JPH0819859A - 閉鎖空間内に制御された雰囲気を形成するためのガス・インジエクション装置及び方法 - Google Patents

閉鎖空間内に制御された雰囲気を形成するためのガス・インジエクション装置及び方法

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JPH0819859A
JPH0819859A JP6320896A JP32089694A JPH0819859A JP H0819859 A JPH0819859 A JP H0819859A JP 6320896 A JP6320896 A JP 6320896A JP 32089694 A JP32089694 A JP 32089694A JP H0819859 A JPH0819859 A JP H0819859A
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gas
gas injection
duct
assembly
sectional area
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JP6320896A
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Marc Leturmy
マルク・ルテュルミ
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D7/00—Forming, maintaining or circulating atmospheres in heating chambers
    • F27D7/06—Forming or maintaining special atmospheres or vacuum within heating chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00—Tools, devices or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/06—Solder feeding devices; Solder melting pans
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    • B23K3/0653—Solder baths with wave generating means, e.g. nozzles, jets, fountains

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Abstract

(57)【要約】 【目的】非常に少ない残留フラックスでの組合わされた
操作と同様にろう浴上のドロスの形成を非常に減じるこ
とができる装置並びに方法。 【構成】直列もしくは平行に組み合わされたダクト集合
体を具備し、このダクトの少なくとも一部２はガス・イ
ンジエクション孔を有し、また前記集合体には、ガス供
給主管９によりガスが供給され、主管は、主接続ノード
８の所で集合体に接続され、この集合体は、以下のよう
なデイメンションを有する。 Σωi ／Σφi ≧１，好ましくは≧１．５ ここでΣωi は全ガス供給主管の内部断面積の合計を、
そしてΣφi はダクト集合体の全ガス・インジエクショ
ン孔の総断面積を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は制限された空間中に制御
された雰囲気を形成するためのガスインジェクション装
置及び方法に関する。これは、流動ろう付け機械の１つ
もしくは複数の領域内、または半田付け（電子に使用さ
れる硬もしくは軟ろう）、アニーリング、応力除去、シ
ンターリングもしくは他の熱処理のような適用に使用さ
れる連続炉の一部もしくは全体内に制御された雰囲気
（不活性もしくは活性ガス）を作るのを要求される場合
に適用される。
【０００２】
【従来の技術】例えば、流動ろう付け機械を使用して、
回路基板に電子部品にを半田付けしたり（部品は回路基
板中に挿入されるか回路基板上に装着される）、電子部
品の接続のために錫コーテングをしたり、コンタクト片
をハイブリッド回路基板のような電子支持体に亜鉛付け
