特許 6803617 リフロー装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6803617

(24)【登録日】2020年12月3日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】リフロー装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 3/04 20060101AFI20201214BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20201214BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20201214BHJP

   B23K 1/008 20060101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   B23K3/04 B

   H05K3/34 507K

   B23K1/00 330E

   B23K1/008 A

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-219855(P2018-219855)

(22)【出願日】2018年11月26日

(65)【公開番号】特開2019-104057(P2019-104057A)

(43)【公開日】2019年6月27日

【審査請求日】2019年6月6日

(31)【優先権主張番号】特願2017-238598(P2017-238598)

(32)【優先日】2017年12月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502342716

【氏名又は名称】株式会社シンアペックス

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(72)【発明者】

【氏名】黒木 紀章

【審査官】 黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１４３３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２７３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−９４４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１００３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１０４７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５６−５６７７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ １／００ − ３／０８

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、前記加熱板の下側に配置され前記加熱板を加熱する加熱機構と、前記加熱板および前記加熱機構が収容されるチャンバーと、加熱された前記加熱板を冷却するための冷却機構とを備え、
前記加熱板の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路が形成され、
前記冷却機構は、前記流体流路に冷却用のミストを供給し、
前記加熱板の厚さ方向に直交する所定の方向を第１方向とし、第１方向の一方を第２方向とし、第２方向の反対方向である第１方向の他方を第３方向とすると、
前記流体流路の一端をなす流体の流入口と、前記流体流路の他端をなす流体の流出口とは、前記加熱板の第１方向の両端側のそれぞれに配置され、
前記流体流路では、前記流入口から前記流出口に向かって流体が蛇行せずに一方向に流れ、
前記加熱板には、前記流入口として、前記加熱板の第２方向端側に配置される第１流入口と、前記加熱板の第３方向端側に配置される第２流入口とが形成され、かつ、前記流出口として、前記加熱板の第３方向端側に配置される第１流出口と、前記加熱板の第２方向端側に配置される第２流出口とが形成されるとともに、前記流体流路として、前記第１流入口および前記第１流出口を有する第１流体流路と、前記第２流入口および前記第２流出口を有する第２流体流路とが形成されていることを特徴とするリフロー装置。

【請求項2】

処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、前記加熱板の下側に配置され前記加熱板を加熱する加熱機構と、前記加熱板および前記加熱機構が収容されるチャンバーと、加熱された前記加熱板を冷却するための冷却機構と、前記処理対象物が載置される載置部材とを備え、
前記加熱板の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路が形成され、
前記冷却機構は、前記流体流路に冷却用のミストを供給し、
前記加熱板の厚さ方向に直交する所定の方向を第１方向とし、第１方向の一方を第２方向とし、第２方向の反対方向である第１方向の他方を第３方向とすると、
前記流体流路の一端をなす流体の流入口と、前記流体流路の他端をなす流体の流出口とは、前記加熱板の第１方向の両端側のそれぞれに配置され、
前記流体流路では、前記流入口から前記流出口に向かって流体が蛇行せずに一方向に流れ、
前記載置部材は、前記加熱板と別体で形成され、前記加熱板の厚さ方向と第１方向とに直交する方向に分割された２枚の前記加熱板に載置され、
前記載置部材が載置される２枚の前記加熱板のうちの一方の前記加熱板には、前記流入口として、前記加熱板の第２方向端側に配置される第１流入口が形成されるとともに、前記流出口として、前記加熱板の第３方向端側に配置される第１流出口が形成され、
前記載置部材が載置される２枚の前記加熱板のうちの他方の前記加熱板には、前記流入口として、前記加熱板の第３方向端側に配置される第２流入口が形成されるとともに、前記流出口として、前記加熱板の第２方向端側に配置される第２流出口が形成されていることを特徴とするリフロー装置。

【請求項3】

処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、前記加熱板の下側に配置され前記加熱板を加熱する加熱機構と、前記加熱板および前記加熱機構が収容されるチャンバーと、加熱された前記加熱板を冷却するための冷却機構と、前記処理対象物が載置される載置部材とを備え、
前記加熱板の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路が形成され、
前記冷却機構は、前記流体流路に冷却用のミストを供給し、
前記載置部材は、前記加熱板と別体で形成され、前記加熱板に載置され、
前記加熱板の、前記流体流路を避けた箇所には、上下方向に貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とするリフロー装置。

【請求項4】

前記ミストは、霧状の水であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のリフロー装置。

【請求項5】

前記冷却機構は、前記ミストを噴射する二流体ノズルと、液体が収容されるタンクと、前記タンクの中の液体を前記二流体ノズルに供給するポンプと、前記二流体ノズルに圧縮気体を供給する気体供給機構とを備え、
前記二流体ノズルから噴射される前記ミストが前記流体流路に供給されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のリフロー装置。

【請求項6】

前記冷却機構は、前記二流体ノズルと前記タンクとの間の配管経路に配置され前記二流体ノズルに供給される液体の流量を調整する流量調整弁を備えることを特徴とする請求項５記載のリフロー装置。

【請求項7】

前記流体流路から排出される流体を冷却する流体冷却機構と、前記流体流路から排出されて前記流体冷却機構で冷却された流体を気体と液体とに分離する気液分離機構とを備え、
前記気液分離機構で分離された液体は、前記タンクに戻されることを特徴とする請求項５または６記載のリフロー装置。

