KR100571873B1 - 리플로우방법및리플로우장치 - Google Patents

Abstract

전자부품이 탑재되고 또한 접합개소에 크림땜납이 부여된 프린트회로기판의 한쪽 면에 대하여 방사가열시키는 동시에 프린트회로기판의 한쪽 면의 접합개소를 향해서 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하여 리플로우납땜을 한다. 이 리플로우방법에 의하여, 방사가열의 병용에 의하여 열풍의 온도를 전자부품의 내열온도를 초과하지 않도록 하여도 확실하게 납땜할 수 있는 동시에, 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직하게 열풍을 분사함으로써, 그 접합개소만을 선택적으로 가열하여, 접합개소 이외부분의 열손상을 방지하면서 접합개소의 땜납이 확실하게 용융되어 납땜을 할 수 있다.

Description

리플로우방법 및 리플로우장치

본 발명은, 전자부품이 탑재되고 또한 접합된 곳에 크림땜납이 부여된 프린트회로기판을 가열함으로써, 땜납을 용융시켜 전자부품을 납땜하는 리플로우방법 및 리플로우장치에 관한 것이다.

프린트회로기판에 전자부품을 실장하는 리플로우납땜 기술로서는, 이미 다양한 방식이 있다. 예컨대, 표면실장부품을 리플로우로 일괄하여 납땜하는 방식, 표면실장부품을 리플로우로 일괄 납땜한 후 삽입실장부품을 국부적으로 납땜하는 방식, 표면실장부품과 삽입실장부품을 국부적으로 리플로우하여 납땜하는 방식 등이 있다.

표면실장부품을 리플로우로 일괄하여 납땜하는 종래의 일반적인 리플로우장치는 소정의 온도로 가열한 열풍이나 패널히터의 복사열에 의하여 프린트회로기판 전체를 균일하게 가열함으로써, 땜납을 용융시켜 전자부품을 납땜하도록 구성되어 있다.

또, 표면실장부품과 삽입실장부품을 국부적으로 가열하여 리플로우하는 리플로우장치로는, 예컨대 일본특허공개 평7-73790호 공보에 기재된 리플로우장치가 있다. 도 11에 표시하듯이, 이 리플로우장치(50)는, 프린트회로기판(51)의 반송경로(52)의 하부에 설치되고, 크림땜납을 용융하는 온도로 가열시킨 기체를 모아두는 열풍상자(53), 열풍상자(53)의 개구부(54)를 폐쇄하도록 설치되어 프린트회로기판(51)의 필요한 부분에 대해서만 선택적으로 열풍(55)을 분사하도록 열풍을 분사하는 복수의 열풍분사구멍(56)이 형성된 상면판(57), 및 프린트회로기판(51)을 공급, 배출하는 반송수단(58) 등을 구비하고 있다.

이 리플로우장치(50)에 의하면, 국부적으로 가열하도록 하고 있으므로, 부분적인 납땜, 열에 약한 부분의 납땜, 리드선단이 기판의 아래쪽으로 돌출되어 있는 리드부품(59)과 칩부품(60)의 동시납땜이 각각 가능하다.

그런데, 상기 종래의 일반적인 리플로우장치를 사용한 경우에서는, 프린트회로기판에 내열이 약한 전자부품이 혼재하여 탑재되어 있는 경우에, 그 프린트회로기판을 리플로우장치에 통과시켜 일괄 리플로우하여 납땜하면 내열이 약한 전자부품이 손상되기 때문에 일괄 리플로우하여 납땜할 수 없으므로, 내열이 약한 전자부품에 대해서는 별도로 납땜하도록 되어, 실장공정의 생산성이 저하된다는 문제가 발생되고 있었다.

한편, 도 11에서 표시된 리플로우장치(50)에서는, 내열이 약한 전자부품이 혼재하여 탑재되어 있는 프린트회로기판(51)에 대해서, 내열이 약한 전자부품의 개소에는 열풍을 분사하지 않고, 그외에는 열풍을 국부적으로 분사하여 납땜함으로써 일괄 납땜할 수 있을 것으로 생각된다.

