JP4169075B2 - リフロー炉 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板に塗布したソルダペーストを溶融させてはんだ付けを行うリフロー炉に関する。

ソルダペーストを用いて、プリント基板と電子部品をはんだ付けするには、一般にはリフロー炉を使用する。リフロー炉とは、トンネル状のマッフルから構成され、その内部が予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンとなっており、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンには加熱手段が設置され、冷却ゾーンには冷却手段が設置されている。

リフロー炉に用いる加熱手段としては、赤外線ヒータと熱風吹き出しヒータがある。赤外線ヒータは、赤外線がプリント基板や電子機器の隙間の内部まで浸透して、はんだ付け部に塗布されたソルダペーストを溶融させるものであるが、赤外線は直進するため、電子部品の影となる部分にはんだ付け部がある場合、そのようなはんだ付け部を充分に加熱できないという問題があった。

一方、熱風吹き出しヒータは、マッフル内で熱風が対流するため、熱風が電子部品の影となるところや狭い隙間にも侵入することから、赤外線ヒータに比べてプリント基板全体を均一に加熱することができるという特長を有しており、今日ではリフロー炉に多く使用されている。

従来のリフロー炉に設置された熱風吹き出しヒータは、大きな面積の熱風吹き出し口と該熱風吹き出し口に隣接して小面積の熱風吸い込み口が同一平面上に形成されたものであり、大面積の熱風吹き出し口から熱風を大量に吹き出させてプリント基板に当て、一度にプリント基板の広い面積を加熱するようになっている。

このように大面積の吹き出し口から熱風を吹き出させることでプリント基板を均一加熱できると考えられていたが、最近の実験結果からは、大面積の吹き出し口から熱風を吹き付けてもプリント基板を均一加熱できないことが判明した。即ち、大面積の熱風吹き出し口から熱風を吹き出してプリント基板を加熱後、プリント基板が進行して吸い込み口に到来すると、ここでは熱風が当たらないばかりでなく、熱風を吸い込むことから却ってプリント基板が冷やされることになる。従って、このように大面積の熱風吹き出し口と小面積の熱風吸い込み口が隣接して設置されたリフロー炉で温度プロファイルを描いてみると、熱風吹き出し口では温度は上昇しているが、吸い込み口では温度が下がっていることが判明した。

このように予備加熱ゾーンや本加熱ゾーンにおいて温度の上下動があると、プリント基板は均一加熱されず、部分的にオーバーヒートや加熱不足になって、電子部品を熱損傷させたりソルダペーストが未溶融となったりすることがある。

大面積の吹き出し口から熱風を吹き出すリフロー炉のこのような問題に鑑み、多数の小面積の熱風吹き出し口を設けるとともに、これらの熱風吹き出し口の近傍に、やはり多数の熱風吸い込み口を設けたリフロー炉が提案されている（特許文献１〜７）。

しかしながら、例えば、特許文献１、２、４、５のリフロー炉は、小面積の吹き出し口が点在しているため、プリント基板全域を均一に加熱することができるが、吸い込み口が点在していることから、多数の吹き出し口から吹き出された熱風があちこちの吸い込み口から吸い込まれるため、吹き出す熱風と吸い込まれる熱風がぶつかり合ってマッフル内で乱流を起こすことがあった。マッフル内で乱流が起こると、加熱ムラが起きたり、窒素ガスを用いた不活性雰囲気では炉外から酸素の侵入がみられ酸素濃度が変動することがある。

また特許文献３のリフロー炉は、一連の吹き出し口と該吹き出し口に沿って設けた一連の吸い込み口が形成されているため、吹き出し口から吹き出された熱風と吸い込み口から吸い込まれる熱風がぶつかって乱流を起こすようなことはない。しかしながら、特許文献３のリフロー炉は、一連の吹き出し口の配置がＸ状、Ｚ状、或いはプリント基板の進行方向に対してジグザグ状になっているだけで吹き出し口の存在しない部分があるため、プリント基板は吹き出し口が存在しない部分では加熱が充分に行われず、加熱ムラができてしまうことがあった。

特許文献６、７には、吸い込み口を備えた吸い込み板から突出させて設けた熱風吹き出しノズルが開示されているだけである。
特開平２−３０３６７４号公報 特開２００１−１４４４２６号公報 特開２００１−１４４４２７号公報 特開２００１−３２６４５５号公報 特開２００２−１９８６４２号公報 特開２００２−３３１３５７号公報 特開２００３−３３２７２５号公報

しかしながら、このように従来の熱風吹き出し口近傍に吸い込み口を設けたリフロー炉では、その配置をいろいろ工夫してもマッフル内で乱流が起きて不活性ガスを使用した場合に外気が侵入して酸素濃度を上げたり、プリント基板全体を均一加熱できなかったりする問題があった。

