JPH09271937A - 接合装置 - Google Patents
接合装置Info
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- JPH09271937A JPH09271937A JP8085081A JP8508196A JPH09271937A JP H09271937 A JPH09271937 A JP H09271937A JP 8085081 A JP8085081 A JP 8085081A JP 8508196 A JP8508196 A JP 8508196A JP H09271937 A JPH09271937 A JP H09271937A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater chip
- pressing surface
- thermocompression bonding
- bonding tool
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3421—Leaded components
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05K3/3494—Heating processes for reflow soldering
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱圧着ツールの押圧面の温度を均一にする。
【解決手段】 トライアック７がオンになると、交流電
源６からの交流電圧がトランス８に印加される。コイル
２に交流電流が流れると、時間的に変化する磁束が発生
し、ヒータチップ３に誘導電流が流れてジュール熱が発
生する。ヒータチップ３を加熱しながら、熱圧着ツール
１を下降させてヒータチップ３の押圧面で被接合物１１
のリードを押さえる。制御回路１０は、熱電対４の出力
に基づきヒータチップ３の温度が設定温度になるように
トライアック７を位相制御する。こうして、給電端子を
用いることなく電磁誘導作用によってヒータチップ３を
発熱させるため、押圧面の温度分布を均一にすることが
できる。
源６からの交流電圧がトランス８に印加される。コイル
２に交流電流が流れると、時間的に変化する磁束が発生
し、ヒータチップ３に誘導電流が流れてジュール熱が発
生する。ヒータチップ３を加熱しながら、熱圧着ツール
１を下降させてヒータチップ３の押圧面で被接合物１１
のリードを押さえる。制御回路１０は、熱電対４の出力
に基づきヒータチップ３の温度が設定温度になるように
トライアック７を位相制御する。こうして、給電端子を
用いることなく電磁誘導作用によってヒータチップ３を
発熱させるため、押圧面の温度分布を均一にすることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被接合物を加圧し
ながら加熱する熱圧着ツールを用いてリフロソルダリン
グや熱圧着等を行う接合装置に関するものである。
ながら加熱する熱圧着ツールを用いてリフロソルダリン
グや熱圧着等を行う接合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被接合物を局部的に加熱する
ことによって薄膜基板等へのリード線の熱圧着や、プリ
ント基板へのＩＣリードのリフロソルダリングなどを行
う接合装置があり、この接合装置で用いられる局部加熱
法の１方式としてパルスヒート法がある。パルスヒート
法は、熱圧着ツールによって被接合物を加圧しながら、
この熱圧着ツールに大電流を流して、そこで発生するジ
ュール熱により被接合物（リフロソルダリングの場合に
は半田）を溶融させて接合を得るものである。
ことによって薄膜基板等へのリード線の熱圧着や、プリ
ント基板へのＩＣリードのリフロソルダリングなどを行
う接合装置があり、この接合装置で用いられる局部加熱
法の１方式としてパルスヒート法がある。パルスヒート
法は、熱圧着ツールによって被接合物を加圧しながら、
この熱圧着ツールに大電流を流して、そこで発生するジ
ュール熱により被接合物（リフロソルダリングの場合に
は半田）を溶融させて接合を得るものである。
【０００３】図４は従来の熱圧着ツールの斜視図であ
り、１３は熱圧着ツールを接合装置に取り付けるための
給電端子である。この熱圧着ツールの下面が被接合物と
接触する押圧面であり、図４では集積回路等の多数のリ
ード線を一度に半田付けできるように四辺形をしている
が、被接合物の形状に応じた様々な形状がある。接合装
置は、この熱圧着ツールによって被接合物を加圧しなが
ら、熱圧着ツールの給電端子１３にパルス電流を流し
て、熱伝導によって被接合物を加熱する。
り、１３は熱圧着ツールを接合装置に取り付けるための
給電端子である。この熱圧着ツールの下面が被接合物と