される。
【０００３】これら機械は、亜鉛付けもしくは錫コーテ
ングされる部品が容器内のろうをジェットを介する吐出
により得られる溶融ろうの１つもしくは複数の流動に接
触されるように設計される。
【０００４】最初に、錫コーテングされる回路基板（こ
の上に部品が割り当てられる）もしくは部品は、ろうに
対するぬれを良くするために金属表面を酸化するように
一般的に機械の上流領域内でフラックスで処理される。
このフラックス処理に続いて、回路基板もしくは部品に
予め付着されたフラックスを活性化し、ろう付けのため
の高温領域に送られる前に回路基板もしくは部品を前加
熱する前加熱処理が行われる。このような化学的なフラ
ックスを使用することは、通常、亜鉛付けもしくは錫コ
ーテングの後に、製品をクリーニングする操作が必要と
なる。この操作は、一般に、塩素溶媒を使用して回路基
板もしくは部品の表面に残っているフラックスを除去す
るようになされる。この機械は、一般に周囲の空気外域
に解放されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】上記機械を使用するときに
は、以下のような問題がある。
【０００６】周囲の空気に晒されるのでろう浴の表面に
酸化層（ドロスとして知られている）が形成されるの
で、ろうのロスが生じ、ろう浴の規則的なクリーニング
が必要となる。中間の大きさの機械の場合、１稼働時間
当たり１ｋｇ以上のドロスが生じる。
【０００７】また、ろう付けのあとにクリーニングニ関
連した問題がある。“モントリアル条約”の体制のもと
で、これらフラックスに対して極めて厳しい規制がひか
れ、ある場合には、国に応じた純ぜんたる禁止処置がな
されている。
【０００８】このようなドレス形成並びにクリーニング
問題に対する解決として、機械を停止している間、少な
くともろう浴上に窒素カバーを形成することが提案され
ている。これは回路基板に残るのが少ない低活性フラッ
クスと組合わせて使用される。これは、続くクリーニン
グ操作をなくすことができ、また、浴上の窒素カバーは
ろう浴の酸化を減じることができる。
【０００９】ガスの消費と、機械の生産性との少なくと
もろう浴上で達成される酸素の残りレベル間での操作と
費用節約との妥協を果たすのにはガス・インジエクショ
ンが重要と思われていた。この生産性は、所定の速度で
のボードの出し入れを含み、この出し入れの移動は明ら
かに、空気が入るので、雰囲気の汚れの原因となる。
【００１０】かくして、不活性ガスで完全に覆われた機
械が封止トンネルとして初期から設計されている。しか
し、また少なくともろう浴に対して、既存の（解放浴）
の機械（後で取り付け）に窒素カバーを設けるためのフ
ードシステムも設計されている。これは、時には前加熱
の領域の一部とろう浴の下流側の冷却領域とに設けられ
る。
【００１１】２つの形式のシステムでは、カバーの長さ
が制限（例えば、ろう浴にのみ限定）されればされる
程、非常に低い残留酸素濃度（例えば、１０ｐｐｍ以下
の残留酸素）となるが、フード内で理想的な量の窒素の
流れを維持するのが難しくなる。
【００１２】機械の長さに比較して“短い”システム
は、ボードの出し入れに関連した空気の流入にたいして
は効果的てではなく、このために窒素流量を大きくする
する必要がある。
【００１３】ある機械では、５０もしくは６０ｍ3 ／時
間の流量により不活性化された雰囲気が使用されている
が、これは使用者にとって経済的な不利（そしてバラン
スシート）を強いている。
【００１４】このような長所と短所のある技術は不完全
であり、ガスがフード内にインジェクトされている間中
最適に制御することはできない。
【００１５】これに対して、ろう浴のレベルを少なくと
も規制するフードのセットと、シールにより周りの雰囲
気から遮断された内部空間と、フードの上部に開口し、
拡散手段が設けられたガス・インジエクション・ダクト
とを備えた不活性化設備が米国出願Ｎｏ．５１６１７２
７で提案されている。
【００１６】こ提案された発明の目的は、関連した機械
もしくは連続炉に対して高い生産性（かくして部品の高
入出力レベル）を維持しながら、単純で機能的なデザイ
ンにより、インジエクション・ガス流量と達成される残
留酸素濃度との間の高い妥協性を得ることができる改良
されたガス・インジエクション設備（もしくは装置）を
提供することである。
