JP5756988B2

JP5756988B2 - ヒータ温度測定用熱電対、ヒータ温度測定装置及びヒータ先端部の温度測定方法

Info

Publication number: JP5756988B2
Application number: JP2013193725A
Authority: JP
Inventors: 可伸安部
Original assignee: 株式会社アンベエスエムティ
Priority date: 2013-09-19
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2033-09-19
Also published as: JP2015059834A

Description

本発明は、ヒータ温度測定用熱電対、ヒータ温度測定装置及びヒータ先端部の温度測定方法に係り、特に、パルスヒータ等、細長い加熱エリアを持つヒータの温度測定に用いるのに好適な、ヒータ温度測定用熱電対、該熱電対を用いたヒータ温度測定装置、及び、該ヒータ温度測定装置を用いたヒータ先端部の温度測定方法に関する。

ビニールなどの接着封止やはんだ付けに際して、図１に例示する如く、接合物（図ではビニールシート）８、８’を押さえて圧力を加えながら、耐熱電線１３、１３’からヒータチップ（加熱刃とも称する）１２にパルス的に電気を流して抵抗発熱で片面（図１では上面）から加熱して接合するパルスヒータ１０が知られている。なお、パルスヒータ１０の接合対象は、図１に示したビニールシート８、８’に限定されず、基板のランド部にソルダーペーストを介して置かれたチップ部品のはんだ付け等にも用いられる。又、片面加熱の他、上下にヒータチップ１２を設けて上下両面から加熱する両面加熱もある。

このようなパルスヒータ１０の温度を測定する方法として、図１に示した如く、パルスヒータ１０のＣ字状の発熱部１１に熱電対１４をロウ付けしたり（以下、従来法１）、あるいは、出願人が特許文献１で提案したように、ワッシャ型の熱電対１６をねじ１７で発熱部１１のねじ孔１１ａに留めたりすること（以下、従来法２）が行われている。

特開２００９−５４５５５号公報

しかしながら、従来法１では、短時間のパルス加熱を繰り返すことによる温度サイクルの影響により熱電対１４のロウ付け部１５が剥がれてしまう。又、従来法１、２のいずれも、発熱部１１に熱電対１４又は１６を取付け加工する必要があるだけでなく、発熱部１１の温度を測定するのみで、ヒータチップ１２の接合面の温度を正確に測定することはできない等の問題点を有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、パルスヒータのチップ等のヒータ先端部の温度を、ヒータに加工を加えることなく、ヒータを熱電対の感温部に当てるだけで、簡単且つ正確に測定可能とすることを課題とする。

本発明は、互いに交差しないように配置された、異なる金属で構成される２本の熱電対線と、該２本の熱電対線の間に掛け渡されて接合された、前記２本の熱電対線の一方と同じ金属で構成される第３の熱電対線を備え、前記２本の熱電対線の他方と第３の熱電対線の接合箇所を感温部としたことを特徴とするヒータ温度測定用熱電対により前記課題を解決したものである。

ここで、前記熱電対線を薄板状又は細線状とすることができる。

また、前記熱電対線の厚み又は外径を１０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。

本発明は、又、前記ヒータ温度測定用熱電対が複数並設されていることを特徴とするヒータ温度測定装置を提供するものである。

ここで、前記熱電対の２本の熱電対線が載置される固定板と、少なくとも、前記２本の熱電対線と第３の熱電対線の接合箇所の一方で構成される感温部を空けて前記２本の熱電対線を前記固定板に固定する固定板と、を備えることができる。

本発明は、又、前記ヒータ温度測定用熱電対が両側面に複数並設された中央の固定板と、前記熱電対の感温部を空けて該熱電対を前記中央の固定板の両側にそれぞれ固定するための両側の固定板と、を備えたことを特徴とするヒータ温度測定装置を提供するものである。

本発明は、又、前記ヒータ温度測定装置をヒータの先端部で挟んで、ヒータ先端部の温度分布を測定することを特徴とするヒータ先端部の温度測定方法により、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、ヒータに加工を加えることなく、ヒータを熱電対の感温部に当てるだけで、ヒータ先端部の温度を簡単且つ正確に測定することが可能となる。

パルスヒータにおける従来の温度測定方法を示す斜視図本発明に係る第１実施形態のヒータ温度測定用熱電対の構成を示す（Ａ）平面図、（Ｂ）平面図のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図及び（Ｃ）同じくＣ−Ｃ線に沿う横断面図第１実施形態のヒータ温度測定用熱電対を用いて構成した本発明に係る第２実施形態のヒータ温度測定装置を示す（Ａ）正面図及び（Ｂ）分解した状態を示す、正面図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う横断面図第２実施形態で測温している状態の断面を示す斜視図本発明に係る第３実施形態のヒータ温度測定装置で測温している状態を示す断面図

以下、本発明を好適に実施するための形態（以下、実施形態という）につき、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、所謂均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組合わせても良いし、適宜選択して用いても良い。

本発明に係る第１実施形態のヒータ温度測定用熱電対（以下、単に熱電対と称する）２０は、図２（Ａ）（平面図）、（Ｂ）（平面図のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図）及び（Ｃ）（同じくＣ−Ｃ線に沿う横断面図）に示す如く、互いにほぼ平行に配置された、異なる金属（例えばＫ型熱電対の場合にはクロメルとアルメル）で構成される、例えば厚さ１０〜１００μｍ、望ましくは４０μｍ程度の熱容量の少ない２本の極薄の熱電対線２２、２４と、該２本の熱電対線２２、２４の間に、これらとほぼ直交するように掛け渡され、電気接合された後、全体の厚さが一定となるように前記２本の熱電対線２２、２４とプレス加工等で一体化された、前記２本の熱電対線２２、２４の一方と同じ金属（例えばクロメル又はアルメル）で構成される第３の熱電対線２６とを備えている。

