CN109890547B - 烙铁头的状态判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所涉及的烙铁头(5)的状态判定方法,是在焊接装置(A)中对烙铁头(5)的状态进行判定,所述焊接装置(A)具有:烙铁头(5),具有被供给焊料片(Wh)的焊料孔(51)并且在所述焊料孔(51)对所述焊料片(Wh)进行加热熔融;气体供给源(GS),供给气体;气体供给部(7),将所述气体供给源(GS)与所述焊料孔(51)连通,将气体从所述气体供给源(GS)供给至所述焊料孔(51),在气体供给部(7)流动的气体的总流量或者供给压力恒定的条件下,对在气体供给部(7)内流动的气体的物理量进行测量,并将测量的物理量与预先具备的基准值或者表格进行比较,从而判定烙铁头(5)的状态。由此,能够始终正确地判定烙铁(5)的状态。

Description

烙铁头的状态判定方法
技术领域
本发明涉及烙铁头的状态判定方法,判定对零件进行焊接的焊接装置所具备的烙铁头的状态。
背景技术
近年来,在许多电子设备中搭载有安装着电子零件的电子电路。在所述电子电路中,将所述电子零件的端子或者金属线插入至形成于配线基板的贯通孔(通孔),将端子或者金属线的前端部分焊接于形成在所述通孔周围的配线图案(焊接区),由此进行电子零件或者金属线向配线基板的安装固定(参照专利文献1等)。
例如,在专利文献1的发明中,使空气吹向焊料接合部分,对该空气的压力进行测量,基于该测量值,确认焊料接合部的接合状态。此外,在专利文献2的发明中,根据在焊接后空气是否经由通孔而通过来判定焊接是否结束。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-62408号公报
专利文献2:日本特开2004-95989号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是,虽然在专利文献1、2的发明中能够检测焊接不良,却不能够检测焊接处理中的焊料的状态。
因此本发明的目的在于,提供一种能够始终正确地判定烙铁头的状态的烙铁头的状态判定方法。
用于解决上述技术问题的手段
为了达成上述目的,本发明的烙铁头的状态判定方法,是对如下所述的焊接装置的烙铁头的状态进行判定的烙铁头的状态判定方法,所述焊接装置具有:烙铁头,具有被供给焊料片的焊料孔并且在所述焊料孔对所述焊料片进行加热熔融;气体供给源,供给气体;气体供给部,将所述气体供给源与所述焊料孔连通,将气体从所述气体供给源供给至所述焊料孔,其特征在于,在所述气体供给部流动的气体的总流量恒定的条件下,对在所述气体供给部内流动的气体的物理量进行测量,将测量到的物理量与预先具备的基准值或者表格进行比较,从而判定烙铁头的状态。
根据上述构成,能够通过对气体的流量进行计测来判定焊接的各工序的状态。
在上述构成中,在所述表格中,至少能够包括示出所述物理量本身的表格或者示出所述物理量按时间序列的变化的表格中的任一种。
也可以是,在上述构成中,所述气体供给部具备使所述气体向外部逸散的分支管道,将从供给管道向所述分支管道或者所述焊料孔流动的气体的流量或者压力作为所述物理量进行计测。通过如上所述地构成,能够容易地对烙铁头的焊料孔的流路阻力的变动进行检测。并且,通过确定流路阻力的变动的原因,能够判定烙铁头的状态。
也可以是,在上述构成中,基于所述流量或者压力的变化判定所述烙铁头的状态。
也可以是,在上述构成中,基于所述流量或者压力成为预先决定的值,判定至少进行了一种以下动作:所述烙铁头与进行焊接的对象物接触、所述焊料片向所述焊料孔的投入以及所述焊料片在所述焊料孔的熔融。
也可以是,在上述构成中,在所述焊料孔设置有供所述焊料片熔融的熔融区域,在所述烙铁头中,在比所述焊料孔的熔融区域更靠近下游侧具备将焊料孔与外部连通的气体释放部,在所述流量成为规定值前后检测到所述流量的增减趋势变为反向之后,判定熔融后的焊料片已从所述焊料孔流出。在气体从所述气体释放部泄漏时与不泄漏时,能够使所述分支流量变动,从而能够提高对烙铁头的状态判定的精度。
也可以是,在上述构成中,在所述烙铁头中,具有将所述焊料孔与外部连通或者将向所述焊料孔的供给流路与外部连通的释放孔,将在所述气体供给部流动的气体的压力作为所述物理量进行测量,基于在所述气体供给部流动的气体的压力的变化而判定所述烙铁头的状态。
也可以是,在上述构成中,基于在所述气体供给部流动的气体的压力的增加,判定至少进行了一种以下动作:所述烙铁头与进行焊接的对象物接触、所述焊料片向所述焊料孔的投入、以及所述焊料片在所述焊料孔的熔融。
也可以是,在上述构成中,在所述焊料孔设置有供所述焊料片熔融的熔融区域,在所述烙铁头中,在比所述焊料孔的熔融区域更靠近下游侧具备将焊料孔与外部连通的气体释放部,在检测到所述气体供给部流动的气体的压力增加后进而减少时,判定熔融后的焊料片从所述焊料孔流出。
也可以是,在上述构成中,每当进行规定次数的焊接时,存储所述烙铁头的所述物理量,与当前的所述物理量进行比较,从而判定所述烙铁头的状态。
也可以是,在上述构成中,将所述焊料孔向大气开放的状态的流量与所计测的流量进行比较,从而对所述烙铁头的温度以及通过所述焊料孔的气体的种类的至少一项进行判定。
也可以是,在上述构成中,所述状态判定部基于将所述焊料片投入所述焊料孔后的所述物理量,对所述焊料片的形状及大小中的至少一项进行判定。
发明效果
根据本发明,基于在进行焊接时向烙铁头供给的气体的流量来判定烙铁头的状态,能够在焊接工序中即时进行烙铁头的状态的判定。并且能够始终正确地判定无法从外部进行观察的焊料孔内部的状态。
附图说明
图1是本发明所涉及的焊接装置的一例的立体图。
图2是图1所示的焊接装置沿II-II线切断得到的剖视图。
图3是设置于图1所示的焊接装置的驱动机构的一部分的分解立体图。
图4是示出基准状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图5是示出烙铁头接触状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图6是示出焊料片投入状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图7是示出焊料片熔融状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图8是示出焊料片流出状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图9是示出烙铁头分离状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图10是示出焊接装置进行1次焊接时的分支流量的变化的图。
图11是示出本实施方式所涉及的焊接装置的变形例所使用的烙铁头的一例的剖视图。
图12是示出本发明所涉及的焊接装置的其他例的烙铁头以及气体供给部的图。
图13是示出烙铁头接触状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图14是示出焊料片投入状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图15是示出焊料片熔融状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图16是示出焊料片流出状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图17是示出焊接装置进行1次焊接时的分支流量的变化的图。
图18是示出本发明所涉及的焊接装置的另一例的图。
图19是示出基准状态下的烙铁头的图。
图20是示出烙铁头接触状态下的烙铁头的图。
图21是示出焊料片投入状态下的烙铁头的图。
图22是示出焊料片熔融状态下的烙铁头的图。
图23是示出焊料片流出状态下的烙铁头的图。
图24是示出烙铁头分离状态下的烙铁头的图。
图25是示出焊接装置进行1次焊接时的管道的压力的变化的图。
图26是向污染状态的焊料孔投入了焊料片的状态图。
图27是示出本发明所涉及的焊接装置的其他例的图。
图28是示出烙铁头接触状态下的烙铁头与氮气的流动的图。
图29是示出焊料片投入状态下的烙铁头与氮气的流动的图。
图30是示出焊料片熔融状态下的烙铁头与氮气的流动的图。
图31是示出焊料片流出状态下的烙铁头与氮气的流动的图。
图32是示出焊接装置进行1次焊接时的管道的压力的变化的图。
图33是第5实施方式的焊接装置的剖视图。
图34是示出本发明所涉及的焊接烙铁头的状态判定方法的第5实施方式的基准状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图35是示出该烙铁头接触状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图36是示出该焊料片投入状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图37是示出该焊料片熔融状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图38是示出该焊料片流出状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图39是示出该烙铁头分离状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图40是示出该焊接装置进行1次焊接时的气体供给部的流量变化的图。
图41是示出该焊接装置进行1次焊接时的流程图。
图42是示出该焊接装置进行1次焊接时的流程图。
图43是示出本发明所涉及的焊接烙铁头的状态判定方法的第6实施方式的基准状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图44是示出该烙铁头接触状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图45是示出该焊料片投入状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图46是示出该焊料片熔融状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图47是示出该焊料片流出状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
图48是示出该焊接装置进行1次焊接时的气体供给部的流量变化的图。
图49是示出本发明所涉及的焊接烙铁头的状态判定方法的第7实施方式的基准状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图50是示出该焊料片熔融状态下的烙铁头周围以及气体供给部的图。
图51是示出该焊接装置进行1次焊接时的气体供给部的流量变化的图。
图52是示出本发明所涉及的焊接烙铁头的状态判定方法的第8实施方式的基准状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图53是示出该焊料片熔融状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图54是示出该焊接装置进行1次焊接时的气体供给部的压力变化的图。
图55是示出该第8实施方式所涉及的第1变形例的基准状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
图56是示出本发明所涉及的焊接烙铁头的状态判定方法的其他实施方式的、示出焊料片熔融状态下的烙铁头的周围以及气体供给部的图。
具体实施方式
以下一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是本发明所涉及的焊接装置的一例的立体图。图2是图1所示的焊接装置沿II-II线切断得到的剖视图。图3是设置于图1所示的焊接装置的驱动机构的一部分的分解立体图。另外,在图1中,对壳体以及支承部1的一部分进行切断,以显示焊接装置的内部。
如图1所示,焊接装置A是从上方供给焊料丝W、利用设置在下部的烙铁头5将配置在烙铁头5的下方的配线基板Bd与电子零件Ep焊接的装置。如图1以及图2所示,焊接装置A具备支承部1、切割机单元2、驱动机构3、加热器单元4、烙铁头5、焊料输送机构6以及气体供给部7(如图2所示)。
支承部1具备立设的平板状的壁体11。另外,在以下的说明中,为了方便,如图1所示,设沿着壁体11的水平方向为X方向,设与壁体11垂直的水平方向为Y方向,设沿着壁体11的铅直方向为Z方向。例如,如图1所示,壁体11具有ZX平面。
焊接装置A向安装在夹具Gj上的配线基板Bd与配置于配线基板Bd的电子零件Ep的端子Nd供给熔融焊料,进行连接固定。当进行焊接时,使夹具Gj在X方向及Y方向上移动,进行与配线基板Bd的焊接区Ld的定位。此外,焊接装置A能够在Z方向上移动,通过在定位后在Z方向上移动,能够使烙铁头5的前端与焊接区(焊盘)Ld接触。
支承部1具备壁体11、保持部12、滑动导引部13与加热器单元固定部14。壁体11是在铅直方向上立设的平板状的壁体。壁体11作为焊接装置A的支承部件发挥作用。保持部12设置于比壁体11的Z方向的下端部向上方错开的位置。保持部12对驱动机构3的后述的气缸31进行保持。加热器单元固定部14是对加热器单元4进行固定的部件,设置于壁体11的Z方向的端部(下端部)。
滑动导引部13被固定于壁体11的Z方向的下端部附近。滑动导引部13与切割机单元2的后述的切割机下刃22一起固定于壁体11,对切割机单元2的后述的切割机上刃21进行导引,使其能够在X方向上滑动。
