JP2021053686A - Soldering device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、はんだ付け装置に関する。 The present disclosure relates to a soldering apparatus.
例えば特許文献1に開示されているように、はんだ付け装置においては、はんだを溶融する部材、即ち、いわゆる「コテ」と称される部材をセラミックにより構成したものが考えられている。 For example, as disclosed in Patent Document 1, in a soldering apparatus, a member for melting solder, that is, a member called a so-called "iron" is considered to be made of ceramic.
セラミック製のコテによれば、その熱伝導率が高いことから、熱を素早く伝達することができ、はんだ付けを効率良く行うことが可能である。しかしながら、セラミック製のコテでは、その熱放射性も高くなる。そのため、コテ、特に、その先端部を適切な温度に維持することができず、基板においてはんだ付けを行いたい部分に集中的に熱を伝達することが難しくなるという課題がある。特に、コテが長尺なものである場合には、その熱放射量が一層大きくなることから、はんだ付けを行いたい部分への熱の伝達が一層困難となる。ここで、コテを太くすることで熱の伝達量を多くすることが考えられる。しかしながら、コテを太くすると、はんだ付けを行いたいランドの隣のランドや近隣の実装部品などにコテが干渉するという課題が生じてしまう。 According to the ceramic iron, since its thermal conductivity is high, heat can be transferred quickly and soldering can be performed efficiently. However, with a ceramic iron, its thermal radioactivity is also high. Therefore, there is a problem that the iron, particularly the tip portion thereof, cannot be maintained at an appropriate temperature, and it becomes difficult to intensively transfer heat to the portion of the substrate to be soldered. In particular, when the iron is long, the amount of heat radiation thereof becomes larger, which makes it more difficult to transfer heat to the portion to be soldered. Here, it is conceivable to increase the amount of heat transfer by thickening the iron. However, if the iron is made thicker, there arises a problem that the iron interferes with the land next to the land to be soldered or the mounting parts in the vicinity.
そこで、はんだを溶融する溶融部からの熱放射を抑制することができ、はんだ付けを行いたい部分に集中的に熱を伝達しやすくしたはんだ付け装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a soldering apparatus capable of suppressing heat radiation from a molten portion that melts solder and facilitating concentrated heat transfer to a portion to be soldered.
本開示に係るはんだ付け装置は、はんだHを溶融する溶融部11,21と、前記溶融部を加熱する加熱部12と、前記溶融部の外側に設けられ、前記溶融部の熱放射を抑制する抑制部16と、を備える。
The soldering apparatus according to the present disclosure is provided with a
この構成によれば、抑制部によって溶融部からの熱放射を抑制することができ、はんだ付けを行いたい部分に集中的に熱を伝達しやすくすることができる。 According to this configuration, heat radiation from the molten portion can be suppressed by the suppressing portion, and heat can be easily transferred to the portion to be soldered in a concentrated manner.
以下、はんだ付け装置に係る複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments relating to the soldering apparatus will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same elements are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
