(57)【要約】【課題】表面実装部品の加熱特性に拘らず、良好に表面実装部品を印刷配線基板に半田付けすることができるリフロー加熱装置を提供する。【解決手段】被加熱物５２は、搬送手段５６によって一定の搬送速度Ｖで搬送方向Ａに搬送され、まず予熱手段７２によって半田ペーストが溶融しない予熱温度に加熱された後、位置検出手段によって位置が検出される。前記局所加熱手段７３は、前記位置検出手段からの出力に応答し、被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを所定の加熱時間にわたって局所加熱する。次に、前記被加熱物５２は、予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５に順次搬送され、半田ペーストが溶融する溶融温度まで加熱される。【選択図】      図１
2004172398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に表面実装部品が載置された被加熱物を、予め定める搬送速度で搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される被加熱物の搬送経路に沿って設けられ、搬送手段によって搬送される被加熱物を、所定の予熱温度雰囲気中で加熱する予熱手段と、
前記搬送手段によって搬送される被加熱物の搬送経路に沿って前記予熱手段よりも搬送方向下流側に設けられ、搬送手段によって搬送される前記被加熱物を、表面実装部品が配線基板に接続される所定の溶融温度雰囲気中で加熱する加熱手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記被加熱物の位置を検出する位置検出手段と、
前記搬送経路上で前記加熱手段と前記予熱手段との間に設けられ、前記位置検出手段からの出力に応答して、前記被加熱物の予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱する局所加熱手段とを含むことを特徴とするリフロー加熱装置。
【請求項２】
前記局所加熱手段は、搬送経路に臨んで複数の出射端がマトリクス状に配置され、前記複数の出射端のうち予め定める出射端から前記所定の加熱時間にわたって光を出射することによって、被加熱物の予め定める被加熱領域だけを局所的に加熱することを特徴とする請求項１記載のリフロー加熱装置。
【請求項３】
前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、レーザ光または赤外光を含む光であることを特徴とする請求項２記載のリフロー加熱装置。
【請求項４】
前記所定の加熱時間は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域が予め定める温度に加熱されるまでの加熱不足時間に設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のリフロー加熱装置。
【請求項５】
前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域の加熱特性に応じた光の強さに設定されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のリフロー加熱装置。
【請求項６】
前記所定の加熱時間は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域の加熱特性に応じた加熱時間に設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のリフロー加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷配線基板に表面実装部品を半田付けするリフロー加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チップ部品およびパッケージＩＣ（Ｉｎｔ  ｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ；略称ＩＣ）などと称されるパッケージ部品などの表面実装部品を印刷配線基板に半田付けするために、リフロー加熱装置が用いられている。第１の従来の技術のリフロー加熱装置は、印刷配線基板の半田ペーストが予め塗布されたパッドに表面実装部品が載置された被加熱物を搬送する搬送手段と、この搬送手段によって搬送中の前記被加熱物に所定温度の熱風を吹き付ける加熱手段とを備える。加熱手段は、前記パッドに塗布した半田ペーストを溶融させ、印刷配線基板のパッドと表面実装部品のリードなどの電極とを接続させる。このようなリフロー加熱装置は、絶えず所定温度の熱風を前記搬送手段によって搬送される被加熱物の搬送経路に向かって吹き付け続けているため、前記リフロー加熱装置内の温度の均一性が良いという利点を有している。
【０００３】
一方、前記印刷配線基板には複数の表面実装部品が載置され、各表面実装部品は、その寸法によって熱容量が異なり、表面実装部品の昇温速度に差が生じる。したがって、チップ部品とパッケージ部品とを印刷配線基板に載置した被加熱物全体を前記第１の従来の技術のリフロー加熱装置によって一様に加熱したとき、熱容量が小さく、昇温速度が高いチップ部品は所定温度まで加熱されるが、熱容量が大きく、昇温速度が低い大型のパッケージ部品は所定温度まで達しないという問題がある。
【０００４】
また、熱容量の大きな部品を所定温度にまで加熱すると、熱容量の小さな部品は必要以上の時間にわたって高温に曝され、部品を劣化させるという問題がある。さらに、チップ部品およびパッケージ部品のいずれかに拘らず、たとえ同じ寸法の表面実装部品であっても、印刷配線基板のアース部分などのように面積の大きな銅箔の配線パターンに繋がるランドに載置された表面実装部品は、面積の小さいパッドに載置された表面実装部品に比べて昇温速度が低くなり、接続される配線層の面積の大小によっても熱容量が異なるため、接続される配線層の面積が大きい部品は所定温度まで達しないという問題がある。
