JPS63248569A - 気相式はんだ付け装置におけるワ−ク急冷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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速冷
却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４図に示されるように、インライン式の気相式はんだ
伺は装置は、蒸気槽１１の底部に収容された不活性液体
１２がヒータ１３によって加熱されて蒸発し、蒸気槽１
１の内部に飽和蒸気相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Ｗ
に飽和蒸気相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１
１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飽和蒸気相１４は、前記
搬入口部１５、搬出口部１１および蒸気槽１１の上部内
壁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、外部プリヒータ２１によって第５図に示されるよ
うに温度上昇され、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、飽和蒸気相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。

なお、第４図には〕ンベヤ１６と上下の蒸気凝縮装置１
８との間にワークを急冷づるためのワーク冷却装置２３
が示されているが、従来は、このようなものはない。

従来の気相式はｌυだ付け装置は、前記蒸気凝縮装置１
８が蒸気の凝縮とワークの冷却とを兼ねて行っている。

したがって、従来は、第５図にて２点鎖線で示されるよ
うにはんだ伺は直後のワーク温度の下降速度が緩かであ
る。このように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、前記搬入口部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２３を介設する場合
は、先ず、コンベヤ１６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
てワークを冷却ザ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ｔ【ければならないので、冷却コイルの
場合は、その冷却効率が低くならざるをえず、第５図に
点線で示されるワーク温度下降曲線しか得られないし、
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、ワーク搬送経路に沿った狭い空間にて
ワーク搬送経路にできるだり近付けて設けることが可能
のワーク冷却装置を提供することにより、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
部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
に形成された蒸気相１４が前記搬入口部１５および搬出
口部１７に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、その蒸気相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に前
記蒸気凝縮装置１８とともにワーク冷却装置２３が設け
られ、このワーク冷却装置２３は、ワーク搬送コンベヤ
１６に沿ってこのコンベヤ１６の近傍にヒートパイプ４
１の吸熱部４２が配列され、このヒートパイプ４１の残
りの部分が搬出口部１７の外部に引出され、このヒート
パイプ４１の外部引出側に位置する放熱部４３に外部冷
却器４４が設けられたものである。

（作用） 本発明は、搬出口部１７のワーク搬送コンベヤ１Ｇの近
傍空間における熱が、ヒートパイプ４１によって、その
吸熱部４２から搬出口部１７の外部の放熱部４３に輸送
され、搬出口部の外部で冷却器４４によって強制冷却さ
れることにより、ワークＷは前記搬出口部１７にて近傍
に位置するヒートパイプ４１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降下する
。

（実施例） 以下、本発明を図面に示される実施例を参照して詳細に
説明する。

第１図には、搬出口部１７における蒸気凝縮装置１８（
第４図）が示されている。この蒸気凝縮装置１８は、ワ
ークＷを搬送するコンベヤ１６の上側および下側に、そ
れぞれ、口字形に成形されたヒートパイプ３１の吸熱部
３２がコンベヤ１６に沿って第２図に示されるように多
数挿入され、このヒートパイプ３２の吸熱部以外の部分
が搬出口部１７の外部に引出され、このヒートパイプ３
１の外部引出側に位置する放熱部３３に外部大形冷却器
３４が設けられたものである。ヒートパイプ３１の吸熱
部３２には第１図に示されるように多数の吸熱フィン３
５が設けられている。外部大形冷却器３４は、温度調節
可能の水冷式冷却器であり、第２図に示されるように通
水管表面で露点を結ばないように湿度調節された冷却水
の通水を受ける蛇管３６が配管されている。

前記ワーク搬送コンベヤ１６は、平行に配設された一対
の無端ヂエンにワーク受部が設けられたものである。

また、第１図に搬出口部１７におけるワーク冷却装置２
３（第４図）が示されている。このワーク冷却装置２３
は、搬出口部１７の内部であってワークＷを搬送するコ
ンベヤ１６の上側近傍および下側近傍に、それぞれ、口
字形に成形されたヒートパイプ４１の吸熱部４２が前記
コンベヤ１６に沿って第２図に示されるように多数挿入
され、このヒートパイプ４１の吸熱部以外の部分が搬出
口部１７の外部に引出され、このヒートパイプ４１の外
部引出側に位置する放熱部４３に外部小形冷却器４４が
設けられたものである。ヒートパイプ４１の吸熱部４２
には多数の吸熱フィン４５が設けられている。

ヒートパイプ４１は、前記ヒートパイプ３１と同様に、
両端が閉じられた密封金属パイプの内壁に毛細管物質が
ライニングされ、金１パイプの内部は高度な減圧状態に
あり、水、アルコール、フロン等の熱媒体が適量封入さ
れた熱輸送装置であり、極めて大の熱伝導性を有するも
のとして知られている。

