JP2020175417A - はんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだの温度のばらつきを抑制しつつ、はんだの温度が目標温度に上昇するまでに必要な時間を短縮可能なはんだ付け装置を提供する。【解決手段】電子部品が実装される実装部１１および電子部品が実装されない非実装部１２を含んで構成される被加熱物１０に塗布されたはんだＳを目標温度に加熱するはんだ付け装置は、電力が供給されることで発生する熱を放出する放熱面２８を有する加熱装置１を備える。実装部１１は、放熱面２８から放出される熱によって加熱される実装加熱面１７を有する。非実装部１２は、放熱面２８から放出される熱によって加熱される非実装加熱面１８をする。加熱装置１は、実装加熱面１７の全部を放熱面２８に非接触で加熱し、非実装加熱面１８の少なくとも一部を放熱面２８に接触させて加熱可能に構成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、はんだ付け装置に関する。

従来、内部にヒータを備え、リードフレームの表面に塗布されたはんだを加熱することで、リードフレームに電子部品を接続するはんだ付け装置がある（例えば、特許文献１参照）。このはんだ付け装置は、被加熱物であるリードフレームをヒータに押し付けて接触させる押さえ部材を備え、ヒータを被加熱物のはんだが塗布された面の反対側の面に接触させて被加熱物を加熱する。ヒータは、被加熱物に塗布されたはんだの温度が目標温度になるように加熱する。

特開２０１５−１１２６２８号公報

しかしながら、被加熱物のヒータに加熱される面に凹凸や反りがある場合、被加熱物の凹んでいる部分や反っている部分は、ヒータとの間に隙間が生ずる。このため、押さえ部材によって被加熱物をヒータに押し付けたとしても、押さえ部材は、完全に被加熱物をヒータに接触させることができない。この場合、被加熱物のうち、ヒータと非接触の部分に塗布されたはんだは、ヒータと接触する部分に塗布されたはんだに比べて被加熱物から伝わる熱が少なくなるため、ヒータと接触する部分に塗布されたはんだに比べて低い温度になる。すなわち、被加熱物に塗布されたはんだは、電子部品の実装部分ごとに温度がばらつく。これは、電子部品の接続不良などの要因となり、好ましくない。

そこで、本発明者は、ヒータを被加熱物に接触させずに、被加熱物を輻射熱で加熱することで、被加熱物に塗布されたはんだの温度のばらつきを抑制しつつ、はんだを加熱することを検討した。しかしながら、被加熱物を所定の発熱量の輻射ヒータで加熱する場合、はんだの温度が目標温度に上昇するまでに必要な時間は、所定の発熱量のヒータを被加熱物に接触させて加熱する場合に比較して長くなる。これは、生産効率の悪化の原因となるため、好ましくない。

本開示は、被加熱物に塗布されたはんだを加熱する際のはんだの温度のばらつきを抑制しつつ、はんだの温度が目標温度に上昇するまでに必要な時間を短縮可能なはんだ付け装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、
電子部品が接続される部分である実装部（１１）と、実装部に連なる部分であって、電子部品が実装されない部分である非実装部（１２）と、を含んで構成される被加熱物（１０）に塗布されたはんだ（Ｓ）を目標温度に加熱するはんだ付け装置であって、
電力が供給されることで発生する熱を放出する放熱面（２８）を有する加熱装置（１）を備え、
実装部は、放熱面から放出される熱によって加熱される実装加熱面（１７）を有し、
非実装部は、放熱面から放出される熱によって加熱される非実装加熱面（１８）を有し、
加熱装置は、実装加熱面の全部を放熱面に非接触で加熱し、非実装加熱面の少なくとも一部を放熱面に接触させて加熱可能に構成されている。

これによれば、はんだ付け装置は、被加熱物のヒータに加熱される面に凹凸や反りがあっても、輻射熱によって実装部を加熱することで、実装部に塗布されたはんだの温度のばらつきを抑制できる。

また、はんだ付け装置は、非実装加熱面の少なくとも一部を放熱面に接触させて直接、加熱することで、輻射熱で加熱される実装部に比較して、ヒータから非実装部に多くの熱を供給することができる。すなわち、はんだ付け装置は、実装部の温度に比較して非実装部の温度を高くすることができる。このため、はんだ付け装置は、非実装部に供給された熱を非実装部に連なる実装部に供給することができる。したがって、はんだ付け装置は、実装部および非実装部を輻射熱だけで加熱する場合に比較して、実装部に塗布されたはんだの温度が目標温度に上昇するまでに必要な時間を短縮することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

実施形態に係るはんだ付け装置で加熱処理される前のリードフレームの概略図である。 実施形態に係る加熱装置の概略構成図である。 実施形態に係る電気ヒータおよびヒータ温度センサの動作を説明するための図である。 実施形態に係る被加熱物温度センサの動作を説明するための図である。 実施形態に係る加熱装置の動作を説明するための図である。

本開示の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。はんだ付け装置は、加熱装置１がリードフレーム１０１や基板などの被加熱物１０の表面に塗布されたはんだＳを加熱し溶融後、冷却することで、リードフレーム１０１や基板などに半導体チップ１３やチップ抵抗などの電子部品を接続するものである。

