JPH0446671A - ハンダリフロー方法およびその装置 - 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、基板に印刷したクリームハンダをリフローす
るに際し、基板の温度、即ちリフロー温度を厳密にコン
トロールする方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

電子工業ではコテによるハンダ付法とプリント配線板の
浸漬ハンダ付法が主要なハンダ付法として長い間使用さ
れてきた。

しかし、近年精密ハンダ付や微小部のハンダ付が急速に
発展し、同時に自動化、省力化のための高い生産能率が
要求されるようになり、その結果、それに対処した新し
いハンダ付技術が開発され、実用に供されている。

これらの−船釣なハンダ付法の内、基板にクリームハン
ダを印刷したものを加熱してリフローするのに使用でき
る方法としては、伝導熱を利用する方法ではホットプレ
ートハンダ付法があり、対流熱を利用する方法では炉中
ハンダ付法、熱風ハンダ付法があり、輻射熱を利用する
方法では赤外線ハンダ付法、レーザーハンダ付法、光ビ
ームハンダ付法があり、その他特殊な方法として蒸気凝
縮ハンダ付法がある。この中で温度を精度よく制御でき
るとされている方法は、■熱風ハンダ付法と■蒸気凝縮
ハンダ付法であるが、■は使用する液体（蒸気として使
用）が高価であるのと、温度を自由に変えられない即ち
使用液の沸点以外に変えられないという欠点がある。ま
たこの液体はフッ素系の液体であり、この液体の蒸発飛
散を防ぐためにフロンを使用している。このフロンもフ
ッ素系化合物であり、近年は環境問題から、これらの使
用が難しくなっている。

■は■の欠点がないが、■、■いずれにしても温度の制
御範囲は±３〜５℃程度とされており、より高精度に温
度を制御したい場合には使用困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

基板上にヒユーズを形成する場合、基板上に離隔された
２つの導体回路端子を形成し、その両端子にまたがるよ
うにクリームハンダ即ちハンダ粉末をフラックスで混練
し、ペースト状にしたものを印刷し、これをリフローし
てヒユーズを形成する。この場合、ハンダを完全溶融せ
ず、ノ１ンダ粒子の表面同士が融着した半溶融状態にし
て多孔質のヒユーズを形成すると、正確な温度で安定し
た作動をするヒユーズが得られる事を本発明者らは見い
出して別途特許出願している。

この半溶融状態のヒユーズを形成する場合は特にハンダ
の溶融温度±１℃以内、好ましくは±０．５℃以内に温
度を制御することが必要になる。

この半溶融状態のヒユーズに限らず、一般にヒユーズ形
成においても、温度が上りすぎると、ｌＸレンダ溶融し
て丸くなり、両端子に分かれてしまう、所謂ハンダひけ
が起る。即ちヒユーズが作動してしまった状態になるの
で、ヒユーズ形成温度は、可及的狭い範囲内に制御する
ことが必要である。

又一般に、基板上に部品を実装する場合にも、部品を損
傷させないためには、ハンダの溶融温度はできるたけ狭
い範囲に制御することが望ましい。

本発明の目的は基板上にクリームハンダを印刷し、これ
をリフローする場合に、指定温度前後の温度バラツキ範
囲をできるたけ狭く、高精度に温度制御すると共に、該
温度保持時間も高精度に制御し得るハンダリフロー方法
およびその装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは前記の課題を解決するため鋭意研究を行っ
た結果、高熱伝導性の平板状治具を使用し、基板をこれ
に押圧することにより解決しうることを見い出し本発明
を完成した。

すなわち本発明は基板上にクリームハンダを印刷し、該
基板を熱伝導性の良好な平板状の治具の上に、押しつけ
て密着させ、該治具をホットプレートタイプの加熱装置
に載置してリフローすることを特徴とするハンダリフロ
ー方法である。

