JPH10145037A - リフローはんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストをあまり上げることなくプリント基板
の均一な加熱を達成することである。 【解決手段】 コンベア１１の搬送方向と同一方向の仕
切り板１４で炉内をコンベア１１の搬送方向と直角方向
に複数個に分割し、これら分割された各々の区域毎に、
区域の温度を測定する温度センサ１６と、ヒータ１７と
を設け、温度センサ１６による温度データにもとづき各
ヒータをそれぞれコントローラ１８で制御して、所望の
温度プロファイルを得る構成を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板に予
めはんだを供給しておいて、このはんだを加熱溶融して
はんだ付けを行うリフローはんだ付け装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】リフローはんだ付け装置は、加熱手段を
備えた炉体内にプリント基板をコンベアにより搬送し、
前記プリント基板に予め供給しておいたはんだを加熱溶
融してはんだ付けを行うものである。そして、加熱プロ
ファイルの制御性を向上させるために、加熱炉内がコン
ベアの搬送方向に順次幾つかの加熱室に仕切られて構成
されている。

【０００３】図５は、従来のリフローはんだ付け装置の
一例を示す側面図である。この図において、１００はリ
フローはんだ付け装置を示し、炉体１３内は隔壁１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによりコンベア１１による
プリント基板１の搬送方向に区切って第１予備加熱室２
１，２２、第２予備加熱室２３，２４およびリフロー室
２５，２６が形成され、各室にはプリヒータ２７，２
８，２９，３０ならびにリフローヒータ３１，３２が設
けられる。

【０００４】その動作は、予めはんだが供給されている
プリント基板１をコンベア１１により搬送していている
間に予備加熱室２１，２２の区域、予備加熱室２３，２
４の区域およびリフロー室２５，２６の区域を通過させ
ながらはんだ付けを行っている。

【０００５】ところで、このようなリフローはんだ付け
装置１００では、上述のように予備加熱室２１，２２の
区域、予備加熱室２３，２４の区域およびリフロー室２
５，２６の区域を通過させながらはんだ付けを行ってい
るが、プリント基板１の種類が多くなるとこのような区
分けでは温度制御が対処できなくなる。

【０００６】つまり、図６は、従来の予備加熱室２１の
構造の概略およびプリント基板１を示す斜視図である
が、予備加熱室２３やリフロー室２５も同様な構造とな
っている。コンベア１１の下方の各室についても同様で
ある。図６では簡単のため炉体１３には厚みをつけてい
ない。前記予備加熱室２１の区域では、炉体１３の内部
の上方にプリヒータ２７が配設されるとともに、炉体１
３の側面にセンサ支持具３１を介して１個の温度センサ
３２が炉体１３の中央近傍に取り付けられて構成されて
いる。加熱の際には前記プリヒータ２７の下方をプリン
ト基板１が搬送されながらはんだ付けが行われる。この
ときに、プリント基板１の搬送方向と直交する方向（プ
リント基板１の幅方向）の任意の測定点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
（Ａ〜Ｄに熱電対を装着しておく）の温度を測定する
と、温度プロファイルは２１０℃から２３０℃くらいの
差があり、かつ中央部分の測定点ＢおよびＣの温度が高
くなってしまう。

【０００７】また、図７，図８は、従来の予備加熱室２
１，コンベア１１およびプリント基板１を示す平面図で
あり、図７は大型のプリント基板１Ｌを搬送する場合で
あり、図８は小型のプリント基板１Ｓをはんだ付けする
場合の図である。なお、プリント基板１のサイズの変更
を行う場合には、図示しないハンドルを回すことによ
り、コンベア１１の移動側を固定側に向けて移動させて
プリント基板１の幅に合わせることで行う。

【０００８】このときに図７の場合は、図６と同様にプ
リント基板１Ｌの幅方向における中央部分、つまり、測
定点Ｂ，Ｃの位置は、他の測定点Ａ，Ｄよりも温度が高
くなる傾向にある。また、図８の場合は、測定点Ａ，Ｂ
の部分が高くなる傾向にある。

【０００９】このために、特にプリント基板１の実装密
度が高くなったり、プリント基板１が大型化すると、各
区域の炉内温度を制御するだけでは、確実なはんだ付け
を行うことが困難になってくる。

