JP3442096B2

JP3442096B2 - リフロー装置

Info

Publication number: JP3442096B2
Application number: JP30682592A
Authority: JP
Inventors: 昌弘谷口; 洋一中村; 一美石本; 憲一中野; 庫泰濱崎
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JPH06164128A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クリーム半田を予め供
給した回路基板を搬送経路に沿ってリフロー炉内の複数
のゾーンにわたって走行させながら、熱気流を前記回路
基板に向かって流してソルダリングするリフロー装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クリーム半田を予め供給した回路基板を
搬送経路に沿ってリフロー炉内の複数のゾーンにわたっ
て走行させながら、この回路基板を大気中で加熱してソ
ルダリングする従来のリフロー装置は特開平2-137691号
などに記載されている。

【０００３】この種のリフロー装置は、図１２に示すよ
うに、クリーム半田が予め供給された回路基板６１が、
搬送経路６２の入口からリフロー炉６３内に投入された
後、搬送経路６２に沿って第１予熱部６４、第２予熱部
６５、リフロー部６６、冷却部６９の各ゾーンにわたっ
て移動される。そして、回路基板６１は、第１予熱部６
４、第２予熱部６５により徐々に加熱された後、リフロ
ー部６６においてさらに加熱されてソルダリングされ
る。なお、６７はヒーターで、第１予熱部６４、第２予
熱部６５、リフロー部６６においてそれぞれ搬送経路６
２の直上箇所に所定間隔毎に配設されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成のリフロー装置では、ヒーター６７が搬送経路６
２に接近して配設されており、ヒーター６７近傍を通っ
て加熱された気流７０と、ヒーター６７間の中央を通っ
てあまり加熱されていない気流７１とが、循環混合され
ることなく、その気流７０，７１の温度および風速がば
らついた状態で、搬送経路６２上の回路基板６１にあた
ってしまい、良好なリフロー条件を得られないという問
題があった。

