JPH0481269A - リフロー炉およびそれに用いる面吹出し型ヒータ - Google Patents
リフロー炉およびそれに用いる面吹出し型ヒータInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
はんだ付けに適したリフロー炉およびそれに用いる面吹
出し型ヒータに関する。
場合、プリント基板の側部、隅部、中央部等全ての部分
が諮問−の温度上昇(温度プロファイルという)になら
なければならない。つまり、プリント基板の全ての部分
の温度プロファイルが路間−のカーブとなりプリント基
板上の適宜な箇所に塗布されたクリームはんだは全て同
時に溶融し、未はんだや部分的な過熱がなくなることが
求められている。
用し、これをリフロー炉のトンネルの上下に設置したも
のであったが、近時のように実装密度が高くなったプリ
ント基板では、赤外線ヒータを設置しただけのリフロー
類では均一加熱が行えなくなってきている。これは、赤
外線が直進するためであり、高密度に実装されたプリン
ト基板では、電子部品で影となったところは赤外線が到
達せず、温度が上がらなくなってクリームはんだが完全
に溶けないという未はんだになってしまうものであった
。また、高さの高い部品では、頂部が赤外線ヒータに近
づくため、頂部に赤外線が強く当たって過熱され、熱損
傷を起こしてしまうものであった。
題を起こすことがなく、今日では熱風を使ったリフロー
類が多く採用されるようになってきた。
のがある。
置した下方吹出型リフロー炉(特公昭6138985号
、特開昭63−177960号、実公平1−23666
号、実開平1−177076号)。
フロー炉(特開昭63−180368号、同63−27
8668号、同64−83395号、特開平1−186
270号、同1−278965号、同1.−30559
4号)。
当たるため、片面だけに電子部品を実装した片面実装基
板に対しては均一加熱に非常に効果があるが、今日のよ
うに両面に電子部品を実装した両面実装基板では下面に
熱風が当たらないため、下面は上面よりも温度が低くな
ったり、不均一加熱となって温度プロファイルが上面と
異なってしまうことがあった。
熱風を当てることができるため、両面実装基板での均一
加熱には適したものであり、今日、多く採用されるよう
になってきている。
では、(a)上下部の熱風吹出口が相対向し、上下部の
気体吸入口が相対向した対向吹出型(特開昭63−18
0368号、特開平1−186270号、同12789
65号)と、(b)上部の熱風吹出口と下部の気体吸入
口が対向し、下部の熱風吹出口と上部の気体吸入口が対
向した相互吹出型(特開昭64−83395号)とがあ
る。
風とが略中間部で衝突するため、プリント基板が走行し
ている時にはプリント基板の両面に均一に熱風が当たる
が、プリント基板が走行していない時には上下からの熱
風が入り乱れ炉内の温度分布が不安定となってしまう。
両面に同じ状態の熱風が当たることが好ましいものであ
るが、対向吹出型のようにプリント基板が存在していな
い時に熱風が入り乱れて温度分布が安定していないと、
そこにプリント基板が走行してきてもプリント基板を均
一加熱することはできない。
い時には上下からの熱風が循環されて炉内温度が均一化
するが、プリント基板走行時にはそれぞれが一方の面だ
けを熱風加熱することになり、プリント基板は不均一に
加熱されることになる。
風装置間で熱風が循環するためリフロー炉内での熱風同
志の衝突はなく、プリント基板が走行していない時は、
炉内温度を一定に保つことができる。しかしながら、こ
のリフロー炉はプリン1〜基板が走行してくるとプリン
ト基板で熱風の循環通路が遮断されプリント基板の片面
だけの加熱となりプリント基板は不均一加熱になってし
まうことがあった。特に、一方の面における熱風吹出口
と他方の面における熱風吹出口とが長手方向に離れてい
る場合、プリント基板の各面における加熱が時間をおい
て交互に行われることになる結果、不均一加熱は免れな
い。
ていて重なることがないためにそのような傾向が増長さ
れ、プリント基板からすれば全体の均一加熱は十分に実
現されない。
の熱風吹出口を接近させて配置し、しかもそのような縦
