JP7006925B2 - 鏝先の状態判定方法 - Google Patents

Description

本発明は部品の半田付けを行う半田付け装置に備えられる鏝先の状態を判定する鏝先の状態判定方法に関するものである。

近年、多くの電子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（特許文献１等参照）。

例えば、特許文献１の発明では、半田接合部分にエアーを吹き付け、そのエアーの圧力を測定して、その測定値に基づいて、半田接合部の接合状態を確認している。また特許文献２の発明では、半田付け後にスルーホールを経由して空気が通過するか否かにより半田付けが完了しているか否かを判定している。

特開平１０－６２４０８号公報 特開２００４－９５９８９号公報

しかしながら、特許文献１，２の発明では半田付け不良は検知することができるものの、半田付け処理中の半田の状態を検知することはできない。

そこで本発明は、鏝先の状態を常に正確に判定することができる鏝先の状態判定方法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、半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する鏝先と、ガスを供給するガス供給源と、前記ガス供給源と前記半田孔とを連通し、前記ガス供給源からのガスを前記半田孔に供給するガス供給部とを有し、前記半田孔には前記半田片が溶融される溶融領域が設けられており、前記鏝先には、前記半田孔の溶融領域よりも上流側に前記半田孔と外部とを連通するリリース孔が形成されている半田付け装置の鏝先の状態を判定する鏝先の状態判定方法であって、前記半田孔を流れるガスの流量が一定で、前記半田孔内を流れるガスの圧力を測定するとともに、測定した圧力と予め備えられた基準値又はテーブルと比較して、鏝先の状態を判定することを特徴とする。

このような構成によってガスの流量を計測することにより半田付けの各工程の状態を判定する。

上記構成において、前記鏝先の、前記半田孔の溶融領域よりも上流側に形成された、前記半田孔と外部とを連通する圧力測定用孔を介して前記半田孔内のガスの圧力が測定され、前記圧力測定用孔には、前記半田孔内の圧力よりも高い圧力のガスが供給される構成としてもよい。

上記構成において、前記テーブルには、少なくとも前記物理量自体又は前記物理量の時系列の変化を示すテーブルのいずれか一方を含むことが可能である。

上記構成において、前記半田孔を流れるガスの圧力の増加に基づいて、前記鏝先の半田付けを行う対象物への接触、前記半田孔への前記半田片の投入及び前記半田片の前記半田孔での溶融の少なくとも１つが行われていると判定してもよい。

上記構成において、前記半田孔の溶融領域よりも下流側に半田孔と外部とを連通するガスリリース部を備えており、前記半田孔を流れるガスの圧力が増加した後に減少したことを検出したときに溶融した半田片の前記半田孔からの流出を判定してもよい。

上記構成において、所定回数半田付けを行う毎に前記鏝先の前記物理量を記憶し、現在の前記物理量と比較することで、前記鏝先の状態を判定してもよい。

上記構成において、前記状態判定部は、前記半田孔に前記半田片を投入した後の前記物理量に基づいて、前記半田片の形状及び大きさの少なくとも一方を判定してもよい。

上記目的を達成するため本発明は、半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する鏝先と、ガスを供給するガス供給源と、前記ガス供給源と前記半田孔とを連通し、前記ガス供給源からのガスを前記半田孔に供給するガス供給部と、前記半田孔内を流れるガスの圧力を測定する測定部と、前記測定部で測定された前記ガスの圧力に基づいて、前記鏝先の状態を判定する状態判定部とを有し、前記半田孔には前記半田片が溶融される溶融領域が設けられ、前記鏝先には、前記半田孔の溶融領域よりも上流側に前記半田孔と外部とを連通するリリース孔が形成された半田付け装置であって、前記状態判定部が前記のいずれかに記載の方法で、前記鏝先の状態を判定することを特徴とする。

本発明に係る鏝先の状態判定方法及び半田付け装置によると、半田付けを行うときに半田孔内のガスの圧力に基づいて鏝先の状態を判定し、半田付け工程中に直ちに鏝先の状態の判定を行うことができる。また外部より観察のできない半田孔内部の状態を常に正確に判定することが可能である。

