(57)【要約】【課題】基板上のはんだを均一化し、簡易なリフロー装置およびそれを用いた基板の製造方法を提供する。【解決手段】リフロー装置１は、第１部品９１および第１部品９１の熱容量よりも熱容量が大きい第２部品９２を有する基板９０をリフローはんだ付けする。リフロー装置１は、第１−第６加熱部１１−１６、ブース４０および制御部８０を備える。制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温し、その後、低熱容量温度Ｔ１が低下するように、かつ、高熱容量温度Ｔ２が上昇する過程を、少なくとも２回以上行う。これにより、低熱容量温度Ｔ１がはんだの融点Ｔｐ以上に一定に維持され、高熱容量温度Ｔ２がはんだの融点Ｔｐに上昇できる。低熱容量温度Ｔ１と高熱容量温度Ｔ２との差が小さくなりやすく、基板９０上の温度が均一化される。また、リフロー装置１の制御を設定するのみであり、リフロー装置１が簡易な構成になる。【選択図】図１
2018082119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部品（９１）および前記第１部品の熱容量よりも熱容量が大きい第２部品（９２）を有する基板（９０）をリフローはんだ付けするリフロー装置（１、２、３、４、５、６）において、
前記基板に気体を送風し、前記第１部品の温度（Ｔ１）および前記第２部品の温度（Ｔ２）を昇温可能な複数の加熱部（１１、１２、１３、１４、１５、１６）と、
前記加熱部同士の間または前記加熱部と内壁（３８）との間に区画形成されている排気流路（３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７）および前記排気流路に連通する排気開口部（３９）を有し、前記加熱部を収容し、前記排気流路および前記排気開口部を経由して前記加熱部が送風した気体を排気するブース（４０）と、
前記第１部品の温度および前記第２部品の温度を昇温し、その後、前記第１部品の温度が低下するように、かつ、前記第２部品の温度が上昇するように、前記加熱部を制御することを少なくとも２回以上行う制御部（８０）と、
を備えるリフロー装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１部品の温度および前記第２部品の温度を昇温後、前記第１部品の温度が低下するとき、前記加熱部が送風する気体の温度（Ｔｗ１、Ｔｗ２、Ｔｗ３、Ｔｗ４、Ｔｗ５、Ｔｗ６）がはんだの融点（Ｔｐ）以上となるように、前記加熱部を制御する請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項３】
複数の前記加熱部は、前記加熱部から前記ブースの内壁までの距離（Ｌ１、Ｌ７）が
前記加熱部同士の間の距離（Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）の半分となるように、設けられている請求項１または２に記載のリフロー装置。
【請求項４】
複数の前記加熱部において、前記ブースの内壁に対向する加熱部（１１、１６）が送風する気体の風量（Ｑｗ１、Ｑｗ６）は、前記ブースの内壁に対向する加熱部の間に設けられる加熱部（１２、１３、１４、１５）が送風する気体の風量（Ｑｗ２、Ｑｗ３、Ｑｗ４、Ｑｗ５）よりも大きい請求項１から３のいずれか一項に記載のリフロー装置。
【請求項５】
前記ブースに接続され、前記排気流路および前記排気開口部を経由した気体を取り込んで冷却し、前記加熱部が送風する気体の温度を、複数の前記加熱部が送風する気体の温度のうちの最低温度（Ｔｍｉｎ）以下となるように制御する冷却器（６０）をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載のリフロー装置。
【請求項６】
前記排気開口部と前記冷却器とを接続するブース配管（４０）と、
前記ブース配管に接続され、前記冷却器に気体を補充可能な補充配管（４１）と、
をさらに備える請求項５に記載のリフロー装置。
【請求項７】
前記排気開口部と前記冷却器とを接続するブース配管（４０）と、
前記加熱部と前記冷却器とを接続する冷却配管（６１）と、
前記ブース配管と前記冷却配管とを接続する迂回配管（４２）と、
をさらに備える請求項５に記載のリフロー装置。
【請求項８】
前記ブースの開口と前記冷却器とを接続するブース配管（４０）と、
前記ブース配管と前記加熱部とを接続する循環配管（４３）と、
をさらに備える請求項５に記載のリフロー装置。
【請求項９】
第１部品（９１）および前記第１部品の熱容量よりも大きい第２部品（９２）を有する基板（９０）をリフローはんだ付けするリフロー装置（１、２、３、４、５）において、
前記基板に気体を送風し、前記第１部品の温度（Ｔ１）および前記第２部品の温度（Ｔ２）を昇温可能な複数の加熱部（１１、１２、１３、１４、１５、１６）と、
前記加熱部を収容し、前記加熱部同士の間または前記加熱部と内壁（３８）との間に形成される排気流路（３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７）および前記排気流路に連通する排気開口部（３９）を有し、前記排気流路および前記排気開口部を経由して前記加熱部が送風した気体を排気するブース（４０）と、
前記加熱部を制御可能な制御部（８０）と、
