JP2003234570A - 半田付け装置とその半田付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非耐熱部品をリフロー半田付けするとき、非
耐熱部品が保証温度を超える恐れがあった。 【解決手段】 非耐熱部品２３が装着されたプリント基
板２０をクリーム半田２２でリフロー半田付けする半田
付け装置であって、予熱手段２８と加熱手段３２との間
には第二の冷却手段３１を設けたものである。これより
部品の温度を一旦下げることとなるので、加熱手段中に
おいて、非耐熱部品２３が部品の保証温度を超えること
はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リフロー半田付け
による半田付け装置とその半田付け方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来の半田付け装置について説明
する。従来の半田付け装置は、図６に示すように、部品
１を搭載したプリント基板２をリフロー半田付けする装
置である。

【０００３】従来の半田付け装置において、３は金属製
のメッシュタイプの搬送コンベアであり、この搬送コン
ベア３はリフロー炉４を貫通して設けられ、この搬送コ
ンベア３上に、予め金属フレーム５等に挿入されたプリ
ント基板２が搭載される。リフロー炉４は、上流から順
に予熱部６と、加熱部７と冷却部８とから構成されてお
り、このリフロー炉４によってプリント基板２を加熱
し、部品１の半田付けを行っていた。

【０００４】次に、図７は部品１の本体部と、リード部
の半田との温度プロファイルを示した図であり、図８
は、プリント基板２の断面図である。図７と図８を用い
て、従来の半田付け装置における半田付けについて説明
する。

【０００５】９は、部品１の本体部であり、１０はこの
本体部９に植設されたリード１１に供給された半田であ
る。図７に示す１２は、半田１０のリフロー炉４内にお
ける温度プロファイルであり、１３は本体部９のリフロ
ー炉４内における温度プロファイルを示している。ここ
で、半田１０のピーク点温度１４を、半田の液相線温度
１５より高くすることで、半田１０が溶融し半田付けが
行われる。

【０００６】なお、これに類する技術として特開平１１
−２６９２８号公報がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、部品１
が電解コンデンサや中間周波（以下ＩＦという）トラン
スなどの非耐熱部品（温度による品質・特性の劣化や部
品の破壊等に対しての限界温度１６が低い部品）であっ
ても、半田１０の温度は、液相線温度１５以上としなけ
ればならない。

【０００８】従って、上記リフロー炉４で半田付けを行
うと、その本体部９の最高温度１７は、限界温度１６を
超えてしまい、部品が壊れてしまうという問題を有して
いた。

【０００９】そこで本発明は、この問題を解決したもの
で、リフロー半田付けの熱に対し、非耐熱部品が壊れる
ことなく半田付けを行うことができる半田付け装置を提
供することを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半田付け装置は、予熱手段と加熱手段との間
には第二の冷却手段を設けたものである。これにより、
リフロー半田付けの熱に対して、非耐熱部品が壊れるこ
となく半田付けを行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、非耐熱部品が装着されたプリント基板をクリーム半
田でリフロー半田付けする半田付け装置であって、前記
半田付け装置は、前記プリント基板を搬送する搬送手段
と、この搬送手段で搬送される前記プリント基板に塗布
された前記クリーム半田を予め定められた温度まで予熱
する予熱手段と、この予熱手段の下流に設けられた加熱
手段と、この加熱手段の下流に設けられるとともに、こ
の加熱手段で溶融した半田を冷却する第一の冷却手段と
を有し、前記予熱手段と前記加熱手段との間には第二の
冷却手段が設けられた半田付け装置であり、これにより
非耐熱部品の装着されたプリント基板は、加熱手段に入
る前にこの第二の冷却手段で非耐熱部品の温度を一度下
げてあるので、加熱手段での部品の温度を低くすること
ができる。

【００１２】従って、リフロー半田付けの熱により、非
耐熱部品が壊れることなく半田付けを行うことができ
る。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明における第
二の冷却手段では、加熱手段内での非耐熱部品のピーク
温度が、予め定められた温度以下となるように冷却する
請求項１に記載の半田付け装置であり、これにより第二
の冷却部にて予め非耐熱部品のピーク温度を、部品の品
質保証の限界温度以下となるように冷却しておけば、非
耐熱部品が保証温度を超えることはなく、品質や特性や
信頼性を劣化させることなくリフロー半田付けを行うこ
とができる。

【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、加熱手
段にてクリーム半田がピーク温度に達した後であって、
非耐熱部品が予め定められた温度以上となる前に、第一
の冷却手段では、前記非耐熱部品の冷却を開始する請求
項１に記載の半田付け装置であり、これにより非耐熱部
品の品質保証の限界温度以上となる前に冷却が開始され
るので、品質保証の限界温度が低い非耐熱部品とか、融
点の高い半田であっても品質、特性や信頼性を劣化させ
ないリフロー半田付けを行うことができる。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明における加
熱手段から第一の冷却手段への搬送は、クリーム半田が
固相線温度より下回った温度で行う請求項３に記載の半
田付け装置であり、これにより加熱手段から冷却手段へ
の移動は半田が固体化してからとなるので、搬送による
振動などによる界面剥離や、部品の傾きなどは生じな
い。従って、良好な半田付けを実現することができる。

