JP5295608B2 - 接合方法及び接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、通電により発熱するヒータチップを使用してワークを接合する接合方法及びその接合方法を用いた接合装置に関する。

導電部材同士を接合する方法として、通電によって発熱するヒータチップを用いた接合方法が一般に知られている。例えば、巻線チップインダクタの被膜細線（導線）を該巻線チップインダクタの電極に接合する際にこの方法が用いられている。

前記巻線チップインダクタは、電子機器等の小型化に伴って小型化の要求が強く、例えば被膜細線には、その直径が４０μm程度のポリウレタン銅線等が使用されている。このような被膜細線をハンダメッキされた電極にロウ付けする場合、加熱不足では接合不良になり、逆に加熱過大では被膜が剥がれ過ぎて巻線のレアショートを惹起する可能性がある。

一方、ヒータチップへの通電時間は、例えば１００ｍｓ以下、条件によっては１０ｍｓ以下と短くする必要があるため、当該ヒータチップの温度を検出して温度を一定に保つ温度制御は難しい。

そこで、本出願人は、ヒータチップへの通電電流をインバータにより制御すると共に、ヒータチップのコテ先部付近の温度を検出することにより、ヒータチップの温度制御を改善し、信頼性の高い接合を可能とする方法を提案している（特許文献１参照）。

特開２００１−１７９４３４号公報

ところで、このようなヒータチップを用いた接合においては、例えば接合毎のヒータチップのピーク温度を監視することによって当該接合品質を管理することが考えられる。しかしながら、例えば同じピーク温度であっても、そのピーク温度に達するまでの時間の長短やピーク温度からの温度低下傾向の違いによって接合状態が変化する可能性があり、このような時間差はヒータチップの消耗状態等によって変化することになる。

本発明は、上記従来技術に関連してなされたものであり、通電により発熱するヒータチップを用いてワークを接合する場合において、その接合状態を一層正確に管理することができ、接合品質を一層向上させることができる接合方法及び接合装置を提供することを目的とする。

本発明に係る接合方法は、通電により発熱するヒータチップをワークに押し当てて、該ヒータチップに所定時間通電することで前記ワークに接合部材を接合する接合方法であって、通電開始時から前記ヒータチップの温度がピーク値である第１温度になるまでの第１経過時間、及び前記ヒータチップの温度が前記第１温度を経過した後、該第１温度に対して所定比率となる第２温度になるまでの通電開始時からの第２経過時間を監視する第１のステップと、前記第１経過時間、及び前記第２経過時間に基づき、接合の良否を判定する第２のステップとを有することを特徴とする。

また、本発明に係る接合装置は、通電により発熱するヒータチップをワークに押し当てて、該ヒータチップに所定時間通電することで前記ワークに接合部材を接合する接合装置であって、前記ヒータチップへの通電を行う接合用電源と、前記接合用電源による通電開始時から前記ヒータチップの温度がピーク値である第１温度になるまでの第１経過時間、及び前記ヒータチップの温度が前記第１温度を経過した後、該第１温度に対して所定比率となる第２温度になるまでの通電開始時からの第２経過時間を監視する時間監視手段と、前記時間監視手段で得られた前記第１経過時間、及び前記第２経過時間に基づき、接合の良否を判定する判定手段とを有することを特徴とする。

このような方法及び装置によれば、通電により発熱するヒータチップを用いてワークに接合部材を接合する場合に、ピーク温度に達するまでの前記第１経過時間、及び該ピーク温度に対して所定比率となる第２温度に達するまでの前記第２経過時間とを監視して接合の良否を判定できる。

この場合、前記判定は、前記第１経過時間及び前記第２経過時間が所定の許容時間範囲内であるとき接合良状態と判定し、前記第１経過時間及び前記第２経過時間が前記許容時間範囲外であるとき接合不良と判定することが好ましい。

