JP2009111389A - ストリップ型（ｓｔｒｉｐ−ｓｈａｐｅｄ）運搬手段へ構成部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を固定する目的のためのストリップ型運搬手段を加熱するための加熱可能プレート（ｈｅａｔａｂｌｅｐｌａｔｅ）及び炉 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ストリップ型運搬手段へ構成部品を固定する目的のためのストリップ型運搬手段を加熱する加熱可能プレートに関する。
【解決手段】そのプレートは、ストリップ型運搬手段をその上に位置させることができる接触面を持ち、その接触面は、真空源に接続する少なくとも１つの開口部を提供する。その加熱可能プレートは、接触面に関し少なくとも部分的に曲げられている少なくとも１つの縁を含む。当該縁は、ストリップ型運搬手段から離れる方向に曲げられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ストリップ型運搬手段へ構成部品を固定する目的のためのストリップ型運搬手段を加熱する加熱可能プレートに関し、当該プレートは、ストリップ型運搬手段をその上に位置させることができる接触面を持ち、その接触面は、真空源に接続する少なくとも１つの開口部を提供する。

本発明は、更に炉に関する。

そのような加熱可能プレートと炉は、NL-1029954より知られている。前記特許は、ストリップ型運搬手段を加熱するのに適した加熱可能プレートと炉について記述する。半田付用合金(soldering compound)又は接着剤等とともに構成部品は、運搬手段上に置かれ、炉内で半田付用合金が溶け、その後凝固する（いわゆるリフロー半田プロセス（”reflow soldering” process））か又は接着剤が硬化することにより構成部品は、ストリップ型運搬手段に固定される。

前記特許に記述された加熱可能プレート及び炉は、非常に優れた結果を生み出しているという事実にもかかわらず、接触面の温度がその面全体に亘っては一様ではなく、適用例によっては望ましくない効果を引き出しているということがわかっている。
従って、本発明の目的は、プレートの接触面の温度差を減らす手段によって改善された加熱可能プレートを提供することにある。

その目的は、以下の発明による加熱可能プレートで達成される。つまり当該加熱可能プレートは、接触面に関し少なくとも部分的に曲げられた少なくとも１つの縁を含み、その縁は、ストリップ型運搬手段から離れる方向に曲げられている。

接触面における温度差は、少なくとも１つの曲げられた縁を用いることにより著しく減少することが解っている。曲げられた縁の存在の結果、接触面に亘りより均一の温度分布が達成される。その均一の温度分布は、ストリップ型運搬手段に構成部品を固定する際に、特にプレートの曲げられた縁の近くの接触面の複数の縁で、より良い結果を導く。曲げられた縁の存在により、接触面の縁は、曲げられた縁近くの相対的に冷たい空気により少なく接触することになる。平プレートの場合には、前記相対的に冷たい空気は、接触面の縁を冷やし、加熱可能プレートのもっと中央に位置した部品に関係する温度勾配となる結果となる。半田付用合金が十分には接触面の縁近くを暖めないという理由により、そのような温度勾配は、ストリップ型運搬手段への構成部品の固定に関し逆効果をもたらす。プレート全体をもっと強く加熱することは、構成部品、特に中央部にある構成部品を強く加熱しすぎることとなる。加えて、この手段は、相対的に多くのエネルギーを要する。更に、ある構成部品は、最高温度を超えては加熱できない。

曲げられた縁は又、プレートに機械的剛性を与えるので、偏向できない。好ましくは、プレートは、長方形で且つ少なくともプレートの長辺の１つの縁が曲げられることである。勿論、加熱可能プレートについて他の形も可能である。

本発明によるプレートの１実施例は、プレートの曲げられた縁以外の少なくとも１つの縁が加熱素子に接続されるという特徴を持つ。

当該縁を加熱素子に接続する手段により簡単に接触面を加熱しうる。

本発明によるプレートのもう１つの実施例は、プレート加熱用の加熱素子手段により電流をプレートに流すことができるという特徴を持つ。

本発明によるプレートの特に好ましい実施例は、プレートが少なくとも２つの互いに反対に位置する縁を含むという特徴を持つ。

例えば、長方形又は正方形のプレートの場合に、より多くの縁が曲げられれば曲げられるほど、接触面における温度分布がより均一となり、ストリップ型運搬手段への構成部品の固定が改善される結果となる。

本発明によるプレートの更にもう１つの実施例は、加熱可能プレートが金属製であるという特徴を持つ。

ステンレススティール又はインバ―(invar)のような適した金属合金が、適した金属である。

本発明によるプレートのもう１つの実施例は、加熱可能プレートが少なくとも１つのセラミック層と少なくとも１つの伝導層を持つという特徴を持つ。

このように構成されたプレートは、比較的生産されやすく、ストリップ型運搬手段への構成部品の固定のための炉を提供するという非常に優れた結果を生じる。伝導層で生じた熱は、セラミック層で非常にうまく分配される事は事実である。他に、セラミック材は、プレートに機械的剛性を与えるので、伝導層の歪みの可能性はない。

