JP2001179434A - リフロー式ハンダ付装置 - Google Patents
リフロー式ハンダ付装置Info
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒータチップの温度制御を改善し、ヒータチ
ップの温度を高速かつ精細に制御して、短い加工時間で
も信頼性の高いハンダ付を行えること。 【解決手段】 このリフロー式ハンダ付装置は、ワーク
Ｗの被ハンダ付部をリフロー方式でハンダ付するための
ヒータチップ１０と、このヒータチップ１０に発熱また
は加熱用の電力を供給するための電源部１２と、この電
源部１２における通電電流を制御するための制御部１４
と、ワークＷの被ハンダ付部にヒータチップ１０を押し
当てて加圧する加圧部１６とを有している。インバータ
２６は４つのトランジスタ・スイッチング素子２８，３
０，３２，３４を有している。制御部１４により駆動回
路３８を介して、第１組のスイッチング素子２８，３２
は同相のインバータ制御信号Ｇ1，Ｇ3 により所定のイ
ンバータ周波数（たとえば１０ｋＨｚ）で同時にスイッ
チング（オン・オフ）制御され、第２組のスイッチング
素子３０，３４は同相のインバータ制御信号Ｇ2，Ｇ4
によって上記インバータ周波数で同時にスイッチング制
御される。
ップの温度を高速かつ精細に制御して、短い加工時間で
も信頼性の高いハンダ付を行えること。 【解決手段】 このリフロー式ハンダ付装置は、ワーク
Ｗの被ハンダ付部をリフロー方式でハンダ付するための
ヒータチップ１０と、このヒータチップ１０に発熱また
は加熱用の電力を供給するための電源部１２と、この電
源部１２における通電電流を制御するための制御部１４
と、ワークＷの被ハンダ付部にヒータチップ１０を押し
当てて加圧する加圧部１６とを有している。インバータ
２６は４つのトランジスタ・スイッチング素子２８，３
０，３２，３４を有している。制御部１４により駆動回
路３８を介して、第１組のスイッチング素子２８，３２
は同相のインバータ制御信号Ｇ1，Ｇ3 により所定のイ
ンバータ周波数（たとえば１０ｋＨｚ）で同時にスイッ
チング（オン・オフ）制御され、第２組のスイッチング
素子３０，３４は同相のインバータ制御信号Ｇ2，Ｇ4
によって上記インバータ周波数で同時にスイッチング制
御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リフロー式のハン
ダ付に係わり、特にヒータチップを用いてハンダ付を行
う技術に関する。
ダ付に係わり、特にヒータチップを用いてハンダ付を行
う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】リフロー式のハンダ付は、接合されるべ
き金属部材の被ハンダ付部にハンダを介在させて加熱に
よりハンダを溶融させて金属接合を行う技術であり、従
来より電子部品の組立てや実装等に広く用いられてい
る。
き金属部材の被ハンダ付部にハンダを介在させて加熱に
よりハンダを溶融させて金属接合を行う技術であり、従
来より電子部品の組立てや実装等に広く用いられてい
る。
【０００３】加熱手段としてヒータチップを使用する従
来のリフロー式ハンダ付装置は、図７に示すような単相
交流型の電源を備える。この電源において、入力端子１
００，１０２に入力された商用周波数の単相交流電圧Ｖ
は、一対のサイリスタ１０４，１０６からなるコンタク
タを介して降圧トランス１０８の一次コイルに供給され
る。トランス１０８の二次コイルに発生した交流の誘導
起電力（二次側電圧）が二次導体を介してヒータチップ
１１４の端子１１４ａ，１１４ｂに印加され、二次側回
路で一次電流ｉ1よりも大きな電流値を有する二次電流
ｉ2がヒータチップ発熱用の通電電流Ｉとして流れる。
来のリフロー式ハンダ付装置は、図７に示すような単相
交流型の電源を備える。この電源において、入力端子１
００，１０２に入力された商用周波数の単相交流電圧Ｖ
は、一対のサイリスタ１０４，１０６からなるコンタク
タを介して降圧トランス１０８の一次コイルに供給され
る。トランス１０８の二次コイルに発生した交流の誘導
起電力（二次側電圧）が二次導体を介してヒータチップ
１１４の端子１１４ａ，１１４ｂに印加され、二次側回
路で一次電流ｉ1よりも大きな電流値を有する二次電流
ｉ2がヒータチップ発熱用の通電電流Ｉとして流れる。
【０００４】ヒータチップ１１４は、通電すると抵抗発
熱で発熱し、そのコテ先部にてワーク１１６の被ハンダ
付部を加圧しながら加熱する。被ハンダ付部の接合面に
は予めクリームハンダが塗られており、ヒータチップ１
１４からの加圧と加熱を受けてクリームハンダが溶融す
る。所定時間を経過した時点で通電を止め、しかる後に
加圧も解除すると、ハンダが凝固し、凝固したハンダを
介してワーク１１６の被ハンダ付部が物理的かつ電気的
に接合される。
熱で発熱し、そのコテ先部にてワーク１１６の被ハンダ
付部を加圧しながら加熱する。被ハンダ付部の接合面に
は予めクリームハンダが塗られており、ヒータチップ１
１４からの加圧と加熱を受けてクリームハンダが溶融す
る。所定時間を経過した時点で通電を止め、しかる後に
加圧も解除すると、ハンダが凝固し、凝固したハンダを
介してワーク１１６の被ハンダ付部が物理的かつ電気的
に接合される。
【０００５】通電電流Ｉの大きさ（実効値）は、通電角
によって決まるが、点弧角と通電角との間にはほぼ一定
の関係があるので、点弧角によって決まるともいえる。
この電源では、ヒータチップ１１４のコテ先部の温度を
たとえば熱電対からなる温度センサ１１８で検出し、検
出した温度（ヒータチップ温度）を設定温度に一致させ
るように、制御部１１０が各半サイクル毎に点弧角θを
決定し（図８）、点弧回路１１２を介してサイリスタ１
０４，１０６を該点弧角θで点弧（ターン・オン）する
ようにしている。
によって決まるが、点弧角と通電角との間にはほぼ一定
の関係があるので、点弧角によって決まるともいえる。
この電源では、ヒータチップ１１４のコテ先部の温度を
たとえば熱電対からなる温度センサ１１８で検出し、検