これにより、例えば、ヒータチップが複数回の使用により消耗・昇華した場合や、酸化した表面層をメンテナンスにより除去した場合等において当該ヒータチップの容積、つまり熱容量が変化して、ピーク温度に達するまでの時間等が変化した場合であっても、安定した接合を継続しながら接合状態を一層正確に管理することができ、接合品質を一層向上させることが可能となる。

また、前記ヒータチップへの通電を所定間隔で連続して行うことで複数個の前記ワークと前記接合部材との接合を連続して行い、前記第１のステップ及び前記第２のステップは、個々の前記ワークと前記接合部材との接合毎に実行され、前記第２のステップで判定された接合の良否に基づき、その次の回のワークと接合部材との接合条件を判断する第３のステップをさらに有すると、次の回やその後の回に接合されるワークに対しても連続的に良好な接合を施すことができる。

さらに、前記第３のステップでは、前記第１温度が所定の許容温度範囲の上限より高いときに前記ヒータチップへ通電する電流値を下げ、前記第１温度が前記許容温度範囲の下限より低いときに前記ヒータチップへ通電する電流値を上げることにより、連続的にワークの接合を行う際にも常時適正な電流値による良好な接合を行うことができる。

この場合、前記第３のステップでは、前記ヒータチップへ通電する電流値が所定の許容電流範囲を外れた場合に接合動作を停止することで、過剰な電流値や電流値不足による接合不良を有効に回避することができる。

また、当該接合装置では、前記判定手段の判定結果に基づき、前記ヒータチップへ通電する電流値又は当該接合装置の接合動作を制御する制御手段をさらに有すると、特に連続的にワークの接合を行う場合の各接合を一層良好に行うことができる。

本発明によれば、通電により発熱するヒータチップを用いてワークを接合する場合に、ピーク温度に達するまでの前記第１経過時間、及び該ピーク温度に対して所定比率となる第２温度に達するまでの前記第２経過時間とを監視して接合の良否を判定できる。

従って、例えば、ヒータチップが複数回の使用により消耗・昇華した場合や、酸化した表面層をメンテナンスにより除去した場合等において当該ヒータチップの容積、つまり熱容量が変化して、ピーク温度に達するまでの時間等が変化した場合であっても、安定した接合を継続しながら接合状態を一層正確に管理することができ、接合品質を一層向上させることが可能となる。

以下、本発明に係る接合方法について、この方法を実施する接合装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る接合装置１０の構成を示すブロック図である。この接合装置１０は、ヒータチップ１２をワークＷの接合部に押し当てて通電することにより、ワークＷの被接合部に接合部材をリフロー方式でロウ付けすることができる装置である。

図１に示すように、接合装置１０は、ヒータチップ１２と、該ヒータチップ１２に発熱（加熱）用の電力を供給する接合用電源１４と、該接合用電源１４による通電電流の制御や装置全体の動作制御を行う制御部１６と、接合用電源１４及び制御部１６の間に設けられ、ヒータチップ１２の温度を検出・監視すると共に、接合用電源１４の制御等を行う時間・温度監視制御部（時間監視手段、判定手段）１８とを備える。接合用電源１４には、抵抗溶接用のインバータ式の溶接電源を用いることができる。この接合用電源１４には、例えば、商用交流１００Ｖの電源２０が接続される。

図２に示すように、接合用電源１４は、充電トランス２２と、充電回路２４と、コンデンサ２６とを備え、電源２０より入力される交流電圧が充電トランス２２及び充電回路２４を介して所定の直流電圧に変換され、コンデンサ２６に通電用電荷として充電される。コンデンサ２６に充電された電荷は、電流センサ２８での検出値が制御回路３０を介してフィードバック制御されつつ、電流制御用のトランジスタ３２によって定電流制御されて出力端子３４ａ、３４ｂへと供給され、ヒータチップ１２へと通電される。制御回路３０は、インターフェース回路３６を介して入力される指令電流Ｃを目標電流として、前記フィードバック制御を実施する。図２中の参照符号３８は、フリーホイールダイオードである。