【０００５】本発明は上記問題を解決するもので、均一
な温度および均一な風速の気流を搬送経路上の回路基板
に向かって送ることのできるリフロー装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の第１の手段は、複数ゾーンにわたる搬送経路
を有したリフロー装置であって、気流を加熱する手段
と、この加熱された熱気流を前記搬送経路の上方で基板
搬送方向と直交する横方向に導く通路とを有し、この通
路を通過した前記熱気流を前記基板に向かって下方に導
く整流板を前記基板搬送方向と直交する横方向に複数設
け、この整流板が前記基板搬送方向と直交する横方向に
スライド自在であることを特徴とするものである。ま
た、本発明の第２の手段は、複数ゾーンにわたる搬送経
路を有したリフロー装置であって、気流を加熱する手段
と、この加熱された熱気流を前記搬送経路の上方で基板
搬送方向と直交する横方向に導く通路とを有し、この通
路を通過した前記熱気流を前記基板に向かって下方に導
く整流板を前記基板搬送方向と直交する横方向に複数設
け、隣接するこの整流板の距離、および前記整流板と熱
気流下降案内壁面との距離が、前記熱気流の横流れ方向
の下流側ほど小さくなるように、前記整流板が配設され
ていることを特徴とするものである。また、本発明の第
３の手段は、複数ゾーンにわたる搬送経路を有したリフ
ロー装置であって、気流を加熱する手段と、この加熱さ
れた熱気流を前記搬送経路の上方で基板搬送方向と直交
する横方向に導く通路とを有し、この通路を通過した前
記熱気流を前記基板に向かって下方に導く整流板を前記
基板搬送方向と直交する横方向に複数設け、この整流板
が前記熱気流の横流れ方向の下流側ほど上方に配設され
ていることを特徴とするものである。また、本発明の第
４の手段は、複数ゾーンにわたる搬送経路を有したリフ
ロー装置であって、気流を加熱する手段と、この加熱さ
れた熱気流を前記搬送経路の上方で基板搬送方向と直交
する横方向に導く通路とを有し、この通路を通過した前
記熱気流を前記基板に向かって下方に導く整流板を前記
基板搬送方向と直交する横方向に複数設け、両縁が下方
に屈曲された断面形状である屈曲板材を前記基板搬送方
向に一定間隔毎に複数列配置してスリット状の開口を形
成した吹き出しノズルを前記整流板の下方に設け、この
吹き出しノズルの端部箇所に吹き出しノズルの裏側に流
入した気流を外部に流出させる切欠部を設けたことを特
徴とするものである。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】上記第１の手段により、基板搬送方向と直交す
る横方向に流れる熱気流が整流板により搬送経路の回路
基板に向かって下方に導びかれるため、内部気流の流れ
方向や風速、特に搬送経路近傍の内部気流の流れ方向や
風速を一定化することができる。また、整流板を、基板
搬送方向と直交する横方向にスライドさせることによ
り、基板搬送方向と直交する横方向に対する熱気流の風
量を容易に調節することができる。上記第２の手段また
は第３の手段により、基板搬送方向と直交する横方向に
流れる熱気流が整流板により搬送経路の回路基板に向か
って下方に導びかれるため、内部気流の流れ方向や風
速、特に搬送経路近傍の内部気流の流れ方向や風速を一
定化することができる。また、基板搬送方向と直交する
横方向に対する熱気流の風速を均一化することができ
る。上記第４の手段により、基板搬送方向と直交する横
方向に流れる熱気流が整流板により搬送経路の回路基板
に向かって下方に導びかれるため、内部気流の流れ方向
や風速、特に搬送経路近傍の内部気流の流れ方向や風速
を一定化することができる。また、吹き出しノズルによ
って、熱気流を基板搬送方向にも良好に分散させながら
回路基板に向かって噴出させることができる。また、切
欠部によって、吹き出しノズルの裏側に熱気流が滞留す
ることを防止することができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図２に示すように、リフロー炉１内には、回路基
板２（図１参照）の搬送経路（基板搬送方向Ａ間の経
路）に沿って、上流側より順に入口レジスタンス部３，
予熱第１ゾーン部４，予熱第２ゾーン部５，予熱第３ゾ
ーン部６、リフロー第１ゾーン部７，リフロー第２ゾー
ン部８，冷却部９および出口レジスタンス部１０の各ゾ
ーンが配設されている。

【００１６】これらの各ゾーンはそれぞれユニット化さ
れて窒素ガスが充満され、加熱ゾーンである予熱ゾーン
部４，５，６およびリフローゾーン部７，８は同様な構
成の加熱ユニットＵ（図１参照）で構成されている。そ
して、この加熱ユニットＵでは下部に配設された熱風循
環用のシロッコファン１１により内部の気流が循環さ
れ、また、冷却部９を構成する冷却ユニットでは上部に
配設された冷風循環用のプロペラファン１２により内部
の気流が循環されている。なお、以下においては図１お
よび図２における左下方側を前方として説明する。

【００１７】図１および図３に示すように、各加熱ユニ
ットＵには、その内壁面Ｕａで形成される箱状空間内
に、吸入口１３ａが形成されて後方へ延びる下部通路１
３と、シロッコファン１１の後方位置から上方に延びる
後部通路１４とが配置されている。また、後部通路１４
には循環気流を加熱するヒータ１５が設けられていると
ともに、加熱ユニットＵの上部には、ヒータ１５により
加熱された気流を搬送経路に向けて下方に導いて噴射さ
せる複数の整流板１６および吹き出しノズル１７が配設
されている。すなわち、これらの箱状空間を形成する内
壁面Ｕａと下部通路１３と後部通路１４とにより、シロ
ッコファン１１から下部通路１３を介して後方に送り出
された気流Ｂが後部通路１４を通して上昇し前方に向か
いながら下降してシロッコファン１１に再度吸入される
循環通気経路が構成されている。

