JP6958519B2

JP6958519B2 - はんだ付け装置

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Publication number: JP6958519B2
Application number: JP2018168746A
Authority: JP
Inventors: 永一郎宮原; 英典山田; 近藤　俊一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2038-09-10
Also published as: WO2020054619A1; JP2020040084A

Description

本開示は、はんだ付け装置に関する。

例えば特許文献１に開示されているように、はんだ付けの実行前に、はんだ付けされる部分を予め予備加熱しておくことにより、はんだ付けの出来栄えの向上を図ることが考えられている。この特許文献１には、予備加熱の手段として、筒状の鏝の先端に温調チップや温調キャップを装着する第１手段、筒状の鏝とアジャスターピンとの距離を調整して鏝の輻射熱を利用する第２手段、筒状の鏝内に加熱気体を供給する第３手段、が開示されている。

特開２０１０−２５８０００号公報

しかしながら、特許文献１の第１手段では、予備加熱の熱源である温調チップや温調キャップを基板に直接接触させることから、はんだ付けが必要な部分以外の部分にも熱が影響してしまう。また、特許文献１の第２手段では、筒状の鏝とアジャスターピンとの距離の調整が難しく、はんだ付けが必要な部分を最適な条件で予備加熱することが困難である。また、特許文献１の第３手段では、加熱気体の熱が殆ど筒状の鏝に奪われてしまい、はんだ付けが必要な部分を十分に予備加熱することが困難である。

特に、近年では、基板上においてはんだ付けが必要な部分に局所的にピンポイントではんだ付けすることができる技術の開発が求められている。しかしながら、上述した特許文献１に開示されているような従来の手段では、はんだ付けが必要な部分に局所的にはんだ付けするという要求に十分に対応することができない。

そこで、基板のスルーホールに設けられたランド内に電子部品の端子をはんだ付けする場合において、はんだ付けの実行前に、はんだ付けが必要な部分であるランドおよび端子を局所的に加熱することができるようにしたはんだ付け装置を提供する。

本開示に係るはんだ付け装置は、基板１００のスルーホール１０１に設けられたランド１０２内に電子部品の端子１１０をはんだ付けする装置１０であって、はんだ付けの実行前に予め前記ランドおよび前記端子を局所的に加熱する補助熱源１６，１７を備える。

この構成によれば、基板のスルーホールに設けられたランド内に電子部品の端子をはんだ付けする場合において、はんだ付けの実行前に、はんだ付けが必要な部分であるランドおよび端子を、補助熱源によって局所的に加熱することができる。

第１実施形態に係るはんだ付け装置の構成例を概略的に示すものであって、補助加熱実行時の状態例を示す図第１実施形態に係るはんだ付け装置の制御系の構成例を概略的に示すブロック図第１実施形態に係るはんだ付け装置の構成例を概略的に示すものであって、はんだ付け実行時の状態例を示す図第２実施形態に係るはんだ付け装置の構成例を概略的に示すものであって、補助加熱実行時の状態例を示す図（その１）第２実施形態に係るはんだ付け装置の構成例を概略的に示すものであって、補助加熱実行時の状態例を示す図（その２）第３実施形態に係るはんだ付け装置の構成例を概略的に示すものであって、補助加熱実行時の状態例を示す図第４実施形態に係るはんだ付け装置の構成例を概略的に示すものであって、補助加熱実行時の状態例を示す図

以下、はんだ付け装置に係る複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１に例示するはんだ付け装置１０は、例えばプリント基板などの基板１００のスルーホール１０１に設けられたランド１０２内に電子部品の端子１１０をはんだ付けする装置である。この場合、はんだ付け装置１０は、筒状のスリーブ１１によりはんだを溶解させてはんだ付けする、いわゆるスリーブはんだ付け装置である。

はんだ付け装置１０は、スリーブ１１、ヒータ１２、はんだ切断部１３などを有するスリーブユニット１４を備えている。はんだ付け装置１０は、基板１００に対し、スリーブユニット１４を鉛直方向および水平方向に移動可能に備えている。

