JP3969975B2

JP3969975B2 - Reflow soldering equipment

Info

Publication number: JP3969975B2
Application number: JP2001216189A
Authority: JP
Inventors: 篤嶋宮; 康彦小林
Original assignee: 日本電熱計器株式会社
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: JP2003033867A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板等の板状の被はんだ付けワークをリフローはんだ付けする装置に関する。
【０００２】
プリント配線板上に電子部品をはんだ付けする際にリフローはんだ付け装置が使用されている。リフローはんだ付け装置は、予めはんだが供給された被はんだ付け部を加熱してこのはんだを溶融させ、プリント配線板に形成された回路パターンと電子部品とのはんだ付けを行う装置である。
【０００３】
【従来の技術】
リフローはんだ付け装置において加熱を行う方式としては、赤外線等による熱線加熱、熱風加熱、蒸気加熱、伝熱加熱およびこれらを併用した加熱等の方式がある。これらの方式の中でも、熱風加熱は熱風の温度で加熱温度の上限を規制できるため、被はんだ付け部ひいてはプリント配線板の加熱温度を目的の温度に制御し易い長所がある。すなわち、加熱プロファイルの制御性に優れている。また、加熱コストも比較的安価である。
【０００４】
プリント配線板に搭載される電子部品は、その種類により形状や大きさ、材質等が異なり、またその被はんだ付け部の大きさや予め供給するべきはんだ量も異なる。すなわち、プリント配線板には熱容量の異なる多数の被はんだ付け部が設けられている。
【０００５】
しかし、リフローはんだ付け装置は、これら熱容量の異なる多数の被はんだ付け部を均一な温度に加熱して同じ加熱温度プロファイルではんだ付けを行う必要がある。すなわち、濡れ不良などが生じない良好で均一なはんだ付け品質を得る必要があるからである。特に、鉛フリーはんだでは従来から使用されてきた錫−鉛はんだよりも融点が高く、電子部品の耐熱温度を越えないように加熱するためには従来よりも一層均一で正確な温度に加熱する必要がある。
【０００６】
低コストで加熱温度を均一に揃え易い熱風加熱方式は、プリント配線板やその被はんだ付け部の温度が熱風の温度以上には上昇しないので、電子部品の耐熱温度以上に過熱されることを防止することもできる。また、被加熱部すなわち被はんだ付け部への入熱量は熱風の風速に比例する。
【０００７】
そのため、プリント配線板の表面やその被はんだ付け部における熱風の風速が従来よりも高速でありかつ均一となるような熱風の吹きつけ方法が開発されている。例えば、特開平２−３０３６７４号公報には、プリント配線板の上方の面側および下方の面側に、共に同一の配列規則に基づいて設けられた多数の熱風吹き出しノズルから熱風を吹き出してプリント配線板に吹きつけ、吹きつけ後の熱風をこのノズル周辺から排気する構成が開示されている。
【０００８】
なお、熱風加熱方式では被はんだ付け部やはんだの酸化が促進されるため、炉内に窒素ガス等の不活性ガスを供給して低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成し、この不活性ガス雰囲気中ではんだ付けを行う必要がある場合もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなリフローはんだ付け装置では、ノズルの近傍でのみ熱風が吹きつけられるため、搬送されるプリント配線板の被はんだ付け部は、ノズルの直下あるいは直上を通過する度に急速に温度上昇し、その近傍では緩慢に温度上昇するようになり、リップル（ｒｉｐｐｌｅ）を含んだ加熱温度プロファイルとなって滑らかな加熱温度プロファイルが得られない問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、滑らかで均一な加熱温度プロファイルを得ることが可能なリフローはんだ付け装置を実現することによって、はんだ付け品質が均一で品質の良好なプリント配線板を製造することを可能とするとともに、融点の高い鉛フリーはんだによるリフローはんだ付けを安心して行うことができるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるリフローはんだ付け装置は、リップルの少ない加熱温度プロファイルが得られるように熱風吹きつけ手段を構成したところに特徴がある。
【００１４】
（１）搬送手段で搬送される板状の被はんだ付けワークの一方の面および他方の面に面してそれぞれ同一の配列規則に基づいて多数の透孔が設けられた板状部材が配設され、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワークに熱風を吹きつけて加熱するリフローはんだ付け装置において、前記透孔の孔径Ｒと前記板状部材の厚さＰとの関係をＲ＜Ｐにするとともに前記板状の被はんだ付けワークの一方の面に熱風を吹きつける透孔と他方の面に熱風を吹きつける透孔とが対向しない位置に配設されて成るように構成する。
【００１５】
これにより、熱風の吹き出し方向の指向性が鋭くなって板状の被はんだ付けワークに吹きつけられる熱風の風速を速くすることができるようになるとともに、板状の被はんだ付けワークが搬送されていない状態においてもこの熱風の流れが相互に正面衝突することがなくなり、加熱室内の熱風の流れを規則化することにより均一化することができるようになり、加熱室内の温度分布を常に均一化できるようになる。
【００１６】
また、板状の被はんだ付けワークの一方の面と他方の面に吹きつけられる熱風は相互に位置が異なるので、実質的に２倍の密度で熱風を吹きつける透孔を設けた場合と同様の作用を得ることができるようになり、板状の被はんだ付けワークの各部を温度むらなく加熱することができるようになるとともに、加熱温度の変化にリップルを生じ難くなる。
