JPH0442113B2 - - Google Patents

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JPH0442113B2
JPH0442113B2 JP62227858A JP22785887A JPH0442113B2 JP H0442113 B2 JPH0442113 B2 JP H0442113B2 JP 62227858 A JP62227858 A JP 62227858A JP 22785887 A JP22785887 A JP 22785887A JP H0442113 B2 JPH0442113 B2 JP H0442113B2
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Naotake Mizoguchi
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    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/008—Soldering within a furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トンネル型リフロー炉、特にトンネ
ル内の上下に複数のヒータを備え、予備加熱帯域
および本加熱帯域から成る、クリームはんだ用ト
ンネル型リフロー炉に関する。ここに「クリーム
はんだ」とは、粉末状のはんだと液状のフラツク
スとを混和して得たクリーム状のものであつて、
スクリーン印刷装置やデスペンサを用いることに
より所望の箇所だけに一定量のはんだを付着させ
ることができ、プリント基板への電子部品のはん
だ付けに多く用いられている。
（従来の技術） 従来、チツプ搭載プリント基板のはんだ付け装
置としてのリフロー炉は公知であり、その加熱手
段としてもホツトガス、赤外線（遠赤外線、近赤
外線）さらには最近に至り気体から液体に相変化
するときの潜熱利用加熱等がある。
リフロー炉は例えばクリームはんだを塗布した
プリント基板のはんだ付け部分をそのはんだの溶
融温度まで加熱してはんだを溶融しその部分のは
んだ付けを行うのである。しかし、近年はそのは
んだ付け対象が電子部品搭載のプリント基板であ
るため、電子部品の熱損傷を最小限に抑える必要
上、加熱を必要最小限に抑えなければならない。
したがつて、その用途によつて最適の加熱パター
ンあるいはプロフアイルが存在する。
しかしながら、これまでのリフロー炉では、そ
の装置特有の加熱プロフアイルを有するものであ
るため、炉の設計によつてその加熱プロフアイル
も一義的に決定され、その融通性にかける。加
熱、冷却温度の上限下限の多少の調整まではでき
るにしても、時間経過に対する温度制御はできな
かつた。
ところで、近年にいたり、各種の電子部品がプ
リント基板に搭載されるようになり、それらは特
有の最適加熱プロフアイルを有するのであつてそ
れに応じて加熱するのが望まれる。
また、基板それ自体の加熱に関しても、はんだ
付け部分と基板との間の温度は可及的に少ないの
が好ましいのであり、かといつて長時間かけて加
熱することも部品の熱損傷の点から好ましくな
い。
上述のような当業界の実情とともに、最近の電
子機器にあつては軽量化、小型化の傾向にあり、
そのため小さい面積のプリント基板に多数の電子
部品を搭載することが多くなつた。このような高
密度部品搭載のプリント基板をはんだ付けする場
合、それらの電子部品のわずかな間隙に塗布した
はんだを溶融させねばならない。この点従来の赤
外線ヒータを用いると、赤外線は直進するため、
上述のような高密度部品搭載のプリント基板では
電子部品が邪魔となつて、所定のはんだ付け地点
にまで赤外線が十分に到達しないことがあつた。
また、従来の赤外線ヒータでは波長領域が3μm以
下であるが、そのような波長の赤外線でははんだ
のような白色のものへの吸収が良くなく、なかな