滑动导引部13是在Y方向上对置的成对的部件。滑动导引部13具有一对壁部131与防松脱部132。壁部131是沿X方向延伸的平板状的部件。一方的壁部131配置为与壁体11接触,一方的壁部131中与壁体11相反一侧的面与切割机下刃22接触。此外,另一方的壁部131与切割机下刃22的侧面接触。即,一对壁部131从Y方向的两侧夹着切割机下刃22。并且,一对壁部131以及切割机下刃22通过螺钉等紧固件共同紧固于壁体11而固定。
防松脱部132分别设置在一对壁部131上。一对壁部131比切割机下刃22的Z方向上表面更靠近Z方向地延伸,从一对壁部131的Z方向的上端部分别朝向另一方延伸。即,滑动导引件13具备一对防松脱部132。并且,一对防松脱部132各自的Y方向的前端不接触,换言之,滑动导引部13在上部具有开口。切割机上刃21至少一部分配置在切割机下刃22的上表面与防松脱部132之间。由此,切割机上刃21沿X方向被导引,并且防止在Z方向上松脱。
切割机单元2是将由焊料输送机构6输送来的焊料丝W切断为规定长度的焊料片Wh的切割工具。切割机单元2具备切割机上刃21、切割机下刃22与推进销23。
如上所述,切割机下刃22与滑动导引部13一起被固定于壁体11。如图2所示,切割机下刃22具备下刃孔221与气体流入孔222。下刃孔221是使切割机下刃22在Z方向上贯通的贯通孔,供贯通了切割机上刃21的后述的上刃孔211的焊料丝W插入。下刃孔221的上端的边缘部形成为切削刃状。使用上刃孔211与下刃孔221将焊料丝W切断为规定长度的焊料片Wh。切断后的焊料片Wh因自重或者推进销23的推压,从而在下刃孔221的内部向下方落下。下刃孔221经由加热器单元4的后述的焊料供给孔422而与烙铁头5的后述的焊料孔51连通。在下刃孔221的内部落下后的焊料片Wh到达焊料供给孔422后,落下至焊料孔51。
气体流入孔222是将切割机下刃22的外侧面与下刃孔221连通的孔。并且,在气体流入孔222的外侧,连接有用于供给气体的气体供给部7。即,从气体供给部7供给的气体流入至气体流入孔222。然后,气体通过下刃孔221、焊料供给孔422,到达焊料孔51。另外,气体是为了在对焊料加热熔融时抑制焊料的氧化而使用的物质。即,是用于抑制熔融后的焊料与氧接触的气体。作为气体,例如能够列举氮气、氩气、氦气、二氧化碳等。在本实施方式的焊接装置A中,将氮气作为供给的气体进行说明。
如上所述,切割机上刃21配置于切割机下刃22的Z方向上表面上。切割机上刃21在滑动时被滑动导引部13以滑动方向为X方向的方式进行导引,并且防止在Z方向上松脱。即,切割机上刃21在切割机下刃22的Z方向上表面上向X方向滑动。另外,切割机上刃21利用驱动机构3滑动。
切割机上刃21具备上刃孔211与销孔212。上刃孔211是使切割机上刃21在Z方向贯通的贯通孔,在上刃孔211中,插入由焊料输送机构6输送来的焊料丝W。上刃孔211的下端的边缘部形成为切削刃状。销孔212是使切割机上刃21在Z方向贯通的贯通孔。在销孔212中,可滑动地插入推进销23的后述的杆部231。
推进销23具有杆部231、头部232与弹簧233。杆部231是圆柱状的部件,可滑动地插入至销孔212。并且,推进销23沿Z方向向下移动,使得杆部231的前端从销孔212突出。头部232与杆部231的轴方向的上端连结。头部232是具有比销孔212的内径大的外径的圆板形状。头部232不插入至销孔212。即,头部232限制杆部231向销孔212内的移动,即作为所谓的止动件发挥作用。
弹簧233是包围杆部231的径方向外侧的压缩螺旋弹簧。弹簧233的Z方向下端部与切割机上刃21的上表面接触,Z方向上端部与头部232的下表面接触。即,弹簧233从切割机上刃21的上表面受到反作用力,将头部232沿Z方向向上推压。由此,与头部232连结的杆部231向Z方向上方抬起,杆部231的下端被维持为不从销孔212的下端突出。另外,在杆部231的Z方向下端部设置有抑制从销孔212脱落的防脱件(未图示)。
推进销23将被切割机上刃21与切割机下刃22切断而残留在下刃孔221的焊料片Wh向下方推压。并且,通过弹簧233的弹力,推进销23始终被向上方、即向与切割机下刃22的相反侧推起。即,在头部232被推压时,杆部231从销孔212的Z方向下端部向下突出。并且,头部232被驱动机构3的后述的凸轮部件33推压。
在切割机上刃21中,上刃孔211与销孔212在X方向上并列设置。切割机上刃21在X方向上滑动,由此移动到上刃孔211与下刃孔221上下重合的位置、或者销孔212与下刃孔221上下重合的位置。另外,切割机上刃21也可以通过下述方式滑动:在滑动到一方的滑动端部时上刃孔211与下刃孔221重合,在滑动到另一方的滑动端部时销孔212与下刃孔221重合。
并且,在上刃孔211与下刃孔221在Z方向上重合的状态下,若从焊料输送机构6输送焊料丝W,则通过上刃孔211的焊料丝W被插入至下刃孔221。如上所述,上刃孔211的下端的边缘部形成为切削刃状,且下刃孔221的上端的边缘部也形成为切削刃状。并且,切割机上刃21的下表面与切割机下刃22的上表面接触。因此,在焊料丝W被插入至下刃孔221的状态下,切割机上刃21在X方向上滑动,由此,通过上刃孔211以及下刃孔221各自的切削刃将焊料丝W切断。
切割机上刃21利用凸轮部件33在X方向上滑动。因此,切割机上刃21以及推进销23与凸轮部件33同步。在销孔212与下刃孔221在Z方向上重合时,凸轮部件33推压头部232。因此,在切割机上刃21沿X方向滑动时,推压销23的杆部231的前端被收容在销孔212中。因此,在切割机上刃21沿X方向滑动时,能够抑制杆部231的前端与切割机下刃22的上表面接触,从而抑制杆部231的前端以及(或者)切割机下刃22的变形、损坏等。
通过切割机上刃21在X方向上滑动,下刃孔211与销孔212在Z方向上重合。在销孔212与下刃孔211重合的状态下,头部232被凸轮部件33推压。由此,推进销23沿Z方向向下移动。若推进销23从销孔212向Z方向下方突出,则推进销23的一部分被插入至下刃孔211。在下刃孔211的入口残留有将焊料丝切断后的后述的焊料片的情况下,推进销23的前端推压焊料片,焊料片落下。
如图1、图2所示,驱动机构3具有气缸31、活塞杆32、凸轮部件33、滑块部34、导引轴35。气缸31被保持部12保持。气缸31为有底圆筒状。在气缸31的内部收容有活塞杆32,利用从外部供给的空气的压力使活塞杆32滑动驱动(伸缩)。气缸31与活塞杆32构成驱动机构3的致动器。活塞杆32配置在气缸31的内部,并且一部分始终从气缸31的轴向的一方的端部(在此为Z方向的下端部)突出。气缸31被保持部12以使活塞杆32突出的面朝向切割机单元2的方式、即朝向Z方向下方的方式保持。
活塞杆32贯通设置于保持部12的贯通孔(未图示)。活塞杆32与导引轴35平行地设置,沿着导引轴35直线地往复运动。活塞杆32的前端部被固定于凸轮部件33,通过活塞杆32的伸缩,凸轮部件33在Z方向上滑动。凸轮部件33的滑动被导引轴35导引。
如图2所示,导引轴35的下端部嵌合在设置于切割机下刃22的凹孔中,通过螺钉351被拧紧固定于切割机下刃22。此外,导引轴35的上部贯通设置在保持部12的孔,被销352限制移动。即,导引轴35通过螺钉351固定于切割机下刃22,通过销352固定于保持部12。
另外,在本实施方式中,虽然导引轴35通过螺钉351及销352固定,但并不限定于此,例如也可以通过压入、熔接等固定方法进行固定。此外,在本实施方式中,虽然作为导引轴35是圆柱状的部件,但并不限定于此,也可以利用截面多边形状或椭圆等。
如图2、图3所示,凸轮部件33是矩形状的部件,具备将长边的一部分以矩形状切口的凹部330、和连结在凸轮部件33上的、具备供导引轴35贯通的贯通孔的圆筒形状的支承部331。在凹部330中,(在X方向及Z方向上)可滑动地配置有滑块部34。此外,支承部331具有在与导引轴35平行的方向上延伸的形状,为了抑制凸轮部件33的晃动而设置。即,在凸轮部件33具有一定程度的厚度、不易发生晃动的构成的情况下,也可以将圆筒形状的部分省略,仅由贯通孔构成支承部331。
并且,凸轮部件33具备设置在凹部330的中间部分且中心轴与导引轴35正交的圆柱状的销332、与凹部330相邻而推压推进销23的销推压部333、与配置在支承部331内部的轴承334。销332被插入至设置于滑块部34的后述的凸轮槽340中。此外,轴承334是外嵌于导引轴35、以使凸轮部件33不晃动地平滑滑动的部件。
如图2、图3所示,滑块部34是长方形的板状的部件,与切割机上刃21一体地形成。滑块部34具备在板厚方向上贯通并在长度方向延伸的凸轮槽340。凸轮槽340在上侧设置有与导引轴35平行地延伸的第1槽部341,在下侧设置有同样与导引轴35平行地延伸的第2槽部342。并且,第1槽部341与第2槽部342在X方向上错开地设置,凸轮槽340具备将第1槽部341与第2槽部342连接的连接槽部343。
在凸轮槽340中插入着凸轮部件33的销332,通过凸轮部件33沿着导引轴35移动,销332在凸轮槽340的内表面上滑动。当销332位于凸轮槽340的连接槽部343时,推压连接槽部343的内表面。由此,滑块部34以及一体地形成在滑块部34上的切割机上刃21在与凸轮部件33的滑动方向(Z方向)交叉的方向(X方向)上移动(相对于切割机下刃22滑动)。
另外,在本实施方式中,虽然列举了在凸轮部件33上具备销332、在滑块部34上具备凸轮槽340的构成进行说明,但实际上也可以是在凸轮部件上具备凸轮槽、在滑块部上具备销的构成。
在本实施方式中,将使用空气压的致动器作为驱动机构3的致动器,但并不限定于此,也可以是使用空气以外的流体(例如工作油)的致动器(液压)。此外,并不限定于使用流体的致动器,也可以是使用电动机或螺线管等的电力的装置。在本实施方式中,虽然使用1个致动器、凸轮以及凸轮槽,进行切割机上刃21的滑动与推进销23的压下,但并不限定于此。例如,为了进行切割机上刃21的滑动与推进销23的压下,也可以具备多个(2个)致动器。
如图1、图2所示,焊料输送机构6供给焊料丝W。焊料输送机构6具备一对输送辊61与导引管62。一对输送辊61可旋转地安装在支承壁11上。一对输送辊61通过夹着焊料丝W的侧面并旋转,将焊料丝向下方输送。另外,一对输送辊61相互朝向另一方施力,通过该作用力夹持焊料丝W。根据输送辊61的旋转角度(转速),计测(决定)送出的焊料丝W的长度。
导引管62是能够弹性变形的管体,其上端与输送辊61中送出焊料丝W的部分接近而配置。并且,导引管62的下端以与切割机上刃21的上刃孔211连通的方式设置。并且,导引管62的下端追随切割机上刃21的滑动而移动,导引管62具有在切割机上刃21滑动的范围内不会被过度拉伸或者突出的长度以及形状。
如图2所示,加热器单元4是用于对焊料片Wh进行加热而使其熔融的加热装置,被固定于设置在壁体22的下端部的加热器单元固定部14。加热器单元4具备加热器41与加热器块42。加热器41通过通电而发热。在此,加热器41具有卷绕至圆筒形状的加热器块42的外周面的电热线。
加热器块42具有圆筒形状,具备用于在轴向的端部安装烙铁头5的截面圆形状的凹部421、与从凹部421的底部的中心部向相反侧贯通的焊料供给孔422。加热器块42以焊料供给孔422与下刃孔221连通的方式而与切割机下刃22接触地设置。通过这样地设置加热器块42,焊料片Wh从下刃孔221移动至焊料供给孔422。
烙铁头5是圆筒形状的部件,在中央部分具备在轴向上延伸的焊料孔51。烙铁头5被插入至加热器块42的凹部421,利用省略了图示的部件而防止松脱。此外,烙铁头5的焊料孔51与加热器块42的焊料供给孔421连通,焊料片Wh从焊料供给孔421被输送。
来自加热器41的热被传递至烙铁头5,由该热使焊料片Wh熔融。因此,烙铁头5由具有较高的热传导率的材料,例如碳化硅、氮化铝等的陶瓷或者钨等的金属形成。在焊接装置A中,烙铁头5为圆筒形状,但并不限定于此,也可以使用截面多边形或椭圆形的筒形状的烙铁头。也可以与进行焊接的配线基板Bd及(或)电子零件Ep的端子Nd的形状相匹配而准备不同形状的烙铁头。
气体供给部7将从设置于焊接装置A的外部的气体供给源GS供给的气体供给至焊接装置A。通过使用上述的惰性气体作为气体,能够防止焊料的氧化。如图2所示,气体供给部7具有管道70、第1调整部71、第1计测部72、第2调整部73与第2计测部74。另外,在图2中,为了方便,虽然用线图表示管道70,但实际上管道70是不使作为气体的氮气泄漏的管体(例如树脂管)。
管道70是与气体供给源GS连接、使来自气体供给源GS的氮气流入至气体流入孔222的管道。管道70具有主管道701、分支管道702与流入管道703。主管道701是供氮气从气体供给源GS流入的管道。在主管道701的下游侧的分支部,分支为流入管道703与分支管道702。并且,流入管道703将主管道701的分支部与气体流入孔222连通。即,流过主管道701的氮气通过流入管道703流入至气体流入孔222。
另一方面,分支管道702是用于使在主管道701流动的气体的一部分流动至外部的管道。在焊接装置A中,气体流入孔222与下刃孔221、焊料供给孔422以及焊料孔51连通,焊料孔51向外部开口。例如,在使焊接装置A工作的情况下,存在焊料孔51被熔融后的焊料堵住的情况。在该情况下,供从气体供给源GS供给的气体流出的场所消失,从而能够成为损伤管道的原因。因此,在管道70上设置分支管道702,将没有去路的氮气向外部放出。此外,分支管道702还具有抑制管道70内部的氮气的压力上升的作用。