【００１７】
（２）そしてさらに、前記（１）のリフローはんだ付け装置において、搬送手段で搬送される板状の被はんだ付けワークに吹き付けられた熱風を吸い込むための吸い込み口が多数の透孔を設けた板状部材の周縁に設けられた加熱室を前記搬送手段の搬送方向に沿って複数設ける。
【００１８】
そして、前記板状部材の周縁に設けられた吸い込み口のうち隣接する加熱室相互の間にある吸い込み口から吸い込まれる熱風の単位面積当たりの流量が他の吸い込み口から吸い込まれる熱風の単位面積当たりの流量よりも小さくなるように当該吸い込み口に繋がる流路の断面積を前記他の吸い込み口に繋がる流路の断面積より小さく構成する。
【００１９】
隣接する加熱室間に熱風の吸い込み口を設けることにより、隣接する加熱室内の熱風雰囲気が相互に混じり合うことがなくなる。しかし、この隣接部分での吸い込み口の熱風の単位面積当たりの流量が他の吸い込み口の熱風の単位面積当たりの流量と比較して大きくなるにつれて、隣接する加熱室の熱風雰囲気が混じり合い易くなる。そこで、この隣接する吸い込み口に繋がる流路の断面積を相対的に小さくなるように構成することにより、この混じり合いを少なくして各加熱室の雰囲気温度の独立性を向上させることができるようになる。
【００２０】
その結果、加熱室相互間の加熱温度の制御性が良好になり、板状の被はんだ付けワークの加熱温度プロファイルを目的通りに制御することができるようになる。すなわち，加熱温度プロファイルの制御性が良好になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるリフローはんだ付け装置の実施形態例を説明する。
【００２２】
（１）構成
図１ないし図３を参照して、本発明にかかるリフローはんだ付け装置の実施形態例の構成を説明する。図１は、本発明のリフローはんだ付け装置の一例の縦断面を示す図である。この例は、炉体１を４つの領域に区画して形成した、いわゆる４ゾーン構成のリフローはんだ付け装置であり、板状の被はんだ付けワークであるプリント配線板２を搬送する搬送コンベア３を境にして加熱室４を上下対称に設けた構造であり、この加熱室４が８室設けてある。そして、プリント配線板２の搬送方向Ａに沿って１ゾーン目が昇温部５、２〜３ゾーン目が均温部６、４ゾーン目がリフロー部７である。
【００２３】
また、搬送コンベア３の詳細は図示しないが、通常使用されている搬送コンベアであり、平行２条の搬送チェーンによりプリント配線板２の両側端部を保持して搬送する構成となっている。なお、搬入口８および搬出口９には並設した多数の抑止板１０によりラビリンスシール部１１を構成し、加熱室４の内部と外部すなわち炉体１の外との封止性を確保している。
【００２４】
図１では図示していないが、低酸素濃度の雰囲気中でリフローはんだ付けを行う場合には、各加熱室４に窒素ガス等の不活性ガスを供給し、低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成するように構成する。
【００２５】
図２は、加熱室の構成の詳細を説明するための図で、図２（ａ）は１つの加熱室を図１と同様の縦断面で拡大して示した図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面（横断面）を示す図である。
【００２６】
図２に示すように、炉体１を区画して加熱室４を構成してあり、ヒータ１３により加熱された雰囲気をターボファン１４で循環させ、その循環の過程でプリント配線板２に熱風を吹きつけるように構成してある。なお、ヒータ１３に印加される電力は図示しない温度制御装置により制御され、プリント配線板２に吹きつけられる熱風の温度を温度センサ１６で検出してこの温度が予め決められ指示された温度になるように制御する仕組みである。
【００２７】
また、ターボファン１４を回転駆動するモータ１５には誘導電動機等を使用し、これを図示しないインバータにより駆動して目的とする回転速度に調節できるように構成してある。すなわち、ターボファン１４の回転速度を調節して、プリント配線板２に吹きつける熱風の単位時間当たりの流量ひいては熱風の風速を調節する仕組みである。
【００２８】
熱風は板状部材すなわち熱風吹き出しプレート１７に設けた多数の透孔すなわち吹き出し孔１８から矢印Ｂ方向へ吹き出し、搬送コンベア３で搬送されるプリント配線板２に熱風が吹きつけられる。この吹き出し孔１８の孔径はＲであり、熱風吹き出しプレート１７の板厚すなわちこの吹き出し孔１８の長さはＰである。そして、これらの寸法はＲ＜Ｐとなるように構成され、拡散性の少ない鋭い指向性で熱風が吹き出すように構成してある。なお、この吹き出し孔１８は、図１に示すように下方の加熱室４と上方の加熱室４とで対向しないように配置してある。
【００２９】
吹き出し孔１８から吹き出した熱風は、その後熱風吹き出しプレート１７の周縁の吸い込み口３０から矢印Ｃおよび矢印Ｆ方向に吸い込まれ、各還流路１９、２０、２１を通ってターボファン１４の吸い込み口１４ａに還流する。この還流路は、搬送コンベア３の両側部に設けられた側部還流路１９と、隣接する加熱室４相互間に設けた前部還流路２０および後部還流路２１とからなる。なお、側部還流路２０に加熱用のヒータ１３を設けてある。
【００３０】
また、前部還流路２０および後部還流路２１の矢印Ｄで示す流路の断面積は側部還流路１９の矢印Ｆで示す流路の断面積よりも小さくしてある。さらに、側部還流路１９に繋がる吸い込みダクト部２２の矢印Ｇで示す流路の断面積よりも前部還流路２０および後部還流路２１にそれぞれ繋がる還流ダクト２３、２４の矢印Ｅで示す流路の断面積は小さくしてある。
【００３１】
ターボファン１４から吐出された熱風は、矢印Ｈ方向に吐出ケーシング部４０を通って送風体２５へ供給され、山状の整流部２６で流れを均一化した後に矢印Ｉ方向に吹き出しケーシング部２７へ供給される送風路２９を経由して、この吹き出しケーシング部２７の先端に設けた熱風吹き出しプレート１７の吹き出し孔１８から、この吹き出し孔１８の軸線方向（矢印Ｂ方向）へ向けて均一な速度と流量の熱風を鋭い指向性で吹き出させる構成である。もちろん、吹き出した熱風は拡散するので、完全に拡散する前にプリント配線板２に吹きつけられるように両者の相対位置や熱風の風速を選択する。