【０００５】
さらに、被加熱物を一様に加熱したとき、熱容量が小さく、昇温速度が高い部品は所定温度まで加熱されるが、熱容量が大きく、昇温速度が低い大型のパッケージ部品は所定温度まで達しないので、半田ペーストが充分に溶融せず、接続不良部分が生じる。したがって、前記接続不良部分を再加熱して接続する工程が必要になるという問題がある。このような第１の従来の技術の問題を解決する他の従来の技術は、後述の第２および第３の従来の技術に示されている。
【０００６】
図７は、第２の従来の技術のリフロー加熱装置１の構成を簡略化して示す断面図である。第２の従来の技術のリフロー加熱装置１は、床１５に載置されるリフロー加熱装置本体（以下、単に「装置本体」と略記する場合がある）２、第１予熱部３、第２予熱部４、第３予熱部５、局所加熱部６、予備加熱部７、加熱部８、第１搬送手段９、第２搬送手段、センサおよび制御部１４を有する。前記第１搬送手段９は、被加熱物１０を予め定める搬送方向Ｂに搬送し、前記第１予熱部３、第２予熱部４、第３予熱部５、予備加熱部７および加熱部８は、搬送方向Ｂ上流側から下流側に向けてこの順序に配置される。図示しない前記第２搬送手段は、予備加熱部７の搬送方向Ｂ上流側から前記加熱部８の搬送方向Ｂ下流側にわたって設けられ、この第２搬送手段には、局所加熱部６が取り付けられる。
【０００７】
前記被加熱物１０は、第１搬送手段９によって搬送方向Ｂ下流側へ搬送され、第１予熱部３、第２予熱部４および第３予熱部５に順次搬送される間に１５０℃程度に加熱される。その後、被加熱物１０は予備加熱部７および加熱部８に順次搬送される。予備加熱部７および加熱部８は、前記被加熱物１０が第１搬送手段９によって搬送される搬送経路よりも上方に設けられるヒータ１１と、ヒータ１１の上方に設けられ、ヒータ１１によって加熱された気体を循環させるファン１２と、前記搬送経路よりも下方に設けられる赤外線ヒータ１３とを有する。これらの加熱部７，８によって、１５０℃に加熱された被加熱物１０は、さらに加熱される。
【０００８】
また、前記被加熱物１０は、前記予備加熱部７の搬送方向Ｂ上流側に搬送されたとき、図示しないセンサによって検出され、このセンサの検出出力に応答して局所加熱手段６が動作を開始し、被加熱物１０を加熱する。この局所加熱手段６は、前記第１搬送手段９によって搬送される被加熱物１０に対して、前記第２搬送手段によって搬送されながら制御部１４によって実行されるプログラムに従って、被加熱物１０の予め定める部分、たとえば被加熱物１０が大型パッケージ部品であれば、その四辺に配設された各複数のリードのうち、各辺において特に熱伝導による逃げが大きい中央部のリードに向けて光線を照射する。
【０００９】
このように局所加熱手段７は、被加熱物１０が前記予備加熱部７の搬送方向Ｂ上流側に搬送されてから、前記加熱部８の予め定める位置、すなわち被加熱物１０の半田付けが終了する位置まで第２搬送手段によって搬送されながら光を照射し、被加熱物１０の予め定める部分を局所加熱する。その後、局所加熱手段６は、光線の照射を停止し、第２搬送手段によって予備加熱部７の搬送方向Ｂ上流側まで戻され、次の被加熱物が予備加熱部７の搬送方向Ｂ上流側に搬送されてくるまで待機する（たとえば特許文献１参照）。
【００１０】
また、第３の従来の技術のリフロー加熱装置は、床に載置されるリフロー加熱装置本体と、被加熱物を予め定める搬送方向に搬送する搬送手段と、被加熱物を加熱する予熱部と、予熱部よりも搬送方向下流側に設けられ、被加熱物を加熱する加熱部と、搬送手段によって搬送される被加熱物を搬送手段よりも高速度で加熱部の予め定める位置まで移動させ、所定時間静止させる移動手段とを有する。
【００１１】
前記加熱部は、被加熱物が搬送される搬送経路よりも上方に設けられるマスクと前記マスクの上方に設けられる赤外線ヒータと電熱線と送風機とによって構成され、前記電熱線によって加熱された気体を前記送風機によって熱風として前記マスクに吹き付ける。前記マスクは複数の吹出孔部をハニカム状に配列して有し、前記被加熱物が移動手段によって加熱部の予め定める位置まで移動され、静止したとき、前記被加熱物の加熱温度が不足する部分に対向する吹出孔部は黒く着色されている。黒く着色された吹出孔部は、赤外線の吸収率が増加し、これによって黒く着色されていない吹出孔部に比べて加熱され、前記送風機によって吹き付けられた熱風をさらに加熱して通過させる。
【００１２】
したがって、前記被加熱部は前記予熱部によって加熱された後、前記移動手段によって移動され、前記加熱部の予め定める位置で所定時間静止される。このとき、前記被加熱物の加熱温度が不足する部分に黒く着色された吹出孔部を通過する熱風が吹き付けられ、これによって被加熱物の加熱温度が不足する部分に加熱温度が不足しない部分よりも多い加熱量を与える（たとえば特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開平５−２４５６２４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２２３２５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
第２の従来の技術のリフロー加熱装置では、第１搬送手段９によって搬送される被加熱物１０に対して、局所加熱手段６を搬送させながら局所加熱を行うので、局所加熱手段６を搬送する第２搬送手段を設ける必要があり、リフロー加熱置１の構造が複雑化するという問題がある。
【００１５】
また、局所加熱手段６が被加熱物１０の局所加熱中に、次の被加熱物が搬送されてきたとき、被加熱物を待機させる必要があるので、リフロー加熱装置１の処理能力を低下させるという問題がある。
【００１６】
第３の従来の技術のリフロー加熱装置では、被加熱物の加熱温度が不足する部分に加熱温度が不足しない部分よりも高温の熱風を吹き付けるので、前記被加熱物の加熱温度が不足しない部分への熱影響が大きいという問題がある。
