(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体部と、電子部品を搭載した回路基板を前記炉体部内で搬送する基板搬送手段と、前記炉体内の空気を加熱する熱風加熱手段と、該熱風加熱手段から供給される熱風を前記回路基板の表面に吹き付ける、所定の間隔で配列された複数のパイプノズルからなる熱風吹き付け手段とを備え、
前記熱風吹き付け手段のパイプノズルから前記回路基板へ熱風を吹き出すことで、回路基板平面上に複数の熱風吹き付け点を分散させると共に、
吹き付けられた熱風が前記回路基板から跳ね返った後、前記配列されたパイプノズル同士間の空間により形成される流路を通して熱風を炉体内に循環させるリフロー装置であって、
前記熱風吹き付け手段は、前記パイプノズルを基板搬送方向に対して略直角方向に配列した複数のパイプノズル列からなるパイプノズル群を複数形成し、基板搬送方向における各パイプノズル群間のピッチを各パイプノズル列間のピッチより広くしたことを特徴とするリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に電子部品を実装する工程で、電子部品の半田付けを行うリフロー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を回路基板に半田付けするリフロー装置では、その加熱手段として、所定温度に加熱した熱風による加熱、赤外線等の輻射熱による加熱、或いはこれらを組み合わせた加熱方式が用いられている。
ここで、加熱した熱風を循環させて回路基板を加熱する方式の一例として、特開平６−６１６４０号公報に記載のリフロー装置を図１８に示した。図１８に示すリフロー装置は、回路基板７０を入口から出口まで搬送する基板搬送手段７１と、シロッコファン７２によって空気を循環させる空気循環路７３と、循環する空気を所定温度まで加熱する空気加熱手段７４とを備え、シロッコファン７２が所定量の空気を循環させ、空気加熱手段７４により所定温度に循環空気を加熱する。この加熱された循環空気（熱風）を、回路基板７０の上面に吹き付けることで回路基板７０をリフロー半田付けしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成により熱風を回路基板に吹き付けて回路基板を加熱すると、回路基板内に温度のばらつきを生じるようになる。この原因の一つには、熱風を回路基板７０上に吹き付ける際、熱風の回路基板７０上への吹き付け位置で風の淀み点が発生し、部分的に昇温を妨げていることが挙げられる。例えば図１９（ａ）に示すファンにより熱風を吹き付ける場合には、ファンの直下で熱風の淀みが発生し、回路基板の昇温が基板面に対して均一とならず、部分的に温度のばらつきが生じる。また、図１９（ｂ）に示すように、スリット状の熱風吹き付けノズルにより熱風を吹き付ける場合には、ノズルの直下でライン状に熱風の淀みが発生し、これによっても局所的な温度のばらつきが生じる。
【０００４】
このため、例えば図２０に示す特許第２７８２７９１号に記載のリフロー装置においては、加熱された空気を回路基板７０に向けて吹き出す熱風吹き出しノズル７７を備え、この熱風吹き出しノズル７７の周辺に、ノズル７７より吹き出された後に回路基板７０から跳ね返ってきた熱風又は冷却空気を、熱風吹き出しノズル７７からの吹き出し方向とは逆方向に排出する排気空気吸引孔７８を形成することにより、熱伝達後の冷やされた熱風が回路基板を跳ね返った後、即座に排気孔から排出されて、回路基板に常に一定温度の熱風による熱供給を行える構成としている。
【０００５】
しかしながら、上記構成のリフロー装置では、熱風吹き付けのための構造が複雑となるために、装置の製造コストを低減しにくい問題があり、より単純な構造で熱風を吹き付けることが望まれていた。
【０００６】
また、温度がばらつく他の原因として、回路基板を昇温させるための加熱量を熱風の温度で制御しているために、熱風から回路基板への熱伝達効率、及び熱風温度に対する回路基板温度の応答性が大きく影響していることが挙げられる。即ち、目標到達温度が高くなるほど、いち早く回路基板を昇温させるために熱風温度を目標到達温度よりも高めた温度に設定するため、図２１に示すように回路基板上の熱容量の小さい電子部品は目標温度以上に加熱される一方、熱容量の大きい電子部品は目標到達温度に達しないままの状態となり、半田が未溶融のままリフロー工程を終了してしまうことが起こり得る。このように、リフロー工程における回路基板上の最高温度と最低温度との差ΔＴ1が大きくなる傾向があり、この温度差ΔＴ1を低減させて均一に加熱することが必要となる。また、回路基板間の温度差ΔＴ2も低減させることも必要となる。
