JP2009095873A - 半田付け装置、半田付け方法及び電子機器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半田付け装置は、高周波電流が供給される導体29と、透磁率の高い金属製で導体29を囲むように、かつ導体29に高周波電流が供給された際に発生する磁束が閉じた回路を構成する形状に形成された発熱体30を備えている。発熱体30には、発熱体30に発生した熱を半田付けすべきワークWに伝達する熱伝達部30aが一体に形成されている。ワークWは、支持部に支持され、熱伝達部30aとワークWの半田とが熱的に結合される半田付け位置にワークWが配置された状態で、導体29に高周波電流が供給される。
【選択図】図1
Description
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1〜図5にしたがって説明する。
図2に示すように、電子機器としての半導体モジュール10は、基板としての回路基板11と、回路基板11上に半田付けにより接合された電子部品12とを備えている。回路基板11は、表面に金属回路13を有する複数のセラミック基板14が金属製のヒートシンク15に金属板16を介して一体化された冷却回路基板である。各セラミック基板14上にはそれぞれ複数個の電子部品12が半田付けされている。電子部品12としては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor )やダイオードが用いられている。
先ず半田付けに用いる半田付け装置の構成を説明する。図3(a),(b)に示すように、半田付け装置HKは、半田付けすべきワークWを準備する準備部20と、ワークWに対する半田付け作業を行う半田付け装置本体21と、半田付けが終了した半導体モジュール10から位置決め治具を取り外す後処理部22とを備えている。
(1)半田付け装置HKは、高周波電流が供給される導体29と、透磁率の高い金属製で導体29を囲むように、かつ導体29に高周波電流が供給された際に発生する磁束Fが閉じた回路を構成する形状に形成された発熱体30と、発熱体30と一体に形成され、発熱体30に発生した熱を半田付けすべきワークWに伝達する熱伝達部30aを備えている。また、半田付け装置HKは、半田付けすべきワークWを支持するとともに、ワークWを熱伝達部30aとワークWの半田とが熱的に結合される半田付け位置に配置する支持部(昇降手段31)を備えている。したがって、導体29に高周波電流が供給される際に発生する磁束Fが発熱体30で効率良く渦電流を発生させて発熱体30を加熱させる。その結果、投入電力に対する発熱体30の発熱量の比率が高くなる。また、磁束Fを有効に利用できるため、発熱体30を加熱(昇温)する場合により少ない電流を導体29に流せばよくなるため、導体29での銅損を減らすことができ、加熱効率が向上して製造コストを低減させることができる。
(7)電子機器の部品となる半導体モジュール10の製造方法の一工程である電子部品12の半田付け工程において前記の方法で半田付けを行っている。したがって、電子機器の製造方法において、前記各効果を得ることができる。
次に、第2の実施形態を図6を参照しながら説明する。なお、第2の実施形態は、発熱体30で発生した熱を電子部品12を介してシート半田36に伝達させるのではなく、位置決め治具33及び金属回路13を介して伝達するようにした点が前記第1の実施形態と異なり、その他の構成は第1の実施形態と基本的に同様であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
(8)発熱体30は位置決め治具33に当接して発熱体30に発生した熱をシート半田36に伝達する。したがって、熱が電子部品12を介してシート半田36に伝達される構成と異なり、電子部品12が発熱の悪影響を受けることが防止される。
○ 熱伝達部30aを電子部品12に当接させずに発熱体30で発生した熱を半田に伝達する方法として、図7に示すように、位置決め治具33を使用せずに熱伝達部30aを金属回路13に当接させるようにしてもよい。この場合、位置決め治具33を使用しないため、シート半田36に代えて半田ペースト38を使用するのが好ましい。この構成では、熱伝達部30aが電子部品12に当接しないため第2の実施形態と同様な効果を奏するだけでなく、熱伝達部30aが金属回路13に当接するため、位置決め治具33に当接する構成に比較して発熱体30で発生した熱が効率良く半田(半田ペースト38)に伝達される。
○ 加熱状態(発熱量)を調整する方法として、発熱体30に切れ目39を形成せずに透磁率の異なる材料で発熱体30を形成してもよい。しかし、切れ目39を形成してその大きさを変更することで発熱量を調整する方が所望の発熱量に調整することが容易になる。また、同じ材料で発熱体30を形成して切れ目39の有無及び切れ目39の大きさで発熱量を調整する方が使用する電力量を少なくでき、加熱効率が良くなる。
○ 回路基板11上に設けられるセラミック基板14は、全て同じ数の電子部品12が半田付けされる構成に限らず、電子部品12の数が異なるセラミック基板14が搭載される構成であってもよい。
○ 発熱体30の数は、一度にワークWの半田付けを行うべき箇所全ての半田付けを行うことができる数に限らない。例えば、1つのワークWの半田付けを複数回で行うようにしてもよい。
○ 複数ある各被半田付け部上に配置される半田は、必ずしも同じ溶融温度の半田とは限らず、被半田付け部によって異なる溶融温度の半田を使用してもよい。電子部品12によっては溶融温度が低いものを使用する方が好ましい場合があるが、そのような場合、被半田付け部によって適切な温度が異なるが、発熱体30として発熱量の異なる発熱体30を設けることにより適切な温度にすることができる。発熱量の異なる発熱体30として切れ目39の大きさを調整したり、透磁率が異なる磁性体製の発熱体30を使用したりする。
(1)請求項4又は請求項5に記載の発明において、前記基板上に複数の電子部品を半田付けするとともに、一部の電子部品の半田付けに溶融温度が異なる半田を使用し、前記半田の溶融温度に対応して発熱体として発熱量の異なるものを使用する。
Claims (6)
- 高周波電流が供給される導体と、
透磁率の高い金属製で前記導体を囲むように、かつ前記導体に高周波電流が供給された際に発生する磁束が閉じた回路を構成する形状に形成された発熱体と、
前記発熱体と一体に形成され、前記発熱体に発生した熱を半田付けすべきワークに伝達する熱伝達部と、
半田付けすべきワークを支持するとともに、前記ワークを前記熱伝達部と前記ワークの半田とが熱的に結合される半田付け位置に配置する支持部と
を備えたことを特徴とする半田付け装置。 - 前記発熱体は前記導体に対して複数設けられている請求項1に記載の半田付け装置。
- 前記発熱体の少なくとも1つは環状に形成されている請求項2に記載の半田付け装置。
- 基板上の所定位置に半田及び電子部品を配置するとともに誘導加熱により前記半田を溶融させて前記電子部品を半田付けする半田付け方法であって、
電流が供給される導体の周囲を囲むように、かつ前記導体の周囲に生じた磁束が閉じる回路を構成するように設けられた透磁率の高い金属製の発熱体を誘導加熱で発熱させ、前記発熱体に発生した熱を前記半田と接触している前記電子部品又は前記基板の電極を介して前記半田に伝達して半田を溶融させることを特徴とする半田付け方法。 - 前記電子部品は位置決め治具を用いて前記基板上に位置決めされ、前記発熱体は前記位置決め治具に当接して前記発熱体に発生した熱を前記半田に伝達する請求項4に記載の半田付け方法。
- 請求項4又は請求項5に記載の半田付け方法を半田付け工程に使用する電子機器の製造方法。
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