JP5015207B2

JP5015207B2 - 誘導加熱式半田付け装置

Info

Publication number: JP5015207B2
Application number: JP2009171336A
Authority: JP
Inventors: 壽美西尾; 長泰中村
Original assignee: ALONICS, LTD.
Current assignee: ALONICS, LTD.
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: JP2011025257A

Description

本発明は、半田付け材料を押圧しながら電磁誘導加熱して半田付けする誘導加熱式半田付け装置に関する。

太陽電池用リード線の半田付け装置としては、リード線押えピンによりリード線を太陽電池の半田バンプ上に押し付けながら、半田こてによりリード線を加熱して半田バンプを溶解し、リード線を半田バンプに接続するもの（例えば、特許文献１参照）、押圧ロッドによりタブリードを太陽電池セルの集電極に押圧しながら、赤外線ヒータによりタブリードに被覆されている半田を加熱溶融して、タブリードを集電極に半田付けするもの（例えば、特許文献２参照）、リード線押さえ機構部によりタブリード線を太陽電池素子の集電電極に押圧しながら、ノズルからタブリード線に向って噴射された加熱気体によりタブリードに被覆されている半田を加熱溶融して、タブリード線を半田付けするもの（例えば、特許文献３参照）、レーザによって半田付けをするものなどがそれぞれ知られている。

また、ワーク押さえによりワークの浮き上がりを押さえてから、加熱コイルによりワーク上の半田付け部位を含む空間領域に高周波磁界を作用させて、電磁誘導加熱により半田を発熱溶融させる誘導加熱式半田付け装置がある（例えば、特許文献４参照）。

特開２００１−１２７３２２号公報（第１頁、図１）特開２００３−１６８８１１号公報（第１頁、図４）特開２００６−６６５７０号公報（第１頁、図３）特開２０００−４２７３０号公報（第１頁、図１）

半田こて、赤外線ヒータ、加熱気体、レーザによる半田付けは、加熱に要する時間がかかり、３〜５秒程度の半田付け時間を必要としている。また、従来の誘導加熱式半田付け装置は、電磁誘導加熱を行なうに当たって、ワーク押さえによるワーク押さえ工程と、加熱コイルによる誘導加熱工程が必要であり、そのための時間を要している。

要するに、従来の半田こて、赤外線ヒータ、加熱気体、レーザおよび電磁誘導加熱による半田付けは、いずれも３〜５秒程度の半田付け時間を必要とし、瞬時の半田付けができない問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、半田付け時間を短縮できる誘導加熱式半田付け装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、全面に半田がコーティングされた太陽電池素子用の一方の半田付け材料と他方の半田付け材料とを重ねてはんだ付けする誘導加熱式半田付け装置であって、一方および他方の半田付け材料に対して進退自在に設けられて高周波電源に接続されたコイルと、このコイルの内周面に当接して嵌着されたコアと、上記コイルの先端部外周に嵌着されるとともに上記コアと対応する先端部分に開口部が設けられこの開口部の周囲に一方および他方の半田付け材料を押圧する押圧面が形成されたコイル先端カバーとを具備し、このコイル先端カバーの開口部により、上記コイルおよび上記コアの先端面と上記押圧面との間には、間隙が設定された誘導加熱式半田付け装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の誘導加熱式半田付け装置におけるコイルが、冷却水の供給を受ける銅管により成形された誘導加熱式半田付け装置である。

請求項１に記載された発明によれば、高周波電源に接続されたコイルが嵌着されたコイル先端カバーに、全面に半田がコーティングされた太陽電池素子用の一方の半田付け材料と他方の半田付け材料とを重ねて押圧する押圧面が形成されたので、コイルによる電磁誘導加熱を、コイル先端カバーの押圧面によるワーク押さえと同時に、瞬時に行なうことができ、太陽電池素子用の半田付け時間を著しく短縮できる。さらに、コイル先端カバーの先端に、半田付け材料を押圧する押圧面が形成されたので、半田付け材料の浮き上がりを防止する押圧手段を、加熱手段とは別個に設置する必要がなく、装置をシンプルかつコンパクトに構成できる。さらに、コイル先端カバーのコアと対応する部分に設けられた開口部により、コイルおよびコアの先端面とコイル先端カバーの押圧面との間には、間隙が設定されているので、コイルおよびコアの先端面と半田付け材料との間に僅かな非接触間隙を確保できるとともに、コアの延長上で効率の良い誘導加熱作用が得られる。

請求項２に記載された発明によれば、コイルは、冷却水の供給を受ける銅管により成形されたので、このコイルの加熱を冷却水により冷却して、温度上昇による誘導加熱性能の低下を抑制できる。

本発明に係る誘導加熱式半田付け装置の一実施の形態を示す一部を切欠いた側面図である。同上装置の一部を切欠いた正面図である。同上装置の一部を切欠いた平面図である。同上装置のコイル先端カバーの平面図である。同上装置のコイル部拡大断面図である。図５のVI−VI線断面図である。同上装置の他の実施の形態を示す断面図である。