【請求項8】

前記処理対象物は、前記加熱板に直接、載置されていることを特徴とする請求項１記載のリフロー装置。

【請求項9】

前記処理対象物が載置される載置部材を備え、
前記載置部材は、前記加熱板と別体で形成され、前記加熱板に載置されていることを特徴とする請求項１記載のリフロー装置。

【請求項10】

前記加熱板の、前記流体流路を避けた箇所には、上下方向に貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項２または９記載のリフロー装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえば、電子部品を回路基板に半田付けするためのリフロー装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パワーモジュールを回路基板（ベース板）に半田付けするためのリフロー装置（リフロー半田付け装置）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のリフロー装置は、回路基板が載置される平板状の加熱板と、加熱板が収容される半田付け槽とを備えている。半田付け槽には、配管を介して真空ポンプが接続されている。加熱板には、配管を介して蒸気発生槽が接続されている。蒸気発生槽の底部にはヒータが配置され、ヒータの上には不活性液体が入った不活性液体ケースが固定されている。蒸気発生槽は、不活性液体の蒸気を発生させる。

【0003】

特許文献１に記載のリフロー装置では、加熱板の内部に、蒸気発生槽で発生させた蒸気が通過する流路が形成されている。加熱板は、加熱板の内部の流路を通過する蒸気によって加熱されている。特許文献１に記載のリフロー装置では、蒸気発生槽で発生させた蒸気によって加熱板を加熱して、パワーモジュールと回路基板との間の半田を溶融させた後、蒸気発生槽を止めて溶融した半田を凝固させている。なお、特許文献１には、パワーモジュールと回路基板との間の半田を溶融させた後、半田の融点以下の気体や液体を加熱板の内部の流路に導入することで加熱板を冷却して、溶融した半田の凝固を促進させても良い旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１２／７０２６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたリフロー装置の他にも、従来、加熱板に埋め込まれたカートリッジヒータ等によって加熱板を加熱するとともに加熱板の下面に冷却板を押し当てて加熱板を冷却するリフロー装置（以下、このリフロー装置を「リフロー装置Ａ」とする）と、加熱板の下側に配置される赤外線ランプヒータ等の加熱機構によって加熱板を加熱するとともに加熱板および加熱機構が収容されるチャンバーの中に冷気を送り込んで加熱板を冷却するリフロー装置（以下、このリフロー装置を「リフロー装置Ｂ」とする）と、加熱板の下側に配置される赤外線ランプヒータ等の加熱機構によって加熱板を加熱する加熱室と、加熱された加熱板を冷却する冷却室とを備え、回路基板が載置された加熱板を加熱室で加熱した後に冷却室に移送して加熱板を冷却するリフロー装置（以下、このリフロー装置を「リフロー装置Ｃ」とする）とが知られている。

【0006】

本願発明者は、加熱板を短時間で加熱することが可能で、かつ、加熱された加熱板を短時間で冷却することが可能であるとともにコストを低減することが可能な新たなリフロー装置の構造を検討している。上述のリフロー装置Ａでは、加熱された加熱板を冷却板によって短時間で冷却することが可能であるというメリットがある。一方で、リフロー装置Ａでは、加熱板の加熱に時間がかかるというデメリットがある。

【0007】

また、上述のリフロー装置Ｂでは、短時間で加熱板を加熱することが可能であるというメリットと、装置の構造が単純であるため、装置のコストを低減することが可能になるというメリットがある。一方で、リフロー装置Ｂでは、加熱された加熱板の冷却に時間がかかるというデメリットがある。さらに、上述のリフロー装置Ｃでは、短時間で加熱板を加熱することが可能であるというメリットと、加熱された加熱板を冷却室において短時間で冷却することが可能であるというメリットとがある。一方で、リフロー装置Ｃでは、加熱室と冷却室とが設けられているため、装置のコストが高くなるというデメリットがある。

【0008】

本願発明者は、新たなリフロー装置の基本構造として、リフロー装置Ａ〜Ｃの中から、加熱板の冷却に時間がかかるものの、短時間で加熱板を加熱することが可能であるとともにコストを低減することが可能なリフロー装置Ｂの基本構造を採用することにした。ここで、リフロー装置Ｂでは、加熱板の下側に配置される加熱機構によって加熱板が加熱されている。したがって、リフロー装置Ｂでは、加熱板に載置される回路基板に加熱機構の熱を素早く伝えるために、加熱板の厚さは薄い方が好ましい。

【0009】

また、本願発明者は、リフロー装置Ｂにおいて、加熱された加熱板を短時間で冷却して溶融した半田の凝固を促進するために、チャンバーの中に冷気を送り込む代わりに、加熱板の内部に流体の流路を形成するとともに、加熱板の内部に形成された流路に冷却用の流体を流して、加熱された加熱板を冷却することを検討した。具体的には、加熱板を効率的に冷却して、溶融した半田の凝固速度を効果的に速めるために、気体よりも熱伝導率が高い液体を加熱板の内部の流路に流すことを検討した。

【0010】

しかしながら、本願発明者の検討によると、厚さの薄い加熱板の内部に形成される流路に冷却用の液体を流そうとしても、流路の中で液体が流れにくいことが明らかになった。具体的には、半田を溶融させるために高温となっている加熱板の流路に液体が流れ込むと、流れ込んだ液体が急激に加熱されて蒸発する蒸気爆発が発生することが本願発明者の検討によって明らかになった。また、厚さの薄い加熱板の内部に形成される流路は狭くなっているため、加熱板の流路で蒸気爆発が発生すると、流路の内部の圧力が高くなって冷却用の流体が流路の中で流れにくくなることが本願発明者の検討によって明らかになった。また、厚さの薄い加熱板の内部に形成される流路に冷却用の液体を流そうとしても、流路の中で液体が流れにくいため、加熱された加熱板が冷却されにくいことが明らかになった。

