JPH05503664A - ハンダ付けのためのガスカーテン添加物およびゾーンに分けられたトンネル - 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】 ハンダ付けのためのガスカーテン添加物および′ゾーン・（二分（十られｔこト ンネルこの発明はハンダ付けに関し、かつより特定的には囲まれたゾーン内での ハンダ付けに関する。

過去において、濡れおよび良好なハンダ継手を促進するためにハンダ付けは一般 的にフラックスを必要とした。フラツクスはハンダ付けされるへき金属表面上の 表面酸化物を除去する。プリント配線基板なとの要素かハンダ付けされるとき、 それらは一般的にハンダ付けに先立って溶かされる（ｆｌｕｘｅｄ）。より最近 には、一般的に窒素ガスであり、時にはまた他のタイプのガスと混合されてもよ い、不活性ガスハンダ付けかフラックスに置換わるために用いられてきた。フラ ックスを除去しかつハンダの酸化をなお防ぐことによって、ハンダ付けの後のハ ンダ継手の洗浄の必要性を避ける。還元剤および他のハンダ付は添加物は、気体 の状態で、液体の小滴またはミスト、または時には粉末状態で時にはフラックス のないハンダ付けにおいてさえ加えられる。

１つの実施例において、要素をソルダウェーブを介して通過させることによって ハンダ付けか達成される。もう１つの実施例において、リフローハンダ付けか用 いられ、そこではハンダペーストかまずハンダ付けされるべき金属構成要素に加 えられ、かつ要素はそれから加熱され、ハンダか溶けて液体ハンダとなり、それ はハンダ継手を湿らしかつ形ｆ戊する。リフローソルダリングに用いられる多ミ の７１ンダペーストはフラツクスを含む。しかしなから、もしリフローソルダリ ングか不活性雰囲気中で起きれは、そのときハンダペースト内のフラツクスの量 の減少か達成され１埠る。

［フランクスレスソルダリングのためのトンネル（Ｔｕｎｎｅｌ　ｆｏｒ　ＦＩ ＩＪＸＩＩＩ！ＳＳ　Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）Ｊ　と名付けられた１９８９年１２ 月６日に米国て出願された我々の同時係属中の出願、連続番号第４４８，００８ 号には、実質的に酸素を排除する非爆発性ガス雰囲気内で、印刷配線基板なとの 要素のハンダ付けか開示される。この出願の開示かここに援用によ１）引用され る。

我々の同時係属出願に開示されるトンネルの囲いはトンネルに対する人口および 出口において入口ガスカーテンおよび出口ガスカーテンを備える。これらのガス カーテンはウィツトマー（Ｗｉ　ｔｍｅｒ）に対する米国特許第４，６９６゜２ ２６号において示される型のものであってもよく、かつ間の間隔をおいて入口お よび出口の両方での２組のカーテンを与え、それは要素か第２のカーテンの流体 の流れを妨げることなく＊ｌのカーテンを介して完全に通過してハンダ付けされ ることを可能にするのに十分である。要素か第２カーテンを通過するとき、その とき第１のカーテンへの流体の流れは妨げられない。このように、ガスカーテン の１つは常に閉じられて、囲い内のガスかトンネル囲いから外へ逃げないことか つ外からの空気か囲いに入らないことを確実にする。

本件発明の目的は、入口および出口の両方において少なくとも１つの流体バリア カーテンを有しかつハンダ付はエイトなとの空気添加物の付加か流体バリアカー テンによって囲まれたゾーンに導入されるようにするハンダ付けのための少なく とも１つの囲まれたゾーンを提供することである。さらなる目的は、ゾーンの間 に流体バリアカーテンを存する多数の囲まれたゾーンを提供することてあり、そ こにおいてそのゾーンは異なった温度であり得て、異なるガスまたはガスの組合 せの割合を含むことかでき、または異なる周囲条件を存し得る。

この発明は要素をハンダ付けするためのプロセスを提供し、カーテン内の流体に 添加物が加えられた状態で、少なくとも１つの流体バリアカーテンを含む入口を 介して囲まれたゾーン内に要素を搬送するステップと、ゾーン内で要素を加熱し かつハンダ付けするステップと、かつ囲まれたゾーンから少なくとも１つの流体 バリアカーテンを含む出口を介して要素を搬送するステップとを含む。