スリーブ１１は、例えばセラミックなどで構成されており、鉛直方向に長い筒状に形成されている。スリーブ１１の内部は中空状となっている。ヒータ１２は、例えばスリーブ１１の上部の外側面に設けられており、スリーブ１１を加熱する。はんだ切断部１３は、図示しないはんだ供給部から供給される糸状のはんだを、図示しないカッタによって所定長さに切断して、はんだ片を形成する。はんだ切断部１３が形成するはんだ片は、スリーブ１１の内部に落下して供給される。そして、スリーブ１１の内部に供給されるはんだ片は、ヒータ１２によって加熱されているスリーブ１１の内周面に接触することにより溶融し、これにより、基板１００のランド１０２内に挿入されている電子部品の端子１１０が、溶融したはんだ片によってはんだ付けされる。

また、はんだ付け装置１０は、熱風供給部１６、近赤外線照射部１７を備えている。熱風供給部１６は、スリーブユニット１４によるはんだ付けの実行前に予めランド１０２および電子部品の端子１１０を遠隔から局所的に加熱する補助熱源の一例である。詳しい図示は省略するが、熱風供給部１６は、空気を加熱するヒータ、このヒータにより加熱された空気を送風する送風ファン、この送風ファンを回転させるファンモータなどを備えており、これらヒータおよびファンの駆動を制御することによって熱風を供給可能に構成されている。

また、熱風供給部１６は、基板１００に対し、鉛直方向および水平方向に移動可能に備えられている。また、熱風供給部１６は、例えば、当該熱風供給部１６自体が回動可能に設けられていることにより、あるいは、当該熱風供給部１６の熱風吹出口に設けられているルーバの回動が制御されることにより、熱風の吹き出し方向を調整可能に構成されている。

近赤外線照射部１７は、スリーブユニット１４によるはんだ付けの実行前に予めランド１０２および電子部品の端子１１０を遠隔から局所的に加熱する補助熱源の一例である。詳しい図示は省略するが、近赤外線照射部１７は、近赤外線を発生する近赤外線ヒータなどを備えており、この近赤外線ヒータの駆動を制御することによって近赤外線を照射可能に構成されている。

また、近赤外線照射部１７は、基板１００に対し、鉛直方向および水平方向に移動可能に備えられている。また、近赤外線照射部１７は、例えば、当該近赤外線照射部１７自体が回動可能に設けられていることにより、近赤外線の照射方向を調整可能に設けられている。

次に、はんだ付け装置１０の制御系の構成例について説明する。図２に例示する制御装置２０は、例えばマイクロコンピュータを主体として構成されており、ヒータ１２の駆動、はんだ切断部１３の駆動、スリーブユニット１４の駆動、熱風供給部１６の駆動、近赤外線照射部１７の駆動など、はんだ付け装置１０の動作全般を制御する。制御装置２０は、制御部の一例である。

制御装置２０は、基板１００上においてはんだ付けが必要な部分であるランド１０２および電子部品の端子１１０の温度を検知する温度検知センサ１８を備えている。この場合、温度検知センサ１８は、温度検知対象物の温度を遠隔から検知する、いわゆる非接触型の温度検知センサで構成されている。制御装置２０は、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７による加熱温度を温度検知センサ１８によって検知し、この検知温度に基づいて熱風供給部１６および近赤外線照射部１７の駆動つまり出力を制御するように構成されている。これにより、制御装置２０は、熱風供給部１６によるランド１０２および電子部品の端子１１０の加熱温度、近赤外線照射部１７によるランド１０２および電子部品の端子１１０の加熱温度を調整可能となっている。なお、温度検知センサ１８は、温度検知対象物に近接あるいは接触して温度を検知する、いわゆる接触型の温度検知センサで構成してもよい。

