JPH1154903A - リフローソルダリング方法及びリフロー炉 - Google Patents

リフローソルダリング方法及びリフロー炉

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JPH1154903A
JPH1154903A JP9206189A JP20618997A JPH1154903A JP H1154903 A JPH1154903 A JP H1154903A JP 9206189 A JP9206189 A JP 9206189A JP 20618997 A JP20618997 A JP 20618997A JP H1154903 A JPH1154903 A JP H1154903A
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heating
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reflow
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Seiki Sakuyama
誠樹 作山
Taro Matsuoka
太郎 松岡
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Furukawa Electric Co Ltd
Fujitsu Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】プリント基板及び電子部品の熱容量の違いに拘
らず、加熱不足や過熱を防止して適正なリフローソルダ
リングができるリフロー炉を得ることにある。 【解決手段】プリント基板３およびこの基板に搭載され
た多数の電子部品（ＳＭＤ）を昇温させて、これらをは
んだ付けする１以上の加熱手段を、プリント基板を加熱
する目標温度よりも低い温度の熱風を与える熱風付与部
（電動機１２ｄ、ファン２３ｄ、ヒータ１４ｄ）と、前
記目標温度よりも高い温度の輻射熱を与えるハロゲンヒ
ータ１５ｄとを組合わせて形成する。それにより、ハロ
ゲンヒータによる加熱で前記基板及びＳＭＤを半田付け
適正温度に昇温させるとともに、小型で熱容量の小さい
ＳＭＤや基板の温度を、それらに吹き付けられる熱風に
より下げて過熱されないようにしたことを特徴としてい
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、はんだペーストが
印刷されたプリント基板及びこれに搭載された表面実装
ディバイスのような電子部品等を昇温させて、前記電子
部品等を前記基板にリフローソルダリングにより実装す
るリフローソルダリング方法及びリフロー炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】表面実装ディバイス（Ｓｕｒｆａｃｅ
ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ；以下ＳＭＤと略称す
る。）等の電子部品をプリント基板に、導電接続すると
ともに機械的に固定する実装技術としてリフローソルダ
リングが知られている。
【０００３】この技術では、予めはんだペーストが印刷
されたプリント基板に、各種のＳＭＤを、そのリードと
プリント基板の薄膜配線のパッドとを位置合わせして搭
載し、前記基板をリフロー炉に通して加熱することによ
り、はんだを溶融させてプリント基板にＳＭＤをはんだ
付けする。
【０００４】このようなリフローソルダリング方法を実
施するリフロー炉は、プリント基板を搬送するコンベア
が取付けられたリフロー炉本体に、前記コンベアの搬送
方向に並べられた予熱ゾーンと本加熱ゾーン（又はリフ
ローゾーンとも称される。）を有し、これらのゾーンに
夫々設けられた加熱手段でプリント基板及びその上に搭
載されたＳＭＤ全体を加熱する。加熱手段としては、熱
風を吹き付けて加熱するものと、それに加えて遠赤外線
ヒータによる加熱を併用するものとが知られている。
【０００５】このリフロー炉では、ＳＭＤ等の熱衝撃を
緩和するために予熱ゾーンにおいて１２０〜１７０℃の
温度で予熱し、それに続く本加熱ゾーンにおいてはんだ
の融点（１８０℃）より３０℃〜５０℃高い２１０℃〜
２３０℃の温度で加熱してはんだを溶融し、この後にお
ける自然又は強制の冷却によりはんだを固化してリフロ
ーソルダリングをするようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳＭＤ等の
電子部品の多様化が進むに伴って、各種の電子部品を多
数プリント基板上に実装する要求が増大しているので、
それに対応して、大きさ等により熱容量が異なる多数の
電子部品をプリント基板に能率的、かつ、確実にリフロ
ーソルダリングすることが求められている。又、電子部
品が実装されるプリント基板の大きさも多様であり、熱
容量が大きな大形のプリント基板に電子部品を実装する
場合もあるから、こうした場合を含めて電子部品をプリ
ント基板に能率的、かつ、確実にリフローソルダリング
