JPH0377772A - 赤外線加熱式リフローハンダ付け方法および赤外線加熱式リフローハンダ付け装置 - Google Patents

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」 この発明は、赤外線加熱式リフローハンダ付け方法およ
び赤外線加熱式リフローハンダ付け装置に間し、特に、
実装部品の熱シヨツク防止の予備加熱において、実装部
品の大小および配置の粗密によって発生した上昇温度の
バラツキを常温以上で調整してリフローハンダ付けを行
なう赤外線加熱式リフローハンダ付け方法および赤外線
加熱式リフローハンダ付け装置に間する。

「従来の技術」 近年、電子工業の技術開発に伴い、電子機器の小型化が
促進され、従来のリード線付きの部品に代わってチップ
部品が多く用いられるようになった。

そして、そのチップ部品を効率よく実装するために表面
実装法が導入され、微小箇所へ能率的ζこ接合するハン
ダ付け方法としてリフロー法が多く採用されるようにな
った。

そのリフロ一方法に広く用いられているものとして、第
８図で示すような赤外線加熱式リフロー装置がある。

この第８図において、隔壁２によって予備加熱部３と、
リフロ一部５および冷却部６とに区分されている。

上記の炉本体１は、矢印方向に走行するコンベア７が中
段に配設されている。

予備加熱部３は、アルミニウム電解コンデンサ等の耐熱
弱部品が急加熱によって破損したり、特性が劣化するの
を防止すると共に、フラ・ソクスを活性化させるために
設けられたもので、熱コントロールができるように２〜
４セクシヨンに分割されている。

そして、この予備加熱部３において、走行するコンベア
７に載置された被接合材ｌＯが順次加熱されるために、
コンベア７を挟んで遠赤外線照射用のパネルヒータ１２
が熱源として配置され、被接合材１０が常温から１６０
℃の加熱温度で２〜３分程度加熱される。

コンベア７に載置される被接合材１０は、例えば第５図
で示すように、前工程において、基板８にクリームハン
ダ１１が供給され実装部品９が搭載されたものである。

リフロ一部５は、短時間で塗布したハンダを溶かし、実
装部品９を基板８に接合する。第８図で示す例において
は、波長域０．　７〜３μｍのハロゲンランプ１６がコ
ンベア７を挟んで対設され、ハンダ溶融温度１８３℃の
場合に約２２０℃で１０秒〜３０秒加熱する。

また、冷却部６は、コンベア７を挟んでファン１７．１
７が対設され、リフロ一部５での工程終了後の基板８、
実装部品９を急冷する。

「発明が解決しようとする課題」 前述した従来のりフロー炉において、極端な例として例
えば、第４図で示すように、一方において比較的大きな
ＱＦＰ形ＬＳＩやコンデンサＣ１抵抗Ｒ等の実装部品９
が密集し、他方において、耐熱弱部品であるアルミニウ
ム電解コンデンサ１９、スライドスイッチ、ジャック、
コネクタ等の実装部品９が孤立して配置された実装形態
では、第９図で示すように、予備加熱部３およびリフロ
一部５で５０℃〜７０℃の温度差が生した。

この温度差によって、一方において孤立し高温となった
実装部品９が熱で破損したり、変形したり、特性劣化す
る等が起こり、他方において、ハンダが充分に溶融せず
にハンダ不良を起すことがあった。

また、今後において、搭載する実装部品の多様化、多品
種化を考慮すると、上記のような事態の発生することが
増加することが考えられる。

この発明は、上記のような点に鑑みなされたものて、大
型と小型の実装部品が例え密と疎に混合しても、ハンダ
不良や熱損傷、熱劣化を起すことなく、連続的に実装ハ
ンダ付けが行えるリフローハンダ１寸は方法およびリフ
ローハンダ付装置の提供を目的とする。

