JPH0641718Y2 - 連続リフロー装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は半導体の基板実装に用いられる連続リフロー装
置に関するものである。

〔従来の技術とその技術的課題〕

プリント配線基板に電子部品を搭載、固定する方法（実
装方法）としては、プリント基板に設けた穴に部品のリ
ード線を挿入してはんだ付けする挿入実装法のほか、リ
ードレスのチップ部品を直接搭載し、予め導体パターン
に塗布したクリームはんだを加熱溶融して接合する表面
実装法、あるいはそれら２者を併用した混在実装が知ら
れており、近年、高密度実装の目的で両面実装も行われ
ることが多くなっている。

このような実装技術は、はんだ付けの良否で大きく性能
が左右されることは周知のとおりであり、そのはんだ付
け工法としてリフロー方式が従来より知られている。こ
の方法はフロー法（デイップ法）に比べて精密ななんだ
付けを行える利点があり、ことに赤外線加熱方式のリフ
ローは、多数の部品を同時にハンダ付けでき、量産に適
しているため最も普及している。

しかしながら、従来の赤外線リフロー装置は、トンネル
状の加熱室内に赤外線ヒータを設置し、ベルトコンベア
で基板と部品とのセット物を移動させる構造であったた
め、次のような問題があった。

熱の伝達形式が専ら輻射であるため、加熱速度が遅い
と共に均熱効果が乏しく、特に部品を高密度に搭載した
ような場合に、不良品が多発しやすい。すなわち大きな
部品の蔭にある部品と他の部品ではんだ不ぬれやブリッ
ジが起るなど接合状態に差違が生じやすく、また、部品
の片側にコネクタ端子が付いているような場合に、先端
などが局部加熱されてふくれなどの変形や破損が生じや
すい。

はんだから生ずるベーパーなどの不純物の排出が不確
実であるため、加熱室の汚損が早く、頻繁な清掃を要し
たり、加熱室に付着したベーパーが振動等により剥離し
て搭載部品や基板に付着し、それにより電気特性が劣化
しやすい。

特開昭63-278668号公報にはベルトコンベア式リフロー
半田付け装置として、コンベアの移動経路の上下側に位
相をずらせて送風機を設け、これら送風機を含むように
隔壁によって空気循環通路を形成し、それら空気循環通
路内にヒータを設け、上側の送風機により吐出した空気
を下降しつつヒータで加熱してコンベアを通過させて下
側の送風機に吸引させ、この送風機から吐出した空気を
ヒータで加熱してコンベアを通過させて再び上側の送風
機に吸引させるようにしたものが提案されている。

この先行技術は輻射と対流を利用するため熱効率がよい
という利点はあるが、反面、各ゾーンでコンベアベルト
を挟んで加熱空気を循環させるため、半田から生ずるベ
ーパーなどの不純物も循環することになる。このため、
加熱室の汚損を防止することができず、前記したの不
具合を解消することができないという問題があった。ま
たこの先行技術は炉構造が非常に複雑であるとともに多
数の送風機が必要なため装置が高価になるという問題が
あった。

なお、特願平1-7375号にもコンベア式のリフロー炉が提
案されているが、この先行技術は赤外線ヒータを使用せ
ずもっぱら熱風を使用してプリント基板を加熱するため
外部に大型の熱源を必要としこれから導管によって熱風
を炉内に送りこむ形式のため装置が大型化するとともに
熱効率が悪いという問題がある。この対策として、炉体
内にトンネル状の内壁を設け、この内壁に通じるように
上下に高温気体導入部を設け、その高温気体を内壁の左
右に設けた吸引口から吸気し、内壁と外壁間の環状通路
を通って外壁の上下に設けた気体吸引部から外部に吸引
させ、熱源を介して再び内壁の高温気体導入部から流入
させるようにしている。

しかしこの構造では、高温気体を循環させることと、内
壁の幅方向両側から気体を吸引するため炉体長手方向す
なわちプリント基板の移動方向で各ゾーンの雰囲気が混
合しやすいことにより、やはり前記した先行技術と同様
に加熱室の汚損を防止することが困難であるという問題
がある。また、炉内にトンネル状の内壁を設けたり、各
ゾーンの内壁に高温気体導入部を設けることから構造が
複雑で、やはり高価な装置となるという問題があった。