本発明は、加熱手段として熱風吹き出しヒータを用いてもプリント基板の加熱ムラができず、プリント基板を均一加熱ができるばかりでなく、不活性雰囲気にしても酸素濃度が安定するリフロー炉を提供することにある。

本発明者らは、熱風吹き出しヒータを設置したリフロー炉において、熱風吹き出しヒータからの熱風を吹き出す吹き出しノズルと熱風を吸込む吸い込み口とをそれぞれプリント基板の進行方向を横切る方向にジグザグ状に、好ましくは連続して伸びるように、設置するとともに、熱風吹き出しノズルを熱風吹き出しヒータの前面（以下、ヒータ面という）より突出させて設けることにより、プリント基板全体をムラなく加熱することができ、しかもリフロー炉内で基板加熱後の熱風が乱流を起こさないことを見い出し本発明を完成した。

また、本発明者は、そのように吸い込み口とともに設けた熱風吹き出しノズルをプリント基板の進行方向を横切る方向に平行にジグザグ状に多条に設けられた各ノズルを構成する噴出孔をプリント基板の進行方向に千鳥状に配置させると、すなわち隣接した条のノズルの噴出孔と同一位置に形成することなく一条以上隔てたノズルの噴出孔と一致させて配置させると、プリント基板の不均一加熱を起こさず、しかも乱流も起こさないことを見い出して本発明を完成した。

よって、本発明は、予備加熱ゾーン、本加熱ゾーンおよび冷却ゾーンからなり、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンの上部または上下部に１または２以上のヒータが備えられたリフロー炉において、前記ヒータは内部に送風機と電熱ヒータが設置されており、前面に複数の熱風吹き出しノズルを備えた熱風吹き出しヒータであって、該熱風吹き出しヒータの前面には熱風吹き出しノズルが突出して設けられており、該熱風吹き出しノズルはプリント基板の進行方向に対して横切る方向にジグザグ状に配置されており、該熱風吹き出しノズルの近傍にプリント基板の進行方向を横切る方向に延びて熱風吸い込み口が設けられており、該吸い込み口は送風機の吸い込み側に連通しており、一方、前記吹き出しノズルが送風機の吹き出し側に連通した構造となっていることを特徴とするリフロー炉である。

本発明は、また、予備加熱ゾーン、本加熱ゾーンおよび冷却ゾーンからなるリフロー炉において、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンの上部または上下部には、ヒータ面から突出した熱風吹き出しノズルがプリント基板の進行方向に対して横切る方向に複数条ジグザグ状に複数配置されていて、しかも該吹き出しノズル間のヒータ面には、プリント基板の進行方向に対して横切る方向に延びて設けられた熱風吸い込み口が形成されており、また各条の吹き出しノズルには多数の熱風の噴出孔が離間して形成されているとともに、前記吹き出しノズルの多数の噴出孔は隣接した条のノズルの多数の噴出孔とはプリント基板の進行方向において同一位置に形成されてなく、少なくとも一枚以上隔てた吹き出しノズルの噴出孔と同一位置に形成されていることを特徴とするリフロー炉である。

本発明によれば、好ましくは複数条のジグザグ状のノズルがプリント基板の進行方向に対して横切る方向に形成されているため、リフロー炉内を走行するプリント基板に対して如何なる部分にも必ず熱風が当たっており、プリント基板は均一に加熱される。

また本発明のリフロー炉は、熱風の吹き出し口として風速の早い噴出孔を採用する場合、プリント基板を急速加熱ができることから生産性に優れている。
さらに本発明のリフロー炉は、未加熱部分ができやすい小面積の噴出孔を採用しているにもかかわらず、噴出孔の穿設位置を隣接した吹き出しノズルの噴出孔とは同一位置でなく、少なくとも一条以上隔てた吹き出しノズルの噴出孔と一致させてあるため、一条目のノズルで未加熱部分ができても次の条のノズルが一条目の未加熱部分を加熱するため全体的に未加熱部分をなくして均一加熱を可能とする。

さらにまた本発明のリフロー炉は、熱風吹き出しノズルがヒータ面から突出しているため、隣り合った条のノズル間で温度が一定となった横長の加熱領域を形成し、進行してくるプリント基板に対して該加熱領域が均一加熱を行うようになる。

そしてまた本発明のリフロー炉では、加熱領域において熱風が自己対流を行うため外気が侵入せず、低い酸素濃度を安定した状態で保つことができる。
また本発明のリフロー炉は、吸込み口も熱風吹き出しノズルと同様のジグザグ状となっており、しかも熱風吹き出しノズルに近いところに形成されているため吹き出しノズルから吹き出された熱風は、プリント基板に当たってプリント基板を加熱した後に全てを吸込み口から吸込んで乱流を起こすようなことがない。

