リペア装置およびヒータ冷却方法
【課題】BGAなどの表面実装部品のリペア装置は、部品を取り外す際の熱供給のために高温となったヒータ熱源自体およびヒータユニットの冷却に多くの時間を要する。
【解決手段】電子部品を取り外す際の熱供給のために高温となったヒータ熱源およびヒータユニットを短時間で冷却する方法を提供する。これにより所定の温度になるまでの冷却時間を短縮し、短時間で次のリペア作業に移行ができることで、リペア装置の設備稼働率の向上し、リペア作業時の作業工数を低減する。
【解決手段】電子部品を取り外す際の熱供給のために高温となったヒータ熱源およびヒータユニットを短時間で冷却する方法を提供する。これにより所定の温度になるまでの冷却時間を短縮し、短時間で次のリペア作業に移行ができることで、リペア装置の設備稼働率の向上し、リペア作業時の作業工数を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リペア装置およびヒータ冷却方法に係り、特に電子部品のリペア時に高温となったヒータ熱源およびヒータユニットの冷却に要する時間を低減するリペア装置およびヒータ冷却方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のBGA部品などの表面実装部品のリペアはんだ付け方法は、プリント基板上に実装された部品上面側から部品全体を、ヒータ熱源ではんだ溶融温度まで加熱されたエアーを吹き付けて加熱することで、部品裏面側の端子部のはんだを溶融させて、プリント基板とはんだ付けする方法である。また、表面実装部品のリペア取り外し方法も同様である。
【0003】
リペアはんだ付けおよびリペア取り外しでは、リペアの対象となる部品をスポット的に加熱する。これは、(1)熱膨張による基板の反りの抑制、(2)周辺部品への熱影響の抑制のためである。すなわち、リペアでは、以上を考慮した温度プロファイルとする必要がある。温度プロファイルは、さらに(3)リペア対象部品の耐熱温度も考慮する必要がある。
【0004】
この温度プロファイルは、はんだ溶融温度まで加熱する過程で、基板の反りの抑制、部品耐熱温度保持のため、予備加熱、中間加熱、本加熱の3領域で構成し、厳密な熱管理が必要である。予め設定した温度プロファイルに従うためには、リペア加熱時に400℃近くの高温となったヒータ熱源およびヒータユニットを冷却する必要がある。これは、ヒータユニットが高温のままスタートすると、リペア部品および基板に与えるダメージが大きいからである。リペアはんだ付けで説明すると、ヒータユニットが高温のままでBGA部品のリペアはんだ付けをスタートすると、リペアはんだ付けが終了するころには、BGA部品の温度がその耐熱温度である260℃を超過し、BGA部品の破損につながる。
【0005】
図1を参照して、リペア作業(リペア取り外し、リペアはんだ付け)の温度プロファイルを説明する。図1において、縦軸は摂氏温度、横軸は開始からの秒単位の経過時間である。図1の加熱領域において、上方の測定値は部品ボディ、下方の測定値は部品のはんだ部分の測定値である。なお、測定値に幅があるのは、それぞれ4点の測定値であるからである。図1の冷却領域において、下方の測定値は部品ボディ、上方の測定値は部品のはんだ部分の測定値である。図1の温度プロファイルにおいて、加熱スタートから375秒間加熱されたエアーを吹き付け、A部で加熱エアーの吹き付けを停止し、自然冷却している。このような、一定のプロファイルを得るには、エアーの加熱源であるヒータユニットは、初期値として、50℃以下である必要がある。したがって、A部で加熱エアーの吹き付けを停止し、ヒータユニットの強制冷却に切り替える。
【0006】
従来、この冷却は、ヒータ熱源の上部に設置された、送風ファンからプリント基板載置部に向かって冷却風を送風し、予め設定された所定の温度(50℃)になるまで、冷却を行なっている。しかし、この冷却工程は、上部からの冷却風の送風のみであることから、冷却効率が悪い。すなわち、リペア作業自体が、10分程度であるのに対し、所定の温度になるまで、30分程度の冷却時間を要する。換言すれば、次のリペア作業に移行することができず、リペア装置自体の稼働率が低く、リペア作業に多大な工数を要している。
【0007】
特許文献1は、動作時に発熱する半導体チップが搭載されたモジュールのリペアが容易であるとともに、モジュールの冷却機能を備え、薄型構造に適した電子機器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2001−015970号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
BGAなどの表面実装部品のリペア装置は、電子部品の取り外しおよび接続の際に熱を供給する。このために、高温となったヒータ熱源およびヒータユニットの冷却に多くの時間を要する。このため、リペア装置の稼働率は、低い。また、リペア作業に多大な時間を要している。以上から、優れた冷却機構を具備したリペア装置が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題は、ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、ファンが順転して送る風をヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備え、電子部品の取り外しまたは接続のあと、開閉型放熱フィンを開き、第2のファンを稼働して、開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させ、開閉型放熱フィンは、ヒータユニットの内部に冷却風を導くリペア装置により、達成できる。