もう１つの実施例においては、少なくとも１つの流体バリアカーテンを含む入口 を介して第１の囲まれたゾーン内に要素を搬送するステップと、要素を第１のゾ ーン内で加熱するステップと、第２の囲まれたゾーン内に少なくとも１つの流体 バリアカーテンを含むアパーチャを介して第１のゾーンから要素を搬送するステ ップと、第２のゾーン内で要素をハンダ付けするステップと、さらに、要素を少 なくとも１つの流体バリアカーテンを含む出口を介して第２のゾーンから搬送す るステップとを含む、要素をハンダ付けするための工程か提供される。

この発明はまた、ガス雰囲気を含むための囲まれたゾーンを含み、囲まれたゾー ンは入口と出口とを存し、カーテン内の流体に添加物を加えるための手段を有す る入口での少なくとも１つの流体バリアカーテンと、出口での少なくとも１つの 流体バリアカーテンと、入口での流体バリアカーテン、囲まれたＩ−ンおよび出 口ての流体ハ１ノアカーテンを介して要素を搬送するための搬送手段と、かつ囲 まれたゾーン内で要素を加熱しかつハンダ付けするための手段とを含む要素をハ ンダ付けするための装置を提供する。

なおさらなる実施例において、ガス雰囲気を含むための第１の囲まれたゾーンを 含み、第１の囲まれたゾーンは入口と出口とを存し、さらにガス雰囲気を含むた めの第２の囲まれたゾーンを含み、第２の囲まれたゾーンは入口と出口とを存し 、さらに第１のゾーンの入口での少なくとも１つの流体バリアカーテンと、第１ のゾーンの出口と第２のゾーンの入口との間の少なくとも１つの流体バリアカー テンと、第２の／−ンの出口での少なくとも１つの流体バリアカーテンと、流体 バリアカーテンと第１および第２のゾーンを介して要素を搬送するコンヘア手段 と、かつ、第１および第２のゾーン内で要素を加熱およびハンダ付けするための 手段とをよむ、要素をハンダ付けするための装置か提供される。

この発明の実施例を示す図面において、第１ＵＡは人口および出口での流体バリ アカーテンを存する囲まれたゾーンを示す側部立面図である。

第２図はゾーンの間の流体バリアカーテンを有する２つの囲まれたゾーンを示す 側部立面図である。

第３図はフルダウエーブ配置をその中に存しかつ入口および出口に流体バリアカ ーテンを有するアペックス形のゾーンを示す側部立面図である。

今、第１図を参照して、入口トンネルＪ２と出口１−ンネル１４とを有する線状 の囲まれたゾーン１０か設けられる。

ガス人口１５はゾーン１０内にガスを与える。点線で表わされるコンベア１６は 、入口トンネル１２内へ、かつゾーン１０を介してさらに出口トンネル１４を介 して外へと要素を搬送する。第１の流体バリアカーテン１８および第２の流体バ リアカーテン２０か間にトンネル部分１９を有して入ロトン不ル１２内に列をな して示され、かつ第１の流体バリアカーテン２２と第２の流体バリアカーテン２ ４とか間にトンネル部分２３を存して出口トンネル１４内に列をなして示される 。流体バリアカーテンは米国特許第４゜６９６．２２６号において示されるそれ と同しタイプのものである。流体バリアカーテンは囲まれたゾーン内から余分な ガスを除去する。

コシヘアは入口１〜ン不ル１２から出口）・ン不ル１４へ通過する単一のコンベ アで＃、）よく、またはその代わりには、回路基板なとのハンダｆ寸けされるへ き要素を支持するためのメソツユへルトフ〉ヘア、フィンガコ〉ヘアなとの１つ またはそれ以上の数のコンヘア、またはバレット上てハンダ付けされるへき回路 基板および池のタイプの要素を支持するためのパレット型コンベアでもよい。

要素か１つのカーテンバリア内の空気の流れを妨げるときに、それか第２のカー テンバリアを横切って延びないように、第１および第２の流体バリアカーテン１ ８および２０は十分な距離をおいて設けられ、こうして常に完全な動作中の１つ のカーテンバリアかある。このように、囲まれたゾーン１０内の雰囲気はそのゾ ーン内に残り、かつ雰囲気の外に逃げない。同様に、大気の空気は囲まれたゾー ン１０内に入ることはできない。

