JPH11354917A - リフロー炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下面ヒータを設置した場合にプリント基板下
面からの加熱を有効に行う。 【解決手段】 プリント基板３の下面を加熱する加熱ブ
ロック８をプリント基板３の搬送位置の下方に設け熱風
を吹き付けると共に、上面側よりエアヒータ４で加熱さ
れた空気を軸流ファン６により送る。高温の空気が炉室
２の上方に溜まってしまうことがないようにするため、
放熱経路２４を通して炉室２の下方の空気が冷却されて
炉室２上方より供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱されたガス雰
囲気の炉室内でプリント基板を搬送して該基板に電子部
品をリフロー半田付けするリフロー炉にに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種リフロー炉として、特開平８−１
３９４４４号公報に記載されたものが知られている。こ
の従来技術によれば、プリント基板の加熱に用いられる
ヒータは基板の上方に設けられている。しかしながら、
近年はＢＧＡ、ＰＬＣＣといった電子部品が使用される
頻度が多くなった。このような電子部品はその裏面即
ち、プリント基板との接合面に半田付けを行うべきリー
ド部が配設されており、炉室内の雰囲気の加熱のみでは
リフロー半田付けを効率良く行うことが難しくなってき
ている。このような電子部品のリフロー半田付けのため
には雰囲気の加熱と共に基板の裏面を加熱することが有
効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、単に下面から
加熱するヒータを設けるのみでは、このヒータで発生し
た熱気は上昇するため、基板下面の加熱効果が薄れてし
まい、また、炉室内全体の雰囲気温度を上げてしまうた
め、上方のヒータのコントロールが難しくなってしま
う。

【０００４】そこで本発明は、下面ヒータを設置した場
合にプリント基板下面からの加熱を有効に行うことを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、加熱
されたガス雰囲気の炉室内でプリント基板を搬送して該
基板に電子部品をリフロー半田付けするリフロー炉にお
いて、前記炉室内で基板搬送位置より上方に設けられ炉
室内のガスを加熱する基板上方加熱手段と、前記炉室内
で基板搬送位置より下方に設けられ基板下面を加熱する
基板下方加熱手段と、前記炉室の下方位置で炉室外に排
出されたガスを通過させ前記炉室の上方位置で炉室内に
該ガスを供給することにより通過中のガスの熱を炉室外
で放熱させる放熱経路と、該放熱経路に炉室内のガスを
吸引する吸引手段とを備えたものである。

【０００６】また、前記基板下方加熱手段は加熱したガ
スを基板下面に吹き付けるものであり、前記炉室内のガ
スを吸引して該基板下方加熱手段が加熱可能に供給する
ガス供給手段を設けたものが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図に基
づき詳述する。

【０００８】図１に示すように、リフロー炉１はその炉
室２中でプリント基板３を搬送し、加熱により該基板３
に装着された電子部品をリフローし半田付けするもので
ある。

【０００９】リフロー炉１は基板３が常温から加熱され
る予備加熱室と半田を溶融する温度まで加熱される本加
熱室及びリフロー半田付けされた基板３の温度が下げら
れる冷却室とに分けられる。図１の炉室２は本加熱室の
ものである。

【００１０】炉室２には炉室２内の空気を加熱するため
のエアヒータ４及び、搬送されるプリント基板３を遠赤
外線で直接加熱するための遠赤外線ヒータ５が設けられ
ている。エアヒータ４の直下には軸流ファン６が取り付
けられており、モータ７の駆動により回転して空気を撹
拌しつつ、下方に送風する。エアヒータ４はニクロム線
ヒータであり、炉室雰囲気温度を上昇させるために用い
られ、遠赤外線ヒータ５は円筒状（棒状）のヒータであ
る。

【００１１】基板３は図示しないコンベアにより図１の
基板３が示される高さ位置である基板搬送位置で搬送さ
れるのであるが、その下方には加熱ブロック８が設置さ
れており、該ブロック８の上面に形成された複数のノズ
ル９から基板３の下面に向かって、熱風が吹付けられる
ようになされている。該ブロック８にはエアヒータ１０
が内臓されている。