を備えるリフロー装置を用いた基板の製造方法であって、
前記第１部品の温度および前記第２部品の温度を昇温する第１温度制御工程（Ｓ１０３）と、
前記第１温度制御工程の後、前記第１部品の温度が低下し、かつ、前記第２部品の温度が昇温する第２温度制御工程（Ｓ１０４）と、
前記第１温度制御工程、前記第２温度制御工程の順番で、前記第１温度制御工程および前記第２温度制御工程を少なくとも２回以上行う繰り返し工程（Ｓ１０５）と、
を含む基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第２温度制御工程において、前記第１部品の温度が低下するとき、前記加熱部が送風する気体の温度（Ｔｗ１、Ｔｗ２、Ｔｗ３、Ｔｗ４、Ｔｗ５、Ｔｗ６）は、はんだの融点（Ｔｐ）以上である請求項９に記載の基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー装置およびそれを用いた基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、予め常温で付与しておいたはんだを溶融して、接合を行うリフローはんだ付けという方法が知られている。特許文献１に記載されているように、プリント基板にリフローはんだ付けを行うリフロー装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０００７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車載用電子制御ユニットに用いられる基板には、集積回路または抵抗等の比較的熱容量が小さい表面実装部品だけでなく、アルミ電解コンデンサ、リアクトルまたは樹脂コネクタ等の比較的熱容量が大きい表面実装部品が搭載される見込みがある。今後、基板上の熱容量差は、大きくなっていくと予測される。
【０００５】
これらの表面実装部品を基板に搭載する方法として、リフローはんだ付けが用いられる。基板上の熱容量差が大きくなる場合、熱容量が小さい表面実装部品は、過熱状態になりやすく、熱容量が大きい表面実装部品は、未溶融状態になりやすい。このため、基板に付与されているはんだを加熱するとき、基板上の熱容量差が大きくなっても、均一化することが望まれる。また、熱容量が大きい表面実装部品によって、はんだを加熱する時間が長くなる虞がある。基板に付与されているはんだを加熱するとき、短時間で加熱を行うことが望まれる。
【０００６】
特許文献１では、熱容量が小さい部品に比較的高い温度の熱風を供給し、熱容量が大きい部品に比較的低い温度の熱風を供給する方法が記載されている。この方法では、基板上の表面実装部品の位置に制約が生じ、リフロー装置が複雑化または大型化する虞がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、基板上のはんだを均一化し、簡易なリフロー装置およびそれを用いた基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のリフロー装置は、第１部品（９１）および第１部品の熱容量よりも熱容量が大きい第２部品（９２）を有する基板（９０）をリフローはんだ付けする。
リフロー装置は、複数の加熱部（１１、１２、１３、１４、１５、１６）、ブース（４０）および制御部（８０）を備える。
【０００９】
加熱部は、基板に気体を送風し、第１部品の温度（Ｔ１）および第２部品の温度（Ｔ２）を昇温可能である。
ブースは、排気流路（３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７）および排気開口部（３９）を有し、加熱部を収容し、排気流路および排気開口部を経由して加熱部が送風した気体を排気する。
排気流路は、加熱部同士の間または加熱部とブースの内壁（３８）との間に区画形成されている。
排気開口部は、排気流路に連通する。
制御部は、第１部品の温度および第２部品の温度を昇温し、その後、第１部品の温度が低下するように、かつ、第２部品の温度が上昇するように、加熱部を制御することを少なくとも２回以上行う。
【００１０】
これにより、第１部品の温度がはんだの融点以上で、一定に維持されつつ、第２部品の温度がはんだの融点に上昇できる。このため、第１部品の温度と第２部品の温度との差が小さくなりやすくなり、基板上の温度が均一化される。また、リフロー装置の制御を設定するのみであるため、リフロー装置が簡易な構成になる。
【００１１】
また、本発明は、上記リフロー装置を用いた基板の製造方法として提供される。
この基板の製造方法は、第１温度制御工程（Ｓ１０３）、第２温度制御工程（Ｓ１０４）および繰り返し工程（Ｓ１０５）を含む。
第１温度制御工程は、第１部品の温度および第２部品の温度を昇温する。
第２温度制御工程は、第１温度制御工程後、第１部品の温度が低下し、かつ、第２部品の温度が昇温する。
繰り返し工程は、第１温度制御工程、第２温度制御工程の順番で、第１温度制御工程および第２温度制御工程を少なくとも２回以上行う。
これにより、上記リフロー装置と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図２】本発明の第１実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図３】本発明の第１実施形態によるリフロー装置の制御部の処理を説明するためのタイムチャート。
