JP2546689B2 - リフロー半田付け方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、リフロー半田付け装置に係り、特に加熱さ
れた窒素ガス等の不活性ガスを送風機によって強制的に
循環させて基板に吹き付けて基板及びこれに搭載された
電子部品を不活性ガスの温度に熱的に飽和させて加熱す
ることによって、極めて高精度で温度管理ができ、しか
も基板やこれに搭載された電子部品の熱容量が種々異な
る場合でも温度むらを極小にすることができ、また加熱
された不活性ガスがコンベアの上下にわたって互いに衝
突することなく効率的に流れるようにし、しかも半田が
酸化せず酸化物の生成がほとんどないようにしたリフロ
ー半田付け装置に関する。

従来技術 リフロー半田付け装置は、溶融半田槽を用いず、ポリ
マ基板等の基板に電子部品を搭載して要半田付け箇所に
ペースト状のクリーム半田を塗り、該基板をコンベアに
より搬送してプレヒータにより予備加熱して徐々に温度
を上げ、最終段階で半田付けヒータにより短時間で半田
付け温度（約230℃以上）まで加熱してクリーム半田を
溶融させて電子部品を基板上の導電回路に半田付けする
装置である。

従来のリフロー半田付け装置においては、ヒータには
電熱器を用い、該電熱器から放射される遠赤外線によっ
て基板を加熱しようとするものが主流であるが、一般に
ヒータと基板とは離れているため、ヒータの温度は要加
熱温度である150℃乃至250℃よりもはるかに高い温度に
設定されなければならない。そして静止した不活性ガス
を媒体として基板を加熱するわけであるが、コンベアに
よって搬送される基板の速度を遅くすれば高温に、該速
度を速くすれば低温に加熱されることになり、結果とし
て基板の温度はコンベアの搬送速度の調節によって管理
しなければならない。このため、新規の基板に半田付け
を行う段取替えの場合には、実際に何回にもわたって基
板を流して温度上昇をチェックして、最適条件を見つけ
た後に装置を本格的に作動させなければならないため、
温度管理が非常に難しいという欠点があった。また、た
とえ基板全体について最適条件が見つかったとしても、
基板に搭載される電子部品の熱容量は個々に相当異なる
ため、熱容量の最大の電子部品と最小のものとでは、同
一基板で約50℃もの温度差が生じることが不可避であ
り、この温度差によって熱容量の最小の電子部品や熱に
弱いQFP（クワットフラットパッケージ）、PLCC（プラ
スチックリーデッドチップキャリヤ）等が半田付けによ
って破損してしまうおそれがあった。また予備加熱にお
ける温度上昇もかなり急激となるため、基板及び電子部
品に対する熱的ショックが大きいという欠点があった。
また上記の方法では酸素が約21％の自然の空気中で加熱
が行われるため、半田が酸化し易く、多量の酸化物が生
成されて半田付け不良が生ずるという欠点があった。

またこのような加熱方法の欠点のほとんどを改良する
ものとして、特殊な液体を蒸発させて、その蒸気を所定
の温度（例えば215℃）に加熱し、該蒸気の温度を最高
限度の温度として管理し、それ以上の温度には基板が絶
対に温度上昇しないようにした、いわゆるベーパフェー
ズ法が実用に供されており、この方法を用いたリフロー
半田付け装置は上記欠点のほとんどを解消して、加熱さ
れた蒸気の温度に飽和させて基板のどの部分も例えば21
5℃に均一に加熱できるのが最大の長所である。しか
し、熱媒体が蒸気であるため、予備加熱において、温度
上昇が非常に急激となり、基板及び電子部品に対する熱
的ショックが大きく、熱に弱いQFPやPLCC等では破損が
生じたりするおそれがあった。またこの方法で用いられ
る例えばフロリナートと称される特殊な液体は非常に高
価であり、一たん使用した後は蒸発してなくなってしま
い、回収は不可能であるから、半田付けコストが高くつ
くという重大な欠点があり、その使用範囲が限定されて
いた。またこのほか、加熱時の温度上昇は順調に行われ
るものの、半田付け後においては基板の冷却の際に温度
が下降しにくいという欠点があった。これは上記液体の
蒸気が冷却によって再び液化して基板に付着するが、そ
の場合でもこの液体の温度は半田付け温度より若干低い
程度の高温に保たれていて、しかも空気よりも熱容量が
はるかに大きいためである。更には該液体が多少毒性を
有するため、その取扱いに注意が必要であるという不具
合があった。