することも求められている。
【０００７】しかし、従来のリフローソルダリング方法
及びリフロー炉は、熱風により、或いは熱風と遠赤外線
ヒータとによりはんだの融点以上に雰囲気温度を上げて
全体加熱をするから、大形の電子部品の熱容量に比較し
て、遠赤外線ヒータ等の出力設定が低い場合には、大
型、したがって熱容量が大きい電子部品が配置された領
域は昇温しずらくなる。その結果、プリント基板のパッ
ドと電子部品のリードとの接合部（はんだ付け部）の温
度がはんだ付け温度に達せずに加熱不足を生じて、はん
だ付け不良を発生する恐れが考えられる。
【０００８】前記加熱不足は、熱風温度又は遠赤外線ヒ
ータの出力を増大すれば解消できる。しかし、このよう
にすると、プリント基板のなかで大きい電子部品が配置
されていない部分は、過熱状態となる。そのため、同部
分においてプリント基板の薄膜配線の断線やクラックの
発生を招く恐れが高まるとともに、小型の電子部品の損
傷や特性劣化等を招く恐れも高まる。
【０００９】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、プリント基板及び電子部品の熱容量の違いに拘ら
ず、加熱不足や過剰加熱となることなく、適正なリフロ
ーソルダリングを実施できるリフローソルダリング方法
及びリフロー炉を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明方法は、リフロー炉の少なくとも１
以上の加熱ゾーンにおいて熱風と輻射熱による加熱を行
うリフローソルダリング方法であって、前記加熱ゾーン
の少なくとも１の加熱ゾーンにおける前記熱風の温度
が、該加熱ゾーンの目標温度よりも低温であることを特
徴としている。
【００１１】この請求項１の発明方法においては、１以
上の加熱ゾーンで、該加熱ゾーンの目標温度より低温の
熱風により電子部品のうち熱容量の小さい部品を冷却す
る一方で、輻射熱により前記電子部品のうち熱容量が大
きい部品を加熱して、これらの部品の温度差を小さくし
て、プリント基板にＳＭＤをはんだ付けする。
【００１２】同様に前記課題を解決するために、請求項
２の発明方法は、少なくとも予熱ゾーンにおける少なく
とも１以上の加熱ゾーンにおいて熱風と輻射熱による加
熱を行うリフローソルダリング方法であって、前記加熱
ゾーンの少なくとも１の加熱ゾーンにおける前記熱風の
温度が、該加熱ゾーンの目標温度よりも低温であること
を特徴としている。
【００１３】この請求項２の発明方法においては、少な
くとも予熱ゾーンにおける少なくとも１以上の加熱ゾー
ンで、該加熱ゾーンの目標温度より低温の熱風により電
子部品のうち熱容量の小さい部品を冷却する一方で、輻
射熱により前記電子部品のうち熱容量が大きい部品を加
熱して、これらの電子部品の温度差を小さくして、プリ
ント基板に電子部品をはんだ付けする。
【００１４】そして、前記両リフローソルダリング方法
にあっては、請求項１、２に従属する請求項３の発明方
法のように近赤外線と遠赤外線とを併用して前記輻射熱
による加熱を行うとよく、このように近赤外線と遠赤外
線とを併用することは、プリント基板上の各部の温度差
をより小さくする上で有効である。
【００１５】すなわち、一般的にプリント基板は２．５
μｍ以上の波長の赤外線を大きく吸収するのに対して、
プリント基板に搭載される電子部品類は２．５μｍ以下
の波長の赤外線を大きく吸収する傾向があるなど、プリ
ント基板や、搭載される部品ごとに赤外線吸収スペクト
ルが異なっているため、近赤外線ヒータと遠赤外線ヒー
タを併用し、両者の出力を制御することによりプリント
基板とそれに搭載される電子部品の温度差を小さくでき
る。
【００１６】この場合、近赤外線ヒータの放射スペクト
ルは、２．５μｍよりも短い波長領域において最大値を
示すことが好ましく、特に、１〜２．５μｍの波長領域
において最大値を示すことが更に好ましい。又、遠赤外
線ヒータの放射スペクトルは、２．５μｍ以上の波長領
域において最大値を示すことが好ましく、特に、５〜８
μｍの波長領域出最大値を示すことが更に好ましい。
【００１７】又、本発明において目標温度とは、予熱ゾ
ーンについては、輻射熱による加熱と熱風による冷却と
により熱平衡に達する温度をいい、熱風の温度は前記熱
平衡に達する温度（目標温度）よりも低く設定すれば良
く、特に、目標温度よりも２０℃〜６０℃程度低くする
と良い。同様に、本発明において目標温度とは、本加熱
ゾーンにおいては、はんだの溶融温度をいい、熱風の温
度は前記溶融温度よりも低く設定すれば良い。又、熱風
の温度とは、熱風がプリント基板に吹き付けられる直前
の温度をいう。
【００１８】このような輻射熱による加熱と熱風による
冷却とを併用したリフローソルダリング方法は、リフロ
ー炉が備える複数の加熱ゾーンのいずれか１以上の加熱
ゾーンで行えば、従来方法に比較して改善効果が得られ
る。例えば、予熱ゾーンの一部或いは全体に前記の加熱
方法を採用した場合、本加熱ゾーンの一部或いは全体に
前記の加熱方法を採用した場合、又は予熱ゾーンと本加
