JPH1070361A

JPH1070361A - 半田付け方法及び装置

Info

Publication number: JPH1070361A
Application number: JP24559296A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Kawakami; 勝巳川上
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】リフロー方式に代表されるこの種の基板全体
加熱を伴う半田付け方法において、回路部品の過熱損傷
を未然に防止すること。【解決手段】加熱手段を有する炉体と、半田付け材料
が付着されかつ回路部品が搭載された回路基板を前記炉
体内に搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送される回
路基板のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付け材料を溶融
させて、回路基板と回路部品との半田付け接合を行う半
田付け装置であって、前記炉体内には、その先端を前記
搬送される回路基板に接触させて当該回路基板上の熱を
局部的に逃す熱伝導プローブと、前記熱伝導プローブの
先端を搬送される回路基板上の所定箇所に接触並びに離
脱させるためのプロープ接離機構と、が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばリフロー方
式等に好適な半田付け方法及び装置に係り、特に、熱伝
導プローブの先端を搬送される回路基板に接触させて当
該回路基板上の熱を局部的に逃すことにより、回路部品
の熱損傷を回避するようにした半田付け方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リフロー方式の半田付け方法にあ
っては、スクリーン印刷技術等を用いて回路基板上の接
合予定箇所であるランド等にクリーム半田を付着させる
と共に、このクリーム半田の粘着性を利用して回路基板
上にＬＳＩ等の回路部品を仮止めし、その後、これをリ
フロー炉等と称される加熱炉に導入して熱風供給或いは
赤外線照射等により回路基板の全体を加熱し、これによ
りクリーム半田を溶融させて回路部品と回路基板との接
合を行うようにしている。このような半田付け方法にあ
っては、回路基板を炉内において丸ごと加熱するという
その原理から、接合箇所のクリーム半田のみならず回路
部品までもが高温に晒され、回路部品である熱に弱い半
導体ＬＳＩ等がしばしば熱損傷を受けると言う問題点が
あった。

【０００３】そこで、このような問題を解決するため
に、ヒートシンクパターンを用いた部品過熱防止方法が
従来より提案されている。これは、回路基板の表面、裏
面、又は多層基板の中間層に比較的に大面積の銅箔パタ
ーン（ヒートシンクパターン）を形成すると共に、これ
を半田付け接合箇所であるランド部や回路部品それ自体
と熱結合させることによってそれらの熱容量を増大さ
せ、これにより加熱時の昇温特性を緩やかにして回路部
品の過熱防止を図るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のヒートシンクパターンを用いた半田付け方法
にあっても、昨今の高密度集積化を意図する回路基板に
あっては必要な熱容量を確保するに十分な大きさのヒー
トシンクパターンを形成することは困難であり、加え
て、この種のリフロー工程にはプレヒート工程が前置さ
れることから、ヒートシンクパターンだけで回路部品の
過熱を防止するには限界があった。

【０００５】この発明は、上述の問題点を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、リフ
ロー方式に代表されるこの種の基板全体加熱を伴う半田
付け方法において、回路部品の過熱損傷を未然に防止す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、加熱手段を有する炉体と、半田付け材料が
付着されかつ回路部品が搭載された回路基板を前記炉体
内に搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送される回路
基板のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付け材料を溶融さ
せて、回路基板と回路部品との半田付け接合を行う半田
付け装置であって、前記炉体内には、その先端を前記搬
送される回路基板に接触させて当該回路基板上の熱を局
部的に逃す熱伝導プローブと、前記熱伝導プローブの先
端を搬送される回路基板上の所定箇所に接触並びに離脱
させるためのプロープ接離機構と、が設けられているこ
とを特徴とする半田付け装置にある。

【０００７】ここで、『過熱手段』とは、熱風供給や赤
外線照射の他、公知の種々の過熱手段を広く含むもので
ある。また、『半田付け材料』とは、鉛入り或いは鉛レ
スのクリーム半田の他、粉状乃至粒状半田等を広く含む
ものである。さらに、『搬送手段』とは、リフロー工程
に従来より用いられているコンベア機構の他、種々のコ
ンベア機構を広く含むものである。

【０００８】また、『熱伝導プローブ』とは、その定義
の通りその先端を前記搬送される回路基板に接触させて
当該回路基板上の熱を局部的に逃す構造のものを広く総
称するものである。

【０００９】さらに、『プローブ接離機構』とは、その
定義の通りに熱伝導プローブの先端を搬送される回路基
板上の所定箇所に接触並びに離脱させるための機構を広
く総称するものであり、概念的には、熱伝導プローブを
把持して回路基板上の任意の位置に移動させることが可
能なロボットアーム機構等をも含んでいる。

