JPH1024360A

JPH1024360A - 半田付け装置

Info

Publication number: JPH1024360A
Application number: JP8193207A
Authority: JP
Inventors: Norio Okuya; 憲男奥谷; Yoshimichi Ishii; 好道石井; Kazuo Tanimoto; 一夫谷本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品等の半田接合に使用する半田付け装
置において、半田こてによる接触伝熱で被半田付け面へ
の半田の安定溶融を提供することを目的とする。【解決手段】半田こて５による接触伝熱で被半田付け
面１５と半田付け対象物１６に半田付けをする半田こて
ユニット４と、糸半田１２が半田濡れ面６ａに到達する
までの間に温風ノズル１０より噴出した温風１７により
加熱され、溶融半田からのガス状の蒸気を温風１７で半
田濡れ面６ａから排除し、被半田付け面１５を温風１７
で非接触加熱する半田こて用ヒータ７で加熱される熱交
換器９で構成することにより、被半田付け面への半田の
安定溶融が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品等の半田
接合に使用する半田付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半田付け装置は、フロー、リフロ
ーをはじめ、多点の半田を一括に、高品質に半田付けを
するものが進歩して来ている。しかし、フロー、リフロ
ー等で処理できないポイント半田付けには、ロボット等
を用いたこて半田によるポイント自動半田付け装置が多
く使用されている。

【０００３】通常、半田付け時には、半田付け対象物の
表面を覆っている金属酸化膜や、汚れをフラックスの活
性度を上げ洗浄したり、半田付け対象物と半田との間で
合金層を得るため、半田付け対象物の温度を所定の温度
まで加熱する必要がある。

【０００４】そこで、こて半田では、こて濡れ面を被半
田付け面及び半田付け対象物に押し当て、高温のこてに
よる伝熱で被半田付け面及び半田付け対象物を加熱す
る。

【０００５】被半田付け面の温度が上昇すると、所定量
のフラックス入り糸半田を供給加熱し、供給された糸半
田と共に供給されたフラックスは、半田金属より融点が
低い為、半田金属が溶解するよりも速く溶けて被半田付
け面上に流れて被半田付け面の表面の汚れ、金属酸化膜
を洗浄除去する。その後溶融半田金属が流れることによ
って、こてからの直接的伝熱の他にこてから溶融半田を
介した間接的伝熱も加わり被半田付け面への伝熱が促進
され、被半田付け面との間で合金層が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、こてと供給半田やこてと半田付け対象物
の相対位置、表面状態、接触状態といった接触部の多様
な状態により伝熱量が変化し、供給半田や被半田付け面
への加熱不足による半田不良が発生するという問題点を
有していた。

【０００７】また、こて加熱により溶融した糸半田のフ
ラックスは更にこてにより加熱され、フラックス蒸気と
なり蒸発する。このフラックス蒸気がこてに再付着する
と急速に炭化しこて面上を覆い、炭化フラックスと溶融
半田の表面張力による溶融半田の被半田付け面への流れ
込み不良が半田不良を発生させるという問題点も有して
いる。

【０００８】この問題に対し、熱風で半田と半田付け対
象物を加熱し、糸半田を溶融させ、溶融半田を被半田付
け面に流し込んで半田付けを行う熱風を用いた半田で
は、半田付け対象物との接触状態に関わらず半田付けを
行え、また、フラックス蒸気の炭化も生じない。しか
し、熱風で半田を溶融させて被半田付け面に流し込むた
めには、半田付け対象物付近でかなり高温の熱風を維持
しなければならないため、半田付け対象物の周囲部品に
温度上昇による熱影響を与えるという重大な問題を有し
ていた。

【０００９】このような問題に対し、本出願人は特願平
７−１３１４８８号で、供給される糸半田が半田こて面
に到達するまでの間に温風ヒータより噴出した温風によ
り加熱されると共に、半田こて面に到達した糸半田が溶
融した時に生じるガス状の蒸気を温風ヒータより噴出し
た温風により半田こて面から排除し、被半田付け面を温
風ヒータより噴出した温風により加熱されるように温風
ヒータを配設し、こてによる接触伝熱で被半田付け面へ
の半田の安定溶融を提供できる半田付け装置を提案し
た。

【００１０】この半田付け装置においては、こてヒータ
と温風ヒータの二つのヒータが必要でスペース性やコス
ト面で改善が望まれていた。

【００１１】また、こて先に溶融半田が付着するため、
半田付け量にばらつきが発生する恐れがあり、また半田
接合後その接合部からこて先を離間する際に溶融半田が
連なり、高速でこて先を離間させると中間部分が分離し
て半田ボールとなって周囲に飛散し、短絡を生じる等の
問題がある。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、こてによる接触伝熱で被半田付け面への半田の安定
溶融を安価で容易に提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の半田付け装置は、温風の加熱手段をこての加
熱ヒータに隣接するように配設した熱交換器から成るよ
うに構成したものである。

