(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送装置で走行しているプリント配線板に熱風を吹き付けてプリント配線板に電子部品をはんだ付けする予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンからなる加熱装置において、前記予備加熱ゾーンが複数の独立して制御される熱風装置を備えており、２つ以上の前記熱風装置のダクトが一体であるとともに吹出し口が熱風装置より多く設けられ、前記吹出し口の間のダクトに熱風を遮断することができる開閉装置を設けたことを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板上に印刷されたはんだペーストに熱を加えて、各種電子部品をプリント配線板に実装するための加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱装置は、図４に示すような構造をしていた。
【０００３】
つまり加熱装置１０１は、はんだ付けを行なうプリント配線板１０２をはんだ溶融温度より低い温度まで暖め、プリント配線板１０２に実装される部品の温度を一定にする為の予備加熱を行なう立ち上げゾーンＡと均熱ゾーンＢと、プリント配線板１０２のはんだ付け部の温度をはんだ溶融温度より高く暖める為の本加熱ゾーンＣからなる。それぞれのゾーンには、電磁波（例えば赤外線や遠赤外線）を利用して実装される部品温度を上げるヒータや、ヒータで高温に加熱した熱風により部品温度を上昇させる熱風装置が設けてある。
【０００４】
立ち上げゾーンＡは、プリント配線板１０２の上面から加熱する立ち上げ上ヒータ１０３と立ち上げ部熱風装置１０４で暖めた熱風を部品表面に吹き付ける立ち上げ部熱風吹き出し口１０５と、プリント配線板１０２の下面から加熱する立ち上げ下ヒータ１０６からなる。同様に均熱ゾーンＢは、プリント配線板１０２の上面から暖める均熱ヒータ１０７と均熱熱風装置１０８で暖めた熱風を吹き付ける均熱部熱風吹きだし口１０９からなる。
【０００５】
また、はんだ付け部をはんだ溶融温度より高くする本加熱ゾーンＣは、プリント配線板１０２の上面から加熱する本加熱上ヒータ１１０と本加熱熱風装置１１１で加熱した熱風を部品表面に吹き付ける本加熱部熱風吹きだし口１１２と下面から加熱する本加熱下ヒータ１１３からなる。
【０００６】
プリント配線板１０２のはんだ付けは、はんだペーストを印刷し、電子部品をマウントしたプリント配線板１０２を加熱装置１０１のコンベア１１４上に載せ、ゾーンＡからゾーンＣのゾーンを所定の速度で移動することにより行われ、各ゾーンで発生するはんだペーストに含まれるフラックス等の燃焼ガスは排気口１１５から排出されている。
【０００７】
このはんだ付き過程におけるプリント配線板上の一般的な部品の温度変化を図５に示す。  はんだ部温度プロファイル１１６はプリント配線板に実装されたＩＣやチップ抵抗器の表面実装部品のはんだ部の温度プロファイルであり、部品温度プロファイル１１７は表面実装タイプの電解コンデンサ表面の温度プロファイルである。立ち上げゾーンＡでは、各部品の温度を室温から上げ、均熱ゾーンＢでは、プリント配線板上にマウントされた部品のはんだ付け部の温度を一定にし、本加熱ゾーンＣでは、はんだ溶融温度Ｄ以上に加熱し、はんだ付けを行い、はんだ付けを終了する。