JPH038391A - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明はプリント基板のはんだ付け、特に面実装電子部
品が搭載されたプリント基板をクリームはんだではんだ
付°けするに適した方法および装置に間する。

〔従来の技術〕

プリント基板のはんだ付けには、フロ一方法とりフロ一
方法とがある。フロ一方法とは、プリント基板がフラク
サーでフラックス塗布、ブリヒーターで予備加熱、そし
てはんだ槽での溶融はんだへの浸漬等の工程を経て、は
んだ付けされるものである。このフロ一方法はプリント
基板が連続して自動はんだ付け装置のこれらの工程を通
過するだけで、はんだ付けが行えるため、生産性のきわ
めて良好な方法であるが、近時の小形化された電子部品
では隣合ったリード間が非常に狭いため、このリード間
にはんだが跨って付着するというブリッヂを形成してし
まうことが多い。

一方、リフロ一方法とは、プリント基板のはんだ付け部
に予めクリームはんだをスクリーン印刷やデイスペンサ
吐出等により塗布しておき、その上に電子部品を搭載し
てから、該プリント基板をリフロー炉のような加熱装置
で加熱してクリームはんだを溶かすことによりはんだ付
けを行うものである。該リフロ一方法はプリント基板の
細かいはんだ付け部に、クリームはんだを正確に塗布し
なければならないという手間があるが、はんだが多量に
付かないためブリッヂを起こすことが非常に少ない。従
って、はんだ付けにおける信頼性の面ではフロ一方法よ
りも優れており、近時のプリント基板のはんだ付けには
多く採用されるようになってきた。

ところで、かっての電子部品はリードをプリント基板の
孔に挿入して搭載していたものであるが、近時、電子部
品が小形化されるとともに多機能化されできたことから
電子部品はリードが多数設置され、しかもリード間隔が
狭くなってきており、プリント基板の孔に挿入すること
ができなくなってきた。従って、電子部品はリードを直
接プリント基板の上に搭載する面実装部品が多く使用さ
れるようになってきた０面実装部品とはＳＭＤ（Ｓｕｒ
ｆａｃｅ　Ｍｏｕｎｔｉｎｇ　Ｄｅｖｉｅ）と呼ばれる
ものでＱＦＰ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ　
ＩＣ）　、Ｐ　Ｌ　ＣＣ（ＰｌａｓｔｉｃＬｅａｄｌｅ
ｓｓ　Ｃｈｉｐ　Ｃａｒｒｉｅｒ　）　、Ｓ　ＯＩ　Ｃ
（Ｓｍａｌｌ　Ｑｕｔｌｅｔ　Ｉｃ　）等がある。

これらＳＭＤを搭載したプリント基板のはんだ付け方法
は、加熱域の上下部に加熱装置が設置されたリフロー炉
で熱風や、赤外線によりプリント基板を表裏から均一に
加熱してはんだ付けしていたものである。それ故、従来
のリフロー炉は加熱域の上下部に熱風吹き出し装置やヒ
ーターが設置されていただけのものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のリフロー炉で、プリント基板の両面にＳＭＤをは
んだ付けする場合、先ずプリント基板の片面のはんだ付
け部にクリームはんだを塗布してからＳＭＤの搭載部に
接着剤を塗布し、その後、該塗布部にＳＭＤを搭載して
加熱域の上下部に加熱装置だけが設置されたリフロー炉
内を走行させ片面のはんだ付けを行う。次に、もう一方
の片面にクリームはんだ塗布、ＳＭＤの搭載を行ってか
ら、該搭載面を上向にして前述リフロー炉内を走行させ
、二度目のはんだ付けを行う。この様に両面実装プリン
ト基板は上下に加熱装置が設置されたリフロー炉で二度
の加熱が行われるため、初めに搭載されたＳＭＤは二度
も高温に曝されることになる。一般にＳＭＤは熱に弱く
二度も高温に曝されると機能が劣化したり、全く機能し
なくなるという熱損傷を受けてしまうものである。