か加熱されないという欠点が見られ、一方、その
ような波長の赤外線では電子部品のようなどちら
かと言えば黒色に近い色のものに良く吸収される
ため、場合によつては電子部品のみが高温にまで
加熱され、はんだは溶融しないなどということも
あつた。
（発明が解決しようとする問題点） ここに、本発明の一つの目的は、加熱プロフア
イルを目的に応じ容易に変化させ得るはんだ付け
用リフロー炉を提供することである。
本発明の別の目的は、高密度部品搭載プリント
基板であつても、効率的な均一加熱が可能であつ
て、信頼性の高いはんだ付けが可能なリフロー炉
を提供することである。
（問題点を解決するための手段） そこで、本発明者はかかる目的達成のため種々
検討を重ねたところ、トンネル型リフロー炉の加
熱熱源として気体吹き出し型の赤外線ヒータを用
いることが特に好ましいことを知り、本発明を完
成した。
赤外線ヒータは加熱温度が照射時間の関数であ
るという特徴があり、取り扱いが容易であるが、
従来のものは急速加熱には向かない。しかしそれ
を気体吹出し型とすることにより急速加熱も容易
となるのである。しかもこのように気体吹き出し
型とすることにより、前述の潜熱利用の加熱方式
による効果をも併せて有するトンネル型リフロー
炉が構成されるのである。
予備加熱帯域さらに本加熱帯域における温度制
御、雰囲気制御をさらに確実に行うためには、各
赤外線ヒータが設けられている間に吹き込み方向
調節自在の気体吹き込みノズルを設けてもよく、
それによれば上記リフロー炉の加熱プロフアイル
調節機能は一層向上し、雰囲気をも自由に変える
ことができるようになるのである。
よつて、本発明の要旨とするところは、予備加
熱帯域および本加熱帯域から構成されるトンネル
型リフロー炉であつて、被加熱体の搬送導路を構
成するトンネル内の上下に二対以上の赤外線ヒー
タを配置し、該赤外線ヒータを気体吹き出し型赤
外線ヒータとしたことを特徴とする、リフロー炉
である。
ここに、前記の気体吹き出し型赤外線ヒータ
は、ヒータハウジング内に設けられた電熱ヒータ
と該ハウジング内に気体を供給する気体供給系と
該ハウジングの被加熱体に面した側に設置した通
気性セラミツク加熱面とから構成されるのであつ
て、例えば本件特許出願人が先に実開昭63−
128685号（実願昭62−20683号）に開示したもの
を利用してもよい。
さらに別の面からは、本発明の要旨とするとこ
ろは、予備加熱帯域および本加熱帯域から構成さ
れるトンネル型リフロー炉であつて、被加熱体の
搬送導路を構成するトンネル内の上下に二対以上
の赤外線ヒータを配置し、該赤外線ヒータを気体
吹き出し型赤外線ヒータとするとともに上下とも
に複数配置された赤外線ヒータの間に吹き込み方
向調節自在の気体吹き込みノズルを設けたことを
特徴とする、リフロー炉である。上記ノズルは少
なくとも上下一対設けるが、より好ましくは各赤
外線ヒータの設置間隔部にそれぞれ上下一対づつ
設ける。しかも各ノズルは気体吹き出し方向が調
節自在となつていることから、各対になつた赤外
線ヒータにより区画される加熱領域毎におけるガ
ス流れをプリント基板に対し向流にあるいは順流
に調節することができる。
以上のように、本発明によれば、赤外線ヒータ
の表面は多孔質の赤外線放射面を形成しており、
併せて内部ヒータで加熱した気体をホツトガスと
して放出できるため、前述のような従来の赤外線
ヒータでは均一加熱できなかつたプリント基板で
も均一加熱が容易に実現できるのである。また、
気体吹き込みノズルを併用する場合、炉内は対流
式となり、被加熱体に対するホツトガスによる均
一な加熱が可能となり、そのときの温度分布は一
層均一となり、その結果、設定温度より過度に高
い温度に加熱する必要がなくなる。
（作 用） 次に、本発明にかかるリフロー炉を添付図面を
参照してさらに詳細に説明する。
第１図は、本発明にかかるリフロー炉１０の略
式説明図である。
図中、リフロー炉１０は予備加熱帯域および本
