JP6406687B2 - 半田付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品の半田付けを行う半田付け装置に関する。

近年、多くの電気機器が電子部品を実装した電子回路を搭載している。前記電子回路では、配線基板に形成された貫通孔（スルーホール）に前記電子部品の端子やワイヤを挿入し、その先端部分を前記スルーホールの周囲に形成された配線パターン（ランド）に半田付けすることで、電子部品やワイヤの配線基板への実装固定を行っている。前記半田付けを精度よく且つ効率よく行う半田付け装置が、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の半田付け装置は、筒状の鏝先を備えている。前記半田付け装置は、スルーホールから突出した端子（又はワイヤ）の先端を鏝先の筒内面で囲んだ状態で、筒内に糸半田を供給する。そして、前記鏝先を加熱することで、半田を溶融させるとともに溶融した半田（溶融半田）を前記端子の周囲に均等に供給し、前記端子と前記ランドとを半田付けする。このような半田付け装置を用いることで、不要箇所に溶融半田及び（又は）フラックスが付着するのを抑制する。

特許第5184359号公報

前記半田付け装置では、鏝先を配線基板と接触させた状態で、配線基板の予備加熱を行い、半田付けを行うため、端子の予備加熱の状態、鏝先の筒内面での糸半田の供給状態、溶融状態等を確認することが困難である。

このような半田付け装置において、半田付けの各動作のタイミングを時間で管理する方法が考えられる。半田付けの動作を時間で管理する場合、糸半田が供給されていない状態や過剰に溶融していなくても、一定時間が経過することで、半田付けが完了したと判断するため、半田付けの精度が低下し、再度半田付けをやり直す必要があるため効率が低下する恐れがある。

そこで本発明は、簡単な構造を有しコストの上昇を抑制するともに、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことができる半田鏝及び半田付け装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、半田が供給される貫通孔が形成された筒形状の鏝先と、前記鏝先を加熱するヒータユニットと、前記鏝先の温度を取得する温度取得部と、前記温度取得部で取得された前記鏝先の温度に基づいて、前記ヒータユニットの出力を制御する制御部を備えている半田付け装置を提供する。

この構成によると、鏝先の温度を測定しその温度に基づいてヒータユニットの出力を制御するため、鏝先の温度を精度よく調整することが可能となっている。これにより、鏝先を半田付けに適した温度に維持することができるので、効率よく半田付けを行うことが可能である。

また、鏝先の温度の変化より、鏝先及び（又は）鏝先の周囲の状態を検知することができるので、適切ではない条件での半田付けが行われるのを抑制することが可能であり、不良品の発生を減らす、すなわち、効率のよい半田付けを行うことが可能である。

上記構成において、前記温度取得部は、前記鏝先の温度を直接測定する温度測定器を備えていてもよい。この構成によると、鏝先の温度を直接測定する構成であるため、測定精度が高く、鏝先及び（又は）鏝先の周囲の状態を精度よく検知することができる。

上記構成において、前記温度取得部は、前記ヒータユニットの温度を測定する温度測定器を備えており、前記制御部が前記温度測定器が測定した温度に基づいて前記鏝先の温度を推定するようにしてもよい。この構成によると、鏝先に温度測定器のような部材が取り付けられないので、鏝先の着脱が容易である。また、鏝先として、従来用いてきたものを利用できるので汎用性を高めることができる。

上記構成において、前記温度取得部は、前記鏝先の温度を直接測定する第１温度測定器と、前記ヒータユニットの温度を測定する第２温度測定器とを備えていてもよい。

上記構成において、前記制御部は、前記第１温度測定器が取得した温度が前記第２温度測定器が取得した温度よりも低く、その温度差が一定の範囲内にあるとき、前記ヒータユニットから前記鏝先に適切に熱が伝導していると判断するようにしてもよい。

上記構成において、前記制御部は、前記第１温度測定器が取得した温度が前記第２温度測定器が取得した温度よりも高いか一定の範囲内で低いとき、供給された半田が前記貫通孔に到達する前に溶融したと判断するようにしてもよい。

上記構成において、前記鏝先が着脱可能にヒータブロックに取り付けられているとともに、前記温度測定器が前記鏝先に直接取り付けられており、前記温度測定器と前記制御部とが切り離し可能な接点を介して接続されるようにしてもよい。この構成によると、鏝先が振動或いは衝撃等で脱落した場合でも、接点で容易に切り離される構成となっているので、温度測定器と制御部とを接続する接続線が損傷しにくい。

上記構成において、前記温度測定器は、熱電対を備えているものであってもよい。熱電対を用いることで、コストを削減することができるとともに、設置場所を小さくでき、はんだ装置自体を小型化できる。

上記構成において、前記温度測定器は、非接触式の温度測定センサを備えているものであってもよい。非接触式の温度センサを備えることで、鏝先及び（又は）ヒータユニットの温度を直接測定するので測定精度を高めることができる。

上記構成において、前記温度測定器が、放射された赤外線を検出することで温度を測定する温度測定センサであり、前記温度測定センサに赤外線を反射する反射部材を備えていてもよい。この構成によると、赤外線を反射する反射部材の位置及び角度を変えることで、赤外線を温度測定センサに照射することができるので、温度測定センサの設置場所の自由度が高くなる。

上記構成において、前記制御部は、前記鏝先を半田付けを行う対象部材に接触し予備加熱を行うとき、前記鏝先の温度変化が所定の条件内に入っているとき正確な対象部材の予備加熱を行っていると判断するようにしてもよい。

上記構成において、前記制御部は、前記鏝先の貫通孔の内部で供給された半田を溶融するとき、前記鏝先温度変化が所定の条件内に入っているとき、正確な大きさの半田が供給され、適切な状態に半田が溶融していると判断するようにしてもよい。