また、片面だけにＳＭＤを実装する場合にも従来のリフ
ロー炉で、はんだ付けを行うと、ＳＭＤのリード部だけ
にはんだが付着するという所謂ウィッキングを起こして
接続不良となることがあった。この原因はプリント基板
に搭載されたＳＭＤを上下から均一に加熱すると、ＳＭ
Ｄはプリント基板より高く突出しており、しかも熱の吸
収のよい黒色となっているためプリント基板より先に加
熱され温度が上がってしまう。従って溶融したはんだは
ＳＭＤとともに高温となったリードの方にだけ付着して
ライキングとなってしまうものである。

本発明は両面実装プリント基板のはんだ付けにおいてＳ
ＭＤに熱損傷を与えることがなく、また片面実装のプリ
ント基板でもライキングを起こすことなく、はんだ付け
のできるはんだ付け方法および装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

従来、プリント基板のリフローはんだ付けでは、プリン
ト基板の全ての部分がはんだ付け温度以上に均一に加熱
されなければ良好なはんだ付けができないと考太られて
いたが、本発明者らはプリント基板のはんだ付け部とリ
ードだけが適当なはんだ付け温度になっていさえすれば
、他の部分は温度が低くても良好なはんだ付けができ、
むしろＳＭＤは温度が低い方が機能を損なわずに済むこ
とに着目して本発明を完成させた。

本発明は、はんだ付け部にクリームはんだが塗布され、
該はんだ付け部に電子部品が搭載されたプリント基板を
リフロー炉で加熱してはんだ付けする方法において、リ
フロー炉の加熱域内でプリント基板を加熱装置で加熱す
ると同時にプリント基板に冷風を吹き付けてプリント基
板の温度を調節しながらはんだ付けすることを特徴とす
るプリント基板のはんだ付け方法であり、またプリント
基板の走行路の上下部に加熱装置が設置されたリフロー
炉において、プリント基板の加熱域の上下部のどちらか
一方、もしくは上下部の両方に外部から取り入れた冷風
を吹き出すことのできる流出口が設置されていることを
特徴とするリフロー炉である。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明を採用した熱風式リフロー炉であり、第
２〜６図は同赤外線式リフロー炉である。

第１〜３図は冷風を噴き出す流出口が加熱装置と一体と
なったリフロー炉であり、第４．５図は該流出口が加熱
装置の近傍に設置されたリフロー炉である。

先ず熱風式リフロー炉について説明する。熱風式リフロ
ー炉は加熱域Ｈと冷却域Ｃとに分かれており、さらに加
熱域Ｈは予備加熱域ＰＨと本加熱域ＲＨに分かれている
。加熱域Ｈにはプリント基板Ｐの走行路１（−点鎖線）
の上部と下部にそれぞれ複数の加熱装置２・・・、２′
・・・が設置され、また冷却域Ｃには冷却機３が設置さ
れている。熱温式リフロー炉の加熱装置は空気が通過で
きる箱体４内に図示しないヒーターが設置されたもので
、空気が箱体を通過する時にヒーターで加熱されて流出
口５から熱風となって出てくるようになっている６箱体
３の空気取入口はバイブロ、６′により循環用ブロワ−
７の吹出口と接続されている。

上部の加熱装置である箱体に接続されたバイブロと循環
用ブロワ−７間には弁８が設置されており、下部の箱体
に接続されたバイブロ′と循環用ブロワ−７間には弁８
′が設置されている。横方に並んだ加熱装置２’　、２
’閏には吸引口９があり、該吸引口はバイブ１０により
循環ブロワ−７の吸込口と接続されている。またバイブ
ロ、６′は、それぞれ弁１１，１１’を介して冷風用ブ
ロワ−１２の吹出口とも接続している。冷風用ブロワ−
１２の吸込口はリフロー炉の外部に通じており、冷風を
吸込むことができるようになっている。

