JPH0623280U - リフロー半田付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田付加熱時に発生しやすい配線回路基板の
反りを防止して、高品質な半田付を可能とするリフロー
半田付装置を提供すること。 【構成】 対向する搬送コンベア４，４ａ間に、赤外線
ヒータ（加熱ヒータ）１下の半田溶融ゾーンから装置外
部まで駆動される独立した補正コンベア５を設ける。こ
の補正コンベア５により、加熱によって生じる配線回路
基板３の反りを修正し、半田付終了後も平面度を保った
配線回路基板３を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半田付加熱時に発生しやすい配線回路基板の反りを防止して、高品 質な半田付を可能とするリフロー半田付装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

加熱温度の異なる複数の加熱ゾーン（予熱ゾーン、半田溶融ゾーン）が、リフ ロー炉内に設けられているリフロー半田付装置が、従来より種々開発されている 。リフロー炉内を通して配線回路基板の半田付を行うわけであるが、半田付加熱 時に配線回路基板に反りが発生しやすく、その反りを修正、防止するためにいろ いろな方法が考えられていた。図５と共に代表的な反りの修正、防止方法を説明 する。

【０００３】 （イ）リフロー炉内を通して半田付された配線回路基板３は、上面からの加熱に より、中央が図５（ａ）に示すように矢印Ｄ方向に反る。この反りを修正するた めに、配線回路基板３を反転させ、リフロー炉より低めに温度設定した（１２０ 〜１５０℃）別の加熱炉を通して反りをもどす。なお、図中の４は搬送コンベア 、１６は表面実装部品である。１４については次に説明。 （ロ）前記（イ）のように反転させるのではなく、反ったままの配線回路基板３ を、アルミプレート等の放熱を目的とした平板１４に乗せ換えて反りをもどす。 （ハ）表面実装部品１６を配線回路基板３に搭載した直後に、配線回路基板３を 剛性のある治具１７上に乗せ（図５（ｂ）参照）、この状態でリフロー半田付を 行い、反りを発生させない方法もある。

【０００４】 しかし、上記（イ）〜（ハ）の方法には次の欠点があった。 （イ）の方法では、実装した配線回路基板を再加熱するので、 ・実装半導体に熱損傷が発生しやすい。 ・両面配線回路基板の場合、次期半田付面の銅パターン酸化による半田付不良 が発生しやすい。 ・専用再加熱炉の設置が必要であり、設置スペースの拡大及び高額設備投資と なる。 （ロ）の方法では、 ・配線回路基板に合わせた専用平板の準備と交換作業が必要になる。 ・平板に乗せ換えるために、次の配線回路基板が搬送コンベアから流れてくる までに反りもどし作業を終了させておかねばならず、連続して配線回路基板 を流すことができない。

【０００５】 （ハ）の方法での欠点について 剛性のある治具への配線回路基板のセッティングを、複数台の実装機械群の前 工程で行うと、治具の回収装置が幅の長いものとなることから部品実装後のリフ ロー半田付前の工程で、治具への配線回路基板のセッティングを行う。 しかし、配線回路基板上に印刷等によって塗布されたクリーム半田は１００〜 ２００μm と膜厚が薄いので乾燥して粘性を失いやすく、粘性を失った状態では 、実装されているＦＰＩＣや、電界コンデンサなどの背高部品は、少しの衝撃が 加わっても外れや位置ずれ等を起こしやすく品質問題が発生する。高密度に表面 実装部品を搭載する場合、配線回路基板の位置を画像認識して位置補正しないと 、小型チップ部品やＦＰ（ファインピッチ）ＩＣの０．３〜０．５mmピッチの搭 載は、隣接パターンへのタッチ不良が発生するので、位置補正は品質上不可欠と なっており、前記の外れや位置ずれ等の問題は品質に大きく影響する。 このように、リフロー半田付前の剛性のある治具への乗せ換えには実用上問題 が多かった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

この考案が解決しようとする課題は、上述した従来の問題を招くことなく、配 線回路基板の反り防止ができるリフロー半田付装置とするにはどのような手段を 講じればよいかという点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は上記課題を解決するために、 加熱温度の異なる複数の加熱ゾーンが設けられているリフロー半田付装置にお いて、 対向する搬送コンベアの間に、加熱ヒータ下の半田溶融ゾーンから装置外部ま で駆動される独立した補正コンベアを設けたことを特徴とするリフロー半田付装 置を提供するものである。