【００１７】
また、前記被加熱物を加熱部の予め定める位置まで移動させ、所定時間静止させる移動手段を設ける必要があるので、リフロー加熱装置の構造が複雑化するという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、表面実装部品の加熱特性に拘らず、良好に表面実装部品を印刷配線基板に半田付けすることができるリフロー加熱装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、配線基板に表面実装部品が載置された被加熱物を、予め定める搬送速度で搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される被加熱物の搬送経路に沿って設けられ、搬送手段によって搬送される被加熱物を、所定の予熱温度雰囲気中で加熱する予熱手段と、
前記搬送手段によって搬送される被加熱物の搬送経路に沿って前記予熱手段よりも搬送方向下流側に設けられ、搬送手段によって搬送される前記被加熱物を、表面実装部品が配線基板に接続される所定の溶融温度雰囲気中で加熱する加熱手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記被加熱物の位置を検出する位置検出手段と、
前記搬送経路上で前記加熱手段と前記予熱手段との間に設けられ、前記位置検出手段からの出力に応答して、前記被加熱物の予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱する局所加熱手段とを含むことを特徴とするリフロー加熱装置である。
【００２０】
本発明に従えば、配線基板に表面実装部品が載置された被加熱物は、搬送手段によって予め定める搬送速度で搬送され、まず予熱手段によって所定の予熱温度雰囲気中で加熱される。予熱手段によって加熱された被加熱物は、さらに搬送手段によって搬送され、位置検出手段によって検出される。局所加熱手段は、前記位置検出手段からの出力に応答し、被加熱物の予め定める表面実装部品が搬送されてきたとき、予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱する。こうして局所加熱手段によって予め定める被加熱領域が局所的に加熱された被加熱物は、加熱手段によって溶融温度雰囲気中で加熱される。
【００２１】
このようなリフロー加熱装置において、搬送手段によって搬送される被加熱物の配線基板には複数の表面実装部品が載置され、各表面実装部品は、その寸法および載置された位置によって加熱特性が異なり、昇温速度に差が生じる。したがって被加熱物全体を一様に加熱したのでは、昇温速度が低い表面実装部品は加熱温度が不足するため、この加熱温度が不足する表面実装部品の載置された領域を被加熱領域とし、この被加熱領域が加熱されるように前記局所加熱手段を予め設定しておくことによって、被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品を、搬送しながら局所加熱し、被加熱物の温度分布のばらつきを解消した状態で、加熱手段に供給することができる。
【００２２】
このような局所加熱手段を加熱手段よりも搬送方向上流側に設けることによって被加熱物の加熱特性に起因する温度分布のばらつきを可及的に少なくした状態で加熱手段によって加熱することができ、これによって表面実装部品の寸法および載置される位置に拘らず、半田ペーストなどの導電性材料を確実に溶融して、印刷配線基板のパッドに表面実装部品を接続することができる。
【００２３】
また、局所加熱手段は、前記予熱手段の搬送方向下流側に設けられ、被加熱物の被加熱領域を局所加熱するので、加熱温度が不足する表面実装部品を予熱手段によって長時間加熱し、予熱手段における所定温度まで加熱する必要がない。これによって被加熱物を予熱手段によって加熱する加熱時間を短縮することができる。したがって、予熱手段における所定の予熱温度まで加熱された被加熱物の表面実装部品が、必要以上の時間にわたって予熱手段の高温雰囲気に曝されることが防がれ、表面実装部品が劣化することを防止することができる。
【００２４】
さらに、前記表面実装部品の寸法および載置される位置に拘らず、半田ペーストなどの導電性材料を確実に溶融して、印刷配線基板のパッドに表面実装部品を接続することができるので、半田ペーストが充分に溶融されていない接続不良部分を再加熱して接続する工程を必要とせず、表面実装部品の印刷配線基板への実装時間を短縮することができる。
【００２５】
さらに、前記局所加熱手段は、予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱するので、被加熱物の搬送に伴って局所加熱手段を移動させる搬送手段および局所加熱するために被加熱物を移動させる移動手段を設ける必要がない。これによってリフロー加熱装置を複雑な構造に設計変更することなく、局所加熱手段を取り付けるだけで被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品だけを局所加熱することができる。
【００２６】
さらに、前記局所加熱手段は、予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱するので、局所加熱手段を移動させる必要がない。したがって搬送されてきた被加熱物に対して、順次局所加熱することができ、搬送されてきた被加熱物を待機させる必要がなく、リフロー加熱装置の処理能力を向上させることができる。
【００２７】
