JP2002176253A

JP2002176253A - リワーク装置

Info

Publication number: JP2002176253A
Application number: JP2000369914A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Kuwana; 正文桑名; Takayuki Saito; 隆行齋藤; Akihiro Noda; 章弘野田
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】実装部品の温度を上昇させることなく、接合
部の温度を上昇させて、その実装部品にダメージを与え
ることを防止する。【解決手段】噴射手段１３は、外側ノズル１４と内側
ノズル１５とからなり、外側ノズル１４は、マウント１
９に取り付けられ、熱風を絞るための逆四角錐台状の絞
り部１４ａと、この絞り部１４ａに連接され、部品１の
外形に略一致する寸法の噴射開口部１４ｂ等とが形成さ
れた金属製ノズルであり、内側ノズル１５は、外側ノズ
ル１４の内部に設けられ、噴射開口部１４ｂ付近で、外
側ノズル１４と所定の間隙δを有する寸法の四角錐状を
した金属製ノズルであり、内側ノズル１５の底板１５ｂ
には、断熱材１６が貼られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板上に搭載さ
れた表面実装部品（デバイス）を、部分的に取り外し又
は取り付けするのに好適なリワーク装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、デバイスを基板に半田付けす
る場合は、リフロー炉が使われるが、部分的なデバイス
の着脱には、リフロー炉は使えない。また、デバイスに
対する熱的な衝撃を最小限にするためにも、１個のデバ
イスを着脱するために、他のデバイスが加熱されること
は、避ける必要がある。

【０００３】リワーク装置は、このような部分的なデバ
イスを着脱するために使用する。図６は、従来のリワー
ク装置の例を示す説明図である。従来のリワーク装置の
半田の加熱に使う加熱空気噴射口（以下、ノズルとい
う）は、固定ノズルであって、ノズル先端の開放口は、
デバイスや基板、デバイスのサイズに合わせ、個別に作
っていた。

【０００４】一般に、リワーク装置では、まず、予熱源
３で基板２の全体を予熱する。半田溶融温度より低めの
温度で予熱が完了した後に、メインヒータ４により、短
時間の加熱で一気に半田を溶かして、デバイス１を外せ
るようにする。もし、予熱なしでメインヒータ４のみで
局部的に加熱すると、基板２に反りが出てしまう。

【０００５】また、例えば、図６（ａ）に示すように、
基板２に複数のデバイス１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが搭載
されていて、デバイス１ｂのみを着脱したい場合に、ノ
ズルを使用しないで加熱すると、１ｂ以外のデバイス１
ａ、１ｃ、１ｄも加熱されて熱的衝撃（影響）を受けて
しまう。

【０００６】そこで、図６（ｂ）に示すように、メイン
ヒータ４からの加熱空気をノズル５を介して、局部的に
集中して加熱することが行われている。こうすれば、例
えば、図６（ｂ）に示すデバイス１ｂのみを半田が溶け
る温度まで上げることができる。従って、１ｂ以外のデ
バイス１ａ、１ｃ、１ｄは、予熱のみのため、熱的衝撃
（影響）が少なくて済む。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のリワーク装置は、実装部品の接合部（半田部）を加熱
するときに、その接合部よりも、実装部品の表面温度
が、早く（大きく）上昇してしまい、実装部品にダメー
ジを与えてしまう可能性があった。

【０００８】特に、最近、環境問題などを考慮して、鉛
なし（鉛フリー）の半田が増えてきている。鉛入りの半
田は、約１８３℃で溶け始め、約２００℃で液体状にな
るが、鉛なしの半田は、さらに、２０〜３０℃高い温度
でないと、半田付けができない。しかも、電子部品は、
まだ許容温度が上がっていない。従って、半田の温度は
上げなければならないが、実装部品の表面温度は上げる
ことはできず、いままで以上に条件が厳しくなってきて
いる。