(第1実施形態)
図1に例示するはんだ付け装置10は、例えばプリント基板などの基板100のスルーホール101に設けられたランド102内に電子部品の端子110をはんだ付けする装置である。この場合、はんだ付け装置10は、筒状のスリーブ11によりはんだを溶解させてはんだ付けする、いわゆるスリーブはんだ付け装置として構成されている。
(First Embodiment)
The soldering device 10 illustrated in FIG. 1 is a device for
はんだ付け装置10は、スリーブ11、メインヒータ12、はんだ切断部13などを有するスリーブユニット14を備えている。はんだ付け装置10は、基板100に対し、スリーブユニット14を鉛直方向および水平方向に移動させる図示しない移動機構を備えている。
The soldering device 10 includes a
スリーブ11は、溶融部の一例である。スリーブ11は、例えば窒化アルミニウムや炭化ケイ素などを原料とするセラミックなどで構成されており、鉛直方向に長い筒状に形成されている。スリーブ11の内部は中空状となっている。セラミックで構成されるスリーブ11は、はんだが付着しにくい非付着性を有している。なお、ここでいう非付着性とは、好ましくは、スリーブ11にはんだが全く付着しないことを意図するものであるが、若干量のはんだがスリーブ11に付着することを許容するものである。即ち、非付着性を有するスリーブ11は、若干量のはんだが付着する可能性があるものの、基本的には、はんだが付着しない性質あるいははんだが付着し難い性質を有するものである。また、スリーブ11は、少なくとも、後述する抑制部材16よりも高い熱伝導性を有している。
The
メインヒータ12は、加熱部の一例である。メインヒータ12は、例えばスリーブ11の上部の外側面に設けられており、図示しない制御装置によってオンされると、自身が発熱してスリーブ11を加熱する。この場合、スリーブ11の基端部は、セラミック製のホルダ15の内側に保持されている。そして、メインヒータ12は、ホルダ15の外側に保持されている。ホルダ15を構成するセラミックは、例えば、熱伝導性、熱放射性、硬さなどの性質がスリーブ11を構成するセラミックと同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、スリーブ11の加熱による変質などを考慮すると、メインヒータ12の出力は、例えば600度以下に設定することが好ましい。なお、スリーブ11の耐熱性などの性質によっては、メインヒータ12の出力は、600度を超える温度に設定することも許容される。
The
はんだ切断部13は、図示しないはんだ供給部から供給される糸状のはんだを、図示しないカッタによって所定長さに切断して、はんだ片Hを形成する。はんだ切断部13が形成するはんだ片Hは、スリーブ11の内部に落下して供給される。そして、スリーブ11の内部に供給されるはんだ片Hは、メインヒータ12によって加熱されているスリーブ11の内周面に接触することにより溶融し、これにより、基板100のランド102内に挿入されている電子部品の端子110が、溶融したはんだ片Hによってはんだ付けされる。
The
また、はんだ付け装置10は、さらに抑制部材16を備えている。抑制部材16は、抑制部の一例である。抑制部材16は、スリーブ11の外側に設けられている。この場合、抑制部材16は、スリーブ11の側周面の全体ではなく、筒状のスリーブ11の側周面のうちホルダ15によって保持されている基端部を除く部分を覆うように設けられている。この場合、抑制部材16は、例えば、上述したスリーブ11よりも低い熱伝導率を有する無機繊維材をフェルト状にした柔軟素材により構成されている。よって、抑制部材16は、少なくとも、上述したスリーブ11よりも低い熱伝導性を有している。このように構成される抑制部材16は、その内側に存在するスリーブ11からの輻射による熱放射を抑制するようになっている。
Further, the soldering device 10 further includes a
なお、抑制部材16の熱伝導率は、スリーブ11よりも低い熱伝導率である限り、適宜変更して実施することができる。また、抑制部材16の先端部は、スリーブ11の先端部に対し所定長さのオフセットを設けるようにするとよい。即ち、スリーブ11の先端部の外周面には、抑制部材16によって覆われない部分を僅かに設けるようにするとよい。そして、このオフセットされた部分は、少なくともスリーブ11の先端から1mm以上を確保するとよい。このようなオフセット領域がスリーブ11の先端部に設けられていることで、例えばフラックスなどといった異物の付着を回避する効果が期待できる。
The thermal conductivity of the suppressing
また、抑制部材16の厚さは、極力薄い方が好ましく、好適には厚さ1mm以下、さらに好適には厚さ0.5mm以下とすることが望ましい。また、抑制部材16の熱伝導率は、少なくとも、スリーブ11の熱伝導率の1/100以下の熱伝導率とすることが好ましい。また、抑制部材16は、少なくとも500度以上の熱に耐える耐熱性を有することが好ましい。また、抑制部材16は、はんだ付け動作に伴い発生する振動や衝撃などの外力が与えられたとしても、破損し難く、また、微細片を発生し難いものとすることが好ましい。
The thickness of the suppressing
