JP2020059046A - High-frequency induction heating head, and high-frequency induction heating device with use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波誘導加熱ヘッドと、それを用いた高周波誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to a high frequency induction heating head and a high frequency induction heating device using the same.
回路基板上における部品を、はんだ付けする方法として、回路基板の上下に、第1、第2のコア体を配置し、前記第1、第2のコア体に加熱コイルから磁束を供給することで、回路基板に実装された電子部品などのはんだ付けを行うものが提案されている(これに類似する先行文献としては下記特許文献1が存在する)。 As a method of soldering components on a circuit board, by arranging first and second core bodies on the upper and lower sides of the circuit board and supplying magnetic flux from the heating coil to the first and second core bodies. A method for soldering an electronic component mounted on a circuit board has been proposed (the following Patent Document 1 is similar to this, and Patent Document 1 below exists).
また、回路基板の表面上に、一つの環状のコア体を配置し、このコア体に加熱コイルから磁束を供給するものも提案されている。
このコア体では、環状のコア体の一部に切り欠き部を設け、この切り欠き部を、はんだ場所に移動させ、この切り欠き部で、はんだを溶融させ、はんだ付けを行っている(これに類似する先行文献としては下記特許文献2が存在する)。
It is also proposed that one annular core body is arranged on the surface of a circuit board, and a magnetic flux is supplied to the core body from a heating coil.
In this core body, a cutout portion is provided in a part of the annular core body, the cutout portion is moved to a soldering place, the solder is melted in the cutout portion, and soldering is performed (this The following patent document 2 exists as a prior document similar to the above).
上記前者の先行技術では、回路基板の上下に、第1、第2のコア体を配置しているので、第1、第2のコア体で挟まれた回路基板上の、はんだ付け部だけを加熱することが出来るようになる。
したがって、回路基板上の他の電子部品などを不用意に加熱することが無くなるという利点がある。
In the former prior art, since the first and second core bodies are arranged above and below the circuit board, only the soldering portion on the circuit board sandwiched between the first and second core bodies is provided. You will be able to heat.
Therefore, there is an advantage that it is unnecessary to inadvertently heat other electronic components on the circuit board.
しかしながら、回路基板の上下面には、他の部品が実装されており、しかもその大きさ、背の高さもまちまちであるので、それらを考慮して、第1、第2のコア体を、希望の場所に移動させるのは非常に難しく、生産性の向上が求められる。
そこで、後者の先行文献では、回路基板の表面上に、一つのコア体を配置し、このコア体に加熱コイルから磁束を供給する構成となっているので、コア体の移動は回路基板の表面上だけで行えば良く、その点では、作業性を向上できる。
However, other components are mounted on the upper and lower surfaces of the circuit board, and the sizes and heights of the components are different, so in consideration of them, the first and second core bodies are desired. It is very difficult to move to the location of, and productivity improvement is required.
Therefore, in the latter prior document, one core body is arranged on the surface of the circuit board, and the magnetic flux is supplied to the core body from the heating coil. This can be done only on the top, and in that respect, workability can be improved.
しかしながら、この後者の先行文献では、コア体の切り欠き部の大きさは固定されたものであるので、はんだ付け部の状況、つまり、はんだ付けする部品の大きさや形状によっては、コア体を取り替える必要も発生し、その点では、生産性の向上が課題となる。
そこで、本発明は、生産性を向上させることを目的とするものである。
However, in this latter prior document, since the size of the cutout portion of the core body is fixed, the core body is replaced depending on the condition of the soldering portion, that is, the size and shape of the component to be soldered. The need arises, and in that respect, improving productivity is an issue.
Then, this invention aims at improving productivity.
そして、この目的を達成するために本発明の高周波誘導加熱ヘッドは、回路基板の一面側において、それぞれの先端側に設けた加熱部が、第1の間隔を介して対向配置させられる第1及び第2のコア体と、これら第1及び第2のコア体の少なくとも一方を可動させ、前記第1のコア体の加熱部と、第2のコア体の加熱部との間に存在する第1の間隔の距離を調整する可動機構とを備え、前記第1及び第2のコア体は、前記第1及び第2のコア体の加熱部以外の部分で、加熱時における、前記第1及び第2のコア体の加熱部間に存在する前記第1の間隔よりも小さな第2の間隔を介して磁気的に結合される構成としたものである。
また、高周波誘導加熱ヘッドを用いた高周波誘導加熱装置は、第1及び第2のコアの加熱部の先端側にXYテーブルを配置した構成としたものである。
In order to achieve this object, in the high frequency induction heating head of the present invention, on one surface side of the circuit board, the heating units provided on the respective tip sides are arranged to face each other with a first gap therebetween. A second core body and at least one of the first and second core bodies are movable, and a first core body exists between the heating section of the first core body and the heating section of the second core body. And a movable mechanism that adjusts the distance of the distance between the first and second core bodies, wherein the first and second core bodies are portions other than the heating portion of the first and second core bodies, and The second core body is magnetically coupled via a second gap that is smaller than the first gap that exists between the heating portions of the two core bodies.
A high frequency induction heating apparatus using a high frequency induction heating head has a configuration in which an XY table is arranged on the tip side of the heating parts of the first and second cores.