１つの実施例において、ヒータ２６かトンネル部分Ｉ９に隣接して設けられ、流 体バリアカーテン１８および２０の間のトンネル部分１９内を通過する要素を予 熱する。

添加物、１つの実施例においてハンダ付は添加物はカーテン内のガスの流れに対 して第１の入口流体バリアカーテン１８または第２の人口流体バリアカーテン２ ０のいずれかにおいて加えられる。もし添加物かギ酸なとの危険な物質であれは 、それは第２のカーテン２０（二おいて和えられる。添？Ｊａ物は異なる態様で カーテンに導入されてもよく、たとえはカーテンガスの混合物または代替的には カーテレガス内に入れられた液体である。インンエクタノズル２８か流体バリア カーテン２０内に示され、添加物を直接バリア２０の流体内に注入する。ノズル ２８はスプレーノズル、スプレーバ−なとてよい。流体は加熱された窒素、様々 な還元剤、アノピン酸、カーテンにおいて流体と混合されるかまたは予混された ガスまたはミストを含み得る。ガスは容器詰めされた源またはガスリサーバから 与えられ帰る。

ハンダ添加物は幾らかの酸素か囲い内に存在するときは）　・ラックスであって もよい。もし酸素か存在しなけれは、フラックスは必要とされないかもしれない 。

添加物は封止された容器から得られて、ガスカーテンを形成するガス供給内に直 接入れられスプレーされ、噴霧されるなとである。添加物源はガス供給またはガ スカーテンから離れて位置づけられてもよく、また多数のユニットに対して中央 位置から管を取付けられかつ添加物かカーテン内で混合物の保証された割合の制 御を有するように単一のガスまたは複数のガスと予め混合されてもよい。もう１ つの実施例において、カーテンガスは選択された温度まで予熱される。これは囲 まれたゾーン１０に入るのに先立って要素を予熱するために用いられてもよい。

要素を予熱することによって、ハンダ付はステップの間に時に起こり得る熱ショ ックを避ける。さらに、添加物は囲まれたゾーン内て熱的に活性化されてもよい 。

１つの実施例において、ギ酸添加物か囲いＩＯ内に存在して、囲い１０に対して 露出されたハンダ上に存在するかもしれない酸化物を除去しかつ防ぐのを助ける 。もう１つの実施例において、粉末または液体状のアンビン酸添加物または池の 酸性成分かカーテン内に流体で付加される。幾つかの状況においては、アジピン 酸添加物か要素内のハンダ付けを必要とする穴の中ての毛管現象の上昇を強める 。

後に述へられるであろうように、ハンダ付けはウエーブソルダリングでもよく、 または代替的には、リフローソルダリングでもよく、そこではハンダペーストか ハンダ付けされるへき要素の金属バットまたは構成要素に与えられる。

前めっきされたまたは前ハンダ付けされたバンプ（ｂｕｍｐｓ）かパｙ　ｌ’ま たは要素の構成要素上に与えられてもよく、それは要素か加熱されると溶融しか つリフローする。ヒータ（図示せず）か囲いＩＯに近接してまたはそれの中に与 えられ、かつ要素か加熱される。それらか加熱されるにつれ、ハンダペーストか 溶ける。ハンダはそれから流れてハンダ継手を形成しかつそれから出ロトン不ル １４を離れる前にハンダか固化するように冷却する。もし囲いＩＯ内の雰囲気か 酸素を排除しているかおよび／またはフラックス効果を与えるガス状の還元剤を 含んでいれは、ハンダペーストの中にフラックスは必要とされない。そのような 雰囲気中ではりフローソルダリングのｔこめ（＝前めっきされたよｔこは前ハン ダ付けされたハンプはフラックスを必要としない。