また装置としては、長手方向に延びた温度調節装置を備
えた、平面度の良好な上面を有するホットプレートタイ
プの加熱手段と、この加熱手段の直上を、この加熱手段
に沿って移動する移動速度調整可能な無端の搬送手段と
前記搬送手段上に載置される保持用治具とを備えたクリ
ームハンダ印刷基板のハンダリフロー装置てあって、前
記保持用治具は良好な熱伝導性を有する平坦な平板にク
リームハンダ印刷基板の一部を該平板上に押圧する抑圧
用バネを設けて成ることを特徴とする／１ンダリフロー
装置である。

ホットプレートタイプの加熱装置を使用する場合、通常
は基板そのものを直接ホットプレート上にのせて加熱す
る。

しかし、ホーロー基板にせよ、他の基板にせよ一般に多
少共そりがある。このように基板にそりがあると、ホッ
トプレートとの間に空隙を生じ、基板上の温度はばらつ
く。

本発明においては、熱伝導性の良好な厚さの均一な平板
状の治具を使用し、基板をこの上に載せ、基板のクリー
ムハンダを印刷した部分、部品実装部分などを避けた位
置を、治具に設けた押圧手段で押しつけて基板を治具に
密着させ、基板の温度のバラツキを回避する。

従って基板に上下どちらかの方向のそりがあっても、熱
伝導性に優れた平坦な表面を有する治具に押えつけて密
着させるので、治具からの熱伝導が良好であり、かつ加
熱される基板の温度が均一で一定になる。

ここで治具の両面およびホットプレートの表面は、熱伝
導を良くするため、出来るだけ平面度を良くする必要が
ある。特に治具の下面とホットプレートの表面は重要で
、１０１００Ｘ１００当りの広さについて、２０μｍ以
下、できれば１０μｍ以下の平面度にするのが望ましい
。

治具の上面もそれと同等の平面度にすることが望ましい
が、こちらの方は基板を上から押さえつけるので、押さ
えつけた時に密着するような単純なカーブになっていれ
ば０．１嘗璽程度でもよい。

それらの面の表面粗さは小さい方が良いが、ＪＩＳの精
仕上げにしておけば十分である。

治具の平板部分の材質は、熱伝導の良好なものが望まし
く、−船釣には金属を用いるのがよい。

例えば銅やアルミニウムおよびそれぞれの合金などがよ
い。勿論、他の材質、例えばセラミックなどでもある程
度以上の熱伝導度を持つものであれば使用できる。

大量の基板に、一定基準の温度範囲、保持時間範囲のリ
フローを行なう場合の装置としては、ホットプレートを
長く配置し、この上を基板をのせた治具を一定速度で摺
動して移動させてゆく方式のものを用いれば連続的に高
速でリフローできる。

この場合には、ホットプレートに沿って両側に配置した
無端の駆動用チェーンに一定間隔にスィーパ−パーのよ
うな治具を押して動かす横桟を設は治具を移動させる方
式が便利である。勿論この方式に限るものではなく、一
定速度て治具をホットプレート上を摺動てきればどのよ
うな装置を使用してもよい。

ホットプレート装置の上部を耐熱ガラス等でカバーすれ
ば、風の影響を防ぎ、温度をより安定させることができ
る。

〔実施例〕

以下に実施例によって、本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

図面によって本発明を説明する。

第１図は本発明方法で使用する平板状のリフロー用治具
５をホットプレート３上に載置し、治具５の上面にクリ
ームハンダを印刷した基板１をのせ、治具の上面に設け
た基板押圧用バネ４により基板を押圧した状態を示した
断面立面図である。

第４図は本発明方法で使用する、上面に基板押圧用バネ
としてステンレス線のＵ字型バネを設けた銅製治具（９
０Ｘ６０Ｘ４＋ａｍ）の斜視図である。

２は銅製平板、４はＵ字型ステンレス線製バネ、７は支
点、６は留金である。

第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図であり、第６図は基板
１をステンレスバネ４て、７を支点として押圧し、留金
６で押えた断面図を示す。