以上のように本発明の高周波誘導加熱ヘッドは、回路基板の一面側において、それぞれの先端側に設けた加熱部が、第1の間隔を介して対向配置させられる第1及び第2のコア体と、これら第1及び第2のコア体の少なくとも一方を可動させ、第1のコア体の加熱部と第2のコア体の加熱部との間に存在する前記第1の間隔の距離を調整する可動機構とを備え、前記第1及び第2のコア体は、前記第1及び第2のコア体の加熱部以外の部分で、加熱時における、前記第1及び第2のコア体の加熱部間に存在する前記第1の間隔よりも小さな第2の間隔を介して磁気的に結合される構成としたものである。 As described above, in the high-frequency induction heating head of the present invention, the first and second core bodies in which the heating portions provided on the respective tip sides on the one surface side of the circuit board are arranged to face each other with the first gap therebetween. And moving at least one of the first and second core bodies to adjust the distance of the first interval existing between the heating portion of the first core body and the heating portion of the second core body. The first and second core bodies are parts other than the heating part of the first and second core bodies, and the first and second core bodies are heated at the time of heating. It is configured to be magnetically coupled via a second gap that is smaller than the first gap that exists between the parts.
このため、回路基板の一面上で高周波誘導加熱ヘッドを移動させればよく、しかも、第1及び第2のコア体の加熱部の対向距離も可変できるので、加熱部の形状、大きさ等にも容易に対応でき、高周波誘導加熱ヘッドを交換する必要が無いので、この点でも生産性を高めることが出来る。
また、この高周波誘導加熱ヘッドを用いた高周波誘導加熱装置は、第1、第2のコアの加熱部の先端側にXYテーブルを配置した構成としたものであるので、高周波誘導加熱ヘッドは上下動、開閉動作を行えば良く、構成の簡素化が図れ、しかも生産性の向上も図れる。
Therefore, it suffices to move the high-frequency induction heating head on one surface of the circuit board, and since the facing distance between the heating portions of the first and second core bodies can be changed, the shape and size of the heating portion can be changed. Also, since it is not necessary to replace the high frequency induction heating head, the productivity can be improved also in this respect.
Further, since the high-frequency induction heating device using this high-frequency induction heating head has a configuration in which the XY table is arranged on the tip side of the heating parts of the first and second cores, the high-frequency induction heating head moves up and down. It suffices to perform the opening / closing operation, which simplifies the configuration and improves productivity.
以下、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1〜図5は、高周波誘導加熱装置を示し、高周波誘導加熱ヘッド1と、XYテーブル2とを備えている。
XYテーブル2の可動枠2aには、配線基板の一例として、図6に示すプリント配線基板3が、図1〜図5のように装着されている。
この実施形態で用いたプリント配線基板3には、その下面に、電子部品4が接着剤(図示せず)で仮止めされ、図6に示すように、電子部品4の端子5は、プリント配線基板3に設けた貫通孔6を、下方から上方へと貫通し、その先端がプリント配線基板3の上方へと突出している。
(Embodiment 1)
1 to 5 show a high-frequency induction heating device, which includes a high-frequency induction heating head 1 and an XY table 2.
As an example of a wiring board, a printed wiring board 3 shown in FIG. 6 is mounted on the movable frame 2a of the XY table 2 as shown in FIGS.
On the printed wiring board 3 used in this embodiment, an electronic component 4 is temporarily fixed to the lower surface of the printed wiring board 3 with an adhesive (not shown), and as shown in FIG. The through hole 6 provided in the substrate 3 penetrates from below to above, and its tip projects above the printed wiring board 3.
また、この図6に示すプリント配線基板3の貫通孔6内、および、プリント配線基板3の上下面における貫通孔6の開口縁には、はんだ付けのためのランド7が、銅などによって設けられている。
さらに、ランド7には、予め、クリームはんだが塗布されている。
Further, lands 7 for soldering are provided by copper or the like in the through holes 6 of the printed wiring board 3 shown in FIG. 6 and at the opening edges of the through holes 6 on the upper and lower surfaces of the printed wiring board 3. ing.
Further, cream solder is applied to the land 7 in advance.
本実施形態では、図1〜図5に示すように、プリント配線基板3の上面側において、高周波誘導加熱ヘッド1により、電子部品4の端子5、および、ランド7のクリームはんだを加熱し、クリームはんだを溶融させ、その一部を、貫通孔6内にも流入させ、これにより電子部品4の端子5を、ランド7部分、貫通孔6内に、電気的、機械的に接続するものである。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 to 5, on the upper surface side of the printed wiring board 3, the high frequency induction heating head 1 heats the terminals 5 of the electronic component 4 and the cream solder of the lands 7 to form a cream. The solder is melted, and a part of the melted solder is also flown into the through hole 6, whereby the terminal 5 of the electronic component 4 is electrically and mechanically connected to the land 7 part and the through hole 6. .
さて、そのようなはんだ付けを行う高周波誘導加熱ヘッド1は、図1〜図5に示すように、例えば、フェライトなどの軟磁性体よりなるコア体8、9を備えている。
コア体8、9は、それぞれ、Cの字状となっており、その開口側を対向させた状態で組み合わされている。
Now, as shown in FIGS. 1 to 5, the high frequency induction heating head 1 for performing such soldering is provided with core bodies 8 and 9 made of, for example, a soft magnetic material such as ferrite.
Each of the core bodies 8 and 9 has a C shape, and they are assembled with their opening sides facing each other.
具体的には、コア体8は上方に、軸支部8a、中部に磁路部8b、下方に加熱部8cを備えている。
同じく、コア体9は上方に、軸支部9a、中部に磁路部9b、下方に加熱部9cを備えている。
Specifically, the core body 8 is provided with a shaft supporting portion 8a on the upper side, a magnetic path portion 8b on the middle portion, and a heating portion 8c on the lower side.
Similarly, the core body 9 is provided with a shaft supporting portion 9a on the upper side, a magnetic path portion 9b on the middle portion, and a heating portion 9c on the lower side.