接触する押圧面であり、図４では集積回路等の多数のリ
ード線を一度に半田付けできるように四辺形をしている
が、被接合物の形状に応じた様々な形状がある。接合装
置は、この熱圧着ツールによって被接合物を加圧しなが
ら、熱圧着ツールの給電端子１３にパルス電流を流し
て、熱伝導によって被接合物を加熱する。
【０００４】したがって、良好な接合状態を得るために
は、押圧面ができるだけ広い範囲にわたって均一な温度
に保たれていることが望ましい。ところが、このような
熱圧着ツールでは、電流供給とツール保持のための給電
端子１３が必要なため、押圧面の熱が給電端子１３に逃
げる。これにより、給電端子１３に近い押圧面の温度が
低くなり、給電端子１３から遠い部分との間で温度の不
均一性が強くなる。よって、一定の許容温度範囲内に入
る押圧面の長さ（均熱長）が短くなり、一度に接合する
被接合物の各部において、接合状態にばらつきが生じ
る。例えば、リフロソルダリングの場合には半田付けの
状態が不均一となり、最悪の場合半田付け不良が発生す
る。
は、押圧面ができるだけ広い範囲にわたって均一な温度
に保たれていることが望ましい。ところが、このような
熱圧着ツールでは、電流供給とツール保持のための給電
端子１３が必要なため、押圧面の熱が給電端子１３に逃
げる。これにより、給電端子１３に近い押圧面の温度が
低くなり、給電端子１３から遠い部分との間で温度の不
均一性が強くなる。よって、一定の許容温度範囲内に入
る押圧面の長さ（均熱長）が短くなり、一度に接合する
被接合物の各部において、接合状態にばらつきが生じ
る。例えば、リフロソルダリングの場合には半田付けの
状態が不均一となり、最悪の場合半田付け不良が発生す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の接
合装置では、熱圧着ツールの押圧面の温度が不均一とな
り、被接合物の接合状態が不均一になるという問題点が
あった。本発明は、上記課題を解決するためになされた
もので、熱圧着ツールの押圧面の温度が均一となる接合
装置を提供することを目的とする。
合装置では、熱圧着ツールの押圧面の温度が不均一とな
り、被接合物の接合状態が不均一になるという問題点が
あった。本発明は、上記課題を解決するためになされた
もので、熱圧着ツールの押圧面の温度が均一となる接合
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、被接合物と接
触する押圧面により被接合物を加圧しながら加熱する熱
圧着ツールと、この熱圧着ツールに交流電流を供給する
給電手段とを有し、熱圧着ツールは、給電手段に接続さ
れたコイルと、一端が押圧面となる管状の金属からなる
ヒータチップと、コイルから発生した磁束がヒータチッ
プと鎖交し、かつヒータチップの押圧面が下端に位置す
るように、コイル及びヒータチップを支持するチップホ
ルダとからなるものである。このように給電手段からコ
イルに交流電流を供給して、コイルから発生した磁束を
ヒータチップと鎖交させることにより、ヒータチップに
誘導電流が流れ、ジュール熱によりヒータチップが発熱
する。
触する押圧面により被接合物を加圧しながら加熱する熱
圧着ツールと、この熱圧着ツールに交流電流を供給する
給電手段とを有し、熱圧着ツールは、給電手段に接続さ
れたコイルと、一端が押圧面となる管状の金属からなる
ヒータチップと、コイルから発生した磁束がヒータチッ
プと鎖交し、かつヒータチップの押圧面が下端に位置す
るように、コイル及びヒータチップを支持するチップホ
ルダとからなるものである。このように給電手段からコ
イルに交流電流を供給して、コイルから発生した磁束を
ヒータチップと鎖交させることにより、ヒータチップに
誘導電流が流れ、ジュール熱によりヒータチップが発熱
する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の第１の実施
の形態を示す接合装置のブロック図、図１（ｂ）はこの
接合装置の熱圧着ツールの構造図である。１は熱圧着ツ
ール、２は空心コイル、３は一端が被接合物と接触する
押圧面となる管状のヒータチップ、４は抵抗溶接あるい
は銀ろう等によるろう接によってヒータチップ３に取り
付けられた熱電対、５ａ、５ｂはコイル２から発生した
磁束がヒータチップ３と鎖交し、かつヒータチップ３の
押圧面が下端に位置するように、コイル２及びヒータチ
ップ３を支持するチップホルダである。
の形態を示す接合装置のブロック図、図１（ｂ）はこの
接合装置の熱圧着ツールの構造図である。１は熱圧着ツ
ール、２は空心コイル、３は一端が被接合物と接触する
押圧面となる管状のヒータチップ、４は抵抗溶接あるい
は銀ろう等によるろう接によってヒータチップ３に取り
付けられた熱電対、５ａ、５ｂはコイル２から発生した
磁束がヒータチップ３と鎖交し、かつヒータチップ３の
押圧面が下端に位置するように、コイル２及びヒータチ