【０００７】
特に、鉛成分を含まない鉛フリー半田を使用したときには、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系の鉛フリー半田の融点は２００℃以上となり、Ｓｎ−Ｐｂ半田の融点（１８３℃）と比較して高くなるため、上記温度差ΔＴ1の問題が顕著となる。即ち、鉛フリー半田を用いて加熱目標到達温度を２４０℃として加熱する場合、熱風温度を例えば３００℃〜３５０℃に設定して加熱すると、熱容量の小さい部品は設定温度以上に加熱され、さらに弱耐熱電子部品の耐熱限界温度（例えば２４０℃〜２５０℃）を超えたときには部品の品質不良が発生することになる。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、加熱用の熱風を回路基板へ吹き付ける際に、熱風の淀みを低減することで回路基板の温度ばらつきを低減し、鉛フリー半田に対しても良好なリフロー処理の行えるリフロー装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る請求項１記載のリフロー装置は、炉体部と、電子部品を搭載した回路基板を前記炉体部内で搬送する基板搬送手段と、前記炉体内の空気を加熱する熱風加熱手段と、該熱風加熱手段から供給される熱風を前記回路基板の表面に吹き付ける、所定の間隔で配列された複数のパイプノズルからなる熱風吹き付け手段とを備え、前記熱風吹き付け手段のパイプノズルから前記回路基板へ熱風を吹き出すことで、回路基板平面上に複数の熱風吹き付け点を分散させると共に、吹き付けられた熱風が前記回路基板から跳ね返った後、前記配列されたパイプノズル同士間の空間により形成される流路を通して熱風を炉体内に循環させるリフロー装置であって、前記熱風吹き付け手段は、前記パイプノズルを基板搬送方向に対して略直角方向に配列した複数のパイプノズル列からなるパイプノズル群を複数形成し、基板搬送方向における各パイプノズル群間のピッチを各パイプノズル列間のピッチより広くしたことを特徴とする。
【００１４】
このリフロー装置では、熱風吹き付け手段のパイプノズルから回路基板へ熱風を吹き出すことで、回路基板平面上に複数の熱風吹き付け点を分散させることにより熱風の吹き付けを回路基板面に対して均一化できる。また、吹き付けられた熱風が回路基板から跳ね返った後に、配列されたパイプノズル同士間の空間により形成される流路を通ることで、熱風が淀むことを大幅に低減でき、熱伝達効率を低下させることなく効率良く熱風を循環させることができる。
さらに、各パイプノズル群間のピッチより各パイプノズル列間のピッチを広くしたこと、により、回路基板から跳ね返った熱風の経路を確実に確保でき、熱風の循環効果が向上して、熱風の淀みがより低減される。
これにより、熱風の供給風量も増大でき、回路基板内の温度のばらつきを低減することができる。
以て、融点が部品の耐熱限界温度に近い鉛フリー半田が用いられた回路基板であっても、良好にリフロー処理を行うことができる。
【００１６】
このリフロー装置では、熱風吹き付け手段により熱風を回路基板の上方から吹き付けることで、回路基板上面のクリーム半田がリフロー半田付けされる。
【００１８】
このリフロー装置では、下側熱風吹き付け部を有することにより、熱容量の大きい電子部品をいち早く所定温度に安定して加熱することができる。
【００２０】
このリフロー装置では、回路基板の下方から冷風を吹き付けることにより、回路基板の上面と下面との間に温度差を形成し、両面実装回路基板の下面に前工程で既に半田付け等されている電子部品の脱落と熱劣化とを防止することができ、両面実装回路基板を安定して信頼性良く、リフロー処理することができる。
【００２２】
このリフロー装置では、パイプノズルを基板搬送方向に対して直角方向に配列したパイプノズル列を、基板搬送方向に複数列設けることにより、搬送される回路基板の全面に均等に熱風が吹き付けられる。このため、基板内温度のばらつきが低減される。
【００２４】
このリフロー装置では、パイプノズル群が搬送方向に配列されることで、回路基板から跳ね返った熱風が、パイプノズル同士の間をより円滑にすり抜けることができ、熱風の循環効果が向上して、熱風の淀みがより低減される。
【００２６】
このリフロー装置では、隣り合うパイプノズル群の間に輻射熱ヒータを設けることにより、輻射熱ヒータと熱風循環とを併用して加熱することができ、供給熱量が増大されて熱容量の大きい大型部品の温度上昇を促進させることができる。また、輻射熱ヒータによる供給熱量の分だけ熱風循環による供給熱量を相対的に減少させることもできため、輻射熱を反射する面を有する部品に対して熱風温度を低く設定すること等により、加熱効果を相対的に低減して設定温度を超えることを防止できる。