【００１０】そして、この請求項１に記載の発明によれ
ば、回路基板全体を加熱する際に、熱に弱い回路部品若
しくはその近傍に熱伝導プローブの先端を接触させてお
くことにより、そのような回路部品の温度上昇を抑制し
て熱損傷を未然に防止することができる。

【００１１】この出願の請求項２に記載の発明は、前記
搬送手段の送り動作は、搬送と停止とを交互に繰り返す
ものであり、かつ前記プローブ接離機構による熱伝導プ
ローブの接触動作は、前記搬送手段の搬送停止中に行わ
れることを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置に
ある。

【００１２】そして、この請求項２に記載の発明によれ
ば、プローブ接離機構に要求される動作は、停止してい
る回路基板上の所定箇所への熱伝導プローブの接離動作
に限られることとなり、これによりプロープ接離機構の
構成が簡素化される。

【００１３】この出願の請求項３に記載の発明は、前記
熱伝導プローブには、その先端を回路基板上に接触させ
た際に当該回路基板に衝撃を与えないための弾性が付与
されていることを特徴とする請求項１に記載の半田付け
装置にある。

【００１４】そして、この請求項３に記載の発明によれ
ば、熱伝導プロープの接触により回路基板に損傷を与え
ることがない。

【００１５】この出願の請求項４に記載の発明は、吸熱
端となる先端部と放熱端となる後端部とを有する可撓性
棒状熱伝導材と、吸熱端となる先端部を残して前記可撓
性棒状熱伝導材の周囲を包囲する熱線反射被覆と、前記
可撓性棒状熱伝導材とその周囲を包囲する熱線反射被覆
との間に介在された断熱材層と、前記可撓性棒状熱伝導
材の放熱端となる後端部に接続されかつ伝導される熱を
冷却するための熱電冷却素子と、を具備することを特徴
とする熱伝導プローブにある。

【００１６】ここで、『熱電冷却素子』とは、２つの異
種金属の接合部を通って電流を流したとき、熱が吸収さ
れると言うペルチェ効果に基づいて作られた電子熱ポン
プのことであり、Ｂｉ₂Ｔｅ₃，Ｓｂ₂Ｔｅ₃のような半導
体と金属との接合部における同様の効果を利用したもの
も存在する。半導体を用いたものは、正電極−ｎ型半導
体−中間電極−ｐ型半導体−負電極と言う構成によっ
て、電極を通して通電することにより、正負両電極側を
発熱源としかつ中間電極を吸熱源とする熱ポンプができ
る。

【００１７】そして、この請求項４に記載の発明によれ
ば、ある程度の可撓性乃至弾性を有しかつ先端から吸熱
された熱を後端部から放熱し、さらに熱電冷却素子によ
り冷却することにより、接触感覚がソフトでありかつ吸
熱効率の高い熱伝導プローブを構成することができる。

【００１８】この出願の請求項５に記載の発明は、吸熱
端となる先端部と放熱端となる後端部とを有する可撓性
棒状熱伝導材と、吸熱端となる先端部を残して前記可撓
性棒状熱伝導材の周囲を包囲する熱線反射被覆と、前記
可撓性棒状熱伝導材とその周囲を包囲する熱線反射被覆
との間に介在された断熱材層と、前記可撓性棒状熱伝導
材の放熱端となる後端部に接続されかつ伝導される熱を
逃すためのヒートパイプと、を具備することを特徴とす
る熱伝導プローブにある。

【００１９】そして、この請求項５に記載の発明によれ
ば、ある程度の可撓性乃至弾性を有しかつ先端から吸熱
された熱を後端部から放熱し、さらにヒートパイプによ
り外部へと逃すことにより、接触感覚がソフトでありか
つ吸熱効率の高い熱伝導プローブを構成することができ
る。

【００２０】この出願の請求項６に記載の発明は、前記
熱伝導プローブは、吸熱端となる先端部と放熱端となる
後端部とを有する可撓性棒状熱伝導材と、吸熱端となる
先端部を残して前記可撓性棒状熱伝導材の周囲を包囲す
る熱線反射被覆と、前記可撓性棒状熱伝導材とその周囲
を包囲する熱線反射被覆との間に介在された断熱材層
と、前記可撓性棒状熱伝導材の放熱端となる後端部に接
続されかつ伝導される熱を冷却するための熱電冷却素子
と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の半田
付け装置にある。