また本発明は、前記局所加熱手段は、搬送経路に臨んで複数の出射端がマトリクス状に配置され、前記複数の出射端のうち予め定める出射端から前記所定の加熱時間にわたって光を出射することによって、被加熱物の予め定める被加熱領域だけを局所的に加熱することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、マトリクス状に配置された複数の出射端うち、予め定める出射端から光を出射するので、前記被加熱領域の位置および形状に対応して、正確に被加熱領域だけを局所加熱することができる。また、出射端から光を出射することによって被加熱物の被加熱領域を加熱するので、熱風などを吹き付けて局所加熱する場合に比べて、被加熱物の被加熱領域以外への熱影響を抑えながら被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品だけをより確実に加熱することができる。
【００２９】
また本発明は、前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、レーザ光または赤外光を含む光であることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、レーザ光または赤外光を含む光であるので、ビーム光の広がり角が小さく、一定のビーム径で被加熱領域内の所定位置に高精度で照射することができる。これによってもまた、加熱温度が不足する被加熱領域だけを正確に加熱して、高精度で被加熱物全体を一様な温度分布に昇温し、確実に表面実装部品を印刷配線基板に接続することができる。
【００３１】
また本発明は、前記所定の加熱時間は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域が予め定める温度に加熱されるまでの加熱不足時間に設定されることを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、前記所定の加熱時間は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域が予め定める温度に加熱されるまでの加熱不足時間に設定されるので、被加熱領域の加熱特性に拘らず、目標温度に加熱することができ、オーバーシュートなどの不所望な温度上昇が防がれる。
【００３３】
また本発明は、前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域の加熱特性に応じた光の強さに設定されることを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、前記被加熱領域の加熱特性に応じた光の強さに設定されるので、前記被加熱領域内の温度のばらつきに応じて光の強さを調整し、一定の搬送速度で被加熱物を搬送しながら被加熱領域を一様な温度分布に加熱することができる。これによって前記被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品を、前記加熱手段による加熱に先だって、正確に予め定める温度に加熱することができる。
【００３５】
また本発明は、前記所定の加熱時間は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域の加熱特性に応じた加熱時間に設定されることを特徴とする。
【００３６】
本発明に従えば、前記所定の加熱時間は、被加熱物の予め定める被加熱領域の加熱特性に応じた加熱時間に設定されるので、前記予め定める被加熱領域に応じて加熱時間を調整し、一定の搬送速度で被加熱物を搬送しながら被加熱領域を一様な温度分布に加熱することができる。これによって前記被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品を、前記加熱手段による加熱に先だって、正確に予め定める温度に加熱することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のリフロー加熱装置５１の構成を簡略化して示す断面図であり、図２はリフロー加熱装置５１によって加熱される被加熱物５２を示す平面図である。本実施の形態のリフロー加熱装置５１は、床５３に載置されるリフロー加熱装置本体（以下、単に「装置本体」と略記する場合がある）５４と、前記装置本体５４内に設けられる炉体５５と、前記炉体５５内に被加熱物５２を予め定める搬送方向Ａに向けて搬送する搬送手段５６と、前記搬送手段５６によって前記搬送方向Ａに搬送される被加熱物５２を加熱する被加熱物加熱手段と、搬送されている被加熱物５２の位置を検出する位置検出手段と、落下物回収手段５７と、制御部５８とを含む。
【００３８】
前記炉体５５は、その内部空間が複数の仕切り壁５９ａ〜５９ｄによって搬送方向Ａ上流側から下流側に連続して第１〜第４加熱室６０ａ〜６０ｄに仕切られ、各仕切り壁５９ａ〜５９ｄには、前記搬送手段５６によって搬送される被加熱物５２の搬送経路に沿って開口部６１ａ〜６１ｄがそれぞれ形成される。
【００３９】
前記被加熱物５２は、半田ペーストが予め塗布された印刷配線基板６２のバッドに、たとえばチップ部品６３、チップサイズパッケージ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ；略称ＣＳＰ）部品６４およびクワッドフラットパッケージ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ；略称ＱＦＰ）部品６５などの寸法の異なる表面実装部品が載置されている。
【００４０】
前記搬送手段５６は、前記炉体５５よりも搬送方向Ａ上流側に設けられる複数の始端側プーリ６６と、前記炉体５５よりも搬送方向Ａ下流側に設けられる複数の終端側プーリ６７と、無端状ベルト６８とを有する。前記無端状ベルト６８は、前記始端側プーリ６６と前記終端側プーリ６７とに巻き掛けられて、前記仕切り壁５９ａ〜５９ｄの開口部６１ａ〜６１ｄを通過して上張架され、前記炉体５５の下方で下張架されている。前記搬送手段５６は、この前記無端状ベルト６８の上張架した上張架部分６８ａに乗載された前記被加熱物５２を所定の搬送速度である速度Ｖで搬送方向Ａに搬送する。この搬送速度は、たとえば０．３〜０．４ｍ／ｓｅｃに選ばれる。
【００４１】