【0011】

そこで、本発明の課題は、処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、加熱板の下側に配置され加熱板を加熱する加熱機構とを備えるリフロー装置において、加熱板の厚さを薄くしても、加熱された加熱板を短時間で冷却することが可能なリフロー装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するため、本発明のリフロー装置は、処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、加熱板の下側に配置され加熱板を加熱する加熱機構と、加熱板および加熱機構が収容されるチャンバーと、加熱された加熱板を冷却するための冷却機構とを備え、加熱板の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路が形成され、冷却機構は、流体流路に冷却用のミストを供給し、加熱板の厚さ方向に直交する所定の方向を第１方向とし、第１方向の一方を第２方向とし、第２方向の反対方向である第１方向の他方を第３方向とすると、流体流路の一端をなす流体の流入口と、流体流路の他端をなす流体の流出口とは、加熱板の第１方向の両端側のそれぞれに配置され、流体流路では、流入口から流出口に向かって流体が蛇行せずに一方向に流れ、加熱板には、流入口として、加熱板の第２方向端側に配置される第１流入口と、加熱板の第３方向端側に配置される第２流入口とが形成され、かつ、流出口として、加熱板の第３方向端側に配置される第１流出口と、加熱板の第２方向端側に配置される第２流出口とが形成されるとともに、流体流路として、第１流入口および第１流出口を有する第１流体流路と、第２流入口および第２流出口を有する第２流体流路とが形成されていることを特徴とする。
また、上記の課題を解決するため、本発明のリフロー装置は、処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、加熱板の下側に配置され加熱板を加熱する加熱機構と、加熱板および加熱機構が収容されるチャンバーと、加熱された加熱板を冷却するための冷却機構と、処理対象物が載置される載置部材とを備え、加熱板の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路が形成され、冷却機構は、流体流路に冷却用のミストを供給し、加熱板の厚さ方向に直交する所定の方向を第１方向とし、第１方向の一方を第２方向とし、第２方向の反対方向である第１方向の他方を第３方向とすると、流体流路の一端をなす流体の流入口と、流体流路の他端をなす流体の流出口とは、加熱板の第１方向の両端側のそれぞれに配置され、流体流路では、流入口から流出口に向かって流体が蛇行せずに一方向に流れ、載置部材は、加熱板と別体で形成され、加熱板の厚さ方向と第１方向とに直交する方向に分割された２枚の加熱板に載置され、載置部材が載置される２枚の加熱板のうちの一方の加熱板には、流入口として、加熱板の第２方向端側に配置される第１流入口が形成されるとともに、流出口として、加熱板の第３方向端側に配置される第１流出口が形成され、載置部材が載置される２枚の加熱板のうちの他方の加熱板には、流入口として、加熱板の第３方向端側に配置される第２流入口が形成されるとともに、流出口として、加熱板の第２方向端側に配置される第２流出口が形成されていることを特徴とする。
さらに、上記の課題を解決するため、本発明のリフロー装置は、処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、加熱板の下側に配置され加熱板を加熱する加熱機構と、加熱板および加熱機構が収容されるチャンバーと、加熱された加熱板を冷却するための冷却機構と、処理対象物が載置される載置部材とを備え、加熱板の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路が形成され、冷却機構は、流体流路に冷却用のミストを供給し、載置部材は、加熱板と別体で形成され、加熱板に載置され、加熱板の、流体流路を避けた箇所には、上下方向に貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする。

【0013】

本発明のリフロー装置では、霧状の液体であるミストが加熱板の内部の流体流路に供給されており、流体流路に液体がそのまま供給される場合と比較して、流体流路に供給される流体に含まれる単位体積当たりの液体の量が少ない。そのため、本発明では、高温となっている加熱板の流体流路にミストが流れ込んだときの蒸気爆発の発生を抑制することが可能になる。したがって、本発明では、加熱板が薄くなって流体流路が狭くなっていても、高温となっている加熱板の流体流路にミストが流れ込んだときの、流体流路の内部の圧力の上昇を抑制することが可能になり、その結果、流体流路で冷却用の流体が流れやすくなる。すなわち、本発明では、加熱板が薄くなって流体流路が狭くなっていても、また、気体よりも冷却効率の高いミストが加熱板の流体流路に供給されても、流体流路で冷却用の流体が流れやすくなる。したがって、本発明では、加熱板の厚さを薄くしても、加熱された加熱板を短時間で冷却することが可能になる。
また、請求項１、２にかかる発明では、加熱板の厚さ方向に直交する所定の方向を第１方向とすると、流体流路の一端をなす流体の流入口と、流体流路の他端をなす流体の流出口とは、加熱板の第１方向の両端側のそれぞれに配置され、流体流路では、流入口から流出口に向かって流体が蛇行せずに一方向に流れるため、流体流路で流体が蛇行しながら流れる場合と比較して、流体流路で流体に作用する抵抗を小さくすることが可能になり、その結果、流体流路を流れる流体の速度を速めることが可能になる。したがって、流入口に流入する流体（ミスト）の温度と、流出口から流出する流体の温度との差を小さくすることが可能になる。そのため、加熱板が冷却されるときの、加熱板の第１方向の一端側の温度と加熱板の第１方向の他端側の温度との差を小さくして、加熱板の温度ムラを抑制することが可能になる。
また、請求項１にかかる発明では、第１方向の一方を第２方向とし、第２方向の反対方向である第１方向の他方を第３方向とすると、加熱板には、流入口として、加熱板の第２方向端側に配置される第１流入口と、加熱板の第３方向端側に配置される第２流入口とが形成され、かつ、流出口として、加熱板の第３方向端側に配置される第１流出口と、加熱板の第２方向端側に配置される第２流出口とが形成されるとともに、流体流路として、第１流入口および第１流出口を有する第１流体流路と、第２流入口および第２流出口を有する第２流体流路とが形成されているため、加熱板が冷却されるときの、加熱板の第２方向端側の温度と加熱板の第３方向端側の温度との差をより小さくすることが可能になる。したがって、加熱板が冷却されるときの、加熱板の温度ムラを効果的に抑制することが可能になる。
さらに、請求項２、３にかかる発明では、リフロー装置は、処理対象物が載置される載置部材を備え、載置部材は、加熱板と別体で形成され、加熱板に載置されているため、載置部材を、加熱板と異なる材料で形成することが可能になる。したがって、載置部材を形成する材料の選択の自由度を高めることが可能になる。また、たとえば、載置部材に載置される処理対象物を載置部材ごと、ロボットによって、他の装置へ移送することが可能になる。さらに、たとえば、処理対象物を位置決めするための位置決め部が処理対象物の大きさや形状等に応じて載置部材に形成されている場合に、加熱板に載置される載置部材を、リフロー装置で処理される処理対象物の大きさや形状等に応じた適切な位置決め部が形成される載置部材に容易に交換することが可能になる。
また、請求項３にかかる発明では、加熱板の、流体流路を避けた箇所に、上下方向に貫通する貫通穴が形成されているため、載置部材が加熱板に載置されていても、加熱板に載置される載置部材を加熱機構によって効率的に加熱することが可能になる。