上記熱風式リフロー炉を用いた本発明のはんだ付け方法
について説明する。先ず両面実装プリント基板のはんだ
付け方法について説明する。弁１１．１１’を閉じ、弁
８．８′を問いておき、全ての加熱装置２・・・、２′
・・・内のヒーターに通電して加熱状態にし、循環ブロ
ワ−７を稼働させる。

すると、該ブロワ−で送られた空気はバイブロ、６′か
ら箱体４に入り、箱体内のヒーターで熱せられて熱風と
なって流出口５から吹き出てくる。

熱風は吸引口９に入ってバイブ１０から循環用ブロワ−
７に戻り、再度加熱装置に送られ、そこから吹き出るよ
うになっている。これは熱風を循環させることによりエ
ネルギーの損失を防ぐものである。リフロー炉内を熱風
の循環状態にしてから、片面にクリームはんだを塗布し
、その上に電子部品を搭載したプリント基板を搭載面が
上向になるようにしてリフロー炉内を矢印方向に走行さ
せる。

この時、プリント基板は上下からの熱風により均一に加
熱されるため、はんだ付け不良のないはんだ付けが行え
る０片面をはんだ付けした後、もう一方の面にもクリー
ムはんだ塗布、電子部品の搭載を行ってから原画を上向
にして再度、熱風式リフロー炉内を走行させる。この時
、熱風式リフロー炉は下部の加熱装置２′・・・の加熱
を停止させ、パイフロ′と循環用ブロワ−７間にある弁
８′を閉めるとともにバイブロ′と冷風用ブロワ−１２
間にある弁１１′を開け、冷風用ブロワ−１２を稼働さ
せる。この状態では上部の加熱装置２・・・の流゛出口
５・・・からは冷風が吹き出し、下部の加熱装置２′・
・・の流出６・・・からは冷風が吹き出てくるので、下
面に電子部品がはんだ付けされ、上面にクリームはんだ
と電子部品が搭載されたプリント基板は上面だけが熱風
で加熱され、下面は冷風で冷却されることになる。従っ
て、上面のクリームはんだが溶けても下面のはんだ付け
部のはんだは再溶融せず、しかも電子部品は高温に曝さ
れることもなくなる。

次に熱風式リフロー炉での本発明方法による片面実装プ
リント基板のはんだ付けについて説明する。

弁８と弁１１’を閉じ、弁８′と弁１１を開いておき、
加熱装置は全て加熱状態にしておく。そしてブロワ−は
冷風用ブロワ−１２と循環用ブロワ−７の両方を稼働さ
せる。この状態は、上方の加熱装［−２では冷風が加熱
装置内を通過するため少し温められてＳＭＤの搭載され
たプリント基板の上向に吹き付けられる。この時、温め
られた空気はＳＭＤを少し温める程度であり、またＳＭ
Ｄが高温になるのを防ぐものである。そして下方の加熱
装置２′からは、クリームはんだを十分に溶かすことが
できる温度の熱風が吹き出している。

この様な加熱状態にしておいてから、片面にクリームは
んだを塗布し、その上にＳＭＤが搭載されたプリント基
板を搭載面が上向になるようにして矢印方向に走行させ
る。すると、熱風はプリント基板の下面を加熱するため
、熱がプリント基板を通して上面のクリームはんだを溶
かすと同時にリードを加熱して、プリント基板のはんだ
付け部とリードとに付着し、ウィッキングのないはんだ
付けができる。

第２．３図は本発明を採用した赤外線式リフロー炉であ
る。

加熱域Ｈの上下部にはそれぞれ複数の加熱装置２・・・
、２′・・・が設置され、冷却域Ｃには冷却機３が設置
されている。赤外線式リフロー炉の加熱装置は内部にヒ
ーターが設置され、表面からは赤外線、特に均一加熱に
適した遠赤外線を照射するようになっている。