そして、これらのコア体8、9を、上述のごとく、その開口側を対向させた状態で組み合わせる。
このとき、コア体8、9の軸支部8a、9aは重ね合わされ、この状態で、それぞれの軸支部8a、9aに設けた貫通孔(図示せず)に、図1、図3、図4に示すように、回動支軸10を貫通させている。
つまり、コア体8、9は、回動支軸10の周りに、回動自在に支持されているのである。
Then, as described above, the core bodies 8 and 9 are combined with their opening sides facing each other.
At this time, the shaft-supporting portions 8a and 9a of the core bodies 8 and 9 are overlapped, and in this state, the through-holes (not shown) provided in the shaft-supporting portions 8a and 9a are inserted into the shaft-supporting portions 8a and 9a as shown in FIGS. As shown, the rotation support shaft 10 is penetrated.
That is, the core bodies 8 and 9 are rotatably supported around the rotation support shaft 10.
コア体8、9について説明を続ける。
これらのコア体8、9は板状体で形成されているが、加熱部8c、9cにおける、板厚方向の断面積(板厚方向に切断した場合に、そこに存在する断面の面積)は、磁路部8b、9bや、軸支部8a、9a近傍における、板厚方向の断面積(板厚方向に切断した場合に、そこに存在する断面の面積)よりも小さくしている。
The description of the core bodies 8 and 9 will be continued.
Although these core bodies 8 and 9 are formed of plate-like bodies, the cross-sectional area in the plate thickness direction in the heating portions 8c and 9c (the area of the cross section existing there when cut in the plate thickness direction) is The cross-sectional area in the plate thickness direction in the vicinity of the magnetic path parts 8b and 9b and the shaft support parts 8a and 9a (the area of the cross section existing there when cut in the plate thickness direction) is made smaller.
つまり、図11、図12に示すように、高周波誘導加熱ヘッド1によって、電子部品4の端子5、および、ランド7のクリームはんだを加熱し、クリームはんだを溶融させる場合には、コア体8、9の加熱部8c、9cを端子5の両側に、近接(非接触状態)させるが、目標とする端子5だけを加熱するためにも、また、磁束を集中させるためにも、コア体8、9の加熱部8c、9cは小型化(板厚方向の断面積を小さくする)することが好ましい。 That is, as shown in FIGS. 11 and 12, when the high frequency induction heating head 1 heats the terminals 5 of the electronic component 4 and the cream solder of the lands 7 to melt the cream solder, the core body 8, The heating portions 8c, 9c of 9 are brought close (in a non-contact state) to both sides of the terminal 5, but in order to heat only the target terminal 5 and to concentrate the magnetic flux, the core body 8, It is preferable that the heating portions 8c and 9c of 9 are downsized (the cross-sectional area in the plate thickness direction is reduced).
これに対して、磁路部8b、9bや、軸支部8a、9aは、磁束が通りやすいように、その板厚方向の断面積(板厚方向に切断した場合に、そこに存在する断面の面積)を、加熱部8c、9cにおける、板厚方向の断面積(板厚方向に切断した場合に、そこに存在する断面の面積)よりも大きくする必要がある。 On the other hand, the magnetic path portions 8b and 9b and the shaft supporting portions 8a and 9a have a cross-sectional area in the plate thickness direction (when cutting in the plate thickness direction, the cross-sectional areas of the magnetic path parts 8b and 9a are so arranged that the magnetic flux can easily pass through). It is necessary to make the area) larger than the cross-sectional area of the heating portions 8c and 9c in the plate thickness direction (the area of the cross section existing there when cut in the plate thickness direction).
また、軸支部8a、9a近傍における、板厚方向の断面積(板厚方向に切断した場合に、そこに存在する断面の面積)を、それぞれの磁路部8b、9bにおける、板厚方向の断面積(板厚方向に切断した場合に、そこに存在する断面の面積)よりも大きくしている。
これは、コア体8、9が開閉動作を行う場合でも、軸支部8a、9a間では、その重なり、摺動する部分に存在する隙間を介して、両者間に磁束が流れるので、軸支部8a、9aの対向面積を大きくし、これにより、この軸支部8a、9a間で磁束が流れやすく、かつ、軸支部8a、9aの一部に、磁束が集中しないようにするためである。
In addition, the cross-sectional area in the plate thickness direction (area of the cross section existing there when cut in the plate thickness direction) in the vicinity of the shaft supporting portions 8a and 9a is measured in the plate thickness direction in the magnetic path parts 8b and 9b. It is made larger than the cross-sectional area (the area of the cross section existing there when cut in the plate thickness direction).
This is because even when the core bodies 8 and 9 perform the opening / closing operation, magnetic flux flows between the shaft supporting portions 8a and 9a through the gaps existing in the overlapping and sliding portions, so that the shaft supporting portion 8a , 9a are made larger so that the magnetic flux easily flows between the shaft support portions 8a, 9a and the magnetic flux is not concentrated on a part of the shaft support portions 8a, 9a.
そのようなことを考慮し、軸支部8a、9aの重なり部分に存在する隙間(第2の間隔)の距離を、加熱時における、加熱部8c、9c間に存在する距離(第1の間隔)よりも小さくし、軸支部8a、9aでの磁気的結合が効果的に行われるようにしている。 In consideration of such a situation, the distance of the clearance (second interval) existing in the overlapping portion of the shaft supporting portions 8a and 9a is set to the distance (first interval) existing between the heating portions 8c and 9c during heating. It is made smaller than the above, so that the magnetic coupling at the shaft supporting portions 8a and 9a is effectively performed.
