JP2894199B2 - Reflow method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品が両面実装さ
れた基板の上面を半田の溶融温度以上に加熱するように
したリフロー方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflow method in which an upper surface of a substrate on which electronic components are mounted on both sides is heated to a temperature higher than a melting temperature of solder.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、基板の表面及び裏面の双方に電子
部品を半田付けし、一枚の基板にできるだけ多数の電子
部品を接合することが行われている。さてこのような両
面実装する基板については、まず第１の面に電子部品を
半田付けしておき、半田付けが済んだ面を反転して下に
向け、クリーム半田等を基板の第２の面に電子部品を搭
載し、この基板がリフロー装置内に送られ、この第２の
面の半田を溶融固化して第２の面についての半田付けが
なされる。2. Description of the Related Art In recent years, electronic components have been soldered to both the front and back surfaces of a substrate, and as many electronic components as possible have been joined to one substrate. For such a board to be mounted on both sides, first, an electronic component is soldered to the first face, and the soldered face is turned upside down and cream solder or the like is placed on the second face of the board. The electronic component is mounted on the substrate, the substrate is sent into a reflow device, and the solder on the second surface is melted and solidified to perform soldering on the second surface.

【０００３】ここでリフロー装置により、第２の面につ
いての半田付けを行う際、既に半田付けされた第１の面
は下向き（即ち下面として）の状態でリフロー装置内を
通過する。また第２の面を半田付けすべく、リフロー装
置内ではその雰囲気温度が半田の溶融温度（通常１８３
℃）以上に達するものである。ここで、リフロー装置内
において第１の面の半田が再度加熱されて半田の溶融温
度以上に達すると、せっかく半田付けされた第１の面の
電子部品が落下するおそれがある。また電解コンデンサ
などのように温度上昇が大きいと、正常に動作しなくな
るものもある。したがって、基板の表裏両面に電子部品
を半田付けするリフロー装置では、上面側を半田の溶融
温度以上に加熱するだけでなく、下面側の温度上昇を抑
制する手段を備えていなければならない。Here, when the second surface is soldered by the reflow device, the first surface already soldered passes through the inside of the reflow device in a downward (ie, lower surface) state. Further, in order to solder the second surface, the ambient temperature in the reflow device is set to the melting temperature of the solder (usually 183).
℃) or more. Here, when the solder on the first surface is heated again in the reflow device and reaches a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder, there is a possibility that the electronic components on the first surface, which have been soldered, may fall. Also, there are some such as an electrolytic capacitor that do not operate normally when the temperature rise is large. Therefore, in a reflow apparatus in which electronic components are soldered to both the front and back surfaces of a substrate, not only must the upper surface be heated to the melting temperature of the solder or more, but also means must be provided for suppressing a rise in temperature on the lower surface.

【０００４】ところで通常、リフロー装置は所定の温度
プロファイルを実現しやすくするため、炉体内に複数の
仕切壁を設けて炉体内を複数のゾーンに分割してある
が、従来のリフロー装置では、基板の下面側の温度が上
昇しすぎないようにするため、各ゾーンの下部の全部に
各ゾーンの下部の雰囲気温度を各ゾーンの上部よりも低
くするためのブロワなどの送風装置が設けられていた。In general, a reflow apparatus is provided with a plurality of partition walls in a furnace to divide the furnace into a plurality of zones in order to easily realize a predetermined temperature profile. In order to prevent the temperature on the lower surface side from excessively rising, a blower such as a blower for lowering the ambient temperature of the lower part of each zone from the upper part of each zone was provided in the entire lower part of each zone. .