また、制御装置２０は、例えば、スリーブユニット１４を移動させるための図示しない移動機構の各種パラメータなどの変動値に基づいて、スリーブユニット１４の移動位置、換言すれば、スリーブ１１の移動位置を特定可能に構成されている。図１に例示するように、制御装置２０は、スリーブ１１の移動位置が当該スリーブ１１の先端部が基板１００の上面から離間する離間位置にあるときに、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７を駆動するように構成されている。これにより、制御装置２０は、スリーブユニット１４によるはんだ付け実施前に、予め、ランド１０２および電子部品の端子１１０を補助熱源によって補助的に加熱するようになっている。なお、離間位置は、スリーブ１１が基板１００から上昇した上昇位置として定義することができる。

また、図３に例示するように、制御装置２０は、スリーブ１１の移動位置が当該スリーブ１１の先端部が基板１００の上面に接触する接触位置にあるときには、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７の駆動を停止するように構成されている。これにより、制御装置２０は、スリーブユニット１４によるはんだ付け実施時においては、ランド１０２および電子部品の端子１１０を補助熱源によって加熱しないように構成されている。なお、接触位置は、スリーブ１１が基板１００側に下降した下降位置であり、はんだ付けを実行するはんだ付け実行位置の一例として定義することができる。

以上のように構成されるはんだ付け装置１０によれば、スリーブユニット１４によるはんだ付けの実行前に予めランド１０２および電子部品の端子１１０を遠隔から局所的に加熱する補助熱源として、複数種類、この場合、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７を備えている。この構成によれば、ランド１０２内に電子部品の端子１１０をはんだ付けする場合において、はんだ付けの実行前に、はんだ付けが必要な部分であるランド１０２および電子部品の端子１１０を、補助熱源によって遠隔から局所的にピンポイントで加熱することができる。よって、はんだ付けが必要な部分であるランド１０２および電子部品の端子１１０の温度を低下させることなく適切な温度に維持することができ、はんだ付けの出来栄えを良好にすることができる。

また、はんだ付け装置１０は、筒状のスリーブ１１の内部に供給されるはんだを加熱して溶融させることによりランド１０２に電子部品の端子１１０をはんだ付けする、いわゆるスリーブはんだ付け装置として構成されている。この種のスリーブはんだ付け装置は、はんだ付けが必要な部分に局所的にピンポイントではんだ付けを行う場合に好適である。

また、はんだ付け装置１０は、移動可能に設けられているスリーブユニット１４のスリーブ１１がはんだ付け実行位置の一例である下降位置に移動したことに応じて、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７の駆動を停止する。ここで、スリーブはんだ付け装置１０において、スリーブ１１は、例えば４００℃以上という高温に加熱されるものであり、従って、はんだ付け実行時にスリーブ１１がさらに熱風供給部１６や近赤外線照射部１７によって加熱されてしまうと、スリーブ１１が過度に高温となり、はんだ付けの出来栄えに悪影響を与えるおそれがある。そのため、スリーブ１１がはんだ付け実行位置に移動することに応じて熱風供給部１６および近赤外線照射部１７の駆動を停止することによって、スリーブ１１の過熱を回避することができ、はんだ付けの出来栄えを良好に維持することができる。

また、はんだ付け装置１０は、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７による加熱温度に基づいて、これら熱風供給部１６および近赤外線照射部１７の駆動を制御する。ここで、はんだ付けが必要な部分であるランド１０２および電子部品の端子１１０が過度に予備加熱されている状態、つまり、過度に高温となっている状態ではんだ付けを実行してしまうと、例えば、はんだの溶融が急峻になるなどして、はんだ付けの出来栄えに悪影響を与えるおそれがある。そのため、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７による加熱温度を制御することによって、はんだ付けが必要な部分であるランド１０２および電子部品の端子１１０が過度に高温になってしまうことを回避することができ、はんだ付けの出来栄えを良好に維持することができる。

（第２実施形態）
図４に例示するように、第２実施形態では、制御装置２０は、はんだ付け実施前の段階において、熱風供給部１６によってスリーブ１１を加熱し、近赤外線照射部１７によってランド１０２および電子部品の端子１１０を加熱する。そして、制御装置２０は、スリーブ１１が、はんだ付けを実行するはんだ付け実行位置に移動したことに応じて、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７の駆動を停止する。