本発明に係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ＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図である。 図１に示す半田付け装置に設けられた駆動機構の一部の分解斜視図である。 基準状態における鏝先を示す図である。 鏝先接触状態における鏝先を示す図である。 半田片投入状態における鏝先を示す図である。 半田片溶融状態における鏝先を示す図である。 半田片流出状態における鏝先を示す図である。 鏝先離間状態における鏝先を示す図である。 半田付け装置が半田付けを１回行うときの配管の圧力の変化を示す図である。 本発明に係る半田付け装置の他の例を示す図である。 配線基板ＢｄのランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子Ｎｄとの半田付け状態を判定する場合の状態図である。 本実施形態に係る半田付け装置の変形例に用いられる鏝先の一例を示す断面図である。 本発明に係る半田付け装置の他の例を示す図である。 鏝先接触状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。 半田片投入状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。 半田片溶融状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。 半田片流出状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。 半田付け装置が半田付けを１回行うときの配管の圧力の変化を示す図である。 本発明に係る半田付け装置の他の例を示す図である。

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は本発明に係る半田付け装置の一例の斜視図である。図２は図１に示す半田付け装置のＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図である。図３は図１に示す半田付け装置に設けられた駆動機構の一部の分解斜視図である。なお、図１では、筐体及び支持部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。

図１に示すように半田付け装置Ａは、上方から糸半田Ｗを供給し、下部に設けられた鏝先５を利用して、鏝先５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及び図２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、ヒーターユニット４、鏝先５、半田送り機構６及びガス供給部７ａを備えている。

支持部１は、立設された平板状の壁体１１を備えている。なお、以下の説明では、便宜上、図１に示すように、壁体１１に沿う水平方向をＸ方向、壁体１１と垂直な水平方向をＹ方向、壁体１１に沿う鉛直方向をＺ方向とする。例えば、図１に示すように、壁体１１はＺＸ平面を有している。

半田付け装置Ａは、治具Ｇｊに取り付けられた配線基板Ｂｄと、配線基板Ｂｄに配置された電子部品Ｅｐの端子Ｎｄ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Ｘ方向及びＹ方向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Ｚ方向に移動可能であり、位置決め後Ｚ方向に移動することで、鏝先５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、壁体１１と、保持部１２と、摺動ガイド１３と、ヒーターユニット固定部１４とを備える。壁体１１は、鉛直方向に立設された平板状の壁体である。壁体１１は、半田付け装置Ａの支持部材としての役割を果たしている。保持部１２は、壁体１１のＺ方向の下端部より上方にずれた位置に固定されている。保持部１２は、駆動機構３の後述するエアシリンダー３１を保持する。ヒーターユニット固定部１４は、ヒーターユニット４の固定を行う部材であり、壁体１１のＺ方向の端部（下端部）に設けられている。

摺動ガイド１３は、壁体１１のＺ方向の下端部の近傍に、固定されている。摺動ガイド１３は、カッターユニット２の後述するカッター下刃２２と共に、壁体１１と固定されており、カッターユニット２の後述するカッター上刃２１をＸ方向に摺動可能にガイドする。

摺動ガイド１３は、Ｙ方向に対向して対をなす部材である。摺動ガイド１３は、一対の壁部１３１と、抜止部１３２とを有している。壁部１３１は、Ｘ方向に延びる平板状の部材である。一方の壁部１３１は、壁体１１と接触して配されており、壁体１１と反対側の面は、カッター下端２２と接触している。また、他方の壁部１３１は、カッター下刃２２の側面と接触している。つまり、一対の壁部１３１は、カッター下刃２２をＹ方向の両側から挟んでいる。そして、一対の壁部１３１及びカッター下刃２２は、ねじ等の締結具で壁体１１に共締めされて、固定される。

抜止部１３２は、一対の壁部１３１のそれぞれに設けられている。一対の壁部１３１は、カッター下刃２２のＺ方向上面よりもＺ方向に延びており、一対の壁部１３１のＺ方向の上端部から、それぞれ、他方に向かって延びている。すなわち、摺動ガイド１３は、一対の抜止部１３２を備えている。そして一対の抜止部１３２それぞれのＹ方向の先端は、接触しない、換言すると、摺動ガイド１３には上部に開口を有している。カッター上刃２１は、カッター下刃２２の上面と、抜止部１３２との間に少なくとも一部は配される。これにより、カッター上刃２１は、Ｘ方向にガイドされるとともに、Ｚ方向に抜け止めされる。

