KR101346962B1

KR101346962B1 - 가열 장치의 노즐, 가열 장치 및 냉각 장치의 노즐

Info

Publication number: KR101346962B1
Application number: KR1020127007499A
Authority: KR
Inventors: 도모따께 가가야
Original assignee: 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2014-01-02
Also published as: US9751146B2; EP2463050A1; IN2012DN02439A; TWI565547B; CN102548700A; US20120178039A1; CN106825833A; JP2016042599A; WO2011036948A1; CN106862689B; JP5915809B2; JPWO2011036948A1; CN106862689A; EP2463050A4; TW201111081A; KR20120062819A; MY185477A; EP2463050B1; JP5878018B2; HUE052283T2

Abstract

팬 모터의 출력을 크게 하지 않고, 열교환율(열전달율)을 향상시킨다.　 히터부에 의해 가열된 기체 또는 냉각부에 의해 냉각된 기체를, 팬에 의해 분출 노즐(2)에 송출한다. 그리고, 분출 노즐(2)이 팬에 의해 송출된 기체를 분출구로부터 분출한다. 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 분출 노즐(2)의 분출구로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다(스위칭 현상). 이 스위칭 현상에 의해, 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 크게 하지 않아도, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있다.

Description

가열 장치의 노즐, 가열 장치 및 냉각 장치의 노즐{NOZZLE FOR HEATING DEVICE, HEATING DEVICE, AND NOZZLE FOR COOLING DEVICE}

본 발명은, 열풍을 분출하여 가열 대상물을 가열하는 가열 장치의 노즐 및 가열 장치, 냉풍을 분출하여 냉각 대상물을 냉각하는 냉각 장치의 노즐에 관한 것이다.

땜납재를 용융시켜 전자 부품을 프린트 기판에 납땜할 때에는, 리플로우 땜납 장치 등의 가열로가 사용된다. 이 리플로우 땜납 장치란, 터널 형상의 머플 내에 예비 가열 존, 본가열 존 및 냉각 존을 갖고, 예비 가열 존 및 본가열 존에는 가열용의 히터가 설치되고, 냉각 존에는 수냉 파이프나 냉각 팬 등으로 구성되는 냉각기가 설치되는 것이다. 예를 들어, 솔더 페이스트가 납땜부에 인쇄 등에 의해 도포된 프린트 기판을 각 존 내에 반입하여, 프린트 기판의 솔더 페이스트가 용융됨으로써, 전자 부품이 프린트 기판에 납땜된다.

이 리플로우 땜납 장치에 사용되는 히터에는, 적외선 히터와 열풍 분출 히터가 있다. 적외선 히터는, 당해 적외선 히터에 통전하면, 적외선을 방출한다. 이 방출된 적외선에 의해 납땜부에 도포된 솔더 페이스트가 용융되어 납땜을 행한다. 그러나, 적외선 히터는, 적외선이 직진성을 갖기 때문에, 전자 부품의 그림자가 되는 납땜부를 충분히 가열하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

한편, 열풍 분출 히터는, 히터로 따뜻해진 열풍이 모터의 구동에 의해 회전하는 팬에 의해 리플로우 땜납 장치의 가열 존 내에서 대류하기 때문에, 그 열풍이 전자 부품의 그림자가 되는 곳이나 좁은 간극에도 침입하여, 프린트 기판 전체를 균일하게 가열할 수 있다는 특징을 갖고 있으며, 오늘날에는 많은 리플로우 땜납 장치에 채용되고 있는 것이다.

리플로우 땜납 장치에 설치되는 열풍 분출 히터로서는, 개구 면적이 넓은 분출구로부터 열풍을 분출하는 히터와, 다수의 구멍으로부터 열풍을 분출하는 히터가 있다. 전자의 히터는, 분출구의 개구 면적이 넓으므로 열풍의 유속이 비교적 느려져, 프린트 기판에 열풍이 충돌했을 때의 가열 효율이 낮다. 한편, 후자의 히터는, 구멍이므로 열풍의 유속이 전자의 히터보다 빨라지고, 또한 그 구멍이 다수 있으므로 열풍의 유량 부족이 발생하지 않는다. 이로 인해, 후자의 히터는 가열 효율이 높다. 이것으로부터, 리플로우 땜납 장치에는, 다수의 구멍으로부터 열풍을 분출하는 히터를 사용하는 일이 많다. 이후의 설명은 언급이 없는 한 복수의 구멍을 갖는 열풍 분출 히터이다.

이러한 리플로우 땜납 장치에서는, 프린트 기판을 예비 가열, 본가열의 순서로 가열을 행한다. 예비 가열에서는, 온도가 낮은 열풍으로 가열함으로써, 프린트 기판을 천천히 가열함으로써 프린트 기판을 열에 적응시키는 동시에, 솔더 페이스트 중의 용제를 휘산시킨다. 리플로우 땜납 장치에서의 예비 가열은, 온도가 낮아, 본가열보다 적은 열풍으로 가열하는 것이 바람직하다.

프린트 기판은, 예비 가열로 열에 적응시켜, 솔더 페이스트 중의 용제가 휘산되어, 전자 부품이 어느 정도 견고하게 고착된 후, 리플로우 땜납 장치의 본가열로 가열된다. 이 본가열에서는, 고온의 열풍을 분사하여, 솔더 페이스트 중의 땜납 분말을 용융시킴으로써 납땜을 행한다. 이 본가열로 프린트 기판에 분사하는 열풍의 풍량은, 예비 가열에서의 열풍의 풍량보다 많은 쪽이 승온을 빨리 할 수 있다. 본가열 시에는, 고온에서의 가열 시간이 길어지면 프린트 기판이나 전자 부품을 열손상시키기 때문에, 단시간에 가열을 행한다.

일반적으로, 리플로우 땜납 장치에서는, 예비 가열을 행하는 예비 가열 존과 본가열을 행하는 본가열 존의 프린트 기판의 반송부의 상하부에 각각 다수의 열풍 분출 히터를 설치한다. 예를 들어, 예비 가열 존이 5존으로 구성되어 있는 경우이면 상하에 각각 5개씩, 합계 10개의 열풍 분출 히터가 설치되고, 본가열 존이 3존으로 구성되어 있는 경우이면 상하에 각각 3개씩, 합계 6개의 열풍 분출 히터가 설치되기 때문에, 1개의 리플로우 땜납 장치에서는 상하 8개씩, 합계 16개의 열풍 분출 히터가 설치되게 된다.

또한, 이 존 구성은, 프린트 기판에 납땜되는 전자 부품의 종류에 따라, 즉, 가열 대상물의 온도 프로파일에 따라, 사용되는 히터 수 등이 적절히 선택된다.

예비 가열 존 및 본가열 존에서는, 각각의 열풍 분출 히터로부터 분출되는 열풍의 유속과 온도를 제어 수단에 의해 제어함으로써, 프린트 기판에 적합한 원하는 온도 프로파일을 설정할 수 있다. 온도 조절기에 의해 열풍의 온도를 제어하는 동시에, 팬에 설치되고, 이 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력(이하, 팬 모터 출력이라고 한다)을 변화시킴으로써 머플 내로 분출되는 따뜻해진 열풍의 유속을 제어한다. 이와 관련하여, 이 모터는, 팬 모터의 출력 제어가 쉬운 인버터 모터가 일반적으로 사용되고 있다.