上述したはんだ付け装置10について、はんだ切断部13の駆動、スリーブユニット14の駆動などといった各部の駆動を含むはんだ付け装置10の動作全般は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されている図示しない制御装置によって行われるようになっている。
Regarding the soldering device 10 described above, the overall operation of the soldering device 10 including the drive of each part such as the drive of the
以上のように構成されるはんだ付け装置10によれば、抑制部材16によってスリーブ11からの熱放射を抑制することができ、スリーブ11の温度低下を回避することができる。よって、スリーブ11が好適に加熱された状態を維持することができる。これにより、基板100においてはんだ付けを行いたい部分、この場合、具体的にはランド102部分に集中的に熱を伝達しやすくすることができ、はんだ付けの出来栄えの向上を図ることができる。
According to the soldering device 10 configured as described above, the heat radiation from the
特に、スリーブ11の突き出し部分、換言すれば、スリーブ11のうちホルダ15から突き出した部分の長さが所定長、例えば10mmを超えるような場合には、スリーブ11の熱放射による温度低下、特に、メインヒータ12から離れたスリーブ11の先端部における温度低下が顕著に現れるようになる。そのため、このようにスリーブ11の突き出し部分の突出量が長いはんだ付け装置10においては、上述したような抑制部材16を設けることで、その抑制部材16によるスリーブ11からの熱放射の抑制効果を有効に活用することができる。
In particular, when the length of the protruding portion of the
なお、はんだ付け装置10によれば、スリーブ11がセラミック製であることから、その温度が、人が触ることが可能な温度まで下がり難いものとなっている。従って、例えばメンテナンス時においてスリーブ11を交換する場合には、加熱されたスリーブ11の温度が下がるまで、つまり、交換作業が可能な程度にスリーブ11の温度が下がるまでに長い時間を要してしまうという課題がある。しかしながら、はんだ付け装置10によれば、このように温度が下がり難いスリーブ11の外側に、当該スリーブ11よりも熱伝導性が低い抑制部材16が設けられている。そのため、抑制部材16の表面は、スリーブ11の表面に比べて低く維持することができ、従って、スリーブ11の温度低下を待たなくとも、抑制部材16とともにスリーブ11を取り扱うことで当該スリーブ11の交換作業を進めることが可能である。
According to the soldering apparatus 10, since the
(第2実施形態)
図2に例示するはんだ付け装置10は、上述した全体の径寸法が均一であるスリーブ11に代えて、スリーブ21を備えている。スリーブ21は、溶融部の一例であり、本体部21Aおよび先端部21Bを有している。本体部21Aは、スリーブ21の主体となるものであり、その基端部がホルダ15の内側に保持されている。先端部21Bは、スリーブ21の先端を構成するものであり、この場合、本体部21Aよりも小径となっている。このように構成されるスリーブ21は、その先端部が、メインヒータ12側である基端部側よりも細くなった構成となっている。即ち、スリーブ21は、部位によって径寸法が異なる構成となっている。
(Second Embodiment)
The soldering apparatus 10 illustrated in FIG. 2 includes a
そして、抑制部材16は、この場合、スリーブ21の側周面の全体ではなく、スリーブ21の本体部21Aの側周面のうちホルダ15によって保持されている基端部を除く部分を覆うように設けられている。また、スリーブ21の先端部21Bの側周面は、抑制部材16によって覆われておらず露出した状態となっている。
Then, in this case, the restraining
第2実施形態のはんだ付け装置によれば、スリーブ21の先端部が細くなっているので、基板100上においてはんだ付けを行いたいランド102の隣に位置するランド102や、基板100上においてはんだ付けを行いたいランド102の近隣に存在する実装部品などにスリーブ21が干渉してしまうことを回避することができる。よって、基板100上においてはんだ付けを行いたい部分に対して、精度良く、また、効率良く熱を伝達することができる。
According to the soldering apparatus of the second embodiment, since the tip of the
なお、はんだ付け装置10は、スリーブ21の先端部21Bの側周面にも抑制部材16を備える構成としてもよい。この構成によれば、スリーブ21の先端部における温度低下を抑制することができ、基板100においてはんだ付けを行いたい部分への熱の伝達を一層精度良く、また、一層効率良く行うことができる。
The soldering device 10 may also be configured to include the restraining
(第3実施形態)
図3に例示するはんだ付け装置10は、さらに補助ヒータ17を備えている。補助ヒータ17は、促進部および発熱部の一例である。この場合、補助ヒータ17は、例えばニクロム線などの材料を含むシート状のヒータとして構成されており、スリーブ21の本体部21Aの外周面と抑制部材16の内周面との間に挟まれるようにして配置されている。補助ヒータ17は、図示しない制御装置によってオンされると、自身が発熱してスリーブ21を加熱する。これにより、補助ヒータ17は、スリーブ21の加熱を促進する。即ち、スリーブ21は、メインヒータ12および補助ヒータ17の双方により加熱され、メインヒータ12だけで加熱される場合よりも、その加熱が促進されるようになっている。