第２図はもう１つの実施例を示し、そこでは第１の囲まれたゾーン３０および第 ２の囲まれたゾーン３２か列をなして設けられる。第１のゾーン３０と第２のゾ ーン３２との間は中間流体バリアカーテン３６を存する中間トンネル３４である 。コンヘア１６は両方のゾーン３０および３２を介して入口１２から出口１４へ と要素を搬送する。この実施例において、第１のゾーンか要素を予熱してもよく 、かつ第２のゾーン３２とは異なる温度であってもよい。）＼ンダ付けか異なる 温度である第２のゾーン３２において起こってもよい。異なるゾーンにおいて要 素を加熱することによって、熱ショックか滅しられる。ゾーンからゾーンへの要 素の熱のプロファイルかこのタイプの加熱を必要とする要素に対して与えられて もよい。中間の流体バリアカーテン３６か２つのゾーン３０と３２とを分離する 。もう１つの実施例において、異なるガスか２つのゾーン３０および３２内に与 えられてもよく、かつ中間のカーテン３６か２つのゾーンを互いから分離する。

複数個のゾーンの間にガスカーテンか設けられてもよく、異なる環境および／ま たは温度での一連の制御された雰囲気を与える。この配置はハンダ付は工程に対 する選択された熱プロファイルを与える。さらに、ガスカーテンはガスか１つの ゾーンから他のものへと逃げることを防ぐ。所望でない芳香族のガスかこのシス テムを用いることによって含まれ得て、かつさらに、カーテンは還元剤なとの様 々なノ＼ンダ付は添な■物をカーテンを介して通過する要素に対して与えるため に用いられてもよい。幾つかのカーテンにおいては、図面に示されるように、カ ーテン内の流体かヘース内のアノ＜−チャから頂部のレシーバへと上向きに移動 する。添加物を要素の頂部に与えることか要求される状況では、カーテン内の流 体の流れか測られる。選択された温度で異なるカーテン内のガスを予熱すること によって、要素に対して熱プロファイルか与えられ得る。外部ヒータが異なるゾ ーンのために設けられてもよい。カーテンは要素の予熱のために様々な幅のもの であってもよい。

第１図に示される囲まれたゾーンＩＯおよび第２図に示されるゾーン３０および ３２は線状のトンネルを表わすが、しかしながら、第３図は入口１２および出口 １４のレヘルより上のビーク５２または頂点を存するアペックス形のトンネル５ ０を示す。要素を加熱するためにブレヒータ５４上のカーテン１８および２０を 介して、かつそれからノ１ンダボソト５８上に位置つけられるハンダウェーブ５ ６を介して要素を搬送するためにコンヘアＩ６か示される。囲い５０はハンダポ ット５８内のハンダ内へと延在するスカート５９を有する。こうして、ハンダポ ットと囲い５０との間に封止か与えられる。保守目的のために、ハンダボｙ　ｌ −５８か下げられかつそれから第３図に示される位置まで上げられてもよい。ガ ス入口ライン６０か囲い５０内へとハンダボｙ　ｔ□　５８の各側上に示さね、 かつさらなるガスライン６２かハンダボット５８上に示される。

もう１つの実施例において、付加的なカーテンかハンダポットに隣接してハンダ ポットのいずれか１つの側または両側に設けられてもよく、こうして加熱ゾーン をハンダゾーンから、かつハンダゾーンを冷却ゾーンから分離する。

以下の請求項によってのみ限定されるこの発明の範囲から逸脱することなくここ に示された実施例に対して様々な変更かなされ得る。

要約 トンネル囲い（１０）は入口流体バリアカーテン（１，８，２０）および出口流 体バリアカーテン（２２，２４）を含み、要素をハンダ付けするための装置を提 供する。入口流体バリアカーテン（２０）は、ハンダ付はエイ［・なとの添加物 かカーテン（２０）において流体と共に含まれることを許容する。１つより多い ゾーンか異なる温度または気体雰囲気を許容し、かつ間に少なくとも１つの流体 バリアカーテン（３６）を存するゾーン（３０）からゾーン（３２）−（通過さ せられる。ハンダ付けのための工程は、添加物かカーテン（２０）内の流体に加 えられた状態で、少なくとも１つの流体バリアカーテン（１８，２０）を含む入 口（１２）を介して囲まれたゾーン（５０）内にコンヘア（１６）上で要素を搬 送することと、ゾーン（５０）内で要素を加熱およびハンダ付けすることと、さ らに少なくとも１つの流体バリアカーテン（２２，２４）を含む出口（Ｉ４）を 介して囲まれたゾーン（５０）から要素を搬送することとを才む。

