(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回路パターンが形成された回路基板にはんだ及び電子部品を載置した状態で、赤外線リフロー装置から前記回路基板に赤外線を照射してはんだ付け処理を行う際に用いられる赤外線リフロー温度制御装置において、
前記赤外線を透過可能な材料からなり、予め、回路基板に前記はんだ及び前記電子部品が載置された状態で前記材料を流し込み、該材料を硬化させることにより型として成形された赤外線透過部材と、
前記はんだ及び前記電子部品が載置された回路基板上に前記赤外線透過部材を被せた状態で、前記赤外線リフロー装置から前記赤外線透過部材を介して前記回路基板に赤外線を照射する場合に、前記電子部品の加熱量を調整するために前記赤外線透過部材に形成された着色部と、
を有する
ことを特徴とする赤外線リフロー温度制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の赤外線リフロー温度制御装置において、
前記着色部は、前記赤外線を吸収する塗料を前記赤外線透過部材に塗布することにより形成されるか、あるいは、前記赤外線を反射する塗料を前記赤外線透過部材に塗布することにより形成される
ことを特徴とする赤外線リフロー温度制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の赤外線リフロー温度制御装置において、
前記赤外線透過部材は、ポリスチレン、ポリエチレン又はパラフィンからなる
ことを特徴とする赤外線リフロー温度制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線リフロー温度制御装置において、
前記電子部品の熱容量が局部的に異なる場合に、前記着色部は、前記赤外線透過部材における前記局部的に熱容量が異なる部分に対応する箇所に形成される
ことを特徴とする赤外線リフロー温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面に回路パターンが形成された回路基板にはんだ及び電子部品を載置した状態で、赤外線リフロー装置から前記回路基板に赤外線を照射してはんだ付け処理を行う際に用いられる赤外線リフロー温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回路基板に形成された回路パターンにはんだ（はんだペースト）及び電子部品を載置した後に、赤外線リフロー装置から前記回路基板に赤外線を照射して該はんだを加熱溶融することで、前記回路基板に対するはんだ付け処理（赤外線リフロー）を行うことが知られている。
【０００３】
ところで、電子部品は、サイズや構成物質（材質）の違いにより電子部品毎に熱容量が異なる。また、電子部品毎に、赤外線を吸収しやすい色、あるいは、赤外線を反射しやすい色が表面に塗装されている場合がある。さらに、回路基板上では、電子部品の実装密度が局所的に異なる場合もある。
【０００４】
このような状態で、回路基板に赤外線を照射すると、はんだ及び電子部品毎に加熱量にばらつきが生じて、前記回路基板の温度分布に高低差が発生し、この結果、前記はんだの溶融速度に速度差が生じると共に、特定の電子部品（熱容量の小さな電子部品、赤外線を吸収しやすい色で表面が塗装された電子部品、又は、実装密度が高い箇所に配置された電子部品）が過熱状態になるおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１には、近赤外線ヒータと回路基板との間に温度調整マスクを配置し、該温度調整マスクに形成された孔の大小により、前記近赤外線ヒータから前記温度調整マスクを介して前記回路基板に照射される赤外線の量を制御することで前記回路基板の温度分布の均一化を図ることが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、回路基板を覆うように赤外線遮蔽装置を配置し、赤外線の直射を防止したい電子部品の上方の箇所は、高密度のメッシュとするか、あるいは、遮蔽厚寸法を大きくし、一方で、赤外線を透過したい箇所は、低密度のメッシュとするか、あるいは、遮蔽厚寸法を小さくして、赤外線の透過量を制御することが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６４−２７７９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２５０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２の技術では、電子部品のサイズや回路基板での電子部品の配置状態等に応じて、温度調整マスクの孔の大きさや、赤外線遮蔽装置におけるメッシュの密度又は遮蔽厚寸法を調整する必要があるので、これらの赤外線リフロー温度制御装置の成形が煩雑となる。