図１及び図３に示すように、ヒータチップ１２は、加圧部４０に保持されたチップ支持部材であるホルダ４２に着脱可能に取り付けられる。加圧部４０は、エアシリンダ等の図示しない加圧駆動部を内蔵しており、加圧指令Ｐを受けてヒータチップ１２の先端部分であるコテ先部１２ａをワークＷの接合部に押し当てて加圧することができる。

ヒータチップ１２は、発熱性の高い金属抵抗体、例えばモリブデンで構成されており、両端子４４ａ、４４ｂ間に電流が流されると抵抗発熱によってコテ先部１２ａが発熱する。該ヒータチップ１２の先端でワークＷに当接されるコテ先部（当接部）１２ａの近傍（例えば、僅かに後方に離間した側面）には、温度センサとして熱電対４６が固着されている。これにより、ヒータチップ１２の温度として、コテ先部１２ａ付近の温度に係る電気信号であるチップ温度信号Ｓｔが熱電対４６より出力され、該チップ温度信号Ｓｔは時間・温度監視制御部１８へと入力される。

ホルダ４２の下端側は、導電性の部材（例えば、銅）で構成されると共に、ヒータチップ１２の両端子４４ａ、４４ｂと結合され、接合用電源１４の二次導体４５（図２参照）の一部を兼ねている。該二次導体４５として機能するホルダ４２の両極側の導電性部材４２ａ、４２ｂは、絶縁体４７によって互いに電気的に絶縁されている。また、ホルダ４２には、温度センサとして熱電対４９が固着されており、これによりホルダ４２の温度を示す電気信号であるホルダ温度信号Ｓｈが熱電対４９より出力される。ホルダ温度信号Ｓｈは時間・温度監視制御部１８へと入力されることによりＣＰＵ６２で処理され、ホルダ４２の温度が過熱状態にあると判断された場合には、ＣＰＵ６２はホルダ４２の近傍に設置された冷却ファン４３に対して冷却信号Ｆを送信し、該冷却ファン４３を駆動してホルダ４２を冷却する。

図３に示すように、本実施形態では接合対象の一例として、巻線チップインダクタ（コイル）を挙げ、巻線チップインダクタの端子と巻線とを接合するものとする。巻線チップインダクタは、例えばフェライトからなる円筒状又は円柱状の絶縁体コア４８に絶縁被膜が被覆された被覆細線である導線５０を螺旋状に巻回すると共に、絶縁体コア４８の端部に固着されたブロック状の電極５２の一側面に導線５０の端部５０ａを金属接合して構成されるものであり、全体サイズが数ｍｍ以内の超小型に構成することもできる。本実施形態に係る接合装置１０は、導線５０の端部５０ａと電極５２との接合を行うものであり、つまり導線５０の端部５０ａが接合部材であり、電極５２がワークＷである。

なお、ワークＷと接合部材の接合を行う前に、導線５０の端部５０ａと電極５２との間の接合面には予め図示しないハンダ（例えば、クリームハンダ）が塗られる。また、接合に際し、ワークＷは図示しない支持台上の所定の加工位置にて所定の治具等により固定保持される。

一方、図１に示すように、制御部１６は、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）５４と共に、図示しないメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）やインターフェース回路等を備え、接合用電源１４の通電制御や加圧部４０への加圧制御等を行う機能を有し、さらには、時間・温度監視制御部１８へのウオームアップ開始信号の出力や各種条件の設定値に関連する設定入力、登録管理等を行う機能を有しており、時間・温度監視制御部１８及び接合用電源１４と通信可能に接続される。

時間・温度監視制御部１８は、制御部１６及び接合用電源１４に接続され、制御部１６及び接合用電源１４との接続部となるＩ／Ｏインターフェース６０と、各種演算処理を行うＣＰＵ６２と、熱電対４６、４９からのアナログ信号であるチップ温度信号Ｓｔ及びホルダ温度信号Ｓｈを増幅する信号増幅器６４と、該信号増幅器６４で増幅された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６６とを有する。