【００１６】本発明の請求項５に記載の発明のクリーム
半田は、フラックス成分と半田粉にて形成され、予熱手
段において、このクリーム半田の温度は前記フラックス
成分が活性化するとともに、溶剤が揮発する温度以上と
し、このときの非耐熱部品の温度は、予め定められた温
度以下とした請求項１に記載の半田付け装置であり、こ
れによりクリーム半田中のフラックスが予熱手段で活性
化し、プリント基板や部品リードなどの半田付け面を覆
っている酸化膜等の皮膜を除去するので良好な半田付け
を実現することができる。

【００１７】また、この予熱温度は、非耐熱部品の品質
保証の限界温度以下であるので、予熱手段で非耐熱部品
の品質・特性や信頼性は劣化することはない。

【００１８】本発明の請求項６に記載の発明における予
熱手段は、クリーム半田面と対向する面側から予熱する
請求項５に記載の半田付け装置であり、これにより予熱
手段では、非耐熱部品側は加熱されないので、非耐熱部
品の温度が高くなることはない。従って、第二の冷却手
段でプリント基板を冷却する場合、短時間で温度を下げ
ることができる。つまり、非耐熱部品を効果的に冷却す
ることができるので、加熱手段では、クリーム半田の温
度を容易に上昇させることができる。従って加熱手段で
の電力を小さくすることができる。

【００１９】また、非耐熱部品の温度も高くならないの
で、冷却手段で充分に冷却させることができ、加熱手段
での非耐熱部品の温度が品質保証の限界温度を超えない
ようにすることができる。

【００２０】本発明の請求項７に記載の発明の予熱手段
では、非耐熱部品が搭載された面側から冷却する請求項
６に記載の半田付け装置であり、これによりプリント基
板が、予熱手段を通過中でも、非耐熱部品は冷却されて
いるので、加熱手段での部品の温度をさらに低く抑える
ことができる。従って、さらに部品の品質保証の限界温
度が低い部品や融点の高い半田に対してもリフロー半田
付けをすることができる。

【００２１】本発明の請求項８に記載された発明の第二
の冷却手段は、非耐熱部品の温度を、外気温以上に制御
する請求項１に記載の半田付け装置であり、これにより
冷却手段における冷却媒体として、外気を利用できるの
で、安価な半田付けを行うことができる。

【００２２】本発明の請求項９に記載の発明は、プリン
ト基板に塗布されたクリーム半田は、高融点で溶融する
半田とした請求項１に記載の半田付け装置であり、これ
により第二の冷却手段で冷却されるので、たとえ高融点
の半田を使用したとしても非耐熱部品が品質保証の限界
温度を超えることはなくなる。従って錫、銀系あるいは
錫、銀、銅系など、高融点の鉛フリーの半田を使用して
半田付けを行うことができるので、鉛等による環境汚染
を防止することができる。

【００２３】本発明の請求項１０に記載の発明の加熱手
段では、非耐熱部品が搭載された面側から冷却する請求
項１に記載の半田付け装置であり、これにより半田の加
熱中においても非耐熱部品を冷却しているので、非耐熱
部品の温度を上昇させないようにすることができる。従
って、第一の冷却手段での冷却が開始されるまでに、部
品保証の限界温度を越してしまうことはなく、部品の特
性が悪化することはない。

【００２４】本発明の請求項１１に記載の発明における
加熱手段では、クリーム半田塗布面に対向する面側から
加熱する請求項１に記載の半田付け装置であり、これに
より非耐熱部品側は加熱されないので加熱手段中で、非
耐熱部品の温度が品質保証の限界温度を超えないように
することができる。

【００２５】本発明の請求項１２に記載の発明は、加熱
手段を構成する加熱部には、プリント基板のクリーム半
田塗布面に対向した複数個のパイプが設けられ、このパ
イプから噴出す熱風により加熱する請求項１１に記載の
半田付け装置であり、これにより局所的に熱量を与える
ことができるので、加熱時間を短くすることができ、加
熱手段の電力を少なくすることができる。

【００２６】さらに、加熱したい必要箇所以外には熱を
加えないので、予め半田付けされている部品等の半田は
溶けず、加熱手段中にそれらの部品が欠落するようなこ
とはない。

【００２７】本発明の請求項１３に記載の発明は、パイ
プの根元に設けられた空気室と、この空気室内に設けら
れるとともに、熱風を遮蔽する遮蔽板とを有し、この遮
蔽板にはプリント基板の半田付け箇所に対応する位置に
孔が設けられた請求項１２に記載の半田付け装置であ
り、これにより遮蔽板のみを交換すれば、容易に半田付
け位置の異なるプリント基板を半田付けする半田付け装
置とすることができる。

【００２８】本発明の請求項１４に記載の発明のパイプ
は、熱容量の大きな非耐熱部品のクリーム半田に対向し
た箇所を大きな径とした請求項１２に記載の半田付け装
置であり、これにより部品の熱容量の大きさに応じて、
パイプの径を変えることによって、加熱手段での加熱時
間を同一にすることができ、パイプからの熱風を同時に
停止することができるので、容易に半田付けすることが
できる。

【００２９】本発明の請求項１５に記載の発明のパイプ
は、熱容量の大きい非耐熱部品のクリーム半田に対向し
た箇所に多数本設けられた請求項１２に記載の半田付け
装置であり、これにより部品の熱容量の大きさに応じて
パイプの本数を変えることで、加熱手段での加熱時間を
同一にすることができ、パイプからの熱風を同時に停止
することができるので、容易に半田付けすることができ
る。