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Ｗｈに切断する切断具である。カッターユニット２は、カッター上刃２１と、カッター下刃２２と、プッシャーピン２３とを備えている。

上述のとおり、カッター下刃２２は摺動ガイド１３とともに壁体１１に固定される。図２に示すように、カッター下刃２２は、下刃孔２２１と、ガス流入孔２２２とを備えている。下刃孔２２１は、カッター下刃２２をＺ方向に貫通する貫通孔であり、カッター上刃２１の後述する上刃孔２１１を貫通した糸半田Ｗが挿入される。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とを用いて、糸半田Ｗを所定長さの半田片Ｗｈに切断する。切断された半田片Ｗｈは、自重によって又はプッシャーピン２３に押されて、下刃孔２２１の内部を下方に落下する。下刃孔２２１は、ヒーターユニット４の後述する半田供給孔４２２を介して、鏝先５の後述する半田孔５１と連通している。下刃孔２２１の内部を落下した半田片Ｗｈは、半田供給孔４２２に達した後、半田孔５１に落下する。

ガス流入孔２２２は、カッター下刃２２の外側面と下刃孔２２１とを連通する孔である。また、ガス流入孔２２２の外側には、ガスを供給するためのガス供給部７ａが接続される。すなわち、ガス供給部７ａから供給されるガスは、ガス流入孔２２２に流入する。そして、ガスは、下刃孔２２１、半田供給孔４２２を通過して、半田孔５１に到達する。なお、ガスとは、半田を加熱して溶融するときに半田の酸化を抑制するために用いられるものである。すなわち、溶融した半田と酸素との接触を抑制するためのガスである。ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、二酸化炭素等を挙げることができる。本実施形態の半田付け装置Ａでは、窒素ガスを供給するものとして説明する。

カッター上刃２１は、上述したとおり、カッター下刃２２のＺ方向上面上に配される。カッター上刃２１は、摺動ガイド１３によって摺動時に摺動方向がＸ方向になるようガイドされるとともにＺ方向に抜け止めされる。すなわち、カッター上刃２１は、カッター下刃２２のＺ方向の上面上をＸ方向に摺動する。なお、カッター上刃２１は、駆動機構３によって摺動される。

カッター上刃２１は、上刃孔２１１と、ピン孔２１２とを備えている。上刃孔２１１は、カッター上刃２１をＺ方向に貫通する貫通孔である、上刃孔２１１には、半田送り機構６から送られた糸半田Ｗが挿入される。上刃孔２１１の下端の辺縁部は切刃状に形成されている。ピン孔２１２は、カッター上刃２１をＺ方向に貫通する貫通孔である。ピン孔２１２には、プッシャーピン２３の後述するロッド部２３１が、摺動可能に挿入される。

プッシャーピン２３は、ロッド部２３１と、ヘッド部２３２と、バネ２３３とを有する。ロッド部２３１は、円柱状の部材であり、ピン孔２１２に摺動可能に挿入される。また、プッシャーピン２３がＺ方向下に移動することで、ロッド部２３の先端が、ピン孔２１２から突出する。ヘッド部２３２はロッド部２３１の軸方向の上端に連結される。ヘッド部２３２は、ピン孔２１２の内径よりも大きい外径を有する円板形状である。ヘッド部２３２は、ピン孔２１２に挿入されない。すなわち、ヘッド部２３２は、ロッド部２３１のピン孔２１２内への移動を制限する、いわゆる、ストッパーとしての役割を果たす。

