JP5150457B2 - リフロー済基板の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、窒素リフロー装置のリフロー炉体内において半田付け処理がされた基板を冷却するためのリフロー済基板の冷却装置に関するものである。

リフロー済基板の冷却装置は、リフロー装置内でリフロー半田付け処理がされた高温の基板をコンベヤで冷却室本体内に搬送し、この搬送した基板に冷却コイルで冷却した冷風を吹きつけて、基板を冷却するものである。

従来のリフロー済基板の冷却装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この装置は、図４に示されるように、冷却室本体３０内に、基板を搬送する基板搬送用コンベヤ３１と、この基板搬送コンベヤ３１の両側に冷却コイル３３とを設け、冷却コイル３３が冷却した風により基板搬送用コンベヤ３１で搬送する基板を冷却する。具体的には、冷却コイル３３の近傍にシロッコファン３２とファンケーシング３４を配置し、当該シロッコファン３２により発生させた風を、ファンケーシング３４を通じて冷却コイル３３の上部分に誘導して冷却した後、搬送コンベヤ３１の上方に設けた吹出板３６の送風孔３５から基板に吹き付けて、基板を冷却する。基板を通過することで温度が上昇した冷風は、シロッコファン３２に吸込まれるに際し冷却コイル３３を通過することによって冷却され、冷却装置内を循環する。
特開平７−２４９８５９号公報

ところで、冷却室本体３０はリフロー室と搬送コンベヤ３１によって接続されているため、リフロー室に充満したフラックスガスが冷却室にも侵入する。そのため、冷却室本体３０内のフラックスガスが、低温の冷却室本体３０内で凝縮することによって液化し、基板上に落下して基板を汚損することがある。この場合、従来技術では、基板の上方に送風孔３５を有する吹出板３６が設けられているため、冷却室本体３０の上部で凝縮し、液化したフラックスは吹出板３６に遮られて基板上へ落下することを防止することができる。

しかし、上述の通り、従来技術では、吹出板３６の送風孔３５を通過して、吹出板３６と基板との間に吹き込まれた冷風中のフラックスガスは、冷風が通過して低温となっている吹出板３６の下面で凝縮して液化し、液体のフラックスとなって基板上に落下し、基板を汚損する可能性がある。また、吹出板３６の上方で凝縮して液化したフラックスが、吹出板３６に設けられた送風孔３５を通過して下面に回りこみ、これが落下して、基板に付着する可能性もある。従って、上記のような従来技術では、フラックスが基板に付着することを完全に防止できない可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、その目的は、吹出板と当該基板との間に吹き込まれた冷風中のフラックスガスが液化した場合であっても、液化したフラックスを捕捉することが可能なリフロー済基板の冷却装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、リフロー半田付けされた基板を搬送するための搬送手段と、前記リフロー半田付けされた基板を冷却するための冷却手段とを有するリフロー済基板の冷却装置において、前記搬送手段の上方に、基板に冷風を吹き付けるための送風孔を有する吹出板が備えられ、前記吹出板の下面には多孔質金属体が配置されていることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、吹出板と基板との間に吹き込まれた冷風中のフラックスガスが液化した場合であっても、吹出板の下面に配置した多孔質金属体によって、液化したフラックスを捕捉することができるので、基板への当該フラックスの付着を防止すること可能となる。

本発明の他の態様は、前記多孔質金属体は、高比表面積を有する金属からなることや、前記多孔質金属体はデミスター、ウール状の積層体、メッシュ状部材のいずれかで構成されていることを特徴とする。

以上のような態様によれば、多孔質金属体を高比表面積を有する金属等から構成することによって、液化したフラックスを、多孔質金属体内に確実に捕捉できる。

本発明の他の態様は、前記吹出板と多孔質金属体が、前記搬送手段に設置された基板の上方を覆うように山形に傾斜したものであることや、前記吹出板と多孔質金属体の傾斜した部分の低い位置にフラックスの回収部が設けられていることを特徴とする。

以上のような態様によれば、山形に傾斜した吹出板と多孔質金属体によりフラックスを下方にガイドして集めることが可能となるので、液化して吹出板上面に落下したフラックス及び多孔質金属体が捕捉したフラックスを効率よく回収することができる。

以上のような本発明によれば、基板に対して冷風を吹き付ける送風孔を有する吹出板と当該基板との間に吹き込まれた冷風中のフラックスガスが液化した場合であっても、液化したフラックスを捕捉することができる

［１．本実施形態］
［１−１．構成］
次に、本発明を実施するための最良の実施形態に係る構成について、図１を参照して以下に説明する。ここで、図１は、本実施形態のリフロー済基板の冷却装置を基板の進行方向から見た断面図である。

