JPH02112871A - 気相式はんだ付け装置 - Google Patents

気相式はんだ付け装置

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JPH02112871A
JPH02112871A JP26735688A JP26735688A JPH02112871A JP H02112871 A JPH02112871 A JP H02112871A JP 26735688 A JP26735688 A JP 26735688A JP 26735688 A JP26735688 A JP 26735688A JP H02112871 A JPH02112871 A JP H02112871A
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JP
Japan
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work
heat transfer
vapor
transfer liquid
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP26735688A
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English (en)
Inventor
Michioku Fujimoto
藤本 路奥
Yasuyuki Nakaoka
中岡 康幸
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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〕 この発明は熱転移液の飽和蒸気の気化潜熱を利用して例
えばプリント基板と電子部品などを互いに、はんだ付け
する気相式はんだ付け装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は例えば、特開昭62−13263号公告に示さ
れた従来の気相式はんだ付け装置を示す断面図であり、
図において、(1)は上部に一対の開口(2)を形成し
た容器、(3)は容器(1)の下部に貯溜された例えば
沸素系不活性液体などの熱転移液9、(4)は容器(1
1の下部に設けられ、熱転移液(3)を加熱気化させる
ための加熱体、(5)は開口(2)の内面に沿った位!
および容器(11の上部内面に設けられた例えば冷却コ
イルなどの凝縮体、(6)は熱転移液(3)を加熱体(
4)の加熱で気化され飽和蒸気(6a)が形成する飽和
庫気層で、その上限は凝縮体(5)で規制されている。
(7)は一方の開口(2)から他方の開口(2)に装荷
されたコンベアなどの搬送機構、(8)はこの搬送機構
(7)で飽和蒸気層(5)中に投入される例えばプリン
ト基板などの被処理物、(9)、α〔は被処理物(8)
投入側の開口(2)近傍で飽和蒸気層(5)に対しく9
)は外、01Iは内に設けられた例えば赤外線ヒータな
どの予備加熱ヒータである。
次に動作について説明する。
沸騰する熱転移液(3)から発生し容器(1)を満した
飽和蒸気部を介して間接的に冷却され凝縮した液体は容
器+11へ戻る。この凝縮体(5)の作用と飽和蒸気(
6a)が空気より密度が大きいことにより、開口(2)
部よりの漏洩が防止され飽和準気(6a)が容器(2)
内で一定の飽和蒸気層(6)を形成する。この飽和蒸気
層(6)中に搬送機構(7)で被処理物(8)が投入さ
れると、高温の飽和蒸気(6a)は、被処理物(8)表
面に凝縮し潜熱と熱伝達により、はんだを溶融または流
動させ被処理物(8)のはんだ付けがされる。プリント
基板と電子部品を気相式はんだ接合する場合通常ある温
度までは4℃/see以下の昇温速度で加熱されること
が望ましいとされており、これは1cパツケージなどの
電子部品が熱ストレスによる破壊、耐湿性の低下もある
が特に接合部材間のクリームはんだペーストがはんだ内
の溶剤成分突沸によって生じるはんだボールなどのはん
だ付け不良を防ぐためである0通常用いられているクリ
ームはんだでは、上記昇温速度で規制される温度範囲を
70℃をこえ100℃ないし150℃までとしこの領域
で予備加熱を必要としている。
この対策として、被処理物(8)が飽和蒸気層(5)中
へ投入される前に予備加熱ヒータ(91,Qlがその輻
射伝熱によりはんだ溶融点よりも低い適温まで被処理物
(8)の予備加熱をしている。この被処理物(8)の予
備加熱温度を150℃程度にするには前記予備加熱ヒー