バネ２３３は、ロッド部２３１の径方向外側を囲む圧縮コイルばねである。バネ２３３は、Ｚ方向下端部がカッター上刃２１の上面と接触し、Ｚ方向上端部がヘッド部２３２の下面と接触する。すなわち、バネ２３３は、カッター上刃２１の上面から反力を受け、ヘッド部２３２をＺ方向上に押す。これにより、ヘッド部２３２と連結されたロッド部２３１は、Ｚ方向上方に持ち上げられ、ロッド部２３１の下端が、ピン孔２１２の下端から突出しないように維持される。なお、ロッド部２３１のＺ方向下端部には、ピン孔２１２からの抜けを抑制する抜け止め（不図示）が設けられている。

プッシャーピン２３は、カッター上刃２１とカッター下刃２２で切断されて下刃孔２２１に残った半田片Ｗｈを下方に押す。そして、プッシャーピン２３は、ばね２３３の弾性力によって、常に上方に、すなわち、カッター下刃２２と反対側に押し上げられている。つまり、ロッド部２３１は、ヘッド部２３２が押されたときに、ピン孔２１２のＺ方向下端部から下に突出する。そして、ヘッド部２３２は、駆動機構３の後述するカム部材３３に押される。

カッター上刃２１において、上刃孔２１１とピン孔２１２とはＸ方向に並んで設けられている。カッター上刃２１は、Ｘ方向に摺動することで、上刃孔２１１と下刃孔２２１とが上下に重なる位置、又は、ピン孔２１２と下刃孔２２１とが上下に重なる位置に移動する。なお、カッター上刃２１は、一方の摺動端部まで摺動したときに上刃孔２１１と下刃孔２２１とが重なり、他方の摺動端部まで摺動したときにピン孔２１２と下刃孔２２１とが重なるように、摺動してもよい。

そして、上刃孔２１１と下刃孔２２１とがＺ方向に重なっている状態で、半田送り機構６から糸半田Ｗが送られると、上刃孔２１１を通過した糸半田Ｗが、下刃孔２２１に挿入される。上述のとおり、上刃孔２１１の下端の辺縁部が切刃状に形成されているとともに、下刃孔２２１の上端の辺縁部も切刃状に形成されている。そして、カッター上刃２１の下面は、カッター下刃２２の上面と接触している。そのため、下刃孔２２１に糸半田Ｗが挿入されている状態で、カッター上刃２１がＸ方向に摺動することで、上刃孔２１１および下刃孔２２１それぞれの切刃によって糸半田Ｗが切断される。

カッター上刃２１は、カム部材３３によってＸ方向に摺動される。そのため、カッター上刃２１及びプッシャーピン２３は、カム部材３３と同期している。カム部材３３は、ピン孔２１２が下刃孔２２１とＺ方向に重なったときに、ヘッド部２３２を押す。そのため、カッター上刃２１がＸ方向に摺動するときには、プッシャーピン２３のロッド部２３１の先端は、ピン孔２１２に収容されている。そのため、カッター上刃２１がＸ方向に摺動するときに、ロッド部２３１の先端とカッター下刃２２の上面とが接触するのを抑制し、ロッド部２３１の先端及び（又は）カッター下刃２２の変形、破損等が抑制される。

カッター上刃２１がＸ方向に摺動することで、下刃孔２１１とピン孔２１２とがＺ方向に重なる。ピン孔２１２が下刃孔２１１と重なっている状態で、ヘッド部２３２はカム部材３３に押される。これにより、プッシャーピン２３が、Ｚ方向下に移動する。プッシャーピン２３がピン孔２１２からＺ方向下方に突出すると、プッシャーピン２３の一部が下刃孔２１１に挿入される。下刃孔２１１の入り口に糸半田を切断した後述の半田片が残っている場合、プッシャーピン２３の先端が半田片を押して、半田片は落下する。

図１、図２に示すように、駆動機構３は、エアシリンダー３１と、ピストンロッド３２と、カム部材３３と、スライダー部３４と、ガイド軸３５とを有する。エアシリンダー３１は保持部１２に保持される。エアシリンダー３１は、有底円筒状である。エアシリンダー３１の内部には、ピストンロッド３２が収容されており、外部から供給される空気の圧力でピストンロッド３２を摺動駆動（伸縮）させる。エアシリンダー３１とピストンロッド３２とが駆動機構３のアクチュエーターを構成している。ピストンロッド３２は、エアシリンダー３１の内部に配されるとともに、一部が常にエアシリンダー３１の軸方向の一方の端部（ここでは、Ｚ方向の下端部）から、突出している。エアシリンダー３１は、ピストンロッド３２が突出する面がカッターユニット２に向くように、すなわち、Ｚ方向下に向くように、保持部１２に保持される。