出した温度（ヒータチップ温度）を設定温度に一致させ
るように、制御部１１０が各半サイクル毎に点弧角θを
決定し（図８）、点弧回路１１２を介してサイリスタ１
０４，１０６を該点弧角θで点弧（ターン・オン）する
ようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような単相交流
型の電源を用いる従来のリフロー式ハンダ付装置は、商
用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の半サイクル（１
０ｍｓまたは８．３３ｍｓ）という電子制御の分野では
相当大きな周期ＴHで温度フィードバックをかける通電
制御であるため、ヒータチップ温度を高速かつ正確に設
定温度に一致させることが難しかった。また、図８に示
すように、通電電流Ｉが正弦波を位相制御して得られる
ひずみ波形であるうえ、商用周波数の半サイクル毎に休
止時間もあるため、ヒータチップ温度のリップルが大き
く、特に立ち上げ時には図９に示すように温度上昇が段
階的になり、温度安定性がよくない。
型の電源を用いる従来のリフロー式ハンダ付装置は、商
用周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の半サイクル（１
０ｍｓまたは８．３３ｍｓ）という電子制御の分野では
相当大きな周期ＴHで温度フィードバックをかける通電
制御であるため、ヒータチップ温度を高速かつ正確に設
定温度に一致させることが難しかった。また、図８に示
すように、通電電流Ｉが正弦波を位相制御して得られる
ひずみ波形であるうえ、商用周波数の半サイクル毎に休
止時間もあるため、ヒータチップ温度のリップルが大き
く、特に立ち上げ時には図９に示すように温度上昇が段
階的になり、温度安定性がよくない。
【０００７】また最近、超小型電子部品のように、数１
０ｍｓ以下の短い加工時間で信頼性の高い金属接合を要
求するワークが普及している。従来のリフロー式ハンダ
付装置では、そのようなワークに対応するのが難しい。
０ｍｓ以下の短い加工時間で信頼性の高い金属接合を要
求するワークが普及している。従来のリフロー式ハンダ
付装置では、そのようなワークに対応するのが難しい。
【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、ヒータチップの温度制御を改善するリフロー式
ハンダ付装置を提供することを目的とする。
もので、ヒータチップの温度制御を改善するリフロー式
ハンダ付装置を提供することを目的とする。
【０００９】本発明の別の目的は、ヒータチップの温度
を高速かつ精細に制御することができるリフロー式ハン
ダ付装置を提供することにある。
を高速かつ精細に制御することができるリフロー式ハン
ダ付装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、短い加工時間でも信
頼性の高いハンダ付を行えるリフロー式ハンダ付装置を
提供することにある。
頼性の高いハンダ付を行えるリフロー式ハンダ付装置を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のリフロー式ハンダ付装置は、通電により
発熱するヒータチップと、被ハンダ付部に前記ヒータチ
ップのコテ先部を押し当てて所定の加圧時間にわたって
加圧する加圧手段と、商用周波数の交流電圧を直流電圧
に変換する整流回路と、前記整流回路より出力された直
流電圧を高周波数のパルス電圧に変換するインバータ
と、一次側端子が前記インバータの出力端子に電気的に
接続され、二次側端子が前記ヒータチップの端子に整流
回路を介することなく電気的に接続されているトランス
と、前記加圧時間内に設定された通電時間を複数の通電
期間に分割し、奇数番目の通電期間では前記インバータ
より一方の極性で前記高周波パルスを出力させ、偶数番
目の通電期間では前記インバータより他方の極性で前記
高周波パルスを出力させるように前記インバータのスイ
ッチング動作を制御するインバータ制御手段とを具備す
る構成とした。
めに、本発明のリフロー式ハンダ付装置は、通電により
発熱するヒータチップと、被ハンダ付部に前記ヒータチ
ップのコテ先部を押し当てて所定の加圧時間にわたって
加圧する加圧手段と、商用周波数の交流電圧を直流電圧
に変換する整流回路と、前記整流回路より出力された直
流電圧を高周波数のパルス電圧に変換するインバータ
と、一次側端子が前記インバータの出力端子に電気的に
接続され、二次側端子が前記ヒータチップの端子に整流
回路を介することなく電気的に接続されているトランス
と、前記加圧時間内に設定された通電時間を複数の通電
期間に分割し、奇数番目の通電期間では前記インバータ
より一方の極性で前記高周波パルスを出力させ、偶数番
目の通電期間では前記インバータより他方の極性で前記
高周波パルスを出力させるように前記インバータのスイ
ッチング動作を制御するインバータ制御手段とを具備す
る構成とした。
【００１２】本発明では、インバータにより高周波数の
サイクルで波形制御された通電電流がヒータチップに供
給されるため、ヒータチップの発熱効率が高く、ハンダ
を短時間で速やかに溶融せしめ、所要のハンダ付を確実
に行うことができる。
サイクルで波形制御された通電電流がヒータチップに供
給されるため、ヒータチップの発熱効率が高く、ハンダ
を短時間で速やかに溶融せしめ、所要のハンダ付を確実
に行うことができる。
【００１３】本発明のリフロー式ハンダ付装置におい
て、より精細かつ安定した温度制御を行うため、好まし
くは、前記ヒータチップのコテ先部付近の温度を検出す
る温度検出手段をさらに具備し、前記インバータ制御手
段が、前記高周波数の任意のサイクル毎に前記温度検出
手段からの検出温度をフィードバックして設定温度に一
致させるように前記インバータのスイッチング動作を制
御する構成としてよい。
て、より精細かつ安定した温度制御を行うため、好まし
くは、前記ヒータチップのコテ先部付近の温度を検出す
る温度検出手段をさらに具備し、前記インバータ制御手