【００２８】
このリフロー装置では、輻射熱ヒータを、基板に吹き付けた風が流れる流路から外れた位置に配置することにより、熱風と輻射熱ヒータとの熱干渉を防ぐことができ、熱風及び輻射による加熱効率を安定して制御できる。その結果、安定した半田付けが行える。
【００３０】
このリフロー装置では、熱風の吹き付けを回路基板に対して略垂直に行うことで、熱伝達効率が高められ、より効果的に回路基板を加熱することができる。
【００３２】
このリフロー装置では、熱風吹き付け手段が揺動駆動されることにより、パイプノズルからの熱風の吹き付け方向が変化し、熱風の淀みが低減されてより均一に回路基板を加熱することができる。
【００３４】
このリフロー装置では、熱風吹き付け手段がスライド駆動されることにより、パイプノズルからの熱風の吹き付け位置が変化し、熱風吹き付けが平均化されてより均一に回路基板を加熱することができる。
【００３６】
このリフロー装置では、パイプノズルが格子状に配列されることにより、単純な構成にでき、組立処理を容易にできる。
【００３８】
このリフロー装置では、パイプノズルが千鳥状に配列されることにより、隣り合うパイプノズルの間隔を狭めることができ、よりスペース効率の高い構成にでき、加熱密度を向上できる。
【００４０】
このリフロー装置では、例えば回路基板上に熱風により過熱されやすい電子部品が存在している場合に、この過熱されやすい電子部品に直接熱風が吹き付けられないようにできる。
【００４２】
このリフロー装置では、パイプノズルの吹き出し口を回路基板の載置位置から少なくとも２５ｍｍ離すことで、熱風による加熱効率を高めつつ回路基板上の部品とパイプノズルとの干渉を防止できる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るリフロー方法及びリフロー装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
ここで、図１は本発明に係るリフロー装置全体の縦断面図、図２は図１に示すリフロー装置の上蓋部を開いた状態を示すリフロー装置の全体斜視図、図３はリフロー装置のリフロー加熱室の拡大図、図４は図３のＡ−Ａ断面斜視図である。
【００４４】
図１に示すように、本実施形態のリフロー装置１００は、基板搬入口１０から基板搬出口１２までの間で回路基板２を搬送する基板搬送手段１４と、基板搬入口１０側から基板搬出口１２側にかけて並べられた炉体部を構成する第１、第２の予熱室１６，１８、及び第１、第２のリフロー加熱室２０，２２、冷却部２４、及び炉体部の各部位の温度を制御する図示しない制御部とを有する。
【００４５】
第１，第２の予熱室１６，１８、及び第１，第２のリフロー加熱室２０，２２は、図４に示すように、それぞれ炉体内の空気を循環させるシロッコファン２６と、循環する空気を加熱するヒータ２８を備えている。上側熱風吹き出し部３２は、基板搬送手段１４の上方に配置され、ヒータ２８により加熱された熱風を整流板３５を通すことで下方に向け、熱風吹き出し口３７に供給して回路基板２の上面に向けて吹き付ける。一方、熱風吸い込み部３４は、基板搬送手段１４の下方に配置され、回路基板２に吹き付けた加熱空気を吸い込む。
【００４６】
また、冷却部２４は、図示しない外気取り込み口から取り込んだ外気を回路基板２に吹き付ける冷却ファン３６を有している。
そして、第１の予熱室１６及び第１，第２のリフロー室２０，２２に対しては、回路基板２の下方で且つ熱風吸い込み部３４の上方に、基板搬送手段３０により搬送される回路基板２の下面に吹き付ける下側熱風吹き出し部３８が配設されている。この下側熱風吹き出し部３８は、図４に示すようにスリット状の吹き出し口から、ヒータにより加熱された空気を第２のシロッコファン２７により送ることで、熱風を回路基板２の下面に吹き付けている。
【００４７】
上記の構成により、本実施形態のリフロー装置１００は、図１に示すように、炉体部を構成する第１，第２の予熱室１６，１８と、第１，第２のリフロー加熱室２０，２２とにおいて、基板搬送手段１４により搬送される回路基板２に対して、それぞれのヒータ２８により所定温度に加熱された熱風を回路基板２の上面又は上下面に吹き付けている。
【００４８】
本発明は、上記リフロー装置１００の上側熱風吹き出し部３２の熱風吹き出し口３７として、回路基板２の表面に対して略垂直に所定の間隔で配列された複数のパイプからなるパイプノズルを用いて構成し、これら複数のパイプノズルから回路基板に向けて熱風を吹き付けることを特徴としている。
