(57)【要約】【課題】基板の加熱温度プロファイルの導出を容易にする。【解決手段】本発明のリフロー装置１は、リフロー炉３内において基板を搬送する搬送コンベア６を備えている。リフロー炉３内には、予備加熱部Ｘ、本加熱部Ｙ、および冷却部Ｚが順に設けられており、搬送コンベア６により搬送される基板は、各加熱部において加熱され、冷却部Ｚにおいて冷却される。リフロー炉３は、さらに基板の加熱温度を調整する熱遮断トンネル２を備えているため、より詳細に基板の加熱温度を調整することができる。その結果、所望する基板の加熱温度プロファイルを容易に導出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送される前記基板を所定温度まで予備加熱する予備加熱手段と、前記予備加熱手段により予備加熱された前記基板を所定温度まで本加熱する本加熱手段と、前記本加熱手段により本加熱された前記基板を冷却する冷却手段とが、前記搬送手段による前記基板の搬送方向に沿って順に配設された炉体と、
前記炉体内に配設され、前記炉体内において前記搬送手段により搬送される前記基板の加熱温度を調整する熱遮断手段とを備えたことを特徴とするリフロー装置。
【請求項２】
前記熱遮段手段は、前記炉体内において、前記予備加熱手段と前記本加熱手段との境界に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項３】
前記熱遮断手段は、前記炉体内において、前記本加熱手段と前記冷却手段との境界に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項４】
前記熱遮断手段は、その前記基板の搬送方向の長さを調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項５】
前記熱遮断手段は、Ｆｅ、Ｃｕを含む群から選択される材料からなることを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項６】
前記熱遮断手段は、前記基板に供給される熱を遮るための平板を少なくとも一つ有し、当該平板に孔部を有することを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項７】
前記熱遮断手段は、搬送される前記基板をくぐり抜けさせるトンネル形状、筒形状、角柱形状、またはこれら形状の側面の一部が開放された形状であることを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項８】
ユーザによる前記基板の加熱温度条件の入力操作を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が受け付けた加熱温度条件に基づいて、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された長さに応じて、前記熱遮断手段を駆動することによって、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを調整する駆動手段とを備えたことを特徴とする請求項４に記載のリフロー装置。
【請求項９】
前記基板の加熱温度条件を記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された加熱温度条件に基づいて、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを演算する演算手段とをさらに備え、
前記演算手段は、前記記録手段に記録された前記基板の加熱温度条件に基づいて、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを演算することを特徴とする請求項４に記載のリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板、電子部品等に対してはんだ付けを行うためのリフローはんだ付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板（以下、基板）等のリフローはんだ付け処理を行うリフローはんだ付け装置は、予備加熱部、本加熱部、冷却部等からなるリフロー炉を有する。基板は、このリフロー炉内を搬送される過程においてはんだ付け処理される。まず予備加熱ゾーンにおいて、基板上に配された電子部品等を予熱する。その後、基板は本加熱ゾーンに運ばれ、はんだ付け温度に至るまで加熱される。はんだ付け温度に達した基板上のはんだは溶融しており、この基板を更に冷却ゾーンにおいて冷却する。これにより、溶融したはんだが冷却され、リフローはんだ付け処理が完了する。このようなリフローはんだ付け装置における加熱手段として、熱風を用いた手段、赤外線などの熱線を用いた手段、それらを併用した手段等がある。
【０００３】
このようなリフローはんだ付け装置において、リフロー温度プロファイルは、リフロー炉の長さ、各ゾーンの設定温度、搬送コンベアのスピード等に基づいて決定される。はんだ付け処理を行う基板を、リフロー炉内のゾーン毎に、所定時間停止させることによって、ゾーン毎の温度プロファイルを制御する構成が特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００４】
（第１の従来例）
図１２は、特許文献１に記載された第１の従来例であるリフロー装置の構成を示す図である。図１２に示すように、第１の従来例のリフロー装置は、縦型のプロセスチューブ２８の内部に、第１のヒータ２５、第２のヒータ２６、およびウォータジャケット２７を配置することによって、本加熱ゾーンＡ、予備加熱ゾーンＢ、および冷却ゾーンＣに分割されている。第１のヒータ２５と第２のヒータ２６との間、および第２のヒータ２６とウォータジャケット２７との間は、ゾーン間仕切り２９ａ、２９ｂにより仕切られている。
【０００５】