【００１２】加熱ブロック８と基板３の図示しないコン
ベアとの間には落下基板回収コンベア１５が配設されて
いる。加熱ブロック８は遠赤外線ヒータを使用して、放
射熱により基板３の加熱を行うようにしてもよいが、図
示しない基板搬送コンベア及び基板回収コンベア１５が
あり、それが障害となるため、このような障害物があっ
てもすり抜けて加熱が十分に行える熱風を送るタイプの
ものがよい。

【００１３】加熱ブロック８の下部にはシロッコファン
１６が設けられており、該ブロック８のエアヒータ１０
が内臓された加熱室１７に連通する連通路１８に送風す
るようになされている。シロッコファン１６の吸引口１
９は炉室２の下部に開口している。シロッコファン１６
は図１の紙面に垂直な方向に伸びる軸の周りに円筒形状
のファンが図示しないモータの駆動で回転するものであ
り、この円筒部の内部に取込まれた空気が円筒の外周部
から吹き出される構造となっている。従って、炉室２内
の空気を取り入れ、再度加熱して基板３下面に吹付けら
れるようになされているが、その温度は、ノズル９から
吹き出されたもので摂氏２８０度程度になされる。前述
するエアヒータ４の加熱による空気の送風及び遠赤外線
ヒータ５の加熱により、基板３の上面での空気の温度は
摂氏１６０度程度になるのが望ましく、基板３下面から
の加熱のほうが温度が高く、加熱効果が高くなされ、ま
た、吹付けられる空気の勢いも基板３の位置では下面か
らのほうが強いものである。

【００１４】また、炉室２の側面下方にはブロワモータ
２２に連通する吸引路２３が取り付けられ、炉室２内の
加熱された空気が排出されるようになされている。

【００１５】ブロワモータ２２の排出側には放熱経路２
４が取り付けられ、該放熱経路２４の他端は炉室２の上
方位置で炉室２に連通している。これにより、ブロワモ
ータ２２の駆動により炉室２内の空気（ガス）が放熱経
路２４を通って、炉室２内に循環して戻るようになされ
ている。

【００１６】放熱経路２４はアルミ製で蛇腹形状になさ
れており、外気中への放熱効果により通過する加熱空気
の温度を低下させる働きを有する。尚、この放熱経路２
４は１本のみで構成してもよいし、複数本分岐させて設
けてもよい。複数本分岐させて設けた場合には炉室２の
外壁面２６に沿って並べることにより、外壁面２６より
出っ張りを少なくして全体にコンパクトにすることもで
きる。このとき、炉室２の外壁は断熱構造で熱は外壁面
２６より外には漏れにくくされてはいるが、ある程度の
温度になることを考慮して外壁面２６より熱が伝わらな
いようなある程度の間隔は存して放熱経路２４を配設す
ることがよい。

【００１７】以下動作について説明する。

【００１８】先ず、上流の装置からペースト半田が所定
の位置に印刷され、さらにその上から所定の位置に電子
部品が装着されたプリント基板３が搬送され、リフロー
炉１に搬入される。

【００１９】リフロー炉１では先ず、プリント基板１は
予備加熱室で加熱され、所定の温度まで上昇した状態で
本加熱室即ち、図１の炉室２内に搬入され、搬送中に加
熱される。

【００２０】炉室２では上方よりエアヒータ４で加熱さ
れた空気が軸流ファン６（プロペラファン）により撹拌
されかつ下方に送られ、基板３の上面に達する。また、
遠赤外線ヒータ５の赤外線放射熱によっても、基板３の
上面が加熱される。

【００２１】一方、基板３の下面に対しては、加熱ブロ
ック８の上部に備えられたノズル９よりエアヒータ１０
で加熱された熱風が吹付けられる。基板３に加えられる
熱量の多くは下面より供給されることとなり、下方より
の加えられた熱は基板３内を熱伝導し、基板表面温度が
上昇してクリーム半田が溶融する。上方からの加熱によ
っても半田の溶融がなされるが、主たるものではない。
このように下面からの加熱をすることにより、ＢＧＡと
呼ばれるリードとなるボールが部品の裏面に配設された
電子部品においては、表面からの加熱では部品のモール
ドを通して、半田部まで熱が伝わりにくいのに対して、
基板３を介して、熱を伝えるため半田溶融が容易とな
る。また、モールド側を半田が溶融するように熱する
と、電子部品にダメージを与え易いのに対して、基板３
を介して熱を伝えるので、ダメージを与える恐れが小さ
くなる。また、ＰＬＣＣというリードが部品周囲に配設
されさらに、Ｊベンドと言われるように曲がって部品裏
面に回り込んだ形状の部品の場合にも有効である。

