(57)【要約】２段階フィルタリングシステムを、ハンダリフローオーブンなどのオーブンと結合して、オーブンからの蒸気流を除去するとともに、ハンダフラックスから揮発した有機化合物および蒸気流からのその他の不純物を除去する。フィルタリングシステムは、比較的大きい粒子をトラップする第１段階と、比較的小さい粒子をトラップするとともに凝集した有機化合物の核生成サイトとして働く、鋼球などの濡れ性のある媒体からなる充填層を含む第２段階とを含む。第１段階は、メッシュストレーナを、それを回転させるための回転モータと組み合わせた形態の、遠心式自己清浄性要素とすることができる。
2005523590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子構成要素を回路基板に接合するハンダ用のリフロー装置であって、
リフローチャンバ；
該チャンバ内で回路基板を搬送するコンベア；
熱を供給して前記回路基板上のハンダをリフローさせる、少なくとも１つの加熱要素；および
不純物を除去するための少なくとも１つの２段階フィルタリングシステムを含み、前記フィルタリングシステムが、前記チャンバから前記フィルタリングシステムを介しての蒸気流を通過させるために前記チャンバと結合されているとともに、前記フィルタリングシステムが、
比較的大きい粒子をトラップするように設計された第１段階；および
比較的小さい粒子をトラップし、かつ凝縮有機化合物用の核生成サイトとしての役割を果たすように設計された、濡れ性のある媒体からなる充填層を含む第２段階を含む、
前記リフロー装置。
【請求項２】
フィルタリングされた粒子を収集するために各段階と結合された廃液容器をさらに含む、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項３】
第１段階が、ハウジングと該ハウジング内に装着されたメッシュストレーナとを含む、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項４】
メッシュストレーナが、鋼で形成されている、請求項３に記載のリフロー装置。
【請求項５】
メッシュストレーナが、遠心式自己清浄性要素の部分である、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項６】
メッシュストレーナが、それを回転させるモータと結合されている、請求項５に記載のリフロー装置。
【請求項７】
システム内の蒸気圧または蒸気流を検出するスイッチをさらに含み、該スイッチが、メッシュストレーナを回転させるモータと結合されている、請求項６に記載のリフロー装置。
【請求項８】
濡れ性のある媒体が、球の形態である、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項９】
濡れ性のある媒体に、蒸気を吸収するための別個のコーティングがされていない、請求項８に記載のリフロー装置。
【請求項１０】
濡れ性のある媒体が、鋼で形成されている、請求項９に記載のリフロー装置。
【請求項１１】
第１および第２の段階を通過した蒸気流の一部を第１段階に戻すための再循環バイパスをさらに含む、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項１２】
システムに、蒸気流を冷却するための、能動冷却機構がない、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の、複数の２段階フィルタリングシステムが、それぞれの位置でチャンバと結合されて、異なる温度で蒸気流を除去する、請求項１に記載のリフロー装置。
【請求項１４】
リフローオーブンから揮発した不純物を除去する方法であって、
前記リフローオーブンから、揮発フラックス成分を含む蒸気流を抽出すること；
蒸気流に、該蒸気流中の比較的大きい粒子をトラップする第１段階フィルタを、通過させること；次いで
蒸気流に、比較的小さい粒子をトラップするとともに蒸気流中の凝縮有機化合物のための核生成サイトの役割をする、濡れ性のある媒体からなる充填層を含む第２段階フィルタを通過させることを含む、前記方法。
【請求項１５】
濡れ性のある媒体からなる充填層が、該濡れ性のある媒体の表面における有機化合物の核生成によって、蒸気流から有機化合物を除去する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