本発明によると、簡単な構造を有しコストの上昇を抑制するともに、精度よく且つ効率よく半田付けを行うことができる半田鏝及び半田付け装置を提供することができる。

本発明にかかる半田付け装置の一例の斜視図である。 図１に示す半田付け装置の断面図である。 本発明にかかる半田付け装置の概略を示すブロック図である。 本発明にかかる半田付け装置の鏝先の温度とヒータの出力とを示すタイミングチャートである。 半田付けを行う前のランド及び電子部品の端子の予備加熱を行う状態の半田鏝の断面図である。 鏝先の接触から一定時間経過するまでの鏝先の温度変化を示す図である。 鏝先の半田孔に糸半田を切断して形成した半田片を供給している状態の半田鏝の断面図である。 半田片が供給されてから一定時間経過するまでの鏝先の温度変化を示す図である。 本発明にかかる半田付け装置の他の例の一部の断面図である。 本発明にかかる半田付け装置の他の例の一部の断面図である。 参考例の一部の断面図である。 本発明にかかる半田付け装置のさらに他の例の一部の断面図である。 本発明にかかる半田付け装置のさらに他の例の一部の斜視図である。 図１３に示す半田付け装置の鏝先を取り外した状態の断面図である。 図１３に示す半田付け装置の鏝先を取り付けた状態の断面図である。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明にかかる半田付け装置の一例の斜視図であり、図２は図１に示す半田付け装置をII-II線で切断した断面図であり、図３は本発明にかかる半田付け装置の概略を示すブロック図である。なお、図１では、支持部１の一部を切断し、半田付け装置の内部を表示するようにしている。

本発明にかかる半田付け装置Ａは、上方から糸半田Ｗを供給し、下部に設けられた半田鏝Ｓａを利用し、半田鏝Ｓａの下方に配置される配線基板Ｂｄと電子部品Ｅｐとを半田付けする装置である。図１、図２、図３に示すように、半田付け装置Ａは支持部１、カッターユニット２、駆動機構３、半田送り機構６、半田鏝Ｓａ及び制御部８（図３参照）を備えている。

半田付け装置Ａは、治具Ｇｊに取り付けられた配線基板ＢｄのランドＬｄと、配線基板Ｂｄに配置された電子部品Ｅｐの端子とに溶融半田を供給し、接続固定を行う。半田付けを行うとき、治具Ｇｊを縦横に移動させ配線基板ＢｄのランドＬｄとの位置決めを行う。また、そして、半田付け装置Ａは上下方向に移動可能であり、位置決め後上下方向に移動することで、半田鏝Ｓａの先端をランドＬｄに接触させることができる。

支持部１は、立設された平板状の壁体１１を備えている。カッターユニット２は、半田送り機構６によって送られた糸半田Ｗを所定長さの半田片に切断するものである。カッターユニット２は、摺動ガイド１３に固定されたカッター下刃２２と、カッター下刃２２の上部に配置され、摺動可能に配置されたカッター上刃２１とを備えている。また、カッターユニット２は、駆動機構３の後述する第２アクチュエータ３２によって、上下方向（カッター上刃２１の摺動方向と交差する方向）に駆動されるプッシャーピン２３を備えている（図２参照）。

図２に示すように、カッター上刃２１は、半田送り機構６にて送られた糸半田Ｗが挿入される貫通孔である上刃孔２１１と、プッシャーピン２３が挿入された貫通孔であるピン孔２１２とを備えている。上刃孔２１１の下端の辺縁部は切刃状に形成されている。カッター下刃２２は、上刃孔２１１を貫通した糸半田Ｗが挿入される貫通孔である下刃孔２２１を備えている。下刃孔２２１の上端の辺縁部は切刃状に形成されている。上刃孔２１１と下刃孔２２１とは、糸半田Ｗが挿入されている状態で、糸半田Ｗと交差する方向にずれることで、互いの切刃によって糸半田Ｗを半田片に切断する。

上刃孔２１１とピン孔２１２とは、カッター上刃２１の摺動方向に並んで設けられている。カッター上刃２１は、上刃孔２１１と下刃孔２２１とが上下に重なる位置と、ピン孔２１２と下刃孔２２１とが上下に重なる位置との間を摺動する。

図２に示すように、駆動機構３は、カッター下刃２２に固定されカッター上刃２１を摺動させる第１アクチュエータ３１と、カッター上刃２１に取り付けられ、プッシャーピン２３を駆動する第２アクチュエータ３２とを備えている。第１アクチュエータ３１は、カッター下刃２２に固定されたシリンダ３１１と、シリンダ３１１の内部に配置され、供給される空気の圧力で伸縮するピストンロッド３１２とを備えている。ピストンロッド３１２の先端部分がカッター上刃２１に固定されており、ピストンロッド３１２の伸縮動作によってカッター上刃２１が摺動する。

なお、図２に示す半田付け装置Ａでは、第１アクチュエータ３１のピストンロッド３１２がシリンダ３１１から最も突出したとき、カッター上刃２１が図中左端にあり、上刃孔２１１が下刃孔２２１と上下に重なるようになっている。また、図示はしないが、ピストンロッド３１２がシリンダ３１１に収納されたとき、カッター上刃２１が図中右端に移動し、ピン孔２１２が下刃孔２２１と上下に重なるようになっている。

第２アクチュエータ３２は、カッター上刃２１に固定されたシリンダ３２１と、シリンダ３２１の内部に配置され、空気圧で伸縮するピストンロッド３２２とを備えている。ピストンロッド３２２の先端にはプッシャーピン２３が固定されている。第２アクチュエータ３２は、ピン孔２１２と下刃孔２２１とが上下に重なっている状態のとき、ピストンロッド３２２を伸長させることで、プッシャーピン２３を下刃孔２２１に挿入し、ピストンロッド３２２をシリンダ３２１に収容することでプッシャーピン２３を下刃孔２２１から抜く。カッターユニット２によって切断された半田片が下刃孔２２１に残っている場合でも、このプッシャーピン２３の動作によって、押し出される。

半田送り機構６は、糸半田Ｗを供給するものであり、糸半田Ｗを送る一対の送りローラ６１と、送りローラ６１で送られる糸半田Ｗをガイドするガイド管６２とを備えている。一対の送りローラ６１は、支持部１に取り付けられており、糸半田Ｗを挟むとともに、回転することで糸半田Ｗを下方に送る。送りローラ６１は回転角度（回転数）によって、送り出した糸半田の長さを決定している。

