JPH02137691A

JPH02137691A - リフロー装置

Info

Publication number: JPH02137691A
Application number: JP29114988A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Taniguchi; 昌弘谷口; Susumu Saito; 進斉藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1990-05-25
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JP2687504B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、プリント回路基板（以後基板と略す）等を加
熱するにあたり、特に基板上の温度分布のばらつきを少
なくして、電子部品をプリント基板へはんだ付けする為
のリフロー装置に関するものである。

従来の技術近年、プリント基板用加熱装置において、電子部品の小
形化、多品種化、高密度実装化に伴い、３　　′−−／これら部品のはんだ付過程での部品性能保持、あるいは
、はんだ付は不良率低減の為にもはんだ付は時の温度管
理が大きな課題となっている。

従来リフロー装置としては、加熱源に、遠赤外線もしく
は、近赤外線を用いる方式がとられているが、このよう
な方法による加熱では、部品実装形態の高密度化と、実
装される部品の種類の多様化によって、基板内の温度分
布に大きな温度差を生じてしまい、その結果、温度がち
が９やすい部分は、部品の耐熱温度を超過する値にまで
昇温するが、温度があがりにくい部分は、はんだの溶融
温度に達しないということが生じてきた。

以下、図面を参照しながら、従来のリフロー装置の一例
について説明する。第６図は、従来のリフロー装置を示
すものである。第６図において、６ａは余熱部第１ゾー
ンパネルヒータ、６ｂは余熱部第２ゾーンパネルヒータ
、６Ｃｌｄ、リフロ一部バネｐヒータである。６ｄは冷
却ファン、６ｅは基板搬送部、６ｆは落下基板搬出コン
ベアである。

６ｑは電子部品を実装した基板である。第７図はリフロ
ー装置を用いての基板リフロー温度プロファイ）Ｖを示
す。

以上のように構成されたリフロー装置について、以下そ
の動作について説明する。

まず、電子部品を実装された基板６ｑは、第６図中入ロ
側より基板搬送部６ｅによって、リフロー装置内を搬送
される。余熱部第１ゾーンにおいて、パネルヒータ６ａ
により、」１下から加熱された基板は第７図に示すよう
に、１６ｏ′Ｃ〜１５０°Ｃ近くまで昇温する。次に余
熱部第２ゾーンにおいては、パネルヒータ６ｂの安定加
熱により第７図に示すように１６０°Ｃ〜１５０″Ｃ一
定に保つことで、基板温度分布の均−化及びはんだクリ
ームの乾燥、活性化を程する。このゾーンを過ぎ、リフ
ローゾーンにはいると、再び基板はパネルヒタ６Ｃによ
如上下から７ＪＱＦ’！される。第７図に示すように、
基板温度は共晶はんだの融点１８３°Ｃ以上の、しかも
部品の耐熱温度以下の温度約２３０°Ｃ前後まで昇温す
る。そして十分クリームはんだが溶解した後、冷却ゾー
ンにおいて、冷却ファン６　へ−ン６ｄが基板を冷却し７、はんだを凝固させ、継手部を形
成する。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記のような構成では、加熱源として遠赤
外線を使用している為、基板内で部品が高密度に実装さ
れる部分と、疎に実装される部品が分かれるとこの大き
な熱容量の差が、そのまま基板内の温度差となシ、クリ
ームはんだが溶解するに至らなくなる。また部品形状の
多様化により例えば、■リードを有するプラスチックパ
ッケジ部品では、■リード部分が遠赤外線の隠になって
しまい加熱されず、クリームはんだが溶解しない場合も
生じてきた。

史には、部品の多様化、特に機構部品の出現により今ま
で以上に基板内温度分布の均一化が必要とされてきた為
、遠赤外線による加熱だけでは、リフローすることが困
難であるという問題を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、高密度実装化や部品形態
の多様化する部品実装基板においても、６　・・リフローはんだ付可能な方法を提供するものである。

課題を解決するだめの手段上記問題点を解決する為に、本発明のりフロ装置は、加
熱源として、ヒータによる赤外線及びノズルの小孔より
吹き出す加熱した空気（以下熱風という）による熱伝達
を利用するという構成を備えたものである。