【0014】

本発明において、ミストは、霧状の水であることが好ましい。このように構成すると、ミストの元になる液体を容易にかつ安く入手することが可能になる。したがって、リフロー装置のランニングコストを低減することが可能になる。

【0015】

本発明において、冷却機構は、ミストを噴射する二流体ノズルと、液体が収容されるタンクと、タンクの中の液体を二流体ノズルに供給するポンプと、二流体ノズルに圧縮気体を供給する気体供給機構とを備え、二流体ノズルから噴射されるミストが流体流路に供給されることが好ましい。このように構成すると、比較的簡易な構成で、流体流路にミストを供給することが可能になる。

【0016】

本発明において、冷却機構は、二流体ノズルとタンクとの間の配管経路に配置され二流体ノズルに供給される液体の流量を調整する流量調整弁を備えることが好ましい。このように構成すると、加熱板の温度に応じて、ミストに含まれる単位体積当たりの液体の量を調整することが可能になる。したがって、加熱板の冷却が開始された直後等の加熱板の温度が高いときに、ミストに含まれる単位体積当たりの液体の量を減らすことで、流体流路にミストが流れ込んだときの蒸気爆発の発生を効果的に抑制することが可能になる。また、加熱板の冷却が進んだとき等の加熱板の温度が低いときに、ミストに含まれる単位体積当たりの液体の量を増やすことで、加熱板をより短時間で冷却することが可能になる。

【0017】

本発明において、リフロー装置は、流体流路から排出される流体を冷却する流体冷却機構と、流体流路から排出されて流体冷却機構で冷却された流体を気体と液体とに分離する気液分離機構とを備え、気液分離機構で分離された液体は、タンクに戻されることが好ましい。このように構成すると、タンクに液体を補充する頻度が低くなる。したがって、リフロー装置の使い勝手が良くなる。

【0020】

本発明において、たとえば、処理対象物は、加熱板に直接、載置されている。この場合には、処理対象物を加熱しやすくなる。

【0021】

本発明において、リフロー装置は、処理対象物が載置される載置部材を備え、載置部材は、加熱板と別体で形成され、加熱板に載置されていても良い。このように構成すると、載置部材を、加熱板と異なる材料で形成することが可能になる。したがって、載置部材を形成する材料の選択の自由度を高めることが可能になる。また、このように構成すると、たとえば、載置部材に載置される処理対象物を載置部材ごと、ロボットによって、他の装置へ移送することが可能になる。さらに、このように構成すると、たとえば、処理対象物を位置決めするための位置決め部が処理対象物の大きさや形状等に応じて載置部材に形成されている場合に、加熱板に載置される載置部材を、リフロー装置で処理される処理対象物の大きさや形状等に応じた適切な位置決め部が形成される載置部材に容易に交換することが可能になる。

【0022】

本発明において、加熱板の、流体流路を避けた箇所には、上下方向に貫通する貫通穴が形成されていることが好ましい。このように構成すると、載置部材が加熱板に載置されていても、加熱板に載置される載置部材を加熱機構によって効率的に加熱することが可能になる。

【発明の効果】

【0023】

以上のように、本発明では、処理対象物が上面側に配置される平板状の加熱板と、加熱板の下側に配置され加熱板を加熱する加熱機構とを備えるリフロー装置において、加熱板の厚さを薄くしても、加熱された加熱板を短時間で冷却することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態にかかるリフロー装置の構成を説明するための装置構成図である。

【図2】図１に示すチャンバーの内部の構成を説明するための図である。

【図3】図１に示す加熱板等の平面図である。

【図4】図３に示す加熱板および接続部材の側面図である。

【図5】図４に示す下加熱板の平面図である。

【図6】図４に示す接続部材の断面図である。

【図7】本発明の他の実施の形態にかかる加熱板の平面図である。

【図8】図７に示す加熱板および載置部材の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【0026】

（リフロー装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるリフロー装置１の構成を説明するための装置構成図である。図２は、図１に示すチャンバー８の内部の構成を説明するための図である。

【0027】

本形態のリフロー装置１は、パワーモジュール等の電子部品２をセラミック基板等の回路基板３に半田付けするためのリフロー半田付け装置である。半田付け前の回路基板３には、半田４を介して電子部品２が載置されており、電子部品２は、リフロー装置１で半田付けされて回路基板３に実装される。リフロー装置１は、回路基板３が上面側に配置される平板状の加熱板６と、加熱板６の下側に配置され加熱板６を加熱する加熱機構７と、加熱板６および加熱機構７が収容されるチャンバー８と、加熱された加熱板６を冷却するための冷却機構９とを備えている。本形態では、半田４を介して電子部品２が載置された回路基板３が処理対象物となっている。また、本形態では、回路基板３は、加熱板６に直接、載置されている。すなわち、本形態では、処理対象物が加熱板６に直接、載置されている。