이러한 다수의 구멍으로부터 열풍을 분출하는 히터를 갖는 리플로우 땜납 장치는, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 가열로는, 열풍을 분출하는 복수의 분출구부와, 복수의 분출구부로부터 분출되어 피가열물에 부딪혀 방향 전환된 열풍을 강제적으로 회수하는 복수의 회수구부를 구비하는 것이다. 이 가열로에 의하면, 피가열물에 부딪혀 방향 전환됨으로써 차가워진 열풍을 피가열물의 표면에 체류시키지 않고 효율적으로 제거하여, 피가열물의 표면에서의 열교환율(열전달율)을 높게 하여 피가열물을 균일하게 가열하도록 한 것이다.

한편, 비특허문헌 1에는 비원 형상인 십자형 분류의 충돌 열전달에 대하여 개시되어 있다. 이 십자형 분류의 충돌 열전달에서는, 등열전달율 분포나 적외선 영상에 의한 등온도 선도로부터 십자 형상의 분출구로부터의 분류를 해석한 것이다. 이 해석 결과에 의하면, 십자형 분류에서는 당해 십자형의 볼록부는 평탄하게, 오목부는 돌출되도록 경시 변화하는 스위칭 현상이 발생하고 있는 것을 증명하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2002-331357호 공보

「십자형 분류의 충돌열 특성」 일본 기계 학회 논문집(B편) 63권 607호(1997년 3월） 233 내지 239 페이지

그런데, 인용 문헌 1은, 복수의 분출구부와 복수의 회수구부를 구비함으로써, 피가열물을 균일하게 가열할 수 있지만, 프린트 기판 등의 가열 대상물에 대한 가열 효율을 올리기 위해서는 팬 모터 출력을 크게 해야 한다. 그러나, 팬 모터 출력을 크게 하면, 소비 전력이 커진다는 문제가 있었다. 또한, 팬 모터 출력이 커지면 모터의 회전 속도가 빨라지지만, 모터의 단수명의 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결한 것이며, 팬 모터 출력을 크게 하지 않고, 열교환율(열전달율)을 향상시키는 것이 가능한 가열 장치의 노즐, 가열 장치 및 냉각 장치의 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 가열 장치의 노즐은, 기체를 가열하는 히터와, 히터에 의해 가열된 기체를 분출하는 분출구를 갖는 분출 노즐을 구비한 가열 장치의 노즐이며, 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 가열 장치의 노즐에서는, 히터가 기체를 가열하고, 가열된 기체를, 예를 들어 팬에 의해 분출 노즐에 송출한다. 그리고, 분출 노즐이 팬에 의해 송출된 기체를 분출구로부터 분출한다. 이것을 전제로 하여, 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 노즐의 분출구로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다. 이 결과, 단위 시간당 가열 대상물에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하고, 이에 의해 가열 대상물에 대한 열교환율(열전달율)이 증가하여, 가열 능력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 가열 장치는, 기체를 가열하는 히터와, 평면 형상이 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖고 히터에 의해 가열된 기체를 분출하는 분출구를 구비한 분출 노즐과, 분출구로부터 분출되어 가열 대상물에 충돌하여 반사된 기체를 흡입하는 흡입구로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 가열 장치에서는, 히터가 기체를 가열하고, 분출 노즐이, 히터에 의해 가열된 기체를, 평면 형상이 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 분출구로부터 분출한다. 이것을 전제로 하고, 흡입구는, 분출구로부터 분출되어 가열 대상물에 충돌하여 반사된 기체를 흡입한다. 이에 의해, 가열 대상물에 반사된 기체는, 분출구로부터 분출하는 기체의 방해를 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 관한 냉각 장치의 노즐은, 기체를 냉각하는 냉각 기구와, 냉각 기구에 의해 냉각된 기체를 분출하는 분출구를 갖는 분출 노즐을 구비한 냉각 장치의 노즐이며, 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 냉각 장치의 노즐에서는, 냉각 기구가 기체를 냉각하고, 분출 노즐이 냉각 기구에 의해 냉각된 기체를 분출구로부터 분출한다. 이것을 전제로 하여, 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 노즐로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다. 이 결과, 단위 시간당 냉각 대상물로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 냉각 대상물로부터 빼앗는 기체의 열량에 비하여 증가하고, 이에 의해, 냉각 대상물에 대한 열교환율(열전달율)이 증가하여, 냉각 능력을 높일 수 있다.

본 발명에 관한 가열 장치의 노즐에 의하면, 일반적인 원 형상의 분출구를 갖는 노즐에 비하여, 단위 시간당 가열 대상물에 대한 열교환율(열전달율)이 증가하여, 가열 능력이 향상되므로, 히터에 의해 가열한 기체를 노즐에 송출하는 팬을 회전시키는 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 가열 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 가열 장치에 의하면, 가열 대상물에 반사된 기체는, 분출구로부터 분출하는 기체의 방해가 되지 않으므로, 분출구로부터 분출하는 기체에 간섭하지 않아, 당해 기체의 온도를 낮추어 버리거나, 당해 기체의 분출 방향을 흐트러뜨려 버리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 냉각 장치의 노즐에 의하면, 일반적인 원 형상의 분출구를 갖는 노즐에 비하여, 단위 시간당 냉각 대상물에 대한 열교환율(열전달율)이 증가하여, 냉각 능력이 향상되므로, 냉각 기구에 의해 냉각한 기체를 노즐에 송출하는 팬을 회전시키는 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 냉각 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 리플로우 땜납 장치(100)의 구성예를 도시하는 정면 단면도이다.
도 2a는 돌기부(201)의 형상예를 도시하는 설명도이다.
도 2b는 돌기부(203)의 형상예를 도시하는 설명도이다.
도 2c는 돌기부(205)의 형상예를 도시하는 설명도이다.
도 3은 분출구(210)로부터 분출되는 기체(211)의 단면 형상예를 도시하는 설명도이다.
도 4는 노즐 장치(1)의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 5는 노즐 장치(1)의 구성예를 도시하는 평면도이다.
도 6은 노즐 장치(1)의 구성예를 도시하는 투시 정면도이다.
도 7은 분출 노즐(2)의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 8은 분출 노즐(2)의 구성예를 도시하는 평면도이다.
도 9는 분출 노즐(2)의 구성예를 나타내는 저면도이다.
도 10은 분출 노즐(2)의 구성예를 도시하는 단면 사시도이다.
도 11은 노즐 장치(1)의 조립예를 도시하는 분해 사시도이다.
도 12는 노즐 장치(1)의 조립 후를 도시하는 주요부 단면도이다.
도 13은 노즐 장치(1)의 특성예를 도시하는 설명도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 관한 노즐 장치(1A)의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 15는 제3 실시 형태에 관한 분출 노즐(2B)의 구성예를 도시하는 단면 사시도이다.
도 16은 제4 실시 형태에 관한 십자 구멍 플레이트(10)의 구성예를 도시하는 사시도이다.
도 17은 제5 실시 형태에 관한 플로우 땜납 장치(30)의 구성예를 도시하는 정면도이다.
도 18은 플로우 땜납 장치(30)의 프리히터부(33)의 구성예를 도시하는 단면 사시도이다.
도 19는 플로우 땜납 장치(30)의 프리히터부(33)의 구성예를 도시하는 정면 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일례인 리플로우 땜납 장치 및 플로우 땜납 장치에 대하여 설명한다.　

[제1 실시 형태]

<리플로우 땜납 장치(100)의 구성예>

도 1은 제1 실시 형태에 관한 리플로우 땜납 장치(100)의 구성예를 도시하는 정면 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 리플로우 땜납 장치(100)는, 본체부(101), 프린트 기판 등의 가열 대상물을 반송하는 컨베이어(102)로 구성된다.