また本願出願人は、上記従来技術の欠点をすべて解消
できる加熱空気循環方式を採用したリフロー半田付け方
法及び装置を開発して特許出願を行った（特願昭62−12
071）が、該発明においては、コンベアの上下に配設し
た複数の送風機により吐出されヒータにより加熱された
空気がコンベア部で互いに衝突して循環する構造となっ
ていたため、加熱空気の循環効率の点で改良の余地があ
った。

また特開昭48−26652には、アルミニウムで造られ連
続的に動かされる部品主として熱交換器を連続的にロウ
着けする炉が開示されているが、該従来例は、熱交換器
のロウ着け用の炉であって、リフロー自動半田付け装置
を開示したものではない。また加熱にはバーナーを使用
しており、しかも熱風を完全に循環させてはおらず、ま
た不活性ガスを使用する技術を何ら開示していない。従
って本願発明とは、目的、構成及び作用効果が全く異な
る。

また米国特許第3769675号明細書には、アルミニウム
製ラジェータのロウ着け方法が開示されているが、該従
来例は、ロウ着けに関するものであり、加熱温度が550
℃以上であり、本願発明とはその対象温度範囲が全く異
なる。また熱風の循環方式も本願発明とは異なり、しか
も不活性ガスを使用する技術を何ら開示していない。

また特開昭59−220282には、雰囲気炉が開示されてい
るが、該従来例は、窒素ガスを単にガス吐出ノズルから
コンベア上に吹いて、基板の搬送方向に流してから循環
させることなくそのまま排気口から外部に排気してしま
う構成であり、これでは窒素ガスの消費量が極めて多く
なり、不経済であるという欠点があった。また窒素ガス
を加熱して該窒素ガスそのものの熱により基板を予備加
熱したり、リフロー半田付けしたりする技術を何ら開示
していないので、本願発明とはその目的、構成及び作用
効果が全く異なる別異の発明である。

目 的 本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになさ
れたものであって、その目的とするところは、送風機に
よって不活性ガスを強制的にかなりの風速（例えば3m/s
ec）で循環させ、該循環する不活性ガスをヒータにより
加熱することにより熱伝導率の低い点を風速で捕って電
子部品が搭載されて搬送される基板に吹き付けて加熱し
て半田付けを行うことによって、基板及び電子部品が加
熱不活性ガスに対して時間の経過と共に次第に熱的に飽
和して加熱されるようにすることで、急激な温度上昇を
防止して、基板及び電子部品に対する熱的ショックをな
くし、熱に弱いQFPやPLCC又はFICチップその他のSMDに
ついても半田付けによって破損することがないようにす
ることである。また他の目的は、基板の温度上昇の精度
を極めて高いもの（例えば±２℃程度）とすることであ
る。更に他の目的は、熱容量の異なる基板や電子部品で
あっても、各部を従来のベーパフェーズ法と同程度に均
一の温度分布で加熱できるようにすることである。また
他の目的は、不活性ガスのうち安価な窒素ガスを用いる
ことによってベーパフェーズ法におけるような高価な加
熱媒体を不要とすることであり、またこれによって半田
付けコストをベーパフェーズ法に比べて大幅に低減さ
せ、装置の使用範囲を拡大することである。更に他の目
的は、基板の各部をむらなく加熱できるようにすること
によって、どの部分も一定の温度で可能な限り低い温度
で半田付けできるようにし、電子部品に対する半田付け
の悪影響を極小とすることである。また他の目的は、コ
ンベアの上下に配設された複数の送風機により吸入吐出
される不活性ガスの下降不活性ガス循環通路と上昇不活
性ガス循環通路とを隣接させかつ連通させて設けること
によって、加熱不活性ガスがコンベアの上下にわたって
互いに衝突することなく循環するようにすることであ
り、またこれによって加熱不活性ガスの循環効率を向上
させ、基板及び電子部品の加熱効率を向上させることで
ある。