はんだ付け装置は、図示しない搬送部と、加熱装置１と、図示しない冷却部と、はんだ付け装置の各種機器を制御する制御部１００と、を含んで構成されている。また、はんだ付け装置は、塗布されたはんだＳの上に電子部品が載せられた状態の被加熱物１０を加熱装置１に搬送し、被加熱物１０に塗布されたはんだＳを溶融させることで、被加熱物１０に電子部品を接続可能に構成されている。

本実施形態では、はんだ付け装置が、図１に示すリードフレーム１０１に塗布されたはんだＳを溶融することで、リードフレーム１０１に電子部品である半導体チップ１３および接続クリップ１４を接続するリフロー工程に適用される例について説明する。

なお、本実施形態では、図２などに示す矢印ＤＲｕｄがリードフレーム１０１をはんだ付け装置に設置した際の上下方向を示している。また、図２などに示す矢印ＤＲｗは、リードフレーム１０１を図面の左側から右側に向けて搬送させる場合の左右方向を示している。

リードフレーム１０１は、表面に半導体チップ１３や接続クリップ１４などが接続されるものであって、半導体部品の一部を構成するものである。リードフレーム１０１は、例えば、薄板状の銅合金や鉄合金などの金属材料がプレス機で所望の配線パターンの形状に打ち抜かれることで形成される。

なお、リードフレーム１０１を含んで構成されるＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）などの半導体部品は、リードフレーム１０１の表面に半導体チップ１３や接続クリップ１４が接続され、樹脂材で封止されることで得られる。

リードフレーム１０１は、半導体部品の配線回路となるリード１５と、リードフレーム１０１の外枠の一部を構成するサイドレール１２１と、半導体チップ１３などの電子部品を載せるためのアイランド１１１と、を有している。

リード１５は、リフロー工程において、サイドレール１２１およびアイランド１１１を接続するためのものであって、半導体部品として完成した後にアイランド１１１を外部回路に接続するためのものである。

サイドレール１２１は、リードフレーム１０１の左右方向ＤＲｗの一方側および他方側の外枠を構成するものである。また、サイドレール１２１は、アイランド１１１への電子部品の実装時やリードフレーム１０１を樹脂材で封止する際の位置ずれを抑制するためにリード１５およびアイランド１１１を支持する支持部材である。サイドレール１２１は、リード１５およびアイランド１１１を両側から挟み込み挟持する。

サイドレール１２１は、サイドレール１２１の上下方向ＤＲｕｄの下側の面が、アイランド１１１の下側の面に比較して上側の位置に配置されている。また、サイドレール１２１は、後述する支持部２０に設置される際に、支持部２０の位置固定ピン２７が挿入されるための位置決め穴１６があけられている。

なお、リード１５は、半導体部品の導通部分であって、電流が流れる部分である。また、サイドレール１２１は、半導体部品の製造時の支持部材であって、半導体部品として何らかの機能を発揮するものでないため、半導体部品の完成時に、リードフレーム１０１から切り離されるものである。すなわち、本実施形態において、リード１５およびサイドレール１２１は、表面にはんだＳが塗布されず、半導体チップ１３や接続クリップ１４などの電子部品が実装されない非実装部１２である。非実装部１２は、後述する放熱面２８から放出される熱によって加熱される非実装加熱面１８を有する。

アイランド１１１は、表面に半導体チップ１３や接続クリップ１４などの電子部品が実装される部分であって、且つ、アイランド１１１に電子部品を接続させるためのはんだＳが塗布される部分である。すなわち、本実施形態において、アイランド１１１は、塗布されたはんだＳの上に電子部品が実装される実装部１１である。本実施形態において、１つのリードフレーム１０１には、３つのアイランド１１１が配置されている。実装部１１は、後述する放熱面２８から放出される熱によって加熱される実装加熱面１７を有する。

なお、アイランド１１１の表面に電子部品が実装される際、アイランド１１１の表面には、はんだＳが塗布され、はんだＳが塗布された状態のアイランド１１１の上に半導体チップ１３や接続クリップ１４が載せられる。そして、アイランド１１１は、はんだＳが加熱され、溶融することで、半導体チップ１３や接続クリップ１４が接続される。

アイランド１１１に接続された半導体チップ１３は、接続クリップ１４を介して他の半導体チップ１３と接続される。本実施形態において、３つのアイランド１１１のうち２つのアイランド１１１は、それぞれに半導体チップ１３が接続され、それぞれの半導体チップ１３が接続クリップ１４によって接続される。また、アイランド１１１に接続された２つの半導体チップ１３のうち、１つの半導体チップ１３が接続クリップ１４によって半導体チップ１３が載らないアイランド１１１に接続される。リードフレーム１０１は、搬送部によって搬送される。

搬送部は、リードフレーム１０１を加熱装置１に搬送し、加熱処理が完了したリードフレーム１０１を加熱装置１から排出するものである。搬送部は、例えば、図示しないローラ機構が連続して並べられたローラコンベヤで構成されている。搬送部は、図示しないモータがローラ機構を回転させることで、支持部２０であるパレットに設置された状態のリードフレーム１０１を搬送可能に構成されている。

搬送部は、制御部１００に接続されており、制御部１００によって支持部２０を搬送する位置が制御される。搬送部によって加熱装置１に搬送されるリードフレーム１０１は、加熱装置１が備える電気ヒータ３０によって加熱される。

