(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーブソルダリング装置（１１）の半田浴（１２）の表面（１３）を酸化から保護するために不活性ガスを供給する装置（１）であって、前記半田浴（１２）の少なくとも一部の領域（１４）の上に配置され得るカバー（２）を形成し、前記半田浴（１２）に浸された少なくとも二つの熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）が前記カバー（２）の下に設けられ、
前記熱交換器の各々は、供給される前記不活性ガスが通る入口（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、前記カバー（２）の上の出口（５ａ，５ｂ，５ｃ）とを有し、耐熱性で、取り外し可能な接続要素（６）により、前記カバー（２）の上の前記出口（５ａ，５ｂ，５ｃ）の各々は、前記ウェーブソルダリング装置（１１）の不活性ガス接続部（１５）に接続され、これら不活性ガス接続部は、不活性ガスの分配装置に接続され、
半田の波の前の領域と、
二つの半田の波の間の領域と、
半田の波の後の領域とに、
前記分配装置は、不活性ガスを半田浴の表面に供給することを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記少なくとも二つの熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、前記ウェーブソルダリング装置（１１）の半田の波を生じさせる手段（１６）の隣の前記半田浴（１２）に十分に浸され得るような設計および大きさに作られた請求項１の装置（１）。
【請求項３】
半田付けされるプリント回路板（１８）を移動方向（Ｂ）に輸送する輸送装置（１７）を有するウェーブソルダリング装置（１１）のための請求項１または２の装置（１）であって、前記少なくとも二つの熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）全体での最大寸法（Ｌ）が前記移動方向（Ｂ）にある装置（１）。
【請求項４】
前記少なくとも二つの熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）の各々の最少寸法が、前記移動方向（Ｂ）を横切る方向にあり、幅（Ｗ）が５センチメートルを超えない請求項３の装置（１）。
【請求項５】
前記幅（Ｗ）は、２．５センチメートルを超えない請求項４の装置（１）。
【請求項６】
少なくとも三つの前記熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）が設けられた請求項１ないし５のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項７】
前記熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）の各々がらせん状の管（７）によって形成された請求項１ないし６のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項８】
前記らせん状の管（７）が、前記半田浴（１２）の中で少なくとも１．５巻きした部分（８）をつくる請求項１ないし７のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項９】
前記入口（４ａ，４ｂ，４ｃ）および前記出口（５ａ，５ｂ，５ｃ）に接続がなされていない場合に前記カバー（２）が取り外し得る請求項１ないし８のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記少なくとも二つの熱交換器（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、前記半田浴（１２）に対する抵抗力を有する材料によって被覆されている請求項１ないし９のいずれか一つに記載の装置（１）。
【請求項１１】
前記半田浴（１２）に対する抵抗力を有する材料は、窒化チタンまたは窒化クロムである請求項１０に記載の装置（１）。
【請求項１２】
前記半田浴は、無鉛半田の浴である請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】
