JP2001520462A - フラックス管理システム - Google Patents
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- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/42—Printed circuits
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Flow Control (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
電子部品アセンブリ処理において揮発性の有機成分が制御され、完成した回路基板などにおける堆積物を防ぐ。複数の囲まれた加熱ゾーンと、それに続く少なくとも１つのガスを含む冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で回路基板が通過するためのコンベヤとを有する機械においてそれらの成分を制御する方法は、少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離してガスの部分を冷却およびフィルタリングし、そのガスの部分の揮発性の成分の少なくともいくらかを凝縮するステップと、冷却およびフィルタリングされたガスの部分を加熱ゾーンおよび冷却ゾーンのうち少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む。
Description
【０００１】
本発明は、回路基板および他の基板上への電子部品のアセンブリに関し、より
具体的には、電子部品アセンブリ処理において生じる揮発性の有機成分を制御す
ることに関する。
具体的には、電子部品アセンブリ処理において生じる揮発性の有機成分を制御す
ることに関する。
【０００２】
リフローはんだ付け機およびウェーブはんだ付け機と同様、揮発性の有機成分
は、電子部品の他の組立処理（たとえば樹脂化合物を硬化させて部品を回路基板
または他の基板に接合する処理など）においても生じる。この明細書全体を通じ
て、「回路基板」という用語は、電子部品のいかなるタイプの基板アセンブリも
含む。
は、電子部品の他の組立処理（たとえば樹脂化合物を硬化させて部品を回路基板
または他の基板に接合する処理など）においても生じる。この明細書全体を通じ
て、「回路基板」という用語は、電子部品のいかなるタイプの基板アセンブリも
含む。
【０００３】 リフローはんだ付け機での印刷回路基板の製造においては、はんだペーストが
はんだ付けすべき領域に塗布される。はんだと同様、はんだペーストははんだの
濡れを促進して優れたはんだ接合をもたらすフラックスを含む。はんだペースト
には他の添加剤も存在し得る。回路基板はその後、コンベヤ上で、リフローはん
だ付け機の複数の加熱ゾーンを通って運ばれる。はんだペーストが溶融すると、
フラックスおよび他の添加剤中の揮発性成分は気化し、リフロー機中で凝縮する
傾向にある。リフロー炉の多くは、現在、はんだ表面の酸化を減じるために主に
窒素を用いて不活性雰囲気中ではんだ付けを行なっている。リフローはんだ付け
機では、はんだ付けすべき製品は加熱ゾーンから冷却ゾーンへと通過する。
はんだ付けすべき領域に塗布される。はんだと同様、はんだペーストははんだの
濡れを促進して優れたはんだ接合をもたらすフラックスを含む。はんだペースト
には他の添加剤も存在し得る。回路基板はその後、コンベヤ上で、リフローはん
だ付け機の複数の加熱ゾーンを通って運ばれる。はんだペーストが溶融すると、
フラックスおよび他の添加剤中の揮発性成分は気化し、リフロー機中で凝縮する
傾向にある。リフロー炉の多くは、現在、はんだ表面の酸化を減じるために主に
窒素を用いて不活性雰囲気中ではんだ付けを行なっている。リフローはんだ付け
機では、はんだ付けすべき製品は加熱ゾーンから冷却ゾーンへと通過する。
【０００４】 加熱ゾーンは通常、予熱ゾーン、浸漬ゾーンおよびスパイクゾーンに分類され
る、多数の異なるゾーンに分けられている。予熱ゾーンおよび浸漬ゾーンでは、
製品は加熱され、フラックス揮発性成分は周りを取り巻くガス雰囲気中で気化す
る。スパイクゾーンは予熱ゾーンおよび浸漬ゾーンより温度が高く、はんだが溶
融するのはこのスパイクゾーンである。リフローはんだ付け機は多くの加熱ゾー
ンを有してもよく、これらの加熱ゾーンははんだ付けすべき製品に依存して変化
し得る。異なる製品には異なる熱分布が必要であり、またはんだ付け機はフレキ
シブルであるべきであるので、たとえば１０の加熱ゾーンを含むあるはんだ付け
機は１つの予熱ゾーンに続いて７つの浸漬ゾーンと２つのスパイクゾーンとを有
する場合もあり、また異なるタイプの基板に対しては３つの予熱ゾーン、６つの
浸漬ゾーンおよび１つのスパイクゾーンを有する場合もある。はんだが基板のは
んだ領域で凝固する場所には、加熱ゾーンに続いて１つ以上の冷却ゾーンがある
。
る、多数の異なるゾーンに分けられている。予熱ゾーンおよび浸漬ゾーンでは、
製品は加熱され、フラックス揮発性成分は周りを取り巻くガス雰囲気中で気化す
る。スパイクゾーンは予熱ゾーンおよび浸漬ゾーンより温度が高く、はんだが溶
融するのはこのスパイクゾーンである。リフローはんだ付け機は多くの加熱ゾー
ンを有してもよく、これらの加熱ゾーンははんだ付けすべき製品に依存して変化
し得る。異なる製品には異なる熱分布が必要であり、またはんだ付け機はフレキ
シブルであるべきであるので、たとえば１０の加熱ゾーンを含むあるはんだ付け
機は１つの予熱ゾーンに続いて７つの浸漬ゾーンと２つのスパイクゾーンとを有
する場合もあり、また異なるタイプの基板に対しては３つの予熱ゾーン、６つの
浸漬ゾーンおよび１つのスパイクゾーンを有する場合もある。はんだが基板のは
んだ領域で凝固する場所には、加熱ゾーンに続いて１つ以上の冷却ゾーンがある
。
【０００５】 冷却ゾーンに揮発性成分が存在すると凝縮が起こり、その凝縮物が冷却機能を
損なって処理上の問題が現れるかもしれない。最もよくある問題は、印刷能力の
向上した不浄なはんだペーストによって起こる。これらのペーストはより優れた
印刷能力を達成するために粘度調節剤を用いる。この粘度調節成分が冷却ゾーン
で凝縮すると問題が生じる。本来、これらの残留物は粘性の液体であり、蓄積さ
れて熱交換器などの冷却ゾーンの表面からはんだ付けされた製品の上に滴ること
があるかもしれない。
損なって処理上の問題が現れるかもしれない。最もよくある問題は、印刷能力の
向上した不浄なはんだペーストによって起こる。これらのペーストはより優れた
印刷能力を達成するために粘度調節剤を用いる。この粘度調節成分が冷却ゾーン
で凝縮すると問題が生じる。本来、これらの残留物は粘性の液体であり、蓄積さ
れて熱交換器などの冷却ゾーンの表面からはんだ付けされた製品の上に滴ること
があるかもしれない。
【０００６】 当社の米国特許第5,577,658号には、ガスフローシステムを用いて一定の冷却 能力を維持し、かつ冷却モジュールのメンテナンスの間隔を大きく延ばす、ガス
ナイフ冷却システムが開示される。このシステムは、コンベヤ上で冷却ゾーンを
通過するはんだ付けされた製品にガス流を向け、ガス流を向けるガスナイフに対
応するヒータが予め定められた清浄サイクルにわたって作動され、はんだ付けさ
れた製品からのフラックス堆積物のフラックス気化温度より上の温度までガスナ
イフを加熱する。
ナイフ冷却システムが開示される。このシステムは、コンベヤ上で冷却ゾーンを
通過するはんだ付けされた製品にガス流を向け、ガス流を向けるガスナイフに対
応するヒータが予め定められた清浄サイクルにわたって作動され、はんだ付けさ
れた製品からのフラックス堆積物のフラックス気化温度より上の温度までガスナ
イフを加熱する。
【０００７】 本発明の目的は、印刷回路基板のアセンブリ処理において存在する揮発性の有
機成分のうち少なくともいくらかを取り除くことである。一実施例では、本発明
の目的は、リフローはんだ付け機のリフローガス流から気化したフラックス成分
の少なくともいくらかを取り除くことである。これは、ガス流からガスの少なく
とも一部を取り除き、凝縮された揮発物がリフローはんだ付け機を通過する基板
上に滴り得ない場所でフラックス揮発物を凝縮するようにその取り除いた部分を
処理し、さらにその後、清浄なガスを好ましくはそれが取られたところの下流で
リフローはんだ付け機に戻すことにより、達成される。このガスは次いで機械中
で再循環され、さらにガスフローの変化、冷却および他の処理機能によって、ガ
ス流中の気化したフラックス成分の量を制御することができる。
機成分のうち少なくともいくらかを取り除くことである。一実施例では、本発明
の目的は、リフローはんだ付け機のリフローガス流から気化したフラックス成分
の少なくともいくらかを取り除くことである。これは、ガス流からガスの少なく
とも一部を取り除き、凝縮された揮発物がリフローはんだ付け機を通過する基板
上に滴り得ない場所でフラックス揮発物を凝縮するようにその取り除いた部分を
処理し、さらにその後、清浄なガスを好ましくはそれが取られたところの下流で
リフローはんだ付け機に戻すことにより、達成される。このガスは次いで機械中
で再循環され、さらにガスフローの変化、冷却および他の処理機能によって、ガ
ス流中の気化したフラックス成分の量を制御することができる。
【０００８】 加熱および冷却ゾーンからフラックス揮発物を取り除くこととに加えて、清浄
な冷却ガスは、他に少なくとも３つの目的を有する。第１に、回路基板上で冷却
効果をもたらし、これは下流の冷却ゾーンのいずれかに清浄なガスを与えると生
じる。第２に、冷却ガスは、頂部と底部とに温度差をもたらすために、回路基板
の頂部または回路基板の底部のいずれかに与えられる。第３に、冷却ガスは、ゾ
ーンごとの温度の分離をもたらすために用いられる。処理によっては隣接するゾ
ーン間に大きな温度差を要するものもあり、たとえば、浸漬ゾーンと隣接するス
パイクゾーンとの間には１００℃の温度差があり得る。冷却されたガスを温度の
より低いゾーンに与えることにより、温度の高い方のゾーンから低い方のゾーン
へ溢出する熱の影響は減じられ、より高い温度差が達成され得る。これは特に、
より高いピーク温度を要するが浸漬温度は必要ない、鉛を含まない合金に関して
有用である。
な冷却ガスは、他に少なくとも３つの目的を有する。第１に、回路基板上で冷却
効果をもたらし、これは下流の冷却ゾーンのいずれかに清浄なガスを与えると生
じる。第２に、冷却ガスは、頂部と底部とに温度差をもたらすために、回路基板
の頂部または回路基板の底部のいずれかに与えられる。第３に、冷却ガスは、ゾ
ーンごとの温度の分離をもたらすために用いられる。処理によっては隣接するゾ
ーン間に大きな温度差を要するものもあり、たとえば、浸漬ゾーンと隣接するス
パイクゾーンとの間には１００℃の温度差があり得る。冷却されたガスを温度の
より低いゾーンに与えることにより、温度の高い方のゾーンから低い方のゾーン
へ溢出する熱の影響は減じられ、より高い温度差が達成され得る。これは特に、
より高いピーク温度を要するが浸漬温度は必要ない、鉛を含まない合金に関して
有用である。
【０００９】 ガスの部分が取り除かれるゾーンおよび清浄なガスが戻されるゾーンを変更す
る能力を有することにより、システムはフレキシブルになる。
る能力を有することにより、システムはフレキシブルになる。