【０００９】この発明の課題は、実装部品の温度を上昇
させることなく、接合部の温度を上昇させて、その実装
部品にダメージを与えることなく、取り外し又は取り付
けすることを可能にするリワーク装置を提供することで
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、基板に実装された部品の接合部
を加熱して、その部品を取り外し又は取り付けするリワ
ーク装置であって、熱を発生する発熱手段と、前記発熱
手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記圧送手段
で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴射手段と、を
含み、前記噴射手段は、前記部品の外形に略一致するよ
うに噴射開口部が形成され金属製の外側ノズルと、前記
外側ノズルの内部に設けられ、前記噴射開口部付近で前
記外側ノズルと所定の間隙を有する錐状をした金属製の
内側ノズルと、を備えたことを特徴とするリワーク装置
である。

【００１１】請求項２の発明は、基板に実装された部品
の接合部を加熱して、その部品を取り外し又は取り付け
するリワーク装置であって、熱を発生する発熱手段と、
前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記
圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴射手
段と、を含み、前記噴射手段は、前記部品に前記熱流が
直接当たることを防止する遮蔽部を備えたことを特徴と
するリワーク装置である。

【００１２】請求項３の発明は、請求項２に記載のリワ
ーク装置において、前記発熱手段は、赤外線を発生する
ヒータであって、前記遮断部は、前記赤外線を遮光する
ことを特徴とするリワーク装置である。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載のリワーク装置において、前
記噴射手段は、前記部品と対向する面に断熱部材を設け
たことを特徴とするリワーク装置である。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４に記載のリワ
ーク装置において、前記断熱部材は、前記部品の表面に
密着するように配置されていることを特徴とするリワー
ク装置である。

【００１５】請求項６の発明は、基板に実装された部品
の接合部を加熱して、その部品を取り外し又は取り付け
するリワーク装置であって、熱を発生する発熱手段と、
前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記
圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴射手
段と、を含み、前記噴射手段は、前記熱流からの熱を蓄
える蓄熱部を備えたことを特徴とするリワーク装置であ
る。

【００１６】請求項７の発明は、請求項６に記載のリワ
ーク装置において、前記発熱手段は、赤外線を発生する
ヒータであって、前記蓄熱部は、前記赤外線を熱交換す
ることを特徴とするリワーク装置である。

【００１７】請求項８の発明は、基板に実装された部品
の接合部を加熱して、その部品を取り外し又は取り付け
するリワーク装置であって、熱を発生する発熱手段と、
前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記
圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴射手
段と、を含み、前記噴射手段は、前記熱流を前記部品の
接合部に導くガイド部を備えたことを特徴とするリワー
ク装置である。

【００１８】請求項９の発明は、請求項８に記載のリワ
ーク装置において、前記噴射手段は、前記部品の外形に
略一致するように噴射開口部が形成され金属製の外側ノ
ズルと、前記外側ノズルの内部に設けられ、前記噴射開
口部付近で前記外側ノズルと所定の間隙を有する錐状を
した金属製の内側ノズルと、を備え、前記ガイド部は、
前記外側ノズルの内壁と前記内側ノズルの外壁によって
形成されることを特徴とするリワーク装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面などを参照しながら、
本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１，図２は、本発明によるリワーク装置の実施形態を
示す図であって、図１は、正面から見た断面図、図２
は、側面から見た断面図である。この実施形態のリワー
ク装置１０は、基板２に実装された部品１の接合部を加
熱して、その部品１を取り外し又は取り付けする装置で
あって、発熱手段１１と、圧送手段１２と、噴射手段１
３等とを備えている。

【００２０】発熱手段１１は、熱を発生する手段であっ
て、ニクロム線などの電熱線や熱的作用の強い赤外線な
どの熱光線を用いたヒータを用いることができる。圧送
手段１２は、発熱手段１１で発生した熱を圧送する手段
であって、ファンを用いて送風したり、コンプレッサを
用いて圧縮空気や窒素ガスを圧送してもよい。噴射手段
１３は、圧送手段１２で圧送された熱流を部品１に噴射
する手段であり、この実施形態では、後述するように、
外側ノズル１４と内側ノズル１５を備えている。