【００１８】ここで、整流板１６は前方に向かって略水
平に延びて前部が下方に屈曲された断面形状とされ、基
板搬送方向Ａに沿って延設されている。この整流板１６
は前後方向に複数個（この実施例においては２箇所）配
設され、加熱ユニットＵの内壁面Ｕａの上面部に形成さ
れた長孔（図示せず）に突部１６ａが係止されて前後方
向にスライド自在に支持されている。そして、図３に示
すように、加熱ユニットＵの後方寄り上部に設けられた
案内板１８と後側の整流板１６との間の前後距離Ｌ１よ
りも、両整流板１６間の前後距離Ｌ２の方が小さくな
り、さらにこの両整流板１６間の前後距離Ｌ２よりも、
前側の整流板１６と内壁面Ｕａの前面部Ｕｂとの間の前
後距離Ｌ３が小さくなるように各整流板１６が配設され
ている。なお、整流板１６の側方は加熱ユニットＵの内
壁面Ｕａが立設されて、熱気流が隣接するゾーン側に移
動しないように隔離されている。また、この実施例にお
いては両整流板１６が同じ断面形状でほぼ同じ高さに配
置されている。

【００１９】また、吹き出しノズル１７は、図１に示す
ように、断面が逆Ｕ字形状に屈曲され前後方向に延設さ
れた屈曲板材１９が基板搬送方向Ａに複数個並設されて
構成され、これらの屈曲板材１９間の下面側にスリット
状の開口が形成されている。また、屈曲板材１９の前端
部および後端部を支持する支持板２５において、屈曲板
材１９の内面側に対応する箇所には切欠部２５ａが形成
されている。

【００２０】なお、各加熱ユニットＵにおいて、搬送経
路の下方には擬似基板プレート２０が基板搬送面に対し
て平行に配設されているとともに、この擬似基板プレー
ト２０の上面には、基板幅方向に延びる複数の立設板状
部２１が基板搬送方向Ａに対して所定間隔毎に設けら
れ、これらの擬似基板プレート２０および立設板状部２
１により、回路基板２の有無にかかわらず、吹き出しノ
ズル１７から噴出される気流Ｂの流れ方向が一定化され
てる。

【００２１】また、このリフロー炉１にはフラックスを
除去するための対策が複数箇所に施されている。まず、
回路基板２を搬入、搬出する出入口箇所では、図２，図
４に示すように、排気ダクト３０により回路基板２とと
もに侵入する空気などが排気されるようになっており、
この排気ダクト３０の吸引口に金網３１が配置され、こ
の金網３１を配設した枠体３２の傾斜下面部から滴下す
るフラックスが受け皿３３で受けられるようになってい
る。また、リフロー炉１への入口である入口トンネル部
の下方にも回路基板２から液垂れするフラックスを回収
する枠体３４（図５参照）が配設され、枠体３４から滴
下するフラックスが受け容器３５にて受けられるように
なっている。

【００２２】また、図６に示すように、各加熱ユニット
Ｕにおける後部通路１４の上端縁前方などの壁面には壁
面受け皿３６が配置され、リフロー炉１内の壁面で凝着
したフラックスを除去するようになっているとともに、
ヒータ１５の下方にも受け皿３７が配設され、さらにヒ
ータ１５の上方には、図７に示すように、必要に応じて
触媒３８が配設され、この触媒３８によってもフラック
スが低減されるようになっている。

【００２３】また、図６に示すように、擬似基板プレー
ト２０の前後にもフラックス除去用の金網３９が設けら
れているとともに、予熱第３ゾーン部６においては、吹
き出しノズル１７の上部にフラックスだまり４０が形成
されている。

【００２４】さらに、図８に示すように、冷却部９にお
いても、冷却フィン４１の下方に、冷却フィン４１から
滴下するフラックスを受ける受け皿４２が配設されてい
るとともに、この冷却部９の下部にもフラックス除去用
の金網フィルタ４３が設けられている。