更に他の目的は、加熱媒体に窒素ガス等の不活性ガス
を用いることによって、溶融半田の酸化を防止し、酸化
物の生成をほとんどなくし、半田付け性能の向上と、酸
化物除去作業の不要化を図ることである。

構 成 要するに本発明方法（特定発明）は、コンベアによる
基板の搬送経路の周囲に形成された不活性ガス循環通路
内で不活性ガスを適宜な風速で循環させ、該循環する不
活性ガスを加熱して電子部品が搭載されて搬送される基
板に吹き付け、該電子部品及び基板を、その温度を加熱
された前記不活性ガスの温度に熱的に飽和させることに
よって所定の温度まで加熱することを特徴とするもので
ある。

また本発明方法（第２発明）は、送風機によって不活
性ガスを循環させ、該循環する不活性ガスをヒータによ
り加熱して電子部品が搭載されて搬送される基板に吹き
付けて該基板の温度を加熱された前記不活性ガスの温度
に熱的に飽和させることによって所定の温度まで予備加
熱し、更に同様な方法で循環しつつ加熱されて半田付け
温度に到達した高温の不活性ガスを前記基板に吹き付け
て該基板の温度を加熱された前記不活性ガスの温度に熱
的に飽和させることによって所定の温度まで加熱してク
リーム半田を溶融させて半田付けを行うことを特徴とす
るものである。

また本発明装置（第３発明）は、電子部品が搭載され
た基板を搬送するコンベアと、該コンベアの搬送経路の
上下に設けられた前記基板の加熱ゾーンとを備え、該加
熱ゾーンには、前記コンベアの上側及び下側に夫々配設
された複数の送風機と、該送風機によって不活性ガスが
循環することができる不活性ガス循環通路と、該不活性
ガス循環通路の一部に配置されて循環する不活性ガスを
加熱する複数のヒータとが設けられ、前記不活性ガス循
環通路は、前記上側の送風機により吐出されて下降し前
記ヒータ及び前記コンベアを通過した不活性ガスが前記
下側の送風機により吸入されるようにした下降不活性ガ
ス循環通路と、前記下側の送風機により吐出されて上昇
し前記ヒータ及び前記コンベアを通過した不活性ガスが
前記上側の送風機により吸入されるようにした上昇不活
性ガス循環通路とからなり、これらが隣接しかつ連通し
て設けられたことを特徴とするものである。

以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第１図及び第２図において、本発明に係るリフロー半田
付け装置51は、コンベア52と、加熱ゾーン57とを備えて
おり、該加熱ゾーンには、複数の送風機66と、不活性ガ
ス循環通路68と、複数のヒータ69とが設けられており、
不活性ガス循環通路68は、下降不活性ガス循環通路68D
と、上昇不活性ガス循環通路68Uとからなり、これらが
隣接しかつ連通して設けられている。

コンベア52は、電子部品55が搭載された基板56を搬送
するものであって、図示のものは基板56の上下両面に搭
載された電子部品55の半田付けができるようにした、ハ
ンガタイプのものであり、チェーンに一定間隔で複数の
爪（図示せず）を装着したものであるが、これはいわゆ
るネットタイプのものであってもよいことは明らかであ
る。コンベア52は、基台58に固定されたモータ59のプー
リ60によりベルト61を介して駆動される駆動プーリ62及
び反対側に設けられた従動プーリ63に巻き掛けられ、２
つのテンションプーリ64,65により所定の張力が与えら
れている。そして例えば搬送速度は、0.5乃至1.2m/min
の範囲で任意に設定できるようになっている。