なお、搬送部は、電力によって回転するベルト機構を有するベルトコンベヤで構成されるなど、搬送する被加熱物１０などに合わせて、構成を種々変形可能である。

加熱装置１は、図２に示すように、リードフレーム１０１を支持する支持部２０と、電力が供給されることで発熱する電気ヒータ３０と、電気ヒータ３０を支持部２０に押し当てる当接部４０と、を備えている。また、加熱装置１は、支持部２０の温度を検出するヒータ温度センサ５０と、被加熱物１０の温度を検出する被加熱物温度センサ６０と、を備えている。なお、加熱装置１を構成する各種機器は、断熱部材で形成された図示しないケースに収納されている。

支持部２０は、被加熱物１０であるリードフレーム１０１を支持するためのものであって、空気に比較して熱伝導率が高い材料（例えば、カーボン）で構成されている。また、支持部２０は、平板状に形成されており、支持部２０の上下方向ＤＲｕｄの上側の面である支持上面部２１および下側の面である支持下面部２２を含んで構成されている。支持上面部２１は、略中央が他の部分に比較して凹んで構成された凹部２３および凹部２３の周辺に構成される周辺部２５を有している。

なお、支持部２０は、空気に比較して熱伝導率が高い材料であれば金属（例えば、銅やアルミニウム）やその他の材料で構成されていてもよい。

周辺部２５は、上下方向ＤＲｕｄの上側の面である周辺面２６にリードフレーム１０１を設置するための位置固定ピン２７が配置されている。周辺部２５は、位置固定ピン２７がサイドレール１２１の位置決め穴１６に挿入されることで、リードフレーム１０１を周辺面２６に設置可能に構成されている。

凹部２３は、位置決め穴１６に位置固定ピン２７が挿入されてリードフレーム１０１が設置された場合、支持部２０がアイランド１１１に接触しないように支持部２０およびアイランド１１１の間に隙間を発生させるためのものである。

凹部２３は、左右方向ＤＲｗの大きさがリードフレーム１０１の左右方向ＤＲｗの大きさより小さく、且つ、連なった状態の３つのアイランド１１１の左右方向ＤＲｗの大きさより大きく形成されている。

すなわち、凹部２３は、位置決め穴１６に位置固定ピン２７が挿入されてリードフレーム１０１が設置された場合、全てのアイランド１１１が凹部２３の左右方向ＤＲｗの一端側から他端側の間におさまるように構成されている。換言すれば、支持部２０は、実装加熱面１７を有するアイランド１１１に接触しないで、非実装加熱面１８を有するサイドレール１２１を支持可能に構成されている。

また、凹部２３は、リードフレーム１０１が周辺面２６に設置された場合に実装加熱面１７に対向する面である凹部面２４が略水平であって、凹部面２４および全てのアイランド１１１の間の距離が略一定になるように形成されている。また、凹部２３は、凹部面２４および支持下面部２２の間の距離が略一定になるように形成されている。

なお、凹部２３は、凹部面２４および実装加熱面１７の間の空間における熱伝導性を良くするため、凹部面２４および実装加熱面１７の間の距離が、接触しない範囲で可能な限り小さくなるように形成されるのが望ましい。具体的には、凹部２３は、実装加熱面１７の形状を問わず、凹部面２４および実装加熱面１７の間の距離が３ｍｍ以下、さらにいえば、１ｍｍ以下になるように形成されるのが望ましい。

支持部２０は、リードフレーム１０１が周辺面２６に設置された状態で搬送部によって加熱装置１のケース内部に搬送される。加熱装置１のケース内部に搬送されたリードフレーム１０１は、電気ヒータ３０によって加熱される。

電気ヒータ３０は、被加熱物１０であるリードフレーム１０１を加熱することで、リードフレーム１０１に塗布されたはんだＳを目標温度まで加熱し、溶融させるものである。電気ヒータ３０は、はんだＳを溶融させるためにはんだＳの温度を目標温度に加熱可能に構成されている。

目標温度は、はんだＳを溶融する際に、電子部品の種類やはんだＳの種類によって予め定められる温度であって、はんだＳの状態を変化させるために必要な温度である。目標温度は、例えば、はんだ内部のフラックスを除去する温度（例えば、１３０℃）やはんだＳが溶融する温度（例えば、２９０℃）で定められるものである。

電気ヒータ３０は、図示しない電源装置から電力が供給されることで発熱可能に構成されている。また、電気ヒータ３０は、略平板状に形成されており、電気ヒータ３０の上下方向ＤＲｕｄの上側の面であって、熱を放つ加熱面３１および下側の面であるヒータ下面３２を含んで構成されている。

また、電気ヒータ３０は、加熱面３１の温度を設定温度に調整可能に構成されている。設定温度は、予め加熱装置１に設定される温度であって、はんだＳの温度を目標温度にするために、目標温度より高い温度で設定される。例えば、目標温度がはんだＳの溶融温度である２９０℃の場合、設定温度は、２９０℃より高い３００℃などで設定される。

電力供給源の電源装置は、制御部１００に接続されている。電気ヒータ３０は、制御部１００によって電源装置からの供給電力が制御されることで、加熱面３１の温度が設定温度に近づくように制御される。加熱面３１の温度は、後述するヒータ温度センサ５０が支持部２０の温度を検出することによって間接的に検出される。電気ヒータ３０は、ヒータ温度センサ５０が検出する支持部２０の温度に基づいて、加熱面３１の温度が制御される。