【００１０】 熱交換器をリフローはんだ付け機の加熱ゾーンおよび冷却ゾーンの外側に設け
ることにより、それらのゾーンに入らなくても熱交換器を取り除いて取り替える
ことが可能になり、よって優れたメンテナンス上の利点を有する。いくつかの例
においては、熱交換器の両側のガスダクトラインにバルブが位置付けられるので
、リフローはんだ付け機を停止させずに熱交換器を取り除き清浄なユニットと取
り替えることができる。これにより機械の雰囲気の完全性は保持され、よってメ
ンテナンス中断時間は大幅に減じられる。
ることにより、それらのゾーンに入らなくても熱交換器を取り除いて取り替える
ことが可能になり、よって優れたメンテナンス上の利点を有する。いくつかの例
においては、熱交換器の両側のガスダクトラインにバルブが位置付けられるので
、リフローはんだ付け機を停止させずに熱交換器を取り除き清浄なユニットと取
り替えることができる。これにより機械の雰囲気の完全性は保持され、よってメ
ンテナンス中断時間は大幅に減じられる。
【００１１】 今日、両面基板アセンブリのリフローはんだ付けは、よりありふれたものとな
ってきている。基板の底面をリフローする場合、部品は溶融したはんだの濡れ力
だけで基板に保持され得る。部品の質量がこの濡れ力の値を超えると、その部品
は落ちてしまう。この問題に取り組むために、業界ではさまざまな技術が現在用
いられている。ある技術によると、接着剤を用いて部品を印刷回路基板に接着す
る。しかしながら、このアプローチは、さらなるステップ（すなわち接着剤の塗
布）を伴うので、経済的な観点からは望ましくない。本願は、リフローはんだ付
けのピーク温度段階の間にスパイクゾーンにおいて印刷回路基板アセンブリの底
面に冷却されたガスを向けることにより、これらの問題に解決策をもたらす。こ
の技術は、強制的な対流とリフロー処理領域の頂部から基板上に向けられる赤外
線加熱とを組合わせて、基板の底面の大きな部品の温度をはんだの溶融温度より
低く維持すると同時に、基板の頂面の部品をはんだの溶融温度より高くする。し
たがって、冷却されたガスを基板の底面に向けることにより、さらなる処理工程
を必要とすることなく両面基板アセンブリに関連する問題を解決することができ
る。
ってきている。基板の底面をリフローする場合、部品は溶融したはんだの濡れ力
だけで基板に保持され得る。部品の質量がこの濡れ力の値を超えると、その部品
は落ちてしまう。この問題に取り組むために、業界ではさまざまな技術が現在用
いられている。ある技術によると、接着剤を用いて部品を印刷回路基板に接着す
る。しかしながら、このアプローチは、さらなるステップ（すなわち接着剤の塗
布）を伴うので、経済的な観点からは望ましくない。本願は、リフローはんだ付
けのピーク温度段階の間にスパイクゾーンにおいて印刷回路基板アセンブリの底
面に冷却されたガスを向けることにより、これらの問題に解決策をもたらす。こ
の技術は、強制的な対流とリフロー処理領域の頂部から基板上に向けられる赤外
線加熱とを組合わせて、基板の底面の大きな部品の温度をはんだの溶融温度より
低く維持すると同時に、基板の頂面の部品をはんだの溶融温度より高くする。し
たがって、冷却されたガスを基板の底面に向けることにより、さらなる処理工程
を必要とすることなく両面基板アセンブリに関連する問題を解決することができ
る。
【００１２】 さらなる実施例では、清浄な冷却ガスが基板の底部よりも頂部に向けられるよ
うに基板の底部により多くの熱を与えることが所望され得る。
うに基板の底部により多くの熱を与えることが所望され得る。
【００１３】 米国特許第5,577,658号に開示されたガスナイフ冷却システムでは、熱交換器 に堆積された凝縮したフラックス成分を取り除くために自己清浄サイクルが設け
られる。清浄サイクルをなくすか、さもなければその数を減じ得る（これにより
製造中断時間を減じる）ことが現在わかっている。さらに、加熱ゾーンから離れ
ており、またリフローはんだ付け機を停止する必要さえなく取り外して清浄な熱
交換器と取り替えることのできる、熱交換器を設けることにより、製造中断時間
はさらに減じられ、リフローはんだ付け機からの生産率は増加し得る。
られる。清浄サイクルをなくすか、さもなければその数を減じ得る（これにより
製造中断時間を減じる）ことが現在わかっている。さらに、加熱ゾーンから離れ
ており、またリフローはんだ付け機を停止する必要さえなく取り外して清浄な熱
交換器と取り替えることのできる、熱交換器を設けることにより、製造中断時間
はさらに減じられ、リフローはんだ付け機からの生産率は増加し得る。
【００１４】 米国特許第5,577,658号のガスナイフ冷却システムでは、新鮮な冷却供給ガス がガスナイフに供給される。本発明ではガスの一部が冷却され、清浄され、かつ
再循環されるが、その再循環されたガスがガスナイフを通じて再び与えられるこ
とはない。再循環された冷却ガスは、必要に応じて頂部または底部のいずれかか
ら、または両方から、印刷回路基板に与えられる。
再循環されるが、その再循環されたガスがガスナイフを通じて再び与えられるこ
とはない。再循環された冷却ガスは、必要に応じて頂部または底部のいずれかか
ら、または両方から、印刷回路基板に与えられる。
【００１５】 熱交換機は好ましくは二重流路設計であり、冷却効果を変化させるようにフレ
キシブルにされている。ガス流の流速を変え、熱交換器に対する冷却媒体の流れ
を変え、さらにガスから取り除かれた熱量を設定するための制御変量である熱交
換器にわたる濡れ長さまたは経路長さを与えることにより、冷却は変化し得る。
キシブルにされている。ガス流の流速を変え、熱交換器に対する冷却媒体の流れ
を変え、さらにガスから取り除かれた熱量を設定するための制御変量である熱交
換器にわたる濡れ長さまたは経路長さを与えることにより、冷却は変化し得る。
【００１６】
本発明は、ラインにおける複数の加熱ゾーンおよびそれに続く少なくとも１つ
の冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基
板を運ぶコンベヤと、少なくとも１つの加熱ゾーンから延びる流入ガスダクトと
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れて流入ガスダクトに接続し、加熱ゾーン
および冷却ゾーンのうち他の少なくとも１つのゾーンに下流で接続する流出ガス
ダクトに結合されるフィルタリングおよび冷却装置とを含む、回路基板に部品を
アセンブリするための機械を提供する。
の冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基
板を運ぶコンベヤと、少なくとも１つの加熱ゾーンから延びる流入ガスダクトと
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れて流入ガスダクトに接続し、加熱ゾーン
および冷却ゾーンのうち他の少なくとも１つのゾーンに下流で接続する流出ガス
ダクトに結合されるフィルタリングおよび冷却装置とを含む、回路基板に部品を
アセンブリするための機械を提供する。
【００１７】 本発明はまた、回路基板への部品のアセンブリのための機械における揮発性の
成分を制御する方法を提供し、この機械は、複数の囲まれた加熱ゾーンおよびそ
れに続く中にガスを含む少なくとも１つの冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱
ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基板を運ぶコンベヤとを有し、上記の方法
は、少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、加熱ゾ
ーンおよび冷却ゾーンから離れたガスの部分を冷却およびフィルタリングしてガ
スの部分における揮発性の成分の少なくともいくらかを凝縮するステップと、下
流の冷却およびフィルタリングされたガスの部分を加熱ゾーンおよび冷却ゾーン
のうち少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む。
成分を制御する方法を提供し、この機械は、複数の囲まれた加熱ゾーンおよびそ
れに続く中にガスを含む少なくとも１つの冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱
ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基板を運ぶコンベヤとを有し、上記の方法
は、少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、加熱ゾ
ーンおよび冷却ゾーンから離れたガスの部分を冷却およびフィルタリングしてガ
スの部分における揮発性の成分の少なくともいくらかを凝縮するステップと、下
流の冷却およびフィルタリングされたガスの部分を加熱ゾーンおよび冷却ゾーン
のうち少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む。
【００１８】
図１にはリフローはんだ付け機１０が示され、これは５つの浸漬ゾーン１２お
よびそれに続く２つのスパイクゾーン１４を含む、複数の加熱ゾーンを含む。こ
の図面に示されていないものは、浸漬ゾーン１２に先行する予熱ゾーンである。
スパイクゾーンに続いて、２つの冷却ゾーン１６がある。流入ガスダクト１８は
、第５の浸漬ゾーン１２から出て、凝縮フィルタ２０を通過し、中にファン２４
を有する流出ガスダクト２２へと続くように示されている。流出ガスダクト２２
は２つに分かれ、両方の冷却ゾーン１６に清浄な排気ガスが入る。
よびそれに続く２つのスパイクゾーン１４を含む、複数の加熱ゾーンを含む。こ
の図面に示されていないものは、浸漬ゾーン１２に先行する予熱ゾーンである。
スパイクゾーンに続いて、２つの冷却ゾーン１６がある。流入ガスダクト１８は
、第５の浸漬ゾーン１２から出て、凝縮フィルタ２０を通過し、中にファン２４
を有する流出ガスダクト２２へと続くように示されている。流出ガスダクト２２
は２つに分かれ、両方の冷却ゾーン１６に清浄な排気ガスが入る。
【００１９】 図２は、リフローはんだ付け機の別の実施例を示し、この例では、冷却ゾーン
１６が、リフローはんだ付け機１０において左から右へ搬送されるコンベヤ経路
３２を通過して回路基板３０上にガスを向ける複数のガスナイフ２８を有する。
流入ガスダクト１８は、加熱ゾーン（この特定の実施例では浸漬ゾーン１２）か
ら延びる。これはリフローはんだ付け機における第１の浸漬ゾーン１２でない場
合もあるが、さらなる浸漬ゾーン１２およびスパイクゾーン１４は、流入ガスダ
クト１８が出ている浸漬ゾーンの下流に示される。凝縮フィルタ２０はリバース
フロー熱交換機を含み、流出ガスダクト２２は冷却ゾーン１６の底部から入るよ
うに示される。
１６が、リフローはんだ付け機１０において左から右へ搬送されるコンベヤ経路
３２を通過して回路基板３０上にガスを向ける複数のガスナイフ２８を有する。
流入ガスダクト１８は、加熱ゾーン（この特定の実施例では浸漬ゾーン１２）か
ら延びる。これはリフローはんだ付け機における第１の浸漬ゾーン１２でない場
合もあるが、さらなる浸漬ゾーン１２およびスパイクゾーン１４は、流入ガスダ
クト１８が出ている浸漬ゾーンの下流に示される。凝縮フィルタ２０はリバース
フロー熱交換機を含み、流出ガスダクト２２は冷却ゾーン１６の底部から入るよ
