JP2007281272A - リフロー装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重い金属パレットに被装着材が載置されていても、当該金属パレットに均一に振動を与えて、リフロー中の溶融半田内で半田成分を均一に分散させることができるリフロー装置及び方法を提供する。
【解決手段】装着物が半田にて接合される被装着材を搬入して半田を溶融してリフローを行う半田加熱部と、上記半田加熱部内に搬入された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に対して印加可能な微小振動を発生させる微小振動発生装置と、上記微小振動発生装置により発生された上記微小振動を、上記半田加熱部内の上記半田に対して上記被装着材の厚み方向の微小振動として印加する微小振動印加装置とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被装着材（例えば回路基板等）に装着物（例えば電子部品）を半田付けするためのリフロー装置及び方法に関し、より詳しくは超音波振動を用いて半田付けを行うリフロー装置及び方法に関する。

近年、デジタルカメラ、ＤＶＤ再生機等の携帯電子機器の高機能化及び小型化が進んでいる。それに伴って、これらの機器に内蔵される基板も小型化され、薄型化が進んでいる。また、装置内に基板を配置する際の自由度を向上させるために、フィルム基板の採用も進んでいる。

機器の高機能化に従い、基板に実装される電子部品の耐熱性は低下する傾向にある。例えばＣＣＤモジュール、光ピックアップ等の電子部品の耐熱温度は、従来の電子部品の耐熱温度と比較して極端に低く、１５０℃以下となっている。

さらに環境保護に対する意識の高まりから、鉛を含む半田の使用が見直されつつある。例えば欧州では、法規制により、鉛を含む半田の使用が制限されている。そこで、鉛を含む半田の代替材料として、鉛を含まない鉛フリー半田の研究が近年、盛んに行われている。しかし、鉛フリー半田の融点は、一般に２００℃〜２２０℃であり、鉛を含む半田の融点よりも２０〜４０℃も高い。

鉛フリー半田を用いて電子部品を基板に実装する場合、従来から一般的に用いられているリフロー装置を用いると、基板全体が均一に加熱される。そのため、電子部品の温度は、鉛フリー半田の融点と同程度（２００℃〜２２０℃）まで上昇する。耐熱温度が１５０℃以下の電子部品を基板に実装しようとすれば、電子部品が破損する恐れがあるため、耐熱温度が１５０℃以下の電子部品を、鉛フリー半田を用いて基板に実装することは困難である。

そこで、耐熱温度の低い電子部品を基板に実装する場合に、電子部品と基板との熱容量の差を利用して、電子部品を載置した基板の裏面から、基板に急激に熱を加えることで、電子部品と基板との間に温度差を確保する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、鉛フリー半田の融点は２００℃以上であり、電子部品の耐熱温度（１５０℃以下）と比べてかなり高いため、上記方法により電子部品の耐熱温度を１５０℃以下に維持することは困難である。

一方、近年、融点が１３８℃と低温であるＳｎ−５８％Ｂｉ（ビスマスを５８ｗｔ％含むスズ合金）半田も開発されている。しかしながら、Ｓｎ−５８％Ｂｉ半田に多量に含まれるビスマスは、固く脆い性質を有し、半田の冷却時に半田内部で偏析する。よって、Ｓｎ−５８％Ｂｉ半田を用いて電子部品を基板に実装すると、電子部品と基板との接合状態の信頼性が低くなる。

そこで、溶解状態の半田を冷却する際に、半田に微小振動を印加してビスマスの偏析を抑制することにより、接合強度を確保する方法が提案されている（特許文献２参照）。また、半田に微小振動を印加する方法としては、超音波ホーンをプリント基板の一辺に接触させて振動を伝達させる方法が提案されている。

さらに、超音波振動が基板に効率的に伝達されるように、図１５に示すようなインピーダンスマッチング機構を備えたリフロー装置が提案されている（特許文献３参照）。図１５の微小振動印加装置１００は、微小振動発生装置１０１と、微小振動印加装置１０２と、インピーダンスマッチング機構１０３とを備える。インピーダンスマッチング機構１０３は、基板を保持する保持用部材１０３ａとバネなどの付勢部材１０３ｂとを具備する。

インピーダンスマッチング機構１０３は、リフロー装置に搬送されてくる装着物１０４を載置した被装着材１０５ごとに、その位置合わせを行う機能を有する。インピーダンスマッチング機構１０３が、付勢部材１０２ｂから被装着材１０５に印加される荷重をリアルタイムで微調整することにより、微小振動印加装置１０２における振動に対するインピーダンスと被装着材１０５における振動に対するインピーダンスとが一致し、微小振動印加装置１０２からの振動エネルギーが、被装着材１０５に効率的に伝達される。被装着材１０５は、リフロー工程が終わると、次の工程に移送される。

特許第３５２９６３３号公報（特開２０００−１５４３１号公報） 特許第３５８０７３１号公報（特開２０００−３５１０６５号公報） 特開２００３−４６２２８号公報

特許文献３に開示されるリフロー装置においては、被装着材１０５が重い金属パレットに載置され、微小振動印加装置１０２からの振動エネルギーが当該金属パレットを介して被装着材１０５に伝達される場合には、微小振動印加装置１０２からの振動エネルギーは被装着材１０５に伝達されにくく、リフロー中の溶融半田内で半田成分を均一に分散させることができないばかりか、摩耗や異音が発生するといった問題が生じる可能性がある。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、重い金属パレットに被装着材が載置されていても、当該金属パレットに均一に振動を印加して、リフロー中の溶融半田内で半田成分を均一に分散させることができるリフロー装置及び方法を提供することにある。

本発明の第１態様によれば、装着物が半田にて接合される被装着材を搬入して半田を溶融してリフローを行う半田加熱部と、
上記半田加熱部内に搬入された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に対して印加可能な微小振動を発生させる微小振動発生装置と、
上記微小振動発生装置により発生された上記微小振動を、上記半田加熱部内の上記半田に対して上記被装着材の厚み方向の微小振動として印加する微小振動印加装置とを備えるようにしたことを特徴とするリフロー装置を提供する。

本発明の第２態様によれば、上記微小振動印加装置は、上記微小振動発生装置に連結され、かつ、上記半田加熱部に搬入されかつ上記被装着材が載置される振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に対して、上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加する印加部を有する、第１態様に記載のリフロー装置を提供する。

本発明の第３態様によれば、上記微小振動印加装置の上記印加部は、上記微小振動発生装置に連結され、かつ、上記微小振動支持部材の上記振動板の下面に接触して、上記被装着部材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するように構成されている、第２態様に記載のリフロー装置を提供する。

本発明の第４態様によれば、上記微小振動印加装置は、上記被装着材支持部材の上記保持枠の上面と当接可能な当接部材をさらに有して、上記印加部が上記振動板の下面に接触して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するとき、上記当接部材が上記被装着材支持部材の上記保持枠の上面と当接するように構成されている、第３態様に記載のリフロー装置を提供する。

本発明の第５態様によれば、上記微小振動印加装置の上記印加部は、上記微小振動発生装置に連結され、かつ、上記被装着材支持部材の上記振動板上に載置された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に非接触で、上記被装着材の厚み方向の微小振動を伝達する微小振動用振動板を有する、第２態様に記載のリフロー装置を提供する。

