JPH06170524A - 加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 異なる加熱温度に設定可能な加熱炉におい
て、高温の加熱運転から低温の加熱運転に切換えたとき
に加熱室を短時間で温度降下させて加熱処理の効率化を
図った加熱炉を提供する。 【構成】 第１の加熱温度θ１とこれより低い第２の加
熱温度θ２に切換えて設定可能な加熱室３と、該加熱室
内で被加熱体６に対し設定温度の熱風を吹き付けるため
の熱風吹付け手段と、前記加熱室の設定温度とは独立し
て設定可能な予備加熱温度で予め前記被加熱体を加熱す
るための予備加熱室２とを具備した加熱炉において、前
記加熱室内の暖気を排出するための排気ファン７および
／または該加熱室内に冷気を供給するための給気ファン
８を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置その他の電
子部品をプリント基板上に搭載するための接着剤硬化用
あるいは半田溶融用の加熱炉に関し、特に加熱温度変更
時における加熱部の温度設定手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品をプリント基板のパターン形成
面上に実装する場合、一般に２つの方式が用いられてい
る。１つは、熱硬化性樹脂からなる接着剤により部品を
一旦プリント基板上に仮固定した後これをディップ半田
により半田接合する方式であり、この場合接着剤を硬化
させるために硬化用加熱炉が用いられる。他の方式は、
電子部品をプリント基板上にクリーム半田等のペースト
状半田を用いて仮固定した後、このクリーム半田を加熱
溶融して半田接合する方式であり、この場合クリーム半
田を加熱溶融処理するためにリフロー用加熱炉が用いら
れる。

【０００３】これら２つの半田付け方式は、例えばプリ
ント基板の一方の面を接着剤を用いた第１の方式で行な
い他の面をクリーム半田による第２の方式で行なった
り、あるいは実装すべき電子部品の条件等を考慮して必
要に応じて使い分けられる。通常、接着剤の硬化温度は
クリーム半田の溶融温度より低いため、加熱炉を効率的
に使用するために、リフロー用加熱炉を接着剤硬化用加
熱炉として兼用し、接着剤硬化処理の場合には加熱設定
温度を下げて使用している。

【０００４】図５（Ａ）は、このような接着剤硬化用と
リフロー用とに兼用された従来の加熱炉の構成を示す。
この加熱炉２０は、前室（入口室）１と、予備加熱室２
と、加熱室３と、後室（出口室）４とからなり、各室は
図示しない断熱材により外部と断熱されている。加熱処
理すべきプリント基板６は、矢印Ａのように回転駆動さ
れるコンベヤ５上に載置され、加熱炉内を矢印Ｂのよう
に搬送される。

【０００５】図５（Ｂ）は、上記構成の加熱炉内のプリ
ント基板６の温度分布状態を示す。縦軸は温度Ｔ、横軸
は移動距離Ｌ（基板の位置）を示す。グラフにおいて、
実線はリフロー半田付けモードの運転状態を示し、点線
は接着剤硬化モードの運転状態を示す。この例では接着
剤硬化温度は予備加熱温度に等しい。リフロー半田付け
モードの場合、入口室１から搬入されたプリント基板６
は予備加熱室２で予備加熱され、加熱室３で高温加熱さ
れて出口室４より取り出される。接着剤硬化モードの場
合には、プリント基板６は予備加熱室２と同じ温度で加
熱室３内で加熱処理される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加熱炉において、リフロー半田付けモードでの加熱処理
終了後に接着剤硬化モードに切換えて加熱処理を行う場
合、加熱室の断熱性が高いため、高温のリフロー半田付
けモードから低温の接着剤硬化モードに移行するのに必
要な温度降下時間が非常に長くかかり（実際の一例では
４０分以上）、その間作業が中断し無駄時間となって、
スループットの低下を来していた。

【０００７】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなさ
れたものであって、異なる加熱温度に設定可能な加熱炉
において、高温の加熱運転から低温の加熱運転に切換え
たときに加熱室を短時間で温度降下させて加熱処理の効
率化を図った加熱炉の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、第１の加熱温度とこれより低い第２の
加熱温度に切換えて設定可能な加熱室と、該加熱室内で
被加熱体に対し設定温度の熱風を吹き付けるための熱風
吹付け手段と、前記加熱室の設定温度とは独立して設定
可能な予備加熱温度で予め前記被加熱体を加熱するため
の予備加熱室とを具備した加熱炉において、前記加熱室
内の暖気を排出するための排気ファンおよび／または該
加熱室内に冷気を供給するための給気ファンを備えてい
る。

