JP2002364983A - 連続熱処理炉 - Google Patents

連続熱処理炉

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JP2002364983A JP2001171936A JP2001171936A JP2002364983A JP 2002364983 A JP2002364983 A JP 2002364983A JP 2001171936 A JP2001171936 A JP 2001171936A JP 2001171936 A JP2001171936 A JP 2001171936A JP 2002364983 A JP2002364983 A JP 2002364983A
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Satoru Inada
悟 稲田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マッフル内の温度変化を素早く、かつ精度よ
く検出することができ、よってワークの処理効率を容易
に向上することができる連続熱処理炉を提供する。 【解決手段】 マッフル２の外側表面に熱電対（温度検
出手段）５ａ〜５ｄの感温部５ａ１〜５ｄ１を接触させ
る。さらに、ヒータ（加熱手段）１からの輻射熱の伝導
を抑える遮熱部材８により、上記熱電対５ａ〜５ｄを囲
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンベア炉等の連
続熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体ウェハやプリント回路基板
等のワークに、はんだリフロー処理等を行う連続熱処理
炉では、コンベア等の搬送部材によってマッフル内を搬
送されるワークに対して、そのマッフルの外側に設けた
ヒータで加熱している。また、このような連続熱処理炉
では、熱電対などによってマッフル内の温度を検出し、
その検出温度に基づいたフィードバック制御を用いて上
記ヒータを加熱制御することにより、ワークを所望の温
度プロファイルで処理している。
【０００３】従来の連続熱処理炉としては、例えば図２
（ａ）または（ｂ）に示すものが知られている。図２
（ａ）において、この従来の連続熱処理炉では、筒状の
ヒータ５０の内部にマッフル５１が配置されており、ワ
ークＷは搬送部材５２により図の紙面と垂直な方向にマ
ッフル５１の内部を搬送されている。また、ヒータ５０
の断熱壁５０ａには、熱電対５３がヒータ５０とマッフ
ル５１との間の空間に配置されるように、その熱電対５
３を収納した石英保護管５７が貫通支持されている。制
御部５４は、リード線５６を介して熱電対５３が検出し
た温度を入力するとともに、ワークＷが所望の処理温度
で処理されるように、例えばＰＩＤ制御を用いて熱電対
５３の検出温度からヒータ５０に供給する電力を決定
し、その決定した電力をケーブル５５を介してヒータ５
０に供給する。また、図２（ｂ）に示す従来の連続熱処
理炉は、同図（ａ）に示したものと異なり、支持部材５
８によってマッフル５１の内部で熱電対５３を支持する
ことにより、当該熱電対５３を上記マッフル５１の内部
空間に配置したものであり、制御部５４は上記熱電対５
３の検出温度に基づきヒータ５０の加熱制御を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の連続熱処理炉では、制御部５４がマッフル５１内の
温度変化に応じてヒータ５０の加熱制御を行うことがで
きずに、ワークＷを所望の処理温度で処理できないこと
があった。具体的には、例えば熱容量の大きいワークＷ
を連続的に高速処理する場合、その高速処理の最初のワ
ークＷの吸熱によってマッフル５１内の温度は大きく低
下するが、制御部５４はその温度低下に応じてヒータ５
０を最適に加熱制御することができずに、最初のワーク
Ｗと後続のワークＷとでの処理温度が異なることがあっ
た。このため、従来の連続熱処理炉では、ダミーワーク
を処理前に投入する等により、マッフル５１内の温度を
所望の処理温度に安定させる必要があり、ワークＷの処
理効率を向上するのが困難であるという問題があった。
【０００５】詳細にいえば、図２（ａ）に示した従来の
連続熱処理炉では、熱電対５３がヒータ５０とマッフル
５１との間の空間に配置されていたので、熱電対５３の
検出温度はヒータ５０からの輻射熱に大きく影響され
て、制御部５４がマッフル５１内の温度変化を精度よく
検知することは難しいものであった。このため、上記ワ
ークＷを連続的に高速処理する場合などにおいて、制御
部５４がマッフル５１内の温度変化に応じてヒータ５０
を最適に加熱制御することができず、そのマッフル５１
内を所望の処理温度に保てないことがあった。具体的に
は、１枚目のワークＷと２０枚目のワークＷとの処理温
度差が約２０℃程度となることがあった。
【０００６】また、図２（ｂ）に示した従来の連続熱処
理炉では、マッフル５１の内部空間に熱電対５３を配置
していたので、制御部５４がマッフル５１内の温度変化
に応じてヒータ５０への電力を変更したとき、その変更
によるマッフル５１内の温度変化を熱電対５３が検出す
るまでにタイムラグを生じた。このため、制御部５４が
マッフル５１内の温度を所望の処理温度に安定させるま
でに時間を要した。さらに、上記のようなタイムラグを
考慮したＰＩＤ制御を行う必要があり、制御部５４での