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成にすると、特に半田の溶融温度まで基板の上面
の温度が上昇するゾーンにおいて、ゾーンの上部の高温
の空気と、下部の送風装置が送り出す比較的低温の空気
とが干渉し合い、基板の上面側において実際の温度プロ
ファイルが理想の温度プロファイルから大きくずれてし
まうという問題点があった。また各ゾーン毎に送風装置
を設置する必要があるので、リフロー装置が複雑化する
と共にコスト高を招くという問題点があった。However, in such a configuration, particularly in a zone in which the temperature of the upper surface of the substrate rises to the melting temperature of the solder, the high-temperature air in the upper part of the zone and the blower in the lower part blow out. There is a problem that the air having a relatively low temperature interferes with each other and the actual temperature profile on the upper surface side of the substrate is largely shifted from the ideal temperature profile. In addition, since it is necessary to install a blower for each zone, there is a problem that the reflow device is complicated and costs are increased.

【０００６】そこで本発明は、基板の上面側の温度のプ
ロファイルに与える影響を極力少なくし、かつ基板の下
面側を熱的に保護することができるリフロー方法を提供
することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a reflow method capable of minimizing the effect on the temperature profile on the upper surface side of the substrate and thermally protecting the lower surface side of the substrate.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のリフロー装置
は、炉体と、炉体の入口から出口にわたって基板を搬送
するコンベアと、炉体内に配設され、かつ所定の温度プ
ロファイルに沿ってコンベアにより搬送される基板の上
面を加熱するヒータと、炉体の入口側に配設され、かつ
基板の下面に冷気を吹付ける冷気吹付部とを備えたリフ
ロー装置による両面実装基板のリフロー方法であって、
前記入口から前記炉体内の予熱ゾーンに搬送されてきた
基板の電子部品実装済の下面に前記冷気吹付部により冷
気を吹付けてこの下面を冷却してこの下面の温度の初期
値を下げることにより、この予熱ゾーンに続く均熱ゾー
ンおよびリフローゾーンにおける基板の下面を上面より
も低温度に維持し、リフローゾーンにおいて基板の上面
のみを半田の溶融温度以上に加熱して基板の上面の電子
部品を半田付けするようにした。 According to the present invention, there is provided a reflow apparatus comprising: a furnace body; a conveyor for transporting a substrate from an inlet to an outlet of the furnace body; and a conveyor disposed in the furnace body and having a predetermined temperature profile. riff comprising a heater for heating the upper surface of the substrate to be conveyed, is arranged on the inlet side of the furnace body, and a cold air blowing part blowing cold air on the lower surface of the substrate by
A reflow method for a double-sided mounting board by a row device,
From the inlet to the preheating zone in the furnace
The cool air blowing unit cools the lower surface of the board on which electronic components are mounted.
Blow the air to cool the lower surface,
By lowering the value, the soaking zone following this preheating zone
The lower surface of the substrate in the
Also maintain a low temperature and in the reflow zone
Only the temperature above the melting temperature of the solder
Parts were soldered.

【０００８】[0008]

【作用】上記構成により、基板の下面に炉体の入口側に
おいて冷気が吹付けられ基板の下面の温度が低下する。
即ち、基板の下面について考えると、冷気吹付部よりも
出口側の領域においてある条件下の温度上昇が発生する
のだが、その条件下の温度上昇における温度の初期値が
大幅に低くなることとなり、これにより基板の下面側を
熱的に保護することができる。また基板の下面の温度の
初期値を下げることにより基板の下面を熱的に保護する
こととしているので、炉体の出口側のゾーンの下部など
に送風装置などを設ける必要がなく、基板の上面側の温
度プロファイルに与える影響を極力抑制することができ
る。According to the above construction, cool air is blown to the lower surface of the substrate on the inlet side of the furnace, so that the temperature of the lower surface of the substrate decreases.
That is, when considering the lower surface of the substrate, a temperature rise under a certain condition occurs in a region on the outlet side of the cold air blowing portion, but the initial value of the temperature at the temperature rise under the condition becomes significantly lower, Thus, the lower surface of the substrate can be thermally protected. In addition, since the lower surface of the substrate is thermally protected by lowering the initial value of the temperature of the lower surface of the substrate, there is no need to provide a blower or the like below the zone on the outlet side of the furnace body. The influence on the temperature profile on the side can be minimized.