図１に示す通り、１は、ケーシングによって取り囲まれた冷却室である。この冷却室１の上部には、ファン２とその送風路に位置する冷却コイル３が設けられている。４は、冷却室１外の中央上部に設置されたファン２の駆動用モーターである。５は、基板７を搬送する搬送コンベアであり、冷却室１内の下部に設置されている。６は、搬送コンベア５に設置されたピンであり、搬送コンベヤ５に複数設置され、このピン６によって基板７の両端が指示される。７は基板であり、予備室及びリフロー室からなる加熱室でリフロー半田付けがされた状態で、搬送コンベア５に設置された複数のピン６によって搬送される。この搬送コンベア５及びピン６が本発明の搬送手段に相当する。

８は、吹出板であり、冷却室１内の上記搬送コンベア５及び基板７の上方であって、上記ファン２の下方に設置されている。この吹出板８は、例えば、ステンレスなどの耐熱性及び耐蝕性が高い金属を材料として構成されている。これは、吹出板８が加熱室で発生した高温のフラックスガスに曝されることにより変形したり、冷却室内で液化したフラックスが付着した部分の腐蝕を防止するためである。

吹出板８は、図２（ａ）に示すように断面形状が搬送コンベア５に設置されたピン６の移動に伴い搬送される基板７を覆うように山形に傾斜した構成を有している。これは、吹出板８の上面に落下したフラックスを搬送コンベア５の側方にガイドしてフラックスを効率回収するためである。

この吹出板８には、図２（ｂ）に示すように表裏を貫通する送風孔８ａが複数形成されている。これは、冷却コイル３によって冷却された冷風を通過させ、基板７を冷却するためである。なお、この孔の数等は機器の大きさ等に応じて適宜変更可能である。

９は、上記図２（ａ）に示すように吹出板８の下面に配置された多孔質金属体である。この多孔質金属体９は、吹出板８と搬送コンベヤ５との間の空間に存在するフラックスガスや、送風孔８ａを通過して吹出板８の下面配置された多孔質金属体９の表面に移動したフラックスを捕捉することができる。また、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、多孔質金属体９にも前記吹出板８の送風孔８ａの位置に合わせて送風孔９ａを設けるが、多孔質金属体９が通気性に優れたものである場合には、この送風孔９ａは不要である。

ここで、この多孔質金属体９は、上記吹出板８と同様、加熱室で発生したフラックスガスに曝され、フラックスが付着する部分に配置されているので、耐熱性や耐蝕性を有する金属を材料として構成されている。

この多孔質金属体９は、多孔質金属体９に付着するフラックスが重力によって下方に落下しないよう確実にフラックスを捕捉する必要がある。そのため、多孔質金属体９は、耐熱性、耐蝕性を有するステンレス、ニッケル等を材料として、ウール状の積層体、デミスター、メッシュ状部材等の比表面積が高い態様で構成されている。

本実施形態においては、吹出板８と多孔質金属体９とを、図２（ｂ）に示すように、ネジ止め８ｂによって一体化している。なお、本実施形態の多孔質体金属は、１インチあたりのセル数が１、セル孔径が３２ｍｍ、比表面積が２５ｍ^２/２５ｍ^３の図３に示すようなものであるが、孔径等を適宜変更することは可能である。

１０ａ、１０ｂは、フラックス回収部であって、吹出板８及び多孔質金属体９の傾斜の一番低い位置及び搬送コンベヤ５の下方に設置されている。フラックス回収部１０ａは、図１中の拡大図で示すように、例えば、吹出板８の傾斜に沿って、その一番低い位置に案内されたフラックスや、多孔質金属体９に捕捉され、その傾斜に沿って多孔質金属体９の一番低い位置に案内されたフラックスを回収するものである。フラックス回収部１０ｂは、例えば、冷却室本体１の壁面の内側に付着したフラックスといったフラックス回収部１０ａが回収する以外のフラックスを回収するものである。

［１−２．作用］
以下、本実施形態の空気流れ及びフラックスの回収、捕捉について説明する。

［Ａ.空気の流れについて］
まず、モーター１の回転数を調整することによってファン２を回転させ、風を発生させる。このファン２によって発生した風は、冷却室１内を図中矢印で示すように循環する。このファン２によって発生した風は、冷却コイル３を通過する際に冷却され、冷風となる。この、冷風は冷却室１内に送られ、吹出板８に吹き付けられる。吹出板８に吹き付けられた冷風は、吹出板８に設けられた送風孔８ａを通過し、その後吹出板８と一体に配置された多孔質金属体９の送風孔９ａを通過する。吹出板８及び多孔質金属体９を通過した冷風は、これらの下方に設置されている搬送コンベア５に設置されたピン６上の基板７に吹き付けられ、基板７を冷却する。

