JPS6380966A - はんだ付装置 - 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］ この説明は、はんだを介在させて対向させた被接り材の
一方にヒータ電極を当接加圧させた状態で、このヒータ
電降に通電し、このヒータ電極に発生するジュール熱に
よって前記はんだを溶融させて、前記嫂接合材ｒｃｉＩ
士を接合するはんだ付装置に関するものである。

［関東の技術］ 従来、この柿の装置としては、［アビオの接合技術、］
　９８２．Ｖｏ　ｌ　、’１１に記載されているパルス
ヒートソルダリ〉グ′装置がある。第・１図はこの装７
ｒを示すものであり、図において、■は電源装置でめり
、＋ｉ７’ｌ源及びタイマから構成される装２は加圧へ
・ソドであり、加圧ヘッド２には、図示しない電気絶縁
部材を介して、６電性のアーム３゜３′が互に平行に取
付けられている。アーム３゜３′の先端にはし１字形の
ヒータ電極４が取付けられている。ヒータ電極７１の材
料はモリブデン（ＭＯ）などである、５は一方の被接合
材である導電部材、６は他方の被接合材であるリード線
、７ははんだて゛あり、導電部材５またはリード線６の
いずれか、あるいは、その双方にプリコートされている
。電源装置１から加圧ヘッド２．アーム３゜３゛を介し
てヒータ電極４に電流回路が構成されており、電源装置
から供給されるパルス電流８が流れるようになっている
。

次に動作について説明する。加圧ヘッド２によりアーム
３．３′を加圧すると、アーム３．３′の先端に収り付
けられたヒータ電極４が下降し、リード線６に当接加圧
する。この状ｆぶで電源装置１を作動させると、パルス
電流８が例えば、アーム３からヒータ電極４からアーム
３′を通って流れ、ヒータ電極４の先端部（Ｕ字形の下
端部）がジコール熱を発生し温度が−Ｅ昇する。この熱
は熱伝導によりリード線６を通ってはんだ７に供給され
、その結果、はんだ７は溶融する。この際、リード線６
はヒータ電極４の加圧により、はんだ７を導電部材５に
押し付けており、この状すで通電が終了すると、はんだ
７の冷却、凝固によりリード線６と導電部材５とのはん
だ付が行われ完了する。

［発明が解決しようとする間厘点］ 以」−のように、パルスヒートソルダリング装置を用い
たはんだ付手段は、ヒータ電極１１で発生したジュール
熱の熱伝導により、はんだ７を溶融させる方法であるた
め、パルス電流８の値や、はんだ７の厚さや、ヒータ電
極４とリード線６の接触状態などが変動すれば、はんだ
付の結製にばらつきが出るのは必定である。したがって
、不十分なはんだ付で接合部が外れたりしてはいけない
ので、入熱量や加圧力をオーバー気味に設定せざるを得
す、そのため、被接合材の熱変質や熱応力が大きくなる
ため、熱に弱い材料や破損しやすい材料には不辿当であ
った。

また、量産時において、はんだ付回数の増大に伴って、
ヒータ電極４の先端部が酸化するため、火熱条件が変動
し、はんだ付の品質の安定性という面で大きな欠点を有
していた。

さらに、このはんだ付方法が適用されるマイクロ接合構
造体においては、一般に、熱的および機械的特性の胃な
る微小な材料、すなわち、導電部材５．リード線６．は
んだ７が積層された形で接合されることが多く、製品と
して使用される際に、マイクロ接合構造木の内部では熱
的な負荷による熱応力や機械的な負荷による振動応力な
どが発生することが多く、これらの応力の大きさ如何に
よっては、構成素材の疲労あるいは破壊といった強度−
ヒの問題に発展することになる。はんだ７は両部材、す
なわち、導電部材５とリード！Ｉ６とを電気的および機
械的に接合する役目も果たしている。

このため、一般に、接合部に残存するはんだ７は１−Ｊ
、い方が良いと言われている。しかるに、前記のような
従来の装置によってはんだ付すると、はんだ７がヒータ
電極４により常に加圧されているため、通電中に溶融し
たはんだの大部分が接合面の外へ押し出され、接合面に
残存するはんだの厚さが非常に少なくなり、接合品・買
上の大きな問題点となっていた。

この発明は、以上のような従来の装置における欠点を除
去するためになされたもので、はんだｒ：ｔけ完了時に
接合部に残存するはんだの厚さを所定値以上に確保でき
るはんだ付装置を実現し、もって、はんだ付の高信頼性
と量産時の安定性を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための１段１ この発明にかかるはんだ付装置は、はんだ溶融時におけ
るヒータ電極の被接合材加圧方向への動きを停止させる
ためのストッパと、ヒータ電極がストッパに当接したこ
とを検出する検出部と、その検出ｆΔ号によって通電を
遮断する通電遮断部とを１１備したものである。