【００１７】このために、機械もしくは炉中へのガス流
入を問題を生じないようにする観点で、発明者は、関連
した閉鎖空間の可能な限り全域に渡って分布したガス・
インジエクションを、システムの種々の地点で均一な
（平均速度からずれる速度を最小にして）ガス流量で、
得ることが重要であることを強調している。この平均速
度は、問題をなくすために、低レベルで効果的に維持さ
れる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】かくして、この発明に係
わる、閉鎖空間内に制御された雰囲気を形成するための
ガス・インジエクション装置は、直列もしくは平行に組
み合わされた少なくとも１つのダクト集合体を具備す
る。このダクトの少なくとも一部はガス・インジエクシ
ョン孔を有する。また前記集合体には、少なくとも１つ
のガス供給主管によりガスが供給される。主管は、主接
続ノードのレベルで集合体に接続され、この集合体は、
以下のようなデイメンションを有する。
【００１９】Σωi ／Σφi ≧１，好ましくは≧１．５ ここでΣωi は全ガス供給主管の内部断面積の合計（総
内部断面積）を、そしてΣφi はダクト集合体のガス・
インジエクション孔の断面積の合計（総断面積）であ
る。
【００２０】この発明で“閉鎖空間”とは、周囲の雰囲
気から分離され、例えば、トンネルもしくはフードのグ
ループにより規制されいるが、関連した機械もしくは炉
で処理される部品の連続的な通過を可能にする空間を意
味する。かくして、この発明は、連続した機械もしくは
炉（流動ろう付け機械、連続ろう付け炉、連続熱処理炉
等）に特に適用可能である。
【００２１】この発明で“ノード”とは、主管により供
給されたガスがこの主管に接続されたダクトの補助集合
体に送られる容積を規定する適当な設備（例えば、緩衝
能力のあるユニット）と同様に簡単な接続点を等しく規
定する。
【００２２】“ダクト”並びに“主管”は、この発明に
係われば、種々の形式のガス搬送もしくは供給ダクトを
示し、直線状でも、また多くの場合のように曲線状でも
よく、また例えば円形、正方形もしくは長方形の断面で
あり、そして処理ガスに応じて（化学的に対応できるよ
うに）ステンレスや銅等の種々の材料により形成され
る。ダクトもしくは供給主管の所定の箇所に設けられる
ガス・インジエクション孔”ダクトもしくは供給主管内
のガスの流れ方向に対して一般的には横方向に、（孔の
形状に従う）ダクトもしくは供給主管からガスを逃がす
ような孔である。
【００２３】一端からガスが供給され、複数の孔を有す
る単一のダクトを備えた装置の場合、ダクトの内部断面
積を示す単一のωi と全ガス・インジエクション孔の断
面積の合計を示すΣφi とは計算式はΣωi ／Σφi ≧
１である。かくして、この発明に係わる“主ノード”は
ダクトの一端と、孔を有するダクトの部分との間の中間
堺接続点である。
【００２４】インジェクトされるガスは、不活性保護雰
囲気を形成するときには、天然ガス（例えば、窒素、ア
ルゴン、ヘリウム）で良く、また、雰囲気に表面クリー
ニング機能を持たせたり、例えば、Ｈ2 Ｏ、ＣＨ4 、Ｎ
2 Ｏ、ＣＯ、ＣＯ2 を基礎とする混合熱処理雰囲気の場
合には、例えば、水素ガスもしくは水素ガスと不活性ガ
スとの混合ガス、もしくは不活性ガスとシランとの混合
ガスが使用され得る。
【００２５】この発明の一態様に係われば、少なくとも
１つのガス供給主管はガス・インジエクション孔を有
し、前記集合体は以下のようなディメンションを有す
る。
【００２６】 Σωi ／（Σφi ＋Σαi ）≧１好ましくは≧１．５ ここで、Σωi は供給主管の総内部断面積、Σφi はダ
クト集合体のガス・インジエクション孔の総断面積、そ
してΣαi はガス・インジエクション孔を有する供給主
管のインジェクション孔の総断面積である。
【００２７】本発明の他の態様に係われば、前記ガス供
給主管は、複数であり、全て上流側のノードから集合体
に指向しており、内部断面積Ωの供給ダクトによりガス
が供給され、この上流側のノードは以下のようなディメ
ンションを有する。
【００２８】Ω／Σωi ≧１，好ましくは≧１．５ ここで、Σωi は供給主管の総内部断面積である。
【００２９】このような形態において、１もしくは複数
のガス供給主管はがガス・インジエクション孔を有して