「課題を解決するための手段」 上述の課題を解決するため、この発明においては、基板
上にハンダを挟んで実装部品が搭載された被接合材を走
行するコンベアに載置し、該コンベア上の被接合材を常
温から１６０℃で段階的に加熱する予備加熱工程と、 実装部品の大小、配置の粗密により発生する加熱予備工
程における温度差を常温以上で調整する温度差ｒ！４！
１工程と、 温度差！ｌｌｕがなされた被接合材をハンダの溶融点以
上に急速加熱し、実装部品を基板に接合するリフローハ
ンダ工程とを順次行なうことを特徴とするもの、および
基板上にハンダを挟んで実装部品が搭載された被接合材
を走行するコンベアに載置し、該コンベア上の被接合材
を常温から１６０℃て段階的に加熱する手段とを備えた
予備加熱部と、 実装部品の大小、配置の粗密により予備加熱部で発生し
た温度差を送風手段で！ｇ！整する温度差調整部と、 温度差調整がなされた被接合材をハンダの溶融点以上で
急速加熱し、実装部品を基板に接合するリフロー部と、
からなることを特徴とするものである。

「作　用」 第５図に示すように、前工程において、基板８上にクリ
ームハンダ１１が供給された後に、そのクリームハンダ
ｌｌ上に実装部品９が搭載されて被接合材１０となる。

第１図の工程図に示すように、上記の被接合材１０を連
続的に走行するコンベア７に載置し、コンベア７が矢印
方向に走行して炉本体１の予備加熱部３に入ると、被接
合材１ｏは、コンベア７の矢印方向の進行に伴い、常温
から１６０”Ｃに順次段階的に加熱され、温度差調整部
４に送られる。

この時、被接合材１０が例えば第４図で示すように、一
方に比較的大型のＱＦＰ形ＬＳＩとコンデンサＣ１抵抗
Ｒ等が密集した状態で搭載され、他方に耐熱側部品のア
ルミニウム電解コンデンサ１９が孤立した状態で搭載さ
れた極端な例においては、第９図で示すように３０〜５
０℃以上の差が発生する。

コンベア７が走行する温度差調整部４において、予備加
熱部３で発生した実装部品９．９間の温度差の調整が、
送風手段によって！ｌ！Ｊ整される。すなわち、送風手
段によって、孤立したアルミニウム電解コンデンサ１９
が急冷し、比較的大型のＱＦＰ形ＬＳＩとコンデンサＣ
５抵抗Ｒ等が密集したブロックが遅冷され、両者が略同
−温度若しくは孤立したアルミニウム電解コンデンサ１
９が１０℃〜２０℃低くなる。

次に、温度調整がなされた被接合材１０を載せたコンベ
ア７がリフロ一部５内に進行する。このリフロ一部５に
おいて、ハロゲンランプ１６，１Ｇによって１０〜３０
秒間照射される。ハロゲンランプ１６．１６で照射され
た被接合材１０は、約２２０℃に加熱され塗布されたハ
ンダ１１が溶融し、実装部品９が基板８に接合される。

次いて、コンベア７の走行に伴い、冷却部６に入り、上
下に対設されたファン１７．１７で急冷され、部品が実
装された基板として次工程に送られる。

「実　施　例」 続いて、この発明の実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。

第２図は、この発明に係るリフローハンダ付装置の実施
の第１例を示す概略断面図である。

この第２図において、炉本体１は、隔壁２によって、３
セクシヨンに区分された予備加熱部３と、温度差調整部
４と、リフロ一部５および冷却部６とに区分されている
。

また、炉本体１には、矢印方向に走行するコンベア７が
第２図で示すように中段に配設されている。

各予備加熱部３は、例えば、第４図で示す基板８および
実装部品９とからなる被接合材ＩＯをゆっくり加熱する
ことによって急激な加熱による熱損傷、熱劣化を防止す
ると共に、フラックスを活性化させるために設けた。

基板８、実装部品９とからなる被接合材１０は、例えば
第５図で示すように前工程において、基板８にクリーム
ハンダ１１が供給され、実装部品９が搭載されたもので
ある。この予備加熱部３は、被接合材１０を順次加熱昇
温するためにコンベア７を挟んで遠赤外線照利用のパネ
ルまたは棒ヒータが熱源として配置されると共に、加熱
した空スを対流させるファン１３．１３が配置され、コ
ンベア７上に載置された被接合材１０を１６０℃程度に
加熱する。

