(57)【要約】【課題】鉛フリーに対応し、プリント基板をリフロー後速やかに冷却できるリフロー炉を提供する。【解決手段】プリント基板３を加熱しリフローさせる予備加熱ゾーンＰおよび本加熱ゾーンＲと、リフロー後のプリント基板３を冷却する冷却ゾーンＣと、各ゾーンにプリント基板３を搬送する搬送装置４を備え、冷却ゾーンＣにおいて搬送装置４を挟んで上下に冷却装置６を備え、空気流路を断熱することにより、リフロー後のプリント基板３を急冷することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンから構成され、各ゾーンに被加熱物を搬送する搬送装置を有するリフロー炉において、
前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、
該冷却装置近傍の空気流路が断熱材により断熱されていることを特徴とするリフロー炉。
【請求項２】
予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンから構成され、各ゾーンに被加熱物を搬送する搬送装置を有するリフロー炉において、
前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、
予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンを有する筐体と冷却ゾーンを有する筐体が独立しており、夫々の筺体が断熱材を挟んで連結されていることを特徴とするリフロー炉。
【請求項３】
前記冷却装置は、プロペラファン或いはシロッコファンのような送風機、チラーのような冷却器、スポットクーラーのような冷房機器またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリフロー炉。
【請求項４】
前記断熱材は、グラスウールもしくはロックウールであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリフロー炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に電子部品をはんだ付けする際に用いるリフロー炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
グローバルに環境問題がクローズアップされ電機業界でも鉛フリー化が推進されて行く中で、リフロー工法で電子部品とプリント基板を接合する為に使用するクリームはんだも従来のＳｎ―Ｐｂから鉛フリーはんだとしてＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕの錫・銀系または、Ｓｎ−３．５Ａｇ−８Ｉｎ−０．５Ｂｉのインジウム系に変更されて来た。しかしながら前記鉛フリーはんだは従来の鉛入りはんだに比べ総じて融点が高く、リフロー温度も高くせざるを得なかった。
【０００３】
・従来の鉛入りはんだ・・・（融点：１８３℃／リフロー温度：２２０℃〜２２５℃）
・前記錫・銀系・・・・・・（融点：２２０℃／リフロー温度：約２４０℃）
・前記インジウム系・・・・（融点：２０６℃／リフロー温度：約２３０℃）
リフロー温度を高くすると、ＬＳＩやＩＣなどの半導体の中には耐熱温度２２５℃〜２３０℃の低耐熱のものが多種あるため、その耐熱温度を超えるとパッケージ亀裂により部品が破壊されることもある。
【０００４】
また、ビスマスやインジウムのような低融点金属が凝固時に接合界面に偏り、不均一な層を形成することがあり（以下「偏析」という）、接合部に亀裂が入るなどの不具合が発生することもある。
【０００５】
以上「電子部品の耐熱性の問題」「偏析の問題」の対策としては、如何にしてリフロー済みプリント基板を急冷するかであり、両問題を解決する為にははんだ接合部の温度を各はんだの融点から２０秒以内に１５０℃まで急冷する必要がある。
そこで、従来のリフロー炉においては、リフロー済みプリント基板を冷却する手段として空冷手段、水冷手段等が講じられ、また提案されている。（例えば、特許文献１参照）
図３は、従来のリフロー炉の断面図を示し、左側から平面実装されたプリント基板３が供給され、予備加熱ゾーンＰで予備加熱され、本加熱ゾーンＲでクリームはんだを溶融させ、冷却ゾーンＣで未凝固はんだを冷却し凝固させ右側からプリント基板３が出てくる。
図３において、Ｐが予備加熱ゾーン、Ｒが本加熱ゾーン、Ｃが冷却ゾーン、３がプリント基板、４が搬送装置、６が冷却装置である。
【特許文献１】特開２００３−３４０５６９号公報
【特許文献２】特開平６−２３２５４６号公報
【特許文献３】特開平７−２４９８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のリフロー炉においては、様々な冷却方法を取り入れ対応しているが、前記従来の構成では、リフロー炉１内の本加熱ゾーンＲの２４０℃近い噴射温風に影響され、リフロー炉１内全体が昇温する。リフロー炉１外から室温の空気やスポットクーラーの冷気を取り入れても、冷水を循環させてもリフロー済みプリント基板を冷却するポイントに到達するまでにリフロー炉内の本加熱ゾーンの熱の影響を受け、冷気または冷水が昇温し急冷効果が失われるという問題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リフロー済みプリント基板を急冷し、はんだ付け品質を著しく向上させる事ができるリフロー炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のリフロー炉は、予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンから構成され、各ゾーンに被加熱物を搬送する搬送装置を有し、前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、該冷却装置近傍の空気流路が断熱材により断熱されていることを特徴としたものである。