【0011】
また、ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、ファンが順転して送る風をヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、ヒータユニットの4つ側面にペルチェ素子をさらに備え、電子部品の取り外しまたは接続のあと、ペルチェ素子に通電して、4つの側面を冷却するリペア装置により、達成できる。
【0012】
さらに、ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、ファンが順転して送る風をヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、電子部品の取り外しまたは接続を行ない、ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備えるリペア装置におけるヒータ冷却方法であって、電子部品の取り外しまたは接続のあと、開閉型放熱フィンを開くステップと、第2のファンを稼働するステップと、開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させるステップと、開閉型放熱フィンによって、ヒータユニットの内部に冷却風を導くステップとを含むヒータ冷却方法により、達成できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明のリペア装置は、短時間で次の作業に移行ができる。また、リペア作業時の作業工数低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】リペア作業の温度プロファイルである。
【図2】リペア装置の斜視図である。
【図3】リペア装置の部分断面を加えた正面図である。
【図4】ペルチェ素子取り付け部の正面図である。
【図5】ヒータユニットの温度プロファイルである。
【図6】リペア装置の斜視図である。
【図7】リペア装置の部分断面を加えた正面図である。
【図8A】開閉型放熱フィンの斜視図である。
【図8B】開閉型放熱フィンの縦断面図である。
【図9】リペア装置の斜視図である。
【図10】リペア装置の部分断面を加えた正面図である。
【図11】リペア装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の形態について実施例を用い、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【実施例1】
【0016】
図2を参照して、リペア装置の構成を説明する。図2において、リペア装置100は、可動パレット10と、架枠30と、ヒータユニット1と、ペルチェ素子2と、電源ユニット3と、吸着ノズル11とから構成されている。
【0017】
可動パレット10は、プリント基板9を載置し、xy面内でプリント基板9を移動する。架枠30は、ヒータユニット1を取り付ける。ヒータユニット1は、z方向に移動し、プリント基板9に加熱エアーを吹き付ける。ペルチェ素子2は、ヒータユニット1の4周に取り付けられ、ヒータユニット1を冷却する。電源ユニット3は、ペルチェ素子2の電源である。吸着ノズル11は、プリント基板9上のBGA部品を吸着して、取り外す。吸着ノズル11は、また、新規BGA部品を吸着して、プリント基板9に搭載する。ペルチェ素子2と電源ユニット3とは、+電極4と−電極5とで接続されている。
【0018】
図3を参照して、ヒータユニット1の内部構造を説明する。図3において、ヒータユニット1は、角筒状の形状であり、その内部にヒータ熱源6と、送風ファン14とを備える。プリント基板9に実装されたBGA部品50をプリント基板から取り外す際に、リペア装置100は、ヒータ熱源6を加熱し、送風ファン14で加熱エアーをBGA部品50に送る。なお、ヒータユニット1の底面には図示しない排気孔が多数形成されている。また、リペア装置100は、ヒータ熱源6の温度測定用の温度センサ12−3、12−4と、ヒータユニット側面の温度センサ12−1、12−2を備える。
【0019】
加熱エアーが電子部品端子部8を溶融させた時点で、リペア装置100は、吸着ノズル11をz方向に下げ、真空ポンブ32を動作させる。吸着ノズル11がBGA部品を吸着したところで、リペア装置100は、ヒータユニットを−z方向に移動して、BGA部品50をプリント基板から取り外す。なお、リペアはんだ付けは、逆の順に接続する。
【0020】
制御部31は、ヒータ熱源6と、送風ファン14と、真空ポンプ32とを制御する。真空ポンプは、ヒータユニット1の側面と底面とに形成された図示しない中空部により、吸着ノズル11と接続されている。また、ヒータユニットの4側面には、ペルチェ素子2が低熱損失に取り付けられている。
【0021】
ヒータユニット1の冷却過程において、制御部31は、ヒータ熱源6をOFFする。また、制御部31は、図示しない制御線で電源ユニット8を稼働し、ペルチェ素子2でヒータユニット1の外側を冷却する。
【0022】
図4を参照して、ペルチェ素子2のヒータユニット1への取り付け構造を説明する。図4において、ペルチェ素子2は、2枚の放熱板(吸熱板)間に挟んだN型半導体15とP型半導体16とから構成されている。ここでは、ヒータユニット1に接続した側を吸熱板、他側を放熱板とするように、ペルチェ素子2に流す電流の向きを決定する。
【0023】