プロセスチューブ２８は、縦型の炉体を構成し、その下端には半導体ウェハ３２を搬入出するための開口部を有している。リフローはんだ付け処理を行うとき、この開口部は、炉口扉用エレベータ機構３４の可動部３４ａに連結された炉口扉３３によって気密に密閉されている。炉口扉３３および可動部３４ａは、駆動部３４ｂにより上下方向に駆動され、プロセスチューブ２８を開閉する。また、プロセスチューブ２８の上端にはガス排気口２８ａが設けられ、その下端側外周部にはガス導入口２８ｂが設けられている。
【０００６】
プロセスチューブ２８の内部空間には、半導体ウェハ３２を搭載したボード３１が、制御部３５により制御される昇降機構３０によって昇降可能に配置されている。ボード３１は、半導体ウェハ３２を載置するための支持棚を複数備え、その上下部分には断熱部材３１ａ、３１ｂが設けられている。昇降機構３０は、ボード３１に連結され、炉口扉３３および可動部３４ａを気密に貫通したロッド３０ａ、制御部３５の指示にしたがってボード３１を上下方向に昇降させるための昇降部３０ｃ、ロッド３０ａと昇降部３０ｃとの間に連結されたリンク部３０ｂとを備えている。
【０００７】
このように構成されたリフロー装置では、図１２に示すように、昇降機構３０が制御部３５の指示にしたがって、半導体ウェハ３２を搭載したボード３１を、予備加熱ゾーンＢ、本加熱ゾーンＡ、および冷却ゾーンＣの順に移動するとともに、所望の処理時間にしたがって各ゾーンで停止する。これによりプロセスチューブ２８内で所望の処理温度条件および処理時間条件にしたがって、半導体ウェハ３２を予備加熱し、本加熱し、冷却する一連のリフローはんだ付け処理を行い、温度プロファイルを制御する。
【０００８】
（第２の従来例）
図１３は、特許文献２に記載された第２の従来例であるリフロー装置の構成を示す図である。図１３に示すリフロー装置は、赤外線を接合部に照射することによってはんだ付け処理を行う赤外線加熱装置３６である。赤外線加熱装置３６は、プリント基板３７のランドに電子部品３８の端子３９をはんだ付けする。この赤外線加熱装置３６において、プリント基板３７に電子部品３８を仮止めしたワークＷが、均等なピッチでコンベア４０に取り付けられ、その取付ピッチに相当する所定のピッチずつ間欠的に搬送されてはんだ付け処理を行う処理位置Ｓに停止される。そして、赤外線加熱装置３６は、この処理位置Ｓにおいて、停止されたワークＷの接合部位に赤外線を照射する。
【０００９】
処理位置Ｓには、ワークＷの接合部位に赤外線を照射してその接合部位を所望の接合温度に加熱する主加熱用導光体４１が配設されている。また、赤外線加熱装置３６は、処理位置Ｓの前段位置となる予備加熱位置Ｐ１、Ｐ２に到来した後続ワークＷの接合部位に赤外線を照射してその接合部位を予熱昇温させる予備加熱用導光体４３を備える。なお、主加熱用導光体４１および予備加熱導光体４３は、同一の光源４２に接続されるが、主加熱用導光体４１は、よりエネルギー密度の高い赤外線を照射できるように構成されている。また、各導光体４１、４３の先端には、赤外線を集光させる集光レンズ４４が設けられている。
【００１０】
このように構成された赤外線加熱装置３６では、ワークＷが予備加熱位置Ｐ１に停止している間、ワークＷの接合部位に赤外線が照射され、次いでワークＷが予備加熱位置Ｐ２に停止している間、ワークＷの接合部位に赤外線が照射される。このように予備加熱が終了したワークＷが処理位置Ｓに停止されると、主加熱用導光体４１からエネルギー密度の高い赤外線が接合部位に照射され、リフローはんだ付け処理がなされる。これにより、赤外線加熱装置３６の予備加熱位置Ｐ１、Ｐ２および処理位置Ｓにおける温度プロファイルを制御する。
【特許文献１】特開２００２−１４４０７６号公報（２００２年５月２１日公開）
【特許文献２】特開平８−８５２７号公報（１９９６年１月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した第１の従来例の構成では、昇降機構３０は、半導体ウェハ３２を搭載したボード３１を上下方向に昇降させることによって、はんだ付け処理を行う。そして、昇降機構３０は、ボード３１をゾーン毎に所定の処理時間停止させることによって各ゾーンの温度プロファイルを制御する。このため、一定速度においてボード３１を移動させる場合と比較して、制御部３５による昇降機構３０の制御が複雑になる。同様に、上述した第２の従来例の構成では、コンベア４０上に均等に取り付けられたワークＷを、間欠的に搬送することによってはんだ付け処理を行う。このとき、ワークＷは、予備加熱位置Ｐ１、Ｐ２および処理位置Ｓにおいて、それぞれ所定の処理時間停止される。このため、搬送コンベアの速度を制御する制御部を別に設ける必要がある。
【００１２】
一方、上述した第１の従来例および第２の従来例とは異なり、処理基板の搬送速度を一定にした場合、ゾーン毎の温度プロファイルの制御が困難になる。すなわち、例えば本加熱部における加熱時間を短くするために搬送コンベアの速度を早くしたとき、予備加熱部における加熱時間まで短くなる。また、本加熱部における加熱時間を長くするためにコンベアの速度を遅くしたとき、予備加熱部における加熱時間まで長くなる。
【００１３】
このように、従来のリフロー装置においては、搬送コンベアの速度を一定にした状態で、例えば予備加熱時間を変更せずに、本加熱時間のみを変更する、または本加熱時間を変更せずに予備加熱時間を変更することができない等、所望の温度プロファイルを容易に制御することできないという問題が生じていた。さらに、所望の温度プロファイルを得るために、基板を度々リフロー装置内に通す必要があり、温度プロファイルを得るのに長時間費やしてしまうという問題も生じていた。