加熱ゾーン57は、予備加熱ゾーン53と、半田付けゾー
ン54とからなり、予備加熱ゾーン53は、コンベア52の搬
送経路に設けられており、該予備加熱ゾーンには送風機
66と、該送風機によって不活性ガスが循環することがで
きるようにした不活性ガス循環通路68と、ヒータ69とが
設けられている。また該予備加熱ゾーン53は、前工程の
第１予備加熱ゾーン81と、後工程の第２予備加熱ゾーン
82とに分割されており、夫々独立して温度設定ができる
ようになっている。

送風機66は、基台58の上下に２台取り付けられたモー
タ71,72により回転駆動される駆動軸73,74に上下に夫々
４個ずつそのボス部66aによって固定されており、該ボ
ス部と反対側は左右に開口し、ノズルケース75に設けら
れた不活性ガス吸入口75aに対向し、ここから不活性ガ
スを吸入してノズル部75b内の不活性ガス循環通路68に
送気するように、例えばシロッコファンが採用されてい
て、風速は例えば1m/sec乃至3m/sec位が得られるように
なっている。また駆動軸73,74には、例えば第２図に示
すように、上下に２本ずつ設けて、こられを合計４台の
モータによって駆動するようにしてもよい。

ノズルケース75及び不活性ガス循環通路68を形成する
ケーシング76並びに仕切板78は、例えばステンレス鋼板
で製作され、ケーシング76は断熱材79によって被覆され
ている。

不活性ガス循環通路68は、コンベア52の上側52U及び
下側52Dに夫々配設された複数の送風機66によって不活
性ガスが循環することができるようにしたものであっ
て、該不活性ガス循環通路68には、ここを循環する不活
性ガスを加熱するための複数のヒータ69が設けられ、該
不活性ガス循環通路68は、上側52Uの送風機66により吐
出されて下降しヒータ69及びコンベア52を通過した不活
性ガスが下側52Dの送風機66により吸入されるようにし
た下降不活性ガス循環通路68Dと、下側52Dの送風機66に
より吐出されて上昇しヒータ69及びコンベア52を通過し
た不活性ガスが上側52Uの送風機66により吸入されるよ
うにした上昇不活性ガス循環通路68Uとからなり、これ
らの下降不活性ガス循環通路68Dと上昇不活性ガス循環
通路68Uとが隣接して夫々配設されており、１組ずつこ
れらが連通するように構成されている。そしてコンベア
52の部分において、上側52Uの送風機66によって送られ
る不活性ガスと、下側52Dの送風機66によって送られる
不活性ガスとが衝突することなく、コンベア52の上下に
わたって円滑に循環するように構成されている。

ヒータ69は、種々の構成が考えられるが、図示の実施
例では不活性ガスが上下方向に流れ得る構造の多数のフ
ィン69aを構成する熱伝導性の良好な金属板（例えばア
ルミニウム）84でサンドイッチ構造に挟圧保持してな
り、該金属板84の上下方向に不活性ガスが流れて、ここ
で熱交換が効率的に行われるように構成されている。な
おこのヒータ69は、上記実施例に限定されるものではな
く、例えばチタン酸バリウム等のセラミックスを用いた
ものであってもよいことは明らかである。

またヒータ69は、コンベア52に近接して配設されてお
り、該ヒータを通過した直後の不活性ガスが基板56に吹
き付けられるように構成され、不活性ガスの温度センサ
85がヒータ69の下方に配設されている。温度センサ85は
コンピュータ（図示せず）に接続され、該コンピュータ
により温度管理がなされるように構成されている。

半田付けゾーン54には、送風機66と、該送風機66によ
って不活性ガスが循環する不活性ガス循環通路68、下降
不活性ガス循環通路68D、上昇不活性ガス循環通路68U
と、該不活性ガス循環通路68の一部に配置されて循環す
る不活性ガスを半田付け温度まで加熱するための、予備
加熱ゾーン53のヒータ69よりも強力なヒータ69が設けら
れている。なお下降不活性ガス循環通路68D及び上昇不
活性ガス循環通路68Uの構成は予備加熱ゾーン53におけ
るものと基本的に同一であるので、同一の部分には図面
に同一の符号を付して説明を省略する。