【００２１】そして、この請求項６に記載の発明によれ
ば、全体的に熱せられつつ搬送される回路基板からその
熱を局部的に効率よく逃すことで、熱に弱い回路部品が
損傷することを未然に防止することができる。

【００２２】この出願の請求項７に記載の発明は、前記
熱伝導プローブは、吸熱端となる先端部と放熱端となる
後端部とを有する可撓性棒状熱伝導材と、吸熱端となる
先端部を残して前記可撓性棒状熱伝導材の周囲を包囲す
る熱線反射被覆と、前記可撓性棒状熱伝導材とその周囲
を包囲する熱線反射被覆との間に介在された断熱材層
と、前記可撓性棒状熱伝導材の放熱端となる後端部に接
続されかつ伝導される熱を逃すためのヒートパイプと、
を具備することを特徴とする請求項１に記載の半田付け
装置にある。

【００２３】そして、この請求項７に記載の発明によれ
ば、全体的に熱せられつつ搬送される回路基板からその
熱を局部的に効率よく逃すことで、熱に弱い回路部品が
損傷することを未然に防止することができる。

【００２４】この出願の請求項８に記載の発明は、半田
付け材料が付着されかつ回路部品が搭載された回路基板
を加熱炉内に搬送することにより、搬送される回路基板
のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付け材料を溶融させ
て、回路基板と回路部品との半田付け接合を行う半田付
け方法であって、前記加熱炉内における回路基板の加熱
は、熱伝導プローブの先端を前記搬送される回路基板に
接触させて当該回路基板上の熱を局部的に逃しつつ行わ
れることを特徴とする半田付け方法にある。

【００２５】そして、この請求項８に記載の発明によれ
ば、全体的に熱せられつつ搬送される回路基板からその
熱を局部的に効率よく逃すことで、熱に弱い回路部品が
損傷することを未然に防止することができる。

【００２６】この出願の請求項９に記載の発明は、前記
回路基板の搬送は、搬送と停止とを交互に繰り返しなが
ら行われ、かつ前記熱伝導プローブの接触動作は搬送停
止中に行われることを特徴とする請求項８に記載の半田
付け方法にある。

【００２７】そして、この請求項９に記載の発明によれ
ば、プロープ接離機構に要求される動作は、停止してい
る回路基板上の所定箇所への熱伝導プローブの接離動作
に限られることとなり、これによりプローブ接離機構の
構成が簡素化される。

【００２８】この出願の請求項１０に記載の発明は、半
田付け材料が付着されかつ回路部品が搭載された回路基
板を加熱炉内に搬送することにより、搬送される回路基
板のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付け材料を溶融させ
て、回路基板と回路部品との半田付け接合を行う半田付
け方法であって、前記回路基板の表面側には、特定の回
路部品と熱結合された放熱パターンが形成されており、
前記加熱炉内における回路基板の加熱は、熱伝導プロー
ブの先端を前記搬送される回路基板上の放熱パターンに
接触させて、当該放熱パターンに熱結合される回路部品
の熱を逃しつつ行われることを特徴とする半田付け方
法。

【００２９】そして、この請求項１０に記載の発明によ
れば、放熱パターンへの接触を通して熱を逃すことで、
特定の回路部品だけを周囲よりも低温としつつ半田付け
を行うことができる。

【００３０】この出願の請求項１１に記載の発明は、半
田付け材料が付着されかつ回路部品が搭載された回路基
板を加熱炉内に搬送することにより、搬送される回路基
板のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付け材料を溶融させ
て、回路基板と回路部品との半田付け接合を行う半田付
け方法であって、前記回路基板の裏面側にはスルーホー
ルで表面側回路部品と熱結合された放熱パターンが形成
されており、かつ前記加熱炉内における回路基板の加熱
は、熱伝導プローブの先端を前記搬送される回路基板の
前記裏面側放熱パターンに接触させて、当該放熱パター
ンに熱結合される基板表面側回路部品の熱を逃しつつ行
われることを特徴とする半田付け方法にある。

【００３１】そして、この請求項１１に記載の発明によ
れば、放熱パターンを基板の裏面側に配置したことによ
り、基板表面側に回路部品が高密度で実装される場合に
も、放熱パターンへの熱伝導プローブの接触が容易とな
る。

【００３２】この出願の請求項１２に記載の発明は、前
記回路基板は、ヒートシンクを構成する内層銅箔を有す
る多層基板であることを特徴とする請求項１０若しくは
請求項１１に記載の半田付け方法にある。