加熱制御を複雑なものとして、ワークＷの処理効率を向
上するのが困難であった。
【０００７】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、マッフル内の温度変化を素早く、かつ精度よく検出
することができ、よってワークの処理効率を容易に向上
することができる連続熱処理炉を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、マッフルと、
前記マッフルの外側に配置され、そのマッフル内のワー
クを加熱する加熱手段と、前記マッフル内の温度を検出
する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基
づき加熱手段を制御する制御手段とを備えた連続熱処理
炉において、前記温度検出手段をマッフルの外側表面に
接触させるとともに、その温度検出手段を前記加熱手段
からの輻射熱の伝導を抑える遮熱部材により囲んだこと
を特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】上記のように構成された連続熱処理炉によ
れば、温度検出手段をマッフルの外側表面に接触させ、
かつ上記遮熱部材で囲んだことにより、加熱手段からの
輻射熱の影響を抑えて温度検出手段がマッフル内の温度
変化を素早く、かつ精度よく検出することができる。
【００１０】また、上記連続熱処理炉（請求項１）にお
いて、前記マッフルの外側表面のうち前記ワークに最も
近い外側表面に、前記温度検出手段の感温部を接触させ
ることが好ましい（請求項２）。この場合、他の外側表
面に接触させた場合に比べて、マッフル内でのワークの
処理温度の検出精度を向上することができる。
【００１１】また、上記連続熱処理炉（請求項１または
２）において、前記マッフルと前記遮熱部材とを熱膨張
率が同じ耐熱鋼板により構成することが好ましい（請求
項３）。この場合、マッフルと遮熱部材とが上記加熱手
段からの輻射熱によって熱膨張を生じたときでも、それ
らのマッフルと遮熱部材との間に隙間が生じるのを防止
することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の連続熱処理炉の好
ましい実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。図１（ａ）は本発明の一実施形態による連続熱処理
炉の要部構成を示す概略横断面図であり、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線における縦断面図である。図１（ａ）
及び（ｂ）に示すように、本実施形態の連続熱処理炉で
は、例えば４つの筒状のヒータ１がマッフル２内に収納
されたコンベア等の搬送手段３の搬送方向（図１（ａ）
に“Ｘ”にて図示）に沿って配置されており、処理温度
が異なる４つのゾーンＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤが形成されて
いる。上記ヒータ１は断熱壁１ａで覆われたものであ
り、上記搬送手段３によって搬送される、半導体ウェハ
やプリント回路基板等のワークＷを加熱する加熱手段を
構成している。上記マッフル２は、例えば断面形状が矩
形の枠体状に形成されたものであり、ＳＵＳ−３１０Ｓ
等の耐熱鋼板により構成されている。
【００１３】上記マッフル２の床面２ａの外側表面に
は、上記の各ゾーンＡ〜Ｄ毎に、温度検出手段としての
熱電対５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの感温部５ａ１、５ｂ
１、５ｃ１、５ｄ１が接触状態で取付けられている。こ
れらの熱電対５ａ〜５ｄは、それぞれ炉外まで導かれた
のち、図示しない補償導線を介して制御部４に接続され
たものであり、ヒータ１からの輻射熱の伝導を抑える遮
熱部材８により囲まれて上記外側表面との間の空間に閉
塞されている。このように、マッフル２の外側表面のう
ち、ワークＷに最も近い床面２ａの外側表面に熱電対５
ａ〜５ｄの感温部５ａ１〜５ｄ１を接触させることによ
り、他の外側表面に接触させた場合に比べてマッフル２
内でのワークＷの処理温度の検出精度を向上することが
できる。上記遮熱部材８は、例えばマッフル２と同じ熱
膨張率の耐熱鋼板により構成されている。このように、
遮熱部材８及びマッフル２を同じ熱膨張率の耐熱鋼板で
構成しているので、これらの遮熱部材８及びマッフル２
に、上記ヒータ１からの輻射熱に起因する熱応力によっ
て変形や割れ等が生じるのを抑えることができるととも
に、上記輻射熱によって熱膨張を生じたときでも、マッ
フル２と遮熱部材８との間に隙間が生じるのを防止する
ことができる。制御部４は、ＣＰＵ等を含んだものであ
り、各ゾーンＡ〜Ｄ毎に、例えばＰＩＤ制御を用いて熱
電対５ａ〜５ｄの各検出温度から対応するヒータ１に供
給する電力を決定し、その決定した電力をケーブル７を
介して各ヒータ１に供給する。これにより、ワークＷ
は、各ゾーンＡ〜Ｄを通過する間に所望の温度プロファ
イルで処理される。
【００１４】上記のように構成された本実施形態の連続
熱処理炉では、熱電対５ａ〜５ｄの感温部５ａ１〜５ｄ
１を上記床面２ａの外側表面に接触させ、かつ熱電対５
ａ〜５ｄを上記遮熱部材８により囲んでいるので、ヒー
タ１からの輻射熱の影響を抑えて熱電対５ａ〜５ｄがマ
ッフル２内の温度変化を素早く、かつ精度よく検出する