【００２１】なお、１７は、取り外したり取り付けたり
する部品１を真空で吸い着けるバキュームパッド、１８
は、トップヒータヘッド、１９は、トップヒータヘッド
１８に外側ノズル１４を取り付けるマウントである。

【００２２】図３〜図５は、本実施形態に係るリワーク
装置の噴射手段を示す図であって、図３は、主に外側ノ
ズルを示す図、図４は、内側ノズルを示す平面図、正面
図及び側面図、図５は、拡大断面図である。外側ノズル
１４は、マウント１９に取り付けられ、熱風を絞るため
の逆四角錐台状の絞り部１４ａと、この絞り部１４ａに
連接され、部品１の外形に略一致する寸法の噴射開口部
１４ｂ等とが形成された金属製ノズルである。

【００２３】内側ノズル１５は、外側ノズル１４の内部
に設けられ、噴射開口部１４ｂ付近で、外側ノズル１４
と所定の間隙δ（図５参照）を有する寸法の四角錐状を
した金属製ノズルである。

【００２４】この内側ノズル１５は、四角錐台状の本体
１５ａと、底板１５ｂと、マウント１９の梁部材１９ａ
に、この内側ノズル１５を吊り下げるための吊り部１５
ｃが設けられている。なお、底板１５ｂには、バキュー
ムパッド１７を通すための孔［図４（ａ）参照］が設け
られている。

【００２５】外側ノズル１４及び内側ノズル１５は、赤
外線ヒータからの光を熱交換するためには、熱伝導率の
よい金属、例えば、スチールやステンレス等を用いるこ
とができるが、２００℃以上に加熱されるので、熱に強
い（酸化されて錆びることのない）ステンレスを用いる
ことが好ましい。なお、スチールであっても、熱に強い
表面処理が施してあればよい。また、内側ノズル１５
は、本体１５ａをスチールで作製し、底板１５ｂをステ
ンレスで作製してもよい。

【００２６】次に、図５を用いて、本実施形態の噴射手
段、主に内側ノズルについて、さらに詳しく説明する。
この内側ノズル１５は、単独で又は外側ノズル１４と協
働して、（１）遮蔽機能、（２）断熱機能、（３）蓄熱
機能、（４）ガイド機能などの機能を果たしている。

【００２７】（１）遮蔽機能内側ノズル１５は、発熱手段１１で発熱し、圧送手段１
２で圧送される熱風が部品１に直接当たることを防止す
る遮蔽部として機能する。特に、発熱手段１１が赤外線
を発生するヒータである場合には、内側ノズル（遮蔽
部）１５は、その赤外線を遮光して、その赤外線が部品
１の表面に直接当たって熱交換することを防止する。こ
のため、部品１の表面温度が上昇することを有効に防止
できる。

【００２８】（２）断熱機能噴射手段１３は、内部に熱い気体が充満した雰囲気が形
成され、マイクロオーブンと呼ばれている。従って、内
側ノズル１５は、この雰囲気内の気体を部品１に直接さ
らさないように、断熱機能を持たせている。具体的に
は、内側ノズル１５の底板１５ｂの部品１と対向する面
に、断熱材１６が設けられている。この断熱材１６は、
部品１の表面に密着するように配置されていることが望
ましい。この実施形態では、金属製の底板１５ｂに、厚
手の耐熱テープなどの断熱材１６を貼り付けた。

【００２９】（３）蓄熱機能内側ノズル１４は、四角錐台状の本体１５ａが熱流から
の熱を蓄える蓄熱部として機能する。特に、発熱手段１
１が赤外線ヒータである場合には、赤外線を熱交換する
面積を増やす役割を果たしている。このため、噴射手段
１３の内部温度を、速やかにかつ均一に上昇させること
ができる。