長の加熱ガス循環経路を狭い領域に多数並べる構成を採
る必要があり、そのためリフロー炉自体も高さが高くな
りそれによる熱損失も免れない。
加熱を可能にするとともに、効率的な均熱加熱を実現す
る手段を提供することである。
高度の温度管理が実現できるとともに速やかにかつ均一
に所定温度にまで加熱するという効率的加熱技術を可能
とするリフロー炉およびそれに使用する面吹出し型ヒー
タを提供することである。
だ付けに適した面吹出し型ヒータを多数提案してきた(
参照:実願昭62−20683号、同62195583
号、同63−16336号、同63−31547月、同
63−43297号、実願平1−145514号)。な
お、これらの出願に云う「熱風赤外線ヒータ」とは、セ
ラミックスを被覆した金属の多孔質板を箱体に設置し、
その後方から気体を箱体内に流入して気体を加熱し、熱
風にして多孔質板から吹き出させ、またセラミックスか
らはプリント基板全体を均一加熱することに適した波長
の遠赤外線を放出するヒータであって、これは本発明に
言う「面吹出し型ヒータ」に包含されるものである。
されている面吹出し型ヒータを互いにコンヘアの長手方
向にわずかにずらずことにより、プリント基板の走行時
ばかりでなく、走行していない時も、リフロー炉内を均
一の温度状態にし、プリント基板を上下両面から同時に
加熱でき、均一かつ効率的な加熱が可能になることを知
り、本発明を完成させた。
た面吹出し型ヒータと、上下対の該面吹出し型ヒータを
コンベア通路に沿って相互に反対方向に一部づらして配
置することにより、これら上下対の面吹出し型ヒータの
間に形成された加熱ガス上向き通路領域、加熱ガス衝突
領域、および加熱ガス下向き通路領域とを備えた加熱帯
域を有することを特徴とするリフロー炉である。
らすときのその位置関係は、両者の間に加熱ガス上向き
通路領域、加熱ガス衝突領域、および加熱ガス下向き通
路領域とが形成される限り特に制限ない。しかし、例え
ば、上下対になって配置された面吹出し型ヒータの重な
り量をゼロとした場合には、従来の相互吹出型ヒータを
備えたリフロー炉と同一となり、一方完全に両者を重な
るようにした場合には従来の対向吹出型と同一となる。
ゼロ%超、100%未満であり、好ましくは174〜3
/4、つまり25%〜75%である。
含するものであって、要するに面吹出し型であれば特に
制限はなく、それらを上下対に設けしかも一部長手方向
に設置位置をずらずことによって両者の間に効果的な加
熱領域を出現させればよく、そのかぎりにおいて特定の
ものに制限されない。
路の実質上全長に亘ってプリント基板に対する上下面か
らの加熱が同時に行われることになり、高さの低い全体
として熱効率のすぐれた横長のリフロー炉が提供される
。
気体導入に長いダクトを設置したり、ただファンだけで
気体を導入させるものであったため、これをリフロー炉
に設置する場合、複雑なダクト配管を行う必要があるこ
とから、これらの点については改良が求められる。
一面を構成するセラミックス被覆多孔質板と、前記箱体
内に設置された加熱ヒータ要素と、前記箱体の他の面に
設けた、気体を箱体内に流入させる開口と、該開口と連
通した気体吸入口と、該気体吸入口と前記箱体の開口と
を連通させる通路内に設置したファンとを備えたことを
特徴とする面吹出し型ヒータである。
す前記多孔質板の平面面積を気体吸入口の平面面積の2
倍以上とすることが好ましい。
行方向に対して交互ずらして設置することにより、加熱
・ガス上向き通路領域、加熱ガス衝突領域および加熱ガ
ス下向き通路領域から成る加熱帯域が形成されることか
ら、プリント基板の上下方向から同時に加熱され、しか
も面吹出し型ヒータを赤外線放射型とした場合、その赤
外線と循環する熱風との相乗効果でプリント基板は速や
かにかつ均一に所定温度にまで加熱される。
型ヒータがその少なくとも長さの174以上が重なるよ
うに互いにコンベア走行方向にずらして配置するのがよ
い。かかる配置によって上述の加熱ガス衝突領域を大き
くとってプリント基板の両面からの加熱領域を十分なも
のとし、一方、気体吸入口の領域を可及的に狭くして、
プリント基板の上下面の不均一加熱面を可及的少とする
ことができる。
上述の加熱帯域は予備加熱ゾーンに設けることが好まし
