JP2008177447A - Reflow furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板に電子部品をはんだ付けする際に用いるリフロー炉に関するものである。 The present invention relates to a reflow furnace used when soldering an electronic component to a printed board.
グローバルに環境問題がクローズアップされ電機業界でも鉛フリー化が推進されて行く中で、リフロー工法で電子部品とプリント基板を接合する為に使用するクリームはんだも従来のSn―Pbから鉛フリーはんだとしてSn−3.0Ag−0.5Cuの錫・銀系または、Sn−3.5Ag−8In−0.5Biのインジウム系に変更されて来た。しかしながら前記鉛フリーはんだは従来の鉛入りはんだに比べ総じて融点が高く、リフロー温度も高くせざるを得なかった。 As environmental issues have become more global and lead-free is being promoted in the electrical industry, the cream solder used to join electronic components and printed circuit boards using the reflow method has been changed from conventional Sn-Pb to lead-free solder. It has been changed to Sn-3.0Ag-0.5Cu tin-silver system or Sn-3.5Ag-8In-0.5Bi indium system. However, the lead-free solder generally has a higher melting point and higher reflow temperature than conventional lead-containing solder.
・従来の鉛入りはんだ・・・(融点:183℃/リフロー温度:220℃〜225℃)
・前記錫・銀系・・・・・・(融点:220℃/リフロー温度:約240℃)
・前記インジウム系・・・・(融点:206℃/リフロー温度:約230℃)
リフロー温度を高くすると、LSIやICなどの半導体の中には耐熱温度225℃〜230℃の低耐熱のものが多種あるため、その耐熱温度を超えるとパッケージ亀裂により部品が破壊されることもある。
-Conventional lead-containing solder (melting point: 183 ° C / reflow temperature: 220 ° C to 225 ° C)
・ Tin / Silver system (Melting point: 220 ° C./Reflow temperature: about 240 ° C.)
・ Indium-based (Melting point: 206 ° C./reflow temperature: about 230 ° C.)
When the reflow temperature is increased, there are various types of semiconductors such as LSIs and ICs that have a low heat resistance of 225 ° C. to 230 ° C. If the heat resistance temperature is exceeded, parts may be broken due to package cracks. .
また、ビスマスやインジウムのような低融点金属が凝固時に接合界面に偏り、不均一な層を形成することがあり(以下「偏析」という)、接合部に亀裂が入るなどの不具合が発生することもある。 In addition, low melting point metals such as bismuth and indium may be biased at the bonding interface during solidification to form a non-uniform layer (hereinafter referred to as “segregation”), resulting in problems such as cracks in the joint. There is also.
以上「電子部品の耐熱性の問題」「偏析の問題」の対策としては、如何にしてリフロー済みプリント基板を急冷するかであり、両問題を解決する為にははんだ接合部の温度を各はんだの融点から20秒以内に150℃まで急冷する必要がある。
そこで、従来のリフロー炉においては、リフロー済みプリント基板を冷却する手段として空冷手段、水冷手段等が講じられ、また提案されている。(例えば、特許文献1参照)
図3は、従来のリフロー炉の断面図を示し、左側から平面実装されたプリント基板3が供給され、予備加熱ゾーンPで予備加熱され、本加熱ゾーンRでクリームはんだを溶融させ、冷却ゾーンCで未凝固はんだを冷却し凝固させ右側からプリント基板3が出てくる。
図3において、Pが予備加熱ゾーン、Rが本加熱ゾーン、Cが冷却ゾーン、3がプリント基板、4が搬送装置、6が冷却装置である。
Therefore, in the conventional reflow furnace, an air cooling means, a water cooling means, etc. are taken and proposed as means for cooling the reflowed printed circuit board. (For example, see Patent Document 1)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a conventional reflow furnace, in which a printed
In FIG. 3, P is a preheating zone, R is a main heating zone, C is a cooling zone, 3 is a printed circuit board, 4 is a transport device, and 6 is a cooling device.
従来のリフロー炉においては、様々な冷却方法を取り入れ対応しているが、前記従来の構成では、リフロー炉1内の本加熱ゾーンRの240℃近い噴射温風に影響され、リフロー炉1内全体が昇温する。リフロー炉1外から室温の空気やスポットクーラーの冷気を取り入れても、冷水を循環させてもリフロー済みプリント基板を冷却するポイントに到達するまでにリフロー炉内の本加熱ゾーンの熱の影響を受け、冷気または冷水が昇温し急冷効果が失われるという問題を有していた。
In the conventional reflow furnace, various cooling methods are adopted and supported. However, in the conventional structure, the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リフロー済みプリント基板を急冷し、はんだ付け品質を著しく向上させる事ができるリフロー炉を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a reflow furnace capable of rapidly cooling a reflowed printed circuit board and remarkably improving soldering quality.