落下物回収手段５７は、前記無端状ベルト６８に囲まれた内側の領域に設けられる。落下物回収手段５７は、前記始端側プーリ６６の近傍に設けられる複数の上流側プーリ６９と、前記終端側プーリ６７の近傍に設けられる複数の下流側プーリ７０と、無端状ネット７１とを有する。前記無端状ネット７１は、前記上流側プーリ６９と前記下流側プーリ７０とに巻き掛けられて、前記仕切り壁５９ａ〜５９ｄの開口部６１ａ〜６１ｄを通過して張架され、前記炉体５５の下方に張架されている。この前記落下物回収手段５７によって、前記無端状ベルト６８の上張架部分６８ａから落下した落下物を回収することができる。
【００４２】
前記制御部５８は、予め定めるプログラムを実行することによって前記搬送手段５６および前記被加熱物加熱手段の動作を時系列的に制御する。
【００４３】
前記被加熱物加熱手段は、予熱手段７２、局所加熱手段７３、予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５が搬送方向Ａ上流側から下流側に向かってこの順序に配置されて構成される。前記予熱手段７２は、第１予熱手段７２ａと第２予熱手段７２ｂとを有し、前記第１予熱手段７２ａは、第１加熱室６０ａに設けられ、前記第２予熱手段７２ｂは、第２加熱室６０ｂに設けられる。前記局所加熱手段７３および前記予備加熱手段７４は、第３加熱室６０ｃに設けられ、前記溶融加熱手段７５は第４加熱室６０ｄに設けられる。
【００４４】
前記第１予熱手段７２ａ、前記第２予熱手段７２ｂ、前記予備加熱手段７４および前記溶融加熱手段７５は、熱風手段７６ａ〜７６ｄをそれぞれ有する。前記熱風手段７６ａ〜７６ｄは、前記上張架部分６８ａの上方に設けられるヒータ８１と、前記ヒータ８１の上方に設けられるファン８２と、前記ファン８２と前記ヒータ８１とを外囲するカバー体８３とによって構成される。前記熱風手段７６ａ〜７６ｄは、ファン８２が加熱室の上方に有している駆動用モータ８２ａによって駆動し、前記ヒータ８１によって加熱された気体を第１〜第４加熱室６０ａ〜６０ｄ内でそれぞれ循環させ、各加熱室６０ａ〜６０ｄ全体を均一な高温雰囲気にする。
【００４５】
前記熱風手段７６ａ〜７６ｄに加えて、前記第１予熱手段７２ａ、前記第２予熱手段７２ｂ、前記予備加熱手段７４および前記溶融加熱手段７５は、前記無端状ネット７１の上張架された部分の下方の領域に、前記搬送手段５６によって前記搬送方向Ａに搬送される被加熱物５２を下方から加熱する赤外線ヒータ７７ａ〜７７ｄを有する。
【００４６】
前記局所加熱手段７３は、前記装置本体５４の上方に設けられる光源部７８ａと、予備加熱手段７４の熱風手段７６ｃの搬送方向Ａ上流側に設けられる投光部７８ｂと、前記光源部７８ａと前記投光部７８ｂとの間にわたって設けられる導光部７８ｃとを有する。前記光源部７８ａは、例えばレーザダイオード或いは反射ミラー付きのキセノンランプまたはハロゲンランプを用い、レーザ光または赤外光を含んだ光を発生し、前記導光部７８ｃに向けて光を照射する発光装置により構成される。また前記導光部７８ｃは、例えば前記光源部７８ａから発せられた光を前記投光部まで伝送する石英ガラスファイバーにより構成される。
【００４７】
図３は、マトリクス状に配置された出射端１０１の投影図である。前記投光部７８ｂは、複数の投光体を有し、投光体の出射端１０１が上張架部分６８ａに対向するように設けられる。この前記投光体には、それぞれ導光部７８ｃを介して光源部７８ａからのレーザ光または赤外光を含む光（以下、単に「光」と略記する場合がある）が個別にかつ選択的に導かれる。前記投光体はたとえば石英ガラスマイクロレンズアレイなどによって実現される。
【００４８】
前記無端状ベルト６８の幅方向一方をＸ方向とし、搬送方向ＡをＹ方向としたとき、複数の前記投光体は、出射端１０１がＸ方向にａ列、Ｙ方向にｂ列のマトリクス状に配置するように設けられる。前記投光体のＸ方向の前記列数ａは、被加熱物５２のＸ方向の長さＬ１と投光部のＸ方向の長さＬ２とがほぼ同じ長さになるよう決定する。すなわち、Ｘ方向の前記列数ａは、被加熱物５２のＸ方向の長さＬ１を出射端の外径Ｄ１で除した値となる。たとえば、前記被加熱物５２の長さＬ１を２００ｍｍ、前記出射端の外径Ｄ１を１ｍｍとしたとき、Ｘ方向の前記列数ａは２００となる。
【００４９】
図４は、被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを示す平面図である。前記投光体のＹ方向の前記列数ｂは、前記熱風手段７６ａ〜７６ｄだけで加熱した被加熱物５２の加熱特性を予め測定した後、加熱温度が不足する表面実装部品が載置される領域を被加熱領域１０２ａ，１０２ｂとし、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの最大必要加熱時間Ｔによって決定する。前記被加熱物５２が搬送される速度Ｖをたとえば１０ｍｍ／ｓとしたとき、前記被加熱物５２が搬送方向Ａ下流側に１ｍｍ搬送されるのに要する時間は１ｍｍを１０ｍｍ／ｓｅｃで除した０．１秒間となる。したがって、Ｙ方向の前記列数ｂは、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの最大必要加熱時間Ｔを出射端１０１の外径Ｄ１で除した値に被加熱物５２が搬送される速度Ｖを乗じた値となる。たとえば、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの最大必要加熱時間Ｔを５秒間、前記出射端１０１の外径Ｄ１を１ｍｍ、被加熱物５２が搬送される速度Ｖを１０ｍｍ／ｓｅｃとしたとき、Ｙ方向の列数ｂは５０となる。
【００５０】
このように構成される局所加熱手段７３に対して、前記制御部５８は、被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標が予め入力され、前記出射端１０１の外径Ｄ１を前記被加熱物５２が搬送される速度Ｖで除した時間Δｔ毎に、入力された前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標を搬送方向Ａ下流側に移し、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標に対応する出射端１０１からそれぞれ前記Δｔ時間にわたって光が出射されるように制御する。
