JP2017027674A - Induction heating apparatus and induction heating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘導加熱によって対象物を加熱する誘導加熱装置および誘導加熱方法に関するものである。 The present invention relates to an induction heating apparatus and an induction heating method for heating an object by induction heating.
従来から、電気素子やICチップ、端子やコネクタなどの電子部品には、回路へのハンダ付けおよび酸化腐食からの保護のために、金属部分の表面に錫や錫合金めっき(ハンダめっき)等の皮膜が形成されている。しかし近年、溶出した鉛の環境への負荷を考慮して、業界全体で鉛を使用しない鉛フリー化が推進されている。 Conventionally, electronic parts such as electric elements, IC chips, terminals, connectors, etc. have been made of tin or tin alloy plating (solder plating) on the surface of metal parts for soldering to the circuit and protection from oxidative corrosion. A film is formed. However, in recent years, in view of the environmental load of the eluted lead, the industry has been promoting lead-free use that does not use lead.
しかしながら、鉛を使用しない錫合金からなる皮膜には、ウィスカ(Whisker:ホイスカともいわれる)と呼ばれるひげ状結晶が析出し、回路のショート(短絡)を招くおそれがある。このウィスカの発生はめっき層および基体の残留応力が原因の一つと考えられることから、熱処理によって残留応力を除去する手法、いわゆるリフロー処理を行う手法が開発されている。 However, whiskers called whiskers (also referred to as whiskers) are deposited on a film made of a tin alloy that does not use lead, which may cause a short circuit. Since the generation of the whisker is considered to be one of the causes of the residual stress of the plating layer and the substrate, a technique for removing the residual stress by heat treatment, that is, a so-called reflow process has been developed.
リフロー処理の際に金属製の対象物を加熱する手法として誘導加熱処理の普及が進んでいる。厳密にはリフロー処理に用いられるものではないが、例えば特許文献1では、誘導加熱用のワークコイルと、金属部材に対応して交換することができるようにワークコイルに着脱可能に取付固定された磁性体からなるコアとを備える誘導加熱装置が開示されている。特許文献1によれば、ワークコイルの段替えをすることなく、形状等の異なる金属部材金属部材に対応した誘電加熱を行うことができるとしている。 As a method for heating a metal object during the reflow treatment, induction heat treatment is becoming widespread. Strictly, it is not used for the reflow process, but in Patent Document 1, for example, the work coil for induction heating is detachably attached to the work coil so that it can be exchanged corresponding to the metal member. An induction heating device including a core made of a magnetic material is disclosed. According to Patent Document 1, dielectric heating corresponding to metal members having different shapes or the like can be performed without changing the work coil.
しかしながら、特許文献1では、コイルの外側にコアをかぶせるような形態である。このため、コイルからの放熱が起こりにくく、その熱がコアの内側にこもってしまい、コアの高温状態が長時間続いてしまう。一般に、コアはガス中で使用する場合には、コーティングが施されているが、高温状態が長時間続くとコーティングが変質してしまい、錆や腐食が生じるおそれがある。 However, in patent document 1, it is a form which covers a core on the outer side of a coil. For this reason, heat radiation from the coil hardly occurs, the heat is trapped inside the core, and the high temperature state of the core continues for a long time. Generally, when the core is used in a gas, it is coated. However, if the high temperature state continues for a long time, the coating may be deteriorated and rust and corrosion may occur.
また、めっき皮膜を形成する際のリフロー処理は、気中(ガス中)だけでなく液体中(溶液中)においても行うことが想定される。特許文献1のような構造であると、液体中でリフロー処理を行う場合にコアの内部に液体が残存しやすいため、コイルやコアの腐食の原因となる。 Moreover, it is assumed that the reflow process when forming the plating film is performed not only in the air (in the gas) but also in the liquid (in the solution). In the case of the structure as in Patent Document 1, when the reflow process is performed in a liquid, the liquid tends to remain inside the core, which causes corrosion of the coil and the core.
