JP3445356B2 - はんだ付け基板の冷却装置 - Google Patents

はんだ付け基板の冷却装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素リフロー装置また
はエアリフロー装置などのリフロー炉内でリフローはん
だ付け処理された高温の基板を冷却する場合に適する
が、噴流式はんだ付けラインによりフローはんだ付け処
理された高温の基板を冷却する場合にも適用することが
できるはんだ付け基板の冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示されるように、従来のリフロー
済基板の冷却装置は、冷却室本体1内に基板搬送コンベ
ヤ2が挿入され、冷却室本体1の上部にファン3および
ファン駆動モータ4が設けられ、基板搬送コンベヤ2の
上側および下側に水平に冷却用フィンクーラ5が配置さ
れたものである。
【0003】そして、冷却室本体1内でファン3により
発生した風は、冷却用フィンクーラ5で冷却されて冷風
となり循環または撹拌されている。この冷却装置の前段
に位置するリフロー装置でのはんだ付け処理により高温
となった部品実装プリント配線基板(以下、単に基板P
という)を、コンベヤ2により冷却室本体1内に搬入す
ると、前記冷風により基板Pが冷却される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は冷
却室本体1内で循環または撹拌されている冷風の中に基
板Pを搬入して基板Pを冷却するため、例えば、特定の
基板に対し、ファン駆動モータ4の回転数や、冷却用フ
ィンクーラ5に供給される冷媒の温度を調整することに
より、冷風速度や冷風温度を調整して、基板Pの降温速
度(冷却速度)を調整することは可能であるが、それら
の調整は簡単に行うことができない。
【0005】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、はんだ付け基板の冷却装置において、基板の降温
速度を容易に調整できるようにすることを目的とするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、はんだ付け処理された高温の基板を、冷却室本体内
で基板に吹付けられる冷却流体により冷却する冷却装置
において、基板を搬送するコンベヤの幅方向にわたって
設けられ基板と対向する側に冷却流体吹出口を有する冷
却流体吹出ノズル管と、この冷却流体吹出ノズル管を該
ノズル管に冷却流体を供給する配管系に対し回動自在に
取付ける回り継手とを具備した構成のはんだ付け基板の
冷却装置である。
【0007】請求項2に記載の発明は、はんだ付け処理
された高温の基板を、冷却室本体内で基板に吹付けられ
る冷却流体により冷却する冷却装置において、基板を搬
送するコンベヤの幅方向にわたって設けられ基板と対向
する側に冷却流体吹出口を有する冷却流体吹出ノズル管
と、この冷却流体吹出ノズル管を該ノズル管に冷却流体
を供給する配管系に対し回動自在に取付ける回り継手
と、この冷却流体吹出ノズル管に供給される冷却流体の
流量を可変調整するための流量調整弁とを具備した構成
のはんだ付け基板の冷却装置である。
【0008】
【作用】請求項1に記載の発明は、回り継手にて冷却流
体吹出ノズル管を回動して、基板に対する冷却流体の吹
付角度を調整することにより、基板の降温速度(冷却速
度)を調整する。
【0009】請求項2に記載の発明は、回り継手にて冷
却流体吹出ノズル管を回動して、基板に対する冷却流体
の吹付角度を調整するとともに、流量調整弁にて冷却流
体吹出ノズル管に供給される冷却流体を流量調整して、
基板に対する冷却流体の吹付流量を調整することによ
り、基板の降温速度(冷却速度)を調整する。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係るはんだ付け基板の冷却装
置を、図1および図2に示されるリフローはんだ付け後
の実施例を参照して詳細に説明する。
【0011】図1(A)に示されるように、リフロー装
置(リフロー炉)Rの基板搬出側に本発明に係る冷却装
置が配置されている。
【0012】この冷却装置は、冷却室本体11の上面にフ
ァン駆動モータ12が取付けられ、このモータ12により回
転されるファン13が冷却室本体11の上部内に配置され、
このファン13の周囲に冷却流体案内板14が設けられ、こ
の案内板14の中央であってファン13の下側に整流フィン
15が配置され、この整流フィン15の下側に冷却流体吹出