【０００９】[0009]

【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図１は本発明の一実施例におけるリフロー装置
の側面図である。図１中、１は炉体であり、炉体１内は
仕切壁１ａ，１ｂが設けられることにより、基板４の上
面を常温から約１５０℃まで上昇させる予熱ゾーンＴ
１、この温度を保持する均熱ゾーンＴ２、さらに約２２
０℃程度まで上昇させるリフローゾーンＴ３に分割され
る。また、１ｃは炉体１の入口、１ｄは出口であり、２
は入口１ｃから出口１ｄにわたって、図１の左から右へ
と基板４を搬送するコンベア、２ａはコンベア２の支持
板、３はコンベア２の駆動モータである。また、Ｈ１は
予熱ゾーンＴ１のヒータ、Ｆ１は予熱ゾーンＴ１のファ
ン、Ｍ１はファンＦ１を回転させるモータであり、同様
に均熱ゾーンＴ２にはヒータＨ２、ファンＦ２、モータ
Ｍ２が設けられ、リフローゾーンＴ３にはヒータＨ３，
Ｈ４、ファンＦ３、モータＭ３が設けられている。また
Ｐは基板４に搭載される電子部品であり、基板４の下面
側の電子部品Ｐは既に半田付けが完了しており、上面側
の電子部品Ｐは今回新たに半田付けしようとするもので
ある。さて５は炉体１の入口１ｃ側として、予熱ゾーン
Ｔ１の奥側に配設され、基板４の下面に直接冷気を吹付
ける冷気吹付部としてのノズルである。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a reflow apparatus according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a furnace body, in which a partition wall 1a, 1b is provided to increase the upper surface of the substrate 4 from room temperature to about 150 ° C.
1, a soaking zone T2 for maintaining this temperature, and about 22
It is divided into a reflow zone T3 where the temperature is raised to about 0 ° C. 1c is an inlet of the furnace body 1, 1d is an outlet, 2d
Is a conveyor that transports the substrate 4 from left to right in FIG. 1 from the entrance 1c to the exit 1d, 2a is a support plate of the conveyor 2, and 3 is a drive motor of the conveyor 2. H1 is a heater in the preheating zone T1, F1 is a fan in the preheating zone T1, M1 is a motor for rotating the fan F1, and similarly, a heater H2, a fan F2, and a motor M2 are provided in the soaking zone T2. In zone T3, heater H3
H4, a fan F3, and a motor M3 are provided. Also, P is an electronic component mounted on the substrate 4, the electronic component P on the lower surface side of the substrate 4 has already been soldered, and the electronic component P on the upper surface side is to be newly soldered this time. is there. Reference numeral 5 denotes a nozzle serving as a cool air blowing unit that is provided on the inner side of the preheating zone T1 on the inlet 1c side of the furnace body 1 and blows cool air directly onto the lower surface of the substrate 4.

【００１０】図２は図１のＡ−Ａ線による矢視図であ
り、ノズル５から冷気６が基板４の下面に吹付けられる
状態を示す。このノズル５はコンベア２の幅方向に向け
て予熱ゾーンＴ１の下部に設けられ、図３に示すよう
に、上向きに開口された吹付孔５ａを多数備えている。
この吹付孔５ａから吹付ける冷気６としては、空気リフ
ロー装置では約５℃程度に冷やした空気が望ましい。ま
た窒素リフロー装置では、液体窒素を気化した後の−１
０℃〜５℃程度の窒素ガスが好適である。FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG. 1 and shows a state in which cool air 6 is blown from the nozzle 5 onto the lower surface of the substrate 4. The nozzle 5 is provided below the preheating zone T1 in the width direction of the conveyor 2, and has a large number of spray holes 5a opened upward as shown in FIG.
As the cool air 6 blown from the blow holes 5a, it is desirable to use air cooled to about 5 ° C. in an air reflow device. In the nitrogen reflow apparatus, -1 after vaporizing liquid nitrogen is used.
Nitrogen gas at about 0 ° C. to 5 ° C. is suitable.

