JPH0969683A - 金属部品の半田付け方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 他の電子部品などが近接していても容易に半
田付けでき、基板を反らせることなく、良好な商品価値
を維持したまま半田付けできる電磁シールド部品の半田
付け方法及びその装置を得ること。 【解決手段】 本発明の半田付け装置１は電子回路基板
Ｐを保持する受け台２と、この受け台２の上方に配設さ
れた磁力線発生ヘッド３と、この磁力線発生ヘッド３を
上下動させる電動モータ６と、前記磁力線発生ヘッド３
に所定の高周波数の電流を供給する交流発振装置７など
とから構成されおり、磁力線発生ヘッド３に高周波電流
を流して基板Ｐに半田付けしようとする電磁シールド部
品Ｓを高周波誘導により加熱して半田付けする方法を採
っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁シールド部
品、放熱板などの磁性金属部品を電子回路基板に半田付
けにより実装する金属部品の半田付け方法及びその装置
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、半田付け方法としては、（１）こ
て式、（２）フローディップ式、（３）リフロー式、及
び（４）パルスヒート式などがある。電磁シールド部
品、放熱板などの金属部品（以下の説明においては金属
部品の一例として電磁シールド部品を採り上げて説明す
る）を電子回路基板（以下、単に「基板」と略記する）
に半田付けにより実装する場合にも、前記いずれかの方
法が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの半田
付け方法を用いて電磁シールド部品を基板に半田付けす
る場合には、それぞれ下記のような問題点がある。即
ち、 （１）こて式 人手またはロボットによりこてを用いて半田付けする場
合には、複数の半田付けしようとする電磁シールド部品
が接近して配設されていたり、半田付けしようとする電
磁シールド部品の周辺に他の部品が接近して配設されて
いると、こてがそれらの部品間に入らず、半田付けがで
きない （２）フローディップ式 ポイントの半田付けになるため、電磁シールド部品の場
合には、充分なシールド効果が得られない （３）リフロー式 熱により基板の反りなどが発生し、電磁シールド部品の
安定した半田付けが期待できない （４）パルスヒート式 熱効率が芳しくないため電磁シールド部品の半田付けに
は不適である。また、間接であるため発熱体が赤熱する
場合もあり、電磁シールド部品が焼け、変色し、商品価
値を下げてしまう。

【０００４】従って、本発明は、これらの問題点を除去
することを課題とするものであって、他の電子部品など
が近接していても容易に半田付けでき、基板を反らせる
ことなく、良好な商品価値を維持したまま半田付けでき
る金属部品の半田付け方法及びその装置を得ることを目
的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】それ故、本発明の金属部
品の半田付け方法は、予め配線回路が形成され、その配
線回路の少なくとも要所に半田が被覆された電子回路基
板に金属部品を半田付けする場合に、その金属部品を渦
電流により発生した熱で加熱し、その加熱された金属部
品の熱で前記半田を溶融して、金属部品を電子回路基板
に半田付けする方法を採って、前記課題を解決した。

【０００６】また、前記金属部品の半田付け方法を実現
する一手段としての金属部品の半田付け装置は、電子回
路基板を所定の位置関係で保持できる受け台と、この受
け台の上方に配設された磁力線発生ヘッドと、この磁力
線発生ヘッドを上下動させる駆動装置と、前記磁力線発
生ヘッドに所定の高周波数の電流を供給する交流発振装
置とから構成して、前記課題を解決している。

【０００７】更にまた、一例としての前記金属部品の半
田付け用磁力線発生ヘッドは、半田付けしようとする金
属部品の外形に沿った外形を備えた高透磁率磁性体のブ
ロックからなり、このブロックの外周面に誘導コイルが
卷回されて構成されている。

【０００８】従って、本発明の金属部品の半田付け方法
及びその装置によれば、磁力線発生ヘッドからの高周波
磁束により、半田付けしようとする金属部品そのもの、
或いは金属枠に渦電流が誘導され、その誘導された渦電
流により加熱され、その発生した熱により金属部品を半
田付けしようとする基板の半田が溶融し、その金属部品
を基板に良好に半田付けすることができる。