ップ３を支持するチップホルダである。
【０００８】また、６は例えば１ｋＨｚの交流電圧を発
生する交流電源、７は交流電源６から出力された交流電
圧をスイッチングするトライアック、８はトライアック
７の出力を低電圧、大電流に変換してコイル２に供給す
るトランス、９はヒータチップ３の温度を設定するため
の温度設定スイッチ、１０はトライアック７をオン／オ
フさせることによってコイル２に流れる電流を制御する
制御回路、１１はＩＣ等の被接合物、１２は基板であ
る。
生する交流電源、７は交流電源６から出力された交流電
圧をスイッチングするトライアック、８はトライアック
７の出力を低電圧、大電流に変換してコイル２に供給す
るトランス、９はヒータチップ３の温度を設定するため
の温度設定スイッチ、１０はトライアック７をオン／オ
フさせることによってコイル２に流れる電流を制御する
制御回路、１１はＩＣ等の被接合物、１２は基板であ
る。
【０００９】ヒータチップ３は、金属製の短い管であ
り、その一端が被接合物（本実施の形態では被接合物１
１のリード）と接触する押圧面となる。このヒータチッ
プ３は、それ自体が例えば２００〜３００℃程度の温度
になることから耐熱性に優れ、かつジュール熱によって
発熱させることから抵抗値が大きい方が望ましい。これ
らの条件を満足するものとして、モリブデン、タングス
テン、ステンレスなどの耐熱合金が用いられる。
り、その一端が被接合物（本実施の形態では被接合物１
１のリード）と接触する押圧面となる。このヒータチッ
プ３は、それ自体が例えば２００〜３００℃程度の温度
になることから耐熱性に優れ、かつジュール熱によって
発熱させることから抵抗値が大きい方が望ましい。これ
らの条件を満足するものとして、モリブデン、タングス
テン、ステンレスなどの耐熱合金が用いられる。
【００１０】なお、リフロソルダリングを行う場合に
は、半田が付着しないことが要求されるので、モリブデ
ン、タングステンなどを用いる。また、その他の金属で
半田が付着しないようにするためには、ヒータチップ３
の表面を高熱伝導性のセラミックスで覆うようにすれば
よい。
は、半田が付着しないことが要求されるので、モリブデ
ン、タングステンなどを用いる。また、その他の金属で
半田が付着しないようにするためには、ヒータチップ３
の表面を高熱伝導性のセラミックスで覆うようにすれば
よい。
【００１１】チップホルダ５ａは、一端（図１（ｂ）で
は下側）が閉じて他端（上側）が開いた円筒状の形をし
ており、その内部にコイル２が収められる。そして、ヒ
ータチップ３は、チップホルダ５ａ側からねじ止めされ
てチップホルダ５ａの底に取り付けられる。また、チッ
プホルダ５ｂは、その一端がチップホルダ５ａに取り付
けられ、もう一端が図示しない駆動手段に取り付けられ
る。そして、駆動手段によってチップホルダ５ｂを下降
させることにより、ヒータチップ３の押圧面を被接合物
１１のリードに接触させてリードを加圧することが可能
となる。
は下側）が閉じて他端（上側）が開いた円筒状の形をし
ており、その内部にコイル２が収められる。そして、ヒ
ータチップ３は、チップホルダ５ａ側からねじ止めされ
てチップホルダ５ａの底に取り付けられる。また、チッ
プホルダ５ｂは、その一端がチップホルダ５ａに取り付
けられ、もう一端が図示しない駆動手段に取り付けられ
る。そして、駆動手段によってチップホルダ５ｂを下降
させることにより、ヒータチップ３の押圧面を被接合物
１１のリードに接触させてリードを加圧することが可能
となる。
【００１２】このチップホルダ５ａ、５ｂは、ヒータチ
ップ３で発生した熱が被接合物以外の部分に逃げないよ
うに、断熱性に優れているものが望ましく、かつ後述す
るコイル２からの磁束によって誘導電流が生じないよう
に、電気絶縁性に優れているものが望ましい。これらの
条件を満足するものとして、ガラスあるいは断熱性のセ
ラミックスが用いられる。
ップ３で発生した熱が被接合物以外の部分に逃げないよ
うに、断熱性に優れているものが望ましく、かつ後述す
るコイル２からの磁束によって誘導電流が生じないよう
に、電気絶縁性に優れているものが望ましい。これらの
条件を満足するものとして、ガラスあるいは断熱性のセ
ラミックスが用いられる。
【００１３】次に、このような接合装置の動作を説明す
る。図２はヒータチップ３の発熱の基本原理を説明する
ための図である。制御回路１０が動作を開始してトライ
アック７に制御信号を出力すると、トライアック７がオ
ンとなり、交流電源６からの交流電圧がトランス８に印
加され、コイル２に電流Ｉが流れる。
る。図２はヒータチップ３の発熱の基本原理を説明する
ための図である。制御回路１０が動作を開始してトライ
アック７に制御信号を出力すると、トライアック７がオ
ンとなり、交流電源６からの交流電圧がトランス８に印
加され、コイル２に電流Ｉが流れる。
【００１４】コイル２に電流Ｉが流れると、図２の破線