［Ｂ.フラックスの回収、捕捉について］
［Ｂ−１．吹出板８と搬送コンベア５との間のフラックスガスが液化した場合について］ 図３に示すように、多孔質金属体９に設けられた孔は、１つ１つの径が非常に小さく、かつ複雑な構造である。その為、多孔質金属体９と搬送コンベア５との間の空間のフラックガスが液化して多孔質金属体９にフラックスが付着すると、付着したフラックスは多孔質金属体９に設けられた無数の小孔により捕捉される。多孔質金属体９に捕捉されたフラックスは多孔質金属体９の傾斜に沿って、徐々に搬送コンベヤ５の側方に案内され、吹出板８及び多孔質金属体９の傾斜の一番低位置に設置された溝状のフラックス回収部１０ａに回収される。
［Ｂ−２．送風孔８ａを通過したフラックスについて]
吹出板８の上方のフラックスガスが冷却され液化すると、吹出板８の上面に液化したフラックスが落下する。この吹出板８の上面に落下したフラックスのうち吹出板８に設けられた送風孔８ａを通過するフラックスを、吹出板８と一体的になるように形成された多孔質金属体９に設けられた無数の小孔が捕捉する。
［Ｂ−３．吹出板８上面を流れるフラックスについて］

吹出板８の上方に存在するフラックスが冷却され液化し、吹出板８の上面にフラックスが落下する。このフラックスは、断面形状が山形に傾斜した吹出板７の傾斜面に沿って流れ、搬送コンベア８の側方に案内される。吹出板８の傾斜に沿ってその一番低い位置にガイドされたフラックスは、吹出板８及び多孔質金属体９の傾斜の一番低位置に設置された溝状のフラックス回収部１０ａによって回収される。

［１−３．効果］
以上のような本実施形態によれば、吹出板と基板との間に吹き込まれたするフラックスガスが液化した場合であっても、吹出板の下面に多孔質金属体を配置することで、その液化したフラックスを捕捉することができる。特に、多孔質金属体を高比表面積を有する金属等から構成することによって、吹出板と搬送手段の間に存在するフラックスを確実に捕捉できる。

更に、吹出板８及び多孔質金属体９の断面形状を基板を覆うように山形に傾斜させて、フラックスを下方に案内することによって、吹出板８の上方で発生したフラックスや多孔質金属体９で捕捉したフラックスを効率よく回収することができる。

［２．その他の実施形態］
本発明は、前記の実施形態に加えて、次のような他の実施形態も包含するものである
（１）吹出板８の角度等は、適宜変更可能である。また、ファンの位置、及び冷却コイルの位置についても適宜変更可能である。
（２）基板７の搬送手段も、図示のコンベアに限定されるものではなく、リフロー半田付け装置で使用される公知の手段を使用できる。

本発明の実施形態の構成を示す断面図。 図１の実施形態における吹出板と多孔質金属体の断面図および吹出板の平面図。 本発明の第１実施形態に使用する多孔質金属体の一例を示す拡大図。 従来のリフロー済基板の冷却装置の断面図。

符号の説明

１，３０…冷却装置本体
２，３２…ファン
３，３３…冷却コイル
４…モーター
５，３１…搬送コンベア
６…ピン
７…基板
８，３６…吹出板
９…多孔質金属体
１０ａ，１０ｂ…フラックス回収部
３４…ファンケーシング
８ａ，９ａ，３５…送風孔
８ｂ…ネジ止め

Claims (5)

1. リフロー半田付けされた基板を搬送するための搬送手段と、前記リフロー半田付けされた基板を冷却するための冷却手段とを有するリフロー済基板の冷却装置において、
   前記搬送手段の上方に、基板に冷風を吹き付けるための送風孔を有する吹出板が備えられ、
   前記吹出板の下面には多孔質金属体が配置されていることを特徴とするリフロー済基板の冷却装置。
2. 前記多孔質金属体は、高比表面積を有する金属からなることを特徴とする請求項１に記載のリフロー済基板の冷却装置。
3. 前記多孔質金属体はデミスター、ウール状の積層体、メッシュ状部材のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリフロー済基板の冷却装置。
4. 前記吹出板と多孔質金属体が、前記搬送手段に設置された基板の上方を覆うように山形に傾斜したものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のリフロー済基板の冷却装置。
5. 前記吹出板と多孔質金属体の傾斜した部分の低い位置にフラックスの回収部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のリフロー済基板の冷却装置。