さらに、時間・温度監視制御部１８には、各種情報を表示するモニタである表示装置６８と、キーボード又はマウス等の入力手段である入力装置７０とが、外付け又は一体的に備えられる。入力装置７０は、各種接合条件等の設定入力に用いることができる。

次に、基本的には以上のように構成される接合装置１０の動作及び作用について、図３に示す巻線チップインダクタの導線５０（端部５０ａ）と電極５２とを接合する場合を例示して、図４に示すフローチャートに基づき説明する。図４は、本実施形態に係る接合装置１０によるワークＷの接合手順を示すフローチャートである。

図４に示す接合工程の作業開始時、例えば、一日の作業開始時や段取り換え時等には、ヒータチップ１２を含む装置のウオームアップ運転を行って、当該ヒータチップ１２を所定温度まで予備加熱する。

先ず、図４のステップＳ１において、時間・温度監視制御部１８の入力装置７０又は制御部１６の図示しない入力部を操作して接合装置１０の電源をＯＮした後、ウオームアップを開始する。ここで、制御部１６では、前記の電源ＯＮを受けて、ウオームアップ運転用の設定で装置全体を制御すると共に、ウオームアップ開始信号を時間・温度監視制御部１８に送信する。このウオームアップ運転は、ヒータチップ１２をワークＷ及び接合部材から離間させた状態で行い、当該ヒータチップ１２が所定温度となるまで通電する。

ステップＳ２において、ウオームアップ条件として、接合用電源１４によるヒータチップ１２への通電電流値Ｉ０、通電時間ｔ０、通電間隔ｃ０及び許容温度範囲Ｔ０等を入力装置７０等によって設定する。前記許容温度範囲Ｔ０とは、ウオームアップでのヒータチップ１２の目標温度範囲である。

接合用電源１４では、前記設定されたウオームアップ条件に基づき、時間・温度監視制御部１８からの通電ＯＮ信号（通電開始信号）を受けてヒータチップ１２への通電を開始する。なお、このようなウオームアップ条件は、各設定値を個別に設定してもよく、又は、所定の設定条件を複数条件（例えば、６３条件）準備しておき、その条件番号を設定するようにしてもよい。

すなわち、接合用電源１４には、上記設定された通電電流値Ｉ０に基づく指令電流Ｃが入力されるため、該指令電流Ｃを目標電流として上記のフィードバック制御を実施して、ヒータチップ１２への通電時間ｔ０、通電間隔ｃ０での断続的な通電（パルス通電）を行う（図５参照）。そうすると、図５に示すように、各通電の度、熱電対４６で検出されるヒータチップ１２の温度Ｔ（チップ温度Ｔ）が上昇（発熱）及び下降（放熱）を繰り返しながら全体として次第に上昇し、次第に一定温度で安定する。

そこで、ステップＳ３において、ＣＰＵ６２は、図５に示されるチップ温度Ｔのうち、通電毎の最高温度であるピーク温度を繋いだ上ピーク温度ＰＨをサンプリングし、上ピーク温度ＰＨが上記ステップＳ２で設定された許容温度範囲Ｔ０の範囲内となったか否かを判定する。

例えば、所定時間一定値として検出された上ピーク温度ＰＨが、許容温度範囲Ｔ０の範囲外であると判断された場合には、再びステップＳ２に戻り、ウオームアップ条件の再設定を行う。一方、上ピーク温度ＰＨが、許容温度範囲Ｔ０の範囲内であると判断された場合には、ヒータチップ１２が所望の温度まで加熱され、ウオームアップが完了したと判断して、時間・温度監視制御部１８から制御部１６にウオームアップ完了信号が送信され、次にステップＳ４が実行される。