【００３０】本発明の請求項１６に記載の発明における
第二の冷却手段では、プリント基板の非耐熱部品が搭載
された面側から冷却する冷却部を有する請求項１に記載
の半田付け装置であり、これにより非耐熱部品は冷却部
によって強制的に冷却されるので、充分に冷却させるこ
とができ、加熱手段での部品の温度をさらに低く抑える
ことができる。従って、部品の品質保証の限界温度が低
い部品や融点の高い半田を用いてリフロー半田付けをす
ることができる。

【００３１】本発明の請求項１７に記載の発明は、第二
の冷却手段には、複数個のパイプが設けられ、このパイ
プから噴出す冷風により非耐熱部品を選択的に冷却する
請求項１６に記載の半田付け装置であり、これにより非
耐熱部品のみを選択的に冷却することができる。

【００３２】つまり、金属製のフレームなどは、その熱
容量が大きく、温度を下げると加熱工程での温度が充分
に上がりにくくなり、半田付けができなくなる。そこ
で、このような熱容量の大きな部品は冷却しないように
することができるので、良好な半田付けをすることがで
きる。

【００３３】本発明の請求項１８に記載の発明は、パイ
プの根元に設けられた空気室と、この空気室内に設けら
れるとともに、冷風を遮蔽する遮蔽板とを有し、この遮
蔽板には非耐熱部品が搭載されている位置に対応した孔
が設けられた請求項１７に記載の半田付け装置であり、
これによりこの遮蔽板で冷却不要な箇所には冷風が当た
らないので、必要な箇所のみを効率よく冷却することが
できる。

【００３４】また、遮蔽板のみを交換すれば、容易に半
田付け位置の異なるプリント基板の半田付けをすること
もできる。

【００３５】本発明の請求項１９に記載の発明のパイプ
は、熱容量の大きな非耐熱部品に対向した箇所では径を
大きくした請求項１８に記載の半田付け装置であり、こ
れにより熱容量の大きな部品の温度も下げることができ
る。

【００３６】本発明の請求項２０に記載の発明のパイプ
は、熱容量の大きい非耐熱部品に対向した箇所には多数
本設けられた請求項１８に記載の半田付け装置であり、
これにより熱容量の大きな部品の温度も下げることがで
きる。

【００３７】本発明の請求項２１に記載の発明の加熱手
段には、半田の温度を測定する温度測定器が設けられた
請求項１に記載の半田付け装置であり、これにより半田
の温度を温度測定器で実際に測定するので、正確に半田
の温度を知ることができ、その測定温度から容易に非耐
熱部品の温度を推定することができるので、確実に部品
の品質保証の限界温度を超えないようにすることができ
る。

【００３８】本発明の請求項２２に記載の発明は、熱容
量の大きい本体部と、この本体部の径に比べて充分に小
さい径であるとともに、前記本体部に接続して設けられ
た脚部からなる非耐熱部品が搭載されたプリント基板
を、クリーム半田でリフロー半田付けする半田付け装置
であって、前記プリント基板を搬送する搬送手段と、こ
の搬送手段で搬送される前記プリント基板に塗布された
前記クリーム半田を予め定められた温度まで予熱する予
熱手段と、この予熱手段の下流に設けられた加熱手段
と、この加熱手段の下流に前記加熱手段で溶融した半田
を冷却する第一の冷却手段を有し、前記加熱手段では前
記脚部側から加熱する半田付け装置である。これによ
り、非耐熱部品はその本体部が大きな熱容量を有し、半
田付け部が本体部の径に比べて充分に小さい径となって
いるので、加熱手段で加熱した脚部の熱は、本体へ伝導
しにくい。従って、加熱手段中においても本体部の温度
を低く保つことができ、部品が破壊温度や特性の保証温
度を超えてしまうことはない。

【００３９】本発明の請求項２３に記載の発明の搬送手
段には、磁石が等間隔に配設され、この磁石がプリント
基板に嵌合される金属製枠体を保持する請求項１に記載
の半田付け装置であって、これにより取り外し等が容易
になる。

【００４０】本発明の請求項２４に記載の発明の枠体は
底面に対して垂直に設けられた請求項２３記載の半田付
け装置であって、これにより前記プリント基板の上方や
下方には何ら遮るものはないので、熱を直接的にクリー
ム半田へ供給しやすくなる。

【００４１】本発明の請求項２５に記載の発明のパイプ
は、等間隔に植設された請求項１３に記載の半田付け装
置であって、これにより遮蔽板孔の位置の変更のみで、
冷却部分を容易に制御することができる。

【００４２】本発明の請求項２６に記載の発明のプリン
ト基板の非耐熱部品搭載側と、クリーム半田塗布面側と
の間にパレットを設け、このパレットには前記クリーム
半田塗布位置に対応する位置に孔を設けた請求項１に記
載の半田付け装置であって、これによりクリーム半田の
みを選択的に加熱することができる。

【００４３】本発明の請求項２７に記載の発明のプリン
ト基板の非耐熱部品搭載側と、クリーム半田塗布面側と
の間にパレットを設け、このパレットには前記非耐熱部
品が植設された位置に対応する位置に孔を設けた請求項
１に記載の半田付け装置であって、これによりクリーム
半田の温度は下げることなく、選択的に非耐熱部品のみ
の温度を下げることができる。