また、この部分に関して別の表現で説明すると、コア体8、9は板状体で形成されているので、つぎのような表現でも説明される。
つまり、コア体8を平面視した場合、軸支部8aは、磁路部8b、加熱部8cよりも平面積が大きな状態となっている。
In addition, to explain this part in another expression, since the core bodies 8 and 9 are formed of plate-like bodies, they can be described in the following expression.
That is, when the core body 8 is viewed in a plan view, the axial support portion 8a has a larger plane area than the magnetic path portion 8b and the heating portion 8c.
また、コア体9を平面視した場合、軸支部9aは、磁路部9b、加熱部9cよりも平面積が大きな状態となっている。
そして、このように面積を大きくした軸支部8aを、図2、図11のように重ねた状態で、コア体8、9を開閉させるので、軸支部8a、9aは常に広い面積で、しかも狭い距離で対向することとなり、その結果として、軸支部8a、9a間における磁気抵抗は小さく、磁束の移動は効果的に行われる。
Further, when the core body 9 is viewed in a plan view, the axial support portion 9a has a larger plane area than the magnetic path portion 9b and the heating portion 9c.
Then, since the core bodies 8 and 9 are opened and closed in a state in which the shaft supporting portions 8a having such large areas are overlapped as shown in FIGS. 2 and 11, the shaft supporting portions 8a and 9a are always large in area and narrow. Since they oppose each other at a distance, as a result, the magnetic resistance between the shaft supporting portions 8a and 9a is small, and the movement of the magnetic flux is effectively performed.
図1〜図5に戻り、コア体8、9を開閉動作させる構成について説明する。
コア体8、9を開閉動作(回動動作)させる回動支軸10の一端は、基体11の下部縦面に、XYテーブル2と水平状態で固定されている。
1 to 5, the configuration for opening and closing the core bodies 8 and 9 will be described.
One end of a rotary support shaft 10 for opening / closing (rotating) the core bodies 8 and 9 is fixed to the lower vertical surface of the base 11 in a horizontal state with the XY table 2.
基体11の上部水平面には、モータ12が固定されている。このモータ12は、例えば特開2016−59170号公報に示されるようなステッピングモータで構成された、一般的なものであるので、説明の煩雑化を避けるために、簡単な説明にとどめる。
つまり、この特開2016−59170号公報に記載されたように、内部の、ローターマグネットのシャフトに雄ねじを形成し、このシャフトの雄ねじに、上下に移動する移動体13を、螺合させている。
The motor 12 is fixed to the upper horizontal surface of the base 11. Since this motor 12 is a general one composed of a stepping motor as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2016-59170, only a brief description will be given in order to avoid complication of the description.
That is, as described in JP-A-2016-59170, a male screw is formed on the inner shaft of the rotor magnet, and the moving body 13 that moves up and down is screwed onto the male screw of the shaft. .
この移動体13の下端は、コア体8、9の上方に配置された、連結部14に連結されている。
また、連結部14には、図1に示す左右方向に対向する状態で、リンク機構15、16が連結されている。
リンク機構15、16は周知の構造で、二枚の折れ曲げ板で構成され、上部の関節部分は、連結部14に回動自在に支持され、また中部にも関節部分が存在し、下部は、それぞれコア体8、9の軸支部8a、9aに爪止めにより固定されている。
The lower end of the moving body 13 is connected to the connecting portion 14 arranged above the core bodies 8 and 9.
Further, the link mechanisms 15 and 16 are connected to the connecting portion 14 so as to face each other in the left-right direction shown in FIG.
The link mechanisms 15 and 16 have a well-known structure and are composed of two bent plates. The joint part of the upper part is rotatably supported by the connecting part 14, and the joint part is also present in the middle part, and the lower part is , Are fixed to the shaft supporting portions 8a and 9a of the core bodies 8 and 9 by claws.
以上の構成で、モータ12を正転させ、または逆転させることで、移動体13を上下動させ、連結部14も上下動させ、リンク機構15、16の折れ曲がり状態を可変することで、コア体8、9の加熱部8c、9cを開閉動作させるのである。
つまり、図20に示すように、電子部品4の端子5が細い場合には、コア体8、9の加熱部8c、9cを接近(加熱部8c、9c間のギャップが狭い)させ、また図21に示すように、電子部品4の端子5が太い場合には、コア体8、9の加熱部8c、9cを、図20よりは広げる(加熱部8c、9c間のギャップを広げる)のである。
With the above configuration, by rotating the motor 12 in the normal direction or in the reverse direction, the moving body 13 is moved up and down, the connecting portion 14 is also moved up and down, and the bending state of the link mechanisms 15 and 16 is changed, whereby the core body is changed. The heating units 8c and 9c of 8 and 9 are opened and closed.
That is, as shown in FIG. 20, when the terminal 5 of the electronic component 4 is thin, the heating portions 8c and 9c of the core bodies 8 and 9 are brought close to each other (the gap between the heating portions 8c and 9c is narrow), and As shown in FIG. 21, when the terminal 5 of the electronic component 4 is thick, the heating parts 8c and 9c of the core bodies 8 and 9 are made wider than in FIG. 20 (the gap between the heating parts 8c and 9c is widened). .
次に、コア体8、9の上下動について説明する。
コア体8、9や、モータ12を支持した基体11は、上下動機構17に連結され、この上下動機構17により基体11を上下動させることで、コア体8、9も上下動させる。
Next, the vertical movement of the core bodies 8 and 9 will be described.
The base bodies 11 supporting the core bodies 8 and 9 and the motor 12 are connected to a vertical movement mechanism 17, and by moving the base body 11 up and down by the vertical movement mechanism 17, the core bodies 8 and 9 are also moved up and down.