熱ゾーンの双方に前記加熱方法を採用した場合のいずれ
もが、本発明に含まれる。これらのうち、本発明の最も
好ましい実施の形態としては、少なくとも予熱ゾーンに
前記加熱方法を採用することである。
【００１９】図５は一般的なリフローソルダリング工程
中の熱容量の大きい部分（ａ）と熱容量の小さい部分
（ｂ）の温度プロファイルである。そして、プリント基
板上に搭載された各部品を均一にはんだ付けするには、
図５中（１）の部分の温度差、言い換えれば、前記両部
分（ａ）（ｂ）のピーク温度の差を小さくすることによ
り達成されるのであるが、そのためには、予熱ゾーンに
おいて本発明によるリフローソルダリング方法を採用し
て、図５中（２）の部分の温度差、言い換えれば、前記
両部分（ａ）（ｂ）のピーク温度領域に移行する前段階
の温度立ち上がり開始時点での温度差を、小さくするこ
とが効果的である。
【００２０】又、前記課題を解決するために、請求項４
の発明は、熱風付与部と輻射熱付与部を有する加熱ゾー
ンが少なくとも１以上設けられたリフロー炉であって、
前記加熱ゾーンの熱風付与部が、該加熱ゾーンの目標温
度よりも低温の熱風を与えることを特徴としている。
【００２１】この請求項４の発明は、前記請求項１、２
の発明方法と同様に、温度の上昇速度を決定する因子と
して被加熱物の熱容量に着目してなされたものであっ
て、加熱過程においては、熱容量が大きな電子部品は温
度が上がりにくく、逆に熱容量が小さいプリント基板や
小型の電子部品は昇温速度が速く、又、冷却過程におい
ては熱容量が大きいほど温度が下がりにくく、逆に熱容
量が小さいほど温度が下がり易いという性質を利用して
いる。
【００２２】そのため、少なくとも１以上の加熱ゾーン
の熱風付与部が、該加熱ゾーンの目標温度より低い温度
の熱風を与えるということは、部品を冷却をすることで
あり、この逆に、少なくとも１以上の加熱ゾーンの輻射
熱付与部が輻射熱を与えるということは、部品をはんだ
付けに適する温度に昇温させる加熱をすることである。
したがって、輻射熱で熱容量の大きな電子部品の温度を
はんだ付け温度にまで上昇させる一方で、その際に熱容
量の小さい部品を熱風により冷却して過熱を防止し、各
部品の温度差を小さくできる。
【００２３】こうした冷却と加熱とのバランスを制御す
ることによって、熱容量が異なる各種の電子部品を均一
なはんだ付け温度に加熱して、各種の電子部品を実装で
きる。
【００２４】又、同様に前記課題を解決するために、請
求項５の発明は、少なくとも予熱ゾーンに熱風付与部と
輻射熱付与部を有する加熱ゾーンが少なくとも１以上設
けられたリフロー炉であって、前記加熱ゾーンの熱風付
与部が、該加熱ゾーンの目標温度よりも低温の熱風を与
えることを特徴としている。
【００２５】この請求項５の発明においても、請求項４
の発明と同様に、少なくとも予熱ゾーンにおける１以上
の加熱ゾーンの熱風付与部が、目標温度より低い温度の
熱風を与えるということは、部品を冷却をすることであ
り、この逆に、少なくとも予熱ゾーンにおける１以上の
加熱ゾーンの輻射熱付与部が輻射熱を与えるということ
は、部品をはんだ付けに適する温度に昇温させる加熱を
することである。したがって、輻射熱で熱容量の大きな
電子部品の温度をはんだ付け温度にまで上昇させる一方
で、その際に熱容量の小さな部品を熱風により冷却して
過熱を防止し、各部品の温度差を小さくできる。
【００２６】こうした冷却と加熱とのバランスを制御す
ることによって、熱容量が異なる各種の電子部品を均一
なはんだ付け温度に加熱して、各種の電子部品を実装で
きる。
【００２７】そして、請求項４又は５に記載のリフロー
炉にあっては、請求項４、５に従属する請求項６のよう
に近赤外ヒータと遠赤外ヒータを併有して前記輻射熱に
よる加熱を行うとよく、このように近赤外ヒータと遠赤
外ヒータとを併用することは、プリント基板上の各部の
温度差をより小さくする上で有効である。
【００２８】又、本発明において前記加熱方法を実施す
るための輻射熱付与部と熱風付与部の配置としては、以
下の第１〜第３の配置例があり、これらのいずれもが従
来技術と比較して改善効果を得られるが、そのうち特
に、第１及び第２の配置例が本発明の効果を得る上で効
率的である。
【００２９】第１の配置例は、プリント基板に対してそ
の上方から輻射熱と熱風とを同時に照射しながら加熱で
きるように輻射熱付与部と熱風付与部とを配置する例で
ある。第２の配置例は、個別照射の一形態であって、プ
リント基板に対してその上方から始めに輻射熱を照射
し、次に熱風を照射して段階的にプリント基板を加熱で
きるように輻射熱付与部と熱風付与部とを配置する例で
ある。第３の配置例は、個別照射の他の形態であって、
プリント基板に対してその上方から始めに熱風を照射
し、次に輻射熱を照射して段階的にプリント基板を加熱
できるように輻射熱付与部と熱風付与部とを配置する例
である。
【００３０】本発明において、輻射熱付与部には赤外線
を放射する赤外線ヒータを使用することができ、とりわ
け、１〜２μｍのピーク波長を含む近赤外線を放射する