段が、前記高周波数の任意のサイクル毎に前記温度検出
手段からの検出温度をフィードバックして設定温度に一
致させるように前記インバータのスイッチング動作を制
御する構成としてよい。
【００１４】また、本発明のリフロー式ハンダ付装置に
おいて、上記のような精細かつ安定した温度制御に加え
てヒータチップの温度をより高速かつ安定に立ち上げる
ために、好ましくは、前記ヒータチップのコテ先部付近
の温度を検出する温度検出手段と前記トランスの一次側
または二次側の電流を測定する電流測定手段とをさらに
具備し、前記インバータ制御手段が、前記通電時間にお
いて、通電開始直後は前記電流測定手段からの測定電流
をフィードバックして前記設定電流に一致させるように
前記インバータのスイッチング動作を制御するとともに
前記温度検出手段からの検出温度を監視し、前記検出温
度が前記設定温度またはその付近の所定温度に達した後
は前記温度検出手段からの検出温度をフィードバックし
て前記設定温度に一致させるように前記インバータのス
イッチング動作を制御する構成としてよい。
おいて、上記のような精細かつ安定した温度制御に加え
てヒータチップの温度をより高速かつ安定に立ち上げる
ために、好ましくは、前記ヒータチップのコテ先部付近
の温度を検出する温度検出手段と前記トランスの一次側
または二次側の電流を測定する電流測定手段とをさらに
具備し、前記インバータ制御手段が、前記通電時間にお
いて、通電開始直後は前記電流測定手段からの測定電流
をフィードバックして前記設定電流に一致させるように
前記インバータのスイッチング動作を制御するとともに
前記温度検出手段からの検出温度を監視し、前記検出温
度が前記設定温度またはその付近の所定温度に達した後
は前記温度検出手段からの検出温度をフィードバックし
て前記設定温度に一致させるように前記インバータのス
イッチング動作を制御する構成としてよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を参照して本発
明の実施形態を説明する。
明の実施形態を説明する。
【００１６】図１に、本発明の一実施形態によるリフロ
ー式ハンダ付装置の構成を示す。このリフロー式ハンダ
付装置は、ワークＷの被ハンダ付部をリフロー方式でハ
ンダ付するためのヒータチップ１０と、このヒータチッ
プ１０に発熱または加熱用の電力を供給するための電源
部１２と、この電源部１２における通電電流を制御する
ための制御部１４と、ワークＷの被ハンダ付部にヒータ
チップ１０を押し当てて加圧する加圧部１６とを有して
いる。
ー式ハンダ付装置の構成を示す。このリフロー式ハンダ
付装置は、ワークＷの被ハンダ付部をリフロー方式でハ
ンダ付するためのヒータチップ１０と、このヒータチッ
プ１０に発熱または加熱用の電力を供給するための電源
部１２と、この電源部１２における通電電流を制御する
ための制御部１４と、ワークＷの被ハンダ付部にヒータ
チップ１０を押し当てて加圧する加圧部１６とを有して
いる。
【００１７】電源部１２は、三相整流回路２２、インバ
ータ２６および降圧トランス３６を含んでいる。三相整
流回路２２は、たとえば６個のダイオードを三相ブリッ
ジ結線してなり、三相交流電源端子２０より入力する商
用周波数の三相交流電圧（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を全波整流して
直流電圧に変換する。三相整流回路２２より出力された
直流電圧は、コンデンサ２４で平滑されてからインバー
タ２６の入力端子［Ｌa，Ｌb］に与えられる。
ータ２６および降圧トランス３６を含んでいる。三相整
流回路２２は、たとえば６個のダイオードを三相ブリッ
ジ結線してなり、三相交流電源端子２０より入力する商
用周波数の三相交流電圧（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を全波整流して
直流電圧に変換する。三相整流回路２２より出力された
直流電圧は、コンデンサ２４で平滑されてからインバー
タ２６の入力端子［Ｌa，Ｌb］に与えられる。
【００１８】インバータ２６は、ＧＴＲ（ジャイアント
・トランジスタ)またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポ
ーラ・トランジスタ）等からなる４つのトランジスタ・
スイッチング素子２８，３０，３２，３４を有してい
る。
・トランジスタ)またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポ
ーラ・トランジスタ）等からなる４つのトランジスタ・
スイッチング素子２８，３０，３２，３４を有してい
る。
【００１９】これら４つのスイッチング素子２８〜３４
のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子２８，３
２は駆動回路３８を介して制御部１４からの同相のイン
バータ制御信号Ｇ1，Ｇ3 により所定のインバータ周波
数（たとえば１ｋＨｚ）で同時にスイッチング（オン・
オフ）制御され、第２組（負極側）のスイッチング素子
３０，３４は駆動回路３８を介して制御部１４からの同
相のインバータ制御信号Ｇ2，Ｇ4 によって上記インバ
ータ周波数で同時にスイッチング制御されるようになっ
ている。
のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子２８，３
２は駆動回路３８を介して制御部１４からの同相のイン
バータ制御信号Ｇ1，Ｇ3 により所定のインバータ周波
数（たとえば１ｋＨｚ）で同時にスイッチング（オン・
オフ）制御され、第２組（負極側）のスイッチング素子
３０，３４は駆動回路３８を介して制御部１４からの同
相のインバータ制御信号Ｇ2，Ｇ4 によって上記インバ
ータ周波数で同時にスイッチング制御されるようになっ
ている。
【００２０】インバータ２６の出力端子［Ｍa ，Ｍb］
はトランス３６の一次側コイルの両端にそれぞれ接続さ
れている。トランス３６の二次側コイルの両端にはヒー
タチップ１０の両端子１０ａ，１０ｂが整流回路を介さ