本加熱ゾーンＣで耐熱性の低い全ての電解コンデンサの信頼性を確保する耐熱温度Ｅ（例えば電解コンデンサであれば２３０℃）以下に部品温度プロファイル１１７がなるように、また、部品の接合強度を確保する為にはんだ付け部の温度がはんだ溶融温度Ｄ（例えば、錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）系はんだの溶融温度は１８３℃）以上になるようにＡからＣの各ゾーンのヒータや熱風の温度及びコンベアの搬送速度を制御してはんだ付けを行なっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の加熱装置による、ＩＣやチップ抵抗器、表面実装型電解コンデンサ等の電子部品が多数、密集して実装される高密度実装プリント配線板のはんだ付けにおいて、その電子部品の一つである表面実装型電解コンデンサの表面温度の品質信頼性を確保する温度以下で、かつ各種電子部品のはんだ付け部の温度をはんだ溶融温度以上にする温度プロファイルをヒータの温度、熱風の温度、搬送速度を制御するだけで実現することは非常に困難である。つまり、複数種類の部品が多数、密集して実装されるため、熱容量や熱の吸収率の大きく異なる部品が混在しており、電子部品によって温度上昇の速度が全く違うことからプリント配線板上の温度ばらつきが大きくなり、均熱化が非常に困難である。そして、熱容量の大きい部品のはんだ付け部の温度をはんだ溶融温度以上にすると、表面実装型電解コンデンサの表面はアルミニウムでカバーされているため、熱を吸収しやすく、他の電子部品より早く温度が上昇し、品質信頼性を確保する耐熱温度Ｅより高くなる（図示せず）。
【０００９】
また、反対に表面実装型電解コンデンサの表面温度が品質信頼性を確保する温度内になるように加熱装置の各ゾーンの条件を設定すると、他の電子部品のはんだ付け部の温度がはんだ溶融温度Ｄまで上昇しないという問題があり、表面実装型電解コンデンサのみ加熱装置によるはんだ付け後に手作業によるはんだ付けあるいはロボットによるはんだ付けにて実装していた。
【００１０】
また、従来のＳｎ−Ｐｂ系のはんだではなく、鉛を成分としない鉛フリーはんだ（例えば、錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）系、錫−亜鉛（Ｓｎ−Ｚｎ）系）での実装では、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだよりはんだ溶融温度Ｄ（例えば、２１０℃）が高いため、従来のものよりはんだ付け部の最低温度を高くする必要がある。本加熱ゾーンＣで、はんだ付け部をはんだ溶融温度以上（例えば、２２０℃）になるように加熱装置の温度条件を設定すると、前記同様に、熱を吸収しやすい電解コンデンサの表面の温度は、品質信頼性を確保する温度以上（例えば、２６０℃）になるという問題を有していた。
【００１１】
また、鉛フリーはんだには高温での加熱時間が長いと酸化が促進されて品質信頼性が得られなくなるという問題を有していた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、搬送装置で走行しているプリント配線板に熱風を吹き付けてプリント配線板に電子部品をはんだ付けする予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンからなる加熱装置において、前記予備加熱ゾーンが複数の独立して制御される熱風装置を備えており、２つ以上の前記熱風装置のダクトが一体であるとともに吹出し口が熱風装置より多く設けられ、前記吹出し口の間のダクトに熱風を遮断することができる開閉装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、複数種類の電子部品が密集したプリント配線板のはんだ付けにおいて、表面実装型電解コンデンサの品質信頼性を確保する温度以下ではんだ付け部の温度をはんだ溶融温度以上にすることが可能であり、品質信頼性の高いプリント配線板を提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に記載の第１の発明は、搬送装置で走行しているプリント配線板に熱風を吹き付けてプリント配線板に電子部品をはんだ付けする予備加熱ゾーンと本加熱ゾーンからなる加熱装置において、前記予備加熱ゾーンが複数の独立して制御される熱風装置を備えており、２つ以上の前記熱風装置のダクトが一体であるとともに吹出し口が熱風装置より多く設けられ、前記吹出し口の間のダクトに熱風を遮断することができる開閉装置を設けたことを特徴とするものであり、複数種類の部品が多数、密集したプリント配線板のはんだ付けにおいて表面実装型電解コンデンサの品質信頼性を確保する温度以下ではんだ付け部の温度をはんだ溶融温度以上にすることが可能であり、品質信頼性の高いプリント配線板を提供できるという効果を有する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１に本発明の一実施の形態を示す。