本発明の第６態様によれば、上記当接部材及び上記印加部を上記半田加熱部内の印加位置から上記半田加熱部外の退避位置との間で移動可能とする移動装置をさらに備え、
上記移動装置は、上記印加位置で、上記印加部が上記振動板の下面に接触して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するとともに、上記当接部材が上記被装着材支持部材の上記保持枠に当接した状態で、上記当接部材及び上記印加部を上記半田加熱部内の上記印加位置から上記半田加熱部外の上記退避位置に移動させる、第４態様に記載のリフロー装置を提供する。

本発明の第７態様によれば、装着物が半田にて接合される被装着材を半田加熱部内に搬入して半田を溶融してリフローを行うとともに、微小振動発生装置で発生した微小振動を、上記半田加熱部内に搬入された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に対して、上記被装着材の厚み方向の微小振動として微小振動印加装置により印加し、
上記微小振動印加装置により上記被装着材の厚み方向の微小振動が上記半田に印加されつつ上記半田加熱部内から上記被装着材を搬出して上記溶融半田を冷却するようにしたことを特徴とするリフロー方法を提供する。

本発明の第８態様によれば、上記被装着材を上記半田加熱部内に搬入するとき、振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に上記被装着材を載置して上記半田加熱部内に搬入し、
上記微小振動印加装置により上記微小振動を印加するとき、上記半田加熱部内で、上記微小振動発生装置に連結された上記微小振動印加装置の印加部を上記振動板の下面に接触させて、上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するようにしたことを特徴とする第７態様に記載のリフロー方法を提供する。

本発明の第９態様によれば、上記被装着材を上記半田加熱部内に搬入するとき、振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に上記被装着材を載置して上記半田加熱部内に搬入し、
上記微小振動印加装置により上記微小振動を印加するとき、上記半田加熱部内で、上記微小振動発生装置に連結された上記微小振動印加装置の微小振動用振動板により、上記被装着材支持部材の上記振動板上に載置された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に非接触で、被装着材の厚み方向の微小振動を伝達するようにしたことを特徴とする第７態様に記載のリフロー方法を提供する。

本発明の第１又は７態様によれば、上記微小振動発生装置により発生された上記微小振動を、上記半田加熱部内の上記半田に対して上記被装着材の厚み方向の微小振動として上記微小振動印加装置により印加するようにしたので、たとえ、重い金属パレットに被装着材（例えば、基板）が載置されていても、金属パレットの厚み方向に微小振動を印加する（言い換えれば、金属パレットをツールで叩くように金属パレットに微小振動を印加する）ことができて、金属パレットが均一に振動しやすくなり、上記リフロー中の溶融半田内で半田成分を均一に分散させることができる。これに対して、重い金属パレットの厚み方向と直交する表面沿いに微小振動を印加する場合には、重い金属パレットでは振動がしにくく、半田内で半田成分を均一に分散させることができないばかりか、摩耗や異音が発生するといった問題が生じる可能性があった。本発明の第１態様及び第７態様では、金属パレットの厚み方向に微小振動を印加するため、金属パレットが均一に振動しやすく、このような問題が生じることはない。

また、本発明の第２又は５態様においては、上記半田加熱部に搬入されかつ上記被装着材が載置される振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に対して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加する印加部又は微小振動用振動板を上記微小振動印加装置が備えることにより、上記被装着材の厚み方向の微小振動が上記振動板で共振して増幅されて上記振動板に載置される上記被装着材の半田に伝達されるため、上記微小振動が被装着材の半田により一層伝達されやすくなり、上記溶融半田内で半田成分をより均一に分散させることができる。

また、上記被装着材の厚み方向と直交する表面沿いに微小振動を効率良く印加する場合には、上記被装着材が載置されたパレットの下面のほぼ全面に微小振動印加部材を配置する必要があり、パレットに熱風を直接的に供給することができず、半田の加熱に時間がかかり、生産効率が低下することになる。これに対して、本発明の第３、５、８、又は９態様においては、上記被装着材の厚み方向に微小振動を印加するため、被装着材の下方又は上方の少なくとも一部に対して、接触するように又は非接触で対向するように印加部又は微小振動用振動板を配置すればよく、上記被装着材の下面のほぼ全面に微小振動印加部材を配置する必要がないため、パレットに熱風を直接的に供給することができて、半田の加熱を効率良く行うことができ、生産効率を向上させることができる。

また、上記保持枠の上面が何らかの部材で支持されずに振動可能な状態で、上記印加部が上記振動板の下面に接触して微小振動を印加した場合、上記保持枠が上記被装着材の厚み方向に微小振動して上記半田に微小振動が効率良く伝達されないことがある。これに対して、本発明の第４態様においては、上記微小振動印加装置は、上記被装着材支持部材の上記保持枠の上面と当接可能な当接部材をさらに有して、上記印加部が上記振動板の下面に接触して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するとき、上記当接部材が上記被装着材支持部材の上記保持枠の上面と当接するように構成したので、上記当接部材により、上記保持枠が上記被装着材の厚み方向に微小振動して上記半田に微小振動が効率良く伝達されないことを防いで、より確実に微小振動を半田に伝達することができ、上記溶融半田内で半田成分をより均一に分散させることができる。

また、上記半田加熱部内でのみ上記微小振動を印加するように構成した場合には、上記半田加熱部外に移動し上記微小振動を印加していないときに、上記半田成分が偏析してしまう恐れがある。また、上記半田加熱部外でのみ上記微小振動を印加するように構成した場合には、上記半田加熱部外に移動し上記微小振動を印加するまでの間に、上記半田成分が偏析してしまう恐れがある。これに対して、本発明の第６態様においては、上記印加部が上記振動板の下面に接触して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するとともに、上記当接部材が上記被装着材支持部材の上記保持枠に当接した状態で、上記当接部材及び上記印加部を上記半田加熱部内の上記印加可能位置と上記半田加熱部外の上記退避位置との間で移動可能とする移動装置をさらに備えるようにしたので、上記半田は、上記半田加熱部内で溶融した状態で微小振動を印加されながら、上記半田加熱部外に移動し冷却される。したがって、上記半田成分が偏析する恐れがない。つまり、上記溶融半田内で上記半田成分をより均一に分散させることができる。

本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

《第１実施形態》
本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の構成を、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置を上面側から見た概略平面図である。図２は、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置を、基板搬送方向Ｘと直交する横方向から見た概略断面図である。図３は本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置のパレットを示す斜視図であり、図４はそのパレットに電子部品を装着した基板を載置したときの断面図である。図５Ａは、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の、基板を載置したパレットに微小振動印加装置が備える印加ツールが微小振動を印加する状態を示す模式説明図であり、図５Ｂは微小振動印加装置が備える印加部によりパレットに印加された微小振動の伝わり方を示す模式説明図である。図６は、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置のパレットと微小振動印加装置が備える印加ツールを示す一部拡大断面図である。図７は、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の、微小振動発生装置が発生させる微小振動の周波数及び半田に印加する微小振動の振幅の好ましい範囲を示すグラフである。