前記従来の課題を解決するために、本発明のリフロー炉は、予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンから構成され、各ゾーンに被加熱物を搬送する搬送装置を有し、前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、該冷却装置近傍の空気流路が断熱材により断熱されていることを特徴としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the reflow furnace of the present invention includes a preheating zone, a main heating zone, and a cooling zone, and includes a transport device that transports an object to be heated to each zone. A cooling device is installed in the upper and lower portions with a conveying device interposed therebetween, and an air flow path in the vicinity of the cooling device is insulated by a heat insulating material.
さらに本発明のリフロー炉は、予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンから構成され、各ゾーンに被加熱物を搬送する搬送装置を有し、前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンを有する筐体と冷却ゾーンを有する筐体が独立しており、夫々の筺体が断熱材を挟んで連結されていることを特徴としたものである。 Furthermore, the reflow furnace of the present invention is composed of a preheating zone, a main heating zone, and a cooling zone, and has a transport device for transporting an object to be heated to each zone, with a transport device sandwiched between the upper and lower portions of the cooling zone. A cooling device is installed, and a casing having a preheating zone and a main heating zone and a casing having a cooling zone are independent, and each casing is connected with a heat insulating material interposed therebetween. Is.
さらに本発明のリフロー炉は、前記冷却装置が、プロペラファン或いはシロッコファンのような送風機、チラーのような冷却器、スポットクーラーのような冷房機器またはそれらの組み合わせであることを特徴としたものである。 Furthermore, the reflow furnace of the present invention is characterized in that the cooling device is a blower such as a propeller fan or a sirocco fan, a cooler such as a chiller, a cooling device such as a spot cooler, or a combination thereof. is there.
さらに本発明のリフロー炉は、前記断熱材がグラスウールもしくはロックウールであることを特徴としたものである。 Furthermore, the reflow furnace of the present invention is characterized in that the heat insulating material is glass wool or rock wool.
本発明のリフロー炉によれば、鉛フリーリフロー工法の条件の一つである、はんだ接合部の温度を各はんだの融点から20秒以内に150℃まで急冷することができ、はんだ付け品質を著しく向上させる事ができる。 According to the reflow furnace of the present invention, the temperature of the solder joint, which is one of the conditions of the lead-free reflow method, can be rapidly cooled to 150 ° C. within 20 seconds from the melting point of each solder, and the soldering quality is remarkably improved. Can be improved.
以下に、本発明のリフロー炉の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。 Embodiments of the reflow furnace of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1におけるリフロー炉の断面図を示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a reflow furnace in Example 1 of the present invention.
図1においてPが予備加熱ゾーン、Rが本加熱ゾーン、Cが冷却ゾーン、3がプリント基板、4が搬送装置、5が熱風吹出し型ヒーター、6が冷却装置、7が断熱材である。
図1の左側から平面実装されたプリント基板3が供給され、熱風吹出し型ヒーター5を備えた予備加熱ゾーンPで予備加熱され、同じく熱風吹出し型ヒーター5を備えた本加熱ゾーンRでクリームはんだを溶融させ、冷却ゾーンCで未凝固はんだを冷却し凝固させ右側から出てくる。
冷却ゾーンCにおいて、搬送装置4を挟んで上下に冷却装置6としてプロペラファンと空気流路を有し、前記プロペラファンによってリフロー炉外から前記空気流路を通り室温の空気を導入し、リフロー済みプリント基板に向かって上下から送風し冷却する。この時、空気流路の内壁に着設されたグラスウールから成る断熱材7により本加熱ゾーンRと断熱され、リフロー炉外から導入された室温の空気が著しく昇温することなくリフロー済みのプリント基板に吹き付けられるので急冷が可能となる。
In FIG. 1, P is a preheating zone, R is a main heating zone, C is a cooling zone, 3 is a printed circuit board, 4 is a conveying device, 5 is a hot air blowing heater, 6 is a cooling device, and 7 is a heat insulating material.
A printed
In the cooling zone C, a propeller fan and an air flow path are provided as
表1に断熱材の厚みとその冷却効果の関係を示す。
結果より断熱材としてグラスウールを使用した場合、その厚みは30mm以上であることが望ましい。
Table 1 shows the relationship between the thickness of the heat insulating material and its cooling effect.