電気ヒータ３０は、支持部２０の上下方向ＤＲｕｄの下側に配置されており、支持部２０を介して、支持部２０の上に設置されたリードフレーム１０１を加熱可能に構成されている。具体的には、電気ヒータ３０によって支持下面部２２が加熱された支持部２０は、支持上面部２１から熱を放出し、リードフレーム１０１を加熱可能に構成されている。

すなわち、本実施形態において、支持上面部２１は、電力が供給されることで発生する熱を放出する放熱面２８である。具体的には、放熱面２８である支持上面部２１は、放熱面２８の一部を構成する周辺面２６から放出する熱によって非実装加熱面１８を加熱し、放熱面２８の一部を構成する凹部面２４から放出する熱によって実装加熱面１７を加熱可能に構成されている。

また、電気ヒータ３０のヒータ下面３２は、当接部４０に保持されている。このため、電気ヒータ３０は、上下に移動可能な当接部４０の移動に伴って、上下に移動する。

当接部４０は、上下に移動することで、当接部４０の上に配置された電気ヒータ３０を支持部２０に対して当接または離隔させるものである。当接部４０は、上下に移動可能な当接支持台４１と、電気ヒータ３０を保持するヒータ保持部４２と、当接支持台４１にヒータ保持部４２を接続するための当接接続部４３と、伸縮可能な当接ばね部材４４と、を含んで構成されている。

当接支持台４１は、ヒータ保持部４２を上下に移動させるものであって、図示しないアクチュエータによって、駆動される。このアクチュエータは、制御部１００に接続されており、制御部１００から送信される信号に基づいて制御される。

当接接続部４３は、当接支持台４１にヒータ保持部４２を接続するための支柱部であって、上下方向ＤＲｕｄに伸びる略円柱形状で形成されている。当接接続部４３は、当接支持台４１に上下方向ＤＲｕｄに貫通して配置されており、当接支持台４１に対して摺動可能に構成されている。本実施形態において、当接支持台４１に複数の当接接続部４３が配置されており、それぞれの当接接続部４３の上下方向ＤＲｕｄの上側には、ヒータ保持部４２が接続されている。

ヒータ保持部４２は、上下方向ＤＲｕｄの上側に電気ヒータ３０を保持するものであって、当接接続部４３に比較して直径が大きな略円柱形状で形成されている。

当接ばね部材４４は、円筒状のコイルばねであって、複数の当接接続部４３のそれぞれの外周部に配置されている。また、当接ばね部材４４は、一端側が当接支持台４１の上下方向ＤＲｕｄの上側に接続され、他端側がヒータ保持部４２の下側に接続されている。

このように構成される当接部４０は、当接支持台４１が上下方向ＤＲｕｄの上側に移動することで、電気ヒータ３０の加熱面３１を支持部２０の支持下面部２２に当接させることが可能になっている。また、当接部４０は、当接支持台４１が当接ばね部材４４を押圧し、収縮させることによって、当接ばね部材４４が電気ヒータ３０を支持部２０に押し付けることが可能になっている。また、当接支持台４１には、ヒータ温度センサ５０が配置されている。

ヒータ温度センサ５０は、支持部２０の上下方向ＤＲｕｄの下側に配置されており、支持部２０の温度を検出することで、間接的に電気ヒータ３０の加熱面３１の温度を検出する温度センサである。ヒータ温度センサ５０は、支持部２０に接触することで、支持部２０の温度を検出可能に構成されている。

また、ヒータ温度センサ５０は、温度を検出するヒータ温度検出部５１と、当接支持台４１にヒータ温度検出部５１を接続するためのヒータ検出接続部５２と、伸縮可能なヒータセンサばね部材５３と、を含んで構成されている。

ヒータ検出接続部５２は、当接支持台４１にヒータ温度検出部５１を接続するための支柱部であって、上下方向ＤＲｕｄに伸びる略円柱形状で形成されている。ヒータ検出接続部５２は、当接支持台４１に上下方向ＤＲｕｄに貫通して配置されており、当接支持台４１に対して摺動可能に構成されている。

ヒータ温度検出部５１は、熱電対を含んで構成されており、支持部２０の支持下面部２２に接触することで支持下面部２２の温度を検出するものである。ヒータ温度検出部５１は、ヒータ検出接続部５２の上下方向ＤＲｕｄの上側に配置されている。

ヒータセンサばね部材５３は、円筒状のコイルばねであって、ヒータ検出接続部５２の外周部に配置されている。また、ヒータセンサばね部材５３は、一端側が当接支持台４１の上下方向ＤＲｕｄの上側に接続され、他端側がヒータ温度検出部５１の下側に接続されている。

このように構成されるヒータ温度センサ５０は、当接支持台４１が上下方向ＤＲｕｄの上側に移動することで、ヒータセンサばね部材５３を介してヒータ温度検出部５１を支持部２０の支持下面部２２に当接させることが可能になっている。また、ヒータセンサばね部材５３は、当接支持台４１およびヒータ温度検出部５１に挟まれて収縮することによって、ヒータ温度検出部５１が支持部２０を押圧する力に対する支持部２０からの反発力を吸収可能に構成されている。