第1调整部71设置在主管道701上。第1调整部71是包含流量控制阀的构成,对在主管道701流动的氮气的流量进行调整。另外,第1调整部71设置在比分支管道702从主管道701产生分支的分支点更靠近气体供给源GS一侧。即,第1调整部71对从气体供给源GS供给至气体供给部7的全部氮气的流量进行调整。
第1计测部72配置于主管道701的第1调整部71与分支点之间,对在主管道701流动的氮气的流量进行计测。即,第1计测部72对从第1调整部71排出的氮气的流量进行计测。并且,第1计测部72对第1调整部71发送对第1调整部71进行控制的控制信号,以使计测的氮气的流量成为预先决定的流量。即,气体供给部7使用第1调整部71与第1计测部72进行反馈控制,将从气体供给源GS供给的氮气的流量控制为恒定。另外,操作者也可以基于第1计测部72的计测结果,手动操作第1调整部71来调整氮气的流量。此外,在由于某种异常而导致计测的流量与预先决定的基准值不同或者偏离预先设定的范围的情况下,控制部Cont也可以进行表示发生了异常的警报以及(或者)停止焊接装置的运行。
第2调整部73配置于分支管道702。第2调整部73包括对在分支管道702中流动的氮气的流量进行节流的节流阀。通过对第2调整部73进行调整,流动至分支管道702的氮气的流量被调整。被第1调整部71调整后的气体在分支点被分流至气体流入孔222与分支管道702。即,若将被第1调整部71调整而在主管道701中流动的氮气的流量设为Q1、将被第2调整部73调整而在分支管道702中流动的氮气的流量设为分支流量Q2、将在流入管道703中流动的氮气的流量设为供给流量Q3,则Q1=Q2+Q3的关系成立。
由于气体供给部7是为了抑制焊接时焊料的氧化而供给氮气的装置,所以优选与分支管道702相比使更多的氮气流向流入管道703。因此,在第2调整部73中,通过节流阀对分支管道702进行节流,使流量Q2尽可能地减小。另外,虽然可以在第2调整部73中使用节流阀来调整节流量,但也可以使用例如节流孔等的流路阻力固定的装置。第2调整部73使用具有恒定的节流量的装置,若流入侧的压力变动则流量也变动。
第2计测部74配置在分支部与第2调整部73之间,对在分支部分支的气体的流量(即流量Q2)进行计测。第2计测部74与控制部Cont连接,流量Q2被发送至控制部Cont。控制部Cont基于流量Q2判定烙铁头的状态。即,控制部Cont作为判定烙铁头的状态的状态判定部发挥作用。此外,控制部Cont也可以基于所判定的烙铁头的状态,进行对焊接装置A的控制。作为对焊接装置A的控制,例如包括焊接装置A向基板Bd的接近分离、焊料丝W的切断、以及烙铁头5的加热等。
接着,对基于分支管道702的流量判定烙铁头的状态的判定方法进行说明。另外,在气体供给部7中,流入气体流入孔222的氮气全部流入至烙铁头5的焊料孔51。例如,气体流入孔222与下刃孔221连通,下刃孔221在Z方向上下地贯通切割机下刃22。在供给氮气的状态下,氮气被密闭,以使氮气不会从下刃孔221的Z方向上端逸散。
另外,通过由第1调整部71对来自气体供给源GS的气体进行调整从而调整在主管道701中流动的氮气的流量。在主管道701中流动的氮气的流量也是由气体供给部7供给的氮气的总流量。即,流过气体供给部7的氮气的总流量为Q1。
无论管道内部的压力如何,第1调整部71所具备的流量控制阀使氮气持续地以设定的流量流动。即,气体供给部7进行使总流量Q1恒定的流量控制。并且,在第2调整部73中采用节流阀。在第2调整部73中,仅缩小分支管道702的流路面积,若管道上游的压力上升则流量发生变动。即,分支流量Q2根据压力发生变动。
在焊接装置A中,例如在焊料片Wh被供给至焊料孔51的情况下,焊料片Wh占据与焊料孔51的轴正交的截面的一部分。因此,焊料孔51的供氮气流动的部分的流路面积变小,氮气变得难以流动,即流路阻力变大。并且,若焊料孔51的流路阻力变大,则供给流量Q3减少。即,由于烙铁头的状态发生变化,供给流量Q3发生变动。控制部Cont基于供给流量Q3、或基于供给流量Q3的变化,判定烙铁头的状态。例如,控制部Cont预先存储有将供给流量Q3的变化与该变化的原因相关联后的信息。控制部Cont基于计算出的供给流量Q3的变化,判定该变化的原因,即判定烙铁头的状况。
由于将总流量Q1控制为恒定,所以供给流量Q3与分支流量Q2一对一地变化。实际上,控制部Cont基于分支流量Q2来判定烙铁头的状态。例如,若供给流量Q3减少,则由于主管道701的总流量Q1大致恒定,所以分支流量Q2增加。
以下,参照附图对烙铁头的各状态下的分支流量Q2进行说明。图4~图9是示出焊接装置的动作或者烙铁头的状态的图。此外,图10是示出利用焊接装置进行1次焊接作业时的分支流量的变化的图。在本实施方式中,对基板Bd是通孔基板、将插入到通孔Th的端子Nd进行焊接的情况进行说明。
在本实施方式中,列举(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态的6个状态作为烙铁头的状态进行说明。在焊接装置A中,在1次焊接时,依次按(a)~(f)的各状态发生变化。
(a)基准状态
图4是示出基准状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。如图4所示,在焊接装置A中,在进行焊接的前阶段(例如,对烙铁头5进行预热,改变进行焊接的基板Bd等)中,烙铁头5从基板Bd分离。在本实施方式中,将烙铁头与基板Bd分离的状态设为基准状态。即,焊料孔51的Z方向下端的开口向大气开放。此外,在本实施方式中,在焊接装置A为基准状态时,驱动加热器单元4对烙铁头5进行加热。在基准状态下,若开始从气体供给源GS供给氮气,则氮气被供给至气体供给部7。如上所述,气体供给部7通过第1调整部71将氮气调整为总流量Q1。
如图4所示,在焊接装置A为基准状态下,烙铁头5的焊料孔51的下端部向外部开口。焊料孔51的流路阻力低。另一方面,由于分支管道702通过第2调整部73缩小流路,所以流路阻力高。因此,在主管道701流动的氮气的流量Q1(总流量Q1)的大部分作为供给流量Q3a流向供给管道703。控制部Cont获取来自第2计测部73的流量,在基准状态下,在分支管道702中流过分支流量Q2a。分支流量Q2a比供给流量Q3a少。
(b)烙铁头接触状态
图5是示出烙铁头接触状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置A中,为了在基准状态之后进行焊接,使烙铁头5与基板Bd的焊接区Ld接触。在焊接装置A中,通过使烙铁头5与焊接区Ld接触,使焊接区Ld升温至适合焊接的温度(预热)。
并且,通过使烙铁头5与焊接区Ld接触,烙铁头5的焊料孔51被焊接区Ld堵塞。基板Bd对贯通通孔Th的端子Nd进行焊接,如图5所示,电子零件的端子Nd的Z方向的上端部插入到焊料孔51中。此外,通过了焊料孔51的氮气从插入有端子Nd的通孔Th向外部流出。
插入有端子Nd的通孔Th的氮气逸散的部分是氮气的流路,其流路面积比在与焊料孔51的轴正交的面切断的截面积小。在烙铁头接触状态时,在焊料孔51的前端侧形成流路阻力,即供给管道703的流路阻力变得比基准状态下的流路阻力大。由此,供给流量Q3b比基准状态时少。结果为,比基准状态多的氮气流入至分支管道702。此时,在分支管道702中流过分支流量Q2b。分支流量Q2b比分支流量Q2a多。
(c)焊料片投入状态
图6是示出焊料片投入状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置A中,使烙铁头5与焊接区Ld接触,进行预热,在将焊接区Ld升温到适当的温度后,将焊料片Wh投入至焊料孔51中。另外,焊接区Ld的预热的控制可以通过温度传感器直接检测焊接区Ld的温度,并通过该温度进行控制,也可以对烙铁头5与焊接区Ld的接触时间进行控制。
然后,在预热结束的时间点,将焊料片Wh投入到焊料孔51中。另外,焊料片Wh是用切割机上刃21与切割机下刃22切断焊料丝W而形成的。因自重或者被推进销23推压,焊料片Wh落下,通过下刃孔221、焊料供给孔422被投入到焊料孔51中。焊料片Wh与插入焊料孔51的端子Nd接触,在焊料孔51的内部停止。如此,由于焊料片Wh在焊料孔51的中途停止,焊料孔51的供氮气通过的流路面积变小。由此,在焊料片投入状态时,与烙铁头接触状态时相比,供给管道703的流路阻力变大。焊料片投入状态时的供给流量Q3c与烙铁头接触状态相比变少。
结果为,在分支管道702中流入比烙铁头接触状态多的氮气。此时,在分支管道702中流过分支流量Q2c。分支流量Q2c比分支流量Q2b多。
(d)焊料片熔融状态
图7是示出焊料片熔融状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置A中,烙铁头5被加热器单元4加热,投入至焊料孔51的焊料片Wh被烙铁头5加热而熔融。熔融的焊料片Wh是粘度较高的液体。然后,焊料孔51被熔融的焊料片堵塞。由此,氮气不会从焊料孔51泄漏至外部或者难以泄露至外部。
即,由于焊料片Wh熔融,供给管道703的氮气的流量、即供给流量Q3d与焊料片投入状态相比变少。结果为,在分支管道702中流入比焊料片投入状态多的氮气。此时,在分支管道702中流过分支流量Q2d的氮气。分支流量Q2d比分支流量Q2c多。
(e)焊料片流出状态
图8是示出焊料片流出状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。若熔融的焊料片Wh流出,则通孔T被熔融的焊料片Wh堵塞。然后,烙铁头5与焊接区Ld接触。由此,流入焊料孔51的氮气不会从焊料孔51泄漏或难以泄露。即,在焊料片流出状态中,供给管道703的氮气的流量、即供给流量Q3e与焊料片熔融状态相同程度地较少。结果为,在分支管道702中流入与焊料片熔融状态相同或大致相同的量的氮气。此时,在分支管道702流过分支流量Q2e。分支流量Q2e与分支流量Q2d相同或大致相同。另外,由于烙铁头5始终被加热器单元4加热,所以熔融的焊料片Wh全部流出到烙铁头5的外部即焊接区Ld与电子零件Ep的端子Nd。
(f)烙铁头分离状态
图9是示出烙铁头分离状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置A中,若焊接区Ld与电子零件Ep的端子Nd的焊接结束,则使烙铁头5离开焊接区Ld。在焊料片流出状态下,熔融的焊料片Wh的总量或大致总量向焊料孔51的外部流出。因此,焊料孔51回到焊接前的状态,即回到与基准状态相同的状态。在使烙铁头从焊接区Ld离开时,若在分支管道702中流过分支流量Q2f,则分支流量Q2f比分支流量Q2e少,与分支流量Q2a相同或大致相同。
如上所述,分支流量Q2a~Q2d(Q2e)根据各状态而呈不同的值。控制部Cont预先将成为分支流量Q2a~Q2d(Q2e)的基准的值作为数据库进行储存,通过与从第2计测部74获取的分支流量Q2的数据进行比较,能够判定当前的烙铁头的状态。
此外,由于(d)焊料片熔融状态的分支流量Q2d与(e)焊料片流出状态的分支流量Q2e大致相同,所以有时难以根据分支流量Q2判定状态。因此,控制部Cont也可以考虑分支流量Q2的时间变化,检测烙铁头的状态。例如,若第2计测部74检测到分支流量Q2d后经过规定时间,则控制部Cont可以判断烙铁头5从(d)焊料片熔融状态变化为(e)焊料片流出状态。
在焊接装置A中,烙铁头的状态按照(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)焊料片分离状态的顺序发生变化。并且,各状态下的分支流量Q2如图10示出的图表所示。图10示出了焊接装置A进行1次焊接时的分支流量Q2的变化。在图10中,纵轴为分支流量Q2,横轴为时间。另外,图10所示的流量值Q2a、Q2b、Q2c、Q2d、Q2e以及Q2f是基准值。
如图10所示,第1区域Ar1是烙铁头处于(a)基准状态时。在第1区域Ar1中,流量值为分支流量Q2a。在图10中,第2区域Ar2是烙铁头处于(b)烙铁头接触状态。若烙铁头从(a)基准状态变化为(b)烙铁头接触状态,则分支流量Q2a变化为分支流量Q2b。由于分支流量Q2随着烙铁头5向焊接区Ld的接触而变化,所以从分支流量Q2a向分支流量Q2b急剧地变化。即,在图10中,从第1区域Ar1向第2区域Ar2的变化陡峭。
此外,图10中的第3区域Ar3是烙铁头处于(c)焊料片投入状态。若焊料片Wh被投入至焊料孔51中,则分支流量Q2b变化为分支流量Q2c。由于随着焊料片Wh向焊料孔51的投入使得流路面积急剧变化,所以从分支流量Q2b向分支流量Q2c急剧地变化。即,在图10中,从第2区域Ar2向第3区域Ar3的变化陡峭。
图10中的第4区域Ar4是烙铁头处于(d)焊料片熔融状态。当焊料片Wh在焊料孔51被熔融时,分支流量Q2c变化为分支流量Q2d。随着焊料孔51中的焊料片Wh的熔融,流路面积发生变化。焊料片的熔融为首先助焊剂熔融后焊料再熔融的过程。助焊剂缓慢地熔融而焊料急剧地熔融。从分支流量Q2c向分支流量Q2d最初缓慢地变化,在一定的变化之后急剧地变化。即,在图10中,从第3区域Ar3向第4区域Ar4的变化为最初缓慢地变化,之后急剧地变化。
此外,如上所述,(d)焊料片熔融状态的分支流量Q2d与(e)焊料片流出状态的分支流量Q2e相同或者大致相同。因此,在一定时间内不会从分支流量Q2d发生变化。
如上所述,烙铁头的分支管道702的氮气的流量即分支流量Q2不仅其值具有特征,在状态变化时的分支流量Q2的变化的程度(急剧地变化或者缓慢地变化)也具有特征。
