JPH0682915B2 - リフロー炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプリント基板のはんだ付け、特に面実装電子部
品が搭載されたプリント基板をクリームはんだではんだ
付けするに適したリフロー炉に関する。

〔従来の技術〕

プリント基板のはんだ付けには、フロー方法とリフロー
方法とがある。フロー方法とは、プリント基板がフラク
サーでフラックス塗布、プリヒータで予備加熱、そして
はんだ槽での溶融はんだへの浸漬等の工程を経て、はん
だ付けされるものである。このフロー方法はプリント基
板が連続して自動はんだ付け装置のこれらの工程を通過
するだけで、はんだ付けが行えるため、生産性のきわめ
て良好な方法であるが、近時の小形化された電子部品で
は隣合ったリード間が非常に狭いため、このリード間に
はんだが跨って付着するというブリッヂを形成してしま
うことが多い。

一方、リフロー方法とは、プリント基板のはんだ付け部
に予めクリームはんだをスクリーン印刷やディスペンサ
吐出等により塗布しておき、その上に電子部品を搭載し
てから、該プリント基板をリフロー炉のような加熱装置
で加熱してクリームはんだを溶かすことによりはんだ付
けを行うものである。該リフロー方法はプリント基板の
細かいはんだ付け部に、クリームはんだを正確に塗布し
なければならないという手間があるが、はんだが多量に
付かないためブリッヂを起こすことが非常に少ない。従
って、はんだ付けにおける信頼性の面ではフロー方法よ
りも優れており、近時のプリント基板のはんだ付けには
多く採用されるようになってきた。

ところで、かつての電子部品はリードをプリント基板の
孔に挿入して搭載していたものであるが、近時、電子部
品が小形化されるとともに多機能化されてきたことから
電子部品はリードが多数設置され、しかもリード間隔が
狭くなってきており、プリント基板の孔の挿入すること
ができなくなってきた。従って、電子部品はリードを直
接プリント基板の上に搭載する面実装部品が多く使用さ
れるようになってきた。面実装部品とはSMD（Surface M
ounting Devie）と呼ばれるものでQFP（Quad Flat Pack
age IC）、PLCC（Plastic Leadless Chip Carrier）,SO
IC（Small Qutlet IC）等がある。

これらSMDを搭載したプリント基板のはんだ付け方法
は、加熱域の上下部に加熱装置が設置されたリフロー炉
で熱風や、赤外線によりプリント基板を表裏から均一に
加熱してはんだ付けしていたものである。それ故、従来
のリフロー炉は加熱域の上下部に熱風吹き出し装置やヒ
ーターが設置されていただけのものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のリフロー炉で、プリント基板の両面にSMDをはん
だ付けする場合、先ずプリント基板の片面のはんだ付け
部にクリームはんだを塗布してからSMDの搭載部に接着
剤を塗布し、その後、該塗布部にSMDを搭載して加熱域
の上下部に加熱装置だけが設置されたリフロー炉内を走
行させ片面のはんだ付けを行う。次に、もう一方の片面
にクリームはんだ塗布、SMDの搭載を行ってから、該搭
載面を上向にして前述リフロー炉内を走行させ、二度目
のはんだ付けを行う。この様に両面実装プリント基板は
上下に加熱装置が設置されたリフロー炉で二度の加熱が
行われるため、初めに搭載されたSMDは二度も高温に曝
されることになる。一般にSMDは熱に弱く二度も高温に
曝されると機構が劣化したり、全く機能しなくなるとい
う熱損傷を受けてしまうものである。

また、片面だけにSMDを実装する場合にも従来のリフロ
ー炉で、はんだ付けを行うと、SMDのリード部だけには
んだが付着するという所謂ウィッキングを起こして接続
不良となることがあった。この原因はプリント基板に搭
載されたSMDを上下から均一に加熱すると、SMDはプリン
ト基板より高く突出しており、しかも熱の吸収のよい黒
色となっているためプリント基板よい先に加熱され温度
が上がってしまう。従って溶融したはんだはSMDととも
に高温となったリードの方にだけ付着してウィキングと
なってしまうものである。

本発明は両面実装プリント基板のはんだ付けにおいてSM
Dに熱損傷を与えることがなく、また片面実装のプリン
ト基板でもウィキングを起こすことなく、はんだ付けの
できるリフロー炉を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

従来、プリント基板のリフローはんだ付けでは、プリン
ト基板の全ての部分がはんだ付け温度以上に均一に加熱
されなければ良好なはんだ付けができないと考えられて
いたが、本発明者らはプリント基板のはんだ付け部とリ
ードだけが適当なはんだ付け温度になっていさえすれ
ば、他の部分は温度が低くても良好なはんだ付けがで
き、むしろSMDは温度が低い方が機能を損なわずに済む
ことに着目して本発明を完成させた。

本発明は、プリント基板の走行路の上下部に熱風式の加
熱装置が設置されたリフロー炉において、プリント基板
の走行路の上下部のどちらか一方の加熱装置、もしくは
上下部の両方の加熱装置の空気取入口には循環ブロワー
および冷風ブロワーが接続されており、加熱装置の流出
口からは熱風または冷風を選択的に吹き出せることがで
きることを特徴とするリフロー炉である。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明のリフロー炉の正面断面図である。