【０００９】好ましい実施例においては、前記排気ファ
ンおよび給気ファンの送風路をそれぞれ開閉するための
ダンパを設けている。さらに好ましい実施例において
は、前記排気ファンおよび給気ファンの風量は等しく設
定されている。

【００１０】さらに好ましい実施例においては、前記加
熱室を設定温度に加熱するための熱源と、該加熱室の加
熱温度を検出するための温度センサと、該温度センサの
検出温度に基づいて前記熱源をオンオフ制御するための
自動温度制御手段と、前記排気ファンおよび給気ファン
を駆動制御するための制御部とを備えている。さらに好
ましい実施例においては、前記制御部は、前記第１の加
熱温度から第２の加熱温度に切換えられたときに、前記
自動温度制御手段を作動停止するとともに前記熱源をオ
フとし、前記排気ファンおよび給気ファンを駆動して該
加熱室を第２の加熱温度まで冷却する。

【００１１】さらに好ましい実施例においては、前記制
御部は、前記加熱室が一旦第２の加熱温度以下の温度に
なるまで前記排気ファンおよび給気ファンを駆動し、そ
の後両ファンの駆動を停止して前記自動温度制御手段お
よび熱源を用いて第２の加熱温度まで上昇させるように
構成されている。さらに好ましい実施例においては、前
記加熱室および予備加熱室の間に両室間を開閉するダン
パを設けている。

【００１２】

【作用】第１の加熱温度（高温）から第２の加熱温度
（低温）に切換えられると、給気ファンが加熱室内の暖
気を強制排気するとともに排気ファンが冷気を加熱室内
に供給して加熱室内の温度を短時間に下げる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明に係る高温と低温の２つの加
熱温度モードに設定可能な加熱炉の構成図である。この
加熱炉３０は、前室（入口室）１と、予備加熱室２と、
加熱室３と、後室（出口室）４とからなり、各室は図示
しない断熱材により外部からおよび相互に断熱されてい
る。加熱処理すべきプリント基板６はコンベヤ５上に載
置され、コンベヤ５の矢印Ａのような回転により、加熱
炉内の各室１〜４を矢印Ｂのように順番に搬送される。
前室１から搬入された基板６は、予備加熱室２で所定の
設定温度に加熱され、続いて加熱室３で目的に応じた設
定加熱温度で加熱処理される。

【００１４】加熱室３内には熱源（図示しない）が備る
とともにこの熱源により所定の設定温度に加熱された空
気をプリント基板に吹き付けるための加熱ファン（図示
しない）が備る。加熱室３内の温度は温度センサ９によ
り検出される。この温度センサ９の検出温度に基づい
て、自動温度制御部（図示しない）が前記熱源や加熱フ
ァンの駆動制御を行ない、加熱室３を所定の設定温度に
保つ。この自動温度制御部はさらに後述のように運転モ
ード切換え時にこの加熱炉３０の運転制御を行なうため
の制御部１０に連結されている。

【００１５】加熱室３にはさらに、室内の暖気を強制的
に排出するための排気ファン７および室内に冷気を供給
するための給気ファン８が備る。排気ファン７および給
気ファン８の送風路上（例えば加熱室３への入口部）に
はそれぞれ矢印Ｃ、Ｄのように開閉可能なダンパ１１，
１２が備る。

【００１６】この加熱炉３０は、高温のリフロー半田付
けモード（約２３０℃）と低温の接着剤硬化モード（約
１５０℃）の２つのモードを選択的に切換えて運転可能
である。各運転モードでの各室内の基板６の温度分布は
図５（Ｂ）に示す分布と同様である。

【００１７】図２は、加熱炉３０の運転モードを切換え
たときの温度設定機構の制御系の構成を示す。マイクロ
コンピュータ等からなる制御部（ＣＰＵ）１０は、モー
タおよびその駆動回路等からなる駆動部１５を介して排
気ファン７に接続する。同様に、制御部１０は駆動部１
８を介して給気ファン８に接続し、さらに駆動部１６，
１７を介して各ダンパ１１，１２に接続する。温度セン
サ９は、ヒータおよび加熱ファン（いづれも図示しな
い）等からなる熱源手段１４とともに自動温度制御部１
３に接続される。この自動温度制御部１３は前記制御部
１０に連結される。