ここで、本リフロー装置１００の上側熱風吹き出し部３２の具体的な構成を説明する。上側熱風吹き出し部３２は、図５にその一部拡大斜視図を示すように、整流板３５側と回路基板２側とを隔離する隔離板４０に形成された開口孔４０ａに、所定長さのパイプノズル４２を回路基板２側に向けて垂直に固定している。
【００４９】
このパイプノズル４２は、回路基板２の搬送方向Ｘに対して直交方向となるＹ方向に、基板搬送手段１４の最大基板幅全体に亘って熱風を吹き付け可能に直線状に配列される。そして、このＹ方向へのパイプノズル４２の並びからＸ方向にＬ1だけ離れた位置に更に１列のパイプノズル４２の並びを配置してパイプノズル群４４を形成している。このピッチＬ1で配置された２列のパイプノズル列からなるパイプノズル群４４が、Ｘ方向にＬ2だけ離れた位置に繰り返し配置することで熱風吹き出し口３７を形成している。従って、各パイプノズル４２は、少なくとも隣り合うパイプノズル４２までの距離としてＬ1の空間が確保され、また、各パイプノズル群４４同士の間にはＬ2の空間が確保される。これらの空間が回路基板から跳ね返った熱風の流路となる。
【００５０】
上記のパイプノズル４２は、内径を８ｍｍ以上２５ｍｍ以下とし、パイプノズル４２の長さ（ｈ1）は回路基板２の上面から６０ｍｍ以上、好ましくは２００ｍｍ以上の高さまでの空間が形成される長さとする。
また、回路基板２の載置位置からパイプノズル下側先端部までの距離（ｈ2）は２５ｍｍ以上に設定する。これは、パイプノズル４２の吹き出し口が回路基板２の載置位置から２５ｍｍ未満の位置にあれば加熱効率は向上するが、回路基板２に装着若しくは挿入されている部品は最大２０ｍｍ程度であり、ノズルとの最小隙間を５ｍｍとすると、ｈ2は少なくとも２５ｍｍ必要とされるためである。これにより、加熱効率を高めつつ部品とパイプノズル４２との干渉を防止できる。
【００５１】
そして、パイプノズル４２間のピッチは、例えばピッチＬ1を２０ｍｍ、ピッチＬ2を４０ｍｍとすることができる。また、パイプノズル４２は、円筒形状の他に中空の角柱形状等であってもよく、その場合、パイプノズル４２の内周面断面積を５０ｍｍ2以上５００ｍｍ2以下にする。さらに、内径寸法も一定である他に先絞り形状等であってもよい。また、パイプノズル４２からの熱風の吹き出し風速は、回路基板２上で２ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ以下となるようにシロッコファン２６等の熱風循環用のファンが回転調整される。
【００５２】
ここで、上側熱風吹き出し部３２の吹き出し口３７の組立方法を説明する。図６は隔離板４０とパイプノズル４２とを接続する手順を示している。
まず、図６（ａ）に示すように、隔離板４０にパイプノズル４２を固定するための開口孔４０ａを穿設する。また、パイプノズル４２の基端側に外径を開口孔４０ａに嵌合される段付き部４２ａを形成し、このパイプノズル４２の段付き部４２ａを開口孔４０ａに嵌合させる。
次に、図６（ｂ）に示すように隔離板４０の開口孔４０ａから突出したパイプノズル４２の段付き部４２ａを、パイプノズル４２の挿入方向とは反対方向から押し潰すことで図６（ｃ）に示すように固定する。
【００５３】
なお、図では説明のため１本のパイプノズルだけを示したが、パイプノズルは図５に示すように複数本が平面的に配列されており、そのため、開口孔４０ａの穿設には、例えば一回乃至数回のプレスによりパンチ孔を形成することで効率良く行うことができる。
また、パイプノズルの固定は、ネジによる固定、また、引っ掛け部を設けて固定することでも良く、これらの方法によれば、パイプノズルが脱着可能となる。
【００５４】
次に、鉛フリー半田を用いた高密度実装基板等の回路基板をリフロー処理する場合の、本実施形態のリフロー装置の動作を説明する。
まず、回路基板２の上面に電子部品３がクリーム半田上に載置された回路基板２を基板搬入口１０に供給して、回路基板２を基板搬送手段３０により基板搬出口１２まで搬送させる（図１，２参照）。このとき回路基板２は、第１，第２の予熱室１６，１８、及び第１，第２のリフロー加熱室２０，２２を通過する際に、図７に示す温度プロファイルとなるように温度制御される。即ち、第１、第２の予熱室１６，１８内の予熱期間ｔ1においては回路基板２を約１５０℃まで加熱し、第１，第２のリフロー加熱室２０，２２内のリフロー加熱期間ｔ2においては、鉛フリー半田（融点約２２０℃）のリフロー加熱温度である約２４０℃まで加熱する。その後、冷却部２４において冷却されるように制御する。
【００５５】
ここで、図７中のステージI はリフロー装置１００の第１の予熱室１６による予熱昇温工程、ステージIIは第２の予熱室１８による予熱温度保持工程、ステージIIIは第１のリフロー加熱室２０によるリフロー加熱工程、ステージIVは第２のリフロー加熱室２２によるリフロー加熱温度保持工程、ステージV は冷却部２４による冷却工程にそれぞれ対応している。
