JPH036890A - リフロー装置における加熱方法及びその装置 - 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、プリント回路基板（以後基板と略す）等を加
熱する方法に係り、特に基板に電子部品を装着した後、
リフローはんだ付けするための加熱方法及びその装置に
関するものである。

従来の技術 従来、基板にはんだ材料を塗布し、電子部品を装着した
後、加熱リフローする装置には、熱風による加熱、赤外
線による加熱、あるいは蒸気潜熱を利用した加熱等が使
用されていた。

しかしながら、最近基板の実装密度が高くなるとともに
、電子部品の多様化が進む中で、ランニングコスト、均
−加熱性、生産性の点から、熱風を利用した加熱方法が
注目されている。

例えば特開昭６３−２７８６６８号広報に示されている
ように、第１０図のような構造の例がある。

図において、モータ１０ａ及び１０ｂでシロッコファン
１０ｃおよび１０ｄをまわす。そして、ヒータ１０ｅで
空気を加熱し、被加熱物である基板１０ｆに、吹き付け
ることで、リフローする構造になっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、比較的均一な風速
のしかも一定温度の熱風を基板全面に吹き付けることに
なる。このような場合、基板上において熱風から伝達さ
れる熱量も基板全面においてほぼ同じとなる。基板面上
には、様々な電子部品や機構部品が、実装密度に搭載さ
れているので、当然、基板上の熱容量分布は、ばらつい
ている。つまり従来のように、基板全面を均一に加熱す
るだけでは、基板内に生じる温度ばらつきは解消されな
い。

本発明は上記問題点に鑑み、部品搭載基板の熱容量分布
ばらつきを相殺する熱風吹き付け加熱方法により、基板
内温度分布を均一にし、信頼性の高いリフローはんだ付
けを実現するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決する為に、本発明の加熱方法は、電子部
品が装着された基板等の被加熱物を加熱する方法であっ
て、熱解析による前記被加熱物の温度分布データにより
、被加熱物への熱風温度を制御する加熱方法である。

作　　　用 本発明は、上記した構成によって、様々な電子部品や機
構部品が、様々な実装密度に搭載されている基板などを
リフローする場合において、吹き付ける熱風の温度を、
熱解析による基板内温度分布データを基に設定すること
で、均一な温度分布を実現、信頼性の高いリフローはん
だ付けができることになる。

実施例 以下本発明の一実施例の加熱方法について、図面を参照
しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例における加熱方法の概略を
示すものである。第１図において、１ａは電子部品を搭
載した基板、１ｂはヒータを備えたノズル、１ｃはヒー
タへの結線、１ｄは熱電対、１ｅは熱風温度コントロー
ラ１ｆは、熱解析シュミレーションによる基板内温度分
布を示す。

以上のように構成した加熱方法についてつぎにその効果
を説明する。被加熱物である基板について、その基板の
材質・厚み形状等の基板情報や、搭載する部品の形状・
熱容量・配置などの部品情報更に加熱情報を基にして、
基板上の温度分布を熱解析１ｆを行うことで事前に把握
する。この熱解析結果を基に、基板上の温度分布を均一
にする為に最も最適な加熱温度が各ノズルに付して決定
できる。この結集に基づきコントローラ１ｅが、各ノズ
ルの温度調整を行う。ノズルから吹き出される熱風温度
は、代表点をもって熱電対１ｄで測定、その測定値をコ
ントローラ１ｅにフィードバックし、ノズルに設けたヒ
ータ温度を再びコントロールする。こうして最適な温度
の熱風をノズルから基板へ吹き付けることになる。第１
回申解析シュミレーション結果によれば、一定温度（２
２０℃）の熱風をノズルから均一に吹き付けるだけでは
、基板上の部品搭載部分が１９０℃までしか加熱されず
、他の部分の２１５℃とは温度ばらつきが生じている。