いれば、前記集合体は以下のようなディメンションを有
する。
【００３０】 Ω／（Σφi ＋Σαi ）≧１好ましくは≧１．５ ここで、Σφi はダクト集合体のガス・インジエクショ
ン孔の総断面積、そしてΣαi はガス・インジエクショ
ン孔を有する供給主管のインジェクション孔の総断面積
である。
【００３１】本発明の実施例の１つに係われば、ガス・
インジエクション孔を有する各ダクトにおいて、ガス・
インジエクション孔は閉鎖空間の上部方向に向いてい
る。
【００３２】本発明の他の実施例に係われば、集合体は
閉鎖空間の上部内に設けられたフード内に設けられ、こ
のフードは下部に拡散手段を有する。
【００３３】本発明の実施例の１つに係われば、拡散手
段は孔が形成された金属シートもしくは多孔物質のプレ
ートからなる。
【００３４】前記孔を有するシートの空孔率（即ち、シ
ートの表面に対するシートの孔の総断面積の比）は４０
％より低く、好ましくは２０％よりも低い。
【００３５】対応する閉鎖空間内の通常の温度に耐える
金属、例えば、ステンレス、インコネルが孔が形成され
たシートの材料として好ましくは使用され得る。多孔物
質のシートの場合には、セラミック材でも良いが、多幸
インコネルが、例えば使用される。
【００３６】また、本発明は閉鎖空間内に制御された雰
囲気を形成するための方法に関し、ダクト集合体のガス
・インジエクション孔からのガス流速は０．５ｍ／秒、
好ましくは１ｍ／秒より早い。
【００３７】発明者は、インジェクション装置の排出口
で最も可能な均一のガス速度範囲を得るために、また閉
鎖空間の特徴により固定された装置に供給される流速に
耐えるように、本発明に係わる断面積の関係ので適用で
装置のディメンションを設計するだけではなく、これら
ディメンションを装置から排出されるガスの速度を、各
断面積の関係を変えて最小の速度制限と少なくとも等し
くなるようにおそくするように設定する、ということを
決定した。この速度制限をするために、孔の断面積を孔
の数を増減することにより、例えば達成され得る所定の
断面積の関係（即ち、孔の領域）を確立した。所定の制
限以上の速度にあげるために、インジェクション孔の数
を少なくすることによりそのような孔の開口面積を達成
することが有効である。
【００３８】本発明の他の態様によれば、ダクト集合体
のガス・インジエクション孔からのガス流速は、平均流
速から５％以内のずれである。
【００３９】本発明の他の態様によれば、ダクト集合体
並びに／もしくは拡散手段からのガス流のレイノルズ数
は２０００よりも小さい。この結果、層流レジメ（レイ
ノルド数はＶ．Ｄ／ｖの関係で示される。ここでＶは排
出口のインジェクション孔の所でのガス平均速度、Ｄは
孔の内径、そしてＶはガスの動敵ベロシティを示す）に
可能な限り近い流量を達成することができる。
【００４０】
【実施例】図１ないし図９に示す装置の例は説明を容易
にするために概略的に示され、ダクトの断面積とインジ
ェクション孔との関係は実際のディメンションでは示さ
れておらず、また孔は、簡単なドットとして例示的に示
されている。しかし、これら図は、本発明に係わる“集
合体”、“主ノード”、“上流のノード”、“インジェ
クション孔を備えたダクト”及び“供給主管”の概念を
明確に示している。
【００４１】図１に示す実施例は、単一の供給主管９に
より主ノード８の所でガスが供給される４つのダクト
１，２，３，４（５）の集合体の例を示す。本発明に係
われば、これはω9 ／Σφi ≧１である。
【００４２】ここで、ω9 はガス供給主管の内部断面積
を、そしてΣφi はダクト集合体の、即ち、ダクト２の
全ガス・インジエクション孔の断面積の合計である。
【００４３】この実施例に係われば、直列に接続された
３つのダクト１，２，３の集合体に２つの主管４，５が
２つの主ノード６，７のレベルで接続されていると図１
全体からみなせる。 ω4 はガス供給主管４の内部断面
積を、ω5 はガス供給主管５の内部断面積を、そしてΣ
φi はダクト集合体の（ここではダクト２の）全ガス・
インジエクション孔の断面積の合計とした場合にはでω
4 ＋ω5 ／Σφi ≧１である。
【００４４】この図で、また、（内部断面積Ωの）供給
ダクト９は２つの供給主管４，５に上方のノード８の所
でガスを供給する。この上方のノードは以下のようなデ
ィメンションとなる。