【００１０】そこで、特開平５−３１８１０３号公報に
は、リフローはんだ付け条件を自動補正する装置が示さ
れている。すなわちコンベア上部熱源側とコンベア下の
温度検出器の間をプリント基板が過ぎることにより、熱
源側とコンベア下の各温度検出器の間にはプリント基板
の数に応じた回数と、プリント基板の外形サイズに応じ
た時間の温度差とを生じ、かつ熱量に関する温度差を生
じる際に、これらのパラメータを自動的に読み取り、温
度条件制御回路にフィードバックして、最適なリフロー
はんだ付け条件を得ている旨の開示がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来技術においては、前述の予備加熱室２１〜２４やリフ
ロー室２５，２６に対して炉内のおおまかな温度条件パ
ラメータを決定しているにすぎず、図７，図８に示すよ
うに、プリント基板１の大きさを大型のプリント基板１
Ｌに変えた場合には、温度プロファイルがプリント基板
１Ｌの幅方向の中央部分が盛り上がるような状態にな
る。特に、小型のプリント基板１Ｓをはんだ付けする場
合には、温度のピークも片側へずれてしまい、プリント
基板１Ｓの幅方向に対する温度を一定に保つことが難し
いということがある。望ましくは、プリント基板１に実
装される電子部品の大きさや位置、またはプリント基板
自体の大きさによって、それぞれ各部（予備加熱室やリ
フロー室）の温度を網目状の各一点単位に設定できる方
が電子部品に熱歪を与えることがないのでよりよいはん
だ付けが可能となるが、この場合、温度センサ３２およ
び各プリヒータ２７の数が増えるとともに、制御の方法
も複雑になるためにリフローはんだ付け装置１００自体
のコストアップにもつながるおそれがある。

【００１２】本発明の目的は、コストをあまり上げるこ
となく、プリント基板の均一な加熱を達成できるリフロ
ーはんだ付け装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる請求項１
に記載の発明は、コンベアの搬送方向と同一方向の仕切
り板で、前記炉内を前記コンベアの搬送方向と直角方向
に複数個に分割し、これら分割された各々の区域毎に、
前記区域の温度を測定する温度センサと前記区域を加熱
するヒータとを設け、さらに前記温度センサによる温度
データにもとづき前記各ヒータを制御するコントローラ
を備えたので、プリント基板の大きさや実装率により、
細かな温度調整が可能である。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、各区域を
それぞれの基準値に互に独立して制御できるようにした
ため、幅の狭いプリント基板をはんだ付けする際に、不
要な部分のヒータを加熱することがない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明によるリフローはんだ付け
装置２００における予備加熱室（図５の２１に対応）の
構成を示す搬送方向より見た図である。なお、他の予備
加熱室やリフロー室もこれと同様の構造であるので、図
示は省略した。

【００１７】炉体１３は、搬送方向に延びた、すなわち
搬送方向と同一方向の３個の仕切り板１４により、この
場合は４つの区域に分割されている。これらの区域は全
て同様の構造であるので、この中の１つについて説明す
る。前記区域には、その上方にヒータ１７が固定されて
いて、前記ヒータ１７はＵ字形状をなして搬送方向に延
設されている（後述する図２参照）。前記ヒータ１７の
下方には、炉体１３の側方より各区域を貫通するセンサ
支持具１５が固定されていて、このセンサ支持具１５に
熱電対である温度センサ１６が各区域ごとに支持されて
いる。

【００１８】また、炉体１３の下方には、コンベア１１
が配置されていて、このコンベア１１にはプリント基板
１を幅方向より着脱可能に保持する搬送爪１２が設けら
れている。なお、コントローラ１８は、図１では炉体１
３の上部に位置しているが、取り付け位置はこれに限る
ものではない。また、コントローラ１８は、予め設定さ
れた基準温度に保つように温度センサ１６で検出された
温度データにより、ヒータ１７をＯＮ／ＯＦＦして温度
制御を行う（２値制御、またはＯＮ／ＯＦＦ制御）もの
である。なお、温度センサ１６の取り付けは、上述の方
法に限るものではない。プリント基板１には電子部品２
が装着され、はんだ付け部位には予めはんだ３が供給さ
れており、図５で説明したように加熱によりはんだ３を
溶融させてはんだ付けを行う。

【００１９】図２は、予備加熱室の構造の概略およびプ
リント基板１を示す斜視図である。なお、簡単のため炉
体１３には厚みをつけていない。なお、本発明は図５に
示されるような上下面リフローはんだ付け装置に適用で
きるのはもちろんのこと、上面あるいは下面リフローは
んだ付け装置にも適応できることはいうまでもない。図
２に示される状態において、図６と同様に温度プロファ
イルをみると測定点Ａ〜Ｄとも、ほぼ２２０℃の間にお
さまる。