ずに二次側導体４０だけを介して接続されている。
はトランス３６の一次側コイルの両端にそれぞれ接続さ
れている。トランス３６の二次側コイルの両端にはヒー
タチップ１０の両端子１０ａ，１０ｂが整流回路を介さ
ずに二次側導体４０だけを介して接続されている。
【００２１】ヒータチップ１０は、高発熱性の金属抵抗
体たとえばモリブデンからなり、両端子１０ａ，１０ｂ
間で電流が流れると、抵抗発熱で発熱する。ヒータチッ
プ１０のコテ先部１０ｃの近傍たとえば側面には温度セ
ンサとして熱電対１８が取付されており、コテ先部１０
ｃ付近の温度を表す電気信号（温度検出信号）Ｓtが熱
電対１８より出力されるようになっている。
体たとえばモリブデンからなり、両端子１０ａ，１０ｂ
間で電流が流れると、抵抗発熱で発熱する。ヒータチッ
プ１０のコテ先部１０ｃの近傍たとえば側面には温度セ
ンサとして熱電対１８が取付されており、コテ先部１０
ｃ付近の温度を表す電気信号（温度検出信号）Ｓtが熱
電対１８より出力されるようになっている。
【００２２】ヒータチップ１０は、加圧部１６のチップ
支持部材４２に着脱可能に取付される。加圧部１６は、
たとえばエアシリンダを有する加圧駆動部（図示せず）
を内蔵しており、制御部１４からの加圧制御信号ＦＣに
したがってチップ支持部材４２を駆動し、ヒータチップ
１０をワークＷに押し当てて加圧するように構成されて
いる。
支持部材４２に着脱可能に取付される。加圧部１６は、
たとえばエアシリンダを有する加圧駆動部（図示せず）
を内蔵しており、制御部１４からの加圧制御信号ＦＣに
したがってチップ支持部材４２を駆動し、ヒータチップ
１０をワークＷに押し当てて加圧するように構成されて
いる。
【００２３】制御部１４は、マイクロコンピュータから
なり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ
（データメモリ）、インタフェース回路等を含んでお
り、本装置内の一切の制御たとえばハンダ付加工におけ
る加圧制御、通電制御（特にインバータ制御）や、各種
条件の設定値に関連する設定入力や登録管理を行い、さ
らには必要に応じて測定値や判定値等の出力制御等を行
う機能をも有している。クロック生成回路４３は、イン
バータ２６のスイッチング制御のための基本または単位
サイクルを規定するクロック信号を制御部１４に与え
る。
なり、ＣＰＵ、ＲＯＭ（プログラムメモリ）、ＲＡＭ
（データメモリ）、インタフェース回路等を含んでお
り、本装置内の一切の制御たとえばハンダ付加工におけ
る加圧制御、通電制御（特にインバータ制御）や、各種
条件の設定値に関連する設定入力や登録管理を行い、さ
らには必要に応じて測定値や判定値等の出力制御等を行
う機能をも有している。クロック生成回路４３は、イン
バータ２６のスイッチング制御のための基本または単位
サイクルを規定するクロック信号を制御部１４に与え
る。
【００２４】入力部４４は、キーボードあるいはマウス
等の入力装置からなり、ハンダ付加工用の各種条件の設
定入力に用いられる。本実施例で設定入力される主な条
件は、加圧時間Ｔf、通電時間（ＨＥＡＴ）ＴG 、通電
期間ＴA 、温度設定値Ｊｃ、電流設定値Ｉc等である。
等の入力装置からなり、ハンダ付加工用の各種条件の設
定入力に用いられる。本実施例で設定入力される主な条
件は、加圧時間Ｔf、通電時間（ＨＥＡＴ）ＴG 、通電
期間ＴA 、温度設定値Ｊｃ、電流設定値Ｉc等である。
【００２５】これらの溶接条件のうち、「加圧時間Ｔ
f」は、加圧部１６が加圧の駆動を開始してから加圧を
解除するまでの全加圧動作時間である。「通電時間（Ｈ
ＥＡＴ）ＴG 」は、ヒータチップ１０に対して通電を開
始してから終了するまでの全通電時間であり、「加圧時
間Ｔf」の中に設定される。「加圧時間Ｔf」のうち、
「通電時間（ＨＥＡＴ）ＴG 」よりも前後する時間はそ
れぞれ初期加圧時間（ＳＱ）および保持時間（ＨＯＬ
Ｄ）である。
f」は、加圧部１６が加圧の駆動を開始してから加圧を
解除するまでの全加圧動作時間である。「通電時間（Ｈ
ＥＡＴ）ＴG 」は、ヒータチップ１０に対して通電を開
始してから終了するまでの全通電時間であり、「加圧時
間Ｔf」の中に設定される。「加圧時間Ｔf」のうち、
「通電時間（ＨＥＡＴ）ＴG 」よりも前後する時間はそ
れぞれ初期加圧時間（ＳＱ）および保持時間（ＨＯＬ
Ｄ）である。
【００２６】「通電時間ＴG 」は、より詳細には、「通
電期間ＴA 」を半サイクルとしてその整数倍または偶数
倍のサイクル数（ワークＷのハンダ付の仕様に応じて任
意の値に選択可能）として設定されてよい。「通電期間
ＴA 」はインバータ２６が正極側または負極側で継続的
にスイッチング動作する１回の独立した通電期間であ
り、たとえば１００ｍｓ〜２００ｍｓ程度の期間に設定
されてよい。
電期間ＴA 」を半サイクルとしてその整数倍または偶数
倍のサイクル数（ワークＷのハンダ付の仕様に応じて任
意の値に選択可能）として設定されてよい。「通電期間
ＴA 」はインバータ２６が正極側または負極側で継続的
にスイッチング動作する１回の独立した通電期間であ
り、たとえば１００ｍｓ〜２００ｍｓ程度の期間に設定
されてよい。
【００２７】「温度設定値Ｊc」は、ワークＷを所望の
加熱温度でハンダ付するための定温度制御で用いられ
る。「電流設定値Ｉc」は、通電開始直後にヒータチッ
プ１０の温度を設定温度Ｊc近辺まで最短かつ安定に立
ち上げるための定電流制御で用いられる。
加熱温度でハンダ付するための定温度制御で用いられ
る。「電流設定値Ｉc」は、通電開始直後にヒータチッ
プ１０の温度を設定温度Ｊc近辺まで最短かつ安定に立
ち上げるための定電流制御で用いられる。
【００２８】このハンダ付装置では、上記定温度制御に
おいて温度フィードバックを行うために、ヒータチップ
１０に取付されている熱電対１８からのアナログの温度
検出信号Ｓtを信号増幅回路４６で増幅したのちＡ／Ｄ
（アナログ−ディジタル）変換器４８でディジタル信号
に変換して制御部１４に与えるようにしている。
おいて温度フィードバックを行うために、ヒータチップ