【図４】本発明の第１実施形態によるリフロー装置を用いた基板の製造方法を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図６】本発明の第３実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図７】本発明の第４実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図８】本発明の第５実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図９】本発明の第５実施形態によるリフロー装置の制御部の処理を説明するためのタイムチャート。
【図１０】その他の実施形態によるリフロー装置の構成図。
【図１１】その他の実施形態によるリフロー装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態によるリフロー装置１を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明する。また、本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、リフロー装置１は、基板９０上に表面実装部品としての第１部品９１および第２部品９２をリフローはんだ付け行うのに、用いられる。
基板９０は、例えば、車載用電子制御ユニットに用いられる。
基板９０と第１部品９１との間および基板９０と第２部品９２との間に、はんだペースト９３が印刷または塗布されている。
【００１５】
第１部品９１は、基板９０上で最も熱容量が小さい部品である。第１部品９１は、例えば、集積回路または抵抗等である。
第２部品９２は、基板９０上で最も熱容量が大きい部品である。第２部品９２は、例えば、アルミ電解コンデンサ、リアクトルまたは樹脂コネクタ等である。
【００１６】
第１部品９１の熱容量を第１熱容量Ｈ１とし、第２部品９２の熱容量を第２熱容量Ｈ２とする。第２熱容量Ｈ２と第１熱容量Ｈ１との差を熱容量差ΔＨとする。
第２熱容量Ｈ２は、第１熱容量Ｈ１よりも大きい、すなわち、Ｈ２＞Ｈ１  である。
第１部品９１の温度を低熱容量温度Ｔ１とし、第２部品９２の温度を高熱容量温度Ｔ２とする。
第２熱容量Ｈ２が第１熱容量Ｈ１よりも大きいため、高熱容量温度Ｔ２は、低熱容量温度Ｔ１よりも上昇しにくくなっている。
【００１７】
リフロー装置１は、複数の加熱部である第１−第６加熱部１１−１６、ブース３０、冷却器６０および制御部８０を備える。基板９０は、リフロー装置１に対し、静止して固定されている。所謂、リフロー装置１は、バッチ炉である。
第１−第６加熱部１１−１６は、ブース３０に収容され、第１−第６加熱部１１−１６同士の距離が均等になるように設けられている。
第１加熱部１１および第６加熱部１６は、ブース３０の内壁３８に対向している。
【００１８】
第１加熱部１１は、ブース３０の内壁３８と第２加熱部１２との間に設けられている。
第２加熱部１２は、第１加熱部１１と第３加熱部１３との間に設けられている。
第３加熱部１３は、第２加熱部１２と第４加熱部１４との間に設けられている。
第４加熱部１４は、第３加熱部１３と第５加熱部１５との間に設けられている。
第５加熱部１５は、第４加熱部１４と第６加熱部１６との間に設けられている。
第６加熱部１６は、ブース３０の内壁３８と第５加熱部１５との間に設けられている。
【００１９】
ブース３０の内壁３８から第１加熱部１１までの距離を第１距離Ｌ１とする。第１加熱部１１から第２加熱部１２までの距離を第２距離Ｌ２とする。第２加熱部１２から第３加熱部１３までの距離を第３距離Ｌ３とする。第３加熱部１３から第４加熱部１４までの距離を第４距離Ｌ４とする。第４加熱部１４から第５加熱部１５までの距離を第５距離Ｌ５とする。第５加熱部１５から第６加熱部１６までの距離を第６距離Ｌ６とする。第６加熱部１６からブース３０の内壁３８までの距離を第７距離Ｌ７とする。
第２−第６距離Ｌ２−Ｌ６は、第１−第６加熱部１６同士の間の距離である。
【００２０】
第１−第６加熱部１１−１６およびブース３０は、第１−第７距離Ｌ１−Ｌ７が等しくなるように、すなわち、以下関係式（１）が満たされるように、形成されている。  また、第１距離Ｌ１および第７距離Ｌ７は、第２−第６距離Ｌ２−Ｌ６の半分となるように設定されている。ここで、「＝」、「半分」は常識的な誤差範囲を含むものとする。明細書中、「＝」、「等しく」、「半分」は、拡大解釈するものとする。
Ｌ２＝Ｌ３＝Ｌ４＝Ｌ５＝Ｌ６          ・・・（１）
【００２１】
第１−第６加熱部１１−１６は、筒状に形成されており、排気側開口部１９および送風側開口部２０を有する。
排気側開口部１９は、基板９０とは反対側である排気側の第１−第６加熱部１１−１６で開口している。
送風側開口部２０は、基板９０側の第１−第６加熱部１１−１６で開口している。
【００２２】
第１−第６加熱部１１−１６は、基板９０に気体を送風可能で、コンプレッサ等の送風機を有する。なお、第１−第６加熱部１１−１６の送風機は、第１−第６加熱部１１−１６とは別に備えられてもよい。
第１−第６加熱部１１−１６に用いられる気体は、例えば、窒素である。気体に窒素を用いることにより、はんだペースト９３の酸化が抑制され、はんだによる接合部の空隙等の不良を抑制する。