このヒートパイプは、吸熱フィン４５から吸熱部４２に
熱が加えられると、パイプ内の減圧下の熱媒体が低温度
で沸騰して蒸発し、その気化する時に蒸発潜熱を吸収し
、そして、パイプ内で蒸気が音速なみの速度で吸熱部４
２から放熱部４３に移動し、この放熱部４３でパイプ内
蒸気が凝縮して液体に戻り、この液化する時に凝縮潜熱
を放出し、そして、凝縮液化した熱媒体は毛細管ライニ
ング物質を経て吸熱部４２に戻る。このような熱媒体の
循環が連続的に進行し、吸熱部４２から放熱部４３への
熱輸送が継続的になされる。

第３図に示されるように、前記外部小形冷却器４４は、
ベルヂエイ効果を利用したサーモモジュール５１を使用
する電気式冷却器であり、前記ヒートパイプ４１の放熱
部４３に対し取付金具５２により接触する吸熱板５３と
、下側に位置する放熱板５４との間に、前記サーモモジ
ュール５１が挟着されて一体化されたものであり、この
サーモモジュール５１によって、前記放熱部４３から放
出された熱を吸熱板５３を介し吸収するとともに、放熱
板５４さらにはこの放熱板５４の下側に設けられた図示
しない放熱フィンを介し大気に放出する。

次に、この実施例の作用を説明する。飽和蒸気相１４か
らヒートパイプ３１の吸熱部３２に対して放出された凝
縮のための熱エネルギは、ヒートパイプ３１によって搬
出口部１７の外部の放熱部３３に熱輸送され、搬出口部
１７の外部で水冷式冷却器３４によって強制冷却される
。このように熱エネルギが搬出口部１７の外部に輸送さ
れ、外部で強制冷却されるから、搬出口部１７内には何
等通水することなく蒸気の凝縮がなされる。したがって
、搬出口部１７内に冷却水が漏出するおそれが全くなく
、漏出した場合に冷却水が高温の不活性液体１２と接触
して起こる突沸、爆発を防止できる。

また、飽和蒸気相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、前記搬出口部１７にてサーモモジ
ュール５１を用いたワーク冷却装置によって急冷される
。すなわち、前記搬出口部１７中を搬送されるワークＷ
から放出される熱は、吸熱フィン４５を通してヒートパ
イプ４１の吸熱部４２によって効率良く吸収され、ヒー
トパイプ４１によって搬出口部１７の外部の放熱部４３
に熱輸送され、外部のサーモモジュール冷却器４４によ
って強制冷却される。このように熱エネルギが搬出口部
１７の外部に輸送され、外部で強制冷却されるから、搬
出口部１７内には何等通水することなくワークＷの搬送
経路を取巻く近傍の雰囲気が急冷され、この雰囲気中を
通過するワークＷは高速で急冷作用を受け、第５図に実
線で示されるように急激に温度降下し、大きなはんだ接
合強度が得られる１８３℃まで短時間で温度降下する。

なお、前記サーモモジュール式外部冷却器４４は、冷却
水通水式冷却器にしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ワーク冷却装置として、搬出口部にて
ワーク搬送コンベヤに沿ってこのコンベヤの近傍にヒー
トパイプの吸熱部が配列され、このヒートパイプの残り
の部分が搬出口部の外部に引出され、このヒートパイプ
の外部引出側に位置する放熱部に外部冷却器が設けられ
たから、先ず、ワーク搬送経路に沿った狭い空間にワー
ク冷却装置を設【」ることができる。そして、このワー
ク搬送経路にできるだけ近付けて設けられたワーク冷却
装置によって、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相式はｌυ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図はそのワー
ク搬出口部の外部を示す斜視図、第３図はワーク冷却装
置を拡大した斜視図、第４図はインライン式気相式はん
だ付け装置の断面図、第５図はそのワーク温度特性曲線
を示すグラフである。 １１・・蒸気槽、１４・・蒸気相、１５・・搬入口部、
１６・・ワーク搬送コンベヤ、１７・・搬出口部、１８
・・蒸気凝縮装置、２３・・ワーク冷却装置、４１・・
ヒートパイプ、４２・・吸熱部、４３・・放熱部、４４
・・外部冷却器、Ｗ・・ワーク。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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蒸気相が前記
   搬入口部および搬出口部に設けられた蒸気凝縮装置によ
   って一定の領域に保たれ、その蒸気相の気化潜熱がワー
   ク搬送コンベヤによつ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、 前記搬出口部に前記蒸気凝縮装置とともにワーク冷却装
   置が設けられ、このワーク冷却装置は、ワーク搬送コン
   ベヤに沿つてこのコンベヤの近傍にヒートパイプの吸熱
   部が配列され、このヒートパイプの残りの部分が搬出口
   部の外部に引出され、このヒートパイプの外部引出側に
   位置する放熱部に外部冷却器が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. （２）ヒートパイプの吸熱部は、吸熱フィンを有するこ
   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. （３）外部冷却器は、サーモモジュールを利用した冷却
   器であ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。
4. （４）外部冷却器は、温度制御可能であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第３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。