(Third Embodiment)
The soldering device 10 illustrated in FIG. 3 further includes an
第3実施形態のはんだ付け装置10によれば、メインヒータ12および補助ヒータ17の双方によってスリーブ21を加熱することによって、当該スリーブ21の加熱を促進することができる。また、加熱が促進されたスリーブ21からの熱放射を抑制部材16によって抑制することができる。よって、スリーブ21を効率良く加熱することができ、さらに、そのスリーブ21が好適に加熱された状態を維持することができる。従って、基板100においてはんだ付けを行いたい部分に熱を一層伝達しやすくすることができる。
According to the soldering apparatus 10 of the third embodiment, the heating of the
なお、第3実施形態においては、さらに、スリーブ21の先端部21Bの外周面にも補助ヒータ17を備える構成としてもよい。この構成によれば、スリーブ21の先端部の加熱を一層促進することができ、基板100においてはんだ付けを行いたい部分に熱を一層伝達しやすくすることができる。
In the third embodiment, the
(第4実施形態)
図4に例示するはんだ付け装置10は、さらに熱誘導部材18を備えている。熱誘導部材18は、促進部および誘導部の一例である。この場合、熱誘導部材18は、例えば銅箔などの材料によって構成されるシート状の部材であり、スリーブ21の本体部21Aの外周面と抑制部材16の内周面との間に挟まれるようにして配置されている。熱誘導部材18は、スリーブ21の外周面においてメインヒータ12とスリーブ21の先端部との間に位置していて、メインヒータ12が発生する熱をスリーブ21の先端部側に誘導する。これにより、熱誘導部材18は、スリーブ21の加熱を促進する。即ち、熱誘導部材18は、メインヒータ12が発生する熱をスリーブ21の先端部側に向けて誘導するものであり、これにより、スリーブ21の加熱が促進されるようになっている。
(Fourth Embodiment)
The soldering device 10 illustrated in FIG. 4 further includes a
第4実施形態のはんだ付け装置10によれば、メインヒータ12が発生する熱を熱誘導部材18によってスリーブ21の先端部側、換言すれば、メインヒータ12とは反対側に誘導するようにしたので、スリーブ21のうちメインヒータ12とは反対側の部分である先端部側まで熱を効率良く伝達することができ、当該スリーブ21の加熱を促進することができる。また、加熱が促進されたスリーブ21からの熱放射を抑制部材16によって抑制することができる。よって、スリーブ21を効率良く加熱することができ、さらに、そのスリーブ21が好適に加熱された状態を維持することができる。従って、基板100においてはんだ付けを行いたい部分に熱を一層伝達しやすくすることができる。
According to the soldering apparatus 10 of the fourth embodiment, the heat generated by the
なお、第4実施形態においては、さらに、スリーブ21の先端部21Bの外周面にも熱誘導部材18を備える構成としてもよい。この構成によれば、スリーブ21の先端部の加熱を一層促進することができ、基板100においてはんだ付けを行いたい部分に熱を一層伝達しやすくすることができる。
In the fourth embodiment, the
(その他の実施形態)
なお、本開示に係るはんだ付け装置は、上述した複数の実施形態に係るはんだ付け装置10に限られず、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や拡張を行うことができる。例えば、はんだ付け装置は、上述した複数の実施形態を適宜組み合わせた構成とすることが可能である。また、はんだ付け装置は、スリーブはんだ付け装置でなくてもよく、例えば、中実状のコテによってはんだ付けを行うはんだ付け装置など、種々のはんだ付け装置に適用することができる。
(Other embodiments)
The soldering apparatus according to the present disclosure is not limited to the soldering apparatus 10 according to the plurality of embodiments described above, and various changes and extensions can be made without departing from the gist. For example, the soldering apparatus can be configured by appropriately combining the plurality of embodiments described above. Further, the soldering device does not have to be a sleeve soldering device, and can be applied to various soldering devices such as a soldering device that solders with a solid iron.
