JPH0216854Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本考案は、赤外線加熱式リフロー炉の改良に関
するものである。 （従来の技術とその問題点） 電子機器の小型化にともない、回路基板も小型
リードレスチツプ部品が多用されるようになり、
従来ではチツプ化の困難であつたデイスクリート
部品（たとえばアルミ電解コンデンサ）や機構部
品（たとえばスイツチ，ジヤツク等）のチツプ化
も急速に進められ、回路基板上には、多種にわた
るチツプ部品が高密度実装されているのが常とな
つている。 これらのリードレスチツプ部品は、一般に耐熱
性に劣ることから、直接ハンダデイツプによるハ
ンダ付けが困難であり、ハンダ付けはこれらのリ
ードレスチツプ部品をハンダペーストを介して回
路基板の部品取付用ランド上に載置し、リフロー
ハンダ付けを行なうことによつて回路基板上に実
装する方法がとられている。またリフローハンダ
付け方法としては、基板移送用のベルトを介して
熱伝導させるベルト式、赤外線を照射して加熱す
る赤外線加熱式、不活性溶剤を用いるベーパーフ
エイズ式等の方法があるが、ベルト式は基板にそ
りなどがあつてベルトとの間に隙間があると熱伝
導に影響し、両面実装基板には適用できないなど
の欠点があり、またベーパーフエイズ式はハンダ
付け時に用いる不活性溶剤が高価である等の問題
があり、一般には赤外線加熱式のリフロー炉が広
く用いられている。 第３図は従来より一般に用いられている赤外線
加熱式リフロー炉の一例を示すもので、１はリフ
ロー炉本体、２は基板取入口１ａと基板取出口１
ｂとの間に駆動プーリ３ａ，３ｂによつて張架さ
れた基板移送用のチエーンベルト（またはステン
レスメツシユベルト）である。 リフロー炉１内は、回路基板１００上のハンダ
ペーストを溶融してリフローハンダ付けするリフ
ロー部４と、回路基板１００をリフロー部４に挿
入する前に予備加熱するプリヒート部５と、リフ
ロー部４でハンダ付けされた回路基板１００を冷
却する冷却部６とからなつている。 プリヒート部５は、回路基板１００をリフロー
ハンダ付けの前に予じめ適当な温度（通常150℃
前後）まで徐々に加熱し、温度の急変による部
品、基板へのシヨツクを緩和するとともにフラツ
クスの活性化をはかるためのもので、チエーンベ
ルト２に保持された回路基板１００にたとえば遠
赤外線l₁を照射するためのヒータ7a〜7bがチエー
ンベルト２の上下に配されている。この遠赤外線
照明用ヒータには通常セラミツクヒータ等が用い
られる。 またリフロー部４はプリヒート部５によつて予
じめ適温に加熱された回路基板１００上にたとえ
ば近赤外線l₂を照射してハンダ溶融に十分な温度
まで加熱するハロゲンランプ８がベルト２の下方
に反射板９とともに設けられている。 プリヒート部５，リフロー部４のそれぞれ上面
には、開口部５１ａ，４１ａに蓋５１ｂ，４１ｂ
をそれぞれ開閉自在に取り付けた炉内温度調節用
のダンパ５１，４１が設けられており、蓋５１
ｂ，４１ｂの解放量を調節して空気の流入を制御
することにより、炉内温度をある程度調節するこ
とができる。 また冷却部６内には、空気取入口６１より取り
入れた外気をハンダ付けの終了した回路基板１０
０に吹き付けてこれを冷却するフアン１０がモー
タ１１とともに取り付けられている。 したがつて実際にリフローハンダ付けを行なう
場合は、電子部品をハンダペーストを介して部品
取付用ランドに載置された回路基板１００をチエ
ーンベルト２に図示しない保持手段によつて取り
付け、リフロー炉１内へと移送する。そして回路
基板１００は、プリヒート部５内でセラミツクヒ
ータ７ａ〜７ｄによつて予備加熱された後、リフ
ロー部４内でハロゲンランプ８によつて急加熱さ
