JPH04164388A - リフロー半田付け方法およびその装置 - 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、主として電子機器の半田付けを行うリフロー
半田付は方法およびその装置に関し、詳しくは固体もし
くは液体からなる熱媒体を通して熱伝導により一枚の基
板を加熱してリフ　　。

ロー半田付けを行うリフロー半田付は方法およびその装
置に関するものである。

従来の技術 この種の半田付は方式は、それに用いる加熱手段の種類
に応じて、対流による方式、輻射による方式、伝導によ
る方式に分けられる。それぞれに長所と欠点はあるが、
熱量をもっとも効率よく伝えることができるという点で
は、伝導による方式が最も優れている。

この伝導方式による従来のリフロー半田付は装置は、第
１２図に示すようなものが用いられている。このものは
、基板ａとこの基板ａに半田付けすべき電子部品すとを
半田付けのために受載して加熱する加熱手段としての熱
媒体Ｃは、前記基板ａを受載するに充分な大きさを持っ
た１つのブロックに形成されている。

この熱媒体Ｃには温度検知センサｄおよび加熱ヒータｅ
が埋設されている。温度検知センサｄからの出力は温度
制御部ｆに送られる。温度制御部ｆは熱媒体Ｃが所定の
温度を維持するように加熱ヒータｅを通電制御する。

この装置でエリフロー半田付けを行うには、基板ａ上に
予めクリーム半田ｇが印刷され、そのクリーム半田ｇの
上に電子部品すが搭載される。このように準備された基
板ａが熱媒体Ｃに上に置かれると、基板−ａは熱媒体Ｃ
との接触によって熱媒体Ｃからの熱伝導を受けて急速に
加熱される。これによって基板ａは設定温度にしたがっ
て全体が一様に昇温し、上面温度が半田溶融温度に達す
るとクリーム半田ｇが溶融して基板ａと電子部品すとを
接合することになる。

発明が解決しようとする課題 しかし−枚の基板ａ上に複数種類の電子部品すを搭載し
てリフロー半田付けを行おうとすと、電子部品すごとの
熱容量の差により昇温する温度に高低の差が生じる。こ
のとき熱容量が小さ（極端に昇温するような電子部品す
は熱破壊を起こす嫌いがある。また熱容量が大きく昇温
しにくい電子部品すは基板ａの熱を多く奪うので、基板
ａの温度を局部的に下げることになる。このためこの部
分でのクリーム半田ｇの未溶融や半田の濡れ性の低下に
よる半田付は不良が生じる。いずれの場合も電子機器の
信頼性の低下や歩留まりの低下となる。

特に近年、電子機器に用いられる電子部品は多様化して
いる。それら電子部品は材質、形状の違いによって各々
が固有の熱容量を持ち、また一部には耐熱性の低いもの
もある。したがってこれら各種電子部品の全てにつき二
枚の基板上で同時にリフロー半田付けを行うのでは前記
問題を避けられない。

これを解消するのに、熱容量の大きい電子部品と、熱容
量の小さい電子部品と、耐熱性の低い電子部品とに分け
て、順次別個にリフロー半田付けを行うことが行われて
い、る。しかしこれでは同一の工程を数回繰り返さなけ
ればならない。したがって時間が長くかかるし、諸経費
も余計にかかるのでコストが高くつく。

そこで本発明は、前記各種の電子部品につき同時にリフ
ロー半田付けを行って、電子部品の破壊や、半田付は不
良を生じないリフロー半田付は方法およびその装置を提
供することを課題とするものである。

課題を解決するための手段 上記のような課題を達成するため本願第１の発明は、固
体もしくは液体からなる熱媒体を通して熱伝導により一
枚の基板を加熱してリフロー半田付けを行うリフロー半
田付は方法において、−枚の基板における、熱容量、耐
熱性の異なる電子部品を半田付けすべき部分ごとに、複
数の熱媒体の１つ１つを当てがって個別に加熱するよう
にし、この加熱に際し各熱媒体につき独立して温度制御
しながら前記リフロー半田付けを行うことを特徴とする
ものである。

本願第２の発明は、複数の熱媒体ブロック、これら各熱
媒体ブロックに付帯されたブロック加熱ヒータ、各熱媒
体ブロックに付帯されたブロック温度検出センサを備え
、前記各熱媒体ブロックの温度をそれらに対応するセン
サからの出力をそれらに対応するヒータにフィードバッ
クして個々の熱媒体ブロックを温度制御するようにした
ことを特徴とするものである。