ノズルケース95は、上下方向に略同一幅に形成されて
おり、ノズル部95bはコンベア52に向けてやや狭くなる
ように形成されている。ノズルケース95には不活性ガス
吸入口95aと、ノズルケース75の仕切板75cと同様な仕切
板95cとが設けられ、ケーシング96は断熱材79によって
被覆されている。

基台58のコンベア52の出口には、冷却ファン86が設け
られ、基板56に上方から冷却風を送ってこれを冷却する
ようになっている。また基台58の上部には２個所に排気
筒58a,58bが設けられ、排気筒58aの内部には排気ファン
88が、双方にはバタフライバルブ90,91が夫々設けられ
ている。

なお上記第１図に示す第１実施例においては、下降不
活性ガス循環通路68Dと上昇不活性ガス循環通路68Uとを
コンベア52の搬送方向に対して交互に配置したが、これ
は第６図に示す第２実施例のように上昇不活性ガス循環
通路68Uを半田付けゾーン54のコンベア52の搬送方向に
対し両側に配置し、下降不活性ガス循環通路68Dをその
中央部に並べて配置するようにしてもよい。なお第２実
施例においては、各部の構造は第１実施例と基本的に同
一であるので、同一の部分については図面に同一の符号
を付して説明を省略する。

また本発明装置は、予備加熱ゾーン53を従来の遠赤外
線ヒータ方式のものとして半田付けゾーン54のみに用い
てもよく、逆に半田付けゾーン54を従来の遠赤外線ヒー
タ方式のものとして予備加熱ゾーン53のみに用いてもよ
いことはいうまでもない。

不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等が考
えられるが、最も安価な窒素ガスが有利である。窒素ガ
スは、実用的には純度99.9％、好ましくは純度99.99％
のものを用い、これは市販の窒素ボンベ（図示せず）に
より適宜供給することができる。

そして本発明方法（特定発明）は、コンベア52による
基板56の搬送経路の周囲に形成された不活性ガス循環通
路68内で不活性ガスを適宜な風速で循環させ、該循環す
る不活性ガスを加熱して電子部品55が搭載されて搬送さ
れる基板56に吹き付け、該電子部品55及び基板56を、そ
の温度を加熱された不活性ガスの温度に熱的に飽和させ
ることによって所定の温度まで加熱する方法である。

また本発明方法（第２発明）は、送風機66によって不
活性ガスを循環させ、該循環する不活性ガスをヒータ69
により加熱して電子部品55が搭載されて搬送される基板
56に吹き付けて予備加熱し、更に同様な方法で循環しつ
つ加熱されて半田付け温度に到達した高温の不活性ガス
を基板56に吹き付けてクリーム半田を溶融させて半田付
けを行う方法である。

作 用 本発明は、上記のように構成されており、以下その作
用について説明する。第２図及び第３図において、リフ
ロー半田付けにあたっては、まずモータ71,72の電源を
投入すると該モータが回転し、駆動軸73,74が矢印Ｇの
方向に回転して送風機66も同方向に一斉に回転を開始
し、予備加熱ゾーン53及び半田付けゾーン54内におい
て、窒素ガスボンベから供給される不活性ガスの一例た
る窒素ガスは矢印Ｅの如く夫々不活性ガス吸入口75a,95
aから吸入されて不活性ガス循環通路68を通ってヒータ6
9に送られる。そこでヒータ69の電源が投入されている
と、該ヒータは高温になっているので不活性ガスは金属
板84のフィン69aの間を通過しながら熱交換を受けて加
熱され、予備加熱ゾーン53では150℃程度に加熱されて
コンベア52に向けて吹き付けられ、その後は下降不活性
ガス循環通路68Dを通ってコンベア52を通過して下側52D
の送風機66の不活性ガス吸入口75a又は95aから吸入され
て送風機66により上昇不活性ガス循環通路68U内に入っ
て再びヒータ69により加熱されてコンベア52を通過して
上側52Uの送風機66の不活性ガス吸入口75a,95aから吸入
されて下降不活性ガス循環通路68Dに戻る如く循環し、
この場合においてコンベア52の部分において加熱された
不活性ガスが互いに干渉したり衝突したりすることがな
く、下降不活性ガス循環通路68Dと上昇不活性ガス循環
通路68Uとにわたって極めて円滑に循環することにな
り、熱の伝導効率が大幅に向上する。