れ、基板上の各部品取付用ランドのハンダペース
トが溶融されて電子部品がハンダ付けされる。 尚、回路基板１００上に載置されている耐熱弱
部品の過熱を避けるため、耐熱弱部品は回路基板
１００の上面のみに取り付け、リフローハンダ付
けの際、リフロー部４内において回路基板１００
の耐熱弱部品の載置されていない下面側より近赤
外線l₂が照射されるようになし、耐熱弱部品の温
度上昇を極力抑える方法がとられている。 ところが、前述したように耐熱弱部品を含む多
種のリードレスチツプ部品の混在する回路基板を
上述の赤外線加熱式リフロー炉によつてハンダ付
けを行なうと、次に示すような問題を生じる。 すなわち耐熱弱部品であるアルミ電解コンデン
サやスイツチ，ジヤツク等のプラスチツクを使用
する機構部品は、熱によつて破損，変形特性劣化
等を生じやすい（耐熱温度200〜240℃）反面、比
較的大型の部品であるために熱容量が大きく、温
度上昇の遅いものが多い。また赤外線加熱式リフ
ロー炉は、回路基板の部品取付用ランドのみを加
熱することはできず、炉内も一様に加熱されて雰
囲気温度が上昇してしまう性質がある。 したがつて上述の耐熱弱部品の混在する回路基
板をリフローハンダ付けする場合、炉内の過熱に
よる耐熱弱部品の破損を防止するためにリフロー
ハンダ付け時のヒータの温度を低くすると、熱容
量の大きい部品は実装部分すなわち電極部分の温
度が上がりにくくなり、ハンダ溶融の不均一によ
るハンダ不溶事故を生じる危険がある。 またハンダの溶融を十分に行なうためにリフロ
ー炉内の温度を上げると、赤外線加熱式リフロー
炉では炉内全域にわたつて温度が上昇するので、
部品自体の温度が上がりすぎて破損，特性劣化を
生じる危険がある。尚、特に耐熱弱部品でなくて
も、熱容量の小さい部品では過熱状態となり、耐
熱弱部品と同様に特性を劣化させてしまう場合が
ある。 実例をあげると、たとえばアルミ電解コンデン
サでは電解液を使用しているため素子の内部圧力
が上昇し、電解液が漏れたり、素子自体が破壊す
る場合があり、スイツチ，ジヤツク等ではプラス
チツクを使用していることから変形する場合があ
る。 またリフローハンダ付け時には、ハンダペース
トに混入されているフラツクスが熱によつて気化
するが、上述のリフロー炉では、このフラツクス
揮発分が炉内に充満して滞留し、スイツチ，ジヤ
ツク等の電気接点部分に付着して接触不良を生じ
る原因になつているものであつた。 このような問題を解決するために、リフロー炉
上面のダンパ４１，５１等を開放して炉内の温度
を下げるとともにフラツクスガスを排気する対策
がとられ、さらにこの効果を高めるためにダンパ
の開口面積を広くしたり数を増加させるなどの対
策も行なわれたが、ダンパを開放しただけでは炉
内に活発な対流が生じないためフラツクスガスの
排出効果を十分に得ることができず、また開口面
積を拡大して炉内温度を下げれば、ヒータより放
出された熱がほとんど無駄になつてしまい経済性
の点から見ても好ましくないなど多くの欠点があ
つた。 （考案の目的） 本考案は上述した欠点を除去することを目的と
するもので、耐熱弱部品を破損，劣化させること
なく、且つ経済性にすぐれた赤外線加熱式リフロ
ー炉を提供することにある。 （考案の概要） 回路基板を予備加熱するプリヒート部と、該プ
リヒート部によつて予備加熱された回路基板をハ
ンダ溶融温度に加熱してハンダ付けするリフロー
部とからなる赤外線加熱式リフロー炉において、
前記プリヒート部の前段に前記リフロー部内の熱
気を前記プリヒート部を介して強制的に外部に排
出する排気手段を設けることにより、リフロー部
内の熱気の滞留を防止して炉内の加熱を防止する
とともに、プリヒート部を通過する熱気によつて
予備加熱を補助し得るように構成した新規な赤外
