JPH11284329A - リフロー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に電子部品を半田付けする際に基板に反
りが生じることを、基板の全面に渡って防止する。 【解決手段】 リフロー装置１の炉１ａ内には、基板２
が上面に載せられるステージ４と、基板２を加熱させる
ためのヒータ６とが備えられている。基板２の上には、
半田付けによって基板２に実装される電子部品３が搭載
されている。ステージ４には、ステージ４の上面から下
面に貫通された複数の貫通孔４ａが全面に設けられてい
る。また、ステージ４の下部にはステージ４の下面を囲
んで閉空間を形成するカバー８が設けられており、さら
に、カバー８の下部には閉空間８ａ内の空気を吸引して
閉空間８ａ内を負圧にするブロア５が備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
半田付けして実装するためのリフロー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリフロー装置には、ヒータが備え
られた複数の炉を有し、電子部品が半田付けされる基板
を各炉に順に搬送するためのコンベアが備えられている
ものがある。このようなリフロー装置では、基板がコン
ベアによって各炉を順に移動されることにより基板が適
温に加熱され、半田が溶融されて電子部品の半田付けが
行われる。さらに、従来のリフロー装置には、炉内の温
度分布を均一にするために、空気循環用のブロアが各炉
内に設けられている。

【０００３】ところで、従来のリフロー装置では、電子
部品が半田付けされる基板のサイズ、材質、層構成、パ
タ−ン配置等の条件によっては、半田付け時の熱によっ
て基板が熱膨張し、反りが生じて変形してしまうことが
あった。そのため、基板をユニットへ実装する際に、ユ
ニット側のコネクタに基板の端子部を挿入することがで
きなかったり、あるいは、挿入できてもユニット側コネ
クタと基板端子部との接続部に接続不良が生じたりする
等、機械的インターフェイスにおける問題が発生してい
た。

【０００４】そこで、従来では、基板に反りが発生する
ことを防止するために、サイズや材質等が異なる基板毎
に各炉の設定温度を変更したり、あるいは基板の設計変
更をすることがあった。また、図５に示すように、電子
部品１０２が実装される基板１０１の周囲に反り防止治
具１０３を固定して、基板１０１の剛性を高めること
で、基板１０１に反りが発生することを防止していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように反り防止治具を用いて基板の剛性を高めた場合で
も、反り防止治具で固定できるのは基板の周辺のみであ
るため、基板の中央部付近に生じる反りを無くすことは
困難であった。また、この場合には、加熱された基板の
熱が反り防止治具に奪われるため、基板に温度むらが生
じ、反り防止治具の付近で半田付け不良が発生するとい
う問題があった。さらに、基板への半田付け工程の前後
で反り防止治具の着脱を行わなければならず、半田付け
工程に多くの作業工数を要するという問題があった。

【０００６】そこで本発明は、基板に電子部品を半田付
けする際に基板に反りが生じることを、基板の全面に渡
って防止することができるリフロー装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のリフロー装置は、半田付けによって実装さ
れる電子部品が搭載された基板が上面に載せられるステ
ージと、前記基板を加熱させるためのヒータとが炉内に
備えられたリフロー装置において、前記ステージには前
記ステージの上面から下面に貫通された複数の吸引孔が
全面に設けられ、さらに前記ステージの下面における前
記吸引孔の開口部から空気を吸引するための吸引手段が
備えられていることを特徴とする。

【０００８】上記のように構成されたリフロー装置で
は、吸引手段が稼働されると、ステージの上面に載せら
れた基板とそのステージ上面との間の空気が吸引孔から
吸引され、基板がステージの上面に吸着される。これに
より、基板がステージの上面に拘束保持されるため、電
子部品を基板に半田付けするためのヒータ加熱による基
板の変形が、基板の全面に渡って防止される。

【０００９】また、前記吸引手段は、前記ステージの下
面を囲んで閉空間を形成する閉空間形成手段と、前記閉
空間内を大気圧に対して負圧にするための負圧発生手段
とからなる構成とすることにより、負圧発生手段が稼働
されると閉空間が大気圧に対して負圧となり、ステージ
の上面に載せられた基板とそのステージ上面との間の空
気が吸引孔から吸引され、基板が全面に渡ってステージ
の上面に吸着される。さらに、前記ヒータが前記ステー
ジの上面に載せられた前記基板の上方および前記吸引手
段の下方にそれぞれ配置されている構成とすることによ
り、ステージ４に設けられた吸引孔のうち、基板で覆わ
れていない吸引孔では、空気がステージの上面側から下
面側へ通気される。これにより、炉内の空気が循環さ
れ、炉内の温度分布が均一にされるため、基板の過加熱
や加熱不足による半田付け不良の発生が防止される。