ヒータ温度センサ５０は、制御部１００に接続されており、検出した温度情報を制御部１００に出力可能に構成されている。

なお、加熱装置１には、被加熱物１０の一部であるリードフレーム１０１の温度を検出するための被加熱物温度センサ６０が配置されている。

被加熱物温度センサ６０は、支持部２０の上下方向ＤＲｕｄの上側に配置されており、支持部２０の上に配置された被加熱物１０の温度を検出する温度センサである。本実施形態において、被加熱物温度センサ６０は、被加熱物１０の一部であるサイドレール１２１に接触することでサイドレール１２１温度を検出可能に構成されている。

ここで、被加熱物１０の一部であるアイランド１１１は、サイドレール１２１の温度が上昇すると、それに伴って昇温する。このように、アイランド１１１の温度とサイドレール１２１の温度との間には、相関性がある。このため、被加熱物温度センサ６０は、サイドレール１２１の温度を検出することによって間接的にアイランド１１１の温度を検出可能になっている。なお、本実施形態において、被加熱物温度センサ６０は、２つ配置されており、左右方向ＤＲｗの両側に配置された２つのサイドレール１２１のそれぞれの温度を検出可能に構成されている。

被加熱物温度センサ６０は、上下に移動可能な被加熱検出支持台６１と、温度を検出する被加熱温度検出部６２と、を含んで構成されている。また、被加熱物温度センサ６０は、被加熱検出支持台６１に被加熱温度検出部６２を接続するための被加熱検出接続部６３と、伸縮可能な被加熱ばね部材６４と、を含んで構成されている。

被加熱検出支持台６１は、被加熱温度検出部６２を上下に移動させるものであって、図示しないアクチュエータによって、駆動される。このアクチュエータは、制御部１００に接続されており、制御部１００から送信される信号に基づいて制御される。

被加熱検出接続部６３は、被加熱検出支持台６１に被加熱温度検出部６２を接続するための支柱部であって、上下方向ＤＲｕｄに伸びる略円柱形状で形成されている。被加熱検出接続部６３は、被加熱検出支持台６１の上下方向ＤＲｕｄに貫通して配置されており、被加熱検出支持台６１に対して摺動可能に構成されている。

被加熱温度検出部６２は、熱電対を含んで構成されており、サイドレール１２１に接触することでサイドレール１２１の温度を検出するものである。被加熱温度検出部６２は、被加熱検出接続部６３の上下方向ＤＲｕｄの下側に配置されている。

被加熱ばね部材６４は、円筒状のコイルばねであって、被加熱検出接続部６３の外周部に配置されている。また、被加熱ばね部材６４は、一端側が被加熱検出支持台６１の上下方向ＤＲｕｄの下側に接続され、他端側が被加熱温度検出部６２の上側に接続されている。

このように構成される被加熱物温度センサ６０は、被加熱検出支持台６１が上下方向ＤＲｕｄの下側に移動することで、被加熱ばね部材６４を介して被加熱温度検出部６２をサイドレール１２１に当接させることが可能になっている。また、被加熱ばね部材６４は、被加熱検出支持台６１および被加熱温度検出部６２に挟まれて収縮することによって、被加熱温度検出部６２がサイドレール１２１を押圧する力に対するサイドレール１２１からの反発力を吸収可能に構成されている。

また、被加熱物温度センサ６０は、サイドレール１２１を上下方向ＤＲｕｄの下方向に向けて押圧することで、サイドレール１２１を介して支持部２０を押圧可能に構成されている。すなわち、被加熱物温度センサ６０は、当接部４０が電気ヒータ３０を介して支持部２０を上下方向ＤＲｕｄの上方向に押圧することによって支持部２０の位置が変更されることを抑制可能に構成されている。

被加熱物温度センサ６０は、制御部１００に接続されており、検出した温度情報を制御部１００に出力可能に構成されている。なお、電気ヒータ３０によって加熱されたリードフレーム１０１は、図示しない冷却部によって冷却される。

冷却部は、電気ヒータ３０によって加熱されたリードフレーム１０１に接することでリードフレーム１０１に供給された熱を奪い、リードフレーム１０１に塗布されたはんだＳを固化させるものである。冷却部は、内部に冷媒が流通可能な冷媒配管を有しており、リードフレーム１０１に接触可能に構成されている。加熱されたリードフレーム１０１より温度が低い冷却部は、リードフレーム１０１に接触することで冷媒を介して、リードフレーム１０１から熱を吸収可能に構成されている。冷却部は、制御部１００に接続されており、制御部１００から送信される信号に基づいて動作が制御可能に構成されている。

続いて、制御部１００について説明すると、制御部１００は、プロセッサおよびメモリ等を含むマイクロコンピュータと、その周辺回路とで構成されている。制御部１００は、メモリに記憶されたプログラムおよび入力側に接続された各種機器から入力される情報に基づいて各種演算処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御可能に構成されている。

具体的には、制御部１００は、入力側に、ヒータ温度センサ５０、被加熱物温度センサ６０、はんだ付け装置の動作を操作するための図示しない操作部などが接続されている。また、制御部１００は、出力側に、搬送部、電気ヒータ３０、当接支持台４１のアクチュエータ、被加熱検出支持台６１のアクチュエータ、冷却部などが接続されている。