上記の予備加熱部３で予備加熱が行なわれる被加熱材１
０が、例えば第４図で示すように、一方においてＱＦＰ
形ＬＳＩやコンデンサＣ２抵抗Ｒ等が密集し、他方にお
いて耐熱側部品であるアルミニウム電解コンデンサ１９
が孤立した実装形態では、第３図で示すように大きなバ
ラツキが生じていた。

温度差調整部４は、この発明で新たに設けたセクション
で、前述のように予備加熱された実装部品９の上昇温度
のバラツキを調整する。

この温度調整部４は、可能な限り隣接した予備加熱部３
とリフロ一部５とエアカーテン（図示しない）等で断熱
し、予備加熱効果を損なうことなく上昇温度のバラツキ
を解消するために、コンベア７を挟んで吸気ファン１４
と排気ファン１５が対設されている＊４＆、４ｂは、各
々温度差調整部４の上下ｍ璧に開口した吸気口、排気口
である。

なお、前工程で高ｌ！ｌに加熱された小型で孤立してい
る実装部品９の方が、加熱されにくかった大型で密集さ
れに実装部品９より冷め易いので、この温度差！ｌ！！
整部４において、小型で孤立している実装部品９の上ｒ
＃湿温度大型で密集した実装部品９より低くすることが
、次工程を考慮して望ましい。

ノフロ一部６は、温度差調整部４て温度が調整された実
装部品９のクリームハンダ１ｉｔｔ溶融し、短時ｒｒＪ
１（１０秒〜３０秒）で実装部品９を基板８に接着する
。

このリフロ一部５においては、第１図および第２図で示
すように矢印方向に走行するコンベア７を挟んで波長域
０．７〜３μｍのハロゲンランプ１６．１６または３〜
１５μｍの遠赤外線棒ヒータが刻設されると共に、加熱
した空気を対流させるファン１７．１７が配設されてい
る。

そして、基板８にプリントしたクリームハンダ１１の溶
融温度１８３℃の場合には、加熱温度２２０℃前後で加
熱する。

それによって、クリームハンダ１１が溶融し実装部品９
が基板８に接合される。

冷却部６は、第２図で示すように送気用のファン１８．
１８がコンベア７を挟んで対設されている。

そして、このファン１８．１８によってリフローｌｌ３
５から送り出された被接合材ｌＯを急冷する。

次に、この発明に係る赤外線加熱式リフローハンダ付方
法の一例について、工程順に説明する。

（ａ−１）前工程（実装部品搭載工程）第５図で示すよ
うに基板８上にクリームハンダ１１が供給された後に、
クリームハンダ１１上に実装部品９が搭載されて被接合
材１０として次工程に送られる。

（ａ＞予備加熱工程 コンベア７上の被接合材１０を常温から１６０℃で段階
的に加熱する。

前工程で基板８上に搭載されたＱＦＰ形ＬＳＩ、コンデ
ンサＣ１抵抗Ｒ、アルミニウム電解コンデンサ１９等の
実装部品９が急激な熱ショックで破損したり、特性が劣
化するのを防止するために常温から１６０℃で段階的に
加熱し、被接合材１０を約１６０℃に加熱する。

この予備加熱工程における加熱時間は、約２分〜３分と
し、ゆっくり段階的に加熱する。

加熱された被接合材ｌＯは、次工程に送られる。

（ｂ）温度差１１整工程 実装部品９の大小および配置の粗密により発生する船舶
予備工程における温度差を常温以上で調整する。

予備加熱工程で予備加熱が行なわれる被加熱材１０が、
例えば極端な例として第４図で示すように、一方におい
て比較的大型のＱＦＰ形ＬＳＩやコンデンサＣ，抵抗Ｒ
等が密集し、他方において耐熱弱部品であるアルミニウ
ム電解コンデンサ１９が孤立した状態の実装形態では、
第３図のグラフで示すような結果となった。すなわち、
予備加熱が終了したときにおいて、ＱＦＰ形ＬＳＩやコ
ンデンサＣ１抵抗Ｒ等が密集して搭載された部位の加熱
温度が１２０℃であるのに対し、孤立したアルミニウム
電解コンデンサ１９の加熱温度が１５０℃と３０度の開
きがあった。