如下所述地进行焊接的工序是否正常的判定。首先,预先设定焊接状态下的分支流量的基准值的范围。然后,通过对各焊接状态下的基准值的范围与计测出的分支流量的比较而进行判定。例如,对(c)焊料投入状态下的判定进行说明。首先,在(c)焊料投入状态即Ar3的时间段中,设定基准值的上限值Qx1、下限值Qy1。上限值Qx1、下限值Qy1分别是Qx1=Q2c+x1以及Qy1=Q2c-y1(x1、y1为正数)所表示的值。然后,在焊接工序中,在Ar3的时间段计测的分支流量Q2偏离上限值Qx1到下限值Qy1之间的范围时,控制部Cont可以判定在焊接工序中存在异常而进行警报或者停止运行。另外,x1、y1的一方可以是0。
此外,使用比上述的x1或y1小的值x2或y2,设定第2上限值Qx2=Q2c+x2以及第2下限值y2=Q2c-y2,在Ar3的时间段计测出的分支流量Q2偏离至第2上限值Qx2到第2下限值Qy2的范围外的情况下,控制部Cont也能够向操作者发出警告。另外,x2、y2的一方可以是0。在以上的说明中,虽然列举了使用第1上限值以及下限值进行警报或者运行的停止的1阶段的动作,或者进而使用第2上限值以及下限值发出警告、使用基准值进行警报或者运行的停止的2阶段的动作,但这些仅为一例,还可以使用较多的基准值,进行2阶段以上的警告或者警报。此外,在(c)焊料投入状态以外的状态时也同样地设置基准值的范围,将基准值的范围与测量的分支流量进行比较,由此判定焊接工序是否正常地进行。
此外,与时间和流量无关地,如果焊料熔融或者流出,则分支流量Q2增加到最大值。控制部Cont也能够在检测到分支流量的峰值(在此为分支流量Q2d)附近的值时,判定进行了焊料的熔融。
进而,除了烙铁头的如上所述的状态的变化之外,还能够判定在烙铁头中发生了异物附着或者混入异物等某种异常。例如,若以在焊料片Wh向焊料孔51的投入阶段(Ar3)中判定焊料孔51的污染状态的情况为例进行说明,在焊料孔51未被污染的初始状态下,分支管道702的分支流量Q2为Q2c。另一方面,在焊料孔51的内周壁上附着有渣滓等附着物的状态下,焊料孔51内供氮气通过的流路面积变小时,随着投入焊料片Wh,流路面积进一步减小,因此分支管道702的分支流量Q2成为比初始状态的流量Q2c多的流量Q2c’(图10的单点划线)。控制部Cont能够预先存储初始状态下的流量Q2c,将测量的分支管道702的分支流量管道的流量Q2与流量Q2c进行比较,从而判定焊料孔51的污染状态。另外,在判定焊接装置存在某种异常的情况下,控制部Cont也可以进行表示存在异常的警报以及(或者)停止运行。
为了进行这样的异常判定,控制部Cont预先存储如图10所示的、示出1次焊接中的分支流量的时间变化的表格,通过按时间序列排列来自第2计测部74的分支流量的数据,并对行为以及值进行比较,从而判定烙铁头的状态。通过使用这样的判定方法,能够更正确地判定烙铁头的状态。
另外,控制部Cont也可以获取第1计测部72所计测的在主管道701中流动的氮气的总流量(设为计测总流量)。然后,控制部Cont也可以在计测总流量与预先决定的总流量不同的情况下,在其差在一定范围内时,将总流量Q1修正为计测总流量,并且基于计测总流量对判定各状态时的分支流量(在此为Q2a、Q2b、Q2c、Q2d等)进行修正,使用该修正值进行各状态的判定。进而,在计测总流量与预先设想的总流量的差超过一定范围的情况下,控制部Cont中止状态的判定,并且进行表示发生异常的警报以及(或者)停止运行。
(第1变形例)
上述实施方式中,在焊料片Wh的粗细以及长度恒定的情况下进行了说明。但是,在焊料丝W的输送中,有时会产生偏差。此外,由于进行焊接的面积较大等不同情况,有时也会有意地改变焊料片Wh的形状、大小。在这样的情况下,控制部Cont也可以基于分支流量Q2从(b)烙铁头接触状态的分支流量Q2b变动时的变动的大小、变动的行为,判定投入的焊料片Wh的形状、大小等。另外,在有可能投入不同的大小、形状的焊料片的情况下,优选为,控制部Cont针对各大小或形状的焊料片Wh、具备各状态下的分支流量的基准值以及(或者)示出其时间变化的表格而作为数据库。
(第2变形例)
参照附图对本实施方式所涉及的焊接装置的变形例进行说明。图11是表示本实施方式所涉及的焊接装置的变形例中所使用的烙铁头的一例的剖视图。如图11所示,第3变形例的焊接装置所使用的烙铁头5a,在焊料孔51a的内部设置有焊料片停止部511,该焊料片停止部511在焊料片Wh与端子Nd接触之前,使焊料片Wh停止。
如图11所示,焊料片停止部511呈内径朝向Z方向下方减少的锥形状。当焊料片到达焊料片停止部511时,焊料孔51a的间隙由于焊料片停止部511而变小。由此,(c)焊料投入状态时的供给管道703的流路阻力变大。由此,在第3变形例中,(c)焊料片投入状态时的分支流量变大。并且,由于(b)烙铁头接触状态与(c)焊料片投入状态时的各自的分支流量的差变大,所以控制部Cont容易对(b)烙铁头接触状态与(c)焊料片投入状态进行判别。此外,在焊料片Wh到达焊料片停止部511之前,存在在焊料孔51a的内部停止的情况。在该情况下,焊料片产生的流路阻力与焊料片Wh到达焊料片停止部511时相比变小。通过利用这种情况,控制部Cont能够判定焊料片Wh到达了焊料片停止部511,即能够判定可靠地投入了焊料片Wh。
在本实施方式中,虽然列举了(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态这6个状态作为焊接装置A在进行焊接时能够得到的状态,但也可以对除此以外的状态进行判定。
(第3变形例)
在上述的实施方式中,在处于烙铁头5能够熔融焊料的高温的状态的情况下进行了说明。但是,由于加热器41的故障等,温度有时也会从为了使焊料熔融而设定的正常温度范围内偏离。由于通过烙铁头5的氮气因烙铁头5的温度的不同而膨胀程度或者粘度不同,因此流路阻力也发生增减,结果为,氮气的流量也发生变化。例如,若烙铁头5的温度降低,则氮气的体积减少,粘度也变低,因此焊料孔51中的氮气的流量增加。利用这种情况,控制部Cont预先存储将焊料孔51向大气开放的状态下的、即在烙铁头5为(a)基准状态时的分支流量Q2a,基于所存储的分支流量Q2a与计测的分支流量Q2,能够对烙铁头5的温度进行判定。
此外,由于在供给的气体的种类变化为氮气与空气或者氮气与氧气的混合气体的情况下,流路阻力也发生变化,因此在分支流量Q2产生差异。利用这种情况,控制部Cont预先存储将焊料孔51向大气开放的状态下的、即在烙铁头5为(a)基准状态时的分支流量Q2a,基于存储的分支流量Q2a与计测的分支流量Q2,能够判定所供给的气体是否为氮气(应供给的气体)。由此,控制部Cont例如能够检测气体管道连接的错误。
在以上所示的本实施方式中,虽然在分支流路702上设置进行流量计测的第2计测部74并基于分支流路的流量的变化来判定烙铁头5的状态,但也可以在供给流路703中设置第2计测部74并直接计测在供给流路703中流动的氮气的流量(供给流量),基于供给流量的流量变化,进行对烙铁头5的状态的判定。在该情况下,各状态下的流量的变化示出与上述分支流量反方向的行为。即,供给流量与时间的关系示出与图10所示的表格上下颠倒的行为。供给流量在(a)基准状态时成为最大流量,在(d)焊料片熔融状态时成为最小流量。
第1变形例、第2变形例以及第3变形例的动作例如按每个恒定的周期进行。所谓恒定的周期,例如可以按时间进行管理,也可以按焊接次数进行管理。此外,也可以在焊接装置A刚接通电源后以及工序结束时进行。此外,还可以在随机的时机进行。
(第2实施方式)
参照附图对本实施方式所涉及的焊接装置的其他例进行说明。图12是示出本发明所涉及的焊接装置的其他例的烙铁头以及气体供给部的图。另外,在图12所示的焊接装置B中,在烙铁头5b具备将焊料孔51与外周面贯通的气体释放部52。除此之外,具有与第1实施方式的焊接装置A相同的构成。因此,对于实质上相同的部分,赋予相同的附图标记,并且省略对相同部分的详细的说明。
如图12所示,在进行焊接时,在烙铁头5的焊料孔51中插入电子零件Ep的端子Nd。并且,通过切割机单元2从焊料丝W切断的焊料片Wh在与端子Nd接触的状态下,被烙铁头5加热并熔融。此时,若将焊料孔51的熔融焊料片Wh的部分作为熔融区域510,则气体释放部52将焊料孔51的熔融区域510与烙铁头5的Z方向下端之间的部分与外周面连通。
另外,在本实施方式中,虽然气体释放部52形成为连通烙铁头5的外周面与焊料孔51的贯通孔形状,但并不限定于此。例如,也可以是在焊料孔51的熔融区域510与烙铁头5的Z方向下端之间以连通焊料孔51与烙铁头5的外周面的方式形成的切口形状。此外,除了上述的贯通孔、狭缝以外,还能够广泛地采用在(b)烙铁头接触状态以及(e)焊料片流出状态时能够使焊料孔51的氮气流出至烙铁头5的外部的形状,作为气体释放部52。
参照附图对使用了这样的焊接装置B时的控制部Cont对烙铁头的状态的判定进行说明。图13是示出在烙铁头接触状态下的烙铁头以及气体供给部的图。图14是示出焊料片投入状态下的烙铁头以及气体供给部的图。图15是示出焊料片熔融状态下的烙铁头以及气体供给部的图。图16是示出焊料片流出状态下的烙铁头以及气体供给部的图。
在焊接装置B中,1次焊接中的能够获取的状态,与第1实施方式相同,即(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态。并且,关于(a)基准状态、(f)烙铁头分离状态,与第1实施方式的焊接装置A实质上相同。另外,在(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(e)焊料片流出状态的各状态下,流过分支管道702的氮气的流量相比于第1实施方式时变少。因此,将分支流量Q2作为分支流量Q22进行说明。例如,在(b)烙铁头接触状态时,将在分支管道702中流动的氮气的流量设为分支流量Q22b。在各状态下也同样地,将(c)焊料片投入状态以及(e)焊料片流出状态的各自的分支流量设为分支流量Q22c、Q22e。
第2实施方式与第1实施方式的不同点在于,(d)焊料片熔融状态以及(e)焊料片流出状态的各自的分支流量Q2d及Q22e的变化。在(d)焊料片熔融状态(图15)中,由于与第1实施方式同样地由熔融的焊料片Wh堵塞焊料孔51,因此分支流量Q2d为与第1实施方式时同等的大小。由于在下一工序的(e)焊料片流出状态(图16)中堵塞通孔Th而氮气从气体释放部52流出,因此供给管道703的流量Q3e增加,分支管道702的流量Q22e减少。在第1实施方式中,从(d)焊料熔融状态向(e)焊料片流出状态的状态变化时的分支流量的变化较小(或者几乎没有),相对地,在第2实施方式中,所述状态变化时的流量变化变大,能够容易地进行状态变化的判定。
此外,由于在(b)烙铁头接触状态时,氮气从通孔Th和气体释放部52流出,因此与第1实施方式相比,分支管道702的流量Q22b变小。并且,在(d)焊料熔融状态时,由于焊料孔51被堵塞,所以分支流量成为与第1实施方式相同的分支流量Q2d。因此,在(b)烙铁头接触状态下的分支流量Q22b与(d)焊料熔融状态下的分支流量Q2d的差,比第1实施方式的在(b)烙铁头接触状态下的分支流量Q2b与(d)焊料熔融状态下的分支流量Q2d的差大。由此,能够容易地进行(c)焊料片投入状态与(d)焊料片熔融状态的判别。
另外,通过改变气体释放部52的大小,能够改变(b)烙铁头接触状态与(e)焊料片流出状态下的各自的分支流量Q22b和Q2e的流量值。另外,通过设置气体释放部52,在熔融的焊料流入通孔Th内之后,焊料孔51内的压力降低,因此能够防止挤出通孔Th内的熔融焊料。
并且,各状态下的分支流量Q2如图17示出的图表所示。图17示出了焊接装置进行1次焊接时的分支流量的变化。在图17中,纵轴为分支流量Q2,横轴为时间。另外,在以下的说明中,仅对示出与图10不同的行为的部分进行说明。
如图17所示,通过使用具备气体释放部52的烙铁头5b,在示出(d)焊料片熔融状态的第4区域Ar4(分支流量Q2d)之后,出现示出分支流量Q22e的(e)焊料片流出状态的第5区域Ar5。
如此,通过在烙铁头5b设置气体释放部52,能够使(d)焊料片熔融状态下的分支管道702中的氮气的流量即分支流量Q2d与(e)焊料片流出状态下的分支管道702中的氮气的流量即分支流量Q22e为不同的值。由此,控制部Cont能够更正确地检测到(e)焊料片流出状态即电子零件Ep的端子Nd与焊接区Ld的焊接完成。
另外,在本实施方式中,控制部Cont也可以将各状态下的分支流量作为数据库存储,通过与来自第2计测部74的分支流量的数据进行比较来判定烙铁头的状态。此外,也可以预先存储如图17所示的示出分支流量的时间变化的表格,并按时间序列排列来自第2计测部74的分支流量的数据,通过比较行为以及值,来判定烙铁头的状态。
在本实施方式中,控制部Cont也能够进行与第1实施方式的“第1变形例”同样的操作。此外,通过使用如第1实施方式的“第2变形例”所示的具备焊料片停止部的烙铁头,能够进行与第1实施方式的“第2变形例”同样的操作。
(第3实施方式)
参照附图来说明本发明所涉及的焊接装置的另一例。图18是示出本发明的焊接装置的另一例的图。在图18所示的焊接装置C中,除了烙铁头5c与气体供给部7c不同以外,具有与焊接装置A实质上相同的构成。因此,在焊接装置C中,对于与焊接装置B实质上相同的部分,赋予相同的附图标记,并且省略相同部分的详细说明。
如图18所示,焊接装置C的烙铁头5c具备释放孔53,将比投入焊料孔51的焊料片Wh进行熔融的熔融区域510更靠近上方即在氮气流动方向上的上游侧与外周面连通。释放孔53是供与焊料孔51的氮气一起在焊料片熔融时气化的助焊剂逸散的孔。释放孔53的内径小于焊料孔51的内径。即,释放孔53与焊料孔51相比,流路阻力大。
此外,如图18所示,在气体供给部7c中,在连接气体供给源GS与气体流入孔222的管道70c上设置有第1调整部71、第1测量部72以及第2测量部75。另外,在气体供给部7c中,对于与气体供给部7相同的部分也赋予相同的附图标记并省略详细的说明。