【００５１】
前記図示しない位置検出手段は、前記局所加熱手段７３の搬送方向Ａ上流側直前に設けられ、この位置検出手段によって前記被加熱物５２が投光部７８の最も搬送方向Ａ上流側に搬送されたことを検出し、前記制御部５８に出力する。これによって制御部５８は、予め入力された被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標の移動を開始する。
【００５２】
図５は、局所加熱手段７３の動作を説明するためのタイムチャートであり、図５（ａ）は第１出射領域Ｒ１内の出射端Ｓ（２，０），Ｓ（３，０），Ｓ（４，０），Ｓ（５，０）の出射時間を示し、図５（ｂ）は第２出射領域Ｒ２内の出射端Ｓ（２，１），Ｓ（３，１），Ｓ（４，１），Ｓ（５，１）の出射時間を示し、図５（ｃ）は第３出射領域Ｒ３内の出射端Ｓ（２，２），Ｓ（３，２），Ｓ（４，２），Ｓ（５，２）の出射時間を示す。図６は、前記局所加熱手段７３の動作状態を示す図であり、図６（ａ）は被加熱物５２の最も搬送方向Ａ下流側の被加熱領域１０２ａが投光部７８ｂの最も搬送方向Ａ上流側に搬送された状態を示し、図６（ｂ）は被加熱物５２が図６（ａ）よりもさらに搬送方向Ａ下流側に搬送されたときの光を出射する出射端１０１を示し、図６（ｃ）は被加熱物５２が図６（ｂ）よりもさらに搬送方向Ａ下流側に搬送されたときの光を出射する出射端１０１を示す。
【００５３】
ここで、前記Ｘ方向に座標軸ｉ、前記Ｙ方向に座標軸ｊとする直交座標系（以下、単に「ｉ−ｊ座標系」と略記する場合がある）を想定する。前記ｉ−ｊ座標系において、投光部７８ｂ内の各出射端１０１の座標を（ｉ，ｊ）で表し、座標（ｉ，ｊ）の出射端１０１を、出射端Ｓ（ｉ，ｊ）で表す。ｉは座標軸ｉ上の位置を表す変数であり、ｊは座標軸ｊ上の位置を表す変数である。本実施の形態において、ｉは、０以上１０以下の整数であり、ｊは、０以上１２以下の整数である。
【００５４】
局所加熱手段７３は、時刻ｔ１における予め入力された被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標に対応する、たとえば第１出射領域Ｒ１内の出射端Ｓ（２，０），Ｓ（３，０），Ｓ（４，０），Ｓ（５，０）からΔＷ時間にわたって光を出射する。また局所加熱手段７３は、光出射開始時刻ｔ１からΔＷ時間後の時刻ｔ２に、前記時刻ｔ２における被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標に対応する第２出射領域Ｒ２内の出射端Ｓ（２，０），Ｓ（３，０），Ｓ（４，０），Ｓ（５，０），Ｓ（２，１），Ｓ（３，１），Ｓ（４，１），Ｓ（５，１）からΔＷ時間にわたって光を出射する。さらに、局所加熱手段は、光出射開始時刻ｔ２から前記ΔＷ時間後の時刻ｔ３に、前記時刻ｔ３における被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの座標に対応する第３出射領域Ｒ３内の出射端Ｓ（２，０），Ｓ（３，０），Ｓ（４，０），Ｓ（５，０），Ｓ（２，１），Ｓ（３，１），Ｓ（４，１），Ｓ（５，１），Ｓ（２，２），Ｓ（３，２），Ｓ（４，２），Ｓ（５，２）から前記ΔＷ時間にわたって光を出射する。
【００５５】
前述のような本実施の形態のリフロー加熱装置５１の構成によれば、被加熱物５２は、搬送手段５６によって一定の搬送速度Ｖで搬送方向Ａに搬送され、まず予熱手段７２によって半田ペーストが溶融しない予熱温度であるたとえば１５０℃程度に加熱された後、位置検出手段によって位置が検出される。前記局所加熱手段７３は、前記位置検出手段からの出力に応答し、被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを所定の加熱時間にわたって局所加熱し、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂに載置されている表面実装部品をたとえば２００℃に加熱する。次に、前記被加熱物５２は、予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５に順次搬送され、半田ペーストが溶融する溶融温度であるたとえば２５０℃程度まで加熱される。
【００５６】
このようなリフロー加熱装置５１において、前述の局所加熱手段７３が予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５よりも搬送方向Ａ上流側に設けられるので、加熱特性に起因する温度のばらつきを可及的に少なくした状態で被加熱物５２を予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５によって加熱することができ、これによって表面実装部品の寸法および載置される位置に拘らず、半田ペーストを確実に溶融して、印刷配線基板６２のパッドに確実に表面実装部品を接続することができる。
【００５７】
また、局所加熱手段７３は、予熱手段７２の搬送方向Ａ下流側に設けられ、被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを局所加熱するので、加熱温度が不足する表面実装部品を予熱手段７２によって長時間加熱し、予熱手段７２における所定温度まで加熱する必要がない。これによって被加熱物５２を予熱手段７２によって加熱する加熱時間を短縮することができる。したがって、予熱手段７２における所定温度まで加熱された被加熱物５２の表面実装部品が、必要以上の時間にわたって予熱手段７２の高温雰囲気に曝され、表面実装部品が劣化することを防止できる。
【００５８】