【００４５】ω4 ＋ω5 ≦Ω 当業者により明確に評価され得るように、重要なことは
装置の形状ではなく（これは図１に示すように変更され
得る）、選定された構成のものに、本発明に係わるディ
メンションの規則を適用することである。
【００４６】図２に示す実施例は、平行に配置された２
つのダクト１２，１３の集合体と、２つの主ノード１
６，１７のレベルでガスを供給する２つの供給主管１
４，１５とを具備する。これら２つの供給主管１４，１
５には、内部断面積Ωの供給ダクト１９により上流側ノ
ード１８のレベルでガスが供給される。かくして、この
装置ではω14＋ω15／Σφi ≧１となる。ここでω14は
ガス供給主管１４の内部断面積を、ω15はガス供給主管
１５の内部断面積を、そしてΣφi はダクト１２，１３
の全ガス・インジエクション孔の断面積の合計を示す。
【００４７】これは、また上流側ノード１８のレベルで
ω14＋ω15≦Ωとなる。
【００４８】図１に示す装置とどうように、図２に示す
装置は、供給主管１９により主ノード１８の所でガスが
供給される３つのダクト１２，１３，１４（１５）の他
の形態としても説明され得る。前述したように、選定さ
れた形態にも係わらず、重要なことは本発明に係わるデ
ィメンションの規則となっている。
【００４９】他の図面でこの原理を採用した他の実施例
を説明する。
【００５０】図３に示す実施例では、２つの供給主管２
２，２３により２つの主ノード２６，２７のレベルの所
でガスが供給される、互いに平行な２つのダクト２０，
２１の集合体よりなる。これら、供給主管２２，２３に
は、供給ダクト２５により上流側ノード２４の所でガス
が供給される。上述したように、この集合体は主ノード
２４の所でガスが供給されるダクト２８を形成するよう
な２つのダクト２２，２３としても考えられ得る。
【００５１】図４に示す実施例では、単一の供給主管３
３により、ダクト２９の所に位置する主ノード３４のレ
ベルの所でガスが供給される、互いに直列な４つのダク
ト２９，３０，３１，３２の集合体よりなる。この場合
の孔の断面積はダクト３０，３１，３２のインジェクシ
ョン孔の断面積である。
【００５２】図５に示す実施例では、集合体は、２つの
供給主管４１，４２により２つの主ノード３９，４０の
所でガスが供給され、ループを形成する４つのダクト３
５，３６，３７，３８により構成されている。供給主管
４１，４２は、内部断面積Ωの供給ダクト４４の一端で
ある主ノード３９もしくは４０から上流側ノード４３の
所に延出している。
【００５３】２つのダクト４１，４２は、図示するよう
な設置モードのインジェクション孔を有している。
【００５４】Ω／（Σφi ＋Σαi ）≧１ ここで、Σφi はダクト集合体（ここではダクト３６，
３８）の全ガス・インジエクション孔の断面積の合計
を、そしてΣαi は孔を有する供給主管（ここでは供給
主管４１，４２）のインジェクション孔の断面積の合計
を示す。
【００５５】当業者が容易に理解できるように、図５に
示す集合体は、供給主管４４により主ノード４３として
ガスが供給される２つの湾曲したダクト、即ち、ダクト
３５，３６，３７，３８よりなる第１のダクトと、ダク
ト４１，４２そして（４５，４６）からなる第２のダク
トとして、例えば構成され得る。
【００５６】図６のものは、インジェクション孔を有す
る単一のダクト４９の単純な場合を示す。上述したよう
に、本発明に従ったディメンションの規則の例での適用
により、ω／Σφi ≧１となる。ここでωはダクト４９
の内部断面積を、またΣφiはインジェクション孔の断
面積の合計を示す。本発明に係わる“主ノード”５０
は、ダクトの孔が形成されていない端部とインジェクシ
ョン孔を有するダクトの部分との間の“境界”中間接続
点により、例えば表される。
【００５７】図７は４つのダクト５２，５３，５４，５
５からなる集合体の例を示す。この集合体には２つの供
給主管５６，５７により２つの主ノード５８，５９のレ
ベルでガスが供給される。この装置では上流側ノードが
設けられていない。
【００５８】図８に示す実施例は、上流側ノード６５か
ら対応する主ノードに延出した２つの供給主管６３，６
４により２つの主ノード６１，６２からガスが供給され
る、上部に沿って形成されたインジェクション孔を備え
た閉成湾曲集合体６０（例えば、円環状）を有する。こ