線加熱式リフロー炉。 （実施例） 第１図は本考案の赤外線加熱式リフロー炉の一
実施例を示す側面図で、従来例と同一部分につい
ては同一符号を用いて説明する。 リフロー炉２０は、基本構成は第３図に示す従
来例と同様に、回路基板１００をハンダ溶融温度
にまで加熱してハンダ付けを行なうリフロー部２
１と、回路基板１００をリフロー部２１内に挿入
する前に予備加熱して温度シヨツクを緩和するプ
リヒート部２２と、リフロー部２１でハンダ付け
された回路基板１００を冷却する冷却部２３とか
らなつている。 そして基板取入口２０ａと基板取出口２０ｂと
の間にプーリ３ａ，３ｂによつて張架された基板
移送用のチエーンベルト（またはステンレスメツ
シユベルト）２によつて回路基板１００をリフロ
ー炉２０内に、プリヒート部２２，リフロー部２
１，冷却部２３の順に移送し得るようになつてい
る。 プリヒート部２２内には、回路基板１００に遠
赤外線l₁を照射してこれを予備加熱するためのセ
ラミツクヒータ７ａ〜７ｄがベルト２の上下に配
されている（詳しくは後述するが、実際には７ａ
のみ動作させれば十分で、７ｂ〜７ｄは動作させ
なくて良く、省略することができる）。 リフロー部２１はプリヒート部２２によつて予
じめ所定の温度に加熱された回路基板１００上に
近赤外線l₂を照射してハンダ溶融に十分な温度ま
で加熱するハロゲンランプ８がベルト２の下方に
反射板９とともに設けられている。 また冷却部２３内には従来のリフロー炉と同
様、空気取入口２３１より取り入れた外気を回路
基板１００に吹き付けてこれを冷却する冷却用フ
アン１０がモータ１１とともに取り付けられてい
る。 プリヒート部２２の前段すなわち基板取入口２
０ａとプリヒート部２２との間には、リフロー部
２１内の熱気をプリヒート部２２を介して強制排
気するための強制排気手段となるフアン２４が設
けられている。フアン２４はモータ２５によつて
回転されるようになつており（モータ２５の制御
手段については図示せず）、これによつてリフロ
ー部２１内の高温の熱気をプリヒート部２２を介
して排気口２６より排出するようになつている。
そしてプリヒート部２２，リフロー２１のそれぞ
れ上面には、開口部２２１ａ，２１１ａに蓋２２
１ｂ，２１１ｂを開閉自在に取り付けてなる炉内
温度調節用のダンパ２２１，２２１が設けられ、
さらにフアン２４とプリヒート部２２との間、プ
リヒート部２２とリフロー部２１との間、リフロ
ー部２１と冷却部２３との間の隔壁にも開口部２
７ａ，２８ａ，２９ａにそれぞれ蓋２７ｂ，２８
ｂ，２９ｂを開閉自在に取り付けたダンパ２７，
２８，２９が設けられており、これによつて各ブ
ロツク間が連通されている。したがつてこれらの
ダンパの開口面積を調節することによつて、熱気
及び外気の流入量、流れの速さ等を制御し、温度
調節を行なうことができる。 本考案の赤外線加熱式リフロー炉は以上のよう
に構成されており、回路基板に電子部品を実装す
る場合、周知の手段によつて電子部品をハンダペ
ーストを介して部品取付用ランドに載置した回路
基板をチエーンベルト２上に装着し、基板取入口
２０ａよりリフロー炉２０内へと移送することに
よつて行なうことができ、回路基板１００はチエ
ーンベルト２によつてプリヒート部２２からリフ
ロー部２１へと順次移送され、予備加熱された後
リフローハンダ付けされる。 尚、本考案においても耐熱弱部品を回路基板上
面側に集めることにより、リフロー部２１内にお
いてリフローハンダ付けされる際、ハロゲンラン
プ８の近赤外線l₂が回路基板の耐熱弱部品の過熱
を緩和する方法が並用されている。 一方フアン２４の駆動により、同図中矢印で示
すように、リフローハンダ部２１内の熱気及びフ
ラツクスガスはダンパ２８を通つてプリヒート部
２２内へと流入し、リフロー部２１内にはダンパ