ノズル管16が配置され、この冷却流体吹出ノズル管16の
下側に部品実装プリント配線基板(以下、単に基板Pと
いう)を搬送するコンベヤ17が配置され、この基板搬送
コンベヤ17の下側に冷却用フィンクーラ18が配置された
ものである。
【0013】前記冷却流体案内板14は、図1(B)に示
されるように冷却室本体11内の左右両側部で冷却流体を
吸上げて、冷却室本体11の中央部で冷却流体を吹下す流
れを作り、前記整流フィン15は、その吹下される流れを
基板全面で均一となるように整えるものである。
【0014】前記基板搬送コンベヤ17は、図1(A)に
示されるようにリフロー装置Rから冷却室本体11の搬入
口11a を経て内部に引込まれ、搬出口11b を経て外部に
引出されており、図1(B)に示されるように左右一対
の搬送レール17a にそれぞれ無端チェン(図示せず)が
装着され、この左右の無端チェンより突出されたピン17
b 間に基板Pを係止して搬送する。
【0015】前記冷却用フィンクーラ18は、水やエアな
どの冷媒を循環するための多数のパイプ18a 間に多数の
吸熱フィン18b を設けたものである。
【0016】前記冷却流体吹出ノズル管16は、図1
(B)に示されるように基板搬送コンベヤ17の幅方向に
わたって設けられている。この冷却流体吹出ノズル管16
の基板Pと対向する側には、図1(A)に示されるよう
に冷却流体吹出口16a が設けられている。この冷却流体
吹出口16a は、図1(B)では一つのノズル管16につき
複数の小孔状吹出口が示されているが、一つのノズル管
16につき一つのスリット状吹出口を設けてもよい。
【0017】図1(B)に示されるように、この冷却流
体吹出ノズル管16は、回り継手(スイベルジョイント)
21を介し、冷却室本体11に固定された管継手22に回動自
在に取付けられ、この管継手22には外部の冷却流体供給
管23が接続されている。すなわち、冷却流体吹出ノズル
管16は、該ノズル管16に冷却流体を供給する配管系に対
し回り継手21を介し回動自在に取付けられている。
【0018】外部の冷却流体供給管23には、冷却流体吹
出ノズル管16に供給される冷却流体の流量を可変調整す
るための流量調整弁24が設けられている。この流量調整
弁24は、手動操作されるものでも、図示されないコント
ローラなどからの信号により自動的に操作されるもので
もよい。
【0019】冷却流体としては、前段のリフロー装置R
が窒素リフロー装置の場合は、当該冷却装置でも冷却室
本体11内を窒素雰囲気とするため、前記冷却流体供給管
23に窒素タンク(図示せず)を接続し、冷却流体吹出ノ
ズル管16より基板Pに窒素ガス(N2 )を吹付けるよう
にする。また、前段のリフロー装置Rがエアリフロー装
置の場合は、当該冷却装置の冷却室本体11内もエア雰囲
気でよいから、前記冷却流体供給管23にコンプレッサ
(図示せず)を接続し、冷却流体吹出ノズル管16より基
板Pにエアを吹付けるようにする。
【0020】次に、図1に示される実施例の作用を説明
すると、冷却室本体11内でファン13により発生した風
は、冷却用フィンクーラ18で冷却されて冷風となり循環
されている。このため、当該冷却装置の前段に位置する
リフロー装置Rでのリフローはんだ付け処理により高温
となった基板Pは、コンベヤ17により冷却室本体11内に
搬入されると、冷却室本体11内で循環される冷風を吹付
けられて冷却される。
【0021】この循環冷風による基本冷却に加えて、冷
却流体吹出ノズル管16の冷却流体吹出口16a から噴出さ
れる冷却流体(N2 など)を基板Pに吹付けることによ
り、基板Pが効率良く冷却される。
【0022】このノズル管16による冷却において、図2
(A)に示されるように回り継手21にて冷却流体吹出ノ
ズル管16を回動して、その冷却流体吹出口16a の向きを
変更し、基板Pに対する冷却流体(N2 など)の吹付角
度を調整することにより、図2(B)に示されるように
基板Pの降温速度(冷却速度)を調整する。
【0023】すなわち、図2(B)にて冷却流体吹出ノ
ズル管16の冷却流体吹出口16a を真下にセットして、冷
却流体吹付方向をaとした場合は、基板温度の変化曲線
Taに示されるように急冷がなされる。また、冷却流体
吹出ノズル管16の冷却流体吹出口16a を基板搬出側に回
動して、冷却流体吹付方向をbとした場合は、基板温度
の変化曲線Tb に示されるように徐冷がなされる。な
お、変化曲線Tc は前記ノズル管16からの冷却流体吹付
がない場合を示す。