【００４４】本発明の請求項２８に記載の発明は、非耐
熱部品が搭載されたプリント基板をクリーム半田でリフ
ロー半田付けする半田付け方法であって、前記半田付け
方法は、プリント基板に塗布されたクリーム半田を予め
定められた温度まで予熱する予熱工程と、この予熱の後
に前記クリーム半田を溶融する加熱工程と、この加熱工
程の後に前記加熱工程で溶融したクリーム半田を冷却す
る第一の冷却工程とを有し、前記予熱工程と前記加熱工
程との間には第二の冷却工程を有した半田付け方法であ
り、これにより非耐熱部品の装着されたプリント基板
は、加熱工程に入る前にこの第二の冷却工程で非耐熱部
品の温度を一度下げてあるので、加熱工程での部品の温
度を低くすることができる。

【００４５】従って、リフロー半田付けの熱により、非
耐熱部品が壊れることなく半田付けを行うことができ
る。

【００４６】また、短時間で、確実に半田を固体化させ
ることができ、半田のピーク温度から固体化までの時間
は短くなるので、振動等による界面クラック等が発生し
ない。また、半田成分の偏析による強度低下等は起こら
なくなる。

【００４７】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について説明する。図１は本発明の実施の形態１に
おける半田付け装置の正面図である。

【００４８】図１において、２０は、予め面実装部品が
両面に実装されたプリント基板であり、このプリント基
板２０の孔には、転写等により予めクリーム半田２２が
供給され、電解コンデンサやＩＦトランスなどの品質保
証の限界温度が低い非耐熱部品２３が挿入されている。
そして、このプリント基板２０を金属製のシールドケー
ス２４内に収納させている。

【００４９】なお、この非耐熱部品２３には、比較的大
きな形状であり、大きな熱容量を有した本体部２３ａ
と、この本体部２３ａに接続された脚部２３ｂとから構
成されている。この半田付け部はその直径が０．３ｍｍ
程度の銅線等であり、その径は本体部２３ａの径に比べ
て充分に細くなっている。これは脚部２３ｂ自体は熱が
伝わり易く、半田付けし易いように熱伝導の良い銅線を
用いている。

【００５０】２５は、プリント基板２０を搬送する搬送
手段であり、その搬送面２６が垂直になるように立設さ
れ、水平方向に移動する構造となっている。

【００５１】また、搬送手段２５はスチールコンベアで
あり、一定の間隔で磁石２７が取り付けられている。こ
の磁石２７によってシールドケース２４は、クリーム半
田塗布面側を下として、搬送手段２５に仮設される。

【００５２】これにより、プリント基板２０の上下方向
は、ともに開放されているので、本実施の形態１におけ
る半田付け装置において熱風や冷風などを遮るものが存
在しないこととなる。従って、プリント基板２０や非耐
熱部品２３に対して、熱風や冷風を効率良く半田に与え
ることができるので、熱源の電力を小さくし、半田付け
装置の消費電力を小さくすることができる。

【００５３】２８は、搬送手段２５によってプリント基
板２０が最初に搬送される予熱手段である。この予熱手
段２８には、搬送手段２５の下方には、クリーム半田２
２を予熱する加熱部２９ａを有しており、クリーム半田
２２の温度を約１２０度から約１５０度にまで予熱す
る。この予熱温度は、加熱手段での電力を小さくするた
めにはできる限り高くすることが望ましいが、部品の品
質保証の限界温度を超えないように設定することが必要
である。

【００５４】そこで、予熱手段２８には、搬送手段２５
の上方に設置された冷却部３０が設けられている。この
冷却部３０では、非耐熱部品２３側にのみ冷風を当てる
ものであり、その温度が上昇しないようにしている。

【００５５】３１は、予熱手段２８から搬出されるプリ
ント基板２０が、搬入されるように連結された第二の冷
却手段である。この第二の冷却手段３１においても、搬
送手段２５の上方には冷却部３０が設けられている。こ
の冷却部３０は予熱手段２８に使用しているものと同じ
であり、非耐熱部品２３の温度が上昇しないようにして
いる。

【００５６】３２は、第二の冷却手段３１から搬出され
るプリント基板２０が搬入されるように連結した加熱手
段である。この加熱手段３２では、クリーム半田２２を
溶融させ、半田付けするものであり、搬送手段２５の下
方には加熱部２９ｂを有している。

【００５７】ここで、加熱手段３２ではクリーム半田２
２の温度を液相線温度より約３０度高い温度にまで加熱
している。一般的な共晶半田の場合は、液相線温度は１
８３度であるので、クリーム半田２２の温度は２１０度
以上になるようにしている。また、錫、銀、銅系の鉛フ
リー半田を使用する場合は、液相線温度が高く、約２１
０度から約２２０度であるので、クリーム半田２２の温
度は２４０度から２５０度以上にすることが必要とな
る。しかしながら、一般的な電解コンデンサやＩＦトラ
ンスにおける品質保証の限界温度は約１６０度である。

【００５８】従って、本体部２３ａの温度が加熱手段３
２の加熱によって、本体部２３ａが限界温度以上となら
ないように、冷却部３０で冷却するものである。

【００５９】さらに、加熱手段３２にも、プリント基板
２０の上方に予熱手段２８と同じ冷却部３０を有してお
り、この加熱手段３２中においても、非耐熱部品２３を
冷却している。