本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置は、装着物の一例である電子部品１が半田４（図４参照）にて接合される被装着材の一例である基板２が搬入され、当該基板２の半田４を溶融してリフローを行う半田加熱部１０と、半田加熱部１０内に搬入された基板２と電子部品１とを接合する半田に対して印加可能な微小振動を発生させる微小振動発生装置の一例である超音波振動子２０と、超音波振動子２０により発生された微小振動を、半田加熱部１０内の半田に対して基板２の厚み方向の微小振動として印加する微小振動印加装置３０とを備えている。

また、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置は、さらに、基板２が載置される被装着材支持部材の一例であるパレット３を基板搬送方向Ｘに搬送して、半田加熱部１０階から半田加熱部１０内に搬送し、半田加熱部１０内で搬送するとともに、半田加熱部１０内から半田加熱部１０外へ移動されたパレット３を基板搬送方向Ｘの下流側へ搬送する搬送装置４０と、微小振動印加装置３０が備える印加部３１及び当接部材の一例である一対の吸着部材３２，３２を連結して、当該印加部３１及び一対の吸着部材３２，３２を半田加熱部１０内の印加位置３０Ａと半田加熱部１０外の退避位置３０Ｂとの間で移動させる移動装置の一例である前後移動装置５０と、各部及び各装置の動作を制御可能な制御装置６０と、を備えている。

半田加熱部１０は、直方体形状の箱体で形成され、その内部に半田加熱室１１が形成されている。半田加熱室１１は、基板２を予め設定された温度まで昇温させる半田予熱工程を行う予熱ゾーン１１ａと、半田を溶融させるリフロー工程を行うリフローゾーン１１ｂとに、仕切板１２によって区画されている。半田予熱ゾーン１１ａの温度雰囲気は、ヒータやブロアを備える熱風供給装置７１により供給される熱風により形成されている。リフローゾーン３ｂの温度雰囲気は、ヒータやブロアを備える熱風供給装置７２により供給される熱風により形成されている。半田加熱部１０の、基板搬送方向Ｘに対向する一対の面には、基板２が通過可能な、搬入口１０ａ又は搬出口１０ｂが夫々設けられており、搬入口１０ａ及び搬出口１０ｂと、予熱ゾーン１１ａ及びリフローゾーン１１ｂとを通るように搬送装置４０が設けられている。リフローゾーン１１ｂ内で且つ基板搬送方向Ｘの下流側には、パレット３の先端部のエッジ３ｅを検出するエッジ検出部１３が設けられている。エッジ検出部１３は、パレット３の先端部のエッジ３ｅを検出すると、エッジ検出信号を制御装置６０に発信する。

搬送装置４０は、一例としてチェーンコンベア方式の搬送装置である。搬送装置４０は、一対の搬入用レール４１，４１と、一対の半田加熱部搬送用レール４２，４２と、一対の搬出用レール４３，４３とを有している。搬送装置４０は、各レール４１〜４３用に別々に設けられた駆動用モータ（図示せず）が正方向に駆動して、各レール４１〜４３に沿って夫々設けられたチェーン４１ａ〜４３ａが基板搬送方向Ｘに送られることにより、基板２が載置されたパレット３を一対の搬入用レール４１，４１、一対の半田加熱部搬送用レール４２，４２、及び一対の搬出用レール４３，４３上で基板搬送方向Ｘに搬送できるように構成されている。なお、上記駆動用モータの駆動動作は、制御装置６０により制御されている。

パレット３は、図４に示すように、基板２が載置される矩形の振動板３ａと、振動板３ａの周囲を保持する矩形の保持枠３ｂとを有している。振動板３ａは、例えば、ステンレス等の金属で形成され、その厚みは０．５ｍｍ程度で形成されている。振動板３ａの上面には、例えばシリコンで形成された矩形の粘着シート３ｃが取り付けられている。基板２は、図３及び図４に示すように、粘着シート３ｃの上面に貼り付けられることでパレット３に離脱可能に保持される（図１の一点鎖線は基板２を示す）。保持枠３ｂは、例えば、ステンレス等の金属で形成され、その厚みは２．０ｍｍ程度で形成されている。振動板３ａと保持枠３ｂとは、図３に示すように、複数のスポット溶接部３ｄで固定されている。各スポット溶接部３ｄの間隔を、超音波振動子２０が発生させる超音波の振動周期の倍数に合わせると、振動板３ａが共振しやすくなるので好ましい。

微小振動印加装置３０は、図１及び図２に示すように、印加部３１と、一対の吸着部材３２，３２と、例えばエアシリンダや油圧シリンダを用いた装置である上下移動装置３３とを備えている。印加部３１は、基板搬送方向Ｘに延在する大略棒状の超音波ホーン３１ａと、超音波ホーン３１ａの基板搬送方向Ｘの上流側の端部の上側に取り付けられた印加ツール３１ｂを備えている。

超音波ホーン３１の基板搬送方向Ｘの中間部は、上下移動装置３３に設けられた、昇降用モータ（図示せず）の駆動により上下動する昇降部材（図示せず）に固定されている。すなわち、超音波ホーン３１ａの印加ツール３１ｂを取り付けている端部は固定されておらず、自由端になっている。超音波ホーン３１の基板搬送方向Ｘの下流側の端部は、半田加熱部２内の熱が超音波振動子２０に伝達されないように放熱する放熱フィン２１を貫通して、直方体形状の超音波振動子２０と連結されている。つまり、超音波ホーン３１、放熱フィン２１及び超音波振動子２０は、基板搬送方向Ｘに平行な同軸上に設けられている。

上下移動装置３３は、上記昇降用モータを駆動して上記昇降部材を上下動させることで、上記昇降部材に固定された超音波ホーン３１ａと、超音波ホーン３１ａに連結された印加ツール３１ｂ、放熱フィン２１及び超音波振動子２０とを一体的に上下動させるように構成されている。上下移動装置３３の下端部は、前後移動装置５０の矩形の板状基台５０ａに連結されている。

一対の吸着部材３２，３２は、基板搬送方向Ｘの上流側の端部の下側に夫々、ゴム製などの大略円錐形状の吸着パット３２ａ，３２ａを備えている。一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａは、搬送装置４０により半田加熱部２内で搬送される基板２と接触しないように、当該基板２より僅かに（例えば１ｍｍ）上方に離れて配置されている。また、一対の吸着部材３２，３２は、パレット３を吸着可能な吸引力を吸着パット３２ａ，３２ａで発生させる吸引装置３４と接続されている。一対の吸着部材３２，３２の夫々の基板搬送方向Ｘの下流側の部分は、パレット３の移動を妨げないように、搬送経路３Ａの上方から、搬送経路３Ａの上方から外れた位置まで折れ曲がり、さらにその位置で下方に向かって折れ曲がって前後移動装置５０の板状基台５０ａに連結されている。