【００１４】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱炉による基板の加熱温度をより詳細に調整することによって、リフローはんだ付け処理を良好に行うための温度プロファイルを容易に、かつ精度よく制御することが可能なリフロー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るリフロー装置は、前記課題を解決するために、基板を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記基板を所定温度まで予備加熱する予備加熱手段と、前記予備加熱手段により予備加熱された前記基板を所定温度まで本加熱する本加熱手段と、前記本加熱手段により本加熱された前記基板を冷却する冷却手段とが、前記搬送手段による前記基板の搬送方向に沿って順に配設された炉体と、前記炉体内に配設され、前記炉体内において前記搬送手段により搬送される前記基板の加熱温度を調整する熱遮断手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
前記の構成によれば、搬送手段による基板の搬送速度を変化させることなく、基板の加熱温度を調整することができる。すなわち、熱遮断手段を炉体内に配設したことにより、熱遮断手段は、予備加熱手段および／または本加熱手段から基板に伝わる熱を、熱遮断手段の存在によって部分的に遮断することができる。
【００１７】
例えば、本加熱手段から基板に伝わる熱を一部遮断するように、熱遮断手段を配設することにより、基板の搬送速度を一定に保った状態において、本加熱手段における本加熱時の加熱温度を、熱遮断手段により予備加熱温度にまで低下させることができ、基板の予備加熱時間を延長させることができる。
【００１８】
このように、基板の搬送速度を変化させることなく、予備加熱手段による予備加熱時間と本加熱手段による本加熱時間の加熱比率を変更することができる。よって、基板の加熱温度をより容易に調整し得るため、目的とする基板の温度プロファイルを容易に導出することが可能となる。さらに、従来、炉長、基板の搬送速度等により定まっていた基板の加熱温度を、より詳細に調整することができる。
【００１９】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記熱遮段手段は、前記炉体内において、前記予備加熱手段と前記本加熱手段との境界に設けられていることが好ましい。
【００２０】
前記の構成によれば、熱遮断手段は、本加熱手段による本加熱温度を一定時間低下させることができるため、搬送手段による基板の搬送速度を変化させることなく、予備加熱手段による予備加熱時間を延長することが可能である。また、はんだ付け実装において重要となる本加熱手段における本加熱温度の維持時間をより詳細に制御できるため、目的とする温度プロファイルを容易に導出することが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記熱遮断手段は、前記炉体内において、前記本加熱手段と前記冷却手段との境界に設けられていることが好ましい。
【００２２】
前記の構成によれば、本加熱手段における本加熱温度の維持時間をより詳細に制御することができる。そして、本加熱手段におけるピーク温度到達後の冷却開始を早めることも可能である。このように、炉体内における基板の加熱温度制御をより詳細に調整できるため、目的とする温度プロファイルを容易に導出することが可能となる。
【００２３】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記熱遮断手段は、その前記基板の搬送方向の長さを調整可能に構成されていることが好ましい。
【００２４】
前記の構成によれば、熱遮断手段の基板の搬送方向の長さを適宜調整することができるため、炉体内における基板の加熱温度調整がより容易になる。これにより、目的とする温度プロファイルを容易に導出することが可能となる。
【００２５】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記熱遮断手段は、Ｆｅ、Ｃｕを含む群から選択される材料からなることが好ましい。
【００２６】
前記の構成によれば、熱遮断手段を構成する材料を、Ｆｅ、Ｃｕ等の材料から適宜選択することによって、その熱伝導効率の相違等により、より詳細に炉体内における基板の加熱温度を制御することが可能となる。
【００２７】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記熱遮断手段は、前記基板に供給される熱を遮るための平板を少なくとも一つ有し、当該平板に孔部を有することが好ましい。
【００２８】
前記の構成によれば、熱遮断手段は、各加熱手段において基板を加熱するときに基板に供給される熱を一部遮るように構成されている。このとき、熱遮断手段は、基板に供給される熱を遮るために、少なくとも１つの平板を有している。そして、この平板に孔部を有することによって、熱を遮る面積が孔部の大きさにより調整できるので、基板に供給される熱量をより詳細に調整し得る。すなわち、その孔部の形状、大きさ、数等を適宜変更することで、炉体内における基板の加熱温度をより詳細に制御することができる。
【００２９】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記熱遮断手段は、搬送される前記基板をくぐり抜けさせるトンネル形状、筒形状、角柱形状、またはこれら形状の側面の一部が開放された形状であることが好ましい。
【００３０】
前記の構成によれば、熱遮断手段は、基板が内部を通過する中空形状をしているので、いろいろな方向から基板に伝わる熱を効果的に遮断することができる。また、熱遮断手段の形状を適宜変更することによって、より詳細に炉体内における基板の加熱温度を制御することが可能となる。
【００３１】
また、本発明に係るリフロー装置では、ユーザによる前記基板の加熱温度条件の入力操作を受け付ける操作手段と、前記操作手段が受け付けた加熱温度条件に基づいて、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを演算する演算手段と、前記演算手段により演算された長さに応じて、前記熱遮断手段を駆動することによって、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを調整する駆動手段とを備えることが好ましい。
【００３２】