【００６０】次に、加熱手段３２から搬出されるプリン
ト基板２０が搬入されるように連結された第一の冷却手
段３３によって、溶融したクリーム半田を外気温まで冷
却する。そしてプリント基板２０は、出口３４から搬出
される。

【００６１】図２は本実施の形態１における加熱部と冷
却部の断面図である。まずは、搬送手段２５の上方に設
けられた冷却部３０について図２を用いて説明する。

【００６２】４０はエアー供給装置であり、４１はこの
エアー供給装置４０に接続して設けられたエアー導管で
あり、エアーはこのエアー導管４１内を通って空気室４
２へ導かれる。この空気室４２には非耐熱部品２３の装
着位置に対応して、複数個のパイプ４３が植設されてい
る。このパイプ４３の径は、耐熱温度の低い部品に対し
ては径を大きくしている。これにより、非耐熱部品２３
の温度上昇を効果的に抑えることができるので、さらに
熱に対する限界温度の低い部品についてもリフロー半田
付けすることができる。

【００６３】なお、本実施の形態１においては、パイプ
４３の径を大きくしたが、パイプ４３の本数を多くして
も同様の効果を得ることができる。

【００６４】さらに空気室４２とパイプ４３との間に
は、エアーを遮蔽する遮蔽板４４が設けられている。こ
の遮蔽板４４には、非耐熱部品２３が配置された箇所に
当たる位置にのみエアーが通過するように孔４５が設け
られている。これにより非耐熱部品２３に対してのみ効
率的に冷却することができる。また、この遮蔽板４４を
変更するだけで容易に非耐熱部品２３の位置が異なる基
板に対しての対応が可能である。

【００６５】なお、全てのパイプ４３を等間隔に植設
し、遮蔽板４４の孔４５のみで冷却部分を制御すること
も可能である。このようにすることにより、どんなプリ
ント基板にも遮蔽板４４の交換のみで対応することがで
きる。

【００６６】次に加熱部２９ａ，２９ｂについて説明す
る。４６は、エアー供給機であり、４７はこのエアー供
給機４６に接続されるとともに、その外部に発熱体４７
ａを有したエアー導管である。このエアー導管４７を通
過することでエアーは所定の温度に加熱される。この加
熱されたエアーは、空気室４８へ導かれ、遮蔽板５０上
に設けられた孔５１からパイプ４９を通りクリーム半田
２２を加熱するものである。

【００６７】なお、このパイプ４９の径は、フレーム等
の熱容量の大きな部品については大きくし、大きな熱量
を供給できるようにしてある。また、耐熱温度の低い部
品に対してもパイプ径は大きくしている。

【００６８】また、本実施の形態１においては、パイプ
４９の径を大きくしたが、パイプ４９の本数を多くして
も同様の効果を得ることができる。

【００６９】遮蔽板５０は、空気室４８内に設けられて
おり、必要な箇所にのみ加熱されたエアー（温風）を供
給するものである。従って、この遮蔽板５０には、非耐
熱部品２３が装着された箇所に当たる位置にのみエアー
が通過するように孔５１が設けてある。これによりクリ
ーム半田２２に対してのみ効率的に加熱することができ
る。また、この遮蔽板５０を変更するだけで容易に非耐
熱部品２３の位置の異なる基板に対しての対応が可能で
ある。

【００７０】なお、全てのパイプ４９を等間隔に植設
し、遮蔽板５０の孔５１のみで加熱部分を制御すること
も可能である。このようにすることにより、どんなプリ
ント基板にも遮蔽板５０の交換のみで対応することがで
きる。

【００７１】さらに、プリント基板２０には温度測定用
の銅箔５２が設けられており、この銅箔５２上にもクリ
ーム半田５３が塗布される。５４は、このクリーム半田
５３の温度を測定する非接触の温度測定器であり、この
測定器５４に接続された計算部５５で非耐熱部品２３の
本体部２３ａの温度を計算し、算出する。これによりク
リーム半田５３の温度を実際に測定することができるの
で、容易に本体部２３ａの温度を管理することができ、
非耐熱部品２３が限界温度を超えてしまうことはない。

【００７２】なお、予熱手段２８における加熱部２９ａ
と、加熱手段３２中における加熱部２９ｂとは発熱体４
７ａの容量を除いて同じものであり、発熱体４７ａの容
量変更により温度を変えるだけで対応することができ
る。

【００７３】次に図３は、本実施の形態１における非耐
熱部品２３の本体部２３ａとクリーム半田２２との温度
プロファイルを示す図であり、本実施の形態１における
半田付けについて図３を用いて説明する。

【００７４】予熱手段２８では時間６０の間予熱し、ク
リーム半田２２を温度６１まで加熱する。このとき本体
部２３ａの温度は限界温度６２以下の温度になるように
しておく。すなわち１２０度から１５０度程度の温度と
しておく。これによって、クリーム半田２２中のフラッ
クス成分（樹脂、活性剤、チキソ剤、溶剤）が活性化
し、またその溶剤が揮発する。つまり、クリーム半田２
２中のフラックスは予熱により活性化し、プリント基板
２０の銅箔や脚２３ｂなどを覆っている酸化膜等の皮膜
を除去するので、良好な半田付けができる。また、予熱
によって溶剤を揮発させるのは、後の加熱手段３２にお
ける急激な加熱で溶剤中に溶けていた気体が爆発するこ
とを防ぎ、半田ボールの飛散や、半田付けフィレット内
のボイド（ピンホール、ブローホール）を防ぐものであ
る。