このまま、リフローＨ５に供給すると、孤立したアルミ
ニウム電解コンデンサ１９が急加熱されて機能が破壊さ
れる虞れがあると共に、アルミニウム電解コンデンサ１
９の加熱時間、加熱温度に合わせると、密集部で熱不足
による接合不良が生じるようになる。

よって、この発明においては、例えば第１図および第２
図で示すように、温度差調整部４の下方に間口した吸ａ
口４ａから吸気ファン１４で冷たい外気を吸い込み、上
方に開口した排スロ４ｂから排２ファン１５で熱い空２
を排出する。

これによって、孤立しているアルミニウム電解コンデン
サ１９が急冷し、比較的大型のＱＦＰ形ＬＳＩとコンデ
ンサＣ１抵抗Ｒ等が密集したブロックが遅冷され、両者
が略同−温度若しくは孤立したアルミニウム電解コンデ
ンサ１９が−１０℃〜−２０℃低くなる。

（ｃ）リフロー工程 温度差調整がなされた被接合材１０をハンダの溶融点以
上に急速加熱し、実装部品を基板に接合する。

温度ｌ！Ｉ整がなされた被接合材１０を載せたコンヘア
７がリフロ一部５内に進行する。このリフロ一部５にお
いて、ハロゲンランプ１６．１６によって１０〜３０秒
間照射された被接合材１０は、約２２０℃に加熱され塗
布されたハンダ１１が溶融し、実装部品９が基板８に接
合される。

（ｃ＋１）急冷工程 次いで、コンベア７の走行に伴い冷却部６に入り、上下
に対設されたファン１８．１８で急冷され、部品が実装
された基板として次工程に送られる。

第６図および第７図で示すものは、この発明の実施の第
２例を示すもので、実施第１例における炉本体１を２分
割すると共に、温度差調整部４をオーブン形状としたも
のである。

従って、予備加熱部３は、独立した炉本体２１内に形成
され、隔壁２．２で３セクシヨンに区分されている。ま
た、リフロ一部５および冷却部６は、独立した炉本体３
１内に形成されている。

この第２実施例における温度差調整部４においては、第
６図で示すように、コンベア７を挟んで送２ファン２４
．２４が対設されている。また、この温度差調整部４は
、オーブン形式なので、第７図のグラフで示すように調
整効果が発揮される。

「発明の効果」 以上のように、この発明はリフローハンダにおいて、予
備加熱した基板および実装部品の加熱ムラを解消すると
共に、加熱され易い実装部品の温度を低下させてからリ
フローするもので、大型のＱＦＰ形ＬＳＩや耐熟弱部品
であるアルミニウム電解コンデンサ、スライドスイッチ
、コネクタ等が混載実装される基板であっても、ハンダ
不良や過熱による破損、変形、特性劣化等を起さずに実
装が行える。

従って、今後における実装部品の多様化、多品種化にと
って極めて有効である。

グラフ、第８図は従来例ｉ置の概略断面図、第９図は従
来例の被加熱材の温度変化を示すグラフである。

炉本体 予備加熱部 温度差！１１整部 リフロ一部

【図面の簡単な説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にハンダを挟んで実装部品が搭載された被
   接合材を走行するコンベアに載置し、該コンベア上の被
   接合材を常温から１６０℃で段階的に加熱する予備加熱
   工程と、 実装部品の大小、配置の粗密により発生する加熱予備工
   程における温度差を常温以上で調整する温度差調整工程
   と、 温度差調整がなされた被接合材をハンダの溶融点以上に
   急速加熱し、実装部品を基板に接合するリフローハンダ
   工程とを順次行なうことを特徴とする赤外線加熱式リフ
   ローハンダ付け方法。
2. （２）基板上にハンダを挟んで実装部品が搭載された被
   接合材を走行するコンベアに載置し、該コンベア上の被
   接合材を常温から１６０℃で段階的に加熱する手段とを
   備えた予備加熱部と、実装部品の大小、配置の粗密によ
   り予備加熱部で発生した温度差を送風手段で調整する温
   度差調整部と、 温度差調整がなされた被接合材をハンダの溶融点以上で
   急速加熱し、実装部品を基板に接合するリフロー部と、
   からなることを特徴とする赤外線加熱式リフローハンダ
   付け装置。