ステップＳ４では、時間・温度監視制御部１８から制御部１６に接合開始信号が送信され、制御部１６では、接合運転用の設定で装置全体を制御する。

そこで、ステップＳ５において、ワークＷと接合部材の接合条件として、接合用電源１４によるヒータチップ１２への通電電流値Ｉｗ、許容電流範囲Ｉａ、通電時間ｔｗ、通電間隔ｃｗ、許容温度範囲Ｔｗ及び許容時間範囲ｔｍ等を入力装置７０等により設定する。前記許容電流範囲Ｉａとは、ヒータチップ１２へと通電される電流の許容範囲である。前記許容温度範囲Ｔｗとは、接合時におけるヒータチップ１２のピーク温度の目標温度範囲である。前記許容時間範囲ｔｍとは、接合時においてヒータチップ１２が通電開始からピーク温度等に達するまでの目標時間範囲である。

次いで、ステップＳ６において、加圧部４０では制御部１６からの加圧信号Ｐを受けてヒータチップ１２のワークＷへの当接を行うと共に、接合用電源１４では、設定された接合条件（通電条件）に基づき、時間・温度監視制御部１８からの通電ＯＮ信号（通電開始信号）を受けてヒータチップ１２への通電を開始し、同時に、各通電に対応する通電タイミング信号を時間・温度監視制御部１８に出力する。なお、このような接合条件は、上記のウオームアップ条件と同条件としてもよく、又は、ヒータチップ１２のワークＷへの接触による放熱（冷却）等を考慮して条件を変更してもよい。また、接合条件についても、ウオームアップ条件と同様に、各設定値を個別に設定してもよく、又は、所定の設定条件を複数条件（例えば、６３条件）準備しておき、その条件番号を設定するようにしてもよい。

ステップＳ７では、上記の通電開始に伴い、時間・温度監視制御部１８による時間・温度監視制御が実行される。ここで、図６に示すフローチャート及び図７に示すタイミングチャートを参照しながら、この時間・温度監視制御に係る方法について説明する。

先ず、当該ステップＳ７における時間・温度監視制御においては、図７の時刻ｔ１での通電開始信号に基づき、時刻ｔ２にて接合用電源１４による通電が開始されると共に、該接合用電源１４から通電タイミング信号が出力される。

そこで、図６のステップＳ７ａにおいて、前記通電タイミング信号に基づき、ＣＰＵ６２において、熱電対４６で得られるチップ温度Ｔのピーク温度（第１温度）Ｔ１と、該ピーク温度Ｔ１の半分（１／２）となる１／２ピーク（第２温度）温度Ｔ２と、ピーク温度Ｔ１に達するまでの時間（第１経過時間）ｔｐと、１／２ピーク温度Ｔ２に達するまでの時間（第２経過時間）ｔｈとが演算される。すなわち、図７の時刻ｔ２でチップ温度Ｔの測定が開始される。その後、ピーク温度Ｔ１が測定される時刻がｔ４であり、１／２ピーク温度Ｔ２が測定される時刻がｔ５である。温度Ｔ１、Ｔ２がそれぞれ測定された後、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間に前記の演算が実行される。

この際、温度測定は時刻ｔ２から開始されているのであるが、ＣＰＵ６２によるチップ温度Ｔ（Ｔ１、Ｔ２）のモニタリングは、ヒータチップ１２への通電ノイズの影響による誤測定を回避するため、通電中は行わず、通電終了後の時刻ｔ３から開始することが好ましい。

なお、ピーク温度Ｔ１及び時間ｔｐと共に計測される１／２ピーク温度Ｔ２及び時間ｔｈは、必ずしもピーク温度Ｔ１の半分の温度である必要はなく、つまりピーク温度Ｔ１の所定比率となる温度であればよく、例えば、温度Ｔ２をピーク温度Ｔ１を経過した後、該温度Ｔ１の３０％となる温度に設定してもよく、時間ｔｈもその際の通電開始からの経過時間とすればよい。さらに、前記ピーク温度Ｔ１とは、厳密な意味ではなく、実際のピーク値の前後所定範囲内をも含むものであり、１／２ピーク温度Ｔ２についても同様である。