第２図は、電子部品が装着された基板を実際に熱解析し
、その温度分布をシュミレートしたものである。この温
度分布を更にノズルからの熱風吹き付け領域に大きく分
割し、その分割したエリア内を平均温度化して、温度分
布表示したものが第３図に示す図である。一定温度の熱
風を吹き付けるだけではそれぞれのエリア内でこのよう
な温度差が生じることになる。したがって温度の低いエ
リア例えば、（Ｂ、３）（Ｃ。

３）では熱風温度設定値を上げることが必要となる。そ
こでこれらのばらつきを補正するようそれぞれのノズル
から吹き付ける熱風の温度を最適値にコントロールし、
基板内温度分布を均一にするのである。第４図は、前記
加熱方法を一つの装置にまとめた図である。図中４ａは
基板、４ｂは熱風吹き付けノズル、４Ｃは熱解析装置及
び温度コントローラである。ノズル内での空気の加熱に
ついては、例えば、第５図に示すようにらせん状に開い
たシーズヒータ５ａを、ノズル５ｂの肉厚内へ鋳込んだ
形をとることで、パイプ通過中に空気を加熱し、最終ノ
ズル出口では、熱電対５Ｃでその温度を検出し、ヒータ
出力を調節する方法や、第６図に示すようにバイブロａ
とシースヒータ６ｂをろう付けする方法、さらには、セ
ラミックに抵抗体を印刷したものでパイプを構成、抵抗
体をセラミックパイプに焼きつける方法等とにより、パ
イプ通過中の空気を加熱することが可能である。

次に、以上述べてきた加熱方法を利用した、加熱装置に
ついて図面を参照しながら説明する。

第７図は、本発明の一実施例における加熱装置の概略を
示すものである。図中７ａは基板、７ｂは基板搬送部、
７Ｃは送風ファン、７ｄはヒータ、７ｅは熱風吹き出し
ノズル、７ｆは基板に平行な向きの熱風吹き出し口、７
ｇは排気孔、７ｈは弁である。第８図は、第７図に示す
加熱装置内をＡ矢視より示したものである。図中８ａは
基板８ｂはストッパ、８Ｃはノズル、８ｄはノズルから
吹き出す熱風の拡がりである。第９図は第７図に示す加
熱装置内をＢ矢視より示したものである。図中９ａは基
板、９ｂはストッパ、９Ｃは基板搬送レール、９ｄは送
風ファン、９Ｃはヒータ、９ｆは熱風吹き出しノズル、
９ｇは弁、９ｈは基板に平行な向きの熱風横吹き出し口
である。

このように構成された加熱装置についてその効果を説明
する。まず基板９ａが加熱装置内の所定位置つまり、ス
トッパ８ｂの作動によって停止するまでは、弁９ｇが破
線で示した位置をとることで開放状態となる。これによ
り送風ファン９ｄより送られヒータ９ｅによって例えば
２２０℃にまで加熱された空気の５０％以上は、開放さ
れた弁９ｇを通り基板に平行な向きの熱風横吹き出し口
９ｈを経て、装置内に破線の矢印に示す流れをつくり出
す。この熱風は２２０℃一定の温度でありしかも基板に
平行なものである為、基板への熱伝達は小さい。こうし
て、基板が所定のストッパ位置に達するまでは平行な流
れの熱風が、装置内の雰囲気を２２０℃一定に保つとと
もに搬送中の基板の温度も基板全体が徐々に加熱される
ことになる。

基板がストップ位置に達し停止した信号を受け、今まで
開放されていた弁９ｇが閉ざされる。このことにより熱
風経路は１００％ノズル９ｆとなる。既に基板上の温度
分布を均一にする為に各ノズル温度がそれぞれ設定され
ている。これにより、停止した基板上へ各温度設定され
た熱風が、各ノズルを経て基板上へ吹き付けられること
になる。基板の加熱が終了すると停止していた基板は搬
出される。この搬出時も搬入時と同様、弁９ｇを開放し
、装置内には基板に平行な流れをつくる。これによって
装置内の雰囲気の均一化と基板温度の均一化を同時に行
うことになる。