前記の構成によれば、熱遮断手段による基板の加熱温度の調整を、ユーザが操作手段に入力した加熱温度条件に基づいて行うことができる。このため、基板の加熱温度調整をするための装置の操作性が向上し、より迅速に基板の温度プロファイルを導出することができる。
【００３３】
また、本発明に係るリフロー装置では、前記基板の加熱温度条件を記録する記録手段と、前記記録手段に記録された加熱温度条件に基づいて、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを演算する演算手段とをさらに備え、前記演算手段は、前記記録手段に記録された前記基板の加熱温度条件に基づいて、前記熱遮断手段の前記基板の搬送方向の長さを演算することが好ましい。
【００３４】
前記の構成によれば、例えばある基板の温度プロファイルの導出後に、別の基板の温度プロファイルを導出するとき、記録手段に記録されている先に導出された温度プロファイルに基づいて、熱遮断手段の基板の搬送方向の長さを調整することができる。これにより、目的とする温度プロファイルの導出に要する作業時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係るリフロー装置は、以上のように、熱遮断手段を備えているので、炉体内における基板の加熱条件を、より詳細に制御することができる。その結果、所望の温度プロファイルを容易に導出することができる。
【００３６】
また、本発明に係るリフロー装置は、さらに導出した温度プロファイルデータを保存する記録手段を備えているため、記録手段に記録された温度プロファイルに基づいて熱遮断手段を調整することが可能である。その結果、温度プロファイルの導出に要する作業時間をより短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施の一形態について、図１ないし図１１に基づいて説明すれば以下の通りである。以下に、本発明のリフロー装置１の構成について図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態のリフロー装置１の構成を説明する説明図である。図１に示すように、リフロー装置１は、熱遮断トンネル（熱遮断手段）２、リフロー炉（炉体）３、上部ファン４、下部ファン５、搬送コンベア（搬送手段）６、操作パネル（操作手段）７、受信演算装置（演算手段）８を備えている。また、リフロー炉３の内部は、予備加熱部（予備加熱手段）Ｘ、本加熱部（本加熱手段）Ｙ、および冷却部（冷却手段）Ｚにより構成されている。
【００３８】
図１において、予備加熱部Ｘは３つの予備加熱炉３ａ、および本加熱部Ｙは、２つの本加熱炉３ｂにより構成されている。それぞれの加熱部を構成する炉の数は特にこれに限定されず、はんだ付け処理を行う基板９（図２（ｂ））のサイズ、基板９上に搭載される部品のサイズや数、はんだの性質等に応じて適宜選択される。また、冷却部Ｚが複数の冷却炉３ｃにより構成されていてもよい。
【００３９】
図１に示すように、搬送コンベア６は、リフロー炉３に設けられた搬入口（図示せず）から搬出口（図示せず）にわたって、はんだ付け処理する基板９を水平状態において搬送するように、搬入口から搬出口にわたって水平状態に設置されている。
【００４０】
リフロー炉３内には、予備加熱部Ｘ、本加熱部Ｙ、および冷却部Ｚが、搬送コンベア６により搬送される基板９の搬送方向の上流側から、この順に隣接して配置されている。搬送コンベア６によりリフロー炉３内を搬送される基板９は、まずリフロー炉３の上流に設けられた予備加熱部Ｘにおいて、所定の温度に予備加熱される。予備加熱部Ｘにおいて予備加熱された基板９は、予備加熱部Ｘの下流に設けられた本加熱部Ｙにおいて、はんだの融点以上の温度まで加熱され、はんだを溶融させる。そして、本加熱部Ｙにおいてはんだの融点以上の温度まで加熱された基板９は、本加熱部Ｙの下流側に設けられた冷却部Ｚにおいて、冷却される。
【００４１】
ここで、予備加熱部Ｘおよび本加熱部Ｙにおいて、基板９は、それぞれの加熱炉３ａ、３ｂ内に設けられた上部ファン４および下部ファン５から発生する熱風によって、それぞれの所定の温度まで加熱される。また、冷却部Ｚにおいて、基板９は、冷却炉３ｃ内に設けられた上部ファン４および下部ファン５から発生する冷却風によって、所定の温度まで冷却される。また、リフロー炉３内には、熱遮断トンネル２が設けられている。熱遮断トンネル２は、搬送コンベア６の一部を覆うに設置され、搬送コンベア６により搬送される基板９を加熱するための上部ファンおよび下部ファンから発生する熱風の一部を遮る。これにより、基板９の加熱温度を制御することができる。
【００４２】
図１において、熱遮断トンネル２は、予備加熱部Ｘと本加熱部Ｙとの境界、すなわち搬送コンベア６により搬送される基板９の本加熱部Ｙの入口部に設けられている。これにより、本加熱部Ｙの上流側の本加熱炉３ｂに設けられた上部ファンおよび下部ファンからの熱風の一部を遮る。この結果、熱遮断トンネル２内を搬送される基板９の温度を、例えば予備加熱部Ｘの加熱温度にまで低下させることが可能であり、基板９の予備加熱時間を延長させることができる。
【００４３】
これに対して、本加熱部Ｙと冷却部Ｚとの境界、すなわち搬送コンベア６により搬送される基板９の本加熱部Ｙの出口部に、熱遮断トンネル２を設置してもよい。これにより、本加熱部Ｙの下流側の本加熱炉３ｂに設けられた上部ファンおよび下部ファンからの熱風の一部を遮る。この結果、熱遮断トンネル２内を搬送される基板９の温度を低下させることが可能であり、基板９の本加熱時間を短縮し、冷却の開始を早めることができる。熱遮断トンネル２は、予備加熱炉３ａ、本加熱炉３ｂまたは冷却炉３ｃ内の何れに設置してもよく、所望の加熱条件を得るために、複数設置されていてもよい。
【００４４】