본체부(101)에는, 예비 가열 존(A), 본가열 존(B) 및 냉각 존(C)의 3개의 존이 있다. 리플로우 땜납 장치(100)에 의해 납땜되는 프린트 기판은, 컨베이어(102)에 의해 예비 가열 존(A), 본가열 존(B) 및 냉각 존(C)의 순서로 반송된다.

예비 가열 존(A)은, 프린트 기판이나 이 프린트 기판에 실장된 전자 부품 등을 천천히 가열하여 열에 적응시키기 위한 영역이며, 솔더 페이스트 중의 용제를 휘산시키는 영역이다. 예비 가열 존(A)은, 땜납의 조성이나 프린트 기판의 종류 등에 따라 상이하지만, 대체로 납 프리 페이스트이고 150 내지 180℃로 설정된다. 본가열 존(B)은, 예비 가열 존(A)보다 온도가 높게 설정되어(대체로 납 프리 페이스트이고 240℃), 솔더 페이스트 중의 땜납 분말을 용융시켜 납땜을 행하는 영역이다. 냉각 존(C)은, 납땜된 프린트 기판을 냉각하는 영역이다.

예비 가열 존(A)에는, 제1 히터부(이하, 히터부(103)이라고 한다)가, 컨베이어(102)의 상하에 각 3존씩 배치되는 동시에, 각 히터부(103)에는 노즐 장치(1)가 설치되어 있다.

본가열 존(B)에는, 제2 히터부(이하, 히터부(104)라고 한다)가, 컨베이어(102)의 상하에 각 2존씩 배치되는 동시에, 각 히터부(104)에는 노즐 장치(1)가 설치되어 있다.

또한, 히터부(103, 104)는, 도시하지 않은 전열선 히터, 팬 및 팬을 회전시키는 팬 모터 등으로 구성된다. 히터부(103, 104)는, 예를 들어 전열선 히터에 의해 기체를 가열하고, 팬 모터를 구동하여 팬을 회전시킴으로써, 가열된 기체를 리플로우 땜납 장치(100) 내에 열풍으로서 분출한다. 히터부(103, 104)로부터 분출되는 열풍의 유량은, 팬 모터의 회전 속도에 의해 제어된다. 통상, 히터부(103)의 온도보다 히터부(104)의 온도를 높게 설정하고 있다.

냉각 존(C)에는, 냉각부(105)가 컨베이어(102)의 상하에 각 1존씩 배치되는 동시에, 각 냉각부(105)에는 노즐 장치(1)가 설치되어 있다.

냉각부(105)는, 도시하지 않은 수냉 파이프 등으로 이루어지는 냉각 기구, 팬 및 팬을 회전시키는 팬 모터 등으로 구성된다. 냉각부(105)는, 예를 들어 수냉 파이프 파이프 내에 물을 유동시켜 파이프를 냉각하고, 그 파이프에 기체를 접촉시킴으로써 당해 기체를 냉각한다. 그리고, 냉각부(105)는, 팬 모터를 구동하여 팬을 회전시켜, 파이프에 의해 냉각된 기체를 리플로우 땜납 장치(100) 내에 냉풍으로서 노즐 장치(1)로부터 분출하여, 납땜된 프린트 기판을 냉각한다.

또한, 예비 가열 존(A) 및 본가열 존(B) 각각의 존 수나 히터부(103, 104)의 히터 수나 히터의 상하 배치는, 본 예에 한정되지 않고, 적절히 변경 가능하다.

상술한 노즐 장치(1)는, 기체(예를 들어, 공기나 질소 가스 등의 불활성 가스)를 유동시키는 후술하는 기체 유동로와, 이 기체 유동로의 선단에 형성되는 분출구를 구비한 후술하는 분출 노즐(2)을 구비한다.

기체 유동로는, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체나 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체를 유동한다. 분출구는, 기체 유동로를 유동한 기체를 분출하여, 프린트 기판에 당해 기체를 분사한다. 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 또한, 분출구의 평면 형상은, 가상 원의 내측을 향하여 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다.

이어서, 가상 원의 내측을 향하여 돌기부를 갖는 형상에 대하여 설명한다. 도 2a, 도 2b, 도 2c는, 돌기부(201, 203, 205)의 형상예를 도시하는 설명도이다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 전술한 노즐 장치(1)가 갖는 분출구의 평면 형상은, 가상적인 원인 일점쇄선으로 나타낸 가상 원(200)으로부터 당해 가상 원(200)의 내측을 향하여 사선으로 나타내는 돌기부(201)를 갖는다. 이 돌기부(201)를 형성하면, 십자 형상의 개구부(202)가 형성된다. 또한, 도 2b에 도시한 바와 같이, 노즐 장치(1)가 갖는 분출구의 평면 형상은, 일점쇄선으로 나타낸 가상 원(200)으로부터 당해 가상 원(200)의 내측을 향하여 사선부로 나타내는 돌기부(203)를 갖는다. 이 돌기부(203)를 형성하면, 별 형상의 개구부(204)가 형성된다. 또한, 도 2c에 도시한 바와 같이, 노즐 장치(1)가 갖는 분출구의 평면 형상은, 일점쇄선으로 나타낸 가상 원(200)으로부터 당해 가상 원(200)의 내측에 사선부로 나타내는 돌기부(205)를 갖는다. 이 돌기부(205)를 형성하면, 타원 형상의 개구부(204)가 형성된다.

이와 같이, 노즐 장치(1)가 갖는 분출구의 평면 형상이, 가상 원의 내측을 향하여 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있으면, 당해 분출구로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다.

기체의 단면 형상이 시간적으로 변화하면, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 분출구(210)의 단면 형상을 십자 형상으로 했을 때, 당해 십자 형상의 볼록부는 평탄하게, 오목부는 돌출되도록 기체(211)의 형상이 시간 t1 및 시간 t2에 나타낸 바와 같은 형상을 교대로, 또한 감쇠시키면서 경시적으로 변화하는 것을 의미한다(이와 관련하여, 도 3에 도시하는 시간 t0의 기체(211)는, 분출구(210)로부터 분출된 직후의 형상이며, 당해 분출구(210)의 형상과 대략 동일한 형상이다). 이러한 현상을 스위칭 현상이라고 칭하는 경우가 있다. 이 스위칭 현상이 발생하면, 스위칭 현상이 발생하지 않는 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체에 비하여 열량의 보존성이 향상된다(바꾸어 말하면, 분출구(210)로부터 분출된 기체의 열량의 감쇠가 완화된다). 이에 의해, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량보다 단위 시간당 대상물에 부여하는(또는 대상물로부터 빼앗는) 기체의 열량이 증가된다.

즉, 본 실시 형태에 관한 리플로우 땜납 장치(100)는, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판으로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 프린트 기판으로부터 빼앗는 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 리플로우 땜납 장치(100)는, 히터부(103, 104)에 의해 가열한 기체 또는 냉각부(105)에 의해 냉각한 기체를, 예를 들어 팬에 의해 분출 노즐(2)에 송출하는 경우, 분출 노즐(2)에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 종래의 리플로우 땜납 장치에 비하여 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다.

<노즐 장치(1)의 구성예>

이어서, 히터부(103, 104)에 설치되는 노즐 장치(1)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 4는 노즐 장치(1)의 구성예를 도시하는 사시도이며, 도 5는 그 평면도이며, 도 6은 그 투시 정면도이다.