上下動機構17は、外周に螺旋状の溝が設けられたシャフト18をモータ19で正転、または逆転させ、シャフト18の外周に螺合連結された連結体20を上下動させ、連結体20に固定された基体11を上下動させ、これにより、コア体8、9を上下動させる構成となっている。 The vertical movement mechanism 17 causes the motor 18 to rotate the shaft 18 having a spiral groove on the outer periphery in the normal direction or the reverse direction to vertically move the coupling body 20 screwed and coupled to the outer periphery of the shaft 18 to move the coupling body 20. The base body 11 fixed to the above is moved up and down, whereby the core bodies 8 and 9 are moved up and down.
なお、モータ19も、例えば特開2016−59170号公報に示されるようなステッピングモータで構成された、一般的なものであるので、説明の煩雑化を避けるために、簡単な説明にとどめる。 Note that the motor 19 is also a general one, which is composed of a stepping motor as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2016-59170. Therefore, in order to avoid complication of the description, only a brief description will be given.
このモータ19は、上述したモータ12とは異なり、内部のローターマグネットのシャフトに、シャフト18を連結したことである。つまり、シャフト18は回転動作を行うように構成されている。
また、連結体20の上下動をスムーズに行わせるために、シャフト18とは平行状態で支持軸21も設けられ、これにより基体11を固定した連結体20は、シャフト18と支持軸21に支えられた状態で、上下動することになる。
The motor 19 differs from the above-described motor 12 in that the shaft 18 is connected to the shaft of the internal rotor magnet. That is, the shaft 18 is configured to rotate.
In order to smoothly move the connecting body 20 up and down, a supporting shaft 21 is also provided in parallel with the shaft 18, so that the connecting body 20 to which the base 11 is fixed is supported by the shaft 18 and the supporting shaft 21. Will move up and down.
次に、コア体8、9に磁束を供給するためのコイル22について説明する。
このコイル22は、内部に冷却水を循環させるパイプ形状のもので、一例として1MHz、100Aの電流が供給される。
したがって、前記冷却水を安定的に供給するためにも、コイル22は、図13〜図19に示すようにXYテーブル2の上方の定置に配置され、これ自体は基本的には可動させず、XYテーブル2の可動枠2aと、コア体8、9を可動させる。
Next, the coil 22 for supplying the magnetic flux to the core bodies 8 and 9 will be described.
The coil 22 has a pipe shape in which cooling water is circulated, and is supplied with a current of 1 MHz and 100 A as an example.
Therefore, in order to stably supply the cooling water, the coil 22 is arranged in a fixed position above the XY table 2 as shown in FIGS. 13 to 19, and itself is basically not movable, The movable frame 2a of the XY table 2 and the core bodies 8 and 9 are moved.
図13は、XYテーブル2によって、図6のプリント配線基板3の、はんだ付けする端子5が設定位置に移動配置された状態で、コア体8、9が下降させられる状態を示している。
つまり、はんだ付け時には、図11に示すように、コア体8、9の間に、コイル22が存在する状態にしなければならないので、図13〜図14のように、加熱部8c、9cを開いた状態で、コア体8、9を上方から下降させる。
FIG. 13 shows a state in which the core bodies 8 and 9 are lowered while the terminals 5 to be soldered of the printed wiring board 3 of FIG. 6 are moved to the set position by the XY table 2.
That is, at the time of soldering, as shown in FIG. 11, since the coil 22 must be present between the core bodies 8 and 9, the heating portions 8c and 9c are opened as shown in FIGS. 13 to 14. In this state, the core bodies 8 and 9 are lowered from above.
次に、図20、図21で説明したように、加熱すべき端子5の太さ、形状に対応する加熱部8c、9c間のギャップまで、図15のようにコア体8、9を閉じ、その後、図15から図16のように、コア体8、9を図20、図21で説明した端子5位置にまで下降させる。 Next, as described in FIGS. 20 and 21, the core bodies 8 and 9 are closed as shown in FIG. 15 up to the gap between the heating portions 8c and 9c corresponding to the thickness and shape of the terminal 5 to be heated. After that, as shown in FIGS. 15 to 16, the core bodies 8 and 9 are lowered to the position of the terminal 5 described in FIGS.
そして、この状態でコイル22に通電し、プリント配線基板3の上面側において、高周波誘導加熱ヘッド1によって、電子部品4の端子5、および、ランド7のクリームはんだを加熱し、ランド7のクリームはんだを溶融させ、その一部を、貫通孔6内にも流入させ、これにより電子部品4の端子5をランド7と、貫通孔6内に、電気的、機械的に接続するのである。 Then, in this state, the coil 22 is energized, and the terminals 5 of the electronic component 4 and the cream solder of the land 7 are heated by the high-frequency induction heating head 1 on the upper surface side of the printed wiring board 3 so that the cream solder of the land 7 is heated. Is melted and a part thereof is also flown into the through hole 6, whereby the terminal 5 of the electronic component 4 is electrically and mechanically connected to the land 7 and the through hole 6.
次に、コイル22への通電を停止し、図17から図18のように、コア体8、9を閉じた状態で上昇させる。
なお、この実施形態では、図6に示すように、加熱すべき同じ形状の端子5が複数存在するので、図17、図18では、加熱部8c、9c間のギャップを維持した状態で、しかも、コア体8、9間にコイル22が存在する状態まで、コア体8、9を上昇させることとしている。
Next, the power supply to the coil 22 is stopped, and the core bodies 8 and 9 are raised in the closed state as shown in FIGS.