濡れ性のある媒体の表面上の、核生成した有機化合物が、前記濡れ性のある媒体から流れる液体コーティングを形成し、それによって前記濡れ性のある媒体が自己清浄性となる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
濡れ性のある媒体が、球の形態である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
蒸気流が、ハウジングに進入して、第１段階のメッシュストレーナを通過する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
蒸気流が第１段階ハウジングに入るときに、蒸気流が膨張し、それによって蒸気が液滴として凝縮する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
蒸気流が、メッシュストレーナを通過した後で、かつ濡れ性のある媒体からなる充填層を通過する前に、再び膨張する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
メッシュストレーナを回転させて、前記メッシュストレーナに固着した粒子を放出するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
第１および第２の段階を通過した蒸気流の一部を、前記第１段階に戻すステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
蒸気流を、能動的に冷却しない、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
電子構成要素を回路基板に接合するハンダ付け装置であって、
オーブン；
該オーブン内に回路基板を支持する支持構造；
前記オーブン内で前記回路基板を加熱する、少なくとも１つの加熱要素；および
不純物を除去するための少なくとも１つの２段階フィルタリングシステムを含み、前記フィルタリングシステムが、前記オーブンから蒸気流を抽出するように構成されており、かつ前記フィルタリングシステムが、
比較的大きい粒子をトラップするように設計された第１段階；および
比較的小さい粒子をトラップし、かつ凝縮した有機化合物のための核生成サイトの役割を果たすように設計された、濡れ性のある媒体からなる充填層を含む第２段階を含む、前記装置。
【請求項２５】
第１段階が、遠心式自己清浄性要素を含む、請求項２４に記載のハンダ付け装置。
【請求項２６】
遠心式自己清浄性要素が、モータおよびストレーナを含み、前記モータが前記ストレーナと結合されて前記ストレーナを回転させる、請求項２５に記載のハンダ付け装置。
【請求項２７】
システム内の流れを検出するスイッチをさらに含み、該スイッチが、ストレーナを回転させるモータと結合されている、請求項２６に記載のハンダ付け装置。
【請求項２８】
システムに、蒸気流を冷却するための能動冷却機構がない、請求項２４に記載のリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
回路基板の製作において、電子構成要素は、「リフローハンダ付け」と呼ばれる工程を介して裸基板に表面実装されることが多い。一般的なリフローハンダ付け工程においては、ハンダペーストのパターンが、回路基板上に堆積され、１つまたは２つ以上の電子構成要素のリード線が、堆積されたハンダペースト中に挿入される。次いで、回路基板は、オーブンに通されて、そこでハンダペーストが、加熱ゾーンでリフロー（すなわち溶融）され、次いで冷却ゾーンで冷却されて、電子構成要素のリード線が、回路基板に電気的かつ機械的に結合される。本明細書において使用する「回路基板」という用語は、任意の種類の、電子構成要素の基板アセンブリを含む。
【０００２】
ハンダペーストは一般に、ハンダだけでなく、ハンダ濡れを促進するとともに、良好なハンダ接合を提供するフラックスも含む。また、その他の添加剤も含めることができる。ハンダペーストを回路基板上に堆積させた後に、回路基板は、コンベアで送られてリフローハンダ付け設備の複数の加熱ゾーンを通過する。ハンダペーストが溶融すると、フラックスおよびその他の添加物に含まれる揮発性の有機化合物（ＶＯＣと呼ぶ）が、揮発してリフロー設備内で凝縮しがちである。現在、リフロー炉の多くでは、ハンダ表面上の酸化を減少させるために、主として窒素を使用する不活性雰囲気内でハンダ付けが実施されている。
【０００３】