１０に取付されている熱電対１８からのアナログの温度
検出信号Ｓtを信号増幅回路４６で増幅したのちＡ／Ｄ
（アナログ−ディジタル）変換器４８でディジタル信号
に変換して制御部１４に与えるようにしている。
【００２９】また、上記定電流制御において電流フィー
ドバックを行うために、電源部１２の一次側回路の導体
にたとえばカレント・トランスからなる電流センサ５０
を取り付け、この電流センサ５０の出力信号から電流測
定回路５２が一次電流Ｉ1または二次電流Ｉ2の測定値
（たとえば実効値、平均値またはピーク値）をアナログ
の電流測定信号ＳＩとして求め、その電流測定信号ＳＩ
をＡ／Ｄ変換器５４でディジタル信号に変換して制御部
１４に与えるようにしている。
ドバックを行うために、電源部１２の一次側回路の導体
にたとえばカレント・トランスからなる電流センサ５０
を取り付け、この電流センサ５０の出力信号から電流測
定回路５２が一次電流Ｉ1または二次電流Ｉ2の測定値
（たとえば実効値、平均値またはピーク値）をアナログ
の電流測定信号ＳＩとして求め、その電流測定信号ＳＩ
をＡ／Ｄ変換器５４でディジタル信号に変換して制御部
１４に与えるようにしている。
【００３０】次に、図２〜図７につきこのハンダ付装置
の動作および作用を説明する。一例として、ワークＷが
図４に示すような巻線型チップインダクタ（コイル）で
あるとする。このチップインダクタは、円筒または円柱
状の絶縁体（たとえばフェライト）コア６０に導線６２
を螺旋状に巻回し、コア６０の端部に固着されたブロッ
ク状電極６４の一側面に導線６２の端部６２ａを金属接
合してなるものであり、全体サイズが数ｍｍ以内に収ま
るほど超小型のものもある。このチップインダクタにお
いて、導線端部６２ａと電極６４との金属接合に本リフ
ロー式ハンダ付装置を適用することができる。
の動作および作用を説明する。一例として、ワークＷが
図４に示すような巻線型チップインダクタ（コイル）で
あるとする。このチップインダクタは、円筒または円柱
状の絶縁体（たとえばフェライト）コア６０に導線６２
を螺旋状に巻回し、コア６０の端部に固着されたブロッ
ク状電極６４の一側面に導線６２の端部６２ａを金属接
合してなるものであり、全体サイズが数ｍｍ以内に収ま
るほど超小型のものもある。このチップインダクタにお
いて、導線端部６２ａと電極６４との金属接合に本リフ
ロー式ハンダ付装置を適用することができる。
【００３１】なお、ハンダ付加工が行われる前に、導線
端部６２ａと電極６４との間の接合面には予めハンダた
とえばクリームハンダが塗られる。ハンダ付加工に際し
て、ワークＷは支持台（図示せず）上の所定の加工位置
にて治具（図示せず）等により固定保持される。
端部６２ａと電極６４との間の接合面には予めハンダた
とえばクリームハンダが塗られる。ハンダ付加工に際し
て、ワークＷは支持台（図示せず）上の所定の加工位置
にて治具（図示せず）等により固定保持される。
【００３２】制御部１４は、外部装置（図示せず）から
の起動制御信号ＤＣ（Ｈレベル）を入力すると、これに
応動してハンダ付加工のシーケンスを開始する（図
２）。
の起動制御信号ＤＣ（Ｈレベル）を入力すると、これに
応動してハンダ付加工のシーケンスを開始する（図
２）。
【００３３】先ず、制御部１４は、加圧制御信号ＦＣを
アクティブ（Ｈレベル）にして、加圧部１６に加圧動作
を開始させる。これにより、チップ支持部材４２が下降
して、図５に示すように、ヒータチップ１０のコテ先部
１０ｃをワーク（チップインダクタ）Ｗの被ハンダ付部
（６２ａ、６４）に押し付けて加圧する。このヒータチ
ップ加圧力が所定値に達した後に所定のタイミングで電
源部１２において通電が開始される（図２）。
アクティブ（Ｈレベル）にして、加圧部１６に加圧動作
を開始させる。これにより、チップ支持部材４２が下降
して、図５に示すように、ヒータチップ１０のコテ先部
１０ｃをワーク（チップインダクタ）Ｗの被ハンダ付部
（６２ａ、６４）に押し付けて加圧する。このヒータチ
ップ加圧力が所定値に達した後に所定のタイミングで電
源部１２において通電が開始される（図２）。
【００３４】なお、図５において、ボルト６８，７０で
ヒータチップ１０の両端子１０ａ，１０ｂに結合される
チップ支持部材４２の下端部は導電性の部材たとえば銅
からなり、電源部１２における二次導体４０の一部を兼
ねている。二次導体４０の両側の導電性部材４０ａ，４
０ｂは絶縁材７２によって電気的に絶縁されている。
ヒータチップ１０の両端子１０ａ，１０ｂに結合される
チップ支持部材４２の下端部は導電性の部材たとえば銅
からなり、電源部１２における二次導体４０の一部を兼
ねている。二次導体４０の両側の導電性部材４０ａ，４
０ｂは絶縁材７２によって電気的に絶縁されている。
【００３５】制御部１４は、図３に示すように、全通電
時間ＴGを構成する複数の通電期間ＴAのうち、奇数番目
の各通電期間ＴAOでは第２組（負極側）のスイッチング
素子（３０，３４）をオフ状態に保ったまま第１組（正
極側）のスイッチング素子（２８，３２）だけをインバ
ータ周波数で連続的にスイッチング動作させ、偶数番目
の各通電期間ＴAEでは第１組（正極側）のスイッチング
素子（２８，３２）をオフ状態に保ったまま第２組（負
極側）のスイッチング素子（３０，３４）だけをインバ
ータ周波数で連続的にスイッチング動作させる。
時間ＴGを構成する複数の通電期間ＴAのうち、奇数番目
の各通電期間ＴAOでは第２組（負極側）のスイッチング
素子（３０，３４）をオフ状態に保ったまま第１組（正
極側）のスイッチング素子（２８，３２）だけをインバ
ータ周波数で連続的にスイッチング動作させ、偶数番目
の各通電期間ＴAEでは第１組（正極側）のスイッチング
素子（２８，３２）をオフ状態に保ったまま第２組（負
極側）のスイッチング素子（３０，３４）だけをインバ
ータ周波数で連続的にスイッチング動作させる。
【００３６】これにより、電源部１２の二次側回路にお
いては、図３に示すように、ほぼ台形状の電流波形を有
する二次電流Ｉ2つまり通電電流Ｉが、奇数番目の各通
