JPH07115171B2 - 気相式はんだ付け装置におけるワ−ク急冷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、相変化時の気化潜熱をワークに与え、ワーク
にあらかじめ塗布されているクリームはんだを溶融した
り、あるいは、はんだコーティングされているワークに
気化潜熱を与えてフェージングを行う気相式はんだ付け
装置に関するもので、はんだ付け直後のワークを急冷で
きるワーク急冷装置に特徴を有するものである。

（従来の技術） 第２図に示されるように、インライン式の気相式はんだ
付け装置は、蒸気槽11の底部に収容されたフッ素系不活
性液（溶剤）12がヒータ13によって加熱されて蒸発し、
蒸気槽11の内部に215℃の高温蒸気相14が形成され、蒸
気槽11の一側部に設けられた搬入口部15を経てワーク搬
送コンベヤ16によって蒸気槽11の内部に搬入されたワー
ク（プリント配線基板等）Ｗに高温蒸気相14の気化潜熱
が与えられ、ワークとしてのプリント配線基板と基板搭
載部品との間に介在するクリームはんだが溶融される。
このワークＷは、蒸気槽11の他側部に設けられた搬出口
部17を経て外部に取出される。

蒸気槽11の内部に形成された高温蒸気相14は、前記搬入
口部15および搬出口部17にそれぞれ設けられた蒸気凝縮
装置18によって一定の領域に保たれ、外部への流出等が
防止される。

そうして、前記コンベヤ16によって搬送されるワークＷ
は、プリヒータ21によって温度上昇され、搬入口部15に
設けられた保温ヒータ22によって上昇温度を保持され、
高温蒸気相14によってリフローはんだ付けされ、さらに
搬出口部17を経て外部に搬出される。

前記搬出口部17の蒸気凝縮装置18は、主として高温蒸気
相14の外部への漏出を防止するために蒸気を凝縮するも
のであり、ワークを冷却するものではない。したがっ
て、従来は、はんだ付け直後のワーク温度の下降速度が
緩かであり、ワークの温度降下が遅いと、はんだ接合強
度が弱くなりやすい欠点がある。

仮に、前記搬出口部17でコンベヤ16と上下の蒸気凝縮装
置18との間にワーク冷却装置を介設する場合は、先ず、
コンベヤ15と上下の蒸気凝縮装置18との間にエアパイプ
を配設し、この上下のエアパイプからワークに微量のエ
アを吹付け、これらの微量のエアによってワークを冷却
することが考えられるが、この場合は、搬出口部内に吹
込まれたエアによって槽内の高価な蒸気が外部に漏出し
やすい問題がある。

また、冷却コイルやサーモモジュール等の伝熱媒体によ
りワーク冷却装置を構成することも考えられるが、これ
らをコンベヤ16と上下の蒸気凝縮装置18との間の狭い空
間に収容しなければならないので、冷却コイルの場合
は、その冷却能力を小さくせざるをえず、やはり、ワー
ク温度の下降速度が緩かであり、また前記サーモモジュ
ールの場合は前記狭い空間では構造が複雑になる問題が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来は、気相式はんだ付け装置によってリ
フローはんだ付けされた直後のワークを効果的に急速冷
却できるものがなく、ワーク急冷に伴うはんだ接合強度
の増大が望まれているにもかかわらず、従来は実現され
ていない。

本発明の目的は、蒸気槽の搬出口部におけるワーク搬送
経路に沿った狭い空間にてワークを効果的に急冷できる
有効な手段を設けることにより、はんだ接合強度の増大
を図ることにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、蒸気槽11の一側部にワーク搬入用の搬入口15
が設けられるとともに、蒸気槽11の他側にワーク搬出用
の搬出口部17が設けられ、蒸気槽11の内部に形成された
高温蒸気相14の気化潜熱がワーク搬送コンベヤ16によっ
て蒸気槽11内に搬入されたワークＷに与えられ、このワ
ークがリフローはんだ付けされる気相式はんだ付け装置
において、前記搬出口部17に、低沸点液46の供給を受け
る低沸点液供給部32と、この低沸点液供給部32に供給さ
れた低沸点液に気化熱を与え搬出口部17の内部で蒸発さ
せる低沸点液加熱部31とが設けられ、この低沸点液加熱
部31により搬出口部17の内部に形成された低温蒸気相35
を搬出口部17から回収して前記低沸点液供給部32に再供
給する低沸点液循環液系36が蒸気槽11の外部に設けられ
たものである。