【００３３】そして、この請求項１２に記載の発明によ
れば、ヒートシンクによる熱容量増大効果と相まって、
回路部品の昇温を一層抑制することができる。

【００３４】この出願の請求項１３に記載の発明は、前
記放熱パターンは、前記回路部品の底面に熱結合されて
いることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載
の半田付け方法にある。

【００３５】そして、この請求項１３に記載の発明によ
れば、回路部品のケースから放熱パターへと熱を効率よ
く逃し、これにより回路部品の昇温を一層抑制すること
ができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００３７】本発明が適用されたリフロー方式の半田付
け装置の構成を図１並びに図２の模式的構成図を参照し
て説明する。この種の半田付け装置は、リフロー炉等と
称される加熱炉を中心として構成されている。図１に示
されるように、この加熱炉は、当業者にはよく知られて
いるように、回路基板が搬入される入口部１から出口部
２へ向けて水平方向へと細長い横長炉体（炉体）３を有
している。

【００３８】横長炉体３内には、入口部２から搬入され
た回路基板４を、予備加熱室５，本加熱室６，降温室７
を順に経て出口部２へと所定速度で搬送するコンベア機
構（搬送機構）８が設けられている。

【００３９】予備加熱室４並びに本加熱室５内には、コ
ンベア機構８にて水平に搬送される回路基板４をその上
下から全体的に加熱するために、面状或いは棒状の発熱
体（加熱手段）９が多数配置されており、これらの発熱
体９からの赤外線輻射熱並びに対流作用によって、コン
ベア機構８にて搬送される回路基板４はその上下から加
熱されることとなる。

【００４０】なお、回路基板４上にはスクリーン印刷技
術等により予めクリーム半田が各接合箇所に対応して付
着されており、またこのクリーム半田の粘性を利用して
回路部品が回路基板４上に仮り止め搭載されている。

【００４１】先に述べたように、この種のリフロー炉に
よる加熱ではクリーム半田が付着した接合部（ランド
等）のみならず基板全体を一様に高温加熱するため、そ
の際に熱に弱い半導体ＬＳＩ等の回路部品は熱損傷を受
ける虞がある。そこで、この発明では、後述するよう
に、熱伝導プローブの先端を回路基板上に接触させてそ
の部分の熱を局部的に逃すことにより、熱に弱い回路部
品が高温に加熱されるのを防止しようとするものであ
る。

【００４２】すなわち、図２に示されるように、横長炉
体３の本加熱室６内には、その先端部１０ａから与えら
れた熱をその後端部へと効率よく伝導して最終的に放熱
板１１から放熱する熱伝導プロープ１０と、この熱伝導
プローブ１０の先端部１０ａを所定ストロークで上下動
させることにより、先端部１０ａを搬送されてくる回路
基板４上の所定箇所に接触若しくは離脱させるためのプ
ローブ接離機構１２とが設けられている。なお、熱伝導
プローブ１０には後述するように回路基板４に接触した
際に衝撃を与えることがないように幾分の弾性が付与さ
れている。

【００４３】また、この例に示されるプローブ接離機構
１２は、熱伝導プローブ１０の後端部を保持するブラケ
ット１２ａとこのブラケット１２ａを路壁に固定された
垂直ポスト１２ｂをガイドとして上下動させるソレノイ
ド機構１２ｃとから構成された極めて簡単な機構が採用
されている。

【００４４】このことから明らかなように、この例に示
される熱伝導プローブ１０は上下動は許容されているも
のの、水平方向への移動は規制されている。そのため、
搬送機構を構成するコンベア機構８の動作は、熱伝導プ
ローブ１０の上下動と連動して搬送動作と搬送停止動作
とを交互に繰り返すものとなる。すなわち、相連続して
搬送される回路基板４の一つが熱伝導プローブ１０の先
端部１０ａの直下に来る毎に、コンベア機構８の搬送動
作は一定時間停止され、その間に熱伝導プローブ１０の
先端部１０ａが降下して回路基板４上の所定箇所に接触
し、その状態にて回路基板４に対する全体加熱が行われ
てクリーム半田の加熱溶融が行われ、上述の一定時間の
経過と共に搬送動作が再開されて、以上の動作が繰り返
されるのである。

