JPH01138059A - 電気的構成部材のロウ付けのためのリフロー炉 - 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ｌＪ　　′−野 本発明は、導体板のための載置要素を有しているコンベ
ヤベルトにより導体板の上に電気的部材のロウ付けのた
めの貫通炉であって、コンベヤベル１へに沿って、ヘル
ドの走行平面の上部及び（又は）下部に、赤外線放射体
が間隔を置いて配置されており、赤外線放射体は、少な
くとも１個の加熱区域と、ベルトの走行方向に見られて
、この加熱区域の後部に、１個の・ロウ付け区域を付属
されている貫通炉に関するものである。

従来の技ｌ ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔｅｄ　Ｄｅｖｉｃ
ｅ）に対する赤外線質通炉としても言われているこのよ
うな貫通路は、−数的に知られている。例えば、このよ
うな炉は、”Ｐａｎａｓｅｒｔ−ＲＦＥ−Ｄｕａｌ　５
ｉｄｅ　ＩｌｅａｔｉｎｇＲｅｆＩｏＩｌｌＳｏｌｄｅ
ｒｉｎｇ　ＣｕｒｉｎｇＯｖｅｎ”の名称の下に知られ
ている。これらの炉は、コンベヤベルトを有しており、
その上に、導体板が炉を貫いて走行するように、導体板
が載置される。このコンベヤベルトの上部及び（又は）
下部には、電気的構成部材を備えられた導体板をロウ付
けするために、赤外線放射体が、管、又は、加熱板の形
状で、配置される。赤外線放射体による加熱は、多数の
加熱区域に分割されており、これらの区域は、ロウを必
要な・ロウ付け温度において構成部材をロウ付けするた
めに連続的に加熱するために、異なった加熱能力により
駆動される。

＝４− 導体板にロウ付けされるべきである構成部材の測定の結
果により、大きな構成部材は、より小さな構成部材より
も、ゆっくり加熱することが分かったが、より小さな構
成部材は、導体板よりも、わずかに超過しているだけで
あり、その熱容量は、より小さな大きさのために、格段
に小さいものである。

これは、小さな構成部材の高い応力の結果となることが
ある。・ロウ付けステーションにおいて、これにより−
Ｃｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４のような構成部材のハウシング
と、４０℃〜４５°Ｃに横たわっているトランジスタと
の間における温度差が生ずる。・ロウ付け区域の中にお
ける個々の構成部材の間のこの高い温度差は、小さな構
成部材が過熱され、過剰に応力を加えられ、一方、大き
な構成部材は、その接続箇所の領域内において、・ロウ
付け温度のわずかに上方の温度に達するという結果とな
るが、その必要な・ロウ付け温度は、半田に対しては、
ほぼ１８０℃〜１８５℃に横たわっている。

光Ｈが　ゞ　しようと　−るう 本発明は、今や、・ロウ付け区域内において、導体板の
上にロウ付けされるべき大きな構成部材と、小さな構成
部材との間の温度が、従来の炉に比べ、−層均一化され
るように、頭書に述べられた種類の貫通炉を再開発する
ことを、課題とするものである。

台皿を竿゛るため〆ケ」Ｌ段− この課題は、本発明によると、上述の種類の貫通炉にお
いて、加熱区域と、・ロウ付け区域との間に、冷却区域
が配置されており、この中において、ガス状冷却媒体に
よる強制冷却が行われ、ガス状冷却媒体は、送風機によ
り、冷却区域の中に配置されたノズルを経て、コンベヤ
ベルトの平面に対して本質的に垂直に流れるようにして
、解決される。この手段により、導体板は、最初の加熱
の後に、それらが、・ロウ付け区域内に入る前に、強制
冷却される。

この冷却は、小さな構成部材が、導体板の上において、
大きな構成部材よりも、より速やかに冷却されるが、大
きな構成部材は、高い熱容量により、いずれにせよ、よ
り低い温度に加熱されるようにする。