【００５６】
具体的には、各ステージにおいて、第１，第２の予熱室１６，１８、及び第１，第２のリフロー加熱室２０，２２それぞれのヒータ２８の設定温度とシロッコファン２６（第２のシロッコファン２７）による熱風流量とを、リフロー処理する回路基板２の熱容量、基板搬送速度に対応した温度及び流量に設定する。
【００５７】
ここで、上側熱風吹き出し部３２からの熱風を回路基板２に吹き付けて回路基板を加熱する様子を図８を用いて説明する。
図８に示すように、本実施形態の上側熱風吹き出し部３２は、隔離板４０から下方に垂設されたパイプノズル４２の高さｈ1が、パイプノズル４２の下端部から回路基板２までの高さｈ2よりも長く形成されており、パイプノズル４２から吹き出された熱風が回路基板２から跳ね返った後、各パイプノズル４２の周囲のパイプノズル同士間の空間によって形成される流路を、容易に通り抜けることができる構成となっている。即ち、回路基板２への熱風は回路基板２に対して略垂直に吹き付けられるため、また、熱伝達後の熱風はパイプノズル４２の周囲より速やかに排出されるため高い熱伝達率を得ることができる。そして、パイプノズル４２の先端から回路基板２までの間では、常に安定した高温雰囲気が形成される。
【００５８】
このため、上記構成によればパイプノズル４２周囲の開口面積が拡大して、吹き付けた熱風の循環流路が十分に確保され、また、熱風の吹き出し口が回路基板面に対して平面状に分散されることによって熱風の淀み点の面積を大幅に縮小できる。これにより、供給風量を増加しても淀みが生じにくくなり、熱風温度を低下させ供給風量を増加させることによっても所望の熱量を回路基板２に供給することが可能となり、熱風による回路基板２の過熱を抑制して、加熱温度を安定して均一化することができる。その結果、熱容量の大きい部品と小さい部品との温度差を低減し、回路基板２の温度を目的のリフロー加熱温度にまで高い精度で設定することができ、実装された弱耐熱電子部品を耐熱限界温度以上に加熱することや融点の高い鉛フリー半田に対しても加熱不足による不具合を確実に防止できる。このように、鉛フリー半田を用いた場合であっても良好なリフロー処理が行えて、信頼性の高い実装回路基板を得ることができる。
【００５９】
図９に鉛フリー半田を用いた回路基板をリフロー処理する際のリフロー加熱時間に対する基板温度の変化を示した。図９に示すように、従来のリフロー方法によるプロファイルでは、予熱昇温工程Iの終了時点において、熱容量の小さい小型部品（例えばアルミ電解コンデンサ等）のボディが予熱管理温度１５０〜１６０℃を超えて加熱される一方、熱容量の大きい大型部品（例えばＱＦＰ等）のリードが予熱管理温度にまで達していない状態となっている。この温度差ΔＴ1は、予熱温度保持工程IIの終了時点となっても予熱管理温度範囲内に収まることなく維持されている。この状態から、リフロー加熱工程IIIにより加熱されると、リフロー加熱温度である２３０〜２４０℃の範囲を超えて小型部品と大型部品の温度差ΔＴ1がさらに拡大する。
【００６０】
これに対して、本実施形態のリフロー装置１００によりリフロー処理する際は、基準となるプロファイルに若干の温度差を持たせた目標プロファイル内に収まるように温度制御される。これにより、予熱時は勿論、さらに高温に加熱するリフロー時においても、大型部品と小型部品との温度差ΔＴ1及び基板間の温度差ΔＴ2との和が１０℃以内に収まるように制御され、基板温度のばらつきが大幅に低減される。
【００６１】
ここで、表１に鉛フリー半田の一例としてのＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系及びＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田の性状と加熱条件を示した。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系半田より融点が約１０℃高いために半田溶融管理温度を２３０℃に設定している。この表１に示す加熱条件でリフロー処理することにより、基板内の温度差ΔＴ1と基板間温度差ΔＴ2との和をＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系半田では２０℃、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田では１０℃に収めることができる。
【００６２】
【表１】
0004043694.tif 000002