【００４５】次に、熱伝導プロープ１０の具体的な構造
の幾つかの例を図３並びに図４を参照して概念的に説明
する。図３に示されるものは、回路基板との接触で伝導
された熱を熱電冷却素子で強制的に逃すようにしたもの
である。この熱伝導プローブ１０は、吸熱端となる先端
部１０ａと放熱端となる後端部１０ｂとを有する銅製棒
材（可撓性棒状熱伝導材）１０Ａと、吸熱端となる先端
部１０ａを残して前記銅製棒材１０Ａの周囲を包囲する
アルミ箔（熱線反射被覆）１０Ｂと、前記銅製棒材１０
Ａとその周囲を包囲するアルミ箔１０Ｂとの間に介在さ
れたグラスウール層（断熱材層）１０Ｃと、前記銅製棒
材１０Ａの放熱端となる後端部１０ｂに接続されかつ伝
導される熱を冷却するための熱電冷却素子１０Ｄと、を
具備することを特徴とするものである。なお、図におい
て、１０Ｅは熱電冷却素子１０Ｄに対する通電用の電
線、１０Ｆは熱電冷却素子１０Ｄから発生する熱を放散
するための放熱板である。ここで、『熱電冷却素子』と
は、２つの異種金属の接合部を通って電流を流したと
き、熱が吸収されると言うペルチェ効果に基づいて作ら
れた電子熱ポンプのことであり、Ｂｉ₂Ｔｅ₃，Ｓｂ₂Ｔ
ｅ₃のような半導体と金属との接合部における同様の効
果を利用したものも存在する。半導体を用いたものは、
正電極−ｎ型半導体−中間電極−ｐ型半導体−負電極と
言う構成によって、電極を通して通電することにより、
正負両電極側を発熱源としかつ中間電極を吸熱源とする
熱ポンプができる。なお、図３に示される例は熱伝導プ
ローブの構造自体を取り出して説明するためのものであ
り、これをどのようにしてリフロー炉内に取り付けるか
に付いては明らかにしてはいないが、当業者であれば図
２の記述を併せて考慮することにより、そのような取り
付け構造については容易に理解されるであろう。

【００４６】また、図４に示されるものは、回路基板と
の接触で伝導された熱をヒートパイプで炉外へ強制的に
逃すようにしたものである。この熱伝導プローブ１０
は、吸熱端となる先端部１０ａと放熱端となる後端部１
０ｂとを有する銅製棒材（可撓性棒状熱伝導材）１０Ａ
と、吸熱端となる先端部１０ａを残して銅製棒材１０Ａ
の周囲を包囲するアルミ箔（熱線反射被覆）１０Ｂと、
銅製棒材１０Ａとその周囲を包囲するアルミ箔１０Ｂと
の間に介在されたグラスウール層（断熱材層）１０Ｃ
と、前記銅製棒材１０Ａの放熱端となる後端部１０ｂに
接続されかつ伝導される熱を炉外に逃すためのヒートパ
イプ１０Ｇと、を具備することを特徴とするものであ
る。尚、１０Ｈは炉壁、１０Ｉは放熱フィンである。ま
た、図４に示される例は熱伝導プローブの構造自体を取
り出して説明するためのものであり、これをどのように
してリフロー炉内に取り付けるかに付いては明らかにし
てはいないが、当業者であれば図２の記述を併せて考慮
することにより、そのような取り付け構造については容
易に理解されるであろう。

【００４７】次に、本発明に好適な回路基板側の幾つか
の構成について図５〜図１２を参照して説明する。

【００４８】本発明にかかる熱伝導プローブ１０は、そ
の先端部１０ａを接触するだけでその接触された部分の
温度を局部的に低下させることができる。しかし、回路
基板上に仮止め搭載された回路部品に熱伝導プローブ１
０を直接に接触させることは、その部品に位置ズレや破
損を生じさせる虞がある。そこで、この発明では、回路
基板上に設けられた接合箇所であるランドパターンとは
別に銅箔製の放熱パターンをランドパターンの形成工程
と同時に形成することにより、この問題を解決してい
る。

【００４９】すなわち、図５は片面基板にこの放熱パタ
ーンを適用したものであり、図５（ａ）において、１
３，１３は接合対象となる一対の銅箔ランドパターン、
１４はそれら銅箔ランドパターン１３，１３に掛け渡さ
れた熱に弱いチップ部品等の電子部品、１５，１５は電
子部品１４と銅箔ランドパターン１３，１３とを接合す
る半田部分、１６は電子部品１４の真下に前記銅箔ラン
ドパターン１３，１３とアイソレート状態で敷設された
銅箔放熱パターン、１７は基板であり、放熱パターン１
６と電子部品１４の底面とは、図５（ｂ）に示されるよ
うに、直接に接触して熱結合されている。そして、前述
した熱伝導プローブ１０の先端１０ａはこの放熱パター
ン１６に接触される。この例によれば、電子部品１４に
対して位置ズレや破損を生じさせることなく、電子部品
１４の熱を熱伝導プローブ１０を介して逃し、これによ
り電子部品１４の過熱を防止しつつ半田付けを行うこと
ができる。