前記半田浴の半田の温度は、２４０℃以上である請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記半田浴の半田の温度は、３００℃以上である請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、ウェーブソルダリング装置の半田浴の表面および半田付けされる部品を酸化から保護するために不活性ガスを供給する装置に関する。ウェーブソルダリング装置は、半田付けされる部品がその上を移動させられる半田の波を形成する。半田付けされる前記部品は、一般的に電子部品を有する電子プリント回路板であり、前記電子部品は前記プリント配線板に接触する半田の波によってその下面に半田付けされる。
【０００２】
この種のウェーブソルダリング装置は従来技術によって複数知られる。例えば、国際公開第９２／１０３２３号は、電子プリント回路板を半田付けするために半田浴の上に導く搬送装置が用いられ、これらのプリント回路板の下面が少なくとも一つの半田の波にさらされるウェーブソルダリング装置について述べる。半田浴のその領域で、搬送装置は、シールスカートとともに下方向に半田浴に浸される液浸箱に覆われる。窒素雰囲気がこの方法で生じる保護空間で保持され、これが半田浴およびプリント回路板を大気中の酸素から保護する。窒素は、液浸箱においてプリント回路板の移動方向を横切って配置された多孔性の管から流れ出る。管を通る窒素がおおよそ周囲温度であり、半田浴に直接接触して１００℃以下に加熱されることで、運転中にいくつかの不都合が生じる。例えば、窒素によって冷却された管において、固体半田が半田の飛沫から形成され得る。そして、時折この半田を除去する必要があるかもしれない。
【０００３】
新しい半田付け工程の場合、すでに電子プリント配線板の下側に取り付けられた部品が複数の保護マスクに覆われるため、半田の波は、前記マスクの間で半田付けされる全てのポイントに届くように一般の工程の場合よりもさらに強くされなければならない。例えば、ポンプの力を増大させることによって、より高い半田の波が作られる。半田浴の表面に当たったとき、高い半田の波は飛沫を生じさせる。その飛沫は、時が経てば冷却装置、多孔性の管において、それらの管が塞がれることとなり得る固化した半田の層になる。さらに、比較的冷たい窒素が二つの半田の波の間の領域に流れ、一時的に半田の温度を半田の固相線温度より下に低下させる。この半田の一時的な冷却は、半田の品質に次々に悪影響をもたらし得る。
【０００４】
米国特許第５，７６９，３０５号明細書は、半田浴を通ってウェーブソルダリング領域に通じる不活性ガス供給管路を介して不活性ガスが供給されるウェーブソルダリング装置を開示する。不活性ガス供給管路は、上記の部分からカバーおよび半田浴を通ってガス分配ユニットに通じる。不活性ガス供給管路はガス分配ユニット、特にカバーの下に接続される。しかし、半田浴に浸された不活性ガス供給管路の長さは、不活性ガスが、半田浴に浸された不活性ガス供給管路を通り過ぎる間に著しく温度が増加するというには十分でない。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術に関連して述べられる少なくともいくつかの問題を解決し、特に、簡単な方法でウェーブソルダリング装置における半田浴の表面の上の領域にほぼ半田浴の温度の不活性ガスの供給を可能にする装置を提供することである。これは、異なる半田付け作業に用いられるような種々の半田付け装置を含み得る。ウェーブソルダリング装置で不活性ガスが分配される方法、または半田浴の上の構造の性質は、特に重要でない。特に、本発明は、とりわけ、比較的高温で処理される半田浴が無鉛半田を有する場合における、不活性化過程および凝固半田の堆積の回避の改良に関する。
【０００６】
請求項１の特徴を備える装置によってこの目的は達成される。その従属請求項は有益な発展に関する。従属請求項にそれぞれ示される特徴は、適宜、技術的に有意義な方法で互いに結合され得るとともに、さらなる発明の改良を規定し得ることは指摘されるべきであろう。加えて、請求項に示される特徴は、示されるさらに好ましい発明の改良の記述において明細に示されるとともにさらに詳しく説明される。
【０００７】
本発明によれば、ウェーブソルダリング装置の半田浴の表面を酸化から保護するために不活性ガスを供給する装置であって、前記半田浴の少なくとも一部分の上に配置され得るカバーを形成し、前記半田浴に浸された少なくとも二つの熱交換器が前記カバーの下に設けられ、前記熱交換器はそれぞれ供給される不活性ガスが通る入口と、カバーの上の出口と、を有し、耐熱性の、取り外し可能な接続要素が前記カバーの上の前記出口を前記ウェーブソルダリング装置の少なくとも二つの不活性ガス接続部に接続するために用いられ得る装置によって、この目的は達成される。
【０００８】