従って、本発明のリフロー炉では、不活性ガスを用いた場合、外気の侵入がほとんどなく、低い酸素濃度を安定した状態で保つことができる。
本発明のリフロー炉では、ジグザグ状の吹き出しノズルがジグザグ状の吸込み口内に立設されている場合、或いはジグザグ状の吸込み口に隣接して吸込み口と吹き出しノズルが交互に設置されている場合は、プリント基板の加熱はより一層均一化される。

また本発明のリフロー炉では、ジグザグ状の吹き出しノズルが連続した形状でも良いが、連続したジグザグ状の吹き出しノズルを製作するには手間がかかる。それ故、吹き出しノズルとして複数の横断面矩形の吹き出しノズルを接続してジグザグ状を形成するようにしてもよい。

本発明では、熱風吹き出しノズルを予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンの上部または上下部に配置するが、上部だけに配置してもよい。つまり一般にプリント基板は上部にソルダペーストを塗布し、ペースト塗布部に電子部品を搭載することが多いため、プリント基板の上部だけを熱風で加熱すれば、ソルダペーストを溶融させることができる。しかしながら、プリント基板全体を均一加熱するためには、プリント基板の下部も加熱することが好ましく、この場合は本発明に使用するようなジグザグ状のノズルから吹き出す熱風でなく、従来のリフロー炉に使用されていたノズルから吹き出す熱風でもよく、或いは遠赤外線による加熱であってもよい。

本発明に使用するジグザク状配置の多条ノズルを上下部に配置すれば、さらに均一加熱が可能となる。
本発明の別の態様では、リフロー炉に使用する熱風吹き出しヒータの吹き出しノズルを壁状に突出した板の先端面に設けたノズル（以下、単に板状ノズルという）としてもよい。ここに、そのような板状ノズルは、２枚の板を対向させて設置し、先端部を解放させたスリットノズルとしてもよく、あるいはその先端の開放部を適宜孔明板あるいはスリット板で封止することで熱風吹き出しノズルを構成してもよい。

もちろん、そのような場合であっても、各条の板状ノズル間のヒータ面には吸い込み口が形成されており、該吸い込み口は板状ノズルに沿ってジグザグ状に形成したり、或いは隣接した条の板状ノズル間の略中央にジグザグ状に形成したりしてもよい。ヒータ面に形成する吸い込み口は板状ノズルと同一ピッチのジグザグ状が好ましいが、その他の形状、例えばヒータ面に多数の穴が形成されたパンチングプレートや多数のスリットが形成されたスノコ等でもよい。パンチングプレートやスノコは、市販のものを利用できるため、熱風吹き出しヒータの製造時に吸い込み口形成の手間が省ける。

本発明のリフロー炉に使用する熱風吹き出しヒータの板状ノズルとしては、中実の厚板材に多数の噴出孔が穿設されたものを使用してもよい。本来、プリント基板の全域を均一加熱するには熱風の吹き出し口は孔ではなく、連続した長いスリットの方がよいとされていた。その理由は、スリットは熱風の切れ目がないためプリント基板全域に未加熱部のない均一加熱ができるからである。しかしながら近時のリフロー炉は、均一加熱とともに生産性も必要条件となっているため、スリットは生産性に問題がある。なぜならばスリットは開口面積が広いため、スリットから吹き出す熱風の速度が遅いからである。つまり熱風の速度が遅いと、急速加熱ができないため、スリットではコンベア速度を遅くして加熱を行わなければならず、その結果、生産性に問題が生じていたものである。

吹き出し口としての噴出孔は、開口面積が小さいため、熱風の吹き出し速度はスリットに比べて非常に早く、それだけ急速加熱が可能であり、生産性に優れている。ところが噴出孔は、孔の真下に対しては充分に加熱することができるが、孔の真下から外れたところは孔の真下よりも温度が低いという不均一加熱になってしまう。従って、噴出孔を使用した熱風吹き出しヒータは、均一加熱が難しいとされていた。

しかし、本発明に使用する熱風吹き出しヒータでは、生産性に優れた噴出孔を用いるにもかかわらず、均一加熱を可能にしたものである。その手段としては、板状ノズルに多数の噴出孔が穿設されているが、好ましくは該噴出孔は隣接した条の板状ノズルの噴出孔とはプリント基板の進行方向に対して同一位置ではなく、少なくとも板状ノズルが一条以上隔てた板状ノズルの噴出孔と同一位置に穿設されている。このように噴出孔を隣接した条の板状ノズルのそれとずらして穿設しておくと、一条目の板状ノズルで噴出孔の真下からずれた温度の低い部分ができても、次の条の板状ノズルの噴出孔が温度の低い部分に熱風を当てて昇温させるようになる。