【０００９】

【実施例】次に、図１乃至図７を参照しながら、本発明
の金属部品の半田付け方法及びその装置を説明する。図
１は本発明の実施例である金属部品の半田付け装置の概
念的構成図であり、図２は図１に示した金属部品の半田
付け装置の一構成要素である磁力線発生ヘッドを示して
いて、同図Ａはその側面断面図、同図Ｂはその下面平面
図であり、図３は図２に示した磁力線発生ヘッドの端面
に装着されているバッファと熱電対とを示していて、同
図Ａはその拡大側面図、同図Ｂは拡大平面図であり、図
４は電子回路基板に半田付けしようとする各種電磁シー
ルド部品を示していて、同図Ａは天板付き電磁シールド
部品の側面拡大断面図、同図Ｂは窓開き電磁シールド部
品の側面拡大断面図、同図Ｃは枠のみの電磁シールド部
品の側面拡大断面図であり、図５は磁力線発生ヘッドの
他の実施例を示していて、同図Ａはその側面断面図、同
図Ｂはその下面平面図であり、図６は磁力線発生ヘッド
の更に他の実施例を示す側面断面図であり、そして図７
は半田付けしようとする金属部品の構造により磁力線発
生ヘッドに装着する金属枠の斜視図である。

【００１０】先ず、図１乃至図４を参照しながら、本発
明の金属部品の半田付け装置（以下、単に「半田付け装
置」と略記する）の構成及び動作を説明する。この半田
付け装置１は、大きく分けて、例えば、両面実装基板の
ような基板Ｐを保持する受け台２と、この受け台２の上
方に配設された磁力線発生ヘッド３と、この磁力線発生
ヘッド３を上下動させる駆動装置である電動モータ６
と、前記磁力線発生ヘッド３に所定の高周波数の電流を
供給する交流発振装置７などとから構成されている。

【００１１】前記受け台２の上面には半田付けしようと
する電磁シールド部品Ｓと前記磁力線発生ヘッド３との
所定の関係で電磁シールド部品Ｓを半田付けしようとす
る基板Ｐの位置出しを行う高さ位置出しの短い複数本の
ピン２０１と水平方向の位置出しの基板Ｐを貫通する長
さの複数本のピン２０２とを備えている。

【００１２】前記磁力線発生ヘッド３は、基本的には、
例えば、フェライトのような高透磁率磁性体のブロック
３０１の外周面に誘導コイル３０２とから構成されてい
る。このブロック３０１の外形は、半田付けしようとす
る電磁シールド部品Ｓの外形構造に沿った外形で形成さ
れている。例えば、図４Ａに示した天板付き電磁シール
ド部品Ｓａを基板Ｐに実装、半田付けする場合には、図
２に示したように、その天板付き電磁シールド部品Ｓａ
の天板Ｓａ１に応じた寸法の、その天板Ｓａ１に接触す
る平面が正方形のブロック３０１の構造に形成され、そ
の外周に誘導コイル３０２が巻かれている。そしてこの
誘導コイル３０２は交流発振装置７に接続されている。
この交流発振装置７は、例えば、数十ＫＨｚの高周波電
流を発生する。なお、以下の説明では、電磁シールド部
品Ｓとして図４Ａに示されている天板付き電磁シールド
部品Ｓａを採り挙げて説明するが、単に「電磁シールド
部品Ｓａ」と略記する。

【００１３】また、前記磁力線発生ヘッド３のブロック
３０１の受け台２側先端部に少なくとも一個の吸引口３
０３が開けられており、この吸引口３０３に通じる管３
０４がブロック３０１内を通って外部に導出されてい
る。管３０４の他端は吸引ポンプ（不図示）に接続され
ている。

【００１４】更にまた、前記ブロック３０１の電磁シー
ルド部品Ｓａと接触する先端面には、図１及び図３に示
したように、例えば、厚さ２ｍｍ程度のテフロンなどの
耐熱性樹脂からなるバッファ４が固定されている。この
バッファ４の機能の一つは、加熱された電磁シールド部
品Ｓａからの熱が熱伝導（または放熱）により磁力線発
生ヘッド３のブロック３０１が加熱されることを防止す
ることであり、他の機能は電磁シールド部品Ｓａや基板
Ｐの捩じれ、寸法のばらつきの矯正を行うことや、後記
するように、電磁シールド部品Ｓａから基板Ｐの半田及
び配線への熱伝導を良くするために一定の圧力を電磁シ
ールド部品Ｓａに掛けるが、この時、電磁シールド部品
Ｓａ全体に均一な圧力が掛かるようにさせる働きをす
る。