のように磁束が発生する。この電流Ｉは１ｋＨｚの交流
電流なので、発生する磁束が時間的に変化し、この磁束
がヒータチップ３と鎖交することにより、ヒータチップ
３に誘導起電力が生じて誘導電流ｉが流れる。この誘導
電流ｉがヒータチップ３に流れると、ｉ2 ×Ｒ（Ｒはヒ
ータチップ３の抵抗値）のジュール熱が発生する。
のように磁束が発生する。この電流Ｉは１ｋＨｚの交流
電流なので、発生する磁束が時間的に変化し、この磁束
がヒータチップ３と鎖交することにより、ヒータチップ
３に誘導起電力が生じて誘導電流ｉが流れる。この誘導
電流ｉがヒータチップ３に流れると、ｉ2 ×Ｒ（Ｒはヒ
ータチップ３の抵抗値）のジュール熱が発生する。
【００１５】このようにしてヒータチップ３を加熱しな
がら、前述した駆動手段によりツール１を下降させてヒ
ータチップ３の押圧面で被接合物１１のリードを押さえ
る。一方、ヒータチップ３の温度は熱電対４によって電
圧に変換される。制御回路１０は、熱電対４の熱起電力
を増幅した電圧と、設定温度に対応するスイッチ９から
の電圧との差を求め、この差に基づきヒータチップ３の
温度が設定温度になるようにトライアック７を位相制御
する。
がら、前述した駆動手段によりツール１を下降させてヒ
ータチップ３の押圧面で被接合物１１のリードを押さえ
る。一方、ヒータチップ３の温度は熱電対４によって電
圧に変換される。制御回路１０は、熱電対４の熱起電力
を増幅した電圧と、設定温度に対応するスイッチ９から
の電圧との差を求め、この差に基づきヒータチップ３の
温度が設定温度になるようにトライアック７を位相制御
する。
【００１６】図３はトランス８に供給される電流（実
線）の波形図であり、斜線部は供給される電力を示す。
位相制御は、交流波形の斜線部だけを使用し、その割合
を半周期ごとにトライアック７の点弧角で制御する方法
である。つまり、制御回路１０は、ヒータチップ３の温
度が上昇して設定温度に近づくにつれて、図３に示すよ
うに電流を減らしていくことによりヒータチップ３の温
度を設定温度に保つ。
線）の波形図であり、斜線部は供給される電力を示す。
位相制御は、交流波形の斜線部だけを使用し、その割合
を半周期ごとにトライアック７の点弧角で制御する方法
である。つまり、制御回路１０は、ヒータチップ３の温
度が上昇して設定温度に近づくにつれて、図３に示すよ
うに電流を減らしていくことによりヒータチップ３の温
度を設定温度に保つ。
【００１７】半田が溶けるのに十分な熱と圧力をかけた
後、電流の供給を停止して冷却を行い、半田が固まった
ところで熱圧着ツール１を上昇させる。こうして、被接
合物１１のリードが基板１２のパターンに半田付けされ
る。以上のように、本実施の形態では電磁誘導作用によ
って熱圧着ツール１のヒータチップ３を発熱させるた
め、給電端子が不要となり、給電端子に熱が逃げること
がなくなるので、押圧面の温度分布を均一にすることが
できる。チップホルダ５ａ、５ｂは断熱性に優れ、かつ
ヒータチップ３に対して均等に接触しているので、これ
によって押圧面の温度分布が不均一になることはない。
後、電流の供給を停止して冷却を行い、半田が固まった
ところで熱圧着ツール１を上昇させる。こうして、被接
合物１１のリードが基板１２のパターンに半田付けされ
る。以上のように、本実施の形態では電磁誘導作用によ
って熱圧着ツール１のヒータチップ３を発熱させるた
め、給電端子が不要となり、給電端子に熱が逃げること
がなくなるので、押圧面の温度分布を均一にすることが
できる。チップホルダ５ａ、５ｂは断熱性に優れ、かつ
ヒータチップ３に対して均等に接触しているので、これ
によって押圧面の温度分布が不均一になることはない。
【００１８】なお、本実施の形態では、ジュール熱によ
る発熱作用のみを記述したが、ヒータチップ３が磁性体
であれば、ヒステリシス損による発熱も存在する。ま
た、本実施の形態では、押圧面が輪形となる管状のヒー
タチップ３で説明したが、ヒータチップ３は被接合物の
形状に応じて製作されるものなので、図４のように押圧
面が四辺形となる管状など他の形状であってもよいこと
は言うまでもない。
る発熱作用のみを記述したが、ヒータチップ３が磁性体
であれば、ヒステリシス損による発熱も存在する。ま
た、本実施の形態では、押圧面が輪形となる管状のヒー
タチップ３で説明したが、ヒータチップ３は被接合物の
形状に応じて製作されるものなので、図４のように押圧
面が四辺形となる管状など他の形状であってもよいこと
は言うまでもない。
【００１９】また、本実施の形態では、熱電対４による
フィードバックによってヒータチップ３の温度を制御す
る方式としたが、トランス８の２次側にホール電流検出
器などの電流検出器を設けてコイル２に流れる電流値を
フィードバックし、この電流値を制御するようにしても
よい。この場合には、熱電対４が不要となるので、押圧
面の温度をより均一にすることができる。
フィードバックによってヒータチップ３の温度を制御す