また本発明では、熱風吹き出しヒータの板状ノズルがヒータ面から突出しているため、隣り合った一対の板状ノズル間とヒータ面とプリント基板とで囲われた部分が一定温度となった加熱領域となる。つまり加熱領域では、突出した板状ノズルの噴出孔から吹き出された熱風がプリント基板に当たってヒータ面に形成された吸い込み口に戻るときに、加熱領域内で熱がこもって一定温度となるわけである。この加熱領域はプリント基板の進行方向に対し横方向に長く延びて形成されており、該加熱領域がプリント基板の進行とともに順次存在するようになる。従って、搬送装置で搬送されるプリント基板は、この進行方向に対し横方向に長く延びた加熱領域で順次全体が加熱されるようになる。

本発明に使用する熱風吹き出しヒータの板状ノズルに穿設する噴出孔は、円形、楕円形、矩形等如何なる形状の孔でもよい。要は、熱風の噴出速さを早めるために噴出孔を用いるのであり、加工のしやすさ、熱風の当たる範囲等を勘案して適宜な形状を選択する。円形は加工が容易であり、楕円形や矩形は熱風の当たる範囲を広くして、さらに未加熱部分をなくす。

本発明リフロー炉の正面断面図である。 本発明リフロー炉に設置する熱風吹き出しヒータの正面断面図である。 図２の側面断面図である。 本発明リフロー炉に設置する熱風吹き出しヒータの部分斜視図である。 図４の平面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 本発明リフロー炉に設置する他の態様の熱風吹き出しヒータの部分斜視図である。 図７の平面図である。 図８のＢ−Ｂ線断面図である。 図５の熱風吹き出しノズルを角パイプで形成した態様の部分拡大平面図である。 図８の熱風吹き出しノズルを角パイプで形成した態様の部分拡大平面図である。 図１１の角パイプを丸パイプに代え、多数配置した態様の部分平面図である。 図１２の部分拡大図である。 本発明リフロー炉に設置する熱風吹き出しヒータの部分斜視図である。 図１４の平面図である。 図１５の部分拡大図である。 図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、プリント基板の加熱状態を説明する模式的説明図である。

以下、図面に基づいて本発明のリフロー炉を説明する。
図１は本発明にかかるリフロー炉の正面断面図、図２は本発明にかかるリフロー炉に設置する熱風吹き出しヒータの正面断面図、図３は同側面断面図、図４は本発明にかかるリフロー炉に設置する熱風吹き出しヒータの部分斜視図、図５は図４の平面図、図６は図５のＡ−Ａ線断面図、図７は本発明にかかるリフロー炉に設置する他の構造の熱風吹き出しヒータの部分斜視図、図８は図７の平面図、図９は図８のＢ−Ｂ線断面図、図１０は図５の熱風吹き出しノズルを角パイプで形成した態様の部分拡大平面図、図１１は図８の熱風吹き出しノズルを角パイプで形成した態様の部分拡大平面図、図１２は熱風吹き出しノズルを丸パイプで形成した態様の平面図であり、図１３はその部分拡大平面図である。

図１に示すように本発明のリフロー炉１は、長手方向にトンネル状のマッフル２が形成されており、該マッフルが予備加熱ゾーン３、本加熱ゾーン４、冷却ゾーン５に区画されている。予備加熱ゾーン３の上下部には複数（三対）の熱風吹き出しヒータ６が設置されており、本加熱ゾーン４の上下部には複数（二対）の熱風吹き出しヒータ７が設置されている。予備加熱ゾーン３に設置する熱風吹き出しヒータ６と本加熱ゾーン４に設置する熱風吹き出しヒータ７は構造がほとんど同一であるが、本加熱ゾーンに設置する熱風吹き出しヒータ７は予備加熱ゾーンに設置する熱風吹き出しヒータ６よりも搬送方向の巾が短くなっている。そして冷却ゾーン５には構造を明示しない一対の冷却機８、８が設置されており、はんだ付けされたプリント基板に例えば冷却ガスを吹き付けて冷却を行っている。マッフル２内には予備加熱ゾーン３から冷却ゾーン５方向（矢印Ｘ）にプリント基板Ｐを搬送するコンベア９が走行している。