【0028】

加熱機構７は、たとえば、赤外線ランプヒータである。加熱板６が均等に加熱されるように、加熱板６の下側には、複数個の加熱機構７が配置されている。加熱機構７は、加熱板６をたとえば、２５０℃〜４５０℃程度まで加熱する。チャンバー８には、図示を省略する真空ポンプが接続されており、チャンバー８の内部の圧力を負圧にする（チャンバー８の内部を真空にする）ことが可能になっている。加熱板６の内部には、冷却用の流体が通過する流体流路１０が形成されている。加熱板６の具体的な構成については後述する。

【0029】

冷却機構９は、流体流路１０に冷却用のミストを供給する。本形態のミストは、霧状の水である。冷却機構９は、ミストを噴射する二流体ノズル１３と、ミストの元となる液体（すなわち、水）が収容されるタンク１４と、タンク１４の中の水を二流体ノズル１３に供給するポンプ（加圧ポンプ）１５と、二流体ノズル１３に圧縮気体を供給する気体供給機構１６と、二流体ノズル１３とタンク１４との間の配管経路に配置される流量調整弁１７とを備えている。本形態では、二流体ノズル１３から噴射されるミストが流体流路１０に供給される。具体的には、二流体ノズル１３から噴射されるミストが、二流体ノズル１３と加熱板６とを繋ぐ配管１８を通過した後、流体流路１０に供給される。加熱された加熱板６は、主として、流体流路１０に供給されるミストの中の水分が蒸発する際の気化熱によって冷却される。

【0030】

なお、本形態では、図示を省略する冷却ボタンが押されると、冷却機構９が流体流路１０へのミストの供給を開始する。また、その後に再度、冷却ボタンが押されると、冷却機構９による流体流路１０へのミストの供給が停止する。あるいは、本形態では、加熱機構７による加熱板６の加熱から冷却機構９による加熱板６の冷却までを自動で行うためのプログラムが設定されており、このプログラムに基づいて、自動で冷却機構９が流体流路１０へのミストの供給を開始するとともに、自動で冷却機構９による流体流路１０へのミストの供給が停止する。

【0031】

気体供給機構１６は、たとえば、コンプレッサーである。本形態の気体供給機構１６は、二流体ノズル１３に圧縮空気を供給する。流量調整弁１７は、二流体ノズル１３とポンプ１５との間に配置されており、二流体ノズル１３に供給される水の量を調整する。本形態の流量調整弁１７は、比例制御電磁弁である。流量調整弁１７は、加熱板６の温度に基づいて、二流体ノズル１３に供給される水の量を調整する。具体的には、加熱板６に、加熱板６の温度を検知する熱電対等の温度センサ２５が取り付けられており、流量調整弁１７は、温度センサ２５の検知結果に基づいて流体ノズル１３に供給される水の量を自動で調整する。

【0032】

より具体的には、本形態では、温度センサ２５で検知される温度に応じた流量調整弁１７の流量が予め設定されている。たとえば、温度センサ２５で検知される温度が３５０℃以上であるときの流量調整弁１７の流量と、温度センサ２５で検知される温度が３００℃以上３５０℃未満であるときの流量調整弁１７の流量と、温度センサ２５で検知される温度が２５０℃以上３００℃未満であるときの流量調整弁１７の流量と、温度センサ２５で検知される温度が１５０℃以上２５０℃未満であるときの流量調整弁１７の流量と、温度センサ２５で検知される温度が１５０℃未満であるときの流量調整弁１７の流量との各温度域に応じた５段階の流量調整弁１７の流量が予め設定されている。冷却機構９による流体流路１０へのミストの供給が開始された後の流量調整弁１７の流量は、温度センサ２５の検知結果に基づいて自動で調整される。

【0033】

また、リフロー装置１は、流体流路１０から排出される流体を冷却する流体冷却機構１９と、流体流路１０から排出されて流体冷却機構１９で冷却された流体を気体と液体とに分離する気液分離機構２０とを備えている。流体冷却機構１９は、水冷式の熱交換器である。流体冷却機構１９は、冷却水等の冷却用の液体が入っている冷却槽２１と、冷却槽２１の中の液体を冷却するための冷却水等の冷却媒体を循環させるチラー（循環機構）２２とを備えている。流体流路１０から排出される流体は、冷却槽２１の中に配置される配管の中を通過する。なお、流体流路１０から排出される流体は蒸気である。すなわち、流体流路１０から排出される流体は水蒸気である。流体流路１０から排出される水蒸気の中には、加熱板６の温度に応じて、水滴が含まれていることもある。

【0034】

気液分離機構２０は、流体冷却機構１９で冷却されて流体冷却機構１９から排出された流体を水と空気とに分離する水分離器である。気液分離機構２０の液体の排出口は、所定の配管を介してタンク１４に接続されており、気液分離機構２０で分離された液体（すなわち、水）は、タンク１４に戻される。気液分離機構２０の気体の排出口には、気体中の水分を除去するミストフィルタ２３が所定の配管を介して接続されている。ミストフィルタ２３を通過した気体（すなわち、空気）は、大気中に放出され、ミストフィルタ２３で空気中から除去された水は、タンク１４に戻される。

【0035】

リフロー装置１では、チャンバー８の内部を真空にした状態で、加熱機構７によって加熱板６を加熱して半田４を溶融させる。また、半田４を溶融させた後、流体流路１０に冷却用のミストを供給して加熱板６を冷却し、溶融した半田４を凝固させて、電子部品２を回路基板３に半田付けする。

【0036】

（加熱板および接続部材の構成）
図３は、図１に示す加熱板６等の平面図である。図４は、図３に示す加熱板６および接続部材３１、３２の側面図である。図５は、図４に示す下加熱板２７の平面図である。図６は、図４に示す接続部材３１の断面図である。