【００３２】
図３は、熱風吹き出しプレートに設ける吹き出し孔の配列例を説明するための平面図である。図３（ａ）は図１の搬送コンベアの下方側の熱風吹き出しプレートであり、図３（ｂ）は図１の搬送コンベアの上方側の熱風吹き出しプレートである。すなわち、先にも説明したように、各吹き出し孔は対向しないように配列してある。
【００３３】
図３（ａ）、（ｂ）に例示したように、熱風吹き出しプレート１７の吹き出し孔１８の配列規則（吹き出し孔相互の位置関係を定める規則）は下方側と上方側とがそれぞれ同一である。これにより、吹き出し孔１８が対向しない条件において、プリント配線板２の各面（図１に示す下方側の面と上方側の面）に対して同一の熱風吹きつけ条件を与えることができる。
【００３４】
なお、図３（ｃ）は参考例であり、図３（ｃ）に示すように吹き出し孔１８の配列例がランダムな配列で、例えば、各吹き出し孔１８の配列位置を定める際に直交座標により定め、この直交座標で与えられる各吹き出し孔の位置を乱数により決めて配列したものである。したがって、熱風吹き出しプレート１７の各部分的領域における吹き出し孔１８の密度は同一となる。
【００３５】
また、この図３（ｃ）に示したようなランダム配列の吹き出し孔１８を有する熱風吹き出しプレート１７を複数枚作成すると、各熱風吹き出しプレート１７を対向させても両熱風吹き出しプレートに設けられた吹き出し孔１８はほとんどの場合は対向することがない。
【００３７】
なお、加熱室４内に低酸素濃度の不活性ガス雰囲気を形成する場合には、図２（ｂ）に例示するように、側部還流路１９に窒素ガス等の不活性ガス２８を供給するように構成する。これにより、加熱された窒素ガス雰囲気すなわち低酸素濃度の不活性ガス雰囲気による熱風がプリント配線板２に吹きつけられ、被はんだ付け部やはんだの酸化を防止しつつはんだ付け作業を行うことが可能となり、優れた濡れ性のはんだ付け作業を行うことが可能となる。
【００３８】
（２）作動
図１ないし図３を参照して、このように構成されたリフローはんだ付け装置によってプリント配線板のはんだ付け作業がどのように行われるかを説明する。
【００３９】
搬送コンベア３により搬入口８から搬入されたプリント配線板２は矢印Ａ方向へ搬送され、昇温部５→均温部６→リフロー部７の順に各加熱室４を通って加熱され、はんだ付けが完了したプリント配線板２は搬出口９から搬出される。各加熱室４におけるプリント配線板２の加熱到達温度ひいてはその被はんだ付け部の加熱温度は各加熱室４の熱風の温度で決まり、その加熱速度（昇温速度）は吹きつけられる熱風の風速で決まる。そして、熱風の温度は温度制御装置への指示入力値によって、熱風の風速はインバータへの指示入力値によって調節し設定する。
【００４０】
すなわち、各加熱室４においてプリント配線板２に吹きつける熱風の温度と風速を調節して設定し、目的とする加熱温度プロファイルでリフローはんだ付けを行うことができる。この場合に、４つの各ゾーンにおいてプリント配線板２の上方側の面と下方側の面とを独立した値に設定することもできる。
【００４１】
さらに、隣接する各加熱室４の間には、各加熱室４ごとに循環する熱風の吸い込み口３０を設けてあり、これがガスカーテンの作用をなして隣接する各加熱室４間の熱風が混ざり難くなっている。したがって、加熱温度プロファイルの制御性が良好である。そして、この吸い込み口３０に繋がる前部還流路２０と後部還流路２１とは、側部還流路１９よりもその流路の断面積を小さくしてあるので、循環する熱風の大部分はヒータ１３が設けられた側部還流路１９を通って循環し、その温度を目的の値に制御することができる。
【００４２】
このようにガスカーテンを構成して循環する熱風の流量を大きくすると、隣接する加熱室４の熱風雰囲気が混ざり合いやすくなって、隣接する加熱室４間で熱風の温度変化を生じやすくなる。そのため、ガスカーテンを構成する熱風の流量は少ない方が良い。具体的には、その吸い込み口の大きさ（幅）にもよるが、吸い込み口における側部還流路１９のそれよりも単位面積当たりの流量を１／２〜１／５程度にすることで、良い結果が得られている。
【００４３】
一方、プリント配線板２に吹きつけられる熱風は、熱風吹きつけプレート１７の吹き出し孔１８の配列により各部に吹きつけられるが、プリント配線板２は最終的には熱風の温度に加熱される。他方、吹きつけられる熱風の風速分布は吹き出し孔１８の配列と相似した分布を示すが、プリント配線板２が搬送される過程で均一化される。
【００４４】
そして、プリント配線板２の下方側に配設された熱風吹き出しプレート１７の吹き出し孔１８と、上方側に配設された熱風吹き出しプレート１７の吹き出し孔１８とは規則配列されていて、しかも対向しないように構成してあるので、等価的に２倍の密度で吹き出し孔１８が設けられた状態と同様となり、プリント配線板２ひいてはその被はんだ付け部の加熱温度の変化にリップルを生じ難くなって、滑らかに変化する加熱温度プロファイルを得ることができるようになる。
【００４５】
また、各ゾーンにおいてプリント配線板２が搬送されていない場合においても、上方の加熱室４の吹き出し孔１８から吹き出す熱風と下方の加熱室４の吹き出し孔１８から吹き出す熱風とが正面衝突することがなく、各ゾーンの加熱室４の熱風の流れを規則化して均一化することができるようになり、各加熱室４の温度分布を常に均一化することができるようになる。
【００４６】
その結果、加熱温度の制御性が良好でリップルも無い滑らかな加熱温度プロフアイルを得ることができるようになり、プリント配線板２に設けられた多数の被はんだ付け部を品質良く均一にはんだ付けすることができるようになる。
【００４７】