さらに、表面実装部品の寸法および載置される位置に拘らず、半田ペーストを確実に溶融して、印刷配線基板６２のバッドに表面実装部品を接続することができるので、半田ペーストが充分に溶融されていない接続不良部分を再加熱して接続する工程を必要せず、表面実装部品の印刷配線基板６２への実装時間を短縮することができる。
【００５９】
さらに、前記局所加熱手段７３は、予め定める被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを所定の加熱時間にわたって加熱するので、被加熱物５２の搬送に伴って局所加熱手段７３を移動させる搬送手段および局所加熱するために被加熱物５２を移動させる移動手段を設ける必要がない。これによってリフロー加熱装置５１を複雑な構造に設計変更することなく、局所加熱手段７３を取り付けるだけで被加熱物５２の加熱温度が不足する表面実装部品だけを局所加熱することができる。
【００６０】
さらに、前記局所加熱手段７３は、予め定める被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを所定の加熱時間にわたって加熱するので、局所加熱手段７３を移動させる必要がない。したがって搬送されてきた被加熱物５２に対して、順次局所加熱することができ、搬送されてきた被加熱物を待機させる必要がなく、リフロー加熱装置５１の処理能力を向上させることができる。
【００６１】
さらに、マトリクス状に配置された複数の出射端１０１のうち、予め定める出射端１０１から光を出射するので、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの位置および形状に対応して、正確に被加熱領域１０２ａ，１０２ｂだけを局所加熱することができる。また、出射端１０１から光を出射することによって被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを加熱するので、熱風などを吹き付けて局所加熱する場合に比べて、被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂ以外への熱影響を抑えながら被加熱物５２の加熱温度が不足する表面実装部品だけをより確実に加熱することができる。
【００６２】
さらに、前記局所加熱手段７３の各出射端１０１から出射される光は、レーザ光または赤外光を含む光であるので、ビーム光の広がり角が小さく、一定のビーム径で被加熱領域１０２ａ，１０２ｂ内の所定位置に高精度で照射することができる。これによってもまた、加熱温度が不足する表面実装部品だけを正確に加熱して、高精度で被加熱物５２全体を一様な温度分布に昇温し、確実に表面実装部品を印刷配線基板に接続することができる。
【００６３】
前記所定時間は、前記被加熱物５２の予め定める被加熱領域１０２ａ，１０２ｂが予め定める温度に加熱されるまでの加熱不足時間に設定されるので、被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの加熱特性に拘らず、目標温度に加熱することができ、オーバーシュートなどの不所望な温度上昇が防がれる。
【００６４】
さらに、前記局所加熱手段７３の各出射端１０１から出射される光は、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの加熱特性に応じた光の強さに設定されるので、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂ内の温度のばらつきに応じて光の強さを調整し、一定の搬送速度で被加熱物５２を搬送しながら被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを一様な温度分布に加熱することができる。これによって前記被加熱物５２の加熱温度が不足する表面実装部品を、予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５による加熱に先だって、正確に予め定める温度に加熱することができる。
【００６５】
さらに、前記所定の加熱時間は、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂの加熱特性に応じた加熱時間に設定されるので、前記被加熱領域１０２ａ，１０２ｂに応じて加熱時間を調整し、一定の搬送速度で被加熱物５２を搬送しながら被加熱物５２を一様な温度分布に加熱することができる。これによって前記被加熱物５２の加熱温度が不足する表面実装部品を、予備加熱手段７４および溶融加熱手段７５による加熱に先だって、正確に予め定める温度に加熱することができる。
【００６６】
本発明の実施の他の形態では、制御部５８に設定される被加熱物５２の加熱特性を、コンピュータによる熱伝導シミュレーションソフトウェアプログラムなどによってシミュレートして得られたデータを用いるようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、局所加熱手段が加熱手段よりも搬送方向上流側に設けられることによって被加熱物の加熱特性に起因する温度のばらつきを可及的に少なくした状態で加熱手段によって加熱することができ、これによって表面実装部品の寸法および載置される位置に拘らず、半田ペーストなどの導電性材料を確実に溶融して、印刷配線基板のパッドに表面実装部品を接続することができる。
【００６８】
また、局所加熱手段は、予熱手段の搬送方向下流側に設けられ、被加熱物の被加熱領域を局所加熱するので、加熱温度が不足する表面実装部品を予熱手段によって長時間加熱し、予熱手段における所定温度まで加熱する必要がない。これによって被加熱物を予熱手段によって加熱する加熱時間を短縮することができる。したがって、予熱手段における所定の予熱温度まで加熱された被加熱物の表面実装部品が、必要以上の時間にわたって予熱手段の高温雰囲気に曝されることが防がれ、表面実装部品が劣化することを防止することができる。
【００６９】