本願第３の発明は、第２の発明においてさらに、複数の
熱媒体ブロックの隣接のものどうしが、断熱部を介して
一体化されていることを特徴とするものである。

作用 本願第１の発明の上記構成によれば、−枚の基板におけ
る、熱容量、および耐熱性の異なる電子部品を半田付け
すべき部分ごとに、複数の熱媒体の１つ１つを当てがっ
て別個に加熱し、この加熱に際し各熱媒体を独立して温
度制御しながらリフロー半田付けを行うので、基板の各
部をそこにリフロー半田付けすべき電子部品の熱容量、
および耐熱性に応じた温度に個別に維持しながらリフロ
ー半田付けを行うことができる。

本願第２の発明の上記構成によれば、複数の熱媒体ブロ
ックをそれに付帯するブロック加熱ヒータによってそれ
ぞれ別個に加熱するとともに、各熱媒体ブロックに付帯
するブロック温度検出センサからの出力をそれらに対応
するヒータにフィードバックして個々の熱媒体ブロック
を温度制御するようにするので、単一の基板等に熱容量
、および耐熱性の異なる各種の電子部品等をリフロー半
田付けする際、単一の基板等における、種類の異なった
電子部品等を半田付けすべき部分ごとに前記各熱媒体ブ
ロックを当てがい、各部分ごとにそこに半田付けすべき
電子部品等の種類に応じた温度を維持するように制御し
て加熱することができる。

本願第３の発明の上記構成によれば、第２の発明におい
てさらに、各熱媒体ブロックは隣接のものどうしが、断
熱部を介して一体化されているので、全体を１つのもの
として取り扱いまた使用することができるし、使用に際
し隣接の熱媒体ブロック相互間での熱影響が断熱部によ
って断たれるので、各熱媒体ごとの独立した温度制御が
適正に行われるようにすることができる。

実施例 第１図に示す本発明の第１の実施例としてのリフロー半
田付は装置を示している。

図に示すように基板ｌを受載してリフロー半田付けを行
う熱媒体ブロックとして、互いに切り離された金属ブロ
ック２．３を備える。この各金属フロック２．３はアル
ミニウム製であり、一方の金属フロック２には出力１５
００Ｗの加熱ヒータ４と熱電対５がそれぞれ埋設されて
いる。熱電対５からの出力は温度制御装置８に送られ、
温度制御装置８は金属ブロック２が所定の温度を維持す
るようにヒータ４を通電制御する。また他方の金属ブロ
ック３にも出力１５００Ｗの加熱ヒータ６と熱電対７が
それぞれ埋設されている。熱電対７も前記温度制御装置
８に接続されており、温度制御装置８は金属フロック３
に対しても所定の温度を維持するように、熱電対７から
の出力を基にヒータ６を通電制御する。

そして温度制御装置８には、各金属ブロック２．３の温
度を設定する操作ツマミ１１．１２が設けられ、また各
操作ツマミ１１．１２に対向して各金属ブロック２．３
の温度を表示する表示部１３．１４が設けられている。

各金属ブロック２．３は近接配置され、搬入される基板
１はそれらに跨がるように設置される。これによって基
板ｌ上の高周波モジュール部品１５は金属ブロック２か
らの熱の影響を強く受け、今１つの四方向リードプラス
チックパッケージ部品１６は今１つの金属フロック３か
らの熱の影響を強く受けることになる。そこで温度制御
装置８での各金属ブロック２．３に対する温度設定を、
前記各部品１５．１６の熱容量の比に応じて設定し、各
金属ブロック２．３の温度をその設定温度に維持するよ
うに温度制御することにより、高周波モジュール部品１
５と、四方向リードプラスチックパッケージ部品１６と
の間の温度差なしに各部のクリーム半田１７を充分に加
熱溶融させて、リフロー半田付けを達成することができ
、各部品１５．１６に熱破壊は生じながった。

