JPH11233934A - 半田付け装置 - Google Patents
半田付け装置Info
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- JPH11233934A JPH11233934A JP10041190A JP4119098A JPH11233934A JP H11233934 A JPH11233934 A JP H11233934A JP 10041190 A JP10041190 A JP 10041190A JP 4119098 A JP4119098 A JP 4119098A JP H11233934 A JPH11233934 A JP H11233934A
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Abstract
フラックスを用いずにクラックやボイドが無い高品質の
半田付けを能率良く実施する。 【解決手段】 蓋3を具えた気密なチャンバー1内に基
板25が乗せられる黒鉛製の熱板4を配置し、熱板4の
内部には電気ヒーター5を設け、チャンバー1の底を気
密に貫通する支持桿11、11の上端に熱板4に密接で
きる上面を持った冷却板12を取付け、チャンバー1の
外部に支持桿11、11の昇降用シリンダー14を設
け、支持桿11、11を経由してチャンバー1内に冷却
水を循環させ、チャンバー1をそれぞれバルブ16、2
4、22を経由して真空排気ポンプ17と窒素ガス供給
源とカルボン酸19を収容した容器18とに連通させ
た。
Description
ない半田付け装置、特にプリント基板、ICパッケージ
等に搭載された電子部品、素子等を基板等の導体に半田
付けするための装置に関する。
しては、酸化防止、酸化物除去のためにフラックスが使
用されている。しかし、半田付け後のフラックス残渣が
大気中の水分と反応して半田や金属類を腐食させたり、
絶縁抵抗を劣化させたりするので、半田付け後にフロン
系の洗浄剤で洗浄しているが、地球環境破壊が問題にな
り、これに代替するアルコール系等の洗浄剤では十分な
洗浄効果が得られていない。そのために幾つかのフラッ
クスを使用せずに半田付けする方法や装置が提案されて
いる。
る半田付け装置は、水素ガス等を含む還元性雰囲気ガス
を加熱して半田付け部位に吹付けるものであるが、水素
ガスの還元活性化温度は350℃前後と高いので、半田
付けされる電子部品類に損傷を与える惧れが大きい。ま
た、半田付け部位が多数存在する場合には、これら全体
を一様に半田付けするのが困難である。
めに、230℃前後で活性化するカルボン酸の蒸気と水
素等の還元性ガスの混合雰囲気ガスを使用する半田付け
方法が特開平6−190584号公報に示されている
が、吹付ける混合ガスが完全な気体にならず、ミスト状
になるため、半田付け部位全体に一様に行渡らなくな
る。そのために或る部位で半田が酸化して脆くなった
り、半田の昇温の遅延によりその内部にクラックやボイ
ドを生じたりして半田付けの品質が損なわれる惧れがあ
る。
おける半田接合を一様にするためには、基板等の全体を
同時に加熱、急冷することが望ましいが、そのために基
板等に対する加熱部と冷却部とを合体させると熱容量が
大きくなって、加熱及び冷却に時間がかかり、半田付け
に悪い影響が出る。そのために、図2及び図3に示すよ
うに装置内を予備加熱部、本加熱部、冷却部に区分し、
基板がその中を順に移動するようにしているのが一般的
である。
として示されている連続送り式の半田付け装置を示す。
チャンバー31の両端に入口32及び出口33が設けら
れ、チャンバー内には入口32から出口33にかけてコ
ンベヤー34が設けられている。チャンバー31内に
は、二重側壁で囲まれた予熱室35、36及び本加熱室
37、38が配置され、コンベヤー34はこれら各室の
側壁に形成した出入口を通っている。各室の上部にはヒ
ーター39、39、39が配置され、各室の底部に設け
られたファン40、40、40、40により、各室内の
空気は二重側壁の間を通って各室の上部へ循環させられ
る。
でコンベヤー34に乗せられ、出口33へと進行し、そ
の間、予熱室35、36で予熱され、本加熱室37、3
8で半田は溶融し、出口33から外界へ出てから半田は
凝固する。この種の半田付け装置は、空気中で半田付け
を行なうためにフラックスが必要であるばかりでなく、
装置の全長が数m以上に及ぶ大掛かりなものとなる。
ているタクト送り式の半田付け装置を示す。チャンバー