リフロー炉は、加熱域Ｈと冷却域Ｃとの分かれており、
さらに加熱域は予備加熱域PHと本加熱域RHに分かれてい
る。加熱域Ｈにはプリント基板Ｐの走行路１（一点鎖
線）の上部と下部にそれぞれ複数の加熱装置２…、２′
…が設置され、また冷却域Ｃには冷却機３が設置されて
いる。リフロー炉の加熱装置は空気が通過できる箱体４
内に図示しない電熱ヒーターが設置されたもので、空気
が箱体を通過する時に電熱ヒータで加熱されて流出口５
から熱風となって出てくるようになっている。箱体４の
空気取入口はパイプ６、６′により循環用ブロワー７の
吹出口と接続されている。上部の加熱装置の箱体に接続
されたパイプ６と循環用ブロワー７間には弁８が設置さ
れており、下部の箱体に接続されたパイプ６′と循環用
ブロワー７間には弁８′が設置されている。横方に並ん
だ加熱装置２′、２′間には吸引口９があり、該吸引口
はパイプ10により循環ブロワー７の吸込口と接続されて
いる。またパイプ６、６′は、それぞれ弁11、11′を介
して冷風用ブロワー12の吹出口とも接続している。冷風
用ブロワー12の吸込口はリフロー炉の外部に通じてお
り、冷風を吸込むことができるようになっている。

次に上記リフロー炉を用いた両面搭載プリント基板のは
んだ付けについて説明する。

弁11、11′を閉じ、弁８、８′を開いておき、全ての加
熱装置２…、２′…内の電熱ヒーターに通電して加熱状
態にし、循環ブロワー７を稼働させる。すると、該ブロ
ワーで送られた空気はパイプ６、６′から箱体４…に入
り、箱体内の電熱ヒーターで熱せられて熱風となって流
出口５から吹き出ている。吹き出た熱風は吸引口９に入
ってパイプ10から循環用ブロワー７に戻り、再度、加熱
装置に送られ、そこから吹き出るようになる。これは熱
風を循環させることにより、エネルギーの損失を防ぐも
のである。リフロー炉内を熱風の循環状態にしてから、
片面にクリームはんだを塗布し、その上に電子部品を搭
載したプリント基板を搭載面が上向になるようにしてリ
フロー炉内を矢印方向に走行させる。この時、プリント
基板は上下からの熱風により均一に加熱されるため、は
んだ付け不良のないはんだ付けが行える。片面をはんだ
を付けした後、もう一方の面にもクリームはんだを塗布
し、その上に電子部品の搭載を行ってから、該面を上向
にして再度、リフロー炉内を走行させる。この時、リフ
ロー炉では下部の加熱装置２′…の加熱を停止させ、パ
イプ６′と循環用ブロワー７間にある弁８′を閉めると
ともに、パイプ６′と冷風用ブロワー12間にある弁11′
を開け、冷風用ブロワー12を稼働させる。この状態にす
ると、上部の加熱装置２…の流出口５…からは熱風が吹
き出し、下部の加熱装置２′…の流出口５…からは冷風
が吹き出てくるので、下面に電子部品がはんだ付けさ
れ、上面にクリームはんだと電子部品が搭載されたプリ
ント基板は上面だけが熱風で加熱され、下面は冷風で冷
却されることになる。従って、上面のクリームはんだが
溶けても下面のはんだ付け部のはんだは再溶融せず、し
かも電子部品は高温に曝されることもなくなる。

続いて本発明リフロー炉での片面実装プリント基板のは
んだ付けについて説明する。

弁８と弁11′を閉じ、弁８′と弁11を開けておき、加熱
装置は全て加熱状態にしておく。そしてブロワーは冷風
用ブロワー12と循環用ブロワー７の両方に稼働させる。
この状態は、上方の加熱装置２では冷風が加熱装置内に
通過するため、少し温められてSMDの搭載されたプリン
ト基板の上面に吹き付けられる。この時、温められた空
気はSMDを少し温める程度であり、またSMDが高温になる
のを防ぐものである。そして下方の加熱装置２′から
は、クリームはんだを充分に溶かすことができる温度の
熱風が吹き出だしている。このような状態にしておいて
から、片面にクリームはんだを塗布し、その上にSMDが
搭載されたプリント基板を搭載面が上向になるようにし
て矢印方向に走行させる。すると、熱風はプリント基板
の下面を加熱するため、熱がプリント基板を通して上面
のクリームはんだを溶かすと同時にリードを加熱して、
プリント基板のはんだ付け部とリードとに付着し、ウィ
ッキングのないはんだ付けができる。

なお、実施例では空気を加熱して熱風とし、外部から冷
たい空気を冷風として取り入れるようにしたが、本発明
のリフロー炉では空気の代わりに窒素ガスを加熱した
り、冷たい窒素ガスを取り入れるようにすることもでき
るものである。

［発明の効果］ 本発明のリフロー炉は、両面実装プリント基板のように
プリント基板を二度もリフロー炉に通す場合でも、初め
に搭載したSMDは二度高温に曝されることがないため、
熱損傷を受ける心配がないばかりか、SMDのリードとプ
リント基板を同時に同一温度にすることができるためウ
ィッキングのようなはんだ付け不良を起こすことがない
等、信頼性のあるはんだ付けが行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のリフロー炉の正面断面図である。 １…プリント基板の走行路、２、２′…加熱装置、５…
流出口、７…循環用ブロワー、12…冷風用ブロワー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板の走行路の上下部に熱風式の
   加熱装置が設置されたリフロー炉において、プリント基
   板の走行路の上下部のどちらか一方の加熱装置、もしく
   は上下部の両方の加熱装置の空気取入口には循環ブロワ
   ーおよび冷風ブロワーが接続されており、加熱装置の流
   出口からは熱風または冷風を選択的に吹き出させること
   ができることを特徴とするリフロー炉。