【００２０】図３，図４は、本発明の予備加熱室および
コンベア１１を示す平面図であり、図３は大型のプリン
ト基板１Ｌをはんだ付けする場合であり、図４は小型の
プリント基板１Ｓをはんだ付けする場合の図である。

【００２１】前記大型のプリント基板１Ｌをはんだ付け
する場合は、従来と同様の方法で行われるが、温度プロ
ファイルは図３に示されるようにほぼ一定にすることが
できる。また、小型のプリント基板１Ｓをはんだ付けす
る場合には、図４中における下方に位置する２区域の電
源を投入することなくはんだ付けが行えて、しかも、温
度プロファイルも大型のプリント基板１Ｌの場合と同様
にほぼ一定となる。したがって、小型のプリント基板１
Ｓをはんだ付けする場合には４区域中の２区域（図４で
上から２つ）のみを運転するだけで、はんだ付けを行う
ことができるために電力消費を抑制できる。

【００２２】なお、上記の実施形態においては、図１に
示すように仕切り板１４で等間隔に炉体１３を仕切った
が、これは温度プロファイルに合わせた適宜の不等間隔
であってもよい。例えば、中央部の区域は広く、両端の
区域は狭くするなどである。また、温度プロファイルは
図３，図４に示すように必ずしも平坦でなくてもよく、
はんだ付けする電子部品２の装着状態に応じたものとす
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、各請求
項に対応して次のような効果がある。

【００２４】本発明にかかる請求項１に記載の発明は、
コンベアの搬送方向と同一方向の仕切り板で、前記炉内
を前記コンベアの搬送方向と直角方向に複数個に分割
し、これら分割された各々の区域毎に、前記区域の温度
を測定する温度センサと前記区域を加熱するヒータとを
設け、さらに前記温度センサによる温度データにもとづ
き前記各ヒータを制御するコントローラを備えたので、
プリント基板の大きさや実装率に応じた、細かな温度調
整が可能であるため、最適な条件ではんだ付けが行え
る。

【００２５】また、請求項２に記載の発明は、前記各区
域を予め設定された基準値に互に独立して制御できるよ
うにしたため、幅の狭い小型のプリント基板をはんだ付
けする際に、はんだ付けに際し不要な部分のヒータを加
熱しなくてもよいので、省電力ではんだ付けが行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す搬送方向から見た構
成略図である。

【図２】図１の実施形態における予備加熱室の概略構成
とプリント基板とを示す斜視図である。

【図３】図１の実施形態における予備加熱室の概略構成
と大きなプリント基板とを示す平面図である。

【図４】図１の実施形態における予備加熱室の概略構成
と小さなプリント基板とを示す平面図である。

【図５】従来のリフローはんだ付け装置の一例を示す側
面図である。

【図６】図５のリフローはんだ付け装置における予備加
熱室の概略構成とプリント基板とを示す斜視図である。

【図７】図５のリフローはんだ付け装置における概略構
成と大きなプリント基板とを示す平面図である。

【図８】図５のリフローはんだ付け装置における概略構
成と小さなプリント基板とを示す平面図である。

【符号の説明】

１ プリント基板 １Ｌ 大型のプリント基板 １Ｓ 小型のプリント基板 ２ 電子部品 ３ はんだ １１ コンベア １２ 搬送爪 １３ 炉体 １４ 仕切り板 １５ センサ支持具 １６ 温度センサ １７ ヒータ １８ コントローラ ２００ リフローはんだ付け装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板に予めはんだを供給してお
   いて、前記プリント基板をコンベアで炉内を搬送しなが
   ら前記はんだを加熱溶融してはんだ付けを行うリフロー
   はんだ付け装置において、 前記コンベアの搬送方向と同一方向の仕切り板で、前記
   炉内を前記コンベアの搬送方向と直角方向に複数個に分
   割し、これら分割された各々の区域毎に、前記区域の温
   度を測定する温度センサと前記区域を加熱するヒータと
   を設け、さらに前記温度センサによる温度データにもと
   づき前記各ヒータを制御するコントローラを備えたこと
   を特徴とするリフローはんだ付け装置。
2. 【請求項２】 前記各区域を前記コントローラにより予
   め設定された基準値に互に独立して制御できるようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載のリフローはんだ付
   け装置。