ウェーブソルダリング装置の半田浴は、半田の波の上で半田付けされる部品を運ぶ輸送装置によって大部分が覆われる。そのため、半田浴の一部の領域にのみ近づくことができる。カバーは、そのような一部の領域に適合させられるとともに、その一部の領域に対応する形状を有する。
【０００９】
異なる実施形態を有し得る熱交換器は、カバーの下側に配置される。熱交換器は、半田浴に浸される板を有し得、またはリブでできた管によって形成され得る。また前記熱交換機は、例えば曲がりくねった形状を有する管によって作られ得る。それに加えて、不活性ガスは前記熱交換器の少なくとも一つの一部領域を通過し、このため運転中に半田浴の熱エネルギーによって加熱される。
【００１０】
ウェーブソルダリング装置のガス供給管路および不活性ガス接続部への単純な接続は、入口およびカバーの上部への出口の本発明に係る配置によって可能となる。
【００１１】
プラグ型の接続部およびプラスチック材料の接続要素は出口において高温であると機能しない。このため、特に、ネジ止め可能な金属接続要素によって効果が得られる。簡単に外せる他の接続要素は、低温である入口で利用され得る。取り外し可能な接続要素は、装置のメンテナンスの間の処理をできるかぎり簡単にし得る。
【００１２】
運転の間、付加的な加熱要素なしに半田浴の熱エネルギーによってのみ加熱される不活性ガスは、ウェーブソルダリング装置の不活性ガス供給管路をほぼ半田浴の温度まで加熱するとともに、供給管路および不活性ガスの分配装置における半田の凝固を防ぐ。加えて、ウェーブソルダリング領域に供給される加熱される不活性ガスは、半田付けされる部品を最初の半田の波の前に予熱するとともに、二つの半田の波の間での半田付けされる部品の冷却を防ぐ。加えて、加熱された不活性ガスは、半田が二つの半田の波の間で凝固して部品に堆積することを防ぐ。更なる利点は、加熱が不活性ガスを膨張させ、そのため不活性ガスの必要量をより少なくし、または同一の空間容積の不活性の増大を可能にする。これは、すでに覆われた部品が下側に装着されるとともに、半田浴の表面から少し離れたところ、特に高い半田の波の上に導かれるプリント回路板を半田付けするときに特に有益である。
【００１３】
さらに有益な実施形態によれば、少なくとも二つの熱交換器は、ウェーブソルダリング装置の他の部品の隣の半田浴に十分に浸され得るような設計および寸法に作られる。ウェーブソルダリング装置の他の部品の隣という装置の配置は、装置を既存のウェーブソルダリング装置とともに使用でき、種々の部品が単独でメンテナンスを行えるようにする。装置が複雑な設計でないため、既存のウェーブソルダリング装置への追加コストが少ない。
【００１４】
ウェーブソルダリング装置が移動方向で半田付けされる部品のための輸送装置を有する発明の他の性質によれば、複数の熱交換器を合わせた最大寸法が移動方向にある装置が提案される。ウェーブソルダリング装置の最大寸法は移動方向にあり、したがって熱交換器の全長がこの方向において最大となる。
【００１５】
熱交換器の最少寸法は、好ましくは移動方向を横切るとともに、５ｃｍを超えず、好ましくは２．５ｃｍを超えない。そのような小さな幅は、コンパクトなデザインを可能にするとともに、このため既存のウェーブソルダリング装置における簡単な統合を提供する
さらなる実施形態において、少なくとも三つの熱交換器がある。装置における熱交換器の数は、有益なことにウェーブソルダリング装置の不活性ガス接続部の数と同じである。ウェーブソルダリング装置の不活性ガス接続部よりもさらに多くの熱交換器があるならば、少なくとも一つの付加的な熱交換器は、いずれかの熱交換器が使用できない場合の代用として用いられ得る。
【００１６】
特に好ましい実施形態において、熱交換器はらせん状の管として形成される。らせん状の管は所望の方法で形作られた管である。熱交換器の形状の管は、すぐに熱伝導する管壁でガスが半田浴から隔てられることで、熱交換を可能な限り効果的にする。管は好ましくはステンレス鋼によって形成される。
【００１７】
さらにとりわけ好ましい実施形態において、らせん状の管は半田浴の中で少なくとも１．５巻きした部分を作る。巻かれた部分は有益なことに移動方向に対して垂直な軸回りに伸びる。発明によれば、そのため熱交換器は可能な限り最小のスペースで効果的に不活性ガスの熱を引き上げることを可能にする。
【００１８】
好ましい実施形態において、入口および出口に接続がなされていないときにカバーが取り外され得る。これは、特に、ウェーブソルダリング装置からの装置の完全な除去が簡単なメンテナンスのために有益であるため、カバーが完全に除去されることを意味する。
【００１９】