タ(91,Qlそれぞれの表面温度は飽和茶気層(5)
に近い順に(9)は200℃、θ樟は400℃程度に保
つことが必要である。一方熱転移液(3)には通常フッ
素系の溶剤が用いられているが、この溶剤は沸点(通常
215℃程度)より10〜20℃以上過熱すると熱分解
し有害な物質を発生する恐れがある。
このため熱転移液(3)が沸点以上に過熱されないよう
予備加熱ヒータ(91,01の配置の配慮および表面温
度の監視制御がなされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の気相式はんだ付け装置は以上のように構成されて
いるので、予備加熱ヒータが熱転移液の飽和蒸気を過熱
し有害ガス発生の危険性を残すなどの課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、予備加熱ヒータを使用することな(予備加熱が
できる気相式はんだ付け装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る気相式はんだ付け装置は、上部に開口を
有した容器と、この容器の下部に貯溜された熱転移液と
、容器の下部に設けられ熱転移液を加熱する加熱体と、
熱転移液上面と所定の間隔を有して設けられた凝縮器と
、熱転移液上面と凝縮器との間に形成された熱転移液の
飽和蒸気層と、被処理物を開口から搬入し飽和蒸気層に
挿入する搬入機構と、上記被処理物が70℃をこえ10
0℃ないし150℃に昇温する範囲で上記被処理物の挿
入速度を15++m/sec未溝に制御する制御機構と
で構成したものである。
〔作用〕
この発明における飽和蒸気層は、挿入後温度が70℃を
こえ100℃ないし150℃に昇温する範囲で、挿入速
度を15mm/sec未満に制御された被処理物釜、上
面の飽和蒸気の凝縮熱で予備加熱する。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明における気相式はんだ付け装置を示す断面
図である。
図において、(3)および(4)は第4図に示す従来の
構成と同様であるのでその説明は省略する。0υは上部
が開口した容器、0は熱転移液(3)上面と所定の間隔
を有し容器Ql内に設けられた例えば冷却コイルなどの
凝縮体、03は熱転移液(3)を加熱体(4)の加熱で
気化させた飽和蒸気(13a)が形成する飽和蒸気層で
、その上限は凝縮体(5)で規制されている。
α旬は被処理物(8)を保持する支持台(14a) と
これを搬入する駆動部(14b)  とで構成された搬
入機構、051は搬入機構041の下降速度を被処理物
(8)の昇温速度に関連させパターン化した設定部(1
5a) と制御部(15b)  とで構成された制御機
構である。上記のように構成された実施例の動作につい
て説明する。
沸騰する熱転移液(3)から発生し容器0υを満たす飽
和蒸気(13a)は空気より重いことと、凝縮体叫の冷
却による凝縮により、その上面(13b)が一定に保た
れ飽和蒸気層03が形成される。この状態において、被
処理物(8)を載せた支持台(14a)が容器aOの開
口より下降し飽和蒸気層α違に挿入させる。この時設定
部(15a)にあらかじめ設定された飽和蒸気層0口上
面(13a)よりの下降パターン即ち、被処理物(8)
が所定範囲の昇温値に達するまでの下降速度が設定され
、これに合せ駆動部(14b)が制御されて駆動し被処
理物(8)を載せた支持台(14a)が飽和蒸気層al
中を下降する。これにより被処理物(8)は適切な昇温
速度で予備加熱がされ良好なはんだ付け処理がなされる
。以下被処理物(8)の昇温速度について説明する。飽
和蒸気層αlとその上方の空気との境界面(以下牟に境
界面と呼ぶ)では、空気が高温の飽和蒸気(13a)に
より加熱されて対流するため、境界面は常に波打った状
態である。このため境界面近傍の位置で被処理物(8)
を停止させると、飽和蒸気(13a) は少しずつ被処
理物(8)上面に凝縮し、被処理物(8)は徐々に凝縮
潜熱をもちいゆっくり昇温する。この時点で境界面は一
旦降下するが加熱体(4)が熱転移液(3)を加熱して
発生する飽和蒸気(13a)で徐々に上昇し5、被処理
物(8)の昇温は熱転移液(3)の沸点まで継続する。
一方被処理物(8)を急速に飽和蒸気層αl中に深く下
降させると、被処理物の全面に高温の飽和蒸気(13a
)が次々と凝縮し被処理物(8)は瞬時に昇温する0以
上より被処理物(8)と境界面の衝突する相対速度即ち
被処理物(8)の、下降速度を制御することにより被処
理物(8)の昇温速度を制御できこれを予備加熱に適用
