JPH0727184U - リフロー炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板全体を均一加熱して、プリント
基板の多数個所における温度差（Δｔ）を小さくし、プ
リント基板やＳＭＤに対して熱損傷を起こさないように
する。 【構成】 トンネル１内に設置された一対のレール４、
４にはボールネジ８、８が螺合されており、該ボールネ
ジは中央部から片側は正ネジ１０であり、その反対側は
逆ネジ１１となっていて、ボールネジ回転させると一対
のレールは平行移動して、お互いに近づき合ったり遠ざ
かったりする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ソルダーペーストが塗布されたプリント基板を加熱して電子部品と プリント基板とをはんだ付けするリフロー炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の電子部品は、長いリードをプリント基板の穴に挿入し、穴の裏の銅箔部 とリードとをはんだ付けするものであったが、近時の電子部品はプリント基板に 直接搭載してリードと銅箔とをはんだ付けするという所謂、表面実装部品（Ｓｕ ｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：以下ＳＭＤという）になってきて いる。

【０００３】 ＳＭＤとプリント基板のはんだ付け方法としては、フロー法とリフロー法とが ある。フロー法とは、自動はんだ付け装置によるはんだ付け方法である。フロー 法では、先ずプリント基板のはんだ付け部にＳＭＤを接着剤で仮固定して搭載し ておき、該搭載面にフラクサーでフラックス塗布、プリヒーターで予備加熱後、 ＳＭＤの搭載面を噴流はんだ槽の噴流している溶融はんだに接触させてＳＭＤと プリント基板とをはんだ付けする。このフロー法は、プリント基板を自動はんだ 付け装置に通すだけで全てのはんだ付け部にはんだ付けができるため、非常に生 産性に優れた方法である。しかしながら、ＳＭＤは小型化されてきていることか ら、隣接したリード間が狭くなっており、狭いリード間に溶融はんだが付着する と、このまま凝固してブリッジを形成することがあった。またフロー法では、チ ップ部品のようにはんだ付けをする電極が角張ったものでは、電極の隅部に溶融 はんだが侵入することができず、はんだの付かない未はんだの不良となってしま うこともあった。従って、フロー法はＳＭＤのはんだ付けには余り適した方法で はない。

【０００４】 リフロー法は、リフロー炉ではんだ付けする方法である。リフロー炉でのはん だ付けは、プリント基板のはんだ付け部にソルダーペーストをシルクスクリーン やメタルマスクで印刷塗布したり、或はディスペンサーで吐出塗布し、ソルダー ペースト塗布部にＳＭＤを搭載した後、該プリント基板をリフロー炉に通過させ てソルダーペーストを溶融させることによりＳＭＤとプリント基板とをはんだ付 けする方法である。このリフロー法は、はんだ付け部だけにソルダーペーストを 塗布しておくため、ソルダーペーストが溶融しても、はんだ付け部の周囲に広が らない限り、ブリッジを形成することがなく、またソルダーペーストが溶融すれ ば未はんだとなることもない。従って、今日ではＳＭＤのはんだ付けにはリフロ ー法が多く採用されるようになってきた。

【０００５】 リフロー法に使用するリフロー炉は、長いトンネル内が予備加熱ゾーン、本加 熱ゾーン、冷却ゾーンとなっており、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンにはヒータ ーが設置され、冷却ゾーンには冷却器が設置されている。そしてトンネル内にプ リント基板を搬送する一対のコンベアが走行している。リフロー炉のコンベアは 、無端のチェーンにプリント基板を保持する爪が設置されたものである。しかし ながら、チェーンだけを長いトンネル内で走行させると、弛んだり振動を起こし てプリント基板を落下させてしまうため、トンネル内には一対のレールが設置さ れていて、コンベアはこのレールに沿って安定走行するようになっている。

【０００６】 従来のリフロー炉は、図３に示すように、一対のレールのうち一方のレールが 移動不可能な固定レールＳ₁であり、もう一方のレールが固定レールに対して横 方に平行移動可能な移動レールＳ₂であった。即ち、トンネル内を搬送するプリ ント基板の大きさに合わせて移動レールＳ₂を矢印Ａのように移動させることに よりプリント基板を堅固に保持して搬送するようになっていた。