도 4, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 노즐 장치(1)는, 분출 노즐(2), 노즐 커버(3), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)로 구성된다. 분출 노즐(2)의 선단에는 분출구의 일례인 십자 형상의 구멍(이하, 십자 구멍(22)이라고 한다)이 형성된다. 분출 노즐(2)은, 전술한 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체를 십자 구멍(22)을 통하여 분출한다.

분출 노즐(2)에는 노즐 커버(3)가 덮인다. 노즐 커버(3)에는 분출 노즐용 구멍(3a) 및 흡입구(3b)가 서로 근접하여 형성된다. 분출 노즐용 구멍(3a)은, 분출 노즐(2)의 선단에 끼워 맞추어진다. 흡입구(3b)는, 타원 형상을 갖고, 머플 내에 저류하는 기체나, 분출 노즐(2)로부터 분출되어 프린트 기판 등의 대상물에 충돌하여 반사된 기체를 흡입한다. 이 프린트 기판에 반사된 기체는, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 고온이 된 기체에 간섭해 버리는 경우가 있다. 프린트 기판에 반사된 기체는, 프린트 기판에 열을 빼앗겨 당해 기체의 온도가 저하되어 있고, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체에 간섭해 버리면, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체의 온도를 낮추어 버리거나, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체의 분출 방향을 흐트러뜨리거나 하는 경우가 있다. 그로 인해, 흡입구(3b)를 형성하여, 프린트 기판에 반사된 기체를 바로 흡입구(3b)에 흡입시킨다. 이에 의해, 프린트 기판에 반사된 기체는, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체의 방해가 되지 않는다.

분출 노즐(2) 및 노즐 커버(3)의 하부에는 설치 플레이트(4)가 설치된다. 설치 플레이트(4)는, 분출 노즐(2) 및 노즐 커버(3)를 설치하는 것이다. 설치 플레이트(4)에는 그 외주부에 히터부 설치 구멍(4a)이 형성된다. 히터부 형성 구멍(4a)은, 히터부(103, 104)에 나사 등에 의해 나사 결합하여, 히터부(103, 104)에 노즐 장치를 설치하기 위하여 형성되어 있다. 또한, 설치 플레이트(4)에는, 흡입구(3b)에 의해 흡입된 머플 내의 기체를 히터부(103, 104)로 환류하는 흡입구(4c)가 양측에 형성된다(도 11 및 도 12 참조).

설치 플레이트(4)의 하부에는 고정 플레이트(5)가 분출 노즐(2)을 지지한 상태에서 설치된다. 고정 플레이트(5)는, 분출 노즐(2)을 노즐 커버(3)의 분출 노즐용 구멍(3a)에 고정한다. 노즐 커버(3)와 설치 플레이트(4)는, 나사 고정 등의 주지의 방법에 의해 고정된다. 또한, 고정 플레이트(5)는, 십자 구멍(22)에 대응하는 위치에 고정 플레이트 구멍(5a)을 갖는다(도 11 참조). 고정 플레이트 구멍(5a)은, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체를 통과시켜 분출 노즐(2)에 공급하는 구멍이다.

이렇게 구성된 노즐 장치(1)는, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체를 고정 플레이트(5)의 고정 플레이트 구멍(5a)으로부터 분출 노즐(2)의 십자 구멍(22)을 통하여 리플로우 땜납 장치(100)의 머플 내로 분출하고, 프린트 기판에 당해 기체를 분사하여 프린트 기판을 소정의 온도까지 따뜻하게 한다. 또한, 프린트 기판에 분사되어 반사된 기체는, 노즐 커버(3)의 흡입구(3b) 및 설치 플레이트(4)의 흡입구(4c)를 통하여 히터부(103, 104)로 환류된다. 그 환류된 기체는, 다시 히터부(103, 104)에 의해 뜨거워지고, 그 뜨거워진 열풍이 분출 노즐(2)로부터 머플 내로 분출한다는 순환을 반복한다.

한편, 십자 구멍(22)의 단면 형상은, 전술한 바와 같이 가상 원의 내측을 향하여 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다. 즉, 스위칭 현상이 발생하여, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 노즐 장치(1)는, 히터부(103, 104)에 의해 가열한 기체를, 예를 들어 팬에 의해 분출 노즐(2)에 송출하는 경우, 분출 노즐(2)에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 노즐 장치(1)를 리플로우 땜납 장치에 설치하면, 종래의 리플로우 땜납 장치에 비하여 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 모터의 수명이 향상된다.

또한, 노즐 장치(1)는, 흡입구(3b)가 십자 구멍(22)으로부터 분출되어 프린트 기판에 충돌하여 반사된 기체를 흡입하므로, 프린트 기판에 반사된 기체는, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체의 방해가 되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 노즐 장치(1)는, 프린트 기판에 반사된 기체가, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체가 프린트 기판에 반사된 기체에 간섭되지 않아, 당해 기체의 온도를 낮추어 버리거나, 당해 기체의 분출 방향을 흐트러뜨리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 예의 노즐 장치(1)는 히터부(103, 104)에 대하여 설명했지만, 노즐 장치(1)가 냉각부(105)에 설치된 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판으로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 프린트 기판으로부터 빼앗는 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다. 이에 의해, 분출 노즐(2)에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 종래의 리플로우 땜납 장치에 비하여 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다.

<분출 노즐(2)의 구성예>

이어서, 분출 노즐(2)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 7은, 분출 노즐(2)의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 분출 노즐(2)은, 노즐 본체부(21) 및 십자 구멍(22)으로 구성된다. 노즐 본체부(21)는, 하단부에 볼록부(21a)를 갖고, 알루미늄이나 구리 등의 열전도율이 양호한 금속 재료로 형성된다. 이 볼록부(21a)는, 도 11에서 후술하는 설치 플레이트(4)의 노즐 설치 구멍(4b)에 끼워 맞추기 위한 것이다. 또한, 노즐 본체부(21)에는 기체 유동로(24)가 형성된다(도 10 참조). 기체 유동로(24)는, 히터부(104, 105)에 의해 가열된 기체나 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체를 노즐 선단에 있는 십자 구멍(22)까지 유동한다.

십자 구멍(22)은, 본 실시 형태에서는 노즐 본체부(21)에 2개 형성된다. 십자 구멍(22)은, 당해 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상을 시간적으로 변화시키는 기능을 갖는 것이다.

도 8은 분출 노즐(2)의 구성예를 도시하는 평면도이며, 도 9는 그 저면도이며, 도 10은 그 단면 사시도이다. 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 기체를 분출하는 십자 구멍(22)의 선단(이하, 십자 구멍 상부(22a)라고 한다)보다 기체가 공급되는 십자 구멍(22)의 후단부(이하, 십자 구멍 하부(22b)라고 의미한다)쪽이 십자 형상의 크기가 크게 되어 있다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 기체가 공급되는 십자 구멍 하부(22b)로부터, 기체가 분출되는 십자 구멍 상부(22a)까지 십자 구멍(22)이 경사져 있다. 또한, 노즐 본체부(21)의 내부에 있는 기체 유동로(24)는, 십자 형상으로 되어 있다.

이렇게 구성된 분출 노즐(2)은, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체나 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체를 고정 플레이트(5)의 고정 플레이트 구멍(5a)으로부터 분출 노즐(2)의 기체 유동로(24) 및 십자 구멍(22)을 통하여 리플로우 땜납 장치(100)의 머플 내로 분출하여 프린트 기판에 당해 기체를 분사한다. 십자 구멍(22)의 단면 형상은, 전술한 바와 같이 가상 원의 내측을 향하여 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다(스위칭 현상). 즉, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판으로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 프린트 기판으로부터 빼앗는 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 분출 노즐(2)은, 히터부(103, 104)에 의해 가열한 기체 또는 냉각부(105)에 의해 냉각한 기체를, 예를 들어 팬에 의해 당해 분출 노즐(2)에 송출하는 경우, 당해 분출 노즐(2)에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 분출 노즐(2)을 리플로우 땜납 장치에 설치하면, 종래의 리플로우 땜납 장치에 비하여 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다.