前後移動装置５０は、基板搬送方向Ｘに延在するネジ軸（図示せず）と、上記ネジ軸が回転することによりネジ軸上を移動可能なナット（図示せず）と、上記ナットに固定される板状基台５０ａと、上記ネジ軸を回転させる前後移動用モータ（図示せず）とを備えている。前後移動装置５０は、上記前後移動用モータを正方向に駆動させることにより、上記ネジ軸を正方向に回転させ、上記ネジ軸上を、上記ナット及び上記ナットに固定される板状基台５０ａを基板搬送方向Ｘに移動させて、板状基台５０ａに連結された上下移動装置３３及び一対の吸着部材３２，３２を基板搬送方向Ｘに移動させる。また、前後移動装置５０は、上記前後移動用モータを逆方向に駆動させることにより、上記ネジ軸を逆方向に回転させ、上記ネジ軸上を上記ナット及び上記ナットに固定される板状基台５０ａを基板搬送方向Ｘと逆方向に移動させて、板状基台５０ａに連結された上下移動装置３３及び一対の吸着部材３２，３２を基板搬送方向Ｘと逆方向に移動させる。なお、前後移動装置５０の前後方向Ｘ１の移動動作は、制御装置６０により制御されている。

前後移動装置５０が微小振動印加装置３０（つまり、印加部３１、一対の吸着部材３２，３２及び上下移動装置３３）を印加位置３０Ａに移動させたとき、印加部３１の超音波ホーン３１ａは、半田加熱部用搬送レール４２より下方で且つリフローゾーン１１ｂ内から搬出口１０ｂを通って半田加熱部２外まで基板搬送方向Ｘに延在するように位置し、一対の吸着部材３２，３２は、半田加熱部用搬送レール４２より上方で且つリフローゾーン１１ｂ内から搬出口１０ｂを通って半田加熱部２外まで基板搬送方向Ｘに延在するように位置し、上下移動装置３３は、半田加熱部２外で且つ基板搬送方向Ｘの下流側に位置するように構成されている。

前後移動装置５０が微小振動印加装置３０を退避位置３０Ｂに移動させたとき、印加部３１及び一対の吸着部材３２，３２は、半田加熱部２外で且つ基板搬送方向Ｘの下流側に位置するように構成されている。つまり、微小振動印加装置３０が退避位置３０Ｂに位置するとき、印加部３１の印加ツール３１ｂ及び一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａは、半田加熱部２外で且つ基板搬送方向Ｘの下流側に位置するように構成されている。
なお、前後移動装置５０は、印加ツール３１ｂと一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａとを、常時は印加位置３０Ａに、つまり半田加熱部１０内に位置させるように構成されている。

印加部３１の超音波ホーン３１ａ及び印加ツール３１ｂは、例えばアルミニウム合金やステンレス、チタンなどで形成されている。超音波ホーン３１ａは、微小振動発生装置２０が発生させる微小振動の振幅を拡大させる機能を有する。印加ツール３１ｂは、図５Ａに示すように、電子部品１を装着した基板２が載置されたパレット３の振動板３ａの下面に接触し、超音波振動子２０により発生される微小振動を、超音波ホーン３１ａを介して伝達されることで、図５Ｂに示すように、基板２の厚み方向の微小振動を半田４に印加できるように構成されている。なお、印加ツール３１ｂの振動板３ａの下面との接触位置は、振動板３ａの中央部にあることが好ましい。これにより、基板２の全体に均一に微小振動を印加しやすくなる。

印加ツール３１ｂは、図６に示すように、雄ねじ形状を有し、超音波ホーン３１ａの基板搬送方向Ｘの上流側の端部の上側に形成された雌ねじ部３１ｄにねじ込まれている。
なお、パレット３の振動板３ａと印加ツール３１ｂとは直接接触すると互いにキズつく恐れがあるため、図６に示すように、印加ツール３１ｂの頭部を覆うように、例えばポリイミドなどの樹脂で形成された保護部材の一例であるキャップ３１ｂを取り付けてもよい。また、パレット３の振動板３ａの下面に、例えばポリイミドなどの樹脂で形成された板状のキズ防止用保護部材３ｄを設けてもよい。この場合、キャップ３１ｃ及びキズ防止用保護部材３ｄの厚さは、例えば０．３ｍｍ程度で形成されるのが好ましい。

上下移動装置３３は、印加位置３０Ａに位置する状態で、制御装置６０がエッジ検出部１３のエッジ検出信号を受信して、制御装置６０が上記昇降用モータを正方向に駆動させ、上記昇降部材を上昇させたとき、印加ツール３１ｂを、図４に示すように、印加準備位置３１Ａから印加可能位置３１Ｂに移動させるように構成されている。また、上下移動装置３３は、退避位置３０Ｂに位置する状態で、制御装置６０が上記昇降用モータを逆方向に駆動させ、上記昇降部材を下降させることで、印加可能位置３１Ｂから印加準備位置３１Ａに移動させるように構成されている。

また、上下移動装置３３は、印加ツール３１ｂを印加準備位置３１Ａから印加可能位置３１Ｂに移動させる際に、印加ツール３１ｂをパレット３の振動板３ａの下面に接触させて、印加ツール３１ｂでパレット３を半田加熱部搬送用レール４２，４２のチェーン４２ａ，４２ａ上から僅かに持ち上げ、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａにパレット３の保持枠３ｂの上面を吸着させることができるように構成されている。

一対の吸着部材３２，３２は、上下移動装置３３より印加ツール３１ｂがパレット３を半田加熱部搬送用レール４２，４２のチェーン４２ａ，４２ａ上から僅かに持ち上げて、当該パレット３の保持枠３ｂの上面に当接した状態で、吸引装置３４がパレット３を吸着可能な吸引力を吸着パット３２ａ，３２ａに発生させることにより、パレット３を吸着可能に構成されている。なお、吸着パット３２ａ，３２ａは、保持枠３ｂの基板搬送方向Ｘの周縁部の中間部の上面で保持枠３ｂを吸着できるように構成されることが好ましい。また、吸着パット３２ａ，３２ａ及び印加ツール３１ｂは、基板搬送方向Ｘに直交する同一線上に配置されることが好ましい。これにより、パレット３を吸着するバランスが取りやすくなるとともに、印加ツール３１ｂより印加される微小振動が半田４に効果的に伝わりやすい。なお、吸引装置３４の吸引動作は、制御装置６０により制御されている。

超音波振動子２０は、例えば、電圧を与えると変形する性質を有するピエゾ素子であり、電圧が与えられることで、搬送装置４０により半田加熱部１０内に搬入された基板２と電子部品１とを接合する半田４に対して印加可能な微小振動を発生させる。超音波振動子２０が発生させる微小振動の周波数が大きすぎると、半田４に大きな振幅を有する微小振動が印加されて半田４の表面が波打ち、電子部品１が基板２に対して傾いた状態で接合されることになる。一方、超音波振動子２０が発生させる微小振動の周波数が小さすぎると、半田４に十分な大きさの振幅を有する微小振動が印加されず、半田成分を均一に分散させることができない。よって、図７に示すように、超音波振動子２０が発生させる微小振動の周波数は２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ、半田４に印加する微小振動の振幅は５μｍ〜１５μｍの範囲内で設定されるのが好ましい。具体的には、上記周波数は３５ｋＨｚ、上記振幅は５μｍに設定すればよい。なお、超音波振動子２０の微小振動発生動作は、制御装置６０により制御されている。

また、半田加熱部１０外の基板搬送方向Ｘの下流側で且つパレット３Ａの搬送経路３Ａの上方には、半田加熱室１１内から搬出された基板２の半田４を冷却するための冷却装置２２が設けられている。冷却装置２２は、例えば冷風を供給するファンで構成することができる。なお、冷却装置２２の冷却動作は、制御装置６０により制御されている。