【００１４】また、好適には半田こての加熱ヒータに接
するように温風用の供給エアーチューブを巻き付け熱交
換するようにすることが望ましい。

【００１５】これにより、半田こてのヒータで半田こて
と共に、温風の熱交換器が加熱されるように熱交換器を
配設することにより、こてヒータと温風ヒータが一つの
ヒータですみコンパクトで安価な半田こてが構成でき
る。

【００１６】また、こての加熱ヒータとこてをヒータに
固定するこてホルダーの間に温風用の供給エアーチュー
ブを巻き付け熱交換することにより、ヒータの熱を有効
利用することができる。

【００１７】また、こてが、使用状態で自身が酸化せず
かつ半田が付着しない材料にて構成することにより、こ
てが酸化せず、半田も付着しないので、フラックスは半
田接合部の還元と濡れ性の確保だけに作用すれば良いた
めに十分にその効果を発揮し、良好な半田接合を達成で
きる。また、こてに半田が付着しないので、半田接合後
こてを高速で離間移動させても半田ボールが飛散せず、
また半田量が安定するので良好な半田接合が確保され
る。

【００１８】また、こてを、フラックスと親和性を有す
る材料、好適には炭素系材料、特にグラファイトにて構
成することにより、こてに半田が付着しないと半田に対
する熱伝導が悪くなって溶け込み性が悪化するのに対し
て、フラックスが親和性を持つことによってフラックス
を介して半田のこてに対する濡れ性が得られて溶け込み
性を確保することができ、こてに半田の付着を防止しな
がら半田の溶け込み性を良好にすることができる。

【００１９】さらに、こてを熱伝導異方性を有するシー
ト状またはブロック状のグラファイトから成り、高熱伝
導性を有する面がこて取付部から半田濡れ部に向かう方
向に沿うように構成すると、熱伝導効率が高く、半田の
溶け込み性をさらに良好にすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のこて
半田付け装置を図１〜図４を参照して説明する。

【００２１】図１、図２において、ロボットアームの先
端部１に上下移動自在に可動板２が配設され、シリンダ
装置３にて上下駆動可能に構成され、この可動板３に半
田こてユニット４が取付けられている。半田こてユニッ
ト４は、半田こて加熱用のヒータ７の内部に銅製のこて
本体５が保持されており、そのこて本体５の先端にこて
先６が一体的に取付けられている。ヒータ７の周囲に
は、基端側がエアー供給源（図示せず）に接続されたエ
アー供給配管（温風用の供給エアーチューブ）８がスパ
イラルに巻回されて熱交換器９が構成され、エアー供給
配管８の先端部は温風吹出しノズル１０に形成され、こ
て先７の先端部に向けてヒータ７にて加熱された温風を
吹き出すように構成されている。１１は半田こて本体５
を保持するとともに熱交換器９の周囲を取り囲む半田こ
てホルダーである。

【００２２】１２は、中心部にフラックスが含有された
糸半田で、半田供給ガイド１３にて温風吹出しノズル１
０による吹き出し方向と略同一方向に沿ってこて先６の
先端部に向けて供給され、温風雰囲気に包まれた状態で
加熱された温風にてその半田が加熱されるように構成さ
れている。１４は半田供給ガイド１３を支持するガイド
ホルダーである。図１において、１５は被半田付け面、
１６は半田付け対象物、１７は加熱された温風、１８は
溶融半田である。

【００２３】こて先６は、図３（ａ）に示すように、半
田が付着せずかつ使用状態で酸化することのない等方性
カーボン等から成る強度保持材１９の周囲に、同じく半
田が付着せずかつ使用状態で酸化せずかつ熱伝導異方性
を有するシート状グラファイト２０を固く巻き付けて構
成されており、強度保持材１９とシートの先端及びシー
ト間は、４００℃以上の耐熱性を有するガラス状カーボ
ン等の接着材にて一体的に接着されている。シート状グ
ラファイト２０は、その高熱伝導方向がこて先６の取付
部から半田濡れ部６ａに向かう方向に沿うように形成さ
れている。また、こて先６の先端部の半田濡れ部６ａは
研磨加工によって形成されている。こて先６の具体数値
例を示すと、強度保持材１９は直径２ｍｍ、長さ５０ｍ
ｍで、シート状グラファイト２０の膜厚は０．１ｍｍ
で、こて先６の外径が５ｍｍになるまでこのシート状グ
ラファイト２０を巻付けて構成されている。

【００２４】また、こて先６は、図３（ｂ）に示すよう
に、等方性カーボン等から成る巻芯２１にシート状グラ
ファイト２０を固く巻き付け、その外周にカーボンセラ
ミックスのコーティング層、あるいは半田濡れ性が悪く
酸化しない金属のメッキ層などの補強層２２を形成して
構成してもよい。