うに示される。
【００２０】 図３は複数の浸漬ゾーン１２とそれに続くスパイクゾーン１４とを含むリフロ
ーはんだ付け機を表す。図示されるように、流入ガスダクト１８は浸漬ゾーン１
２から延び、凝縮フィルタ２０を通過し、流出ガスダクト２２から下流の浸漬ゾ
ーン１２（スパイクゾーン１４の前の最後の浸漬ゾーン１２）へと入る。冷却ガ
スにより、２つのゾーン間の温度差はより大きくなる。ある処理に対しては、１
００℃程度の温度差が望ましい場合もあり、温度の低い方のゾーンに冷却ガスを
与えることにより、より優れたゾーン間の温度分離が生じ、温度の高い方のゾー
ンから熱が溢出することが少なくなる。
ーはんだ付け機を表す。図示されるように、流入ガスダクト１８は浸漬ゾーン１
２から延び、凝縮フィルタ２０を通過し、流出ガスダクト２２から下流の浸漬ゾ
ーン１２（スパイクゾーン１４の前の最後の浸漬ゾーン１２）へと入る。冷却ガ
スにより、２つのゾーン間の温度差はより大きくなる。ある処理に対しては、１
００℃程度の温度差が望ましい場合もあり、温度の低い方のゾーンに冷却ガスを
与えることにより、より優れたゾーン間の温度分離が生じ、温度の高い方のゾー
ンから熱が溢出することが少なくなる。
【００２１】 凝縮フィルタ２０は、図３では、両側にフランジ３４を有し、流入ガスダクト
１８および流出ガスダクト２２中にバルブ３６を有するように示される。したが
って、ファン２４を止めてバルブ３６を閉めると、流入ガスダクト１８と流出ガ
スダクト２２との間から凝縮フィルタ２０を取り外して、リフローはんだ付け機
の動作を停止させることなく新しい凝縮フィルタ２０と取り替えることができる
。
１８および流出ガスダクト２２中にバルブ３６を有するように示される。したが
って、ファン２４を止めてバルブ３６を閉めると、流入ガスダクト１８と流出ガ
スダクト２２との間から凝縮フィルタ２０を取り外して、リフローはんだ付け機
の動作を停止させることなく新しい凝縮フィルタ２０と取り替えることができる
。
【００２２】 図４は、予熱ゾーン１１と、それに続く浸漬ゾーン１２およびスパイクゾーン
１４とを有するリフローはんだ付け機１０を示す。流出ガスダクト２２はスパイ
クゾーン１４に頂部に入るように示される。これにより、回路基板３０は底部よ
りも頂部において冷却されるようになる。
１４とを有するリフローはんだ付け機１０を示す。流出ガスダクト２２はスパイ
クゾーン１４に頂部に入るように示される。これにより、回路基板３０は底部よ
りも頂部において冷却されるようになる。
【００２３】 図５はリフローはんだ付け機１０を示し、これは図４に示すものと同様である
が、流出ガスダクト２２はスバイクゾーン１４の底部に入る。これにより、回路
基板３０は底部で冷却され、頂部よりも底面の温度を低く維持し、これは両面基
板アセンブリに適用可能である。
が、流出ガスダクト２２はスバイクゾーン１４の底部に入る。これにより、回路
基板３０は底部で冷却され、頂部よりも底面の温度を低く維持し、これは両面基
板アセンブリに適用可能である。
【００２４】 図６には流出ガスダクト２２に接続される排気マニホールド７０が示される。
各々が中にバルブ７４を有する４つの分離したマニホールドダクト７２が、浸漬
ゾーン１２、スパイクゾーン１４および冷却ゾーン１６に接続して示される。バ
ルブ７４によりマニホールドダクト７２は開閉可能になり、したがって種々のア
センブリ動作に対して、清浄なガスが必要に応じて別々のゾーンに循環され得る
ようになる。
各々が中にバルブ７４を有する４つの分離したマニホールドダクト７２が、浸漬
ゾーン１２、スパイクゾーン１４および冷却ゾーン１６に接続して示される。バ
ルブ７４によりマニホールドダクト７２は開閉可能になり、したがって種々のア
センブリ動作に対して、清浄なガスが必要に応じて別々のゾーンに循環され得る
ようになる。
【００２５】 図７は、不活性ガスが加熱ゾーン内の循環領域３８でファン４０によって循環
されるリフローはんだ付け機の加熱ゾーンにわたる軸方向の断面図を示し、空気
溜（プレナム）４２の外側を取り囲む循環領域３８からガスを引き寄せ、拡散器
４４を通じてガスをプレナム４２に吹き込み、そこからガスはリフローはんだ付
け機で搬送中の回路基板３０上に出る。ガスはヒータパネル４６を通してプレナ
ム４２から出る。流入ガスダクト１８は、ヒータパネル４６を出た後にプレナム
４２のまわりのガス循環領域３８から延びて示される。加熱ゾーンは１つ以上の
予熱ゾーン、浸漬ゾーンまたはスパイクゾーンであり、それらのゾーン自体が特
定の回路基板アセンブリに依存して変化し得る。
されるリフローはんだ付け機の加熱ゾーンにわたる軸方向の断面図を示し、空気
溜（プレナム）４２の外側を取り囲む循環領域３８からガスを引き寄せ、拡散器
４４を通じてガスをプレナム４２に吹き込み、そこからガスはリフローはんだ付
け機で搬送中の回路基板３０上に出る。ガスはヒータパネル４６を通してプレナ
ム４２から出る。流入ガスダクト１８は、ヒータパネル４６を出た後にプレナム
４２のまわりのガス循環領域３８から延びて示される。加熱ゾーンは１つ以上の
予熱ゾーン、浸漬ゾーンまたはスパイクゾーンであり、それらのゾーン自体が特
定の回路基板アセンブリに依存して変化し得る。
【００２６】 凝縮フィルタ２０は図８および図９にリバースフロー熱交換器として示され、
これにおいてガスフローは第１の組のフィン５０を通過して反転領域５２へ入り
、中を通過するガスから熱を取り除くエネルギ除去ユニットに相当する第２の組
のフィン５４がそれに続く。第２の組のフィン５４に続いて、標準空気路フィル
タであり、かつ熱交換器内に生じる凝縮物がファン２４を通じて排出または排気
ライン２２中へ吸い込まれるのを防ぐために設けられる粒子フィルタ５６が、置
かれる。図９は、熱交換器２０にわたって循環される冷却剤のためにフィン５０
および５２を通る冷却管５８を示すリバースフロー熱交換器２０の側面図を示す
。熱交換器の下にはドリップトレイ５９が示され、熱交換器２０から凝縮物を取
り除くための排水路６０も示される。
これにおいてガスフローは第１の組のフィン５０を通過して反転領域５２へ入り
、中を通過するガスから熱を取り除くエネルギ除去ユニットに相当する第２の組
のフィン５４がそれに続く。第２の組のフィン５４に続いて、標準空気路フィル
タであり、かつ熱交換器内に生じる凝縮物がファン２４を通じて排出または排気
ライン２２中へ吸い込まれるのを防ぐために設けられる粒子フィルタ５６が、置
かれる。図９は、熱交換器２０にわたって循環される冷却剤のためにフィン５０
および５２を通る冷却管５８を示すリバースフロー熱交換器２０の側面図を示す
。熱交換器の下にはドリップトレイ５９が示され、熱交換器２０から凝縮物を取
り除くための排水路６０も示される。
【００２７】 他の実施例では、冷却剤がパイプ内をガスフローと反対の方向に流れる、逆流
熱交換器が用いられ得る。半導体装置に関連する電気的エネルギを用いて低温の
表面を生じさせるペルチェ接合冷却器もまた、熱交換器として用いられ得る。適
切な熱交換器の種々の型は、フィン付きガス−ガス熱交換機またはチューブフィ
ン付き液体−ガス熱交換機を含む。
熱交換器が用いられ得る。半導体装置に関連する電気的エネルギを用いて低温の
表面を生じさせるペルチェ接合冷却器もまた、熱交換器として用いられ得る。適
切な熱交換器の種々の型は、フィン付きガス−ガス熱交換機またはチューブフィ
ン付き液体−ガス熱交換機を含む。
【００２８】 図１０の流入ガスダクト１８にはヒータ６６が示される。ヒータ（好ましくは
電気ヒータ）は、清浄サイクル中で用いられ、流入ガスダクト１８内の循環する
ガスを加熱して、流入ガスダクト１８、熱交換器２０および流出ガスダクト２２
中に生じ得る何らかの凝縮堆積物を気化させる。清浄サイクルはリフローはんだ
付け機が動作中でないときのみ用いられ、循環ガスは加熱されて、システム中の
いずれかで堆積されたかもしれない何らかの凝縮物を気化させる。
電気ヒータ）は、清浄サイクル中で用いられ、流入ガスダクト１８内の循環する
ガスを加熱して、流入ガスダクト１８、熱交換器２０および流出ガスダクト２２
中に生じ得る何らかの凝縮堆積物を気化させる。清浄サイクルはリフローはんだ
付け機が動作中でないときのみ用いられ、循環ガスは加熱されて、システム中の
いずれかで堆積されたかもしれない何らかの凝縮物を気化させる。
【００２９】 本発明は一般に、回路基板への電子部品のアセンブリのための機械であって、
その機械にわたってコンベヤ上を通る印刷回路基板を取り巻くガス雰囲気を有す
る機械に適用する。ガスの一部は加熱ゾーン、すなわち予熱ゾーン１１、浸漬ゾ
ーン１２および／またはスパイクゾーン１４のうち少なくとも１つから引き出さ
れ、冷却されてガスから凝縮物が取り除かれ、これが結果的にガスを清浄にし、
その後その清浄なガスを、ガスの一部を取ったゾーンの下流の少なくとも１つの
ゾーンに戻す。すなわち、リフローはんだ付け機の浸漬ゾーン１２、スパイクゾ
ーン１４または冷却ゾーン１６の少なくともいずれか１つに戻す。凝縮フィルタ
を通じて再循環されるガスの量はファン２４によって、また流入ガスダクト１８
および流出ガスダクト２２の流路の断面積を変えることによって、制御される。
これは、ダクト内のダンパまたはバルブを用いて変えることができる。熱交換器
に関しては、より遅いガス速度を有し、かつ凝縮物が落ちないように支持するた
めにガスが熱交換器と接触することが好ましく、一方、熱交換器以外の場所、す
なわち流入ガスダクト１８および流出ガスダクト２２では、凝縮材料を懸垂状態
で保ち、またダクト表面にそれらを堆積させないようにするために、高速である
ことが好ましい。熱交換器では、システムの適正な機能に必要な望ましいエネル
ギ除去を達成するには、十分な濡れ長さ、すなわちガスが冷却表面と接触する長
さが必要とされる。公知のリフローはんだ付け機では、熱交換機が冷却ゾーンに
含まれていたのに対して、本願では、熱交換器は加熱ゾーンおよび冷却ゾーンか
ら離されており、よって熱交換器内に生じる凝縮物はドリップトレイ５９内へ堆
積され、排水路６０によって収集される。
その機械にわたってコンベヤ上を通る印刷回路基板を取り巻くガス雰囲気を有す
る機械に適用する。ガスの一部は加熱ゾーン、すなわち予熱ゾーン１１、浸漬ゾ
ーン１２および／またはスパイクゾーン１４のうち少なくとも１つから引き出さ
れ、冷却されてガスから凝縮物が取り除かれ、これが結果的にガスを清浄にし、
その後その清浄なガスを、ガスの一部を取ったゾーンの下流の少なくとも１つの
ゾーンに戻す。すなわち、リフローはんだ付け機の浸漬ゾーン１２、スパイクゾ
ーン１４または冷却ゾーン１６の少なくともいずれか１つに戻す。凝縮フィルタ
を通じて再循環されるガスの量はファン２４によって、また流入ガスダクト１８
および流出ガスダクト２２の流路の断面積を変えることによって、制御される。
これは、ダクト内のダンパまたはバルブを用いて変えることができる。熱交換器
に関しては、より遅いガス速度を有し、かつ凝縮物が落ちないように支持するた
めにガスが熱交換器と接触することが好ましく、一方、熱交換器以外の場所、す
なわち流入ガスダクト１８および流出ガスダクト２２では、凝縮材料を懸垂状態
で保ち、またダクト表面にそれらを堆積させないようにするために、高速である
ことが好ましい。熱交換器では、システムの適正な機能に必要な望ましいエネル
ギ除去を達成するには、十分な濡れ長さ、すなわちガスが冷却表面と接触する長