第2测量部75设置在管道70c的第1测量部72与气体流入孔222之间。并且,第2测量部75构成为包含对管道70c的内部的氮气压力进行测量的压力计。第2测量部75对管道70c内部的压力进行测量,将其测量结果发送至控制部Cont。控制部Cont基于管道70c的压力以及(或)压力的变化,判定烙铁头的状态。
以下,参照附图对控制部Cont如何判定烙铁头的状态进行说明。另外,在本实施方式中,焊接装置C进行1次焊接时烙铁头能够获得的状态与第1实施方式相同。即(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态。
以下,参照附图对烙铁头的各状态下的管道70c内部的氮气的压力P1进行说明。图19~图24是示出上述的各状态下的烙铁头的图。此外,图25是示出利用焊接装置进行1次焊接作业时的压力的变化的图。在本实施方式中,对基板Bd是通孔基板、插入通孔Th的端子Nd为焊接对象的情况进行说明。
在焊接装置C中,在1次焊接时,依次按照(a)~(f)的各状态变化。另外,关于各状态下的氮气的行为等,省略与第1实施方式相同的部分的详细内容。用箭头Ga表示氮气的流出。
(a)基准状态
图19是示出基准状态下的烙铁头的图。如图19所示,在(a)基准状态下,焊料孔51的Z方向下端的开口向大气开放。因此,即便从气体供给部7c向焊料孔51供给氮气,管道70c内的压力也是恒定的。将(a)基准状态下的管道70c的压力P1设为压力P1a。在(a)基准状态下,由于烙铁头5c的焊料孔51的下端被向大气开放,所以从释放孔53向外部流动的氮气为少量。
(b)烙铁头接触状态
图20是示出(b)烙铁头接触状态下的烙铁头的图。通过使烙铁头5c与焊接区Ld接触,烙铁头5c的焊料孔51被焊接区Ld堵塞。并且,焊料孔51的氮气从释放孔53与插入端子Nd的通孔Th向外部流出。
氮气从焊料孔51的下端的流出,仅为插入端子Nd的通孔Th的一部分,管道70c的流路阻力变得比(a)基准状态下的流路阻力高。在(b)烙铁头接触状态下的管道70c的氮气的压力P1b相比于(a)基准状态变高。
(c)焊料片投入状态
图21是示出焊料片投入状态下的烙铁头的图。在(c)焊料片投入状态下,若焊料片Wh被投入至焊料孔51,则焊料片Wh与插入焊料孔51的端子Nd接触,在焊料孔51的内部停止,焊料孔51的供氮气通过的流路面积变小。由此,在(c)焊料片投入状态时,与(b)烙铁头接触状态时相比,管道70c的流路阻力变大。
结果为,(c)焊料片投入状态下的管道70c的压力P1c相比于(b)烙铁头接触状态的压力P1b变高。
(d)焊料片熔融状态
图22是示出焊料片熔融状态下的烙铁头的图。在(d)焊料片熔融状态下,焊料片Wh被烙铁头5加热,焊料孔51的Z方向下端部被熔融的焊料片Wh堵塞。在(d)焊料片熔融状态时,与(c)焊料片投入状态时相比,管道70c的流路阻力变大。
结果为,管道70c的氮气的压力相比于(c)焊料片投入状态变高。(d)焊料片熔融状态下的管道70c的压力P1d相比于压力P1c变高。
(e)焊料片流出状态
图23是示出焊料片流出状态下的烙铁头的图。在(e)焊料片流出状态下,焊料孔51的Z方向下端部被堵塞焊接区Ld以及通孔Th的熔融的焊料堵塞。在(e)焊料片流出状态时与(d)焊料片熔融状态时,管道70c的流路阻力相等或大致相等。
结果为,管道70c的氮气的压力与(d)焊料片投入状态大致相同。(e)焊料片流出状态下的管道70c的压力P1e与压力P1d相同或大致相同。
(f)烙铁头分离状态
图24是示出在烙铁头分离状态下的烙铁头的图。在焊接装置C中,若焊接区Ld与电子零件Ep的端子Nd的焊接结束,则使烙铁头5从焊接区Ld离开。焊料孔51的Z方向下端向大气开放。即,(f)烙铁头分离状态回到与(a)基准状态相同的状态。在(f)烙铁头分离状态下的管道70c的压力P1f与压力P1a相同。
如上所述,管道70c的压力P1a~P1d(P1e)根据各状态而成为不同的值。控制部Cont预先将成为压力P1a~P1d(P1e)的基准的值作为数据库储存,并与从第2测量部75获取的管道70c的压力P1的数据进行比较。能够判定当前的烙铁头的状态。
此外,由于(d)焊料片熔融状态的管道70c的压力P1d与(e)焊料片流出状态的管道70的压力P1e大致相同,因此有时难以根据管道70c的压力进行状态的判定。因此,控制部Cont也可以考虑管道70c的压力P1的时间变化,从而检测烙铁头的状态。
在焊接装置C中,烙铁头的状态依次按照(a)为基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态的顺序发生变化。并且,各状态下的管道70c的压力P1如图25示出的图表所示。图25示出焊接装置C进行1次焊接时的管道70的压力的变化。在图25中,纵轴为压力P1,横轴为时间。
如图25所示,第1区域Ar1是烙铁头处于(a)基准状态时,在第1区域Ar1中,管道的压力为压力P1a。第2区域Ar2是烙铁头处于(b)烙铁头接触状态时,若烙铁头从(a)基准状态变为(b)烙铁头接触状态,则由于烙铁头5向焊接区Ld接触,从压力P1a急剧地变化至压力P1b。即,从第1区域Ar1向第2区域Ar2的变化陡峭。
此外,第3区域Ar3示出烙铁头处于(c)焊料片投入状态,由于焊料片Wh向焊料孔51的投入,焊料孔51的流路的一部分被堵塞,流路阻力急剧增加,所以从压力P1b向压力P1c急剧地变化。即,在图25中,从第2区域Ar2向第3区域Ar3的变化陡峭。
第4区域Ar4示出烙铁头处于(d)焊料片熔融状态,焊料孔51因焊料片Wh的熔融而被堵塞,因此其流路阻力增加。焊料片的熔融为首先助焊剂比较缓慢地熔融后焊料急剧地熔融的过程。从压力P1c向压力P1d最初缓慢地变高,在一定的变化之后急剧地变高。即,在图25中,从第3区域Ar3向第4区域Ar4的变化最初较为缓慢,之后急剧地变高。
此外,如上所述,(d)焊料片熔融状态的压力P1d与(e)焊料片流出状态的压力P1e相同或大致相同,在一定时间内压力P1d的变化较小。
如上所述,管道70c的压力P1不仅其值具有特征,状态变化时的压力P1的变化的程度(剧烈地变化或者缓慢地变化)也具有特征。
如图25所示,控制部Cont预先存储示出进行1次焊接时的管道的压力的时间变化的表格,并按时间序列排列来自第2测量部75的管道70c的压力的数据,也可以通过将行为以及值进行比较,判定烙铁头的状态。通过使用这样的判定方法,能够更正确地判定烙铁头的状态。
另外,在本实施方式中,在焊料孔51被堵塞时,经由释放孔53排出滞留在焊料孔51中的氮气。但是,并不限定于此。例如,也可以在气体供给部7c的管道70c设置使内部的气体向外部逸散的释放孔。进而,也可以使管道70c分支,将分支的管道作为用于使氮气逸散的管道。
此外,控制部Cont预先将成为压力P1a~P1d(P1e)的基准的值作为数据库存储,并与从第2测量部73获取的管道70的压力P1的数据进行比较,从而能够判定焊料孔51的污染状态。或者,控制部Cont将烙铁头5与基板Bd的非接触状态、烙铁头5与基板Bd的接触、向烙铁头5投入焊料片Wh、加热熔融、熔融焊料从烙铁头5的流出、烙铁头5从基板Bd分离之类的一系列的焊接工序中的管道70内的氮气的压力的基准随时间的变化作为数据库储存,通过与从第2测量部73获取的管道70的压力P1的随时间的变化进行比较,也能够判定焊料孔51的污染状态。
以第3区域Ar3即向焊料孔51投入焊料片Wh的投入阶段中对焊料孔51的污染状态的判定的情况为例进行说明。在图26中示出焊料片Wh向焊料孔51投入后的状态图。在如图21所示的焊料孔51未被污染的初始状态下,管道70的压力为P1c。另一方面,在如图26所示的焊料孔51的在内周壁附着有渣滓等附着物的状态下,焊料孔51内的供氮气通过的流路面积变小时,由于焊料片Wh被投入而使流路面积进一步减小,因此管道70的压力成为比初始状态的压力P1c高的压力P1c’(图25的单点划线)。控制部Cont预先存储初始状态下的压力P1c,对测量出的管道70的压力与压力P1c进行比较,能够判定焊料孔的污染状态。
在本实施方式中,控制部Cont通过将分支流量替换地视作管道的压力,能够进行与第1实施方式的“第1变形例”、“第2变形例”同样的操作。此外,通过使用如第1实施方式的“第3变形例”所示的具备焊料片停止部的烙铁头,能够进行与第1实施方式的“第3变形例”同样的操作。
(第4实施方式)
参照附图对本实施方式所涉及的焊接装置的另一例进行说明。图27是示出本发明所涉及的焊接装置的另一例的图。另外,在图27所示的焊接装置D中,在烙铁头5d具备将焊料孔51与外周面贯通的气体释放部52。除此以外,具有与第3实施方式的焊接装置C相同的构成。此外,气体释放部52具有与第2实施方式的烙铁头5b相同的构成。因此,对于在烙铁头5d中的与烙铁头5以及烙铁头5c实质上相同的部分,赋予相同的附图标记,并且省略相同部分的详细说明。
参照附图对使用了这样的焊接装置D时的、控制部Cont对烙铁头的状态的判定进行说明。图28是示出在烙铁头接触状态下的烙铁头与氮气的流动的图。图29是示出焊料片投入状态下的烙铁头与氮气的流动的图。图30是示出焊料片熔融状态下的烙铁头与氮气的流动的图。图31是示出焊料片流出状态下的烙铁头与氮气的流动的图。
在焊接装置D中,1次焊接中的烙铁头能够获得的状态与第1实施方式相同,即(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态。并且,有关(a)基准状态、(f)烙铁头分离状态,与第3实施方式的焊接装置C实质上相同。此外,烙铁头5d设置有气体释放部52,在处于从气体释放部52能够流出气体的状态时,即在(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(e)焊料片流出状态的各状态下,流过管道70c的氮气的压力相比于第3实施方式时变少。因此,将管道70c的压力作为压力P11进行说明。例如,在(b)基准状态时,将管道70c的压力设为压力P11b。在其他状态时也同样地分别设为压力P11c、P11e。
如图27所示,气体释放部52将焊料孔51的熔融区域510与烙铁头5d的Z方向下端之间的部分和外周面连通。
在图28所示的(b)烙铁头接触状态时,焊料孔51内的氮气从通孔Th向外部流出,并且也从释放孔53及气体释放部52向外部流出。因此,由于氮气从气体释放部52流出,所以管道70c的压力P11相比于在没有气体释放部52时(第3实施方式)变低。即,管道70c成为压力P11b(<P1b)。此外,在图29所示的(c)焊料片投入状态时也同样地,因焊料片Wh而流路阻力增加。另一方面,由于氮气从气体释放部52流出,因此管道70c的压力P11相比于在没有气体释放部52时(第3实施方式)变低。(c)焊料片投入状态时的管道70的压力P11c比(b)烙铁头接触状态的管道70c的压力P11b高。
在图30所示的(d)焊料片熔融状态时,焊料孔51的熔融区域510被熔融的焊料片Wh堵塞。因此,由于气体释放部52在氮气的流动方向上位于比熔融区域510更靠近下游侧,因此在(d)焊料片熔融状态时,氮气不从气体释放部52流出。因此,(d)焊料片熔融状态时的管道70c的压力P1d与第3实施方式的大致相等。
在图31所示的(e)焊料片流出状态时,焊料孔51的Z方向下端被焊接区Ld堵塞。此外,由于熔融的焊料片Wh堵塞焊接区Ld的通孔Th,因此氮气不会从通孔Th流出。另一方面,由于焊料片Wh从焊料孔51向外部流出,因此在焊料孔51中不存在焊料片Wh。因此,焊料孔51的氮气从气体释放部52向外部流出。即,由于氮气从气体释放部52流出,所以管道70的压力P11与在没有气体释放部52时(第1实施方式)相比变低。即,(e)焊料片流出状态时的管道70c的压力为压力P11e(<P1e)。
在(e)焊料片流出状态时,由于焊料孔51的氮气从气体释放部52流出,所以压力P11e与(d)焊料片熔融状态时的压力P1d相比较低。
如上所述,通过在烙铁头5b设置气体释放部52,能够使(d)焊料片熔融状态时的管道70c的压力P1d与(e)焊料片流出状态时的管道70c的压力P11e为不同的值。
并且,各状态下的压力P1(P11)如图32示出的图表所示。图32示出焊接装置进行1次焊接时的管道的压力的变化。在图32中,纵轴为管道的压力P1,横轴为时间。另外,在以下的说明中,仅对示出与图25不同的行为的部分进行说明。
如图32所示,通过使用具备气体释放部52的烙铁头5d,在示出(d)焊料片熔融状态的第4区域Ar4(管道70c的压力为P1d)之后,出现示出管道70c的压力P11e的(e)焊料片流出状态的第5区域Ar5。
如此,通过在烙铁头5d设置气体释放部52,能够使在(d)焊料片熔融状态下的管道70c的压力P1d与(e)焊料片流出状态下的管道70c的压力P11e为不同的值。由此,控制部Cont能够更加正确地检测(e)焊料片流出状态即检测到电子零件Ep的端子Nd与焊接区Ld的焊接完成。
另外,在本实施方式中,控制部Cont将各状态下的管道的压力作为数据库存储,也可以通过与来自第2测量部75的管道70c的压力的数据进行比较,判定烙铁头的状态。此外,如图32所示,也可以预先存储示出管道70c的压力的时间变化的表格,也可以通过按时间序列排列来自第2测量部75的压力的数据,对行为以及值进行比较,判定烙铁头的状态。
此外,预先存储时间与流量值的关系(图10或者图17)或者时间与压力的关系(图25或者图32)的各自的计测值、制作品质管理的数据库,从而能够对随时间的变化或者气氛温度等的相关信息利用统计处理进行计算。