いが、予備加熱ゾーンばかりでなく、本加熱ゾーンにも
上述のように配置された面吹出し型ヒータを設置すると
、ここでプリント基板は一気にはんだ付は温度まで上昇
させられ、未はんだをなくすことができる。
の面吹出し型ヒータと赤外線ヒータを交互に設置し、し
かも最終加熱ゾーンである本加熱ゾーンに面吹出し型ヒ
ータを設置すると外部の空気は両側の面吹出し型ヒータ
で阻止され炉内に侵入しにくくなる。
制限されないが、好ましくは、セラミックス被覆多孔質
板を備えたものであって、それによれば、被覆セラミッ
クスからはセラミックス特有の赤外線、特にプリント基
板と電子部品を同時に加熱することのできる遠赤外線が
放射される。
品間に侵入して狭い部分も加熱ができる。
クスフユームを吸着させるとともに、触媒作用で無煙・
無臭にする。
るいは相互吹出型のいずれであってもトンネル内で発生
したフラックスフユームが熱風の吹出口や送風機等に付
着し、それが溜まるとタレ落ちてプリント基板に付着し
て、プリント基板の絶縁抵抗を劣化させたり、美観を悪
くするという問題もあったが、本発明によれば、多孔質
金属板、特にセラミックス被覆多孔質金属板を備えた面
吹出し型ヒータを用いることにより、そのような問題も
効果的に解決できるのである。
入口とが同一面にくるように配置するが、そうすると複
雑なダクト配管が不要となる。
口の平面面積の2倍以上となった面吹出し型ヒータをト
ンネルの上下部に、それぞれの熱風吹出口と気体吸入口
を向かい合わせて設置すると、上側の熱風吹出口の一部
が下側の熱風吹出口の一部と対向するとともに上側の熱
風吹出口の一部と下側の気体吸入口が対向するため、対
向吹出型リフロー炉と相互吹出型リフロー炉と両方の特
徴を生かすことができる。
活性ガスを加熱したものであるが、場合によっては空気
を加熱したものであってもよい。
た例を示すが、この赤外線ヒータ4は、熱風吹出し型で
なくてもよくまたその設置は必ずしも必要としない。
び冷却ゾーンCから成り、リフロー炉内には図示しない
プリント基板を矢印A方向に搬送するコンヘア2が走行
している。本加熱ゾーンRの上下部には一組の面吹出し
型ヒータ3.3が長手方向に互いにわずかにずらして設
置されており、その間に加熱ガス上向き通路領域(X)
、加熱ガス衝突領域(Y)および加熱ガス下向き通路領
域(Z)が形成されている。図示例では、面吹出し型ヒ
ータ3は熱風吹出口5と気体吸入口6とが同一面にあり
、内部のファン7で気体吸入口6から気体を吸込み、そ
れを例えば電熱ヒータである加熱ヒータ要素8で加熱し
て熱風吹出口5から吹出すものである。熱風吹出口5は
気体透過性の多孔質板から構成されている。図中、加熱
気体の流れは矢印でもって表す。
れた加熱帯域は、コンヘア通路を介してそれぞれ上下部
に設置された対向する面吹出し型ヒータ3.3と、上部
ヒータの熱風吹出口5から下部ヒータの気体吸入口6゛
へ向かう加熱ガス下向き通路(Z)と、下部ヒータの熱
風吹出口5から上部ヒータの気体吸入口6へ向かう加熱
ガス上向き通路(X)と、さらにその間に形成された加
熱ガス衝突領域(Y)とから構成されており、かかる加
熱帯域を備えることで、加熱の均一化および効率化、さ
らには熱消費の節約が図られている。
9.9が設置されている、この冷却装置9は前記面吹出
し型ヒータと同一構造であるが前述の電熱ヒータ8が設
置されていない。従って上下の冷却装置9.9間では冷
風が循環するようになっており、外部の空気の侵入はこ
こでも阻止できる。
の加熱状態について説明する。
行させると、プリント基板は先ず入口近くに設置された
赤外線ヒータ4での加熱から始まる。ここでは、プリン
ト基板は緩かに加熱されるが、搭載された電子部品の影
となったところは、赤外線が直接当たらないため、他の
部分より温度は低くなっている。プリント基板が次の面
吹出し型ヒータ3.3の設置箇所に入ると、ここでは熱
風が上下間で循環しているため、先の赤外線ヒータ4に
よる加熱時、温度が低かった部分は循環する熱風で加熱
されて上昇し均一温度となる。通常、面吹出し型ヒータ
3.3での加熱は加熱が早急、に行われ、被加熱物が急
加熱されるものであるが、加熱時間が短いと急加熱とは
ならない。つまり、図示装置のような場合、プリント基