加熱ゾーンは、予熱ゾーン、ソークゾーン（soak zone）およびスパイクゾーンを含む、ある数の異なるゾーンに分離されている。予熱ゾーンおよびソークゾーンにおいては、製造物は加熱されて、フラックス中の揮発性成分が、周囲のガス雰囲気中に揮発する。スパイクゾーンは、予熱ゾーンおよびソークゾーンよりも高温であり、このスパイクゾーンにおいてハンダが溶融する。リフローハンダ付け設備は、多数の加熱ゾーンを有しており、これらの加熱ゾーンを、ハンダ付けしようとする製造物に応じて変えることができる。製造物が異なると、異なる温度曲線が必要となるので、ハンダ付け設備は柔軟性を有する必要があり、例えば、１０の加熱ゾーンを備える設備では、１つのタイプの回路基板に対して、１つの予熱ゾーンと、その後に７つのソークゾーンおよび２つのスパイクゾーンを設け、また別のタイプの基板に対しては、３つの予熱ゾーン、６つのソークゾーンおよび１つのスパイクゾーンを設けることなどができなくてはならない。加熱ゾーンの後には、１つまたは２つ以上の冷却ゾーンが続く。この冷却ゾーンにおいては、基板のハンダ領域上でハンダが凝固する。
【０００４】
揮発した化合物が、加熱ゾーンから冷却ゾーンへと移行すると、これらの化合物は、通常、冷却ゾーン内で凝縮し、この凝縮物が冷却機能を損ない、工程上の問題となることがある。最も一般的な問題は、非清浄性高プリント性能ハンダペースト（no-clean, enhanced-print-performance solder pastes）において発生する。これらのペーストは、優れたプリント性能を達成するために、粘性改質剤（viscosity modifier）を使用している。この粘性改質成分が冷却ゾーンで凝縮するときに、問題が発生する。本質的に、これらの残留物は粘性液体であり、集積して、熱交換器などの冷却ゾーン表面から、ハンダ付けした製造物上に滴下する可能性がある。
【０００５】
これらの揮発した有機化合物を除去する既知の方法は、一般に、熱交換器を使用し、この熱交換器が、処理チャンバから移された高温ガス流を冷却し、これによってガス流中の凝縮有機化合物を熱交換器の表面上に凝縮させる。次いで、凝縮物は、ガス流が処理チャンバに戻される前に、凝縮フィルタで除去される。
【０００６】
概要
本明細書において開示する方法および装置によれば、ハンダ付け作業において放出される揮発有機化合物およびその他の不純物（例えば、微粒子）を、蒸気流内の比較的大きい粒子をトラップする第１段階と、比較的小さい粒子をトラップし、かつ蒸気流内で凝縮有機化合物の核生成サイトとして働く、濡れ性のある媒体からなる充填層（packed bed）を含む第２段階とを含む、２段階フィルタリングシステムを使用して除去することができる。
２段階フィルタリングシステムは、リフローオーブンと組み合わせると特に有用であり、この場合、回路基板は、加熱されたリフローチャンバに通して、ハンダペーストを回路基板上でリフロー（すなわち、溶融）させ、それによって、ハンダペースト内のフラックスおよびその他の添加物から、有機化合物を揮発させる。揮発した有機化合物の少なくとも一部分が、リフローチャンバから、フィルタリングシステムの第１段階を経て、次いで第２段階へと通過する。
【０００７】
第１段階は、リフローチャンバからの蒸気流中の比較的大きい粒子をトラップするように設計される。第２段階は、比較的小さい粒子をトラップし、かつ揮発有機化合物の核生成サイトとして働くように設計された、濡れ性のある媒体からなる充填層を含む。
一実施態様においては、第１段階は、メッシュストレーナ（mesh strainer）を含む。このメッシュストレーナまたはその他のフィルタリング要素を、例えば、フィルタリング要素を、フィルタリング要素を回転させて遠心力でフィルタリングされた不純物をその表面から排除する、回転モータに結合することによって、遠心式自己清浄性要素（centrifugal self-cleaning element）として使用することができる。
【０００８】
本発明の実施態様は、以下の利点のいくつか、またはすべてを提供することができる。第１に、フィルタリングシステムは、高収集効率を達成し、それによってオーブン内での過剰な不純物の集積を低減し、例えば、凝縮フラックスがアセンブリ上に滴下した場合に、オーブン構成要素および／またはそこを通過する回路基板アセンブリが結果的に損傷する可能性を小さくする。第２に、フィルタリングシステムは、熱交換器のような能動冷却機構を使用することなく、効率的に粒子および揮発不純物を除去することができる。その結果として、このフィルタリングシステムは、既知のシステムに対してエネルギーを節約することができるとともに、設備要件（例えば、排気、冷却水、圧縮ガス、その他）を最少化することができる。