From the results, when glass wool is used as the heat insulating material, the thickness is desirably 30 mm or more.
図2は本発明の実施例2におけるリフロー炉の断面図を示す。 FIG. 2 shows a cross-sectional view of a reflow furnace in Example 2 of the present invention.
図2においてPが予備加熱ゾーン、Rが本加熱ゾーン、Cが冷却ゾーン、3がプリント基板、4が搬送装置、5が熱風吹出し型ヒーター、6が冷却装置、7が断熱材である。
リフロー工程は実施例1と同様であるので説明は省略する。
本実施例2のリフロー炉は、第1の筐体に予備加熱ゾーンPと本加熱ゾーンRが設けられ、第2の筐体に冷却ゾーンCが設けられている。さらには第1の筐体と第2の筐体、夫々の筺体が断熱材を挟んで連結されている。
冷却ゾーンCにおいて、搬送装置4を挟んで上下に冷却装置6としてプロペラファンと空気流路を有し、前記プロペラファンによってリフロー炉外から前記空気流路を通り室温の空気を導入し、リフロー済みプリント基板に向かって上下から送風し冷却する。この時、予備加熱ゾーンPと本加熱ゾーンRが設けられた第1の筐体と冷却ゾーンCが設けられた第2の筐体が分離されているため、筐体間における直接的な熱伝導が無く、さらには夫々の筐体がグラスウールから成る断熱材7を挟んで連結されているので筐体間の輻射熱も遮断することができる。これらによってリフロー炉外から導入された室温の空気が著しく昇温することなくリフロー済みのプリント基板に吹き付けられるので急冷が可能となる。
In FIG. 2, P is a preheating zone, R is a main heating zone, C is a cooling zone, 3 is a printed circuit board, 4 is a conveying device, 5 is a hot air blowing heater, 6 is a cooling device, and 7 is a heat insulating material.
Since the reflow process is the same as that of Example 1, description is abbreviate | omitted.
In the reflow furnace of the second embodiment, the preheating zone P and the main heating zone R are provided in the first casing, and the cooling zone C is provided in the second casing. Furthermore, the first housing, the second housing, and the respective housings are connected with a heat insulating material interposed therebetween.
In the cooling zone C, a propeller fan and an air flow path are provided as
本発明にかかるリフロー炉は、リフロー済みプリント基板を急冷し、はんだ付け品質を著しく向上させる事ができ、プリント基板に電子部品をはんだ付けする際に用いるリフロー炉、特に鉛フリーリフロー炉として有用である。 The reflow furnace according to the present invention can rapidly cool the reflowed printed circuit board and can remarkably improve the soldering quality, and is useful as a reflow furnace used when soldering electronic components to the printed circuit board, particularly as a lead-free reflow furnace. is there.
また、本発明にかかる冷却ゾーンの構造は、同じく急冷を要求されるフロー工法におけるディップ後の冷却用途にも応用ができる。 The structure of the cooling zone according to the present invention can also be applied to a cooling application after dipping in a flow method that also requires rapid cooling.
1 リフロー炉
2 トンネル
3 プリント基板
4 搬送装置
5 熱風吹出し型ヒーター
6 冷却装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、
該冷却装置近傍の空気流路が断熱材により断熱されていることを特徴とするリフロー炉。 In a reflow furnace comprising a preheating zone, a main heating zone, and a cooling zone, and having a transfer device for transferring an object to be heated to each zone,
Cooling devices are installed above and below the cooling zone with a transport device in between,
A reflow furnace characterized in that an air flow path in the vicinity of the cooling device is insulated by a heat insulating material.
前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、
予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンを有する筐体と冷却ゾーンを有する筐体が独立しており、夫々の筺体が断熱材を挟んで連結されていることを特徴とするリフロー炉。 In a reflow furnace comprising a preheating zone, a main heating zone, and a cooling zone, and having a transfer device for transferring an object to be heated to each zone,
Cooling devices are installed above and below the cooling zone with a transport device in between,
A reflow furnace characterized in that a casing having a preheating zone and a main heating zone and a casing having a cooling zone are independent, and each casing is connected with a heat insulating material interposed therebetween.
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CN113163618A (en) * | 2020-01-22 | 2021-07-23 | 上海朗仕电子设备有限公司 | Vacuum device for reflow oven |
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- 2007-01-22 JP JP2007011017A patent/JP2008177447A/en active Pending
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