制御装置６０は、加熱処理する対象となる基板２の大きさや種類、部品の耐熱性、半田４の材料等に応じた、温度プロファイルや動作手順が記憶された記憶テーブルを有する記憶部（図示せず）を備えている。制御装置６０は、その記憶部の記憶テーブルに基づいて、半田予熱ゾーン１１ａ、リフローゾーン３ｂの夫々に対応する熱風を供給し、半田加熱部１０内に半田予熱ゾーン１１ａの温度雰囲気を形成する熱風供給装置７１及びリフローゾーン３ｂの温度雰囲気を形成する熱風供給装置７２を制御するとともに、上記各部及び各装置の動作を制御して、基板２に電子部品１の半田４による接合を行う。

本発明の第１実施形態のリフロー装置は以上のように構成されている。
次に、本発明の第１実施形態のリフロー装置によるリフロー動作を、図１〜図４、図５Ａ、図５Ｂ及び図８を参照しつつ説明する。図８は、本発明の第１実施形態のリフロー装置によるリフロー動作を示すフローチャートである。

なお、初期状態において、制御装置６０は、熱風供給装置７１、７２の駆動を制御して、半田予熱ゾーン１１ａ、リフローゾーン３ｂの夫々に対応する熱風を供給させ、半田加熱部１０内に半田予熱ゾーン１１ａの温度雰囲気及びリフローゾーン３ｂの温度雰囲気を形成しているものとする。また、前後移動装置５０により、微小振動印加装置３０は印加位置３０Ａし、印加ツール３１ｂは印加準備位置３１Ａに位置するものとする。

まず、制御装置６０が、搬送装置４０の搬入レール４１，４１用の駆動用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させ、電子部品１を装着した基板２が粘着シート３ｃ上に載置され且つ一対の搬入レール４１，４１に搬送されたパレット３を、一対の搬入レール４１，４１に沿って基板搬送方向Ｘに搬送し、搬入口１０ａを通過させて、半田加熱部２内の一対の半田加熱部搬送用レール４２，４２のチェーン４２ａ，４２ａ上に載置されるまで搬送する。

次いで、制御装置６０は、搬送装置４０の半田加熱部搬送用レール４２，４２用の駆動用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させて、一対の半田加熱部搬送用レール４２，４２に沿ってパレット３を搬送して、半田予熱ゾーン１１ａを通過させてリフローゾーン１１ｂに搬送する。ここで、パレット３上に載置された基板２は、半田予熱ゾーン１１ａで予熱される。

次いで、制御装置６０が、上記半田加熱部搬送用レール４２，４２用の駆動用モータの駆動を制御してさらに正方向に駆動させ、一対の半田搬送用レール４２，４２に沿ってパレット３を搬送すると、リフローゾーン１１ｂ内に設けられたエッジ検出部１３がパレット３の先端部のエッジ３ｅを検出し、制御装置６０にエッジ検出信号を発信する。ここで、パレット３上に載置された基板２の半田４は、リフローゾーン１１ｂの温度雰囲気により溶融される。次いで、制御装置６０は、エッジ検出部１３のエッジ検出信号を受信すると、上記半田加熱部搬送用レール４２，４２の駆動用モータの駆動を制御して停止させる（以上、ステップＳ１）。

次いで、制御装置６０は、上下移動装置３３の昇降用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させて、印加部３１の超音波ホーン３１ａを上昇させ、印加ツール３１ｂを印加準備位置３１Ａから印加可能位置３１Ｂに移動させて振動板３ａの下面に接触させ、印加ツール３１ｂで基板２を載置したパレット３全体を半田加熱部搬送用レール４２，４２のチェーン４２ａ，４２ａ上から僅かに持ち上げ、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａにパレット３の保持枠３ｂの上面を当接させる（ステップＳ２）。このとき同時に、制御装置６０は、吸引装置３４の駆動を制御してパレット３を吸着可能な吸引力を吸着パット３２ａ，３２ａで発生させ、吸着パット３２ａ，３２ａでパレット３の保持枠３ｂの上面を吸着保持する。

なお、制御装置６０は、吸引装置３４の駆動を制御してパレット３を吸着可能な吸引力を吸着パット３２ａ，３２ａで発生させ、吸着パット３２ａ，３２ａでパレット３の保持枠３ｂの上面を吸着保持したのち、上下移動装置３３の昇降用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させて、印加部３１の超音波ホーン３１ａを上昇させてもよい。
また、制御装置６０は、上下移動装置３３の昇降用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させて、印加部３１の超音波ホーン３１ａを上昇させて、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａにパレット３の保持枠３ｂの上面を当接させたのち、吸引装置３４の駆動を制御してパレット３を吸着可能な吸引力を吸着パット３２ａ，３２ａで発生させ、吸着パット３２ａ，３２ａでパレット３の保持枠３ｂの上面を吸着保持したさせてもよい。

次いで、制御装置６０は、超音波振動子２０の駆動を制御して微小振動を発生させる。このとき、超音波振動子２０が発生させた微小振動は、超音波ホーン３１ａに伝達され、超音波ホーン３１ａでその振幅を拡大されて、印加ツール３１ｂに伝達され、振動板３ａ及び粘着シート３ｃを介して基板２の半田４を基板２の厚み方向に微小振動させる。

次いで、制御装置６０は、超音波振動子２０の駆動を制御して微小振動を発生させ続けるとともに、印加ツール３１ｂがパレット３の振動板３ａの下面に当接して、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａがパレット３の保持枠３ｂの上面を吸着保持した状態で、前後移動装置５０の前後移動用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させて、板状基台５０ａを基板搬送方向Ｘに移動させ、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａと印加ツール３１ｂとを印加位置３０Ａから退避位置３０Ｂまで移動させる。この動作により、パレット３は、半田加熱部１０内から搬出口１０ｂを通過して、半田加熱部１０外の一対の搬出用レール４３，４３に搬送される。

このとき、制御装置６０は、冷却装置２２の駆動を制御して、半田加熱部１０内から搬出されてきたパレット３上の基板２の半田４を冷却する。これにより、基板２の溶融半田４内で半田成分が均一に分散されて冷却固化され、半田４により電子部品１と基板２とが接合される（以上、ステップＳ３）。

またこのとき、吸着パット３２ａ，３２ａと印加ツール３１ｂとが退避位置３０Ｂに到達する前に、制御装置６０は、超音波振動子２０の駆動を制御して微小振動の発生を停止させて、印加ツール３１ｂによる基板２の半田４への微小振動の印加を停止させる（ステップＳ４）。なお、制御装置６０は、基板２の溶融半田４内で半田成分が冷却固化されるまでの間に偏析しないように、基板２が半田加熱部２外に搬送されてから例えば５〜１０秒間は基板２の半田４に基板２の厚み方向の微小振動が印加されるように、超音波振動子２０の駆動を制御することが好ましい。

