JPH0679766B2 - 気相はんだ付け方法 - Google Patents

気相はんだ付け方法

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JPH0679766B2
JPH0679766B2 JP1084189A JP8418989A JPH0679766B2 JP H0679766 B2 JPH0679766 B2 JP H0679766B2 JP 1084189 A JP1084189 A JP 1084189A JP 8418989 A JP8418989 A JP 8418989A JP H0679766 B2 JPH0679766 B2 JP H0679766B2
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリント配線板等にクリームはんだを介して搭
載した電子部品を、リフローはんだ付けする気相はんだ
付け方法および装置に関する。
〔発明の概要〕
この発明は、プリント配線板にクリームはんだを介して
搭載した電子部品をリフローはんだ付けする気相はんだ
付け方法において、電子部品等の表面温度を温度検出手
段で検出し、温度制御手段により電子部品を最適な温度
プロファイルで加熱し、電子部品の熱衝撃なチップ立ち
を防止するようにしたものである。
〔従来の技術〕
従来の気相はんだ付け方法に使用する装置は、第2図に
示すように、はんだの融点以上の沸点を有する一次液体
8と前記融点以下の沸点を有する二次液体7とが、容器
1の下部に設けたヒータ14の上面より高く混入されてい
る。一次液体8と二次液体7がヒータ14にて加熱される
と、沸点の低い二次液体7の飽和蒸気(以下二次蒸気と
いう)が先に発生し、容器1の中を上昇して二次蒸気層
4が形成される。容器1の上部に取付けられた冷却コイ
ル2に接触した二次蒸気は凝縮し、液体となって受皿3
に落下し、パイプ17を通って二次液供給装置16に入り、
制御装置15の信号によって容器1へパイプ18を通して戻
される。さらに加熱され一次液体8が沸点まで上昇する
と、一次液体8の飽和蒸気(以下一次蒸気という)が発
生し、容器1の中央に取付けられた冷却コイル5によっ
て凝縮されるまで上昇し、一次蒸気層6が形成される。
はんだ付けされるために加熱しなければならないプリン
ト配線板9等を載せるトレイ13は、チェーン12を介して
昇降装置11に吊着されている。制御装置15は予め設定さ
れた加熱条件に基づき、容器1の一次蒸気層6、二次蒸
気層4内に、トレイ13を搬入、保持、搬出するよう昇降
装置を制御する。このような構造の気相はんだ付け装置
が知られている。例えば特公53-40934号公報にこのよう
な従来の気相はんだ付け方法および構造が開示されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、従来の気相はんだ付け方法および装置は、二次
液体7の供給量、冷却コイル5に流動する液体の温度又
は量、ヒータのジュール熱の変化により、一次蒸気と二
次蒸気の混合された層の形成および温度分布は変動す
る。
予熱工程において前記混合された層を用いるため、温度
プロファイル制御の代用特性として、予熱位置と予熱時
間をどのように設定しても、従来方法では、予熱温度が
低い電子部品は一次蒸気層6に搬入されたとき熱衝撃を
受けて電子部品の信頼性が低下し、予熱温度の上昇が急
なときははんだが溶融してチップ立ちしたり、前記熱衝
撃を発生するという欠点があった。
そこでこの発明は、従来のこのような欠点を解決するた
め、電子部品を最適な温度プロファイルで加熱し、熱衝
撃やチップ立ちを防止する気相ははんだ付け方法および
装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題を解決するために、この発明は、電子部品の実
装に用いる気相はんだ付け方法および装置において、は
んだ付けするためにトレイ13に載せた電子部品の温度を
検出する温度検出手段と、前記温度をはんだ付けに最適
な温度プロファイルに制御する温度制御手段により構成
し、前記電子部品の熱衝撃やチップ立ちを防止するよう
にしたものである。
〔作用〕
上記のように構成された気相はんだ付け装置は、はんだ
付けするために加熱される電子部品の温度を温度検出手