もし熱交換器が半田浴に対して抵抗力がある材料からなり、またはそのような材料によって被覆されているのなら、装置の改良のために有益である。当然ながら、半田は多くの材料を痛める。そのような痛みを防ぐ材料は熱交換器の耐用年数を長らえさせる。熱交換器は好ましくは窒化チタンまたは窒化クロムによって被覆される。
【００２０】
本発明とは無関係だが、半田付け処理する、または永続的に半田に接触する部品を被覆すると、一般的に耐久性が優れる。特に、窒化チタンおよび／または窒化クロムは効果的な保護を提供するとともに、半田浴における金属部品の耐久性を増強させ得る。
【００２１】
以下の文章は、ウェーブソルダリング装置の半田浴の表面を酸化から保護するために不活性ガスを供給する工程について述べる。不活性ガスは、上からカバーを通ってカバーの下の半田浴に浸された熱交換器に供給され、熱交換器によって加熱され、そしてカバーを通って上に戻されるとともにウェーブソルダリング装置に戻される。
【００２２】
加熱された不活性ガスはウェーブソルダリング装置におけるウェーブソルダリング領域に供給されるとともに、それによって半田浴の表面を酸化から保護し、二つの半田の波の間での半田付けされる部品の冷却を防ぐ。
【００２３】
本発明に係る工程の有益な発展において、不活性ガスは少なくとも二つの別々の入口を通るとともに少なくとも二つの別々の熱交換器および少なくとも二つの別々の出口を通り、好ましくは三つの別々の入口、熱交換器、および出口を通りウェーブソルダリング装置に供給される。不活性ガスは有益なことに、加熱されるとともに、ウェーブソルダリング装置の不活性ガス接続部と同じ数の熱交換器によってウェーブソルダリング装置に供給される。安価で信頼性の高い流量計が種々の不活性ガスの流れに設置されて用いられ、制御弁を作動させられるようにならなければならないため、周囲温度の不活性ガスの流れは分配される。本発明によれば、それぞれの部分的な不活性ガスの流れはそのとき加熱される。
【００２４】
さらに有益な発展において、半田浴の温度は１００℃〜５００℃、好ましくは２４０℃〜３００℃であり、不活性ガスの温度は供給される前に５℃〜４０℃であり、熱交換器によって、８０℃〜４８０℃、好ましくは１８０℃〜２８０℃に上昇する。そのため不活性ガスはほぼ半田浴の温度となり、それによってウェーブソルダリング装置の分配装置における半田の凝固と、二つの半田の波の間における半田付けされる部品の冷却とを防ぐ。特に、使用されることが増えている無鉛半田を用いるときに、その好ましい温度が功を奏する。
【００２５】
以下の文章において、図面を参照にして発明および技術分野がさらに詳細に説明される。ただし、図面は発明の特に好ましい実施形態の変形であるが、発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明に係る装置を概略的に示す平面図である。
【図２】図２は、本発明に係る装置を概略的に示す側面図である。
【図３】図３は、ウェーブソルダリング装置における本発明に係る装置の配置を正面から概略的に示す図である。
【図４】図４は、ウェーブソルダリング装置における本発明に係る装置の配置を概略的に示す平面図である。
【００２７】
図１は本発明に係る装置１の実施形態の概略的な平面図、図２はその概略的な側面図である。ウェーブソルダリング装置１１と共に示される装置１は、カバー２と、カバー２の下に配置された熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃとを備えている。それぞれの熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃは、入口４ａ，４ｂ，４ｃと、カバー２の上側にある出口５ａ，５ｂ，５ｃとを有している。カバー２の下側において、熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃは巻き８を作っている。この代表的な実施形態において、これらはらせん状の管７になる。
【００２８】
ここで説明される代表的な実施形態において、熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃはカバー２の下で約１．７５巻きした部分８を作る。そのため、らせん状の管７のできる限り大きい表面が、できる限り最小の空間に収容される。矢印は、ウェーブソルダリング装置１１を通って半田付けされる部品１８の移動方向Ｂを示す。熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃの最大全長Ｌは、移動方向Ｂにある。装置１は、接続要素６を経由して、ウェーブソルダリング装置１１の不活性ガス接続部１５に接続される。