これまでは、各ノズルから吹き出す熱風の温度をコント
ロールしてきたが、一定の熱風温度であっても、基板に
吹き付ける熱風風量をコントロールすることで同様の効
果が得られる。この場合は、熱風温度上限が固定される
ので基板面上のいかなる箇所もその上限以上には決して
ならない利点がある。同一温度の熱風により熱容量の大
きな箇所には、ノズル径を大きくすることで多量の熱風
を熱容量の小さな所へは、小さなノズル径より小量の熱
風を基板へ吹き付けることで、基板内温度ばらつきを小
さくすることができる。

尚、熱風吹き付けによる加熱後の基板温度を、放射温度
計等の手段を用いて測定し、その測定結果を熱解析へフ
ィードバックし再び、熱風温度を制御する加熱方法も行
うことができる。これによって熱解析結果の精度が向上
することで、基板内温度ばらつきは更に小さくすること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、様々な電子部品や機構部品が、
様々な実装密度に搭載されている基板などをリフローす
る場合において、基板内に均一な温度分布を実現するこ
とができ、信頼性の高いリフローはんだ付が可能となる
。更に基板の種類が変わっても、熱解析による温度分布
の把握と、それにみあった最適な温度設定ができる為、
機種切換時間の短縮等、多品種少量生産にとって生産性
の向上につながるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるｈａ熱方法の概略図
、第２図は電子部品が装着された基板の熱解析による温
度分布シュミレーション図、第３図は熱解析結果を基に
温度分布をマトリックス分割した後の基板内温度分布図
、第４図は本発明の一実施例における加熱要部装置の概
略図、第５図。 第６図は各々ノズルヒータの一部破断の要部拡大斜視図
、平面図、第７図は本発明の他の実施例における加熱装
置の概略図、第８図は同加熱装置の正面図、第９図は同
加熱装置の個面図、第１Ｏ図は従来のはんだ付けりフロ
ー加熱装置の熱風加熱状態を表した図である。 １ａ・・・・・・電磁部品搭載基板、ｌｂ・・・・・・
ヒータを僅えたノズル、Ｉｃ・・・・・・ヒータへの結
果、１ｄ・・・・・・熱電対、１ｅ・・・・・・熱風温
度コントローラー　１ｆ・・・・・・熱解析シュミレー
ション。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電子部品が装着された基盤等の被加熱物を熱風
   加熱する方法であって、前記被加熱物の温度分布データ
   により、被加熱物への熱風温度を制御する加熱方法。
2. （２）　温度分布データは熱解析によるデータを使用し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱方
   法。
3. （３）　吹き付ける熱風風量を可変することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の加熱方法。
4. （４）　電子部品が装着された基板等の被加熱部を加熱
   する装置であって、被加熱物を搬送する搬送部と、この
   搬送部により搬送された前記被加熱部に熱風を吹き付け
   可能な熱風吹き付け部を、熱解析による前記被加熱物の
   温度分布データにより前記熱風吹き付け部の熱風温度を
   制御可能な制御部とを有した加熱装置。
5. （５）　制御部は、熱風吹き付け部からの熱風によって
   加熱された被加熱物の温度を検出し、この検出結果と、
   前記熱解析による温度分布データとを比較し、この比較
   結果をもって再び前記熱風吹き付け部を制御するよう構
   成された特許請求の範囲第４項記載の加熱装置。
6. （６）　雰囲気を一定温度に保つよう被加熱物の搬送方
   向に略平行に熱風を吹き出し可能な横吹き出し部を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の加熱装
   置。
7. （７）　熱風吹き付け部に、熱風の温度を検出可能なセ
   ンサーを有した特許請求の範囲第４項記載の加熱装置。
8. （８）　搬送された被加熱物を熱風吹き付け部と対向す
   る位置に停止させる停止機構を有した特許請求の範囲第
   ４項記載の加熱装置。