【0024】さらに、流量調整弁24にて冷却流体吹出ノ
ズル管16に供給される冷却流体の流量を調整して、冷却
流体吹出ノズル管16の冷却流体吹出口16a から基板Pに
吹付けられる冷却流体の吹付流量を調整することによ
り、例えば冷却流体の吹付流量を増加させると、図2
(B)に点線Tq で示されるように基板Pの降温速度
(冷却速度)も大となるように調整される。
【0025】基板Pの降温速度(冷却速度)とはんだ組
織との関係は、急冷の場合Ta は、はんだ組織が密とな
って機械的強度が大きくなるが、その一方で残留応力が
大きくなるので、その影響をあまり受けない薄いフレキ
シブル基板に適する。また、徐冷の場合Tb は、はんだ
組織が粗くなって機械的強度が小さくなるが、その一方
で残留応力が小さくなる、集積回路パッケージにクラッ
クが生じにくいなどの利点を有する。これらの特性を考
慮して部品実装基板Pに応じた冷却速度を選択する。
【0026】なお、図2(B)に示された基板温度の変
化曲線Ta ,Tb は、全ての冷却流体吹出ノズル管16が
同一の冷却流体吹付方向aまたはbにセットされた例で
あるが、冷却流体吹付方向aと冷却流体吹付方向bとを
組合せてセットすれば、別の基板温度変化曲線が得られ
るので、基板Pに応じてそのようにしてもよい。
【0027】また、図示された実施例では、3本の冷却
流体吹出ノズル管16が設けられているが、その本数は限
定されるものではなく基板Pに応じて決定すれば良い。
【0028】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、回り継
手にて基板に対する冷却流体の吹付角度を任意に設定で
き、冷却ゾーンにおける基板の降温速度を容易に調整で
きるようになった。
【0029】請求項2に記載の発明によれば、回り継手
にて基板に対する冷却流体の吹付角度を任意に設定でき
るとともに、流量調整弁にて基板に対する冷却流体の吹
付流量を任意に設定でき、冷却ゾーンにおける基板の降
温速度を容易に調整できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明に係るはんだ付け基板の冷却装
置の一実施例を示す基板搬送方向の断面図、(B)はそ
の横断方向の断面図である。
【図2】(A)は同上冷却装置における冷却流体吹出ノ
ズル管の断面図、(B)はその冷却流体の吹付角度調整
および吹付流量調整の作用効果を説明するための説明図
である。
【図3】従来のはんだ付け基板の冷却装置を示す横断方
向の断面図である。
【符号の説明】
P 基板 11 冷却室本体 16 冷却流体吹出ノズル管 16a 冷却流体吹出口 17 コンベヤ 21 回り継手 23 冷却流体供給管 24 流量調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−45749(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 はんだ付け処理された高温の基板を、冷
    却室本体内で基板に吹付けられる冷却流体により冷却す
    る冷却装置において、 基板を搬送するコンベヤの幅方向にわたって設けられ基
    板と対向する側に冷却流体吹出口を有する冷却流体吹出
    ノズル管と、 この冷却流体吹出ノズル管を該ノズル管に冷却流体を供
    給する配管系に対し回動自在に取付ける回り継手とを具
    備したことを特徴とするはんだ付け基板の冷却装置。
  2. 【請求項2】 はんだ付け処理された高温の基板を、冷
    却室本体内で基板に吹付けられる冷却流体により冷却す
    る冷却装置において、 基板を搬送するコンベヤの幅方向にわたって設けられ基
    板と対向する側に冷却流体吹出口を有する冷却流体吹出
    ノズル管と、この冷却流体吹出ノズル管を該ノズル管に冷却流体を供
    給する配管系に対し回動自在に取付ける回り継手と、 この冷却流体吹出ノズル管に供給される冷却流体の流量
    を可変調整するための流量調整弁とを具備したことを特
    徴とするはんだ付け基板の冷却装置。
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ITMO20120091A1 (it) * 2012-04-05 2013-10-06 Tek Mak S R L Apparato di raffreddamento
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