【００２５】さらに、こて先６は、図４に示すように、
単結晶ライクグラファイトから成る角柱状グラファイト
２３にて構成している。また図４に仮想線で示すよう
に、その高熱伝導面に対して垂直方向の面にガラス状カ
ーボン等の耐熱性接着材やコーティング材から成る補強
層２４を設け、高熱伝導面に対して垂直方向に剥離し易
いグラファイト２３の剥離を防止するとともに、こて先
６の強度を確保した構成としてもよい。

【００２６】次に、以上の構成において、半田こてユニ
ット４にて被半田付け面１５に半田付け対象物１６を半
田付けする動作を説明する。

【００２７】まず、半田こてユニット４はシリンダ装置
３によって被半田付け面１５に下ろされ、ヒータ７によ
り加熱されたこて本体５からこて先６を経てその先端か
ら被半田付け面１５に伝熱される。同時に、温風吹出し
ノズル１０から熱交換器９にて加熱された温風１７がこ
て先６及び被半田付け面１５の表面に吹き付けられるこ
とによって非接触加熱される。その際、こて先６の接触
加熱による伝熱が被半田付け面１５に伝わるより速く、
温風１７により非接触加熱によって被半田付け面１５が
加熱されるので、糸半田１２が半田濡れ面６ａに到達し
て溶融した溶融半田１８は急速にかつ安定して被半田付
け面１５に流動し、溶融半田１８により被半田付け面１
５と半田付け対象物１６との間で合金層が形成され、半
田接合される。このとき、こて先６に溶融半田１８が付
着しないので、半田接合後こて先６を高速で離間移動さ
せても半田ボールが飛散せず、また半田量が安定するの
で良好な半田接合が確保される。

【００２８】また、温風吹出しノズル１０の半田付け箇
所に向かう延長線を半田供給ガイド１３の延長線とほぼ
同一方向に向けているので、加熱された温風１７は上記
のように被半田付け面１５に吹き付けられるとともに、
半田供給ガイド１３から送り出される糸半田１２を加熱
するので、半田濡れ面６ａでの糸半田１２の溶融が容易
となり、半田の溶け込み性を良好にでき、半田が付着し
ないこて先６を用いたことによる半田の溶け込み悪化が
解消される。また、半田濡れ面６ａと糸半田１２との温
度差によって生じる半田ボール等の飛散も少なくなる。

【００２９】供給された糸半田１２内のフラックスは、
半田金属より融点が低い為、半田金属が溶解するよりも
速く溶けて被半田付け面１５上に流れて被半田付け面１
５の表面の汚れ、金属酸化膜を洗浄除去する一方で、一
部は沸騰蒸発し、フラックス蒸気となる。フラックス蒸
気は半田濡れ面６ａに当たり、時間が経過するにつれフ
ラックス炭化を招くばかりか、溶融半田の中で沸騰蒸発
した際には溶融半田を一緒に半田ボールとしてはじき飛
ばし、回路内に飛散し、回路ショート等のトラブル原因
となる。そこでフラックス蒸気が上昇して半田濡れ面６
ａに当たらないように被半田付け面１５への非接触加
熱、糸半田１２の加熱に使用した前記温風１７を半田濡
れ面６ａの上部や側部に吹き付けることによってフラッ
クス蒸気の向きを変える。このように、温風１７がフラ
ックス蒸気を半田濡れ面６ａから排除することによって
半田濡れ面６ａ内での炭化を遅らせ、従来より長く半田
濡れ面６ａの半田との濡れ性を維持することが可能とな
る。

【００３０】このような半田付け動作によって、こて先
６と糸半田１２やこて先６と半田付け対象物１６の相対
位置が遠いとか、半田濡れ面６ａの半田との濡れ性が悪
い状態といった接触部の多様な状態があったとしても、
温風１７による伝熱の流路が確保されていれば、被半田
付け面１５への溶融不足といった問題は生じない。

【００３１】また、糸半田１２の加熱及び温風１７によ
る被半田付け面１５への非接触加熱は半田こて加熱の伝
熱促進の役割をもつことから半田こて温度を従来より下
げることが可能となり、半田ボール発生の基であるフラ
ックスの気化爆発を起こさせない面でもフラックス蒸気
を半田濡れ面６ａから排除することと共に有効である。

【００３２】しかも、こて先６がグラファイトから成る
ため使用状態で酸化せず、溶融半田１８も付着しないた
め、フラックスは半田接合部の還元と濡れ性の確保だけ
に作用すれば良いために十分にその効果を発揮する。し
たがって、良好な半田接合を達成することができる。

