JPH0280174A - リフロー式はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種エレクトロメカ製品の配線・接続装置に
係り、とくに加熱チップを被はんだ付け部に押し当てて
はんだを溶かし、被覆細線を接続するリフロー式はんだ
付け装置に関する。

〔従来の技術〕

ノフロー式はんだ付けは、接合されるべき被はんだ付け
部間にはんだを介在させ、加熱によりはんだを＋８融さ
せて金属接合する技術であるが、この方式においては、
加熱チップの温度のばらつきやはんだ量のばらつきが、
はんだ接合の良品性と、はんだ作業の時間短縮化に影響
する。

そこで、その解決策として、従来たとえば特開昭６２−
１７２７９１号公報に記載されているように、被はんだ
付け部におけるはんだの実際の溶は込みの程度にしたが
って加熱電流の供給時間を制御する適応制御式のはんだ
付け方式が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のリフロー式はんだ付け装置にあっては、はんだの
溶は具合を検出して加熱電流の停止すなわち加熱時間の
制御を行うものであるため、充分に良質のはんだ接合を
行うことが困難であるという問題があった。

さらに詳述すると、従来のリフロー式はんだ付け装置に
あっては、加熱時間がはんだの溶は具合に応じて制御さ
れたとしても、加熱チップは、はんだより高温であり、
しかも通常は、はんだより熱容量が大きいので、はんだ
は必要以上に高温になってつぎに記載されるような問題
があった。

（１）はんだの冷却速度は遅くなって酸化が進行する。

（２）　はんだの冷却時間が必要となって、タクトタイ
ム短縮を阻害する。

（３）　はんだの結晶粒が粗大化するばかりでなく、被
はんだ付け部品とはんだの中間に生成される合金層の厚
みが増してはんだ付け強度が減少する。

本発明の目的は、良質のはんだ接合と、はんだ作業の時
間の短縮を可能とするリフロー式はんだ付け装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明のリフロー式はんだ付
け装置においては、被はんだ付け部のはんだを溶かすた
めの加熱チップと、この加熱チップに電力を供給して発
熱させる電力供給手段と、加熱チップを被はんだ付け部
に接触して押圧するとともに離間する移動手段と、加熱
チップと被覆細線あるいは被覆細線と回路パターンのい
ずれか一方の導通を検出する導通検出手段と、加熱チッ
プを被はんだ付け部に押し当てたのち、所定のタイミン
グで電力供給手段から加熱チップに電力の供給を開始さ
せるスタートタイミング設定手段と、加熱チップと被覆
細線あるいは被覆細線と回路パターンのいずれか一方が
導通したとき、電力供給手段から加熱チップに供給する
電力量を制御する゛屯力址制御手段とを備えたものであ
る。

〔作　用〕

リフロー式はんだ付け装置においては、加熱チップに電
力を供給すると、加熱チップと被はんだ付け部との間に
介在する被覆細線を介して加熱チップの熱が被はんだ付
け部に伝導される。

このとき、被覆細線は、通常鋼の芯線を樹脂で被覆した
ものが使用されているが、この樹脂の熱伝導係数は、は
んだのそれよりも低くなっている。

また、樹脂細線と加熱チップおよび被はんだ付け部との
接触面積が狭くなるために被はんだ付け部に熱が伝導し
にくくなっている。

したがって、被覆細線の被覆が溶ける前と後とでは、加
熱チップから被はんだ付け部への熱の伝導量が変化する
。

そこで、本発明のリフロー式はんだ付け装置においては
、被覆細線の被覆が溶は込む前は加熱チップへの電力量
を上げて、加熱チップを高温に加熱し、被覆細線の被覆
が溶けたのちは、加熱チップへの電力量を下げて加熱チ
ップの加熱温度を低下させることによって、被はんだ付
け温度の制御を容易にし、はんだの品質を安定化させる
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例であるリフロー式はんだ付け装
置を示す第１図乃至第３図について説明する。

第１図に示すように、溶接ヘッド１の下部には、加熱ヘ
ッド２が取付けられており、この加熱チップ２は電力を
供給することによって発熱する材質たとえばタングステ
ンなどにて形成されている。

また、加熱チップ２はその下方に被はんだ付け部たとえ
ば被覆細線７と回路基板８とが作業台９上に設置され、
これら被はんだ付け部７，８間には適量のはんだ１０が
介挿されている。