・ロウ付け区域の前の領域内において、既に、・ロウ付
け温度に近い温度を有している小さな構成部材は、その
温度において、それらが・ロウ付け区域の中に走入する
前に、大きな構成部材に近付けられる。

測定は、この強制冷却により、大きなＣｈｉｐ−ＰＬＣ
Ｃ６４及び小さなｌ−ランジスタ（測定されたＣｈｉｐ
−ＰＬＣＣ６４は、トランジスタよりも、約４００倍の
大きな質量を有している）は、・ロウ付け区域の前にお
いて、実際的に同じ温度に持ち来されることができるこ
とが分かった。・ロウ付け区域の中において、・ロウ付
け区域の前におけるこの温度均衡の結果として、従来の
炉に比べ、大きな構成部材よりも、小さな構成部材の、
少なくとも　１０℃の、より良好な温度均衡を達成され
ることができる。すなわち、これらの構成部材の間には
、約２０℃〜３０℃の温度差が、確定される。この温度
接近により、小さな構成部材は、少なく応力を加えられ
、すなわち、温度的に小さな応力を加えられ、また、全
体の加熱時間は、構成部材の質量に応して、最少に短縮
され、最大３．５ｍ１ｎに短縮される。

導体板の加熱の間における、ゆっくりした温度の近接は
、ベルトの走行方向に見られて、ロウイ１け区域の前に
おいて、強制冷却区域により相互に分離された多数の加
熱区域が設けられるので、好都合であり得る。個々の加
熱区域の間には、小さな構成部材が、その都度、大きな
構成部材よりも、より速やかに冷却され、これにより、
構成部材は、個々の加熱区域の中において、しかも、ゆ
っくりと加熱されるようにするが、しかしながら、異な
った構成部材の間の温度差は、小さく保持される。強制
冷却される追加の冷却区域により相互に分離された２個
の加熱区域が、設けられることが推奨される。

・ロウ付け区域の中における追加の冷却は、・ロウ付け
区域の中における余りにも大きな温度上昇を回避するた
めに有利である。このような強制的冷却により、・ロウ
付け区域は、温度輪郭を偏平とされ、これにより、・ロ
ウ付け温度は、ロウ付けが行われる、より長い領域に渡
り近付けられることができ、大きな構成部材と、小さな
構成部材との間の温度差が、最少に制限されるようにす
る。

冷却媒体として、空気が推奨されるが、この空気は、コ
ンベヤベルＩ〜の下部及び（又は）上部の空気分配室の
上に、個々の冷却区域及び・ロウ付け区域に分割される
。指向された流れを達成するために、冷却空気は、ノズ
ルを介してコンベヤベルトの上及びその上に置かれた導
体板の上に、供給される。

非常に簡単の様式においては、このノズルは、Ｕ型材に
より形成されることができ、このＵ型材は、間隔を置い
て且つ相互に平行に、コンベヤベルトの走行方向に対し
て横方向に配置される。このＵ型材の隣接する脚の間に
おいて、冷却空気の層流が生成される。１〜３ｍｍの隣
接する脚の間の内幅（ノズル間隔）が、有利であること
が分かった。Ｕ型材の脚の長さは、４０〜７０１Ｔｈ１
１１が推奨され、隣接するノズル開口の平均間隔ないし
はノズル間隔は、５０〜８０　ｍ　ｍが推奨される。

例えば、間に接続された冷却区域を有している２個の加
熱区域を有している上記の貫通炉により、コンベヤベル
トの通過速度は、０．６ｍ／＋ｎｉｎ〜１川／ｍｉｎ：
好適には、約０．８ｍｍ／ｒａｉｎで走行される。特に
、この速度においては、赤外線放射体のエネルキー密度
は、第一の加熱区域内において、約３．５〜４．！ＩＪ
／ｃｍ２、第二の加熱区域内においては、約２〜３ｍｍ
１１／ｃｍ２、・ロウ付け区域内においては、５〜６１
１１／ｃｍ２であるべきである。・ロウ付け区域を非常
に短く保持することができるために、この領域内に、好
適には、長波長の赤外線放射体に比べ、より高いエネル
ギー密度が顕著である中波長及び（又は）短波長の赤外
線放射体が設けられる。