次に、熱遮断トンネル２の構成について、図２（ａ）（ｂ）〜図５に基づいて、より具体的に説明すれば以下の通りである。図２（ａ）（ｂ）は、本発明のリフロー装置が備える熱遮断トンネルの一実施形態を説明する説明図である。図２（ａ）は、本加熱炉３ｂの正面図、図２（ｂ）は、本加熱炉３ｂの側面図である。図２（ａ）に示すように、熱遮断トンネル２は、本加熱炉３ｂの上部ファン４および下部ファン５からの熱風の一部を遮るように設けられている。熱遮断トンネル２の、基板９が搬送コンベア６により搬送される方向の長さは、この熱遮断トンネル２内を搬送される基板９の温度プロファイルを制御するのに適した長さである。例えば、熱遮断トンネル２の基板９の搬送方向の長さを、基板９の予備加熱時間を、所望する時間延長させる長さにすることができる。そして、図２（ａ）（ｂ）に示す熱遮断トンネル２は、例えば本発明のリフロー装置を操作するユーザにより、操作前に予め組み込まれることによって、本加熱炉３ｂの所定位置に固定されている。
【００４５】
図２（ｂ）の側面図が示す熱遮断トンネル２は、コの字形状であり、その向かい合う平板により搬送コンベア６を挟むように設置されている。これにより、上部ファン４および下部ファン５の両方から発生する熱風を遮り、搬送コンベア６により搬送される基板９に供給される熱風を調整することによって、基板９の加熱温度を調整することができる。熱遮断トンネル２の形状は、円柱状または角柱状であっても良く、上部ファン４および下部ファン５の両方から発生し、基板９を加熱する熱風を遮り、搬送コンベア６による基板９の搬送を妨げないように設置される形状であればよい。
【００４６】
図３（ａ）（ｂ）〜図５に、熱遮断トンネルの他の実施形態を示す。図３（ａ）は、本加熱炉３ｂの正面図であり、図３（ｂ）は、本加熱炉３ｂの側面図である。そして、図４は、基板９を加熱する熱を遮断しないときの、図３（ａ）（ｂ）に示す熱遮断トンネル１０の状態を示す図である。また、図５は、基板９を加熱する熱を遮断するときの、図３（ａ）（ｂ）に示す熱遮断トンネル１０の状態を示す図である。
【００４７】
図３（ａ）に示す熱遮断トンネル１０は、その基板９の搬送方向の長さを調整することができる。すなわち、熱遮断トンネル１０は胴体部１０ａと先端部１０ｂを有し、胴体部１０ａに収容された先端部１０ｂを引き出す、または引っ込めることによって、その基板９の搬送方向の長さを可変としている。そして、基板９に供給される熱風を遮るとき、熱遮断トンネル１０の胴体部１０ａから引き出される先端部１０ｂの引き出される長さを調整することによって、基板の加熱温度を調整することができる。
【００４８】
本実施形態において、先端部１０ｂを所望の長さに引き出すとき、ユーザは図１に示す操作パネル７から設定値を入力し、受信演算装置８は入力された値に基づいて、先端部１０ｂの引き出される長さを制御する。例えば、基板９の予備加熱時間を延長するとき、本加熱部Ｙの入口部に設けられた熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す。このとき、先端部１０ｂを３０ｃｍ引き出すのであれば、操作パネル７に「３０」と入力する。受信演算装置８はその入力された値に基づいて、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを３０ｃｍ引き出し、引き出された分だけ予備加熱時間を延長させる。
【００４９】
図３（ｂ）の側面図に示すように、熱遮断トンネル１０は、コの字形状の胴体部１０ａの凹部と、同じくコの字形状の先端部１０ｂの凸部とが重なるように、構成されている。そして、この構成により熱遮断トンネル１０の胴体部１０ａの内側に位置する先端部１０ｂの向かい合う平板により搬送コンベア６を挟むように設置されている。熱遮断トンネル１０は、基板９に供給される熱風を遮らないとき、図４に示すように、その先端部１０ｂが、胴体部１０ａ内に収容されるように引っ込められた状態である。また、熱遮断トンネル１０は、基板９に供給される熱風を遮るとき、図５に示すように、その先端部１０ｂが引き出された状態である。このとき上部ファン４および下部ファン５の両方から発生する熱風の一部を遮り、搬送コンベア６により搬送される基板９の加熱温度を調整することができる。
【００５０】
次に、図６および図７に基づいて、リフロー装置１のリフロー炉３内において搬送される基板９の温度変動について説明する。図６は、熱遮断トンネルが設けられていないリフロー炉３’内において搬送される基板９の温度変動を示す図である。また、図７は、熱遮断トンネル１０が設けられたリフロー炉３内において搬送される基板９の温度変動を示す図である。図６に示すように、熱遮断トンネルが設けられていないリフロー炉３’内において搬送される基板９の温度変動は、炉長、各加熱炉３ａ、３ｂまたは冷却炉３ｃの数、および基板９を搬送する搬送コンベア６の搬送速度により定まる。
【００５１】
これに対して、図７に示すように、本加熱部Ｙの本加熱炉３ｂに熱遮断トンネル１０が設けられたリフロー炉３内において搬送される基板９の温度変動は、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂが引き出されている長さ分、予備加熱時間が延長される。すなわち、搬送コンベア６による基板９の搬送速度を変化させることなく、予備加熱時間を所望する時間Ｔ分、延長させることができる。このとき、基板９の搬送速度を変更していないため、予備加熱時間の延長に併せて本加熱時間が延長されることがない。このように、リフロー炉３内に熱遮断トンネル１０を設けた場合、より詳細に基板９の温度プロファイルを制御することができる。
【００５２】
熱遮断トンネル２、１０の形状について、図８（ａ）（ｂ）に基づいて以下に説明する。図８（ａ）（ｂ）は、熱遮断トンネル２、１０の形状の例を示す斜視図である。図８（ａ）に示すように、リフロー炉３内に設置する熱遮断トンネル１４は、孔を有さないコの字形状であってよい。一方、図８（ｂ）に示すように、熱遮断トンネル１５は、コの字形状の向かい合う２つの平板部に孔１６を有していてもよい。この場合、孔１６の形状、数を適宜変更することによって、これをリフロー炉３内に設置したとき、上部ファン４および下部ファン５からの熱風の遮断量を調整することができる。その結果、この熱遮断トンネル１５内において搬送される基板９の温度プロファイルをより詳細に制御することができる。このとき、熱遮断トンネル１５の向かいあう２つの平板部の少なくとも一方を、メッシュ体により構成してもよい。この場合においても、メッシュ体の開口部の形状等により、上部ファン４および下部ファン５からの熱風の遮断量を調整することができる。