一方上記溶接ヘッド１は、溶接腕３を介してリニアテー
ブル４に固定されている。このリニアテーブル４は、溶
接腕３をベース板６にそって上下方向に摺動させるため
に設置されている。またリニアーブル４の上方位置には
、ベース板６の上方端面に固定され溶接ヘッド１の上方
の終点位置を決めるストッパ５を設置している。

溶接ヘッド１の移動は移動手段１１によって行われる。

この移動手段１１は、リニアテーブル１１０１に軸１１
０２を介して回転自在に支持されたレバー１１０３が回
転したとき、その一端に固定されたピン１１０４が長穴
１１ｏ５を有する部材１１０６を介して回転運動を直線
運動に変換し、リニアテーブル４を介して溶接ヘッド１
を上下方向に移動させる。また、レバー１１０３の他端
には、オモリ１１０７が雄ネジ１１ｏ９を介して支持さ
れている。このオモリ１１０７は、溶接ヘッドｌおよび
溶接腕３などの可動部の重量を軽減するとともに１回転
してその位置を変えることにより加熱チップ２の被はん
だ付け部７，８への押圧力を調整することができる。

また移動手段１１はモータ制御手段１２によって駆動制
御されるモータ１１０８を備えている。

このモータ制御手段１２は、スイッチ１２０１が閉じた
とき、スタート信号がモータ制御部１２０２に送られ、
このモータ制御部１２０２によりモータ１１０８が時計
回りもしくは反時計回りに回転されるように構成されて
いる。またモータ制御手段１２は、上記移動手段１１の
リニアテーブル１１０１が上方終点位置に達したことを
リミットスイッチ１２０３が検出したとき、リミットス
イッチ１２０３がモータ制御部１２０２に信号を送って
モータ１１０８が回転を停止されるように構成されてい
る。

このようにしてモータ１１０８が回転すると、移動手段
１１は、ボールネジ１１０９が回転運動を直線運動に変
換してリニアテーブル１１０１が上下方向に移動される
。このリニアテーブル１１０１には、スタートタイミン
グ設定手段１３が固定されている。

このスタートタイミング設定手段１３は、レバー１１０
３の反時計方向の回転を規制するストッパ１３０１とこ
のストッパ１３０１からレバー１１０３が離れたことを
検出するリミットスイッチ１３０２と、このリミットス
イッチ１３０２から信号が送られてきたとき、あらかじ
め設定された時間Ｔ０経過したのち、スタート信号を電
力供給手段を構成する加熱用＠源１４に送るタイマ１３
０３とから構成されている。

この加熱電源１４は、加熱チップ２に電力を供給するも
ので、供給電力値および供給時間が設定できるように構
成されている。また加熱電源１４は、電力制御手段１５
に接続している。

この電力制御手段１５は、導通検出手段を構成する絶縁
抵抗測定器１６からのデータと設定器１５０２にてあら
かじめ設定された値とを比較し、その結果、両者が等し
くなったとき、加熱電源１４に信号を送って加熱チップ
２への供給電力量を低下させ葛。

この導通検出手段を構成する絶縁抵抗測定器１６は、上
記被覆細線７の端部と上記回路基板８のパターン８０１
とに接続し、タイマ１３０３から信号が送られてきたと
き１両者の間の絶縁抵抗を測定するもので、被覆細線７
と、該被覆細線７を保持するピン７０１との間には、被
覆細線７の被覆を剥離して導通させている。

つぎに動作について第２図および第３図を含めて説明す
る。

第２図は、加熱チップの移動位置と加熱電源１４から加
熱チップ、への電力供給量と、絶縁抵抗測定器の測定と
のタイミング図、第３図は、被はんだ付け部近傍を示し
、その（ａ）は加熱チップに電力供給直前の状態を示し
、その（ｂ）は被覆細線の被覆が溶融した状態を示す。

まず、スイッチ１２０１が閉じてスタート信号がモータ
制御部１２０２に入力されると、モータ制御部１２０２
がリニアテーブル１１０１を下方向に移動させる方向に
モータ１１０８を駆動する。

リニアテーブル１１０１が下方向に移動すると、溶接ヘ
ッド１が下降して加熱チップ２が被はんだ付け部７，８
に接触する。さらに溶接ヘッド１が下降し続けると、第
３図（ａ）および第２図（ａ）に示すように、加熱チッ
プ２が被はんだ付け部７゜８を所定の力で押圧するとと
もに、レバー１１０３がストッパ１３０１から離間する
。このレバー１１０３がストッパ１３０１から離間した
ことをリミットスイッチ１３０２が検出すると、リミッ
トスイッチ１３０２がＯＮＬ、てタイマ１３０３に信号
を送る。タイマ１３０３はあらかじめ設定された時間Ｔ
１を経過して第２図に示すｂ位置に達すると、加熱電源
１４に信号を送って加熱電源１４から加熱チップ２に大
きな電力量の電力を所定時間Ｔ３供給する。−六組縁抵
抗器１６がタイマ１３０３からの信号によって初期状態
を設定する。