板が短時間で面吹出し型ヒータ3.3の設置箇所を通過
してしまうため、左程に温度上昇はしないものである。
は、プリント基板は、面吹出し型ヒータ3.3から構成
される各加熱帯域を順次通過する間連続して加熱が行わ
れるため、効果的な均一加熱が短時間で行われる。この
ように、予備加熱されたプリント基板は本加熱ゾーンR
の面吹出し型ヒータ3.3の設置箇所に入り、ここで−
気に温度上昇する加熱が行われ、クリームはんだが溶融
して未はんだのないはんだ付けが行われる。熱風温度は
電熱ヒータ8の加熱量を調節することにより行える。
板は、次の冷却ゾーンCに入り、ここで冷却装置9によ
り冷やされて溶融していたはんだが凝固してはんだ付け
は終了する。
入り口に従来の赤外線ヒータ設けた例を示すが、必要に
よりこの赤外線ヒータ4は各面吹出し型ヒータの間に介
在させてもよい。急激な温度変化を防止できる。
3の好適態様を示す略式斜視断面図である。
された金属の多孔質板13から構成されている。
特定のものに制限されないが、例示すれば、金属を電鋳
法で成形して得た三次元メツシュ体(商品名:セルメッ
ト)や金属粉を焼結して得た多孔質焼結体等である。多
孔質板13の表面にはセラミックス被覆層14が被覆さ
れている。
て行うと多孔質板の気孔を詰まらせることなく、多孔質
板に強固に被覆させることができる。
の酸化物系のものがある。多孔質板13の上方には電熱
ヒータなどの加熱要素15が蛇行して取付けられている
。
側となるところには細長の開口16が穿設されており、
該開口16の上流にはファン17が設置されている。こ
こに設置するファンとしては多数の細長の羽根が円筒状
となったクロスファンが適してる。
置されており、該ダクトは多孔質板13を設置した面と
隣接したところに開口しており、気体吸入口19を形成
している。多孔質板13の面積は気体吸入口19の面積
の2倍以上となっている。符号20はファン17を回動
させるモータである。
加熱形態について説明する。
熱ヒータ15は箱体内を加熱するとともに、多孔質板1
3を加熱し、加熱された多孔質板13がその表面のセラ
ミックス被覆層14を加熱する。そのため多孔質板13
の表面からはセラミックス特有の波長の遠赤外線が放射
される。そして、モータ20でファン17を回動させる
と外部にあった気体は、気体吸入口19から吹い込まれ
、箱体12の開口16から箱体内に流入していく。箱体
内に流入した気体は電熱ヒータ15、多孔質板13等で
熱せられ、多孔質板13の全面から熱風となって吹き出
される。
風を吹き出すとともに、遠赤外線を放射して被加熱物を
両者で加熱するものであり、高密度実装プリント基板の
ように電子部品間が狭く、熱容量が各部で異なるものに
は、それらの相乗作用で均一加熱がより一層効果的に行
われる。
ームが発生し、それがリフロー炉のいたるところに付着
して取扱時に作業者の手や衣服に41着したり、はんだ
イ]け時のプリン1一基板に付着して悪影響を与えるも
のであるが、本発明の面吹出し型ヒータは、金属の多孔
質板とその表面に被覆したセラミックスに触媒作用があ
るため、ここに通過するフラックスフユームは大部分が
浄化されてしまうものである。
ータを用いることにより遠赤外線が放射され、加熱効率
は一層改善される。すなわち、最初に下部の面吹出し型
ヒータの多孔質板から吹き出す熱風と放射される遠赤外
線でプリント基板の下面が加熱され、さらに少し進むと
、上部の面吹出し型ヒータの多孔質板から吹き出す熱風
と放射される遠赤外線でプリント基板の上面が加熱され
、その間は両側から同時に熱風と遠赤外線とで加熱され
る。つまり、多孔質板の加熱ガス吹き出し面積が吸入口
の面積の2倍以上となっているため、上下部の多孔質板
は重なる領域ができ、該領域内ではプリント基板は上下
面が熱風と遠赤外線で同時に加熱されることになる。そ
して、この上下部の多孔質板の重なる域を出ると、プリ
ント基板は上部の多孔質板からの加熱を受ける。従って
、上下部一対の面吹出し型ヒータ間を通過するプリント
基板は、下面・上下面、上面順で連続して順次加熱され
る。
約150°Cに熱せられ本加熱の準備に入る。
ント基板は約230°Cに熱せられてクリームはんだが
溶融する。