制御部１００は、例えば、ヒータ温度センサ５０から送信される支持下面部２２の温度情報に基づいて、支持下面部２２に当接する電気ヒータ３０の加熱面３１の温度を算出可能に構成されている。また、制御部１００は、例えば、被加熱物温度センサ６０から送信されるサイドレール１２１の温度情報に基づいて、サイドレール１２１に連なるアイランド１１１の温度を算出可能に構成されている。具体的には、制御部１００は、サイドレール１２１の温度とアイランド１１１の温度との相関関係が規定された温度マップを参照し、サイドレール１２１の温度情報に基づいて、サイドレール１２１に連なるアイランド１１１の温度を算出可能に構成されている。

制御部１００は、ヒータ温度センサ５０および被加熱物温度センサ６０の一方で得られた温度情報を用いて電気ヒータ３０の温度を制御する。例えば、制御部１００は、ヒータ温度センサ５０から送信される支持下面部２２の温度情報に基づいて、電気ヒータ３０が接続された電源装置の出力電力を調整し、加熱面３１の温度が設定温度に近づくように制御する。

また、制御部１００は、被加熱物温度センサ６０から送信されるサイドレール１２１の温度情報に基づいて、電気ヒータ３０が接続された電源装置の出力電力を調整し、サイドレール１２１を加熱する放熱面２８の温度を制御する。すなわち、制御部１００は、アイランド１１１に塗布されたはんだＳの温度が目標温度に近づくように放熱面２８から放出される熱の温度を制御する。

また、制御部１００は、入力側に、半田付け装置の加熱処理の開始信号などを作業者が入力するための図示しない操作部が接続されている。制御部１００は、作業者の操作によって操作部に加熱処理の開始信号が入力されると、加熱処理の処理順序に基づいて、搬送部、電気ヒータ３０、当接支持台４１のアクチュエータ、被加熱検出支持台６１のアクチュエータ、冷却部などの動作を制御する。

続いて、はんだ付け装置の作動について図３〜図５を参照して説明する。

はんだ付け装置の操作部が操作されることによって加熱処理の開始信号が入力されると、はんだ付け装置は、最初に、搬送部がリードフレーム１０１が設置された状態の支持部２０を加熱装置１のケース内部に搬送する。なお、リードフレーム１０１は、サイドレール１２１の位置固定ピン２７が支持部２０の位置決め穴１６に挿入されて支持され、アイランド１１１が凹部面２４の上下方向ＤＲｕｄの上側に配置された状態で搬送される。

支持部２０が所定の加熱処理の位置まで搬送されると、図３に示すように、制御部１００は、加熱面３１およびヒータ温度検出部５１が支持下面部２２に当接するように当接支持台４１を上下方向ＤＲｕｄの上側に移動させる。加熱面３１が支持下面部２２を所定の圧力で押圧する位置まで当接支持台４１が移動すると、制御部１００は、当接支持台４１の移動を停止する。

そして、図４に示すように、制御部１００は、被加熱温度検出部６２がサイドレール１２１に接触するように被加熱検出支持台６１を上下方向ＤＲｕｄの下側に移動させる。制御部１００は、図５に示す被加熱温度検出部６２がサイドレール１２１に接触する位置まで被加熱検出支持台６１を移動させると、被加熱検出支持台６１の移動を停止する。

続いて、制御部１００は、電気ヒータ３０の動作を開始させ、電気ヒータ３０の加熱面３１が設定温度に近づくように、電源装置の出力電力を制御する。具体的には、制御部１００は、ヒータ温度センサ５０から送信される支持下面部２２の温度情報に基づいて、電気ヒータ３０の加熱面３１の温度を算出し、加熱面３１の温度が設定温度に近づくように加熱面３１の温度を制御する。

また、加熱面３１の温度が設定温度になると、制御部１００は、アイランド１１１の温度が予め定められる目標温度に近づくように、電源装置の出力電力を制御する。具体的には、制御部１００は、被加熱物温度センサ６０から送信されるサイドレール１２１の温度情報に基づいて、アイランド１１１の温度を算出する。そして、制御部１００は、アイランド１１１に塗布されたはんだＳの温度が目標温度に近づくように放熱面２８から放出される熱の温度を制御する。

すなわち、はんだ付け装置は、ヒータ温度センサ５０および被加熱物温度センサ６０から送信される温度情報に基づいて、アイランド１１１に塗布されたはんだＳの温度が目標温度に近づくようにリードフレーム１０１を加熱する。

ここで、リードフレーム１０１は、支持部２０の放熱面２８から放出される熱によって加熱されるところ、サイドレール１２１のみが支持部２０に支持されており、アイランド１１１が支持部２０に支持されていない。換言すると、リードフレーム１０１は、サイドレール１２１が放熱面２８に接触しており、アイランド１１１が放熱面２８に接触していない。このため、リードフレーム１０１は、放熱面２８に接触しているサイドレール１２１が支持部２０から直接伝えられる熱によって加熱され、放熱面２８に接触していないアイランド１１１が凹部面２４から放射される輻射熱によって加熱される。

この場合、電気ヒータ３０からリードフレーム１０１に供給される熱は、サイドレール１２１において支持部２０を介して供給され、アイランド１１１において支持部２０および支持部２０に比較して熱伝導率の低い空気を介して供給される。したがって、サイドレール１２１は、アイランド１１１に比較して、電気ヒータ３０から多くの熱が供給されるため、アイランド１１１の温度に比較して高い温度になる。このため、サイドレール１２１の温度に比較してアイランド１１１の温度が低い状態のとき、サイドレール１２１は、供給された熱の一部をアイランド１１１に供給する。