【００１１】図４は本発明の一実施例におけるリフロー
装置による基板４の上面及び下面の温度プロファイルを
示すグラフであり、横軸はコンベア２の搬送方向の位
置、縦軸は基板４の温度である。また図４中、実線で示
す曲線は基板４の上面（今回半田付けする側の面）の温
度、破線で示す曲線は基板４の下面（半田付け済の面）
の温度を示す。破線の曲線において、予熱ゾーンＴ１の
後半において、基板４の下面に冷気が直接吹付けられる
ことにより下面の温度が急激に低下している。この後、
基板４はコンベア２によって、均熱ゾーンＴ２及びリフ
ローゾーンＴ３に送られることになるが、基板４の上面
と下面は均熱ゾーンＴ２以後における加熱の条件におけ
る初期値が大きく相違するので、基板４の下面と上面と
で大きな温度差が付いたまま推移し、予熱ゾーンに続く
均熱ゾーンおよびリフローゾーンにおいて基板の下面は
上面よりも低温度を維持する。そして、リフローゾーン
において、基板の上面のみを半田の溶融温度（上述した
ように、通常１８３℃）以上の２２０℃まで加熱し、基
板上面の電子部品を半田付けする。なお基板４の上面と
下面の間の伝熱により、この温度差は次第に小さくな
り、最も雰囲気温度が上昇するリフローゾーンＴ３にお
いて基板４の下面も最高の温度に達するが、基板４の下
面の温度初期値を十分下げることにより、基板４の下面
の最高温度を実用上問題とならない程度（図４の例では
約１００℃）に抑えることができる。これにより、図１
に示すように均熱ゾーンＴ２、リフローゾーンＴ３の下
部に、送風装置を設ける必要がなくなるので、従来のリ
フロー装置のように均熱ゾーンＴ２、リフローゾーンＴ
３において、ヒータＨ２，Ｈ３，Ｈ４により加熱された
高温の流体と送風装置が送出する比較的低温の流体が干
渉し合って、基板４の上面における温度プロファイルが
乱されることはない。FIG. 4 is a graph showing the temperature profile of the upper surface and the lower surface of the substrate 4 by the reflow apparatus according to one embodiment of the present invention. The horizontal axis indicates the position of the conveyor 2 in the transport direction, and the vertical axis indicates the temperature of the substrate 4. is there. In FIG. 4, the curve shown by the solid line is the temperature of the upper surface of the substrate 4 (the surface to be soldered this time), and the curve shown by the broken line is the lower surface of the substrate 4 (the surface already soldered).
Shows the temperature. In the curve of the broken line, in the latter half of the preheating zone T1, the temperature of the lower surface is sharply lowered by directly blowing the cool air to the lower surface of the substrate 4. After this,
The substrate 4 is sent to the heat equalizing zone T2 and the reflow zone T3 by the conveyor 2, but the upper surface and the lower surface of the substrate 4 have significantly different initial values in the heating conditions after the heat equalizing zone T2. With a large temperature difference between the lower and upper surfaces of the
The lower surface of the substrate in the soaking zone and the reflow zone
Maintain a lower temperature than the top surface. And the reflow zone
In the above, only the upper surface of the substrate is melted at the solder melting temperature (as described above).
As above, usually to 183 ° C) or higher and 220 ° C
Solder the electronic components on the top surface of the board . The temperature difference gradually decreases due to the heat transfer between the upper surface and the lower surface of the substrate 4, and the lower surface of the substrate 4 also reaches the highest temperature in the reflow zone T3 where the ambient temperature rises. By sufficiently lowering the initial value, the maximum temperature of the lower surface of the substrate 4 can be suppressed to a level that causes no practical problem (about 100 ° C. in the example of FIG. 4). As a result, FIG.
It is not necessary to provide an air blower below the soaking zone T2 and the reflow zone T3, as shown in FIG.
In 3, the high-temperature fluid heated by the heaters H 2, H 3, and H 4 does not interfere with the relatively low-temperature fluid sent by the blower, so that the temperature profile on the upper surface of the substrate 4 is not disturbed.