【００２３】
第１−第６加熱部１１−１６は、窒素ボンベ１７および窒素配管１８を有する。
窒素ボンベ１７は、窒素が封入されている容器である。
窒素配管１８は、窒素ボンベ１７と排気側開口部１９とに接続されている。
窒素ボンベ１７から窒素配管１８を経由して第１−第６加熱部１１−１６に窒素が供給され、第１−第６加熱部１１−１６から基板９０に向かって窒素が送風される。
【００２４】
第１加熱部１１が送風する窒素の風量を第１風量Ｑｗ１とする。第２加熱部１２が送風する窒素の風量を第２風量Ｑｗ２とする。第３加熱部１３が送風する窒素の風量を第３風量Ｑｗ３とする。第４加熱部１４が送風する窒素の風量を第４風量Ｑｗ４とする。第５加熱部１５が送風する窒素の風量を第５風量Ｑｗ５とする。第６加熱部１６が送風する窒素の風量を第６風量Ｑｗ６とする。
図２に示すように、第１−第６加熱部１１−１６は、第１風量Ｑｗ１および第６風量Ｑｗ６が第２−第５風量Ｑｗ２−Ｑｗ５よりも大きくなるように、設定されている。
【００２５】
また、第１−第６加熱部１１−１６は、ヒータが外壁に巻回されており、供給された窒素を加熱可能である。
第１−第６加熱部１１−１６は、供給された窒素を加熱し、加熱された窒素を基板９０に送風して基板温度Ｔｂを昇温可能である。
さらに、第１−第６加熱部１１−１６は、基板温度Ｔｂを昇温し、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温可能である。
送風側開口部２０と基板９０との間に、複数の第１−第６温度センサ２１−２６が設けられている。
【００２６】
第１加熱部１１が送風する窒素の温度を第１熱風温度Ｔｗ１とする。第２加熱部１２が送風する窒素の温度を第２熱風温度Ｔｗ２とする。第３加熱部１３が送風する窒素の温度を第３熱風温度Ｔｗ３とする。第４加熱部１４が送風する窒素の温度を第４熱風温度Ｔｗ４とする。第５加熱部１５が送風する窒素の温度を第５熱風温度Ｔｗ５とする。第６加熱部１６が送風する窒素の温度を第６熱風温度Ｔｗ６とする。
【００２７】
第１温度センサ２１は、第１熱風温度Ｔｗ１を測定可能である。
第２温度センサ２２は、第２熱風温度Ｔｗ２を測定可能である。
第３温度センサ２３は、第３熱風温度Ｔｗ３を測定可能である。
第４温度センサ２４は、第４熱風温度Ｔｗ４を測定可能である。
第５温度センサ２５は、第５熱風温度Ｔｗ５を測定可能である。
第６温度センサ２６は、第６熱風温度Ｔｗ６を測定可能である。
第１−第６温度センサ２１−２６は、例えば、ＪＩＳ規格熱電対であるＫ熱電対である。
第１−第６温度センサ２１−２６は、測定した第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を冷却器６０および制御部８０に出力する。
【００２８】
ブース３０は、筒状に形成されており、第１−第６加熱部１１−１６を収容し、複数の第１−第７排気流路３１−３７、排気開口部３９およびブース配管４０を有する。
ブース３０は、排気開口部３９側に向かって、径が小さくなるように傾斜するテーパ形状になっている。
【００２９】
第１−第７排気流路３１−３７は、第１−第６加熱部１１−１６同士の間、第１加熱部１１とブース３０の内壁３８との間または第６加熱部１６とのブース３０の内壁３８との間に区画形成されている。
第１排気流路３１は、ブース３０の内壁３８と第１加熱部１１とで区画形成されている。
第２排気流路３２は、第１加熱部１１と第２加熱部１２とで区画形成されている。
第３排気流路３３は、第２加熱部１２と第３加熱部１３とで区画形成されている。
第４排気流路３４は、第３加熱部１３と第４加熱部１４とで区画形成されている。
第５排気流路３５は、第４加熱部１４と第５加熱部１５とで区画形成されている。
第６排気流路３６は、第５加熱部１５と第６加熱部１６とで区画形成されている。
第７排気流路３７は、第６加熱部１６とブース３０の内壁３８とで区画形成されている。
【００３０】
排気開口部３９は、基板９０とは反対側のブース３０に設けられ、第１−第７排気流路３１−３７に連通している。
第１−第６加熱部１１−１６から基板９０に送風された窒素は、第１−第７排気流路３１−３７を経由して、排気開口部３９から排気される。
ブース配管４０は、排気開口部３９と冷却器６０とに接続されている。排気開口部３９から排気された窒素は、ブース配管４０を経由して、冷却器６０に供給される。
【００３１】
冷却器６０は、第１−第７排気流路３１−３７を経由して、排気開口部３９から排気された窒素を取り込んで冷却する。
また、冷却器６０は、冷却配管６１を有する。
冷却配管６１は、冷却器６０と第１−第６加熱部１１−１６とに接続されている。冷却された窒素は、冷却配管６１を経由して第１−第６加熱部１１−１６に供給される。
【００３２】
第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６のうち、最も低い温度を最低温度Ｔｍｉｎとする。
冷却器６０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６が最低温度Ｔｍｉｎ以下となるように、冷却した窒素を第１−第６加熱部１１−１６に供給する。
【００３３】