また、本実施形態の場合、図８に示すように、接合用電源１４によるヒータチップ１２への通電時間ｔｗ、通電間隔ｃｗによる断続的な通電（パルス通電）毎に１つのワークＷと接合部材の接合工程が完了するものとし、ＣＰＵ６２によって１工程毎のヒータチップ１２のピーク温度Ｔ１と、１／２ピーク温度Ｔ２とが測定・演算され、このときの時間ｔｐと時間ｔｈが演算される。

次いで、ステップＳ７ｂにおいて、ＣＰＵ６２は、ピーク温度Ｔ１に達するまでの時間ｔｐと、１／２ピーク温度Ｔ２に達するまでの時間ｔｈとが、それぞれ設定された許容時間範囲ｔｍ内であるか否か、具体的には、時間ｔｐが許容時間範囲ｔｍに設定された当該時間ｔｐの上下限値内であるか否か、及び、時間ｔｈが許容時間範囲ｔｍに設定された当該時間ｔｈの上下限値内であるか否かを判定するＧＯ／ＮＧ判定を実行する。

そこで、ステップＳ７ｃにおいて、ＣＰＵ６２は、上記ステップＳ７ｂでのＧＯ／ＮＧ判定の結果をＧＯ／ＮＧ判定信号として、制御部１６及び表示装置６８へと出力する（図１参照）。

この際、制御部１６では、前記ＧＯ／ＮＧ判定の判定結果について、時間ｔｐ、ｔｈが許容時間範囲ｔｍ内であるＧＯ信号を受信した場合には、時間・温度監視制御部１８を介して又は直接的に接合用電源１４を制御し、これにより、次のワークＷと接合部材の接合工程が実行される。一方、時間ｔｐ、ｔｈが許容時間範囲ｔｍ外であるＮＧ信号を受信した場合には、時間・温度監視制御部１８を介して又は直接的に接合用電源１４を制御し、図示しない排出手段により当該接合されたワークＷを接合不良品であると判断して外部に排出させる。同時に、表示装置６８では、前記ＧＯ／ＮＧ判定の結果を表示し、ＮＧ判定の場合には警告画面を表示する。当然、ＧＯ判定の場合にも表示装置６８にその旨を表示させてもよい。

上記ステップＳ７（ステップＳ７ａ〜Ｓ７ｃ）の時間・温度監視制御部１８による時間・温度監視制御が完了すると、次に、ＣＰＵ６２は、図４のステップＳ８において、前記測定されたピーク温度Ｔ１が設定範囲内、具体的には、設定された許容温度範囲Ｔｗ（上限温度Ｔ１Ｈ、下限温度Ｔ１Ｌ）内にあるか否かを判定する（図８参照）。

ステップＳ８において、前記測定されたピーク温度Ｔ１が許容温度範囲Ｔｗ内にあると判定された場合には、次にステップＳ１４が実行され、今回の接合は良好に行われたものと判断し、今回の接合工程と同条件にて次のワークＷと接合部材の接合工程がステップＳ６に戻って実行される。

一方、ステップＳ８において、前記測定されたピーク温度Ｔ１が許容温度範囲Ｔｗ内にないと判定された場合には、次にステップＳ９が実行される。

ステップＳ９では、前記ピーク温度Ｔ１が上限温度Ｔ１Ｈよりも高いか否かを判定する。ピーク温度Ｔ１が上限温度Ｔ１Ｈより高いと判定された場合には、通電電流値Ｉｗが高すぎると判断し、次にステップＳ１０を実行して通電電流値Ｉｗを所定値だけ下げる。一方、ピーク温度Ｔ１が上限温度Ｔ１Ｈより低いと判定された場合には、当該ピーク温度Ｔ１が許容温度範囲Ｔｗ内にないことも考慮して、下限温度Ｔ１Ｌより低いと判断し、次にステップＳ１１を実行して通電電流値Ｉｗを所定値だけ上げる。なお、上記したように通電電流値Ｉｗを含む接合条件が複数の条件番号として設定されている場合には、ステップＳ１０、Ｓ１１では、通電電流値Ｉｗを上下させる条件番号が選択される。これにより、連続的にワークＷと接合部材との接合を行う際にも常時適正な電流値による良好な接合を行うことができる。