ガイド管６２は、弾性変形可能な管体であり、上端は、送りローラ６１の糸半田Ｗが送り出される部分に近接して配置されている。また、ガイド管６２の下端はカッター上刃２１の摺動に追従して移動するものであり、上刃孔２１１に連結されている。ガイド管６２はカッター上刃２１が摺動する範囲で引っ張られたり、突っ張ったりしないように設けられている。

図１、図２に示すように、半田鏝Ｓａは、カッターユニット２の下方に固定されている。本発明にかかる半田鏝Ｓａの詳細について説明する。

半田鏝Ｓａは、ヒータユニット４と、ヒータユニット４に取り付けられた鏝先５と、鏝先の温度を取得する温度取得部７とを備えている。図２に示すように、ヒータユニット４は、通電によって発熱するヒータ４１と、ヒータ４１を取り付けるためのヒータブロック４２と、ヒータブロック４２を保持するヒータブロック保持部４３とを備えている。

ヒータブロック４２は円筒形状を有しており、外周面には、ヒータ４１が巻き付けられている。ヒータブロック４２は、軸方向の下端部に鏝先５をとりつけるための断面円形状の凹部４２１と、凹部４２１の底部の中心部から反対側に貫通する半田供給孔４２２とを備えている。

ヒータブロック保持部４３は、平板状の本体部に形成された貫通孔である保持孔４３０を備えている。この保持孔４３０にヒータブロック４２の凹部４２１と反対側の端部を圧入することでヒータブロック４２はヒータブロック保持部４３に保持されている。なお、図２に示すように、ヒータブロック４２の保持孔４３０に圧入される部分は、小径になるように段差が形成されているが、これに限定されるものではなく、段差無しの形状であってもよい。

ヒータブロック保持部４３を支持部１に取り付けることで、半田鏝Ｓａが支持部１に固定される。図２に示すように、半田鏝Ｓａは、ヒータブロック保持部４３を支持部１に取り付けたとき、カッター下刃２２の下刃孔２２１とヒータブロック４２の半田供給孔４２２とが連通する。

図２に示すように、鏝先５は、円筒形状の部材であり、中央部分に軸方向に延びる半田孔５１を備えている。鏝先５は、高い熱伝導率を有する材料、例えば、炭化ケイ素、窒化アルミ等のセラミックやタングステン等の金属で形成されていることが好ましい。

鏝先５は、軸方向の上部をヒータブロック４２の凹部４２１に挿入して配置されており、下端部がヒータブロック４２より下方に突出する。そして、鏝先５の半田孔５１と半田供給孔４２１とが連通する。カッターユニット２で切断された糸半田は、下刃孔２２１から半田供給孔４２１を介して半田孔５１に供給される。

半田鏝Ｓａで半田付けを行う場合、ヒータブロック４２を介してヒータ４１の熱が伝達され、その熱で半田孔５１に供給された半田片を溶融する。半田付け装置Ａでは、筒形状の鏝先５の先端を、配線基板ＢｄのランドＬｄに接触させた状態で、半田付けを行うことで、半田やフラックスヒューム等が飛び散るのを抑制している。一方で、鏝先５で半田付けを行う部分を囲んだ状態で半田付けを行うため、半田付け時の半田の状態やランドＬｄの予備加熱状態を確認することが困難である。そこで、本発明にかかる半田付け装置Ａでは、温度取得部７で半田鏝Ｓａの鏝先５の温度を取得している。

図１、図２に示すように、温度取得部７は温度測定器である非接触式の温度測定センサ７１を備えている。このような非接触式の温度計としては、例えば、鏝先５から放射される赤外線を検出することで、鏝先５の温度を測定する放射温度計があるが、これに限定されない。温度測定センサ７１は、ヒータブロック保持部４３に形成されたステー４３１の先端に、赤外線を検出する検出部が鏝先５に向くように取り付けられている。そして、温度測定センサ７１は測定した温度の情報を電気信号として制御部８に送信できるようになっている。

制御部８について説明する。制御部８は、ＭＰＵやＣＰＵ等の論理回路を含む構成となっている。図３に示すように、制御部８は、駆動部３の第１アクチュエータ３１及び第２アクチュエータ３２、ヒータユニット４のヒータ４１、半田送り部６の送りローラ６１を制御するようになっており、各部と接続され、信号の送受信ができるようになっている。また、制御部８は、温度取得部７の温度測定センサ７１と接続しており、温度測定センサー７１で測定した鏝先５の温度を取得している。さらに、制御部８は、記憶部８１と接続しており、記憶部８１との間で情報をやり取りできるようになっている。記憶部８１は、情報の呼び出しが可能なＲＯＭ、呼び出し及び書き込みが可能なＲＡＭ、着脱が可能なフラッシュメモリ等の半導体メモリやハードディスク等を有している。

本発明にかかる半田付け装置Ａの動作について図面を参照して説明する。図４は本発明にかかる半田付け装置の鏝先の温度とヒータの出力とを示すタイミングチャートである。図４は上下段の２段の折れ線を備えており、上段が温度測定センサ７１で測定した鏝先５の温度の変化を、下段がヒータ４１の出力を示している。また、図４の横軸は時間であり、便宜上、最も左の部分をタイミングＳ０としている。さらに、図４において、ヒータ４１の出力として、第１出力Ｈ１、第２出力Ｈ２及び第３出力Ｈ３を利用するものとしている。

半田付け装置Ａでは、半田付けを迅速に行うため、駆動時間内は常に鏝先５を温度Ｔ１に維持している。鏝先５を温度Ｔ１に維持する間、ヒータ４１の出力は第１出力Ｈ１としている。つまり、ヒータ４１の出力を第１出力Ｈ１によって、鏝先５は温度Ｔ１に維持される。このとき、鏝先５は基板等に接触しておらず、半田片も供給されていない。