以下関係式（２）で示されるように、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６の平均値を平均熱風温度Ｔａｖｅとする。
冷却器６０は、例えば、平均熱風温度Ｔａｖｅと第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６とを比較する。第１熱風温度Ｔｗ１、第２熱風温度Ｔｗ２および第４熱風温度Ｔｗ４が平均熱風温度Ｔａｖｅより大きいとする。第３熱風温度Ｔｗ３、第５熱風温度Ｔｗ５および第６熱風温度Ｔｗ６が平均熱風温度Ｔａｖｅより小さいとする。
Ｔａｖｅ＝（Ｔｗ１＋Ｔｗ２＋Ｔｗ３＋Ｔｗ４＋Ｔｗ５＋Ｔｗ６）／６
・・・（２）
【００３４】
冷却器６０は、第１加熱部１１、第２加熱部１２および第４加熱部１４に冷却した窒素を供給して、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６が最低温度Ｔｍｉｎ以下となるようにする。
このように、冷却器６０は、平均熱風温度Ｔａｖｅより大きい熱風を送風する第１−第６加熱部１１−１６に、冷却された窒素を供給して、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６が最低温度Ｔｍｉｎ以下となるように制御する。なお、第１−第６加熱部１１−１６のそれぞれに冷却した窒素が供給可能なように、第１−第６加熱部１１−１６に電磁弁が設けられている。
【００３５】
制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６をフィードバックして、第１−第６加熱部１１−１６のヒータを制御可能である。
また、制御部８０は、第１−第６加熱部１１−１６のヒータを制御することによって、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を制御する。
【００３６】
制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温し、その後、低熱容量温度Ｔ１が低下するように、かつ、高熱容量温度Ｔ２が昇温するように、第１−第６加熱部１１−１６を制御する。
低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温後、低熱容量温度Ｔ１が低下するように、かつ、高熱容量温度Ｔ２が上昇する過程を、制御部８０は、少なくとも２回以上行う。
さらに、制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１が低下するとき、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６がはんだの融点Ｔｐ以上となるように、第１−第６加熱部１１−１６を制御する。
【００３７】
制御部８０の制御について、図３のタイムチャートを参照して説明する。
制御部８０が第１−第６加熱部１１−１６の制御を開始する時刻をｘ０とする。
図３において、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を実線で示す。第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を一点鎖線で示す。はんだの融点Ｔｐを二点鎖線で示す。
【００３８】
図３に示すように、時刻ｘ０に、制御部８０が第１−第６加熱部１１−１６の制御を開始し、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を上げる。低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温する。低熱容量温度Ｔ１の変化率は、高熱容量温度Ｔ２の変化率よりも大きい。
【００３９】
低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温後、時刻ｘ１に、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を下げる。基板９０上で第１熱容量Ｈ１が小さいため、低熱容量温度Ｔ１は低下する。基板９０上で第２熱容量Ｈ２が大きいため、高熱容量温度Ｔ２は徐々に増加する。このとき、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６がはんだの融点Ｔｐ以上になるように、第１−第６加熱部１１−１６を制御する。
【００４０】
時刻ｘ２に、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を上げる。低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温する。
時刻ｘ３に、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を下げる。低熱容量温度Ｔ１は低下し、高熱容量温度Ｔ２は徐々に増加する。
【００４１】
時刻ｘ４に、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を上げる。低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温する。
時刻ｘ５に、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を下げる。低熱容量温度Ｔ１は低下し、高熱容量温度Ｔ２は徐々に増加する。