【００３０】（４）ガイド機能噴射手段１３は、外側ノズル１４の内壁と内側ノズル１
５の外壁によって形成され、熱流を部品１の接合部６に
導くガイド部として機能している。噴射手段１３は、ガ
イド部として機能するので、熱流を徐々に絞ると共に、
その熱流が狭い間隙部をスムーズに流れ、目的とする接
合部６を、効率よく加熱する。この結果、部品１の表面
温度を上げることなく、接合部６のみを加熱することが
できる。

【００３１】ここで、本実施形態の噴射手段１３（図
１，図２の状態）と、内側ノズル１５を外したもの（図
３の状態）とを用いて、加熱した実験結果を説明する。
内側ノズル１５がない場合には、接合部（鉛ありの半
田）６の温度が１９０℃のときに、部品１の表面温度が
２３０℃程度まで上昇していた。これに対して、本実施
形態の噴射手段１３は、内側ノズル１５を追加すること
によって、同じ条件のときに、部品１の表面温度を２０
０℃程度に制限することができた。また、本実施形態の
噴射手段１３は、鉛なしの半田を使用した場合にも、接
合部６を２３０℃まで上昇させたが、部品１の表面温度
は、＋１０℃位しか上がらなかった。

【００３２】以上のように、本実施形態によれば、内側
ノズル１５を設けたので、本体１５ａが噴射手段１３の
内部に発生した熱流を遮蔽すると共に、赤外線が部品１
に直接当たらないように遮光するので、部品１の表面が
直接加熱されない。また、断熱材１６が部品１の表面に
接しているので、周囲の熱い気体からの熱も、部品１に
伝わらないので、部品１の表面温度の上昇を制限するこ
とができる。一方、発熱手段１からの赤外線が、外側ノ
ズル１４の内壁以外にも、内側ノズル１５の本体１５ａ
に当たり、熱交換する面積を増やすので、熱交換を効率
よく行なえる。さらに、外側ノズル１４と本体１５ａと
でできるガイド部によって、接合部６に熱流をスムーズ
に導くので、接合部６の温度上昇を効率よく行なうこと
ができる。従って、部品１の表面温度を上げることな
く、接合部の温度を上昇させることが可能となった。

【００３３】なお、内側ノズル１５は、上述した遮蔽
（又は遮光）機能があるので、従来の方法では使用しづ
らかった光（赤外線）による加熱が可能になった。この
赤外線による加熱が可能になったことによって、ヒータ
が長寿命、高効率となり、熱源の設計，選択の自由度が
増した。

【００３４】以上説明した実施形態に限定されることな
く、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明
の均等の範囲内である。この実施形態では、断熱部材
は、金属製の底板１５ｂに、厚手の耐熱テープなどの断
熱材１６を貼り付けた例で説明したが、金属製の底板１
５ｂを設けずに、石膏ボードなどのような耐火部材を底
板として設けるようにしてもよい。また、断熱部材を設
けずに、底板１５ｂと部品１との隙間を、非常に狭くし
ておくだけでも、断熱効果がある（この場合には、この
隙間に熱い気体が入り込まないようにすることが望まし
い）。さらに、部品１の温度上昇を制限するために、バ
キュームパッド１７を利用して、常温の空気又は窒素ガ
スを適量圧送してもよい。

【００３５】また、内側ノズルは、四角錐台の形状に限
らず、上側が円形で、下側が矩形のような形でもよい。
なお、断熱機能のみを持たせるのであれば、平板状の断
熱材１６のみでもよい。また、蓄熱（熱交換）機能のみ
をもたせるのであれば、フィンのようなものでもよい。
しかし、上述した全ての機能を持たせるためには、図４
のような形状にすることが必要である。また、この形状
は、全ての機能を持たせるのにも、加工のしやすい形状
である。

【００３６】噴射手段１３は、外側ノズル１４と内側ノ
ズル１５を組み合わせた形態であるが、外側ノズル１４
と内側ノズル１５の本体１５ａが一体で、底板１５ｂ
（断熱材１６）が別体になっている形態でもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部品の表面温度と、基板と部品の接合部の温度との差を
少なくすることができ、部品にダメージを与えることな
く、取り付け又は取り外しを行なうことができる、とい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるリワーク装置の実施形態を正面か
ら見た断面図である。