【００５３】
また、図３（ａ）（ｂ）に示す基板９の搬送方向の長さが調整可能な熱遮断トンネル１０の場合、その胴体部１０ａおよび先端部１０ｂの両方を、図８（ａ）（ｂ）に示す形状にしてもよい。一方、例えば先端部１０ｂのみを、図８（ｂ）に示す孔１６を有する構成にすることによって、基板９の温度プロファイルを制御してもよい。さらに、熱遮断トンネル２、１０を構成する材料を、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）等から適宜選択することによって、その熱伝導効率により基板９の温度プロファイルを詳細に調整することができる。また、熱遮断トンネル２、１０の厚さを適宜変更することによって、基板９の温度プロファイルを詳細に調整することができる。
【００５４】
次に、熱遮断トンネル２、１０が設けられたリフロー炉３における、基板９の温度プロファイルの導出過程について説明する。長さ調整をしない熱遮断トンネル２が設けられたリフロー炉３を用いる場合、まず熱遮断トンネル２を取り外した状態において、基板９を加熱する。例えば、リフロー炉３内の各加熱部における加熱条件を、予備加熱部Ｘにおいて、予備加熱温度１５０〜１８０℃、予備加熱時間１２０±１０秒、本加熱部Ｙにおいて、本加熱温度２２０℃、本加熱時間６０±５秒、さらに、本加熱部Ｙのピーク温度を２４７〜２５０℃、本加熱部Ｙにおける昇温速度１〜３℃／秒に設定する。そして実際に、リフロー炉３内において基板９を搬送コンベア６により搬送し、加熱される基板９の温度を測定する。その測定結果が目的とする温度範囲外であった場合、目的とする温度範囲になるように熱遮断トンネル２をリフロー炉３内に適宜設置する。熱遮断トンネル２を設置した後、再度基板９を搬送コンベア６により搬送し、加熱される基板９の温度を測定する。そして、その測定結果が、目的とする温度範囲内であるか否かを確認する。このような基板９の温度測定を、測定結果が目的とする温度範囲内の値を示すまで繰り返し、温度プロファイルを導出する。
【００５５】
一方、基板９の搬送方向の長さが調整可能な熱遮断トンネル１０が、例えば本加熱部Ｘの上流側の本加熱炉３ｂに設けられたリフロー炉３を用いる場合、まず熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出さない状態、すなわち先端部１０ｂが胴体部１０ａに収容されている状態において、基板９を加熱する。例えば、リフロー炉３内の各加熱部における加熱条件を、予備加熱部Ｘにおいて、予備加熱温度１５０〜１８０℃、予備加熱時間１２０±１０秒、本加熱部Ｙにおいて、本加熱温度２２０℃、本加熱時間６０±５秒、さらに本加熱部Ｙのピーク温度を２４７〜２５０℃、本加熱部Ｙにおける昇温速度１〜３℃／秒に設定する。そして実際に、リフロー炉３内において基板９を搬送コンベア６により搬送し、加熱される基板９の温度を測定する。その測定結果が目的とする温度範囲外であった場合、目的とする温度範囲になるように、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す。このとき、先端部１０ｂの引き出される長さを、操作パネル７に入力する。受信演算装置８は、操作パネル７に入力された値に基づいて、先端部１０ｂを引き出す処理を行う。先端部１０ｂを所望する長さ分引き出した後、再度基板９を搬送コンベア６により搬送し、加熱される基板９の温度を測定する。そして、その測定結果が、目的とする温度範囲内であるか否かを確認する。このような基板９の温度測定を、測定結果が目的とする温度範囲内の値を示すまで繰り返し、温度プロファイルを導出する。
【００５６】
次に、基板９の搬送方向の長さが調整可能な熱遮断トンネル１０が設けられたリフロー炉３を用いた場合の、基板９の温度プロファイルの導出処理について、図９〜図１１に基づいてより詳しく説明する。図９は、温度測定ユニット２１に接続された基板１８を示す側面図であり、この温度測定ユニット２１は、基板１８の温度を測定し、その測定結果をワイヤレス伝送する機能を有している。図１０は、基板９の搬送方向の長さが調整可能な熱遮断トンネル１０が設けられたリフロー炉３を用いた場合の、基板９の温度プロファイルの導出処理の流れを示すフローチャートである。
【００５７】
新規に基板の温度プロファイルを導出するために、まず、導出しようとする温度プロファイルの条件を、リフロー装置１の操作パネル７に入力する。このとき操作パネル７に入力される温度プロファイルの条件は、例えば、予備加熱部Ｘにおいて、予備加熱温度１５０〜１８０℃、予備加熱時間１２０±１０秒、本加熱部Ｙにおいて、本加熱温度２２０℃、本加熱時間６０±５秒、本加熱部Ｙのピーク温度２５０±２℃、本加熱部Ｙにおける昇温速度１〜３℃／秒、および基板９情報（サイズ、厚さ、材料、種類等）である（ステップＳ１０）。
【００５８】
受信演算装置８は、ステップＳ１０において入力された値にもとづいて、各加熱炉３ａ、３ｂの温度および搬送コンベア６の搬送速度の最適値を導出し、その導出された値を制御装置（図示せず）に設定する。このように温度プロファイル条件が設定された後、図９に示す温度測定ユニット２１に接続された基板９を搬送コンベア６に載置し、リフロー炉内に搬送させる（ステップＳ１１）。図９に示す温度測定ユニット２１は、基板１８上の電子部品（例えば、半導体部品）１７の表面温度（端子部温度）を測定するために、熱電対１９により基板１８に接続されている。この熱伝対１９は、基板１８上の電子部品１７の温度データを、温度測定ユニット２１の温度測定記録装置２０に送る。そして、温度測定記録装置は、この温度データを記録する。
【００５９】