本考案は前記のような問題点を解消するために考案され
たもので、その目的とするところは、比較的簡単な構造
でありながら超高密度実装においても搭載部品を不必要
に加熱することなく、確実、精密にはんだ付けすること
ができ、しかも排気効率が良好で、加熱室の汚れを最少
限に抑えることができ、多ピン、微小ピッチ化や三次元
実装に即応したはんだ付けを実現できるこの種の連続リ
フロー装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本考案は、両端に入口部と出口
部を有するトンネル状の炉体の前記入口部と出口部との
間に第１仕切り壁を設ける一方、この第１仕切り壁と出
口部との間に断面積の小さい通路穴を形成するように環
状の第２仕切り壁を突設し、第１仕切り壁から入口側に
昇温ゾーン、第１仕切り壁から第２仕切り壁間に予熱ゾ
ーンそして第２仕切り壁から出口側にリフローゾーンを
画成し、それらゾーンにヒータを設置するとともにコン
ベアベルトを通し、電子部品を搭載したプリント基板を
移動してはんだ付けするようにした装置であって、前記
昇温ゾーンの入口側端部に排気部を設ける一方、予熱ゾ
ーンの出口側端部にはバリヤ用のエア導入部と排気部を
対向状に設け、かつ、前記昇温ゾーンと予熱ゾーンとの
境界位置の第１仕切り壁上方の炉体には、昇温ゾーンと
予熱ゾーンに向けて傾斜する斜面部を有しそれら傾斜部
に多数の噴孔を配設したボックス部を備えた熱風振り分
け導入装置を設けたものである。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図ないし第４図は本考案による連続リフロー装置の
一実施例を示しており、１は耐火物で築造されたトンネ
ル状の炉体、２は炉体１を所要の間隙をおいて外囲する
カバーである。前記炉体１は左端に入口部1aが開設され
ると共に、右端に出口部1bが開設され、この出口部1bと
入口部1aの間に第１仕切り壁1cが突設される一方、第１
仕切り壁1cと出口部1bとの間には、断面積の小さい通路
穴を構成するように環状の第２仕切り壁1dが突設され、
これらにより炉体内は入口側から出口側にかけて、昇温
ゾーンＡ、予熱ゾーンＢおよびリフローゾーンＣが構成
され、それぞれのゾーンに赤外線ヒータたとえば遠赤外
線ヒータ3a,3b,3cが配置され、昇温ゾーンＡを100℃近
傍、予熱ゾーンＢを150℃近傍、リフローゾーンＣを215
〜240℃程度の温度に加熱するように構成されている。

４は昇温ゾーンＡの入口側上側に相当する炉体１に開設
した排気部であり、入口部1aに臨む入口排気筒41ともど
も炉体外の集気筒40に接続され、カバー２を貫いて排気
を取り出すようになっている。

５は予熱ゾーンＢとリフローゾーンＣの境界位置すなわ
ち第２仕切り壁1dの近傍下側に開設したバリヤ用のエア
導入部であり、６は前記エア導入部に対応する上側部位
に開設した排気部であり、出口部1bに臨む出口排気筒61
ともども炉体外の集気筒60に接続され、カバー２を貫い
て排気を取り出すようになっている。

７はコンベアベルトであり、張り側が入口部1aから出口
部1bに挿通され、外部のプーリに巻回され、ワークＷす
なわちはんだ（クリームはんだ、やに入りはんだ等）を
塗布したプリント配線基板とこれに搭載したリード付き
またはリードレスのコンデンサ、抵抗器等の電子部品
を、所定の速度で昇温ゾーンＡ、予熱ゾーンＢおよびリ
フローゾーンＣに順次移動させるようになっている。

本考案の特徴は、前記昇温ゾーンＡと予熱ゾーンＢとの
境界部すなわち第１仕切り壁1cの上部に、昇温ゾーンＡ
と予熱ゾーンＢに熱風を振り分け供給する熱風振り分け
導入装置８を設けたことにある。

詳述すると、熱風振り分け導入装置８は、炉体外の適所
たとえば下部フレーム20に設置したブロワ９と、ブロワ
９から吐出された空気またはその他の気体を所要温度た
とえば180〜210℃に加熱する熱風発生機10と、該熱風発
生機10とホース11で接続された熱風導入部体12からなっ
ている。

熱風導入部体12は、第２図ないし第４図に示すように、
接続筒部121に続いて断面積の拡大したＬ状に屈曲した
ボックス部120を有し、ボックス部120の中間外周にはフ
ランジ122が設けられ、ボックス下半部123が炉壁13に形
成した穴130に嵌挿され、フランジ122により支持されて
いる。

そして、ボックス下半部123の炉内に臨む部分には、昇
温ゾーンＡと予熱ゾーンＢに向けて傾斜し全体として逆
山型をなす斜板部124,125が形成され、それら斜板部12
4,125に板厚を貫き多数の噴孔126が配設されている。ま
た、ボックス部120内には所要の間隔で邪魔板127が突設
されている。