図５は半田付けを行う前のランド及び電子部品の端子の予備加熱を行う状態の半田鏝の断面図である。半田付け装置Ａでは、半田付けを行う前に、ランドＬｄ及びランドＬｄより突出している電子部品の端子の予備加熱を行う。この予備加熱を行うことで、溶融した半田を適切な位置に迅速に流し込むことが可能となっている。

図５に示すように、半田付け装置Ａでは鏝先５をランドＬｄに接触させ、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子を半田付けに先立って加熱する、予備加熱を行う。鏝先５をランドＬｄに接触させると、鏝先５が保有している熱がランドＬｄに伝達する。そのため、鏝先５の温度が急激に減少する。図４に示すように、鏝先５がランドＬｄに接触するタイミングＳ１で鏝先５の温度が低下する。

制御部８は、半田付け装置Ａの移動を制御しているか、又は、別途設けられた移動を制御する制御部（不図示）から移動したことの情報を取得しているため、前記鏝先５がランドＬｄと接触するタイミングＳ１の情報を取得している。上述のとおり、鏝先５の温度は、ランドＬｄとの接触により低下するため、制御部８は、鏝先５とランドＬｄが接触する（接触しているとされる）タイミングＳ１で、ヒータ４１の出力を第１出力Ｈ１から第２出力Ｈ２に切り替える（図４参照）。なお、図４に示しているように、第１出力Ｈ１より第２出力の方が大きな出力である。

制御部８は、タイミングＳ１で鏝先５とランドＬｄとが接触したとの認識は、半田付け装置Ａの動作に基づくものであり、鏝先５が半田付けを行うランドＬｄとは異なるランドと接触していたり、ランドＬｄと正確に接触していなかったりする場合も考えられる。そこで、制御部８は、鏝先５の温度に基づいて鏝先５とランドＬｄの接触を確認している。以下に、制御部８による鏝先５とランドＬｄとの接触の確認について説明する。

温度測定センサ７１は常時、鏝先５の温度を測定している。制御部８は鏝先５がランドＬｄと接触したと（又は接触したとされる）タイミング（タイミングＳ１）及そのときの鏝先５の温度を記憶部８１に記憶させる。そして、制御部８は、タイミングＳ１から予め決められた時間が経過したとき（タイミングＳ２）の鏝先５の温度を取得する。そして、制御部８はタイミングＳ２の温度（タイミングＳ１との温度差）に基づいて、鏝先５とランドＬｄとの接触を確認している。

図６は鏝先の接触から一定時間経過するまでの鏝先の温度変化を示す図である。図６において、実線ＣＬ１が予め決められているランドＬｄ（適切なランドＬｄとする）に鏝先５が接触したときの温度変化である。残り３本の破線のうち破線ＣＬ２、ＣＬ３は予め決められたランドＬｄとは異なるランドと接触した場合の鏝先５の温度変化を示し、破線ＣＬ４は鏝先５がランドＬｄと接触しない場合の鏝先５の温度変化を示している。

図６に示すように、鏝先５が半田付けを行う適切なランドＬｄと接触した場合、タイミングＳ１からタイミングＳ２に至るまでの鏝先５の温度は、実線ＣＬ１をたどり、タイミングＳ２で鏝先５の温度は温度Ｔ３になる。

一方、接触したランドＬｄの大きさが、半田付け予定のランドよりも大きい場合や比熱が大きい場合、鏝先５から多くの熱が奪われる。そのため、タイミングＳ２では、適切なランドＬｄと接触している場合に比べ鏝先５の温度が低くなる（破線ＣＬ２、温度Ｔ３２）。逆に、接触したランドＬｄが、半田付け予定のランドよりも小さい場合は逆に、鏝先５の温度が高くなる（破線ＣＬ３、温度Ｔ３３）。また、鏝先５がランドＬｄと接触しない場合、鏝先５はランドＬｄに熱を奪われない。また、ヒータ４１は第１出力Ｈ１から第２出力Ｈ２に上げているので、タイミングＳ２ではタイミングＳ１で測定したときに比べて鏝先５の温度が高くなる（破線ＣＬ４、温度Ｔ３４）。

制御部８は、鏝先５の温度が実線ＣＬ１の温度Ｔ３になったとき、鏝先５が半田付け予定のランドＬｄに正確に接触していると判断する。逆に実線ＣＬ１から離れた温度変化をした場合、制御部８は、半田付け予定のランドＬｄと正確に接触していないか、異なるランドＬｄに接触しているか或いは鏝先５がランドＬｄと接触していないと判断する。なお実線ＣＬ１で示す鏝先５の温度変化の情報は予め記憶部８１に記憶しており、制御部８はその情報と温度測定センサ７１からの鏝先５の実測温度とを比較している。

制御部８は半田付け予定のランドＬｄと鏝先５とが接触していないと判断したとき、半田付け装置Ａは、例えば、ヒータ４１の出力を調整し、鏝先５を現在接触しているランドＬｄから離間させるような動作を行う。

図４に示すように、鏝先５が半田付けを行う適切なランドＬｄと接触しているとき、制御部８は、ヒータ４１が第２出力Ｈ２を出力している状態を維持する。鏝先５とランドＬｄとの温度が一致すると鏝先５の温度は下降から上昇に転じる。その後、鏝先５の温度とランドＬｄの温度は略同じ温度で遷移（上昇）する。すなわち、鏝先５の温度が予め決められた予備加熱温度Ｔ２に到達したとき、ランドＬｄ及び電子部品Ｅｐの端子も予備加熱温度Ｔ２に昇温される。このことを利用して、制御部８は鏝先５が予備加熱温度Ｔ２に上昇したとき（タイミングＳ３）、ランドＬｄ、電子部品Ｅｐの端子の予備加熱が完了したと判断する。

図７は鏝先の半田孔に糸半田を切断して形成した半田片を供給している状態の半田鏝の断面図である。制御部８は、鏝先５の温度が温度Ｔ２になるタイミングＳ３でランドＬｄ及び電子部品Ｅｐの端子の予備加熱が完了したものと判断し、第１アクチュエータ３１を駆動し糸半田Ｗを半田片Ｗｈに切断する。そして、制御部８は、第２アクチュエータ３２を駆動しプッシャーピン２３で切断された半田片Ｗｈを押し、半田片Ｗｈを鏝先５の半田案５１に供給する（図７参照）。