【００１０】また、前記吸引手段は、前記ステージの下
方を通り両端が前記炉内に開口されたダクトであって、
前記両端の開口部付近の内径よりも前記ステージの下方
を通る部分の内径の方が小さく設けられているととも
に、前記ステージの下方を通る部分に前記吸引孔が連通
されたダクトと、前記ダクト内に空気を送気するための
送気手段とからなる構成とすることにより、送気手段が
稼働されると、空気がダクトの一方の開口部からダクト
内に送気され、他方の開口部からダクトの外部に排出さ
れる。ダクトはステージの下方を通る部分の内径が他の
部分よりも小さく設けられているので、空気がその部分
を通過する際には、空気の流速が他の部分における流速
よりも速くなり、その部分の内部の気圧が低下する。そ
の結果、ステージ上に載せられた基板とそのステージの
上面との間の空気が吸引孔から吸引され、基板が全面に
渡ってステージの上面に吸着される。

【００１１】さらに、前記ヒータが前記ダクトの一方の
開口部付近に配設され、前記送気手段が前記ダクトの他
方の開口部付近に配設されている構成とすることによ
り、ヒータを通過して熱せられた空気が炉内を循環し、
炉内の温度分布が均一にされるため、基板の過加熱や加
熱不足による半田付け不良の発生が防止される。

【００１２】また、上記のリフロー装置は、前記炉が複
数備えられているとともに、前記基板を前記各炉に順に
搬送するためのコンベアが備えられている構成としても
よい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１４】（第１の実施形態）図１は本発明のリフロ
ー装置の第１の実施形態を一部を破断して示す斜視図、
図２は図１に示したリフロー装置のＡ−Ａ線における断
面図である。

【００１５】本実施形態のリフロー装置１は、壁１ｂで
仕切られ、温度設定が互いに異なる複数の炉１ａを有し
ている。ただし、図１には、リフロー装置１における一
つの炉１ａのみを示している。また、リフロー装置１に
は、電子部品３が半田付けされる基板２を各炉１ａに順
に搬送するためのコンベア７が備えられている。基板２
は、ステージ４の上面に載せられた状態で各炉１ａに順
に搬送される。

【００１６】さらに、各炉１ａ内には、コンベア７によ
る基板２の搬送路の上方および下方に、基板２を加熱さ
せるためのヒータ６が一定の間隔をおいて配設されてい
る。なお、基板２の搬送路の上方に配設されている各ヒ
ータ６と、基板２の搬送路の下方に配設されている各ヒ
ータ６とは、互いに対向するように配置されている。

【００１７】図２に示すように、ステージ４には、ステ
ージ４の上面から下面に貫通された複数の吸引孔４ａ
が、ステージ４の全面に網目状に設けられている。ま
た、ステージ４の下部には、ステージ４の下面を囲んで
閉空間８ａを形成する閉空間形成手段としてのカバー８
が設けられている。さらに、カバー８の下部にはブロア
５が備えられている。ブロア５は、閉空間８ａ内の空気
を吸引して閉空間８ａ内を負圧にする負圧発生手段とし
ての機能とともに、炉１ａ内の空気を循環させるための
機能も有している。これらのカバー８およびブロア５に
より、ステージ４の吸引孔４ａから空気を吸引するため
の吸引手段が構成される。

【００１８】次に、上記に説明した本実施形態のリフロ
ー装置１の動作について説明する。上記のように構成さ
れたリフロー装置１では、コンベア７にステージ４が搭
載されるとブロア５の電源が入り、ブロア５のファンが
回転する。すると、閉空間８ａ内の空気が吸引され、閉
空間８ａ内が大気圧に対して負圧となる。閉空間８ａ内
が負圧になると、ステージ４上に載せられた基板２とス
テージ４の上面との間の空気が吸引孔４ａから吸引さ
れ、基板２が全面に渡ってステージ４に吸着される。

【００１９】この状態で、ヒータ６で加熱された各炉１
ａ内を基板２がコンベア７によって搬送されると、基板
２が適温に加熱され、半田が溶融されて電子部品３の半
田付けが行われる。基板２は、サイズ、材質、層構成、
パタ−ン配置等の諸条件によって各部の熱膨張率が不均
一であるため、加熱されると反りが生じて変形しようと
する。しかし、基板２は、上記のように全面に渡ってス
テ−ジ４上に吸着されて拘束保持されるため、基板２が
変形することを防止することができる。