ロウ伺は区域に続いている追加の冷却区域が、構成部材
を、それらが、貫通炉がら引き出される前に、十分に冷
却することに役立つ。

第−及び第二冷却区域の中において、個々の赤外線放射
体が設置されることができ、これらが、必要な場合に、
加熱区域の赤外線放射体がら分離されて駆動され、これ
により、ロウ付けされるべき構成部材に関係して、迅速
な冷却に反対に作用をするようにすることもできる。

実−」Ｅ−側御 本発明の他の詳細及び特徴は、以下の本発明の実施例を
示す添付図面の説明から、明らがとなるものと思われる
。

第１図から分がるように、貫通炉は、コンベヤベル）−
１を有しており、このコンベヤベルト１は、入口２及び
出口３において、それぞれ、１個のロール４により転向
される。炉は、矢印５により現されているベルトの走行
方向に見られて、第一加熱区域６、第一の鎮静区域ない
しは冷却区域７と、それに続く第二の加熱区域８と、第
二の鎮静ないしは冷却区域９と、・ロウ付け区域１０と
、他の冷却区域１１とを有する６個の個々の区域に分割
されている。個々の加熱区域６及び８並びに・ロウ付け
区域１ｏは、長く延ばされた、管状の赤外線放射体１２
を有しており、これらは、必要のある場合には、対状に
まとめられており、この場合、第一の加熱区域６は、第
二の加熱区域８に対して、より多くの個数の赤外線放射
体１２を装備されている。赤外線放射体１２により与え
られるエネルギー密度は、第一の加熱区域６内において
は、約４−／ｃ　ｍ　２を、第二の加熱区域８内におい
て、約２．’Ｊ／ａｍ２を、・ロウ付け区域１０内にお
いて、約５．５１１７ｃｍ２を有している。

＝１１− 赤外線放射体１２は、コンベヤベルト１の上部に、これ
に対して間隔を置いて配置されているが、コンベヤベル
ト１の下側の領域内には、何らの赤外線放射体も、存在
していない。このような貫通炉により、コンベヤベルト
１の上に置かれた導体板が、ロウ付けされ、この場合、
ロウ付けされるべき・ロウ付け箇所は、赤外線放射体１
２に向いている導体板の側の上に存在するが、下側には
、何らのロウ付けも、行われない。貫通炉の下側には、
空気分配導溝１３が、その全長に渡り存在しており、こ
の導溝１３に、通風導溝Ｉ４を介して、図示されていな
い送風機により、冷却空気が供給される。空気分配導溝
Ｉ３を介して、冷却空気が、貫通炉の全長の上に分配さ
れ、そこで、冷却空気は、個々のノズル１５を経て、コ
ンベヤベルト１の下側の方向に、従って、導体板の下側
の上に、矢印１６により現されているように、向けられ
る。ノズル１５は、金属製のＵ型材１７の間に形成され
ているが、このノズルは、脚１８の間のその開口により
、下方に向いている（また、開口を有する薄板を上方に
向けて配置する可能性もある）、相互に平行に、コンベ
ヤベルト１の走行方向５に対して横方向に整とんされて
いる。

υ型材１７の脚１８の長さは、６０　＋ａ　ｍであり、
また、２個のＵ型材１７の隣接する脚１８の間のノズル
１５の開口幅は、２ｍｍである。Ｕ型材１７は、第一の
鎮静区域、又は、冷却区域７の中並びに第二の鎮静区域
、又は、冷却区域９の中に設けられているが、第一の加
熱区域６及び第二の加熱区域８は、コンベヤベルト１の
下側に、それぞれ、１個の貫通しているカバー板１９を
有しており、これにより、これらの領域内においては、
何らの冷却空気も、そばを通る導体板に流れることがで
きないようにする。強制的に冷却される第一の冷却区域
７及び第二の冷却区域９の外に、第二の冷却区域９に続
いて、・ロウ付け区域１０の領域内には、他のＵ型材１
７が設置されており、これは、・ロウ付け区域１０の中
においても、また、冷却空気を、コンベヤベル１へ１の
上に、向ける。