【０００９】
第３に、遠心式自己清浄性要素は、フィルタリングシステムの第１段階で使用して、いかなる追加の機械的または人的な介入なしに、かつフィルタリング工程をほとんど分断することなく、第１段階を容易に清浄化することができる。第４に、凝縮のみに頼るシステムと異なり、本明細書に記述するシステムは、蒸気流中に同伴する固体微粒子を除去することもできる。第５に、能動冷却を必要としないので、システム内の温度を高く保つことができ、それによって収集された不純物が、低粘性を保ち、使い捨て排液容器（disposable drain jar）中に容易に滴下させることが可能となる。第６に、システムの全体的な簡便さおよび効率性によって、維持コストおよび機械の故障時間による生産損失が減少する。
【００１０】
詳細な説明
本発明の、前記およびその他の特徴および利点は、以下に示す、より詳細な記述から明白になるであろう。添付の図面において、同一の参照記号は、異なる図を通して、同一または類似の部品を指している。図面は、必ずしも共通の尺度を持たず、以下に述べる特定の原理を説明することを重視している。
以下の記述は、主として、リフローハンダ付け設備と組み合わせた２段階フィルタリングの使用を対象としている。この２段階フィルタリングシステムは、リフローハンダ付け用途において特に有用であるが、２段階フィルタリングシステムの実施態様は、その他の用途においても使用することができる。回路基板アセンブリの意味合いにおいては、２段階フィルタリングシステムは、流動ハンダ付け装置（wave-soldering device）などの、その他のタイプのハンダ付け装置から放出される同様のフラックス残留物をフィルタリングするのに使用することができる。
【００１１】
ハンダペーストは、回路基板のアセンブリにおいて日常的に使用されているが、それは電子構成要素を基板に接合するのに使用される。ハンダペーストは、接合形成のためのハンダと、ハンダ取り付けのための金属表面を準備するフラックスとを含む。ハンダペーストは、スクイジー（squeegee）を使用して、ハンダペーストに、曝露された回路基板表面上に載せた金属ステンシルを強制的に通過させることによって、回路基板上に堆積させることができる。電子構成要素のリード線が、ハンダ堆積物と位置合わせてしてその中に型押しされ、それによってアセンブリを形成する。次いで、リフローハンダ付け工程において、ハンダをリフローかつ冷却して、電子構成要素を、電気的かつ機械的に、回路基板に永久的に結合する。ハンダには、一般に、接合しようとする金属表面の溶融温度よりも低い溶融温度を有する合金が含まれる。この合金は、スズ−鉛合金であることが多い。
【００１２】
フラックスには、一般に、ビヒクル、溶媒、活性剤およびその他の添加剤が含まれる。ビヒクルは、ハンダ付けしようとする表面をコーティングする固体または不揮発性液体であり、ロジン、樹脂、グリコール類、ポリグリコール類、ポリグリコール界面活性剤、およびグリセリンを含めることができる。溶媒は、予熱およびハンダ付け工程中に揮発するものであり、ビヒクル、活性剤およびその他の添加剤を溶解させる役割を果たす。代表的な溶媒の例としては、アルコール類、グリコール類、グリコールエステル類および／またはグリコールエーテル類が挙げられる。活性剤は、ハンダ付けしようとする表面からの金属酸化物の除去を促進する。一般的な活性剤としては、塩酸アミン類；アジピン酸またはコハク酸などのジカルボン酸類；およびクエン酸、リンゴ酸またはアビエチン酸などの有機酸類が挙げられる。その他のフラックス添加剤には、界面活性剤、粘性改質剤および、リフローの前に構成要素を位置決めして保持するための、低スランプ特性または良好な粘着特性を与えるための添加剤を含めることができる。
【００１３】
回路基板アセンブリをハンダ付けするための、リフローハンダ付け装置１０の一実施態様を図１に示してある。この装置１０は、そこを通過する回路基板上のハンダを予熱、リフロー、そして次いで冷却するための通路を画定する断熱されたトンネル１１の形態のチャンバを含む。このトンネル１１は、２つの予熱ゾーン１２とそれに続く３つのソークゾーン１３を含む複数の加熱ゾーンにわたって延びており、各ゾーンは、上部１４および下部１６加熱要素を備える。ソークゾーン１３に続いて、同様に加熱要素を含む２つのスパイクゾーン１８がある。最後に、２つの冷却ゾーン２０が、スパイクゾーン１８に続く。
【００１４】