（作用） 本発明は、蒸気槽11の内部で高温蒸気相14によってリフ
ローはんだ付けされたワークが、搬出口部17の内部に形
成された低温蒸気相35中を通過する際に、この低温蒸気
相35から急速冷却作用を受け、強いはんだ接合強度が得
られる温度まで急速に温度降下する。

（実施例） 以下、本発明を第１図に示される実施例を参照して詳細
に説明する。なお、第２図に示された従来例と同様の部
分には同一符号を付してその説明を省略する。

蒸気槽11の搬出口部17の下面部が低沸点液加熱部31を形
成している。すなわち、蒸気槽11は、内部に215℃の高
温蒸気相14が形成されるようにヒータ13によって加熱さ
れているので、その蒸気槽11の一部である前記搬出口部
17の下面部を高温であり、低沸点液に対しては加熱部と
なる。この低沸点液加熱部31は、ワーク搬出方向に向っ
て下降するように傾斜している。

この低沸点液加熱部31の右端部（上側部）に低沸点液供
給部32が設けられるとともに左端部（下側部）に蒸気回
収口部33が設けられている。また前記供給部32と蒸気回
収口部33との間に多数の液溜め用の突起34が設けられ、
そして、前記低沸点液加熱部31での加熱作用により搬出
口部17の内部に低温蒸気相35が形成されている。この低
温蒸気相35となる液については後で説明する。

前記低温蒸気相35を搬出口部17から回収、液化して前記
低沸点液供給部32に再供給する低沸点液循環系36が蒸気
槽11の外部に設けられている。この低沸点液循環系36
は、前記搬出口部17の蒸気回収口部33から引出された管
37の先端に回収タンク38の蒸気吸込口39が接続されてい
る。この回収タンク38の内部には、チラーユニット（冷
凍サイクル）41の吸熱蛇管（フィン付）42が設けられ、
この吸熱蛇管42の上側に空気出口43が設けられ、この空
気出口43が引出された管44中に排気ファン45が介設され
ている。回収タンク38の下部には、蒸気槽11の内部に形
成された高温蒸気相14が回収され液化されたフッ素系不
活性液（商品名・フロリナート）12と、前記搬出口部17
の内部に形成された低温蒸気相35が回収され液化された
低沸点液46と、空気中から凝縮された水分47とが、それ
らの比重の相違によって分離された状態で回収されてい
る。

前記低沸点液46としては、フッ化炭化水素類（商品名・
フレオン）が適する。このフッ化炭化水素類は、沸点が
70℃以下と低いし、比重が1.4であって、前記フッ素系
不活性液（商品名・フロリナート）12の比重（1.94）よ
りも軽いとともに、水分47よりも重いので、第１図に示
されるように共通のタンク38内で前記３種の液12,46,47
が明確に区別される。

前記タンク38における水分47に対応する水位から排水管
51が引出され、また前記低沸点液46に対応する液位から
管52が引出され、この管52は貯槽53に接続されている。
この貯槽53の底部と前記低沸点液供給部32とが低沸点液
供給管54によって接続され、この管54中にポンプ55が介
設されている。

また、前記回収タンク38の底面部と前記蒸気槽11の搬入
口部15との間にもフッ素系不活性液供給管56が設けら
れ、この管56中にポンプ57が介設されている。前記搬入
口部15は図には顕著には現れないが、ワーク搬送方向に
向って下降傾斜しており、供給管56から搬入口部15に供
給された前記液12は、この搬入口部15の下面部上を流れ
落ちて蒸気槽11の底部に戻る。

前記タンク38内の３液12,46,47の各液面には液面レベル
検出器としてのフロートスイッチ61,62,63が各液の比重
に応じてそれぞれ設けられ、また前記貯槽53内の低沸点
液46の液面にもフロートスイッチ64が設けられている。
前記配水管51には電磁弁65が介設され、また前記低沸点
液取出用の管52には電磁弁66が介設されている。

そして、フロートスイッチ61,62,63によって、前記ポン
プ57および電磁弁65,66がオン・オフ制御され、フロー
トスイッチ61によって検出されるタンク38内のフッ素系
不活性液12の上面レベルが管52の接続部とタンク38の底
部との間に保たれ、フロートスイッチ62によって検出さ
れる低沸点液46の上面レベルが管51の接続部と管52の接
続部との間に保たれ、フロートスイッチ63によって検出
される水分47の上面レベルが一定の上限レベル以下に保
たれるようにする。また、フロートスイッチ64は、前記
管52を経て貯槽53に取出された低沸点液46が一定の上限
レベルまで達したら、それを検出して前記ポンプ55を駆
動し、前記搬出口部17の低沸点液供給部32に低沸点液46
を供給する。