In this embodiment, as shown in FIG. 6, since there are a plurality of terminals 5 of the same shape to be heated, in FIGS. 17 and 18, the gap between the heating portions 8c and 9c is maintained, and The core bodies 8 and 9 are raised until the coil 22 exists between the core bodies 8 and 9.
図18では、その状態で、XYテーブル2によって、次に、加熱すべき端子5を加熱部8c、9cの下方へと移動させ、その後、図19のようにコア体8、9を端子5位置にまで下降させる。
そして、この状態でコイル22に通電し、プリント配線基板3の上面側において、高周波誘導加熱ヘッド1によって、電子部品4の端子5、および、ランド7のクリームはんだを加熱し、クリームはんだを溶融させ、その一部を、貫通孔6内にも流入させ、これにより電子部品4の端子5をランド7、および、貫通孔6内に、電気的、機械的に接続する。
以降、図15〜図19を繰り返し、図6に示す全ての端子5部分をはんだ付けする。
図10は、制御回路を示している。
18, in that state, the XY table 2 is used to move the terminal 5 to be heated next to below the heating portions 8c and 9c, and then, as shown in FIG. Down to.
In this state, the coil 22 is energized, and the terminals 5 of the electronic component 4 and the cream solder of the land 7 are heated by the high frequency induction heating head 1 on the upper surface side of the printed wiring board 3 to melt the cream solder. , A part thereof is also made to flow into the through hole 6, so that the terminal 5 of the electronic component 4 is electrically and mechanically connected to the land 7 and the through hole 6.
Thereafter, FIGS. 15 to 19 are repeated to solder all the terminal 5 portions shown in FIG.
FIG. 10 shows a control circuit.
前記コア体8、9を開閉させるモータ(M1)12と、コア体8、9を上下動させるモータ(M2)19は、制御部23に接続されている。
また、XYテーブル2のX軸用のモータ(M3)24と、Y軸用のモータ(M4)25、および、タイマー26、メモリ27も、制御部23に接続されている。
さらに、コイル22は、インバータ28を介して制御部23に接続されている。
なお、XYテーブル2のモータ24、25としても、ステッピングモータを用いている。
A motor (M1) 12 that opens and closes the core bodies 8 and 9 and a motor (M2) 19 that moves the core bodies 8 and 9 up and down are connected to a controller 23.
The X-axis motor (M3) 24 of the XY table 2, the Y-axis motor (M4) 25, the timer 26, and the memory 27 are also connected to the control unit 23.
Further, the coil 22 is connected to the control unit 23 via the inverter 28.
A stepping motor is also used as the motors 24 and 25 of the XY table 2.
ステッピングモータは、例えば特開2016−59170号公報などでも、良く知られているように、パルスを与える毎にそのステッピングモータ固有の角度だけ、正転方向にも、逆転方向にも、回転させることができるもので、本実施形態でも、制御が正確、簡単と言うことで、採用した。 As is well known, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-59170, the stepping motor is rotated by an angle peculiar to the stepping motor each time a pulse is applied, in the forward rotation direction and the reverse rotation direction. This is also adopted in the present embodiment because the control is accurate and simple.
また、現位置検出を、フォトインタラプタや、マイクロスイッチなどを用いて行えることも、モータ12、19、24、25としてステッピングモータを用いた理由である。
また、モータ12、19、24、25を制御するための位置情報などは、図22、図23に示す動作プログラムと共に、メモリ27に記憶されている。
Further, the fact that the current position can be detected by using a photo interrupter or a micro switch is also the reason why stepping motors are used as the motors 12, 19, 24 and 25.
Further, the position information for controlling the motors 12, 19, 24, 25 and the like are stored in the memory 27 together with the operation programs shown in FIGS. 22 and 23.
以上の構成において、動作説明を行う。
先ず、制御部23によって、XYテーブル2が駆動される。
すなわち、図6に示すプリント配線基板3の、はんだ付けする端子5の設定位置は、メモリ27に位置情報として記憶されているので、図13に示す位置まで、XYテーブル2によって、プリント配線基板3が移動させられる(図22のS1、S2)。
The operation of the above configuration will be described.
First, the controller 23 drives the XY table 2.
That is, since the setting positions of the terminals 5 to be soldered on the printed wiring board 3 shown in FIG. 6 are stored as position information in the memory 27, the XY table 2 is used to reach the positions shown in FIG. Are moved (S1, S2 in FIG. 22).
プリント配線基板3が定位置に移動させられると、モータ19によって、図13〜図14のように、加熱部8c、9cを開いた状態で、コア体8、9が上方から下降させる(図22のS3)。
コア体8、9が図14に示す定位置(位置情報はメモリ27に記憶)まで下降すると、モータ12によって、コア体8、9を閉じる動作を行う(図22のS4、S5)。
When the printed wiring board 3 is moved to the fixed position, the motor 19 lowers the core bodies 8 and 9 from above with the motors 8c and 9c opened as shown in FIGS. 13 to 14 (FIG. 22). S3).
When the core bodies 8 and 9 descend to the fixed positions (position information stored in the memory 27) shown in FIG. 14, the motor 12 closes the core bodies 8 and 9 (S4 and S5 in FIG. 22).
図15のように、図20、図21で説明した、加熱すべき端子5の太さ、形状に対応する加熱部8c、9c間のギャップ位置(位置情報はメモリ27に記憶)まで、コア体8、9が閉じられると、モータ19によってコア体8、9が下降される(図22のS6、図23のS7)。 As shown in FIG. 15, until the gap position (the position information is stored in the memory 27) between the heating portions 8c and 9c corresponding to the thickness and shape of the terminal 5 to be heated, which is described in FIGS. When 8 and 9 are closed, the motor 19 lowers the core bodies 8 and 9 (S6 in FIG. 22, S7 in FIG. 23).