【００１８】上記構成の加熱炉３０において、リフロー
半田付けモードから接着剤硬化モードに切換えた場合の
加熱室３内の温度変化のようすを図３に示す。この例で
は、リフロー半田付けモードの設定加熱温度をθ１と
し、接着剤硬化モードの設定加熱温度をθ２とし、この
θ２は予備加熱温度と等しいものとする。点線は従来の
加熱炉における自然冷却による温度降下曲線であり、実
線は本発明に係る強制排気ファンおよび給気ファンを備
えた加熱炉における温度降下曲線である。横軸は時間
ｔ、縦軸は温度Ｔを表す。時刻ｔ１でモード切換えを行
なった後、従来の自然温度降下では時刻ｔ４で設定温度
θ２に達するのに対し、この実施例では、排気ファンお
よび給気ファンを用いて強制的に暖気排気および冷気給
気を行なって、一旦θ２より低い温度θ３まで冷却し
（時刻ｔ２）、その後熱源手段１４を用いて温度θ２
（時刻ｔ３）まで回復させることにより、短時間で所定
の必要な温度降下を達成している。

【００１９】図４は、このような温度降下を得るための
本発明に係る加熱炉の処理フローを示すフローチャート
である。このフローチャートを用いて上記本発明に係る
加熱炉の作用をさらに詳しく説明する。最初加熱炉は温
度θ１のリフロー半田付けモードで運転されている（ス
テップ３１）。この状態では自動温度制御部１３（図
２）が動作して温度センサ９および熱源手段１４を用い
て加熱室３の熱源部温度をθ１に保っている。このよう
な状態で、プリント板のリフロー半田付け作業が行なわ
れる。即ち、処理すべきプリント板を予備加熱室２で温
度θ２に予備加熱し、続いて加熱室３内で熱源手段の加
熱ファンにより温度θ１の空気をこのプリント板に吹付
けてクリーム半田を溶融しプリント板上の電子部品を半
田接合する。このとき加熱室３の排気ファン７および給
気ファン８は停止し、ダンパ１１，１２は閉じている。

【００２０】ここでモード切換えによる温度変更要求が
あるとする（図３の時刻ｔ１）。制御部１０はこのモー
ド切換えにより設定温度が下降するのか否か、即ち高温
のリフロー半田付けモードから低温の接着剤硬化モード
への切換えか否かを判別する（ステップ３２）。

【００２１】温度降下させるのであればこの処理フロー
はステップ３３に進み、駆動部１６，１７を介して排気
ファン７および給気ファン８の各ダンパ１１，１２を開
く。続いて、ステップ３４において、駆動部１５，１８
を介して排気ファン７および給気ファン８を駆動し、加
熱室３内の高温暖気を強制的に排出するとともにこの加
熱室３内に冷気を供給して加熱室３内を強制冷却する。
このとき制御部１０は、自動温度制御部１３の作動を停
止しかつ熱源手段１４をオフとして加熱作用を停止す
る。また、このとき制御部１０は、加熱室の室内熱源部
の目標温度をθ２より低いθ３に設定する。

【００２２】次に、ステップ３５において、温度センサ
９からの温度がθ３になったか否かが判別される。温度
センサ９からの検出信号がこの目標温度θ３に達すると
（図３の時刻ｔ２）、処理フローはステップ３６に進み
ダンパ１１，１２を閉じるとともに排気ファン７および
給気ファン８の駆動を停止して強制冷却処理を終了す
る。

【００２３】続いて、制御部１０は、熱源手段１４をオ
ンにして加熱作用を開始するとともに自動温度制御部１
３により室内熱源部の温度を接着剤硬化モードの設定温
度であるθ２になるように制御する（ステップ３７）。
このようにして、熱源部の温度がθ２になった状態（図
３の時刻ｔ３）で接着剤硬化作業が行なわれる。即ち、
処理すべきプリント板を予備加熱室２で温度θ２で予備
加熱するとともに加熱室３内で熱源の加熱ファンにより
同じ温度θ２の空気を吹付けてプリント板上に仮固定さ
れた電子部品の接着剤を硬化させる。