次いで、制御装置６０は、上下移動装置３３の上記昇降用モータの駆動を制御して逆方向に駆動させて印加部３１の超音波ホーン３１ａを下降させ、印加ツール３１ｂを印加可能位置３１Ｂから印加準備位置３１Ａに移動させ、印加ツール３１ｂとパレット３の振動板３ａとの接触状態を解除するとともに、吸引装置３４の駆動を制御してパレット３を吸着可能な吸引力の発生を停止させ、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａとパレット３の保持枠３ｂとの吸着状態（当接状態）を解除して、パレット３を搬出用レール４３，４３のチェーン４３ａ，４３ａ上に載置する（ステップＳ５）。

次いで、制御装置６０は、搬送装置４０の搬出用レール４３，４３用の駆動用モータ（図示せず）の駆動を制御して正方向に駆動させて、一対の排出用レール４３，４３に沿ってパレット３を基板搬送方向Ｘのさらに下流側へ搬送するとともに、前後移動装置５０の上記前後移動用モータの駆動を制御して逆方向に駆動させて、板状基台５０ａを基板搬送方向Ｘと逆方向に移動させ、一対の吸着部材３２，３２の夫々の吸着パット３２ａ，３２ａと印加ツール３１ｂとを半田加熱部１０外の退避位置３０Ｂから半田加熱部１０内の印加位置３０Ａに移動させる。これにより、印加ツール３１ｂは半田加熱部１０内の印加準備位置３１Ａに位置する（ステップＳ６）。

以上のように本発明の第１実施形態のリフロー装置によるリフロー動作は行われる。なお、２枚以上の基板２をリフロー処理する場合には、上述したステップＳ１〜Ｓ６を繰り返せばよい。また、生産効率を向上させるために、一枚目の基板２にステップＳ６の動作を行いながら、２枚目の基板２にステップＳ１の動作を行う等、複数の基板２に各ステップＳ１〜Ｓ６の動作を同時並行的に行うようにしてもよい。

本発明の第１実施形態のリフロー装置によれば、超音波振動子２０により発生された微小振動を、半田加熱部１０内の半田４に対して基板２の厚み方向の微小振動として印加部３１により印加するように構成したので、たとえ、パレット３が重い金属で形成され、そのパレット３に基板２が載置されていても、パレット３の厚み方向に微小振動を印加することができて、パレット３が均一に振動しやすくなり、リフロー中の溶融半田４内で半田成分を均一に分散させることができる。

また、本発明の第１実施形態のリフロー装置によれば、パレット３の振動板３ａに対して、基板２の厚み方向の微小振動を半田４に印加する印加部３１を微小振動印加装置３０が備えることにより、基板２の厚み方向の微小振動が振動板３ａで共振して増幅されて振動板３ａに載置される基板２の半田４に伝達されるため、微小振動が基板２の半田４により一層伝達されやすくなり、溶融半田４内で半田成分をより均一に分散させることができる。

また、本発明の第１実施形態のリフロー装置によれば、基板２の厚み方向に微小振動を印加するため、基板２の下方に対して、印加部３１の一部が接触するように配置すればよく、基板２の下面のほぼ全面に配置する必要がないため、パレット３に熱風供給装置７２の熱風を直接的に供給することができて、半田４の加熱を効率良く行うことができ、生産効率を向上させることができる。

また、本発明の第１実施形態のリフロー装置によれば、パレット３の保持枠３ｂの上面と当接可能な一対の吸着部材３２，３２をさらに有して、印加部３１の印加ツール３１ｂが振動板３ａの下面に接触して基板２の厚み方向の微小振動を半田４に印加するとき、一対の吸着部材３２，３２がパレット３の保持枠３ｂの上面と当接して吸着するように構成したので、より確実にパレット３自体の振動を防いで、より確実に微小振動を半田４に伝達することができ、溶融半田４内で半田成分をより均一に分散させることができる。

また、本発明の第１実施形態のリフロー装置によれば、印加部３１が振動板３ａの下面に接触して基板２の厚み方向の微小振動を半田４に印加するとともに、一対の吸着部材３２，３２がパレット３の保持枠３ｂに当接して吸着した状態で、一対の吸着部材３２，３２及び印加部３１を半田加熱部１０内の印加位置３０Ａと半田加熱部１０外の退避位置３０Ｂとの間で移動可能とする前後移動装置５０をさらに備えるようにしたので、前後移動装置５０により、パレット３を半田加熱部１０内の印加位置３０Ａから半田加熱部１０外の退避位置３０Ｂに移動させれば、半田４は、半田加熱部１０内で溶融した状態で微小振動を印加されながら、半田加熱部１０外に引き出されて冷却固化される。したがって、上記半田成分が冷却中でも偏析する恐れがない。つまり、溶融半田４内で半田成分をより均一に分散させて固化させることができる。

なお、本発明の第１実施形態のリフロー装置では、微小振動印加装置３０が印加可能位置３０Ａに位置するとき、超音波振動子２０が半田加熱部１０外に位置するとともに、印加部３１が半田加熱部用搬送レール４２，４２より下方で且つリフローゾーン１１ｂ内から搬出口１０ｂを通って半田加熱部２外まで延在して位置するように構成したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図９に示すように、リフローゾーン１１ｂにおいて、超音波振動子２０を搬送装置４０の半田加熱部用搬送レール４２，４２の下方に設けて、パレット３の振動板３ａの下面に対して交差方向（例えば垂直方向）に、例えば大略三角柱形状や大略直方体形状の印加部３１−１を線接触又は面接触させて微小振動を印加するように構成してもよい。なおこの場合、半田加熱部２内の熱が超音波振動子２０に伝達されないように超音波振動子２０及び放熱フィン２１の周囲を断熱壁２３等で覆い、基板２を加熱する熱風を形成する熱風供給加熱装置７２は、その断熱壁２３よりも周囲に設ける。

また、印加部３１−１に代えて、例えば、図１０に示すように、例えば大略円錐形状などの先細り形状に形成されて、パレット３の振動板３ａの下面に微小面積（例えば２０ｍｍ角以下）で接触可能に構成された印加部３１−２を用いてもよい。このように構成することで、弱耐熱部品等の所望の電子部品１にのみ微小振動を印加することも可能である。なおこの場合、印加部３１−２の印加軸３１Ａと所望の電子部品１の中心を上下方向に通る線１Ａとの距離Ｌは、超音波振動子２０が発生させる微小振動の半波長分（例えば３５ｍｍ）の長さに設定されることが好ましい。また、印加部３１−２の印加軸３１Ａ方向の長さは、超音波振動子２０が発生させる微小振動の１波長分（例えば７０ｍｍ）の長さに設定されることが好ましい。このように構成することにより、振動板３ａが共振しやすくなり、微小振動を半田４に効率良く伝達することができる。