【００１５】更に、バッファ４の電磁シールド部品Ｓａ
と接触する位置に、図３に示したように、そのバッファ
４に一部を切り欠いて温度センサーである熱電対５が接
着剤を用いて固定されており、この熱電対５の出力側は
コントローラ８に接続され、所定のプロファイルになる
ように制御するための基礎情報を出す。温度センサーと
しては非接触型の温度センサーも使用することができ
る。

【００１６】ブロック３０１の電磁シールド部品Ｓａと
の接触面とは反対側は、磁力線発生ヘッド３の主要部分
より大きくし、他部分の発熱を防止できる構造に形成さ
れている。また、この反対側のブロック３０１の背面に
は、前記電動モータ６が連結されていて、磁力線発生ヘ
ッド３を昇降させ、そして磁力線発生ヘッド３により電
磁シールド部品Ｓａへ所定の押圧力を付与する。この押
圧力はブロック３０１の前記背面と電動モータ６との間
に装着された圧力センサー９により制御される。この圧
力センサー９の出力側は前記コントローラ８に接続され
ている。前記電動モータ６は駆動装置１０で駆動され、
この駆動装置１０は前記コントローラ８の出力信号で制
御される。

【００１７】次に、この半田付け装置１を用いて、電磁
シールド部品Ｓａを基板Ｐに半田付けする半田付け方法
を説明する。先ず、配線が施され、電子回路を構成する
電子部品が載置、半田付けされている基板Ｐの前記配線
の所定箇所にディスペンサなどでクリーム半田を供給、
塗布する。予めこのように用意された基板Ｐを受け台２
の基準面となるピン２０１上にピン２０２をガイドとし
て載置する。

【００１８】次に、上方の待機位置にある磁力線発生ヘ
ッド３を電動モータ６及び駆動装置１０の動力で左右に
回動及び降下、上昇させ、図示していないステージの所
定の位置に予め待機させてある半田付けしようとする電
磁シールド部品Ｓａを前記磁力線発生ヘッド３の吸引ポ
ンプを作動させて、そのブロック３０１の先端部で、前
記吸引口３０３及び管３０４を通じて吸引し、前記受け
台に保持されている基板Ｐ表面の所定位置の上方に持ち
きたし、前記電動モータ６を作動させて降下させ、前記
所定位置に載置する。そして、更に電動モータ６の動力
を用いて載置された電磁シールド部品Ｓａを基板Ｐに所
定時間の間、所定の押圧力で押圧する。この押圧力は前
記圧力センサー９で検出され、その出力信号が前記コン
トローラ８に供給され、この出力信号を基にしてコント
ローラ８から前記駆動装置１０に制御信号が送られ、前
記所定時間の間、所定の押圧力で電磁シールド部品Ｓａ
を基板Ｐに押圧する。

【００１９】基板Ｐへの電磁シールド部品Ｓａの載置、
押圧と相前後して、前記交流発振装置７から前記誘導コ
イル３０２に高周波電流を通電する。そうすると誘導コ
イル３０２から高周波の磁束が発生し、この高周波磁束
により電磁シールド部品Ｓａ内に渦電流が誘導、発生
し、電磁シールド部品Ｓａそのものが発熱体となって基
板Ｐ上の電磁シールド部品Ｓａを半田付けする場所の配
線及びクリーム半田を加熱、溶融する。従って、その所
定の場所に電磁シールド部品Ｓａを半田付けすることが
できる。

【００２０】前記所定の配線及びクリーム半田が所定の
温度に達すると、前記熱電対５が作動して、その出力信
号が前記コントローラ８に供給され、そしてコントロー
ラ８の制御信号により交流発振装置７の作動を停止さ
せ、誘導コイル３０２への高周波電流の供給を停止す
る。同時にコントローラ８から制御信号が前記駆動装置
１０に供給され、磁力線発生ヘッド３を上方位置へ上昇
させ、停止させる。或いは次の電磁シールド部品Ｓａを
吸着するためにステージへ回動させる。以後、この半田
付け動作を繰り返すことにより、次々に供給されてくる
基板Ｐに電磁シールド部品Ｓａを半田付けすることがで
きる。

【００２１】前記の説明では、電磁シールド部品Ｓａを
磁力線発生ヘッド３で吸着して基板Ｐの所定の位置に載
置するように説明したが、前工程において、クリーム半
田を塗布された基板Ｐに電磁シールド部品Ｓａを予め載
置しておき、磁力線発生ヘッド３には電磁シールド部品
Ｓａに高周波磁束を供給する機能と押圧力を付与する機
能だけを行わすだけでもよい。