51は両端に入口52及び出口53を有し、これら入口
及び出口にはそれぞれ気密な扉54、55が設けられて
いる。またチャンバー51内は気密なシャッター56、
57によって入口室58、加熱室59及び出口室60に
分かれ、各室内にはそれぞれコンベヤー61、62、6
3か配置されている。加熱室59の上部には赤外線加熱
ランプ64、65、66、67が設けられ、加熱ランプ
64及び65は予熱用、66及び67は本加熱用であ
る。
ス供給管路68にバルブ69、70、71を経由して接
続され、かつそれぞれバルブ72、73、74を経由し
て真空排気ポンプ75に至る排気管路76に接続されて
いる。
ー57も閉じて出口室60内に大気を導入し、扉55を
開いてコンベヤー63上の基板を外界へ送出し、続いて
扉55を閉鎖しバルブ74を開いて出口室60内を排気
し、バルブ71を開いて還元性ガスを導入して、出口室
60内の雰囲気を加熱室59内に等しくしてからシャッ
ター57を開く。
入してから扉54を開き、電子部品類を乗せた基板77
をコンベヤー61上に乗せる。次に扉54を閉じ、バル
ブ69及び72を操作して入口室58内の雰囲気を加熱
室59内に等しくし、シャッター56を開いて基板77
をコンベヤー61上からコンベヤー62上に移す。この
ときコンベヤー62上の最先端に位置している基板は出
口室60のコンベヤー63上に移される。
7は加熱室59内を間歇的に出口室60の方向に送ら
れ、その間赤外線加熱ランプ64、65により予熱さ
れ、赤外線加熱ランプ66、67により半田溶融温度に
加熱され、半田付けが行なわれる。この種の半田付け装
置は、真空に近い還元性雰囲気内で半田付けを行なうた
め、フラックスは必ずしも用いなくてよいが、半田内の
ボイドの完全な除去は困難で、かつ装置の全長はやはり
数m以上の大掛かりなものとなる。
ボイドやクラックが存在しない良好な半田付けを行なう
ことができ、しかも寸法が嵩張らない半田付け装置を実
現しようとするものである。
は、扉乃至は蓋のような開閉手段を具え内部に気密な単
一の室が存在するチャンバーを有する。チャンバー内に
は熱伝導の良好な材料で作られた熱容量が小さい熱板が
配置され、かつこの熱板にはヒーター等の加熱手段が附
設されている。また、この熱板には温度検出器を附設
し、これによって加熱手段を制御することが望ましい。
この熱板の上面の少なくとも半田付けされる基板等を乗
せる部分は、基板等の裏面に密接するよう平坦にされて
いる。この熱板には、加振器を結合することが望まし
い。
設けられており、その進出時にはその上面が熱板の下面
に密接し、その後退時には熱板から離れて位置する。冷
却板の進退運動は、チャンバーの外部または内部に設け
た適当な駆動機構によって行なわれる。チャンバーに
は、カルボン酸の供給管路と、非酸化性ガスの供給管路
と、真空排気ポンプに至る排気管路とが結合されてい
る。
る基板等は、チャンバー内の熱板上に載置される。チャ
ンバーの開閉手段を閉じた後、真空排気ポンプを運転し
てチャンバー内を排気し、更に排気を続けながら非酸化
性ガスを供給することによって、チャンバー内は無酸素
状態になる。次いでヒーターを作動させて熱板を加熱す
ると共に、カルボン酸蒸気をチャンバー内に供給する。
これにより熱板の温度は速やかに上昇して、基板等の各
半田付け予定部位では、カルボン酸蒸気の真空に近い還
元性雰囲気内で半田が溶融し、半田付けが行なわれる。
であるために溶融半田の外へ移動し易いが、熱板を振動
させることにより効果的に駆出することができる。半田
付けが終わったら、ヒーターの作動及びカルボン酸蒸気
の供給を停止し、冷却板を進出させて熱板に接触させ、
これにより熱板及びその上に乗っている基板等を冷却さ
せる。その際、チャンバー内に非酸化性または還元性の
ガスを導入すれば、より効果的に基板等を冷却させるこ
とができる。そして、半田の凝固後にチャンバーを開い
て基板を取出す。
田付け部位で半田は還元性雰囲気内で溶融されるので、
フラックスを用いずに半田付けを行なうことができ、半
田が完全に凝固するまで基板等が動かされないので、電
子部品の移動や半田の剥離やクラックの発生が無く、低
圧雰囲気内で半田付けが行なわれかつ必要に応じ適当な
振動が加えられるので、ボイドも良好に除去することが
できる。しかも、熱板と冷却板とが別々になっていて、
熱板の熱容量が小さいので、基板等の加熱及び冷却を迅
速に行なうことができ、単一の室内で半田付けを行なっ
ているため、装置の寸法が小さくて足りる。
下面に可及的に良好に密着するように、上面全体が平坦