ことができる。それゆえ、たとえ熱容量の大きいワーク
Ｗを連続的に高速処理する場合でも、制御部４が熱電対
５ａ〜５ｄの検出温度からマッフル２内の正確な温度変
化を直ちに検知することができ、その温度変化に応じて
ヒータ１を最適に加熱制御することができる。その結
果、上述の従来例のものと異なり、ダミーワークの投入
や制御部４での加熱制御を複雑なものとすることなく、
マッフル２内の温度を所望の処理温度に素早く安定させ
てワークＷの処理効率を容易に向上することができる。
【００１５】また、本実施形態では、マッフル２の外側
表面のうちワークＷに最も近い外側表面に上記感温部５
ａ１〜５ｄ１を接触させているので、他の外側表面に接
触させた場合に比べて、マッフル２内でのワークＷの処
理温度の検出精度を向上することができる。また、本実
施形態では、マッフル２と遮熱部材８とを熱膨張率が同
じ耐熱鋼板により構成しているので、これらのマッフル
２と遮熱部材８とが上記ヒータ１からの輻射熱によって
熱膨張を生じたときでも、マッフル２と遮熱部材８との
間に隙間が生じるのを防止することができる。その結
果、ヒータ１からの輻射熱が上記隙間を経て熱電対５ａ
〜５ｄに伝わるのを防ぐことができ、熱電対５ａ〜５ｄ
の検出精度の低下を防止することができる。
【００１６】尚、本発明の発明者等の試験結果によれ
ば、熱容量の大きいプリント回路基板（ワークＷ）には
んだリフロー処理を実施した場合、そのワークＷの１枚
目と６０枚目との処理温度差は約２℃であった。このよ
うに、本実施形態の連続熱処理炉では、所定枚数からな
るロット単位のワークＷを連続的に処理する場合でも、
制御部４が熱電対５ａ〜５ｄの検出温度からマッフル２
内の正確な温度変化を直ちに検知して、その温度変化に
応じてヒータ１の加熱制御を最適に行えることが確認さ
れた。
【００１７】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項１の連続熱処理炉によれば、温度
検出手段がマッフル内の温度変化を素早く、かつ精度よ
く検出することができるので、たとえ熱容量の大きいワ
ークを連続的に高速処理する場合でも、制御手段は上記
温度変化に対応して加熱手段を最適に加熱制御し、マッ
フル内の温度を直ちに所望の処理温度に安定させること
ができる。したがって、上記ダミーワークの投入や制御
手段での加熱制御を複雑なものとすることなく、ワーク
の処理効率を容易に向上することができる。
【００１８】請求項２の連続熱処理炉によれば、温度検
出手段の感温部をワークに最も近いマッフルの外側表面
に接触させているので、他の外側表面に接触させた場合
に比べて、マッフル内でのワークの処理温度の検出精度
を向上することができる。請求項３の連続熱処理炉によ
れば、マッフルと遮熱部材とが上記加熱手段からの輻射
熱によって熱膨張を生じたときでも、マッフルと遮熱部
材との間に隙間が生じるのを防止することができ、よっ
てその隙間を経て上記加熱手段からの輻射熱が温度検出
手段に伝わるのを防ぐことができ、その検出精度の低下
を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態による連続熱処理
炉の要部構成を示す概略横断面図であり、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線における縦断面図である。
【図２】（ａ）は従来の連続熱処理炉の要部構成を示す
概略縦断面図であり、（ｂ）は別の従来の連続熱処理炉
の要部構成を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ ヒータ（加熱手段） ２ マッフル ４ 制御部（制御手段） ５ａ〜５ｄ 熱電対（温度検出手段） ５ａ１〜５ｄ１ 感温部 ８ 遮熱部材
フロントページの続き (72)発明者 西山 和男 鳥取県鳥取市南栄町70−２ 日立金属株式 会社鳥取工場内 (72)発明者 稲田 悟 鳥取県鳥取市南栄町70−２ 日立金属株式 会社鳥取工場内 Ｆターム(参考） 3K058 AA42 BA19 CA12 CA69 CA91 4K050 AA02 BA17 CA07 CD05 CD12 CF06 CF16 CG08 EA04 4K061 AA01 AA05 BA11 CA08 DA05 FA07 GA10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】マッフルと、前記マッフルの外側に配置さ
    れ、そのマッフル内のワークを加熱する加熱手段と、前
    記マッフル内の温度を検出する温度検出手段と、前記温
    度検出手段の検出温度に基づき加熱手段を制御する制御
    手段とを備えた連続熱処理炉において、 前記温度検出手段をマッフルの外側表面に接触させると
    ともに、その温度検出手段を前記加熱手段からの輻射熱
    の伝導を抑える遮熱部材により囲んだことを特徴とする
    連続熱処理炉。
  2. 【請求項２】前記マッフルの外側表面のうち前記ワーク
    に最も近い外側表面に、前記温度検出手段の感温部を接
    触させたことを特徴とする請求項１記載の連続熱処理
    炉。
  3. 【請求項３】前記マッフルと前記遮熱部材とを熱膨張率
    が同じ耐熱鋼板により構成したことを特徴とする請求項
    １または２記載の連続熱処理炉。
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