図5を参照して、ヒータユニットの側面温度を測定する温度センサ12−1、12−2の温度プロファイルを説明する。図5において、縦軸はヒータユニット1の側面温度(℃)である。横軸は加熱開始からの経過時間(分)である。破線は自然対流と輻射のみよる冷却のプロファイルである。一方、実線はペルチェ素子2による冷却のプロファイルである。なお、図5は、図1で説明した部品とは異なる熱質量の部品に対する温度プロファイルなので、加熱時間が異なっている。
【0024】
図5において、加熱スタート時の側面温度は50℃であり、加熱スタートから21分で加熱を終了し、冷却過程にはいる。破線は、自然対流と輻射による冷却の特性である。一方、実線は、加えてペルチェ素子2による冷却特性である。図5から明白なように、自然対流と輻射のみによる冷却では、50℃まで32分かかるのに対し、ペルチェ素子2による冷却を付加することで、50℃までの冷却を11分とすることができる。
【実施例2】
【0025】
図6ないし図8を参照して、実施例2を説明する。まず、図6を参照して、リペア装置100Aの構成を説明する。なお、ここでは、図2を参照して説明したリペア装置100との差分のみ説明する。図6において、リペア装置100Aは、ペルチェ素子およびその電源を備えない。一方、リペア装置100Aは、ヒータユニット1x方向および−x方向の両側に開閉型の放熱フィン13を具備している。リペア装置100Aは、さらにその下部に冷却ファン17を設けている。また、リペア装置100Aは、自照式スイッチ19を備える。放熱フィン13は、z軸に平行な軸を中心としてzx平面に平行な面に観音開きする。
【0026】
図7を参照して、リペア装置100Aの冷却方法を説明する。実施例2において、リペア方法(部品取り外し、部品はんだ付け)は、実施例1に記載のものと同等である。すなわち、実施例2は、予め取得した温度プロファイルに従い、温度プロファイル上の所定の温度になった時点でz軸を稼働させてヒータユニット1を上昇させる。ヒータユニット1が、最上部に達した時点(ヒータユニット1の冷却開始位置に達した時点)で、リペア装置100Aは、スイッチ19aを点灯し、冷却ファン17および排気ファン20が駆動する。それと同時に、リペア装置100Aは、スイッチ19bをONして、開閉型放熱フィン開閉機構18を駆動させ、開閉型放熱フィン13を開放する。
【0027】
開閉型放熱フィン13には、その内側に冷却風誘導板21形成されている。開閉型放熱フィン13は、冷却ファン17上に位置して、冷却風22をヒータユニット1の内部に導く。また、加熱エアーを送風したファン20は逆回転して、ヒータ熱源6を強制冷却する。
【0028】
図8を参照して、放熱フィン13の構造を説明する。図8において、放熱フィン13は、筒状の形状をした風の流路33を設けられている。放熱フィン13は、冷却風22aを誘導し、放熱フィン13自体を強制的に冷却する。
【0029】
冷却終了温度は、ヒータ熱源6およびヒータユニット1に取り付けられた温度センサ12によって次のリペア作業を開始できる所定の温度である。予め定めた所定の温度となったところで、リペア装置100Aは、冷却ファン17および排気ファン20の駆動を停止し、スイッチ19bをOFFすることで開閉型放熱フィン制御機構18を稼働させ開閉型放熱フィン13を閉じ、次のリペア作業に移行できる。
【0030】
実施例2によれば、リペア作業終了後に高温となったヒータ熱源6およびヒータユニット1を冷却風誘導板21を具備した開閉型放熱フィン13を用いることで、直接冷却することが可能となり、所定の温度になるまでの冷却時間を短縮し、短時間で次の作業への移行が可能である。
【実施例3】
【0031】
図9および図10を参照して、実施例3を説明する。まず、図9を参照して、リペア装置100Bの構造を説明する。図9において、リペア装置100Bは、実施例2のリペア装置100Aと対比して、加熱時にヒータユニット1上部からの熱が奪われるのを防ぐために、排気シールド23によって密封された排気ファン20を設けている。この結果、図9(a)に示すように実施例2よりもリペア作業時の気密性が保持される。一方、ヒータユニット1の冷却時には、図9(b)に示すように排気シールド23を開放し、排気効率を向上させる。
【0032】
図10を参照して、リペア装置100Bの冷却方法を説明する。リペア装置100Bは、予め取得した温度プロファイルに従い、温度プロファイル上の所定の温度になった時点でz軸を稼働させてヒータユニット1を上昇させる。リペア装置100Bは、最上部に達したところ、すなわちヒータユニット1の冷却開始位置に達したところでスイッチ19aを点灯し、冷却ファン17を駆動する。それと同時に、リペア装置100Bは、スイッチ19bをONすることで、開閉型放熱フィン開閉機構18および排気シールド開閉機構28を駆動させ開閉型放熱フィン13および排気シールド23が開放する。なお、図示の簡便のため、図10では、排気シールド23は、閉じた状態を図示している。
【0033】
また、ヒータユニット1内に流れる流量は、ほぼ一定であると仮定すると、入ってきた流量と排気される流量はほぼ同じである。これを考慮すると、図10に示すようにヒータユニット1の内径を小さく、すなわち断面積を小さくすることで、リペア装置100Bは、風速を上げ、ヒータ熱源6の冷却を促進している。
【実施例4】
【0034】
図11を参照して、実施例4を説明する。図11を参照して、リペア装置100Cを説明する。図11において、リペア装置100Cは、架枠30に回転軸である主軸25とモータ26が取り付けられている。リペア装置100Cは、主軸に対するy方向および−y方向の対照位置に2台のヒータユニット1がz方向に稼働なように取り付けられている。また、2台のヒータユニット1は、断熱シールド27で熱的に分離されている。各ヒータユニット1毎に開閉型放熱フィン13および冷却ファン17を具備する。
【0035】