ここで、スリーブ１１は、セラミック製であることから、近赤外線よりも熱風による加熱の方が効率良く加熱することができる。一方で、ランド１０２は、金属製、例えば銅製であることから、熱風よりも近赤外線による加熱の方が効率良く加熱することができる。

第２実施形態によれば、はんだ付け装置１０は、スリーブ１１を熱風供給部１６によって補助加熱し、ランド１０２および電子部品の端子１１０を近赤外線照射部１７によって補助加熱するように構成した。この構成によれば、スリーブ１１およびランド１０２を、それぞれに適した熱源によって効率良く補助加熱することができる。

なお、図５に例示するように、制御装置２０は、はんだ付けの実施前の段階において、スリーブ１１をランド１０２および電子部品の端子１１０の上方からずれた位置に移動させ、その位置で熱風供給部１６によりスリーブ１１を加熱するようにしてもよい。これにより、ランド１０２および電子部品の端子１１０を直上から近赤外線照射部１７により加熱することができ、ランド１０２および電子部品の端子１１０を一層効率良く加熱することができる。

（第３実施形態）
図６に例示するように、第３実施形態では、はんだ付け装置１０は、さらに、熱風指向制御部１６Ａ、および、近赤外線指向制御部１７Ａを備えている。熱風指向制御部１６Ａは、例えば、回動可能に設けられたルーバにより構成されており、その指向方向が調整されることにより、熱風供給部１６が供給する熱風をランド１０２および電子部品の端子１１０に指向させる。なお、熱風指向制御部１６Ａの指向方向の調整は、例えば、制御装置２０によって自動的に行うように構成してもよいし、使用者が手動で行うように構成してもよい。また、熱風指向制御部１６Ａは、ルーバに限られるものではなく、例えば、ノズルなど、熱風の指向方向を調整できる構成であれば種々の構成を採用することができる。

近赤外線指向制御部１７Ａは、例えば、傾斜角度を調整可能に設けられた反射板などで構成されており、その傾斜角度が調整されることにより、近赤外線照射部１７が照射する近赤外線をランド１０２および電子部品の端子１１０に指向させる。なお、近赤外線指向制御部１７Ａの傾斜角度の調整は、例えば、制御装置２０によって自動的に行うように構成してもよいし、使用者が手動で行うように構成してもよい。また、近赤外線指向制御部１７Ａは、反射板に限られるものではなく、例えば、集光レンズ、偏光プリズム、反射鏡など、近赤外線の指向方向を調整できる構成であれば種々の構成を採用することができる。

第３実施形態によれば、熱風供給部１６が供給する熱風、近赤外線照射部１７が照射する近赤外線を、はんだ付けが必要な部分であるランド１０２および電子部品の端子１１０に効率良く到達させることができ、はんだ付けが必要な部分の補助加熱を一層効率良く行うことができる。なお、はんだ付け装置１０は、熱風指向制御部１６Ａおよび近赤外線指向制御部１７Ａの双方を備える構成に限られず、何れか一方を備える構成としてもよい。

（第４実施形態）
図７に例示するように、第４実施形態では、はんだ付け装置１０は、さらに、排気部の一例として排気装置３０を備えている。排気装置３０は、はんだ付け装置１０の近傍に設けられており、例えば、当該はんだ付け装置１０が設置されている部屋の外部に繋がるダクトなどに接続されている。詳しい図示は省略するが、排気装置３０は、排気ファン、および、この排気ファンを回転させるファンモータなどを備えており、はんだ付け装置１０の周囲の空気を排出可能に構成されている。この場合、制御装置２０は、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７のうち少なくとも何れか一方が駆動されているとき、つまり、はんだ付けが必要な部分の補助加熱が行われているときに排気装置３０を駆動するように構成されている。よって、この排気装置３０の駆動により、補助熱源によって加熱された空気が主として排出されるようになっている。

ここで、はんだ付け装置１０の周囲に熱が籠り周辺温度が上昇すると、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７による加熱の他、周辺空気によってもランド１０２や電子部品の端子１１０が温められてしまい、過度に高温となってしまうおそれがある。

