JPH077172U - リフロー炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板をリフロー炉で加熱したとき
に、レールやコンベアに影響されて温度が低くなるプリ
ント基板の両端部や加熱速度の遅いプリント基板の中央
部を局部的に加熱して、プリント基板全体を均一温度に
する。 【構成】 トンネル２の上下部にヒーター６…が設置さ
れており、該ヒーターにはプリント基板の温度の低くな
る部分と一致した個所に熱風を吹き出すことのできる熱
風吹き出し口１６…が穿設されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、プリント基板と電子部品をソルダーペーストではんだ付けするに適 したリフロー炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般にリフロー炉は、トンネルの上下部にヒーターが設置され、トンネルの入 口から出口にかけてプリント基板を搬送するためのコンベアが走行している。プ リント基板を搬送するコンベアとしては、ネットや爪があるが、ネットは下方か らの熱を妨げて熱効率を悪くするため、今日では爪のコンベアが多く用いられて いる。爪は、多数個がチェーンで連接されており、チェーンを安定走行させるた めにトンネル内に一対のレールが架設されている。

【０００３】 プリント基板と電子部品をソルダーペーストではんだ付けする場合、プリント 基板のはんだ付け部にスクリーン印刷やディスペンサー吐出でソルダーペースト を塗布し、リフロー炉のコンベアでプリント基板を保持して走行させながらヒー ターで加熱することによりソルダーペーストを溶融させてはんだ付けを行う。

【０００４】 ソルダーペーストが塗布されたプリント基板をリフロー炉で加熱する場合、プ リント基板は、全体が均一温度になっていなければならない。なぜならば、プリ ント基板のほとんどの部分が適当なはんだ付け温度になっていても、たとえ一部 分でもソルダーペーストの溶融温度よりも低い部分があると、その部分に塗布し たソルダーペーストは溶融せず、はんだが付着しないという未はんだになってし まうからである。また、プリント基板のある部分だけが異常に高い温度になって いると、その部分に搭載された電子部品は熱損傷を受けて機能が劣化してしまう からである。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、従来のリフロー炉でプリント基板を均一加熱するためには、予備加 熱温度や本加熱温度で調整するが、容易に全体を均一加熱することはできなかっ た。プリント基板が全て一定温度とならないまでも、温度分布の最高温度と最低 温度の差、即ち△ｔ（デルタティー）が小さい範囲内であれば、電子部品は熱損 傷することなく良好なはんだ付けができるものである。一般には、△ｔは１０℃ 以内であれば、はんだ付け不良や電子部品の熱損傷はなくなるものである。その ため、従来よりリフロー炉では△ｔの小さいものを作るべく努力がなされていた 。本考案は、△ｔが小さい値となるリフロー炉を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案者らが、従来のリフロー炉でプリント基板を加熱した場合に、局部的に 温度が低くなる部分を調査したところ、爪で保持する部分、即ちプリント基板の 両端が最低温度となり、次にプリント基板の中央部が低い温度となっていること が分かった。そこで、これらの部分の温度が低くなる原因について追求してみた 結果、次のことが判明した。

【０００７】 プリント基板の両端の温度が低くなるのは、プリント基板の熱がプリント基板 と接触している爪に伝播して熱を奪われるとともに、上下方からのヒーターの熱 が爪を走行させるレールに妨げられたり吸収されて、プリント基板に到達する熱 量が少なくなるからである。また、プリント基板の中央部の温度が低いのは、平 らな被加熱物は周囲から温度が上昇し、中央部が遅れて上昇するためであること が分かった。

【０００８】 そこで、本考案者らは、平らなプリント基板を均一加熱するためには如何なる 加熱を行えばよいかについて鋭意検討を重ねた結果、流速の早い熱風を温度が上 がりにくい部分にスキャンさせながら当てると局部的に温度が上昇することを見 いだし、本考案を完成させた。

