JP5600512B2

JP5600512B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP5600512B2
Application number: JP2010166772A
Authority: JP
Inventors: 裕喜井上
Original assignee: アクテス京三株式会社
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-07-26
Also published as: JP2012028204A

Description

本発明は、微少領域を加熱するための加熱装置に関する。

微少な部品を基板等にはんだ付けをする場合、はんだ付け対象となる特定の部品の周囲のみを部分的に加熱したい場合が存在する。例えば、既に他の部品がはんだ付けされた基板等に対して、ある特定の微少部品を、追加ではんだ付けする場合等である。また、多数の部品が実装された基板等から、特定の微少部品を交換のため取り外したりする場合も、同様に部分的な加熱が必要となる。

このような場合、従来は、高価なレーザ加熱装置を利用してスポット加熱するしか方法がなかった。

なお、実開平５−１８７５１号公報には、レーザ光をレンズでスポット状に集光し、半田付け部に局所的に照射させ加熱して半田付けを行うレーザ加熱装置が記載されている。

実開平５−１８７５１号公報（段落０００２、図５）

本発明の目的は、微少領域の部分的な加熱が可能な接触式の加熱装置を提供することにある。

本発明に係る加熱装置は、微少領域に接触して、当該微少領域を加熱する加熱ピンと、当該加熱ピンを保持する加熱ピンホルダーと、当該加熱ピンホルダーの周囲に巻回されて、前記加熱ピンを高周波誘導加熱する加熱コイルとを備えることを特徴とする。

この場合において、前記加熱ピンは、前記微少領域の法線方向に対して、一定の角度だけ傾くように配置されているようにしてもよい。また、前記加熱ピンは、前記加熱コイルの中心からずれた位置に保持されているようにしてもよい。また、前記加熱ピン及び前記加熱コイルは、前記微少領域の法線方向に対して、一定の角度だけ傾くように配置されており、前記加熱ピンは、前記加熱コイルの中心から、斜め上方にずれた位置に保持されているようにしてもよい。

本発明によれば、微少領域の部分的な加熱が可能な接触式の加熱装置が提供される。

本発明による加熱装置１００の使用例を示す図である。加熱装置１００の主要部をなす加熱ヘッド１１０周辺を拡大して示した図である。加熱ピン１１１と、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３との位置関係を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明による加熱装置の使用例を示す図である。同図は、顕微鏡下での微少領域の加熱作業に、本発明による加熱装置を使用した場合を示すものである。

ここでは、ワーク上の微少領域の部分加熱に本発明による加熱装置を利用した例について説明する。なお、ここでの微少領域とは、従来、レーザ加熱装置を利用するしか部分加熱することができなかった程度の微少な領域（例えば、一辺の長さが数十〜数百μｍ程度の矩形領域）を意味するものとする。

同図に示すように、本発明による加熱装置１００は、その先端部に加熱ヘッド１１０を備えており、当該加熱ヘッド１１０によって、ワーク１０上の微少領域の加熱を行うものである。なお、同図では、簡単のため、加熱装置１００に接続される配線等については省略してある。また、加熱装置１００の後端部は、アーム部２０の先端に取り付けられている。アーム部２０の後端は、載置台３０上に固定されたＸＹＺステージ４０に固定されており、ＸＹＺステージ４０を適宜操作することで、一定の範囲内において、加熱装置１００を任意の位置に移動させることが可能となっている。一方、加熱対象となるワーク１０は、ＸＹステージ５０上に載置されている。

同図に示した状態において、作業者は、ＸＹＺステージ４０を操作することで、加熱装置１００の位置決めを行い、加熱ヘッド１１０の先端を、ワーク１０上の加熱対象となる微少領域に接触させた上で、加熱装置１００を動作させて、加熱対象となる微少領域の部分加熱を行う。

次に、加熱装置１００の詳細について説明する。

図２は、加熱装置１００の主要部をなす加熱ヘッド１１０周辺を拡大して示した図である。

同図に示すように、加熱装置１００は、その先端部分に加熱ヘッド１１０を備えている。加熱ヘッド１１０は、加熱ヘッドホルダ１２０に保持されることで、加熱装置１００の先端に取り付けられている。加熱ヘッドホルダ１２０は、鉛直方向（微少領域の法線方向）に対して一定の角度だけ傾けた状態で、加熱ヘッド１１０を保持するものである。加熱ヘッド１１０を傾けて配置するようにしているのは、上方から顕微鏡等で、加熱対象となる微少領域を観察できるようにするためである。

また、同図に示すように、加熱ヘッド１１０は、加熱ピン１１１と、加熱ピンホルダ１１２と、加熱コイル１１３とによって構成されている。

加熱ピン１１１は、細長い円柱状部材の先端に円錐状部材を結合させたような形状を有しており、その円錐状部の先端で、微少領域に接触して、当該微少領域を加熱するものである。加熱ピン１１１は、例えば、円柱状部の径が０．５ｍｍ程度のサイズに形成される。また、加熱ピン１１１は、加熱コイル１１３によって高周波誘導加熱されるものであって、例えば、高周波誘導加熱に適した合金等で構成される。