本発明によるプレートの更にもう１つの実施例は、セラミック層の上面が接触面を形成するという特徴を持つ。

ストリップ型運搬手段から離れた側の伝導層を用いる結果、セラミック材が均一に熱を分配する形で熱はセラミック層に伝えられ、接触面にわたって均一な温度分布を達成し、改良されたプレート性能という結果となる。セラミック層で形成された接触面は更に、プレートに面しているストリップ型運搬手段側の導体パターンと伝導層との間で回路のショートを起こすことを予防するので、導体パターンとプレートの伝導部との間で回路のショートを起こすことを予防するための追加絶縁層の提供は、もはや必要でなくなる。

本発明によるプレートの更にもう１つの実施例は、伝導層が２つのセラミック層の間に置かれるという特徴を持つ。

このように構成されたプレートは、非常に強く、偏向しない。

本発明によるプレートの更にもう１つの実施例は、伝導層が金属層であるという特徴を持つ。

本発明のもう１つの目的は、ストリップ型運搬手段と共に提供されるプレート接触面における温度差が減少する手段による炉を提供することである。

この目的は、上述したような加熱可能プレートを用いることにより本発明による炉で達成される。

本発明による炉の実施例の１つは、加熱可能プレートに実質上平行に配置されたスクリーニング(screening)プレートがストリップ型運搬手段と排気手段の間に提供される一方、加熱可能プレートから離れたストリップ型運搬手段側に排気手段付き炉が提供されるという特徴を持つ。

ストリップ型運搬手段の上面の空気流を減らすために、スクリーニングプレートとともに提供される排気手段は、炉内に置かれる。前記スクリーニングプレートは、スクリーニングプレートとストリップ型運搬手段の間で空気を内側から外側に流すので、プレートによる前記加熱の間、ストリップ型運搬手段の上面で、より少なく新鮮で相対的に冷たい空気が存在することとなる。特に排気手段は、外側から空気を吸い込む。

本発明による炉の実施例の１つは、スクリーニングプレートの寸法が加熱可能プレートの寸法に対応するという特徴を持つ。

いわゆるリフロー半田プロセスの間、内側から外側に流れる空気流で最適機能効果を達成するために、スクリーニングプレートは、プレートと実質上同じ寸法を持つ。

本発明は以下の図面でより詳細が説明される。

図１と２は、導体パターンとともに提供される、例えばポリイミドのフィルム(film)（ストリップ型運搬手段）２に電子構成部品を位置し固定するための装置１を示す。装置１は、フィルム巻き戻し装置３，ステンシル(stencil)装置４，構成部品配置装置５，炉６及びフィルム巻き取り装置７を含む。ロール８に巻かれているフィルム２は、ステンシル装置４のステンシル手段によって半田付用合金とともに巻き戻され提供される。フィルム２は、構成部品配置装置５の構成部品とともに提供され、その後、炉内で半田付用合金が溶けた時構成部品はフィルム２に接続されそして再び固まる。その後構成部品に接続されたフィルム２は、フィルム巻き取り装置７のロール９に巻き取られる。フィルム巻き戻し装置３，ステンシル(stencil)装置４，構成部品配置装置５及びフィルム巻き取り装置７は、それ自体知られている装置である。フィルム２の複数のループ１０間の種々の装置に緩衝材が提供される。

炉６は、加熱可能プレート１２（図3a, 3b, 4及び5a, 5b）とともに提供され、それは、電源（図示せず）に接続される。加熱可能プレート１２は、多数の開口部１３とともに提供され、底辺でパイプ１４に接続される。開口部１３から離れた側でパイプ１４は、共通パイプ１５に接続され、共通パイプは、真空源（図示せず）及び送風源（図示せず）に接続される。

プレート１２は、運搬方向Ｔに所定のサイズのステップ単位で動かすことができ、フィルム２の下側で、運搬方向Ｔとは逆方向に又動かすことができる。プレート１２が運搬方向Ｔに動いている間に、フィルム２は真空によってプレート１２に対して引っ張られる。プレート１２が運搬方向Ｔとは反対方向に動いている間に、フィルム２はクランプ機構によって保持されると同時に空気がプレート１２の開口部１３から吹き付けられるので、フィルム２は、プレート１２から一掃される。

構成部品をフィルム２に接続するために加熱可能プレート１２の手段により半田付用合金を十分暖めることができるように、フィルム２は、ある特定時間の間加熱可能プレート１２上に存在しなければならない。