電期間ＴAOでは正極方向に、偶数番目の各通電期間ＴAE
では負極方向に流れる。
いては、図３に示すように、ほぼ台形状の電流波形を有
する二次電流Ｉ2つまり通電電流Ｉが、奇数番目の各通
電期間ＴAOでは正極方向に、偶数番目の各通電期間ＴAE
では負極方向に流れる。
【００３７】制御部１４は、通電開始直後の温度立ち上
げ期では、フィードバック信号として１次電流検出部
（５０，５２，５４）からの電流測定信号ＳＩを選択
し、この電流測定信号ＳＩを電流設定値Ｉcに一致させ
るように、たとえばＰＷＭ（パルス幅変調）制御により
インバータ周波数の単位サイクルＣＹ毎にインバータ２
６の出力パルス幅ｔp（つまりインバータ制御信号Ｇ1〜
Ｇ4のパルス幅）を可変制御する（図３）。この定電流
制御では、通電電流Ｉの台形状の電流波形において上辺
部の電流値が設定値Ｉc付近に合わせられる。
げ期では、フィードバック信号として１次電流検出部
（５０，５２，５４）からの電流測定信号ＳＩを選択
し、この電流測定信号ＳＩを電流設定値Ｉcに一致させ
るように、たとえばＰＷＭ（パルス幅変調）制御により
インバータ周波数の単位サイクルＣＹ毎にインバータ２
６の出力パルス幅ｔp（つまりインバータ制御信号Ｇ1〜
Ｇ4のパルス幅）を可変制御する（図３）。この定電流
制御では、通電電流Ｉの台形状の電流波形において上辺
部の電流値が設定値Ｉc付近に合わせられる。
【００３８】このようにインバータ２６を用いた高速フ
ィードバック式の定電流制御でヒータチップ１０の通電
ないし発熱が制御されることにより、ヒータチップ１０
（特にコテ先部１０ｃ）の温度は直線的に高速かつ安定
に立ち上がる（図２）。
ィードバック式の定電流制御でヒータチップ１０の通電
ないし発熱が制御されることにより、ヒータチップ１０
（特にコテ先部１０ｃ）の温度は直線的に高速かつ安定
に立ち上がる（図２）。
【００３９】上記のような定電流制御を行っている間
も、制御部１４はチップ温度検出部（１８，４６，４
８）からの温度検出信号Ｓtをモニタする。そして、温
度検出信号Ｓtが温度設定値Ｊcまたはその付近の所定値
に達した時に、上記定電流制御を中断または終了し、代
わって温度検出信号Ｓtをフィードバック信号としてこ
れを設定値Ｊc付近に維持するための定温度制御を開始
する。
も、制御部１４はチップ温度検出部（１８，４６，４
８）からの温度検出信号Ｓtをモニタする。そして、温
度検出信号Ｓtが温度設定値Ｊcまたはその付近の所定値
に達した時に、上記定電流制御を中断または終了し、代
わって温度検出信号Ｓtをフィードバック信号としてこ
れを設定値Ｊc付近に維持するための定温度制御を開始
する。
【００４０】この定温度制御では、温度検出信号Ｓtを
設定値Ｊcに一致させるように、ＰＷＭ制御によりイン
バータ周波数の単位サイクルＣＹ毎にインバータ２６の
出力パルス幅ｔp（つまりインバータ制御信号Ｇ1〜Ｇ4
のパルス幅）を可変制御する。これにより、ヒータチッ
プ１０における蓄熱効果の温度上昇分をキャンセルする
ように通電電流Ｉを抑制または低減する通電制御が行わ
れ（図２）、結果的にはヒータチップ１０の温度が設定
値Ｊc付近に維持される。
設定値Ｊcに一致させるように、ＰＷＭ制御によりイン
バータ周波数の単位サイクルＣＹ毎にインバータ２６の
出力パルス幅ｔp（つまりインバータ制御信号Ｇ1〜Ｇ4
のパルス幅）を可変制御する。これにより、ヒータチッ
プ１０における蓄熱効果の温度上昇分をキャンセルする
ように通電電流Ｉを抑制または低減する通電制御が行わ
れ（図２）、結果的にはヒータチップ１０の温度が設定
値Ｊc付近に維持される。
【００４１】ワーク（チップインダクタ）Ｗの被ハンダ
付部（６２ａ、６４）においては、立ち上がりがよくか
つ所望の温度に制御されたヒータチップ１０で加熱され
るため、クリームハンダが速やかにかつ適宜に溶融す
る。
付部（６２ａ、６４）においては、立ち上がりがよくか
つ所望の温度に制御されたヒータチップ１０で加熱され
るため、クリームハンダが速やかにかつ適宜に溶融す
る。
【００４２】制御部１４は、通電開始から通電時間ＴG
が経過した時点でインバータ２６を完全停止させて電源
部１２における通電を終了させる。そして、保持時間
（ＨＯＬＤ）の経過後に、加圧部１６に対する加圧制御
信号ＦＣを止めて（Ｌレベルにして）、ワークＷに対す
るヒータチップ１０の加圧ないし接触を解除させる。ワ
ーク（チップインダクタ）Ｗにおいては、ハンダが凝固
し、凝固したハンダを介して導線端部６２ａと電極６４
とが物理的かつ電気的にしっかりと接合される。
が経過した時点でインバータ２６を完全停止させて電源
部１２における通電を終了させる。そして、保持時間
（ＨＯＬＤ）の経過後に、加圧部１６に対する加圧制御
信号ＦＣを止めて（Ｌレベルにして）、ワークＷに対す
るヒータチップ１０の加圧ないし接触を解除させる。ワ
ーク（チップインダクタ）Ｗにおいては、ハンダが凝固
し、凝固したハンダを介して導線端部６２ａと電極６４
とが物理的かつ電気的にしっかりと接合される。
【００４３】このリフロー式ハンダ付装置では、ヒータ
チップ発熱用の通電電流として台形波の通電電流Ｉをヒ
ータチップ１０に供給するため、電力供給効率または発
熱効率が高く、短い通電時間で所望の要求仕様に応じた
リフロー方式のハンダ付を行うことができる。しかも、
インバータ２６を用いて商用周波数（５０／６０Ｈｚ）
よりも格段に高い周波数（たとえば１ｋＨｚ）で精細な
フィードバック制御を行うため、ヒータチップの温度制
御を正確かつ安定に行うことが可能であり、加工品質を
向上させることができる。
チップ発熱用の通電電流として台形波の通電電流Ｉをヒ
ータチップ１０に供給するため、電力供給効率または発
熱効率が高く、短い通電時間で所望の要求仕様に応じた
リフロー方式のハンダ付を行うことができる。しかも、
インバータ２６を用いて商用周波数（５０／６０Ｈｚ）
よりも格段に高い周波数（たとえば１ｋＨｚ）で精細な
フィードバック制御を行うため、ヒータチップの温度制
御を正確かつ安定に行うことが可能であり、加工品質を
向上させることができる。