【０００９】
さらに本発明のリフロー炉は、予備加熱ゾーン、本加熱ゾーン、冷却ゾーンから構成され、各ゾーンに被加熱物を搬送する搬送装置を有し、前記冷却ゾーンの上下部には搬送装置を挟んで冷却装置が設置されており、予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンを有する筐体と冷却ゾーンを有する筐体が独立しており、夫々の筺体が断熱材を挟んで連結されていることを特徴としたものである。
【００１０】
さらに本発明のリフロー炉は、前記冷却装置が、プロペラファン或いはシロッコファンのような送風機、チラーのような冷却器、スポットクーラーのような冷房機器またはそれらの組み合わせであることを特徴としたものである。
【００１１】
さらに本発明のリフロー炉は、前記断熱材がグラスウールもしくはロックウールであることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のリフロー炉によれば、鉛フリーリフロー工法の条件の一つである、はんだ接合部の温度を各はんだの融点から２０秒以内に１５０℃まで急冷することができ、はんだ付け品質を著しく向上させる事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明のリフロー炉の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明の実施例１におけるリフロー炉の断面図を示す。
【００１５】
図１においてＰが予備加熱ゾーン、Ｒが本加熱ゾーン、Ｃが冷却ゾーン、３がプリント基板、４が搬送装置、５が熱風吹出し型ヒーター、６が冷却装置、７が断熱材である。
図１の左側から平面実装されたプリント基板３が供給され、熱風吹出し型ヒーター５を備えた予備加熱ゾーンＰで予備加熱され、同じく熱風吹出し型ヒーター５を備えた本加熱ゾーンＲでクリームはんだを溶融させ、冷却ゾーンＣで未凝固はんだを冷却し凝固させ右側から出てくる。
冷却ゾーンＣにおいて、搬送装置４を挟んで上下に冷却装置６としてプロペラファンと空気流路を有し、前記プロペラファンによってリフロー炉外から前記空気流路を通り室温の空気を導入し、リフロー済みプリント基板に向かって上下から送風し冷却する。この時、空気流路の内壁に着設されたグラスウールから成る断熱材７により本加熱ゾーンＲと断熱され、リフロー炉外から導入された室温の空気が著しく昇温することなくリフロー済みのプリント基板に吹き付けられるので急冷が可能となる。
【００１６】
表１に断熱材の厚みとその冷却効果の関係を示す。
結果より断熱材としてグラスウールを使用した場合、その厚みは３０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００１７】
【表１】
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※冷却時間とは、はんだ接合部を１５０℃まで冷却するのに要した時間
【実施例２】
【００１８】
図２は本発明の実施例２におけるリフロー炉の断面図を示す。
【００１９】
図２においてＰが予備加熱ゾーン、Ｒが本加熱ゾーン、Ｃが冷却ゾーン、３がプリント基板、４が搬送装置、５が熱風吹出し型ヒーター、６が冷却装置、７が断熱材である。
リフロー工程は実施例１と同様であるので説明は省略する。
本実施例２のリフロー炉は、第１の筐体に予備加熱ゾーンＰと本加熱ゾーンＲが設けられ、第２の筐体に冷却ゾーンＣが設けられている。さらには第１の筐体と第２の筐体、夫々の筺体が断熱材を挟んで連結されている。
冷却ゾーンＣにおいて、搬送装置４を挟んで上下に冷却装置６としてプロペラファンと空気流路を有し、前記プロペラファンによってリフロー炉外から前記空気流路を通り室温の空気を導入し、リフロー済みプリント基板に向かって上下から送風し冷却する。この時、予備加熱ゾーンＰと本加熱ゾーンＲが設けられた第１の筐体と冷却ゾーンＣが設けられた第２の筐体が分離されているため、筐体間における直接的な熱伝導が無く、さらには夫々の筐体がグラスウールから成る断熱材７を挟んで連結されているので筐体間の輻射熱も遮断することができる。これらによってリフロー炉外から導入された室温の空気が著しく昇温することなくリフロー済みのプリント基板に吹き付けられるので急冷が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明にかかるリフロー炉は、リフロー済みプリント基板を急冷し、はんだ付け品質を著しく向上させる事ができ、プリント基板に電子部品をはんだ付けする際に用いるリフロー炉、特に鉛フリーリフロー炉として有用である。
【００２１】
また、本発明にかかる冷却ゾーンの構造は、同じく急冷を要求されるフロー工法におけるディップ後の冷却用途にも応用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１におけるリフロー炉の断面図
【図２】本発明の実施例２におけるリフロー炉の断面図
【図３】従来のリフロー炉の断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  リフロー炉
２  トンネル
３  プリント基板
４  搬送装置
５  熱風吹出し型ヒーター
６  冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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