【０００９】
この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、より簡単な構成で、回路基板を均一に加熱することが可能になると共に、実装後（はんだ付け処理後）の電子部品の信頼性を向上させることができる赤外線リフロー温度制御装置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】
【００１０】
この発明は、表面に回路パターンが形成された回路基板にはんだ及び電子部品を載置した状態で、赤外線リフロー装置から前記回路基板に赤外線を照射してはんだ付け処理を行う際に用いられる赤外線リフロー温度制御装置において、
前記赤外線を透過可能な材料からなり、予め、回路基板に前記はんだ及び前記電子部品が載置された状態で前記材料を流し込み、該材料を硬化させることにより型として成形された赤外線透過部材と、
前記はんだ及び前記電子部品が載置された回路基板上に前記赤外線透過部材を被せた状態で前記赤外線リフロー装置から前記赤外線透過部材を介して前記回路基板に赤外線を照射する場合に、前記電子部品の加熱量を調整するために前記赤外線透過部材に形成された着色部とを有することを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、前記電子部品の熱容量の違いや、構成物質（材質）の違いや、表面に塗装された色の違いに応じて前記着色部を設けるだけで、前記赤外線リフロー装置から前記赤外線透過部材を介して前記回路基板に前記赤外線を照射した際に、前記着色部に近接する前記電子部品の加熱量が調整されるので、前記はんだ及び前記電子部品が載置された前記回路基板の温度分布を容易に均一化することができる。従って、この発明では、より簡単な構成で、前記回路基板を均一に加熱することが可能になると共に、実装後（はんだ付け処理後）の前記電子部品の信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、前記はんだ及び前記電子部品が載置された前記回路基板に対して予め前記赤外線透過部材を型として取ることにより、該赤外線透過部材は、前記回路基板、並びに、該回路基板に載置された前記はんだ及び前記電子部品に合わさる形状となる。これにより、前記赤外線の照射の際に前記回路基板上に前記赤外線透過部材を容易に設置することが可能になると共に、前記赤外線の照射時における前記回路基板の温度分布を正確に制御することができる。
【００１３】
ここで、前記着色部は、前記赤外線を吸収する塗料を前記赤外線透過部材に塗布することにより形成されるか、あるいは、前記赤外線を反射する塗料を前記赤外線透過部材に塗布することにより形成される。これにより、前記電子部品の加熱量を容易に制御することができる。具体的に、前記赤外線透過部材のうち、熱容量の大きな電子部品に対向する箇所に、前記赤外線を吸収しやすい黒色塗料を塗布し、一方で、熱容量の小さい電子部品に対向する箇所に、前記赤外線を反射しやすい白色塗料を塗布すれば、前記回路基板における温度分布の均一化を容易に且つ効率よく実現することができる。なお、前記熱容量の大きな電子部品とは、サイズが比較的大きな樹脂モールドされた半導体素子（ＦＥＴや電力用半導体素子）等であり、前記熱容量の小さな電子部品とは、サイズが比較的小さいチップコンデンサやチップ抵抗器等である。
【００１４】
この場合、前記赤外線透過部材は、ポリスチレン、ポリエチレン又はパラフィンのような前記赤外線を透過可能な材質からなる。
【００１５】