<노즐 장치(1)의 조립예>

이어서, 히터부(104, 105)에 설치되는 노즐 장치(1)의 조립예에 대하여 설명한다. 도 11은 노즐 장치(1)의 조립예를 도시하는 분해 사시도이다. 도 12는 노즐 장치(1)의 조립 후를 도시하는 주요부 단면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 노즐 장치(1)는, 분출 노즐(2), 노즐 커버(3), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)로 구성된다.

분출 노즐(2)은, 노즐 본체부(21)에 십자 구멍(22)이 형성된다. 십자 구멍(22)은, 노즐 본체부(21)를 금형 주조법 등에 의해 제작하고 나서 드릴 등에 의해 천공함으로써 형성해도 좋고, 노즐 본체부(21) 및 십자 구멍(22)을 동시에 금형 주조법 등에 의해 제작해도 좋다. 도 11에서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여 일부 분출 노즐(2)을 생략하고 있다.

노즐 커버(3)에는, 분출 노즐용 구멍(3a) 및 흡입구(3b)가 천공된다. 분출 노즐용 구멍(3a)은, 도 8에 도시한 십자 구멍 상부(22a)를 둘러싸듯이 끼워 맞추기 위해, 십자 구멍 상부(22a)보다 훨씬 큰 직경을 갖는다. 흡입구(3b)는, 타원 형상을 갖고, 분출 노즐(2)의 근방에 위치시키기 위해, 분출 노즐용 구멍(3a)의 근방에 천공된다. 분출 노즐용 구멍(3a) 및 흡입구(3b)는, 노즐 커버(3)에 드릴 등에 의해 천공함으로써 형성해도 좋고, 노즐 커버(3)에 프레스 금형에 의해 펀칭하여 천공함으로써 형성해도 좋다.

설치 플레이트(4)에는, 히터부 설치 구멍(4a), 노즐 설치 구멍(4b) 및 흡입구(4c)가 천공된다. 노즐 설치 구멍(4b)은, 분출 노즐(2)의 후단부에 있는 볼록부(21a)를 접촉시키기 위해, 볼록부(21a)의 외주보다 작게 되어 있다. 또한, 분출 노즐(2)을 노즐 설치 구멍(4b)에 대하여 압입하는 느낌으로 삽입시키면, 노즐 장치(1)의 조립 시에, 분출 노즐(2)을 설치 플레이트(4)에 가고정할 수 있으므로, 후술하는 고정 플레이트(5)를 설치 플레이트(4)에 설치할 때에 작업이 쉬워진다.

흡입구(4c)는, 노즐 커버(3)의 흡입구(3b)로부터 흡입된 기체를 히터부(103, 104)로 환류시키기 위한 것이다. 히터부 설치 구멍(4a), 노즐 설치 구멍(4b) 및 흡입구(4c)는, 전술한 노즐 커버(3)와 마찬가지로, 설치 플레이트(4)에 드릴에 의해 천공함으로써 형성해도 좋고, 설치 플레이트(4)에 프레스 금형에 의해 펀칭하여 천공함으로써 형성해도 좋다. 또한, 설치 플레이트(4)에는 그 외주에 끼워 맞춤 홈(4d)이 형성된다. 끼워 맞춤 홈(4d)은, 설치 플레이트(4)의 상부를 덮는 노즐 커버(3)의 외주부를 끼워 맞추는 것이다. 끼워 맞춤 홈(4d)에 의해, 노즐 커버(3)가 설치 플레이트(4)로부터 어긋나지 않게 조립 가능하게 된다.

고정 플레이트(5)에는 고정 플레이트 구멍(5a)이 천공된다. 고정 플레이트 구멍(5a)은, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체를 십자 구멍 하부(22b)에 공급하고, 십자 구멍(22)으로부터 열풍을 리플로우 땜납 장치(100)의 머플 내로 분출시키기 위하여 형성된, 십자 구멍 하부(22b)보다 큰 구멍이다. 고정 플레이트 구멍(5a)은, 전술한 노즐 커버(3) 및 설치 플레이트(4)와 마찬가지로, 고정 플레이트(5)에 드릴에 의해 천공함으로써 형성해도 좋고, 고정 플레이트(5)에 프레스 금형에 의해 펀칭하여 천공함으로써 형성해도 좋다. 노즐 커버(3), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)의 제작 방법은, 적절히 변경 가능하다. 또한, 고정 플레이트 구멍(5a)의 형상은, 원 형상에 한정되지 않고, 십자 구멍 하부(22b)의 형상에 맞게 십자 형상 등이어도 좋다.

분출 노즐(2), 노즐 커버(3), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)가, 상술한 바와 같이 형성된 것을 전제로 하여, 도 11에 도시한 바와 같이, 우선 설치 플레이트(4)의 노즐 설치 구멍(4b)에 분출 노즐(2)을 십자 구멍 상부(22a)측으로부터 설치한다. 그러면, 노즐 설치 구멍(4b)의 하부가 분출 노즐(2)의 후단부에 있는 볼록부(21a)에 접촉하여, 분출 노즐(2)과 설치 플레이트(4)가 끼워 맞추어진다.

이어서, 끼워 맞추어진 분출 노즐(2) 및 설치 플레이트(4)의 하부에 고정 플레이트(5)를 설치한다. 이때, 고정 플레이트(5)가 도시하지 않은 나사 구멍에 나사를 나사 결합함으로써 설치 플레이트(4)에 고정 플레이트(5)가 분출 노즐(2)을 지지한 상태에서 설치되어, 분출 노즐(2), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)가 일체화된다.

마지막으로, 일체화된 분출 노즐(2), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)의 상부를 노즐 커버(3)로 덮는다. 도 12에 도시한 바와 같이, 설치 플레이트(4)에는 끼워 맞춤 홈(4d)이 형성되어 있기 때문에, 이 끼워 맞춤 홈(4d)에 의해 노즐 커버(3)의 외주부가 설치 플레이트(4)에 끼워 맞추어짐으로써, 노즐 커버(3)가 설치 플레이트(4)로부터 어긋나는 일이 없다. 그리고, 노즐 커버(3)와 설치 플레이트(4)는, 나사 고정 등의 주지의 방법에 의해 고정된다. 이러한 방법에 의해, 노즐 장치(1)가 간단하게 조립된다.

즉, 분출 노즐(2), 설치 플레이트(4) 및 고정 플레이트(5)와 노즐 커버(3)를, 용접에 의해 접합해도 좋다. 또한, 노즐 커버(3)에 분출 노즐(2)을 직접 나사 고정하여, 분출 노즐(2)을 노즐 커버에 고정시킴으로써, 설치 플레이트(4)를 삭제하는 구성이어도 좋다. 노즐 장치(1)의 조립 방법은, 본 예에 한정되지 않고, 적절히 변경 가능하다.