また、本発明の第１実施形態のリフロー装置では、制御装置６０がエッジ検出部１３のエッジ検出信号を受信したとき、搬送装置４０の半田加熱部搬送用レール４２，４２用の駆動用モータの駆動を一旦停止させたのち、上下移動装置３３の印加ツール３１ｂを上昇させて振動板３ｂの下面に接触させ、印加ツール３１ｂでパレット３全体を半田加熱部搬送用レール４２，４２のチェーン４２ａ，４２ａ上から僅かに持ち上げて、吸着パット３２ａ，３２ａにパレット３の保持枠３ｂを吸着させ、この状態で印加ツール３１ｂ及び吸着パット３２ａ，３２ａを前後移動装置５０により半田加熱部１０外に移動させるように構成したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、制御装置６０がエッジ検出部１３のエッジ検出信号を受信したとき、搬送装置４０の半田加熱部搬送用レール４２，４２用の駆動用モータを駆動させたまま、上下移動装置３３により印加ツール３１ｂを上昇させて振動板３ｂの下面に接触させ、印加ツール３１ｂでパレット３を半田加熱部搬送用レール４２，４２のチェーン４２ａ，４２ａ上から僅かに持ち上げて、吸着パット３２ａ，３２ａにパレット３の保持枠３ｂを当接させ、この状態で、搬送装置４０により、半田加熱部１０外に搬送してもよい。なおこの場合、パレット３の半田加熱部１０外への搬送は搬送装置４０が行うので、吸着パット３２ａ，３２ａは、必ずしもパレット３ｂの保持枠３ｂを吸着するように構成しなくてもよいが、印加ツール３１ｂを介して超音波ホーン３１ａの基板搬送方向Ｘの上流側にのみ下向きにパレット３の荷重がかかるので、超音波ホーン３１ａが撓まないように、剛性を高くしたり補強材等を用いて補強することが好ましい。

《第２実施形態》
本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の構成を、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら説明する。図１１Ａは、本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の一部拡大断面図であり、図１１Ｂは、半田４に印加される微小振動を説明する概略図である。本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置は、微小振動印加装置がパレット３の振動板３ａの下面に接触せず、半田４の上方から非接触で間接的に微小振動を半田４に印加するように構成した点で、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置と異なる。その他の点については同様であるので、以下には、本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置と異なる点を主として説明し、同じ機能を有する部品には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置は、図１１Ａに示すように、半田加熱部２のリフローゾーン１１ｂ内において搬送装置４０の半田加熱部搬送用レール４２，４２より上方に、基板２と電子部品１とを接合する半田４に対して印加可能な微小振動を発生させる超音波振動子２０と、超音波振動子２０により発生された微小振動を、図１１Ｂに示すように、基板２の厚み方向の微小振動として半田４に印加する印加部８０と、を備えている。超音波振動子２０は、半田加熱部２内の熱が伝達されないように、放熱フィン２１を介して印加部８０と接続されるとともにその周囲を断熱壁２３で覆われ、リフローゾーン１１ｂの温度雰囲気を形成する熱風供給加熱装置７２は、その断熱壁２３よりも周囲に設けられている。なお、本実施形態においては、印加部８０により微小振動印加装置が構成されている。また、放熱フィン２１は、断熱壁２３により超音波振動子２０に半田加熱部２内の熱が伝達されないようにすることができれば、必ずしも設けられなくても良い。

印加部８０は、図１１Ａに示すように、下部を、例えば大略円錐形状や大略多角錐形状等の先細り形状に形成され、上部を円筒形状に形成されて超音波振動子２０と連結され、超音波振動子２０が発生させる微小振動の振幅を拡大させる超音波ホーン８１と、基板２と対向するように超音波ホーン８１の下端部に取り付けられ、超音波ホーン８１より伝達される基板２の厚み方向の微小振動を、半田４に非接触で伝達する矩形の微小振動用振動板８２を備えている。

微小振動用振動板８２の下面の面積は、基板１の上面全体に微小振動を印加可能にするため、基板１の上面の面積よりも大きく形成されている。微小振動用振動板８２の下面から基板２に装着される電子部品１までの距離Ｈは、例えば２ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定されている。
以上のように本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置は構成されている。

本発明の第２実施形態のリフロー装置によれば、超音波振動子２０により発生された微小振動を、半田加熱部１０内の半田４に対して基板２の厚み方向の微小振動として印加部８０の微小振動用振動板８２により、半田４の上方から非接触で半田４に印加するように構成したので、たとえ、パレット３が重い金属で形成され、そのパレット３にどのような種類の基板２が載置されたとしても、基板２の厚み方向の微小振動を半田４に確実に印加することができて、リフロー中の溶融半田４内で半田成分を均一に分散させることができる。

また、本発明の第２実施形態のリフロー装置によれば、半田４の上方から非接触で微小振動を半田４に印加するように構成したので、パレット３の振動板３ａを振動させなくとも、微小振動を半田４に伝達することができ、本発明の第１実施形態のリフロー装置のように当接部材（吸着部材３２，３２）を設けてパレット３の保持枠３ｂの上面に当接させなくても、半田４に微小振動を効率良く印加することができる。

また、本発明の第２実施形態のリフロー装置によれば、基板２の厚み方向に微小振動を印加するため、基板２の上方に対して非接触で対向するように微小振動用振動板８２を配置すればよいので、パレット３にその下方からの熱風供給装置７２の熱風を直接的に供給することができて、半田４の加熱を効率良く行うことができ、生産効率を向上させることができる。

また、本発明の第１実施形態のリフロー装置では、印加ツール３１ｂが振動板３ａの下面に接触するため、印加ツール３１ｂが摩耗する可能性があるが、本発明の第２実施形態のリフロー装置によれば、微小振動用振動板８２により半田４の上方から非接触で微小振動を半田４に印加するように構成したので、上記可能性を無くすことができる。

なお、本発明の第２実施形態のリフロー装置では、微小振動用振動板８２を基板２と対向するように超音波ホーン８１の下端部に取り付けて、半田４の上方から非接触で微小振動を印加するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、微小振動用振動板８２を用いず、超音波ホーン８１に代えて、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、基板１に対して直線状に微小振動を印加できるように、半田４と対向する側に大略直線状の先端面を有するように形成された超音波ホーン８１−１により、半田４の上方から非接触で微小振動を半田４に印加するように構成してもよい。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、超音波ホーン８１−１は、基板搬送方向Ｘに平行に大略直線状の先端面を有するように図示したが、基板搬送方向Ｘに交差方向（例えば直交方向）に大略直線状の先端面を有するように構成されてもよい。このように構成されることで、例えば、直線状に並んでいる複数の電子部品１と基板２とを接合する半田４に、一括して微小振動を印加することができる。

また、例えば、微小振動用振動板８２を用いず、超音波ホーン８１に代えて、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、例えば半田４と対向する側が大略尖った形状で形成されている超音波ホーン８１−２により、半田４の上方から非接触で微小振動を印加するように構成してもよい。
このように構成することにより、弱耐熱部品や後付け部品などの所望の電子部品１と基板２とを接合する半田４にのみ、部分的に微小振動を印加することが可能となり、隣接する他の電子部品には印加しないようにすることができる。よって、基板２全体に微小振動を印加する装置に比べて、微小振動発生装置及び微小振動印加装置を小型化することができる。