加熱装置１２．２′の裏側にはそれぞれバイブロ、６′
が配設されており、該パイプからは加熱装置内を通って
多数の流出口５・・・が設置されている。

バイブロ、６′はそれぞれ弁１１．１１′を介して冷風
用ブロワ−１２の排出口と接続されている。

冷風用ブロワ−１２の吸込口はリフロー炉の外部に通じ
ており、冷風を吸込むことができるようになっている。

第２．３図に示すリフロー炉での両面実装プリント基板
のはんだ付けは、先ず弁１１．１１′を閉めておき、加
熱装置２・・・、２′・・・を加熱状態にする。そして
片面にクリームはんだを塗布し、その上に電子部品を搭
載したプリント基板を電子部品搭載面が上向となるよう
にしてリフロー炉内を矢印方向に走行させて、はんだ付
けを行う、その後、下部の加熱装置２′・・・の通電を
止め、弁１１′を問いてから冷風用ブロワ−１２を稼働
させる。

この様な状態にしてから、もう一方の面にクリームはん
だ塗布、電子部品の搭載を行い、該搭載面を上向にして
リフロー炉内を走行させる。すると上方からは加熱装置
２・・・で該搭載面が加熱され、クリームはんだが溶融
するが、下方からは流出口５・・・より冷風を吹き付け
られて裏面が冷やされる。

従って上面のクリームはんだが、溶けても裏面は冷却さ
れるため、最初のはんだ付け部のはんだは溶融せず、し
かも裏面の電子部品は高温に曝されることもない。

第４．５図は赤外線式リフロー炉において冷風の流出口
を加熱装置の近傍に設置したものである。

上方の加熱装置２・・・の両側にはバイブロ、６が設置
され、また下方の加熱装置２′・・・の両側にはバイブ
ロ’　、６’が設置されている。これらのパイプには走
行路ｌを走行するプリント基板に対して冷風を吹き付け
ることができるノズル孔、スリット等の流出口５が形成
されている。

バイブロ、６およびバイブロ’　、８’はそれぞれ弁１
１．１１’を介して冷風用ブロワ−１２の排出口と接続
されている。冷風用ブロワ−１２の吸込口はリフロー炉
の外部に通じており、冷風を吸込むことができるように
なっている。両面実装プリント基板はんだ付けは第２．
３図のリフロー炉と同様にして行う。

なお、実施例では冷風の流出口は上下部に設置したもの
で示したが、上下部のどちらか一方だけでもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、両面実装プリント基板のようにプリン
ト基板を二度もリフロー炉に通す場合でも、初めに搭載
したＳＭＤは二度高温に曝されることがないため熱損傷
を受ける心配がないばかりか、ＳＭＤのリードとプリン
ト基板を同時に同一温度にすることができるためウィッ
キングのようなはんだ付け不良を起こすこともない等、
信頼性のあるはんだ付けが行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱風式の本発明リフロー炉の側面図、第２図は
赤外線式の本発明リフロー炉の側面図、第３図は第２図
■−■線断面図、第４図は他の実施例の側面図、第５図
は第４図■−■線断面図である。 １・・・プリント基板の走行路 ２．２′・・・加熱装置　５・・・流出ロア・・・循環
用ブロワ−１２・・・冷風用ブロワ−特許登録出願人 千住金属工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）はんだ付け部にクリームはんだが塗布され、該は
   んだ付け部に電子部品が搭載されたプリント基板をリフ
   ロー炉で加熱してはんだ付けする方法において、リフロ
   ー炉の加熱域内でプリント基板を加熱装置で加熱すると
   同時にプリント基板に冷風を吹き付けてプリント基板の
   温度を調節しながらはんだ付けすることを特徴とするプ
   リント基板のはんだ付け方法。
2. （２）プリント基板の走行路の上下部に加熱装置が設置
   されたリフロー炉において、プリント基板の加熱域の上
   下部のどちらか一方、もしくは上下部の両方に外部から
   取り入れた冷風を噴き出すことのできる流出口が設置さ
   れていることを特徴とするリフロー炉。
3. （３）前記流出口は加熱装置と一体となっていることを
   特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載のリフロー炉
   。
4. （４）前記流出口は加熱装置の近傍に設置されているこ
   とを特徴とする特許請求範囲第（２）項記載のリフロー
   炉。