【００６３】
また、上述した下側熱風吹き出し部３８は、回路基板２の下面に向けてスリット状のノズルから熱風を吹き付けているが、ノズル形状を上側熱風吹き出し部３２と同様にパイプノズルにより構成してもよい。また、熱風の代わりに冷風を回路基板２の下側に吹き付ける冷風吹き付け手段を設けることにより、例えば回路基板２が両面実装回路基板の場合に、基板裏面が既に前工程で半田付け等されているときに、回路基板２の上面と下面との間の温度差を形成することで、裏面の半田の再溶融を防止でき、電子部品の脱落や熱劣化等の不具合が未然に防止できる。以て、両面実装回路基板に対しても安定して信頼性良くリフロー処理することができる。
【００６４】
次に、本発明に係るリフロー装置の変形例を説明する。本変形例のリフロー装置２００は、図１０に示すように、上側熱風吹き出し部３２のパイプノズル群４４同士の間に遠赤外線や近赤外線等の輻射熱により加熱する輻射熱ヒータ５０を基板搬送方向Ｘに直交するＹ方向に沿って設けている。そして、本変形例においては、この輻射熱ヒータ５０を第１，第２の予熱室１６，１８にそれぞれ１０本ずつ、第１，第２のリフロー加熱室２０，２２それぞれに５本ずつ配設している。これらの輻射熱ヒータ５０は、熱風の影響を受けにくい位置、即ち、回路基板に吹き付けた風が流れる流路から外れた位置に配置することで、パイプノズルからの熱風と輻射熱ヒータとの熱干渉を防いでいる。輻射熱ヒータの加熱時における表面温度は５００℃程度で、熱風は２００℃程度であり、お互いの熱干渉が無いために加熱効率（輻射、熱風）を安定して制御できる。
【００６５】
このように配設された輻射熱ヒータ５０と熱風循環による加熱とを併用することにより、供給熱量を増大でき、熱容量の大きい大型部品の温度上昇を促進させることができる。また、輻射熱ヒータ５０による供給熱量の分だけ熱風循環による供給熱量を相対的に減少させることもできる。これにより、例えば遠赤外線等の熱線を反射するアルミ頂面を有するアルミ電解コンデンサ等の小型部品に対して、熱風温度を低く設定すること等により加熱効果を相対的に低減し、設定温度を超えることが防止できる。
なお、上記輻射熱ヒータ５０は、パイプノズル列の間に輻射熱ヒータ５０を配置（基板搬送方向に平行に配置）した構成としても同様の効果を得ることができる。
また、熱風と輻射熱ヒータとの熱干渉が生じると、連続生産時にヒータ温度がふらつき、加熱量がばらついて品質が悪化するが、この熱干渉が防止されることにより、安定した半田付けが行える。なお、図１１に示すように輻射熱ヒータ５０の下側に耐熱ガラス板５６を配することにより、回路基板２に吹き付けられた熱風が戻ってきて、輻射熱ヒータに当たることを防止できる。
【００６６】
次に、本発明に係るリフロー装置の第２の変形例を説明する。本変形例のリフロー装置３００は、図１２に示すように、上側熱風吹き出し部３２が移動可能に支持されている。即ち、図１２（ａ）では回路基板２面の垂直方向に対して傾斜した方向から熱風が吹き付けられるように、上側熱風吹き出し部３２を揺動可能に支持して、回路基板の加熱時に揺動駆動させる。これにより、パイプノズル４２から吹き出される熱風の回路基板２による淀みをより低減できる。また、図１２（ｂ）では回路基板２面に対して平行に上側熱風吹き出し部３２をスライド移動可能に支持して、スライド駆動することで、パイプノズル４２の配列による熱風強度の違いが平均化され、回路基板２をより均一に加熱することができる。また、スライド駆動の代わりに旋回駆動させてることによっても同様な効果が得られ、さらに、上記各駆動動作を組み合わせて行ってもよい。
そしてさらに、図１３に示すように上側熱風吹き出し部３２のパイプノズル４２を回路基板２面に対して適当な角度θだけ傾斜させ固定することで、熱風の流れを円滑にして淀みを生じさせにくくできる。
【００６７】
また、上側熱風吹き出し部３２のパイプノズル４２の配列は、組立工程を容易にできる図１４（ａ）に示す単純な格子状の他にも、例えば図１４（ｂ）に示すように千鳥状に配列することで、パイプノズル４２の間隔を狭めて、スペース効率の高めて加熱密度を向上させ、より均一に熱風を吹き出す構成としてもよい。
なお、パイプノズル４２の配列を変更可能に構成したり、パイプノズルの長さを任意に設定できるように構成してもよい。さらに、パイプノズル４２を個々に脱着可能とし、長さや内径の異なるパイプや、盲栓と交換可能にすることで、熱風の風量や風速、並びに開閉栓を適宜変更できる構成としてもよい。これにより、回路基板への部品装着状態に応じた最適な加熱効率の高いノズル形状を任意に確定することができる。
【００６８】