【００４４】また、通電時間を短縮化し、ひいてはハン
ダ付の全所要時間を短縮できるため、加工タクトを短く
して生産性を向上できるだけでなく、ヒータチップの消
耗劣化を少なくし寿命を延ばすことができる。
ダ付の全所要時間を短縮できるため、加工タクトを短く
して生産性を向上できるだけでなく、ヒータチップの消
耗劣化を少なくし寿命を延ばすことができる。
【００４５】また、このリフロー式ハンダ付装置では、
ヒータチップ１０の温度をフィードバックする機構（１
８，４６，４８）に加えて電源部１２における一次電流
（二次電流も可能）をフィードバックする機構（５０，
５２，５４）を備え、通電開始直後の温度立ち上げ期で
は、電流フィードバックを選択して定電流制御を行うこ
とによりヒータチップ１０の温度を設定温度まで高速か
つ安定に立ち上げるようにしている。また、定電流制御
を行う一方でヒータチップ１０の温度を監視し、検出温
度が設定温度付近に到達した時点で定電流制御から定温
度制御に切り換えるので、設定温度に合わせる本来の温
度制御を適格に行うことができる。
ヒータチップ１０の温度をフィードバックする機構（１
８，４６，４８）に加えて電源部１２における一次電流
（二次電流も可能）をフィードバックする機構（５０，
５２，５４）を備え、通電開始直後の温度立ち上げ期で
は、電流フィードバックを選択して定電流制御を行うこ
とによりヒータチップ１０の温度を設定温度まで高速か
つ安定に立ち上げるようにしている。また、定電流制御
を行う一方でヒータチップ１０の温度を監視し、検出温
度が設定温度付近に到達した時点で定電流制御から定温
度制御に切り換えるので、設定温度に合わせる本来の温
度制御を適格に行うことができる。
【００４６】さらに、このリフロー式ハンダ付装置で
は、通電時間ＴG中にヒータチップ１０において両端子
１０ａ，１０ｂ間を流れる発熱用の通電電流Ｉの極性
（方向）が一定（ＴA）の周期で反転するため、図６の
（Ａ）に示すように、コテ先部１０ｃの温度が均一化さ
れる。このように温度の均一なコテ先部１０ｃで被ハン
ダ付部を加熱することにより、リフロー式のハンダ付に
おける金属接合の信頼性を保証することができる。
は、通電時間ＴG中にヒータチップ１０において両端子
１０ａ，１０ｂ間を流れる発熱用の通電電流Ｉの極性
（方向）が一定（ＴA）の周期で反転するため、図６の
（Ａ）に示すように、コテ先部１０ｃの温度が均一化さ
れる。このように温度の均一なコテ先部１０ｃで被ハン
ダ付部を加熱することにより、リフロー式のハンダ付に
おける金属接合の信頼性を保証することができる。
【００４７】因みに、通電電流Ｉの極性（方向）を反転
しないでヒータチップ１０に給電した場合は、図６の
（Ｂ）に示すように、コテ先部１０ｃにおいて正極側の
部位と負極側の部位との間に温度勾配（ΔＴ）が生じ
て、不均一な温度分布となる。このように不均一な温度
分布を有するコテ先部１０ｃを被ハンダ付部に当てる
と、ハンダの溶け込みが安定せず、接合品質の信頼性は
低くなる。
しないでヒータチップ１０に給電した場合は、図６の
（Ｂ）に示すように、コテ先部１０ｃにおいて正極側の
部位と負極側の部位との間に温度勾配（ΔＴ）が生じ
て、不均一な温度分布となる。このように不均一な温度
分布を有するコテ先部１０ｃを被ハンダ付部に当てる
と、ハンダの溶け込みが安定せず、接合品質の信頼性は
低くなる。
【００４８】上記した実施例では商用周波数の三相交流
を直流に変換してインバータ２６に供給しているが、商
用周波数の単相交流を直流に変換してもよい。インバー
タ２６の回路構成も一例であり、種々の変形が可能であ
る。各通電期間ＴAにおける電流の波形も上記実施例に
おけるような台形波形に限定されるものではなく、ＰＷ
Ｍ制御等を用いて任意の電流波形に制御することが可能
である。上記実施例ではヒータチップ１０の温度を検出
するために熱電対を用いたが、他の温度センサまたは温
度検出方法を使用することも可能である。図４のワーク
は一例であり、本発明は他の種々のワークのハンダ付加
工に適用可能である。
を直流に変換してインバータ２６に供給しているが、商
用周波数の単相交流を直流に変換してもよい。インバー
タ２６の回路構成も一例であり、種々の変形が可能であ
る。各通電期間ＴAにおける電流の波形も上記実施例に
おけるような台形波形に限定されるものではなく、ＰＷ
Ｍ制御等を用いて任意の電流波形に制御することが可能
である。上記実施例ではヒータチップ１０の温度を検出
するために熱電対を用いたが、他の温度センサまたは温
度検出方法を使用することも可能である。図４のワーク
は一例であり、本発明は他の種々のワークのハンダ付加
工に適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリフロー
式ハンダ付装置によれば、ヒータチップの温度制御を改
善し、ヒータチップの温度を高速かつ精細に制御して、
信頼性の高いリフロー式のハンダ付を行うことができ
る。
式ハンダ付装置によれば、ヒータチップの温度制御を改
善し、ヒータチップの温度を高速かつ精細に制御して、
信頼性の高いリフロー式のハンダ付を行うことができ
る。
【図１】本発明の一実施形態によるリフロー式ハンダ付
装置の構成を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態のリフロー式ハンダ付装置の各部の電
圧および電流の波形を示す図である。
圧および電流の波形を示す図である。
【図３】実施形態におけるインバータ制御方式を示す各
部の波形図である。
部の波形図である。
【図４】実施形態におけるワークの構成を示す部分側面
図である。
図である。
【図５】実施形態におけるハンダ付加工時のヒータチッ
プとワークとを示す側面図である。
プとワークとを示す側面図である。
【図６】通電電流を交流にした場合と直流にした場合に
おけるヒータチップのコテ先部の温度分布特性を示す図
である。
おけるヒータチップのコテ先部の温度分布特性を示す図
である。