그러나, 실제로는 프린트회로기판(51)의 전면에 탑재된 전자부품(리드부품(59)이나 칩부품(60) 등)을 일괄 납땜하는 것은, 아래와 같은 이유 때문에 불가능하였다. 즉, 리플로우장치(50)에서 리드부품(59)이나 칩부품(60) 등의 전자부품의 리플로우납땜을 실시하는데는, 20~30초 사이에 230℃ 근방의 온도까지 상승시킬 필요가 있고, 그 때문에 필요한 열량을 확보하기 위해서는 대략 350℃ 이상의 온도의 열풍이 필요하다. 이와 같이 높은 온도의 열풍을 분사하면, 납땜이외의 개소에서도 프린트회로기판(51)에 있어서의 온도가 상승되기 쉬운 개소는 이 열풍온도에 접근해 버리고, 내열부품(예컨대 QFP의 내열온도는 250℃이다)이라고 하여도 그 내열온도를 초과해 버린다. 이것을 회피하기 위하여 열풍온도를 내열온도 250℃까지 내리면, 프린트회로기판(51)에 있어서의 온도가 상승하기 어려운 곳이 소정의 시간내에 납땜에 필요한 온도까지 가열되지 않아, 신뢰성이 높은 납땜을 할 수 없다는 염려가 있다.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 해결하는 것으로, 프린트회로기판에 탑재된 전자부품에 열손상을 주지 않고, 또한 높은 신뢰성으로서 일괄 납땜할 수 있는 리플로우방법 및 리플로우장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 리플로우방법은 전자부품이 탑재되고, 또한 접합개소에 크림땜납이 부여된 프린트회로기판의 한쪽 면에 대하여 방사가열시킴과 동시에 프린트회로기판의 한쪽 면의 접합개소를 향해서 국부적으로 대략 수직하게 열풍을 분사하여 리플로우납땜을 하는 것이다.

이 리플로우방법으로, 방사가열의 병용에 의하여 열풍의 온도를 전자부품의 내열온도를 초과하지 않도록 하여도 확실하게 납땜할 수 있는 동시에, 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사함으로써, 그 접합개소만이 선택적으로 가열되어, 접합개소 이외의 부분의 열손상을 방지하면서 접합개소의 땜납을 확실하게 용융시켜 납땜할 수 있다.

또, 본 발명의 리플로우방법은, 프린트회로기판내의 전자부품에 있어서의 내열이 약한 부품을 냉각하면서 프린트회로기판의 리플로우납땜면을 가열함으로써, 크림땜납이 공급된 프린트회로기판의 전자부품을 일괄하여 리플로우납땜하는 것이다.

이 리플로우방법에 의해, 전자부품에 있어서의 내열이 약한 부품을 냉각하면서 리플로우납땜을 하기 때문에, 전자부품에 있어서의 내열이 약한 부품의 손상을 방지할 수 있고, 또한 프린트회로기판의 전자부품을 일괄하여 리플로우납땜을 할 수 있다. 따라서, 종래의 플로우딥 납땜하였던 작업을 리플로우납땜함으로써 납땜품질이 향상된다. 결국, 플로우방법은 표면의 실장부품을 접착제로 임시고정하기 위하여 경화로를 통과한 후 플로우장치를 통과하므로 열이력이 2회 작용하게 되지만, 본 발명에 의하면, 리플로우장치를 1회 통과시키는 것으로 열이력은 1회로 완료됨으로써 전자부품의 성능 열화 방지로도 연관된다. 또, 프린트회로기판 양면에 표면실장전자부품을 탑재하고 있는 경우에도, 리플로우시에 하면측으로 전자부품의 접합개소를 냉각함으로써 그 전자부품을 접착제로 부착하지 않아도 낙하할 염려가 없고, 따라서 표면실장전자부품 탑재시의 접착제 도포공정을 없앨 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우방법에 있어서, 프린트회로기판에 탑재된 전자부품으로서 표면실장부품과 삽입실장부품을 포함하고, 이들 표면실장부품과 삽입실장부품을 일괄하여 리플로우납땜하는 것이다.

이 리플로우방법에 의해, 종래에 기판을 전체 가열하는 리플로우장치로는 통과시키지 못했던 리드삽입실장부품도 리플로우납땜을 할 수 있게 되었다. 따라서, 삽입실장부품을 그대로 사용함으로써, 제품가격도 올리지 않아도 된다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우방법에 있어서, 프린트회로기판의 한쪽 면을 가열함과 동시에, 프린트회로기판의 다른쪽 면을 냉각하는 것이다.

이 리플로우방법에 의해, 다른쪽 면에 내열이 약한 부품이 포함되어 있는 경우라도 지장없이 리플로우납땜을 할 수 있다.

본 발명의 리플로우장치는, 전자부품이 탑재되고 또한 접합개소에 크림땜납이 부여된 프린트회로기판의 한쪽 면에 대하여 방사가열하는 방사가열수단과, 이 방사가열수단에 의하여 방사가열되어 있는 프린트회로기판의 한쪽 면의 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하는 열풍가열수단이 가열부에 병설된 것이다.