そして、サイドレール１２１からアイランド１１１への熱の供給は、アイランド１１１の温度が目標温度になり、サイドレール１２１およびアイランド１１１の温度が同じ温度になると停止される。

また、アイランド１１１の温度が目標温度になり、アイランド１１１に塗布されたはんだＳが溶融するために必要な時間が経過すると、制御部１００は、電気ヒータ３０の動作を停止し、冷却部の動作を開始する。冷却部によってアイランド１１１が冷却され、アイランド１１１上のはんだＳが固化されると、制御部１００は、当接支持台４１および被加熱検出支持台６１を加熱処理が開始する前の初期位置に移動させる。そして、制御部１００は、リードフレーム１０１が設置された状態の支持部２０を搬送部によって加熱装置１のケース外部に搬送させる。

これにより、はんだ付け装置は、リードフレーム１０１の電気ヒータ３０に加熱される面である実装加熱面１７に凹凸や反りがあっても、実装加熱面１７に放熱面２８を接触することなく、輻射熱によって実装部１１を加熱することできる。このため、はんだ付け装置は、実装加熱面１７の形状に起因するリードフレーム１０１に供給される熱のばらつきを抑制しつつ実装部１１を加熱することで、実装部１１に塗布されたはんだＳの温度のばらつきを抑制することができる。なお、本実施形態において、凹部２３は、凹部面２４および実装部１１の間の距離が略一定になるように形成されているため、はんだ付け装置は、該距離が一定でない場合に比較して、実装部１１に塗布されたはんだＳの温度のばらつきをさらに抑制できる。

また、はんだ付け装置は、非実装加熱面１８に接触して直接、加熱することで、輻射熱で加熱する実装部１１に比較して、電気ヒータ３０から非実装部１２に多くの熱を供給することができる。すなわち、はんだ付け装置は、実装部１１の温度に比較して非実装部１２の温度を高くし易い。

このため、はんだ付け装置は、非実装部１２に供給された熱を非実装部１２に連なる実装部１１に供給することができる。したがって、はんだ付け装置は、実装部１１および非実装部１２を輻射熱だけで加熱する場合に比較して、実装部１１に塗布されたはんだＳの温度が目標温度に上昇するまでに必要な時間を短縮することができる。

また、はんだ付け装置は、被加熱物１０の形状が異なる場合であっても、異なる形状の被加熱物１０に対応した支持部２０を用意することで、実装部１１に塗布されたはんだＳの温度のばらつきを抑制しつつ、実装部１１を加熱することができる。

また、はんだ付け装置は、加熱装置１に当接部４０が備えられていない場合に比較して、確実に電気ヒータ３０を支持部２０に当接させることで、電気ヒータ３０から供給される熱を被加熱物１０に伝え易くできる。

なお、電気ヒータ３０から被加熱物１０に供給される熱は、被加熱物１０を介して被加熱物１０に塗布されたはんだＳに供給される。このため、被加熱物１０に塗布されたはんだＳの温度は、被加熱物１０と略同じ温度になる。したがって、はんだ付け装置は、被加熱物温度センサ６０によって、被加熱物１０の温度を検出することで、実装部１１に塗布されるはんだＳの温度を間接的に検出することができる。このため、はんだ付け装置は、被加熱物温度センサ６０が備えられていない場合に比較して、実装部１１に塗布されたはんだＳの温度を目標温度に近づけ易くできる。

さらに、本実施形態において、はんだ付け装置は、被加熱物温度センサ６０が、非実装部１２であるサイドレール１２１の温度を検出可能に構成されている。このため、はんだ付け装置は、はんだＳが塗布されるアイランド１１１の温度を直接検出できないような場合であっても、サイドレール１２１の温度を検出することで、間接的にアイランド１１１の温度を検出することができる。

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の実施形態では、はんだ付け装置が、被加熱物１０であるリードフレーム１０１に電子部品である半導体チップ１３を接続する例について説明したが、これに限定されない。例えば、被加熱物１０は、プリント配線板など、リードフレーム１０１以外でもよい。また、電子部品は、抵抗チップやパワーカードなど、半導体チップ１３以外でもよい。

また、上述の実施形態では、加熱装置１が被加熱物１０を支持する支持部２０を備えている例について説明したが、これに限定されない。例えば、加熱装置１は、支持部２０を備えておらず、被加熱物１０が電気ヒータ３０の加熱面３１に支持されるように構成されていてもよい。この場合、電気ヒータ３０は、加熱面３１に被加熱物１０が設置された際に、加熱面３１が実装部１１に接触しないように加熱面３１および実装部１１の間に隙間が発生するように形成される。

また、上述の実施形態では、支持部２０の支持上面部２１の略中央が他の部分に比較して凹んで構成された凹部２３を有している例について説明したが、これに限定されない。例えば、支持部２０の略中央は、支持上面部２１から支持下面部２２まで貫通した穴が形成されていてもよい。また、支持部２０は、支持上面部２１の略中央が他の部分に比較して突出して構成された凸部を有しており、凸部によって非実装部１２を支持可能に構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、加熱装置１が当接部４０を備えている例について説明したが、これに限定されない。例えば、加熱装置１は、当接部４０を備えておらず、支持部２０が所定の加熱処理の位置まで搬送されたときに支持部２０に当接するように電気ヒータ３０が配置されている構成であってもよい。