ピストンロッド３２は、保持部１２に設けられた貫通孔（不図示）を貫通している。ピストンロッド３２は、ガイド軸３５と平行に設けられており、ガイド軸３５に沿って直線的に往復動する。ピストンロッド３２の先端部は、カム部材３３に固定されており、ピストンロッド３２の伸縮によって、カム部材３３がＺ方向に摺動する。カム部材３３の摺動は、ガイド軸３５によってガイドされている。

図２に示すように、ガイド軸３５は、下端部がカッター下刃２２に設けられた凹穴に嵌合されており、カッター下刃２２にねじ３５１でねじ止め固定されている。また、ガイド軸３５の上部は、保持部１２に設けられた孔を貫通しており、ピン３５２によって移動が規制されている。つまり、ガイド軸３５はねじ３５１によってカッター下刃２２と、ピン３５２によって保持部１２と固定されている。

なお、本実施形態において、ガイド軸３５は、ねじ３５１及びピン３５２によって固定されているが、これに限定されるものではなく、例えば、圧入、溶接等の固定方法で固定されるものであってもよい。また、本実施形態において、ガイド軸３５として円柱状の部材としているが、これに限定されるものではなく、断面多角形状や楕円等を利用してもよい。

図２、図３に示すように、カム部材３３は、矩形状の部材であり、長辺の一部を矩形状に切り欠いた凹部３３０と、カム部材３３に連結し、ガイド軸３５が貫通する貫通孔を備えた円筒形状の支持部３３１とを備えている。凹部３３０には、スライダー部３４が（Ｘ方向及びＺ方向に）摺動可能に配置される。また、支持部３３１はガイド軸３５と平行に延びる形状を有しており、カム部材３３のがたつきを抑制するために設けられている。つまり、カム部材３３がある程度厚みを有し、がたつきが発生しにくい構成の場合、円筒形状の部分を省略し、貫通孔だけで支持部３３１を構成してもよい。

そして、カム部材３３は、凹部３３０の中間部分に設けられて中心軸がガイド軸３５と直交する円柱状のピン３３２と、凹部３３０と隣接してプッシャーピン２３を押すピン押し部３３３と、支持部３３１内部に配置された軸受３３４とを備えている。ピン３３２は、スライダー部３４に設けられた後述するカム溝３４０に挿入される。また、軸受３３４は、ガイド軸３５に外嵌し、カム部材３３ががたつかないように、円滑に摺動させる部材である。

図２、図３に示すように、スライダー部３４は、長方形状の板状の部材であり、カッター上刃２１と一体的に形成されている。スライダー部３４は、板厚方向に貫通するとともに長手方向に延びるカム溝３４０を備えている。カム溝３４０は、ガイド軸３５と平行に延びる第１溝部３４１を上側に、同じくガイド軸３５と平行に延びる第２溝部３４２を下側に設けている。そして、第１溝部３４１と第２溝部３４２とは、Ｘ方向にずれて設けられており、カム溝３４０は第１溝部３４１と第２溝部３４２とを接続する接続溝部３４３を備えている。

カム溝３４０には、カム部材３３のピン３３２が挿入されており、カム部材３３がガイド軸３５に沿って移動することで、ピン３３２がカム溝３４０の内面を摺動する。ピン３３２がカム溝３４０の接続溝部３４３に位置するとき、接続溝部３４３の内面を押す。これにより、スライダー部３４及びスライダー部３４に一体的に形成されたカッター上刃２１がカム部材３３の摺動方向（Ｚ方向）と交差する方向（Ｘ方向）に移動（カッター下刃２２に対して摺動）する。

なお、本実施形態では、カム部材３３にピン３３２、スライド部３４にカム溝３４０を備えた構成を挙げて説明しているが、実際には、カム部材にカム溝、スライド部にピンを備えた構成であってもよい。