半田片Ｗｈは鏝先５の半田孔５１の内部で溶融するとき、鏝先５から融解熱を奪う。半田片Ｗｈは溶融するとき多くの熱を必要とするため、鏝先５の温度は下降する。制御部８は鏝先５の半田孔５１の半田片Ｗｈを素早く溶融させるため、ヒータ４１の出力を第２出力Ｈ２から第３出力Ｈ３となるように、ヒータ４１の出力を制御する（図４参照）。

図７に示すように、半田片Ｗｈは、下刃孔２２１から半田供給孔４２１を介して半田孔５１に供給される。半田付け装置Ａでは、半田片Ｗｈが正しく供給されたか、正しい大きさ（長さ）の半田片Ｗｈが供給されたか、半田の溶融状態を外部から確認するために、鏝先５の温度の変化を利用している。

制御部８は予備加熱が終了したタイミング（タイミングＳ３）及そのときの鏝先５の温度を記憶部８１に記憶させる。そして、制御部８は、タイミングＳ３から予め決められた時間が経過したとき（タイミングＳ４）の鏝先５の温度を取得する。そして、制御部８はタイミングＳ４の温度（又は、タイミングＳ３との温度差）に基づいて、鏝先５とランドＬｄとの接触を確認している。

図８は半田片が供給されてから一定時間経過するまでの鏝先の温度変化を示す図である。図８において、実線ＤＬ１が正確な大きさの半田片Ｗｈが供給されたときの鏝先５の温度変化である。残り３本の破線のうち破線ＤＬ２、ＤＬ３は予め決められた大きさとは異なる半田片Ｗｈが供給されたときの鏝先５の温度変化を示し、破線ＤＬ４は半田片Ｗｈが供給されていないときの鏝先５の温度変化を示している。

図８に示すように、鏝先５の半田孔５１に適切な大きさの半田片Ｗｈが供給されると、タイミングＳ３からタイミングＳ４に至るまでの鏝先５の温度は、実線ＤＬ１をたどり、鏝先５の温度はタイミングＳ３のときの温度Ｔ２から、タイミングＳ４で温度Ｔ５に低下する。この温度低下は、上述もしているとおり半田の融解熱によるものである。

一方、供給された半田片Ｗｈが適切な大きさの半田片Ｗｈよりも大きい（長さが長い）場合、鏝先５から多くの熱が奪われる。そのため、タイミングＳ４では、適切な大きさの半田片Ｗｈが供給されている場合に比べ鏝先５の温度が低くなる（破線ＤＬ２、温度Ｔ５２）。逆に、供給された半田片Ｗｈが、適切な半田片Ｗｈよりも小さい場合は、鏝先５が奪われる熱が少なくなり、タイミングＳ４での鏝先５の温度が高くなる（破線ＤＬ３、温度Ｔ５３）。また、鏝先５の半田孔５１に半田片Ｗｈが供給されていない場合、鏝先５は半田片Ｗｈが溶融するときの融解熱を奪われない。また、ヒータ４１は第２出力Ｈ２から第３出力Ｈ３に上げているので、タイミングＳ４ではタイミングＳ３で測定したときに比べて鏝先５の温度が高くなる（破線ＤＬ４、温度Ｔ５４）。

制御部８は、鏝先５の温度が実線ＤＬ１の温度Ｔ５になったとき、鏝先５の半田孔５１に適切な半田片Ｗｈが供給されていると判断する。逆に実線ＤＬ１から離れた温度変化をした場合、制御部８は、供給された半田片Ｗｈの長さが短いか、半田片Ｗｈが供給されていないと判断する。なお、タイミングＳ４時点での実線ＤＬ１の温度変化の情報は予め記憶部８１に記憶しており、制御部８はその情報と温度測定センサ７１からの鏝先５の実測温度とを比較している。制御部８は半田付けを中止する。

なお、適切な大きさの半田片Ｗｈが供給されなかった場合の半田付け装置Ａの動作としては、例えば、次のものを挙げることができる。半田片Ｗｈが供給されている場合（鏝先５が破線ＤＬ２、ＤＬ３の温度変化を示した場合）、溶融した半田が流れ出て周囲を汚染してしまうのを抑制するため、ヒータ４１からの出力を停止し、鏝先５の温度が半田の流出を抑制できる温度になるまで待つ。一方、半田片Ｗｈが供給されていない場合（鏝先５が破線ＤＬ４の温度変化を示した場合）、ヒータ４１の出力を停止し鏝先５をランドＬｄから離す。また、半田片Ｗｈが供給されないような不良発生時には異常であることを報知するようにしてもよいし、停止するだけ又は再度同様の動作を行う構成となっていてもよい。

また、温度取得部７を利用し、半田片Ｗｈの溶融状態を確認することで、半田片Ｗｈに熱が確実に伝達されているかどうかを判断し、鏝先５の半田孔５１にドロスと呼ばれる付着物（炭化物、酸化錫等）の付着を検出することも可能である。

図４に示すように、適切な大きさの半田片Ｗｈが供給されているとき、鏝先５の温度は、半田片Ｗｈが溶融し終わるまで下がり、その後上昇する。そして、鏝先５の温度が、予め決められた温度Ｔ４まで上昇したとき、制御部８は半田付けが終了したと判断する。そして、半田付け終了した後、鏝先５が温度Ｔ１になった後、制御部８は、鏝先５の温度Ｔ１を維持するためヒータ４１の出力を第１出力Ｈ１に調整する。

このように、鏝先５の温度を測定し、その温度に基づいて、ヒータ４１の出力を調整することで、無駄な加熱をしなくなる。また、鏝先５の温度によって、鏝先５とランドＬｄとの適切な接触や、適切な長さの半田片Ｗｈの供給の判断を行うことができる。これにより、ランドＬｄや電子部品Ｅｐの加熱が不十分で半田付けが不十分になったり、過熱によって配線基板や電子部品を破損してしまったりする不具合の発生を抑制できる。また、半田片Ｗｈが供給されない状態で、半田付け動作を行ってしまい、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子とが接続されない状態で、製造工程を終了してしまうのを抑制し、不良品が多数出るのを未然に防ぐことが可能である。