第４実施形態によれば、はんだ付け装置１０は、補助加熱時において、はんだ付け装置１０の周囲の空気、換言すれば、熱風供給部１６および近赤外線照射部１７によって加熱された空気を排気するように構成した。よって、補助加熱時においてはんだ付け装置１０の周囲の空気が過度に高温になることを回避することができ、はんだ付けが必要な部分の過熱を抑制することができ、ひいては、はんだ付けの出来栄えを良好に維持することができる。さらには、はんだ付け時に溶融したはんだから揮発するガス化したはんだフラックス、いわゆるヒュームを、熱風供給部１６から熱風を適宜供給することによって、あるいは、排気装置３０による排気動作を適宜制御することによって、効率良く除去することができる。そのため、例えば、スリーブ１１あるいははんだ付け装置１０の周辺で濃度の高いヒュームが浮遊し表面で冷やされ付着し汚染されてしまうことを予防することができる。同時に、排気装置３０へ向け効率的に排気することではんだ付け装置１０の内部や外面、あるいは周辺部の防汚も行うことができる。

（その他の実施形態）
なお、本開示に係るはんだ付け装置は、上述した複数の実施形態に係るはんだ付け装置１０に限られず、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や拡張を行うことができる。例えば、はんだ付け装置は、スリーブはんだ付け装置でなくてもよく、例えば、レーザによってはんだ付けを行うレーザはんだ付け装置、中実状の鏝によってはんだ付けを行うはんだ付け装置など、種々のはんだ付け装置に適用することができる。

また、はんだ付け装置１０は、例えば、熱風供給部１６の駆動時間と近赤外線照射部１７の駆動時間とを異ならせる、熱風供給部１６の出力と近赤外線照射部１７の出力とを異ならせる、熱風供給部１６による熱風の吹き出し角度と近赤外線照射部１７による近赤外線の照射角度とを異ならせる、などといったように、熱風供給部１６の駆動態様と近赤外線照射部１７の駆動態様とを相互に異ならせるといった制御を行うようにしてもよい。また、補助熱源は、熱風や近赤外線に限られるものではなく、はんだ付けが必要な部分を補助加熱できる熱源であれば、種々の熱源を採用することができる。

なお、本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１０ははんだ付け装置、１１はスリーブ、１６は熱風供給部（補助熱源）、１６Ａは熱風指向制御部、１７は近赤外線照射部（補助熱源）、１７Ａは近赤外線指向制御部、２０は制御装置（制御部）、３０は排気装置（排気部）、１００は基板、１０１はスルーホール、１０２はランド、１１０は電子部品の端子を示す。

Claims

基板（１００）のスルーホール（１０１）に設けられたランド（１０２）内に電子部品の端子（１１０）をはんだ付けする装置（１０）であって、
はんだ付けの実行前に予め前記ランドおよび前記端子を局所的に加熱する補助熱源（１６，１７）として、
熱風を供給する熱風供給部（１６）と、
近赤外線を照射する近赤外線照射部（１７）と、
を備え、
前記熱風供給部が供給する熱風を前記ランドおよび前記端子に指向させる熱風指向制御部（１６Ａ）、および、前記近赤外線照射部が照射する近赤外線を前記ランドおよび前記端子に指向させる近赤外線指向制御部（１７Ａ）のうち少なくとも何れか一方を備え、
筒状に形成されたスリーブ（１１）を備え、
前記スリーブの内部に供給されるはんだを加熱して溶融させることにより、前記ランドに前記端子をはんだ付けするように構成され、
前記スリーブは、移動可能に構成されており、
前記スリーブが、はんだ付けを実行するはんだ付け実行位置に移動したことに応じて、前記補助熱源の駆動を停止する制御部（２０）を備えるはんだ付け装置。
前記補助熱源による加熱温度を制御する制御部（２０）をさらに備える請求項１に記載のはんだ付け装置。
前記補助熱源によって加熱された空気を排出する排気部（３０）をさらに備える請求項１または２に記載のはんだ付け装置。