［ｆｆ″用］ この発明におけるはんだＩ＝を装置では、はんだの溶融
によってヒータ電極が所定の変位量だけ沈み込むと、ヒ
ータ電極がスト・・ソバに当接して、それ以上のし−タ
電極の変位をストッパが停止させて、溶融したはんだに
圧力が加わらないようにするので、接合面からの溶融は
んだの過大な排出が抑制され、接合面には所定の厚さの
はんだが確実に残存するようになる。また、検出部はヒ
ータ電極とストッパとの当接を検出して、その検出ｆｚ
号を通電遮断部へ送信するもので、この検出信号により
、はんだの溶融と確実に検出することができ、高信卯性
のはんだ１寸部を安定して破産することができる５通電
遮１ｔｌｒ部は、検出部からの検出信号によって通電遮
断指令を電源装置に発信するので、必要最小限の人Ｐ、
１によってはんだ付けが速成でき、熱や熱応力などに弱
い材料に対しても欠点の生じない優れた接合をすること
が可能となる。

［発明の実施Ｍ］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図に示すはんだ付装置は、第４図について説明した従来
例と同様に、電源装置１がら供給される電流が、加圧ヘ
ッド２．アーム３．ヒータ電極４．アーＡ　３　′、加
圧ヘッド２を通って、パルス電流８として流れ、ヒータ
電極４の１１字形千−端にジュール熱を発生させ、被接
合材である導電部材５とリード線６との間に挟まれて押
しつけられているはんだ７をン８融させ、導電部材５と
リード線６とを接合させるものである。第１Ｅ′Ａに示
すこの発明によるはんだ（＝ｆ装置の実施例では、スト
ッパつと取付板１０が設けられている。ストッパ９は、
例えば、突出是を微小に調整し設定することができるマ
イクロメータヘッドを用いる。取付板１０はアーム３ま
たは３′のいずれが一方に固着されている。アーム３ま
たは３′の直下にストッパ９を設置することかり能なス
ペースがあれば、そこにストッパ９を設ｉ？Ｔ　Ｌ、ア
ーム３または３′がスト・ツバ９に当接するようにすれ
ば取ｒｔｉｔ。

は不要である。

検出部１１は、アーム３．３′、ヒータ電極４が下降し
て、−ｌｉ接板１０がスト・・ソバ９に当接ずれば、こ
れを検出し２て、検出信号を通電遮断部１２に送り、通
電遮断部１２は検出部１１からの検出信号により通電遮
断指令を電源装置１に送り、通電を遮断させる。

図示の状態は、通電して、はんだを溶融させる直前の状
態であり、導電部材５．はんだ７．リード線６分積層し
、ヒータ電極４がリード線６の−Ｅに当接した状態であ
る。こめとき、スＩ・・ソバ９は取（、ｆ板１０のｒ面
（当接面）との間に微小間隙（ｈｌ＞を有するように設
定されている。鎖車間隙（ｂｌ＞は、はんだ７のプリコ
ート厚さくｈｌ）より小さい値である。はんだ７が溶融
してヒータ電ｆ＆４が下降し、当接板１０がストッパ９
に当接したとき、はんだ７の厚さは（ｈｌ−）’ｚ＞と
なるので、その厚さが所望値になるように５スト・・ソ
バ９の突出高さを設定する。

なお、はんだ７のプリコート厚さがある範囲でばらつい
ている場合には、微小間隙（ｈｌ）は五ｙ小のはんだブ
リコーｔ−１’Ｘさよりも小さくなるように設定してお
く。

第１図の状態で、加圧へ・・ｌド２よりヒータ電極４を
圧接させて、電源装置１からヒータ電極４にパルス電流
８を流すと、ヒータ電極４にジュール熱が発生し、はん
だ７が溶融し、溶融したはんだが接合面の外へ押し出さ
れ、ヒータ電極７１は下降する。このヒータ電極４の下
降−Ｖが微小間隙（Ｙ］１）に達すると、取付板１０は
ストッパ９の先端に当接し、それ以上の下降は停＋）−
する。取付板１０がストッパ９に当接すると、検出部１
】がこれを検出し、検出信号を通電遮断部１２に送る。

この信号を受けて通電遮断部１２は電源装置１に通電遮
断指令を送り通電を停止させるにれにより、必要最小限
の入熱ではんだ付が完了する７以上において、当接板１
０がストッパ９に当接した後は、加圧力はストッパ９で
受は持たれ、ヒータ電極４の先端、すなわち、？８融し
たはんだ７の部分には負荷されない、その結県、ｉ８融
したはんだは接合面の外へ押し出されることはなく、は
んだが接合面に（ｈｌ−ｈｌ）のＩゾさで確実に残存す
ることになる。