また、本実施形態のように、非接触型の温度取得部７を用いることで、鏝先５を取り換えが容易である。また、温度を常時検出し、設定温度になったときの時間経過で異常を検出することも可能である。さらには、温度の時間変化パターンから状態を検出することも可能である。また、ワーク（ランド、端子）の形状や半田片の大きさ等に基づいて、時間と温度とを設定するデータベースを備えていてもよい。このとき、データベースの各パラメータは、事前テストによって取得するようにしてもよいし、学習機能を備えておき、随時データベースを更新できるようにしてもよい。

（第２実施形態）
本発明にかかる半田付け装置の他の例について図面を参照して説明する。図９は本発明にかかる半田付け装置の他の例の一部の断面図である。図９に示す半田付け装置Ｂの半田鏝Ｓａ２は温度取得部７ｂが、赤外線を検出する温度測定器である温度測定センサ７１と、鏝先５から放出される赤外線を温度測定センサ７１に反射する反射部材７２を備えている。なお、温度測定センサ７１は半田鏝Ｓａの温度測定センサ７１と同様の構成を有している。また、半田付け装置Ｂのそれ以外の部分については、半田付け装置Ａと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号を付してあるとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

図９に示すように、温度測定センサ７１はステー４３１に取り付けられている。反射部材７２もまた図示を省略しているがステー４３１に取り付けられている。このように、反射部材７２を備えていることで、温度測定センサ７１の検出部を鏝先５に向けなくてもよく、温度測定センサ７１の設置場所の自由度を上げることができる。例えば、図９に示すように、温度測定センサ７１をステー４３１にしっかり固定することができる。

これ以外の特徴については、第１実施形態と同じである。

（第３実施形態）
本発明にかかる半田付け装置の他の例について図面を参照して説明する。図１０は本発明にかかる半田付け装置の他の例の一部の断面図である。図１０に示す半田付け装置Ｃの半田鏝Ｓａ３は、温度取得部７ｃとして、鏝先５ｃに第１熱電対７３を取り付けた構成としている。半田付け装置Ｃのその他の部分については、半田付け装置Ａと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号を付してあるとともに、同じ部位の詳細な説明は省略する。

半田鏝Ｓａ３に用いられる鏝先５ｃは、側面に設けられた凹穴に第１熱電対７３（温度測定器の一つ）を挿入、固定している。なお、第１熱電対７３の固定方法としては、セラミック接着剤で接着する方法を採用しているが、これに限定されるものではなく、鏝先５ｃの温度が上昇しても、固定状態をしっかり維持できるものを広く採用することができる。

このように、温度取得部７ｃとして第１熱電対７３を利用することで、非接触式の温度測定センサを利用するよりもコストを低減することが可能である。鏝先５ｃに第１熱電対７３を直接取り付けているので、鏝先５ｃの温度を精度よく測定することが可能である。

また、第１熱電対７３を利用することで、温度取得部７ｃの設置場所を小さくすることができ、半田付け装置Ｃ自体を小型化することが可能である。また、第１熱電対７３は、鏝先５ｃに直接接触しているため、鏝先５の近傍に赤外線を遮るような部材が配置された場合でも、鏝先５ｃの温度を検出することができる。また、温度取得部７や温度取得部７ｂは、外部からの衝撃や振動で測定部の角度がずれると測定が困難になるが、第１熱電対７３は鏝先５ｃに直接接続しているので、外部からの衝撃や振動が加えられても、鏝先５ｃの温度測定を続けることが可能である。すなわち、温度取得部７ｃを利用することで、外部からのちりやほこり等の混入や振動、衝撃等の外乱に強い半田付け装置Ｃを提供できる。

これ以外の特徴については第１実施形態及び第２実施形態と同じである。

（参考例）
半田付け装置の参考例について図面を参照して説明する。図１１は半田付け装置の参考例の一部の断面図である。図１１に示す半田付け装置Ｄの半田鏝Ｓａ４は、温度取得部７ｄとして、ヒータブロック４２ｄに第２熱電対７４を取り付けた構成としている。半田付け装置Ｄのその他の部分については、半田付け装置Ｃと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号を付してあるとともに、同じ部位の詳細な説明は省略する。

図１１に示すように、半田鏝Ｓａ４に用いられるヒータブロック４２ｄは、側面に設けられた凹穴に第２熱電対７４（温度測定器の一つ）を挿入、固定している。なお、第２熱電対７４の固定方法としては、第１熱電対７３と同じ方法を採用してもよいし、違う方法を採用してもよい。なお、これに限定されるものではなく、ヒータブロック４２ｄの温度が上昇しても、固定状態をしっかり維持できるものを広く採用することができる。

半田鏝Ｓａ４において、ヒータ４１の熱はヒータブロック４２ｄに伝導し、さらにヒータブロック４２ｄから鏝先５に伝導する。そのため、第２熱電対７４でヒータブロック４２ｄの温度を測定し、その情報を制御部８に送信することで、制御部８はその温度から鏝先５の温度を取得することができる。

なお、本参考例では、鏝先５の温度を直接測定しているものではないため、制御部８が取得する温度と、半田付け装置Ｄの半田付け動作の各タイミングとの関係は、第１実施形態で示した図４とは異なる関係となっている。

本参考例の半田付け装置Ｄを利用することで、鏝先５に熱電対を取り付けない構成となっているので、鏝先５の着脱を簡単に行うことができ、メンテナンス性を高めることが可能となる。また、従来の半田付け装置で用いていた鏝先や新たに作製された鏝先をとりつけることも可能である。

さらに、第２熱電対７４でヒータブロック４２ｄの温度を測定していることから、制御部８は第２熱電対７４が測定したヒータブロック４２ｄの温度が低い場合、ヒータ４１が正常に動作していないと判断することができる。このように、鏝先５だけでなく、ヒータユニット４の状態も検知することが可能である。