【００５０】図６は両面基板にこの放熱パターンを適用
したものであり、この例にあっては、基板１７の裏面側
にも放熱パターン１８が設けられ、この基板裏面側の銅
箔放熱パターン１８はスルーホール１９を介して基板表
面側の銅箔放熱パターン１６と熱結合されている。な
お、図５（ｂ）と同一構成部分について同符号を付して
いる。この例によれば、基板表面側に回路部品が高密度
に実装されてスペース的に余裕があまりない場合であっ
ても、基板裏面側に銅箔放熱パターン１８を設けてこれ
に熱伝導プローブ１０の先端１０ａを接触させること
で、基板表面側に実装された回路部品１４の熱を逃すこ
とができる。

【００５１】図７は多層基板にこの放熱パターンを適用
したものであり、この例にあっては、前述したスルーホ
ール１９は内層銅箔２０にも熱結合されており、これに
より内層銅箔２０がヒートシンクとして作用することに
より、電子部品１４の温度上昇を一層抑制することがで
きる。

【００５２】図８〜図１０は、上述した片面基板、両面
基板、並びに、多層基板に対応する放熱パターンの構成
を、熱に弱い半導体ＬＳＩ等が封止されたＱＦＰ等の電
子部品に適用したものである。

【００５３】すなわち、図８（ａ），（ｂ）において、
２１はＱＦＰ電子部品に導通するための銅箔配線パター
ン、２２はＱＦＰ電子部品、２３は電子部品２２の外周
に配置されたグルウィング型のリード、２４は電子部品
２２の真下に銅箔配線パターン２１とアイソレートされ
て配置された銅箔放熱パターン、２４ａは銅箔放熱パタ
ーン２４から導出された放熱用パッドパターン、２５は
ＱＦＰ電子部品２２の下面と銅箔放熱パターン２４との
間に介在されたシリコーン層、２６は基板、２７は半田
部分である。この例によれば、電子部品２２と放熱パタ
ーン２４との隙間には熱伝導性の良好なシリコーン層２
５が介在されているため、放熱用パッドパターン２４ａ
に熱伝導プローブ１０の先端１０ａを接触してＱＦＰ電
子部品２２の熱を効率よく逃し、ＱＦＰ電子部品の温度
上昇を抑制することができる。

【００５４】図９は両面基板にこの放熱パターンを適用
したものであり、この例にあっては、基板２６の裏面側
にも放熱パターン２８が設けられ、この基板裏面側の銅
箔放熱パターン２８はスルーホール２９を介して基板表
面側の銅箔放熱パターン２４と熱結合されている。な
お、図８（ｂ）と同一構成部分について同符号を付して
いる。この例によれば、基板表面側に回路部品が高密度
に実装されてスペース的に余裕があまりない場合であっ
ても、基板裏面側に銅箔放熱パターン２８を設けてこれ
に熱伝導プローブ１０の先端１０ａを接触させること
で、基板表面側に実装されたＱＦＰ電子部品２２の熱を
逃すことができる。

【００５５】図１０は多層基板にこの放熱パターンを適
用したものであり、この例にあっては、前述したスルー
ホール２９は内層銅箔３０にも熱結合されており、これ
により内層銅箔２９がヒートシンクとして作用すること
により、電子部品２２の温度上昇を一層抑制することが
できる。

【００５６】図１１〜図１２は、上述した片面基板、並
びに、多層基板に対応する放熱パターンの構成を、熱に
弱いインサート電子部品に適用したものである。

【００５７】すなわち、図１１（ａ），（ｂ）は片面基
板に適用したものであり、図において、３１はインサー
ト電子部品に導通するためのスルーホール、３２はイン
サート電子部品、３３はインサート電子部品３２の両端
部から突出されたリードピン、３４はインサート電子部
品３２の真下にスルーホール３１とアイソレートされて
配置された銅箔放熱パターン、３５はインサート電子部
品３２の下面と銅箔放熱パターン３４との間に介在され
たシリコーン層、３６は基板、３７は半田部分である。
この例によれば、電子部品３２と放熱パターン３４との
隙間には熱伝導性の良好なシリコーン層３５が介在され
ているため、放熱用パターン３４に熱伝導プローブ１０
の先端１０ａを接触してインサート電子部品３２の熱を
効率よく逃し、インサート電子部品の温度上昇を抑制す
ることができる。