이 리플로우장치에 의하면, 프린트회로기판의 한쪽 면에 대하여 방사가열하는 방사가열수단과, 프린트회로기판의 상기 한쪽 면의 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하는 열풍가열수단을 가열부에 병설하고 있으므로, 가열부에 프린트회로기판을 공급함으로써 상기 리플로우방법을 실시할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 열풍가열수단을 방사가열수단의 프린트회로기판측의 면과 접하는 평판형상의 공간을 형성함과 아울러 프린트회로기판에 대향하는 면에 접합개소에 대응하여 분사구가 형성된 마스크판이 설치된 열풍헤더와, 열풍헤더내를 향하여 그 측부로부터 열풍을 공급하는 열풍공급수단으로 구성된 것이다.

이 리플로우장치에 의해, 방사가열수단으로부터의 방사열이 열풍헤더를 통과하여 프린트회로기판으로 확실하게 방사됨과 아울러, 열풍이 마스크판으로부터 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직하게 확실하게 분사되는 것으로 된다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 열풍헤더내에는, 다수의 관통구멍이 분산형성된 분산판이 마스크판과 간격을 두고 설치되며, 방사가열수단과 분산판의 사이로 열풍공급수단의 열풍이 공급되도록 구성시킨 것이다.

이 리플로우장치에 의하여, 열풍헤더 내에서의 열풍의 흐름이 분산판에서 균일화되고, 열풍이 접합개소를 향하여 확실하게 대략 수직으로, 또한 균등·적절하게 분사된다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 마스크판에 흑색체 도료코팅이 실시된 것이고, 이 리플로우장치에 의하여, 방사열량을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 방사가열수단 및 열풍가열수단으로 한쪽 면이 가열되어 있는 프린트회로기판의 다른쪽 면의 소정개소에 냉각공기를 분사하는 냉각수단이 설치된 것이고, 이 리플로우장치에 의하여, 상기 냉각공기를 분사에 의한 작용을 할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 프린트회로기판을 가열부로 반송하는 반송수단과, 가열부에서 프린트회로기판을 소정의 가열위치로 들어올리는 기판승강수단이 구비된 것이고, 이 리플로우장치에 의하여, 프린트회로기판을 가열위치로 들어올림으로써 신속하고 정밀도 좋게 가열할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 기판승강수단에 냉각수단이 설치되어 있는 것이고, 이 리플로우장치에 의하여, 프린트회로기판의 다른쪽 면의 소정개소를 적절하게 냉각할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 기판승강수단으로 소정의 가열위치에 들어올려진 프린트회로기판의 주위를 에워싸서 가열분위기와 냉각분위기를 차단하는 차단플레이트가 설치되어 있는 것이고, 이 리플로우장치에 의하여, 냉풍과 열풍이 간섭하지 않으므로 효율적으로, 또 정밀도 좋게 가열 및 냉각을 실시할 수 있다.

또, 본 발명의 리플로우장치는, 전자부품을 탑재한 프린트회로기판을 가열수단에 의하여 가열하는 가열부와 가열부에 있어서 가열되어 있는 프린트회로기판의 전자부품에 있어서의 내열이 약한 부품을 냉각수단에 의하여 냉각하는 냉각부가 구비된 것이다.

이 구성에 의하여, 전자부품에 있어서의 내열이 약한 부품을 냉각하면서 리플로우납땜을 할 수 있으므로, 전자부품에 있어서의 내열이 약한 부품의 손상을 방지할 수 있고, 또한 프린트회로기판의 전자부품을 일괄하여 리플로우납땜을 할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 프린트회로기판을 가열부로 반송하는 반송수단이 설치되고, 가열부로 반송된 프린트회로기판에 대하여 냉각수단은 접근, 이간이 가능하게 배치되어 있는 것이다.

이 구성에 의하여, 필요에 따라서 냉각수단을 접근, 이간할 수 있어, 냉각동작을 적절한 자세에서 행할 수 있는 동시에, 냉각수단에 의하여 반송동작을 방해받는 것도 회피할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 가열부의 가열수단으로서, 프린트회로기판에 대하여 방사가열하는 패널히터 등의 방사가열발열체와, 프린트회로기판에 대하여 대류가열하는 열풍발생체를 구비한 것이다.