リペア装置100Cは、予め取得した温度プロファイルに従い、温度プロファイル上の所定の温度になった時点で、スイッチ19aを点灯し、冷却ファン17を駆動する。それと同時に、リペア装置100Cは、スイッチ19bをONすることで、ヒータユニット1−1を支える主軸25に直結したモータ26によりヒータユニット1−1が回転し、高温となったヒータ熱源6およびヒータユニット1−1に対し、断熱シールド27によって分断されていた常温のままのヒータユニット1−2がヒータユニット1−1と入れ替わる。この時、ヒータユニット1−2は、常温のままである。BGA部品50のリペア作業が終了したと同時に次のリペア作業に移行することができる。本実施例における冷却方法は、ヒータユニット1−2で次のリペア作業を実施している一方で、先に使用したヒータユニット1−1を冷却する方法である。逆に、ヒータユニット1−1で次のリペア作業を実施している一方で、先に使用したヒータユニット1−2を冷却する。なお、ヒータユニット1の断面構造、冷却方法は、実施例2の図7と同様である。
【0036】
本実施例によれば、リペア作業終了後に高温となったヒータ熱源6およびヒータユニット1−1の冷却を待つことなく、次のリペア作業に移行することができる。さらにヒータユニット1−2で次のリペア作業を実施しながら先のリペア作業時に高温となったヒータユニット1−1を所定の温度まで冷却することが可能である。冷却方式については、冷却風誘導板21を具備した開閉型放熱フィン13を用いることで、直接冷却することが可能となり、さらに所定の温度になるまでの冷却時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【0037】
1…ヒータユニット、2…ペルチェ素子、3…電源ユニット、4…+電極、5…−電極、6…ヒータ熱源、7…エアー、8…電子部品端子部、9…プリント基板、10…可動パレット、11…吸着ノズル、12…温度センサ、13…開閉型放熱フィン、14…送風ファン、15…N型半導体、16…P型半導体、17…冷却ファン、18…開閉型放熱フィン開閉機構、19…スイッチ、20…排気ファン、21…冷却風誘導板、22…冷却風、23…排気シールド、25……主軸、26…モータ、27…断熱シールド、28…排気シールド開閉機構、30…架枠、31…制御部、32…真空ポンプ、33…流路、50…BGA部品、100…リペア装置。
【技術分野】
【0001】
本発明は、リペア装置およびヒータ冷却方法に係り、特に電子部品のリペア時に高温となったヒータ熱源およびヒータユニットの冷却に要する時間を低減するリペア装置およびヒータ冷却方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のBGA部品などの表面実装部品のリペアはんだ付け方法は、プリント基板上に実装された部品上面側から部品全体を、ヒータ熱源ではんだ溶融温度まで加熱されたエアーを吹き付けて加熱することで、部品裏面側の端子部のはんだを溶融させて、プリント基板とはんだ付けする方法である。また、表面実装部品のリペア取り外し方法も同様である。
【0003】
リペアはんだ付けおよびリペア取り外しでは、リペアの対象となる部品をスポット的に加熱する。これは、(1)熱膨張による基板の反りの抑制、(2)周辺部品への熱影響の抑制のためである。すなわち、リペアでは、以上を考慮した温度プロファイルとする必要がある。温度プロファイルは、さらに(3)リペア対象部品の耐熱温度も考慮する必要がある。
【0004】
この温度プロファイルは、はんだ溶融温度まで加熱する過程で、基板の反りの抑制、部品耐熱温度保持のため、予備加熱、中間加熱、本加熱の3領域で構成し、厳密な熱管理が必要である。予め設定した温度プロファイルに従うためには、リペア加熱時に400℃近くの高温となったヒータ熱源およびヒータユニットを冷却する必要がある。これは、ヒータユニットが高温のままスタートすると、リペア部品および基板に与えるダメージが大きいからである。リペアはんだ付けで説明すると、ヒータユニットが高温のままでBGA部品のリペアはんだ付けをスタートすると、リペアはんだ付けが終了するころには、BGA部品の温度がその耐熱温度である260℃を超過し、BGA部品の破損につながる。
【0005】
図1を参照して、リペア作業(リペア取り外し、リペアはんだ付け)の温度プロファイルを説明する。図1において、縦軸は摂氏温度、横軸は開始からの秒単位の経過時間である。図1の加熱領域において、上方の測定値は部品ボディ、下方の測定値は部品のはんだ部分の測定値である。なお、測定値に幅があるのは、それぞれ4点の測定値であるからである。図1の冷却領域において、下方の測定値は部品ボディ、上方の測定値は部品のはんだ部分の測定値である。図1の温度プロファイルにおいて、加熱スタートから375秒間加熱されたエアーを吹き付け、A部で加熱エアーの吹き付けを停止し、自然冷却している。このような、一定のプロファイルを得るには、エアーの加熱源であるヒータユニットは、初期値として、50℃以下である必要がある。したがって、A部で加熱エアーの吹き付けを停止し、ヒータユニットの強制冷却に切り替える。
【0006】
従来、この冷却は、ヒータ熱源の上部に設置された、送風ファンからプリント基板載置部に向かって冷却風を送風し、予め設定された所定の温度(50℃)になるまで、冷却を行なっている。しかし、この冷却工程は、上部からの冷却風の送風のみであることから、冷却効率が悪い。すなわち、リペア作業自体が、10分程度であるのに対し、所定の温度になるまで、30分程度の冷却時間を要する。換言すれば、次のリペア作業に移行することができず、リペア装置自体の稼働率が低く、リペア作業に多大な工数を要している。
【0007】