なお、参考例の図３（ｃ）に示すようなランダム配列された吹き出し孔１８を設けた熱風吹き出しプレート１７を使用すると、ランダムに位置する吹き出し孔１８から吹き出す熱風がプリント配線板２に吹きつけられて相互に干渉し、その板面で流れる熱風の向きもランダムになって、搬送されるプリント配線板２から見た入熱量の時間変動が平均化すなわち積分され易くなり、その結果プリント配線板の各部において均一な入熱量が得られ、また加熱温度プロファイルにおいてリップルの少ない加熱温度プロファイルを得ることができる。
【００４８】
さらに、プリント配線板２が搬送されておらず加熱室４内が空の無負荷の場合においては吹き出し孔１８から吹き出した熱風の流れが互いに攪拌され、加熱室４内の温度分布を常に均一化することができるようになる。
【００４９】
このように、図３（ａ）、（ｂ）に例示するような熱風吹き出しプレート１７を使用することにより、融点の高い鉛フリーはんだを使用してリフローはんだ付けを行う場合においても、加熱温度が電子部品の耐熱温度を越えることはなく、しかも、多数の被はんだ付け部におけるはんだの均一な溶融時間を確保して均一で確実な濡れ性のはんだ付けを行うことができるようになる。
【００５０】
なお、搬入口８や搬出口９に隣接する加熱室４において、その搬入口８側あるいは搬出口９側に位置する吹き出し孔１８のみを対向配置することにより、静圧の搬入口８や搬出口９に対してガスカーテン作用が得られることが判っている。また、搬入口８側または搬出口９側に位置する吹き出し孔１８の配列密度を相対的に高めることによっても同様のガスカーテン作用が得られることが判っている。
【００５１】
さらに、本実施形態の加熱室の構成と公知の赤外線加熱の技術とを組み合わせて使用することもできる。また、特定の加熱室のみに、本実施形態の技術を用いることもできる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかるはんだ付け装置によれば、滑らかで均一な加熱温度プロファイルを得ることが可能となり、プリント配線板のように多数の被はんだ付け部を有する板状の被はんだ付けワークの各部を、均一な条件でリフローはんだ付けすることができるようになる。すなわち、多数の各被はんだ付け部に対して濡れ性に優れ品質が良好で均一なリフローはんだ付けを行うことが可能となる。
【００５３】
また、融点の高い鉛フリーはんだを用いたリフローはんだ付けにおいても、電子部品の耐熱温度を越えることなく、各被はんだ付け部相互間の温度偏差いわゆる△ｔの小さい加熱を行うことが可能となり、濡れ性に優れ均一で高品質のリフローはんだ付けを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリフローはんだ付け装置の一例の縦断面を示す図である。
【図２】加熱室の構成の詳細を説明するための図である。
【図３】熱風吹き出しプレートに設ける吹き出し孔の配列を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１炉体
２プリント配線板
３搬送コンベア
４加熱室
５昇温部
６均温部
７リフロー部
８搬入口
９搬出口
１０抑止板
１１ラビリンスシール部
１３ヒータ
１４ターボファン
１４ａ吸い込み口
１５モータ
１６温度センサ
１７熱風吹き出しプレート
１８吹き出し孔
１９側部還流路
２０前部還流路
２１後部還流路
２２吸い込みダクト部
２３、２４還流ダクト
２５送風体
２６整流部
２７吹き出しケーシング部
２８不活性ガス
２９送風路
３０吸い込み口
４０吐出ケーシング部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for reflow soldering a workpiece to be soldered such as a printed wiring board.
[0002]
A reflow soldering apparatus is used when an electronic component is soldered on a printed wiring board. The reflow soldering apparatus is an apparatus that heats a soldered portion to which solder has been supplied in advance to melt the solder and solders the circuit pattern formed on the printed wiring board and the electronic component.
[0003]
[Prior art]
As a method of heating in the reflow soldering apparatus, there are methods such as heat ray heating using infrared rays, hot air heating, steam heating, heat transfer heating, and heating using these in combination. Among these methods, the hot air heating has an advantage that the upper limit of the heating temperature can be regulated by the temperature of the hot air, so that the heating temperature of the soldered portion and the printed wiring board can be easily controlled to the target temperature. That is, the controllability of the heating profile is excellent. Also, the heating cost is relatively low.