ステップＳ１１において、リフロー炉３内に搬送された基板１８を、予備加熱部Ｘ、本加熱部Ｙ、および冷却部Ｚに搬送し、リフロー炉３内における基板の温度プロファイルを測定する。（ステップＳ１２）。そして、冷却部Ｚに到達し、あらかじめ設定されている温度まで基板１８が冷却されたとき、基板１８に接続された温度測定ユニット２１に備えられているワイヤレス発振部２２は、ステップＳ１２において測定された温度プロファイルを表す温度プロファイル信号を、受信演算装置８に送信する（ステップＳ１３）。この受信演算装置８は、リフロー温度条件を設定制御するコントローラ内（図示せず）に設けられている。受信演算装置８は、ステップＳ１３においてワイヤレス発振部２２から送信された温度プロファイル信号を受信した後（ステップＳ１４）、この温度プロファイル信号により表される温度プロファイルと、目的とする温度プロファイルとを比較する（ステップＳ１５）。ここで、目的とする温度プロファイルは、予め制御装置（図示せず）内に設定されている値である。次に受信演算装置８は、ステップＳ１５において温度プロファイルを比較した結果、ステップＳ１４において受信した温度プロファイルが、予め設定されている目的とする温度プロファイルの許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において、温度プロファイルが、予め設定されている目的とする温度プロファイルの許容範囲内でないと判定したとき（Ｎｏ）、受信演算装置８は、例えば過去の測定データ（同種類の基板、同一サイズの基板等のデータ）を参照して、目的とする温度プロファイルになるような熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す長さ、および各加熱炉３ａ、３ｂ内の温度を演算により導出する（ステップＳ１７）。そして、ステップＳ１７において導出された値に基づいて、制御装置（図示せず）は、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す長さ、各加熱炉３ａ、３ｂ内の温度設定を変更する（ステップＳ１８）。
【００６０】
そして、ステップＳ１８において設定変更された後、図９に示す温度測定ユニット２１に接続された基板９を再度搬送コンベア６に載置し、上述したステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を行う。ステップＳ１６において、温度プロファイルが、予め設定されている目的とする温度プロファイルの許容範囲内であると判定する（Ｙｅｓ）まで、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返す。通常、前記ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を２〜３回繰り返すことで、目的とする温度プロファイルを導出することができる。しかしながら、より正確な温度プロファイルが必要な場合には、さらに前記ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を繰り返してもよい。このような処理の繰り返し回数は、操作パネル７から入力することが可能である。そして、ステップＳ１６において、温度プロファイルが、予め設定されている目的とする温度プロファイルの許容範囲内であると判定したとき（Ｙｅｓ）、受信演算装置８は、その温度プロファイルを図１１に示すデータベース（記録手段）２３に登録し（ステップＳ１９）、温度プロファイルの導出が完了する（ステップＳ２０）。
【００６１】
次に、ステップＳ１８において、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す長さを変更する処理について、図１１に基づいて説明する。図１１は、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す長さを変更する処理を説明するブロック図である。図１１に示すように、受信演算装置８は、温度測定ユニット２１により測定された温度データに基づいて、目的とする温度プロファイルになるような熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す長さを導出する。このとき、受信演算装置８は、データベース２３に記録された過去の測定データ（同種類の基板、同一サイズの基板等のデータ）を参照する。そして、受信演算装置８は、導出した先端部１０ｂを引き出す長さを表す信号を、熱遮断トンネル駆動機構（駆動手段）２４に出力する。熱遮断トンネル駆動機構２４は、受信演算装置８から出力された信号に基づいて、熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出し、熱遮断トンネル１０を所望の長さに変更する。このように、測定された温度プロファイルに基づいて熱遮断トンネル１０の長さを変更することによって、容易に目的とする温度プロファイルを導出することが可能である。
【００６２】
データベース２３には、導出された温度プロファイルを含むリフロー装置設定条件（熱遮断トンネル１０の長さ、各加熱炉３ａ、３ｂ内の温度、搬送コンベア６の搬送速度等）を登録することができる。そして、登録されたデータは、次に温度プロファイルを導出するときの参考データとして利用され得る。データベース２３にリフロー装置設定条件を登録するとき、熱遮断トンネル１０の長さ、各加熱炉３ａ、３ｂ内の温度、および搬送コンベア６の搬送速度以外のデータ、例えば設定条件名、基板情報（基板の厚さ、基板の種類、基板サイズ等）、温度プロファイルの導出日時、目的とする温度プロファイル条件（予備加熱温度、予備加熱時間、本加熱温度、本加熱時間、本加熱部Ｙのピーク温度、および本加熱部Ｙにおける昇温速度）を登録することが可能である。そして、リフロー処理時およびリフロー装置設定条件の導出時には、目的とする温度プロファイル条件に基づいて、データベース２３に登録されたこれらの条件を呼び出すことができる。呼び出した条件に基づいて、リフロー装置１の設定を変更することによって、リフロー処理をより円滑に行い得る。また、導出した設定条件等を、リフロー装置１内のデータベース２３に記録することが可能であり、設定条件をノート等に記入する必要はないため、リフロー装置１の設定条件の管理が容易である。