プレート１２の温度は、プレート１２を通る電流によって容易に制御することができるので、フィルム２の望ましい加熱及び冷却曲線効果が可能となる。プレート１２の温度は、熱電素子（図示せず）によって測定される。熱電素子の行列は、プレート１２の温度分布を監視し、且つできる限り調整するために提供されうる。

開口部１３（図３の矢印Ｐ１によって示されるように）経由パイプ１４の手段により真空を作り出す代わりに、加熱可能プレート１２を冷やす目的で送風源により矢印Ｐ２により示される方向に共通パイプ１５を通り空気を吹き付けることも可能であり、特に送風によりプレート１２からフィルム２を持ち上げることができるので、プレート１２を動かすことができる。パイプ１４は又、個々に真空源か又は送風源に接続することができる。

特別に好まれる実施例が更に図３bに示される。その実施例中でパイプ１４は、より短いパイプ１８に代替され、そのパイプの開口部２０は、フィルム２から離れた側でプレート１２の下で終わり、その開口部経由で冷風源（図示せず）からの冷風が、プレート１２の下側に対して矢印Ｐ３によって示される方向にパイプ２２を通って吹き付けられるので、プレート１２は、強制的に冷却される。

図４は、開口部１３とともに提供される加熱可能プレート１２’の第２実施例である。プレート１２’は、真空源に接続される空間１６を画定するチャンバー(chamber)１７の辺りに置かれる。そのようなチャンバー１７は、相対的に簡単な構造である。

図５a及び図５bは、既知の平加熱可能プレート１２（図５a）及び本発明に従った曲面加熱可能プレート１２（図５b）の場合の、排気手段２１とともに提供される炉２０内のフィルム２に沿った空気の流れを示す。

空気の流れは、図５a及び図５bにおいて矢印手段によって示される。図５aにおいて、実質的にプレート１１２の全体がフィルム２の接触面１１９を形成する。従って、接触面１１２全体は、フィルム２を加熱する目的でプレート１１２により加熱される。加熱可能プレート１１２の縁１２３，１２４は囲まれ、従来炉では相対的に冷たい空気流が、接触面の前記縁１２３，１２４の近くをどっと流れる。当該空気の流れは、強く縁を冷やす。縁が冷やされるので、中央部に位置する部品と接触面の縁１２３，１２４との間で温度差が広がる。リフロー半田プロセス中の前記温度差の発生は望ましくない。というのは一方で温度矯正のために接触面の縁１２３，１２４を加熱するためにプレート１１２の中央部の温度があまりに高くなり過ぎ、プレート１１２にあまりに多くのエネルギーが注がれる事になるか、又は他方、接触面の縁１２３，１２４の温度があまりに低くなる結果、構成部品がフィルム２にうまく固定されないからである。加えて、プレート１１２の中央部で温度は、高く上がりすぎてはいけない。というのは、電気部品の存在もあり、高温の場合に部品破壊の危険が大きくなり過ぎるからである。

これらの問題を避けるために、本発明によるプレート１２，１２’は、曲げられた縁２６，２７とともに提供される。曲げ角は、好ましくは、鋭角、例えば４５度である。曲げられた縁２６，２７は、接触面の縁２８，２９に接続する。曲げられた縁２６，２７の存在の結果、相対的に冷たい空気が、接触面の縁２８，２９の近くを流れる。この相対的に簡単な手段は、プレート１２，１２’の接触面について、又接触面の縁２８，２９で、より均一な温度プロファイルへと導き、シリンダー２への構成部品の固定に関し良い結果を提供し、一方更にこの手段は、増加したエネルギー供給を要求しない。

炉２０は更に、排気手段１３の排気ダクト３３がその上に位置するスクリーニングプレート３１とともに提供される。排気手段１３は、フィルム２の上面で相対的に冷たい空気の流れを減らすために炉２０内に提供される。プレート１２，１２’の接触面１９と平行に突き出ているスクリーニングプレート３１は、スクリーニングプレート３１とフィルム２の間（図５bの矢印３２により示されているように）で内側から外側に空気の流れを起こすので、プレート１２，１２’による加熱の間、より新鮮でないそして相対的により冷たくない空気が、フィルム２の上側に存在するようになる。矢印３５で示されるように排気手段１３は、外側から空気を引き入れるために特に用いられる。

図６は、本発明による加熱可能プレート１２，１２’の平面図である。当該長方形プレート１２，１２’は、プレート１２，１２’を加熱するための２つの対向する電極接続４１，４３と同様に、２つの曲げられた又はフランジ状縁２６，２７を有する。