[0004]
The electronic components mounted on the printed wiring board have different shapes, sizes, materials, and the like depending on the types, and the size of the soldered portion and the amount of solder to be supplied in advance also differ. That is, the printed wiring board is provided with a large number of parts to be soldered having different heat capacities.
[0005]
However, the reflow soldering apparatus needs to heat a large number of parts to be soldered having different heat capacities to a uniform temperature and perform soldering with the same heating temperature profile. That is, it is necessary to obtain good and uniform soldering quality that does not cause poor wetting. In particular, lead-free solder has a higher melting point than tin-lead solder that has been used in the past, and it is necessary to heat it to a more uniform and accurate temperature than before in order to heat it so that it does not exceed the heat resistance temperature of electronic components. There is.
[0006]
The hot air heating method that makes it easy to evenly arrange the heating temperature at a low cost prevents the temperature of the printed wiring board and its soldered part from rising above the hot air temperature, preventing overheating above the heat resistance temperature of the electronic components. You can also Further, the amount of heat input to the heated part, that is, the soldered part, is proportional to the wind speed of the hot air.
[0007]
For this reason, hot air blowing methods have been developed so that the speed of the hot air on the surface of the printed wiring board and the soldered portion thereof is higher than that of the conventional and uniform. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-303674 discloses a printed wiring board in which hot air is blown out from a large number of hot air blowing nozzles that are provided on both the upper surface side and the lower surface side of the printed wiring board based on the same arrangement rule. A configuration is disclosed in which hot air after blowing is exhausted from the periphery of the nozzle by blowing on a plate.
[0008]
In the hot air heating method, since the oxidation of the part to be soldered and the solder is promoted, an inert gas such as nitrogen gas is supplied into the furnace to form an inert gas atmosphere with a low oxygen concentration. It may be necessary to perform soldering in an atmosphere.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a reflow soldering apparatus, hot air is blown only in the vicinity of the nozzle, so the temperature of the soldered part of the printed wiring board to be transported rises rapidly every time it passes directly below or directly above the nozzle. However, there is a problem that the temperature gradually rises in the vicinity thereof, and a heating temperature profile including ripples cannot be obtained and a smooth heating temperature profile cannot be obtained.
[0010]
An object of the present invention is to realize a reflow soldering apparatus capable of obtaining a smooth and uniform heating temperature profile, thereby making it possible to manufacture a printed wiring board having uniform soldering quality and good quality. At the same time, it is to enable reflow soldering with lead-free solder having a high melting point to be performed with confidence.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The reflow soldering apparatus according to the present invention is characterized in that the hot air blowing means is configured so as to obtain a heating temperature profile with less ripple.
[0014]
( 1 ) A plate-like member provided with a large number of through holes is arranged on one surface and the other surface of the plate-like soldered workpiece conveyed by the conveying means based on the same arrangement rule. In the reflow soldering apparatus in which hot air is blown from the through hole to the plate-like workpiece to be soldered and heated, the relationship between the hole diameter R of the through hole and the thickness P of the plate member is expressed as R <P In addition, a through-hole that blows hot air on one surface of the plate-like workpiece to be soldered and a through-hole that blows hot air on the other surface are arranged at positions that do not face each other.
[0015]
As a result, the directivity in the blowing direction of the hot air is sharpened, and the speed of the hot air blown to the plate-like workpiece to be soldered can be increased, and the plate-like workpiece to be soldered is being conveyed. Even in the absence of this, the flow of hot air does not collide with each other in the front, and the flow of hot air in the heating chamber can be made uniform by regularization, and the temperature distribution in the heating chamber can always be made uniform. It becomes like this.
[0016]
In addition, the position of the hot air blown to one surface and the other surface of the plate-like work to be soldered is different from each other, so that it is the same as the case of providing a through hole for blowing hot air at a substantially double density. Thus, each part of the plate-like workpiece to be soldered can be heated without temperature unevenness, and ripples are hardly generated in the change in the heating temperature.
[0017]
(2) Further, in the reflow soldering apparatus according to (1), a plate provided with a plurality of through holes for sucking hot air blown onto a plate-like work to be soldered conveyed by a conveying means. A plurality of heating chambers provided at the periphery of the member are provided along the transport direction of the transport means.
[0018]
And the flow rate per unit area of the hot air sucked from the suction ports between the adjacent heating chambers among the suction ports provided at the peripheral edge of the plate-shaped member is per unit area of the hot air sucked from the other suction ports. The cross-sectional area of the flow channel connected to the suction port is configured to be smaller than the cross-sectional area of the flow channel connected to the other suction port so as to be smaller than the flow rate.
[0019]
By providing the hot air inlet between the adjacent heating chambers, the hot air atmosphere in the adjacent heating chambers is not mixed with each other. However, as the flow rate per unit area of the hot air at the suction port in this adjacent portion becomes larger than the flow rate per unit area of the hot air at the other suction ports, the hot air atmosphere in the adjacent heating chamber is likely to be mixed. . Therefore, by configuring the cross-sectional area of the flow path connected to the adjacent suction port to be relatively small, it is possible to reduce this mixing and improve the independence of the atmospheric temperature of each heating chamber. become.