２９及び冷却部２３を介して基板取出口２０ｂか
らの外気が流入する。 これによつてリフロー部２１内における熱気及
びフラツクスガスの滞留が防止され、リフロー部
２１内の雰囲気温度を下げることができ、耐熱弱
部品の過熱による破損及びフラツクスガスの付着
によるスイツチ，ジヤツクの接点不良を防止する
ことができる。 またリフロー部２１からプリヒート部２２内へ
と流入した熱気は、プリヒート部２２を通過し、
開口部２７を介して排気口２６より外方へと排出
される。このときプリヒート部２２内の回路基板
１００が通過する熱気（約250℃）によつ加熱さ
れ、予備加熱作用が行なわれる。この結果プリヒ
ート部２２内の予備加熱の効率を大幅に高めると

【表】 ただし、回路基板面の温度は、耐熱弱部品の載
置されていない下面側から加熱した場合の基板面
の温度で、部品取付用ランドとほぼ同じ温度にな
る。 また部品表面温度は、本考案で対象とする熱容
量が比較的大きく且つ熱に弱い耐熱弱部品（アル
ミ電解コンデンサ，スイツチ，ジヤツク等）の部
品自体の表面温度を示す。 リフロー部内温度は、リフロー部内の雰囲気温
度を示すものである。 リフロー部内において、上面に耐熱弱部品で且
つ熱容量の大きい部品を載置した回路基板の下面
側より赤外線加熱した場合、回路基板の下面すな
わちハロゲンランプ８に対向する面はいずれも
250〜270℃程度に加熱され、同時に基板面だけで
なくリフロー部内も全域にわたつて雰囲気温度が
上昇する。 そして従来のリフロー炉１のリフロー部４内で
は対流，外気の流入がほとんどないため、炉内温
度は340〜350℃程度に上昇し、直接赤外線の照射
されない回路基板上面の部品本体の温度も230〜
240℃程度に上昇する。したがつて耐熱弱部品に
おいては、破損、変形、特性劣化等が生じる危険
性がある。 一方、本考案のリフロー炉２０によれば、リフ
ロー部２１内の熱気がプリヒート部２２を介して
排出されるので、回路基板の下面側を従来のリフ
ロー炉と同様に250〜270℃に加熱しても、リフロ
ー部２１内の雰囲気温度の上昇が妨げられるた
め、実際の回路基板面の温度は240〜260℃程度に
抑えられる。したがつて耐熱弱部品の部品自体の
温度も190〜200℃程度に抑えることができ、過熱
による破損、変形、特性劣化を防止することがで
きる。 尚、リフロー部２１内の温度の低下により、逆
に回路基板上の部品の端子温度もやや低下してい
ることがわかる。 第２図ａ〜ｃは、従来のリフロー炉１と本考案
のリフロー炉２０の温度特性を比較したグラフを
示すもので、第２図ａは各リフロー炉内の雰囲気
温度分布を、同図ｂはリフロー炉内の各部におけ
る回路基板表面（部品取付用ランド）の温度を、
同図ｃはリフロー炉内の各部における回路基板上
の耐熱弱部品で且つ熱容量の大きい部品（アルミ
電解コンデンサ，スイツチ，ジヤツク等）の表面
温度をそれぞれ示すものである。 第２図ａに示すように、プリヒート部では、い
ずれのリフロー炉にいてもプリヒート部内温度で
200℃程度に保持され、これによつて第２図ｂか
らわかるように、回路基板はその表面温度が約
150℃となる如く加熱され、回路基板上の耐熱弱
部品（熱容量の大きいもの）も、第２図ｃに示す
ように約150℃に予備加熱される。尚第２図ｃの
グラフの立ち上がりが第２図ａ，ｂに比して緩や
かなのは、耐熱弱部品でありながらも熱容量が大
きいために、温度上昇が遅いことを表わしてい
る。 一方、リフロー部内では、第２図ｂに示すよう
に、回路基板表面の温度は、従来のリフロー炉で
は約260℃程になつており、このときのリフロー
部内の雰囲気温度は、第２図ａからわかるように
約350℃まで上昇している。したがつて第２図ｃ
に示すように、耐熱弱部品の表面温度が240℃程