【００１２】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明のリフロー方
法によれば、炉体の入口側の予熱ゾーンにおいて基板の
下面に冷気を吹付けてその温度初期値を下げることによ
り基板の下面を熱的に保護できる。また冷気は炉体の入
口側の予熱ゾーンにおいてのみ基板の下面に吹付け、出
口側の均熱ゾーンやリフローゾーンでは冷気の吹付けを
不要にできるので、冷気吹付部から吹付けられる冷気が
リフローの対象となる基板の上面の温度プロファイルに
与える影響を極力少なくすることが可能となる。As described above, the reflow method of the present invention
According to the law, the lower surface of the substrate can be thermally protected by by blowing cold air on the lower surface of the substrate at the inlet side of the preheating zone of the furnace body lower the initial temperature value of it. Also, cool air enters the furnace body.
Spray on the lower surface of the substrate only in the preheating zone
Spray cold air in the mouth soaking zone or reflow zone.
Since it can be unnecessary, the cool air blown from the cool air blowing part
Possible to minimize the influence on the temperature profile of the upper surface of the substrate to be reflow target that Do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例におけるリフロー装置の側面
図FIG. 1 is a side view of a reflow apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施例におけるリフロー装置のＡ−
Ａ線による矢視図FIG. 2 shows A- of the reflow device in one embodiment of the present invention.
Arrow view by A line

【図３】本発明の一実施例におけるリフロー装置のノズ
ルの平面図FIG. 3 is a plan view of a nozzle of the reflow device in one embodiment of the present invention.

【図４】本発明の一実施例におけるリフロー装置による
基板の上面及び下面の温度プロファイルを示すグラフFIG. 4 is a graph showing a temperature profile of an upper surface and a lower surface of a substrate by a reflow apparatus according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 炉体 １ｃ 入口 １ｄ 出口 ２ コンベア ４ 基板 ５ ノズル Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace body 1c Inlet 1d Outlet 2 Conveyor 4 Substrate 5 Nozzle H1, H2, H3 Heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−19391（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−8391（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−296091（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−133198（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 3/34 B23K 1/008 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-19391 (JP, A) JP-A-3-8391 (JP, A) JP-A-4-296091 (JP, A) JP-A-3-31991 133198 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁶ , DB name) H05K 3/34 B23K 1/008

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】炉体と、前記炉体の入口から出口にわたっ
て基板を搬送するコンベアと、前記炉体内に配設され、
かつ所定の温度プロファイルに沿って前記コンベアによ
り搬送される基板の上面を加熱するヒータと、前記炉体
の入口側に配設され、かつ基板の下面に冷気を吹付ける
冷気吹付部とを備えたリフロー装置による両面実装基板
のリフロー方法であって、前記入口から前記炉体内の予
熱ゾーンに搬送されてきた基板の電子部品実装済の下面
に前記冷気吹付部により冷気を吹付けてこの下面を冷却
してこの下面の温度の初期値を下げることにより、この
予熱ゾーンに続く均熱ゾーンおよびリフローゾーンにお
ける基板の下面を上面よりも低温度に維持し、リフロー
ゾーンにおいて基板の上面のみを半田の溶融温度以上に
加熱して基板の上面の電子部品を半田付けするようにし
たことを特徴とするリフロー方法。1. A furnace body, a conveyor for transporting substrates from an inlet to an outlet of the furnace body, and disposed in the furnace body;
A heater that heats the upper surface of the substrate conveyed by the conveyor along a predetermined temperature profile, and a cool air blowing unit that is disposed on the inlet side of the furnace body and that blows cool air to the lower surface of the substrate . Double-sided mounting board by reflow equipment
The reflow method according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
Electronic component mounted lower surface of board transferred to thermal zone
The cool air is blown by the cool air blower to cool the lower surface
By lowering the initial value of the temperature of this lower surface,
In the soaking zone and reflow zone following the preheating zone
Keep the lower surface of the substrate at a lower temperature than the upper surface
In the zone, only the upper surface of the board is above the melting temperature of solder
Heat and solder the electronic components on the top of the board
A reflow method .