また、本参考例において、ヒータブロック４２ｄの温度を熱電対で測定しているが、半田付け装置Ａ、半田付け装置Ｂのように、非接触式の温度測定センサを利用してもよい。

なお、これ以外の特徴は第３実施形態と同じである。

（第５実施形態）
本発明にかかる半田付け装置のさらに他の例について図面を参照して説明する。図１２は本発明にかかる半田付け装置のさらに他の例の一部の断面図である。図１２に示す半田付け装置Ｅの半田鏝Ｓａ５は、温度取得部７ｅとして、鏝先５ｃに固定された第１熱電対７３と、ヒータブロック４２ｄに固定された第２熱電対７４を備えた構成としている。半田付け装置Ｅのその他の部分については、半田付け装置Ｃ及び半田付け装置Ｄと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号を付してあるとともに、同じ部位の詳細な説明は省略する。

第１熱電対７３及び第２熱電対７４はそれぞれ、制御部８に接続されている。そして、接続部８は、第１熱電対７３から鏝先５ｃの温度を取得しており、第２熱電対７４からヒータブロック４２ｄの温度を取得している。

半田片Ｗｈが半田供給孔４２１内で引っ掛かり、半田片Ｗｈが半田供給孔４２１の内部で溶融してしまう場合がある。このような場合、ヒータブロック４２ｄの温度が急激に低下する。半田付け装置Ｅでは、例えば、第１熱電対７３から取得した鏝先５ｃの温度はあまり下がっていないにも関わらず、第２熱電対７４から取得したヒータブロック４２ｄの温度の低下が著しい場合、制御部８は、半田片Ｗｈが半田供給孔４２１で溶融したと判断する。

また、制御部８は、第１熱電対７３から取得した鏝先５ｃの温度が、第２熱電対７４から取得したヒータブロック４２ｄの温度に対して、著しく低い場合（予め決められた温度差よりも大きな温度差がある場合）、ヒータ４１の熱が鏝先５ｃに伝達されていないと判断する。なお、ヒータ４１の熱が鏝先５ｃに伝達されない理由としては、ヒータブロック４２ｄと鏝先５ｃとの接触が十分でない場合や鏝先５ｃが破損し、隙間が開いて熱抵抗が形成されている場合等が考えられる。

これら以外にも、制御部８は、第１熱電対７３からの鏝先５ｃの温度情報と、第２熱電対７４からのヒータブロック４２ｄの温度情報とを利用して、半田鏝Ｓａ５の状態を検知することが可能である。

これ以外の特徴については、第３実施形態及び第４実施形態と同じである。

（第６実施形態）
本発明にかかる半田付け装置のさらに他の例について図面を参照して説明する。図１３は本発明にかかる半田付け装置のさらに他の例の一部の斜視図であり、図１４は図１３に示す半田付け装置の鏝先を取り外した状態の断面図であり、図１５は図１３に示す半田付け装置の鏝先を取り付けた状態の断面図である。本実施形態の半田付け装置Ｆの半田鏝Ｓａ６は鏝先５ｆを容易に着脱できる構成となっている。

図１３に示すように、ヒータブロック保持部４３は、接触部４３２と、接触部４３２とヒータブロック４２ｆとの間に配置された近接部４３３とを備えている。また、近接部４３３には、磁石４３４が取り付けられている。なお、磁石４３４は永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。ここでは、省エネルギの観点より、不使用時に電力の供給が不要永久磁石を利用している。

ヒータブロック４２ｆの凹部４２１の内面及び鏝先５ｆの挿入部５２はそれぞれテーパー形状であり、挿入部５２は凹部４２１に挿入される。また、鏝先５ｆは円筒形状の部分に固定された支持部５３と、支持部５３から離れて設けられた平板状の当接部５４と、支持部５３と当接部５４とを接続する接続部５５を備えている。なお、当接部５４は、鉄、ニッケル等の強磁性体で形成されている。また、磁石４３４と近接する部分に磁石を備える構成であってもよい。

そして、温度取得部７ｆは、ヒータブロック４２ｆに取り付けられた第２熱電対７４を備えているとともに、鏝先５ｆの温度に取り付けられた温度測定部７５を備えている。温度測定部７５は、鏝先５ｆの温度を測定するものであり、支持部５３及び当接部５４の内部に配索され鏝先５ｆに固定された第１熱電対７５１と、制御部８と接続し温度情報を含む信号を送信する信号線７５２と、当接部５４の上面より突出した接点７５３と、接触部４３２に設けられた接点７５４とを備えている。

当接部５４は、長尺状の部材であり、鏝先５ｆの挿入部５２を凹部４２１に挿入したとき、長手方向の先端側の端部は接触部４３１と接触するとともに、近接部４３３に設けられている磁石４３４の磁力によって引っ張られる。このとき、近接部４３３と当接部５４との間には隙間が介在し、すなわち、近接部４３３と当接部５４とは非接触な状態となっている。このように形成することで、鏝先５ｆは、当接部５４と接触部４３２との接触部分を中心とし、鏝先５ｆの挿入部５２を上方に押し上げるようなモーメントが発生する。このモーメントによって、挿入部５２が凹部４２１に押し当てられる。

そして、鏝先５ｆは、当接部５４が接触部４３２と当接したとき、接点７５３が接点７５４と接触する。これにより、熱電対７５１は、接点７５３及び接点７５４を介して信号線７５２と電気的に接続される。

半田付け装置Ｆでは、温度取得部７ｆの第１熱電対７５１が鏝先５ｆの温度を測定し制御部８に送信する。また、第２熱電対７４がヒータブロック４２ｆの温度を測定し制御部８に送信する。このように、半田付け装置Ｆでは、着脱可能な鏝先５ｆとヒータブロック４２ｆの温度を測定することが可能となっている。