<노즐 장치(1)의 특성예>

이어서, 노즐 장치(1)의 특성예에 대하여 설명한다. 도 13은, 종축을 열전달율로 하고 횡축을 히터부나 냉각부에 설치되는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력으로 했을 때의 노즐 장치(1)의 특성예를 도시하는 설명도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 분출구가 십자 형상을 갖는 노즐 장치(1)의 특성 L1은, 종래의 분출구가 원 형상을 갖는 노즐 장치의 특성 L2보다 급준하게 상승된다. 이것은, 본 발명의 특성 L1이 더 종래의 특성 L2보다 전열 촉진이 향상된 것을 의미하고 있다.

예를 들어, 종래의 노즐 장치가 팬 모터의 출력을 100％로 하여 프린트 기판에 기체를 분사했을 때에, 종래의 노즐 장치의 열전달율은, 약 112W/(㎡K)가 된다. 그리고, 열전달율이 약 112W/(㎡K)일 때의 본 발명의 노즐 장치(1)의 특성 L1을 보면, 팬 모터의 출력이 약 75％로 되어 있다. 즉, 종래의 노즐 장치의 팬 모터의 출력을 100％로 하고 있던 것을 본 발명의 노즐 장치에서는 팬 모터의 출력을 약 75％로 하면 되며, 약 25％의 소비 전력의 삭감이 된다.

본 발명의 노즐 장치(1)가 상술한 바와 같이 열전달율이 양호해지는 한 이유는, 노즐 장치(1)의 분출구가 십자 형상(십자 구멍(22))을 갖기 때문이다. 십자 형상의 분출구를 통하여 분출 노즐(2)로부터 분출되는 기체는, 그 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상을 시간적으로 변화한다(스위칭 현상). 이 스위칭 현상에 의해, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 열전달 특성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 제1 실시 형태에 관한 리플로우 땜납 장치(100)에 의하면, 히터부(103, 104)가 기체를 가열하고, 또한 냉각부(105)가 기체를 냉각하고, 분출 노즐(2)이, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체 또는 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체를, 평면 형상이 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 분출구(십자 구멍(22))로부터 분출한다. 이것을 전제로 하여, 흡입구(3b)는, 십자 구멍(22)으로부터 분출되어 프린트 기판에 충돌하여 반사된 기체를 흡입한다. 이에 의해, 프린트 기판에 반사된 기체는, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체의 방해를 방지할 수 있게 된다. 이 결과, 프린트 기판에 반사된 기체는, 십자 구멍(22)으로부터 분출하는 기체에 간섭하지 않아, 당해 기체의 온도를 낮추어 버리거나, 당해 기체의 분출 방향을 흐트러뜨리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 노즐 장치(1)에 의하면, 히터부(104, 105)에 의해 가열된 기체 또는 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체를, 팬에 의해 분출 노즐(2)에 송출한다. 그리고, 분출 노즐(2)이 팬에 의해 송출된 기체를 십자 구멍(22)으로부터 분출한다. 이것을 전제로 하여, 십자 구멍(22)의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 분출 노즐(2)의 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화한다(스위칭 현상). 이 스위칭 현상에 의해, 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판으로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 프린트 기판으로부터 빼앗는 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다.

이 결과, 히터부(104, 105)에 의해 가열된 기체 또는 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체를 노즐에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 리플로우 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 노즐 본체부(21)에는 십자 구멍(22)을 2개 형성한 것으로 설명했지만, 십자 구멍(22)을 1개만 형성해도 좋고, 또는 3개 이상 형성해도 상관없다. 노즐 본체부(21)의 십자 구멍(22)이 1개인 경우에는, 당해 십자 구멍(22)의 형성 위치의 변경이 용이해지고, 또한 노즐 장치(1)에 형성하는 십자 구멍(22)의 개수를 증가시키는 것이나 감소시키는 것이 용이해짐으로써, 신속한 설계 변경에 대응할 수 있다. 또한, 노즐 본체부(21)의 십자 구멍(22)이 3개 이상인 경우에는, 부품 개수가 적어져, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 분출구 및 기체 유동로의 단면 형상을 십자 형상으로 설명했지만, 타원 형상, 별 형상 및 다각 형상 등으로 형성해도 상관없다.

또한, 본 실시 형태에서는, 노즐 본체부(21)와 십자 구멍(22)이 일체의 분출 노즐(2)에 대하여 설명했지만, 노즐 본체부(21)와 십자 구멍(22)이 별개로 되어 있어도 상관없다.

[제2 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 노즐 장치(1)의 흡입구(3b)의 형상을 변경한 노즐 장치(1A)에 대하여 설명한다. 전술한 제1 실시 형태와 동일한 명칭 및 부호의 것은 동일한 기능을 가지므로, 그 설명을 생략한다.

도 14는 제2 실시 형태에 관한 노즐 장치(1A)의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 노즐 장치(1A)는, 분출 노즐(2), 노즐 커버(3A)로 구성된다. 분출 노즐(2)은, 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 것이다.

노즐 커버(3A)에는 분출 노즐용 구멍(3a) 및 흡입구(3c)가 천공된다. 흡입구(3c)는, 원 형상을 갖고, 분출 노즐(2)의 근방에 위치시키기 위해, 분출 노즐용 구멍(3a)의 근방에 천공된다. 그리고, 흡입구(3c)는, 머플 내에 저류하는 기체나, 분출 노즐(2)로부터 분출되어 프린트 기판 등에 충돌하여 반사된 기체를 흡입한다.

본 실시예의 경우, 인접하는 3개의 분출 노즐용 구멍(3a)을 통하는 외접원의 외심에 흡입구(3c)를 형성한 것이다.

이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 노즐 장치(1A)에 의하면, 분출 노즐(2)은, 그 선단에 십자 구멍(22)이 형성되고, 이 십자 구멍(22)을 통하여 기체를 분출하여 프린트 기판에 기체를 분사한다. 흡입구(3c)는, 원 형상을 갖고, 분출 노즐(2)의 근방에 형성되고, 분출 노즐(2)로부터 분출되어 프린트 기판에 충돌하여 반사된 기체를 흡입한다.

이에 의해, 흡입구(3c)가 근접하는 3개의 분출 노즐용 구멍(3a)으로부터 더 이격된 위치에 배치되게 되므로, 분출하는 기체와 흡입하는 기체의 간섭이 적다. 즉, 흡입구(3c)는, 프린트 기판에 반사된 기체를 보다 많이 흡입한다. 이에 의해, 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체가 히터부에 의해 가열된 것인 경우에는, 노즐 장치(1A)는, 프린트 기판에 반사된 기체가 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체의 온도를 저하시키는 것을 방지한다. 또한, 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체가 냉각부에 의해 냉각된 것인 경우에는, 노즐 장치(1A)는, 프린트 기판에 반사된 기체가 십자 구멍(22)으로부터 분출되는 기체의 온도를 상승시키는 것을 방지한다. 이 결과, 유저가 설정한 기체의 온도와, 프린트 기판에 분사하는 실제의 기체의 온도의 차를 작게 할 수 있다.

또한, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에서, 노즐 커버(3, 3A)에 흡입구(3b, 3c)를 다수 형성한 노즐 장치(1, 1A)를 설명했지만, 다수의 흡입구를 형성하지 않고, 설치 플레이트(4)와 같이 양측이나 소정의 개소에 큰 흡입구를 형성하는 노즐 장치이어도 상관없다. 그 흡입구의 크기는 적절히 변경 가능하다.

[제3 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 분출 노즐(2)의 형상을 변경한 것에 대하여 설명한다. 전술한 제1 실시 형태와 동일한 명칭 및 부호의 것은 동일한 기능을 가지므로, 그 설명을 생략한다.