さが必要とされる。公知のリフローはんだ付け機では、熱交換機が冷却ゾーンに
含まれていたのに対して、本願では、熱交換器は加熱ゾーンおよび冷却ゾーンか
ら離されており、よって熱交換器内に生じる凝縮物はドリップトレイ５９内へ堆
積され、排水路６０によって収集される。
【００３０】 冷却ゾーン内に、それらのゾーン内のガスを冷却するかまたはそれらのゾーン
に新鮮な冷却ガスを与えるかのいずれかを行なう他の熱交換器を設けてもよいが
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーン中のガスのいくらかは清浄済みであるので、冷却
ゾーン内の熱交換機におけるフラックス揮発性堆積物はより少なくなる。
に新鮮な冷却ガスを与えるかのいずれかを行なう他の熱交換器を設けてもよいが
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーン中のガスのいくらかは清浄済みであるので、冷却
ゾーン内の熱交換機におけるフラックス揮発性堆積物はより少なくなる。
【００３１】 図２および図６に示すように、当社の米国特許第5,577,658号に開示されるも のと同様のガスナイフ冷却システムを有する冷却ゾーン１６に、ガスナイフ２８
が設けられ得る。このシステムでは、ガスナイフ２８へ循環する冷却ガスのため
の別の熱交換器（図示せず）が冷却ゾーン１６に含まれてもよい。冷却ゾーン内
のフラックス堆積物がより少ないので、必要な清浄サイクルもより少なくなり、
機械の中断時間も減少する。
が設けられ得る。このシステムでは、ガスナイフ２８へ循環する冷却ガスのため
の別の熱交換器（図示せず）が冷却ゾーン１６に含まれてもよい。冷却ゾーン内
のフラックス堆積物がより少ないので、必要な清浄サイクルもより少なくなり、
機械の中断時間も減少する。
【００３２】 熱交換器２０内の管５８Ａおよび５８Ｂを通過する冷却剤の制御は、ガスフロ
ーに供給されるエネルギの量もまた制御する。熱交換器２０にわたるガスフロー
の圧力差のモニタリングを用いて、循環するガスの温度降下およびシステム中を
循環するのガスの流れを制御かつ調節することができる。
ーに供給されるエネルギの量もまた制御する。熱交換器２０にわたるガスフロー
の圧力差のモニタリングを用いて、循環するガスの温度降下およびシステム中を
循環するのガスの流れを制御かつ調節することができる。
【００３３】 ガスが下流の浸漬ゾーン、スパイクゾーンまたは冷却ゾーンのいずれかに戻さ
れると、それは加熱ゾーンでコンベヤ上の回路基板の動きと逆方向に進むように
再循環するので、清浄なガスが継続的に循環し、リフローはんだ付け機に存在す
るフラックス揮発物を減じる。
れると、それは加熱ゾーンでコンベヤ上の回路基板の動きと逆方向に進むように
再循環するので、清浄なガスが継続的に循環し、リフローはんだ付け機に存在す
るフラックス揮発物を減じる。
【００３４】 一実施例では、凝縮フィルタ２０を通過するプロセスガスは約２５℃から１０
０℃の範囲のある温度まで冷却され、循環してリフローはんだ付け機１０へ戻さ
れる。図３に示す実施例では、ガスは約１６０℃の設定点を有する加熱ゾーン１
２から取られ、第１のスパイクゾーン１４の前の最後の浸漬ゾーン１２へ循環さ
れる。この最後の浸漬ゾーン１２は１７０℃の設定点を有する。スパイクゾーン
１４は２５０℃の設定点を有し、したがって循環する冷却ガスはゾーン間の温度
差を維持する助けとなる。エネルギの除去は、約１００℃の凝縮フィルタ２０に
わたって循環するガスにおける温度降下を引き起こす。ガスが冷却ゾーン１６へ
循環する図２に示す実施例については、ガスの温度降下は約１６０℃である。温
度降下は、所望の冷却に依存して、約５０℃から２００℃の間で変動する。
０℃の範囲のある温度まで冷却され、循環してリフローはんだ付け機１０へ戻さ
れる。図３に示す実施例では、ガスは約１６０℃の設定点を有する加熱ゾーン１
２から取られ、第１のスパイクゾーン１４の前の最後の浸漬ゾーン１２へ循環さ
れる。この最後の浸漬ゾーン１２は１７０℃の設定点を有する。スパイクゾーン
１４は２５０℃の設定点を有し、したがって循環する冷却ガスはゾーン間の温度
差を維持する助けとなる。エネルギの除去は、約１００℃の凝縮フィルタ２０に
わたって循環するガスにおける温度降下を引き起こす。ガスが冷却ゾーン１６へ
循環する図２に示す実施例については、ガスの温度降下は約１６０℃である。温
度降下は、所望の冷却に依存して、約５０℃から２００℃の間で変動する。
【００３５】 ここに示した実施例に対しては、前掲の請求項によってのみ限定される本発明
の範囲から離れることなく、さまざまな変更をなすことができる。
の範囲から離れることなく、さまざまな変更をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に従った凝縮フィルタを有するリフローはんだ
付け機を示す概略図である。
付け機を示す概略図である。
【図２】 本発明のさらなる実施例に従ったリバースフロー凝縮フィルタを
有し、冷却ガスが冷却ゾーンに戻るリフローはんだ付け機を示す概略図である。
有し、冷却ガスが冷却ゾーンに戻るリフローはんだ付け機を示す概略図である。
【図３】 本発明のまたさらなる実施例に従った取り外し可能な凝縮フィル
タを有し、冷却ガスがスパイクゾーンの前の最後の浸漬ゾーンに戻ってゾーンを
分離するリフローはんだ付け機を示す概略図である。
タを有し、冷却ガスがスパイクゾーンの前の最後の浸漬ゾーンに戻ってゾーンを
分離するリフローはんだ付け機を示す概略図である。
【図４】 ガスが下流の加熱ゾーンの頂部へ循環する、本発明の別の実施例
に従った印刷回路基板を処理するための機械を示す概略図である。
に従った印刷回路基板を処理するための機械を示す概略図である。
【図５】 下流の加熱ゾーンの底部へガスが循環する、図４に示すものと同
様の機械を示す概略図である。
様の機械を示す概略図である。
【図６】 ガスフローの戻りを選択するための排気マニホールドを有する、
本発明の別の実施例を示す概略図である。
本発明の別の実施例を示す概略図である。
【図７】 本発明のさらなる実施例に従った凝縮フィルタへのガスフローの
排気ポートを示すリフローはんだ付け機にわたる軸方向の概略断面図である。
排気ポートを示すリフローはんだ付け機にわたる軸方向の概略断面図である。
【図８】 本発明の一実施例に従った凝縮フィルタを示す概略断面図である
。
。
【図９】 図５の凝縮フィルタを示す概略断面図である。
【図１０】 本発明のさらなる実施例に従った凝縮フィルタを示す概略断面
図である。
図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１月３０日（２００１．１．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 フラックス管理システム
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、回路基板および他の基板上への電子部品のアセンブリに関し、より
具体的には、電子部品アセンブリ処理において生じる揮発性の有機成分を制御す
ることに関する。
具体的には、電子部品アセンブリ処理において生じる揮発性の有機成分を制御す
ることに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】 リフローはんだ付け機およびウェーブはんだ付け機と同様、揮発性の有機成分
は、電子部品の他の組立処理（たとえば樹脂化合物を硬化させて部品を回路基板
または他の基板に接合する処理など）においても生じる。この明細書全体を通じ
て、「回路基板」という用語は、電子部品のいかなるタイプの基板アセンブリも
含む。
は、電子部品の他の組立処理（たとえば樹脂化合物を硬化させて部品を回路基板
または他の基板に接合する処理など）においても生じる。この明細書全体を通じ
て、「回路基板」という用語は、電子部品のいかなるタイプの基板アセンブリも
含む。
【０００３】 リフローはんだ付け機での印刷回路基板の製造においては、はんだペーストが
はんだ付けすべき領域に塗布される。はんだと同様、はんだペーストははんだの
濡れを促進して優れたはんだ接合をもたらすフラックスを含む。はんだペースト
には他の添加剤も存在し得る。回路基板はその後、コンベヤ上で、リフローはん
だ付け機の複数の加熱ゾーンを通って運ばれる。はんだペーストが溶融すると、
フラックスおよび他の添加剤中の揮発性成分は気化し、リフロー機中で凝縮する
傾向にある。リフロー炉の多くは、現在、はんだ表面の酸化を減じるために主に
窒素を用いて不活性雰囲気中ではんだ付けを行なっている。リフローはんだ付け
機では、はんだ付けすべき製品は加熱ゾーンから冷却ゾーンへと通過する。
はんだ付けすべき領域に塗布される。はんだと同様、はんだペーストははんだの
濡れを促進して優れたはんだ接合をもたらすフラックスを含む。はんだペースト
には他の添加剤も存在し得る。回路基板はその後、コンベヤ上で、リフローはん
だ付け機の複数の加熱ゾーンを通って運ばれる。はんだペーストが溶融すると、
フラックスおよび他の添加剤中の揮発性成分は気化し、リフロー機中で凝縮する
傾向にある。リフロー炉の多くは、現在、はんだ表面の酸化を減じるために主に
窒素を用いて不活性雰囲気中ではんだ付けを行なっている。リフローはんだ付け
機では、はんだ付けすべき製品は加熱ゾーンから冷却ゾーンへと通過する。
【０００４】 加熱ゾーンは通常、予熱ゾーン、均熱ゾーンおよびスパイクゾーンに分類され
る、多数の異なるゾーンに分けられている。予熱ゾーンおよび均熱ゾーンでは、
製品は加熱され、フラックス揮発性成分は周りを取り巻くガス雰囲気中で気化す
る。スパイクゾーンは予熱ゾーンおよび均熱ゾーンより温度が高く、はんだが溶
融するのはこのスパイクゾーンである。リフローはんだ付け機は多くの加熱ゾー
ンを有してもよく、これらの加熱ゾーンははんだ付けすべき製品に依存して変化
し得る。異なる製品には異なる熱分布が必要であり、またはんだ付け機はフレキ
シブルであるべきであるので、たとえば１０の加熱ゾーンを含むあるはんだ付け
機は１つの予熱ゾーンに続いて７つの均熱ゾーンと２つのスパイクゾーンとを有
する場合もあり、また異なるタイプの基板に対しては３つの予熱ゾーン、６つの
均熱ゾーンおよび１つのスパイクゾーンを有する場合もある。はんだが基板のは
んだ領域で凝固する場所には、加熱ゾーンに続いて１つ以上の冷却ゾーンがある
。
る、多数の異なるゾーンに分けられている。予熱ゾーンおよび均熱ゾーンでは、
製品は加熱され、フラックス揮発性成分は周りを取り巻くガス雰囲気中で気化す
る。スパイクゾーンは予熱ゾーンおよび均熱ゾーンより温度が高く、はんだが溶
融するのはこのスパイクゾーンである。リフローはんだ付け機は多くの加熱ゾー
ンを有してもよく、これらの加熱ゾーンははんだ付けすべき製品に依存して変化
し得る。異なる製品には異なる熱分布が必要であり、またはんだ付け機はフレキ
シブルであるべきであるので、たとえば１０の加熱ゾーンを含むあるはんだ付け
機は１つの予熱ゾーンに続いて７つの均熱ゾーンと２つのスパイクゾーンとを有
する場合もあり、また異なるタイプの基板に対しては３つの予熱ゾーン、６つの
均熱ゾーンおよび１つのスパイクゾーンを有する場合もある。はんだが基板のは
んだ領域で凝固する場所には、加熱ゾーンに続いて１つ以上の冷却ゾーンがある
。
【０００５】 冷却ゾーンに揮発性成分が存在すると凝縮が起こり、その凝縮物が冷却機能を