従来との比較実験例を示すと以下の通りであった。大き
さが１５００！ＩＩＩＸ　１００　ａｍ　’Ｔ：、厚さ
が１鵬のガラスエポキシ基板上に共晶クリーム半田を印
刷し、その上に高周波モジュール部品と、四方向リード
プラスチックパンケージ部品を１つずつ搭載した基板を
２枚作成した。これら部品のリード部には、融点３０２
°Ｃの高温半田によって予め熱電対が一箇所ずつ取付ら
れた。１枚目の基板は表面温度２８０°Ｃに設定した従
来のリフロー半田付は装置で３５秒間加熱した。そして
２枚目の基板は前記実施例での高周波モジュール部品側
となる金属ブロック２の表面温度を２６０°Ｃ１四方向
リ一ドプラスチツクパツケージ部品の側となる金属ブロ
ック３の表面温度を２８０°Ｃに設定し、３５秒間加熱
した。

以上従来および本実施例の各場合の測定温度を下記の表
に示す。

この表から明らかなように、従来のリフロー半田付は装
置を用いた場合には、高周波モジュール部品と四方向リ
ードプラスチックパッケージ部品との温度差は２０°Ｃ
となり、高周波モジュール部品の温度は耐熱温度１８３
°Ｃを越えて２１０°Ｃとなった。しかし本実施例の装
置および方法では、高周波モジュール部品の側の金属ブ
ロックの温度を、四方向リードプラスチックパッケージ
部品の側の金属ブロックの温度よりも２０°Ｃ低くする
と、高周波モジュール部品と四方向リードプラスチック
パッケージ部品との温度差が２°Ｃ程度になり、高周波
モジュール部品の温度は耐熱温度１８３°Ｃ以下の１７
８°Ｃ程度に抑えることができた。

第２図は本発明の第２の実施例を示し、第１の実施例に
おける各金属ブロック２．３を、相互間にグラスウール
２０を介して一体化したものである。これによパ′って
各金属ブロック２．３は１つのものとして使用しまた取
扱うことができ便利である。また各金属ブロック２．３
間はグラスウールにて断熱されるので、前記一体止によ
っても、相互間の熱影響が断たれ、各金属ブロック２．
３における独立した温度制御を妨げない。

第３図は本発明の第３の実施例を示し、熱媒体として溶
融金属を用いたものである。

独立した一対のアルミニウム製の容器２２．２３内に溶
融金属２４．２５を入れて熱媒体ブロック２６．２７を
構成している。他の構成、および使用の方法は第１の実
施例と同様であるので説明は省略する。

第４図、第５図は本発明の第４、第５の実施例を示し、
第４図のものは加熱用ヒータ４．６を容器２２．２３外
に設けて容器２２．２３および溶融金属２４．２５を外
側から加熱するようにしたものであり、溶融金属からの
ヒータの保護が不要で構造が簡単になる。他は第３の実
施例と同様である。

また第５図のものはヒータ４．６を容器２２．２３の底
部に埋設した場合を示し、ヒータ４．６による容器２２
．２３および溶融金属２４．２５の加熱効率が第４の実
施例よりも向上する。他の構造は第４の実施例と同様で
ある。

第６図は本発明の第６の実施例を示し、第３の実施例に
おける各熱媒体ブロック２６．２７をグラスウール２０
を介し一体化している。

なお第２、第６の各実施例において、グラスウール２０
に代えてポリイミド等の耐熱樹脂や容器に密閉された気
体を用いるようなことも可能である。

さらに他の応用例としては、第７図〜第１０に示す本発
明の第７〜第１０の実施例のように、熱媒体を３つ以上
の種々のブロック３１〜３４に分割して組合せ使用する
ことができる。このようにすることにより、基板上に搭
載される各種電子部品の種類数と、その配置に応じた部
分的に独立した加熱によるリフロー半田付けが可能とな
り、同時半田付けができる電子部品の種類数の増大と、
各種電子部品の配置の自由度の増大とを図ることができ
る。そして熱媒体の分割数は前記実施例に限定されるも
のではなく、電子部品の種類数や配置に応して６分割、
２５分割、２５６分割と増加することができる。また第
１１図に示す本発明の第１１の実施例は、熱媒体ブロッ
ク４１．４２等を着脱可能に組合せてあり、図に示すよ
うに一部を取り除いた熱媒体ブロック４１を用いると、
一部が基板に接しないようにした加熱が可能である。