[0020]
As a result, the controllability of the heating temperature between the heating chambers is improved, and the heating temperature profile of the plate-like workpiece to be soldered can be controlled as intended. That is, the controllability of the heating temperature profile is improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a reflow soldering apparatus according to the present invention will be described.
[0022]
(1) Configuration With reference to FIGS. 1 to 3, the configuration of an embodiment of the reflow soldering apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a view showing a longitudinal section of an example of the reflow soldering apparatus of the present invention. This example is a reflow soldering apparatus having a so-called four-zone configuration formed by dividing the furnace body 1 into four regions, and includes a conveyor 3 that conveys a printed wiring board 2 that is a plate-like workpiece to be soldered. The heating chamber 4 is vertically symmetrical with respect to the boundary, and eight heating chambers 4 are provided. Then, along the conveyance direction A of the printed wiring board 2, the first zone is the temperature raising portion 5, the second to third zones are the temperature equalizing portion 6, and the fourth zone is the reflow portion 7.
[0023]
Further, although details of the conveyor 3 are not shown, the conveyor 3 is a commonly used conveyor, and is configured to hold and convey both end portions of the printed wiring board 2 with two parallel conveyor chains. Note that a labyrinth seal portion 11 is constituted by a large number of restraining plates 10 arranged in parallel at the carry-in port 8 and the carry-out port 9 to ensure sealing between the inside of the heating chamber 4 and the outside, that is, the outside of the furnace body 1. Yes.
[0024]
Although not shown in FIG. 1, when performing reflow soldering in a low oxygen concentration atmosphere, an inert gas such as nitrogen gas is supplied to each heating chamber 4 to create a low oxygen concentration inert gas atmosphere. Configure to form.
[0025]
FIG. 2 is a diagram for explaining the details of the configuration of the heating chamber. FIG. 2A is an enlarged view of one heating chamber in the same vertical section as FIG. 1, and FIG. It is a figure which shows the II cross section (transverse cross section) of).
[0026]
As shown in FIG. 2, the heating chamber 4 is configured by dividing the furnace body 1, and the atmosphere heated by the heater 13 is circulated by the turbo fan 14, and hot air is supplied to the printed wiring board 2 in the circulation process. It is configured to spray. The electric power applied to the heater 13 is controlled by a temperature control device (not shown), the temperature of the hot air blown to the printed wiring board 2 is detected by the temperature sensor 16, and this temperature is determined in advance and designated. It is a mechanism to control.
[0027]
In addition, an induction motor or the like is used as the motor 15 for rotationally driving the turbofan 14, and this is driven by an inverter (not shown) so as to be adjusted to a target rotational speed. That is, it is a mechanism for adjusting the rotational speed of the turbo fan 14 to adjust the flow rate of hot air blown to the printed wiring board 2 per unit time and thus the wind speed of the hot air.
[0028]
Hot air is blown out in the direction of arrow B from a large number of through holes, ie, blowing holes 18 provided in the plate-like member, that is, the hot air blowing plate 17, and the hot air is blown to the printed wiring board 2 conveyed by the conveying conveyor 3. The diameter of the blowing hole 18 is R, and the thickness of the hot air blowing plate 17, that is, the length of the blowing hole 18 is P. And these dimensions are comprised so that it may be set to R <P, and it is comprised so that a hot air may blow off with sharp directivity with few diffusivities. In addition, this blowing hole 18 is arrange | positioned so that the lower heating chamber 4 and the upper heating chamber 4 may not oppose, as shown in FIG.
[0029]
The hot air blown out from the blowout hole 18 is then sucked in from the suction port 30 at the periphery of the hot air blowout plate 17 in the directions of arrows C and F, and passes through the reflux paths 19, 20, 21 to the suction port 14 a of the turbofan 14. Reflux. This reflux path includes a side reflux path 19 provided on both sides of the conveyor 3, and a front reflux path 20 and a rear reflux path 21 provided between adjacent heating chambers 4. A heating heater 13 is provided in the side reflux path 20.
[0030]
The cross-sectional area of the flow path indicated by the arrow D of the front reflux path 20 and the rear reflux path 21 is smaller than the cross-sectional area of the flow path indicated by the arrow F of the side reflux path 19. Furthermore, the flow path indicated by the arrow E of the reflux ducts 23 and 24 respectively connected to the front reflux path 20 and the rear reflux path 21 rather than the cross-sectional area of the flow path indicated by the arrow G of the suction duct part 22 connected to the side reflux path 19. The cross-sectional area of is made small.
[0031]
The hot air discharged from the turbo fan 14 is supplied to the blower body 25 through the discharge casing part 40 in the direction of arrow H, and after the flow is made uniform by the mountain-shaped rectifying part 26, the hot air is supplied to the blowing casing part 27 in the direction of arrow I. A uniform speed can be obtained from the blowing hole 18 of the hot air blowing plate 17 provided at the tip of the blowing casing portion 27 in the axial direction (direction of arrow B) of the blowing hole 18 via the supplied air passage 29. It is the structure which blows off the hot air of flow volume with sharp directivity. Of course, since the blown hot air diffuses, the relative position between them and the wind speed of the hot air are selected so that they are blown onto the printed wiring board 2 before being completely diffused.
[0032]
FIG. 3 is a plan view for explaining an arrangement example of the blowing holes provided in the hot air blowing plate. 3A is a hot air blowing plate on the lower side of the conveyor of FIG. 1, and FIG. 3B is a hot air blowing plate on the upper side of the conveyor of FIG. That is, as described above, the blowout holes are arranged so as not to face each other.