次に、この実施例の作用を説明すると、低沸点液供給部
32に供給された低沸点液46は、蒸気槽11からの熱伝導に
よって高温状態に低沸点液加熱部31の斜面を、突起34の
妨害によって徐々に流れ落ちる段階で、この低沸点液加
熱部31から気化熱を与えられ、70℃以下で蒸発して搬出
口部17の内部に低温蒸気相35を形成する。

蒸気糟11の内部で215℃の高温蒸気相14によってリフロ
ーはんだ付けされた高温のワークＷは、この搬出口部17
の内部に形成された70℃以下の低温蒸気相35中を通過す
る際に、この低温蒸気相35から急速冷却作用を受け、大
きなはんだ接合強度が得られる温度（183℃）まで急速
に温度降下する。

前記低温蒸気相35および高温蒸気相14は、ファン45の吸
引力によりタンク38の内部に吸込まれ、チラーユニット
41の吸熱蛇管42の冷却作用によって、空気中の水分と共
に凝縮し、タンク38の下部に溜まり、そして空気のみが
管44を経てファン45により外部に排出される。

前記タンク38内のフッ素系不活性液12は、前記のように
ポンプ57によって搬入口部15に戻され、この搬入口部15
にて徐々に温度上昇しながら蒸気槽11の底部に流れ落ち
る。また、前記タンク38内の低沸点液46は、前記のよう
にいったん貯槽53に溜められた後に、ポンプ55よって前
記搬出口部17に戻される。

前記低温蒸気相35は、フレオン蒸気相であるから、ワー
クＷに塗布されたクリームはんだ（リフローはんだ付け
用）からにじみ出たフラックスの残留分を洗浄する働き
もある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、搬出口部に、低沸点液の供給を受ける
低沸点液供給部と、この低沸点液供給部に供給された低
沸点液に気化熱を与え搬出口部の内部で蒸発させる低沸
点液加熱部とが設けられ、この低沸点液加熱部により搬
出口部の内部に形成された低温蒸気相を搬出口部から回
収して前記低沸点液供給部に再供給する低沸点液循環系
が蒸気槽の外部に設けられたから、前記搬出口部内に形
成された低温蒸気相によって、はんだ付け直後のワーク
を効果的に急冷し、はんだ接合強度の増大を図ることが
できる。また低温蒸気相はどのような狭い空間にも入込
むことができるので、搬出口部におけるワーク搬送に必
要な空間を、高温蒸気相の外部への漏出を防止する観点
から極力狭くすることができる。さらにその空間内に冷
却機器類を直接設ける必要がないので、その冷却機器類
の構造が複雑になったり取付が構造であったりする問題
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相式はんだ付け装置におけるワーク
急冷装置の一実施例を示す断面図、第２図は従来の気相
式はんだ付け装置の断面図である。 11……蒸気槽、14……高温蒸気相、15……搬入口部、16
……ワーク搬送コンベヤ、17……搬出口部、31……低沸
点液加熱部、32……低沸点液供給部、35……低温蒸気
相、36……低沸点液循環系、46……低沸点液、Ｗ……ワ
ーク。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−500647（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−101377（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−9770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−92780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−111841（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−53362（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−169770（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気槽の一側部にワーク搬入用の搬入口部
   が設けられるとともに、蒸気槽の他側部にワーク搬出用
   の搬出口部が設けられ、蒸気槽の内部に形成された高温
   蒸気相の気化潜熱がワーク搬送コンベヤによって蒸気槽
   内に搬入されたワークに与えられ、このワークがリフロ
   ーはんだ付けされる気相式はんだ付け装置において、 前記搬出口部に、低沸点液の供給を受ける低沸点液供給
   部と、この低沸点液供給部に供給された低沸点液に気化
   熱を与え搬出口部の内部で蒸発させる低沸点液加熱部と
   が設けられ、その低沸点液加熱部により搬出口部の内部
   に形成された低温蒸気相を搬出口部から回収して前記低
   沸点液供給部に再供給する低沸点液循環系が蒸気槽の外
   部に設けられたことを特徴とする気相式はんだ付け装置
   におけるワーク急冷装置。
2. 【請求項２】低沸点液として、フッ化炭化水素類を使用
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相
   式はんだ付け装置におけるワーク急冷装置。
3. 【請求項３】高温蒸気相および低温蒸気相は、共通のタ
   ンクに液化回収され、このタンク内で比重の相違によっ
   て分離され、このタンクからそれぞれ再供給されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相式はんだ
   付け装置におけるワーク急冷装置。