このような構成とすることで、磁石４３４の磁力で引っ張るだけの簡単な構成で、鏝先５ｆをヒータブロック４２ｆに取り付けることができるとともに、鏝先５ｆの温度を測定するための第１熱電対７５１を制御部８に接続することができる。また、第１熱電対７５１の鏝先５ｆの外面と接続する部分は支持部５３の内部であり、接点７５３と接続する部分は当接部５４の内部であることから、第１熱電対７５が引っ張られにくく、第１熱電対７５１の断線や鏝先５ｆの表面から脱落するのを抑制することが可能である。

なお、本実施形態では、鏝先５ｆに設けられた当接部５４が、接触部４３２と接触し、近接部４３３と近接する構成としているが、近接部４３３を省略し、当接部５４に磁石４３４を設けた構成であってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

Ａ〜Ｆ 半田付け装置
Ｓａ、Ｓａ２〜Ｓａ６ 半田鏝
１ 支持部
１１ 壁体
１３ 摺動ガイド
２ カッターユニット
２１ カッター上刃
２１１ 上刃孔
２１２ ピン孔
２２ カッター下刃
２２１ 下刃孔
２３ プッシャーピン
３ 駆動機構
３１ 第１アクチュエータ
３１１ シリンダ
３１２ ピストンロッド
３２ 第２アクチュエータ
３２１ シリンダ
３２２ ピストンロッド
４ ヒータユニット
４１ ヒータ
４２ ヒータブロック
４２１ 凹部
４２２ 半田供給孔
４３ ヒータブロック保持部
４３０ 貫通孔
４３１ ステー
４３２ 接触部
４３３ 近接部
４３４ 磁石
５ 鏝先
５１ 半田孔
５２ 挿入部
５３ 支持部
５４ 当接部
５５ 接続部
６ 半田送り機構
６１ 送りローラ
６２ ガイド管
７、７ｂ〜７ｆ 温度取得部
７１ 温度測定センサ
７２ 反射部材
７３ 第１熱電対
７４ 第２熱電対
７５ 温度測定部
７５１ 第１熱電対
７５２ 信号線
７５３ 接点
７５４ 端子
Ｗ 糸半田
Ｗｈ 半田片
Ｂｄ 配線基板
Ｅｐ 電子部品
Ｌｄ ランド

Claims (11)

1. 所望量の半田片が上方から供給される貫通孔が形成された筒形状の鏝先と、
   前記鏝先を着脱自在に保持し、前記鏝先を加熱するヒータユニットと、
   前記鏝先の温度を直接測定する第１温度測定器と、
   前記鏝先の温度に基づいて、前記ヒータユニットの出力を制御する制御部を備えていることを特徴とする半田付け装置。
2. 第１温度測定器が、前記鏝先における溶融前の半田片が存在している領域の温度を測定する請求項１記載の半田付け装置。
3. 所望量の半田片が供給される貫通孔が形成された筒形状の鏝先と、
   前記鏝先を加熱するヒータユニットと、
   前記鏝先の温度を直接測定する第１温度測定器と、
   前記鏝先の温度に基づいて、前記ヒータユニットの出力を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記鏝先の貫通孔の内部で供給された半田片を溶融するとき、前記鏝先の温度変化が所定の条件内に入っているとき、正確な大きさの半田片が供給され、適切な状態に半田片が溶融していると判断することを特徴とする半田付け装置。
4. 所望量の半田片が供給される貫通孔が形成された筒形状の鏝先と、
   前記鏝先を加熱するヒータユニットと、
   前記鏝先の温度を直接測定する第１温度測定器と、
   前記鏝先の温度に基づいて、前記ヒータユニットの出力を制御する制御部と、
   前記ヒータユニットの温度を測定する第２温度測定器を備え、
   前記制御部は、前記第１温度測定器から取得した温度が前記第２温度測定器から取得した温度よりも低く、その温度差が一定の範囲内にあるとき、前記ヒータユニットから前記鏝先に適切に熱が伝導していると判断することを特徴とする半田付け装置。
5. 所望量の半田片が供給される貫通孔が形成された筒形状の鏝先と、
   前記鏝先を加熱するヒータユニットと、
   前記鏝先の温度を直接測定する第１温度測定器と、
   前記鏝先の温度に基づいて、前記ヒータユニットの出力を制御する制御部と、
   前記ヒータユニットの温度を測定する第２温度測定器を備え、
   前記制御部は、前記第１温度測定器から取得した温度が前記第２温度測定器から取得した温度よりも高いか一定の範囲内で低いとき、供給された半田片が前記貫通孔に到達する前に溶融したと判断することを特徴とする半田付け装置。
6. 前記鏝先が着脱可能にヒータユニットに取り付けられているとともに、前記第１温度測定器が前記鏝先に直接取り付けられており、
   前記第１温度測定器と前記制御部とが切り離し可能な信号接続部を介して接続されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の半田付け装置。
7. 前記制御部は、前記鏝先を半田付けを行う対象部材に接触し予備加熱を行うとき、前記鏝先の温度変化が所定の条件内に入っているとき正確な対象部材の予備加熱を行っていると判断することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の半田付け装置。
8. 前記制御部は、前記鏝先の貫通孔の内部で供給された半田片を溶融するとき、前記鏝先の温度変化が所定の条件内に入っているとき、正確な大きさの半田片が供給され、適切な状態に半田片が溶融していると判断する請求項１，請求項２，請求項４，請求項５いずれかに記載の半田付け装置。
9. 前記ヒータユニットの温度を測定する第２温度測定器を備え、
   前記制御部は前記第１温度測定器が測定した温度と前記第２温度測定器が測定した温度とに基づいて、前記鏝先の状態を推定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の半田付け装置。
10. 前記制御部は、前記第１温度測定器から取得した温度が前記第２温度測定器から取得した温度よりも低く、その温度差が一定の範囲内にあるとき、前記ヒータユニットから前記鏝先に適切に熱が伝導していると判断する請求項９に記載の半田付け装置。
11. 前記制御部は、前記第１温度測定器から取得した温度が前記第２温度測定器から取得した温度よりも高いか一定の範囲内で低いとき、供給された半田片が前記貫通孔に到達する前に溶融したと判断する請求項９又は請求項１０に記載の半田付け装置。