図１は本発明の加熱装置の断面図である。
【００２０】
加熱装置１は、はんだ付けを行なうプリント配線板１０２をはんだ溶融温度より低い温度まで暖め、プリント配線板２に実装される電子部品の温度を一定にする為に、ある特定温度まで加熱を行う予備加熱ゾーンと特定温度より高く暖めて電子部品を取り付ける為の本加熱ゾーンから構成される。本実施の形態例の加熱装置1においては、予備加熱ゾーンとして立ち上げゾーンＡと均熱ゾーンＢとを備えたものについて説明する。
【００２１】
本実施の形態の加熱装置1は、はんだ付けを行なうプリント配線板２のはんだ付け部の温度を室温からはんだ溶融温度より低い温度まで暖める立ち上げゾーンＡと、プリント配線板２上に実装される電子部品のはんだ付け部の温度を一定にする為の均熱ゾーンＢと、プリント配線板２のはんだ付け部の温度をはんだ溶融温度より高くし、はんだ付けを行なう本加熱ゾーンＣからなる。それぞれのゾーンには、電磁波によりはんだ付け部の温度を上げるヒータ、ヒータで加熱した熱風により温度を上げる熱風装置、プリント配線板２を入口から出口まで搬送するコンベア１４が設けてある。
【００２２】
立ち上げゾーンＡは、プリント配線板２の上面から加熱する立ち上げ上ヒータ３と立ち上げ熱風装置４で暖めた熱風をプリント配線板２の表面に吹き付ける立ち上げ部熱風吹きだし口５と、プリント配線板２の下面から加熱する立ち上げ下ヒータ６からなり、同様に均熱ゾーンＢは、プリント配線板２の上面から暖める均熱ヒータ７と均熱熱風装置８で暖めた熱風を吹き付ける均熱部熱風吹きだし口９からなる。均熱部熱風吹出し口９はスライド機構１６により支持されており、プリント配線板２の搬送方向に移動することができる。
【００２３】
また、はんだ付け部の温度をはんだ溶融温度より高くする本加熱ゾーンＣは、プリント配線板２の上面から加熱する本加熱上ヒータ１０と本加熱熱風装置１１で加熱した熱風をプリント配線板２の表面に吹き付ける本加熱部熱風吹きだし口１２と下面から加熱する本加熱下ヒータ１３からなる。各ゾーンで発生するはんだペーストに含まれるフラックス等の燃焼ガスは排気口１５から排出されている。
【００２４】
プリント配線板２のはんだ付けは、はんだペーストをプリント配線板２上のランド部に印刷し、電子部品をマウントしたプリント配線板２を加熱装置１のコンベア１４上に載せ、立ち上げゾーンＡ、均熱ゾーンＢ、本加熱ゾーンＣを移動することにより行われ、各ゾーンのヒータの温度、搬送速度等の加熱装置１の条件は、プリント配線板２に実装する電子部品数、種類、密集度、プリント配線板２の大きさにより、電子部品の品質信頼性を確保できる温度内で、かつはんだ付け部の温度がはんだ溶融温度以上になるよう設定している。
【００２５】
本発明では、均熱部熱風吹出し口９がプリント配線板２の搬送方向に移動できるので、立ち上げゾーンＡ側に均熱部熱風吹出し口９を移動することで部品が多数密集して実装されていても搬送速度を遅くしないでプリント配線板２が均熱される時間が長くなり均熱化ができると同時に、本加熱ゾーンＣでの加熱時間が長くならないため表面実装型電解コンデンサと他の電子部品の本加熱ゾーンでの温度差が大きくなるのを防ぐことができ、表面実装型電解コンデンサの表面温度を品質信頼性を確保できる温度以下で、他の電子部品のはんだ付け部の温度をはんだ付き信頼性を確保できる温度以上にする温度プロファイルを簡単に設定することが可能である。