【００２５】なお、図９に示すように、冷却部９の上部
に冷却フィン４４を配置して、この冷却フィン４４の下
方に冷却フィン受け皿４５や、２層式のフィルタ４６を
設けても良く、このフィルタ４６をさらに３層以上に構
成してもよい。

【００２６】また、このリフロー炉１においては、予熱
第１ゾーン部４，予熱第２ゾーン部５，予熱第３ゾーン
部６、リフロー第１ゾーン部７，リフロー第２ゾーン部
８，冷却部９の各ゾーンを構成する加熱ユニットＵおよ
び冷却ユニットに、温度センサおよび気体吸入口（図示
せず）が配設されている。そして、気体吸入口から吸入
したガスを、図１０に示すグラスウールフィルタ５１，
メッシュフィルタ５２，活性炭フィルタ５３などにより
フラックスを除去して、酸素濃度分析計５０で測定する
ようになっており、各ゾーンの温度および酸素濃度のデ
ータから内部の熱気流状態および温度を制御して各ゾー
ンにおける酸素濃度および温度が所定範囲内になるよう
にフィードバック制御している。このリフロー炉１で
は、予熱ゾーン部４，５，６の酸素濃度が約４００ppm
、リフローゾーン部７，８の酸素濃度が約１００ppm
になるように制御され、窒素ガス供給量と空気供給量と
がそれぞれフィードバック制御により所定量ずつ計測し
たものを混合し、リフロー炉１内に毎分２００リットル
の空気混合窒素ガスが供給されている。

【００２７】なお、図１における４７は空気混合窒素ガ
スの注入ノズル、４８は排気用ダクトで、空気混合窒素
ガスは常時またはリフロー時に注入される一方、排気は
リフロー作業終了時などに行われる。また、図２におい
て、５５は各ユニットの上面部を覆うする蓋体である。

【００２８】上記構成において、図１および図３に示す
ように、後部通路１４からの熱気流Ｂは内壁面Ｕａの上
面に沿って、図１に示すように前方に移動するが、この
際に整流板１６により前後方向に分散されながら流下す
る。ここで、各整流板１６は、加熱ユニットＵの後方寄
り上部に設けられた案内板１８と後側の整流板１６との
間の前後距離Ｌ１よりも、両整流板１６間の前後距離Ｌ
２の方が小さくなり、さらにこの両整流板１６間の前後
距離Ｌ２よりも、前側の整流板１６と内壁面Ｕａの前面
部Ｕｂとの間の前後距離Ｌ３が小さくなるように配設さ
れている。したがって、整流板１６が設けられている気
流下降部分の水平面において前側ほど整流板１６により
小さな面積に分割されているため、整流板１６がなけれ
ばその慣性により前側ほど多くの気流が流下されるが、
この整流板１６の配置により熱気流は前後方向に均等に
分散される。そして、吹き出しノズル１７により基板搬
送方向Ａにも分散されて搬送経路上の回路基板２に向か
って熱気流が噴出され、これにより、回路基板２の全面
に対して垂直方向に、均一風速の熱気流が噴出されて、
予熱およびリフローが良好に行われる。

【００２９】また、各ユニットにおいて、熱気流が全て
後側から上昇されて前側から流下される循環通気経路が
形成されていることにより、この循環通気経路を通る間
に気流Ｂが互いに攪拌されて温度および風速が均一化さ
れ、搬送経路上の回路基板２は温度および風速が均一化
された気流により良好に加熱される。また、整流板１６
および吹き出しノズル１７により回路基板２に対して垂
直方向に噴出されることにより、基板搬送方向Ａへの気
流を最小限に抑えることができて内部気流の流れ方向を
一定化することができ、各ユニット（各ゾーン）の低酸
素濃度および最適温度雰囲気を良好に確保することがで
きる。さらに、回路基板２に噴出された熱気流が反射し
て吹き出しノズル１７の屈曲板材１９の裏面側に当接し
ても、この反射流が、屈曲板材１９の前後に形成されて
いるブラケット板２５の切欠部２５ａから流出され、こ
の吹き出しノズル１７の裏面側に熱気流が滞留すること
も防止される。