第２図はこの発明によるはんだ付装置の池の実施四を示
す、第２図において第１図と異なるところは遅延回路】
３が設けられていることである。

遅延回路１３は検出部１】からの検出信号によって通電
遮断部１２から電源装ｒ１に送られる通電５Ｉ！断指令
を、任意の設定時間だけ遅延させるものである。

一般に、良好なはんだ行状態を得るためには、はんだ７
が被接合材の表面によくなじむことが重要であり、その
ためには、被接合材のはんだ付される部分を十分に温度
上昇させる必要がある。第１図に示した実施例では、は
んだ７が溶融して当接＆】０がストッパ９に当接すると
、検出部１１からの信号により、通電遮断部１２は直ち
に電源装置に通電を停止させていたのであるが、被接合
材の熱容景が小さい場合にはけんだ７が十分なじむ状態
が得られるものの、被接合材の熱容聚が大きい場合には
、ヒータ電極４から供給される熱が被接合材に逃げ、は
んだが溶融しても被接合材に」分なじまない、いわゆる
、いも行状態と呼ばれる接合不良となることが多い。

これに対して、第２　Ｆ２１に示す実施例では、はんだ
７が溶融して、ヒータ電極１１が下降し、当接板１０が
ストッパ９に！５接し、検出部１１からの検出信号によ
り通電遮断部Ｊ２が通電遮断指令を電源装置に送るとき
、遅延回路部１３で任意の設定時間だけ遅らせているた
め、はんだ７が溶融した後にも所定時間だけパルス電流
８がヒータ電極に流れ、被接合材の温度を１−昇させる
。その結果、はんだ７は被接合材の表面によくなじみ、
良好な接合状態が得られることになる。

第３図はこの発明のさらに他の実施例を示す。

第３図においては、被接合材（導電部材５など）を予め
加熱するための、例えばホットプレートなどの補助加熱
装置１４が設けられている。補助加熱装置１４は、はん
だ付は前に加熱して所定温度に上昇させておき、ヒータ
電極４に通電し、はんた７が７８融して、当接板１０が
ストッパ９に当接した時点で直ちに通電を停止し、でも
、？８融はんだが被接合材によくなじみ、良好なはんだ
行状態が得られるようにすることを目的としている。

なお、補助加熱装置としては、ホットプレートに限らず
、ホットエアー装置等を用いて熱風を吹付けることによ
っても同様な効果を奏する。

なお、以上の各実施例では、パルスヒートソルダリング
装置を用いた場合について説明したが、この発明はこれ
に限るものではなく、加圧しながら加熱するはんだ「・
１装置、例えばホットラムによる常時加熱装置などに適
用しても同様な作用効果を奏する。

また、この発明は、はんだｒ−ｔに限るものではなく、
加圧しながら加熱するろう付においても同様な作用効製
を奏する。

また１図示の実施例では、加圧ヘッド２に取付けたアー
ム３．３′の先端にヒータ電極４を取付け、このアーム
３または３′に取付板１０を設けているが、ヒータ電極
・１を直接、加圧ヘッド２に組１・ｒけて、ヒータ電極
１１に取付板１０または相当する当接部を設けてもよい
。

また、被接合材としては図示例の導電部材５とリード線
６以外のものであってもよいことは勿論である。

「発明の効果１ 以」―のように、この発明によれば、被接合材の間に介
在させたはんだが溶融したとき、ヒータ電極の沈み込み
を停止ヒさせるスト・ツバとストッパの当接を検出する
検出部と、通電遮断部とを具備したので、溶融したはん
だを、さらに加圧して押し出すようなことがないので、
接合面に所定値以［二の厚さのはんだを確実に残存させ
ることができ、接合品１丁の向上が得られる。また、は
んだの溶融を検知した後、通電を停止し１、必要鼓小限
の大タヘではんだ付を行なうので、熱や熱応力に弱い被
接合材に対しても、盲信１１境のはんだ封部を安定して
星産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の−・実施例によるはんだ針装置の斜
視説明図、第２ＵＡはこの発明の他の実施例によるはん
だ針装置の斜視説明図、第３図はこの発明のさらに他の
実施例によるはんだ針装置の斜視説明ＬＡ、第４図は従
来例のはんだ針装置の斜視説明図である。 図において、１は電源装置、２は加圧ヘーノド、４はヒ
ータ電ｉ、５．６は被接合材、７ははんだ、９はストッ
パ、１０は当接板、１１は検出部、］２は通電遮断部、
１３は遅延回路、１１１は補助加熱装置である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）はんだを介在させて対向させた被接合材の一方に
   ヒータ電極を当接加圧させ、該ヒータ電極に通電して発
   生する熱により前記はんだを溶融させて被接合材同士を
   接合させるはんだ付装置において、前記はんだの溶融に
   伴い前記はんだを押し出しながら変位する前記ヒータ電
   極の一部に当接して前記ヒータ電極を所定の位置で停止
   させるストッパと、前記ヒータ電極の一部が前記ストッ
   パに当接したことを検出する検出部と、該検出部からの
   検出信号によつて前記ヒータ電極の通電を遮断させる通
   電遮断部とを具備したことを特徴とするはんだ付装置。
2. （２）前記通電遮断部には前記検出信号の受信から前記
   通電の遮断までの遅延時間を設定する遅延回路部を具備
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のはん
   だ付装置。
3. （３）前記はんだ付装置には被接合材を予め加熱するた
   めの補助加熱装置を具備したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のはんだ付装置。
4. （４）前記ストッパはマイクロメータヘッドであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項の
   いずれかに記載のはんだ付装置。