堆積されたハンダおよび電子構成要素を含む、回路基板アセンブリ２２は、固定速度コンベヤ２６上を、断熱トンネル１１の各ゾーン１２、１３、１８および２０を通過して（図１において左から右に）送られて、それによって回路基板アンセンブリ２２の、制御された、緩やかな予熱、リフロー、およびリフロー後冷却が可能となる。加熱要素１４、１６は、例えば、対流加熱によって回路基板アセンブリ２２を加熱する、抵抗ヒーターの形態とすることができる。予備加熱ゾーン１２において、基板は、大気温度からフラックス活性化温度まで加熱されて、この温度は、約１３０から１５０℃の範囲とすることができる。
【００１５】
ソークゾーン１３においては、回路基板アセンブリ２２上での温度変動が、安定化されて、活性化されたフラックスが、リフローの前に、構成要素リード線、ランドパッド（land pad）およびハンダ粉末を清浄化する時間を与える。さらに、フラックス内の揮発性成分が、揮発する。ソークゾーン１３内の温度は、通常、約１４０〜約１６０℃であり、回路基板アセンブリ２２は、ソークゾーン１３を通過中に約３０〜４５秒を過ごすことができる。
スパイクゾーン１８においては、温度は、ハンダの溶融点を超える温度に迅速に立ち上がり、ハンダをリフローさせる。共晶または近共晶スズ−鉛ハンダの溶融点は約１８３℃であり、リフロースパイクは、通常、溶融点より約２５〜５０℃上に設定して、溶融ハンダのペースト状範囲を回避する。スパイクゾーン１８内の典型的な最高温度は、約２００〜２２０℃の範囲である。約２２５℃を超える温度は、フラックスのベーキング、構成要素の損傷および／または接合完全性の犠牲を引き起こす可能性がある。約２００℃より低い温度は、接合部が完全にリフローするのを妨げる可能性がある。回路基板アセンブリ２２は、通常、リフロー温度より上の温度に約１分間保持する。
【００１６】
最終的に、冷却ゾーン２０において、温度は、リフロー温度より下に低下し、回路基板アセンブリ２２は、十分に冷却して接合部を凝固させ、それによってアセンブリ２２がトンネル１１を離れる前に、接合の完全性を維持する。
入口ガス導管２８が、第２の予熱ゾーン１２と第１のソークゾーンとの間から出て、次いでフィルタリングシステム３０を通過して、出口ガス導管３２に入るのが示してある。出口ガス導管３２は、第１と第２の予熱ゾーン１２間でトンネル１１に再接続している。作動に際しては、蒸気流は、トンネル１１から入口ガス導管２８を介して引き込まれ、フィルタリングシステム３０を経て、次いで出口ガス導管３２を通過して、トンネル１１に戻る。入口ガス導管２８、フィルタリングシステム３０および出口ガス導管３２の同様の構造が、同様に配置されて、第２と第３のソークゾーン１３の間、および第１と第２のスパイクゾーン１８の間から、蒸気流を引き込む。
【００１７】
フィルタリングシステム３０は、揮発有機化合物を凝縮するのに、能動冷却に頼らない。実際に、熱交換器などの能動冷却機構は、システム３０にはまったく存在しない。その結果として、トンネル１１の長さに沿って異なる位置から引き出される、異なる温度の蒸気流を隔離して、フィルタリングシステム３０を分離するのが有利である。例えば、高温蒸気流が、スパイクゾーン１９から引き出されて、フィルタリングシステム３０内の予熱ゾーン１２またはソークゾーン１３からの、低温蒸気流と混合される場合には、低温蒸気流から凝縮されてフィルタリングされる流出液が、高温蒸気流によって再蒸発し、それによってシステム３０の効率を低下させる可能性がある。したがって、図１に示す３つのフィルタリングシステム３０は、トンネル１１の３つの異なる領域からの個々のフィルタリングを可能にする。トンネル１１の異なるセクションから蒸気流を引き出すことによって、トンネル１１の各ゾーンは独立に温度制御されるとともに、ハンダペーストの異なる成分が、異なるゾーンで燃え尽きるので、より多くの不純物の捕捉を助長する。
【００１８】
図２および３に示すように、各フィルタリングシステム３０は、第１段階３４および第２段階３６を含む。空気移動ブロワー３８およびブロワーハウジング４０が設けてあり、蒸気流を、入口ガス導管２８から、第１段階３４を経て、次いで接続導管４３を経て、さらに第２段階３６を経て、次いで最後に、トンネル１１に戻る途中に、出口ガス導管３２を通過して循環させる。ブロワ−３８は、リフロー装置１０のチャンバ内で使用される対流型ブロワーと類似のものとすることが可能であり、例えば、２５標準立方フィート／分（ｓｃｆｍ）のガス流を提供することができる（０．７標準立方メートル／分）。導管は、ステンレス鋼製として、導管の壁上で収集されるすべての膜(film)が、第１および第２段階３４、３６のハウジング４２、４４中へと排出されるように設計することができる。