【００２９】
図３は、ウェーブソルダリング装置１１に結合されて運転する準備ができている本発明に係る装置１の実施形態を正面から概略的に示す。装置１のカバー２は表面１３を有する半田浴１２の一部領域１４の上に位置している。見え方のために図では一つの熱交換器のみが示されるが、実施形態は三つの熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを有している。示された熱交換器３ａは入口４ａと、カバー２の上の出口５ａとを有し、半田浴１２に浸されている。出口５ａは、耐熱性の、好ましくは金属製の接続要素６を介してウェーブソルダリング装置１１の不活性ガス接続部１５に接続されている。ウェーブソルダリング装置１１は、電子プリント回路板１８を、半田浴１２および半田の波（図示せず）の上で、図の平面に向いた移動方向Ｂに移動させる輸送装置１７をさらに収容している。他の部品１６、例えば半田の波を生じさせる手段、は輸送装置１７の下に配置される。全ての熱交換器は非常にコンパクトな設計を有し、そしてこれらの熱交換器の最小寸法Ｗは移動方向Ｂを横切り、そしてそのため装置１はウェーブソルダリング装置１１に簡単な方法で結合され得る。加えて、装置１は、カバーの下および半田浴の上の領域を不活性ガス、好ましくは流量が約１ｍ３／ｈである不活性ガスによって不活性化させるために用いられ得る不活性ガス流入部１０を有している。
【００３０】
入口４ａと、カバーの上の出口５ａとの配置は、組み立ておよびメンテナンスに関して装置１の扱いをできる限り単純にする。
【００３１】
運転中、不活性ガスが入口４ａを介して熱交換器３ａに供給されるとともに、半田浴１２の熱エネルギーによって加熱される。加熱された不活性ガスは出口５ａおよび不活性ガス接続部１５を介してウェーブソルダリング装置１１に供給される。加熱された不活性ガスはウェーブソルダリング装置１１のウェーブソルダリング領域に供給され、そこで半田浴１２の表面１３を酸化から保護する。さらに、加熱された不活性ガスは確実に、電子プリント回路板１８が二つの半田の波の間の領域で冷却せず、不活性ガスを分配する装置において半田が凝固しないようにする。だいたい約６ｍ３／ｈの不活性ガスがそれぞれの熱交換器を流れる。
【００３２】
図４は、本発明に係る装置１を運転可能な状態にしたウェーブソルダリング装置１１の平面図である。参照符号は、他の図およびこの図で説明される実施形態の特別な特徴にのみ関する文章のものと対応する。
【００３３】
本発明に係る装置は、入口４ａ，４ｂ，４ｃおよび出口５ａ，５ｂ，５ｃを有する三つの熱交換器３ａ，３ｂ，３ｃを備えている。カバー２は、運転中に半田浴１２を掃除し、特にドロスおよび凝固した半田を除去し得るフラップ９を含んでいる。フラップ９はカバー２の取り外し可能な部分として形成されても良い。装置１は、半田浴１２とカバー２との間の領域に供給され得る不活性ガスが通る不活性ガス流入部１０を備えている。
【００３４】
ウェーブソルダリング装置１１に、ポンプ２０が設けられている。ポンプ２０は、輸送装置１７を用いて電子プリント回路板１８がその上を導かれる半田の波２１を生じさせる。運転中、複数の半田の波２１の前、間、および後の領域に、接続部１５および分配装置の多孔性の管１９を介して加熱された不活性ガスが供給される。
【００３５】
前記装置は、特別の外部加熱要素を用いることなく不活性ガスをおおよそ半田浴の温度に加熱し、そしてそのため半田付けされる部品を最初の半田の波の前に予熱するとともに、半田浴における半田の凝固を低減させることを特徴とする。本発明は、無鉛半田が用いられ、部品が両側に装着されるプリント回路板を半田付けするときに、特にその利点を示し得る。
【００３６】
参照符号の表
１…装置
２…カバー
３ａ，３ｂ，３ｃ…熱交換器
４ａ，４ｂ，４ｃ…入口
５ａ，５ｂ，５ｃ…出口
６…接続要素
７…らせん状の管
８…巻き
９…フラップ
１０…不活性ガス流入部
１１…ウェーブソルダリング装置
１２…半田浴
１３…表面
１４…半田浴の一部領域
１５…不活性ガス接続部
１６…他の部品
１７…輸送装置
１８…電子プリント回路板
１９…多孔性の管
２０…ポンプ
２１…半田の波
Ｂ…移動方向
Ｌ…最大全長（長さ）
Ｗ…最少寸法（幅）
【図１】
0005635099.tif 000002
【図２】
0005635099.tif 000003
【図３】
0005635099.tif 000004
【図４】
0005635099.tif 000005