そこでモータ59の電源が投入されると、プーリ60、ベ
ルト61及び駆動プーリ62を介してコンベア52が矢印の如
く作動し、電子部品55が搭載された基板56がコンベア52
に置かれると、まず第１予備加熱ゾーン81内に入って加
熱された不活性ガスに触れる。この場合不活性ガス流の
風速は、3m/sec程度で十分であるため、クリーム半田に
よって小さな力で基板56固定されている電子部品55が動
いたりすることがなく、基板56及び電子部品55は均一に
むらなく第５図に示すような理想的な温度曲線に従って
加熱されて行く。また第１及び第２予備加熱ゾーン81,8
2とも仕切板75cによって仕切られているため、各送風機
66ごとに温度調節が可能であり、また基板56の温度は不
活性ガス流によって次第に上昇して該不活性ガス流の温
度に熱的に飽和して行くため、該基板の温度の上限は必
ず不活性ガスの温度以下となるので、温度管理は非常に
容易である。不活性ガスの温度は刻々温度センサ85によ
って読み取られてコンピュータに送られ、電熱器80への
電力が制御されて吹き出される不活性ガスの温度は一定
に保たれる。そして基板56は、コンベア52によって第２
予備加熱ゾーン82に搬送されて150℃程度に予備加熱さ
れる。

次いで、半田付けゾーン54に搬送され、ここではより
強力なヒータ69を通過して230℃程度に加熱された高温
の不活性ガスが基板56に吹き付けられ、クリーム半田が
溶融し、電子部品55が基板56の導電回路部に半田付けさ
れる。この場合基板56のすべての部分の最高温度は不活
性ガスの温度に熱的に飽和するため、該不活性ガスの温
度以下となるので、不活性ガスの温度を管理していれば
基板56が一定温度以上に不本意に加熱されることはあり
得ない。従ってFICチップ等のSMDの半田付けにおいても
電子部品55が高温のために破損するおそれは皆無とな
り、ベーパフェーズ法と同一の好結果が得られる。

次に、半田付け後の基板56の冷却特性は、ベーパフェ
ーズ法よりもはるかに優れている。即ち、半田付けゾー
ン54から基板56が出ると、該基板には不活性ガス以外何
も付着していないので、冷却ファン86からの冷風によっ
て理想的な曲線に従って温度が下降するのである。

なお、第６図に示す第２実施例においても、第７図に
示す如く送風機66により吐出される不活性ガスは同様に
矢印Ｅの如く、不活性ガス循環通路68内を循環し、互い
に干渉したり衝突したりすることがなく、加熱効率が向
上する。

しかも本発明では有毒な液体やその蒸気を一切必要と
しないので、安全性の点でも全く問題がなく、また半田
付けコストも安価となる。

例えば第４図に示すような幅200mm、流さ250mmの基板
56上に搭載された熱容量の大きい電子部品55Aと熱容量
の非常に小さい電子部品55Bとについて温度上昇曲線を
調べた試験結果について説明すると、第５図に示すよう
に、電子部品55Aは熱容量が大きいために最初から２分
経過までの予備加熱においても温度上昇が電子部品55B
に比べて遅いが、不活性ガスの温度である約145℃に対
して次第に熱的に飽和して該不活性ガスの温度に一致し
た所で平衡状態となり、半田付けゾーン54においても、
急激にではあるが電子部品55Bに比べると若干遅れて温
度が上昇し、半田付け温度に達してクリーム半田が溶融
して半田付けがなされ、その後加熱ゾーン54から出る
と、冷却ファン86によって通常の遠赤外線を用いたヒー
タの場合と同様に急速に冷却される。