特許文献1は、動作時に発熱する半導体チップが搭載されたモジュールのリペアが容易であるとともに、モジュールの冷却機能を備え、薄型構造に適した電子機器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2001−015970号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
BGAなどの表面実装部品のリペア装置は、電子部品の取り外しおよび接続の際に熱を供給する。このために、高温となったヒータ熱源およびヒータユニットの冷却に多くの時間を要する。このため、リペア装置の稼働率は、低い。また、リペア作業に多大な時間を要している。以上から、優れた冷却機構を具備したリペア装置が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述した課題は、ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、ファンが順転して送る風をヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備え、電子部品の取り外しまたは接続のあと、開閉型放熱フィンを開き、第2のファンを稼働して、開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させ、開閉型放熱フィンは、ヒータユニットの内部に冷却風を導くリペア装置により、達成できる。
【0011】
また、ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、ファンが順転して送る風をヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、ヒータユニットの4つ側面にペルチェ素子をさらに備え、電子部品の取り外しまたは接続のあと、ペルチェ素子に通電して、4つの側面を冷却するリペア装置により、達成できる。
【0012】
さらに、ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、ファンが順転して送る風をヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、電子部品の取り外しまたは接続を行ない、ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備えるリペア装置におけるヒータ冷却方法であって、電子部品の取り外しまたは接続のあと、開閉型放熱フィンを開くステップと、第2のファンを稼働するステップと、開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させるステップと、開閉型放熱フィンによって、ヒータユニットの内部に冷却風を導くステップとを含むヒータ冷却方法により、達成できる。
【発明の効果】
【0013】
本発明のリペア装置は、短時間で次の作業に移行ができる。また、リペア作業時の作業工数低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】リペア作業の温度プロファイルである。
【図2】リペア装置の斜視図である。
【図3】リペア装置の部分断面を加えた正面図である。
【図4】ペルチェ素子取り付け部の正面図である。
【図5】ヒータユニットの温度プロファイルである。
【図6】リペア装置の斜視図である。
【図7】リペア装置の部分断面を加えた正面図である。
【図8A】開閉型放熱フィンの斜視図である。
【図8B】開閉型放熱フィンの縦断面図である。
【図9】リペア装置の斜視図である。
【図10】リペア装置の部分断面を加えた正面図である。
【図11】リペア装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の形態について実施例を用い、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【実施例1】
【0016】
図2を参照して、リペア装置の構成を説明する。図2において、リペア装置100は、可動パレット10と、架枠30と、ヒータユニット1と、ペルチェ素子2と、電源ユニット3と、吸着ノズル11とから構成されている。
【0017】
可動パレット10は、プリント基板9を載置し、xy面内でプリント基板9を移動する。架枠30は、ヒータユニット1を取り付ける。ヒータユニット1は、z方向に移動し、プリント基板9に加熱エアーを吹き付ける。ペルチェ素子2は、ヒータユニット1の4周に取り付けられ、ヒータユニット1を冷却する。電源ユニット3は、ペルチェ素子2の電源である。吸着ノズル11は、プリント基板9上のBGA部品を吸着して、取り外す。吸着ノズル11は、また、新規BGA部品を吸着して、プリント基板9に搭載する。ペルチェ素子2と電源ユニット3とは、+電極4と−電極5とで接続されている。
【0018】
図3を参照して、ヒータユニット1の内部構造を説明する。図3において、ヒータユニット1は、角筒状の形状であり、その内部にヒータ熱源6と、送風ファン14とを備える。プリント基板9に実装されたBGA部品50をプリント基板から取り外す際に、リペア装置100は、ヒータ熱源6を加熱し、送風ファン14で加熱エアーをBGA部品50に送る。なお、ヒータユニット1の底面には図示しない排気孔が多数形成されている。また、リペア装置100は、ヒータ熱源6の温度測定用の温度センサ12−3、12−4と、ヒータユニット側面の温度センサ12−1、12−2を備える。
【0019】