【００２６】
また、鉛を用いない鉛フリーはんだを使用してプリント配線板の実装を行なう際、鉛フリーはんだは非常に酸化しやすく、また融点が鉛はんだより高いため、予備加熱部での酸化を防ぎ、本加熱部では、従来のはんだ以上に温度を高くする必要がある。本発明の加熱装置１では均熱部熱風吹出し口９を本加熱ゾーンＣ側に移動することで高温での加熱時間を短くすることができ、また搬送速度が遅くならないため本加熱ゾーンＣで十分に加熱することができ、鉛フリーはんだの品質信頼性を確保する温度プロファイルを簡単に設定することができる。
【００２７】
尚、この実施例では、加熱装置のゾーン数を３で示しているが、それ以上増えてもまた、熱風吹きだし口、ヒータ数が変わっても同等の効果を有している。
【００２８】
（実施の形態２）
図２に本発明の一実施の形態を示す。図２は本発明の加熱装置の断面図である。
【００２９】
図２において、加熱装置２１は、はんだ付けを行なうプリント配線板２２のはんだ付け部の温度を室温からはんだ溶融温度より低い温度まで暖める立ち上げゾーンＡとプリント配線板２２上に実装される電子部品のはんだ付け部の温度を一定にする為の均熱ゾーンＢとプリント配線板２２のはんだ付け部の温度をはんだ溶融温度より高くしはんだ付けを行なう本加熱ゾーンＣからなる。すなわち本実施の形態の加熱装置２１においても、予備加熱ゾーンは立ち上げゾーンＡと均熱ゾーンＢから構成されている。それぞれのゾーンには、電磁波によりはんだ付け部の温度を上げるヒータ、ヒータで加熱した熱風により温度を上げる熱風装置、プリント配線板２２を入口から出口まで搬送するコンベア３４が設けてある。
【００３０】
立ち上げゾーンＡは、プリント配線板２２の上面から加熱する立ち上げ上ヒータ２３と立ち上げ熱風装置２４で暖めた熱風をプリント配線板２２の表面に吹き付ける立ち上げ部熱風吹きだし口２５と、プリント配線板２２の下面から加熱する立ち上げ下ヒータ２６からなり、均熱ゾーンＢは、プリント配線板２２の上面から暖める均熱ヒータ２７と均熱熱風装置２８で暖めた熱風を吹き付ける均熱部熱風吹きだし口２９からなり、はんだ付け部をはんだ溶融温度より高くする本加熱ゾーンＣは、プリント配線板２２の上面から加熱する本加熱上ヒータ３０と本加熱熱風装置３１で加熱した熱風をプリント配線板２２の表面に吹き付ける本加熱部熱風吹きだし口３２と下面から加熱する本加熱下ヒータ３３からなる。さらに立ち上げ部熱風吹出し口２５と均熱部熱風吹出し口２９の間に中間部熱風吹出し口３６があり、中間部熱風吹出し口３６は立ち上げ熱風装置２４および均熱部熱風装置２８と連結してあり連結部にはダクト弁３７ａ、３７ｂがそれぞれ設けられている。
【００３１】
プリント配線板２２のはんだ付けは、はんだペーストをプリント配線板２２上のランド部に印刷し、電子部品をマウントしたプリント配線板２２を加熱装置２１のコンベア３４上に載せ、立ち上げゾーンＡ、均熱ゾーンＢ、本加熱ゾーンＣを移動することにより行われ、各ゾーンのヒータの温度、搬送速度等の加熱装置２１の条件は、プリント配線板２２に実装する電子部品数、種類、密集度、プリント配線板２２の大きさにより、電子部品の品質信頼性を確保できる温度内で、かつはんだ付け部の温度がはんだ溶融温度以上になるよう設定している。
【００３２】
本発明では、ダクト弁３７ａが閉じてダクト弁３７ｂが開く状態ではんだ付けを行うことで、部品が多数密集して実装されていても搬送速度を遅くしないでプリント配線板２が均熱される時間が長くなり均熱化ができると同時に、本加熱ゾーンＣでの加熱時間が長くならないため表面実装型電解コンデンサと他の電子部品の本加熱ゾーンでの温度差が大きくなるのを防ぐことができ、表面実装型電解コンデンサの表面温度を品質信頼性を確保できる温度以下で、他の電子部品のはんだ付け部の温度をはんだ付き信頼性を確保できる温度以上にする温度プロファイルを簡単に設定することが可能である。
【００３３】