ステップＳ１０又はＳ１１によって通電電流値Ｉｗが設定変更されると、次に、ステップＳ１２が実行される。

ステップＳ１２では、ステップＳ１０又はＳ１１で設定変更された通電電流値Ｉｗが許容電流範囲Ｉａ内であるか否かを判定する。通電電流値Ｉｗが許容電流範囲Ｉａ内であると判定された場合には、今回の設定変更された接合条件によって次の回のワークＷと接合部材との接合工程をステップＳ６に戻って実行し、以後同様にして複数個のワークＷと接合部材との接合工程が連続的に実施される。一方、通電電流値Ｉｗが許容電流範囲Ｉａ内にないと判定された場合には、ステップＳ１３において表示装置６８や図示しない警報装置に対して異常信号を出力し、操作者に異常を通知すると共に、接合工程を停止する。これにより、過剰な電流値や電流値不足によって接合不良を生じることを有効に回避することができる。

以上のように、本実施形態によれば、通電により発熱するヒータチップ１２を用いて、接合部材とワークＷ、例えば巻線チップインダクタの導線５０（端部５０ａ）と電極５２とを接合する場合に、ヒータチップ１２の時間・温度監視制御として、通電開始から当該ヒータチップ１２のピーク温度Ｔ１への到達時間ｔｐを監視すると共に、１／２ピーク温度Ｔ２への到達時間ｔｈを監視し、これら時間ｔｐ、ｔｈに基づき接合用接合状態の良否を判定することができ、この判定結果に基づき次の回のワークＷと接合部材の接合条件を保持又は変更し、以降の接合工程でも同様とする。これにより、例えば、ヒータチップ１２が複数回の使用により消耗・昇華した場合や、酸化した表面層をメンテナンスにより除去した場合等において当該ヒータチップ１２の容積、つまり熱容量が変化して、ピーク温度Ｔ１に達するまでの時間やピーク温度Ｔ１から冷却される時間等が変化した場合であっても、安定した接合を継続しながら接合状態を一層正確に管理することができ、ワークＷと接合部材との接合を連続的に行う場合であっても接合品質を一層向上させることが可能となる。

換言すれば、接合工程において前記の時間ｔｐ、ｔｈを監視することにより、例えば、ヒータチップ１２の状態を管理することができるため、該時間ｔｐ、ｔｈに基づき、ヒータチップ１２とワークＷとの接触面の接触状態、該ヒータチップ１２のコテ先部１２ａの状態やヒータチップ１２の摩耗・酸化状態、ヒータチップ１２へのワークＷからの絶縁被膜（糊膜）の付着状況等を判断することができる。

なお、上記実施形態では時間ｔｐ、ｔｈを両方とも用いる方法を例示したが、例えば、時間ｔｐのみ又は時間ｔｈのみを利用して、一層簡易的に接合状態の良否を判定することも可能である。

また、上記のようにワークＷとして、巻線チップインダクタの導線５０（端部５０ａ）と電極５２とを接合する場合には、通電時間を１００ｍｓ〜１０ｍｓ程度の極めて短時間にする必要があり、ヒータチップ１２の発熱が通電に対して遅れて生じることから温度制御が難しく、例えば電流制御だけでは安定した接合が難しいことになる。これに対して、本実施形態のように、接合用電源１４と共に時間・温度監視制御部１８を用いて前記時間ｔｐ、ｔｈをモニタリングすることにより、接合温度を一層安定させて、一層高品質な接合を行うことが可能となる。

本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

例えば、上記の実施形態では、図４のステップＳ３において、ＣＰＵ６２（図１参照）が図５に示されるチップ温度Ｔのうち、通電毎の最高温度であるピーク温度を繋いだ上ピーク温度ＰＨを用いて許容温度範囲Ｔ０の範囲内となったか否かを判定している。これに代えて、通電毎の最低温度であるピーク温度を繋いだ下ピーク温度ＰＬを判定に用いることもできる。こうすれば、上ピーク温度ＰＨに比べて通電時のばらつきが小さくなり、より安定した温度制御が可能である。