国＠調査報告　。ｒＴ／、Ａ　０１　／ｎｎ１ＴＩ　＋１＋ｌｆｆ＠ｌｌｉ。、 ＋ｌ　、Ｌ＃ｌｌｌ＋＝ｕｉ５７１６．　ρＣＴ／ＣＡ　９１／１１００１１国 際調査報告 ｉ １　［ □ □

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．要素をハンダ付けするための工程であって、カーテン内の流体に添加物を加 えて、少なくとも１つの流体バリアカーテンを含む入口を介して囲まれたゾーン 内に要素を搬送するステップと、 要素をゾーン内で加熱およびハンダ付けするステップと、さらに 要素を囲まれたゾーンから少なくとも１つの流体バリアカーテンを含む出口を介 して搬送するステップとを含む、工程。
2. ２．要素をハンダ付けするための工程であって、少なくとも１つの流体バリアカ ーテンを含む入口を介して第１の囲まれたゾーン内に要素を搬送するステップと 、要素を第１のゾーン内で加熱するステップと、第２の囲まれたゾーン内に少な くとも１つの流体バリアカーテンを含むアパーチャを介して第１のゾーンから要 素を搬送するステップと、 第２のゾーン内で要素をハンダ付けするステップと、さらに、 要素を少なくとも１つの流体バリアカーテンを含む出口を介して第２のゾーンか ら搬送するステップとを含む、工程。
3. ３．第１のゾーンおよび第２のゾーンが異なる温度である、請求項２に記載のハ ンダ付けのための工程。
4. ４．第１のゾーンおよび第２のゾーンが異なるガス雰囲気をその中に有する、請 求項２に記載のハンダ付けのための工程。
5. ５．流体バリアカーテンをその中に含むアパーチャを有する付加的な囲まれたゾ ーンを含み、かつ要素がすべてのゾーンおよび流体バリアカーテンを介して搬送 される、請求項２に記載のハンダ付けのための工程。
6. ６．列をなす２つの流体バリアカーテンが入口においてかつ出口において設けら れ、かつ少なくとも１つのゾーンに対する入口における２つのカーテンの第２の ものにおいて流体に添加物が加えられる、請求項２に記載のハンダ付けのための 工程。
7. ７．２つの流体バリアカーテンが入口および出口において列をなして設けられ、 かつ添加物が入口での２つのカーテンの第２のものにおいて加えられる、請求項 １に記載のハンダ付けのための工程。
8. ８．添加物が、フラックス、還元剤、ギ酸、アジピン酸、２つのカーテンの第２ のもの内の流体と混合されたガス、および２つのカーテンの第２のもの内の流体 と混合されたミストとからなる群から選択される、請求項７に記載のハンダ付け のための工程。
9. ９．２つの流体バリアカーテンが入口および出口において列をなして設けられ、 かつ入口における２つのカーテンの第１のものにおいて添加物が加えられる、請 求項１に記載のハンダ付けのための工程。
10. １０．添加物が、フラックス、還元剤、２つのカーテンの第１のもの内の流体と 混合されたガス、２つのカーテンの第１のもの内の流体と混合されたミストとか らなる群から選択される、請求項９に記載のハンダ付けのための工程。
11. １１．入口での流体バリアカーテン内の流体が予熱されたガスである、請求項１ に記載のハンダ付けのための工程。
12. １２．要素が囲まれたゾーン内の予め定められた経路内を搬送され、経路内を搬 送される要素の少なくとも部分がハンダウェーブを介して通過するように、ハン ダポットの上方、経路の下方にハンダウェーブが形成される、請求項１に記載の ハンダ付けのための工程。
13. １３．アパーチャがハンダポットの各側に設けられ、要素がアパーチャを介して 搬送され、かつアパーチャの各々が少なくとも１つの流体バリアカーテンを含む 、請求項１２に記載のハンダ付けのための工程。
14. １４．ハンダ付けが囲まれたゾーン内でのリフローハンダ付けである、請求項１ に記載のハンダ付けのための工程。