れら供給主管には、供給ダクト６６により上流側ノード
のリベルでガスが供給される。この集合体のディメンシ
ョンは、前述したように（Ω／Σφi ≧１）規定されて
いる。ここで、Σφi はダクト集合体の、即ち、ループ
の全ガス・インジエクション孔の断面積の合計であ
る。、図９は、図５を参照して説明したような閉成形式
の設備の場合を示すが、ノーズ７１，７２のレベルで、
ダクト６７，６８，６９，７０の集合体に接続された２
つのガス供給主管７３，７４がガスインジェクション孔
を備えていない。
【００５９】図１０は正方形（もしくは矩形）の断面の
主管もしくはダクトを概略的に示し、主管もしくはダク
トの上部に位置し、逆Ｕ字型で、孔の形成された金属シ
ート７６によりインジエクションがなされる。前述した
ように、インジェクション孔の総断面積の評価は、ダク
トを形成する金属シートの全長に形成された孔の合計に
より決定される。
【００６０】図１１に本発明の設備のために設計された
インジエクション装置の概略を示し、これは、フード７
８内に位置し、図９に示すようなダクト集合体７７（破
線で簡単に示す）を具備する。このフード７８の下部７
９は、これの隅部８０に部分的に概略的に示すような拡
散構造を有している。
【００６１】図６に示しような装置を、以下の条件で、
設備の第１の例として試験をした。ダクトは内径が１０
ｍｍ，孔は７つで２ｍｍの直径の円形孔。孔間のピッチ
は５０ｍｍ、ダクトには０．２７Ｎｍ3 ／時のガス（例
えば、窒素）を供給した。風力計を孔の上方に４０ｍｍ
離間して配置し、安定した状態のもとで各孔でのガス放
出速度を測定した。
【００６２】この設備の形態は以下の通りである。
【００６３】ω（ダクトの断面積）＝０．７８ｃｍ2 Σφi （孔の総断面積）＝０．２２ｃｍ2 これから、ω／Σφi ＝３．５の関係であり、１より
も、そしてまた１．５よりも大きい。
【００６４】この状態のもとで得られた結果は、全ての
孔において、４．３０ｍ／秒の平均速度で、平均速度か
らの標準ずれは０．１６ｍ／秒と、非常に均一な孔から
のガス排出速度を示した。
【００６５】同じ試験を０．２０Ｎｍ3 ／時の流量でお
こなった。この結果、３．０４ｍ／秒の平均速度で、平
均速度からの標準ずれは小さく０．０６ｍ／秒であっ
た。
【００６６】従って、両方の場合で非常に低い広がりで
ある。
【００６７】図６に示しような装置と同じ形式の装置を
以下の条件で、設備の第２の例として試験をした。ダク
トは内径が１０ｍｍ，孔は７つで５，３ｍｍの直径、孔
間のピッチは５０ｍｍ。
【００６８】この設備の形態は以下の通りである。
【００６９】ω（ダクトの断面積）＝０．７８ｃｍ2 これから、ω／Σφi ＝０．５の関係であり、従って１
よりも小さい。
【００７０】第１の実験の設備と同じようにして、０．
２６Ｎｍ3 ／時の第１の流量のことで、試験をした。結
果は、７つの孔から、０．７５ｍ／秒の平均速度で、平
均速度からの標準ずれは０．１３ｍ／秒（平均値の約１
８％）と、かなり広がっていた。。
【００７１】０．２Ｎｍ3 ／時の流量を使用したときに
は、０．５０ｍ／秒の平均速度で、平均速度からの標準
ずれは０．１２ｍ／秒であり平均値の約２４％と、悪い
結果を示した。
【００７２】この悪い結果は、断面積の関係に基づく。
【００７３】集合体からのガス排出で観測される好まし
い最小の流量の問題を示すために、以下の２つの例（第
３並びに第４の例）を実施した。
【００７４】前記例で示すように、本発明に係わる集合
体のディメンションの規則を使用したときに、ダクト集
合体からのガスの排出速度の範囲の均一性が改善され
る。ディメンションを計算する場合、所定の断面積の関
係、即ち、孔の所定の面積、この面積を得る孔の数、を
調節することにより、インジェクション孔からの最小の
ガス排出速度を達成するようにすることが効果的であ
る。孔の数を減らすと流速は増す（各孔の面積は一定の
関係を維持しながら僅かに像かされる）。
【００７５】この問題を簡単な方法でシュミレートする
ために、以下の２つの場合を試験した。
【００７６】実験３：内径が１０ｍｍ、直径が３．３ｍ
ｍでピッチが５０ｍｍの孔が５つのダクトを使用した。
【００７７】この設備の形態は以下の通りである。
【００７８】ω（ダクトの断面積）＝０．７８ｃｍ2 Σφi （孔の総断面積）＝０．４３ｃｍ2 これから、ω／Σφi ＝１．８の関係であり、１よりも