加熱帯域を構成する上下対に設けられた複数対の
赤外線ヒータ１２から成るのであつて、その加熱
帯域の出口部には冷却ノズル１６が設けられてい
て、はんだ付け終了後のプリント基板（図示せ
ず）を冷却している。
図示例にあつては、各加熱ヒータの間には上下
対に気体吹き込み方向が調節自在のノズル２０が
設けられている。
好ましくは窒素である気体をこのリフロー炉に
吹き込むに当たつては、適宜供給源（図示せず）
からの窒素ガスを熱交換器２２を経て、まずライ
ン２４から各赤外線ヒータ１２に吹き出し用ガス
として供給される。一方、ライン２６からの窒素
ガスは、ライン２８に分枝し、各ヒータの間に設
置されたノズル２０に送られ炉内に噴出される。
各ヒータの間から吹き出すガスはライン３０を経
て回収され、これもライン３２およびブロワー３
４を経て前述の冷却ノズル１６に供給される。図
示例では、本加熱帯域の赤外線ヒータの前後にも
この吹き込みノズルが設けられている。符号３６
は冷却フアンを示す。
なお、第１図は単に説明のためだけに示すもの
であつて、各ヒータ、ノズルは全体がトンネル状
の耐熱材で構成された炉本体内に組み込まれてお
り、その中心領域はプリント基板が通過する搬送
導路となつており、例えば無端ベルト（チエイ
ン）等による搬送機構が設けられている。しか
し、本発明にあつて、それらは従来のものであつ
てもよく、特に制限されず、したがつて、説明を
簡単にするためにそれらについての説明を省略す
る。
第２図は、本発明において使用する気体吹き出
し型赤外線加熱ヒータの１例を示す略式斜視図で
ある。
図中、気体吹き出し型赤外線ヒータ４０は、ヒ
ータハウジング４２内に設けられた電熱ヒータ４
４とこのハウジング４２内に例えば窒素、空気な
どの気体を供給する気体供給系を構成する気体流
入口４６とハウジング４２の被加熱体に面した
側、すなわち前述の搬送導路に面する側に設置し
た通気性セラミツク加熱面４８とから成る。これ
を被加熱体であるプリント基板に向けて上下に対
にして炉本体内に設置するのである。赤外線ヒー
タそれ自体はすでに当業界にあつても公知であ
り、これ以上の説明は要しないであろうが、本発
明において利用する気体吹き出し型のものは、電
熱ヒータ４４によつて加熱されたセラミツク材か
ら放射される一般には遠赤外線である赤外線照射
を利用するとともに、気体透過性の性質を利用
し、気体流入口４６からの気体を上記電熱ヒータ
で加熱し前記加熱面から放出するのである。その
ため、熱風ブローの効果も併せて発揮され、高密
度に部品が搭載されたプリント基板の場合でも均
一加熱が実現できるのである。この場合の通気性
セラミツク加熱面４８の具体的材質その他につい
て特に制限はなく、上述の作用効果を発揮できる
ものであれば、いずれであつてもよいが、好まし
くは支持体としての電鋳によつて製造した多孔性
金属板上にAl2O3、TiO2などのセラミツクスを溶
射したものがある。
ここで、本発明にかかるトンネル型リフロー炉
を使用した場合の、実際の加熱プロフアイルを示
すと、まず、図面向かつて右側のトンネル入口か
ら入る電子部品搭載プリント基板は、第一、第二
そして第三の赤外線ヒータの間を順次くぐつて予
熱される。なお、加熱ヒータ１２は仕様、吹込み
ガス等のデータは第１表にまとめて示す通りであ
つた。基板の搬送速度は0.6m／minであつた。
第１表 赤外線加熱ヒータ： 通気性セラミツクス加熱面…電鋳によるNi−Cr
系多孔性金属板（３mm厚） セラミツクス層 …Al2O3溶射層（0.05mm厚） 容 量…2.4KW（予備加熱帯域） 1.2KW（本加熱帯域） 加熱面寸法…460mm×480mm（予備加熱帯域） 230mm×480mm（本加熱帯域） 吹出し気体…N235Nm2／min 気体吹出しノズル： 吹出し容量…7Nm2／min 〃 気体…N2 気体温度…50℃ 吹出し方向…予備加熱帯域…順流 本加熱帯域…向流 このときのヒートパターンは第３図に示すごと
く、最初第一の赤外線ヒータ領域で基板は150℃