15. １５．要素をハンダ付けするための装置てあって、ガス雰囲気を含むための囲ま れたゾーンを含み、囲まれたゾーンは入口と出口とを有し、さらに、カーテン内 の流体に添加物を加えるための手段と共に入口における少なくとも１つの流体バ リアカーテンと、出口での少なくとも１つの流体バリアカーテンと、入口におけ る流体バリアカーテン、囲まれたゾーン、および出口での流体バリアカーテンを 介して要素を搬送するためのコンベア手段と、さらに 囲まれたゾーン内で要素を加熱およびハンダ付けするための手段とを含む、装置 。
16. １６．列をなす２つの流体バリアカーテンが入口に設けられ、かつ第２のカーテ ンがハンダ付け添加物をカーテン内の流体に加えるための手段を有する、請求項 １５に記載の要素をハンダ付けするための装置。
17. １７．列をなす２つの流体バリアカーテンが入口において設けられ、かつ第１の カーテンがカーテン内の流体にハンダ付け添加物を加えるための手段を有する、 請求項１５に記載の要素をハンダ付けするための装置。
18. １８．コンベア手段上を搬送される要素を加熱するためのゾーン内の少なくとも １つのヒータ手段と、ヒータ手段の後にゾーン内で少なくとも１つのハンダウェ ーブを形成するための手段とを含み、コンベア手段は、囲まれたゾーンを介して 予め定められた経路内を要素を搬送して要素の少なくとも一部分がハンダウェー ブを介して通過することを確実にする、請求項１５に記載の要素をハンダ付けす るための装置。
19. １９．囲まれたゾーンを隔離された部分に分割するためにハンダウェーブを形成 するための手段の各側上に位置づけられる少なくとも１つの流体バリアカーテン を含む、請求項１８に記載の要素をハンダ付けするための装置。
20. ２０．ハンダのための手段がリフローハンダ付けを含む、請求項１５に記載の要 素をハンダ付けするための装置。
21. ２１．囲まれたゾーンが線状のトンネルを有する、請求項１５に記載の要素をハ ンダ付けするための装置。
22. ２２．囲まれたゾーンがアペックス形トンネルであり、かつハンダウェーブがト ンネルの頂点に近接して形成される、請求項１８に記載の要素をハンダ付けする ための装置。
23. ２３．コンベア手段が、ベルトコンベア、フィンガ型コンベアおよびパレット型 コンベアからなる群から選択される、請求項１５に記載の要素をハンダ付けする ための装置。
24. ２４．要素をハンダ付けするための装置であって、ガス雰囲気を含むための第１ の囲まれたゾーンを含み、第１の囲まれたゾーンは入口および出口を有し、さら にガス雰囲気を含むための第２の囲まれたゾーンを含み、第２の囲まれたゾーン は入口および出口を有し、さらに第１のゾーンの入口における少なくとも１つの 流体バリアカーテンと、 第１のゾーンの出口と第２のゾーンの入口との間の少なくとも１つの流体バリア カーテンと、 第２のゾーンの出口での少なくとも１つの流体バリアカーテンと、 流体バリアカーテンおよび第１および第２のゾーンを介して要素を搬送するため のコンベア手段と、かつ第１および第２のゾーン内で要素を加熱およびハンダ付 けするための手段とを含む、装置。
25. ２５．そこを介してコンベア手段が要素を搬送する少なくとも１つの付加的ゾー ンを含み、付加的ゾーンが入口および出口において少なくとも１つの流体バリア カーテンを有する、請求項２４に記載の要素をハンダ付けするための装置。
26. ２６．要素が第１のゾーン内で加熱されかつ第２のゾーン内でハンダ付けされる 、請求項２４に記載の要素をハンダ付けするための装置。
27. ２７．第１のゾーンおよび第２のゾーンが異なる温度である、請求項２４に記載 の要素をハンダ付けするための装置。
28. ２８．第１のゾーンおよび第２のゾーンが異なるガス雰囲気をその中に有する、 請求項２４に記載の要素をハンダ付けするための装置。
29. ２９．２つの流体バリアカーテンが入口および出口において列をなして設けられ 、かつゾーンの少なくとも１つに対する入口においてカーテンの第２のものにお ける流体に添加物が加えられる、請求項２４に記載の要素をハンダ付けするため の装置。
30. ３０．列をなす２つの流体バリアカーテンが入口においてかつ出口において設け られ、かつ少なくとも１つのゾーンの入口におけるカーテンの第１のものにおい て流体に添加物が加えられる、請求項２４に記載の要素をハンダ付けするための 装置。