ここで本発明のリフロー炉に設置する熱風吹き出しヒータについて説明する。予備加熱ゾーンに設置する熱風吹き出しヒータと本加熱ゾーンに設置する熱風吹き出しヒータは、実質上同一構造であるため、ここでは予備加熱ゾーンに設置する熱風吹き出しヒータにもとづいて説明する。熱風吹き出しヒータはマッフルの上下部に設置するため、熱風吹き出しヒータに上下はないが、図で説明する熱風吹き出しヒータはマッフルの下部に設置した場合を想定して、図で見る通りの上下の関係で説明する。

図２、図３に示すように熱風吹き出しヒータ６は箱状であり、上下方向に四室に分かれている。この四室は下から送風室１０、加熱室１１、熱風室１２、吸い込み室１３となっている。

送風室１０の中央には送風機１４が置かれている。この送風機はシロッコファンであり、外部に置かれたモータ１５と連動している。送風室１０の両側には隔壁１６（一方は図示せず）があり、該隔壁の一端は開口１７となっている。それぞれの隔壁の開口は、相対向する位置ではなく離れた端部である。

加熱室１１には、両側に流路１８、１８が形成されており、また加熱室の内部には複数の電熱ヒータ１９が配置されている。加熱室１１と送風室１０を隔てている仕切板２０には吸い込み穴２１が穿設されている。該吸い込み穴は、送風機１４の真上となるところであり、その直径は送風機であるシロッコファンの直径よりも少し小径である。

熱風室１２は前述の送風室１０の開口１７と連通しており、送風室１０から熱風が送り込まれるようになっている。熱風室１２と吸い込み室１３間には仕切板２２が張設されており、吸い込み室１３は流路１８で加熱室１１と連通している。また吸い込み室１３の上は表面、つまりヒータ面２３となっている。

仕切板２２には多数のジグザグ状の吹き出しノズル２４が表面２３を貫通して立設されており、ここから熱風室の熱風を矢印で示すように上方に吹き出すようになっている。つまり吹き出しノズル２４は、送風機１４の吹き出し側と連通していることになる。吹き出しノズル２４は表面２３の面を越えて上方に突出している。吹き出しノズル２４の近傍には熱風の吸い込み口２６が設けられている。吸い込み口２６は表面２３と同一平面上に設けられている。

図４〜図６に示す熱風吹き出しヒータは、２つの板を対向して配置して構成した板状ノズルを備えた態様のそれであり、これは溝状に吹き出し口、つまりノズルが設けられ、１種のスリットノズルを構成する場合である。

図示例において、複数条設けられたジグザグ状の吸い込み口２５が表面２３から突出した吹き出しノズル２４に隣接した位置、即ち吹き出しノズル２４から少し離れた位置に形成されている。図４参照。

吸い込み口２５と吹き出しノズル２４の配置状態は、図５および図６にそれぞれ部分拡大の平面図および断面図で示すように、プリント基板の進行方向（図中白抜き矢印Ｘ）に対して横切る方向に延びた配置となっており、図示のように吹き出しノズル２４と吸込み口２５は交互に形成されている。ジグザグ状の吹き出しノズル２４は、隣接したジグザグ状の吹き出しノズル２４と同一周期、即ちそれぞれの山と山間の長さ、谷と谷間の長さが同一となっている。吸い込み口２５は、図３に示す流路１８を経由して加熱室１１と吸い込み穴２１に連通している。つまり吸い込み口２５は、送風機１４の吸い込み側に連通していることになる。

熱風吹き出しヒータ６の表面２３は、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄鋼等の金属板であり、その表面には黒色のセラミック２７が被覆してあってもよい。図２および図３参照。吸い込み板の表面２３に黒色セラミックを被覆しておくと、吸い込み板が熱風で加熱されたときに、黒色セラミックから遠赤外線が照射され、プリント基板は熱風加熱とともに遠赤外線で加熱されるため、熱風加熱だけよりもさらに均一加熱されるようになる。

次に上記構造を有するリフロー炉での熱風の吹き出しと吸い込み状態について図１〜図４にもとづいて説明する。
加熱室１１内に配設された電熱ヒータ１９に通電するとともにモータ１５を駆動させて送風機１４であるシロッコファンを回転させる。すると加熱室１１内にある気体が電熱ヒータ１９で加熱されて高温の熱風となり、送風機１４で送風機の吸い込み側から送風室１０内に引き込まれる。送風室１０内に引き込まれた熱風は、送風機１４で送風機の吹き出し側から開口１７を通って熱風室１２に送られ、さらにプリント基板の進行方向に対し横切る方向に多段に設けられたジグザク状の吹き出しノズル２４から吹き出される。マッフル２内ではコンベア９によりプリント基板Ｐが走行させられており、走行しているプリント基板Ｐに吹き出しノズル２４から吹き出た熱風が当たって、ここでプリント基板を加熱する。熱風で加熱されたプリント基板は、はんだ付け部に塗布されたソルダペーストが溶融し、プリント基板と電子部品がはんだ付けされる。このとき表面２３からはジグザグ状の吹き出しノズル２４が立設されているため、プリント基板に対して熱風の当たらない部分は全く存在せず、全ての部分が熱風で均一加熱される。従って、部分的にオーバーヒートしたりソルダペーストの未溶融が発生したりすることがない。