이 구성에 의하여, 프린트회로기판에 대해서 보다 적절하게 가열할 수 있다. 결국, 리드삽입실장부품의 본체를 냉각하면, 리드납땜부를 가열하고 있는 열이 열전도에 의하여 냉각본체부분으로부터 대량으로 소실된다. 따라서, 이 대량으로 소실되는 열량과 리드납땜부를 땜납용융온도(공융땜납으로 183℃) 이상의 200℃ 부근까지 승온시킬 만큼의 열량을 결정된 시간내(예컨대, 리플로우의 본 가열시간으로 20~30초)에 공급하지 않으면 안된다. 이때, 열의 공급수단으로서의 열풍을 사용한 경우, 단시간에 대량의 열에너지를 공급하기 위해서는, 열풍의 온도를 높이든지 납땜부와 충돌하는 열풍풍속을 빠르게 하든지의 수단이 취해진다. 프린트회로기판의 가열면에는 리드삽입실장부품과 표면실장부품에 크림땜납을 통하여 기판상에 설치되어 있으므로, 표면실장부품의 위치의 어긋남 발생을 감안하면 열풍 풍속을 빠르게 하는 수단은 취하지 않는다. 이 때문에, 열풍의 온도를 높이게 수단을 취할 경우, 열풍의 온도로서는 약 350℃ 근방이 필요하다. 그러나, 프린트회로기판의 가열면에는 리드삽입부품과 표면실장부품이 배치되어 있으므로, 냉각대상이 아닌 표면실장부품은 고온의 열풍에서 그 내열온도이상으로 가열되어 파괴되어 버린다. 따라서, 열의 공급수단으로서 방사가열인 적외선을 발생하는 패널히터 등을 사용한다. 단시간에 대량의 열에너지를 공급하기 위해서는, 패널히터의 온도를 높이면 좋다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 가열부의 가열수단에 의하여 프린트회로기판의 한쪽 면을 가열하고, 냉각부의 냉각수단에 의하여 프린트회로기판의 다른쪽 면을 냉각하는 구성으로 하고, 프린트회로기판의 주위를 에워싸서 가열부의 가열분위기와 냉각부의 냉각분위기의 간섭을 방지하는 플레이트가 기판반송면과 대략 평행하게 배치되어 있는 것이다.

이 구성에 의하여, 가열부의 가열분위기와 냉각부의 냉각분위기의 간섭을 방지할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 기판반송면보다 위쪽으로 기판외형칫수와 동등이상의 크기의 배출구멍을 설치한 가열·냉각온도 간섭방지플레이트, 프린트회로기판을 배출구멍에 대하여 소정의 위치로 정지시키는 기판정지기구, 및 기판반송면으로부터 상기 가열·냉각 온도간섭방지플레이트에 접촉 또는 근접하는 높이까지 기판을 들어올리는 기판승강기구가 배치되어 있다.

이 구성에 의하여, 프린트회로기판을 기판반송면으로부터 가열·냉각 온도간섭방지플레이트에 접촉 또는 근접하는 높이까지 정확하게 들어올릴 수 있고, 가열부의 가열분위기와 냉각부의 냉각분위기의 간섭을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 기판승강기구에, 프린트회로기판에 실장된 내열이 약한 부품을 국부적으로 냉각하기 위한 냉각공기분사구조가 설치되어 있는 것이다.

이 구성에 의하여, 프린트회로기판에 내열이 약한 부품의 배치에 따라서 냉각공기가 분사되므로, 냉각개소의 적절화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 냉각공기분사구조로서, 플레이트에 프린트회로기판의 내열이 약한 부품의 배치에 따른 구멍이 형성되어 있는 것이다.

이 구성에 의하여, 냉각공기분사구조로서의 구멍에서, 프린트회로기판의 내열이 약한 부품으로 적절하게 냉각공기가 분사됨으로써, 냉각개소의 적절화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 프린트회로기판의 피냉각부분과의 거리를 조정하기 위한 노즐이 설치된 것이다.

이 구성에 의하여, 프린트회로기판에 있어서의 내열이 약한 부품의 배치에 따른 냉각공기분사구조를 보다 적절하게 실현할 수 있어, 냉각위치의 적절화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 냉각공기분사구조로서 금속 혹은 수지의 블록에 분사구멍을 형성하여, 삽입실장부품의 높이에 따른 냉각공기분사 거리를 블록의 끼워넣기에 의해서 조정하는 것이다.

이 구성에 의하여, 프린트회로기판의 내열이 약한 부품의 배치에 따른 냉각공기분사구조를 보다 적절히 실현할 수 있어, 냉각개소의 적절화를 도모할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 리플로우장치에 있어서, 전자부품을 탑재한 프린트회로기판을 가열하는 예열부·본가열부로 이루어진 가열부와 프린트회로기판을 반송하는 반송부를 구비하고, 그 예열부에는 프린트회로기판의 한쪽 면(예컨대 상면)의 리플로우납땜면을 예열하는 가열원, 특히 강제가열을 하지 않는 프린트회로기판의 다른쪽 면(예컨대 하면)의 분위기를 프린트회로기판과 대략 평행하고 또한 반송방향에 대략 직각방향으로 배기하는 배기덕트, 및 상기 프린트회로기판의 다른쪽 면측, 예컨대 기판반송면에서 아래쪽으로 배치되어 그 다른쪽 면을 낮은 온도로 유지하기 위한 외기도입구가 형성된 것이다.