第５図は本考案の別の実施例を示しており、この実施例
では熱風発生機10が熱風導入部体12の吸込み側部位に設
けられている。

〔実施例の作用〕 リフロー方式によりはんだ付けするにあたって、赤外線
ヒータ3a,3b,3cに通電すれば、赤外線ヒータ3a,3b,3cに
より昇温ゾーンＡ、予熱ゾーンＢおよびリフローゾーン
Ｃが所定温度に加熱され、ドラフト効果によりエア導入
部５から外気が吸い込まれ、上昇気流となって排気部６
から排気されることにより予熱ゾーンＢとリフローゾー
ンＣ間にヒートバリヤが形成される。したがって、リフ
ローゾーンＣは適切な温度条件が形成されるとともにリ
フローゾーンＣは入口側に吸引力が働き内部雰囲気が排
気部６から排出されるため、リフローゾーンＣは良好な
雰囲気に保たれる。

本考案は、それとともにブロワ９および熱風発生機10を
作動させるものであり、こうすれば、外気はブロワ９に
より吸い込まれ、熱風発生機10に押し込まれることで熱
風となり、その熱風は熱風導入部体12に送り込まれ、ボ
ックス部内の邪魔板127で画成される屈曲通路を通過す
ることで均圧化される。

そして、熱風は、第５図で模式的に示すように、ボック
ス部底部の斜板部124,125に配設されている噴孔126,126
から、昇温ゾーンＡに対してはワークＷに向流するよう
に、また、予熱ゾーンＢに対してはワークＷと順流する
ように熱風が吹き込まれる。昇温ゾーンＡに吹き込まれ
た熱風は昇温ゾーンＡの入口側に望んでいる排気部４に
吸い込まれて排気され、予熱ゾーンＢに吹き込まれた熱
風はエア導入部５から吸い込まれた外気とともに予熱ゾ
ーン出口側の排気部６から排出される。

このように単に赤外線ヒータで加熱するだけでなく熱風
を吹き込むため、輻射と対流との相乗作用で昇温ゾーン
Ａと予熱ゾーンＢがきわめて効率良く、均一に加熱され
る。ことに前記のように熱風が昇温ゾーンＡに対しては
ワークＷに向流するように、また、予熱ゾーンＢに対し
てはワークＷと順流するように供給され、昇温ゾーンＡ
では移送中のワークＷの前部側に熱量が多く与えられ、
予熱ゾーンＢでは移送中のワークＷの後部側に熱量が多
く与えられるため、単一の熱風振り分け導入装置８を使
用するだけで熱伝達がきわめて良好、迅速に行われる。
すなわち、プリント基板の隅ずみまで熱風が接触し、超
高密度実装であっても、また小さい部品が多数用いられ
ても、搭載部品のすべてのはんだ部を確実に均熱するこ
とができ、したがって搭載部品の温度を不必要に上げず
に精密にはんだ付けすることができる。

さらに、熱風を単純に導入するのでなく、ボックス部底
部の斜板部124,125に配設されている噴孔126,126から積
極的に昇温ゾーンＡと予熱ゾーンＢに方向付けして振分
け供給し、昇温ゾーンＡの入口側と予熱ゾーンＢの出口
側の両排気部4,6から旺盛に排気するため昇温ゾーンＡ
と予熱ゾーンＢの排気効率が促進されるとともに、昇温
ゾーンＡでは搬送されてくるワークＷの前部側を新鮮な
熱風で洗い、予熱ゾーンＢでは搬送されてゆくワークＷ
の後部側を新鮮な熱風で洗うため、ベーパーなどの不純
物を確実にワークＷから排除して炉外に排出することが
でき、さらに、リフローゾーンＣではこれの内部の雰囲
気が入口側の排気部６と出口側の排気筒61から強力にゾ
ーン外に向けて排出されるため、リフローゾーンＣをは
んだのベーパーによる汚損のきわめて少ないクリーンな
雰囲気にすることができ、これにより炉内の汚れが減少
し、精度の高いはんだ付けの実現とメンテナンスの軽減
を達成できる。