进而,在存在多个焊接部位的情况下,由于存在因焊接部位不同而在各状态下的流体的变化值不同的情况,因此按各焊接部位制作上述数据库,从而能够对每个焊接部位使用不同的阈值进行判定。
(第5实施方式)
在以上说明的第1实施方式至第4实施方式的焊接装置中,将在气体供给部内流动的气体的总流量设为恒定地对在气体供给部内流动的气体的流量或者压力等的物理量进行测量,从而判定烙铁头的状态,但是在本实施方式以后的实施方式的焊接装置中,将在气体供给部内流动的气体的供给压力设为恒定地对在气体供给部内流动的气体的物理量进行测量,从而判定烙铁头的状态。图33是示出本发明所涉及的焊接装置的另一例的烙铁头以及气体供给部的图。
气体供给部7e向焊接装置E供给从设置在焊接装置E的外部的气体供给源GS供给的气体。通过使用上述的惰性气体作为气体,能够防止焊料的氧化。如图33所示,气体供给部7e具有管道70、第1调整部76、作为计测部的第1计测部77与第2计测部78,所述第1计测部77与第2计测部78对气体的流量和压力进行计测并输出电气信号。另外,在图33中,为了方便,用线图表示管道70,但实际上管道70是气体即氮气不会泄漏的管体(例如铜管或树脂管)。
管道70是与气体供给源GS连接、使来自气体供给源GS的氮气流入至气体流入孔222的管道。管道70具有主管道704与流入管道705。主管道704是供氮气从气体供给源GS流入的管道,流入管道705将主管道704与气体流入孔222连通。即,流过主管道704的氮气通过流入管道705流入气体流入孔222。
在焊接装置E中,气体流入孔222与下刃孔221、焊料供给孔422以及焊料孔51连通,焊料孔51向外部开口,但是在使焊接装置E工作的情况下,存在焊料孔51被熔融的焊料堵住的情况。
第1调整部76设置在主管道704上。第1调整部76是包含压力控制阀的构成,对在主管道704流动的氮气的压力进行调整。第1调整部76对从气体供给源GS供给至气体供给部7e的氮气的压力进行调整。第2计测部78是对在主管道704中流动的氮气的流量进行计测的流量计。
第1计测部77配置在主管道704的第1调整部76的下游,对在主管道704中流动的氮气的压力进行计测。即,第1计测部77对从第1调整部76排出的氮气的压力进行计测。并且,第1计测部77发送对第1调整部76进行控制的控制信号,以使计测出的氮气的压力成为预先决定的压力。即,气体供给部7e使用第1调整部76与第1计测部77进行反馈控制,将从气体供给源GS供给的氮气的压力控制为恒定。另外,操作者也可以基于第1计测部77的计测结果,手动操作第1调整部76来调整氮气的压力。此外,在由于某种异常而导致计测的压力或者流量与预先决定的基准值不同或者偏离预先设定的范围的情况下,状态判定部Cont也可以进行表示发生了异常的警报及(或者)停止焊接装置的运行。状态判定部Cont也可以基于判定出的烙铁头的状态,进行对焊接装置E的控制。作为对焊接装置E的控制,例如包括焊接装置E向基板Bd的接近分离、焊料丝W的切断、烙铁头5的加热等。
其次,对压力P恒定且基于主管道704的流量判定烙铁头的状态的判定方法进行说明。另外,在气体供给部7e中,流入气体流入孔222的氮气全部流入至烙铁头5的焊料孔51中。例如,气体流入孔222与下刃孔221连通,下刃孔221在Z方向上下地贯通切割机下刃22。在供给氮气的状态下,氮气被密闭,以使得氮气不会从下刃孔221的Z方向上端逸散。但是,流入气体流入孔222的氮气即便分流至烙铁头5的焊料孔51以外,也能够进行同样的作用。
另外,通过由第1调整部76对来自气体供给源GS的气体进行调整从而调整在主管道704中流动的氮气的压力。在主管道704中流动的氮气的流量也是由气体供给部7e供给的氮气的流量。即,流过气体供给部7e的氮气的流量为Q1。
无论管道内部的压力如何,第1调整部76所具备的压力控制阀使氮气以设定的压力持续流动。即,气体供给部7e进行使压力P恒定的压力控制。
在焊接装置E中,例如在焊料片Wh被供给至焊料孔51的情况下,焊料片Wh占据与焊料孔51的轴正交的截面的一部分。因此,焊料孔51的供氮气流动的部分的流路面积变小,氮气变得难以流动,即流路阻力变大。并且,若焊料孔51的流路阻力变大,则流量Q1减少。即,由于烙铁头的状态发生变化,流量Q1发生变动。控制部Cont基于流量Q1或者流量Q1的变化,判定烙铁头的状态。例如,状态判定部Cont预先存储有将流量Q1的变化与该变化的原因相关联后的信息。状态判定部Cont基于计算出的流量Q1的变化,判定其原因,即判定烙铁头的状况。
由于将压力P控制为恒定,因此流量Q1随着下游的流体阻力的增减而变化。控制部Cont基于流量Q1判定烙铁头的状态。例如,若焊料孔51内的流体阻力增加,则由于主管道704的压力P1大致恒定,所以流量Q2减少。
以下,参照附图说明对烙铁头的各状态下的流量Q1进行说明。图34~图39是示出焊接装置的动作或者烙铁头的状态的图。此外,图40是示出利用焊接装置进行1次焊接作业时的流量Q1的变化的图。在本实施方式中,对基板Bd是通孔基板、插入到通孔Th的端子Nd为焊接对象的情况进行说明。
在本实施方式中,列举(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态的6个状态作为烙铁头的状态进行说明。在焊接装置E中,在1次焊接时,依次按(a)~(f)的各状态发生变化。
(a)基准状态
图34是示出基准状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。如图34所示,在焊接装置A中,在进行焊接的前阶段(例如,对烙铁头5进行预热,改变进行焊接的基板Bd等)中,烙铁头5从基板Bd分离。在本实施方式中,将烙铁头与基板Bd分离的状态设为基准状态。即,焊料孔51的Z方向下端的开口向大气开放。此外,在本实施方式中,在焊接装置E为基准状态时,驱动加热器单元4对烙铁头5进行加热。在基准状态下,若开始从气体供给源GS供给氮气,则氮气被供给至气体供给部7e。如上所述,气体供给部7e通过第1调整部76将氮气调整为压力P。
如图34所示,在焊接装置E为基准状态下,烙铁头5的焊料孔51的下端部向外部开口。焊料孔51的流路阻力低。另一方面,因此在主管道704流动的氮气的流量Q1较多。控制部Cont获取来自第2计测部78的流量,在基准状态下,流过流量Q1a。
(b)烙铁头接触状态
图35是示出烙铁头接触状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置E中,为了在基准状态之后进行焊接,使烙铁头5与基板Bd的焊接区Ld接触。在焊接装置E中,通过使烙铁头5与焊接区Ld接触,使焊接区Ld升温至适合焊接的温度(预热)。
并且,通过使烙铁头5与焊接区Ld接触,烙铁头5的焊料孔51被焊接区Ld堵塞。基板Bd对贯通通孔Th的端子Nd进行焊接,如图35所示,电子零件的端子Nd的Z方向的上端部插入到焊料孔51中。此外,通过了焊料孔51的氮气从插入有端子Nd的通孔Th向外部流出。
插入有端子Nd的通孔Th的氮气逸散的部分是氮气的流路,其流路面积比在与焊料孔51的轴正交的面切断的截面积小。在烙铁头接触状态时,在焊料孔51的前端侧形成流路阻力,即主管道704的流路阻力相比于基准状态变大。由此,供给流量Q1b相比于基准状态时变少。
(c)焊料片投入状态
图36是示出焊料片投入状态下的焊接装置E的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置E中,使烙铁头5与焊接区Ld接触,进行预热,在将焊接区Ld升温到适当的温度后,将焊料片Wh投入至焊料孔51中。另外,焊接区Ld的预热的控制可以通过温度传感器直接检测焊接区Ld的温度,并通过该温度进行控制,也可以利用烙铁头5与焊接区Ld的接触时间进行控制。
然后,在预热结束的时间点,将焊料片Wh投入到焊料孔51中。另外,焊料片Wh是用切割机上刃21与切割机下刃22切断焊料丝W而形成的(参照图33)。因自重或者被推进销23推压,焊料片Wh落下,通过下刃孔221、焊料供给孔422被投入到焊料孔51中。焊料片Wh与插入焊料孔51的端子Nd接触,在焊料孔51的内部停止。由此,由于焊料片Wh在焊料孔51的中途停止,焊料孔51的供氮气通过的流路面积变小。由此,在焊料片投入状态时,与烙铁头接触状态时相比,主管道704的流路阻力变大。焊料片投入状态时的流量Q1c与烙铁头接触状态相比变少。
另外,由于因焊料片Wh的直径和长度或者其形状不同而使得流量Q1c的值不同,所以可以根据焊料片Wh而改变流量Q1c的判定基准。
(d)焊料片熔融状态
图37是示出焊料片熔融状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置E中,烙铁头5被加热器单元4加热,投入至焊料孔51的焊料片Wh被烙铁头5加热而熔融。熔融的焊料片Wh是粘度较高的液体。然后,焊料孔51被熔融的焊料片堵塞。由此,氮气不会从焊料孔51泄漏至外部或者难以泄露至外部。即,通过焊料片Wh熔融,主管道704的氮气的流量即供给流量Q1d与焊料片投入状态相比变少。
(e)焊料片流出状态
图38是示出焊料片流出状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。若熔融的焊料片Wh流出,则熔融的焊料片Wh堵塞通孔Th。然后,烙铁头5与焊接区Ld接触。由此,流入焊料孔51的氮气不会从焊料孔51泄漏至外部或难以泄露至外部。即,在焊料片流出状态中,主管道704的氮气的流量、即流量Q1e与焊料片熔融状态相同程度地较少。另外,由于烙铁头5始终被加热器单元4加热,因此熔融的焊料片Wh全部流出到烙铁头5的外部即焊接区Ld与电子零件Ep的端子Nd。
(f)烙铁头分离状态
图39是示出烙铁头分离状态下的焊接装置的烙铁头的周围以及气体供给部的图。在焊接装置E中,若焊接区Ld与电子零件Ep的端子Nd的焊接结束,则使烙铁头5与焊接区Ld分离。在焊料片流出状态下,熔融的焊料片Wh的总量或大致总量向焊料孔51的外部流出。因此,焊料孔51回到焊接前的状态,即回到与基准状态相同的状态。在使烙铁头从焊接区Ld离开时,若在主管道704中流过流量Q1f,则流量Q1f与流量Q1a相同或大致相同。
如上所述,分支流量Q1a~Q1d(Q1e)根据各状态不同而为不同的值。控制部Cont预先将成为分支流量Q1a~Q1d(Q1e)的基准的值作为数据库储存,通过与从第2计测部78获取的流量Q1的数据进行比较,能够判定当前的烙铁头的状态。
此外,由于(d)焊料片熔融状态的流量Q1d与(e)焊料片流出状态的流量Q1e大致相同,所以有时难以根据流量Q1判定状态。因此,控制部Cont也可以考虑流量Q1的时间变化,检测烙铁头的状态。例如,若第2计测部78检测到流量Q1d后经过了规定时间,则控制部Cont可以判断烙铁头5从(d)焊料片熔融状态变化为(e)焊料片流出状态。
在焊接装置E中,烙铁头的状态按照(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)焊料片分离状态的顺序发生变化。并且,各状态下的流量Q1如图40示出的图表所示。图40示出了焊接装置E进行1次焊接时的流量Q1的变化。在图40中,纵轴为流量Q1,横轴为时间。另外,图40所示的流量值Q1a、Q1b、Q1c、Q1d、Q1e以及Q1f是上述各状态时的流量值。
如图40所示,第1区域Ar1是烙铁头处于(a)基准状态。在第1区域Ar1中,流量值为流量Q1a。在图40中,第2区域Ar2是烙铁头处于(b)烙铁头接触状态。若烙铁头从(a)基准状态变化为(b)烙铁头接触状态,则流量Q1a变化为流量Q1b。由于流量Q1随着烙铁头5向焊接区Ld的接触而变化,因此从流量Q1a向流量Q1b急剧地变化。即,在图40中,从第1区域Ar1向第2区域Ar2的变化陡峭。
此外,图40中的第3区域Ar3是烙铁头处于(c)焊料片投入状态。若焊料片Wh被投入至焊料孔51中,则流量Q1b变化为流量Q1c。由于随着焊料片Wh向焊料孔51的投入使得流路面积急剧地变化,所以从流量Q1b向流量Q1c急剧地变化。即,在图40中,从第2区域Ar2向第3区域Ar3的变化陡峭。
图40中的第4区域Ar4是烙铁头处于(d)焊料片熔融状态。当焊料片Wh被熔融至焊料孔51中时,流量Q1c变化为流量Q1d。随着焊料孔51中的焊料片Wh的熔融,流路面积发生变化。焊料片的熔融为首先助焊剂熔融后焊料再熔融的过程。助焊剂缓慢地熔融而焊料急剧地熔融。从流量Q1c向流量Q1d最初缓慢地变化,在一定的变化之后急剧地变化。即,在图40中,从第3区域Ar3向第4区域Ar4的变化最初缓慢地变化,之后急剧地变化。
此外,如上所述,(d)焊料片熔融状态的流量Q1d与(e)焊料片流出状态的流量Q1e相同或者大致相同。因此,在一定时间内不会从流量Q1d发生变化。
如上所述,烙铁头的主管道704的氮气的流量即流量Q1不仅其值具有特征,在状态变化时的流量Q1的变化的程度(急剧地变化或者缓慢地变化)也具有特征。
如下所述地进行焊接的工序是否正常进行的判定。首先,预先设定焊接状态下的流量的基准值的范围。然后,通过对各焊接状态下的基准值的范围与计测出的流量的比较而进行判定。例如,对(c)焊料投入状态下的判定进行说明。首先,在(c)焊料投入状态即Ar3的时间段中,设定基准值的上限值Qx1、下限值Qy1。上限值Qx1、下限值Qy1分别是Qx1=Q2c+x1以及Qy1=Q2c-y1(x1、y1为正数)所表示的值。然后,在焊接工序中,在Ar3的时间段计测的流量Q1偏离上限值Qx1到下限值Qy1之间的范围时,控制部Cont可以进行表示在焊接工序中存在异常的警报或者停止运行。另外,x1、y1的一方可以是0。