이 구성에 의하여, 기판하면의 분위기온도를 실온부근의 온도로 유지할 수 있어 삽입실장부품의 본체를 낮은 온도로 유지하면서 기판의 상면을 승온시켜 가열할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도 1 ∼ 도 10을 참조하여 설명한다.

도 1에 있어서, 1은 프린트회로기판으로, 예비가열부(4)에서 예열되고, 이어서 본가열부(5)로 공급되어서 리플로우납땜된 후, 반출컨베이어(6)에 의하여 반출된다. 프린트회로기판(1)에는, 도 2에서 표시하듯이, QFP(2A)나 칩부품(2B) 등의 표면실장부품(2)과 알루미늄전해콘덴서(3A)나 스위치부품(3B) 등의 삽입실장부품(3)이 혼합하여 탑재되어 있다. 이 프린트회로기판(1)은 삽입실장부품(3)의 본체부가 하면측에 위치하는 형태로 리플로우장치로 반송된다.

예비가열부(4) 및 본가열부(5)에는 각각 반송수단으로서의 컨베이어(7, 8)가 관통하여 설치되어 있다. 컨베이어(7)는 프린트회로기판(1)을 소정의 속도로 예비 가열부(4)를 통과하도록 반송한다. 컨베이어(8)는 빠른 속도로 본가열부(5)의 소정 위치로 반입되고, 소정 위치로부터 송출되도록 반송된다. 컨베이어(7, 8) 사이에는 컨베이어(7)의 종단부에 도달된 프린트회로기판(1)을 컨베이어(8)에 밀어넣는 기판압입수단(9)이 설치되어 있다.

본가열부(5)의 기판반송면 근방에는 프린트회로기판(1)을 소정위치에 정지시키는 기판 정지기구로서의 기판스톱퍼(10)가 설치되어 있다. 본가열부(5)의 기판반송면의 아래쪽에는, 프린트회로기판(1)을 지지함과 아울러 그 소정개소에 냉각공기를 분사하여 냉각하는 냉각장치(12), 이 냉각장치(12)로 송풍하는 송풍팬(13), 및 냉각장치(12)를 승강시켜 프린트회로기판(1)을 소정의 가열위치로 들어올리는 기판 승강수단으로서의 승강실린더(11)가 설치되어 있다.

컨베이어(8)의 본가열부(5)의 하류측으로 나와 있는 종단부에는, 프린트회로기판(1)에 대하여 아래쪽 및 위쪽으로부터 송풍하여 냉각하는 냉각팬(14, 15)이 설치되어 있다. 또, 예비가열부(4)와 본가열부(5)의 사이 및 그 전후에는 각각 배기덕트(16)가 설치되어 있다.

예비가열부(4)는, 도 3에서 표시하듯이, 열풍을 생성하는 열풍히터(17), 프린트회로기판(1)의 한측 방향에서 그 상면을 따라 열풍을 보내어 프린트회로기판(1)을 예비가열하고, 또 그 열풍을 순환시키는 열풍순환팬(18), 열풍순환경로의 도중에 설치되어 프린트회로기판(1)의 가열중에 크림땜납 등에서 발생된 용제나 플럭스의 기화물을 연소 정화시키는 촉매(19), 컨베이어(7)에 의한 기판반송경로의 상부에 설치되어 프린트회로기판(1)의 상면을 방사가열하는 패널히터(20), 및 반송경로하부에 설치된 분위기배기덕트(21)로 구성되어 있다.

본가열부(5)는, 도 4에서 표시하듯이, 프린트회로기판(1)의 표면에 대한 방사가열수단으로서의 패널히터(22)와, 이 프린트회로기판(1)의 표면의 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하는 열풍가열수단(23)이 설치되어 있다. 열풍가열수단(23)은 패널히터(22)의 하면과 접하는 평판 형상의 공간(24)을 형성하는 열풍헤더(25)와 이 열풍헤더(25)의 프린트회로기판(1)에 대향하는 면에 설치됨과 아울러 접합개소에 대응하여 분사구(27)가 형성되어 있고, 또한 흑색체 도료 코팅이 실시된 마스크판(26)과 열풍헤더(25)내를 향하여 그 한 측부로부터 열풍을 공급하는 열풍공급덕트(28)가 구비되어 있다.

열풍헤더(25)내에는, 다수의 관통구멍(29)이 분산형성된 분산판(30)이 마스크판(26)과의 사이에 간격을 두고 설치되어 있다. 그리고, 열풍공급덕트(28)로부터 열풍이 분산판(30)과 패널히터(22)의 사이로 공급되고, 열풍공급덕트(28)는 도 5에 표시하듯이, 열풍히터(35) 및 열풍송풍팬(36) 등의 열풍원으로 연결됨과 아울러, 도 4에 표시하듯이 열풍공급덕트(28)내에는, 전체 길이에서 대략 균등하게 열풍을 분사하는 열풍노즐관(31)이 설치되어 있다.