【０００７】 ところでリフロー炉では、プリント基板に塗布したソルダーペーストが全て同 時に溶融すれば、未はんだのような不良はなくなる。そのためにはプリント基板 全体が均一に熱せられて温度分布が均一になるようにしなければならない。

【０００８】 プリント基板の温度を測定して描いたグラフを温度プロファイルというが、プ リント基板の多数個所で温度プロファイルをとった場合、本加熱ゾーンでの最高 温度の部分と最低温度の部分の温度差（Δｔ：デルターティー）ができる限り小 さいことが望ましい。このΔｔが小さければ、ＳＭＤやプリント基板を熱損傷す ることなしにプリント基板に塗布したソルダーペーストを全て同時に溶融せるこ とができるからである。

【０００９】 従来のリフロー炉では、プリント基板の多数個所に熱電対を取り付けて温度プ ロファイルをとった場合、Δｔを小さくすることが困難であった。その原因は、 リフロー炉に設置するヒーターにある。つまり、ヒーターは図４（グラフの下部 はヒーターの横幅域）に示すように、両端の温度が低く、その中程は高い安定し た温度域となっている。従来のリフロー炉は、固定レール側がヒーターの端部に 近いところの上方にあるため、プリント基板は固定レールのコンベアで保持され た部分が熱容量の少ないヒーターで加熱され、温度が上がらなくなっていた。

【００１０】 従来のリフロー炉で小さいプリント基板を加熱した場合、プリント基板は固定 レール側のコンベアで保持した部分が前述のように温度が上がりにくいものであ るが、移動レール側のコンベアで保持した部分は温度が上がっている。それは、 移動側レールのコンベアがヒーターの中程に位置するため、ヒーターの安定した 高温で加熱されるからである。

【００１１】 しかしながら、従来のリフロー炉で大きいプリント基板を加熱した場合、移動 レールが温度の低いヒーターの端部の上に位置するため、移動レール側のコンベ アに保持された部分も温度が上がらないことがあった。

【００１２】 このようにヒーターの両端部の温度が中央部よりも低いのであれば、中央部の 安定した高い温度の部分だけを利用して加熱すると、プリント基板のΔｔは低く なることから、実開昭６２−９２０６８号のリフロー炉ではヒーターの設置され たトンネルの部分をプリント基板に合わせて移動させるようにし、プリント基板 全体をヒーターの中央で加熱できるようにした。このリフロー炉は、一対のコン ベアの一方を固定とし、もう一方のコンベアを移動可能にしたものである。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

リフロー炉は内部にヒーターが設置されていてトンネル自体の温度が高くなっ ているため、トンネルを移動させるリフロー炉では、トンネルの移動作業に危険 を伴うものであった。 本考案は、危険なトンネルを移動させなくてもプリント基板を温度が安定した ヒーターの中央で加熱できるリフロー炉を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案者は、プリント基板を温度が安定した中程のヒーター部分に合わせるこ とができれば、トンネルを移動させなくてもプリント基板を均一に加熱できるこ とに着目して本考案を完成させた。

【００１５】 本考案は、一対のレールがトンネル内に設置され、該トンネルに沿ってプリン ト基板搬送用のコンベアが走行するリフロー炉において、前記一対のレールは両 方ともトンネルの長手方向に平行移動可能となっていることを特徴とするリフロ ー炉である。

【００１６】 一対のレールは、一対のレールの中心に対して対称的に移動させるようにして もよいし、或はそれぞれ独自に移動させるようにしてもよい。

【００１７】

【作用】

一対のレールの両方を移動可能にしてあるため、プリント基板をヒーターの温 度が一番安定した高温の部分に置くことができる。

【００１８】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案を説明する。図１は本考案のリフロー炉の平面断 面図、図２は同側面拡大断面図である。

【００１９】 リフロー炉はトンネル１となっており、トンネル内は予備加熱ゾーンＰ、本加 熱ゾーンＲ、冷却ゾーンＣとなっている。予備加熱ゾーンＰと本加熱ゾーンＲの 上下部にはヒーター２…が設置されており、冷却ゾーンＣには冷却器３が設置さ れている。トンネルには一対のレール４、４が架設されており、該レールに沿っ て無端のコンベア５、５が図示しない駆動装置により走行している。