以下、本発明を、図１乃至図６に示された一実施の形態、図７に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

先ず、図１乃至図６に示された一実施の形態を説明する。

図１乃至図３に示されるように、誘導加熱式半田付け装置11は、太陽電池素子のバスバー電極およびこの電極に半田付けされるリード線などの半田付け材料を載せるベース板12上に取付架台13が立設され、この取付架台13の前面に、高周波電源の一部を構成するインピーダンスマッチング用のコイルおよびコンデンサなどを収納した可動本体部14の取付板15が、この可動本体部14を上下方向に案内する案内手段16を介して取り付けられ、この案内手段16に沿って可動本体部14を上下方向に操作する操作機構17と、上記可動本体部14の自重に抗してこの可動本体部14を上方へ附勢する附勢手段18とが設けられている。

案内手段16は、取付架台13に１対のガイドロッド21がロッド支持材22により上下方向平行に取り付けられ、これらのガイドロッド21に可動本体部14の取付板15に固定された１対のスライダ23が摺動自在に嵌合されている。

操作機構17は、取付架台13の左右側面に軸部材24により１対のリンクアーム25の基端が回動自在に軸支され、これらのリンクアーム25の先端間に取手26が設けられ、さらに、１対のスライダ23の左右側面にリンクピボット27により１対のリンクバー28の一端が回動自在に軸支され、これらのリンクバー28の他端と１対のリンクアーム25の中間部とがそれぞれ軸部材29により回動自在に連結されている。

附勢手段18は、取付架台13の上部前面に取付けられた１対の取付ブラケット31間に、ぜんまいばねなどにより図１反時計方向に附勢されたフランジ付ロール32が回動自在に軸支され、このフランジ付ロール32に帯体33が巻回され、この帯体33の下端が可動本体部14の取付板15に止着されている。

可動本体部14の下面には、ベース板12上の半田付け材料に対向させて例えばポリアセタールなどの強度に優れた本体カバー41が取付けられている。その結果、この本体カバー41は、可動本体部14とともにベース板12上の半田付け材料Ａ，Ｂ（図６）に対して進退自在に設けられている。この本体カバー41は、上方から順次小径の丸穴が成型された円筒状の中空成型品である。

図１および図２に示されるように、本体カバー41の内部にはコイル42が設けられている。このコイル42は、高周波電流とともに冷却水の供給を受ける銅管により成形され、このコイル42の直管部43は、導電性の管継手45および配管46を介して可動本体部14内の電気回路に接続され、さらに図６に示されるように外部に設置された高周波電源44に接続されているとともに、管継手45および配管46を介して冷却水供給源にも接続されている。冷却水供給源には、ポンプなどの冷却水供給部47および冷却用熱交換器48などが設けられている。

図５および図６に示されるように、コイル42の内部には、コイル42の内周面に当接してフェライトコア49が嵌着されている。コイル42の先端部外周には、例えばアルミナまたはテフロン（登録商標）などの耐熱性に優れたコイル先端カバー51が嵌着されている。

このコイル先端カバー51は、本体カバー41の先端開口縁部52と係合するフランジ部53を有し、さらに上記本体カバー41の先端より突出された部分であって、上記フェライトコア49と対応する部分に開口部54が設けられ、この開口部54の周囲に、半田付け材料Ａ，Ｂを押圧する押圧面55が形成されている。

コイル42およびフェライトコア49の下端面とこの押圧面55との間には、０．３〜０．５mm程度の間隙が設定されているので、コイル42およびフェライトコア49の下端面と半田付け材料Ａとの間に僅かな非接触間隙を確保できる。

太陽電池素子の半田付けを例にとると、半田付け材料Ａとしては、例えば太陽電池素子用のリード線であり、半田付け材料Ｂとしては、例えば太陽電池素子のバスバー電極であり、これらの半田付け材料Ａ，Ｂは、板状銅線の全面に半田がコーティングされているので、これらの半田付け材料Ａ，Ｂを重ねて押圧しつつ電磁誘導加熱することで、コーティングされた半田を溶解して板状銅線どうしを半田付けすることが可能である。

図４に示されるように、コイル先端カバー51の開口部54や、コイル42が嵌着されるコイル嵌着溝56は、角形のコア断面に応じて角形に成型され、このコイル嵌着溝56の一側に円弧溝57が成型され、この円弧溝57に図６に示されるように直管部43へのコイル引出部分が嵌合されている。なお、コア断面およびコイル断面は、角形に成形したが、丸形に成形しても良い。

次に、図１乃至図６に示された実施の形態の作用効果を説明する。

ベース板12上に太陽電池素子などの半田付け材料Ａ，Ｂをセットして、取手26を下げ、１対のリンクアーム25から１対のリンクバー28を介して１対のスライダ23に押し下げ力を作用させ、フランジ付ロール32から帯体33を引し出しつつ、可動本体部14とともに本体カバー41を下降させ、本体カバー41の先端に設けられたコイル先端カバー51の押圧面55により半田付け材料Ａ，Ｂを重ねて押圧する。