도 15는 제3 실시 형태에 관한 분출 노즐(2B)의 구성예를 도시하는 단면 사시도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 분출 노즐(2B)은, 노즐 본체부(21B) 및 십자 구멍 부재(23B)로 구성된다.

노즐 본체부(21B)는, 전술한 십자 구멍이 일체로 형성되는 노즐 본체부(21)와는 달리, 원기둥 형상의 기체 유동로(24B)의 선단에 십자 구멍 부재(23B)를 끼워 넣은 것이다. 노즐 본체부(21B)는, 알루미늄이나 구리 등의 열전도율이 양호한 금속 재료로 형성되며, 프레스 금형에 의해 펀칭하여 천공함으로써 기체 유동로(24B)를 형성해도 좋고, 금형 주조법 등에 의해 제작해도 좋고, 전술한 노즐 본체부(21)보다 용이하게 제작 가능하다.

십자 구멍 부재(23B)는, 플레이트 부재에 십자 구멍(22B)이 천공된 것이다. 십자 구멍(22B)의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있다. 또한, 십자 구멍(22B)은, 예를 들어 프레스 금형에 의해 펀칭하여 천공된다. 또한, 십자 구멍 부재(23B)는, 열팽창 계수의 차이에 의한 왜곡 등을 방지하기 위해, 노즐 본체부(21B)와 같은 금속 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

분출 노즐(2B)은, 상술한 바와 같이 형성된 노즐 본체부(21B)의 상부에 십자 구멍 부재(23B)를 끼워 넣음으로써 조립 가능하다. 그로 인해, 당해 분출 노즐(2B)의 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 분출 노즐(2B)이 탑재되는 노즐 장치나 리플로우 땜납 장치의 비용도 저감시킬 수 있다.

이렇게 형성된 분출 노즐(2B)은, 전술한 분출 노즐(2)과 마찬가지의 열전달율-팬 모터의 출력 특성을 갖는다(도 13 참조). 이러한 특성을 갖는 이유는, 십자 구멍(22B)의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부를 갖는 형상으로 되어 있고, 십자 구멍(22B)으로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화하고(스위칭 현상), 히터부에 의해 가열된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 되고, 또한 냉각부에 의해 냉각된 기체의 경우에는, 단위 시간당 프린트 기판으로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 프린트 기판으로부터 빼앗는 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 되기 때문이다.

이에 의해, 분출 노즐(2B)은, 히터부에 의해 가열된 기체 또는 냉각부에 의해 냉각된 기체를 노즐에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 리플로우 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다.

[제4 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 노즐 장치(1, 1A)를 대체할 수 있는 십자 구멍 플레이트(10)에 대하여 설명한다.

도 16은 제4 실시 형태에 관한 십자 구멍 플레이트(10)의 구성예를 도시하는 사시도이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 십자 구멍 플레이트(10)는, 플레이트 본체부(11), 십자 구멍(12), 흡입구(13) 및 설치 구멍(14)으로 구성된다. 십자 구멍 플레이트(10)는, 전술한 제1 및 제2 실시 형태에서 기재한 노즐 장치(1, 1A)를 대체하는 것이며, 노즐 형상은 없고, 플레이트 형상으로 함으로써, 제조 비용을 삭감할 수 있는 것이다. 예를 들어, 도 1에 도시한 리플로우 땜납 장치(100)에 설치된 노즐 장치(1) 대신에 십자 구멍 플레이트(10)가 설치 구멍(14)을 통하여 설치된다.

플레이트 본체부(11)에는 십자 구멍(12), 흡입구(13) 및 설치 구멍(14)이 형성된다. 도 1에 도시한 히터부(103, 104)에 의해 가열된 기체나, 냉각부(105)에 의해 냉각된 기체가, 플레이트 본체부(11)에 지그재그 형상으로 천공된 십자 구멍(12)으로부터 분출된다. 십자 구멍(12)으로부터 분출된 기체에는 스위칭 현상이 발생하여, 단위 시간당 대상물에 부여하는(또는 대상물로부터 빼앗는) 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가한다.

십자 구멍(12)으로부터 분출되어 열량이 증가된 기체는, 예를 들어 십자 구멍 플레이트(10)의 바로 위 또는 바로 아래에 반송되어 온 프린트 기판에 충돌한다. 그러면, 그 기체는, 당해 프린트 기판에 의해 반사되어, 흡입구(13)에 의해 흡입된다. 이에 의해, 프린트 기판으로부터 반사된 기체가, 십자 구멍(12)으로부터 분출하는 기체의 방해가 되지 않는다. 이와 관련하여, 흡입구(13)에는, 파티클 등이 프리히터부(33) 내부에 인입되지 않도록, 망이 설치되어 있다.

이와 같이, 제4 실시 형태에 관한 십자 구멍 플레이트(10)에 의하면, 노즐 장치(1, 1A) 대신 십자 구멍 플레이트(10)를 리플로우 납땜 장치(100)에 설치함으로써, 십자 구멍(12)으로부터 분출되는 기체에 스위칭 현상이 발생하여, 단위 시간당 대상물에 부여하는(또는 대상물로부터 빼앗는) 기체의 열량을 증가시킬 수 있다.

이에 의해, 도 1에 도시한 히터부(103, 104)에 의해 가열한 기체 또는 냉각부(105)에 의해 냉각한 기체를, 예를 들어 팬에 의해 십자 구멍(12)에 송출하는 경우, 이 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 종래의 리플로우 땜납 장치에 비하여 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다. 또한, 제1 내지 제3 실시 형태에서 설명한 분출 노즐(2, 2B)에 비하여, 제조 비용을 삭감할 수 있다.

[제5 실시 형태]

본 실시 형태에서는, 전술한 제4 실시 형태에서 설명한 노즐 장치(1)를 구비한 플로우 땜납 장치(30)에 대하여 설명한다. 전술한 제1 내지 4의 실시 형태와 동일한 명칭 및 부호의 것은 동일한 기능을 가지므로, 그 설명을 생략한다.

<플로우 땜납 장치(30)의 구성예>

우선은, 플로우 땜납 장치(30)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 17은, 제5 실시 형태에 관한 플로우 땜납 장치(30)의 구성예를 도시하는 정면도이다. 도 17에 도시한 바와 같이, 플로우 땜납 장치(30)는, 본체 케이스(31), 반송부(32), 프리히터부(33), 분류 납땜조(34) 및 냉각부(35)로 구성된다.

본체 케이스(31)는, 반송부(32), 프리히터부(33), 분류 납땜조(34) 및 냉각부(35)를 덮어, 외부로부터의 먼지 등의 파티클에 도시하지 않은 프린트 기판이 오염되지 않도록 보호하는 것이다.

반송부(32)는, 프린트 기판을 반송하는 것이다. 반송부(32)는, 프리히터부(33), 분류 납땜조(34) 및 냉각부(35)의 순서로 프린트 기판을 반송하여, 플로우 땜납 장치(30)를 외부로 반출한다.

프리히터부(33)는, 프린트 기판이 플로우 땜납 장치(30)에 투입되기 전의 공정인 플럭서 공정에서 플럭스가 도포된 당해 프린트 기판을 열풍으로 건조시키면서, 또한 후술하는 분류 납땜조(34)에 의한 납땜을 행할 때, 프린트 기판에 땜납을 부착시키는 정도인 땜납의 부착력을 향상시키기 위하여 당해 프린트 기판을 예비 가열하는 것이다(프리히터부(33)에 대해서는, 도 18 및 도 19에서 상세하게 설명한다).