することが可能となる。
この被処理物の予備加熱となる昇温速度を得るための下
降速度規制値を実際に基板を用いて実験により算出した
。第2図は被処理物の下降速度と下降位置との関係を示
す速度パターン線図、第3図は被処理物の温度と経過時
間との関係を示す昇温パターン線図である0図中(A)
、(B)、(C)は各パターンの代表例を示し、高さは
飽和蒸気層の上面をOsl+とした時の高さで上方を(
+)、下方を(−)表示とした。各パターン例の計測結
果を上記昇温速度が規制される被処理物の温度、即ち7
0℃をこえ100℃ないし150℃に昇温する範囲に対
応させて検討し、この昇温範囲での規制下降速度範囲1
5 am/sec未満の結果を得た。なお、本実験で得
られた第2図で示す下降速度と下降位置とを関連付けて
制」し、昇温速度範囲を規制すると以下のとうりである
例1.被処理物が飽和上記層の上面を通過する時の下降
速度を15 as/sec未満の任意に設定した値で昇
温速度を制御する 例2.被処理物が飽和蒸気層の上面から下方200mm
の間の任意に設定した高さまでの区間もしくは、この区
間を下降するのに相当する時間内を15mm7sec未
満の任意に設定した下降速度で昇温測度を制御する 例38例2にひきつづき、被処理物が飽和蒸気層の上面
から下方300m−の区間もしくは0ないし120se
cまでの任意に設定した時間内を、15+ms/s60
未満の任意に設定した下降速度で昇温速度を制?1する
例4.被処理物が飽和蒸気層の上面から下方5〇−の間
の任意に設定した高さまでの区間もしくは、この区間を
下降するのに相等する時間内を15+nm/sec以上
の任意に設定した速度で下降し、ひきつづき被処理物が
口ないし120secまで間の任意に設定した時間内、
もしくは飽和f気層の上面から下方300−  の間の
任意に設定した区間を、15am/sec未満の任意に
設定した下降速度で昇温速度を制御する。
例5.被処理物が飽和蒸気層の上面から下方200a−
の間までの区間を下降する時の速度を、2段階以上ステ
ップ状に可変するかもしくは、連続的に可変し昇温速度
を制御する。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば上部に開口を有した容器
と、この容器の下部に貯溜された熱転移液と、容器の下
部に設けられ熱転移液を加熱する加熱体と、上記熱転移
液上面と所定の間隔を有して設けられたam器と、熱転
移液上面と凝縮器との間に形成された熱転移液の飽和蒸
気層と、彼処理物を開口から搬入し飽和蒸気層に挿入す
る搬入機構と、被処理物が70℃をこえ100℃ないし
150℃に昇温する範囲で被処理物の挿入速度を15a
mlsec未満に制御する制御機構とで構成したので飽
和薄気の加熱源となってを害ガス発生の心配を残す予備
加熱ヒータを使用しないで、予備加熱ができる気相式は
んだ付け装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例における気相式はんだ付け
装置を示す断面図、第2図は被処理物の下降速度と下降
位置との関係を示す速度パターン線図、第3図は被処理
物の温度と経過時間との関係を示す昇温パターン線図、
第4図は従来の気相式はんだ付け装置を示した断面図で
ある。 図において、(3)は熱転移液、αυは容器、@は凝縮
体、a簿は飽和蒸気層、(2)は搬入機構、0鴫は制御
n機構である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人    大  岩  増  雄 第2図 丁P1jrIFIs、=、 イ弓−j二 保工 り 第1図 ニ¥L 綿 44\ 市り 9加P イ夛(、芋^2 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 上部に開口を有した容器と、この容器の下部に貯溜され
    た熱転移液と、上記容器の下部に設けられ上記熱転移液
    を加熱する加熱体と、上記熱転移液上面と所定の間隔を
    有して設けられた凝縮器と、上記熱転移液上面と上記凝
    縮器との間に形成された上記熱転移液の飽和蒸気層と、
    被処理物を上記開口から搬入し上記飽和蒸気層に挿入す
    る搬入機構と、上記被処理物が70℃をこえ100℃な
    いし150℃に昇温する範囲で上記被処理物の挿入速度
    を15mm/sec未満に制御する制御機構とを備えた
    気相式はんだ付け装置。
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