【0037】

加熱板６は、略長方形の薄い平板状に形成されている。加熱板６は、加熱板６の厚さ方向と上下方向（鉛直方向）とが一致するように配置されている。また、加熱板６は、上下方向で重なる２枚の上加熱板２６と下加熱板２７とから構成されている。上加熱板２６は、下加熱板２７の上側に配置されている。加熱板６の内部には、４個の流体流路１０が形成されている。具体的には、略長方形状に形成される加熱板６の長辺に沿う方向（図３、図５のＸ方向）を「前後方向」とし、加熱板６の短辺に沿う方向（図３、図５のＹ方向）を「左右方向」とすると、加熱板６の内部には、左右方向に等間隔で並ぶ４個の流体流路１０が形成されている。

【0038】

以下の説明では、前後方向の一方側（図３等のＸ１方向側）を「前」側とし、その反対側である前後方向の他方側（図３等のＸ２方向側）を「後ろ」側とし、左右方向の一方側（図３等のＹ１方向側）を「右」側とし、その反対側である左右方向の他方側（図３等のＹ２方向側）を「左」側とする。本形態の前後方向（Ｘ方向）は、加熱板６の厚さ方向に直交する第１方向であり、前方向（Ｘ１方向）は、第１方向の一方である第２方向であり、後ろ方向（Ｘ２方向）は、第２方向の反対方向である第３方向である。

【0039】

上加熱板２６および下加熱板２７は、クロム銅で形成されている。すなわち、加熱板６は、クロム銅で形成されている。また、上加熱板２６および下加熱板２７は、略長方形の薄い平板状に形成されている。上加熱板２６の外形と下加熱板２７の外形とは同形状となっている。上加熱板２６の下面と下加熱板２７の上面とは接合されている。具体的には、銀ろうを用いたろう付けによって、上加熱板２６の下面と下加熱板２７の上面とが接合されている。

【0040】

下加熱板２７の厚さは、上加熱板２６の厚さよりも厚くなっている。たとえば、上加熱板２６の厚さは１（ｍｍ）程度となっており、下加熱板２７の厚さは３（ｍｍ）程度となっている。なお、本形態では、上加熱板２６は、３枚の薄板を左右方向で接合することで形成され、下加熱板２７は、２枚の薄板を左右方向で接合することで形成されている。また、上加熱板２６および下加熱板２７には、防錆処理が施されている。

【0041】

下加熱板２７には、下加熱板２７の上面から下側に向かって窪む流体通過溝２７ａが形成されている。具体的には、下加熱板２７には、左右方向に等間隔で並ぶ４個の流体通過溝２７ａが形成されている。本形態では、流体通過溝２７ａと上加熱板２６の下面とによって流体流路１０が構成されている。また、下加熱板２７には、流体流路１０の一端をなす流体の流入口２８と、流体流路１０の他端をなす流体の流出口２９とが形成されている。流入口２８および流出口２９は、上下方向で下加熱板２７を貫通している。

【0042】

流入口２８と流出口２９とは、下加熱板２７の前後方向の両端部のそれぞれに形成されている。すなわち、流入口２８と流出口２９とは、加熱板６の前後方向の両端側のそれぞれに配置されている。具体的には、４個の流体流路１０のうちの左側に配置される２個の流体流路１０の流入口２８を「流入口２８Ａ」とし、この２個の流体流路１０の流出口２９を「流出口２９Ａ」とし、残りの２個の流体流路１０（右側に配置される２個の流体流路１０）の流入口２８を「流入口２８Ｂ」とし、この２個の流体流路１０の流出口２９を「流出口２９Ｂ」とすると、流入口２８Ａおよび流出口２９Ｂは、加熱板６の前端側に配置され、流入口２８Ｂおよび流出口２９Ａは、加熱板６の後端側に配置されている。

【0043】

すなわち、流入口２８Ａは、下加熱板２７の前端部に形成されるとともに、流出口２９Ａは、下加熱板２７の後端部に形成されており、４個の流体通過溝２７ａのうちの左側に配置される２個の流体通過溝２７ａの前端は流入口２８Ａに繋がり、この２個の流体通過溝２７ａの後端は流出口２９Ａに繋がっている。また、流入口２８Ｂは、下加熱板２７の後端部に形成されるとともに、流出口２９Ｂは、下加熱板２７の前端部に形成されており、残りの２個の流体通過溝２７ａの後端は流入口２８Ｂに繋がり、この２個の流体通過溝２７ａの前端は流出口２９Ｂに繋がっている。

【0044】

流体流路１０では、流入口２８から流出口２９に向かって流体が蛇行せずに一方向に流れる。具体的には、左側に配置される２個の流体流路１０では、流入口２８Ａから流出口２９Ａに向かって後ろ方向に流体が蛇行せずに流れ、右側に配置される２個の流体流路１０では、流入口２８Ｂから流出口２９Ｂに向かって前方向に流体が蛇行せずに流れる。すなわち、左側に配置される２個の流体流路１０で流体が流れる方向と右側に配置される２個の流体流路１０で流体が流れる方向とが逆方向となっている。本形態の流入口２８Ａは第１流入口であり、流入口２８Ｂは第２流入口であり、流出口２９Ａは第１流出口であり、流出口２９Ｂは第２流出口である。また、本形態では、左側に配置される２個の流体流路１０は第１流体流路であり、右側に配置される２個の流体流路１０は第２流体流路である。

【0045】

流体通過溝２７ａは、左右方向に離れた状態で配置される右側溝部２７ｂおよび左側溝部２７ｃと、流体通過溝２７ａの前端部を構成するとともに右側溝部２７ｂの前端部と左側溝部２７ｃの前端部とが合流する合流溝部２７ｄと、流体通過溝２７ａの後端部を構成するとともに右側溝部２７ｂの後端部と左側溝部２７ｃの後端部とが合流する合流溝部２７ｅとから構成されている。すなわち、流体通過溝２７ａは、流体通過溝２７ａの前端から後端に向かって、一旦、左右方向に分岐した後、再び、合流している。