作　　　用この技術的手段による作用は次のようになる。

即ち基板内で部品が高密度に実装される部分と、疎に実
装される部分とで熱容量の差が大きく生じてしまう場合
や、■リード等遠赤外線がまわり込めない局部について
もノズルよυ吹き出す熱風から基板への熱伝達を利用す
ることにより第１に、基板温度が熱風の温度以下の場合
には、基板に対して加熱作用、熱風の温度以上の場合に
は基板に対して冷却作用として働く、第２に第１の作用
により基板内温度ばらつきを減少させることができる。

第３に熱風を用いる為、遠赤外線の捷わり込７　ヘーノめなかった部品密集部分やＩＩ）−ド部分へも熱を供給
・加熱することが可能となる。

実施例以下、本発明の一実施例のリフロー装置について図面を
参照しながら説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例におけるリフロー装置
の構造を示すものである。第２図は、熱風吹き出しに用
いるノズ）ｖ２示すものである。第１図において、１ａ
は余熱部第１ゾーンパネルヒータ、１ｂは余熱部第１ゾ
ーン熱風吹き出しノズル、１Ｃは余熱部第２ゾーンパネ
ルヒーター、１ｄは余熱部第２ゾーン熱風吹き出しノズ
ル、１ｅはリフローゾーンパネルヒーター、１ｆはりフ
ロゾーン熱風吹き出しノズルである。１ｑは冷却ゾーン
冷却ファン、１ｈは炉内雰囲気排気ファン、１１は基板
搬送部、１１は落下基板搬出べμト、１には電子部品実
装基板である。１１はそれぞれ加熱器である。

第２図において、２ａはパネルヒーター、２ｂはノズル
、２ｃは基板搬送部、２ｄは電子部品実装基板、２ｅは
ノズルにあけられた小孔の列を示す。２ｆは加熱器であ
る。

以上のように構成されたリフロー装置について、以下第
１図及び第２図を用いてその動作を説明する。

電子部品を実装された基板１には入口側より基板搬送部
１１によってリフロー装置内を搬送される。まず、余熱
部第１ゾーンにおいて室温・（常温）状態にあった基板
が余熱部第１ゾーンバネｐヒータ１ａと余熱部第１ゾー
ン熱風吹き出しノズ１ｖ１ｂより出る１６０”Ｃ前後の
熱風により加熱される。次に余熱部第２ゾーンにおいて
は、一つに、基板全体の温度分布を均一にする為に、い
ま一つに、はんだクリームの十分な乾燥と活性化を引き
起こさせる為に、余熱部第２ゾーンバネμヒータ１ｃと
余熱部第２ゾーン熱風吹き出しノズ／Ｌ／１ｄより出る
１６０℃前後のホットエアーにより基板内温度分布を１
６０°Ｃ〜１６０″Ｃの間に均一に安定させる。そして
、リフローゾーンにおいて再びリフローゾーンパネルヒ
ーター１ｅとリフローゾ９　ベージーン熱風吹き出しノズル１ｆより出る２４０°Ｃ前後の
ホットエアーによシ基板を加熱し、基板温度を共晶クリ
ームはんだ融点１８３°Ｃ以上かつ部品耐熱温度約２６
０°Ｃ以下の温度、つまり２３０″Ｃ前後まで昇温させ
る。これによって、クリームはんだを十分溶解させた後
、最後に冷却ゾーンにおいて冷却ファン１ｑを用いはん
だを凝固させ、はんだ継手部を形成する。

第２図は、ノズル部の構成を示す。外部より供給された
空気は加熱器２ｆにより所定の温度に加熱される。この
加熱された空気がノズＡ／２ｂ内を通り、小孔列２ｅよ
り熱風として吹き出される。

搬送部２Ｃによって各加熱ゾーン内を通過する電子部品
実装基板２Ｃはこうして上下面よりパネルヒータ２ａの
発する赤外線による加熱と、ノズルより吹き出す熱風を
媒体とする熱伝達による加熱の相方の手段によって、基
板内部からも外表面からも加熱される。