また、抑制部材16は、板状あるいはシート状の部材を溶融部の外側に配置した構成としてもよいし、線状の部材を溶融部の外側に巻き付けた構成としてもよい。また、はんだ付け装置は、溶融部の外側に複数の抑制部材16を備えてもよい。この場合、複数の抑制部材16は、溶融部の長手方向に沿って複数に分けられていてもよいし、溶融部の径方向に沿って複数層に重ねられた多層構造であってもよい。また、複数の抑制部材16を設ける場合、それぞれの抑制部材16の素材を同じとしてもよいし、異ならせてもよい。
Further, the restraining
また、溶融部は、その外周面の極力広い部分が抑制部材16によって覆われていることが好ましいが、溶融部の外周面のうち抑制部材16によって覆われていない部分が存在していてもよい。
Further, it is preferable that the outer peripheral surface of the molten portion is covered with the suppressing
また、抑制部材16は、例えばアルミニウムなどといった熱反射性が高い素材により構成してもよい。即ち、高い熱反射性を有する抑制部材によれば、溶融部から放出される熱を当該溶融部側に反射させることができ、これにより、溶融部からの熱放射を十分に抑制することができる。また、抑制部材16は、例えば断熱塗料を溶融部の外周面に塗布することで構成してもよい。この構成によっても、溶融部からの熱放射を十分に抑制することができる。
Further, the suppressing
また、抑制部は、溶融部の外周部に一体的に設けられたものであってもよい。即ち、溶融部の外周面を変質させたり、溶融部の外周面の構造を内部の構造と異ならせたりすることで抑制部を実現してもよい。具体的には、抑制部は、溶融部の外周面に多数の空孔を設けることで実現することができる。このような構造は、例えば3Dプリンタを用いることによって形成することができる。また、溶融部の外周面に特殊な表面処理を施すことによっても、抑制部を形成できることが考えられる。 Further, the suppressing portion may be integrally provided on the outer peripheral portion of the melting portion. That is, the suppressing portion may be realized by altering the outer peripheral surface of the molten portion or by making the structure of the outer peripheral surface of the fused portion different from the internal structure. Specifically, the suppressing portion can be realized by providing a large number of holes on the outer peripheral surface of the melting portion. Such a structure can be formed, for example, by using a 3D printer. It is also conceivable that the restraining portion can be formed by applying a special surface treatment to the outer peripheral surface of the molten portion.
また、溶融部の形状や大きさなどは、適宜変更して実施することができる。即ち、溶融部の形状は、円形の筒状の限られるものではなく、例えば三角形、四角形、五角形などの多角形などであってもよいし、基板100上におけるランド102や実装部品の配置態様に応じた複雑な形状であってもよい。また、抑制部の形状、大きさ、厚さなどは、溶融部の形状や大きさなどに応じて適宜変更して実施することができる。 Further, the shape and size of the molten portion can be appropriately changed. That is, the shape of the molten portion is not limited to a circular tubular shape, and may be, for example, a polygon such as a triangle, a quadrangle, or a pentagon. It may have a complicated shape depending on the situation. Further, the shape, size, thickness, etc. of the restraining portion can be appropriately changed according to the shape, size, etc. of the molten portion.
また、溶融部の先端部を細く構成する場合には、2段階以上の多段階で徐々に細くした構成としてもよいし、先端に向かって徐々に細くなるテーパ状に構成してもよい。また、溶融部の先端部に、例えばC面あるいはR面といった面取り部を設けてもよい。 Further, when the tip portion of the molten portion is formed to be thin, it may be formed to be gradually thinned in multiple stages of two or more steps, or it may be formed in a tapered shape gradually becoming thinner toward the tip. Further, a chamfered portion such as a C surface or an R surface may be provided at the tip of the fused portion.
なお、本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described in accordance with the examples, it is understood that the present disclosure is not limited to the examples and the structure. The present disclosure also includes various modifications and modifications within an equal range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.
図面中、10ははんだ付け装置、11,21はスリーブ(溶融部)、12はメインヒータ(加熱部)、16は抑制部材(抑制部)、17は補助ヒータ(促進部、発熱部)、18は熱誘導部材(促進部、誘導部)を示す。
In the drawing, 10 is a soldering device, 11 and 21 are sleeves (melting parts), 12 is a main heater (heating part), 16 is a suppressing member (suppressing part), 17 is an auxiliary heater (promoting part, heat generating part), 18 Indicates a heat guiding member (promoting part, guiding part).
Claims (6)
前記溶融部を加熱する加熱部(12)と、
前記溶融部の外側に設けられ、前記溶融部の熱放射を抑制する抑制部(16)と、
を備えるはんだ付け装置。 Melting parts (11, 21) that melt the solder (H),
A heating unit (12) that heats the molten unit,
A suppressing portion (16) provided on the outside of the melting portion and suppressing heat radiation of the melting portion,
Soldering equipment equipped with.
The soldering apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the tip end portion of the melting portion (21) is thinner than the base end portion side, which is the heating portion side.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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