【0046】

右側溝部２７ｂは、前後方向に伸びる３本の細長い溝によって構成されている。３本の溝の間は、補強用のリブ２７ｆとなっている。左側溝部２７ｃも同様に、前後方向に伸びる３本の細長い溝によって構成されており、３本の溝の間は、補強用のリブ２７ｆとなっている。なお、右側溝部２７ｂでは、前後方向の途中の位置で３本の溝同士を繋ぐ接続溝２７ｇが形成されている。同様に、左側溝部２７ｃでは、前後方向の途中の位置で３本の溝同士を繋ぐ接続溝２７ｇが形成されている。また、上述のように、上加熱板２６の下面と下加熱板２７の上面とは接合されており、リブ２７ｆの上端面も上加熱板２６の下面に接合されている。

【0047】

加熱板６の前端部の下面の左側には、内部に流体の流路が形成される接続部材３１が固定されている。接続部材３１には、二流体ノズル１３から噴射されるミストが流入する１個の流入口３１ａと、２個の流入口２８Ａのそれぞれに繋がる２個の流出口３１ｂとが形成されている（図６参照）。流入口３１ａには、配管１８が繋がっている。流入口３１ａから流入したミストは、２個の流出口３１ｂのそれぞれから流出して、左側に配置される２個の流体流路１０に供給される。すなわち、本形態では、共通の接続部材３１を用いて、２個の流体流路１０にミストが供給されている。同様に、加熱板６の後端部の下面の右側には、接続部材３１が固定されている。この接続部材３１では、２個の流入口２８Ｂのそれぞれに流出口３１ｂが繋がっており、流入口３１ａから流入したミストが２個の流出口３１ｂのそれぞれから流出して、右側に配置される２個の流体流路１０に供給される。

【0048】

また、加熱板６の後端部の下面の左側には、接続部材３１と同様に構成される接続部材３２が固定されている。接続部材３２には、２個の流出口２９Ａのそれぞれに繋がる２個の流入口と、流体冷却機構１９に向かって流体が流出する１個の流出口３２ａとが形成されている。左側に配置される２個の流体流路１０から排出されて接続部材３２に流入した流体は、流出口３２ａから流体冷却機構１９に向かって流出する。すなわち、本形態では、共通の接続部材３２を用いて、２個の流体流路１０から流体が排出されている。同様に、加熱板６の前端部の下面の右側には、接続部材３２が固定されている。この接続部材３２では、右側に配置される２個の流体流路１０から排出されて接続部材３２に流入した流体が流出口３２ａから流体冷却機構１９に向かって流出する。

【0049】

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、霧状の水であるミストが加熱板６の内部の流体流路１０に供給されており、流体流路１０に液状の水がそのまま供給される場合と比較して、流体流路１０に供給される流体に含まれる単位体積当たりの水分量が少ない。そのため、本形態では、高温となっている加熱板６の流体流路１０にミストが流れ込んだときの水蒸気爆発の発生を抑制することが可能になる。したがって、本形態では、加熱板６が薄くなって流体流路１０が狭くなっていても（すなわち、流体流路１０の高さが低くなっていても）、高温となっている加熱板６の流体流路１０にミストが流れ込んだときの、流体流路１０の内部の圧力の上昇を抑制することが可能になり、その結果、流体流路１０で冷却用の流体が流れやすくなる。すなわち、本形態では、加熱板６が薄くなって流体流路１０が狭くなっていても、また、気体よりも冷却効率の高いミストが流体流路１０に供給されても、流体流路１０で冷却用の流体が流れやすくなる。したがって、本形態では、加熱板６の厚さを薄くしても、加熱された加熱板６を短時間で冷却することが可能になる。

【0050】

本形態では、二流体ノズル１３に供給される水の量を調整する流量調整弁１７が二流体ノズル１３とポンプ１５との間に配置されている。そのため、本形態では、加熱板６の温度に応じて、ミストに含まれる単位体積当たりの水の量を調整することが可能になる。したがって、本形態では、加熱板６の冷却が開始された直後等の加熱板６の温度が高いときに、ミストに含まれる単位体積当たりの水の量を減らすことで、流体流路１０にミストが流れ込んだときの水蒸気爆発の発生を効果的に抑制することが可能になる。また、加熱板６の冷却が進んだとき等の加熱板６の温度が低いときに、ミストに含まれる単位体積当たりの水の量を増やすことで、加熱板６をより短時間で冷却することが可能になる。

【0051】

本形態では、流体流路１０から排出されて気液分離機構２０で分離された水は、タンク１４に戻されている。そのため、本形態では、タンク１４に水を補充する頻度が低くなる。したがって、本形態では、リフロー装置１の使い勝手が良くなる。また、本形態では、加熱板６がクロム銅で形成されているため、放熱板６の厚さを薄くしても、高温となっている加熱板６の流体流路１０にミストが流れ込んだときの加熱板６の変形を抑制することが可能になる。

【0052】

本形態では、左側に配置される２個の流体流路１０において、流入口２８Ａから流出口２９Ａに向かって後ろ方向に流体が蛇行せずに流れ、右側に配置される２個の流体流路１０において、流入口２８Ｂから流出口２９Ｂに向かって前方向に流体が蛇行せずに流れている。そのため、本形態では、流体流路１０で流体が蛇行しながら流れる場合と比較して、流体流路１０で流体に作用する抵抗を小さくすることが可能になり、その結果、流体流路１０を流れる流体の速度を速めることが可能になる。したがって、本形態では、流入口２８に流入する流体（ミスト）の温度と、流出口２９から流出する流体の温度との差を小さくすることが可能になる。その結果、本形態では、加熱板６が冷却されるときの、加熱板６の前端側の温度と加熱板６の後端側の温度との差を小さくして、加熱板６の温度ムラを抑制することが可能になる。