る方式としたが、トランス８の２次側にホール電流検出
器などの電流検出器を設けてコイル２に流れる電流値を
フィードバックし、この電流値を制御するようにしても
よい。この場合には、熱電対４が不要となるので、押圧
面の温度をより均一にすることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、給電手段からコイルに
交流電流を供給して、コイルから発生した磁束をヒータ
チップと鎖交させることにより、電磁誘導作用によって
ヒータチップに誘導電流が流れてヒータチップが発熱す
るので、従来のような給電端子が不要となり、給電端子
に熱が逃げることがなくなるので、ヒータチップの押圧
面の温度分布を均一にすることができる。これにより、
良好な接合状態を得ることができる。
交流電流を供給して、コイルから発生した磁束をヒータ
チップと鎖交させることにより、電磁誘導作用によって
ヒータチップに誘導電流が流れてヒータチップが発熱す
るので、従来のような給電端子が不要となり、給電端子
に熱が逃げることがなくなるので、ヒータチップの押圧
面の温度分布を均一にすることができる。これにより、
良好な接合状態を得ることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す接合装置の
ブロック図及び熱圧着ツールの構造図である。
ブロック図及び熱圧着ツールの構造図である。
【図２】 ヒータチップの発熱の基本原理を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】 トランスに供給される電流の波形図である。
【図４】 従来の熱圧着ツールの斜視図である。
１…熱圧着ツール、２…コイル、３…ヒータチップ、４
…熱電対、５ａ、５ｂ…チップホルダ、６…交流電源、
７…トライアック、８…トランス、９…温度設定スイッ
チ、１０…制御回路。
…熱電対、５ａ、５ｂ…チップホルダ、６…交流電源、
７…トライアック、８…トランス、９…温度設定スイッ
チ、１０…制御回路。
Claims (1)
- 【請求項１】 被接合物と接触する押圧面により被接合
物を加圧しながら加熱する熱圧着ツールと、この熱圧着
ツールに交流電流を供給する給電手段とを有する接合装
置であって、 前記熱圧着ツールは、給電手段に接続されたコイルと、 一端が前記押圧面となる管状の金属からなるヒータチッ
プと、 コイルから発生した磁束がヒータチップと鎖交し、かつ
ヒータチップの前記押圧面が下端に位置するように、コ
イル及びヒータチップを支持するチップホルダとからな
るものであることを特徴とする接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8085081A JPH09271937A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 接合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8085081A JPH09271937A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 接合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09271937A true JPH09271937A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13848669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8085081A Pending JPH09271937A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 接合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09271937A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011025257A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Alonics Ltd | 誘導加熱式半田付け装置 |
-
1996
- 1996-04-08 JP JP8085081A patent/JPH09271937A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011025257A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Alonics Ltd | 誘導加熱式半田付け装置 |
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