또한, 도 4에서 표시된 예에서는 열풍헤더(25)의 한측으로 열풍공급덕트(28)를 설치했지만, 이것에 한정되는 것은 아니라, 예컨대 도 6에 표시하듯이, 열풍헤더(25)의 둘레를 에워싸도록 열풍공급덕트(33)를 설치하고, 그 내부에 직사각형 고리형상의 열풍노즐관(34)을 설치하여 그 적소에 열풍원으로부터의 열풍을 공급하도록 하여도 좋고, 효과적으로 보다 한층 균일한 열풍흐름을 형성할 수 있고, 정밀도가 우수한 열풍가열을 실시할 수 있다.

냉각장치(12)에는, 냉풍을 분사하는 소구멍이 형성된 국소냉각용 소구멍배치부(37)와, 프린트회로기판(1)을 지지하는 기판지지체(38)가 설치되어 있다. 소구멍 배치부(37)는, 도 7의 (a), (b)에서 표시하듯이, 평판에 구멍(39)을 형성한 플레이트(40)로 구성하여도 좋고, 도 7의 (c), (d)에서 표시하듯이, 프린트회로기판(1)의 높이에 맞춘 노즐(41)을 플레이트(42)에 설치하여 노즐(41)의 구멍(39)으로부터 냉풍을 분사하는 구조로 하여도 좋다. 이때에, 노즐(41)로 프린트회로기판(1)의 피냉각부분과의 거리를 조정해도 좋지만, 금속 혹은 수지의 블록에 분사구멍을 형성하고, 삽입실장부품(3)의 높이에 따른 냉각공기 분사거리를 블록의 끼워넣기에 의해서 조정해도 좋다. 또, 도 8에서 표시하듯이, 냉각장치(12)가 배치되어 있는 냉각부에, 송풍의 일부를 풍향판(44)에 의해 기판하면으로 송풍하는 팬(45)을 설치하여도 좋다.

또, 도 4에서 실선으로 표시하듯이, 프린트회로기판(1)이 승강실린더(11)에 의하여 소정의 가열위치로 상승되었을 때, 그 프린트회로기판(1)의 주위를 에워싸는 위치에는 차단플레이트(32)가 설치되어 있고, 이 차단플레이트(32)에 의해 프린트회로기판(1) 상부의 가열분위기와 하부의 냉각수단(12)에서의 파선화살표(C)로 표시한 냉각공기에 의한 냉각분위기가 간섭하는 것을 방지하도록 되어 있다.

도 9에서 표시하듯이, 기판압입수단(9)은 체인(46), 구동모우터(47), 및 체인(46)에 고정된 레버(48)로 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 리플로우장치에 대하여, 그 동작을 설명한다.

표면실장부품(2)과 삽입실장부품(3)이 혼재하여 탑재된 프린트회로기판(1)은 컨베이어(7)에 의하여 일정한 속도로 예비가열부(4)내로 반입된다. 예비가열부(4)내에서는 프린트회로기판(1)의 상면이 패널히터(22)로부터의 방사열과 사이드플로우 열풍에 의하여 전체가 150℃ 근방의 온도까지 가열된다. 일정온도의 열풍은 예비가열부(4)내의 분위기온도를 일정하게 하는 동시에 순환시킴으로써 열풍히터(17)의 부하를 경감시키고 있다. 프린트회로기판(1)의 하면측에 배치된 자세로 반송되는 삽입실장부품(3)의 본체부는 프린트회로기판(1)의 상면의 리드부로부터의 열전도에 의해서 온도가 상승하므로, 프린트회로기판(1) 하면의 분위기를 분위기 배기덕트(21)에서 항상 흡입하는 구성으로 함으로써, 실온분위기를 프린트회로기판(1)의 하면으로 인도하고, 삽입실장부품(3) 본체부로부터 열을 빼앗아, 본체부의 승온을 억제시키고 있다.

예비가열을 끝낸 프린트회로기판(1)이 컨베이어(7)의 종단부에 도달하면, 프린트회로기판(1)의 후단이 기판압입수단(9)에 의해 압입되어 프린트회로기판(1)은 컨베이어(8)로 순조롭게 이동한다. 이와 같이 기판압입수단(9)이 설치되어 있는 이유는 컨베이어(7)가 주행하는 예비가열부(4)에서는 프린트회로기판(1)이 연속적으로 반송되면서 가열되므로, 컨베이어(7)를, 예컨대 0.8m/min으로 이동하지만, 별도의 컨베이어(8)가 구동되어 있는 본가열부(5)에서는 프린트회로기판(1)을 기판의 스톱퍼(10)에 의해서 소정위치에서 정지시켜, 승강실린더(11)로 소정의 가열위치까지 들어올려 가열시키기 위해서, 프린트회로기판(1)을 신속히 반송시키는 것이 필요하기 때문이다.