図16のように、コア体8、9が、図20、図21で説明した端子5位置(位置情報はメモリ27に記憶)にまで下降させられると、インバータ28によりコイル22に通電を開始する(図23のS8、S9)。 As shown in FIG. 16, when the core bodies 8 and 9 are lowered to the position of the terminal 5 (position information is stored in the memory 27) described in FIGS. 20 and 21, the inverter 28 starts energizing the coil 22. (S8 and S9 in FIG. 23).
タイマー26により通電時間が完了したことが判定されると、コイル22への通電を停止する(図23のS10〜S12)。 When the timer 26 determines that the energization time is completed, the energization of the coil 22 is stopped (S10 to S12 in FIG. 23).
図7〜図9は、コイル22への通電による加熱動作を説明するものである。
本実施形態では、図7〜図9に示すように、コア体8の加熱部8cと、コア体9の加熱部9cの、加熱時における対向距離を、それぞれの軸支部8a、9a側の距離(T1)よりも、先端側(プリント配線基板3側)の距離(T2)を小さくしている。
このため、図8に示すように、磁束は、加熱部8c、9cの先端側、つまり、プリント配線基板3側に集中することとなり、その結果として、電子部品4の端子5、および、ランド7のクリームはんだを短時間で、効果的に加熱し、クリームはんだを溶融させ、その一部を、貫通孔6内にも流入させ、これにより電子部品4の端子5をランド7、および、貫通孔6内に、電気的、機械的に接続することが出来る。
7 to 9 are diagrams for explaining the heating operation by energizing the coil 22.
In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, the facing distance between the heating portion 8c of the core body 8 and the heating portion 9c of the core body 9 at the time of heating is determined by the distance on the side of the shaft support portions 8a and 9a. The distance (T2) on the tip side (on the side of the printed wiring board 3) is made smaller than (T1).
Therefore, as shown in FIG. 8, the magnetic flux concentrates on the tip side of the heating portions 8c and 9c, that is, on the printed wiring board 3 side, and as a result, the terminal 5 of the electronic component 4 and the land 7 are formed. Of the cream solder is effectively heated in a short time to melt the cream solder, and a part of the cream solder is caused to flow into the through hole 6 as well, whereby the terminal 5 of the electronic component 4 is connected to the land 7 and the through hole. 6 can be electrically and mechanically connected.
また、本実施形態では、コア体8、9の、少なくとも一方の加熱部8c、9cの先端側(プリント配線基板3側)で、それぞれの内側には、先端側に向けて拡角する先端磁束強化部8d、9dを設けている。さらに詳細に説明すると、加熱部8c、9cは、図7に示すように、下方(プリント配線基板3側で、軸支部8a、9aとは反対側とも表現できる)に向けた突出形状とすることで、対向面積を増やすとともに、下端側まで十分な磁路が形成できるようにしている。そして、この様に下端部まで十分な磁路が形成される状態とし、その状態で、上述のように、それぞれの内側に、先端側に向けて拡角する先端磁束強化部8d、9dを設けている。 In addition, in the present embodiment, at least one of the heating portions 8c and 9c of the core bodies 8 and 9 (on the side of the printed wiring board 3) is provided with a tip magnetic flux that expands toward the tip side on the inside thereof. Reinforced portions 8d and 9d are provided. More specifically, as shown in FIG. 7, the heating portions 8c and 9c have a protruding shape directed downward (the printed wiring board 3 side can also be expressed as the opposite side to the shaft supporting portions 8a and 9a). Thus, the facing area is increased and a sufficient magnetic path can be formed to the lower end side. Then, in such a state that a sufficient magnetic path is formed up to the lower end portion, in that state, as described above, the tip magnetic flux strengthening portions 8d and 9d that expand the angle toward the tip side are provided inside each of them. ing.
この先端磁束強化部8d、9dは、加熱部8c、9cの先端側(プリント配線基板3側)における、いわゆるC端面ともいわれるものであり、この先端磁束強化部8d、9dを設けたことにより、図9に示すように、ランド7側に向かう磁束量が増え、ランド7上に、予め塗布していたはんだが、短時間で、溶融し、プリント配線基板3の貫通孔6内にも流れ込みやすくなり、その結果として、電子部品4の端子5を、ランド7、および貫通孔6内に、電気的、機械的に接続することに対する信頼性が向上した。 The tip magnetic flux strengthening portions 8d and 9d are also referred to as so-called C end surfaces on the tip side (the printed wiring board 3 side) of the heating portions 8c and 9c. By providing the tip magnetic flux strengthening portions 8d and 9d, As shown in FIG. 9, the magnetic flux amount toward the land 7 increases, and the solder previously applied on the land 7 melts in a short time and easily flows into the through hole 6 of the printed wiring board 3. As a result, the reliability of electrically and mechanically connecting the terminal 5 of the electronic component 4 to the land 7 and the through hole 6 is improved.
なお、先端磁束強化部8d、9dを設けたことにより、ランド7上に、予め塗布していた、はんだが、短時間で、溶融し、プリント配線基板3の貫通孔6内にも流れ込みやすくなった点に対する明確な理由は、現状では十分に解明できていないが、ランド7上の、はんだにも大量の磁束が流れることで、はんだが溶融し、溶融したはんだに、ローレンツ力が働き、はんだ自身にも流動状態が発生するためではないかと、考えられている。 By providing the tip magnetic flux strengthening portions 8d and 9d, the solder previously applied on the land 7 is melted in a short time and easily flows into the through hole 6 of the printed wiring board 3. Although the clear reason for this point has not been sufficiently clarified at present, a large amount of magnetic flux also flows in the solder on the land 7, the solder is melted, and Lorentz force acts on the melted solder, It is thought that this may be because the liquid state also occurs in itself.