此外,使用比上述的x1或y1小的值的x2或y2,设定第2上限值Qx2=Q2c+x2以及第2下限值y2=Q2c-y2,在Ar3的时间段计测出的分支流量Q2偏离至第2上限值Qx2到第2下限值Qy2的范围外的情况下,控制部Cont也能够向操作者发出警告。另外,x2、y2的一方可以是0。在以上的说明中,虽然列举了使用第1上限值以及下限值进行警报或者停止运行的1阶段的动作,或者进而使用第2上限值以及下限值发出警告、使用基准值进行警报或者停止运行的2阶段的动作,但这些仅为一例,还可以使用较多的基准值,进行2阶段以上的警告或者警报。此外,在(c)焊料投入状态以外的状态时也同样地设置基准值的范围,将基准值的范围与测量的流量进行比较,由此判定焊接工序是否正常地进行。
此外,与时间与流量无关,如果焊料熔融或者流出,则流量Q1增加到最大值。控制部Cont也能够在检测到流量的峰值(在此为流量Q1d)附近的值时,判定进行了焊料的熔融。
进而,除了烙铁头的如上所述的状态的变化之外,还能够判定在烙铁头中发生了异物附着或者混入异物等某种异常。例如,假设从第2计测部78对控制部Cont发送的流量Q1从流量Q1a缓慢地变化为流量Q1b。如图40所示,通常情况下,从(a)基准状态向(b)烙铁头接触状态的流量Q1急剧地变化。如此一来,由于与通常不同,当前的流量Q1缓慢地变化,所以能够判定烙铁头并非从(a)基准状态变化为(b)烙铁头接触状态,而是发生了异物的附着或者混入等某种异常。另外,在判定为焊接装置发生了某种异常的情况下,控制部Cont可以进行表示存在异常的警报以及(或者)停止运行。
为了进行这样的异常判定,控制部Cont预先存储如图40所示的、示出1次焊接中流量的时间变化的表格,通过按时间序列排列来自第2测量部78的流量的数据,并对行为以及值进行比较,从而判定烙铁头的状态。此外,预先按规定次数存储流量数据,也能够对随时间的变化进行判定。通过使用这样的判定方法,能够更正确地判定烙铁头的状态。
另外,控制部Cont也可以获取第1计测部77所计测的在主管道704中流动的氮气的压力。然后,控制部Cont也可以在计测压力与预先决定的压力不同的情况下,在其差在一定范围内时,基于压力修正对各状态进行判定时的流量(在此为Q1a、Q1b、Q1c、Q1d等),使用该修正值进行各状态的判定。进而,在计测压力与预先设想的压力的差超过一定范围的情况下,控制部Cont中止状态的判定,并且进行表示发生异常的警报以及(或者)停止运行。
(第1变形例)
上述实施方式中,在焊料片Wh的粗细以及长度恒定的情况下进行了说明。但是,在焊料丝W的输送中,有时会产生偏差。此外,由于进行焊接的面积较大等情况不同,有时也会有意地改变焊料片Wh的形状、大小。在这样的情况下,控制部Cont也可以基于流量Q1从(b)烙铁头接触状态变动时的变动的大小、变动的行为,判定投入的焊料片Wh的形状、大小等。另外,在有可能投入不同的大小、形状的焊料片的情况下,优选为,控制部Cont针对各大小、形状的焊料片Wh,具备各状态下的流量的基准值以及(或者)示出其时间变化的表格而作为数据库。
(第2变形例)
在上述的实施方式中,在处于烙铁头5能够熔融焊料的高温的状态的情况下进行了说明。但是,由于加热器41的故障等,温度有时也会从为了使焊料熔融而设定的正常温度范围内偏离。由于通过烙铁头5的氮气因烙铁头5的温度的不同而膨胀程度或者粘度不同,因此流路阻力也发生增减,结果为,氮气的流量也发生变化。例如,若烙铁头5的温度降低,则氮气的体积减少,粘度也变低,因此焊料孔51中的氮气的流量增加。利用这种情况,控制部Cont预先存储将焊料孔51向大气开放的状态下的、即在烙铁头5为(a)基准状态时的流量Q1a,基于所存储的流量Q1a与计测的流量Q1,能够对烙铁头5的温度进行判定。
此外,由于在供给的气体的种类变化为氮气与空气或者氮气与氧气的混合气体的情况下,流路阻力发生变化,因此在流量Q1产生差异。利用这种情况,控制部Cont预先存储将焊料孔51向大气开放的状态下的、即在烙铁头5为(a)基准状态时的流量Q1a,基于存储的流量Q1a与计测的流量Q1,能够判定所供给的气体是否为氮气(应供给的气体)。由此,控制部Cont例如能够检测气体管道连接的错误。
第1变形例、第2变形例的动作例如能够按每个恒定的周期进行。所谓恒定的周期,例如可以按时间进行管理,也可以按焊接次数进行管理。此外,也可以在焊接装置E刚接通电源后以及工序结束时进行。此外,还可以在随机的时机进行。
接着对控制动作进行说明。图41与图42是示出焊接装置E进行1次焊接时的流程图。以下,基于附图进行说明。在S1中,开始从气体供给源GS向主管道704供给氮气,在S2中通过第1计测部77计测此时的压力,与设定压力进行比较并在S3中对压力值进行比较,在S4中通过第1调整部76进行压力的调整,直到变为正常值为止。
当压力达到正常时,在S5中通过第2计测部78进行流量计测。在S6中比较该流量与设定值。此时的流量值Q1在与设定值不同且偏差超过规定值的情况下,判断焊料孔51的形状或大小不同。在这种情况下,由于可以考虑是由于烙铁头5的零件错误或者安装有误,或者由于附着物而使焊料孔51内部的形状变化的情况,所以作为烙铁形状异常而在S7中进行运转的停止或进行警报等的告知。
如果判断为烙铁形状正常,则对在S8中供给的气体的种类进行判断。在焊接中作为惰性气体而主要使用的氮气,能够通过将空气分离成氮气和氧气从而制造,根据焊接工序对供给的气体进行变更。例如,在通过高压的气体除去异物的情况下使用高压空气,在焚烧焊料的附着物的情况下使用氧气,因此有时会错误地连接管道。由于根据供给的气体的种类而不同压力损失也不同,因此如果供给压力恒定,则流量值根据气体而不同,从而能够根据该流量值在S8中判断是否连接了氮气,在S9中判定供给气体是否异常。同样也可以判断是否为空气或氧气。
接着,在S10中开始由加热器41加热烙铁头5,通过温度检测器(未图示)计测加热器温度,在S11中将该值与设定值进行比较,在达到规定温度的阶段,在S12中利用第2计测部78进行流量计测。此时的流量值Q1a由于气体温度上升而体积随着其温度而膨胀,因此能够根据流量值Q1a计算出氮气的温度,在S13中计算出烙铁温度。然后,在S14中,如果烙铁温度的计算值不在适当的范围内,则判定为烙铁温度异常。在加热器温度正常但烙铁温度异常的情况下,考虑未充分地进行向烙铁头5的热传递,从而在S15中判定烙铁温度异常。
接下来,在S16中,烙铁头5向下方向(Z方向)移动,与配线基板Bd接触而进行预热,在该状态下在S17中进行流量计测,在S18中判断该流量值Q1是否在设定值Q1b(参照图40)的近似范围内,在流量值Q1在设定值Q1b的近似范围外的情况下,判断烙铁头5未与电路基板Bd接触,在S19中判定为烙铁移动异常。
如果S18的判定为正常,则在S20中供给切断的焊料片Wh,在S21中进行此时的流量的计测,在S22中判断此时的流量值Q1是否在设定的流量值Q1c(参照图40)的近似范围内,在流量值Q1在设定值1c的近似范围外时,判断为未供给焊料片Wh,从而在S23中判断为焊料片供给异常。
如果S22的判定为正常,则在S24的时间延迟后,在S25(图42)中进行流量计测,在S26中判断此时的流量值Q1是否在设定的流量值Q1d(参照图40)的近似范围内。在流量值Q1在设定值Q1d的近似范围外时,判断为焊料片Wh未熔融,从而在S27中判断为焊料片熔融异常。
如果S26的判定为正常,则设置S28的时间延迟,在熔融的焊料片Wh完全熔融并流出到通孔Th内之后,在S33中使烙铁头5向上方向(Z方向)移动进而从电路基板Bd脱离,在S34中进行流量计测。关于流程图FA内的S29~S32的动作将后叙。在S35中判断此时的流量值Q1是否在设定的流量值Q1f(参照图40)的近似范围内,在流量值Q1在设定值1f的近似范围外的情况下,判断为烙铁头5未从电路基板Bd脱离,或者判断为焊料片Wh残留在焊料孔51内,从而在S36中判断为烙铁头脱离异常或焊料片残留异常。
如果S35的判定为正常,则在S37中判断为焊接正常。然后,在S38中通过第1计测部77对压力进行计测,在S39中与设定压力和初始的压力计测值Q1a进行比较,如果在初始值的近似范围外,则判断S40的压力变动异常,废弃上述的计测值Q1a~Q1d,也废弃判断结果。此外,也可以预先保存各步骤中的流量值,在焊接完成时统一进行对S6、S8、S11、S14、S18、S22等全部或一部分的判定。此时,在S38的初始值的范围外时,也可以通过该压力值来校正Q1a~Q1d的值。
(第6实施方式)
参照附图对本实施方式所涉及的焊接装置的另一例进行说明。图43是示出本发明所涉及的焊接装置的其他例的烙铁头及气体供给部的图。另外,在图43所示的焊接装置F中,在烙铁头5b上具备将焊料孔51与外周面贯通的气体释放部52。除此以外,具有与第5实施方式的焊接装置E相同的构成。因此,对实质上相同的部分赋予相同的附图标记,并且省略相同部分的详细说明。
如图44所示,在进行焊接时,电子零件Ep的端子Nd插入到烙铁头5的焊料孔51中。并且,利用切割机单元2(参照图33)从焊料丝W切断的焊料片Wh,如图45所示地处于与端子Nd接触的状态,被烙铁头5加热而熔融。此时,如果将焊料孔51的焊料片Wh熔融的部分设为熔融区域510,则气体释放部52将焊料孔51的熔融区域510与烙铁头5的Z方向下端之间的部分和外周面连通。
另外,在本实施方式中,虽然气体释放部52为连通烙铁头5的外周面与焊料孔51的贯通孔形状,但并不限定于此。例如,也可以是在焊料孔51的熔融区域510与烙铁头5的Z方向下端之间以连通焊料孔51与烙铁头5的外周面的方式形成的切口形状。此外,除了上述的贯通孔、狭缝以外,作为气体释放部52还可以广泛地采用在(b)烙铁头接触状态以及(e)焊料片流出状态时能够使焊料孔51的氮气流出至烙铁头5的外部的形状。
参照附图对使用了这样的焊接装置F时的、控制部Cont进行的烙铁头的状态的判定进行说明。
在焊接装置F中,1次焊接中烙铁头能够获得的状态与第5实施方式相同,即,图43所示的(a)基准状态、图44所示的(b)烙铁头接触状态、图45所示的(c)焊料片投入状态、图46所示的(d)焊料片熔融状态、图47所示的(e)焊料片流出状态与图43所示的(f)烙铁头分离状态。并且,关于(a)基准状态、(f)烙铁头分离状态,与第5实施方式的焊接装置E实质上相同。另外,在(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(e)焊料片流出状态的各状态下,在主管道704流动的氮气的流量变得比第5实施方式时少。因此,将主管道704的流量作为流量Q2进行说明。例如,在(b)烙铁头接触状态时,将在主管道704中流动的氮气的流量设为流量Q2b。在各状态下也同样地,将(c)焊料片投入状态以及(e)焊料片流出状态的各自的流量设为流量Q2c、Q2e。
第6实施方式与第5实施方式的主要不同点在于,(d)焊料片熔融状态以及(e)焊料片流出状态的各自的流量Q1d以及Q2e的变化。在(d)焊料片熔融状态(图46)中,由于与第5实施方式同样地、焊料孔51被熔融的焊料片Wh堵塞,因此流量Q1d与第5实施方式时的大小相等。由于在下一工序的(e)焊料片流出状态(图47)中堵塞通孔Th,另一方面,氮气从气体释放部52流出,因此主管道704的流量Q2e减少。在第5实施方式中,从(d)焊料熔融状态向(e)焊料片流出状态的状态变化时的流量的变化较小(或者几乎没有),与此相对,在第6实施方式中,上述状态变化时的流量变化变大,能够容易地进行状态变化的判定。
此外,由于在(b)烙铁头接触状态时氮气从通孔Th与气体释放部52流过,因此与第5实施方式相比,主管道704的流量Q2b变小。并且,由于在(d)焊料熔融状态时焊料孔51被堵塞,所以成为与第5实施方式相同的流量Q1d。因此,在(b)烙铁头接触状态下的流量Q2b与(d)焊料熔融状态下的流量Q1d的差大于第5实施方式的在(b)烙铁头接触状态下的流量Q1b与(d)焊料熔融状态下的流量Q1d的差。由此,能够容易地进行(c)焊料片投入状态与(d)焊料片熔融状态的判别。
另外,通过改变气体释放部52的大小,能够改变在(b)烙铁头接触状态与(e)焊料片流出状态下的各自的流量Q2b与Q2e的流量值。此外,通过设置气体释放部52,在熔融的焊料流入通孔Th内之后,焊料孔51内的压力降低,因此能够防止挤压出通孔Th内的熔融焊料。
并且,各状态下的流量Q2变得如图48示出的图表所示。图48示出了焊接装置进行1次焊接时的流量的变化,纵轴为流量Q2,横轴为时间。另外,在以下的说明中,仅对示出与图40不同的行为的部分进行说明。
通过使用具备气体释放部52的烙铁头5b,在示出(d)焊料片熔融状态的第4区域Ar4(流量Q2d)之后,出现示出流量Q2e的(e)焊料片流出状态的第5区域Ar5。
如此,通过在烙铁头5b设置气体释放部52,能够使(d)焊料片熔融状态下的主管道704中的氮气流量即流量Q1d与(e)焊料片流出状态下的流量Q2e为不同的值。由此,控制部Cont能够更正确地检测出(e)焊料片流出状态即电子零件Ep的端子Nd与焊接区Ld的焊接完成。
图42的流程图的方框FA内示出(e)焊料片流出状态的流程。在S29中进行流量计测,在S30中将该流量值与Q2e进行比较,在Q2e的近似范围外时在S31中视为焊料向基板的流出异常,如果在范围内则在S32中进行时间的延迟,焊料凝固后,在S33中使烙铁头5从基板Bd脱离。
另外,在本实施方式中,控制部Cont也可以将各状态下的流量作为数据库来存储,通过与来自第2计测部78的流量的数据进行比较,判定烙铁头的状态。此外,如图48所示,也可以预先存储示出流量的时间变化的表格,按时间序列排列来自第2计测部78的流量的数据,并对行为以及值进行比较,从而判定烙铁头的状态。
在本实施方式中,控制部Cont也能够进行与第5实施方式的“第1变形例”或“第2变形例”同样的操作。
(第7实施方式)