加熱エアーが電子部品端子部8を溶融させた時点で、リペア装置100は、吸着ノズル11をz方向に下げ、真空ポンブ32を動作させる。吸着ノズル11がBGA部品を吸着したところで、リペア装置100は、ヒータユニットを−z方向に移動して、BGA部品50をプリント基板から取り外す。なお、リペアはんだ付けは、逆の順に接続する。
【0020】
制御部31は、ヒータ熱源6と、送風ファン14と、真空ポンプ32とを制御する。真空ポンプは、ヒータユニット1の側面と底面とに形成された図示しない中空部により、吸着ノズル11と接続されている。また、ヒータユニットの4側面には、ペルチェ素子2が低熱損失に取り付けられている。
【0021】
ヒータユニット1の冷却過程において、制御部31は、ヒータ熱源6をOFFする。また、制御部31は、図示しない制御線で電源ユニット8を稼働し、ペルチェ素子2でヒータユニット1の外側を冷却する。
【0022】
図4を参照して、ペルチェ素子2のヒータユニット1への取り付け構造を説明する。図4において、ペルチェ素子2は、2枚の放熱板(吸熱板)間に挟んだN型半導体15とP型半導体16とから構成されている。ここでは、ヒータユニット1に接続した側を吸熱板、他側を放熱板とするように、ペルチェ素子2に流す電流の向きを決定する。
【0023】
図5を参照して、ヒータユニットの側面温度を測定する温度センサ12−1、12−2の温度プロファイルを説明する。図5において、縦軸はヒータユニット1の側面温度(℃)である。横軸は加熱開始からの経過時間(分)である。破線は自然対流と輻射のみよる冷却のプロファイルである。一方、実線はペルチェ素子2による冷却のプロファイルである。なお、図5は、図1で説明した部品とは異なる熱質量の部品に対する温度プロファイルなので、加熱時間が異なっている。
【0024】
図5において、加熱スタート時の側面温度は50℃であり、加熱スタートから21分で加熱を終了し、冷却過程にはいる。破線は、自然対流と輻射による冷却の特性である。一方、実線は、加えてペルチェ素子2による冷却特性である。図5から明白なように、自然対流と輻射のみによる冷却では、50℃まで32分かかるのに対し、ペルチェ素子2による冷却を付加することで、50℃までの冷却を11分とすることができる。
【実施例2】
【0025】
図6ないし図8を参照して、実施例2を説明する。まず、図6を参照して、リペア装置100Aの構成を説明する。なお、ここでは、図2を参照して説明したリペア装置100との差分のみ説明する。図6において、リペア装置100Aは、ペルチェ素子およびその電源を備えない。一方、リペア装置100Aは、ヒータユニット1x方向および−x方向の両側に開閉型の放熱フィン13を具備している。リペア装置100Aは、さらにその下部に冷却ファン17を設けている。また、リペア装置100Aは、自照式スイッチ19を備える。放熱フィン13は、z軸に平行な軸を中心としてzx平面に平行な面に観音開きする。
【0026】
図7を参照して、リペア装置100Aの冷却方法を説明する。実施例2において、リペア方法(部品取り外し、部品はんだ付け)は、実施例1に記載のものと同等である。すなわち、実施例2は、予め取得した温度プロファイルに従い、温度プロファイル上の所定の温度になった時点でz軸を稼働させてヒータユニット1を上昇させる。ヒータユニット1が、最上部に達した時点(ヒータユニット1の冷却開始位置に達した時点)で、リペア装置100Aは、スイッチ19aを点灯し、冷却ファン17および排気ファン20が駆動する。それと同時に、リペア装置100Aは、スイッチ19bをONして、開閉型放熱フィン開閉機構18を駆動させ、開閉型放熱フィン13を開放する。
【0027】
開閉型放熱フィン13には、その内側に冷却風誘導板21形成されている。開閉型放熱フィン13は、冷却ファン17上に位置して、冷却風22をヒータユニット1の内部に導く。また、加熱エアーを送風したファン20は逆回転して、ヒータ熱源6を強制冷却する。
【0028】
図8を参照して、放熱フィン13の構造を説明する。図8において、放熱フィン13は、筒状の形状をした風の流路33を設けられている。放熱フィン13は、冷却風22aを誘導し、放熱フィン13自体を強制的に冷却する。
【0029】
冷却終了温度は、ヒータ熱源6およびヒータユニット1に取り付けられた温度センサ12によって次のリペア作業を開始できる所定の温度である。予め定めた所定の温度となったところで、リペア装置100Aは、冷却ファン17および排気ファン20の駆動を停止し、スイッチ19bをOFFすることで開閉型放熱フィン制御機構18を稼働させ開閉型放熱フィン13を閉じ、次のリペア作業に移行できる。
【0030】
実施例2によれば、リペア作業終了後に高温となったヒータ熱源6およびヒータユニット1を冷却風誘導板21を具備した開閉型放熱フィン13を用いることで、直接冷却することが可能となり、所定の温度になるまでの冷却時間を短縮し、短時間で次の作業への移行が可能である。
【実施例3】
【0031】
図9および図10を参照して、実施例3を説明する。まず、図9を参照して、リペア装置100Bの構造を説明する。図9において、リペア装置100Bは、実施例2のリペア装置100Aと対比して、加熱時にヒータユニット1上部からの熱が奪われるのを防ぐために、排気シールド23によって密封された排気ファン20を設けている。この結果、図9(a)に示すように実施例2よりもリペア作業時の気密性が保持される。一方、ヒータユニット1の冷却時には、図9(b)に示すように排気シールド23を開放し、排気効率を向上させる。
【0032】