損なって処理上の問題が現れるかもしれない。最もよくある問題は、印刷能力の
向上した不浄なはんだペーストによって起こる。これらのペーストはより優れた
印刷能力を達成するために粘度調節剤を用いる。この粘度調節成分が冷却ゾーン
で凝縮すると問題が生じる。本来、これらの残留物は粘性の液体であり、蓄積さ
れて熱交換器などの冷却ゾーンの表面からはんだ付けされた製品の上に滴ること
があるかもしれない。
損なって処理上の問題が現れるかもしれない。最もよくある問題は、印刷能力の
向上した不浄なはんだペーストによって起こる。これらのペーストはより優れた
印刷能力を達成するために粘度調節剤を用いる。この粘度調節成分が冷却ゾーン
で凝縮すると問題が生じる。本来、これらの残留物は粘性の液体であり、蓄積さ
れて熱交換器などの冷却ゾーンの表面からはんだ付けされた製品の上に滴ること
があるかもしれない。
【０００６】 当社の米国特許第5,577,658号には、ガスフローシステムを用いて一定の冷却 能力を維持し、かつ冷却モジュールのメンテナンスの間隔を大きく延ばす、ガス
ナイフ冷却システムが開示される。このシステムは、コンベヤ上で冷却ゾーンを
通過するはんだ付けされた製品にガス流を向け、ガス流を向けるガスナイフに対
応するヒータが予め定められた清浄サイクルにわたって作動され、はんだ付けさ
れた製品からのフラックス堆積物のフラックス気化温度より上の温度までガスナ
イフを加熱する。
ナイフ冷却システムが開示される。このシステムは、コンベヤ上で冷却ゾーンを
通過するはんだ付けされた製品にガス流を向け、ガス流を向けるガスナイフに対
応するヒータが予め定められた清浄サイクルにわたって作動され、はんだ付けさ
れた製品からのフラックス堆積物のフラックス気化温度より上の温度までガスナ
イフを加熱する。
【０００７】 本発明の目的は、印刷回路基板のアセンブリ処理において存在する揮発性の有
機成分のうち少なくともいくらかを取り除くことである。一実施例では、本発明
の目的は、リフローはんだ付け機のリフローガス流から気化したフラックス成分
の少なくともいくらかを取り除くことである。これは、ガス流からガスの少なく
とも一部を取り除き、凝縮された揮発物がリフローはんだ付け機を通過する基板
上に滴り得ない場所でフラックス揮発物を凝縮するようにその取り除いた部分を
処理し、さらにその後、清浄なガスを好ましくはそれが取られたところの下流で
リフローはんだ付け機に戻すことにより、達成される。このガスは次いで機械中
で再循環され、さらにガスフローの変化、冷却および他の処理機能によって、ガ
ス流中の気化したフラックス成分の量を制御することができる。
機成分のうち少なくともいくらかを取り除くことである。一実施例では、本発明
の目的は、リフローはんだ付け機のリフローガス流から気化したフラックス成分
の少なくともいくらかを取り除くことである。これは、ガス流からガスの少なく
とも一部を取り除き、凝縮された揮発物がリフローはんだ付け機を通過する基板
上に滴り得ない場所でフラックス揮発物を凝縮するようにその取り除いた部分を
処理し、さらにその後、清浄なガスを好ましくはそれが取られたところの下流で
リフローはんだ付け機に戻すことにより、達成される。このガスは次いで機械中
で再循環され、さらにガスフローの変化、冷却および他の処理機能によって、ガ
ス流中の気化したフラックス成分の量を制御することができる。
【０００８】 加熱および冷却ゾーンからフラックス揮発物を取り除くこととに加えて、清浄
な冷却ガスは、他に少なくとも３つの目的を有する。第１に、回路基板上で冷却
効果をもたらし、これは下流の冷却ゾーンのいずれかに清浄なガスを与えると生
じる。第２に、冷却ガスは、頂部と底部とに温度差をもたらすために、回路基板
の頂部または回路基板の底部のいずれかに与えられる。第３に、冷却ガスは、ゾ
ーンごとの温度の分離をもたらすために用いられる。処理によっては隣接するゾ
ーン間に大きな温度差を要するものもあり、たとえば、均熱ゾーンと隣接するス
パイクゾーンとの間には１００℃の温度差があり得る。冷却されたガスを温度の
より低いゾーンに与えることにより、温度の高い方のゾーンから低い方のゾーン
へ溢出する熱の影響は減じられ、より高い温度差が達成され得る。これは特に、
より高いピーク温度を要するが均熱温度は必要ない、鉛を含まない合金に関して
有用である。
な冷却ガスは、他に少なくとも３つの目的を有する。第１に、回路基板上で冷却
効果をもたらし、これは下流の冷却ゾーンのいずれかに清浄なガスを与えると生
じる。第２に、冷却ガスは、頂部と底部とに温度差をもたらすために、回路基板
の頂部または回路基板の底部のいずれかに与えられる。第３に、冷却ガスは、ゾ
ーンごとの温度の分離をもたらすために用いられる。処理によっては隣接するゾ
ーン間に大きな温度差を要するものもあり、たとえば、均熱ゾーンと隣接するス
パイクゾーンとの間には１００℃の温度差があり得る。冷却されたガスを温度の
より低いゾーンに与えることにより、温度の高い方のゾーンから低い方のゾーン
へ溢出する熱の影響は減じられ、より高い温度差が達成され得る。これは特に、
より高いピーク温度を要するが均熱温度は必要ない、鉛を含まない合金に関して
有用である。
【０００９】 ガスの部分が取り除かれるゾーンおよび清浄なガスが戻されるゾーンを変更す
る能力を有することにより、システムはフレキシブルになる。
る能力を有することにより、システムはフレキシブルになる。
【００１０】 熱交換器をリフローはんだ付け機の加熱ゾーンおよび冷却ゾーンの外側に設け
ることにより、それらのゾーンに入らなくても熱交換器を取り除いて取り替える
ことが可能になり、よって優れたメンテナンス上の利点を有する。いくつかの例
においては、熱交換器の両側のガスダクトラインにバルブが位置付けられるので
、リフローはんだ付け機を停止させずに熱交換器を取り除き清浄なユニットと取
り替えることができる。これにより機械の雰囲気の完全性は保持され、よってメ
ンテナンス中断時間は大幅に減じられる。
ることにより、それらのゾーンに入らなくても熱交換器を取り除いて取り替える
ことが可能になり、よって優れたメンテナンス上の利点を有する。いくつかの例
においては、熱交換器の両側のガスダクトラインにバルブが位置付けられるので
、リフローはんだ付け機を停止させずに熱交換器を取り除き清浄なユニットと取
り替えることができる。これにより機械の雰囲気の完全性は保持され、よってメ
ンテナンス中断時間は大幅に減じられる。
【００１１】 今日、両面基板アセンブリのリフローはんだ付けは、よりありふれたものとな
ってきている。基板の底面をリフローする場合、部品は溶融したはんだの濡れ力
だけで基板に保持され得る。部品の質量がこの濡れ力の値を超えると、その部品
は落ちてしまう。この問題に取り組むために、業界ではさまざまな技術が現在用
いられている。ある技術によると、接着剤を用いて部品を印刷回路基板に接着す
る。しかしながら、このアプローチは、さらなるステップ（すなわち接着剤の塗
布）を伴うので、経済的な観点からは望ましくない。本願は、リフローはんだ付
けのピーク温度段階の間にスパイクゾーンにおいて印刷回路基板アセンブリの底
面に冷却されたガスを向けることにより、これらの問題に解決策をもたらす。こ
の技術は、強制的な対流とリフロー処理領域の頂部から基板上に向けられる赤外
線加熱とを組合わせて、基板の底面の大きな部品の温度をはんだの溶融温度より
低く維持すると同時に、基板の頂面の部品をはんだの溶融温度より高くする。し
たがって、冷却されたガスを基板の底面に向けることにより、さらなる処理工程
を必要とすることなく両面基板アセンブリに関連する問題を解決することができ
る。
ってきている。基板の底面をリフローする場合、部品は溶融したはんだの濡れ力
だけで基板に保持され得る。部品の質量がこの濡れ力の値を超えると、その部品
は落ちてしまう。この問題に取り組むために、業界ではさまざまな技術が現在用
いられている。ある技術によると、接着剤を用いて部品を印刷回路基板に接着す
る。しかしながら、このアプローチは、さらなるステップ（すなわち接着剤の塗
布）を伴うので、経済的な観点からは望ましくない。本願は、リフローはんだ付
けのピーク温度段階の間にスパイクゾーンにおいて印刷回路基板アセンブリの底
面に冷却されたガスを向けることにより、これらの問題に解決策をもたらす。こ
の技術は、強制的な対流とリフロー処理領域の頂部から基板上に向けられる赤外
線加熱とを組合わせて、基板の底面の大きな部品の温度をはんだの溶融温度より
低く維持すると同時に、基板の頂面の部品をはんだの溶融温度より高くする。し
たがって、冷却されたガスを基板の底面に向けることにより、さらなる処理工程
を必要とすることなく両面基板アセンブリに関連する問題を解決することができ
る。
【００１２】 さらなる実施例では、清浄な冷却ガスが基板の底部よりも頂部に向けられるよ
うに基板の底部により多くの熱を与えることが所望され得る。
うに基板の底部により多くの熱を与えることが所望され得る。
【００１３】 米国特許第5,577,658号に開示されたガスナイフ冷却システムでは、熱交換器 に堆積された凝縮したフラックス成分を取り除くために自己清浄サイクルが設け
られる。清浄サイクルをなくすか、さもなければその数を減じ得る（これにより
製造中断時間を減じる）ことが現在わかっている。さらに、加熱ゾーンから離れ
ており、またリフローはんだ付け機を停止する必要さえなく取り外して清浄な熱
交換器と取り替えることのできる、熱交換器を設けることにより、製造中断時間
はさらに減じられ、リフローはんだ付け機からの生産率は増加し得る。
られる。清浄サイクルをなくすか、さもなければその数を減じ得る（これにより
製造中断時間を減じる）ことが現在わかっている。さらに、加熱ゾーンから離れ
ており、またリフローはんだ付け機を停止する必要さえなく取り外して清浄な熱
交換器と取り替えることのできる、熱交換器を設けることにより、製造中断時間
はさらに減じられ、リフローはんだ付け機からの生産率は増加し得る。
【００１４】 米国特許第5,577,658号のガスナイフ冷却システムでは、新鮮な冷却供給ガス がガスナイフに供給される。本発明ではガスの一部が冷却され、清浄され、かつ
再循環されるが、その再循環されたガスがガスナイフを通じて再び与えられるこ
とはない。再循環された冷却ガスは、必要に応じて頂部または底部のいずれかか
ら、または両方から、印刷回路基板に与えられる。
再循環されるが、その再循環されたガスがガスナイフを通じて再び与えられるこ
とはない。再循環された冷却ガスは、必要に応じて頂部または底部のいずれかか
ら、または両方から、印刷回路基板に与えられる。
【００１５】 熱交換機は好ましくは二重流路設計であり、冷却効果を変化させるようにフレ
キシブルにされている。ガス流の流速を変え、熱交換器に対する冷却媒体の流れ
を変え、さらにガスから取り除かれた熱量を設定するための制御変量である熱交
換器にわたる濡れ長さまたは経路長さを与えることにより、冷却は変化し得る。
キシブルにされている。ガス流の流速を変え、熱交換器に対する冷却媒体の流れ
を変え、さらにガスから取り除かれた熱量を設定するための制御変量である熱交
換器にわたる濡れ長さまたは経路長さを与えることにより、冷却は変化し得る。
【００１６】
【発明の概要】 本発明は、ラインにおける複数の加熱ゾーンおよびそれに続く少なくとも１つ
の冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基
板を運ぶコンベヤと、少なくとも１つの加熱ゾーンから延びる流入ガスダクトと
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れて流入ガスダクトに接続し、加熱ゾーン
および冷却ゾーンのうち他の少なくとも１つのゾーンに下流で接続する流出ガス
ダクトに結合されるフィルタリングおよび冷却装置とを含む、回路基板に部品を
アセンブリするための機械を提供する。
の冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基
板を運ぶコンベヤと、少なくとも１つの加熱ゾーンから延びる流入ガスダクトと
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れて流入ガスダクトに接続し、加熱ゾーン
および冷却ゾーンのうち他の少なくとも１つのゾーンに下流で接続する流出ガス
ダクトに結合されるフィルタリングおよび冷却装置とを含む、回路基板に部品を
アセンブリするための機械を提供する。
【００１７】 本発明はまた、回路基板への部品のアセンブリのための機械における揮発性の
成分を制御する方法を提供し、この機械は、複数の囲まれた加熱ゾーンおよびそ
れに続く中にガスを含む少なくとも１つの冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱
ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基板を運ぶコンベヤとを有し、上記の方法
は、少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、加熱ゾ
ーンおよび冷却ゾーンから離れたガスの部分を冷却およびフィルタリングしてガ
スの部分における揮発性の成分の少なくともいくらかを凝縮するステップと、下
流の冷却およびフィルタリングされたガスの部分を加熱ゾーンおよび冷却ゾーン
のうち少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む。
成分を制御する方法を提供し、この機械は、複数の囲まれた加熱ゾーンおよびそ
れに続く中にガスを含む少なくとも１つの冷却ゾーンと、コンベヤ経路上で加熱
ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基板を運ぶコンベヤとを有し、上記の方法
は、少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、加熱ゾ
ーンおよび冷却ゾーンから離れたガスの部分を冷却およびフィルタリングしてガ
スの部分における揮発性の成分の少なくともいくらかを凝縮するステップと、下
流の冷却およびフィルタリングされたガスの部分を加熱ゾーンおよび冷却ゾーン
のうち少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む。
【００１８】
【好ましい実施例の説明】 図１にはリフローはんだ付け機１０が示され、これは５つの均熱ゾーン１２お
よびそれに続く２つのスパイクゾーン１４を含む、複数の加熱ゾーンを含む。こ
の図面に示されていないものは、均熱ゾーン１２に先行する予熱ゾーンである。
スパイクゾーンに続いて、２つの冷却ゾーン１６がある。流入ガスダクト１８は
、第５の均熱ゾーン１２から出て、凝縮フィルタ２０を通過し、中にファン２４
を有する流出ガスダクト２２へと続くように示されている。流出ガスダクト２２
は２つに分かれ、両方の冷却ゾーン１６に清浄な排気ガスが入る。
よびそれに続く２つのスパイクゾーン１４を含む、複数の加熱ゾーンを含む。こ
の図面に示されていないものは、均熱ゾーン１２に先行する予熱ゾーンである。
スパイクゾーンに続いて、２つの冷却ゾーン１６がある。流入ガスダクト１８は
、第５の均熱ゾーン１２から出て、凝縮フィルタ２０を通過し、中にファン２４
を有する流出ガスダクト２２へと続くように示されている。流出ガスダクト２２
は２つに分かれ、両方の冷却ゾーン１６に清浄な排気ガスが入る。
【００１９】 図２は、リフローはんだ付け機の別の実施例を示し、この例では、冷却ゾーン
１６が、リフローはんだ付け機１０において左から右へ搬送されるコンベヤ経路
３２を通過して回路基板３０上にガスを向ける複数のガスナイフ２８を有する。
流入ガスダクト１８は、加熱ゾーン（この特定の実施例では均熱ゾーン１２）か
ら延びる。これはリフローはんだ付け機における第１の均熱ゾーン１２でない場
合もあるが、さらなる均熱ゾーン１２およびスパイクゾーン１４は、流入ガスダ
クト１８が出ている均熱ゾーンの下流に示される。凝縮フィルタ２０はリバース
フロー熱交換機を含み、流出ガスダクト２２は冷却ゾーン１６の底部から入るよ
うに示される。
１６が、リフローはんだ付け機１０において左から右へ搬送されるコンベヤ経路
３２を通過して回路基板３０上にガスを向ける複数のガスナイフ２８を有する。
流入ガスダクト１８は、加熱ゾーン（この特定の実施例では均熱ゾーン１２）か
ら延びる。これはリフローはんだ付け機における第１の均熱ゾーン１２でない場
合もあるが、さらなる均熱ゾーン１２およびスパイクゾーン１４は、流入ガスダ
クト１８が出ている均熱ゾーンの下流に示される。凝縮フィルタ２０はリバース
フロー熱交換機を含み、流出ガスダクト２２は冷却ゾーン１６の底部から入るよ
うに示される。
【００２０】 図３は複数の均熱ゾーン１２とそれに続くスパイクゾーン１４とを含むリフロ
ーはんだ付け機を表す。図示されるように、流入ガスダクト１８は均熱ゾーン１
２から延び、凝縮フィルタ２０を通過し、流出ガスダクト２２から下流の均熱ゾ
ーン１２（スパイクゾーン１４の前の最後の均熱ゾーン１２）へと入る。冷却ガ
スにより、２つのゾーン間の温度差はより大きくなる。ある処理に対しては、１
００℃程度の温度差が望ましい場合もあり、温度の低い方のゾーンに冷却ガスを
与えることにより、より優れたゾーン間の温度分離が生じ、温度の高い方のゾー
ンから熱が溢出することが少なくなる。
ーはんだ付け機を表す。図示されるように、流入ガスダクト１８は均熱ゾーン１
２から延び、凝縮フィルタ２０を通過し、流出ガスダクト２２から下流の均熱ゾ
ーン１２（スパイクゾーン１４の前の最後の均熱ゾーン１２）へと入る。冷却ガ
スにより、２つのゾーン間の温度差はより大きくなる。ある処理に対しては、１
００℃程度の温度差が望ましい場合もあり、温度の低い方のゾーンに冷却ガスを
与えることにより、より優れたゾーン間の温度分離が生じ、温度の高い方のゾー
ンから熱が溢出することが少なくなる。
【００２１】 凝縮フィルタ２０は、図３では、両側にフランジ３４を有し、流入ガスダクト
１８および流出ガスダクト２２中にバルブ３６を有するように示される。したが
って、ファン２４を止めてバルブ３６を閉めると、流入ガスダクト１８と流出ガ
スダクト２２との間から凝縮フィルタ２０を取り外して、リフローはんだ付け機
の動作を停止させることなく新しい凝縮フィルタ２０と取り替えることができる
。
１８および流出ガスダクト２２中にバルブ３６を有するように示される。したが
って、ファン２４を止めてバルブ３６を閉めると、流入ガスダクト１８と流出ガ
スダクト２２との間から凝縮フィルタ２０を取り外して、リフローはんだ付け機
の動作を停止させることなく新しい凝縮フィルタ２０と取り替えることができる
。
【００２２】 図４は、予熱ゾーン１１と、それに続く均熱ゾーン１２およびスパイクゾーン
１４とを有するリフローはんだ付け機１０を示す。流出ガスダクト２２はスパイ
クゾーン１４に頂部に入るように示される。これにより、回路基板３０は底部よ
りも頂部において冷却されるようになる。
１４とを有するリフローはんだ付け機１０を示す。流出ガスダクト２２はスパイ
クゾーン１４に頂部に入るように示される。これにより、回路基板３０は底部よ
りも頂部において冷却されるようになる。
【００２３】 図５はリフローはんだ付け機１０を示し、これは図４に示すものと同様である
が、流出ガスダクト２２はスバイクゾーン１４の底部に入る。これにより、回路
基板３０は底部で冷却され、頂部よりも底面の温度を低く維持し、これは両面基
板アセンブリに適用可能である。
が、流出ガスダクト２２はスバイクゾーン１４の底部に入る。これにより、回路
基板３０は底部で冷却され、頂部よりも底面の温度を低く維持し、これは両面基
板アセンブリに適用可能である。
【００２４】 図６には流出ガスダクト２２に接続される排気マニホールド７０が示される。
各々が中にバルブ７４を有する４つの分離したマニホールドダクト７２が、均熱
ゾーン１２、スパイクゾーン１４および冷却ゾーン１６に接続して示される。バ
ルブ７４によりマニホールドダクト７２は開閉可能になり、したがって種々のア
センブリ動作に対して、清浄なガスが必要に応じて別々のゾーンに循環され得る
ようになる。
各々が中にバルブ７４を有する４つの分離したマニホールドダクト７２が、均熱
ゾーン１２、スパイクゾーン１４および冷却ゾーン１６に接続して示される。バ
ルブ７４によりマニホールドダクト７２は開閉可能になり、したがって種々のア
センブリ動作に対して、清浄なガスが必要に応じて別々のゾーンに循環され得る
ようになる。
【００２５】 図７は、不活性ガスが加熱ゾーン内の循環領域３８でファン４０によって循環
されるリフローはんだ付け機の加熱ゾーンにわたる軸方向の断面図を示し、空気
溜（プレナム）４２の外側を取り囲む循環領域３８からガスを引き寄せ、拡散器
４４を通じてガスをプレナム４２に吹き込み、そこからガスはリフローはんだ付
け機で搬送中の回路基板３０上に出る。ガスはヒータパネル４６を通してプレナ
ム４２から出る。流入ガスダクト１８は、ヒータパネル４６を出た後にプレナム
４２のまわりのガス循環領域３８から延びて示される。加熱ゾーンは１つ以上の
予熱ゾーン、均熱ゾーンまたはスパイクゾーンであり、それらのゾーン自体が特
定の回路基板アセンブリに依存して変化し得る。
されるリフローはんだ付け機の加熱ゾーンにわたる軸方向の断面図を示し、空気
溜（プレナム）４２の外側を取り囲む循環領域３８からガスを引き寄せ、拡散器
４４を通じてガスをプレナム４２に吹き込み、そこからガスはリフローはんだ付
け機で搬送中の回路基板３０上に出る。ガスはヒータパネル４６を通してプレナ
ム４２から出る。流入ガスダクト１８は、ヒータパネル４６を出た後にプレナム
４２のまわりのガス循環領域３８から延びて示される。加熱ゾーンは１つ以上の
予熱ゾーン、均熱ゾーンまたはスパイクゾーンであり、それらのゾーン自体が特
定の回路基板アセンブリに依存して変化し得る。
【００２６】 凝縮フィルタ２０は図８および図９にリバースフロー熱交換器として示され、
これにおいてガスフローは第１の組のフィン５０を通過して反転領域５２へ入り
、中を通過するガスから熱を取り除くエネルギ除去ユニットに相当する第２の組
のフィン５４がそれに続く。第２の組のフィン５４に続いて、標準空気路フィル
タであり、かつ熱交換器内に生じる凝縮物がファン２４を通じて排出または排気
ライン２２中へ吸い込まれるのを防ぐために設けられる粒子フィルタ５６が、置
かれる。図９は、熱交換器２０にわたって循環される冷却剤のためにフィン５０
および５２を通る冷却管５８を示すリバースフロー熱交換器２０の側面図を示す
。熱交換器の下にはドリップトレイ５９が示され、熱交換器２０から凝縮物を取