吹き出しノズルから吹き出た熱風は熱をプリント基板に奪われるため、温度が下がる。このように温度が下がった熱風は、吹き出しノズル２４を立設した近傍の吸い込み口２５に吸い込まれ、流路１８を通って加熱室１１に入る。加熱室１１に入った熱風は、電熱ヒータ１９で所定の温度まで加熱昇温され、送風機１４で送風室１０に吸い込まれる。そして熱風は、開口１７から熱風室１２に送られ、再度吹き出しノズル２４から吹き出されてプリント基板を加熱する。

つまり本発明のリフロー炉は、吸い込み板より突出して配置された吹き出しノズルから吹き出された熱風がプリント基板を加熱した後に、直ぐ近くの吸い込み口から吸い込まれるため、他の吹き出しノズルから吹き出した熱風と干渉することがない。従って、本発明のリフロー炉では、マッフル内での乱流がなく、酸素濃度が安定するわけである。

次に、図７〜図９に示す熱風吹き出しヒータについて説明する。この場合も２つの板が対向配置されて構成された板状ノズルは１種のスリットノズルを構成している。
図７〜図９に示す熱風吹き出しヒータは、図８の部分拡大平面図からも分かるように、表面２３に多条に設けられたそれぞれのジグザグ状の吸い込み口２５が形成されており、該吸い込み口内に吹き出しノズル２４が立設されているものである。即ち図９からも分かるように、吹き出しノズル２４の両側に隙間が開いており、該隙間が吸い込み口２５となっている。吸い込み口２５と吹き出しノズル２４の配置状態は、プリント基板の進行方向（白抜き矢印Ｘ）に対して横切る方向にジグザク状となっている。当然、ジグザグ状の吸い込み口２５は、ジグザグ状の吹き出しノズル２４と同一周期、即ちそれぞれの山と山間の長さ、谷と谷間の長さが同一となっている。吸い込み口２５は、流路１８を経由して吸い込み穴２１に連通している。図２および図３参照。つまり吸い込み口２５は、送風機１４の吸い込み側に連通していることになる。

上記図７〜図９の熱風吹き出しヒータは、前述の図４〜図６の熱風吹き出しヒータと同一稼働状況となるため、詳細な説明は省略する。
本発明は、吹き出しノズルおよび吸い込み口がプリント基板の進行方向を横切る方向にジグザグ状に連続して配置された態様で説明してきたが、吹き出しノズルは連続していなくてもよい。即ち、ジグザグ状の吹き出しノズルが、図１０、図１１にその一部を拡大平面図で示すように、複数に分割されていても加熱効果に問題はない。なお、図１０および図１１はそれぞれ図７および図４にそれぞれ対応する変更例を示す。このようにノズルを複数に分割するには、多数の角パイプ２６を組み合わせて形成してもよい。その長さ、大きさなどは適宜組み合わせて配置すればよい。図示のように、多数の角パイプで吹き出しノズルを形成すると、連続したジグザグの吹き出しノズルを製造するよりも容易である。本明細書ではこのような態様をも含めて「板状ノズル」と称する。

図１２、図１３は、図１０の変更例において、上述の角パイプの代わりに丸パイプを使った例を示すもので、プリント基板の進行方向に対し横切る方向にジグザグ状に設けられた吸い込み口25内に複数の丸パイプ型吹き出しノズル２４が連設されている。図１３は図１２の部分拡大図である。なお、図示例において、丸パイプから構成される吹き出しノズル２４のプリント基板進行方向への配置は各条２５ａ，２５ｂにおいて同じである。

すなわち、図１２に示すように複数数のジグザグ状の吸い込み口２５が形成されている。吸い込み口２５のジグザグ状の形成状態は、プリント基板の進行方向（白抜き矢印Ｘ）に対して横切る方向となっている。ジグザグ状の吸い込み口は、山と谷が隣接したジグザグ状の吸い込み口の谷と山とが入り込むようになっている。図１３に拡大して示すように、１つの条２５ａのジグザグ状の吸い込み口２５の山２５ａｙは、隣接した条２５ｂのジグザグ状の吸い込み口２５の谷２５ｂｔに入り込んでおり、同じ条２５ａのジグザグ状の吸い込み口２５の谷２５ａｔには、隣接した条２５ｂのジグザグ状の吸い込み口２５の山２５ｂｙが入り込んでいる。従って、吸い込み口２５内に立設された吹き出しノズル２４は、プリント基板の進行方向に対して、隣接された吸い込み口内の吹き出しノズルと入り込んだ位置にある。吸い込み口２５は、流路１８を経由して吸い込み穴２１に連通している。つまり吸い込み穴２５は、送風機１４の吸い込み側に連通していることになる。