接触面１９は、加熱可能プレート１２，１２’の実質上平らな部分により形成される。

曲げられた縁２６，２７は、プレート１２，１２’に改良された機械的強度を与える。

特に図４で示された実施例の場合当該改良された機械的強度は、チャンバー１７の真空の影響下のプレート１２の望ましくないゆがみを防ぐ。

炉６中にフィルム２を上方から加熱する付加的な加熱手段を提供することも可能である。

半田付用合金を加熱する代わりに接着剤を硬化することも可能である。

図７a及び図７bは、加熱可能プレート１２の構成の概略図を示す。以下の記述並びに図７a及び図７bにおいて参照番号１２で示される加熱可能プレートは、１２’についても同様に適用される。

図７aで示される加熱可能プレート１２は、セラミック層２３と電流導体層２５を含む。知られているように、セラミック材料は非常に優れた熱伝導体である。セラミック層２３により導体層２５で発生した熱は、接触面１９にわたって完全に分配される。電流導体層２５は、好ましくは金属層２５である。接触面１９は、セラミック材料により均一な温度プロファイルを持ち、これは、運搬手段２への構成部品実装にプラスの効果を持つ。

更に、セラミック層２３は、プレート１２，１２’に改良された機械的強度を与える。これは、特にプレート１２’にとって有利な点である。というのは、空間１６がプレート１２にほんの少しゆがみの傾向性を与えるからである。セラミック層２３がフィルム２との接触面１９として提供されることにより、導体層２５は、フィルム２から電気的に切り離され、フィルム２と導体層２５との間の回路のショートの発生を防ぐことになる。

図７bは、加熱可能プレート１２が２つのセラミック層２１，２３とその間に提供される導体層を含む事を示す。接触面１９は、セラミック層２３によって提供される。当該導体層２５により接触面１９は均一に加熱される。その間に導体層２５を有する２つのセラミック層２１，２３を提供することにより、プレート１２，１２’は、相対的に高い機械的強度を提供され、使用中プレート１２は、殆どゆがまない。

好ましくは、導体層２５は、セラミック層２１，２３より厚い。

本発明による装置の正面図である。 図１に示す装置の平面図である。 本発明によるプレートの実施例の断面図である。 本発明によるプレートのもう１つの実施例の断面図である。 本発明によるプレートのもう１つの実施例の断面図である。 先行技術による炉内の加熱可能プレートの概略図である。 本発明による炉内の加熱可能プレートの概略図である。 本発明による加熱可能プレートの平面図である。 本発明による加熱可能プレート構成の概略図である。 本発明による加熱可能プレート構成の概略図である。 図中の番号は、同じ部品を示す。

Claims (12)

1. ストリップ型運搬手段へ構成部品を固定する目的のための前記ストリップ型運搬手段を加熱する加熱可能プレートであって、前記プレートは、前記ストリップ型運搬手段をその上に位置させることができる接触面を持ち、前記接触面は、真空源に接続する少なくとも１つの開口部を提供するものであって、前記加熱可能プレートは、前記接触面に関し少なくとも部分的に曲げられている少なくとも１つの縁を含み、前記縁は、前記ストリップ型運搬手段から離れる方向に曲げられているという特徴を有する加熱可能プレート。
2. 前記プレートの曲げられている縁とは別の少なくとも１つの縁が加熱素子に接続されるという特徴を有する請求項１に記載の加熱可能プレート。
3. 前記プレートを加熱するための前記加熱素子により前記プレートを通り電流を流すことができるという特徴を有する請求項２に記載の加熱可能プレート。
4. 前記プレートが互いに対向する位置にある少なくとも２つの曲げられた縁を含むという特徴を有する先行するいずれか１つの請求項に記載の加熱可能プレート。
5. 前記加熱可能プレートが金属製であるという特徴を有する先行するいずれか１つの請求項に記載の加熱可能プレート。
6. 前記加熱可能プレートが少なくとも１つのセラミック層と少なくとも１つの導体層を含むという特徴を有する先行する請求項１から４のいずれか１つに記載の加熱可能プレート。
7. 前記セラミック層の上面が前記接触面を形成するという特徴を有する請求項６に記載の加熱可能プレート。
8. 前記導体層が、２つのセラミック層の間に置かれるという特徴を有する請求項６又は７のいずれか１つに記載の加熱可能プレート。
9. 前記導体層が、金属層であるという特徴を有する先行する請求項６から８のいずれか１つに記載の加熱可能プレート。
10. ストリップ型運搬手段へ構成部品を固定する目的のための前記ストリップ型運搬手段を加熱する炉であって、先行するいずれか１つの請求項に記載の加熱可能プレートを含む炉。
11. 前記加熱可能プレートと実質上平行に配置されるスクリーニングプレートが、前記ストリップ型運搬手段と前記排気手段との間に提供される一方、前記炉が、前記加熱可能プレートから離れて前記ストリップ型運搬手段の側の排気手段とともに提供されるという特徴を有する請求項１０に記載の炉。
12. 前記スクリーニングプレートの寸法が、前記加熱可能プレートの寸法に対応するという特徴を有する請求項１１に記載の炉。

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