発明の効果 本発明の上記構成によれば、−枚の基板における、熱容
量、および耐熱性の異なる電子部品を半田付けすべき部
分ごとに、複数の熱媒体の１つ１つを当てがって別個に
加熱し、この加熱に際し各熱媒体を独立して温度制御し
ながらリフロー半田付けを行い、基板の各部をそこにリ
フロー半田付けすべき電子部品の熱容量、および耐熱性
に応じた温度に個別に維持しながらリフロー半田付けを
行うことができるので、熱容量、および耐熱性の異なる
電子部品を熱破壊や半田付は不良を生じることなく同時
に半田付けして作業時間の短縮や諸経費の軽減を図るこ
とができる。

本願筒２の発明の上記構成によれば、複数の熱媒体ブロ
ックをそれに付帯するブロック加熱ヒータによってそれ
ぞれ別個に加熱するとともに、各熱媒体ブロックに付帯
するブロック温度検出センサからの出力をそれらに対応
するヒータにフィードバックして個々の熱媒体ブロック
を温度制御するようにするので、単一の基板等に熱容量
、および耐熱性の異なる各種の電子部品等をリフロー半
田付けする際、単一の基板等における、種類の異なった
電子部品等を半田付けすべき部分ごとに前記各熱媒体ブ
ロックを当てがい、各部分ごとにそこに半田付けすべき
電子部品等の種類に応じた温度を維持するように制御し
て加熱することができ、第１の発明と同様な効果を発揮
することができる。

本願筒３の発明の上記構成によれば、第２の発明におい
てさらに、各熱媒体ブロックは隣接のものどうしが、断
熱部を介して一体化されているので、全体を１つのもの
として取り扱いまた使用することができて便利であるし
、使用に際し隣接の熱媒体ブロック相互間での熱影響が
断熱部によって断たれるので、各熱媒体ごとの独立した
温度制御が適正に行われるようにすることができ、同時
に半田付けする電子部品等の安全性と半田付けの確実性
とがさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１〜第３の各実施例を示す
リフロー半田付は装置の断面図、第４図、第５図は本発
明の第４、第５の各実施例を示す熱媒体部の一部断面図
、第６図は本発明の第６の実施例を示すリフロー半田付
は装置の断面図、第７図〜第１１図は本発明の第７〜第
１１の各実施例を示す熱媒体部の斜視図、第１２図は従
来のリフロー半田付は装置を示す断面図である。 １−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−一
基板２．３−＝−−−−−−−−−−−−−金属ブロッ
ク４．６−−−−−−−−−−−−−−−加熱ヒータ５
．７−−−−−−−−−−−−熱電対８−−−−−−−
−−−−−−一−−−−−温度制御装置１５．１６−−
−−−−−−−−一部品１７−−−−・・−一一一一−
−−−・−−−−−−−−−クリーム半田２０−−−−
−−−−−−−−−−−−−−一−−−グラスウール２
６．２７−−−−−−−−−−−−−−−−熱媒体ブロ
ック３１〜３ｔ−−−−−−−−−−−−−熱媒体ブロ
ック４１．４２−−−−−−−−−−−−熱媒体ブロッ
ク代理人　弁理士　石　原　　　勝 第３図 第４図　　　第５図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体もしくは液体からなる熱媒体を通して熱伝導
   により一枚の基板を加熱してリフロー半田付けを行うリ
   フロー半田付け方法において、 一枚の基板における、熱容量、耐熱性の異なる電子部品
   を半田付けすべき部分ごとに、複数の熱媒体の１つ１つ
   を当てがって個別に加熱するようにし、この加熱に際し
   各熱媒体につき独立して温度制御しながら前記リフロー
   半田付けを行うことを特徴とするリフロー半田付け方法
   。
2. （２）複数の熱媒体ブロック、これら各熱媒体ブロック
   に付帯されたブロック加熱ヒータ、各熱媒体ブロックに
   付帯されたブロック温度検出センサを備え、前記各熱媒
   体ブロックの温度をそれらに対応するセンサからの出力
   をそれらに対応するヒータにフィードバックして個々の
   熱媒体ブロックを温度制御するようにしたことを特徴と
   するリフロー半田付け装置。
3. （３）複数の熱媒体ブロックの隣接のものどうしが、断
   熱部を介して一体化されている請求項２記載のリフロー
   半田付け装置。