본가열부(5)에 반송된 프린트회로기판(1)은 기판스톱퍼(10)에 의하여 소정위치에서 정지되고, 컨베이어(8)도 정지된다. 그리고, 승강실린더(11)에 의하여 냉각수단(12)이 상승되고, 그 상단으로 지지된 프린트회로기판(1)이, 차단플레이트(32)로 에워싸인 소정의 가열위치까지 들어올려진다.

이 상태에서, 패널히터(22)에 의한 방사가열에 의하여 열풍헤더(25)를 통해 프린트회로기판(1)의 상면이 가열되는 동시에, 열풍가열수단(23)에 있어서의 마스크판(26)의 분사구(27)로부터 표면실장부품(2) 및 삽입실장부품(3)의 리드부 등의 접합개소를 향하여 국부적으로 대략 수직으로 열풍이 분사되어 가열된다. 따라서, 표면실장부품(2)의 내열온도를 초과하지 않는 온도의 열풍에 의해서 접합개소만을 소정의 온도로 신속하고, 또 정밀도 좋게 가열할 수 있고, 접합개소의 크림땜납이 용융되어 리플로우납땜이 행해진다. 또한, 프린트회로기판(1)의 하면으로 배치된 자세로 되어 있는 삽입실장부품(3)은 그 배치에 맞춰서 냉풍분사구멍(39)을 형성한 국소냉각용 소구멍배치부(37)에 의하여 냉각된다.

상기 구조에 의하여, 도 10의 (a), (b)에서 표시하듯이, 표면실장부품(2)의 일례로서의 QFP(2A)의 리드에 있어서의 접합개소(X)의 온도(T_X)와, 삽입실장부품(3)의 일례로서의 알루미늄전해콘덴서(3A)의 리드에 있어서의 접합개소(Y)의 온도(T_Y)는 200℃ 이상으로 되어, 접합개소의 크림땜납은 양호하게 용융되어서 리플로우납땜이 확실하게 실시된다. 한편, 알루미늄전해콘덴서(3A)의 본체부(Z)의 온도(T_Z)는160℃ 이하로 되어 알루미늄전해콘덴서(3A)의 열손상을 확실히 방지할 수 있다.

이와 같이, 방사가열과 열풍가열을 동시에 병용함으로써, 열풍의 온도를 전자부품의 내열온도를 초과하지 않도록 하여도 확실하게 납땜할 수 있는 동시에, 접합개소를 향해서 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하여 그 접합개소만을 선택적으로 가열함으로써, 접합개소 이외의 부분의 열손상을 방지하면서 접합개소의 땜납을 적절히 재용융하여 납땜할 수가 있고, 신뢰성이 높은 납땜이 확보된다.

또, 전자부품에 있어서의 삽입실장부품(3) 본체부 등의 내열이 약한 부품의 손상을 방지할 수 있고, 프린트회로기판(1)의 전자부품을 일괄하여 리플로우납땜을 할 수가 있다. 또, 패널히터(22)와 프린트회로기판(1)의 사이에 마스크판(26)이 배치되어 있기 때문에, 냉각대상이 아닌 표면실장부품(2) 등으로의 방사열에너지의 공급을 차폐할 수 있고, 승온온도를 제어할 수 있다. 또, 차단플레이트(32)에 의해 본가열부(5)의 가열분위기와 냉각분위기의 간섭을 방지할 수 있다.

소정의 가열동작이 종료하면, 다시 프린트회로기판(1)은 컨베이어(8)의 위치까지 하강하고, 냉각장치(12)는 더욱 아래쪽으로까지 하강한다. 따라서, 냉각장치(12)가 더욱 아래쪽으로까지 하강하여 패널히터(22)로부터 간격이 벌어짐으로써, 방사에 의한 냉각장치(12) 자체가 가열되는 것을 억제할 수 있다. 또, 냉각장치(12)가 하강하기 시작하면 삽입실장부품(3)의 냉각이 부족하므로, 이것을 보완하여 팬(45)에 의해 송풍의 일부를 풍향판(44)으로 프린트회로기판(1)의 하면으로 송풍한다. 또한, 프린트회로기판(1)이 본가열부(5)로부터 반출되면 풍향판(44)은 수평하게 설정되며, 팬(45)으로부터의 바람에 의해 냉각장치(12)가 냉각된다.

또, 프린트회로기판(1)은 컨베이어(8)에 의하여 본가열부(5)로부터 반출되고, 냉각팬(14,15)에 의하여 냉각된다. 그리고, 컨베이어(8)로부터 반출컨베이어부(6)로 갈아 태워져 리플로우장치의 출구까지 반송된다.