【００５８】また、図１２は多層基板に適用したもので
あり、この例にあっては、前述した銅箔放熱パターン３
４は内層銅箔３８にも熱結合されており、これにより内
層銅箔３８がヒートシンクとして作用することにより、
インサート電子部品３２の温度上昇を一層抑制すること
ができる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、リフロー方式に代表されるこの種の基板全体
加熱を伴う半田付け方法において、回路部品の過熱損傷
を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる半田付け方法並びに装置が適用
されたリフロー炉の構成を概念的に示す構成図である。

【図２】本発明にかかる図１の構成図における熱伝導プ
ローブの配置例を概念的に示す構成図である。

【図３】本発明にかかる熱伝導プローブの構成の一例を
示す断面図である。

【図４】本発明にかかる熱伝導プローブの構成の一例を
示す断面図である。

【図５】本発明に好適な放熱パターンの構成を片面基板
にチップ部品を搭載する場合で示す説明図である。

【図６】本発明に好適な放熱パターンの構成を両面基板
にチップ部品を搭載する場合で示す説明図である。

【図７】本発明に好適な放熱パターンの構成を多層基板
にチップ部品を搭載する場合で示す説明図である。

【図８】本発明に好適な放熱パターンの構成を片面基板
にＱＦＰ部品を搭載する場合で示す説明図である。

【図９】本発明に好適な放熱パターンの構成を両面基板
にＱＦＰ部品を搭載する場合で示す説明図である。

【図１０】本発明に好適な放熱パターンの構成を多層基
板にＱＦＰ部品を搭載する場合で示す説明図である。

【図１１】本発明に好適な放熱パターンの構成を片面基
板にインサート部品を搭載する場合で示す説明図であ
る。

【図１２】本発明に好適な放熱パターンの構成を多層基
板にインサート部品を搭載する場合で示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１入口部２出口部３横長炉体４回路基板５予備加熱室６本加熱室７降温室８コンベア機構９発熱体１０熱伝導プローブ１０ａ熱伝導プローブの先端１０ｂ熱伝導プロープの後端１０Ａ銅製棒材１０Ｂアルミ箔１０Ｃグラスウール層１０Ｄ熱電冷却素子１０Ｅ電線１０Ｆ放熱板１０Ｇヒートパイプ１０Ｈ炉壁１０Ｉ放熱フィン１１放熱板１２プローブ接離機構１２ａブラケット１２ｂ垂直ガイドポスト１２ｃソレノイド１３ランド部１４チップ型電子部品１５半田部分１６放熱パターン１７回路基板１８基板裏面側放熱パターン１９スルーホール２０内層銅箔２１配線パターン２２ＱＦＰ電子部品２３グルウィング型リード２４放熱パターン２４ａ放熱用のコンタクトパターン２５シリコーン層２６回路基板２７半田部分２８基板裏面側放熱パターン２９スルーホール３０内層銅箔３１スルーホール３２インサート型電子部品３３リードピン３４放熱パターン３５シリコーン層３６回路基板３７半田部分３８内層銅箔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段を有する炉体と、半田付け材料
が付着されかつ回路部品が搭載された回路基板を前記炉
体内に搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送される回
路基板のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付け材料を溶融
させて、回路基板と回路部品との半田付け接合を行う半
田付け装置であって、前記炉体内には、その先端を前記搬送される回路基板に接触させて当該回
路基板上の熱を局部的に逃す熱伝導プローブと、前記熱伝導プローブの先端を搬送される回路基板上の所
定箇所に接触並びに離脱させるためのプロープ接離機構
と、が設けられていることを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】前記搬送手段の送り動作は、搬送と停止
とを交互に繰り返すものであり、かつ前記ハンドリング
機構による熱伝導プローブの接触動作は、前記搬送手段
の搬送停止中に行われることを特徴とする請求項１に記
載の半田付け装置。
【請求項３】前記熱伝導プローブには、その先端を回