【００２０】このように、本実施形態のリフロー装置１
によれば、従来技術のように反り防止治具を用いた場合
に比べ、基板２の周囲だけでなく全面に渡って反りによ
る変形の防止を行うことができる。さらに、本実施形態
では反り防止治具を用いないので、加熱された基板の熱
が反り防止治具によって奪われることがなく、基板に温
度むらが生じて半田付け不良が発生することがない。そ
のため、電子部品３が実装された基板２の信頼性を向上
させることができる。加えて、反り防止治具を着脱する
必要がないので、半田付け工程での作業工数を削減する
ことができる。

【００２１】また、本実施形態のリフロー装置１では、
ブロア５によって閉空間８ａ内の空気が吸引されると、
ステージ４の吸引孔４ａのうち、基板２で覆われていな
い吸引孔４ａでは、空気がステージ４の上面側から下面
側へ通気される。これにより、炉１ａ内の空気が循環さ
れ、各炉１ａ内の温度分布を均一にすることができるた
め、基板２の過加熱や加熱不足による半田付け不良の発
生を防止することができる。なお、ブロア５は、上記に
説明したように負圧発生手段としての機能も有している
ので、ステージ４上への基板２の吸着と空気循環とを同
時に行うことができ、それらをそれぞれ別のブロアを用
いて行う場合に比べて、リフロー装置１内における省ス
ペース化および動力源の有効利用を図ることができる。

【００２２】（第２の実施形態）図３は本発明のリフロ
ー装置の第２の実施形態を一部を破断して示す斜視図、
図４は図３に示したリフロー装置のＢ−Ｂ線における断
面図である。

【００２３】本実施形態のリフロー装置１１は、一つの
炉１１ａによって構成されている。リフロー装置１１に
は、電子部品１３が半田付けされる基板１２を炉１１ａ
内において搬送させるためのコンベア１７が備えられて
いる。

【００２４】図４に示すように、コンベア１７による基
板１２の搬送路の下方における所望の位置には、コンベ
ア１７で搬送された基板１２が載せられるステージ１４
が固定されている。ステージ１４には、ステージ１４の
上面から裏面に貫通された複数の吸引孔１４ａが、ステ
ージ１４の全面に網目状に設けられている。

【００２５】また、リフロー装置１１には、ステージ１
４の下方を通り、コンベア１７の両側に開口部が形成さ
れてリフロー装置１１ａ内に開口されたダクト１８が設
けられている。ダクト１８は、両開口部付近の内径より
も、ステージ１４の下方を通る狭窄部１８ａの内径の方
が小さく設けられている。なお、ステージ１４の吸引孔
１４ａは、ダクト１８の狭窄部１８ａに連通されてい
る。

【００２６】さらに、ダクト１８の一方の開口部付近に
は、基板１２を加熱させるためのヒータ１６が配設さ
れ、ダクト１８の他方の開口部付近には、ダクト１８内
に空気を送気するための送気手段としてのブロア１５が
配設されている。本実施形態のリフロー装置１１では、
ダクト１８に設けられた狭窄部１８ａおよびブロア１５
により、ステージ１４の吸引孔１４ａから空気を吸引す
るための吸引手段が構成される。

【００２７】次に、上記に説明した本実施形態のリフロ
ー装置１１の動作について説明する。

【００２８】上記のように構成されたリフロー装置１１
では、基板１２がコンベア１７によって搬送されてステ
ージ１４の上に載せられる。すると、基板１２がステー
ジ１４の上に載せられたことが不図示の検知手段によっ
て検知され、ブロア１５のファンの回転が開始される。
ブロア１５が回転すると、ヒータ１６で熱せられた空気
がヒータ１６側の開口部からダクト１８内に吸引され、
狭窄部１８ａを通った後に、ブロア１５側の開口部から
ダクト１８の外部に排出される。ダクト１８の外部に排
出された空気は、再びダクト１８内に吸引されて炉１１
ａ内を循環し、炉１１ａ内の温度が適切な温度に加熱さ
れる。

【００２９】ダクト１８は、狭窄部１８ａの部分で流路
が狭くなっているので、空気がダクト１８内を通過する
際には、狭窄部１８ａにおける空気の流速が他の部分に
おける流速よりも速くなり、狭窄部１８ａ内の気圧が低
下する。その結果、ステージ１４上に載せられた基板１
２とステージ１４の上面との間の空気が吸引孔１４ａか
ら吸引され、基板１２が全面に渡ってステージ１４に吸
着される。