以上のように、本実施例によれば、一定温度の熱風によ
る加熱・冷却作用により、基板内温度ば１０”−７らつきを小さく抑えることができる。更に、基板内で電
子部品が高密度に実装される部分と、疎に実装される部
分とで熱容量の差が大きくなる場合や■リード部等の遠
赤外線がまわりこめない局所についても同様の作用と熱
風のまわりこみによる熱の供給によって、温度ばらつき
を小さく抑えることができる。これにより、高密度実装
基板のリフローはんだ付が可能となる。

また、パネルヒータによってノズルが加熱されているの
で、第２図に示す構造をとることにより、ノズルから吹
き出される空気の温度は、搬送方向に沿って、順次高く
なる。これにより、基板温度昇温スピードの均一性を増
すことができる。

次に本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明する。

本発明の目的は、基板及び電子部品の温度を急激に加熱
することなく、均一な昇温スピードで滑らかに加熱する
ことにある。第３図において、３ａは熱風吹き出しノズ
ｐ、３ｂは基板搬送部、３ｃは電子部品実装基板である
。更に、このノズ／Ｌ’３　ａ１１　ヘ一７を用いた場合の基板搬送面に沿った風速分布と、にはφ
１．２にはφ１．５．３にはφ１．８．４にはφ２．０
　　の径の孔列ヲロけている。

一定の送風圧をかけている為、ノズルより吹き出す熱風
の最高風速値は、孔径を大きくすれば、その風速が増し
、孔径を小さくすれば、風速が減少する。これにより、
第３図中に示しているように、第２の実施例によって搬
送方向に沿って入口近くよシ順次熱風の風速が増加する
。風速が順次増加することにより熱風から基板への熱伝
達率も増加する。これにより、基板及び電子部品の温度
は、均一な昇温スピードで加熱していくことが可能とな
る。

ここでは、搬送方向に沿って入口近くより、順次孔径を
変えていくことを述べたが、入口近くのノズルのみの孔
径を小さくすることで、風速を減少させ、熱伝達率を小
さくすることも考えられる。

この構造をとることで、基板が熱風吹き付は域へ搬入さ
れた瞬間における急激な温度上昇を避けることができる
。

これまでの実施例では、ノズルより基板搬送面へ孔列か
ら垂直に熱風を吹き出す構造をとったが、第４図に示す
ように、ノズルから基板搬送面へ、孔を多数列設けるこ
とで斜め方向にも熱風を吹き付ける構造をとってもよい
。このことにより、これまでの実施例では、搬送方向に
対して直角な方向に、４列のノズルを設けたが、このノ
ズル列を増やすことなく同数のノズル列で、鉛直下のみ
の熱風吹き出しノズルよりも均一な搬送方向に沿っての
風速分布を得ることができる。風速変化が少なくなるこ
とによって、安定した一定の熱伝達が、熱風と基板の間
で行われる。したがって、基板及び部品温度は均一な昇
温スピードで加熱していくことができる。

次に本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

本発明の目的は、一定温度の熱風で炉の内部の空気に一
定の流れ方向をつくることによって炉の１３　・＼　７内部の雰囲気温度が一定に保たれその結果基板のはんだ
付けにおいて、常に同一の温度プロファイルが得られる
ということにある。

第６図は、第２図に示す熱風吹き出しノズルである。図
中、５ａはパネルヒーター倶１へ４６°Ｃの角度をもっ
てあけられた熱風吹き出し孔である。

６ｂは、炉内へ搬送されてきた電子部品実装基板である
。

図中矢印は炉内の空気の流れを示す。矢印６Ｃはノズル
から搬送面へ向けて吹きつける一定温度の熱風の流れで
あり、矢印６ｄはノズルから吹きつけられた熱風のはね
かえりによって得られる雰囲気の流れである。太い矢印
６ｅは、熱風吹き出し孔５ａによってつくられた炉内雰
囲気の流れである。

以上の構成をもつことで、炉内へ基板が搬送されてくる
と、基板は一定温度の熱風６Ｃとパネルヒーター７ｓｆ
の出す赤外線によって加熱される。

基板へ熱を伝達した後の冷やされた熱風６ｄは炉内にの
こるが、気流６ｅによってすみやかに排気１４　・６ｑとなり炉外へ排出される。これにより炉内雰囲気温
度が基板の搬入により低下してしまうことがない為、パ
ネルヒータ６ｆの温度も安定する。