大きい。
【００７９】窒素ガスを０．０６６Ｎｍ3 ／時の流量で
ダクトの流入口に流した結果、排出口で、０．４５ｍ／
秒の平均速度で、平均速度からの標準ずれは０．０３Ｎ
ｍ3／時であり平均値の約７％の広がりを示した。
【００８０】実験４：実験３で使用したのと同じダクト
を使用したが、ダクトの流入口への流量を０．２６４Ｎ
ｍ3 ／時と増した。この結果は、排出口で、２．４１ｍ
／秒の平均速度で、平均速度からの標準ずれは０．０４
ｍ／秒であり平均値の２％以下の広がりを示した。 発
明者により行われた種々の実験（主ノードでの断面積の
関係、流入速度もとくは孔の数の調節によるガス排出速
度を変えることによる）は、制限速度は考慮された断面
積の関係に従って変化することを示している。
【００８１】本発明の第５の実験において、図１１に示
す装置（フード内に図９に示すようなダクト集合体を有
する）を、流動ろう付け機械内の銅付け領域を不活性に
するために試験した。
【００８２】フードは銅付け領域上方と、機械冷却領域
の一部と同様に前加熱領域上にも配置された。各フード
は図９に示すようなダクト集合体を備えている。
【００８３】各ダクト集合体は、２．８のディメンショ
ン関係（供給ダクトとインジェクション孔の総断面積）
である。フードの下方に配設される拡散手段は３８％の
空孔率のグリッドにより形成されている。
【００８４】このような設備で、機械の生産率に関係な
く（例えば、１．３ｍ／ｍｎの搬送速度でコンベヤ上に
５ｃｍの間隔で配置された回路基板において）、ろう浴
上方の酸素含有量が１０ｐｐｍ以下に維持されるように
して２４Ｎｍ3 ／時の全流量（３つの領域の総量）で窒
素を供給した。
【００８５】この設備は、特に低（即ち、理想的な）全
流量に対して、機械に対する基板の出し入れの間に空気
が入るもとで、乱流を最小にした速度範囲で、フードで
覆われた各領域で可能な限り均一な分布となるように機
械内を安定した雰囲気に、設備の種々の点でのディメン
ションの規則を達成することができた。
【００８６】このような機械内の窒素のカバーにより、
“非常に少ない残留”フラックスでの組合わされた操作
と同様にろう浴上のドロスの形成を非常に減じる（空気
中での代表的な操作の間、１ｋｇ／時間よりも多い場合
で、窒素カバーのもとでの機械操作で３０ｇ／時間以下
のドロス）ことができる。このため、銅付けの後の基板
のクリーニングを必要としない機械とすることができ
る。
【００８７】本発明は特別な設備モードに関連して説明
されたが、これに限定されるものではなく、請求の範囲
の範囲内で当業者により変更もしくは変形され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図７】本発明の第７の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図８】本発明の第８の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図９】本発明の第９の実施例に係わる、ガス・インジ
エクション装置を説明するための概略図である。
【図１０】上側が逆Ｕ字形状の孔が形成された金属シー
トで形成された矩形断面のダクトを示す断面図である。
【図１１】下部に拡散構造体を備えたフードに内に配設
された本発明に係わるダクトを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４，５…ダクト、６，７，８…主ノード、
９…供給主管

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 直列もしくは平行に組み合わされた少な
    くとも１つのダクト集合体を具備し、このダクトの少な
    くとも一部（２，１２，２３）はガス・インジエクショ
    ン孔を有し、また前記集合体には、少なくとも１つのガ
    ス供給主管（９，１４，１５）によりガスが供給され、
    主管は、主接続ノード（８，１６，１７）の所で集合体
    に接続され、この集合体は、以下のようなデイメンショ
    ンを有する閉鎖空間内に制御された雰囲気を形成するた
    めのガス・インジエクション装置。 Σωi ／Σφi ≧１，好ましくは≧１．５ ここでΣωi は全ガス供給主管の内部断面積の合計を、