また、鉛フリーはんだを使用してプリント配線板の実装を行なう際、鉛フリーはんだは非常に酸化しやすく、また融点が鉛はんだより高いため、予備加熱部での酸化を防ぎ、本加熱部では、従来のはんだ以上に温度を高くする必要がある。本発明の加熱装置２１ではダクト弁３７ａが開いてダクト弁３７ｂが閉じた状態ではんだ付けを行うことで、高温での加熱時間を短くすることができ、また搬送速度が遅くならないため本加熱ゾーンＣで十分に加熱することができ、鉛フリーはんだの品質信頼性を確保する温度プロファイルを簡単に設定することができる。
【００３４】
尚、この実施例では、加熱装置のゾーン数を３で示しているが、それ以上増えもまた、熱風吹きだし口、ヒータ数が変わっても同等の効果を有している。てもまた、熱風吹きだし口、ヒータ数が変わっても同等の効果を有している。
【００３５】
（実施の形態３）
図３に本発明の一実施の形態を示す。図３は本発明の加熱装置の断面図である。
【００３６】
図３において、加熱装置４１は、はんだ付けを行なうプリント配線板４２のはんだ付け部の温度を室温からはんだ溶融温度より低い温度まで暖める立ち上げゾーンＡとプリント配線板４２上に実装される電子部品のはんだ付け部の温度を一定にする為の均熱ゾーンＢとプリント配線板４２のはんだ付け部の温度をはんだ溶融温度より高くしはんだ付けを行なう本加熱ゾーンＣからなる。それぞれのゾーンには、電磁波によりはんだ付け部の温度を上げるヒータ、ヒータで加熱した熱風により温度を上げる熱風装置、プリント配線板４２を入口から出口まで搬送するコンベア５４が設けてある。
【００３７】
立ち上げゾーンＡは、プリント配線板４２の上面から加熱する立ち上げ上ヒータ４３と立ち上げ熱風装置４４で暖めた熱風をプリント配線板４２の表面に吹き付ける立ち上げ部熱風吹きだし口４５と、プリント配線板４２の下面から加熱する立ち上げ下ヒータ４６からなり、均熱ゾーンＢは、プリント配線板４２の上面から暖める均熱ヒータ４７と均熱熱風装置４８で暖めた熱風を吹き付ける均熱部熱風吹きだし口４９からなり、はんだ付け部をはんだ溶融温度より高くする本加熱ゾーンＣは、プリント配線板４２の上面から加熱する本加熱上ヒータ５０と本加熱熱風装置５１で加熱した熱風をプリント配線板４２の表面に吹き付ける本加熱部熱風吹きだし口５２と下面から加熱する本加熱下ヒータ５３からなる。さらに均熱部熱風吹出し口４９の立ち上げゾーンＡ側の所定の範囲に熱風の吹出し方向をかえるための風向板５６が設けられている。
【００３８】
プリント配線板４２のはんだ付けは、はんだペーストをプリント配線板４２上のランド部に印刷し、電子部品をマウントしたプリント配線板４２を加熱装置４１のコンベア５４上に載せ、立ち上げゾーンＡ、均熱ゾーンＢ、本加熱ゾーンＣを移動することにより行われ、各ゾーンのヒータの温度、搬送速度等の加熱装置４１の条件は、プリント配線板４２に実装する電子部品数、種類、密集度、プリント配線板４２の大きさにより、電子部品の品質信頼性を確保できる温度内で、かつはんだ付け部の温度がはんだ溶融温度以上になるよう設定している。
【００３９】
本発明では、風向板５６により均熱熱風装置４８からの熱風を立ち上げゾーンＡ側に向けて吹き出すようにすることで、部品が多数密集して実装されていても搬送速度を遅くしないでプリント配線板４２が均熱される時間が長くなり均熱化ができると同時に、本加熱ゾーンＣでの加熱時間が長くならないため表面実装型電解コンデンサと他の電子部品の本加熱ゾーンでの温度差が大きくなるのを防ぐことができ、表面実装型電解コンデンサの表面温度を品質信頼性を確保できる温度以下で、他の電子部品のはんだ付け部の温度をはんだ付き信頼性を確保できる温度以上にする温度プロファイルを簡単に設定することが可能である。
【００４０】