これに対して熱容量の非常に小さい電子部品55Bは、
実線で示すように、２分経過までの予備加熱においても
電子部品55Aに比べてより早く温度が上昇するが、やは
り不活性ガスの温度に熱的に飽和して平衡状態となり、
予備加熱においては電子部品55A,55B間に何ら温度的な
差はなくなり、また半田付けゾーン54においても電子部
品55Aに比べて急速に温度が上昇して半田付け温度に達
するが、その最高温度は電子部品55A,55B間においてほ
とんど差がなく、わずかにこの差は２℃程度に押さえる
ことが可能であることが立証された。

また第５図に示す予備加熱における温度上昇曲線は両
電子部品55A,55Bにおいて非常にゆるやかであるので、
基板56及び電子部品55に対する熱的ショックが非常に小
さく、熱的ショックによってこれらが破損する危険性が
非常に少ない。

そして従来の遠赤外線によるヒータとベーパフェーズ
法の長所を共に取り入れ、これら従来技術の欠点を完全
に解消し得たものである。

また各加熱ゾーン57において不活性ガスはほとんど外
部に流出することなく、矢印Ｅの如く不活性ガス循環通
路68内で循環するため、熱効率が非常に良好で、従来の
装置の消費電力以上となるおそれは全くない。

また本発明では、熱媒体を、酸素を含む自然の空気に
代えて窒素ガスを用いたので、溶融半田が酸化せず、従
って半田付けに伴なう酸化物の生成がほとんどなく、良
好な半田付けが行われる。

効 果 本発明、上記のように送風機によって不活性ガスを強
制的にかなりの風速（例えば3m/sec）で循環させ、該循
環する不活性ガスをヒータにより加熱するようにし、不
活性ガスの熱伝導率の低い点を風速で補って電子部品が
搭載されて搬送される基板に吹き付けて加熱するように
したので、基板及び電子部品が加熱不活性ガスに対して
時間の経過と共に次第に熱的に飽和して加熱されること
となり、これによって急激な温度上昇を防止できると共
に、基板及び電子部品に対する熱的ショックをなくし、
熱に弱いQFPやPLCC又はFICチップその他のSMDについて
も半田付けによって破損することがないという優れた効
果が得られる。また基板の温度上昇の精度を極めて高い
もの（例えば±２℃程度）とすることができる効果があ
る。更には熱容量の異なる基板や電子部品であっも、各
部を従来のベーパフェーズ法と同程度に均一の温度分布
で加熱できるという効果が得られる。またベーパフェー
ズ法におけるような高価な加熱媒体を不要とすることが
でき、この結果半田付きコストをベーパフェーズ法に比
べて大幅に低減させることができ、装置の使用範囲を拡
大することができる効果がある。更には基板の各部をむ
らなく加熱できるようになるので、どの部分も一定の温
度で可能な限り低い温度で半田付けできることとなり、
電子部品に対する半田付けの悪影響を極少とすることが
できる効果がある。またコンベアの上下に配設された複
数の送風機により吸入吐出される不活性ガスの下降不活
性ガス循環通路と上昇不活性ガス循環通路とを隣接させ
かつ連通させて設けたので、加熱不活性ガスがコンベア
の上下にわたって互いに衝突することなく循環すること
となり、この結果加熱不活性ガスの循環効率を向上させ
ることができ、基板及び電子部品の加熱効果を大幅に向
上させることができる効果が得られる。