【００７５】次に第二の冷却手段３１では時間６３の間
冷却され、本体部２３ａの温度は略外気温にまで落とし
ている。なお、予熱手段２８、第二の冷却手段３１共
に、非耐熱部品２３側のみに冷却部３０を有しているの
で、クリーム半田２２の温度はあまり下げないで、本体
部２３ａの温度は短時間の間に大きく下げることができ
る。このことは次の加熱手段３２による加熱が開始され
る時点での本体部２３ａとクリーム半田２２との温度差
６６を大きくしておけるものである。

【００７６】また、加熱手段で時間６５の間加熱する
と、クリーム半田２２は、液相線温度６８を超えて溶融
するが、非耐熱部品２３の本体部２３ａは、加熱手段３
２中においても冷却部３０にて冷却されているので、温
度を低く保つことができる。さらに、本体部２３ａは大
きな熱容量を有し、脚２３ｂが本体部２３ａの径に比べ
て充分に小さい径となっているので、加熱手段３２で加
熱した脚２３ｂへの熱は、本体部２３ａへ伝導しにくい
こととなる。

【００７７】従って、加熱手段３２中において、本体部
２３ａの温度が上昇する速度は、クリーム半田２２ある
いは脚２３ｂに比べて遅くなる。つまりクリーム半田２
２の温度が下降してもしばらくは本体部２３ａの温度は
上昇を続ける。また、加熱手段３２での加熱開始時点に
おいて、本体部２３ａとクリーム半田２２との温度差が
大きくなる分、クリーム半田２２を規定のピーク温度６
７になるまで加熱したとしても、本体部２３ａのピーク
温度は限界温度６２より低くすることができる。

【００７８】また、加熱手段３２での加熱時間６５経過
後に、第一の冷却手段３３による冷却が開始されること
となる。このときの本体部２３ａの温度は限界温度６２
以下の温度にて冷却を開始している。さらに、冷却開始
時点においてはクリーム半田２２が固相線以下の温度と
なってから搬送手段２５でプリント基板２０を搬送する
ことにしている。

【００７９】これにより、本体部２３ａの温度が限界温
度６２を超える前に冷却を開始するので、本体部２３ａ
が破壊温度や特性の保証限界温度６２を超えてしまうこ
とはない。また、完全にクリーム半田２２が固体化して
から移動するので、移動等に伴う振動等による、界面剥
離等が発生することはない。

【００８０】以上の構成により、錫・銀系や、錫・銀・
銅系等の高融点鉛フロー半田などを用いても非耐熱部品
２３の本体部２３ａの温度を限界温度６２以下に保つこ
とができるので、高融点鉛フリー半田で非耐熱部品２３
のリフロー半田付けすることも可能となる。従って、非
耐熱部品２３の限界温度６２を超えることはなく、鉛フ
リー半田等によって非耐熱部品２３の半田付けをするこ
とができるので、環境保護に対して有効な半田付け装置
を提供することができる。

【００８１】以上のように、本発明の半田付け装置を用
いてリフロー半田付けを行えば、たとえＩＦトランス等
の非耐熱部品であっても鉛フリー半田で半田付け品質の
良い装着が可能になる。

【００８２】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２について説明する。図４、図５は本発明の実施の形
態２における半田付け装置の正面図と断面図である。

【００８３】図４、図５において、プリント基板２０
や、そのプリント基板２０上に搭載される非耐熱部品２
３等は本発明の実施の形態１と同一のものであるので、
同じ符号を付し、説明は簡略化している。

【００８４】１００は、非耐熱部品２３が搭載されたプ
リント基板２０を搬送する搬送手段であり、２本のチェ
ーンにより構成されており、リフロー炉１０１の中央部
付近を貫いて設けられている。

【００８５】１０２は、この搬送手段１００上に架設さ
れるパレットである。このパレット１０２上には、金属
製のシールドケース２４内に収められるとともに、非耐
熱部品２３が搭載されたプリント基板２０が設置されて
いる。また、このパレット１０２には非耐熱部品２３の
脚２３ｂの位置には孔１０３が設けられており、これに
よりリフロー炉１０１内でこの脚２３ｂに対して局部的
に加熱することが可能となる。

【００８６】このリフロー炉１０１は、予熱手段１０
４、第二の冷却手段１０５、加熱手段１０６と第一の冷
却手段１０７がこの順に設けられている。

【００８７】まず、予熱手段１０４では、搬送手段１０
０の下方に加熱部１０８が設けられ、この加熱部１０８
は、遠赤外線ヒータや熱風ブロワーを複数個併設して構
成され、予備加熱するものである。なお、本実施の形態
２における予熱手段１０４中には、搬送手段１００の上
方に冷却部１０９を設けてある。これにより本体部２３
ａの温度を上げないようにしている。

【００８８】しかし、リフロー炉１０１が一般的に市販
されているものである場合には、予熱手段１０４の搬送
手段１００の上方にも遠赤外線のランプが複数個併設さ
れている。そこで、このランプには電源を供給せず発熱
させないようにしておくことで、本体部２３ａの温度を
上げないようにすることもできる。