【図７】従来のリフロー式ハンダ付装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】従来のリフロー式ハンダ付装置における電流制
御方式を示す図である。
御方式を示す図である。
【図９】従来のリフロー式ハンダ付装置におけるヒータ
チップ温度の立ち上がり特性を示す図である。
チップ温度の立ち上がり特性を示す図である。
１０ ヒータチップ １２ 電源部 １４ 制御部 １６ 加圧部 １８ 熱電対 ２２ 三相整流回路 ２６ インバータ ２８〜３４ スイッチング素子 ３６ トランス ３８ 駆動回路 ４０ 二次導体 ４２ チップ支持部材 ４４ 入力部 ４６ 信号増幅回路 ５０ 電流センサ ５２ 電流測定回路 Ｗ ワーク
Claims (3)
- 【請求項１】 通電により発熱するヒータチップと、 被ハンダ付部に前記ヒータチップのコテ先部を押し当て
て所定の加圧時間にわたって加圧する加圧手段と、 商用周波数の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路
と、 前記整流回路より出力された直流電圧を高周波数のパル
ス電圧に変換するインバータと、 一次側端子が前記インバータの出力端子に電気的に接続
され、二次側端子が前記ヒータチップの端子に整流回路
を介することなく電気的に接続されているトランスと、 前記加圧時間内に設定された通電時間を複数の通電期間
に分割し、奇数番目の通電期間では前記インバータより
一方の極性で前記高周波パルスを出力させ、偶数番目の
通電期間では前記インバータより他方の極性で前記高周
波パルスを出力させるように前記インバータのスイッチ
ング動作を制御するインバータ制御手段とを具備するリ
フロー式ハンダ付装置。 - 【請求項２】 前記ヒータチップのコテ先部付近の温度
を検出する温度検出手段をさらに具備し、 前記インバータ制御手段が、前記高周波数の任意のサイ
クル毎に前記温度検出手段からの検出温度をフィードバ
ックして設定温度に一致させるように前記インバータの
スイッチング動作を制御する請求項１記載のリフロー式
ハンダ付装置。 - 【請求項３】 前記ヒータチップのコテ先部付近の温度
を検出する温度検出手段と前記トランスの一次側または
二次側の電流を測定する電流測定手段とをさらに具備
し、 前記インバータ制御手段が、前記通電時間において、通
電開始直後は前記電流測定手段からの測定電流をフィー
ドバックして前記設定電流に一致させるように前記イン
バータのスイッチング動作を制御するとともに前記温度
検出手段より得られる検出温度を監視し、前記検出温度
が前記設定温度またはその付近の所定温度に達した後は
前記温度検出手段からの検出温度をフィードバックして
前記設定温度に一致させるように前記インバータのスイ
ッチング動作を制御する請求項１に記載のリフロー式ハ
ンダ付装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36378299A JP2001179434A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | リフロー式ハンダ付装置 |
| KR1020000069866A KR20010061940A (ko) | 1999-12-22 | 2000-11-23 | 리플로식 납땜장치 |
| EP00311353A EP1110655A3 (en) | 1999-12-22 | 2000-12-19 | Reflow soldering apparatus |
| US09/739,963 US6423950B2 (en) | 1999-12-22 | 2000-12-20 | Reflow soldering apparatus |
| CN00137267A CN1307946A (zh) | 1999-12-22 | 2000-12-22 | 回流焊接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36378299A JP2001179434A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | リフロー式ハンダ付装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001179434A true JP2001179434A (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18480186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36378299A Pending JP2001179434A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | リフロー式ハンダ付装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6423950B2 (ja) |
| EP (1) | EP1110655A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001179434A (ja) |
| KR (1) | KR20010061940A (ja) |
| CN (1) | CN1307946A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003080372A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-18 | Miyachi Technos Corp | 被覆線用接合装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030042868A (ko) * | 2001-11-26 | 2003-06-02 | 쌍용자동차 주식회사 | 전기납땜 인두기의 열 보상장치 |
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