時刻ｘ６に、第１−第６加熱部１１−１６が停止し、基板９０が冷却される。
【００４２】
このように、制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温し、その後、低熱容量温度Ｔ１が低下するように、かつ、第２温度が上昇する過程を、制御部８０は、少なくとも２回以上行う。
【００４３】
リフロー装置１を用いた基板９０の製造方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
基板９０上の第１部品９１および第２部品９２をリフローはんだ付け行うのに、リフロー装置１が用いられる。
基板９０の製造方法は、印刷工程、基板搬送工程、第１温度制御工程、第２温度制御工程、繰り返し工程および冷却工程を含む。
【００４４】
図４に示すように、ステップ１０１の印刷工程では、基板９０上の第１部品９１および第２部品９２の位置に、スクリーン印刷を用いてはんだペースト９３が印刷される
ステップ１０２の基板搬送工程では、第１−第６加熱部１１−１６に対向する位置に基板９０が搬送される。基板９０がリフロー装置１に対し静止し固定される。
【００４５】
ステップ１０３の第１温度制御工程では、制御部８０が第１−第６加熱部１１−１６の制御を開始し、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を上げる。低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温する。
ステップ１０４の第２温度制御工程では、制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温後、低熱容量温度Ｔ１が低下するように、かつ、第２温度が昇温するように、第１−第６加熱部１１−１６を制御する。このとき、制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６がはんだの融点Ｔｐ以上に、第１−第６加熱部１１−１６を制御する。
【００４６】
ステップ１０５の繰り返し工程では、第１温度制御工程、第２温度制御工程の順番で、少なくとも２回以上、第１温度制御工程および第２温度制御工程を繰り返す。このとき、はんだペースト９３が溶融し、基板９０、第１部品９１および第２部品９２がはんだペースト９３を介して接続される。
ステップ１０６の冷却工程では、基板９０が冷却され、はんだペースト９３が凝固する。基板９０、第１部品９１および第２部品９２がはんだペースト９３を介して接合される。
【００４７】
車載用電子制御ユニットに用いられる基板９０には、熱容量が小さい第１部品９１だけでなく、熱容量が大きい第２部品９２が搭載される見込みがある。今後、基板上の熱容量差ΔＨは、大きくなっていくと予測される。
第１部品９１および第２部品９２を基板９０に搭載する方法として、リフローはんだ付けが用いられる。基板９０上で熱容量差ΔＨが大きくなる場合、第１部品９１は、過熱状態になりやすく、第２部品９２は、未溶融状態になりやすい。
このため、基板９０に付与されているはんだを加熱するとき、基板上の熱容量差ΔＨが大きくなっても、均一化することが望まれる。また、第２部品９２によって、はんだを加熱する時間が長くなる虞がある。このため、基板９０に付与されているはんだを加熱するとき、短時間で加熱を行うことが望まれる。
【００４８】
特許文献１では、熱容量が小さい部品に比較的高い温度の熱風を供給し、熱容量が大きい部品に比較的低い温度の熱風を供給する方法が記載されている。この方法では、基板上の表面実装部品の位置に制約が生じ、リフロー装置が複雑化または大型化する虞がある。
【００４９】
本実施形態のリフロー装置１およびそれを用いた基板９０の製造方法は、基板９０上のはんだを均一化し、簡易になる。
【００５０】
（効果）
［１］リフロー装置１の制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を昇温し、その後、低熱容量温度Ｔ１が低下するように、かつ、高熱容量温度Ｔ２が上昇する過程を、少なくとも２回以上行う。これにより、低熱容量温度Ｔ１がはんだの融点Ｔｐ以上に一定に維持されつつ、高熱容量温度Ｔ２がはんだの融点Ｔｐに上昇できる。このため、低熱容量温度Ｔ１と高熱容量温度Ｔ２との差が小さくなりやすくなり、基板９０上の温度が均一化される。また、高熱容量温度Ｔ２の上昇時間を短くすることで、加熱時間を短縮することができる。さらに、リフロー装置１の制御を設定するのみであるため、リフロー装置１が簡易な構成になる。
【００５１】
［２］はんだペースト９３の温度の上昇下降が繰り返されるとき、はんだペースト９３の溶融と凝固が繰り返され、はんだの品質が不安定になりやすい。
制御部８０は、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温後、低熱容量温度Ｔ１が低下するとき、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６がはんだの融点Ｔｐ以上となるように、第１−第６加熱部１１−１６を制御する。これにより、はんだペースト９３が凝固することがないため、はんだの品質が安定する。
【００５２】