本発明は、このような課題に鑑み、気中および液体中においても不具合なく良好にリフロー処理を行うことが可能な誘導加熱装置および誘導加熱方法を提供することを目的とする。 In view of such a problem, an object of the present invention is to provide an induction heating apparatus and an induction heating method capable of performing a reflow process satisfactorily in the air and in a liquid without a problem.
上記課題を解決するために、本発明にかかる誘導加熱装置の代表的な構成は、誘導加熱によって対象物を加熱する誘導加熱装置において、中空に巻回したコイルと、巻回したコイルの内側に挿通するように着脱可能なコアとを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of an induction heating device according to the present invention is an induction heating device that heats an object by induction heating. And a core that is detachable so as to be inserted.
上記構成によれば、中空に巻回したコイルの内側にコアが配置される。これにより、コイルの熱を気中または液体中に効率的に放熱することができる。したがって、コアのコーティングの変質を抑制し、損傷を防ぐことが可能となる。またコイルが中空であり、その内側にコアが配置されるため、液体が残存しやすい空間が存在しない。これにより、液体中でのリフロー処理時におけるコアの腐食を防止することができる。したがって、気中および液体中においても不具合なく良好にリフロー処理を行うことが可能である。 According to the said structure, a core is arrange | positioned inside the coil wound hollowly. Thereby, the heat of a coil can be efficiently radiated in the air or liquid. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the coating on the core and prevent damage. In addition, since the coil is hollow and the core is disposed inside the coil, there is no space where the liquid easily remains. Thereby, the corrosion of the core at the time of the reflow process in the liquid can be prevented. Therefore, the reflow process can be performed satisfactorily in the air and in the liquid without any problem.
上記コアの対物面は、加熱する対象物の形状に応じた傾斜面または凹凸面であるとよい。これにより、複雑な形状の対象物を良好に加熱することが可能となる。 The objective surface of the core may be an inclined surface or an uneven surface according to the shape of the object to be heated. Thereby, it becomes possible to heat the target object of a complicated shape favorably.
上記コアの対物面は、対象物のうち加熱を要する位置が突出しているとよい。これにより、フープ状の対象物のうち、加熱が必要な箇所のみを効率的にリフロー処理することが可能となる。 As for the objective surface of the said core, the position which needs a heating among the target objects is good to protrude. Thereby, it becomes possible to reflow-process efficiently only the location which needs a heating among hoop-like objects.
上記課題を解決するために、本発明にかかる誘導加熱方法の代表的な構成は、誘導加熱によって対象物を加熱する誘導加熱方法において、中空に巻回したコイルと、巻回したコイルの内側に挿通するように着脱可能なコアとを備える誘導加熱装置を用いて、対象物の形状または対象物のうち加熱を要する位置に応じた形状のコアに交換して加熱を行うことを特徴とする。上述した誘導加熱装置における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該誘導加熱方法にも適用可能である。 In order to solve the above-described problems, a typical configuration of the induction heating method according to the present invention is an induction heating method in which an object is heated by induction heating. Using an induction heating device including a core that can be attached and detached so as to be inserted, heating is performed by exchanging the core with a shape corresponding to a shape of the target object or a position where heating is required among the target object. The component corresponding to the technical idea in the induction heating apparatus described above and the description thereof can be applied to the induction heating method.