ら連続的に加熱でき、しかも1つの加熱帯域を高さの低
い横長とすることができ、リフロー炉全体としては非常
にコンパクトな構造とすることができる。さらに、予備
加熱ゾーンの各加熱帯域ではプリント基板の全体を均一
加熱しながら次の本加熱の準備に適した温度にすること
ができ、本加熱ゾーンでは温度上昇を早くするように調
整した面吹出し型ヒータを設置することによって、プリ
ント基板を急激にかつ均一に所定のはんだ付は温度まで
上昇させて未はんだのないはんだ付けを行うことができ
る。
囲気にした場合、面吹出し型ヒータによる窒素ガスの炉
内循環によって外部からの空気の侵入を阻止して炉内の
酸素濃度を低くすることもできる。
び 第2図は、本発明にかかる面吹出し型ヒータの斜視断面
図である。 1: リフロー炉 2:コンベア3:面吹出し
型ヒータ 4:赤外線ヒータ5:熱風吹出口
6:気体吸入ロア:ファン 8:電熱ヒ
ータ(X): 加熱ガス上向き通路領域 (Y): 加熱ガス衝突領域 (Z): 加熱ガス下向き通路領域 特許出願人 千住金属工業株式会社
Claims (5)
- (1)コンベア通路を介して上下対向して設置された面
吹出し型ヒータと、上下対の該面吹出し型ヒータをコン
ベア通路に沿って相互に反対方向に一部づらして配置す
ることにより、これら上下対の面吹出し型ヒータの間に
形成された加熱ガス上向き通路領域、加熱ガス衝突領域
、および加熱ガス下向き通路領域とを備えた加熱帯域を
有することを特徴とするリフロー炉。 - (2)前記加熱帯域をコンベア通路に沿って複数並べて
構成したことを特徴とする請求項1記載のリフロー炉。 - (3)箱体と、該箱体の一面を構成するセラミックス被
覆多孔質板と、前記箱体内に設置された加熱ヒータ要素
と、前記箱体の他の面に設けた、気体を箱体内に流入さ
せる開口と、該開口と連通した気体吸入口と、該気体吸
入口と前記箱体の開口とを連通させる通路内に設置した
ファンとを備えたことを特徴とする面吹出し型ヒータ。 - (4)加熱ガスを吹出す前記セラミックス被覆多孔質板
の平面面積を前記気体吸入口の平面面積の2倍以上にし
たことを特徴とする請求項1記載の面吹出し型ヒータ。 - (5)前記面吹出し型ヒータが請求項3または4記載の
面吹出し型ヒータである請求項1または2記載のリフロ
ー炉。
Priority Applications (4)
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US07/710,484 US5154338A (en) | 1990-06-06 | 1991-06-05 | Solder reflow furnace |
DE69104652T DE69104652T2 (de) | 1990-06-06 | 1991-06-06 | Wiederaufschmelzlötofen. |
EP91401479A EP0461961B1 (en) | 1990-06-06 | 1991-06-06 | Solder reflow furnace |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH0481269A true JPH0481269A (ja) | 1992-03-13 |
JPH0741408B2 JPH0741408B2 (ja) | 1995-05-10 |
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ID=16323721
Family Applications (1)
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JP2194385A Expired - Fee Related JPH0741408B2 (ja) | 1990-06-06 | 1990-07-23 | リフロー炉およびそれに用いる面吹出し型ヒータ |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0741408B2 (ja) |
Cited By (4)
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