・ロウ付け箇所を、上方に向けられて、コンベヤベルＩ
−１の上に、貫通炉の入口２の領域内において置かれる
導体板は、まず、第一の加熱区域６の中に進入され、そ
こで、導体板は、第２図に示すように、ゆっくりと加熱
される。第２図の両方の曲線は、参照数字２０を付けら
れたＣｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４の加熱曲線（曲線２１）及
び本質的により小さなトランジスタ２２（曲線２３）を
現している。Ｃｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４並びにトランジス
タ２２は、図解のために、大きな尺度で、並んで平面図
で示されている。Ｃｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４（参照数字２
０）の質量は、３個の接続端子を有しているトランジス
タ２２の質量よりも、４００倍、より大きいが、全体の
Ｃｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４は、４個の向き合っている側に
、それぞれ、１６個の接続端子を有している。第２図に
よる加熱曲線２１．２３は、第１図の貫通炉に、直接的
に付属されるものである。

室温の下にコンベヤベルト１の上に置かれる構成部材２
０．２２は、第一の加熱区域６の中において異なった速
度を有しており、この場合、大きなＣｈｉｐ−ＰＬＣＣ
６４は、第一の加熱区域６の終わりにおいて、約１２５
℃の温度を、ロウ付けされるべき接続端子の領域内に有
しているが、Ｃｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４に比べ非常に小さ
なトランジスタ２２は、既に、約１７０℃の温度を有し
ており、それ故、半田の・ロウ付け温度のわずかに以下
に横たわっている温度を有している。

この第一の加熱区域６の長さは、はば、５３Ｅｏｎｎ＋
であり、すなわち、加熱区域６の中における滞留時間は
、約０．８ｍ／ｍｉｎのベルト速度の場合に、４０ｓｅ
ｃである。加熱区域６の後、ロウ付けされるべき構成部
材を有している導体板は、第一の冷却区域７を通って走
行し、その中において、下側から、Ｕ型材１７の間のノ
ズル１５を介して冷却空気が、導体板の上を流れる。こ
の強制冷却により、導体板及びその上にある構成部材は
冷却され、この場合、トランジスタ２２は、より大きな
質量に対応してより大きな熱容量を有している、本質的
により大きなＣｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４（参照数字２０）
よりも、より速やかに冷却し、その結果、第一の加熱区
域７の始まりにおいて、約５０℃相違していた加熱曲線
２１．２３が、第二の加熱区域８の始まりにおいて、依
然として約３５℃離れている。この第一の強制冷却区域
７により、それ故、異なった構成部材の温度は、相互に
つり合わされる。第二の加熱区域８の中において、第一
の冷却区域７に続い一１５＝ て、導体板及び構成部材は、それらが、第二の加熱区域
８の出口において、Ｉ−ランジスタ２２は、１８０℃−
曲線２３−及びＣｈｉｐ−ＰＬＣＣ６４は、１４５℃−
曲線２１−の温度を有するまで加熱される。第一の冷却
区域７の長さはＪ６０ｍｍであり、滞留時間は、約３５
ｓｅｃである。第二の加熱区域８の長さは、３６０ｍｍ
であり、貫通時間は、約３５ｓｅｃである。第二の加熱
区域８の後に、４３０Ｉｎｍの長さを有する第二の冷却
区域９が続き、従って、約３２ｓｅｃの導体板の貫通時
間が続く。・ロウ付け区域１０の直前のこの第二の冷却
区域９は、すべての構成部材が、次ぎのような、すなわ
ち、トランジスタ２２が所属される曲線２３により現さ
れるように、より小さな構成部材が、大きな構成部材よ
りも、より速やかに冷却し、これらの異なった熱容量の
構成部材の温度が、つり合わされるというような効果を
有して冷却されることが生ずるが、これらの構成部材の
温度は、本実施例においては、その時には、約１２５℃
に横たわっている。