また、図１５に示すように、パイプノズル４２の熱風吹き出し側の先端部を基板搬送方向に連続した幅を有して選択的に覆う遮蔽板５２を設けた構成としてもよい。これにより、例えば回路基板２上に基板表面からの突起量が多く熱容量の小さい電子部品３ａが存在する場合に、この電子部品３ａに対して熱風を吹き付けるパイプノズル４２ａの吹き出し口を遮蔽板５２により遮蔽又は閉塞して、電子部品３ａに熱風が直接的に吹き付けられないようにでき、部品の過熱が防止される。なお、この遮蔽板５２は、所望の幅（Ｙ方向幅）にすることで遮蔽する面積を調整でき、移動機構５４によって遮蔽板５２の位置を基板搬送方向Ｘに対して直角な方向（Ｙ方向）に移動自在に設けられる。
【００６９】
【実施例】
次に、本発明に係るリフロー装置によって鉛フリー半田を用いた回路基板２をリフロー処理した実施例を以下に説明する。リフロー装置としては、上側熱風吹き出し部３２のパイプノズル群４４と、回路基板２下側の下側熱風吹き出し部３８から熱風を吹き付ける構成のものを使用した。
図１６にリフロー加熱時間に対する２５０×３３０ｍｍサイズの多層の回路基板２上の各種電子部品３の温度変化を示した。グラフ中の▲１▼〜▲６▼は、表２に示すように、▲１▼は２０８ピンのＱＦＰのリード部分、▲２▼はアルミ電解コンデンサ（直径５ｍｍφ）の上部、▲３▼は回路基板の中央部、▲４▼は３２ピンのＰＬＣＣのリード部分、▲５▼はアルミ電解コンデンサ（直径４ｍｍφ）の上部、▲６▼はＬＥＤの上部の温度を示している。
【００７０】
【表２】
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【００７１】
加熱条件としては、表３に示すように、第１の予熱室１６においては上側熱風吹き出し部３２及び下側熱風吹き出し部３８を急加熱のため２２０℃に設定し、第２の予熱室１８においては予熱管理温度（１５０〜１６０℃）に保持するため１５０℃に設定している。また、第１のリフロー加熱室２０おいては上側熱風吹き出し部３２を半田溶融管理温度（２１０〜２２０℃）への急加熱のため３００℃に設定し、第２のリフロー加熱室２２においては半田溶融管理温度に保持するため２６０℃に設定し、さらに第１、第２のリフロー加熱室の下側熱風吹き出し部３８を２６０℃に設定している。
【００７２】
【表３】
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【００７３】
上記条件でリフロー処理した結果、回路基板上の各電子部品は、図１６及び表２に示す温度変化を呈した。即ち、前半の予熱期間では、熱容量の小さいＬＥＤ上部▲６▼、アルミ電解コンデンサ上部▲２▼，▲５▼に対しては温度立ち上がり速度が速くなるが、回路基板▲３▼が予熱管理温度に達したときには約１７０℃まで加熱される程度に収まっている。また、熱容量の大きいＱＦＰ▲１▼、ＰＬＣＣ▲４▼は、略回路基板▲３▼と同じ速度で昇温している。
後半のリフロー期間では、予熱期間の加熱パターンと同様にＬＥＤ上部▲６▼、アルミ電解コンデンサ上部▲２▼，▲５▼に対しては温度立ち上がり速度が速く、半田溶融管理温度の２１０〜２２０℃を超えるが、部品の耐熱限界温度（２４０℃）以上には達していない。また、各部の最大温度差ΔＴが１０℃程度に収まっている。
このように、本実施例では設定温度までの加熱を均一に温度のばらつきを抑えて行うことができ、良好なリフロー処理が行えた。
【００７４】
次に、比較例として従来のスリット状の吹き出し口を有する上部及び下部熱風吹き出し部を備えたリフロー装置により上記同様のリフロー処理した結果を図１７及び表４に示した。図１７は、リフロー加熱時間に対する回路基板上の各種電子部品の温度変化を示している。グラフ中の▲７▼,▲８▼は表４に示すように、▲７▼が１６ピンのＳＯＰの上部、▲８▼が６４ピンのＱＦＰの上部の温度を示している。他の▲１▼〜▲６▼は先述と同一の部品を示している。
【００７５】
【表４】
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【００７６】
図１７及び表４に示すように、各部品の温度変化は、予熱時及びリフロー加熱時共に温度のばらつきが大きくなっている。即ち、前半の予熱期間では、熱容量の小さいＬＥＤ上部▲６▼、アルミ電解コンデンサ上部▲２▼，▲５▼に対しては予熱管理温度の上限温度（１６０℃）を３０℃程度も上回る温度に加熱される一方、熱容量の大きいＱＦＰ▲１▼,▲８▼は立ち上がり速度が遅く、回路基板▲３▼の温度より低くなっており、予熱管理温度の下限温度（１５０℃）に達するまで長い時間を要している。