【0053】

特に本形態では、左側に配置される２個の流体流路１０で流体が流れる方向と右側に配置される２個の流体流路１０で流体が流れる方向とが逆方向となっているため、加熱板６が冷却されるときの、加熱板６の前端側の温度と加熱板６の後端側の温度との差をより小さくすることが可能になる。したがって、本形態では、加熱板６の温度ムラを効果的に抑制することが可能になる。

【0054】

（リフロー装置の変形例）
図７は、本発明の他の実施の形態にかかる加熱板６の平面図である。図８は、図７に示す加熱板６および載置部材３５の側面図である。なお、図７、図８では、上述した形態と同様の構成には同一の符号を付している。

【0055】

上述した形態において、リフロー装置１は、回路基板３が載置される（すなわち、処理対象物が載置される）載置部材３５を備えていても良い。載置部材３５は、加熱板６と別体で形成され、加熱板６に載置されている。載置部材３５は、たとえば、加熱板６と同じ材料で形成されている。載置部材３５には、回路基板３を位置決めするための位置決め部（図示省略）が回路基板３の大きさや形状等に応じて形成されている。また、この変形例では、リフロー装置１は、左右方向に分割された２枚の加熱板６を備えており、２枚の加熱板６のそれぞれに２個の流体流路１０が形成されている。２枚の加熱板６は、左右方向に間隔をあけた状態で配置されている。載置部材３５は、たとえば、２枚の加熱板６に載置されている。なお、載置部材３５に位置決め部が形成されていなくても良い。この場合には、載置部材３５は、たとえば、平板状に形成されている。また、この変形例においても、加熱板６は、上加熱板２６と下加熱板２７とから構成されている。

【0056】

加熱板６の、流体流路１０を避けた箇所には、上下方向に貫通する貫通穴６ａが形成されている。この変形例では、図７に示すように、１枚の加熱板６において、２個の流体流路１０の間に貫通穴６ａが形成されるとともに、右側溝部２７ｂと左側溝部２７ｃとの間に貫通穴６ａが形成されている。すなわち、１枚の加熱板６には、３個の貫通穴６ａが形成されている。貫通穴６ａは、前後方向に細長い長穴状に形成されている。また、貫通穴６ａは、前後方向において、右側溝部２７ｂおよび左側溝部２７ｃが形成された部分の略全域に形成されている。

【0057】

この変形例では、載置部材３５が、加熱板６と別体で形成されているため、載置部材３５を、加熱板６と異なる材料で形成することが可能になる。したがって、載置部材３５を形成する材料の選択の自由度を高めることが可能になる。また、この変形例では、載置部材３５が、加熱板６と別体で形成されて加熱板６に載置されているため、たとえば、載置部材３５に載置される回路基板３を載置部材３５ごと、ロボットによって、他の装置へ移送することが可能になる。

【0058】

さらに、この変形例では、載置部材３５が、加熱板６と別体で形成されて加熱板６に載置されているため、載置部材３５に位置決め部が形成されている場合には、加熱板６に載置される載置部材３５を、リフロー装置１で処理される回路基板３の大きさや形状等に応じた適切な位置決め部が形成される載置部材３５に容易に交換することが可能になる。また、この変形例では、加熱板６に貫通穴６ａが形成されているため、加熱板６に載置される載置部材３５を加熱機構７によって効率的に加熱することが可能になる。

【0059】

（他の実施の形態）
上述した形態において、流体流路１０に供給されるミストの元となる液体は、水以外の液体であっても良い。また、上述した形態において、気体供給機構１６から二流体ノズル１３に供給される圧縮気体は、圧縮空気以外の圧縮気体であっても良い。ただし、流体流路１０に供給されるミストの元となる液体が水であれば、ミストの元となる液体を容易にかつ安く入手することが可能になるため、リフロー装置１のランニングコストを低減することが可能になる。また、気体供給機構１６から二流体ノズル１３に供給される圧縮気体が圧縮空気であれば、リフロー装置１のランニングコストを低減することが可能になる。

【0060】

上述した形態において、左側に配置される２個の流体流路１０で流体が流れる方向と右側に配置される２個の流体流路１０で流体が流れる方向とが同じ方向となっていても良い。また、上述した形態において、加熱板６に形成される流体流路１０の数は、３個以下であっても良いし、５個以上であっても良い。さらに、上述した形態において、流体流路１０を流れる流体が蛇行しながら流れるように流体流路１０が形成されていても良い。

【0061】

上述した形態において、加熱板６は、クロム銅以外の銅合金で形成されていても良い。また、加熱板６は、熱伝導率の高いカーボン板等であっても良い。また、上述した形態において、流量調整弁１７は、手動弁であっても良い。また、上述した形態において、冷却機構９は、流量調整弁１７を備えていなくても良い。さらに、上述した形態では、リフロー装置１は、電子部品２を回路基板３に半田付けするためのリフロー半田付け装置であるが、リフロー装置１は、その他の用途で使用されるリフロー装置であっても良い。

【符号の説明】

【0062】

１ リフロー装置
３ 回路基板（処理対象物）
６ 加熱板
６ａ 貫通穴
７ 加熱機構
８ チャンバー
９ 冷却機構
１０ 流体流路
１３ 二流体ノズル
１４ タンク
１５ ポンプ
１６ 気体供給機構
１７ 流量調整弁
１９ 流体冷却機構
２０ 気液分離機構
２８ 流入口
２８Ａ 第１流入口
２８Ｂ 第２流入口
２９ 流出口
２９Ａ 第１流出口
２９Ｂ 第２流出口
３５ 載置部材
Ｘ 第１方向
Ｘ１ 第２方向
Ｘ２ 第３方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】