さらに、表面実装部品の寸法および載置される位置に拘らず、半田ペーストなどの導電性材料を確実に溶融して、印刷配線基板のパッドに表面実装部品を接続することができるので、半田ペーストが充分に溶融されていない接続不良部分を再加熱して接続する工程を必要とせず、表面実装部品の印刷配線基板への実装時間を短縮することができる。
【００７０】
さらに、前記局所加熱手段は、予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱するので、被加熱物の搬送に伴って局所加熱手段を移動させる搬送手段および局所加熱するために被加熱物を移動させる移動手段を設ける必要がない。これによってリフロー加熱装置を複雑な構造に設計変更することなく、局所加熱手段を取り付けるだけで被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品だけを局所加熱することができる。
【００７１】
さらに、前記局所加熱手段は、予め定める被加熱領域を所定の加熱時間にわたって加熱するので、局所加熱手段を移動させる必要がない。したがって搬送されてきた被加熱物に対して、順次局所加熱することができ、搬送されてきた被加熱物を待機させる必要がなく、リフロー加熱装置の処理能力を向上させることができる。
【００７２】
また本発明によれば、マトリクス状に配置された複数の出射端うち、予め定める出射端から光を出射するので、前記被加熱領域の位置および形状に対応して、正確に被加熱物だけを局所加熱することができる。また、出射端から光を出射することによって被加熱物の被加熱領域を加熱するので、熱風などを吹き付けて局所加熱する場合に比べて、被加熱物の被加熱領域以外への熱影響を抑えながら被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品だけをより確実に加熱することができる。
【００７３】
さらに本発明によれば、前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、レーザ光または赤外光を含む光であるので、ビーム光の広がり角が小さく、一定のビーム径で被加熱領域内の所定位置に高精度で照射することができる。これによってもまた、加熱温度が不足する被加熱領域だけを正確に加熱して、高精度で被加熱物全体を一様な温度分布に昇温し、確実に表面実装部品を印刷配線基板に接続することができる。
【００７４】
さらに本発明によれば、前記所定の加熱時間は、前記被加熱物の予め定める被加熱領域が予め定める温度に加熱されるまでの加熱不足時間に設定されるので、被加熱領域の加熱特性に拘らず、目標温度に加熱することができ、オーバーシュートなどの不所望な温度上昇が防がれる。
【００７５】
さらに本発明によれば、前記局所加熱手段の各出射端から出射される光は、前記被加熱領域の加熱特性に応じた光の強さに設定されるので、前記被加熱領域内の温度のばらつきに応じて光の強さを調整し、一定の搬送速度で被加熱物を搬送しながら被加熱領域を一様な温度分布に加熱することができる。これによって前記被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品を、前記加熱手段による加熱に先だって、正確に予め定める温度に加熱することができる。
【００７６】
さらに本発明によれば、前記所定の加熱時間は、被加熱物の予め定める被加熱領域の加熱特性に応じた加熱時間に設定されるので、前記予め定める被加熱領域に応じて加熱時間を調整し、一定の搬送速度で被加熱物を搬送しながら被加熱領域を一様な温度分布に加熱することができる。これによって前記被加熱物の加熱温度が不足する表面実装部品を、前記加熱手段による加熱に先だって、正確に予め定める温度に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のリフロー加熱装置５１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】リフロー加熱装置５１によって加熱される被加熱物５２を示す平面図である。
【図３】マトリクス状に配置さらた出射端１０１の投影図である。
【図４】被加熱物５２の被加熱領域１０２ａ，１０２ｂを示す平面図である。
【図５】局所加熱手段７３の動作を説明するためのタイムチャートであり、図５（ａ）は第１出射領域Ｒ１内の出射端Ｓ（２，０），Ｓ（３，０），Ｓ（４，０），Ｓ（５，０）の出射時間を示し、図５（ｂ）は第２出射領域Ｒ２内の出射端Ｓ（２，１），Ｓ（３，１），Ｓ（４，１），Ｓ（５，１）の出射時間を示し、図５（ｃ）は第３出射領域Ｒ３内の出射端Ｓ（２，２），Ｓ（３，２），Ｓ（４，２），Ｓ（５，２）の出射時間を示す。
【図６】局所加熱手段７３の動作状態を示す図であり、図６（ａ）は被加熱物５２の最も搬送方向Ａ下流側の被加熱領域１０２ａが投光部７８ｂの最も搬送方向Ａ上流側に搬送された状態を示し、図６（ｂ）は被加熱物５２が図６（ａ）よりもさらに搬送方向Ａ下流側に搬送されたときの光を出射する出射端１０１を示し、図６（ｃ）は被加熱物５２が図６（ｂ）よりもさらに搬送方向Ａ下流側に搬送されたときの光を出射する出射端１０１を示す。
【図７】第２の従来の技術のリフロー加熱装置１の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
５１  リフロー加熱装置
５２  被加熱物
５３  床
５４  リフロー加熱装置本体
５５  炉体
５６  搬送手段
５７  落下物回収手段
５８  制御部
７２  予熱手段
７２ａ  第１予熱手段
７２ｂ  第２予熱手段
７３  局所加熱手段
７４  予備加熱手段
７５  溶融加熱手段
７８ａ  光源部
７８ｂ  投光部
７８ｃ  導光部
１０１  出射端
１０２ａ，１０２ｂ  被加熱領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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