赤外線ヒータを使用すると良く、この場合の赤外線ヒー
タとしてはハロゲンヒータを使用できる。こうしたヒー
タを使用する場合には、短波長、特に１〜２μｍの短波
長を電子部品のパッケージが吸収し易いので、温度の上
がりにくい大型の電子部品の昇温速度を速め得る点で優
れている。しかし、本発明は輻射熱付与部としてハロゲ
ンヒータを用いるものに限定されることはなく、遠赤外
ヒータを輻射熱付与部として用いても一定の効果が得ら
れ、或いは、請求項３、６のように遠赤外ヒータとハロ
ゲンヒータ（近赤外ヒータ）とを併用し、両者の出力を
投入する部品（電子部品が搭載されたプリント基板）に
応じて制御することで、各部の温度差をより小さくする
ことも可能である。
【００３１】そして、例えばリフロー炉本体内の酸素濃
度を低く抑制した不活性雰囲気でリフローソルダリング
を行うリフロー炉にあって、熱風付与部とともに輻射熱
付与部が併用されていると、輻射熱を放射するヒータ又
は輻射熱を受けて昇温した物質によってリフロー炉本体
内の熱風循環経路を循環する熱風の温度が上がってしま
い、所期の冷却作用が損なわれる可能性がある。
【００３２】こうしたリフロー炉にあっては、請求項４
〜６に従属する請求項７の発明のように、前記熱風付与
部によりリフロー炉本体内を循環させられる熱風を、リ
フロー炉本体の内部雰囲気と外部雰囲気との間で熱交換
させる熱交換手段を備えると良い。この熱交換手段は、
リフロー炉本体内を循環する熱風の温度が前記輻射熱等
により上昇することを抑制する。
【００３３】この熱交換手段として、請求項７に従属す
る請求項８の発明は、リフロー炉本体内の熱風循環経路
から分岐されて、前記循環する熱風の一部或いは全部を
導入するとともに冷却して前記熱風循環経路に戻すバイ
パス経路を備え、この経路がリフロー炉本体の外部に露
出する放熱壁を有した構成を採用したものである。この
熱交換手段においては、バイパス経路に導入されて再び
熱風循環経路に戻される熱風は、バイパス経路を通る際
にこの経路の放熱壁を介してリフロー炉本体の外部雰囲
気と熱交換されて冷却される。それによって、熱交換手
段はリフロー炉本体内を循環する熱風の温度が前記輻射
熱等により上昇することを抑制する。
【００３４】更に、請求項７に従属する請求項９の発明
は、熱交換手段には、リフロー炉本体の外部への放熱を
促進する放熱助長部を設けたものである。この放熱助長
部を設けると、更にリフロー炉本体の内部雰囲気（熱
風）と外部雰囲気との熱交換を促進できて熱風の温度上
昇をより有効に抑制できる。前記放熱助長部としては、
前記放熱壁外面に設ける放熱フィン、前記放熱壁に沿っ
て外気を流す強制空冷ファン、前記放熱壁に沿って冷却
水を流すウォータージャケット等を単独に或いは組合わ
せて使用できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、図１及び図２等を参照して
本発明の第１の実施の形態を説明する。図１に示された
第１の実施の形態に係るリフロー炉は例えば不活性雰囲
気においてリフローソルダリングを行ういわゆる不活性
雰囲気炉である。このリフロー炉は、横長に形成された
リフロー炉本体１に、この本体１を長手方向に挿通する
コンベア２が取付けられている。コンベア２のリフロー
炉本体１から突出する一端部は基板搬入部２ａとして用
いられ、かつ、コンベア２のリフロー炉本体１から突出
する他端部は基板搬出部２ｂとして用いられている。こ
のコンベア２は通気性を有している。図１中矢印Ａはコ
ンベア２によるプリント基板３の搬送方向を示してい
る。
【００３６】リフロー炉本体１内にはコンベア２の搬送
方向に並んだ第１ないし第４の加熱ソーンＲ１〜Ｒ４が
区画形成されている。これら各ゾーンＲ１〜Ｒ４はいず
れも不活性雰囲気に保持されるようになっている。第１
ないし第３の加熱ゾーンＲ１〜Ｒ３はいわゆる予熱ゾー
ンであり、第４の加熱ゾーンＲ４はいわゆる本加熱ゾー
ン（又はリフローゾーンとも称される。）である。
【００３７】これら各ゾーンＲ１〜Ｒ４の構成は同じで
あり、夫々に加熱手段が設けられている。これらの手段
も例えば同じ構成であるため、第４加熱ゾーン４及びそ
こに設けられた加熱手段について代表して説明する。な
お、図１においては部品番号の添え字をもって区別し、
添え字「ａ」は第１加熱ゾーンＲ１及びそこに設けられ
た加熱手段について使用し、添え字「ｂ」は第２加熱ゾ
ーンＲ２及びそこに設けられた加熱手段について使用
し、添え字「ｃ」は第３加熱ゾーンＲ３及びそこに設け
られた加熱手段について使用し、同様に以下説明する第
４熱ゾーンＲ４及びそこに設けられた加熱手段について
は添え字「 ｄ」 を付す。
【００３８】第４加熱ゾーンＲ４には、コンベア２の上
方に位置して送風室５ｄが設けられている。この送風室
５ｄの下部に複数の輻射熱源取付け部６ｄが間隔的に設
けられているとともに、これらと取付け部６ｄ相互間に
夫々通路７ｄが形成されている。輻射熱源取付け部６ｄ
はコンベア２ｄ方向に開放されており、その内面には輻
射熱を反射する反射面が形成されている。リフロー炉本