次に本発明の別の態様を図１４〜図１７を参照して説明する。本態様は、板状ノズルを中実の１つの板材から構成し、これにノズル孔を穿孔した場合であり、その他の構造はすでに述べたところと同様である。

図１４は本発明にかかるリフロー炉のさらに別の態様における熱風吹き出しヒータの部分斜視図、図１５は図１４の部分平面図、図１６は図１５の部分拡大図、図１７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はプリント基板の加熱状態を説明する模式的説明図である。

本例では図１４、図１５に示すように仕切板２２には多数のジグザグ状の板状ノズル２４がヒータ面２３より突出して立設されている。ノズルは図１４、１５に示すようにプリント基板の進行方向（白抜き矢印Ｘ）に対して横切る方向にジグザク状に延びて配置されている。ノズル２４には内部が貫通孔２７が設けられており、上部に多数の噴出孔２８が穿設されている。またノズル２４の両側には、該ノズルに沿って吸い込み口２５が形成されている。この吸い込み口２５は図４の場合のように、板状ノズル２４と板状ノズル２４との間に配置されてもよい。

ノズルに穿設された噴出孔は、プリント基板の進行方向に対し隣接した板状ノズルの噴出孔とは位置がずれている。実施例に示す噴出孔２８の位置は、隣接した条の板状ノズルの噴出孔２８とは同一位置になく、一条隔てた板状ノズルの噴出孔と同一位置にある。即ち、板状ノズルにおける噴出孔の位置は、図１６に示すように板状ノズルをプリント基板の進行方向（白抜き矢印Ｘ）順にＮ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、Ｎ_４とすると、板状ノズルＮ_１に穿設された噴出孔Ｆ_１・・・と、これに隣接した板状ノズルＮ_２の噴出孔Ｆ_２・・・とはプリント基板の進行方向に対して同一位置になく、板状ノズルＮ_２を隔てた板状ノズルＮ_３の噴出孔Ｆ_３・・・と同一位置に穿設されている（図１６の二点鎖線）。同様にして板状ノズルＮ_２の噴出孔Ｆ_２・・・は、一枚隔てた板状ノズルＮ _４ の噴出孔Ｆ_４・・・と同一位置に穿設されている（図１６の一点鎖線）。図中、白抜き矢印Ｘはプリント基板の進行方向を示す。

ここで本発明のリフロー炉におけるプリント基板の加熱状態を図１７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で説明する。
図１７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにプリント基板Ｐの進行方向（矢印Ｘ）順に多条に配置されたジグザグ状の板状ノズルをＮ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、Ｎ_４・・・とする。これら板状ノズルは、ヒータ面Ｈから突出しているため、板状ノズルＮ_１とＮ_２から吹き出てプリント基板Ｐに当たった熱風はプリント基板を加熱した後、プリント基板に跳ね返されてヒータ面Ｈの吸込み口Ｓに吸込まれる。従って、図１７（Ａ）のようにプリント基板が板状ノズル板状ノズルＮ_１、Ｎ_２の下に到達すると、板状ノズルＮ_１、Ｎ_２、ヒータ面Ｈおよびプリント基板Ｐで囲まれた部分は、プリント基板で跳ね返された熱風により加熱領域Ｋ_１が形成される。図１７（Ｂ）のようにプリント基板が板状ノズルＮ_２、Ｎ_３の下に到達すると、板状ノズルＮ_２、Ｎ_３、ヒータ面Ｈおよびプリント基板で囲まれた部分が加熱領域Ｋ_２となり、同様にしてプリント基板が板状ノズルＮ_３、Ｎ_４の下に到達すると、板状ノズルＮ_３、Ｎ_４、ヒータ面Ｈおよびプリント基板Ｐで囲まれた部分が加熱領域Ｋ_３となる。

プリント基板Ｐが図示しない搬送装置で搬送され、プリント基板が板状ノズルで加熱される前の温度をＴ_０とする。プリント基板Ｐの前部が板状ノズルＮ_２に達すると、板状ノズルＮ_１とＮ_２から吹き出された熱風により形成された加熱領域Ｋ_１においてプリント基板の前部が加熱され、前部の温度がＴ_０からＴ_１に昇温する。次いでプリント基板の前部が板状ノズルＮ_３に達すると、加熱領域Ｋ_２でプリント基板の前部が加熱され、前部の温度がＴ_１からＴ_２に昇温する。同様にしてプリント基板の前部が加熱領域Ｋ_３で加熱されて前部の温度がＴ _２ からＴ _３ に昇温する。つまり本発明のリフロー炉では、板状ノズル間で加熱領域が形成され、該加熱領域でプリント基板が順次昇温をするようになる。