ここで、熱電対線２２と２６が同じ場合は、異種の熱電対線２４と２６の接合箇所２５が感温部となり、熱電対線２４と２６が同じ場合は、異種の熱電対線２２と２６の接合箇所２３が感温部となる。

従って、前記感温部２３又は２５に、ヒータチップ１２等の先端を当てるだけで、測温が可能である。

パルスヒータ１０が上から下がるようにされたヒータダウンの場合に適した、本発明に係る第２実施形態のヒータ温度測定装置を、図３（Ａ）（正面図）及び（Ｂ）分解した状態を示す、正面図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う横断面図に示す。

本実施形態は、例えばステンレス板等で構成される固定板３０の上に、柔軟性・耐熱性・低熱膨張率のシリコンゴム板等で構成される絶縁板３２を敷き、その上に複数（図では５セット）の熱電対２０の先端部をセットし、更に前記第３の熱電対線２６と２本の熱電対線２２又は２４との接合箇所２３又は２５で構成される感温部を空けて、前記２本の熱電対線２２、２４を、例えば絶縁板３２と同様の絶縁板３６、及び、固定板３０と同様の固定板３４により、ビス３８などを用いて固定することにより、一体構造に固定されている。

このように、中央部分に感温部（２３又は２５）があり、熱電対線２２、２４の両端を絶縁板３２、３６を介して、固定板３０、３４で挟んでいることから、感温部以外が固定されており、感温部が動くことがない。又、熱電対線２２、２４の上下は、いずれも断熱機能、保持機能、寸法吸収機能に秀れるシリコンゴム板等であり、常に正確にヒータチップ１２等の温度を計測できる。

測定に際しては、作業台などの上に、前記ヒータ温度測定装置を、ヒータチップ１２の先端部が丁度、前記感温部（２３又は２５）に触るように固定する。図４に示す如く、ヒータチップ１２の先端部を下げて感温部（２３又は２５）に接触させることで、ヒータチップ１２の温度分布を迅速且つ正確に非破壊で測定できる。従って、毎日室内温度が異なる作業場であっても、速やかに正確な温度を計測でき、温度調整が容易であり、その手間がかからない。

なお、熱電対線２２、２４の配置は、平行に限定されず、交差しなければ平行でなくても良い。又、熱電対線２２、２４と熱電対線２６の交差角度も、直角に限定されない。

次に、上下からパルスヒータが接近するようにされた場合に適した、本発明に係る第３実施形態のヒータ温度測定装置を説明する。

この第３実施形態は、図５に示す如く、固定板３０の上下に第３の熱電対線２６を含む感温部（２３又は２５）を配置したものである。

本実施形態によれば、ヒータチップ１２が上下にあるタイプのパルスヒータのヒータチップ１２の温度分布を同時に測定することが可能である。

なお、前記実施形態においては、熱電対２０としてＫ型熱電対が用いられ、熱電対線２２、２４としてクロメルとアルメルが用いられていたが、熱電対の種類や熱電対線の材質は、これらに限定されない。

又、前記実施形態においては、熱電対２０が５セット配設されていたが、熱電対２０の数はこれに限定されず、１乃至４セットあるいは６セット以上であっても構わない。

測定対象もパルスヒータ１０のヒータチップ１２に限定されない。

１０…パルスヒータ
１１…発熱部
１２…ヒータチップ
２０…熱電対
２２、２４、２６…熱電対線
２３、２５…熱電対線接合箇所（一方が感温部）
３０、３４…固定板
３２、３６…絶縁板
３８…ビス

Claims

互いに交差しないように配置された、異なる金属で構成される２本の熱電対線と、
該２本の熱電対線の間に掛け渡されて接合された、前記２本の熱電対線の一方と同じ金属で構成される第３の熱電対線を備え、
前記２本の熱電対線の他方と第３の熱電対線の接合箇所を感温部としたことを特徴とするヒータ温度測定用熱電対。
前記熱電対線が薄板状又は細線状であることを特徴とする請求項１に記載のヒータ温度測定用熱電対。
前記熱電対線の厚み又は外径が１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のヒータ温度測定用熱電対。
請求項１乃至３のいずれかに記載のヒータ温度測定用熱電対が複数並設されていることを特徴とするヒータ温度測定装置。
前記熱電対の２本の熱電対線が載置される固定板と、
少なくとも、前記２本の熱電対線と第３の熱電対線の接合箇所の一方で構成される感温部を空けて前記２本の熱電対線を前記固定板に固定する固定板と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のヒータ温度測定装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載のヒータ温度測定用熱電対が両側面に複数並設された中央の固定板と、
前記熱電対の感温部を空けて該熱電対を前記中央の固定板の両側にそれぞれ固定するための両側の固定板と、
を備えたことを特徴とするヒータ温度測定装置。
請求項５又は６に記載のヒータ温度測定装置をヒータの先端部で挟んで、ヒータ先端部の温度分布を測定することを特徴とするヒータ先端部の温度測定方法。