路基板上に接触させた際に当該回路基板に衝撃を与えな
いための弾性が付与されていることを特徴とする請求項
１に記載の半田付け装置。
【請求項４】吸熱端となる先端部と放熱端となる後端
部とを有する可撓性棒状熱伝導材と、吸熱端となる先端部を残して前記可撓性棒状熱伝導材の
周囲を包囲する熱線反射被覆と、前記可撓性棒状熱伝導材とその周囲を包囲する熱線反射
被覆との間に介在された断熱材層と、前記可撓性棒状熱伝導材の放熱端となる後端部に接続さ
れかつ伝導される熱を冷却するための熱電冷却素子と、を具備することを特徴とする熱伝導プローブ。
【請求項５】吸熱端となる先端部と放熱端となる後端
部とを有する可撓性棒状熱伝導材と、吸熱端となる先端部を残して前記可撓性棒状熱伝導材の
周囲を包囲する熱線反射被覆と、前記可撓性棒状熱伝導材とその周囲を包囲する熱線反射
被覆との間に介在された断熱材層と、前記可撓性棒状熱伝導材の放熱端となる後端部に接続さ
れかつ伝導される熱を逃すためのヒートパイプと、を具備することを特徴とする熱伝導プローブ。
【請求項６】前記熱伝導プローブは、吸熱端となる先端部と放熱端となる後端部とを有する可
撓性棒状熱伝導材と、吸熱端となる先端部を残して前記可撓性棒状熱伝導材の
周囲を包囲する熱線反射被覆と、前記可撓性棒状熱伝導材とその周囲を包囲する熱線反射
被覆との間に介在された断熱材層と、前記可撓性棒状熱伝導材の放熱端となる後端部に接続さ
れかつ伝導される熱を冷却するための熱電冷却素子と、を具備することを特徴とする請求項１に記載の半田付け
装置。
【請求項７】前記熱伝導プローブは、吸熱端となる先端部と放熱端となる後端部とを有する可
撓性棒状熱伝導材と、吸熱端となる先端部を残して前記可撓性棒状熱伝導材の
周囲を包囲する熱線反射被覆と、前記可撓性棒状熱伝導材とその周囲を包囲する熱線反射
被覆との間に介在された断熱材層と、前記可撓性棒状熱伝導材の放熱端となる後端部に接続さ
れかつ伝導される熱を逃すためのヒートパイプと、を具備することを特徴とする請求項１に記載の半田付け
装置。
【請求項８】半田付け材料が付着されかつ回路部品が
搭載された回路基板を加熱炉内に搬送することにより、
搬送される回路基板のほぼ全面を加熱しつつ前記半田付
け材料を溶融させて、回路基板と回路部品との半田付け
接合を行う半田付け方法であって、前記加熱炉内における回路基板の加熱は、熱伝導プロー
ブの先端を前記搬送される回路基板に接触させて当該回
路基板上の熱を局部的に逃しつつ行われることを特徴と
する半田付け方法。
【請求項９】前記回路基板の搬送は、搬送と停止とを
交互に繰り返しながら行われ、かつ前記熱伝導プローブ
の接触動作は搬送停止中に行われることを特徴とする請
求項８に記載の半田付け方法。
【請求項１０】半田付け材料が付着されかつ回路部品
が搭載された回路基板を加熱炉内に搬送することによ
り、搬送される回路基板のほぼ全面を加熱しつつ前記半
田付け材料を溶融させて、回路基板と回路部品との半田
付け接合を行う半田付け方法であって、前記回路基板の表面側には、特定の回路部品と熱結合さ
れた放熱パターンが形成されており、前記加熱炉内における回路基板の加熱は、熱伝導プロー
ブの先端を前記搬送される回路基板上の放熱パターンに
接触させて、当該放熱パターンに熱結合される回路部品
の熱を逃しつつ行われることを特徴とする半田付け方
法。
【請求項１１】半田付け材料が付着されかつ回路部品
が搭載された回路基板を加熱炉内に搬送することによ
り、搬送される回路基板のほぼ全面を加熱しつつ前記半
田付け材料を溶融させて、回路基板と回路部品との半田
付け接合を行う半田付け方法であって、前記回路基板の裏面側にはスルーホールで表面側回路部
品と熱結合された放熱パターンが形成されており、かつ
前記加熱炉内における回路基板の加熱は、熱伝導プロー
ブの先端を前記搬送される回路基板の前記裏面側放熱パ
ターンに接触させて、当該放熱パターンに熱結合される
基板表面側回路部品の熱を逃しつつ行われることを特徴
とする半田付け方法。
【請求項１２】前記回路基板は、ヒートシンクを構成
する内層銅箔を有する多層基板であることを特徴とする
請求項１０若しくは請求項１１に記載の半田付け方法。
【請求項１３】前記放熱パターンは、前記回路部品の
底面に熱結合されていることを特徴とする請求項８〜１
２のいずれかに記載の半田付け方法。