【００２２】ところで、実際には、電磁シールド部品Ｓ
を基板Ｐに半田付けするとなると、その半田付けする箇
所がグランドであるだけに、その対応箇所の配線パター
ンに大小があり、また、周辺に半田付けされている他の
電子部品の熱容量の違いもあり、一様な加熱では半田付
け時間が、場合によれば、大幅に異なることになる。そ
れ故、熱容量が大きい箇所には、図５に示したように、
上下方向にＬ型の溝３０５を形成し、この溝３０５部分
とブロック３０１の一部の外周面に部分誘導コイル３０
２Ａを巻き、そしてこの部分誘導コイル３０２Ａの上に
前記誘導コイル３０２を巻くと、部分的に渦電流の発生
を増すことができ、従って、その部分の発熱量を増大す
ることができる。

【００２３】また、熱容量の差が余り大きくなければ、
電磁シールド部品Ｓａの側板Ｓａ２にも渦電流を発生さ
せるために、磁力線発生ヘッド３のブロック３０１の電
磁シールド部品の対接面積を電磁シールド部品Ｓａの天
板Ｓａ１よりも、例えば、各辺２〜３ｍｍづつ広くする
ことで調整することができる。

【００２４】以上の説明では、電磁シールド部品Ｓとし
て、主に図４Ａに示した天板付き電磁シールド部品Ｓａ
を用いて説明したが、同図Ｂに示したような窓開き電磁
シールド部品Ｓｂを半田付けする場合には、前記磁力線
発生ヘッド３を用いても、窓Ｓｂ１を構成する周辺の枠
Ｓｂ２の幅Ｗを調整することで、窓開き電磁シールド部
品Ｓｂ、配線、クリーム半田などに発生する発熱量を所
要の発熱量に制御することができる。

【００２５】また、同図Ｃに示したように、側板Ｓｃ１
だけで構成された枠のみ電磁シールド部品Ｓｃである
と、これまでに説明した半田付け方法では、殆ど枠のみ
電磁シールド部品Ｓｃが発熱しない。従って、このよう
な構造の電磁シールド部品Ｓｃを半田付けする場合に
は、図６に示したように、磁力線発生ヘッド３のブロッ
ク３０１を枠のみ電磁シールド部品Ｓｃの内周寸法より
やや小さめの寸法で構成し、この先端部に導電性の金属
枠２０を装着して、枠のみ電磁シールド部品Ｓｃの内部
に嵌め込み、高周波電流を流す。このような方法を採る
と、金属枠２０が加熱し、この加熱された金属枠２０に
接触している側板Ｓｃ１が熱伝導により加熱し、枠のみ
電磁シールド部品Ｓｃを基板Ｐの配線に半田付けするこ
とができる。

【００２６】前記金属枠２０は、図７に示したような金
属枠２０Ａのように、部分的に枠２１部分の幅を狭めた
り、広めたりすることにより発熱量を制御することがで
きる。この金属枠２０Ａの側板は無くてもよいが、側板
があった方が発熱量が大きく半田付けには効率的であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の金属部
品の半田付け方法及びその装置によれば、高周波誘導加
熱により加熱される電磁シールド部品そのものを発熱体
とするため、他の電子部品が既に実装されている基板に
おいて、半田ごてなどが入らない狭い空間であっても、
容易に半田付けすることができる。そして、半田ごてな
どの発熱体を電磁シールド部品に押し当てて間接的に加
熱する方法に比して熱効率がよい。

【００２８】また、前記間接的な加熱方法では、例え
ば、発熱体が５５０°Ｃのように赤熱する場合があり、
電磁シールド部品が焼け、変色して、商品価値を下げて
しまうことがあるが、本発明によれば加熱温度を制御で
き、変色させる事故も生ぜず、基板を反らせることな
い。更にまた、金属枠を装着した状態の磁力線発生ヘッ
ドを使って間接的に加熱する場合でも、本発明の半田付
け装置によれば、ブロックの先端部に装着されているバ
ッファが電磁シールド部品との接触を良好にし、熱伝導
が効率よく行われるので、電磁シールド部品が効率良く
加熱される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例である金属部品の半田付け装
置の概念的構成図である。