また、上述の実施形態では、被加熱物温度センサ６０が被加熱物１０の一部である非実装部１２の温度を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、被加熱物温度センサ６０は、被加熱物１０の一部である実装部１１の温度を検出可能に構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、加熱装置１が非実装部１２の温度を検出する被加熱物温度センサ６０を備えている例について説明したが、これに限定されない。例えば、加熱装置１は、被加熱物温度センサ６０を備えていない構成であってもよい。

また、上述の実施形態では、ヒータ温度センサ５０および被加熱物温度センサ６０が検出対象物に接触して温度を検出する熱電対で構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、ヒータ温度センサ５０および被加熱物温度センサ６０は、熱電対以外の構成で検出対象物の温度を検出可能に構成されていてもよい。また、ヒータ温度センサ５０および被加熱物温度センサ６０は、検出対象物に非接触で検出対象物の温度を検出可能に構成されていてもよい。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、はんだ付け装置は、電子部品が接続される部分である実装部と、実装部に連なる部分であって、電子部品が実装されない部分である非実装部と、を含んで構成される被加熱物に塗布されたはんだを目標温度に加熱するものである。はんだ付け装置は、電力が供給されることで発生する熱を放出する放熱面を有する加熱装置を備えている。実装部は、放熱面から放出される熱によって加熱される実装加熱面を有している。非実装部は、放熱面から放出される熱によって加熱される非実装加熱面を有している。加熱装置は、実装加熱面の全部を放熱面に非接触で加熱し、非実装加熱面の少なくとも一部を放熱面に接触させて加熱可能に構成されている。

第２の観点によれば、加熱装置は、電力が供給されることで発熱する電気ヒータと、被加熱物と電気ヒータとの間に配置され、且つ、実装加熱面に接触しないで非実装加熱面を支持する支持部と、を有している。支持部は、非実装加熱面を支持する部分の少なくとも一部が放熱面によって構成されている。

これによると、被加熱物の形状が異なる場合であっても、異なる形状の被加熱物に対応した支持部を用意することで、実装部に塗布されたはんだの温度のばらつきを抑制しつつ、実装部１１を加熱することができる。

第３の観点によれば、加熱装置は、支持部に電気ヒータを押し当てる当接部を備えている。

これによると、はんだ付け装置は、加熱装置に当接部が備えられていない場合に比較して、確実に電気ヒータを支持部に当接させることで、電気ヒータから供給される熱を被加熱物に伝え易くできる。

第４の観点によれば、はんだ付け装置は、被加熱物の温度を検出するための被加熱物温度センサと、放熱面から放出される熱の温度を制御する制御部と、を備えている。制御部は、被加熱物温度センサが検出する被加熱物の温度に基づいて、はんだの温度が目標温度に近づくように放熱面から放出される熱の温度を制御する。

これによると、はんだ付け装置は、被加熱物の温度を検出することで、実装部に塗布されるはんだの温度を間接的に検出することができる。このため、はんだ付け装置は、被加熱物温度センサが備えられていない場合に比較して、実装部に塗布されたはんだの温度を目標温度に近づけ易くできる。

１ 加熱装置
１０ 被加熱物
１１ 実装部
１２ 非実装部
１７ 実装加熱面
１８ 非実装加熱面
２８ 放熱面
Ｓ はんだ

Claims (4)

1. 電子部品が接続される部分である実装部（１１）と、前記実装部に連なる部分であって、前記電子部品が実装されない部分である非実装部（１２）と、を含んで構成される被加熱物（１０）に塗布されたはんだ（Ｓ）を目標温度に加熱するはんだ付け装置であって、
   電力が供給されることで発生する熱を放出する放熱面（２８）を有する加熱装置（１）を備え、
   前記実装部は、前記放熱面から放出される熱によって加熱される実装加熱面（１７）を有し、
   前記非実装部は、前記放熱面から放出される熱によって加熱される非実装加熱面（１８）を有し、
   前記加熱装置は、前記実装加熱面の全部を前記放熱面に非接触で加熱し、前記非実装加熱面の少なくとも一部を前記放熱面に接触させて加熱可能なはんだ付け装置。
2. 前記加熱装置は、
   電力が供給されることで発熱する電気ヒータ（３０）と、
   前記被加熱物と前記電気ヒータとの間に配置され、且つ、前記実装加熱面に接触しないで前記非実装加熱面を支持する支持部（２０）と、を有しており、
   前記支持部は、前記非実装加熱面を支持する部分の少なくとも一部が前記放熱面によって構成される請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 前記加熱装置は、前記支持部に前記電気ヒータを押し当てる当接部（４０）を備えた請求項２に記載のはんだ付け装置。
4. 前記被加熱物の温度を検出する被加熱物温度センサ（６０）と、
   前記放熱面から放出される熱の温度を制御する制御部（１００）と、を備え、
   前記制御部は、前記被加熱物温度センサが検出する前記被加熱物の温度に基づいて、前記はんだの温度が前記目標温度に近づくように前記放熱面から放出される熱の温度を制御する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のはんだ付け装置。
   

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