このようにして、加熱チップ２に電力が供給され、第２
図に示すＣ位置に達すると、被覆細線７の被覆が溶けは
じめる。

しかるのち、第２図に示すｄ位置すなわち、加熱チップ
２に電力が供給されてから１２時間経過し、被覆細線７
の被覆が溶けて絶縁抵抗測定器１６による測定値が設定
器１５０２の設定値と等しくなると、比較回路１５０１
からの信号によって加熱電源１４から加熱チップ２への
供給電力が低下する。

ついで、加熱電源１４から加熱チップ２への電力の供給
時間がＴ、経過すると、モータ１１０８が反時計回りに
回転してリニアテーブル１１０１が上方に移動するので
、加熱チップ２が上昇するとともに加熱ｍ　源１４から
加熱チップ２への電力の供給が停止する。

しかるのち、リニアテーブル１１０１が上方終点位置に
達しこれをリミットスイッチ１２０３が検出すると、リ
ミットスイッチ１２０３からの信号によってモータ制御
部１２０２がモータ１１０８の回転を停止してはんだ付
け作業が終了する。

したがって、本実施例によれば、被覆細線７と回路基板
８のパターン８０１との間の絶縁抵抗値の変化に応じて
加熱チップ２への供給電力量を制御するので、過剰な加
熱を防止し、冷却速度を向−ヒすることができ、これに
よって酸化を減少して微細な組織のはんだが得られると
ともにタクトを短かくすることができる。

なお１本実施例では、絶縁抵抗２１１１定器１６が被覆
細線７と回路基板８のパターン８０１とに接続された場
合について説明したが、これに限定されるものでなく、
たとえば加熱チップ２と被覆細線７とに接続して両者間
の絶縁抵抗の変化をｆｌｌｌｌ定することも可能である
。

また、被覆細線７と回路基板８のパターン８０１との間
の絶縁抵抗の変化を検出するのではなく、単に両者間の
導通の有無のみを検出することも可能である。この場合
には、絶縁抵抗測定器１６、比較回路１５０１および設
定器１５０２の代りに導通検査器などを使用する。

さらに、加熱チップ２の材質としてタングステンを用い
る場合を示したが、これに限定されるものでなく、他の
たとえばモリブデン、タンタル。

ステンレスなどの材質を用いることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、過
剰な加熱を防止し、冷却速度も早くすることができ、こ
れによってはんだの酸化を最小限にとどめ、微細な金属
組織のはんだが得られ、被はんだ付け部品とはんだとの
中間にできる合金層も適当な厚さとなる。またタクトに
影響する形で冷却時間を設ける必要がなくなって時間短
縮をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるリフロー式はんだ付
け装置の主要構成を示す斜視図、第２図は、加熱チップ
の移動位置と、加熱電源から加熱チップへの電力供給址
と絶縁抵抗器の測定とのタイミング図、第３図は、被は
んだ付け部近傍を示し、その（ａ）は、加熱チップに電
力供給直前の状態を示し、その（ｂ）は、被覆細線の被
覆が溶融した状態を示す。 １・・・溶接ヘッド、２・・・加熱チップ、３・・・溶
接腕。 ７・・・被覆細線、８・・・回路基板、１１・・・移動
手段、１２・・・モータ制御手段、１３・・・スタート
タイミング設定手段、１４・・・加熱用電源、１５・・
・電力制御手段、１６・・・絶縁抵抗測定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．被はんだ付け部のはんだを溶かすための加熱チップ
   と、この加熱チップに電力を供給して発熱させる電力供
   給手段と、加熱チップを被はんだ付け部に接触して押圧
   するとともに離間する移動手段と、加熱チップと被覆細
   線あるいは被覆細線と回路パターンのいずれか一方の導
   通を検出する導通検出手段と、加熱チップを、被はんだ
   付け部に押し当てたのち、所定のタイミングで電力供給
   手段から加熱チップに電力の供給を開始させるスタート
   タイミング設定手段と、加熱チップと被覆細線あるいは
   被覆細線と回路パターンのいずれか一方が導通したとき
   、電力供給手段から加熱チップに供給する電力量を制御
   する電力量制御手段とを備えたリフロー式はんだ付け装
   置。