段で検出し、温度制御手段により予め設定されたはんだ
付けに最適な温度プロファイルと前記温度を比較し、そ
の温度差に応じて予熱位置を温度分布の高い一次蒸気層
又は温度分布の低い二次蒸気層側へ補正するため、前記
温度プロファイルで加熱させることができるのである。
〔実施例〕
以下に、この発明の実施例を図面にもとづいて説明す
る。第1図は本発明の気相はんだ付け方法に使用するた
めの装置の一実施例である。第1図に示すように、はん
だの融点以上の沸点を有する一次液体8と前記融点以下
の沸点を有する二次液体7とが、容器1の下部に設けた
ヒータ14の上面より高く混入されている。一次液体8と
二次液体7がヒータ14にて加熱されると、沸点の低い二
次液体7の二次蒸気が先に発生し、容器1の中を上昇し
て二次蒸気層4が形成される。容器1の上部に取付けら
れた冷却コイル2に接触した二次蒸気は凝縮し、液体と
なって受皿3に落下し、パイプ17を通って二次液供給装
置16に入り、制御装置15の信号によって容器1へパイプ
18を通して戻される。さらに加熱され一次液体8が沸点
まで上昇すると、一次液体8の一次蒸気が発生し、容器
1の中央に取付けられた冷却コイル5によって凝縮され
るまで上昇し、一次蒸気層6が形成される。はんだ付け
するために加熱しなければならないプリント配線板9等
を載せるトレイ13は、チェーン12を介して昇降装置11に
吊着されている。制御装置15は、予め設定された加熱条
件に基づき、容器1の一次蒸気層6、二次蒸気層4内に
トレイ13を搬入、保持、搬出する信号を昇降装置11と温
度制御手段19に送る。温度制御手段19は、前記プリント
配線板9の温度を温度検出手段20にて感知し、予め設定
されたはんだ付けに最適な温度プロファイルと比較し、
温度差に応じて、前記トレイ13の保持されている位置の
補正信号や加熱および冷却の終了信号を制御装置11に送
り、昇降装置11を作動させている。
第3図は温度検出手段20の一実施例を示す側面図であ
る。第3図に示すように、プリント配線板9の温度を検
出する温度センサ21は、クリップ22によって前記プリン
ト配線板9に挟着されている。
第4図は温度制御手段19の一実施例をブロック図にした
ものである。第4図に示すように、温度センサ21の出力
はアンプ26により増幅し、コンパレータ27に入力されて
いる。制御装置15から出力される制御信号は、インター
フェイス25からマイクロプロセッサ23に入力される。前
記マイクロプロセッサ23は、メモリ24に記録された温度
プロファイルのデータを制御信号に応じて読み出し、D/
A変換器28に出力する。前記D/A変換器28に入力された温
度のデジタル信号は、アナログ信号に変換され、前記コ
ンパレータ27に入力されている前記温度センサ21のアナ
ログ信号と比較され、温度差に対応したアナログ信号と
なってA/D変換器29に入力される。前記マイクロプロセ
ッサ23は、前記A/D変換器29でデジタル信号に変換され
た温度差を読み取り、予熱位置の補正量に演算して、補
正信号を出力し、さらに予熱、加熱、冷却工程における
各設定温度に達したときには、各工程の終了信号をイン
ターフェイス25を介して制御装置に出力している。
以上のように構成された装置を用いた気相はんだ付け方
法について説明する。第5図は温度制御手段の作動を示
すフローチャートである。第5図において、P1〜P19は
フローチャートの各ステップを示している。第5図に示
すように、P2で温度制御手段の起動又は停止を確め、起
動のときはP3以下を実行し、停止のときは温度制御を停
止する。P3ではんだ付けするために加熱される電子部品
等が、予熱位置に搬入、保持されたことを確める。予熱
位置に保持されると、P12で予め設定されたサンプリン
グの時間に達したか確かめる。P13でタイムアップ後の
前記電子部品等の温度が予熱温度に達したか確める。予
熱温度以下のときは、P15で温度プロファイルのサンプ
リングタイムにおける設定温度と比較し、温度差が許容
値以上にプラスになっているか確める。前記温度がプラ
スになっている場合は、P16で予熱位置を上昇側に補正
する。前記温度差がマイナスになっているかをP17で確
める。マイナスを確認した場合は、予熱位置を下降側に
補正する。前記温度差が許容値以内のときは、予熱位置