【００１９】
第１段階３４において、蒸気流は、それがストレーナ４６のわずかな部分だけに直接当たらないように、ハウジング４２に進入しなくてはならない。蒸気流をハウジング４２に対して正接に近い方向から進入するように方向づけるように、入口ガス導管２８を構成することによって、蒸気流内の不純物の、ほぼ均一な加熱と収集とが可能になる。蒸気流は、ハウジング４２に進入するときに、膨張して圧力が上昇し、それによって揮発した有機化合物が、液滴として凝縮する。比較的大きい液滴は、蒸気流から落下する。ハウジング４２に進入する蒸気流の残部は、ストレーナ４６を通過する。一実施態様において、ストレーナ４６は、７４ｕｒｎ（２００メッシュ）またはそれより細かい開口と、圧着して溶接された端部とを備える、ひだ状（pleated）鋼メッシュ（例えば、ステンレス鋼）である。ストレーナ４６内の開口の寸法は、許容できる清浄化の間隔に応じて変えることができる。清浄化の間隔が短いと、開口は小さくできる。一般に油圧流体用途に使用される、ミクロン布（Micronic cloths）を、ストレーナ４６として使用することができる。
【００２０】
ストレーナ４６は、円筒形として、蒸気流が円筒の外側から内側へと通過するようにすることができる。リフローオーブン（図１を参照）のトンネル１１からの蒸気流をフィルタリングするときに、ストレーナ４６は、蒸気流中に連行される粒子、特に金属、樹脂およびロジン粒子を捉える。次いで、蒸気流は、ストレーナ４６の内側から第１段階の外に、接続導管４３を経由してさらに引き出され、一方で、粒子はストレーナ４６の外部に付着したままとなる。したがって、第１段階３４によって、システム３０の下流における、高粘度で粘着性の、清浄化の困難な残留物の集積がなくなる。
【００２１】
ストレーナ４６は、遠心式自己清浄化である。回転駆動モータ４８が、ストレーナ４６と結合されて、定期的にストレーナ４６をその軸の回りに回転させる。回転の速度は、回転の遠心力がフィルタリングされた集積物に働いて、ストレーナ４６の外部表面への粘着力に打ち勝つのに十分であり、集積物を外側にハウジング４２の壁に向かって放出する。フィルタリングシステム３０には、能動冷却が組み込まれていない（例えば、熱交換器はない）ために、システム３０は、その中を通過するチャンバガスによって昇温したままとなる。その結果として、ハウジング４２に付着する液体の粘性が低下して、液体が壁を流下して、ハウジングの底部の排液容器５０へと入る。排液容器５０に（および第２段階３６の対応する排液容器５０に）スイッチを設けると、排液容器５０の交換の必要性を警告することができる。
【００２２】
回転駆動モータ４８は、蒸気圧またはシステム３０を通過する流れを検出するためのスイッチと結合させることもできる。システム３０内の検出された蒸気圧が閾値限界を超える場合、または蒸気流速が低すぎる場合には、スイッチがモータ４８をトリガーしてオンにする。この清浄化過程は、システム３０の比較的高い動作温度で実行し、それによって不純物の粘性を低下させて、ストレーナ４６を回転させるときに、ストレーナ４６の表面からの不純物の放出を容易にすることができる。
接続導管４３は、スラストベアリング、ボールベアリングおよびベアリングシートを含むベアリング５２の装置を介して、第１段階４２のストレーナ４６の基部に結合され、それによって接続導管４３を固定したままで、ストレーナ４６の回転が可能になる。
【００２３】
第２段階３６は、比較的小さい粒子をトラップするとともに、有機化合物の核生成サイトとして働く。蒸気流は、接続導管４３を経て第２段階に３６に進入する。接続導管４３は、第２段階３６のハウジング４４に進入して、有孔プレート５４で終了している。有孔プレート５４は、また、濡れ性のある媒体（wettable madia）５６の充填層を支持し、この充填層は接続導管４３の下端部を包囲している。蒸気流は、有孔プレート５４を通過して接続導管４３から外に流れ、次いでハウジング４４の下部領域に充満するときに膨張して、主としてアルコールおよび溶媒を含む、比較的小さい軽量液滴の液滴寸法を増大させる。次いで蒸気流は、有孔プレート５４を通過し、かつ濡れ性のある媒体５６の充填層を上方に通過して還流する。
【００２４】
