JPH084928B2 - 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
だ付け装置は、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11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飽和蒸気相14は、前記搬
入口部15、搬出口部17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図にはコンベヤ16と上下の蒸気
凝縮装置18との間にワークを急冷するめのワーク冷却装
置23が示されているが、従来は、このようなものはな
い。

従来の気相式はんだ付け装置は、前記蒸気凝縮装置18
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
にはんだ付け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け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41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16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）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、
コ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31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35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温
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
一対の無端チェ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23
（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、コ字形に成
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、金属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42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、
ペルチェ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に熱輪送され、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
ーク冷却装置を設けることができる。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. 【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冷却装置。
2. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。