今や、同一の温度を有している構成部材が、その中に入
る・ロウ付け区域１０の中において、今や、約１８３℃
の下に置かれる本来の・ロウ付け過程が、行われる。構
成部材の相違する熱容量に対応して、この・ロウ付け過
程は、小さなトランジスタ２２において、大きなＣｈｉ
ｐ−ＰＬＣＣ６４におけるよりも、より早く、始まる。

１８３℃の・ロウ付け温度の到達は、点２４により現さ
れている。・ロウ付け区域１０の長さは、６１０ｍｍで
あり、貫通時間は、約４５ｓｅｃである。Ｃｈｉｐ−Ｐ
ＬＣＣ６４（参照数字２０）が、１８３℃の上部に横た
わっている・ロウ付け温度にある時間間隔は、参照数字
２５により現されており、一方、小さなトランジスタ２
２に対する対応する時間間隔は、参照数字２６により現
されている。大きな構成部材と、小さな構成部材との間
の温度差へＴは、参照数字２７により現されており、こ
れは、例えは、３ｍｍ℃てあり、また、最善化、又は、
追加の冷却により、更に、以下に説明をされるように、
上側よりも、−層減少されることができる。

・ロウ付け区域１０は、ヘルドの走行方向５に見られて
、他の冷却区域１１を、構成部材を有している導体板を
、貫通炉から取り出すまてに十分に冷却するために、随
行している。温度曲線が示すように、貫通炉の終わりに
おいては、１００℃〜１３５℃の温度に横たわっている
。この他の冷却区域１１においても、また、導体板は、
強制冷却される。両側の強化された冷却の設置及び（又
は）冷却区域１１の延長により、出口温度は、−層減少
されることができる。

導体板を・ロウ付け区域１０内において過熱することが
無いように、また、個々の構成部材の・ロウ付け箇所を
目標どおりに加熱するために、・ロウ付け区域１０は、
また、コンベヤベルｌ司の下部に、既に、述べられたＵ
型材１７の形状の強制冷却を装備される。

・ロウ付け区域１０の中に、異なった構成部材の温度曲
線の一層のつり合いが、上側から、従って、赤外線放射
体１２の方向から、追加の冷却が行われるようにして、
達成されることができる。このために、赤外線放射体１
２は、Ｕ字状の薄板２８の脚の間の自由空間内に設置さ
れ、これらが、コンベヤベルト１の下部のＵ型材１７と
相違して、コンベヤベルト１の方に向けられる。これら
のＵ字状の薄板２８は、第１図には、・ロウ付け区域１
０の領域内において、この・ロウ付け区域１０の始めに
示されているだけである。

それらの薄板２８は、それぞれ、必要に応じて、全部の
・ロウ付け区域１０の上に分布されることもできる。両
方の加熱区域６及び８並びに・ロウ付け区域１０の境界
のために、赤外線放射体１２の平面の中に、側方の放射
を阻止する仕切り薄板２９が挿入される。