加熱ピンホルダ１１２は、加熱ピン１１１を保持する部材であって、概ね円柱状の形状を有し、その底面に、加熱ピン１１１を挿入するための穴が形成されている。また、加熱ピンホルダ１１２の周囲には、加熱コイル１１３が巻回されている。加熱ピンホルダ１１２は、例えば、耐熱性の絶縁材で構成される。

加熱コイル１１３は、加熱ピンホルダ１１２の周囲に巻回されて、その内部に配置された加熱ピン１１１を高周波誘導加熱するものである。加熱コイル１１３には、高周波電流を流すための配線（不図示）が接続されており、当該配線を介して、加熱コイル１１３に高周波電流が流されると、交番磁束が発生し、その結果、加熱ピン１１１に渦電流損等が生じて、加熱ピン１１１が発熱することになる。加熱コイル１１３は、例えば、耐熱性の電線で構成される。

次に、本実施形態における、加熱ピン１１１と、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３との位置関係について説明する。

図３は、加熱ピン１１１と、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３との位置関係を説明するための図である。

同図（ａ）に示すように、本実施形態においては、加熱ピン１１１は、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３に対して、同心状ではなく、偏心した状態で保持されている。すなわち、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３の中心線３０１より斜め上方（同図における右上方向）に少しずらした位置に、中心線３０１と平行に加熱ピン１１１が配置され、保持されるようになっている。加熱ピン１１１を基準に考えると、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３は、その中心線３０１が、加熱ピン１１１の中心線３０２より、斜め下方（同図における左下方向）へ少しずれた位置にくるように配置されることになる。そのため、加熱ピン１１１の先端における微少領域の法線３０３側への加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３の張り出し量が少なくなり、加熱ヘッド１１０の傾き量をあまり大きくしなくても、上方から加熱ピン１１１の先端付近の観察が可能となる。

同図（ｂ）及び（ｃ）は、加熱ピン１１１を、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３に対して、同心状に配置した例を示している。同図（ｂ）に示すように、加熱ピン１１１を、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３の中心（中心線３０１上）に配置した場合、加熱ヘッド１１０の傾き量が同図（ａ）と同程度では、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３が邪魔となって、上方から加熱ピン１１１の先端付近の観察ができないことになる。加熱ピン１１１を加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３に対して同心状に配置した場合に、上方からの視界を、同図（ａ）の場合と同程度確保するためには、同図（ｃ）に示すように、同図（ａ）の場合より、加熱ヘッド１１０の傾き量を大きくする必要がある。

加熱ヘッド１１０の傾き量を小さくすることで、部品等が比較的密集している場合等でも、他の部品等と干渉することなく、加熱ピン１１１の先端を加熱対象となる微少領域へ届かせることが可能となる。また、加熱ヘッド１１０の傾き量を小さくすることで、加熱ピン１１１が加熱により膨脹して伸びた場合であっても、縦方向（鉛直方向）の伸びと比較して、横方向（水平方向）の伸びが小さくて済み、横方向のずれを小さくすることが可能となる。

また、本実施形態においては、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３の径を小さくするのではなく、加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３の径を変えることなく、加熱ピン１１１を加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３に対して偏心させることで、上方からの観察の邪魔となる側の加熱ピンホルダ１１２及び加熱コイル１１３の張り出し量を少なくしているので、偏心させない場合より大きいコイル径を確保できることにもなる。

上述したような加熱装置１００において、加熱コイル１１３に１Ａ程度の高周波電流を１０秒前後流したところ、ピン先端が３００℃以上に加熱されることが確認できた。また、ガラスエポキシ基板に設けた１ｍｍ角Ｃｕパターン上のはんだメッキに、加熱ピン１１１を押し当て、加熱コイル１１３に１Ａ程度の高周波電流を１５秒程度流したところ、はんだが溶け始めることが確認できた。

１０ワーク
２０アーム部
３０載置台
４０ＸＹＺステージ
５０ＸＹステージ
１００加熱装置
１１０加熱ヘッド
１１１加熱ピン
１１２加熱ピンホルダ
１１３加熱コイル
１２０加熱ヘッドホルダ
３０１，３０２中心線
３０３法線

Claims

微少領域に接触して、当該微少領域を加熱する加熱ピンと、
当該加熱ピンを保持する加熱ピンホルダーと、
当該加熱ピンホルダーの周囲に巻回されて、前記加熱ピンを高周波誘導加熱する加熱コイルと
を備え、
前記加熱ピン及び前記加熱コイルは、前記微少領域の法線方向に対して、一定の角度だけ傾くように配置されており、
前記加熱ピンは、前記加熱コイルの中心から、斜め上方にずれた位置に保持されている
ことを特徴とする加熱装置。