以上のようにしてランド7部分での端子5の、はんだ付けが完了すると、図17〜図18のようにモータ19によってコア体8、9を、図18の定位置(位置情報はメモリ27に記憶)まで上昇させる(図23のS13、S14)。
続いて、図6のように本実施形態では、はんだ付けすべき端子5が複数存在しているので、図17〜図18のように、加熱部8c、9c間のギャップを維持した状態で、しかも、コア体8、9間にコイル22が存在する状態まで、コア体8、9を上昇させ、この状態で、XYテーブル2によって、プリント配線基板3が移動させられ、その後は、図19のように、コア体8、9を下降させ、次の端子5のはんだ付けを行う(図23のS16、S17、S7〜S12)。
When the soldering of the terminal 5 at the land 7 portion is completed as described above, the core bodies 8 and 9 are moved by the motor 19 to the fixed positions (position information is stored in the memory 27 in FIG. 18) as shown in FIGS. Memory) (S13, S14 in FIG. 23).
Then, in this embodiment, as shown in FIG. 6, since there are a plurality of terminals 5 to be soldered, as shown in FIGS. 17 to 18, in a state where the gap between the heating portions 8c and 9c is maintained, Moreover, the core bodies 8 and 9 are raised to the state where the coil 22 exists between the core bodies 8 and 9, and in this state, the printed wiring board 3 is moved by the XY table 2, and thereafter, as shown in FIG. As described above, the core bodies 8 and 9 are lowered and the next terminal 5 is soldered (S16, S17, S7 to S12 in FIG. 23).
そして、全ての、はんだ付けが完了すると、S15において、次に、はんだ付けする場所がないので、図14のようにコア体8、9の加熱部8c、9cを開き、その後、図13のようにコア体8、9を上昇させ、動作を停止する(図23のS15、S18〜S22)。 Then, when all the soldering is completed, in S15, since there is no next place for soldering, the heating portions 8c and 9c of the core bodies 8 and 9 are opened as shown in FIG. 14, and then, as shown in FIG. Then, the core bodies 8 and 9 are raised and the operation is stopped (S15, S18 to S22 in FIG. 23).
本発明は、例えば、プリント配線基板への部品のはんだ接続に活用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is utilized, for example, in solder connection of components to a printed wiring board.
1 高周波誘導加熱ヘッド
2 XYテーブル
2a 可動枠
3 プリント配線基板
4 電子部品
5 端子
6 貫通孔
7 ランド
8 コア体
8a 軸支部
8b 磁路部
8c 加熱部
8d 先端磁束強化部
9 コア体
9a 軸支部
9b 磁路部
9c 加熱部
9d 先端磁束強化部
10 回動支軸
11 基体
12 モータ
13 移動体
14 連結部
15 リンク機構
16 リンク機構
17 上下動機構
18 シャフト
19 モータ
20 連結体
21 支持軸
22 コイル
23 制御部
24 モータ
25 モータ
26 タイマー
27 メモリ
28 インバータ
1 High Frequency Induction Heating Head 2 XY Table 2a Movable Frame 3 Printed Circuit Board 4 Electronic Component 5 Terminal 6 Through Hole 7 Land 8 Core 8a Shaft Support 8b Magnetic Path 8c Heating 8d Tip Magnetic Flux Enhancement 9 Core 9a Shaft Support 9b Magnetic path portion 9c Heating portion 9d Tip magnetic flux strengthening portion 10 Rotating support shaft 11 Base body 12 Motor 13 Moving body 14 Connecting portion 15 Link mechanism 16 Link mechanism 17 Vertical moving mechanism 18 Shaft 19 Motor 20 Connecting body 21 Support shaft 22 Coil 23 Control Part 24 Motor 25 Motor 26 Timer 27 Memory 28 Inverter
Claims (12)
これら第1及び第2のコア体の少なくとも一方を可動させ、前記第1のコア体の加熱部と前記第2のコア体の加熱部との間に存在する前記第1の間隔の距離を調整する可動機構と、
前記第1及び第2のコアに磁束を供給するコイルと、を備え、
前記第1及び第2のコア体は、前記第1及び第2のコア体の加熱部以外の部分で、加熱時における、前記第1及び第2のコア体の加熱部間に存在する前記第1の間隔よりも小さな第2の間隔を介して磁気的に結合される構成としたことを特徴とする高周波誘導加熱ヘッド。 On one surface side of the circuit board, heating portions provided on the respective tip sides, first and second core bodies arranged to face each other with a first gap,
At least one of the first and second core bodies is moved to adjust the distance of the first interval existing between the heating section of the first core body and the heating section of the second core body. Movable mechanism to
A coil for supplying magnetic flux to the first and second cores,
The first and second core bodies are portions other than the heating portions of the first and second core bodies, and the first and second core bodies are present between the heating portions of the first and second core bodies during heating. A high-frequency induction heating head, characterized in that it is magnetically coupled via a second interval smaller than one interval.
The movable mechanism of the high-frequency induction heating head has a first motor, the vertical movement mechanism has a second motor, and the XY table has an X-axis motor and a Y-axis motor. The high-frequency induction heating device according to claim 11, wherein the first motor, the second motor, the X-axis motor, the Y-axis motor, and the coil are connected to a control unit.
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