さらに、前記電子部品の熱容量が局部的に異なる場合に、前記赤外線透過部材における前記局部的に熱容量が異なる部分に対応する箇所に前記着色部を形成すると、前記回路基板における温度分布の均一化を効率よく実現することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、電子部品の熱容量の違いや、構成物質（材質）の違いや、表面に塗装された色の違いに応じて着色部を設けるだけで、赤外線リフロー装置から赤外線透過部材を介して回路基板に赤外線を照射した際に、前記着色部に近接する電子部品の加熱量が調整されるので、はんだ及び前記電子部品が載置された前記回路基板の温度分布を容易に均一化することができる。従って、この発明では、より簡単な構成で、前記回路基板を均一に加熱することが可能になると共に、実装後（はんだ付け処理後）の前記電子部品の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の一実施形態に係る赤外線リフロー温度制御装置３０について、図１Ａ〜図３Ｃを参照しながら説明する。
【００１８】
図１Ａ〜図１Ｅに模式的に示すように、赤外線リフロー温度制御装置３０は、複数の電子部品１４〜２０が載置された回路基板１２（を有するワーク１０）を基に取られ、且つ赤外線３４を透過可能な赤外線透過部材２４と、該回路基板１２に赤外線透過部材２４を被せた状態で、赤外線リフロー装置３２から赤外線透過部材２４を介して回路基板１２に赤外線３４を照射する場合に、電子部品１４〜２０の加熱量を調整するために赤外線透過部材２４に形成された着色部２６、２８とから構成される。なお、図１Ａ〜図１Ｅでは、はんだペーストの図示を省略している。
【００１９】
この場合、赤外線透過部材２４は、赤外線３４を透過可能なポリスチレン、ポリエチレン又はパラフィンからなり、回路基板１２に複数の電子部品１４〜２０が載置された状態で上方から上記の材料２２（液状のポリスチレン、ポリエチレン又はパラフィン）を流し込み、この材料２２を硬化させることにより型として成形される（図１Ｂ及び図１Ｃ参照）。
【００２０】
また、着色部２６、２８は、赤外線３４を吸収する塗料を赤外線透過部材２４に塗布することにより形成されるか、あるいは、赤外線３４を反射する塗料を赤外線透過部材２４に塗布することにより形成される。具体的に、赤外線透過部材２４のうち、熱容量が大きく且つ比較的大きなサイズの電子部品１４に対向する箇所に、赤外線３４を吸収しやすい黒色塗料を塗布することにより着色部２６を形成し、一方で、熱容量が小さく且つ比較的小さなサイズの電子部品１６、１８に対向する箇所に、赤外線３４を反射しやすい白色塗料を塗布することにより着色部２８を形成する。
【００２１】
この場合、前記熱容量が大きく且つ比較的大きさサイズの電子部品１４とは、樹脂モールドされた半導体素子（ＦＥＴや電力用半導体素子）や電解コンデンサ等であり、一方で、前記熱容量が小さく且つ比較的小さなサイズの電子部品１６、１８とは、チップコンデンサやチップ抵抗器等である。
【００２２】
ここで、図１Ｅに示すように、各電子部品１４〜２０が載置された回路基板１２に、着色部２６、２８が形成された赤外線透過部材２４を被せた状態で、赤外線リフロー装置３２から赤外線透過部材２４を介して回路基板１２に赤外線３４を照射すると、赤外線透過部材２４のうち、（１）着色部２６、２８が形成されていない箇所は、赤外線３４が透過するので、回路基板１２における赤外線３４の照射箇所が加熱され、（２）着色部２６は赤外線３４を吸収するので、電子部品１４の加熱量は、前記照射箇所の加熱量よりも大きくなり、（３）着色部２８は赤外線３４を反射するので、電子部品１６、１８の加熱量は、前記照射箇所及び電子部品１４の加熱量よりも小さくなる。これにより、回路基板１２（ワーク１０）全体として温度分布が均一化され、赤外線３４の照射に起因した図示しないはんだペーストの加熱溶融によって、回路基板１２に対するはんだ付け処理（赤外線リフロー）が行われる。
【００２３】
従って、この実施形態によれば、電子部品１４〜２０の熱容量の違いや、構成物質（材質）の違いや、表面に塗装された色の違いに応じて着色部２６、２８を設けるだけで、赤外線リフロー装置３２から赤外線透過部材２４を介して回路基板１２に赤外線３４を照射した際に、着色部２６、２８に近接する電子部品１４〜２０の加熱量が調整されるので、はんだペースト及び電子部品１４〜２０が載置された回路基板１２の温度分布を容易に均一化することができる。これにより、この実施形態では、より簡単な構成で、回路基板１２を均一に加熱することが可能になると共に、実装後（はんだ付け処理後）の電子部品１４〜２０の信頼性を向上することができる。