【００２４】このような接着剤硬化作業が終了して再び
モード切換えによる温度変更要求があると、ステップ３
８においてこのモード切換えが温度上昇させるものか否
か、即ち低温の接着剤硬化モードから高温のリフロー半
田付けモードへの切換えであるか否かが判別される。リ
フロー半田付けモードへの切換えであれば、処理フロー
は再びステップ３１に戻り、自動温度制御部１３の制御
目標温度をθ１に設定して熱源部の温度をθ１になるよ
うに制御する。

【００２５】なお、上記処理フローにおいて、排気ファ
ン７および給気ファン８による強制冷却の目標温度θ３
は、炉壁の熱容量や熱抵抗、吹付け空気量、および熱源
による温度回復能力等に応じて最短時間で設定温度θ２
まで上昇できるように定められる。またこのように低い
目標温度θ３を定めることなく、最初から目標温度をθ
２として温度制御することもできる。

【００２６】また、上記実施例では強制冷却用として排
気ファンおよび給気ファンの両方を用いていたが、いづ
れか一方のファンのみを備えた構成としてもよい。この
場合、予備加熱室２と加熱室３との間にダンパを設け、
加熱室３の強制冷却の影響が予備加熱室２内の温度に影
響しないようにすることが望ましい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、加熱室内の暖気を強制排出するための排気ファンお
よび／または加熱室内に冷気を供給するための給気ファ
ンを備えているため、高温の運転モードから低温の運転
モードに切換えられたときに、加熱室内を短時間で温度
降下させ低温モードでの運転可能状態に設定することが
でき、待ち時間が減少して作業効率が向上し、スループ
ットの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る加熱炉の構成図である。

【図２】 本発明に係る加熱炉の制御系の構成説明図で
ある。

【図３】 高温運転モードから低温運転モードに切換え
られたときの温度降下の様子を示す説明図である。

【図４】 本発明の実施例に係る加熱炉の作用を示すフ
ローチャートである。

【図５】 従来の加熱炉の説明図である。

【符号の説明】

２：予備加熱室、３：加熱室、６：プリント基板、７：
排気ファン、８：給気ファン、９：温度センサ、１０：
制御部、１１，１２：ダンパ、１３：自動温度制御部、
１４：熱源手段。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の加熱温度とこれより低い第２の加
   熱温度に切換えて設定可能な加熱室と、該加熱室内で被
   加熱体に対し設定温度の熱風を吹き付けるための熱風吹
   付け手段と、前記加熱室の設定温度とは独立して設定可
   能な予備加熱温度で予め前記被加熱体を加熱するための
   予備加熱室とを具備した加熱炉において、前記加熱室内
   の暖気を排出するための排気ファンおよび／または該加
   熱室内に冷気を供給するための給気ファンを備えたこと
   を特徴とする加熱炉。
2. 【請求項２】 前記排気ファンおよび給気ファンの送風
   路をそれぞれ開閉するためのダンパを設けたことを特徴
   とする請求項１に記載の加熱炉。
3. 【請求項３】 前記排気ファンおよび給気ファンの風量
   は等しく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の
   加熱炉。
4. 【請求項４】 前記加熱室を設定温度に加熱するための
   熱源と、該加熱室の加熱温度を検出するための温度セン
   サと、該温度センサの検出温度に基づいて前記熱源をオ
   ンオフ制御するための自動温度制御手段と、前記排気フ
   ァンおよび給気ファンを駆動制御するための制御部とを
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
5. 【請求項５】 前記制御部は、前記第１の加熱温度から
   第２の加熱温度に切換えられたときに、前記自動温度制
   御手段を作動停止するとともに前記熱源をオフとし、前
   記排気ファンおよび給気ファンを駆動して該加熱室を第
   ２の加熱温度まで冷却することを特徴とする請求項１に
   記載の加熱炉。
6. 【請求項６】 前記制御部は、前記加熱室が一旦第２の
   加熱温度以下の温度になるまで前記排気ファンおよび給
   気ファンを駆動し、その後両ファンの駆動を停止して前
   記自動温度制御手段および熱源を用いて第２の加熱温度
   まで上昇させるように構成されたことを特徴とする請求
   項５に記載の加熱炉。
7. 【請求項７】 前記加熱室および予備加熱室の間に両室
   間を開閉するダンパを設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の加熱炉。