体１の上端部の幅方向中央には、この本体１の全長にわ
たって延びる凹部８が形成されている。この凹部８の底
壁と送風室５ｄの天井壁との間にはヒータ配設部９ｄが
形成され、この配設部９ｄは前記天井壁に開けた孔を通
して送風室５ｄに連通されている。更に、図２に示すよ
うに送風室５ｄの両側壁とリフロー炉本体１の両側壁と
の間には通路１０ｄ、１１ｄが形成されていて、これら
通路１０ｄ、１１ｄを介してヒータ配設部９ｄと通路７
ｄの下方部分とが連通されている。したがって、前記送
風室５ｄ、通路６ｄ、ヒータ配設部９ｄ、及び通路１０
ｄ、１１ｄは互いに連通されていて、熱風循環経路を形
成している。
【００３９】第４加熱ゾーン４に設けられた加熱手段
は、熱風付与部と、輻射熱付与部とを組合わせてなる。
すなわち、熱風付与部は、前記凹部８に収容配置された
電動機１２ｄと、この電動機１２ｄの出力軸に連結され
て送風室５ｄに収容配置されたファン１３ｄと、ヒータ
配設部９ｄに配置された電熱ヒータなどの熱風加熱ヒー
タ１４ｄとから形成されている。ファン１３ｄはその吸
い込み面を送風室５ｄの天井壁に向けて設けられ、その
周面から空気を引き出すものであって、シロッコファン
等が使用されている。
【００４０】この熱風付与部はプリント基板３を加熱す
る目標温度よりも低い温度の熱風を通路７ｄに通して、
その下方に搬送されてくるプリント基板３に吹き付ける
ものである。そのため、この熱風のみの加熱ではプリン
ト基板３等ははんだ付け温度にまで昇温することはな
い。なお、熱風加熱ヒータ１４ｄは図示しない調温器を
用いて温度制御されるようになっている。
【００４１】輻射熱付与部は前記輻射熱源取付け部６ｄ
に取付けられていて、その下方のコンベア２に向けて熱
線を放射し、それにより、搬送されてくるプリント基板
３（この上に搭載された各種のＳＭＤ等の搭載部品を含
む。）に前記目標温度よりも高い温度の輻射熱を与える
ものであり、こうして付与される輻射熱によって熱容量
が大きな部品であってもはんだ付け温度にまで昇温させ
るようになっている。
【００４２】輻射熱源取付け部６ｄに取付けられる輻射
熱付与部には、短波長の赤外線を放射する赤外線ヒー
タ、とりわけ、温度が上がりにくい大型のＳＭＤのパッ
ケージが吸収し易い１〜２μｍの近赤外線をピーク波長
として放射できる赤外線ヒータ、例えば、管球が透明な
タングステンハロゲンヒータ１５ｄを用いることが望ま
しい。なお、こうした赤外線ヒータ１５ｄの入力電圧は
図示しない制御回路側の電圧調整器によって制御され、
この制御によって１〜２μｍの近赤外線を多く放射でき
るようになっている。
【００４３】又、図２に示されるように第４加熱ゾーン
Ｒ４の上部両側には夫々熱交換手段としてのバイパス経
路１６ｄが設けられている。これらの経路１６ｄは、一
端部を前記通路１０ｄ又は１１ｄの中間部に連通させる
とともに、他端部を前記ヒータ配設部９ｄに上側から連
通させて設けられている。これらバイパス経路１６ｄで
は熱伝導率が良い金属材料例えばアルミニューム合金製
であって、その外壁部分は熱交換用の放熱壁１７ｄとし
てリフロー炉本体１の外部に露出されている。なお、図
２図中１８ｄは隔壁である。
【００４４】又、前記熱交換手段は、前記バイパス経路
１６ｄの他に放熱助長部としての強制空冷用の送風機１
９ｄを有している。この送風機１９ｄは図２に示される
ようにリフロー炉本体１の両側壁から突出された支持片
２０上に取付けられていて、バイパス経路１６ｄの放熱
壁１７ｄに向けて冷却空気を吹き付けるように設けられ
ている。なお、放熱助長部としては、送風機１９ｄに代
えて、放熱壁１７ｄの外面に突出する放熱フィン、又は
放熱壁に這わされて内部を冷却水が流通するウォーター
ジャケット等を採用しても良く、或いは、これらと送風
機１９ｄとを併用しても良い。
【００４５】前記構成のリフロー炉においては、コンベ
ア２の搬入部には各種のＳＭＤ等の部品が所定位置に位
置決めされて搭載されたプリント基板３が供給されるか
ら、この基板３の全体は、搬送されるに伴って第１ない
し第３の予熱用加熱ゾーンＲ１〜Ｒ３において、熱風付
与部により生成される熱風が吹き付けられるとともに、
ハロゲンヒータ１５ａ〜１５ｃからの輻射熱を受けて１
２０〜１７０℃の温度で予熱される。そして、第４加熱
ゾーン４ｄにおいて同様に熱風と輻射熱とを受けて、２
１０℃〜２３０℃の温度で本加熱され、それにより、プ
リント基板３に予め印刷されているはんだを溶融してリ
フローソルダリングをする。
【００４６】このリフロー炉によるリフローソルダリン
グでは、加熱手段の熱風付与部が、目標温度より低い温
度の熱風を与えるため、この熱風により加熱対象物であ
るプリント基板３やＳＭＤ等の部品を冷却して、その温
度過昇を防止できるとともに、加熱手段の輻射熱付与部
が、目標温度より高い温度の輻射熱を与えるため、加熱
対象物であるプリント基板３やＳＭＤ等の部品を目標温
度まで昇温させることができる。
【００４７】そして、こうした冷却と加熱とのバランス
を制御することによって、輻射熱で熱容量の大きなＳＭ
Ｄ等の温度をはんだ付け温度にまで上昇させる一方で、