〔考案の効果〕

以上説明した本考案によるときには、両端に入口部1aと
出口部1bを有するトンネル状の炉体１の前記入口部1aと
出口部1bとの間に第１仕切り壁1cを設ける一方、この第
１仕切り壁1cと出口部1bとの間に断面積の小さい通路穴
を形成するように環状の第２仕切り壁1dを突設し、第１
仕切り壁1cから入口側に昇温ゾーンＡ、第１仕切り壁1c
から第２仕切り壁1d間に予熱ゾーンＢそして第２仕切り
壁1dから出口側にリフローゾーンＣを画成し、それらゾ
ーンA,B,Cにヒータ3a,3b,3cを設置するとともにコンベ
アベルト７を通し、電子部品を搭載したプリント基板を
移動してはんだ付けするようにした装置であって、前記
昇温ゾーンＡの入口側端部に排気部４を設ける一方、予
熱ゾーンＢの出口側端部にはバリヤ用のエア導入部５と
排気部６を対向状に設け、かつ、前記昇温ゾーンＡと予
熱ゾーンＢとの境界位置の第１仕切り壁1c上方の炉体に
は、昇温ゾーンＡと予熱ゾーンＢに向けて傾斜する斜面
部124,125を有しそれら傾斜部124,125に多数の噴孔126
を配設したボックス部120を備えた熱風振り分け導入装
置８を設けたので、次のようなすぐれた効果が得られ
る。

（１）ヒータ3a,3b,3cによる発熱量と外部からの熱風を
効果的に活用することができる上に、熱風振り分け導入
装置８により熱風を昇温ゾーンＡと予熱ゾーンＢに向け
て的確に振り分けて昇温ゾーンＡの入口側と予熱ゾーン
Ｂの出口側から排気させ、昇温ゾーンＡではワークに対
して熱風を向流させ、予熱ゾーンＢではワークに対して
熱風を順流させるため、ワークをすみずみまで効率よく
また搭載部品を不必要に加熱することなく均熱するで
き、リフローゾーンＣではこれの入口側に対設されたバ
リヤ用のエア導入部５と排気部６によりバリヤが形成さ
れ、リフローゾーンＣ内には熱風吹き込まれないため静
かに加熱することができる。

（２）熱風振り分け導入装置８により熱風を昇温ゾーン
Ａと予熱ゾーンＢに向けて的確に振り分けて昇温ゾーン
Ａの入口側と予熱ゾーンＢの出口側から排気させ、昇温
ゾーンＡではワークに対して熱風を向流させ、予熱ゾー
ンＢではワークに対して熱風を順流させるためワークか
ら生ずる不純物をリフローゾーンＣに到るまでに確実に
排除することができ、リフローゾーンＣでは導入部５と
排気部６によるドラフト作用で入口側と出口側の雰囲気
が排出されるため清浄な雰囲気に保たれ、したがって、
排気効率がよく、ゾーンの汚れを最少限に抑えることが
でき、確実、精密なはんだ付けを行うことができる。

（３）各ゾーンごとに送風機を用いず、また炉内を二重
構造としたりしないですむため、構造が簡単で安価な装
置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による連続リフロー装置の一実施例を示
す部分切欠側面図、第２図は第１図の部分的拡大図、第
３図は第２図の平面図、第４図は第２図IV-IV線に沿う
断面図、第５図は本考案の別の実施例による雰囲気の流
れを模式的に示す説明図である。 １……炉体、1a……入口部、1b……出口部、1c……第１
仕切り壁、1d……第２仕切り壁、3a,3b,3c……赤外線ヒ
ータ、4,6……排気部、５……エア導入部、７……コン
ベアベルト、８……熱風振り分け導入装置、120……ボ
ックス部、124,125……傾斜部、126……噴孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に入口部1aと出口部1bを有するトンネ
   ル状の炉体１の前記入口部1aと出口部1bとの間に第１仕
   切り壁1cを設ける一方、この第１仕切り壁1cと出口部1b
   との間に断面積の小さい通路穴を形成するように環状の
   第２仕切り壁1dを突設し、第１仕切り壁1cから入口側に
   昇温ゾーンＡ、第１仕切り壁1cから第２仕切り壁1d間に
   予熱ゾーンＢそして第２仕切り壁1dから出口側にリフロ
   ーゾーンＣを画成し、それらゾーンA,B,Cにヒータ3a,3
   b,3cを設置するとともにコンベアベルト７を通し、電子
   部品を搭載したプリント基板を移動してはんだ付けする
   ようにした装置であって、前記昇温ゾーンＡの入口側端
   部に排気部４を設ける一方、予熱ゾーンＢの出口側端部
   にはバリヤ用のエア導入部５と排気部６を対向状に設
   け、かつ、前記昇温ゾーンＡと予熱ゾーンＢとの境界位
   置の第１仕切り壁1c上方の炉体には、昇温ゾーンＡと予
   熱ゾーンＢに向けて傾斜する斜面部124,125を有しそれ
   ら傾斜部124,125に多数の噴孔126を配設したボックス部
   120を備えた熱風振り分け導入装置８を設けたことを特
   徴とする連続リフロー装置。