    そしてΣφi はダクト集合体の全ガス・インジエクショ
    ン孔の総断面積を示す。
  2. 【請求項２】 前記ガス供給主管（１４，１５）は、複
    数であり、全て上流側のノード（１８）から集合体に指
    向しており、内部断面積Ωの供給ダクト（１９）により
    ガスが供給され、この上流側のノードは以下のようなデ
    ィメンションを有することを特徴とする請求項１のガス
    ・インジエクション装置。 Ω／Σωi ≧１，好ましくは≧１．５ ここで、Σωi は供給主管の総内部断面積を示す。
  3. 【請求項３】 前記前記ガス供給主管の少なくとも１つ
    はガス・インジエクション孔を有し、また前記集合体は
    以下のようなディメンションを有することを特徴とする
    請求項１のガス・インジエクション装置。 Σωi ／（Σφi ＋Σαi ）≧１好ましくは≧１．５ ここで、Σωi は供給主管の総内部断面積、Σφi はダ
    クト集合体のガス・インジエクション孔の総断面積、そ
    してΣαi はガス・インジエクション孔を有する供給主
    管のインジェクション孔の総断面積を示す。
  4. 【請求項４】 前記前記ガス供給主管の少なくとも１つ
    はガス・インジエクション孔を有し、また前記集合体は
    以下のようなディメンションを有することを特徴とする
    請求項２のガス・インジエクション装置。 Ω／（Σφi ＋Σαi ）≧１好ましくは≧１．５ ここで、Σφi はダクト集合体のガス・インジエクショ
    ン孔の総断面積、Σαi はガス・インジエクション孔を
    有する供給主管のインジェクション孔の総断面積、そし
    て。Ωは供給ダクトの内部断面積を示す。
  5. 【請求項５】 前記各ダクトは断面円形のチューブであ
    る請求項１ないし４のいずれか１のガス・インジエクシ
    ョン装置。
  6. 【請求項６】 前記ダクトの部分の少なくと１つは正方
    形もしくは長方形の断面のチューブである請求項１ない
    し４のいずれか１のガス・インジエクション装置。
  7. 【請求項７】 ガス・インジエクション孔を有する断面
    が正方形もしくは長方形のダクトの一部は孔が形成され
    ていないＵ字形状の下部と、この上に位置する孔が形成
    された逆Ｕ字形状の金属シート（７６）とを有する請求
    項６のガス・インジエクション装置。
  8. 【請求項８】 ガス・インジエクション孔を有する各ダ
    クトにおいて、ガス・インジエクション孔は閉鎖空間の
    上部方向に向いている請求項１ないし７のいずれか１の
    ガス・インジエクション装置。
  9. 【請求項９】 前記集合体は閉鎖空間の上部内に設けら
    れたフード（７８）内に設けられ、このフードは下部
    （７９）に拡散手段を有する請求項１ないし８のいずれ
    か１のガス・インジエクション装置。
  10. 【請求項１０】 前記拡散手段は孔が形成された金属シ
    ートからなる請求項９のガス・インジエクション装置。
  11. 【請求項１１】 前記金属シートの空孔率は４０％より
    低く、好ましくは２０％よりも低い請求項１０のガス・
    インジエクション装置。
  12. 【請求項１２】 前記拡散手段は多孔物質のプレートか
    らなる請求項９のガス・インジエクション装置。
  13. 【請求項１３】 ダクト集合体のガス・インジエクショ
    ン孔からのガス流速は０．５ｍ／秒、好ましくは１ｍ／
    秒より早い、請求項１ないし１２のいずれか１の装置を
    介してガスがインジェクトされることを特徴とする閉鎖
    空間内に制御された雰囲気を形成するための方法。
  14. 【請求項１４】 ダクト集合体のガス・インジエクショ
    ン孔からのガス流速は、平均流速から５％以内のずれで
    ある請求項１３の閉鎖空間内に制御された雰囲気を形成
    するための方法。
  15. 【請求項１５】 ダクト集合体並びに／もしくは拡散手
    段からのガス流のレイノルズ数は２０００よりも小さい
    請求項１３もしくは１４の閉鎖空間内に制御された雰囲
    気を形成するための方法。
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