したがって、基板の加熱は、一定温度の熱風と一定温度
のパネルヒータからの赤外線によっておこなうことがで
きる。こうして、基板が、逐次連続して炉内へ搬入され
てきても、基板のはんだイ１１においては常に同一の温
度プロファイルが得られることになる。

更に雰囲気が炉内を常時循環排気する構造によシ、クリ
ームはんだ基板より生ずる加熱時の蒸発物の排気も非常
にすみやかに行われる。

発明の効果以上のように本発明は、ヒータによる赤外線加熱と、ノ
ズルの小孔より吹き出す熱風の熱伝達による加熱とによ
り、高密度実装化や、部品形態の多様化する部品実装基
板においてもリフローはんだ付が可能となった。更に熱
風の吹き出しにノズＡ／金利用していることにより、熱
風吹き出し小孔の径や、吹き出し方向、ノズルと基板と
の距離が、１６　・・自由に可変できる。これにより、基板の実装形態に最も
適した熱風吹き付による加熱が可能となった。また、炉
内雰囲気は、熱風を利用して常に一定温度に保つことが
できることにより、−枚のみの基板のはんだ付も、逐次
連続して生産する基板のはんだ付も共に同一の温度プロ
ファイルにてリフローはんだ付できることが可能となっ
た。以上高品質なリフローはんだ付を実現した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例におけるリフロー装置
の概略構造図、第２図は：／Ｉｌｌ熱手段の斜視図、第
３図ａ、ｂ、ｃは本発明の第２の実施例における加熱手
段の斜視図、風速分布図及び基板温度プロファイル図、
第４図は本発明の第２の実施例における熱風吹き出しノ
ズルの他の例の正面図、第５図は本発明の第３の実施例
における熱風付き出しを利用した炉内雰囲気の空気の流
れ図、第６図は従来のリフロー装置の構造図、第７図は
共晶はんだクリームを用いたときのリフロー温度プロフ
ァイｐ図である。１ａ・・・・・・余熱部第１ゾーンパネルヒータ、１ｂ
・・・・・・余熱部第１ゾーン熱風吹き出しノズル、１
Ｃ・・・・・・余熱部第２ゾーンパネルヒータ、１ｄ・
・・・・・余熱部第２ゾーン熱風吹き出しノズル、１ｅ
・・・・・・リフローゾーンバネフレヒータ、１ｆ・・
・・・・リフローゾーン熱風吹き出しノズル、１ｑ・・
・・・・冷却ゾーン冷却ファン、１ｈ・・・・・・炉内
雰囲気排気ファン、１１・・・・・・基板搬送部、１ｊ
・・・・・・落下基板搬出ベルト、１ｋ・・・・・・電
子部品実装基板、１１・・・・・・加熱器。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名派

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電子部品が装着されたプリント回路基板等の被加
熱物を搬送する搬送部と、被加熱物を加熱する加熱部と
を具備したリフロー装置において、加熱部は赤外線を出
すヒーターと、熱風を出す熱風発生機と、熱風を吹き出
すノズル部とを具備したことを特徴とするリフロー装置
。
（２）ノズル部は被加熱物の搬送面に略平行に、かつ搬
送方向に略垂直な方向に設けられ、かつ熱風を吹き出す
小孔を多数個あけてあることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載のリフロー装置。
（３）ノズル部内への熱風供給が被加熱物の搬送方向に
沿って搬送入口部から出口部へ向かって行われることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のリフロー装置。
（４）被加熱物搬送面に略平行にかつ、被加熱物との距
離が、搬送方向に沿って順次近づいていくよう設けられ
た特許請求の範囲第１項記載のリフロー装置。
（５）ノズル部に設けられた多数の小孔の径を、被加熱
物搬送方向に沿って順次大きくする構造を特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のリフロー装置。
（６）ノズル部に炉内雰囲気かくはん用熱風吹き出し小
孔を設け炉内雰囲気排気ダクトを具備したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のリフロー装置。