図10を参照して、リペア装置100Bの冷却方法を説明する。リペア装置100Bは、予め取得した温度プロファイルに従い、温度プロファイル上の所定の温度になった時点でz軸を稼働させてヒータユニット1を上昇させる。リペア装置100Bは、最上部に達したところ、すなわちヒータユニット1の冷却開始位置に達したところでスイッチ19aを点灯し、冷却ファン17を駆動する。それと同時に、リペア装置100Bは、スイッチ19bをONすることで、開閉型放熱フィン開閉機構18および排気シールド開閉機構28を駆動させ開閉型放熱フィン13および排気シールド23が開放する。なお、図示の簡便のため、図10では、排気シールド23は、閉じた状態を図示している。
【0033】
また、ヒータユニット1内に流れる流量は、ほぼ一定であると仮定すると、入ってきた流量と排気される流量はほぼ同じである。これを考慮すると、図10に示すようにヒータユニット1の内径を小さく、すなわち断面積を小さくすることで、リペア装置100Bは、風速を上げ、ヒータ熱源6の冷却を促進している。
【実施例4】
【0034】
図11を参照して、実施例4を説明する。図11を参照して、リペア装置100Cを説明する。図11において、リペア装置100Cは、架枠30に回転軸である主軸25とモータ26が取り付けられている。リペア装置100Cは、主軸に対するy方向および−y方向の対照位置に2台のヒータユニット1がz方向に稼働なように取り付けられている。また、2台のヒータユニット1は、断熱シールド27で熱的に分離されている。各ヒータユニット1毎に開閉型放熱フィン13および冷却ファン17を具備する。
【0035】
リペア装置100Cは、予め取得した温度プロファイルに従い、温度プロファイル上の所定の温度になった時点で、スイッチ19aを点灯し、冷却ファン17を駆動する。それと同時に、リペア装置100Cは、スイッチ19bをONすることで、ヒータユニット1−1を支える主軸25に直結したモータ26によりヒータユニット1−1が回転し、高温となったヒータ熱源6およびヒータユニット1−1に対し、断熱シールド27によって分断されていた常温のままのヒータユニット1−2がヒータユニット1−1と入れ替わる。この時、ヒータユニット1−2は、常温のままである。BGA部品50のリペア作業が終了したと同時に次のリペア作業に移行することができる。本実施例における冷却方法は、ヒータユニット1−2で次のリペア作業を実施している一方で、先に使用したヒータユニット1−1を冷却する方法である。逆に、ヒータユニット1−1で次のリペア作業を実施している一方で、先に使用したヒータユニット1−2を冷却する。なお、ヒータユニット1の断面構造、冷却方法は、実施例2の図7と同様である。
【0036】
本実施例によれば、リペア作業終了後に高温となったヒータ熱源6およびヒータユニット1−1の冷却を待つことなく、次のリペア作業に移行することができる。さらにヒータユニット1−2で次のリペア作業を実施しながら先のリペア作業時に高温となったヒータユニット1−1を所定の温度まで冷却することが可能である。冷却方式については、冷却風誘導板21を具備した開閉型放熱フィン13を用いることで、直接冷却することが可能となり、さらに所定の温度になるまでの冷却時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【0037】
1…ヒータユニット、2…ペルチェ素子、3…電源ユニット、4…+電極、5…−電極、6…ヒータ熱源、7…エアー、8…電子部品端子部、9…プリント基板、10…可動パレット、11…吸着ノズル、12…温度センサ、13…開閉型放熱フィン、14…送風ファン、15…N型半導体、16…P型半導体、17…冷却ファン、18…開閉型放熱フィン開閉機構、19…スイッチ、20…排気ファン、21…冷却風誘導板、22…冷却風、23…排気シールド、25……主軸、26…モータ、27…断熱シールド、28…排気シールド開閉機構、30…架枠、31…制御部、32…真空ポンプ、33…流路、50…BGA部品、100…リペア装置。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、前記ファンが順転して送る風を前記ヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、前記電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、
前記ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備え、
前記電子部品の取り外しまたは接続のあと、前記開閉型放熱フィンを開き、前記第2のファンを稼働して、前記開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させ、
前記開閉型放熱フィンは、前記ヒータユニットの内部に前記冷却風を導くことを特徴とするリペア装置。
【請求項2】
請求項1に記載のリペア装置であって、
前記ヒータユニットの最上部にシールドをさらに設け、
前記開閉型放熱フィンを開いたとき、前記シールドを開くことを特徴とするリペア装置。
【請求項3】
請求項1に記載のリペア装置であって、
前記ヒータ熱源の下部の前記ヒータユニットに排気絞り部を設け、
この排気絞り部は、前記冷却風の風速を上昇させることを特徴とするリペア装置。
【請求項4】
請求項1に記載のリペア装置であって、
前記第2のファンが稼働したとき、前記ファンを逆転することを特徴とするリペア装置。
【請求項5】
請求項1に記載のリペア装置であって、
第2のヒータユニットの内部に第2のヒータ熱源と、この第2のヒータ熱源の上部に配置された第3のファンとを含み、
前記ヒータユニット内部に前記冷却風を導いているとき、前記第3のファンが順転して送る風を前記第2のヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することを特徴とするリペア装置。