第２図は、長さ１６５　ｍｍのホットプレートを長手方
向に５個並べ、末端に冷却ゾーンを設けたホットプレー
ト３を示し、この両側には駆動用チェーン８が回転し、
このチェーンに一定間隔てスイバ−パー９が設けられて
いる。銅製平板２の上には、クリームハンダを印刷した
基板１を載置し、ステンレスバネ４て基板を押圧しであ
る、ホットプレートをＰＩＤ制御による温度調節装置に
より温度調節しながら加熱し、駆動用チェーン８を駆動
し、スィーパ−パー９を左方へ移動させ、各治具を左方
へ一定速度で移動させ、治具上の基板を一定温度で一定
時間加熱した。左端には冷却ゾーンを設けた。

第３図は第２図のＢ−Ｂ線断面図である。

この治具とリフロー装置を使用し、ホーロー基板にクリ
ームハンダを印刷してリフローしたところ、非常に安定
した基板上面温度を得ることができた。加熱最終ゾーン
（５ゾーン目）の温度を２００℃に設定し、搬送速度を
３８１■ｌ／分とした場合、基板表面温度は２００±０
．５℃以内にすることができた。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば熱伝導が良く、両面が平坦な治具上
に基板を押しつけて密着させ、さらにそれを平坦なホッ
トプレート上にのせて加熱するので基板の温度即ちリフ
ロー温度を一定にすることができる。このため、基板内
でハンダの融は具合の均一な、繰り返し再現性の良いハ
ンダリフローを行なうことができ、高品質の実装を行な
うことができる。そりのある基板であっても、温度を一
定にすることができる。

また本発明の装置によれば、基板の温度及び保持時間を
高精度に極めて狭いばらつき範囲内に自動的に制御でき
るので、多数の基板に均等に、再現性のよいハンダリフ
ローを行なうことができ、大量生産に適合する。

【図面の簡単な説明】

第１図は平板状のリフロー用治具をホットプレート上に
載置し、治具の上面にクリームハンダを印刷した基板を
のせ、抑圧用バネにより基板を治具に押しつけ取付けた
本発明方法実施状態を示した断面立面図である。 第２図は本発明装置の平面図である。 第３図は本発明装置の立面図である。 第４図は平板の上面に基板押圧用手段を設けてなるリフ
ロー用治具斜視図である。 第５図は平板とその表面の押圧手段とからなるリフロー
用治具の側面図である。 第６図は平板の上面に基板を押圧手段により押しつけて
リフロー用治具に取付けた状態を示す側面図である。 １・・・基板、２・・・平板、３・・・ホットプレート
、４・・・押圧用バネ、５・・・リフロー用治具、６・
・・留金、７・・・支点、 ８・・・駆動用チェーン、 ９・・・スイ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上にクリームハンダを印刷し、該基板を熱伝
   導性の良好な平板状のリフロー用治具の上に、押しつけ
   て密着させ、該治具をホットプレートタイプの加熱装置
   に載置してリフローすることを特徴とするハンダリフロ
   ー方法。
2. （２）前記ホットプレートタイプの加熱装置に対して、
   前記リフロー用治具を相対的に移動させ、該治具の移動
   開始時期から移動終了時期までの間に他の治具を順次ホ
   ットプレート上に載置してリフローさせることを特徴と
   する請求項１記載のハンダリフロー方法。
3. （３）長手方向に対して温度調節が可能な平面度の良好
   なホットプレートタイプの加熱手段とこの加熱手段の直
   上を、この加熱手段に沿って移動する移動速度調整可能
   な無端の搬送手段と前記搬送手段上に載置されるリフロ
   ー用治具とを備えたクリームハンダ印刷基板のハンダリ
   フロー装置であって、前記リフロー用治具は良好な熱伝
   導性を有する平坦な平板にクリームハンダ印刷基板の一
   部を該平板上に押圧する押圧用バネを設けて成ることを
   特徴とするハンダリフロー装置。