【００８９】次に、第二の冷却手段１０５では、搬送手
段１００の上方に冷却部１１０を有し、この冷却部１１
０で本体部２３ａの温度を略外気温になるまで下げてい
る。

【００９０】なお、リフロー炉１０１が一般的に市販さ
れているものである場合にはこのときは、搬送手段１０
０の上方、下方ともに遠赤外線のランプを有した構造と
なっている。その場合には少なくともその上方のランプ
の電源を切っておくことで、本体部２３ａの温度を下げ
ることができる。

【００９１】次に、加熱手段１０６においては、搬送手
段１００の下方には加熱部１１１を有しており、この加
熱部１１１には、遠赤外線ランプが複数個併設して構成
され、クリーム半田２２を加熱し、半田付けするもので
ある。なお、本実施の形態２における加熱手段１０６中
にも、搬送手段１００の上方に冷却部１０９を設けてい
る。これにより本体部２３ａの温度を上げないようにし
ている。

【００９２】しかし、リフロー炉１０１が一般的に市販
されているものである場合には、加熱手段１０６の搬送
手段１００の上方にも遠赤外線のランプが複数個併設さ
れている。そこで、このランプには電源を供給せず発熱
させないようにしておくことで、本体部２３ａの温度を
上げないようにすることができる。

【００９３】そして、本体部２３ａの温度が部品の限界
温度に達する前に、第一の冷却手段１０７で冷却するも
のである。

【００９４】以上のような構成により、本発明の実施の
形態１同様に、非耐熱部品の限界温度を超えることはな
く、非耐熱部品２３をリフロー半田で半田付けすること
ができる。

【００９５】さらに、クリーム半田２２を、鉛フリー半
田等の高融点半田としても非耐熱部品２３の本体部２３
ａの温度は限界温度を超えないので、鉛フリー半田等を
使用して半田付けすることができる。従って環境汚染の
防止に対しても有効な、リフロー半田付け装置を提供す
ることができる。

【００９６】さらにまた、本実施の形態２における半田
付け装置は、一般の市販されているリフロー炉からの変
更は容易であるので、大きな変更費用等を発生させずに
鉛フリー半田等の半田を使用することができる。

【００９７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、非耐熱部
品が搭載されたプリント基板が設けられたプリント基板
をクリーム半田でリフロー半田付けする半田付け装置で
あって、予熱手段の後に前記クリーム半田を溶融温度以
上に加熱する加熱手段と、前記予熱手段と前記加熱手段
との間には第二の冷却手段を設けた半田付け装置であ
り、これにより部品の温度を一旦下げることとなるの
で、加熱手段中において、非耐熱部品のピーク温度を下
げることができる。従って、リフロー半田付けの熱によ
り、非耐熱部品が壊れたりすることはなく、特性保証限
界温度以下で半田付けを行うことができる。

【００９８】さらに、最近の環境保護の要求にはますま
す厳しくなってきており、特に半田に使用される鉛の排
除は急務となっている。しかし、錫・銀系あるいは錫・
銀・銅系の鉛フリー半田はその融点が従来の共晶半田に
比べて格段に高くなる。

【００９９】そこで、本発明はこのような新たな要求に
対応するものであって、従来と同じ限界温度の非耐熱部
品を高融点の鉛フリー半田でリフロー半田付けできる半
田付け装置を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における半田付け装置の
正面図