【００６３】
（他の構成）
なお本発明を、以下のように表現することも可能である。
【００６４】
（第１の構成）
基板を搬送する搬送手段と、該搬送手段によって炉内に搬送された基板を所定温度まで加熱する予備加熱部と、予備加熱部から搬送された基板をはんだの融点以上の温度まで加熱する本加熱部と、本加熱後基板を冷却する冷却部とを備えたリフロー装置において、リフロー温度プロファイルを制御するため基板搬送途中に熱遮断トンネルを備えたことを特徴とするリフロー装置。
【００６５】
（第２の構成）
第２の構成に記載のリフロー装置において、熱遮断トンネルを本加熱部入口部に設けることを特徴とするリフロー装置。
【００６６】
（第３の構成）
第１の構成に記載のリフロー装置において、熱遮断トンネルを本加熱部出口部に設ける
ことを特徴とするリフロー装置。
【００６７】
（第４の構成）
第１の構成に記載のリフロー装置において、熱遮断トンネルは長さ調整ができることを特徴とするリフロー装置。
【００６８】
（第５の構成）
第１の構成に記載のリフロー装置において、熱遮断トンネルの材質はＦｅ系、熱伝導が良好なＣｕ系などとしたことを特徴とするリフロー装置。
【００６９】
（第６の構成）
第１の構成に記載のリフロー装置において、熱遮断トンネルの形状として、筒状トンネル、角穴及びメッシュ状に開口したことを特徴とするリフロー装置。
【００７０】
（第７の構成）
第１の構成に記載のリフロー装置における熱遮断トンネルは、切り替え作業の迅速化のために、装置前面に備えた操作パネルから目的のリフロー温度プロファイルに合わせた設定条件を指定すると、装置側で自動的に長さ変更を可能にしたことを特徴とするリフロー装置。
【００７１】
（第８の構成）
第１の構成に記載のリフロー装置では、装置前面に備えた操作パネルで設定／導出されたリフロー温度プロファイル条件をリフロー装置内のデータベースに格納し、次リフロー温度プロファイル導出時にそのデータを基に自動演算し、熱遮断トンネルの長さを自動変更可能にしたことを特徴とするリフロー装置。
【００７２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、温度プロファイルの導出を容易するため、プリント配線基板と電子部品とのはんだ付け等に使用する装置として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施形態のリフロー装置１の構成を説明する説明図である。
【図２】本発明のリフロー装置が備える熱遮断トンネルの一実施形態を説明する説明図であり、（ａ）は、本加熱炉３ｂの正面図、（ｂ）は、本加熱炉３ｂの側面図である。
【図３】熱遮断トンネルの他の実施形態を示し、（ａ）は、本加熱炉３ｂの正面図であり、（ｂ）は、本加熱炉３ｂの側面図である。
【図４】熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂが、その胴体部１０ａ内に収容された状態を示す図である。
【図５】熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂが、その胴体部１０ａから引き出された状態を示す図である。
【図６】熱遮断トンネルが設けられていないリフロー炉３’内において搬送される基板９の温度変動を示す図である。
【図７】熱遮断トンネル１０が設けられたリフロー炉３内において搬送される基板９の温度変動を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、熱遮断トンネルの形状の例を示す斜視図である。
【図９】温度測定ユニット２１に接続された基板１８を示す側面図である。
【図１０】基板９の搬送方向の長さが調整可能な熱遮断トンネル１０が設けられたリフロー炉３を用いた場合の、基板９のリフロー温度プロファイルの導出処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】熱遮断トンネル１０の先端部１０ｂを引き出す長さを変更する処理を説明するブロック図である。
【図１２】第１の従来例であるリフロー装置の構成を示す図である。
【図１３】第２の従来例であるリフロー装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１        リフロー装置
２、１０  熱遮断トンネル（熱遮断手段）
３      リフロー炉（炉体）
３ａ    予備加熱炉
３ｂ    本加熱炉
３ｃ    冷却炉
４      上部ファン
５      下部ファン
６      搬送コンベア（搬送手段）
７      操作パネル（操作手段）
８      受信演算装置（演算手段）
９      基板
２３    データベース（記録手段）
２４    熱遮断トンネル駆動機構（駆動手段）
Ｘ      予備加熱部（予備加熱手段）
Ｙ      本加熱部（本加熱手段）
Ｚ      冷却部（冷却手段）
【図１】
2008078510.tif 000003
【図２】
2008078510.tif 000004
【図３】
2008078510.tif 000005
【図４】
2008078510.tif 000006
【図５】
2008078510.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008078510.tif 000009
【図８】
2008078510.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008078510.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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