【０００９】 本考案は、トンネルの上下部にヒーターが設置されたリフロー炉において、上 部ヒーターおよび下部ヒーター、または上下いずれか一方のヒーターにはプリン ト基板に対して流速の早い熱風を吹き付けることのできる熱風吹き出し口が穿設 されていることを特徴とするリフロー炉である。

【００１０】 本考案に使用するヒーターは、本考案出願人が既に特許として提案した面吹き 出し型ヒーター（特願平２−１９４３８５号）を使用すると優れた効果を奏する ことができるが、従来のパネル型ヒーターでも採用できるものである。

【００１１】 本考案でヒーターに穿設する熱風吹き出し口は、多数の孔であったり、或はス リットであってもよい。

【００１２】 また、本考案でヒーターに穿設する熱風吹き出し口が孔の場合は、孔を列状に 穿設し、その列は一列または複数列にしてもよい。

【００１３】 さらにまた、本考案でヒーターに穿設する熱風吹き出し口は、両側だけ、即ち 一対のレールおよびその近傍に対して熱風を吹き付ける位置だけに穿設してもよ いし、両側に当たる風量が多くなるように両側の孔を大きくし、中央をそれより も小さくしてもよい。

【００１４】

【実施例】

以下、図面に基づいて本考案を説明する。 図１は、本考案のリフロー炉に設置するヒーターの斜視図、図２は本考案のリ フロー炉の正面断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面拡大図である。

【００１５】 リフロー炉１は、トンネル２内に一対のレール３、３が架設されており、該レ ールにはプリント基板４を保持して搬送するチェーン５、５が矢印Ｘ方向に摺動 走行している。

【００１６】 リフロー炉１は、プリント基板走行方向から予備加熱ゾーンＰ、本加熱ゾーン Ｒ、冷却ゾーンＣとなっている。予備加熱ゾーンＰと本加熱ゾーンＲの上下部に は多数のヒーター６…が設置されており、冷却ゾーンＣには冷却装置７、７が設 置されている。実施例に示すヒーターは、面吹き出し型ヒーターである。

【００１７】 ここで面吹き出し型ヒーターについて簡単に説明する。 面吹き出し型ヒーターは、箱体７の一面にセラミックを被覆した金属の多孔質 板８があり、気体流出口９を形成している。多孔質板８の裏側には電熱ヒーター １０が設置されている。また多孔質板１０の設置面の反対側には細長の開口１１ が穿設されており、該開口近傍にはモーター１２で回転するクロスファン１３が 設置されている。開口１１にはダクト１４が設置されており、該ダクトは多孔質 板８を設置した面と隣接したところに開口しており、気体吸入口１５を形成して いる。

【００１８】 面吹き出し型ヒーターは、電熱ヒーター１０に通電すると、その熱が金属の多 孔質板８を加熱するとともに、箱体７内をも加熱する。従って、ファン１３をモ ーター１２で回転させると、外部の気体は気体吸入口１５からダクト１４を通っ て箱体７内に導入され、箱体７で加熱される。そして金属の多孔質板８を通過す るときにも熱せられて気体流出口９から熱風となって流出し、プリント基板に当 たってプリント基板を加熱する。また面吹き出し型ヒーターの金属の多孔質板８ にはセラミックが被覆されているため、多孔質板が電熱ヒーターで熱せられると 、セラミックから遠赤外線が放射され、熱風と相まってプリント基板を効果的に 加熱するようになる。

【００１９】 多孔質板８の適宜個所には多数の熱風吹き出し口１６…が穿設されている。面 吹き出し型ヒーターは、気体流出口９が抵抗のある金属多孔板８となっているた め、ここから流出する熱風は流速が遅いものであるが、多孔質板に熱風吹き出し 口１６…を穿設すると、ここからは流速の早い熱風が吹き出る。この流速の早い 熱風が走行中のプリント基板に当たると、当たった部分に熱量が多く加わるよう になり、局部的に温度が上昇する。