［３］第１−第６加熱部１１−１６は、隣接する加熱部の送風によって、互いに干渉し、制御部８０による第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６の制御性が悪くなる虞がある。
第１−第６加熱部１１−１６およびブース３０は、第２−第６距離Ｌ２−Ｌ６が等しくなるように、形成されている。また、第１距離Ｌ１および第７距離Ｌ７は、第２−第６距離Ｌ２−Ｌ６の半分に設定されている。これにより、隣接する加熱部の送風が均等に排気される。
【００５３】
［４］第１風量Ｑｗ１および第６風量Ｑｗ６が第２−第５風量Ｑｗ２−Ｑｗ５よりも大きい。これにより、第１−第６加熱部１１−１６の送風が、第１−第７排気流路３１−３７を通りやすくなり、隣接する加熱部の送風による干渉が抑制される。このため、制御部８０による第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６の制御性が向上する。
【００５４】
［５］冷却器６０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６が最低温度Ｔｍｉｎ以下となるように、冷却した窒素を第１−第６加熱部１１−１６に供給する。これにより、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６が均等になりやすくなり、第１−第６加熱部１１−１６の熱風の風速のバラツキが低減し、第１−第６風量Ｑｗ１−Ｑｗ６のバラツキが低減する。
【００５５】
（第２実施形態）
第２実施形態では、補充配管が追加されている点を除き、第１実施形態と同様である。
図５に示すように、第２実施形態のリフロー装置２は、補充配管４１をさらに備える。
補充配管４１は、ブース配管４０と窒素ボンベ１７とに接続されており、気体としての窒素を冷却器６０に補充可能である。
【００５６】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
冷却器６０が排気開口部３９から排気された窒素を取り込んで冷却するとき、取り込まれる窒素の圧力損失が大きくなる。これにより、第１−第６加熱部１１−１６に冷却した窒素を冷却器６０に供給するとき、リフロー装置２の消費電力が大きくなる虞がある。
第２実施形態において、補充配管４１から窒素を補充して、排気開口部３９から排気された窒素を冷却されるため、リフロー装置２の消費電力が削減される。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態では、迂回配管および補助送風機が追加されている点を除き、第１実施形態と同様である。
図６に示すように、第３実施形態のリフロー装置３は、迂回配管４２および補助送風機４４をさらに備える。
【００５８】
迂回配管４２は、ブース配管４０と冷却配管６１とに接続されている。排気開口部３９から排気された窒素は、ブース配管４０を経由して、迂回配管４２および冷却器６０に供給される。迂回配管４２を経由した窒素は、冷却配管６１を経由して、第１−第６加熱部１１−１６に供給される。
補助送風機４４は、迂回配管４２に設けられている。
補助送風機４４は、迂回配管４２を経由した窒素が第１−第６加熱部１１−１６に供給されるのを補助する。
【００５９】
第３実施形態においても、第１実施形態と同様である。さらに、第３実施形態では、迂回配管４２を経由する窒素が流れる間に冷却され、冷却された窒素が第１−第６加熱部１１−１６に供給される。冷却器６０の冷却能力を小さくでき、冷却器６０の消費電力を削減できる。
【００６０】
（第４実施形態）
第４実施形態では、循環配管が追加されている点を除き、第１実施形態と同様である。
図７に示すように、第４実施形態のリフロー装置４は、循環配管４３をさらに備える。
リフロー装置４の冷却配管６１は、第３加熱部１３、第５加熱部１５、第６加熱部１６および冷却器６０に接続されている。
【００６１】
循環配管４３は、ブース配管４０、第１加熱部１１、第２加熱部１２および第４加熱部１４に接続されている。排気開口部３９から排気された窒素は、ブース配管４０を経由して、循環配管４３および冷却器６０に供給される。循環配管４３を経由した窒素は、第１加熱部１１、第２加熱部１２および第４加熱部１４に供給される。
第４実施形態においても、第１実施形態と同様である。さらに、第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、冷却器６０の消費電力を削減できる。
【００６２】
（第５実施形態）
第５実施形態では、基板が固定されておらず、移動している点を除き、第１実施形態と同様である。
図８に示すように、搬送ベルト９４により、基板９０は、第１加熱部１１から第６加熱部１６に向かって、移動する。第５実施形態のリフロー装置５は、所謂、連続炉である。
基板９０は、リフロー装置５に対し、所定の速度Ｖで相対移動する。
【００６３】
リフロー装置５の制御部８０の制御について、図９のタイムチャートを参照して説明する。
制御部８０が第１−第６加熱部１１−１６の制御を開始する時刻をＹ０とする。
図９において、低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２を実線で示す。