そして、コイル先端カバー51の押圧面55が設定位置まで下降したことを定位置に設置されたリミットスイッチ（図示せず）などにより自動的に検出して通電を開始し、または、コイル先端カバー51の押圧面55による押圧力が所定圧に達したことを、コイル先端カバー51からの押圧反力をコイル42の直管部43を介して可動本体部14内の圧力スイッチ（図示せず）などにより自動的に検出して通電を開始し、または、作業者のスイッチ操作により通電を開始し、可動本体部14からの電力出力をコイル42に０．３秒程度の短時間供給することで、フェライトコア49の延長上に位置する半田付け材料Ａ，Ｂ間を非接触で電磁誘導加熱し、２つの板状銅線にコーティングされた半田を溶解して板状銅線どうしを半田付けする。この通電によるコイル42の温度上昇は、冷却水供給部47から供給される冷却水により防止する。

この半田付け後は、取手26を上げ、可動本体部14とともに本体カバー41を上昇させ、本体カバー41の先端に設けられたコイル先端カバー51の押圧面55を半田付け材料Ａ，Ｂから離反させるが、このとき、フランジ付ロール32が帯体33を巻き取る方向に附勢している附勢手段18により、上げ操作をサポートする。

このように、高周波電源44に接続されたコイル42が嵌着されたコイル先端カバー51であって、本体カバー41の先端より突出された部分に、半田付け材料Ａ，Ｂを押圧する押圧面55が形成されたので、コイル42による電磁誘導加熱を、コイル先端カバー51の押圧面55によるワーク押さえと同時に、０．３秒程度の短時間で瞬時に行なうことができ、半田付け時間を著しく短縮できる。さらに、コイル先端カバー51の先端に、半田付け材料Ａ，Ｂを押圧する押圧面55が形成されたので、半田付け材料Ａ，Ｂの浮き上がりを防止する押圧手段を、加熱手段とは別個に設置する必要がなく、装置をシンプルかつコンパクトに構成できる。

コイル42は、冷却水の供給を受ける銅管により成形されたので、このコイル42の加熱を冷却水により冷却して、温度上昇による誘導加熱性能の低下を抑制できる。さらに、コイル42の内部に嵌着されたフェライトコア49も冷却することができ、フェライトコア49の温度上昇による磁気特性の低下を抑制でき、延いては、誘導加熱性能の低下を抑制できる。

コイル42の内周面に当接して嵌着されたフェライトコア49により、このフェライトコア49の延長上で効率の良い誘導加熱作用が得られる。

上記本体カバー41を下面に取付けた可動本体部14を、その自重に抗して附勢手段18により上方へ附勢しつつ、案内手段16に沿って操作機構17により上下方向に操作するので、本体カバー41の先端に一体化されたコイル先端カバー51を、軽微な操作力で上下動できる。

次に、図７に示された他の実施の形態を説明する。なお、図１乃至図６に示された実施の形態と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。

可動本体部14の一側面および他側面に回動支軸61が設けられ、この回動支軸61を中心とする円の円周上にコイル42、フェライトコア49、コイル先端カバー51などが配置され、そのコイル先端カバー51の開口部54および押圧面55と対向する位置に半田付け材料が設置される。

また、本体カバー41aおよびコイル42の直管部43aは、半田付け材料の設置箇所や大きさに応じて、本体カバー41aに嵌着されて一体化された本体カバー41bおよび直管部43aに一体的に接続された直管部43bにより延長されている。

そして、可動本体部14を時計方向に回動することで、本体カバー41bの先端に設けられたコイル先端カバー51の押圧面55により２つの半田付け材料を重ねて押圧しつつ、可動本体部14からの電力出力をコイル42に短時間供給することで、フェライトコア49の延長上に位置する複数の半田付け材料間を非接触で電磁誘導加熱し半田付けする。半田付け後は、可動本体部14を反時計方向に回動して、本体カバー41の先端に設けられたコイル先端カバー51の押圧面55を半田付け材料から離反させる。

本発明の誘導加熱式半田付け装置は、太陽電池パネルなどの製造に利用することができる。

42 コイル
44 高周波電源
51 コイル先端カバー
54 開口部
55 押圧面
Ａ，Ｂ半田付け材料

Claims

全面に半田がコーティングされた太陽電池素子用の一方の半田付け材料と他方の半田付け材料とを重ねてはんだ付けする誘導加熱式半田付け装置であって、
一方および他方の半田付け材料に対して進退自在に設けられて高周波電源に接続されたコイルと、
このコイルの内周面に当接して嵌着されたコアと、
上記コイルの先端部外周に嵌着されるとともに上記コアと対応する先端部分に開口部が設けられこの開口部の周囲に一方および他方の半田付け材料を押圧する押圧面が形成されたコイル先端カバーとを具備し、
このコイル先端カバーの開口部により、上記コイルおよび上記コアの先端面と上記押圧面との間には、間隙が設定された
ことを特徴とする誘導加熱式半田付け装置。
コイルは、冷却水の供給を受ける銅管により成形された
ことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱式半田付け装置。