３６の他端３６ａは第１と
第２の均熱用加熱域２４．２５の間で炉内に挿入されて
いる。このような構造をとることにより、エアヒータ３
７とブロ７３８を動作せしめると、エアヒータ３７で形
成された熱風は、熱風吹出し用カバー３５の吹出し口３
５ａから第１の均熱用加熱域２４の方へ吹出され、パイ
プ３６の他端３６ａからブロ７３８に吸引される。すな
わち、ベルトコンベア２９の上に載置されて炉内を搬送
される被加熱物３０は、図の矢印ｐ，で示される熱風の
強制的な対流で加熱される。

また、本加熱用加熱域２３の面ヒータ２３ａ，２３ｂの
前後にも、エアヒータ４０，ブロア４ｌが接続されてい
るパイブ３９が挿入されている。

エアヒータ４０，ブロア４ｌを動作せしめると、エアヒ
ータ４０で形成された熱風はパイプ３９の一端３９ａか
ら炉内に挿入され、他端３９ｂからブロア４ｌで吸引さ
れる。かくして、本加熱用加熱域２３においては、被加
熱物３０が、面ヒータ２３ａ．２３ｂで加熱されるとと
もに、矢印ｐ４で示したように循環する熱風によっても
強制的に加熱されるようになっている。

つぎに作用を説明する。

リフロー炉２ｌに搬入された被加熱物３０は、面ヒータ
２２ａ，２２ｂの間を通過する過程で、これら面ヒータ
２２ａ，２２ｂの輻射熱によって加熱されると同時に、
矢印ｐ，のように循環する熱風によっても加熱されて、
所定温度の立ち上げがなされ、第１の均熱用加熱域２４
，第２の均熱川加熱域２５に順次移送されていく。

これら加熱域２４．２５を通過する過程で、被加熱物３
０は、対流する所定温度の熱風で強制的に加熱され続け
る。この熱風の熱容量は、エアヒータ３３．３７の温度
やブロ７３４．３８による風量を適正に設定すれば、面
ヒータの場合のようなばらつきが生じないので、被加熱
物３０における全体としての部分的な温度差は小さくな
る。すなわち、被加熱物３０の均熱化が有効に進む。

均熱化した被加熱３０はつづいて本加熱用加熱域２３の
面ヒータ２３ａ，２３ｂの間に移送され、均熱用加熱域
の場合よりも高温に加熱されるが、このときも熱風の対
流の作用が加味されることにより、被加熱物３０の部分
的な温度差は小さくなる。このように、熱風の対流によ
る強制加熱を加味することにより、均熱用加熱域２４．
２５における温度差ΔＴｌ１本加熱用加熱域２３におけ
る温度差ΔＴ，はいずれも小さくなり、半田付け不良は
起こらなくなる。

（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域，
均熱用加熱域および本加熱用加熱域がこの順序で配置さ
れているリフロー炉において、少なくとも前記均熱用加
熱域の加熱手段が、熱風の強制対流加熱手段であること
を特徴とするので、均熱川加熱域における加熱手段が面
ヒータである従来構造のものに比べて、例えば基板表面
に実装される電子部品の種類により基板表面に熱容量の
差が部分的に生じた場合であっても、均熱４． 用加熱域を通過する過程で、基板表面の部分的な温度差
を小さく抑えて全体の均熱化を達成することができる。

その結果、本加熱用加熱域において、部品損傷や半田付
け不良などの不都合が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例炉の概略図、第２図は従来のリ
フロー炉の概略図、第３図は従来炉における基板と搭載
部品の温度プロファイルを示すグラフである。 ２１・・・リフロー炉、２１ａ・・・入口、２ｌｂ・・
・出口、２２・・・温度立ち上げ用加熱域、２２ａ．　
２２ｂ・・・面ヒータ、２３・・・本加熱用加熱域、２
３ａ，　２３ｂ・・・面ヒータ、２４・・・第１の均熱
川加熱域、２５・・・第２の均熱川加熱域、２６・・・
モータ、２７・・・駆動用口−ラ、２８・・・送りロー
ラ、２９・・・ベルトコンベア、３０・・・被加熱物、
３１．３５・・・熱風吹出し用カバー、３１ａ，３５ａ
−熱風吹出し口、３２，３６．３９・・・パイプ、３　
１　ａ，　　３　６　ａ，　　３　９　ａ，３９ｂ・・
・パイプの先端、３３，３７．４０・・・エアヒータ、 ３４， ３８， ４ｌ・・・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域
   ，均熱用加熱域および本加熱用加熱域がこの順序で配置
   されているリフロー炉において、少なくとも前記均熱用
   加熱域の加熱手段が、熱風の強制対流加熱手段であるこ
   とを特徴とするリフロー炉。