【００２０】 面吹き出し型ヒーターに穿設する熱風吹き出し孔１６の穿設個所は、プリント 基板を加熱したときに、温度が低い部分に一致した所である。たとえば、プリン ト基板の一番温度の低い部分がチェーンコンベアの保持部であり、また次に温度 の低い部分がプリント基板の中央部である場合は、図１、３に示すようにプリン ト基板走行方向に対して横方向二列に穿設するとよい。二列のうちの一方の列は 中央には穿設せず、両側に多数の孔１６…を穿設してプリント基板の両端部に熱 風が当たるようにし、またもう一方の列は前記のような熱風吹き出し口を穿設す るとともに、中央部には少し小さな熱風吹き出し口を穿設するようにする。

【００２１】 このようにプリント基板走行方向に対して横方に列をなして熱風吹き出し口を 穿設すると、走行するプリント基板に対して熱風がスキャンしながら当たるよう になり、プリント基板の温度の低い部分に熱量が多く加わって均一温度となるも のである。

【００２２】 次に本考案のリフロー炉におけるプリント基板の加熱状態について説明する。 プリント基板４をチェーン５で矢印Ｘ方向に走行させると、プリント基板はト ンネル２内で上下に設置された面吹き出し型ヒーター６…で加熱される。このと き面吹き出し型ヒーター６の気体流出口９には、プリント基板の加熱を妨げるレ ール部分や加熱が遅い中央部と一致したところに熱風吹き出し口が穿設されてお り、この部分に熱量が多く加わるため、温度の低い部分や温度上昇の遅い部分が 加熱されてプリント基板全体が均一温度となる。

【００２３】 １５０×２５０（ｍｍ）のプリント基板９個所に熱電対を取り付け、上記実施 例のリフロー炉と、熱風吹き出し口が全く穿設されていない従来のリフロー炉（ 比較例）で加熱して温度プロファイルを描かせたところ、本考案のリフロー炉で は△ｔが３℃であり、従来のリフロー炉では△ｔが１２℃という大きな値となっ ていた。

【００２４】 またプリント基板にソルダーペーストを印刷塗布し、その上に電子部品を搭載 してから実施例のリフロー炉と比較例のリフロー炉ではんだ付けを行った結果、 実施例のリフロー炉では未はんだは皆無であったが、比較例のリフロー炉ではプ リント基板の端部に多数の未はんだが発生していた。

【００２５】

【考案の効果】

以上説明した如く、本考案のリフロー炉は、プリント基板の温度が低い部分の 温度を上昇させてプリント基板全体を均一加熱することができるため、未はんだ のようなはんだ付け不良や電子部品の熱損傷等という問題を起こすことがなく、 信頼あるはんだ付けができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のリフロー炉に使用する面吹き出し型ヒ
ーターの斜視図

【図２】本考案のリフロー炉の正面断面図

【図３】図２のＡ−Ａ線断面拡大図

【符号の説明】

１ リフロー炉 ２ トンネル ３ レール ４ プリント基板 ５ チェーン ６ ヒーター ９ 気体流出口 １６ 熱風吹き出し口 Ｐ 予備加熱ゾーン Ｒ 本加熱ゾーン Ｃ 冷却ゾーン

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの上下部にヒーターが設置され
   たリフロー炉において、上部ヒーターおよび下部ヒータ
   ー、または上下いずれか一方のヒーターにはプリント基
   板に対して流速の早い熱風を吹き付けることのできる熱
   風吹き出し口が穿設されていることを特徴とするリフロ
   ー炉。
2. 【請求項２】 前記ヒーターは、面吹き出し型ヒーター
   であることを特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
3. 【請求項３】 前記ヒーターは、パネル型ヒーターであ
   ることを特徴とする請求項１記載のリフロー炉。
4. 【請求項４】 前記熱風吹き出し口は、多数の孔である
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載のリフロー炉。
5. 【請求項５】 前記熱風吹き出し口は、スリットである
   ことを特徴とする請求項１乃至３記載のリフロー炉。