[0033]
As illustrated in FIGS. 3A and 3B, the arrangement rule of the blowing holes 18 of the hot air blowing plate 17 (the rule that determines the positional relationship between the blowing holes) is the same on the lower side and the upper side. Thereby, the same hot air blowing conditions can be given to each surface (the lower surface and the upper surface shown in FIG. 1) of the printed wiring board 2 under the condition that the blowing holes 18 do not face each other.
[0034]
Incidentally, FIG. 3 (c) are reference examples, example of the arrangement of blowing holes 18 as shown in FIG. 3 (c) in a random sequence, for example, by Cartesian coordinates in determining the sequence position of each blow openings 18 The positions of the respective blowing holes given by the orthogonal coordinates are determined by random numbers and arranged. Accordingly, the density of the blowing holes 18 in each partial region of the hot air blowing plate 17 is the same.
[0035]
Also, when the FIG. 3 (c) creating a plurality of hot air plate 17 with a blowout hole 18 of random sequences as shown in, balloon was also provided on both hot air plates were opposed each hot air plate 17 The holes 18 do not face each other in most cases.
[0037]
When an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration is formed in the heating chamber 4, an inert gas 28 such as nitrogen gas is supplied to the side reflux path 19 as illustrated in FIG. Configure as follows. As a result, hot air from a heated nitrogen gas atmosphere, that is, an inert gas atmosphere having a low oxygen concentration is blown to the printed wiring board 2, and soldering work can be performed while preventing the soldered portion and the solder from being oxidized. Thus, it becomes possible to perform soldering work with excellent wettability.
[0038]
(2) Operation With reference to FIG. 1 to FIG. 3, how the printed wiring board is soldered by the reflow soldering apparatus configured as described above will be described.
[0039]
The printed wiring board 2 carried in from the carry-in entrance 8 by the transport conveyor 3 is transported in the direction of arrow A, heated through the heating chambers 4 in the order of the temperature raising part 5 → the temperature equalizing part 6 → the reflow part 7 and soldered. The printed wiring board 2 having been completed is carried out from the carry-out port 9. The heating temperature of the printed wiring board 2 in each heating chamber 4 and the heating temperature of the soldered part are determined by the temperature of the hot air in each heating chamber 4, and the heating rate (temperature increase rate) is the velocity of the hot air blown. Determined. The temperature of the hot air is adjusted and set according to the instruction input value to the temperature control device, and the wind speed of the hot air is adjusted according to the instruction input value to the inverter.
[0040]
That is, it is possible to adjust and set the temperature and speed of hot air blown to the printed wiring board 2 in each heating chamber 4 and perform reflow soldering with a target heating temperature profile. In this case, the upper surface and the lower surface of the printed wiring board 2 can be set to independent values in each of the four zones.
[0041]
Further, between the adjacent heating chambers 4, there is provided a hot air suction port 30 that circulates for each heating chamber 4, and this acts as a gas curtain to mix hot air between the adjacent heating chambers 4. It has become difficult. Therefore, the controllability of the heating temperature profile is good. Since the front reflux path 20 and the rear reflux path 21 connected to the suction port 30 have a smaller cross-sectional area than the side reflux path 19, most of the circulating hot air is heated by the heater 13. Can be circulated through the side reflux path 19 provided with a temperature of which can be controlled to a desired value.
[0042]
When the flow rate of the hot air circulating in the gas curtain is increased as described above, the hot air atmosphere in the adjacent heating chambers 4 is likely to be mixed, and the temperature change of the hot air is likely to occur between the adjacent heating chambers 4. Therefore, it is better that the flow rate of the hot air constituting the gas curtain is small. Specifically, depending on the size (width) of the suction port, by making the flow rate per unit area about 1/2 to 1/5 than that of the side reflux path 19 at the suction port, Good results have been obtained.
[0043]
On the other hand, the hot air blown to the printed wiring board 2 is blown to each part by the arrangement of the blowing holes 18 of the hot air blowing plate 17, but the printed wiring board 2 is finally heated to the temperature of the hot air. On the other hand, the wind speed distribution of the hot air to be blown shows a distribution similar to the arrangement of the blowout holes 18, but is made uniform in the process of transporting the printed wiring board 2.
[0044]
The blowing holes 18 of the hot air blowing plate 17 disposed on the lower side of the printed wiring board 2 and the blowing holes 18 of the hot air blowing plate 17 disposed on the upper side are regularly arranged and do not face each other. Therefore, it becomes the same as the state in which the blowout holes 18 are equivalently provided at twice the density, and it becomes difficult to generate ripples in the change in the heating temperature of the printed wiring board 2 and the soldered portion thereof. A heating temperature profile that changes smoothly can be obtained.
[0045]
Further, even when the printed wiring board 2 is not transported in each zone, the hot air blown from the blowing hole 18 of the upper heating chamber 4 and the hot air blown from the blowing hole 18 of the lower heating chamber 4 may collide head-on. In addition, the flow of hot air in the heating chamber 4 in each zone can be made regular and uniform, and the temperature distribution in each heating chamber 4 can always be uniformed.
[0046]
As a result, it becomes possible to obtain a smooth heating temperature profile with good controllability of heating temperature and no ripple, and solder a large number of soldered portions provided on the printed wiring board 2 with high quality and uniformity. Will be able to.