この媒体は、蒸気流中に存在する液体不純物に「濡れ性（wettable）」がある。媒体は、不純物の液滴が衝突時に媒体の表面に粘着して広がることができる場合に、不純物に対して「濡れ性」があると考えられる。逆に、材質が非濡れ性である場合には、液滴は、衝突時にその表面からはね返って離れることになる。媒体は、球体を充填したベッドの形態にすることが可能であり、この充填層は、そこを通過する蒸気流に対して高い濡れ性のある表面領域と、蛇行した経路とをもたらす。一実施態様においては、媒体は鋼（例えば、ステンレス鋼）で形成されるが、ホウケイ酸ガラスなどのその他の材料も、それが濡れ性のある表面を提供し、蒸気流の高温に耐えられる限り、使用することができる。
【００２５】
ある実施態様においては、充填層は、約２インチ（約５ｃｍ）の深さに、１２５０個の５／１６インチ（約８ｍｍ）直径の鋼球を含む。ベッドの深さを増大させると、収集は向上するが、充填層の両端間での圧力低下が大きくなる。鋼球は、清浄な表面とすることが可能であり、蒸気流内の不純物を吸収するのに、複雑な化学物質でコーティングする必要がない。
鋼球６０の充填層の中を通過するときの、蒸気流の経路５８を、図４に示してある。蒸気流中の不純物は、濡れ性のある球６０と複数回の衝突を経験し、蒸気流中の凝縮された有機化合物が、濡れ性のある球６０の表面上で核生成する可能性を増大させる。最初に、凝縮した有機化合物の膜(film)６２が、図５に示すように、球表面上での不均質核生成によって形成される。膜６２が広がり、球６０を覆うと、有機化合物の核生成は均質となり、有機化合物の液滴６４の形成が始まる。
【００２６】
重力の影響下で、球６０上の液体膜６２は、少なくとも１つの液滴６４を形成し、この液滴の寸法が、その重量が凝集力に上回るまで成長し、液滴６４が、膜６２から分離して、ハウジング４４の底部に落下して排液容器５０へと入る。第１段階３４が、重い粒子を除去するので、第２段階で収集される液体は、非常に粘度が低く、水の粘度とほぼ等しく、そのために球６０上の最初の膜６２に加えての残留物または液体の連続的な集積はない。
【００２７】
充填層５６を通過した後に、蒸気流は、出口ガス導管３２を経てハウジング４４の上部から出る。この出口ガス導管３２は、トンネル１１に戻るように通じており、そこで蒸気流はチャンバに再進入する。既存の蒸気流の一部分が、再循環バイパスを経由して、入口ガス導管２８に戻るように再誘導されて、ここで再誘導された蒸気流が、進入蒸気流と合流し、第１および第２の段階３４、３６を通過して戻される。システム３０を複数回通過することによって、収集効率が向上する。一実施態様において、再循環バイパス６６は、システムを通過して第１段階３４に向かう蒸気の約５０％を、第１段階および第２段階３４、３６を通過するように戻す。
【００２８】
したがって、第１段階３４、第２段階３６およびフィルタリングシステム３０のその他の構成要素のフィルタリング能力が相まって、揮発性有機化合物および、リフローハンダオーブン内でハンダペーストから放出されるその他の不純物が、能動冷却機構を使用することなく除去される。揮発性有機化合物およびその他の不純物は、リフロートンネル１１の高温ゾーン１２、１３、１８から除去されるので、揮発性有機化合物およびその他の不純物の濃度を低下させ、その結果として、汚染および残留物集積による回路基板アセンブリ２２およびトンネル１１内の構成要素に対する損傷の可能性を低減した状態で、回路基板アセンブリ２２を、コンベア２６を経由して、冷却ゾーン２０へと供給することができる。
【００２９】
本発明を、その特定の実施態様を参照して示し、説明したが、当業者であれば、付属の請求項のみによって限定される、本発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細における様々な変更を加えることができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】リフローハンダ付けオーブンと結合した２段階フィルタリングシステムを示す概略図である。
【図２】２段階フィルタリングシステムの一実施態様の部分切開斜視図である。
【図３】図２の２段階フィルタリングシステムの別の視点からの、部分切開斜視図である。
【図４】図２および３のフィルタリングシステムの第２段階において、濡れ性のある球の充填層を通過する蒸気流の流路を示す図である。
【図５】図４の濡れ性のある球上の蒸気流から除去される、不純物フィルムの形成を示す図である。
【図６】図５の不純物フィルムからの液滴の形成を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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