【００３０】さらに、図１１は本発明の他の実施例を示
すもので、この実施例においては、整流板５６が上下方
向のみに延びる板材で構成され、複数の整流板５６が前
後一定間隔Ｐ₁ 毎に配設されている。そして、整流板５
６の上端部が、熱気流の横流れ方向下流側である前側に
配置されているものほど、後側の整流板５６の上端部に
比べて寸法Ｐ₂ だけ上方に延設されている。

【００３１】この前側ほど上方に延設された整流板５６
によれば、後部通路１４の上部から前側へ流れようとす
る熱気流は上下方向に均等に分散されて下方に導かれる
ので、搬送経路上の回路基板２に向かって均一風速の熱
気流が噴出されて、予熱およびリフローが良好に行われ
る。なお、整流板５６の上下長さを同一として単に上下
方向にずらして前側の整流板ほど高い位置に配置しても
よい。

【００３２】なお、上記実施例では、不活性ガスとして
窒素ガスを用いた場合について述べたが他の不活性ガス
などを噴射するリフロー炉、さらには大気中でリフロー
するリフロー炉にも容易に対応できることは申すまでも
ない。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、気流を加
熱ゾーンの一方側から上昇させ加熱ゾーンの他方側から
下降させる循環通気経路を形成することにより、たとえ
加熱手段において加熱具合が異なる気流が排出されて
も、この循環通気経路を通る間に気流が互いに攪拌され
て温度および風速が均一化され、搬送経路上の回路基板
は温度および風速が均一化された気流により良好に加熱
される。また、例えば両側方から上昇した気流が中央で
合流して流れが乱れたりすることが防止され、リフロー
炉内の加熱ゾーンにおける内部気流の流れ方向を一定化
することができて、最適温度雰囲気を確保することがで
きる。

【００３４】また、搬送経路の上方に、横方向に流れる
熱気流を搬送経路の回路基板に向かって下方に導びく整
流板を複数個配設することにより、内部気流の流れ方
向、特に搬送経路近傍の内部気流の流れ方向および流れ
速度を一定化することができ、さらに回路基板にあたる
気流の温度や風速を均一化することができる。また、こ
の整流板を、基板搬送方向と直交する横方向にスライド
自在とすることにより、基板搬送方向と直交する横方向
に対する熱気流の風量を容易に調節でき、また、基板搬
送方向と直交する横方向に対する隣り合う整流板間の離
間距離および整流板と熱気流下降案内壁面との間の離間
距離が、熱気流の横流れ方向下流側ほど小さくなるよう
に前記整流板を配設することにより、基板搬送方向と直
交する横方向に対する熱気流の風量を均一化できる。

【００３５】また、整流板を、熱気流の横流れ方向下流
側に配置されているものほど循環通気経路において上方
側に配設することによっても、熱気流の風量を均一化で
きて、回路基板にあたる熱気流の温度や風速を均一化す
ることができる。

【００３６】また、両縁が下方に屈曲された断面形状で
ある屈曲板材を基板搬送方向に一定間隔毎に複数列配置
して吹き出しノズルを形成し、この吹き出しノズルを整
流板の下方に配設し、この吹き出しノズルの下面に形成
されたスリット状の開口から気流を回路基板に向かって
吹き出すように構成することにより、熱気流を基板搬送
方向にも良好に分散させながら回路基板に向かって噴出
させることができ、さらに、吹き出しノズルの裏側に流
入した気流を外部に流出させる切欠部を形成することに
より、吹き出しノズルの裏側に熱気流が滞留することを
防止できて、一層、低酸素濃度および最適温度雰囲気の
確保を容易化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るリフロー装置の加熱ユ
ニットの部分切欠斜視図