その際に熱容量の小さなＳＭＤ等を熱風により冷却して
過熱を防止することができる。したがって、熱容量が異
なる各種のＳＭＤを搭載したプリント基板３全体を均一
なはんだ付け温度に加熱して、各種のＳＭＤをプリント
基板３に実装できる。
【００４８】次に、前記構成のリフロー炉を用いて以下
のような実験を行った。以下の表１〜４でＲ１〜Ｒ３は
第１〜第３の予熱ゾーンであり、Ｒ４は本加熱ゾーンで
ある。又、各実験において使用するサンプルとして、プ
リント基板３に、２０４ピンのＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌ
ａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型ＳＭＤを５個、６４ピンのＱ
ＦＰ型ＳＭＤを４個、２８ピンのＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ
Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型ＳＭＤを１０個、
チップ部品型ＳＭＤを４０個、メタルシールパッケージ
型ＳＭＤを５個搭載できる、ガラス布基材エポキシ樹脂
（ＦＲ４）からなる基板（基板サイズは２５０×２５０
×１．３ｍｍ）を用意した。
【００４９】又、各実験において、予熱ゾーンにおける
熱風付与部及び輻射熱付与部（これらの実験ではハロゲ
ンヒータを用いた。）の条件設定は、予熱ゾーンにおけ
る飽和温度が１６０℃となるように、すなわち、コンベ
アスペードを極端に遅くしたときの温度が１６０℃とな
るように設定した。同様に、各実験において、本加熱ゾ
ーンにおける熱風付与部及び輻射熱付与部の条件設定
は、コンベア速度を１ｍ／ｍｉｎとしたときにプリント
基板の部品が搭載されていない部分であって搭載部品か
ら離れた部分の最高到達温度が２２０℃となるように設
定した。そして、各実験による評価は図５の（１）に示
すピーク温度の温度差により行った。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】前記の各実験結果から本発明による効果が
実証され、又、少なくとも予熱ゾーンに本発明を適用す
ることが効果的であることも実証された。ところで、不
活性雰囲気でリフローソルダリング方法を実施するリフ
ロー炉である場合には、リフロー炉本体１内の熱風循環
経路を循環する熱風の温度が、輻射熱を放射するハロゲ
ンヒータ１５ｄ又は輻射熱を受けて昇温した物質によっ
て上がる可能性がある。
【００５５】しかし、このリフローソルダリング方法及
びリフロー炉では、バイパス経路１６ｄを有しているか
ら、この経路１６ｄにリフロー炉本体１内を循環させら
れる熱風の一部或いは全部を導入して再び前記熱風循環
経路に戻すことができる。図２中矢印は熱風の流れを示
している。こうして循環される熱風は、バイパス経路１
６ｄを通る際にこの経路１６ｄの放熱壁１７ｄを介して
リフロー炉本体１の外部雰囲気と熱交換されて冷却され
る。しかも、熱交換を行う放熱壁１７ｄには送風機１９
ｄにより空気が吹き付けられて、放熱壁１７ｄは強制空
冷されているから、リフロー炉本体１の内部雰囲気（熱
風）と外部雰囲気との熱交換を促進して熱風の温度上昇
をより有効に抑制できる。
【００５６】このようにしてリフロー炉本体１を循環す
る内部雰囲気（熱風）と外部雰囲気との間で熱交換させ
るために、熱風の温度が前記輻射熱等により上昇するこ
とを抑制できる。それにより、熱容量の小さなＳＭＤ等
に対する低温の熱風循環による冷却作用を維持すること
ができ、既述の適正なリフローソルダリングを行わせる
ことができる。
【００５７】図３は本発明の第２の実施の形態を示して
いる。第２の実施の形態は基本的には前記第１の実施の
形態と同様な構成であるので、同様構成部分には前記第
１の実施の形態と同じ符号を付して、その構成および作
用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
この実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる部分
は、熱風の循環に外気を取り入れる点である。この第２
の実施の形態は不活性雰囲気以外の雰囲気でリフローソ
ルダリングを行うリフローソルダリング方法及びリフロ
ー炉に適用される。
【００５８】すなわち、この種のリフロー炉では、リフ
ロー炉本体１の内部雰囲気の乱れを考慮する必要がない
ため、ファン１３ｄの負圧部分、例えばリフロー炉本体
１の天井壁には外気導入口２１を形成してある。したが
って、このリフロー方法及びリフロー炉では、目標温度
よりも低い熱風のプリント基板３への吹き付けにおい
て、前記導入口２１から積極的に外気を取り入れて内部
雰囲気を冷却することができる。そして、このような熱
風による加熱とともにハロゲンヒータ１５ｄによる輻射
熱の付与によるプリント基板３への加熱を行うことか
ら、この第２の実施の形態においても本発明の課題を解
決できる。