도 1은, 본 발명의 실시예에 의거하는 리플로우장치 전체의 개략구성을 표시하는 단면도,

도 2는, 표면실장부품과 삽입실장부품을 혼재한 상태로 실장한 구성의 프린트회로기판을 표시하는 단면도,

도 3은, 도 1에 표시되는 리플로우장치의 예비가열부를 표시하는 단면도,

도 4는, 도 1에 표시되는 리플로우장치의 본가열부의 주요부를 표시하는 단면도,

도 5는, 도 1에 표시되는 리플로우장치의 본가열부의 개략구성을 표시하는 단면도,

도 6(a)는, 도 1에 표시되는 리플로우장치의 본가열부의 주요부를 표시하는 단면도,

도 6(b)는, 도 6(a)의 (a)에 있어서의 A-A선에서 바라본 리플로우장치의 본 가열부의 주요부를 표시하는 평면도,

도 7의 (a), (c) 및 (b), (d)는, 각각 도 1에 표시되는 리플로우장치의 국소 냉각용 소구멍배치의 사시도 및 단면도.

도 8은, 도 1에 표시되는 리플로우장치의 냉각장치 근방의 구조를 표시하는 도면,

도 9의 (a), (b)는, 각각 도 1에 표시되는 리플로우장치의 기판압입부의 단면도,

도 10(a)는, 온도 측정점을 표시하기 위한 전자부품이 탑재된 프린트회로기판의 측면도,

도 10(b)는, 가열시간에 대한 전자부품의 각 측정점의 온도특성을 표시하는 도면,

도 11은, 종래의 리플로우장치의 주요부단면도이다.

Claims (9)

1. 전자부품(2,3)이 탑재되고, 또한 접합개소에 크림땜납이 부여된 프린트회로기판(1)의 한쪽 면에 대하여 방사가열시킴과 동시에 프린트회로기판(1)의 상기 한쪽 면의 접합개소에만 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하여 프린트회로기판(1)의 전자부품(2,3)을 리플로우납땜시키는 것을 특징으로 하는 리플로우방법.
2. 전자부품(2,3)이 탑재되고, 또한 접합개소에 크림땜납이 부여된 프린트회로기판(1)의 한쪽 면을 방사가열하기 위한 방사가열수단(22)과, 상기 방사가열수단(22)으로 방사가열되어 있는 프린트회로기판(1)의 상기 한쪽 면의 접합개소만을 향하여 국부적으로 대략 수직으로 열풍을 분사하는 열풍가열수단(23)을 설치한 가열부(5)를 구비하여 방사가열수단(22)은 프린터회로기판(1)의 상기 한쪽면에 대향해서 배치하고 열풍가열수단은 방사가열수단과 프린터회로기판(1)의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 프린트 회로기판(1)의 전자부품(2,3)의 납땜 리플로우장치.
3. 제2항에 있어서, 열풍가열수단(23)은, 프린트회로기판 상부의 패널히터(22)의 면에 접하는 평판형상의 공간(24)을 형성하는 열풍헤더(25)와 함께 접합개소에 대응하여 프린트회로기판(1)에 대향하는 면에 형성된 분사구(27)가 형성된 마스크판(26)과, 열풍헤더(25)를 향하여 그 측부로부터 열풍을 공급하는 열풍공급수단(28)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리플로우장치.
4. 제3항에 있어서, 열풍헤더(25)내에는, 다수의 관통구멍(29)이 분산형성된 분산판(30)이 마스크판(26)과 간격을 두고 설치되고, 열풍이 방사가열수단(22)과 상기 분산판(30)의 사이로 열풍공급수단으로부터 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 리플로우장치.
5. 제3항에 있어서, 마스크판(26)에는 흑색체 도료코팅이 실시된 것을 특징으로 하는 리플로우장치.
6. 제2항에 있어서, 방사가열수단(22) 및 열풍가열수단(23)으로 한쪽 면이 가열되어 있는 프린트회로기판(1)의 다른쪽 면의 소정개소에 냉각 공기를 분사하는 냉각수단(12)이 설치된 것을 특징으로 하는 리플로우장치.
7. 제2항에 있어서, 프린트회로기판(1)을 가열부(5)로 반송하는 반송수단(7, 8)과, 가열부(5)에서 프린트회로기판(1)을 소정의 가열위치로 들어올리는 승강수단(11)이 구비된 것을 특징으로 하는 리플로우장치.
8. 제7항에 있어서, 승강수단(11)에 냉각장치(12)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 리플로우장치.
9. 제7항에 있어서, 승강수단(11)으로 소정의 가열위치로 들어올려진 프린트회로기판(1)의 주위를 에워싸서 가열분위기와 냉각분위기를 차단하는 차단플레이트(32)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 리플로우장치.

Images