【００２２】加熱ブロック８からの熱風の吹き出しはシ
ロッコファン１６の回転により炉室２内の空気が加熱室
１７内に送り込まれることにより発生する。

【００２３】加熱ブロック８から吹き出された熱風は基
板３に当り上昇を阻まれるが、そのままでは、再度上昇
しようとする。ここで、シロッコファン１６が吸引口１
９から吸引すること及び上方から軸流ファン６による熱
風の勢いにより全てが上昇することなく、一部が還流す
る。

【００２４】また、ブロワモータ２２の働きによって
も、下方から炉室２内の空気が吸引されるので、加熱ブ
ロック８から吹き出された熱風が上昇することが押さえ
られる。

【００２５】さらに、吸引路２３に吸引された空気は放
熱経路２４を通過する間に外気中への放熱により冷却さ
れる。

【００２６】このようにして、冷却された空気は炉室２
の上方より再度炉室２内に導入され、軸流ファン６の回
転により撹拌され、加熱された空気を冷却し、炉室２に
高温の空気が溜まってしまうことがないようにする。即
ち、加熱ブロック８から吹き出された熱風の一部が炉室
２の上部に上昇しても、これと混ざり炉室２内の上方の
雰囲気温度を下げ、基板３の上面には下面に比較して低
温の空気が当ることとなる。また、基板３の上方から当
った熱風は上昇して軸流ファン６に撹拌され、再度下方
に送られることとなる。

【００２７】また、炉室２内の空気を冷却し過ぎる場合
には、ヒータ４あるいはヒータ１０の温度を制御すれば
よい。

【００２８】尚、炉室２を冷却するのに外気を直接取り
込んでもよいが、その分を排出しなければならないこ
と、及び外気は炉室２内の温度に比較して低温過ぎるた
め、撹拌しても炉室２内の雰囲気温度全体を制御しにく
くなってしまうが、炉室２内の空気を冷却することによ
り、冷却し過ぎることなく、軸流ファン６の撹拌により
雰囲気温度を一定のものとするのに都合がよい。

【００２９】また、基板３の種類が代わり、装着してあ
る電子部品の関係から上方からの加熱のみでよい場合で
あれば、ヒータ１０への通電を遮断し、シロッコファン
１６及びブロワモータ２２を停止し、ヒータ４、５の温
度を上げ、これらのヒータ４、５のみで基板３の半田リ
フローに必要な熱量を供給するようにすればよい。

【００３０】また、本実施形態では炉室２内のガスは空
気であったが、窒素のみ使用するなど、他の気体であっ
てもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明は、炉室内のガスを
通過させて放熱してから炉室内に供給する放熱経路を設
けたので、プリント基板の下面を加熱する場合であつて
も炉室内の雰囲気温度を上昇させ過ぎることなく良好な
半田リフローを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リフロー炉の炉室内を基板搬送方向から見た断
面図である。

【符号の説明】

１ リフロー炉 ２ 炉室 ３ プリント基板 ４ エアヒータ（基板上方加熱手段） ５ 遠赤外線ヒータ（基板上方加熱手段） ８ 加熱ブロック（基板下方加熱手段） ２２ ブロワモータ（吸引手段） ２４ 放熱経路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱されたガス雰囲気の炉室内でプリン
   ト基板を搬送して該基板に電子部品をリフロー半田付け
   するリフロー炉において、 前記炉室内で基板搬送位置より上方に設けられ炉室内の
   ガスを加熱する基板上方加熱手段と、前記炉室内で基板
   搬送位置より下方に設けられ基板下面を加熱する基板下
   方加熱手段と、前記炉室の下方位置で炉室外に排出され
   たガスを通過させ前記炉室の上方位置で炉室内に該ガス
   を供給することにより通過中のガスの熱を炉室外で放熱
   させる放熱経路と、該放熱経路に炉室内のガスを吸引す
   る吸引手段とを備えたことを特徴とするリフロー炉。
2. 【請求項２】 前記基板下方加熱手段は加熱したガスを
   基板下面に吹き付けるものであり、前記炉室内のガスを
   吸引して該基板下方加熱手段が加熱可能に供給するガス
   供給手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のリ
   フロー炉。