【００５９】図４は本発明の第３の実施の形態を示して
いる。第３の実施の形態は基本的には前記第１の実施の
形態と同様な構成であるので、同様構成部分には前記第
１の実施の形態と同じ符号を付して、その構成および作
用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
この実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる部分
は、熱風の循環に外気を取り入れる点である。この第３
の実施の形態も不活性雰囲気以外の雰囲気でリフローソ
ルダリングを行うリフローソルダリング方法及びリフロ
ー炉に適用される。
【００６０】すなわち、この種のリフロー炉では、リフ
ロー炉本体１の内部雰囲気の乱れを考慮する必要がない
ため、リフロー炉本体１の天井壁には外気吹き込み口２
２を形成し、そこに接続して電動送風機２３が前記天井
壁の外部に設置されている。更に、リフロー炉本体１内
には熱風加熱ヒータ１４ｄとハロゲンヒータ１５ｄとの
間を仕切って多数の通気孔を有した整流板２４を設けて
ある。それにより、電動送風機２３からリフロー炉本体
１内に吹き込まれた外気は、前記ヒータ１４ｄにより加
熱されて熱風となり、整流板２４を通って整流されなが
ら下方のプリント基板３に吹き付けられるものである。
したがって、このリフロー方法及びリフロー炉では、目
標温度よりも低い熱風のプリント基板３への吹き付けに
おいて、前記吹き込み口２２から積極的に外気を取り入
れて内部雰囲気を冷却することができる。そして、この
ような熱風による加熱とともにハロゲンヒータ１５ｄに
よる輻射熱の付与によるプリント基板３への加熱を行う
ことから、この第３の実施の形態においても本発明の課
題を解決できる。しかも、この構成は、熱効率は悪いが
温度制御範囲を広く取れる点で優れている。
【００６１】図６は本発明の第４の実施の形態を示して
いる。第４の実施の形態は基本的には前記第１の実施の
形態と同様な構成であるので、同様構成部分には前記第
１の実施の形態と同じ符号を付して、その構成および作
用の説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
この実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる部分
は、輻射熱付与部の構成である。この第４の実施の形態
は不活性雰囲気又はこの雰囲気以外の雰囲気でリフロー
ソルダリングを行うリフローソルダリング方法及びリフ
ロー炉に適用される。
【００６２】すなわち、予熱或いは本加熱の各加熱ゾー
ンの輻射熱源取付け部６ａ〜６ｄには、近赤外線を放射
するタングステンハロゲンヒータ（近赤外ヒータ）と遠
赤外線を放射する遠赤外ヒータとが交互に取付けられて
いる。図６中１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１、１５ｄ１
は近赤外ヒータを示し、１５ａ２、１５ｂ２、１５ｃ
２、１５ｄ２は遠赤外ヒータを示している。
【００６３】この第４の実施の形態に係るリフロー炉
は、第１の実施の形態と同様に本発明のリフローソルダ
リング方法を実施するリフロー炉であり、目標温度より
低い温度の熱風と、遠赤外ヒータ、近赤外ヒータによる
輻射加熱とを併用するものであるため、この第４の実施
の形態においてもプリント基板およびそれに搭載される
各電子部品等の熱容量差による加熱不足や過熱を抑制す
るという本発明の基本的な効果を発揮する。しかも、輻
射熱による部品の加熱を近赤外ヒータ１５ａ１、１５ｂ
１、１５ｃ１、１５ｄ１と遠赤外ヒータ１５ａ２、１５
ｂ２、１５ｃ２、１５ｄ２とを併用して行うから、これ
らのヒータが部品に付与する輻射熱を、制御回路での入
力電圧の調節で制御することにより、プリント基板と電
子部品間又は電子部品相互間のの温度差をより小さくす
ることができる。しかも、この第４の実施の形態におい
ては、前記制御回路により近赤外ヒータまたは遠赤外ヒ
ータのいずれかを選択して輻射熱による部品加熱を行う
こともできる。
【００６４】なお、本発明は前記各実施の形態には制約
されない。例えば、本発明において加熱手段は、特に必
要とされる一つ以上加熱ゾーンにのみ、好ましくは少な
くとも１以上の予熱ゾーンのみに設けて実施することが
できる。又、従来の赤外線ヒータと熱風を冷却するバイ
パス構造とを組合わせても同様に均一加熱の効果を得る
ことができるから、プリント基板に輻射熱を付与するヒ
ータとしては、輻射熱を放射するヒータであればいかな
るヒータでも採用できる。
【００６５】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。請求項
１〜３に記載の発明に係るリフローソルダリング方法、
及び請求項４〜９に記載の発明に係るリフロー炉によれ
ば、輻射熱による加熱と、低温の熱風の吹き付けによる
冷却のバランスを制御することによって、プリント基板
及びそれに搭載される電子部品等の熱容量の違いに拘ら
ず、加熱不足や過熱を抑制して、適正なリフローソルダ