第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６を一点鎖線で示す。はんだの融点Ｔｐを二点鎖線で示す。
【００６４】
図９に示すように、時刻Ｙ０に、第１加熱部１１に対向する位置を基板９０が通過し、制御部８０は、第１加熱部１１を制御している。第１熱風温度Ｔｗ１は、比較的温度が高く設定されている。
低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２は、昇温する。
【００６５】
時刻Ｙ１に、第２加熱部１２に対向する位置を基板９０が通過し、制御部８０は、第２加熱部１２を制御している。制御部８０は、第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６がはんだの融点Ｔｐ以上になるように、第１−第６加熱部１１−１６を制御している。第２熱風温度Ｔｗ２は、第１熱風温度Ｔｗ１と同一に設定されている。
低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２は、昇温する。
【００６６】
時刻Ｙ２に、第３加熱部１３に対向する位置を基板９０が通過し、制御部８０は、第３加熱部１３を制御している。第３熱風温度Ｔｗ３は、第１熱風温度Ｔｗ１および第２熱風温度Ｔｗ２よりも低く設定されている。
基板９０上で第１熱容量Ｈ１が小さいため、低熱容量温度Ｔ１は低下する。基板９０上で第２熱容量Ｈ２が大きいため、高熱容量温度Ｔ２は徐々に増加する。
【００６７】
時刻Ｙ３に、第４加熱部１４に対向する位置を基板９０が通過し、制御部８０は、第４加熱部１４を制御している。第４熱風温度Ｔｗ４は、第３熱風温度Ｔｗ３より高く、第１熱風温度Ｔｗ１および第２熱風温度Ｔｗ２よりも低く設定されている。
低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温する。
【００６８】
時刻Ｙ４に、第５加熱部１５に対向する位置を基板９０が通過し、制御部８０は、第５加熱部１５を制御している。第５熱風温度Ｔｗ５は、第４熱風温度Ｔｗ４よりも低く設定されている。
低熱容量温度Ｔ１は低下し、高熱容量温度Ｔ２は徐々に増加する。時刻Ｙ４に、高熱容量温度Ｔ２がはんだの融点Ｔｐ以上になる。
【００６９】
時刻Ｙ５に、第６加熱部１６に対向する位置を基板９０が通過し、制御部８０は、第６加熱部１６を制御している。第６熱風温度Ｔｗ６は、第５熱風温度Ｔｗ５よりも低く設定されている。
低熱容量温度Ｔ１および高熱容量温度Ｔ２が昇温する。
【００７０】
時刻Ｙ６に、第１−第６加熱部１１−１６を基板９０が通過完了し、基板９０が冷却される。なお、時刻Ｙ０から時刻Ｙ６までの時間間隔は、等間隔で、基板９０の移動距離および速度Ｖを用いて演算される。
【００７１】
第５実施形態のリフロー装置５を用いた基板９０の製造方法では、ステップ１０２の基板搬送工程が第１実施形態のリフロー装置１を用いた基板９０の製造方法と異なる。
ステップ１０２の基板搬送工程では、基板９０がリフロー装置５に対向するように、速度Ｖで移動する。
ステップ１０３−１０５では、基板９０が移動している状態で、制御部８０が第１−第６熱風温度Ｔｗ１−Ｔｗ６の温度制御を行う。
このように、基板９０が移動しても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
（その他の実施形態）
（ｉ）リフロー装置の加熱部は、熱風によるもの限らず、電磁波の一種である赤外線を用いて、基板を加熱してもよい。赤外線による加熱により、エネルギー効率が高くなり、加熱時間が短縮される。
（ｉｉ）複数の加熱部は、６つに限定されず、少なくとも２つ以上備えておればよい。
（ｉｉｉ）図１０に示すように、リフロー装置６の冷却器６０に送風機４５が設けられてもよい。
【００７３】
（ｉｖ）図１１に示すように、１つの基板９０を挟むように、複数のリフロー装置１を設けてもよい。
（ｖ）第４実施形態におけるリフロー装置４においても、バッチ炉に限らず、連続炉であってもよい。リフロー装置４においては、連続炉の場合、冷却器６０の消費電力をより削減する効果がある。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１、２、３、４、５、６  ・・・リフロー装置、
１１、１２、１３、１４、１５、１６  ・・・加熱部、
３１、３２、３３、３４、３５、３６  ・・・排気流路、
３８  ・・・内壁、
３９  ・・・排気開口部、
４０  ・・・ブース、
８０  ・・・制御部、
９１  ・・・第１部品、
９２  ・・・第２部品
Ｔ１  ・・・低熱容量温度（第１部品の温度）、
Ｔ２  ・・・高熱容量温度（第２部品の温度）。
【図１】
2018082119.tif 000003
【図２】
2018082119.tif 000004
【図３】
2018082119.tif 000005
【図４】
2018082119.tif 000006
【図５】
2018082119.tif 000007
【図６】
2018082119.tif 000008
【図７】
2018082119.tif 000009
【図８】
2018082119.tif 000010
【図９】
2018082119.tif 000011
【図１０】
2018082119.tif 000012
【図１１】
2018082119.tif 000013