であるか、或いは基板等を乗せる部分が平坦でなければ
ならない。この熱板は熱を良好に基板等に伝達できるよ
うに熱伝導度の良好な金属、セラミックスその他の材料
で作られるが、特に炭素製または黒鉛製であることが望
ましい。また、この熱板には加熱手段が附設されるが、
この加熱手段としてはシーズヒーターのような電気抵抗
発熱体が好適である。このほか加熱手段として加熱され
た熱媒体油が熱板内を循環するようにしてもよい。
に密着できるように上面を平坦にすることが望ましい
が、必ずしもこのような形状に限定されず、要は両者は
互いに密着できる形状であればよい。また冷却板の熱板
に対する進退運動は昇降運動であるのが望ましいが、必
ずしも昇降運動に限定されない。
バーの底部を気密に摺動的に貫通する支持桿によって冷
却板を支持し、チャンバーの外に設けた駆動機構によっ
て支持桿を昇降するのが有利である。この場合支持桿内
を通して冷却板内に冷却媒体を循環させることができ
る。
オン酸、ブチリック酸、バレリック酸、カプロン酸、エ
ナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、蓚酸、マロン
酸、コハク酸、アクリル酸、サリチル酸、乳酸等を用い
ることができ、これらを収容した密閉容器をチャンバー
に連通させることにより、その蒸気をチャンバー内に導
入することができる。その蒸発量は、チャンバー内のガ
ス圧力に依存する。カルボン酸蒸気は単独でチャンバー
内に導入してもよいが、水素、一酸化炭素のような還元
性ガス、または窒素のような非酸化性ガス等のキャリア
ガスを混合してチャンバー内に導入するのが望ましい。
このようにキャリアガスを併用することにより、チャン
バー内へのカルボン酸蒸気の導入が容易になり、かつこ
の蒸気がミスト状になるのを防ぐことができる。
ては、水素、一酸化炭素のような還元性ガスまたは窒素
のような非酸化性ガスを使用する。
って蓋3が開閉可能に設けられており、閉蓋時にはチャ
ンバーは気密状態になる。チャンバー1内には熱伝導の
良好な黒鉛製の平坦な熱板4が存在し、熱板4内に設け
られた電熱ヒーター5から伸延する電線6、6は、気密
端子7、7を経由してチャンバー1の外へ導出されてい
る。なお、図示を省略したが、熱板4内には温度検出素
子が設けられており、その検出温度に基き熱板4の温度
が所定値になるように電熱ヒーター5の通電が制御され
る。熱板4には超音波加振器8が附設されており、この
超音波加振器から伸延する電線9、9も気密端子10、
10を経由してチャンバー1の外へ導出されている。
ンバーの底を気密にかつ摺動可能に貫通する昇降桿1
1、11によって冷却板12が支持され、昇降桿11、
11の外界における端部は連結材13に結合されてい
る。チャンバー1の底の下面にはシリンダ14が取付け
られており、そのロッド15は連結材13に結合されて
いる。昇降桿11、11は中空で、その一方を通し冷却
板12内に冷却水が供給され、他方を通して冷却水は排
出される。
由して真空排気ポンプ17に連結されている。18はカ
ルボン酸19を収容した容器で、ここで生じたカルボン
酸蒸気は混合器20において管路21から供給されるキ
ャリアガスと混合され、バルブ22を経由してチャンバ
ー1内に導入される。なお、キャリアガスとしては、水
素または窒素が適している。また、管路23及びバルブ
24を経由して、チャンバー1内へ窒素ガスが供給され
ている。
は、先ず蓋3を開いて熱板4上に被処理基板25を乗
せ、蓋3を閉じ、バルブ16を開いて真空排気ポンプ1
7を運転してチャンバー1内を十分排気し、次いでバル
ブ24を開いて窒素ガスを導入しながら真空排気ポンプ
を運転して、チャンバー1内を無酸素状態にする。そし
てバルブ24を閉じて窒素ガスの供給を断ち、ヒーター
5に加熱電流を供給し、バルブ22を開くと、容器18
内のカルボン酸は蒸発してキャリアガスと共にチャンバ
ー1内に供給される。カルボン酸の蒸発量はチャンバー
1内のガス圧力によって決まり、そのガス圧力はバルブ
16または22の開度によって数〜数10Paに調節さ
れる。
通電により急速に昇温し、基板25を半田付けに適した
230℃附近に加熱する。このとき、チャンバー1内の
カルボン酸蒸気及びキャリアガスは基板25上の半田付
け部位のすべてに行渡っているので、各部位の半田はカ
ルボン酸蒸気による還元性雰囲気中で溶融する。ここで
超音波加振器8を励振すると、溶融半田中のボイドは真
空に近い圧力雰囲気と超音波振動とによって効果的に半
田の外へ駆出される。