ｌ１へ１剰 本発明は、上記のような構成及び作用を有しているので
、大きな導体板と、導体板の上にロウ付けされるべき小
さな構成部材と間における、・ロウ付け区域における温
度を、従来の貫通炉に比べ、−層近似されることかでき
る貫通炉を提供するという効果を、発揮するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるベルＩ・貫通炉の縦断面図、第
２図は、炉を貫通する間におけるＣｈｉｐ−ＰＬＣＣ６
４及びＩ・ランジスタの温度曲線である。 ■・・・コンベヤヘルド、５・・ベルト走行方向、６．
８・・加熱区域、７．９ｊｌ・・・冷却区域、１０・・
ロウ付け区域、１２・・・赤外線放射体、１５・・ノズ
ル、１７・Ｕ型材、１８・・・脚、２８・・・Ｕ型薄板
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導体板のための載置要素を有しているコンベヤベル
   トにより導体板の上に電気的部材をロウ付けのための貫
   通炉であって、コンベヤベルトに沿って、ベルトの走行
   平面の上部及び（又は）下部に、赤外線放射体が間隔を
   置いて配置されており、赤外線放射体は、少なくとも１
   個の加熱区域と、ベルトの走行方向に見られて、この加
   熱区域の後部に、１個のロウ付け区域を付属されている
   貫通炉において、加熱区域（８）と、ロウ付け区域（１
   ０）との間に、冷却区域（８）が配置されており、この
   冷却区域（８）の中において、ガス状の冷却媒体による
   強制冷却が行われ、この冷却媒体は、送風機により冷却
   区域（９）の中に配置されたノズル（１５）を介してコ
   ンベヤベルト（１）の平面に対して本質的に垂直に流れ
   るようにしたことを特徴とする貫通炉。 ２、多数の加熱区域（６、８）が設けられており、この
   場合、個々の加熱区域（６、８）の間に、それぞれ、１
   個の冷却区域（７）が配置されている請求項１記載の貫
   通炉。 ３、２個の加熱区域（６、８）が設けられている請求項
   ２記載の貫通炉。 ４、赤外線放射体（１２）が、ベルトの走行方向（５）
   に見られて、この前において冷却区域（９）において終
   わっており、また、この冷却区域（８）の後に、ロウ付
   け区域（１０）の領域内において続いている請求項１、
   ２又は３記載の貫通炉。 ５、ロウ付け区域（１０）が、強制冷却を有している請
   求項１〜４のいずれかに記載の貫通炉。 ６、ロウ付け区域（１０）内の冷却が、ガス状冷却媒体
   により、少なくとも、放射体（１２）に対向しているコ
   ンベヤベルト（１）の側から行われる請求項１〜５のい
   ずれかに記載の貫通炉。 ７、ノズル（１５）が、間隔を置いて相互に延びている
   Ｕ型材（１７）の脚（１８）により形成されており、こ
   の場合、Ｕ型材（１７）が、コンベヤベルト（１）の走
   行方向（５）に対して横方向に延びている請求項１〜６
   のいずれかに記載の貫通炉。 ８、Ｕ型材（１７）の隣接する脚（１６）の間の自由間
   隔が、１〜３ｍｍである請求項７記載の貫通炉。 ９、Ｕ型材（１７）の脚（１８）の長さが、４０〜７０
   ｍｍである請求項７又は８記載の貫通炉。 １０、隣接しているノズル（１５）の平均間隔が、５０
   〜８０ｍｍである請求項７、８又は９記載の貫通炉。 １１、コンベヤベルト（１）が、０．６ｍｍ／ｍｉｎ〜
   １ｍｍ／ｍｉｎの貫通速度を有している請求項１〜１０
   のいずれかに記載の貫通炉。 １２、コンベヤベルト（１）が、約０．８ｍ／ｍｉｎの
   貫通速度により駆動される請求項１１記載の貫通炉。 １３、第一の加熱区域（６）の中におけるエネルギー密
   度が、約３．５〜４．５Ｗ／ｃｍ＾２であり、ロウ付け
   区域（１０）の中におけるエネルギー密度が、５〜６Ｗ
   ／ｃｍ＾２である請求項１〜１２のいずれかに記載の貫
   通炉。 １４、第二の加熱区域（８）の中におけるエネルギー密
   度が２〜３Ｗ／ｃｍ＾２である請求項２〜１３のいずれ
   かに記載の貫通炉。 １５、ロウ付け区域（１０）の中に、短波の赤外線放射
   体（１２）が設置されている請求項１〜１４記載の貫通
   炉。 １６、バンドの走行方向（５）において、・ロウ付け区
   域（１０）の後に、強制冷却区域（１１）が、つながっ
   ている請求項１〜１５のいずれかに記載の貫通炉。 １７、他の冷却区域（９）が、加熱区域（８）と、ロウ
   付け区域（１０）との間において、ほぼ加熱区域（８）
   の長さに一致する長さを有している請求項１記載の貫通
   炉。 １８、冷却区域（７、９）が、固有の赤外線放射体（１
   ２）を有している請求項１〜１７のいずれかに記載の貫
   通炉。