【０００８】

【実施例】

本考案のリフロー半田付装置の一番の特徴は、搬送コンベアの間に、加熱ヒー タ下の半田溶融ゾーンから装置外部まで駆動される独立した補正コンベアを設け た点である。 図１に一実施例を示す。同図（ａ）はその要部を示す斜視図、同図（ｂ）はそ の要部を示す側面図である。４，４ａが対抗する一対の搬送コンベア、５が独立 した補正コンベアである。

【０００９】 このリフロー半田付装置は、配線回路基板３の供給口、排出口を除いて全体を 断熱材を有する外郭で覆われたトンネル型のリフロー炉となっている。トンネル 型炉内には、半田付温度プロファイルを作る赤外線ヒータ１、冷却ファン２を有 し、それらの下部には、配線回路基板３を搬送する搬送コンベア４，４ａが設け られている。さらに、搬送コンベア４，４ａ間には、搬送コンベア４，４ａと等 速度で配線回路基板３を搬送するよう駆動される補正コンベア５が、赤外線ヒー タ１下の半田溶融ゾーンから冷却ゾーン２下部を通り装置外部まで配置されてい る。この補正コンベア５は、配線回路基板３の平面度を保つよう、搬送コンベア ４，４ａと同じ高さ位置に設けられている。

【００１０】 図２に本実施例の要部の平面図を示す。補正コンベア５は固定板６に設けられ たスライド機構７上に設置され、矢印Ｃ方向に移動できる。ストローク調整ボッ クス８内には、このボックス８に固定されている固定ラック９と、この固定ラッ ク９と共にピニオン１０を挟む摺動ラック１１が設けられている。また、ストロ ーク調整ボックス８は固定板６に固定されており、ピニオン１０の軸には接続ブ ラケット１３を介して補正コンベア５が接続されている。なお、摺動ラック１１ の先端部には、一対の搬送コンベアの内の幅方向に可動なコンベア４の先端部が 挟まれる形で接続されている。

【００１１】 図１にもどって、表面実装部品が搭載された配線回路基板３は、このリフロー 半田付装置内に入り、予熱ヒータ１ａによって予熱された後、赤外線ヒータ１に よって加熱されることによって温度が上昇し、配線回路基板３上に印刷されてい るクリーム半田の溶融が始まる。そして、クリーム半田は粒状の固相から液相に 変化（１６０〜１８０℃）し、表面実装部品の接続リード線と基板３上の接続ラ ンドとの間に拡散し、接続リード線と接続ランドとが濡れた状態でつながる。こ れと同時に、赤外線ヒータ１による加熱によって配線回路基板３の曲げ強度が低 下し（図４参照）、基板３の自重及び実装部品１６の加重により、基板３は中央 部を最大に下方向Ｄに反ろうとする（図３（ａ）参照）。しかし、半田溶融ゾー ンにおいて、基板３の下面部の中央に補正コンベア５が位置するので、予熱ゾー ンで生じたわずかな反りも含めて、反りがこの補正コンベア５により修正される 。

【００１２】 配線回路基板３が補正コンベア５に乗る際に生じるわずかな衝撃、及び補正コ ンベア５上で、基板３に発生した反りが戻ろうとする動き（平面化の動き）によ って、実装部品の外れや位置ずれ等が発生することが考えられる。しかし、配線 回路基板３は半田１５が溶融している半田溶融ゾーンで補正コンベア５に乗るの で、この溶融している半田１５の表面張力により、前記の衝撃や動きを吸収でき （図３（ｂ）参照）、実装部品１６を正規の位置に保持できるので、本装置では 、実装部品１６の外れや位置ずれ等を発生させずに基板３を平面化することがで きる。（図３（ｃ）参照）

【００１３】 配線回路基板３は、この後、平面状態を保ちながら冷却ゾーンを通って冷却さ れるので、基板３上で溶融していた半田は固相状態にもどり基板３の半田付が完 了する。 配線回路基板３はさらに補正コンベア５によって装置外部（リフロー炉の外部 ）まで運ばれ、常温に戻る。配線回路基板３は常温に戻るので曲げ強度が増し、 よって、基板３の自重及び実装部品１６の加重により反りは発生せず、基板３は 平面状態を維持できる。

【００１４】 もし仮に、本装置によらず、半田硬化時に基板３が反ったままの状態であると 、この反りが実装部品の半田付部分で固定されてしまい、反りを戻すのが困難と なる（図５（ｃ）参照）。さらに、基板３の反りを戻そうとする力が半田付部分 に応力として常に働くことになり、長期間使用した場合、微細な半田付部分にお いてはクラックが発生しやすくなる。本装置を用いれば、このような問題は発生 しない。