にまで上昇し、部品の破損、変形、特性劣化の危
険がある。 これに対し、本考案のリフロー炉では、強制排
気手段によつてリフロー部内の熱気の滞留が防止
されるので、従来のリフロー炉と同様のヒータで
加熱され、回路基板表面の温度が第２図ｂに示す
ようにハンダ溶融に十分な250℃程度に上昇して
いるにもかかわらず、リフロー部内の雰囲気温度
を、第２図ａからわかるように、約250℃に抑え
ることができる。この結果回路基板上面側に載置
された耐熱弱部品の表面温度を約200℃程度に抑
えることができ、従来のリフロー炉の約240℃に
比較して、その温度を大幅に低下させることがで
きる。 このように、本考案のリフロー炉は、耐熱弱部
品自体を過熱することなくリフローハンダ付けを
確実に行なうことができるので、耐熱弱部品の混
在する回路基板のリフローハンダ付けには最適で
ある。 （考案の効果） 以上述べたように、本考案の赤外線加熱式リフ
ロー炉によれば、回路基板を予備加熱するプリヒ
ート部と、該プリヒート部によつて予備加熱され
た回路基板をハンダ溶融温度に加熱してハンダ付
けするリフロー部とからなる赤外線加熱式リフロ
ー炉において、前記リフロー部内の熱気を前記プ
リヒート部を介して強制的に排出するように構成
したので、リフローハンダ付け時に回路基板を加
熱した際、強制排気によつてリフロー部内の温度
上昇を抑え、部品自体の過熱を抑えることがで
き、特に耐熱弱部品及び熱容量の小さい部品の熱
による破損、変形、特性劣化等を防止することが
できる。 尚、ハンダ付け時に揮発したフラツクスガス
が、リフロー部内に滞留することなく外部に排出
されるので、ジヤツク、スイツチ等の電気接点に
フラツクスガスが付着することによつて生じる接
点不良を防止することができる。 またリフロー部から排出された熱気がプリヒー
ト部内を通過して排出されるので、プリヒート部
の予備加熱をその熱排気によつて補助することが
でき、プリヒート部の効率が大幅に向上し、この
結果プリヒート部内のヒータを小型化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の赤外線加熱式リフロー炉の構
成及び動作を説明するための側断面図、第２図ａ
〜ｃは本考案のリフロー炉と従来のリフロー炉と
を炉内雰囲気温度、回路基板表面温度、耐熱弱部
品表面温度についてそれぞれ比較した温度特性グ
ラフ、第３図は従来の赤外線加熱式リフロー炉の
構成及び動作を説明するための側断面図である。 符号の説明、２……チエーンベルト、３ａ，３
ｂ……駆動ローラ、７ａ〜７ｄ……セラミツクヒ
ータ、８……ハロゲンランプ、２０……赤外線加
熱式リフロー炉、２１……リフロー部、２２……
プリヒート部、２４……フアン（強制排気手段）、
２７，２８，２９，２１１，２２１……ダンパ、
１００……回路基板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電子回路部品をハンダペーストを介して載置し
   た電子回路基板を予備加熱するプリヒート部と、
   前記電子回路基板に赤外線を照射して該基板の部
   品取付用ランド部上のハンダペーストを溶融させ
   るべく加熱するリフロー部とを隣接して備え、前
   記電子回路基板を前記プリヒート部において予備
   加熱した後前記リフロー部へと導入してリフロー
   ハンダ付けを行なうようになされたリフロー炉に
   おいて、前記プリヒート部の前段に強制排気手段
   を設け、前記リフロー部内の熱気を前記プリヒー
   ト部を介して排気せしめることにより、前記リフ
   ロー部内の熱気の滞留を防止するとともに前記プ
   リヒート部を通過する熱気によつて予備加熱を補
   助し得るように構成したことを特徴とする赤外線
   加熱式リフロー炉。