また、鉛フリーはんだを使用してプリント配線板の実装を行なう際、鉛フリーはんだは非常に酸化しやすく、また融点が鉛はんだより高いため、予備加熱部での酸化を防ぎ、本加熱部では、従来のはんだ以上に温度を高くする必要がある。本発明の加熱装置４１では風向板５６により均熱熱風装置４８からの熱風を均熱ゾーンＢの内側に向けて吹き出すようにすることで、高温での加熱時間を短くすることができ、また搬送速度が遅くならないため本加熱ゾーンＣで十分に加熱することができ、鉛フリーはんだの品質信頼性を確保する温度プロファイルを簡単に設定することができる。
【００４１】
尚、この実施例では、加熱装置のゾーン数を３で示しているが、それ以上増えもまた、熱風吹きだし口、ヒータ数が変わっても同等の効果を有している。
【００４２】
以上のように、電子部品が多数、密集したプリント配線板のはんだ付けにおいて、表面実装型電解コンデンサを品質信頼性を確保できる温度以下で他の電子部品のはんだ部の温度をはんだ付き信頼性を確保する温度以上に上げることが可能とする加熱装置を提供することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の加熱装置では、熱風装置の吹出し口が搬送方向に移動できるため、温度上昇が早い表面実装型電解コンデンサや、ＩＣ、表面実装型電子部品が多数実装されたプリント配線板のはんだ付けにおいて、均熱時間のみを変えることができることで、温度プロファイルを容易に作成し、また、はんだ溶融温度の高い酸化しやすい鉛フリーはんだによるはんだ付けにおいても、はんだ付け信頼性を確保することが可能である。
【００４４】
また、本発明の加熱装置では、立ち上げゾーンと均熱ゾーンの間に両側の熱風装置とつながる吹出し口を設けダクト弁により熱風装置からの熱風を切り替えることができ、均熱時間のみを変えることができることで、温度上昇が早い表面実装型電解コンデンサや、ＩＣ、表面実装型電子部品が多数実装されたプリント配線板のはんだ付けにおいて、熱風の温度を前のゾーンに影響されない熱風の温度設定が可能であり、表面実装型電解コンデンサを品質信頼性を確保できる温度以下で他の電子部品のはんだ部の温度をはんだ付き信頼性を確保する温度以上に上げることができる。
【００４５】
また、本発明の加熱装置では、均熱部熱風吹出し口に風向板を設けて均熱熱風装置からの熱風の吹出し方向をかえて均熱時間のみを変えることができることで、温度上昇が早い表面実装型電解コンデンサや、ＩＣ、表面実装型電子部品が多数実装されたプリント配線板のはんだ付けにおいて、熱風の温度を前のゾーンに影響されない熱風の温度設定が可能であり、表面実装型電解コンデンサを品質信頼性を確保できる温度以下で他の電子部品のはんだ部の温度をはんだ付き信頼性を確保する温度以上に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施の形態例における加熱装置の断面図
【図２】本発明の第二実施の形態例における加熱装置の断面図
【図３】本発明の第三実施の形態例における加熱装置の断面図
【図４】従来の加熱装置の断面図
【図５】従来の加熱装置におけるプリント配線板上の電子部品の温度変化の図
【符号の説明】
１、２１，４１  加熱装置
２、２２、４２  プリント配線板
３、２３，４３  立ち上げ上ヒータ
４、２４、４４  立ち上げ熱風装置
５、２５、４５  立ち上げ部熱風吹出し口
６、２６，４６  立ち上げ下ヒータ
７、２７，４７  均熱ヒータ
８、２８，４８  均熱熱風装置
９、２９，４９  均熱部熱風吹きだし口
１０、３０，５０  本加熱上ヒータ
１１、３１，５１  本加熱熱風装置
１２、３２，５２  本加熱部熱風吹出し口
１３、３３，５３  本加熱下ヒータ
１４、３４，５４  コンベア
１５、３５，５５  排気口
１６  スライド機構
３６  中間部熱風吹出し口
３７  ダクト弁
５６  風向板
【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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