と加振器8の励振とを停止し、バルブ16を閉じて真空
排気ポンプ17の運転を停止し、バルブ22を閉じてカ
ルボン酸蒸気の供給を停める。次いでバルブ24を開い
てチャンバー1内の圧力が1気圧になるまで内圧を上昇
させ、シリンダー14を作動させて冷却板12を押上げ
させ、これを熱板4の下面に密着させる。冷却板12内
に冷却水を供給すると、熱容量が小さい熱板4の温度は
急速に常温近くまで下降し、半田は凝固する。そこで、
蓋3を開いて半田付けを終わった基板25を取出し、冷
却板12を下降させた上で熱板4上に別の基板25を乗
せ、半田付け操作をくり返す。
明によるときは、長大なトンネル状のチャンバーが必要
でないために装置が小型であり、半田の溶融がカルボン
酸蒸気による還元性雰囲気内で行なわれるためフラック
スが不要であり、雰囲気ガスが真空に近い低圧であるこ
とと機械的振動の印加とによって溶融半田内のボイドの
駆出が良好に行なわれる。これに加え、半田が溶融して
から凝固するまでコンベヤー等による基板等の移動がな
いので、基板等上で電子部品等が移動しその状態で半田
付けされる惧れは無く、熱容量が少ない熱板によって加
熱され、かつ強制冷却されるので、作業速度が速く生産
性が高い効果を得ることができる。
る。
Claims (11)
- 【請求項1】 開閉可能なチャンバー内に、少なくとも
基板を乗せる部分が平坦であり加熱手段を具えている熱
板を設け、かつ上記熱板に密着し得る面を有する冷却板
を上記熱板に対して進退可能に設け、上記チャンバーに
真空排気ポンプとカルボン酸蒸気の供給源と非酸化性ガ
スの供給源とを結合したことを特徴とする半田付け装
置。 - 【請求項2】 上記冷却板は上記熱板の下方に昇降可能
に設けられていることを特徴とする請求項1記載の半田
付け装置。 - 【請求項3】 上記冷却板は、上記チャンバーの底を気
密にかつ昇降可能に貫通する支持桿に支持され、この支
持桿の昇降機構が上記チャンバーの外側に設けられてい
ることを特徴とする請求項2記載の半田付け装置。 - 【請求項4】 上記冷却板及び支持桿は内部に一連の冷
却媒体の循環路を有することを特徴とする請求項3記載
の半田付け装置。 - 【請求項5】 上記加熱手段は上記熱板の内部に設けた
電熱ヒーターであることを特徴とする請求項1記載の半
田付け装置。 - 【請求項6】 上記加熱手段は上記熱板の内部に設けた
熱媒体油の循環路及びこの熱媒体油に対する加熱手段で
あることを特徴とする請求項1記載の半田付け装置。 - 【請求項7】 上記熱板にはその温度の検出する温度検
出器が附設され、上記加熱手段はその検出された温度に
基いて上記熱板の温度を制御するよう構成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の半田付け装置。 - 【請求項8】 上記熱板は炭素または黒鉛製であること
を特徴とする請求項1記載の半田付け装置。 - 【請求項9】 上記カルボン酸蒸気供給源は、キャリア
ガスとカルボン酸蒸気との混合ガスを上記チャンバーに
供給するよう構成されていることを特徴とする請求項1
記載の半田付け装置。 - 【請求項10】 上記カルボン酸蒸気供給源は、カルボ
ン酸を収容した容器及びこの容器と上記チャンバーとの
間に介在するガス混合器よりなり、このガス混合器に上
記キャリアガスを供給するよう構成されていることを特
徴とする請求項9記載の半田付け装置。 - 【請求項11】 上記熱板にはこれに機械的振動を与え
るための加振器が結合されていることを特徴とする請求
項1記載の半田付け装置。
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JP04119098A JP3409679B2 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 半田付け装置 |
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Family
ID=12601512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP04119098A Expired - Lifetime JP3409679B2 (ja) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | 半田付け装置 |
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