[0047]
Incidentally, the use of hot air plates 17 random array of blow openings 18, as shown in the provided FIGS. 3 (c) of Reference Example, blowing hot air blown from the blowing holes 18 randomly located within the printed wiring board 2 lighted interfere with each other, the direction of the hot air flowing in the plate plane even if the random time variation of the heat input as viewed from the printed wiring board 2 to be transported is easily averaged that integration, resulting printed wiring uniform heat input is obtained at the respective portions of the plate, also Ru can be obtained low no heating temperature profile of the ripple in the heating temperature profile.
[0048]
Further, when the printed wiring board 2 is not conveyed and the heating chamber 4 is empty and no load is applied, the flow of hot air blown out from the blowing holes 18 is stirred together, and the temperature distribution in the heating chamber 4 is always made uniform. Will be able to.
[0049]
Thus, FIG. 3 (a), by using a hot air plate 17 as illustrated (b), the even when performing reflow soldering using a high lead-free solder melting point, the heating temperature is The heat resistance temperature of the electronic component is not exceeded, and the solder can be uniformly and reliably wetted by securing a uniform melting time of the solder in many soldered portions.
[0050]
In the heating chamber 4 adjacent to the carry-in port 8 and the carry-out port 9, only the blowout holes 18 located on the carry-in port 8 side or the carry-out port 9 side are arranged so as to face each other, so that the static pressure carry-in port 8 and the carry-out port are located. 9 is known to have a gas curtain effect. It has also been found that the same gas curtain action can be obtained by relatively increasing the arrangement density of the blowout holes 18 located on the carry-in port 8 side or the carry-out port 9 side.
[0051]
Further, the configuration of the heating chamber of the present embodiment and a known infrared heating technique can be used in combination. Moreover, the technique of this embodiment can also be used only for a specific heating chamber.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the soldering apparatus according to the present invention, it is possible to obtain a smooth and uniform heating temperature profile, and a plate-like soldering having a large number of parts to be soldered like a printed wiring board. Each part of the work can be reflow soldered under uniform conditions. That is, it is possible to perform uniform reflow soldering with excellent wettability and good quality with respect to a large number of parts to be soldered.
[0053]
Moreover, even in reflow soldering using lead-free solder having a high melting point, it becomes possible to perform heating with a small temperature deviation between the soldered parts so-called Δt without exceeding the heat resistance temperature of the electronic component, Excellent wettability and high quality reflow soldering can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a longitudinal section of an example of a reflow soldering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining details of a configuration of a heating chamber.
FIG. 3 is a plan view for explaining the arrangement of blowing holes provided in the hot air blowing plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Furnace 2 Printed wiring board 3 Conveyor 4 Heating chamber 5 Temperature rising part 6 Temperature equalizing part 7 Reflow part 8 Carrying-in 9 Carrying-out outlet 10 Control board 11 Labyrinth seal part 13 Heater 14 Turbofan 14a Suction port 15 Motor 16 Temperature sensor 17 Hot-air blowing plate 18 Blowing hole 19 Side reflux path 20 Front reflux path 21 Rear reflux path 22 Suction duct sections 23 and 24 40 Discharge casing

Claims

搬送手段で搬送される板状の被はんだ付けワークの一方の面および他方の面に面してそれぞれ同一の配列規則に基づいて多数の透孔が設けられた板状部材が配設され、前記透孔から前記板状の被はんだ付けワークに熱風を吹きつけて加熱するリフローはんだ付け装置において、
前記透孔の孔径Ｒと前記板状部材の厚さＰとの関係をＲ＜Ｐにするとともに前記板状の被はんだ付けワークの一方の面に熱風を吹きつける透孔と他方の面に熱風を吹きつける透孔とが対向しない位置に配設され、
前記搬送手段で搬送される前記板状の被はんだ付けワークに吹きつけられた熱風を吸い込むための吸い込み口が前記多数の透孔を設けた板状部材の周縁に設けられた加熱室が前記搬送手段の搬送方向に沿って複数設けられ、
前記多数の透孔を設けた板状部材の周縁に設けられた吸い込み口のうち隣接する前記加熱室相互の間にある吸い込み口から吸い込まれる熱風の単位面積当たりの流量が他の吸い込み口から吸い込まれる熱風の単位面積当たりの流量よりも小さくなるように当該吸い込み口に繋がる流路の断面積を前記他の吸い込み口に繋がる流路の断面積より小さく構成して成ることを特徴とするリフローはんだ付け装置。A plate-like member provided with a plurality of through-holes is provided on one side and the other side of the plate-like soldered workpiece conveyed by the conveying means based on the same arrangement rule, In a reflow soldering apparatus that blows and heats hot air from the through hole to the plate-like workpiece to be soldered,
The relationship between the hole diameter R of the through hole and the thickness P of the plate-like member is set to R <P, and hot air is blown to one surface of the plate-like workpiece to be soldered and hot air is blown to the other surface. Is arranged at a position that does not face the through-hole that blows
A heating chamber in which a suction port for sucking hot air blown to the plate-like workpiece to be soldered conveyed by the conveying means is provided at the periphery of the plate-like member provided with the numerous through holes is the conveying A plurality are provided along the conveying direction of the means,
The flow rate per unit area of the hot air sucked from the suction ports between the adjacent heating chambers among the suction ports provided at the peripheral edge of the plate-like member provided with the plurality of through holes is sucked from the other suction ports. A reflow solder characterized in that the cross-sectional area of the flow path connected to the suction port is smaller than the cross-sectional area of the flow path connected to the other suction port so as to be smaller than the flow rate per unit area of hot air generated Attachment device.