また、本発明の第２実施形態のリフロー装置では、微小振動印加装置を構成する印加部８０を、半田加熱部１０のリフローゾーン１１ｂ内に固定的に設けたが、本発明はこれには限定されない。例えば、本発明の第１実施形態で説明した前後移動装置５０に連結されて、半田加熱部１０内から半田加熱部１０外へ移動しながら、搬送装置４０により基板搬送方向Ｘに搬送されるパレット３上の基板２の半田４に非接触で微小振動を印加するように構成されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記各実施形態においては、基板２の上面にのみ電子部品１が装着される片面基板について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板２の下面に電子部品１−１が実装状態で半田付けされている両面基板２−１においても、本発明は適用することもできる。この場合、例えば、図１４に示すように、パレット３の振動板３ａ及び粘着シート３ｃの夫々の中央部に、基板２の下面の電子部品１−１が接触しないとともに両面基板２−１の周囲を保持可能な開口を設けた振動板３ａ−１及び粘着シート３ｃ−１を有するパレット３−１を用いることにより、上記基板２と同様にして、両面基板２−１の上面の電子部品１を半田付けすることが可能である。なおこの場合、両面基板２−１の下面と電子部品１−１とを接合する半田４−１は、両面基板２−１の上面と電子部品１とを接合する半田４よりも高い融点を有するものを用い、リフローゾーン１１ｂの温度雰囲気は、半田４の融点よりも高く、半田４−１の融点よりも低いものとする。またこの場合、印加ツール３１ｂの待機位置３１Ａ及び印加可能位置３１Ｂは、振動板３ａの中央部に開口を設けたため、図１４に示すように、保持枠３ｂの近傍側に位置することとなる。

また、上記各実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明のリフロー装置及び方法は、重い金属パレットに被装着材が載置されていても、当該金属パレットに均一に振動を与えて、リフロー中の溶融半田内で半田成分を均一に分散させることができるので、被装着材に装着物を超音波振動を用いて電子部品を半田付けするリフロー装置及び方法に有用である。

本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置を上面側から見た概略平面図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置を、基板搬送方向と直交する横方向から見た概略断面図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置のパレットを示す斜視図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置のパレットに電子部品を装着した基板を載置したときの断面図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の、基板を載置したパレットに微小振動印加装置が備える印加ツールが微小振動を印加する状態を示す模式説明図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の、微小振動印加装置が備える印加部によりパレットに印加された微小振動の伝わり方を示す模式説明図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置のパレットと微小振動印加装置が備える印加ツールを示す一部拡大断面図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の、微小振動発生装置が発生させる微小振動の周波数及び半田に印加する微小振動の振幅の好ましい範囲を示すグラフ 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の動作を示すフローチャート 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の変形例を示す断面図 本発明の第１実施形態にかかるリフロー装置の他の変形例を示す断面図 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の一部拡大断面図 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の、半田に印加される微小振動を説明する概略図 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の変形例を示す断面図 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の変形例を示す概略斜視図 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の他の変形例を示す断面図 本発明の第２実施形態にかかるリフロー装置の他の変形例を示す概略斜視図 本発明のリフロー装置の変形例のパレットを示す概略断面図 従来例のリフロー装置に含まれる微小振動印加部を示す概略図

符号の説明

１ 電子部品
２ 基板
３ パレット
３ａ 振動板
３ｂ 保持枠
３ｃ 粘着シート
３ｄ スポット溶接部
４ 半田
１０ 半田加熱部
１１ 半田加熱室
１１ａ 半田予熱ゾーン
１１ｂ リフローゾーン
１２ 仕切板
１３ エッジ検出部
２０ 超音波振動子
２１ 放熱フィン
２２ 冷却装置
２３ 断熱壁
３０ 微小振動印加装置
３１ 印加部
３１ａ 超音波ホーン
３１ｂ 印加ツール
３２ 吸着部材
３２ａ 吸着パット
３３ 上下移動装置
３４ 吸引装置
４０ 基板搬送装置
４１ 搬入用レール
４２ 半田加熱部搬送用レール
４３ 搬出用レール
５０ 前後移動装置
６０ 制御装置

Claims (9)

1. 装着物が半田にて接合される被装着材を搬入して半田を溶融してリフローを行う半田加熱部と、
   上記半田加熱部内に搬入された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に対して印加可能な微小振動を発生させる微小振動発生装置と、
   上記微小振動発生装置により発生された上記微小振動を、上記半田加熱部内の上記半田に対して上記被装着材の厚み方向の微小振動として印加する微小振動印加装置とを備えるようにしたことを特徴とするリフロー装置。
2. 上記微小振動印加装置は、上記微小振動発生装置に連結され、かつ、上記半田加熱部に搬入されかつ上記被装着材が載置される振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に対して、上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加する印加部を有する、請求項１に記載のリフロー装置。
3. 上記微小振動印加装置の上記印加部は、上記微小振動発生装置に連結され、かつ、上記微小振動支持部材の上記振動板の下面に接触して、上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するように構成されている、請求項２に記載のリフロー装置。
4. 上記微小振動印加装置は、上記被装着材支持部材の上記保持枠の上面と当接可能な当接部材をさらに有して、上記印加部が上記振動板の下面に接触して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するとき、上記当接部材が上記被装着材支持部材の上記保持枠の上面と当接するように構成されている、請求項３に記載のリフロー装置。
5. 上記微小振動印加装置の上記印加部は、上記微小振動発生装置に連結され、かつ、上記被装着材支持部材の上記振動板上に載置された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に非接触で、上記被装着材の厚み方向の微小振動を伝達する微小振動用振動板を有する、請求項２に記載のリフロー装置。
6. 上記当接部材及び上記印加部を上記半田加熱部内の印加位置から上記半田加熱部外の退避位置との間で移動可能とする移動装置をさらに備え、
   上記移動装置は、上記印加位置で、上記印加部が上記振動板の下面に接触して上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するとともに、上記当接部材が上記被装着材支持部材の上記保持枠に当接した状態で、上記当接部材及び上記印加部を上記半田加熱部内の上記印加位置から上記半田加熱部外の上記退避位置に移動させる、請求項４に記載のリフロー装置。
7. 装着物が半田にて接合される被装着材を半田加熱部内に搬入して半田を溶融してリフローを行うとともに、微小振動発生装置で発生した微小振動を、上記半田加熱部内に搬入された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に対して、上記被装着材の厚み方向の微小振動として微小振動印加装置により印加し、
   上記微小振動印加装置により上記被装着材の厚み方向の微小振動が上記半田に印加されつつ上記半田加熱部内から上記被装着材を搬出して上記溶融半田を冷却するようにしたことを特徴とするリフロー方法。
8. 上記被装着材を上記半田加熱部内に搬入するとき、振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に上記被装着材を載置して上記半田加熱部内に搬入し、
   上記微小振動印加装置により上記微小振動を印加するとき、上記半田加熱部内で、上記微小振動発生装置に連結された上記微小振動印加装置の印加部を上記振動板の下面に接触させて、上記被装着材の厚み方向の微小振動を上記半田に印加するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のリフロー方法。
9. 上記被装着材を上記半田加熱部内に搬入するとき、振動板と上記振動板の周囲を保持する保持枠とを有する被装着材支持部材の上記振動板に上記被装着材を載置して上記半田加熱部内に搬入し、
   上記微小振動印加装置により上記微小振動を印加するとき、上記半田加熱部内で、上記微小振動発生装置に連結された上記微小振動印加装置の微小振動用振動板により、上記被装着材支持部材の上記振動板上に載置された上記被装着材と上記装着物とを接合する上記半田に非接触で、被装着材の厚み方向の微小振動を伝達するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のリフロー方法。
   

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