後半のリフロー期間では、予熱期間の加熱パターンと同様にＬＥＤ上部▲６▼、アルミ電解コンデンサ上部▲２▼，▲５▼に対しては温度立ち上がり速度が速く、半田溶融管理温度の２１０〜２２０℃を大きく超えて、ピーク温度が部品の耐熱限界温度（２４０℃）以上に達している。一方、ＱＦＰ▲１▼,▲８▼及びＰＬＣＣ▲４▼の温度が半田溶融管理温度の下限温度（２１０℃）に達するまで長い時間を要している。そして、リフロー期間内の各部の最大温度差ΔＴは４０℃程度となり、温度のばらつきが大きく、部品不良や半田の未溶融といった問題を生じ易くなる。さらに、回路基板２への加熱が不均一で安定していないため、基板間の温度差も大きい。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、熱風を複数のパイプノズルから回路基板に向けて吹き付ける際に、パイプノズルによる複数の熱風吹き付け点を回路基板に対して平面状に分散させることにより、熱風の吹き付けを回路基板面に対して均一化できる。
また、吹き付けられた熱風が回路基板から跳ね返った後に、配列されたパイプノズル同士間の空間によって形成される流路を通って熱風が炉体内を循環することで、熱風が淀むことを大幅に低減でき熱伝達効率を低下させることなく効率良く熱風を循環させることができる。
さらに、各パイプノズル群間のピッチより各パイプノズル列間のピッチを広くしたこと、により、回路基板から跳ね返った熱風の経路を確実に確保でき、熱風の循環効果が向上して、熱風の淀みがより低減される。
このように熱風の淀みが低減されて回路基板の温度ばらつきを低減できるため、鉛フリー半田に対しても良好なリフロー処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリフロー装置全体の縦断面図である。
【図２】図１に示すリフロー装置の上蓋部を開いた状態を示すリフロー装置の全体斜視図である。
【図３】リフロー装置のリフロー加熱室の拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面斜視図である。
【図５】熱風吹き出し部の一部拡大斜視図である。
【図６】隔離板とパイプノズルとを接続する手順を示す図である。
【図７】第１，第２の予熱室及び第１，第２のリフロー加熱室を通過する際に温度制御する温度プロファイルを示す図である。
【図８】上側熱風吹き出し部からの熱風を回路基板に吹き付けて回路基板を加熱する様子を説明する図である。
【図９】鉛フリー半田を用いた回路基板をリフロー処理する際のリフロー加熱時間に対する基板温度の変化を示す図である。
【図１０】本発明に係るリフロー装置の変形例としての上側熱風吹き出し部のパイプノズル群同士の間に赤外線ヒータを設けた構成を示す図である。
【図１１】輻射熱ヒータの下側に耐熱ガラス板を設けた構成を示す図である。
【図１２】本発明に係るリフロー装置の第２変形例における上側熱風吹き出し部が移動可能に支持された構成を示す図である。
【図１３】上側熱風吹き出し部のパイプノズルを回路基板面に対して傾斜させて固定した構成を示す図である。
【図１４】上側熱風吹き出し部のパイプノズルの配列を示す図である。
【図１５】パイプノズルの先端に遮蔽板を設けた構成を示す図である。
【図１６】リフロー加熱時間に対する回路基板上の各種電子部品の温度変化を示す図である。
【図１７】図１５に対応する従来のスリット状の吹き出し口を有する上部及び下部熱風吹き出し部を備えたリフロー装置によりリフロー処理した結果を示す図である。
【図１８】特開平６−６１６４０号公報に記載のリフロー装置を示す図である。
【図１９】従来の熱風を吹き付ける手法とそのときの熱風の淀みを示す図で、（ａ）はファンにより熱風を吹き付ける場合で（ｂ）はスリット状の熱風吹き付けノズルにより熱風を吹き付ける場合を示している。
【図２０】特許第２７８２７９１号に記載のリフロー装置を示す図である。
【図２１】従来の熱風から回路基板への熱伝達効率、熱風温度に対する回路基板温度の応答性を説明する図である。
【符号の説明】
２  回路基板
３  電子部品
１０  基板搬入口
１２  基板搬出口
１４  基板搬送手段
１６  第１の予熱室
１８  第２の予熱室
２０  第１のリフロー加熱室
２２  第２のリフロー加熱室
２６  シロッコファン
２８  ヒータ
３２  上側熱風吹き付け部
３４  熱風吸い込み部
３７  熱風吹き出し口
３８  下側熱風吹き出し部
４０  隔離板
４２  パイプノズル
４４  パイプノズル群
５０  赤外線ヒータ
５２  遮蔽板
５４  移動機構
１００，２００，３００  リフロー装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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