【請求項6】
ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、前記ファンが順転して送る風を前記ヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、前記電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、
前記ヒータユニットの4つ側面にペルチェ素子をさらに備え、
前記電子部品の取り外しまたは接続のあと、前記ペルチェ素子に通電して、前記4つの側面を冷却することを特徴とするリペア装置。
【請求項7】
ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、前記ファンが順転して送る風を前記ヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、前記電子部品の取り外しまたは接続を行ない、前記ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備えるリペア装置におけるヒータ冷却方法であって、
前記電子部品の取り外しまたは接続のあと、前記開閉型放熱フィンを開くステップと、前記第2のファンを稼働するステップと、前記開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させるステップと、前記開閉型放熱フィンによって、前記ヒータユニットの内部に前記冷却風を導くステップとを含むヒータ冷却方法。
【請求項1】
ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、前記ファンが順転して送る風を前記ヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、前記電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、
前記ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備え、
前記電子部品の取り外しまたは接続のあと、前記開閉型放熱フィンを開き、前記第2のファンを稼働して、前記開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させ、
前記開閉型放熱フィンは、前記ヒータユニットの内部に前記冷却風を導くことを特徴とするリペア装置。
【請求項2】
請求項1に記載のリペア装置であって、
前記ヒータユニットの最上部にシールドをさらに設け、
前記開閉型放熱フィンを開いたとき、前記シールドを開くことを特徴とするリペア装置。
【請求項3】
請求項1に記載のリペア装置であって、
前記ヒータ熱源の下部の前記ヒータユニットに排気絞り部を設け、
この排気絞り部は、前記冷却風の風速を上昇させることを特徴とするリペア装置。
【請求項4】
請求項1に記載のリペア装置であって、
前記第2のファンが稼働したとき、前記ファンを逆転することを特徴とするリペア装置。
【請求項5】
請求項1に記載のリペア装置であって、
第2のヒータユニットの内部に第2のヒータ熱源と、この第2のヒータ熱源の上部に配置された第3のファンとを含み、
前記ヒータユニット内部に前記冷却風を導いているとき、前記第3のファンが順転して送る風を前記第2のヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することを特徴とするリペア装置。
【請求項6】
ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、前記ファンが順転して送る風を前記ヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、前記電子部品の取り外しまたは接続を行なうリペア装置において、
前記ヒータユニットの4つ側面にペルチェ素子をさらに備え、
前記電子部品の取り外しまたは接続のあと、前記ペルチェ素子に通電して、前記4つの側面を冷却することを特徴とするリペア装置。
【請求項7】
ヒータユニットの内部にヒータ熱源と、このヒータ熱源の上部に配置されたファンとを含み、前記ファンが順転して送る風を前記ヒータ熱源が加熱して、電子部品を局所加熱することによって、前記電子部品の取り外しまたは接続を行ない、前記ヒータユニットの両側面に開閉型放熱フィンと、開かれた開閉型放熱フィンの下部に第2のファンとをさらに備えるリペア装置におけるヒータ冷却方法であって、
前記電子部品の取り外しまたは接続のあと、前記開閉型放熱フィンを開くステップと、前記第2のファンを稼働するステップと、前記開閉型放熱フィンの内部および表面に冷却風を通過させるステップと、前記開閉型放熱フィンによって、前記ヒータユニットの内部に前記冷却風を導くステップとを含むヒータ冷却方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2013−105829(P2013−105829A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−247425(P2011−247425)
【出願日】平成23年11月11日(2011.11.11)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年11月11日(2011.11.11)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
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