【００３０】この状態で、基板１２は、ヒータ１６で熱
せられた空気によって適温に加熱され、半田が溶融され
て電子部品１３の半田付けが行われる。基板１２は、サ
イズ、材質、層構成、パタ−ン配置等の諸条件によって
各部の熱膨張率が不均一であるため、加熱されると反り
が生じて変形しようとするが、基板１２は全面に渡って
ステ−ジ１４上に吸着されて拘束保持されるため、基板
１２が変形することを防止することができる。

【００３１】電子部品１３の半田付け工程が終了する
と、ブロア１５のファンの回転が止まり、ステージ１４
上に対する基板１２の吸着が解除される。その後、再び
コンベア１７が稼働され、基板１２がリフロー装置１１
の外部に搬送される。

【００３２】なお、本実施形態のリフロー装置１１にお
いても、ブロア１５によって炉１１ａ内の空気が循環さ
れて炉１１ａ内の温度分布が均一になり、基板１２の過
加熱や加熱不足による半田付け不良の発生を防止するこ
とができる。さらに、ステージ１４上への基板１２の吸
着と空気循環とをブロア１５によって同時に行うことが
できるので、リフロー装置１１内における省スペース化
および動力源の有効利用を図ることができる。また、本
実施形態においても反り防止治具を用いないので、基板
に温度むらが生じて半田付け不良が発生することを防止
することができるとともに、半田付け工程での作業工数
を削減することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のリフロー
装置は、基板が載せられるステージにはステージの上面
から下面に貫通された複数の吸引孔が全面に設けられ、
さらにステージの下面における吸引孔の開口部から空気
を吸引するための吸引手段が備えられているので、基板
が全面に渡ってステージの上面に拘束保持され、電子部
品を基板に半田付けするためのヒータ加熱による基板の
変形を、基板の全面に渡って防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリフロー装置の第１の実施形態を一部
を破断して示す斜視図である。

【図２】図１に示したリフロー装置のＡ−Ａ線における
断面図である。

【図３】本発明のリフロー装置の第２の実施形態を一部
を破断して示す斜視図である。

【図４】図３に示したリフロー装置のＢ−Ｂ線における
断面図である。

【図５】反り防止治具が周囲に固定された従来技術にお
ける基板を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１１ リフロー装置 １ａ，１１ａ 炉 １ｂ 壁 ２，１２ 基板 ３，１３ 電子部品 ４，１４ ステージ ４ａ，１４ａ 吸引孔 ５，１５ ブロア ６，１６ ヒータ ７，１７ コンベア ８ カバー ８ａ 閉空間 １８ ダクト １８ａ 狭窄部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田付けによって実装される電子部品が
   搭載された基板が上面に載せられるステージと、前記基
   板を加熱させるためのヒータとが炉内に備えられたリフ
   ロー装置において、 前記ステージには前記ステージの上面から下面に貫通さ
   れた複数の吸引孔が全面に設けられ、さらに前記ステー
   ジの下面における前記吸引孔の開口部から空気を吸引す
   るための吸引手段が備えられていることを特徴とするリ
   フロー装置。
2. 【請求項２】 前記吸引手段は、前記ステージの下面を
   囲んで閉空間を形成する閉空間形成手段と、前記閉空間
   内を大気圧に対して負圧にするための負圧発生手段とか
   らなる請求項１に記載のリフロー装置。
3. 【請求項３】 前記ヒータが前記ステージの上面に載せ
   られた前記基板の上方および前記吸引手段の下方にそれ
   ぞれ配置されている請求項２に記載のリフロー装置。
4. 【請求項４】 前記吸引手段は、前記ステージの下方を
   通り両端が前記炉内に開口されたダクトであって、前記
   両端の開口部付近の内径よりも前記ステージの下方を通
   る部分の内径の方が小さく設けられているとともに、前
   記ステージの下方を通る部分に前記吸引孔が連通された
   ダクトと、前記ダクト内に空気を送気するための送気手
   段とからなる請求項１に記載のリフロー装置。
5. 【請求項５】 前記ヒータが前記ダクトの一方の開口部
   付近に配設され、前記送気手段が前記ダクトの他方の開
   口部付近に配設されている請求項４に記載のリフロー装
   置。
6. 【請求項６】 前記炉が複数備えられているとともに、
   前記基板を前記各炉に順に搬送するためのコンベアが備
   えられている請求項１から５のいずれか１項に記載のリ
   フロー装置。