【００３３】さらに、こて先６がグラファイトから成
り、フラックスと親和性を有するので、上記のようにこ
て先６に溶融半田１８が付着しないと半田の溶け込み性
が悪化するのに対して、フラックスを介して半田の溶け
込み性を確保することができ、こて先６に対する半田の
付着を防止しながら半田の溶け込み性を良好にすること
ができる。また、こて先６を熱伝導異方性を有するシー
ト状またはブロック状のグラファイトにて構成し、その
高熱伝導性を有する面をこて先６の取付部から半田濡れ
面６ａに向かう方向に沿うようにしているので、熱伝導
効率が高く、半田の溶け込み性をさらに良好にすること
ができる。

【００３４】また、本実施形態では、エアーをヒータ７
の周囲に配設した熱交換器９にて加熱するようにしてい
るので、半田こてを加熱するヒータ７の熱を利用して熱
効率良くエアーを加熱することができるとともに、コン
パクトな構成とすることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半田こて
のヒータで半田こてと共に、温風の熱交換器が加熱され
るように熱交換器を配設することにより、こてヒータと
温風ヒータが一つのヒータですみコンパクトで安価な半
田こてが構成でき、また、ヒータとこてホルダーの間に
温風用の供給エアーチューブを巻き付け熱交換すること
により、ヒータの熱を有効利用することができるという
有利な効果が得られる。

【００３６】また、使用状態で自身が酸化せずかつ半田
が付着しない材料から成るこて先を有する半田こてを用
いることにより、フラックスは半田接合部の還元と濡れ
性の確保だけに作用すれば良いために十分にその効果を
発揮し、良好な半田接合を達成でき、またこて先に溶融
半田が付着しないので、こて先を高速で離間移動させて
も半田ボールが飛散せず、また半田量が安定するので良
好な半田接合を確保することができる。

【００３７】また、こてを、フラックスと親和性を有す
る材料、好適には炭素系材料、特にグラファイトにて構
成することにより、一般にこて先に半田が付着しないた
めに半田直接では溶け込み性が悪化するが、フラックス
が親和性を持つことによって溶け込み性を確保すること
ができ、こて先に半田の付着を防止しながら半田の溶け
込み性を良好にすることができる。

【００３８】さらに、こてを熱伝導異方性を有するシー
ト状またはブロック状のグラファイトから成り、高熱伝
導性を有する面がこて先取付部から半田濡れ部に向かう
方向に沿うように構成すると、熱伝導効率が高く、半田
の溶け込み性をさらに良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のこて半田付け装置の一実施形態の構成
を示す正面図である。

【図２】同実施形態の要部の部分断面正面図である。

【図３】同実施形態におけるこて先の構成例を示し、
（ａ）は一構成例の縦断正面図、（ｂ）は他の構成例の
縦断正面図である。

【図４】同実施形態におけるこて先のさらに別の構成例
を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。

【符号の説明】

４半田こてユニット６こて先７ヒータ９熱交換器（加熱手段）１０温風吹出しノズル１１半田こてホルダー１２糸半田１３糸半田供給ガイド２０シート状グラファイト２３角柱状グラファイト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半田こてと、前記半田こてに糸半田を送
り込む糸半田供給ガイドと、半田付けされる被半田付け
面を加熱する温風を吹き出す温風ノズルを有するこて半
田付け装置において、温風の加熱手段をこての加熱ヒー
タに隣接するように配設した熱交換器から成ることを特
徴とする半田付け装置。
【請求項２】供給された糸半田の溶融箇所を含めて半
田付け領域が加熱されるよう温風ノズルを配設したこと
を特徴とする請求項１記載の半田付け装置。
【請求項３】熱交換器を、こての加熱ヒータに接する
ように温風用の供給エアーチューブを巻き付け熱交換す
るようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の半田付け装置。
【請求項４】熱交換器を、こての加熱ヒータとこてを
ヒータに固定するこてホルダーの間に温風用の供給エア
ーチューブを巻き付け熱交換するようにしたことを特徴
とする請求項３記載の半田付け装置。
【請求項５】こてが、使用状態で自身が酸化せずかつ
半田が付着しない材料から成ることを特徴とする請求項
１又は請求項２記載の半田付け装置。
【請求項６】こてが、フラックスと親和性を有する材
料から成ることを特徴とする請求項５記載の半田付け装
置。
【請求項７】こてが、炭素系材料から成ることを特徴
とする請求項６記載の半田付け装置。
【請求項８】こてが、グラファイトから成ることを特
徴とする請求項７記載の半田付け装置。
【請求項９】こてが、熱伝導異方性を有するシート状
またはブロック状のグラファイトから成り、高熱伝導性
を有する面がこて先取付部から半田濡れ部に向かう方向
に沿うように構成したことを特徴とする請求項８記載の
半田付け装置。