このとき板状ノズルＮ_１に穿設された噴出孔は離間しているため、該噴出孔の真下は温度が上昇するが、その中間となる部分はそれよりも温度が低い。しかしながら板状ノズルＮ_２に穿設された噴出孔はＮ_１に穿設された噴出孔の間に穿設されているため、プリント基板の前部が板状ノズルＮ_２に達すると、ここでＮ_１では充分に加熱されなかった部分が先にＮ_１の加熱で昇温した部分と同一温度となる。従って、板状ノズルＮ_１、Ｎ_２、Ｎ_３、Ｎ_４・・・Ｎ_ｎを通過したプリント基板は、最終のＮ_ｎを通過したときに全体が均一温度となっている。

なお、図１７は噴出孔を設けた板状ノズルを例にとって説明しているが、本発明におけるその他の態様における加熱形態にもほぼ同様であることは容易に理解されよう。

本発明のリフロー炉は、熱風の乱流がないことからマッフル内を不活性ガスで充満させた不活性雰囲気リフロー炉において、優れた効果を奏するものであるが、プリント基板全体を均一加熱できるため、大気リフロー炉にも採用できることはいうまでもない。

Claims (12)

1. 予備加熱ゾーン、本加熱ゾーンおよび冷却ゾーンからなり、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンの上部または上下部に１または２以上のヒータが備えられたリフロー炉において、前記ヒータは内部に送風機と電熱ヒータが設置されており、前面に複数の吹き出しノズルを備えた熱風吹き出しヒータであって、該熱風吹き出しヒータの前面には吹き出しノズルが突出して設けられており、該熱風吹き出しノズルはプリント基板の進行方向に対して横切る方向にジグザグ状に配置されており、該熱風吹き出しノズルの近傍にプリント基板の進行方向を横切る方向に延びて熱風吸い込み口が設けられており、該吸い込み口は送風機の吸い込み側に連通しており、一方、前記吹き出しノズルが送風機の吹き出し側に連通した構造となっていることを特徴とするリフロー炉。
2. 前記熱風吹き出しノズルがプリント基板の進行方向に複数条設けられており、前記熱風吹き出しノズルのジグザグ状の配置の山と谷は、隣接した条の熱風吹き出しノズルのジグザグ状の配置の谷と山にそれぞれ入り込んでいることを特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
3. 前記吸い込み口が、プリント基板の進行方向に対して横切る方向にジグザグ状態に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のリフロー炉。
4. 前記吸い込み口がプリント基板の進行方向に対して横切る方向にジグザグに連続して設けられており、このジグザグ状の吸い込み口内に一連の前記吹き出しノズルが立設されたことを特徴とする請求項１または２記載のリフロー炉。
5. 前記吹き出しノズルに隣接して前記吸い込み口がジグザグ状に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリフロー炉。
6. 前記吹き出しノズルに沿って平行して前記吸い込み口がジグザグ状に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリフロー炉。
7. 前記ヒータの前面には、高温で遠赤外線を放射する黒色のセラミックが被覆されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のリフロー炉。
8. 前記吹き出しノズルが、一連の横断面矩形のパイプで構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のリフロー炉。
9. 予備加熱ゾーン、本加熱ゾーンおよび冷却ゾーンからなるリフロー炉において、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンの上部または上下部には、ヒータ面から突出したノズルがプリント基板の進行方向に対して横切る方向にジグザグ状に複数条配置されていて、しかも該ノズル間のヒータ面には、プリント基板の進行方向に対して横切る方向に延びて設けられた吸い込み口が形成されており、また該ノズルにはそれぞれ多数の熱風の噴出孔が離間して形成されているとともに、各条に設けられた前記ノズルの噴出孔は隣接した条のノズルの噴出孔とはプリント基板の進行方向において同一位置に形成されてなく、少なくとも一条以上隔てたノズルの噴出孔と同一位置に形成されていることを特徴とするリフロー炉。
10. 前記吸込み口は、前記ノズルに沿ってジグザグ状に形成されていることを特徴とする請求項９記載のリフロー炉。
11. 前記吸込み口は、前記ノズル間の略中央にジグザグ状に形成されていることを特徴とする請求項９記載のリフロー炉。
12. 前記吸い込み口が、ヒータ面に形成されたスリットであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のリフロー炉。

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