프리히터부(33)에는, 제4 실시 형태에서 설명한 십자 구멍 플레이트(10)가 설치된다(도 16 참조). 프리히터부(33)는, 십자 구멍 플레이트(10)에 천공된 십자 구멍(12)으로부터 열풍을 분출한다. 십자 구멍(12)으로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화하는 것(스위칭 현상)에 의해, 프리히터부(33)에 의해 가열된 기체는, 단위 시간당 프린트 기판에 부여하는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체의 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 프리히터부(33)는, 제1 내지 제4 히터를 구비하고, 제1 내지 제4 히터가 프린트 기판의 반송 방향에 대하여 배열되어 설치되어 있고, 제1 내지 제4 히터 각각이 온도 조절 가능하게 되어 있다.

프리히터부(33)에는 분류 납땜조(34)가 인접하여 설치된다. 분류 납땜조(34)는, 프리히터부(33)에 의해 건조된 프린트 기판에 땜납을 분사하여, 프린트 기판의 소정의 개소에 땜납을 형성시킨다.

분류 납땜조(34)에는 냉각부(35)가 인접하여 설치된다. 냉각부(35)는, 당해 냉각부(35)를 구성하는 도시하지 않은 팬에 의한 송풍을 프린트 기판에 보내어, 프리히터부(33) 및 분류 납땜조(34)에 의해 가열된 프린트 기판을 냉각하는 것이다. 프린트 기판을 냉각부(35)에 의해 냉각함으로써, 프린트 기판에 부착시킨 땜납에 생기는 균열 등을 방지할 수 있다.

냉각부(35)에는, 프리히터부(33)와 마찬가지로, 십자 구멍(12)의 분출구를 갖는 십자 구멍 플레이트(10)가 설치된다. 냉각부(35)는, 십자 구멍 플레이트(10)의 십자 구멍(12)으로부터 냉풍을 분출한다. 십자 구멍(12)으로부터 분출되는 기체의 분출 방향에 대하여 수직 방향의 기체의 단면 형상이 돌기부에 의해 시간적으로 변화함으로써, 냉각부(35)에 의해 가열된 기체는, 단위 시간당 프린트 기판으로부터 빼앗는 기체의 열량이, 일반적인 원 형상의 분출구로부터 분출되는 기체가 프린트 기판으로부터 빼앗는 열량에 비하여 증가하여, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)을 증가시킬 수 있게 된다.

<프리히터부(33)의 구성예>

이어서, 프리히터부(33)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 18은, 플로우 땜납 장치(30)의 프리히터부(33)의 구성예를 도시하는 단면 사시도이며, 도 19는, 그 정면 단면도이다. 도 18 및 19에 도시한 바와 같이, 프리히터부(33)는, 십자 구멍 플레이트(10), 정류판(331), 히터(332), 팬(333) 및 모터(334)로 구성된다.

프리히터부(33)의 상방에는 십자 구멍 플레이트(10)가 설치된다. 십자 구멍 플레이트(10)의 하부이며 프리히터부(33)의 내부에는 정류판(331) 및 히터(332)가 설치된다. 정류판(331)은, 십자 구멍(12)으로부터 분출되는 기체의 흐름을 정류하는 것이다. 히터(332)는, 십자 구멍 플레이트(10)에 형성된 흡입구(13)에 의해 흡입된 기체를 가열하는 것이다.

히터(332)의 바로 아래에는 팬(333)이 설치된다. 팬(333)은, 소위 시로코 팬이며, 세로 방향으로부터 흡입한 기체를 가로 방향으로 토출하는 팬이다. 팬(333)에는 모터(334)가 설치된다. 모터(334)는, 팬(333)을 축지지하여 당해 팬(333)을 원하는 회전 수로 회전시키는 동력원이다. 모터(334)의 회전 수나, 히터(332)의 가열 온도는, 도시하지 않은 제어부에 의해 제어되고, 이에 의해, 프리히터부(33)에 반송되어 오는 프린트 기판에 분사하는 기체의 온도가 제어된다.

이와 같이, 제5 실시 형태에 관한 플로우 땜납 장치(30)에 의하면, 십자 구멍(12)의 분출구를 갖는 십자 구멍 플레이트(10)에 의해, 프린트 기판에 대한 열교환율(열전달율)이 증가하므로, 프리히터부(33)에 의해 가열된 기체 또는 냉각부(35)에 의해 냉각된 기체를 노즐에 송출하는 팬을 회전시키는 팬 모터의 출력을 작게 할 수 있다. 이 결과, 플로우 땜납 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있어, 팬 및 팬 모터의 수명이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 십자 구멍 플레이트(10)가 설치되는 플로우 땜납 장치에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 십자 구멍 플레이트(10) 대신 제1 및 제2 실시 형태에서 설명한 노즐 장치(1, 1A)가 설치된 플로우 땜납 장치에서도 상술한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 리플로우 땜납 장치나 플로우 땜납 장치에만 한정되지 않고, 열풍에 의해 가열하는 가열 장치나, 냉풍에 의해 냉각하는 냉각 장치에도 적용 가능하다.

1,1A: 노즐 장치
2, 2B: 분출 노즐
3, 3A: 노즐 커버
3a: 분출 노즐용 구멍
3b, 3c, 4c: 흡입구
4: 설치 플레이트
5: 고정 플레이트
10: 십자 구멍 플레이트
21, 21B: 노즐 본체부
22: 십자 구멍
23B: 십자 구멍 부재
30: 플로우 땜납 장치
100: 리플로우 땜납 장치
101: 본체부
102: 컨베이어
103: 제1 히터부
104: 제2 히터부
105: 냉각부
200: 가상 원
201, 203, 205: 돌기부
202: 십자 형상의 개구부
204: 별 형상의 개구부
206: 타원 형상의 개구부

Claims

기체를 가열하는 히터와, 상기 히터에 의해 가열된 기체를 분출하는 분출구를 갖는 분출 노즐을 구비한 가열 장치의 노즐이며,
상기 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부에 의해 형성된 십자 형상, 별 형상 또는 다각 형상인 것을 특징으로 하는, 가열 장치의 노즐.
제1항에 있어서, 상기 돌기부는, 가상 원의 내측을 향하여 돌출된 돌기부인 것을 특징으로 하는, 가열 장치의 노즐.
삭제
기체를 가열하는 히터와,
평면 형상이 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부에 의해 형성된 십자 형상, 별 형상 또는 다각 형상을 갖고 상기 히터에 의해 가열된 기체를 분출하는 분출구를 구비한 분출 노즐과,
상기 분출구로부터 분출되어 가열 대상물에 충돌하여 반사된 기체를 흡입하는 흡입구로 구성되는 것을 특징으로 하는, 가열 장치.
제4항에 있어서, 상기 돌기부는, 가상 원의 내측을 향하여 돌출된 돌기부인 것을 특징으로 하는, 가열 장치.
삭제
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 흡입구의 평면 형상은, 타원 형상 또는 원 형상인 것을 특징으로 하는, 가열 장치.
기체를 냉각하는 냉각 기구와,
상기 냉각 기구에 의해 냉각된 기체를 분출하는 분출구를 갖는 분출 노즐을 구비한 냉각 장치의 노즐이며,
상기 분출구의 평면 형상은, 비원형이면서 또한 내측으로 돌출된 돌기부에 의해 형성된 십자 형상, 별 형상 또는 다각 형상인 것을 특징으로 하는, 냉각 장치의 노즐.
제8항에 있어서, 상기 돌기부는, 가상 원의 내측을 향하여 돌출된 돌기부인 것을 특징으로 하는, 냉각 장치의 노즐.
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