【図２】 図１に示した金属部品の半田付け装置の一構
成要素である磁力線発生ヘッドを示していて、同図Ａは
その側面断面図、同図Ｂはその下面平面図である。

【図３】 図２に示した磁力線発生ヘッドの端面に装着
されているバッファと熱電対とを示していて、同図Ａは
その拡大側面図、同図Ｂは拡大平面図である。

【図４】 電子回路基板に半田付けしようとする各種電
磁シールド部品を示していて、同図Ａは天板付き電磁シ
ールド部品の側面拡大断面図、同図Ｂは窓開き電磁シー
ルド部品の側面拡大断面図、同図Ｃは枠のみの電磁シー
ルド部品の側面拡大断面図である。

【図５】 磁力線発生ヘッドの他の実施例を示してい
て、同図Ａはその側面断面図、同図Ｂはその下面平面図
である。

【図６】 磁力線発生ヘッドの更に他の実施例を示す側
面断面図である。

【図７】 半田付けしようとする金属部品の構造により
磁力線発生ヘッドに装着する金属枠の斜視図である。

【符号の説明】

１ 本発明の実施例である金属部品の半田付け装置 ２ 受け台 ２０１ ピン ２０２ ピン ３ 磁力線発生ヘッド ３０１ ブロック ３０２ 誘導コイル ３０２Ａ 部分誘導コイル ３０３ 吸引口 ３０４ 管 ３０５ 溝 ４ バッファ ５ 熱電対 ６ 電動モータ ７ 交流発振装置 ８ コントローラ ９ 圧力センサー １０ 駆動装置 ２０ 金属枠 ２０Ａ 金属枠 ２１ 枠 Ｓ 電磁シールド部品 Ｐ 電子回路基板（基板）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め配線回路が形成され、該配線回路の
   少なくとも要所に半田が被覆された電子回路基板に金属
   部品を半田付けする場合に、該金属部品を渦電流により
   発生した熱で加熱し、その加熱された金属部品の熱で前
   記半田を溶融することにより、前記金属部品を前記電子
   回路基板に半田付けすることを特徴とする金属部品の半
   田付け方法。
2. 【請求項２】 電子回路基板を所定の位置関係で保持で
   きる受け台と、 該受け台の上方に配設された磁力線発生ヘッドと、 該磁力線発生ヘッドを上下動させる駆動装置と、 前記磁力線発生ヘッドに所定の高周波数の電流を供給す
   る交流発振装置とから構成されていることを特徴とする
   金属部品の半田付け装置。
3. 【請求項３】 半田付けしようとする金属部品の外形に
   応じた外形を備えた高透磁率磁性体のブロックからな
   り、該ブロックの外周面に誘導コイルが卷回されている
   ことを特徴とする金属部品の半田付け用磁力線発生ヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 前記ブロックの高周波を印加する先端部
   は複数個に分割されており、それらの少なくとも１個の
   分割ブロックの外周面に誘導コイルが卷回されており、
   更に前記ブロックの全外周面に誘導コイルが卷回されて
   いることを特徴とする請求項３に記載の金属部品の半田
   付け用磁力線発生ヘッド。
5. 【請求項５】 前記駆動装置を作動させて前記磁力線発
   生ヘッドを最下降位置に降下させた時、該最下降位置で
   所定の時間、所定の押圧力で、電子回路基板に半田付け
   しようとする金属部品を押圧する押圧装置を備えている
   ことを特徴とする請求項２に記載の金属部品の半田付け
   装置。
6. 【請求項６】 前記押圧装置は圧力センサーを備えてい
   ることを特徴とする請求項３に記載の金属部品の半田付
   け装置。
7. 【請求項７】 前記磁力線発生ヘッドの前記受け台側先
   端部には温度センサーが装着されていることを特徴とす
   る請求項２に記載の金属部品の半田付け装置。
8. 【請求項８】 前記磁力線発生ヘッドの前記受け台側先
   端部の半田付けしようとする金属部品に接触する部分は
   耐熱性樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項２
   に記載の金属部品の半田付け装置。
9. 【請求項９】 前記磁力線発生ヘッドの前記受け台側先
   端部に少なくとも一個の吸引口が開けられており、該吸
   引口に通じる管が前記磁力線発生ヘッドのブロック内に
   形成されていることを特徴とする請求項２に記載の金属
   部品の半田付け装置。
10. 【請求項１０】 半田付けしようとする金属部品の構造
    に応じて、該金属部品を間接的に加熱する金属枠が装着
    されていることを特徴とする請求項２に記載の金属部品
    の半田付け装置。