【００２４】
また、はんだペースト及び電子部品１４〜２０が載置された回路基板１２に対して予め赤外線透過部材２４を型として取ることにより、該赤外線透過部材２４は、回路基板１２、並びに、該回路基板１２に載置されたはんだペースト及び電子部品１４〜２０に合わさる形状となる。これにより、回路基板１２上に赤外線透過部材２４を容易に設置することが可能になると共に、赤外線３４の照射時における回路基板１２の温度分布を正確に制御することができる。
【００２５】
ここで、着色部２６は、赤外線３４を吸収する黒色塗料を赤外線透過部材２４に塗布することにより形成され、一方で、着色部２８は、赤外線３４を反射する白色塗料を赤外線透過部材２４に塗布することにより形成されるので、電子部品１４〜１８の加熱量を容易に制御することができる。これにより、回路基板１２における温度分布の均一化を容易に且つ効率よく実現することができる。
【００２６】
図２Ａ〜図２Ｄは、この実施形態に係る赤外線リフロー温度制御装置３０の変形例を示しており、電子部品１４が円柱状の電解コンデンサ３５である場合を示している。
【００２７】
図２Ａに示すように、電解コンデンサ３５（電子部品１４）は、他の電子部品１６〜２０と比較してもサイズが大きく且つ熱容量が大きい（図１Ａ〜図１Ｅ参照）。また、電子部品１４の台座部分としての端子部３６は、表面が黒色の樹脂で覆われているので、赤外線３４が照射されたときには、該赤外線３４を吸収して加熱されやすい。従って、この電子部品１４は、電解コンデンサ３５の加熱量が小さく（熱容量が大きく）、一方で、端子部３６の加熱量が大きい（熱容量が小さい）ので、局部的に熱容量が異なる。
【００２８】
そこで、この実施形態では、図２Ｂに示すように、黒色の樹脂からなるキャップ３８（天板を有する筒状の赤外線透過部材２４）を電解コンデンサ３５に被せることにより、赤外線３４の照射時に、該電解コンデンサ３５が加熱されやすいように制御する。あるいは、このキャップ３８を電解コンデンサ３５に被せて赤外線３４を照射した際に、該電解コンデンサ３５が過熱状態になることが予想される場合には、図２Ｃに示すように、電解コンデンサ３５の一部分（側部）のみ囲繞する囲繞部材４０（筒状の赤外線透過部材２４）とし、この一部分のみ加熱されやすいようにしてもよい。
【００２９】
また、上記の変形例では、電解コンデンサ３５を加熱しやすくする対策について説明したが、赤外線３４を照射した際に、電解コンデンサ３５が最初から過熱状態になることが予想される場合には、図２Ｄに示すように、白色の樹脂からなるキャップ４２（天板を有する赤外線透過部材２４）を電解コンデンサ３５に被せて加熱量を抑制することも可能である。
【００３０】
このように、この実施形態に係る赤外線リフロー温度制御装置３０の変形例では、電子部品１４の熱容量が局部的に異なる場合に、局部的に熱容量が異なる部分に対応する箇所に着色部としてのキャップ３８、４２や囲繞部材４０を配置することにより、回路基板１２における温度分布の均一化を効率よく実現することができる。
【００３１】
図３Ａは、この実施形態に係る赤外線リフロー温度制御装置３０が適用される回路基板１２（ワーク１０）の平面図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、赤外線リフロー温度制御装置３０の平面図であり、図１Ａ〜図１Ｄの回路基板１２及び赤外線リフロー温度制御装置３０をより具体的に図示したものである。
【００３２】
図３Ａにおいて、回路基板１２上には、複数の電子部品１４〜２０が載置されている。なお、電子部品１４は端子部３６を有し、電子部品１６〜２０は、端子４４〜４８をそれぞれ有する。
【００３３】
図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、赤外線リフロー温度制御装置３０の赤外線透過部材２４は、電子部品１４〜２０、端子部３６及び端子４４〜４８の形状を考慮して成形されている。すなわち、赤外線透過部材２４には、平面視で、電子部品１４及び端子部３６を覆う被覆部５０と、電子部品１６及び端子４４を覆う被覆部５２と、電子部品１８及び端子４６を覆う被覆部５４と、電子部品２０及び端子４８を覆う被覆部５６とが、それぞれ形成されている。
【００３４】