【００１５】 ここで、補正コンベア５は赤外線ヒータ１によって加熱されて一旦高温となる が、補正コンベア５は、その後、冷却ゾーンを通り装置外部まで移動するので常 温まで冷却される。よって、長時間使用しても、補正コンベア５は定常的に高温 となることはない。しかも、補正コンベア５は搬送コンベア４，４ａと同方向に 駆動されているので、搬送する配線回路基板の下面をこすることがなく、本装置 は、下面部に銅箔パターンが形成されている基板３に対しても、そのパターンを 剥離させる心配のない高品質な半田付ができる。

【００１６】 次に、搬送コンベア間の搬送幅が変更（配線回路基板の大きさに応じて変更） されても、補正コンベアを常に搬送幅の中央に位置させる機構について図２と共 に説明する。 補正コンベア５を、搬送幅がある状態において、予め搬送コンベア４，４ａの 間の中央位置に配置しておく。配線回路基板３の寸法変更に伴い、一対の搬送コ ンベアの内の搬送幅方向に可動な側のコンベア４を（ｌ）だけ移動させると、接 続されている摺動ラック１１も（ｌ）だけ移動する。摺動ラック１１に対抗する 固定ラック９は固定されてるので、ピニオン１０は回転しながら（ｌ）／２だけ 移動する。従って、ピニオン１０の軸１２と接続しているブラケット１３を介し て、補正コンベア５も（ｌ）／２だけ移動する。よって、搬送コンベア４，４ａ 間の搬送幅が変わっても、補正コンベア５を常に搬送コンベア４，４ａ間の中央 位置に位置させることができる。固定ラック９、ピニオン１０、摺動ラック１１ 、ブラケット１３が、補正コンベア５を常に搬送幅の中央に位置させる装置を構 成している。 このような、補正コンベア５を常に搬送幅の中央に位置させる装置を設けた場 合には、さまざまな大きさの配線回路基板に対応できるリフロー半田付装置とな る。

【００１７】 なお、既に基板の下面部に部品が実装されている配線回路基板に対しては、部 品の高さに合わせて補正コンベア全体を上下させるモータ等を設けることによっ て対応できる。

【００１８】

【考案の効果】

上記した構成と動作により、本考案のリフロー半田付装置は下記の効果を有す る。 （１）実装部品の位置ずれや外れ等の問題を招くことなく、配線回路基板の反り を防止して平面化を図れ、また、再加熱の必要がないので実装部品の熱損傷を防 止でき、高品質な半田付を実現できる。 （２）補正コンベアは搬送コンベア間に設置できるので装置の小型化、低価格化 が図れる。

【００１９】 （３）配線回路基板が両面実装基板の場合、片面の半田付終了後の、もう一方の 面の半田印刷時に反りが発生していないので、半田印刷機械において精度の高い 半田印刷ができるようになり、高品位な両面実装基板を作成できる。 （４）搬送コンベア間の搬送幅を変化させても、常に補正コンベアを搬送幅の中 央に位置させる装置を設けた場合には、種々の大きさの配線回路基板に対して、 基板の反り発生の最大位置（即ち搬送幅の中央）に自動的に補正コンベアを移動 できるので、それらの配線回路基板の反りを防止できる。よって、種々の大きさ の配線回路基板を扱える汎用性の広いリフロー半田付装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示す図である。

【図２】一実施例の要部の構造を示す平面図である。

【図３】配線回路基板の反り防止を説明するための図で
ある。

【図４】配線回路基板の温度と曲げ強さとの関係を示す
図である。

【図５】従来の配線回路基板の状態を説明するための図
である。

【符号の説明】

１ 赤外線ヒータ（加熱ヒータ） １ａ 予熱ヒータ ２ 冷却ファン ３ 配線回路基板 ４，４ａ 搬送コンベア ５ 補正コンベア

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱温度の異なる複数の加熱ゾーンが設け
   られているリフロー半田付装置において、 対向する搬送コンベアの間に、加熱ヒータ下の半田溶融
   ゾーンから装置外部まで駆動される独立した補正コンベ
   アを設けたことを特徴とするリフロー半田付装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のリフロー半田付装置におい
   て、 前記搬送コンベア間の搬送幅が変更されても、前記補正
   コンベアを常に前記搬送幅の中央に位置させる装置を設
   けたことを特徴とするリフロー半田付装置。