【図２】本発明によるリワーク装置の実施形態を側面か
ら見た断面図である。

【図３】本実施形態に係るリワーク装置の外側ノズルを
主に示す図である。

【図４】本実施形態に係るリワーク装置の内側ノズルを
示す平面図、正面図及び側面図である。

【図５】本実施形態に係るリワーク装置の噴射手段（外
側ノズル，内側ノズル）を示す拡大断面図である。

【図６】従来のリワーク装置の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０リワーク装置１１発熱手段１２圧送手段１３噴射手段１４外側ノズル１５内側ノズル１６断熱材１７バキュームパッド１８トップヒータヘッド１９マウント１部品２基板６接合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42 (72)発明者野田章弘神奈川県横浜市緑区白山１−16−１株式会社小野測器内Ｆターム(参考） 5E319 AA01 AC01 CC45 CC49 CC54 CD04 CD26 CD57 GG15 GG20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に実装された部品の接合部を加熱し
て、その部品を取り外し又は取り付けするリワーク装置
であって、熱を発生する発熱手段と、前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴
射手段と、を含み、前記噴射手段は、前記部品の外形に略一致するように噴射開口部が形成さ
れ金属製の外側ノズルと、前記外側ノズルの内部に設けられ、前記噴射開口部付近
で前記外側ノズルと所定の間隙を有する錐状をした金属
製の内側ノズルと、を備えたことを特徴とするリワーク
装置。
【請求項２】基板に実装された部品の接合部を加熱し
て、その部品を取り外し又は取り付けするリワーク装置
であって、熱を発生する発熱手段と、前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴
射手段と、を含み、前記噴射手段は、前記部品に前記熱流が直接当たること
を防止する遮蔽部を備えたことを特徴とするリワーク装
置。
【請求項３】請求項２に記載のリワーク装置におい
て、前記発熱手段は、赤外線を発生するヒータであって、前記遮断部は、前記赤外線を遮光することを特徴とする
リワーク装置。
【請求項４】請求項１から請求項３までのいずれか１
項に記載のリワーク装置において、前記噴射手段は、前記部品と対向する面に断熱部材を設
けたことを特徴とするリワーク装置。
【請求項５】請求項４に記載のリワーク装置におい
て、前記断熱部材は、前記部品の表面に密着するように配置
されていることを特徴とするリワーク装置。
【請求項６】基板に実装された部品の接合部を加熱し
て、その部品を取り外し又は取り付けするリワーク装置
であって、熱を発生する発熱手段と、前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴
射手段と、を含み、前記噴射手段は、前記熱流からの熱を蓄える蓄熱部を備
えたことを特徴とするリワーク装置。
【請求項７】請求項６に記載のリワーク装置におい
て、前記発熱手段は、赤外線を発生するヒータであって、前記蓄熱部は、前記赤外線を熱交換することを特徴とす
るリワーク装置。
【請求項８】基板に実装された部品の接合部を加熱し
て、その部品を取り外し又は取り付けするリワーク装置
であって、熱を発生する発熱手段と、前記発熱手段で発生した熱を圧送する圧送手段と、前記圧送手段で圧送された熱流を前記部品に噴射する噴
射手段と、を含み、前記噴射手段は、前記熱流を前記部品の接合部に導くガ
イド部を備えたことを特徴とするリワーク装置。
【請求項９】請求項８に記載のリワーク装置におい
て、前記噴射手段は、前記部品の外形に略一致するように噴射開口部が形成さ
れ金属製の外側ノズルと、前記外側ノズルの内部に設けられ、前記噴射開口部付近
で前記外側ノズルと所定の間隙を有する錐状をした金属
製の内側ノズルと、を備え、前記ガイド部は、前記外側ノズルの内壁と前記内側ノズ
ルの外壁によって形成されることを特徴とするリワーク
装置。