本発明によれば、気中および液体中においても不具合なく良好にリフロー処理を行うことが可能な誘導加熱装置および誘導加熱方法を提供することがとなる。 According to the present invention, it is possible to provide an induction heating apparatus and an induction heating method capable of performing a reflow process satisfactorily without problems in the air and liquid.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(金属部品)
図1は、本実施形態の誘導加熱方法を適用する金属部品100を説明する図である。図1(a)は金属部品100の平面図であり、図1(b)は金属部品100のA−A断面図である。図1に例示するように、本実施形態の誘導加熱方法は、フープ状の金属部品100(フープ材)に適用される。フープ材とは、帯状の薄い平板や、かかる平板をプレス加工した加工品がリール状に巻き取られた条材である。
(Metal parts)
FIG. 1 is a diagram illustrating a
図1(b)に示すように、本実施形態の金属部品100は、基体102、およびその表面にフープめっきによって形成されためっき皮膜104a・104bを含んで構成される。基体102としては、例えば銅を例示することができ、他にも銅合金、鉄等の他の金属やその合金などを好適に用いることができる。めっき皮膜104a・104bとしては、例えば銅めっきや錫めっきを例示することができるが、他の金属によるめっき皮膜を用いてもよい。
As shown in FIG. 1B, the
なお、本実施形態では、基体102の表面にめっき皮膜104a・104bを形成した金属部品100を例示したが、これに限定するものではない。本実施形態の誘導加熱方法は、めっき皮膜を形成していない金属部材、すなわち基体のみの金属部材にも適用することが可能である。また本実施形態の金属部品100では、基体102上に2層のめっき皮膜104a・104bが形成されているが、この数においても限定されず、めっき皮膜の数は適宜変更することが可能である。
In the present embodiment, the
図1(a)に示すように、フープ状の金属部品100には、所定間隔ごとに切欠106が形成されている。本実施形態では、フープ状の金属部品100のうち、切欠106の内側の略T字状の片108が製品として用いられる。
As shown in FIG. 1A, a
図2は、図1に示す金属部品100の製造工程について説明する図である。フープめっきにより皮膜104a・104b(図1参照)が形成される場合、基体102は、図2に示すように、上流側に配置された送りリール112によって送り出され、連続的に行われるめっき処理等を経て金属部品100となり、かかる金属部品100は下流側に配置された巻取りリール114によって巻き取られる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of the
送りリール112によって送り出された基体102は、前処理として、油脂成分を取り除く脱脂工程や、研磨を行うブラスト工程等を経た後に、めっき装置116において、めっき皮膜104a(銅めっきを例示)やめっき皮膜104b(錫めっきを例示)を形成するめっき工程が順に行われる。そして、めっき後の基体102である金属部品100は、本実施形態の誘導加熱装置200に送り出される。
The
図3は、本実施形態にかかる誘導加熱装置200を説明する図である。図3(a)は誘導加熱装置200の正面側(金属部品100と対向する側)の平面図であり、図3(b)は誘導加熱装置200の背面側(金属部品100と対向しない側)の平面図であり、図3(c)は図3(a)の断面図である。図4は、誘導加熱装置200の全体斜視図である。なお、以下、誘導加熱装置200について詳述しながら、本実施形態の誘導加熱方法についても併せて説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
本実施形態の誘導加熱装置200は、誘導加熱によって対象物である金属部品100を加熱する。図3(a)および(c)に示すように、本実施形態の誘導加熱装置200は、コイル210およびコア220を含んで構成される。図3(a)に示すように、本実施形態の誘導加熱装置200では、コイル210は中空に巻回されていて、コイル210の端部212a・212bは、電源(不図示)に接続されている。
The
そして、コイル210の内側には、その中空部分に挿通されるように、着脱可能なコア220が配置される。コイル210の中空部分に配置されたコア220は、図3(b)および図3(c)に示すように、その背面側から装着される固定具230によってコイル210に固定される。固定具230の例としては、耐熱性樹脂によって形成したスナップフィットを挙げることができる。
A
図3(c)および図4に示すように、金属部品100は、1対に配置された誘導加熱装置200の間に配置される。そして、電源からコイル210に高周波の交流電力が供給されると、コイル210の周囲に磁場が形成される。その磁場が、金属部品100の基体102(図1参照)に印加されると、電磁誘導により基体102に渦電流が流れ、誘導加熱によって基体102が発熱する。基体102が発熱すると、その熱がめっき皮膜104a・104bに伝わり、めっき皮膜104a・104bが加熱される。これにより、金属部品100はコイル210の誘導加熱を利用して加熱されることとなる。
As shown in FIGS. 3C and 4, the
このとき、本実施形態の誘導加熱装置200では、コア220は、中空に巻回したコイル210の内側に配置されているため、コイル210の熱は気中や液体中に効率的に放熱される。これにより、コア220のコーティングの変質を抑制し、損傷を防止することができる。またコイル210が中空であり、その内側にコア220が配置されることにより、コイル210内への液体の残存が生じにくい。したがって、液体中でのリフロー処理時におけるコア220の腐食を防止することができる。故に、本実施形態の誘導加熱装置200によれば、気中および液体中においても不具合なく良好にリフロー処理を行うことが可能である。