更には加熱媒体に窒素ガス等の不活性ガスを用いたの
で、溶融半田の酸化を防止することができ、酸化物の生
成をほとんどなくすことができるため、半田付け性能の
向上と、酸化物除去作業の不要化を図ることができる効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の第１実施例に係り、第１図
はリフロー半田付け装置の概略縦断面図、第２図はリフ
ロー半田付け装置の要部概略斜視図、第３図は半田付け
状態における第１図と同様な縦断面図、第４図は試験片
としての基板の平面図、第５図は本発明装置による電子
部品の温度上昇曲線を示す線図、第６図及び第７図は本
発明の第２実施例に係り、第６図は加熱ゾーンの構造を
示す概略縦断面図、第７図は半田付け状態における第６
図と同様の概略縦断面図である。 51はリフロー半田付け装置、52はコンベア、52Dは下
側、52Uは上側、53は予備加熱ゾーン、54は半田付けゾ
ーン、55は電子部品、56は基板、57は加熱ゾーン、69は
ヒータ、68は不活性ガス循環通路、68Dは下降不活性ガ
ス循環通路、68Uは上昇不活性ガス循環通路、69はヒー
タ、69aはフィン、80は電熱器、84は金属板である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−26652（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−220282（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−149876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−141199（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−289697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−84870（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−61567（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−25461（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−38985（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3769675（ＵＳ，Ａ) 米国特許4501387（ＵＳ，Ａ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンベアによる基板の搬送経路の周囲に形
   成された不活性ガス循環通路内で不活性ガスを適宜な風
   速で循環させ、該循環する不活性ガスを加熱して電子部
   品が搭載されて搬送される基板に吹き付け、該電子部品
   及び基板を、その温度を加熱された前記不活性ガスの温
   度に熱的に飽和させることによって所定の温度まで加熱
   することを特徴とするリフロー半田付け方法。
2. 【請求項２】前記不活性ガスは、窒素ガスであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のリフロー半田
   付け方法。
3. 【請求項３】送風機によって不活性ガスを循環させ、該
   循環する不活性ガスをヒータにより加熱して電子部品が
   搭載されて搬送される基板に吹き付けて該基板の温度を
   加熱された前記不活性ガスの温度に熱的に飽和させるこ
   とによって所定の温度まで予備加熱し、更に同様な方法
   で循環しつつ加熱されて半田付け温度に到達した高温の
   不活性ガスを前記基板に吹き付けて該基板の温度を加熱
   された前記不活性ガスの温度に熱的に飽和させることに
   よって所定の温度まで加熱してクリーム半田を溶融させ
   て半田付けを行うことを特徴とするリフロー半田付け方
   法。
4. 【請求項４】電子部品が搭載された基板を搬送するコン
   ベアと、該コンベアの搬送経路の上下に設けられた前記
   基板の加熱ゾーンとを備え、該加熱ゾーンには、前記コ
   ンベアの上側及び下側に夫々配設された複数の送風機
   と、該送風機によって不活性ガスが循環することができ
   る不活性ガス循環通路と、該不活性ガス循環通路の一部
   に配置されて循環する不活性ガスを加熱する複数のヒー
   タとが設けられ、前記不活性ガス循環通路は、前記上側
   の送風機により吐出されて下降し前記ヒータ及び前記コ
   ンベアを通過した不活性ガスが前記下側の送風機により
   吸入されるようにした下降不活性ガス循環通路と、前記
   下側の送風機により吐出されて上昇し前記ヒータ及び前
   記コンベアを通過した不活性ガスが前記上側の送風機に
   より吸入されるようにした上昇不活性ガス循環通路とか
   らなり、これらが隣接しかつ連通して設けられたことを
   特徴とするリフロー半田付け装置。
5. 【請求項５】前記加熱ゾーンは、予備加熱ゾーンである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のリフロ
   ー半田付け装置。
6. 【請求項６】前記加熱ゾーンは、半田付けゾーンである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載のリフロ
   ー半田付け装置。
7. 【請求項７】前記ヒータは、前記不活性ガスが上下方向
   に流れ得る構造の多数のフィンを備えた熱伝導性の良好
   な金属板で電熱器をサンドイッチ構造に挟圧保持したも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   のリフロー半田付け装置。