【００２０】 コンベア５、５の一側にはピン状の爪６…が突出しており、該爪は上にプリン ト基板７を乗せて相対向するコンベア間で保持するものである。プリント基板７ は、コンベア５、５によって矢印Ｂ方向に搬送される。

【００２１】 一対のレール４、４にはボールネジ８、８が螺合されており、一方のボールネ ジの端部は外部に突出していて、該突出部にはハンドル９が設置されている。二 本のボールネジ８、８は図示しないチェーンで連動されており、一方のボールネ ジのハンドル９を回転させるとチェーンで連動されているもう一方のボールネジ が同一方向に同一回転するようになっている。

【００２２】 ボールネジ８、８は中央部から片側は正ネジ１０となっており、その反対側は 逆ネジ１１となっている。従って、ボールネジ８、８を回転させると、ボールネ ジ８、８に螺合されているレール４、４は矢印Ｘ、ＸまたはＹ、Ｙの如くトンネ ルの長手方向に平行移動して、それぞれお互いに近づき合ったり、遠ざかるよう になる。

【００２３】 本考案のリフロー炉は一対のレールが移動するため、レール間を調整したとき に、リフロー炉のコンベアはリフロー炉の前後に設置した他の処理装置のコンベ アと一致しなくなる。即ち、リフロー炉の前後の処理装置、たとえば前方に電子 部品自動搭載装置を設置し、後方に検査装置を設置するような場合、これらの処 理装置の一対のコンベアは、一方のコンベアが固定され、もう一方のコンベアが 移動して幅調節を行うものであるため、一対のレールを移動させる本考案のリフ ロー炉とは軌道がずれてしまうものである。そのため、本考案のリフロー炉では 、レール幅調整後、リフロー炉全体を横方に移動させるようにして、前後の処理 装置と軌道を一致させる。

【００２４】 なお実施例では、ヒーターとして電熱ヒーターを使用したもので示したが、本 考案では熱風を使用するヒーターが設置されたリフロー炉にも採用できることは いうまでもない。

【００２５】 次に上記構造を有する本考案リフロー炉の使用状態について説明する。 ハンドル９を回転して一対のレール４、４を移動させることにより、コンベア 間をプリント基板の幅に合わせる。このレールの移動時、一対のレールは対称的 な移動、即ちレール間を狭めるときには矢印Ｘ、Ｘ方向に、またレール間を広げ るときには矢印Ｙ、Ｙ方向に同時に移動する。従って、レール間の中央は常にヒ ーターの中央上にあり、コンベアでプリント基板を保持した場合、プリント基板 はヒーターの中程の上に位置することになる。

【００２６】 このようにしてレール間を調整したリフロー炉において、プリント基板の多数 個所に熱電対を取り付け、温度プロファイルをとってみたところ、Δｔは３℃で あった。一方、従来のリフロー炉での温度プロファイルをとてみたところ、Δｔ は１５℃であった。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明した如く、本考案のリフロー炉は、プリント基板全体を均一に加熱し てΔｔを小さくすることができるため、ソルダーペーストを塗布したプリント基 板を加熱した場合、プリント基板上に搭載したＳＭＤやプリント基板自体を熱損 傷させることなくソルダーペーストを完全に溶融させることができるという信頼 性に富んだはんだ付けが行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案リフロー炉の平面断面図

【図２】本考案リフロー炉の側面拡大断面図

【図３】従来のリフロー炉の側面拡大断面図

【図４】リフロー炉用ヒーターの温度分布を示すグラフ

【符号の説明】

１ トンネル ２ ヒーター ３ 冷却器 ４ レール ５ コンベア ６ 爪 ７ プリント基板 ８ ボールネジ ９ ハンドル １０ 正ネジ １１ 逆ネジ Ｐ 予備加熱ゾーン Ｒ 本加熱ゾーン Ｃ 冷却ゾーン

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のレールがトンネル内に設置され、
   該トンネルに沿ってプリント基板搬送用のコンベアが走
   行するリフロー炉において、前記一対のレールは両方と
   もトンネルの長手方向に平行移動可能となっていること
   を特徴とするリフロー炉。
2. 【請求項２】 前記一対のコンベアは、対称的に平行移
   動することを特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
3. 【請求項３】 前記一対のレールには、中央から片側が
   正ネジでその反対側は逆ネジとなったボールネジが螺合
   されていることを特徴とする請求項１記載のリフロー
   炉。