そして、図３Ｂの場合には、赤外線３４（図１Ｅ参照）を回路基板１２に照射した際の過熱状態を抑制するために、各電子部品１４〜２０に対応する各被覆部５０〜５６の略中央部に白色塗料が塗布された着色部６０〜６６がそれぞれ形成されている。この場合、例えば、電子部品１８内の半導体素子の箇所に応じて着色部６４を設けることにより、赤外線３４の照射による前記半導体素子の過熱状態の発生を回避することができる。すなわち、前記半導体素子を樹脂モールドすることにより電子部品１８が形成される場合に、樹脂が黒色であれば、赤外線３４を吸収して熱せられやすくなるので、少なくとも、前記半導体素子の箇所に応じて着色部６４を設けることが望ましい。また、電子部品１８を全体的に覆うように、各被覆部５４に対し白色塗料を塗布して着色部６４を形成すれば、過熱状態の発生を効果的に抑制することができる。
【００３５】
一方、図３Ｃの場合には、赤外線３４（図１Ｅ参照）を回路基板１２に照射した際に、熱容量の大きな電子部品１４の加熱量を大きくすると共に、熱容量の小さな電子部品１６、２０の過熱状態を抑制するために、各電子部品１４に対応する各被覆部５０の略中央部に黒色塗料が塗布された着色部６８が形成され、一方で、各電子部品１６、２０に対応する各被覆部５２、５６の略中央部に白色塗料が塗布された着色部６２、６６が形成されている。なお、図３Ｃでは、電子部品１８に対応する被覆部５４に着色部６４は形成されていない。すなわち、電子部品１８は、電子部品１４及び電子部品１６、２０と比較しても、中間サイズの電子部品であるので、着色部を設けない方が、回路基板１２全体の温度分布の均一化を図ることができるためである。
【００３６】
図３Ｂ及び図３Ｃの場合においても、電子部品１４〜２０のサイズや熱容量の大きさに応じて、赤外線透過部材２４の各被覆部５０〜５６に着色部６０〜６８をそれぞれ設けることにより、赤外線３４の照射時における回路基板１２全体の温度分布の均一化を容易に図ることができるので、上述した各効果が容易に得られる。
【００３７】
上述したように、図３Ｂ及び図３Ｃでは、各被覆部５０〜５６に着色部６０〜６８を設ける場合について説明したが、例えば、電子部品１４が電解コンデンサ３５である場合には、該電解コンデンサ３５の側部に黒色塗料の着色部を設け、あるいは、前述の囲繞部材４０を配置してもよい。また、赤外線３４を吸収する着色部については、上述した黒色塗料や、黒色の樹脂のキャップ３８及び囲繞部材４０以外にも、該赤外線３４を吸収できる材料（例えば、カーボン）を赤外線透過部材２４の所定箇所に塗布することにより形成してもよい。
【００３８】
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１Ａは、回路基板を含むワークの断面図であり、図１Ｂは、回路基板を樹脂で覆った断面図であり、図１Ｃは、回路基板から取られた赤外線透過部材の断面図であり、図１Ｄは、赤外線透過部材に着色部を形成したときの断面図であり、図１Ｅは、回路基板に赤外線透過部材を被せた状態で赤外線を照射したときの断面図である。
【図２】図２Ａは、電解コンデンサに赤外線を照射したときの斜視図であり、図２Ｂは、電解コンデンサにキャップを被せたときの斜視図であり、図２Ｃは、電解コンデンサに囲繞部材を配置したときの斜視図であり、図２Ｄは、電解コンデンサにキャップを被せたときの斜視図である。
【図３】図３Ａは、回路基板の平面図であり、図３Ｂ及び図３Ｃは、回路基板に赤外線透過部材を被せたときの平面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ワーク                          １２…回路基板
１４〜２０…電子部品                  ２２…材料
２４…赤外線透過部材                  ２６、２８、６０〜６８…着色部
３０…赤外線リフロー温度制御装置      ３２…赤外線リフロー装置
３４…赤外線                          ３５…電解コンデンサ
３６…端子部                          ３８、４２…キャップ
４０…囲繞部材                        ４４〜４８…端子
５０〜５６…被覆部
【図１】
0005127571.tif 000002
【図２】
0005127571.tif 000003
【図３】
0005127571.tif 000004