り除くための排水路６０も示される。
これにおいてガスフローは第１の組のフィン５０を通過して反転領域５２へ入り
、中を通過するガスから熱を取り除くエネルギ除去ユニットに相当する第２の組
のフィン５４がそれに続く。第２の組のフィン５４に続いて、標準空気路フィル
タであり、かつ熱交換器内に生じる凝縮物がファン２４を通じて排出または排気
ライン２２中へ吸い込まれるのを防ぐために設けられる粒子フィルタ５６が、置
かれる。図９は、熱交換器２０にわたって循環される冷却剤のためにフィン５０
および５２を通る冷却管５８を示すリバースフロー熱交換器２０の側面図を示す
。熱交換器の下にはドリップトレイ５９が示され、熱交換器２０から凝縮物を取
り除くための排水路６０も示される。
【００２７】 他の実施例では、冷却剤がパイプ内をガスフローと反対の方向に流れる、逆流
熱交換器が用いられ得る。半導体装置に関連する電気的エネルギを用いて低温の
表面を生じさせるペルチェ接合冷却器もまた、熱交換器として用いられ得る。適
切な熱交換器の種々の型は、フィン付きガス−ガス熱交換機またはチューブフィ
ン付き液体−ガス熱交換機を含む。
熱交換器が用いられ得る。半導体装置に関連する電気的エネルギを用いて低温の
表面を生じさせるペルチェ接合冷却器もまた、熱交換器として用いられ得る。適
切な熱交換器の種々の型は、フィン付きガス−ガス熱交換機またはチューブフィ
ン付き液体−ガス熱交換機を含む。
【００２８】 図１０の流入ガスダクト１８にはヒータ６６が示される。ヒータ（好ましくは
電気ヒータ）は、清浄サイクル中で用いられ、流入ガスダクト１８内の循環する
ガスを加熱して、流入ガスダクト１８、熱交換器２０および流出ガスダクト２２
中に生じ得る何らかの凝縮堆積物を気化させる。清浄サイクルはリフローはんだ
付け機が動作中でないときのみ用いられ、循環ガスは加熱されて、システム中の
いずれかで堆積されたかもしれない何らかの凝縮物を気化させる。
電気ヒータ）は、清浄サイクル中で用いられ、流入ガスダクト１８内の循環する
ガスを加熱して、流入ガスダクト１８、熱交換器２０および流出ガスダクト２２
中に生じ得る何らかの凝縮堆積物を気化させる。清浄サイクルはリフローはんだ
付け機が動作中でないときのみ用いられ、循環ガスは加熱されて、システム中の
いずれかで堆積されたかもしれない何らかの凝縮物を気化させる。
【００２９】 本発明は一般に、回路基板への電子部品のアセンブリのための機械であって、
その機械にわたってコンベヤ上を通る印刷回路基板を取り巻くガス雰囲気を有す
る機械に適用する。ガスの一部は加熱ゾーン、すなわち予熱ゾーン１１、均熱ゾ
ーン１２および／またはスパイクゾーン１４のうち少なくとも１つから引き出さ
れ、冷却されてガスから凝縮物が取り除かれ、これが結果的にガスを清浄にし、
その後その清浄なガスを、ガスの一部を取ったゾーンの下流の少なくとも１つの
ゾーンに戻す。すなわち、リフローはんだ付け機の均熱ゾーン１２、スパイクゾ
ーン１４または冷却ゾーン１６の少なくともいずれか１つに戻す。凝縮フィルタ
を通じて再循環されるガスの量はファン２４によって、また流入ガスダクト１８
および流出ガスダクト２２の流路の断面積を変えることによって、制御される。
これは、ダクト内のダンパまたはバルブを用いて変えることができる。熱交換器
に関しては、より遅いガス速度を有し、かつ凝縮物が落ちないように支持するた
めにガスが熱交換器と接触することが好ましく、一方、熱交換器以外の場所、す
なわち流入ガスダクト１８および流出ガスダクト２２では、凝縮材料を懸垂状態
で保ち、またダクト表面にそれらを堆積させないようにするために、高速である
ことが好ましい。熱交換器では、システムの適正な機能に必要な望ましいエネル
ギ除去を達成するには、十分な濡れ長さ、すなわちガスが冷却表面と接触する長
さが必要とされる。公知のリフローはんだ付け機では、熱交換機が冷却ゾーンに
含まれていたのに対して、本願では、熱交換器は加熱ゾーンおよび冷却ゾーンか
ら離されており、よって熱交換器内に生じる凝縮物はドリップトレイ５９内へ堆
積され、排水路６０によって収集される。
その機械にわたってコンベヤ上を通る印刷回路基板を取り巻くガス雰囲気を有す
る機械に適用する。ガスの一部は加熱ゾーン、すなわち予熱ゾーン１１、均熱ゾ
ーン１２および／またはスパイクゾーン１４のうち少なくとも１つから引き出さ
れ、冷却されてガスから凝縮物が取り除かれ、これが結果的にガスを清浄にし、
その後その清浄なガスを、ガスの一部を取ったゾーンの下流の少なくとも１つの
ゾーンに戻す。すなわち、リフローはんだ付け機の均熱ゾーン１２、スパイクゾ
ーン１４または冷却ゾーン１６の少なくともいずれか１つに戻す。凝縮フィルタ
を通じて再循環されるガスの量はファン２４によって、また流入ガスダクト１８
および流出ガスダクト２２の流路の断面積を変えることによって、制御される。
これは、ダクト内のダンパまたはバルブを用いて変えることができる。熱交換器
に関しては、より遅いガス速度を有し、かつ凝縮物が落ちないように支持するた
めにガスが熱交換器と接触することが好ましく、一方、熱交換器以外の場所、す
なわち流入ガスダクト１８および流出ガスダクト２２では、凝縮材料を懸垂状態
で保ち、またダクト表面にそれらを堆積させないようにするために、高速である
ことが好ましい。熱交換器では、システムの適正な機能に必要な望ましいエネル
ギ除去を達成するには、十分な濡れ長さ、すなわちガスが冷却表面と接触する長
さが必要とされる。公知のリフローはんだ付け機では、熱交換機が冷却ゾーンに
含まれていたのに対して、本願では、熱交換器は加熱ゾーンおよび冷却ゾーンか
ら離されており、よって熱交換器内に生じる凝縮物はドリップトレイ５９内へ堆
積され、排水路６０によって収集される。
【００３０】 冷却ゾーン内に、それらのゾーン内のガスを冷却するかまたはそれらのゾーン
に新鮮な冷却ガスを与えるかのいずれかを行なう他の熱交換器を設けてもよいが
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーン中のガスのいくらかは清浄済みであるので、冷却
ゾーン内の熱交換機におけるフラックス揮発性堆積物はより少なくなる。
に新鮮な冷却ガスを与えるかのいずれかを行なう他の熱交換器を設けてもよいが
、加熱ゾーンおよび冷却ゾーン中のガスのいくらかは清浄済みであるので、冷却
ゾーン内の熱交換機におけるフラックス揮発性堆積物はより少なくなる。
【００３１】 図２および図６に示すように、当社の米国特許第5,577,658号に開示されるも のと同様のガスナイフ冷却システムを有する冷却ゾーン１６に、ガスナイフ２８
が設けられ得る。このシステムでは、ガスナイフ２８へ循環する冷却ガスのため
の別の熱交換器（図示せず）が冷却ゾーン１６に含まれてもよい。冷却ゾーン内
のフラックス堆積物がより少ないので、必要な清浄サイクルもより少なくなり、
機械の中断時間も減少する。
が設けられ得る。このシステムでは、ガスナイフ２８へ循環する冷却ガスのため
の別の熱交換器（図示せず）が冷却ゾーン１６に含まれてもよい。冷却ゾーン内
のフラックス堆積物がより少ないので、必要な清浄サイクルもより少なくなり、
機械の中断時間も減少する。
【００３２】 熱交換器２０内の管５８Ａおよび５８Ｂを通過する冷却剤の制御は、ガスフロ
ーに供給されるエネルギの量もまた制御する。熱交換器２０にわたるガスフロー
の圧力差のモニタリングを用いて、循環するガスの温度降下およびシステム中を
循環するのガスの流れを制御かつ調節することができる。
ーに供給されるエネルギの量もまた制御する。熱交換器２０にわたるガスフロー
の圧力差のモニタリングを用いて、循環するガスの温度降下およびシステム中を
循環するのガスの流れを制御かつ調節することができる。
【００３３】 ガスが下流の均熱ゾーン、スパイクゾーンまたは冷却ゾーンのいずれかに戻さ
れると、それは加熱ゾーンでコンベヤ上の回路基板の動きと逆方向に進むように
再循環するので、清浄なガスが継続的に循環し、リフローはんだ付け機に存在す
るフラックス揮発物を減じる。
れると、それは加熱ゾーンでコンベヤ上の回路基板の動きと逆方向に進むように
再循環するので、清浄なガスが継続的に循環し、リフローはんだ付け機に存在す
るフラックス揮発物を減じる。
【００３４】 一実施例では、凝縮フィルタ２０を通過するプロセスガスは約２５℃から１０
０℃の範囲のある温度まで冷却され、循環してリフローはんだ付け機１０へ戻さ
れる。図３に示す実施例では、ガスは約１６０℃の設定点を有する加熱ゾーン１
２から取られ、第１のスパイクゾーン１４の前の最後の均熱ゾーン１２へ循環さ
れる。この最後の均熱ゾーン１２は１７０℃の設定点を有する。スパイクゾーン
１４は２５０℃の設定点を有し、したがって循環する冷却ガスはゾーン間の温度
差を維持する助けとなる。エネルギの除去は、約１００℃の凝縮フィルタ２０に
わたって循環するガスにおける温度降下を引き起こす。ガスが冷却ゾーン１６へ
循環する図２に示す実施例については、ガスの温度降下は約１６０℃である。温
度降下は、所望の冷却に依存して、約５０℃から２００℃の間で変動する。
０℃の範囲のある温度まで冷却され、循環してリフローはんだ付け機１０へ戻さ
れる。図３に示す実施例では、ガスは約１６０℃の設定点を有する加熱ゾーン１
２から取られ、第１のスパイクゾーン１４の前の最後の均熱ゾーン１２へ循環さ
れる。この最後の均熱ゾーン１２は１７０℃の設定点を有する。スパイクゾーン
１４は２５０℃の設定点を有し、したがって循環する冷却ガスはゾーン間の温度
差を維持する助けとなる。エネルギの除去は、約１００℃の凝縮フィルタ２０に
わたって循環するガスにおける温度降下を引き起こす。ガスが冷却ゾーン１６へ
循環する図２に示す実施例については、ガスの温度降下は約１６０℃である。温
度降下は、所望の冷却に依存して、約５０℃から２００℃の間で変動する。
【００３５】 ここに示した実施例に対しては、前掲の請求項によってのみ限定される本発明
の範囲から離れることなく、さまざまな変更をなすことができる。
の範囲から離れることなく、さまざまな変更をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に従った凝縮フィルタを有するリフローはんだ
付け機を示す概略図である。
付け機を示す概略図である。
【図２】 本発明のさらなる実施例に従ったリバースフロー凝縮フィルタを
有し、冷却ガスが冷却ゾーンに戻るリフローはんだ付け機を示す概略図である。
有し、冷却ガスが冷却ゾーンに戻るリフローはんだ付け機を示す概略図である。
【図３】 本発明のまたさらなる実施例に従った取り外し可能な凝縮フィル
タを有し、冷却ガスがスパイクゾーンの前の最後の均熱ゾーンに戻ってゾーンを
分離するリフローはんだ付け機を示す概略図である。
タを有し、冷却ガスがスパイクゾーンの前の最後の均熱ゾーンに戻ってゾーンを
分離するリフローはんだ付け機を示す概略図である。
【図４】 ガスが下流の加熱ゾーンの頂部へ循環する、本発明の別の実施例
に従った印刷回路基板を処理するための機械を示す概略図である。
に従った印刷回路基板を処理するための機械を示す概略図である。
【図５】 下流の加熱ゾーンの底部へガスが循環する、図４に示すものと同
様の機械を示す概略図である。
様の機械を示す概略図である。
【図６】 ガスフローの戻りを選択するための排気マニホールドを有する、
本発明の別の実施例を示す概略図である。
本発明の別の実施例を示す概略図である。