程度まで加熱されるが、その後は比較的ゆつくり
加熱され基板と部品との温度差を可及的に少なく
する。ほゞ150℃で予備加熱を終了する。この間
の加熱温度、雰囲気はノズル２０からの噴出ガス
の温度、種類そして方向によつて自由に変えるこ
とができる。
この予備帯域での温度は気体吹き出し型の赤外
線ヒータを使用していることから、プリント基板
表面をも加熱するため全体的に均一加熱が行われ
る。
予備加熱帯域を出たプリント基板はその後本加
熱帯域にあつて今度は例えば200℃という所定の
はんだ付け温度まで急速加熱され、所定のはんだ
付けが行われる。
はんだ付け作業の終了後は、冷却ノズル１６で
130℃位にまで冷却され、最終冷却フアン３６で
25℃という室温度程度までに冷却される。
次に、比較のために気体吹出し型でない従来の
赤外線ヒータを用いた同様規模のリフロー炉の加
熱プロフアイルを第４図に示す。この場合、各ヒ
ータの間のノズルからのガス吹出しも行わなかつ
た。部品と基板との温度差が本加熱帯域にあつて
も縮まることがない。
第５図は、前述の潜熱利用のリフロー炉の加熱
プロフアイルを模式的に示すもので、本発明の場
合、この加熱プロフアイルと同様のものが得られ
るのが分かる。
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明にかかるリフロー
炉は、その融通性が大きく、各種プリント基板の
所要加熱特性に応じ、適宜加熱プロフアイルを得
ることができるのであつて、今日要求されている
加熱仕様をいずれも満足するなど、実用上の利益
は特に大きい。
特に、気体吹き出し型とした赤外線加熱ヒータ
を予備加熱帯域に採用しているため、いわゆる均
一なソフトブローが可能となり、高密度搭載プリ
ント基板に特に効果的である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明にかかるリフロー炉の略式説
明図、第２図は、本発明において使用するガス吹
き出し型赤外線ヒータの略式斜視図、第３図は、
本発明のリフロー炉によつて得られる加熱プロフ
アイルの一例を示すグラフ、および第４図および
第５図は、比較のため従来炉の加熱プロフアイル
を示すグラフである。 １０：リフロー炉、１２：赤外線ヒータ、１
６：冷却ノズル、２０：ノズル、２２：熱交換
器、４０：赤外線ヒータ、４２：ヒータハウジン
グ、４４：電熱ヒータ、４６：気体流入口、４
８：通気性セラミツク加熱面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 予備加熱帯域および本加熱帯域から構成され
    るトンネル型リフロー炉であつて、被加熱体の搬
    送導路を構成するトンネル内の上下に二対以上の
    赤外線ヒータを配置し、該赤外線ヒータを、ヒー
    タハウジング内に設けられた電熱ヒータと該ハウ
    ジング内に気体を供給する気体供給系と該ハウジ
    ングの被加熱体に面した側に設置した通気性セラ
    ミツク加熱面とから構成される気体吹き出し型赤
    外線ヒータとしたことを特徴とする、リフロー
    炉。 ２ 予備加熱帯域および本加熱帯域から構成され
    るトンネル型リフロー炉であつて、被加熱体の搬
    送導路を構成するトンネル内の上下に二対以上の
    赤外線ヒータを配置し、該赤外線ヒータを、ヒー
    タハウジング内に設けられた電熱ヒータと該ハウ
    ジング内に気体を供給する気体供給系と該ハウジ
    ングの被加熱体に面した側に設置した通気性セラ
    ミツク加熱面とから構成される気体吹き出し型赤
    外線ヒータとするとともに上下ともに複数配置さ
    れた赤外線ヒータの間に吹き込み方向調節自在の
    気体吹き込みノズルを設けたことを特徴とする、
    リフロー炉。
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