参照附图对本发明所涉及的焊接装置的另一例进行说明。图49是示出本发明所涉及的焊接装置的另一例的图。在图49所示的焊接装置G中,除了烙铁头5e不同之外,具有与焊接装置E实质上相同的构成。因此,在焊接装置G中,对与焊接装置F实质上相同的部分赋予相同的附图标记,并且省略相同部分的详细说明。
如图50所示,焊接装置G的烙铁头5e,具备将比焊料孔51的被投入的焊料片Wh熔融的熔融区域510更靠近上方,即在氮气流动的方向上的上游侧与外周面连通的释放孔53。释放孔53是供与焊料孔51的氮气一起在焊料片的熔融时气化的助焊剂逸散的孔。释放孔53的内径小于焊料孔51的内径。即,释放孔53与焊料孔51相比流路阻力大。
下面,参照附图对控制部Cont进行的烙铁头的状态的判定进行说明。另外,在本实施方式中,焊接装置G进行1次焊接时烙铁头能够获得的状态与第5实施方式相同。即(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态。
下面,参照附图对有关烙铁头的各状态下的主管道704的氮气的流量Q3的、与第6实施方式不同的部分进行说明。图49和图50是示出上述的(a)基准状态与(d)焊料片熔融状态下的烙铁头的图。此外,图51是示出利用焊接装置进行1次焊接作业时的流量的变化的图。在本实施方式中,对基板Bd是通孔基板、插入通孔Th的端子Nd为焊接对象的情况进行说明。
在焊接装置G中,在1次焊接时,依次按(a)~(f)的各状态发生变化。图49是示出基准状态下的烙铁头的图。如图49所示,在(a)基准状态下,焊料孔51的Z方向下端的开口向大气开放。图50是示出在(d)焊料片熔融状态下的烙铁头的图,焊料片Wh被烙铁头5e加热,焊料孔51的Z方向下端部被熔融的焊料片Wh堵塞。在(d)焊料片熔融状态时,焊料孔51的流路阻力变大,流量Q3减少。但是,由于释放孔53被开放,因此流量Q3不会成为零而成为流量值Q3d。第1调整部76进行将压力P保持为恒定的控制,但与流量值几乎为零的状态相比,如本实施方式那样地即使流量Q3为少量也流动的情况下更容易进行第1调整部76的压力控制。
在焊接装置G中,烙铁头的状态依次按照(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态的顺序发生变化。并且,各状态下的主管道704的流量Q3如图51示出的图表所示。图51是示出焊接装置G进行1次焊接时的主管道704的流量的变化,纵轴为流量Q3,横轴为时间。
如图51所示,第1区域Ar1是在烙铁头为(a)基准状态时,在第1区域Ar1中,主管道的流量变为Q3a。
第4区域Ar4示出烙铁头的(d)焊料片熔融状态,由于焊料孔51因焊料片Wh的熔融而被堵塞,因此其流路阻力增加,但如上所述随着释放孔53的开放而变为流量Q3d。
另外,在本实施方式中,在焊料孔51被堵塞时,经由释放孔53排出滞留在焊料孔51中的氮气。但是,并不限定于此。例如,也可以在第2计测部78的分支管道706上设置使内部的气体向外部逸散的释放孔,或者使分支管道706分支,使分支的管道成为用于使氮气逸散的管道。
(第8实施方式)
参照附图对本实施方式的焊接装置的另一例进行说明。图52与图53是示出本发明所涉及的焊接装置的另一例的图,与第7实施方式的不同点在于:在计测主管道704的压力的第1计测部77的下游管道设置有由能够调节流体阻力的节流阀构成的流路阻力体79,在流路阻力体79的下游侧设置有计测压力的第3计测部83。图52与图53分别是示出(a)基准状态与(d)焊料片熔融状态下的烙铁头的图。
在图52的(a)基准状态下,第3计测部83所计测的压力Pm成为将流路阻力体79的流体阻力与由焊料孔51等构成的焊接装置H的流体阻力分压后的值。由于第1计测部77的压力由第1调整部76控制为恒定值P,因此在(a)基准状态下,焊接装置H的流体阻力较小,压力Pm成为接近大气压的较小的值。
在图53的(d)焊料片熔融状态下,焊料孔51的大部分被堵塞,焊接装置H的流体阻力变大,压力Pm成为接近被控制的压力P的值。
在焊接装置H中,烙铁头的状态依次按照(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态的顺序发生变化。图54是示出焊接装置H进行1次焊接时的压力Pm的变化,纵轴为压力Pm,横轴为时间。
在第1区域Ar1为(a)基准状态时,如上所述,压力Pm成为低压而成为压力P4a。随着成为第2区域Ar2的(b)烙铁头接触状态、第3区域的Ar3的(c)焊料片投入状态,焊料孔51的流体阻力增加,因此压力Pm从P4b向P4c提高。在第4区域Ar4的(d)焊料片熔融状态下成为最高的压力值P4d。然后,在第5区域Ar5的(e)焊料片流出状态下,焊料孔51的流体阻力减少,压力Pm下降到P4e,在第6区域Ar6的(f)烙铁头分离状态下,压力Pm成为P4f,回到第1区域Ar1的(a)基准状态的压力P4a。
另外,第1计测部77与第3计测部83分别是压力计测器,也可以切换计测的管道部分,从而通过1台压力计测器进行计测。
由于压力计测器通常比流量计测器廉价且计测范围宽、响应速度也快,因此具有实用的效果。
(第1变形例)
在上述的第8实施方式中,虽然使用流路阻力体79作为流体节流阀,但是也能够设置计测流量的第4计测部84取而代之。图55是示出此时的(a)基准状态下的烙铁头与氮气的流动的图。第4计测部84的流量计为了计测流量而具有规定的流路阻力,因此将该流路阻力作为流路阻力体使用。第4计测部84能够使用在第5实施方式(图34)中使用的第2计测部78的流量计。
(其他实施方式)
能够使用图11所示的烙铁头5a作为烙铁头5。在图11所示的烙铁头5a的焊料孔51a中设置有卡止部511,焊料片Wh在该卡止部511抵接从而堵塞焊料孔51a的大部分。因此该部分的流路阻力变大,焊料片Wh的供给前后的流体阻力的差变大,焊料片Wh的供给时的判定变得容易。此外,焊料片Wh可靠地与卡止部511接触,能够通过来自烙铁头5a的热传导迅速地进行焊料片Wh的熔融。本实施方式也能够应用于第5实施方式至第8实施方式。
如图56所示,能够在主管道704与流入管道705的连接部处分支出分支管道706。通过该分支管道706使在主管道704中流动的氮气的一部分向外部放出,即使焊料孔51处于全闭状态,也能够确保主管道704的最低流量,提高第1计测部77的控制性能。此外,通过在该分支管道706上设置可变节流体85,能够相对于烙铁头的状态变化而进行第5实施方式至第8实施方式的流量或压力的变化幅度调节(灵敏度调节)。
预先存储时间与流量值的关系(图40或者图48)或者时间与压力的关系(图51或者图54)的各自的计测值从而制作品质管理的数据库,对随着时间的变化或气氛温度等的相关信息利用统计处理进行计算。
进而,在存在多个焊接部位的情况下,由于存在各状态下的流体的变化值根据焊接部位而不同的情况,因此也能够按每个焊接部位生成上述数据库,对每个焊接部位使用不同的阈值进行判定。
在本实施方式中,作为焊接装置E进行焊接时能够获得的状态,虽然列举了(a)基准状态、(b)烙铁头接触状态、(c)焊料片投入状态、(d)焊料片熔融状态、(e)焊料片流出状态、(f)烙铁头分离状态这6个状态,但也可以对除此以外的状态进行判定。
另外,虽然本发明在气体供给部的气体的总流量或者供给压力恒定的状态下,根据烙铁头的流路阻力的变化来判定烙铁头的状态,但是存在在焊接动作中烙铁头的流路阻力大幅变化、气体供给部的气体的总流量或者供给压力发生变动的情况。在该情况下,通过检测气体的流量和压力并反馈控制到第1调整部71或者第1调整部76,能够使气体供给部的气体的总流量或者供给压力恒定。
此外,将在烙铁头的基准状态下的气体供给部的气体的总流量或者供给压力保持为恒定,从在焊接动作中的烙铁头的接触状态直到烙铁头分离状态的期间,即使流路阻力发生变化进而气体供给部的气体的总流量或者供给压力发生变动,也能够不操作第1调整部71或者第1调整部76而进行气体供给部的计测从而判别烙铁头的状态。
以上,虽然对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于该内容。并且,本发明的实施方式只要不脱离发明的主旨,就能够添加各种改变。
工业实用性
本发明所涉及的烙铁头的状态判定方法能够在焊接工序中即时地进行烙铁头的状态的判定,并且对于能够始终正确地判定无法从外部观察的焊料孔内部的状态而言是有用的。
附图标记说明
A 焊接装置
1 支承部件
11 壁体
12 保持部
13 滑动导引部
14 加热器单元固定部
15 致动器保持部
16 弹簧保持部
2 切割机单元
21 切割机上刃
211 上刃孔
212 销孔
22 切割机下刃
221 下刃孔
222 气体流入孔
23 推进销
231 杆部
232 头部
233 弹簧
3 驱动机构
31 气缸
32 活塞杆
33 凸轮部件
330 凹部
331 支承部
332 销
333 销推压部
334 轴承
34 滑块部
340 凸轮槽
341 第1槽部
342 第2槽部
343 连接槽部
35 导引轴
4 加热器单元
41 加热器
42 加热器块
421 凹部
422 焊料供给孔
5 烙铁头
51 焊料孔
52 气体释放部
53 释放孔
6 焊料输送机构
61 输送辊
62 导引管
7 气体供给部
70 管道
71 第1调整部
72 第1计测部
73 第2调整部
74 第2计测部
75 第2测量部
76 第1调整部
77 第1计测部
78 第2计测部
79 流路阻力体
701 主管道
702 分支管道
703 供给管道
704 主管道
705 流入管道
706 分支管道
83 第3计测部
84 第4计测部
85 可变节流体
W 焊料
Bd 配线基板
Ep 电子零件
Ld 焊接区
Th 通孔
Nd 端子。

Claims (12)

1.一种烙铁头的状态判定方法,对如下所述的焊接装置的烙铁头的状态进行判定,所述焊接装置具有:
烙铁头,具有被供给焊料片的焊料孔并且在所述焊料孔对所述焊料片进行加热熔融;
气体供给源,供给气体;
气体供给部,将所述气体供给源与所述焊料孔连通,将气体从所述气体供给源供给至所述焊料孔,其特征在于,
在所述气体供给部流动的气体的总流量或供给压力恒定的条件下,
对在所述气体供给部内流动的气体的物理量进行测量,将测量到的物理量与预先具备的基准值或者表格进行比较,从而判定烙铁头的状态。
2.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,在所述表格中,至少包括示出所述物理量本身的表格或者示出所述物理量按时间序列的变化的表格中的任一种。
3.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,基于所述物理量成为预先决定的值,判定至少进行了一种以下动作:所述烙铁头与进行焊接的对象物接触、所述焊料片向所述焊料孔的投入以及所述焊料片在所述焊料孔的熔融。
4.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,每当进行规定次数的焊接时,存储所述烙铁头的所述物理量,与当前的所述物理量进行比较,从而判定所述烙铁头的状态。
5.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,根据将所述焊料孔向大气开放的状态下的物理量,对所述烙铁头的温度以及通过所述焊料孔的气体的种类的至少一项进行判定。
6.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,基于将所述焊料片投入所述焊料孔后的所述物理量,对所述焊料片的形状以及大小的至少一项进行判定。
7.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,在所述焊料孔中设置有供所述焊料片熔融的熔融区域,
在所述烙铁头中,在比所述焊料孔的熔融区域更靠近下游侧设置有将焊料孔与外部连通的气体释放部。
8.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,所述气体供给部具备使所述气体向外部逸散的分支管道,将从供给管道向所述分支管道或者所述焊料孔流动的气体的流量或者压力作为所述物理量进行计测。
9.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,在所述烙铁头中,具有将所述焊料孔与外部连通或者将向所述焊料孔的供给流路与外部连通的释放孔,
将在所述气体供给部流动的气体的压力作为所述物理量进行测量,基于在所述气体供给部流动的气体的压力的变化而判定所述烙铁头的状态。
10.如权利要求9所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,基于在所述气体供给部流动的气体的压力的增加,判定至少进行了一种以下动作:所述烙铁头与进行焊接的对象物的接触、所述焊料片向所述焊料孔的投入以及所述焊料片在所述焊料孔的熔融。
11.如权利要求1所述的烙铁头的状态判定方法,其特征在于,在所述烙铁头的状态的判定中,包括对所述焊料孔的污染状态的判定。
12.一种焊接装置,其特征在于,具有:
烙铁头,具有被供给焊料片的焊料孔,并且在所述焊料孔对所述焊料片进行加热熔融;
气体供给部,将供给气体的气体供给源与所述焊料孔连通,将来自所述气体供给源的气体供给至所述焊料孔;
测量部,对由所述气体供给部供给的气体的物理量进行测量;
状态判定部,基于由所述测量部测量的所述气体的物理量,判定所述烙铁头的状态,
所述状态判定部以权利要求1~11的任一项所述的方法对所述烙铁头的状态进行判定。
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