At this time, in the
また図2(c)に示すように、本実施形態の誘導加熱装置200では、コア220の対物面222が、対象物である金属部品100のうち、加熱を要する領域、すなわち切欠106の内側の片108(図1参照)に対応する位置が突出している。これにより、フープ状の金属部品(対象物)のうち、加熱が必要な箇所のみを効率的にリフロー処理することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 2C, in the
なお、本実施形態では、コア220の対物面222を対象物の形状に応じて突出させる構成を例示したが、これに限定するものではない。例えば、対象物である金属部品100のうち、加熱を要する領域が突出していたり傾斜していたりする場合には、コア220の対物面222を、対象物の形状に応じた傾斜面または凹凸面とするとよい。これにより、複雑な形状の対象物であっても良好に加熱(リフロー処理)することが可能となる。
In addition, in this embodiment, although the structure which makes the
そして、上述したように対象物の形状または対象物のうち加熱を要する位置に応じた形状のコアを用意しておくことにより、対象物に応じたコアに交換するだけで様々な形状の対象物を加熱することができる。このとき、特に本実施形態では、図2(c)に示すように、固定具230を外してコア220をコイル210から外し、異なるコア220をコイル210の中空部分に配置して固定具230で留めるだけで交換作業が終了する。したがって、交換作業を容易としつつ、上述した利点を得ることが可能となる。
As described above, by preparing a core having a shape corresponding to the shape of the object or a position that requires heating among the objects, the object having various shapes can be obtained by simply replacing the core according to the object. Can be heated. At this time, particularly in the present embodiment, as shown in FIG. 2C, the fixing
ここで本実施形態では、図4に示すように、誘導加熱装置200は、その両側をそれぞれ支持板250によって支持されている。詳細には、支持板250には長穴252が設けられていて、この長穴252に挿通されたネジ260によって誘導加熱装置200が支持板250に固定されている。長穴252は金属部品100に対して離接する方向に長くなっている。これにより、長穴252の長さの範囲内で誘導加熱装置200と金属部品100との距離を調節することができ、位置決めの自由度を高めることが可能となる。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、誘導加熱によって対象物を加熱する誘導加熱装置および誘導加熱方法として利用することができる。 The present invention can be used as an induction heating apparatus and an induction heating method for heating an object by induction heating.
100…金属部品、102…基体、104a…皮膜、104b…皮膜、106…切欠、108…片、112…送りリール、114…巻取りリール、116…装置、200…誘導加熱装置、210…コイル、212a…端部、212b…端部、220…コア、222…対物面、230…固定具、250…支持板、252…長穴
DESCRIPTION OF
Claims (4)
中空に巻回したコイルと、
巻回した前記コイルの内側に挿通するように着脱可能なコアとを備えていることを特徴とする誘導加熱装置。 In an induction heating apparatus that heats an object by induction heating,
A coil wound in a hollow;
An induction heating apparatus comprising: a core that is detachable so as to be inserted inside the wound coil.
中空に巻回したコイルと、巻回した前記コイルの内側に挿通するように着脱可能なコアとを備える誘導加熱装置を用いて、
対象物の形状または対象物のうち加熱を要する位置に応じた形状のコアに交換して加熱を行うことを特徴とする誘導加熱方法。 In an induction heating method of heating an object by induction heating,
Using an induction heating device comprising a coil wound in a hollow and a core removable so as to be inserted inside the coil wound,
An induction heating method characterized in that heating is performed by exchanging the core with a shape corresponding to the shape of the object or the position of the object that requires heating.
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- 2015-07-16 JP JP2015142081A patent/JP2017027674A/en active Pending
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