【図７】 本発明のさらなる実施例に従った凝縮フィルタへのガスフローの
排気ポートを示すリフローはんだ付け機にわたる軸方向の概略断面図である。
排気ポートを示すリフローはんだ付け機にわたる軸方向の概略断面図である。
【図８】 本発明の一実施例に従った凝縮フィルタを示す概略断面図である
。
。
【図９】 図５の凝縮フィルタを示す概略断面図である。
【図１０】 本発明のさらなる実施例に従った凝縮フィルタを示す概略断面
図である。
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フォルメッラ，タデュース アメリカ合衆国、76063 テキサス州、マ ンスフィールド、クリスマン・トレイル、 2108 (72)発明者 アブラメスク，サビ アメリカ合衆国、76034 テキサス州、コ リービル、ベッドゥ・コート、6601 (72)発明者 プレム，アンソニー アメリカ合衆国、76018 テキサス州、ア ーリントン、ジェニファー・レーン、231 Ｆターム(参考） 5E319 CC33 CD21 GG07
Claims (37)
- 【請求項１】 回路基板への部品のアセンブリのための機械であって、 ラインにおける複数の加熱ゾーンおよびそれに続く少なくとも１つの冷却ゾー
ンと、 コンベヤ経路上で加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基板を運ぶコンベ
ヤと、 少なくとも１つの加熱ゾーンから延びる流入ガスダクトと、 加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れて流入ガスダクトに接続し、加熱ゾーン
および冷却ゾーンのうち他の少なくとも１つのゾーンに下流で接続する流出ガス
ダクトに結合されるフィルタリングおよび冷却装置とを含む、機械。 - 【請求項２】 回路基板に部品をはんだ接合するためのリフローはんだ付け
機であって、 ラインにおける複数の加熱ゾーンおよびそれに続く少なくとも１つの冷却ゾー
ンと、 コンベヤ経路上で加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通って回路基板を運ぶコンベ
ヤと、 少なくとも１つの加熱ゾーンから延びる流入ガスダクトと、 加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れて流入ガスダクトに接続し、加熱ゾーン
および冷却ゾーンのうち他の少なくとも１つのゾーンに下流で接続する流出ガス
ダクトに結合されるフィルタリングおよび冷却装置とを含む、リフローはんだ付
け機。 - 【請求項３】 前記加熱ゾーンが、予熱ゾーンと、それに続く浸漬ゾーンと
、さらにそれに続くスパイクゾーンとを含む、請求項２に記載のリフローはんだ
付け機。 - 【請求項４】 前記流入ガスダクトが少なくとも１つの予熱ゾーンから延び
、前記流出ガスダクトが予熱ゾーン、浸漬ゾーン、スパイクゾーンおよび冷却ゾ
ーンのうち少なくとも１つに接続される、請求項３に記載のリフローはんだ付け
機。 - 【請求項５】 前記流入ガスダクトが少なくとも１つの浸漬ゾーンから延び
、前記流出ガスダクトがさらなる浸漬ゾーン、スパイクゾーンおよび冷却ゾーン
のうち少なくとも１つに接続される、請求項２に記載のリフローはんだ付け機。 - 【請求項６】 前記流入ガスダクトがスパイクゾーンの少なくとも１つから
延び、前記流出ガスダクトが冷却ゾーンに接続される、請求項３に記載のリフロ
ーはんだ付け機。 - 【請求項７】 前記フィルタリングおよび冷却装置が、温度降下が約５０℃
から２００℃の間になるようにガスを冷却する、請求項２に記載のリフローはん
だ付け機。 - 【請求項８】 前記流出ガスダクトに位置付けられた送風機を含む、請求項
１に記載の機械。 - 【請求項９】 前記送風機が静圧システムで約５０から３５０ＣＦＭの範囲
のガスフローを加熱ゾーンの１つの下流のさらなるゾーンに与える、請求項８に
記載の機械。 - 【請求項１０】 フィルタリングおよび冷却装置で凝縮されたフラックス残
留物を収集するためのフィルタリングおよび冷却装置に対応する収集トレイを含
む、請求項２に記載のリフローはんだ付け機。 - 【請求項１１】 前記流入ガスダクトが加熱ゾーンの１つの下から延びる、
請求項１に記載の機械。 - 【請求項１２】 前記流出ガスダクトがコンベヤ経路の下の他の１つのゾー
ンに接続される、請求項１１に記載の機械。 - 【請求項１３】 前記流出ガスダクトがコンベヤ経路の上方の他の１つのゾ
ーンに接続される、請求項１１に記載の機械。 - 【請求項１４】 前記フィルタリングおよび冷却装置が、熱交換器の下流に
粒子フィルタを有する熱交換機を含む、請求項１に記載の機械。 - 【請求項１５】 前記熱交換器がチューブフィン型熱交換器である、請求項
１４に記載の機械。 - 【請求項１６】 前記熱交換器がリバースフローのチューブフィン型熱交換
器である、請求項１４に記載の機械。 - 【請求項１７】 前記フィルタリングおよび冷却装置が流入ダクトおよび流
出ダクトから取り外し可能であり、流入ガスダクトおよび流出ガスダクトにバル
ブが設けられて、フィルタリングおよび冷却装置が流入ガスダクトおよび流出ガ
スダクトから取り外されるとフィルタリングおよび冷却装置を分離する、請求項
１に記載の機械。 - 【請求項１８】 フィルタリングおよび冷却装置の前に流入ガスダクトに設
置されたヒータを含み、前記ヒータは流入ガスダクト、フィルタリングおよび冷
却装置、および流出ガスダクト中で循環するガスを、そこに堆積された何らかの
揮発性の有機成分を気化するのに十分な温度まで加熱するように適合される、請
求項１に記載の機械。 - 【請求項１９】 前記流出ガスダクトが、加熱ゾーンの１つの下流の複数の
他のゾーンに接続する複数のバルブ付きダクトを有するマニホールドを有し、前
記バルブ付きダクトは、少なくとも１つのバルブ付きダクトを選択してガスがマ
ニホールドからそこを通るように閉じることができる、請求項３に記載のリフロ
ーはんだ付け機。 - 【請求項２０】 １つの冷却ゾーンに別個のガスナイフ冷却システムを含み
、コンベヤ経路上を通過する印刷回路基板にガスを向ける、請求項６に記載のリ
フローはんだ付け機。 - 【請求項２１】 回路基板への部品のアセンブリのための機械において揮発
性の成分を制御するための方法であって、前記機械は、複数の囲まれた加熱ゾー
ンと、それに続く中にガスを含む少なくとも１つの冷却ゾーンと、加熱ゾーンお
よび冷却ゾーンを通ってコンベヤ経路上で回路基板を運ぶためのコンベヤとを有
し、前記方法は、 少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、 加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れたガスの一部を冷却およびフィルタリン
グし、ガスのその部分における揮発性の成分の少なくともいくらかを凝縮するス
テップと、 ガスの冷却およびフィルタリングされた部分を加熱ゾーンおよび冷却ゾーンの
少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む、方法。 - 【請求項２２】 回路基板に部品をはんだ接合するためのリフローはんだ付
け機においてフラックスのレベルを制御するための方法であって、前記機械は、
複数の囲まれた加熱ゾーンと、それに続く中にガスを含む少なくとも１つの冷却
ゾーンと、加熱ゾーンおよび冷却ゾーンを通ってコンベヤ経路上で回路基板を運
ぶためのコンベヤとを有し、前記方法は、 少なくとも１つの加熱ゾーンからガスの一部を取り除くステップと、 加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れたガスの一部を冷却およびフィルタリン
グし、ガスのその部分におけるフラックスのレベルを減じるステップと、 下流のガスの冷却およびフィルタリングされた部分を加熱ゾーンの１つの下流
の少なくとも１つの他のゾーンに戻すステップとを含む、方法。 - 【請求項２３】 前記１つの他のゾーンに戻されたガスの部分がコンベヤ経
路上でゾーンを通過する印刷回路基板と逆に再循環される、請求項２２に記載の
方法。 - 【請求項２４】 前記加熱ゾーンが予熱ゾーン、浸漬ゾーンおよびスパイク
ゾーンを含む、請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２５】 ガスの部分が少なくとも１つの予熱ゾーンから取り除かれ
、予熱ゾーン、浸漬ゾーン、スパイクゾーンおよび冷却ゾーンのうち少なくとも
さらなる１つに戻される、請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】 ガスの部分が少なくとも１つの浸漬ゾーンから取り除かれ
、浸漬ゾーン、スパイクゾーンおよび冷却ゾーンのうち少なくとも１つに戻され
る、請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２７】 ガスの部分が少なくとも１つのスパイクゾーンから取り除
かれ、スパイクゾーンおよび冷却ゾーンのうち少なくとも１つに戻される、請求
項２４に記載の方法。 - 【請求項２８】 フラックス残留物が加熱ゾーンおよび冷却ゾーンから離れ
たフィルタリングおよび冷却装置で凝縮される、請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２９】 フィルタリングおよび冷却装置がリバース流路の熱交換器
である、請求項２８に記載の方法。 - 【請求項３０】 前記リバース流路の熱交換器が冷却剤がチューブを通過す
るフィン・チューブ熱交換機である、請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３１】 加熱ゾーンの１つから取り除かれたガスの部分の量を制御
するステップを含む、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項３２】 フィン・チューブ熱交換機でフラックス凝縮物を凝縮する
のに必要なエネルギ要求に従ってチューブを通る冷却剤の流れを制御するステッ
プを含む、請求項３１に記載の方法。 - 【請求項３３】 ガスの冷却およびフィルタリングされた部分が１つの他の
ゾーンに戻され、コンベヤ経路上で通過する回路基板の下に向けられる、請求項
２２に記載の方法。 - 【請求項３４】 ガスの冷却およびフィルタリングされた部分が１つの他の
ゾーンに戻され、コンベヤ経路上で通過する回路基板の頂部に向けられる、請求
項２２に記載の方法。 - 【請求項３５】 冷却およびフィルタリングの前に加熱ゾーンの１つから取
り除かれたガスの部分を加熱するためにヒータが設けられ、加熱ゾーンの１つか
ら取り除かれたガスの部分をフラックスの気化温度より高く加熱してフラックス
凝縮物を取り除くために清浄サイクルを設けるステップを含む、請求項２２に記
載の方法。 - 【請求項３６】 コンベヤ経路上で通過する回路基板にガスを向けるために
冷却ゾーンで冷却する別個のガスナイフを設けるステップを含む、請求項２２に
記載の方法。 - 【請求項３７】 ガスの冷却およびフィルタリングされた部分が、温度差を
有する下流の加熱ゾーンの先行する加熱ゾーンに戻される、請求項２２に記載の
方法。
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