はそのまま保持し、予熱温度に上昇するまで前記電子部
品等の温度はサンプリングして比較、補正等を続ける。
予熱温度まで上昇すると前記電子部品等は、P14で加熱
位置に搬入、保持される。
P4で加熱位置に保持されたことを確め、P8で加熱温度ま
で上昇したことを確認し、P9で保持時間を確かめる。前
記加熱温度と保持時間を達成すると、P10で前記電子部
品等は加熱位置から冷却位置(二次蒸気層4)に上昇す
る。
冷却工程は、P5で前記電子部品等の冷却位置に搬入、保
持されたか確め、P6で設定されている冷却温度まで前記
電子部品等の温度が低下したかを確める。前記冷却温度
に達するとP7によって冷却位置から定位置まで前記電子
部品等は上昇し、停止する。
上記方法によれば予熱位置となっている一次蒸気と二次
蒸気の混合された層の温度分布が、変動しても安定した
温度プロファイルではんだ付けすることができる。さら
に設定温度まで加熱又は冷却されると次工程に移るた
め、はんだ付けの処理時間が短縮される。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したように、電子部品の実装に用
いる気相はんだ付け方法および装置において、はんだ付
けするために加熱される電子部品の温度を検出する温度
検出手段と、前記温度をはんだ付けに最適な温度プロフ
ァイルに制御する温度制御手段により構成することによ
り、一次蒸気と二次蒸気の混合した層の形成と温度分
布、被加熱物の温度や熱容量の変動に対しても前記電子
部品は最適な温度プロファイルではんだ付けされるた
め、前記電子部品の熱衝撃による信頼性の低下や、予熱
温度の変動によるチップ立ちを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す気相はんだ付け方
法に使用するための装置の断面図、第2図は、従来の気
相はんだ付け装置の断面図、第3図は、この発明にかか
る温度検出手段の側面図、第4図は、この発明にかかる
温度制御手段のブロック図、第5図は、この発明にかか
る温度制御手段の作動を示すフローチャートである。 1……容器 2……冷却コイル 3……受皿 4……二次蒸気層 5……冷却コイル 6……一次蒸気層 7……二次液体 8……一次液体 9……プリント配線板 11……昇降装置 12……チェーン 13……トレイ 14……ヒータ 15……制御装置 16……二次液供給装置 17……パイプ 18……パイプ 19……温度制御手段 20……温度検出手段 21……温度センサ 22……クリップ 23……マイクロプロセッサ 24……メモリ 25……インターフェイス 26……アンプ 27……コンパレータ 28……D/A変換器 29……A/D変換器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】はんだの融点以上の沸点を有する一次液体
    と、前記融点以下の沸点を有する二次液体を容器に混入
    し、沸点まで加熱して飽和蒸気を発生させ、容器の上部
    に沸点の低い二次蒸気層、下部に沸点の高い一次蒸気層
    を形成し、プリント基板にクリームはんだを介して搭載
    した電子部品を前記容器の中に入れ、前記電子部品等に
    接触した飽和蒸気を凝縮させ、潜熱ではんだを溶融して
    接合する気相はんだ付け方法において、潜熱で加熱しは
    んだ付けする電子部品等の表面温度を温度検出手段で検
    出し、あらかじめ設定された温度プロファイルとして設
    定された温度とに差に応じて、予熱時に前記電子部品等
    の容器内の高さ方向の位置を制御し、加熱時に潜熱の発
    生量を加減する温度制御手段により、前記電子部品等を
    前記温度プロファイルで加熱することを特徴とする気相
    はんだ付け方法。
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JP5281389B2 (ja) * 2008-12-25 2013-09-04 Tdkラムダ株式会社 半田付け装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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