本発明の一実施形態に係る接合装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す接合装置に備えられる溶接電源の一例を示すブロック図である。 図１に示す接合装置に備えられるヒータチップ及びその周辺とワークとを拡大した説明図である。 本発明の一実施形態に係る接合装置によるワークの接合手順を示すフローチャートである。 ウオームアップ運転時のチップ温度変化及び通電電流を示す図である。 図１に示す時間・温度監視制御部による時間・温度監視制御の手順を示すフローチャートである。 図６に示す時間・温度監視制御を実施している際のタイミングチャートである。 図６に時間・温度監視制御を実施している際のチップ温度変化及び通電電流を示す図である。

符号の説明

１０…接合装置 １２…ヒータチップ
１２ａ…コテ先部 １４…接合用電源
１６…制御部 １８…時間・温度監視制御部
４２…ホルダ ４６、４９…熱電対
５０…導線 ５０ａ…端部
５２…電極 ６２…ＣＰＵ

Claims (7)

1. 通電により発熱するヒータチップをワークに押し当てて、該ヒータチップに所定時間通電することで前記ワークに接合部材を接合する接合方法であって、
   通電開始時から前記ヒータチップの温度がピーク値である第１温度になるまでの第１経過時間、及び前記ヒータチップの温度が前記第１温度を経過した後、該第１温度に対して所定比率となる第２温度になるまでの通電開始時からの第２経過時間を監視する第１のステップと、
   前記第１経過時間、及び前記第２経過時間に基づき、接合の良否を判定する第２のステップと、
   を有することを特徴とする接合方法。
2. 請求項１記載の接合方法において、
   前記第２のステップでは、
   前記第１経過時間及び前記第２経過時間が所定の許容時間範囲内であるとき接合良状態と判定し、
   前記第１経過時間及び前記第２経過時間が前記許容時間範囲外であるとき接合不良と判定する
   ことを特徴とする接合方法。
3. 請求項１又は２記載の接合方法において、
   前記ヒータチップへの通電を所定間隔で連続して行うことで複数個の前記ワークと前記接合部材との接合を連続して行い、
   前記第１のステップ及び前記第２のステップは、個々の前記ワークと前記接合部材との接合毎に実行され、
   前記第２のステップで判定された接合の良否に基づき、その次の回のワークと接合部材との接合条件を判断する第３のステップをさらに有する
   ことを特徴とする接合方法。
4. 請求項３記載の接合方法において、
   前記第３のステップでは、
   前記第１温度が所定の許容温度範囲の上限より高いときに前記ヒータチップへ通電する電流値を下げ、
   前記第１温度が前記許容温度範囲の下限より低いときに前記ヒータチップへ通電する電流値を上げる
   ことを特徴とする接合方法。
5. 請求項３又は４記載の接合方法において、
   前記第３のステップでは、
   前記ヒータチップへ通電する電流値が所定の許容電流範囲を外れた場合に接合動作を停止する
   ことを特徴とする接合方法。
6. 通電により発熱するヒータチップをワークに押し当てて、該ヒータチップに所定時間通電することで前記ワークに接合部材を接合する接合装置であって、
   前記ヒータチップへの通電を行う接合用電源と、
   前記接合用電源による通電開始時から前記ヒータチップの温度がピーク値である第１温度になるまでの第１経過時間、及び前記ヒータチップの温度が前記第１温度を経過した後、該第１温度に対して所定比率となる第２温度になるまでの通電開始時からの第２経過時間を監視する時間監視手段と、
   前記時間監視手段で得られた前記第１経過時間、及び前記第２経過時間に基づき、接合の良否を判定する判定手段と、
   を有することを特徴とする接合装置。
7. 請求項６記載の接合装置において、
   前記判定手段の判定結果に基づき、前記ヒータチップへ通電する電流値又は当該接合装置の接合動作を制御する制御手段をさらに有する
   ことを特徴とする接合装置。

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