【図２】同、加熱部と冷却部の断面図

【図３】同、非耐熱部品の本体部とクリーム半田との温
度プロファイルを示す図

【図４】本発明の実施の形態２における半田付け装置の
正面図

【図５】同、半田付け装置の断面図

【図６】従来の半田付け装置の正面図

【図７】同、非耐熱部品の本体部とクリーム半田との温
度プロファイルを示す図

【図８】同、プリント基板の断面図

【符号の説明】

２０ プリント基板 ２２ クリーム半田 ２３ 非耐熱部品 ２５ 搬送手段 ２８ 予熱手段 ３１ 第二の冷却手段 ３２ 加熱手段 ３３ 第一の冷却手段

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非耐熱部品が装着されたプリント基板を
   クリーム半田でリフロー半田付けする半田付け装置であ
   って、前記半田付け装置は、前記プリント基板を搬送す
   る搬送手段と、この搬送手段で搬送される前記プリント
   基板に塗布された前記クリーム半田を予め定められた温
   度まで予熱する予熱手段と、この予熱手段の下流に設け
   られた加熱手段と、この加熱手段の下流に設けられると
   ともに、この加熱手段で溶融した半田を冷却する第一の
   冷却手段とを有し、前記予熱手段と前記加熱手段との間
   には第二の冷却手段が設けられた半田付け装置。
2. 【請求項２】 第二の冷却手段では、加熱手段内での非
   耐熱部品のピーク温度が、予め定められた温度以下とな
   るように冷却する請求項１に記載の半田付け装置。
3. 【請求項３】 加熱手段にてクリーム半田がピーク温度
   に達した後であって、非耐熱部品が予め定められた温度
   以上となる前に、第一の冷却手段では、前記非耐熱部品
   の冷却を開始する請求項１に記載の半田付け装置。
4. 【請求項４】 加熱手段から第一の冷却手段への搬送
   は、クリーム半田が固相線温度より下回った温度で行う
   請求項３に記載の半田付け装置。
5. 【請求項５】 クリーム半田は、フラックス成分と半田
   粉にて形成され、予熱手段において、このクリーム半田
   の温度は前記フラックス成分が活性化するとともに、溶
   剤が揮発する温度以上とし、このときの非耐熱部品の温
   度は、予め定められた温度以下とした請求項１に記載の
   半田付け装置。
6. 【請求項６】 予熱手段は、クリーム半田面と対向する
   面側から予熱する請求項５に記載の半田付け装置。
7. 【請求項７】 予熱手段では、非耐熱部品が搭載された
   面側から冷却する請求項６に記載の半田付け装置。
8. 【請求項８】 第二の冷却手段は、非耐熱部品の温度
   を、外気温以上に制御する請求項１に記載の半田付け装
   置。
9. 【請求項９】 プリント基板に塗布されたクリーム半田
   は、高融点で溶融する半田とした請求項１に記載の半田
   付け装置。
10. 【請求項１０】 加熱手段では、非耐熱部品が植設され
    た面側から冷却する請求項１に記載の半田付け装置。
11. 【請求項１１】 加熱手段では、クリーム半田塗布面に
    対向する面側から加熱する請求項１に記載の半田付け装
    置。
12. 【請求項１２】 加熱手段を構成する加熱部には、プリ
    ント基板のクリーム半田塗布面に対向した複数個のパイ
    プが設けられ、このパイプから噴出す熱風により加熱す
    る請求項１１に記載の半田付け装置。
13. 【請求項１３】 パイプの根元に設けられた空気室と、
    この空気室内に設けられるとともに、熱風を遮蔽する遮
    蔽板とを有し、この遮蔽板にはプリント基板の半田付け
    箇所に対応する位置に孔が設けられた請求項１２に記載
    の半田付け装置。
14. 【請求項１４】 パイプは、熱容量の大きな非耐熱部品
    のクリーム半田に対向した箇所を大きな径とした請求項
    １２に記載の半田付け装置。
15. 【請求項１５】 パイプは、熱容量の大きい非耐熱部品
    のクリーム半田に対向した箇所に多数本設けられた請求
    項１２に記載の半田付け装置。
16. 【請求項１６】 第二の冷却手段では、プリント基板の
    非耐熱部品が搭載された面側から冷却する冷却部を有す
    る請求項１に記載の半田付け装置。
17. 【請求項１７】 第二の冷却手段には、複数個のパイプ
    が設けられ、このパイプから噴出す冷風により非耐熱部
    品を選択的に冷却する請求項１６に記載の半田付け装
    置。
18. 【請求項１８】 パイプの根元に設けられた空気室と、
    この空気室内に設けられるとともに、冷風を遮蔽する遮
    蔽板とを有し、この遮蔽板には非耐熱部品が搭載されて
    いる位置に対応した孔が設けられた請求項１７に記載の
    半田付け装置。
19. 【請求項１９】 パイプは、熱容量の大きな非耐熱部品
    に対向した箇所では径を大きくした請求項１８に記載の
    半田付け装置。
20. 【請求項２０】 パイプは、熱容量の大きい非耐熱部品
    に対向した箇所には多数本設けられた請求項１８に記載
    の半田付け装置。
21. 【請求項２１】 加熱手段には、半田の温度を測定する
    温度測定器が設けられた請求項１に記載の半田付け装
    置。
22. 【請求項２２】 熱容量の大きい本体部と、この本体部
    の径に比べて充分に小さい径であるとともに、前記本体
    部に接続して設けられた脚部からなる非耐熱部品が搭載
    されたプリント基板を、クリーム半田でリフロー半田付
    けする半田付け装置であって、前記プリント基板を搬送
    する搬送手段と、この搬送手段で搬送される前記プリン
    ト基板に塗布された前記クリーム半田を予め定められた
    温度まで予熱する予熱手段と、この予熱手段の下流に設
    けられた加熱手段と、この加熱手段の下流に前記加熱手
    段で溶融した半田を冷却する第一の冷却手段を有し、前
    記加熱手段では前記脚部側から加熱する半田付け装置。
23. 【請求項２３】 搬送手段には、磁石が等間隔に配設さ
    れ、この磁石がプリント基板に係合される金属製枠体を
    保持する請求項１に記載の半田付け装置。
24. 【請求項２４】 枠体は底面に対して垂直に設けられた
    請求項２３記載の半田付け装置。
25. 【請求項２５】 パイプは等間隔に植設された請求項１
    ３に記載の半田付け装置。
26. 【請求項２６】 プリント基板の非耐熱部品搭載側と、
    クリーム半田塗布面側との間にパレットを設け、このパ
    レットには前記クリーム半田塗布位置に対応する位置に
    孔を設けた請求項１に記載の半田付け装置。
27. 【請求項２７】 プリント基板の非耐熱部品搭載側と、
    クリーム半田塗布面側との間にパレットを設け、このパ
    レットには前記非耐熱部品が搭載された位置に対応する
    位置に孔を設けた請求項１に記載の半田付け装置。
28. 【請求項２８】 非耐熱部品が搭載されたプリント基板
    をクリーム半田でリフロー半田付けする半田付け方法で
    あって、前記半田付け方法は、プリント基板に塗布され
    たクリーム半田を予め定められた温度まで予熱する予熱
    工程と、この予熱の後に前記クリーム半田を溶融する加
    熱工程と、この加熱工程の後に前記加熱工程で溶融した
    クリーム半田を冷却する第一の冷却工程とを有し、前記
    予熱工程と前記加熱工程との間には第二の冷却工程を有
    した半田付け方法。