【図２】同リフロー装置の開蓋時の全体透視斜視図

【図３】同リフロー装置の加熱ユニットの気流の流れを
示す概略側面断面図

【図４】同リフロー装置の出入口箇所のフラックス除去
構造を示す要部斜視図

【図５】同リフロー装置の入口箇所のフラックス除去構
造を示す要部斜視図

【図６】同リフロー装置の加熱ユニットのフラックス除
去構造を示す要部斜視図

【図７】同リフロー装置の出入口箇所のフラックス除去
構造を示す要部斜視図

【図８】同リフロー装置の冷却部のフラックス除去構造
を示す要部斜視図

【図９】同リフロー装置の冷却部のフラックス除去構造
を示す要部斜視図

【図１０】同リフロー装置のガス吸引部のフラックス除
去構造を示す要部斜視図

【図１１】本発明の他の実施例に係るリフロー装置にお
ける加熱ユニットを示す概略側面断面図

【図１２】従来のリフロー装置の断面図

【符号の説明】

１リフロー炉２回路基板３入口レジスタンス部４，５，６予熱ゾーン部７，８リフローゾーン部９冷却部１０出口レジスタンス部１１シロッコファン（送風機）１４ヒータ１６，５６整流板１７吹き出しノズル１９屈曲部材２５支持部材２５ａ切欠部４７注入ノズルＡ基板搬送方向Ｂ気流Ｕ加熱ユニットＵａ内壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中野憲一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者濱崎庫泰大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献実開平３−43770（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数ゾーンにわたる搬送経路を有したリ
フロー装置であって、気流を加熱する手段と、この加熱
された熱気流を前記搬送経路の上方で基板搬送方向と直
交する横方向に導く通路とを有し、この通路を通過した
前記熱気流を前記基板に向かって下方に導く整流板を前
記基板搬送方向と直交する横方向に複数設け、この整流
板が前記基板搬送方向と直交する横方向にスライド自在
であることを特徴とするリフロー装置。
【請求項２】複数ゾーンにわたる搬送経路を有したリ
フロー装置であって、気流を加熱する手段と、この加熱
された熱気流を前記搬送経路の上方で基板搬送方向と直
交する横方向に導く通路とを有し、この通路を通過した
前記熱気流を前記基板に向かって下方に導く整流板を前
記基板搬送方向と直交する横方向に複数設け、隣接する
この整流板の距離、および前記整流板と熱気流下降案内
壁面との距離が、前記熱気流の横流れ方向の下流側ほど
小さくなるように、前記整流板が配設されていることを
特徴とするリフロー装置。
【請求項３】複数ゾーンにわたる搬送経路を有したリ
フロー装置であって、気流を加熱する手段と、この加熱
された熱気流を前記搬送経路の上方で基板搬送方向と直
交する横方向に導く通路とを有し、この通路を通過した
前記熱気流を前記基板に向かって下方に導く整流板を前
記基板搬送方向と直交する横方向に複数設け、この整流
板が前記熱気流の横流れ方向の下流側ほど上方に配設さ
れていることを特徴とするリフロー装置。
【請求項４】複数ゾーンにわたる搬送経路を有したリ
フロー装置であって、気流を加熱する手段と、この加熱
された熱気流を前記搬送経路の上方で基板搬送方向と直
交する横方向に導く通路とを有し、この通路を通過した
前記熱気流を前記基板に向かって下方に導く整流板を前
記基板搬送方向と直交する横方向に複数設け、両縁が下
方に屈曲された断面形状である屈曲板材を前記基板搬送
方向に一定間隔毎に複数列配置してスリット状の開口を
形成した吹き出しノズルを前記整流板の下方に設け、こ
の吹き出しノズルの端部箇所に吹き出しノズルの裏側に
流入した気流を外部に流出させる切欠部を設けたことを
特徴とするリフロー装置。