リングを実施できる。
【００６６】特に、請求項６〜９に記載の発明に係るリ
フロー炉によれば、リフロー炉本体内を循環する熱風の
温度が輻射熱等で上昇することを防止できるから、熱風
をリフロー炉本体内に循環させる必要がある不活性雰囲
気でリフローソルダリング方法を実施するリフロー炉に
おいて、プリント基板及びそれに搭載される電子部品等
の熱容量の違いに拘らず、加熱不足や過熱となることを
抑制して、適正なリフローソルダリングを実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリフローソルダリング方法を実施する
第１の実施の形態に係るリフロー炉全体の概略的に構成
を示す縦断正面図。
【図２】第１の実施の形態に係るリフロー炉が備える本
加熱ゾーンの構成を図１中Ｚ−Ｚ線に沿って概略的に示
す断面図。
【図３】本発明のリフローソルダリング方法を実施する
第２の実施の形態に係るリフロー炉が備える本加熱ゾー
ンの構成を示す前記図２相当の断面図。
【図４】本発明のリフローソルダリング方法を実施する
第３の実施の形態に係るリフロー炉が備える本加熱ゾー
ンの構成を示す前記図２相当の断面図。
【図５】一般的なリフローソルダリング工程中の熱容量
の大きい部分（ａ）と熱容量の小さい部分（ｂ）との温
度プロファイルを示す図。
【図６】本発明のリフローソルダリング方法を実施する
第４の実施の形態に係るリフロー炉全体の概略的に構成
を示す縦断正面図。
【符号の説明】
１…リフロー炉本体、 ２…コンベア、 Ｒ１…第１加熱ゾーン（予熱ゾーン）、 Ｒ２…第２加熱ゾーン（予熱ゾーン）、 Ｒ３…第３加熱ゾーン（予熱ゾーン）、 Ｒ４…第４加熱ゾーン（本加熱ゾーン）、 ５ｄ…送風室（熱風循環経路）、 ７ｄ…通路（熱風循環経路）、 ９ｄ…ヒータ配設部（熱風循環経路）、 １０ｄ、１１ｄ…通路（熱風循環経路）、 １２ｄ…電動機、 １３ｄ…ファン（熱風付与部）、 １４ｄ…熱風加熱ヒータ（熱風付与部）、 １５ｄ…ハロゲンヒータ（輻射熱付与部）、 １６ｄ…バイパス経路（熱交換手段）、 １７ｄ…バイパス経路の放熱壁、 １９ｄ…送風機（放熱助長部）。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リフロー炉の少なくとも１以上の加熱ゾー
    ンにおいて熱風と輻射熱による加熱を行うリフローソル
    ダリング方法であって、前記加熱ゾーンの少なくとも１
    の加熱ゾーンにおける前記熱風の温度が、該加熱ゾーン
    の目標温度よりも低温であることを特徴とするリフロー
    ソルダリング方法。
  2. 【請求項２】少なくとも予熱ゾーンにおける少なくとも
    １以上の加熱ゾーンにおいて熱風と輻射熱による加熱を
    行うリフローソルダリング方法であって、前記加熱ゾー
    ンの少なくとも１の加熱ゾーンにおける前記熱風の温度
    が、該加熱ゾーンの目標温度よりも低温であることを特
    徴とするリフローソルダリング方法。
  3. 【請求項３】近赤外線と遠赤外線とを併用して前記輻射
    熱による加熱を行うことを特徴とする請求項１又は２に
    記載のリフローソルダリング方法。
  4. 【請求項４】熱風付与部と輻射熱付与部を有する加熱ゾ
    ーンが少なくとも１以上設けられたリフロー炉であっ
    て、前記加熱ゾーンの熱風付与部が、該加熱ゾーンの目
    標温度よりも低温の熱風を与えることを特徴とするリフ
    ロー炉。
  5. 【請求項５】少なくとも予熱ゾーンに熱風付与部と輻射
    熱付与部を有する加熱ゾーンが少なくとも１以上設けら
    れたリフロー炉であって、前記加熱ゾーンの熱風付与部
    が、該加熱ゾーンの目標温度よりも低温の熱風を与える
    ことを特徴とするリフロー炉。
  6. 【請求項６】前記加熱ゾーンにおける前記輻射熱付与部
    が近赤外ヒータおよび遠赤外ヒータを併有することを特
    徴とする請求項４又は５に記載のリフロー炉。
  7. 【請求項７】前記熱風付与部によりリフロー炉本体内を
    循環させられる熱風を、前記リフロー炉本体の内部雰囲
    気と外部雰囲気との間で熱交換させる熱交換手段を備え
    ることを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか一項
    に記載のリフロー炉。
  8. 【請求項８】前記熱交換手段が、前記リフロー炉本体の
    熱風循環経路から分岐されて、前記循環する熱風の一部
    或いは全部を導入するとともに冷却して前記熱風循環経
    路に戻すバイパス経路を備え、この経路が前記リフロー
    炉本体の外部に露出する放熱壁を有していることを特徴
    とする請求項７記載のリフロー炉。
  9. 【請求項９】前記熱交換手段が、前記リフロー炉本体の
    外部への放熱を促進する放熱助長部を有していることを
    特徴とする請求項７に記載のリフロー炉。
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