本実施形態では、駆動機構３のアクチュエーターとして空気圧を用いるものとしているが、これに限定されるものではなく、空気以外の流体（例えば、作動油）を用いるもの（油圧）であってもよい。また、流体を用いるものに限定されるものではなく、モーターやソレノイド等の電力を用いるものであってもよい。本実施形態では、１つのアクチュエーターと、カム及びカム溝を用いて、カッター上刃２１の摺動とプッシャーピン２３の押下を行っているが、これに限定されない。例えば、カッター上刃２１の摺動と、プッシャーピン２３の押下とを行うように、アクチュエーターを複数個（２個）備えていてもよい。

図１、図２に示すように、半田送り機構６は、糸半田Ｗを供給する。半田送り機構６は、一対の送りローラ６１と、ガイド管６２とを備えている。一対の送りローラ６１は、支持壁１１に回転可能に取り付けられている。一対の送りローラ６１は、糸半田Ｗの側面を挟んで回転することで、糸半田を下方に送る。なお、一対の送りローラ６１は、互いに他方に向かって付勢されており、その付勢力で糸半田Ｗを挟む。送りローラ６１の回転角度（回転数）によって、送り出した糸半田Ｗの長さが測定（決定）されている。

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の上刃孔２１１と連通するように設けられている。なお、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、ガイド管６２はカッター上刃２１が摺動する範囲で過剰に引っ張られたり、突っ張ったりしない長さ、および、形状を有している。

ヒーターユニット４は、半田片Ｗｈを加熱し、溶融させるための加熱装置であり、図２に示すように、壁体２２の下端部に設けられたヒーターユニット固定部１４に固定されている。ヒーターユニット４は、ヒーター４１と、ヒーターブロック４２とを備える。ヒーター４１は、通電により発熱する。ヒーター４１は、ここでは、円筒形状のヒーターブロック４２の外周面に巻き回された電熱線を有する。

ヒーターブロック４２は円筒形状を有しており、軸方向の端部に鏝先５ａを取り付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した半田供給孔４２２とを備えている。ヒーターブロック４２は、半田供給孔４２２と下刃孔２２１とが連通するように、カッター下刃２２に接触して設けられている。ヒーターブロック４２をこのように設けることで、半田片Ｗｈは、下刃孔２２１から半田供給孔４２２に移動する。

鏝先５ａ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５ａは、ヒーターブロック４２の凹部４２１に挿入され、図示を省略した部材によって抜け止めがなされている。また、鏝先５の半田孔５１は、ヒーターブロック４２の半田供給孔４２１と連通しており、半田供給孔４２１から半田片Ｗｈが送られる。

鏝先５ａは、ヒーター４１からの熱が伝達されており、その熱で半田片Ｗｈを溶融させる。そのため、鏝先５ａ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。半田付け装置Ａにおいて、鏝先５ａは円筒形状のものとしているが、これに限定されるものではなく、断面多角形又は楕円形の筒形状のものを用いてもよい。半田付けを行う配線基板Ｂｄ及び（又は）電子部品Ｅｐの端子Ｎｄの形状に合わせて異なる形状のものを用意するようにしてもよい。

鏝先５ａは、半田孔５１の投入された半田片Ｗｈが溶融する溶融領域５１０よりも上方、すなわち、窒素ガスが流れる方向の上流側に半田孔５１と外周面とを連通するリリース孔５３を備えている。リリース孔５３は、後述するように半田付け装置Ａを作動させた場合に、溶融した半田で半田孔５１の下端開口がせき止められる場合があり、このような場合にガス供給部７ａから供給される窒素ガスや気化したフラックスなどを鏝先５ａの外に逃がす役割を果たす。なお、リリース孔５３の内径は、半田孔５１の内径よりも小さい。すなわち、リリース孔５３は、半田孔５１に比べて流路抵抗が大きい。

また鏝先５ａは、溶融領域５１０よりも窒素ガス流動方向上流側に、半田孔５１と外周面とを連通する圧力測定用孔５４を備えている。圧力測定用孔５４は、半田孔５１内の圧力を測定するための孔であって、圧力測定用孔５４の内径は、リリース孔５３と同様に、半田孔５１の内径よりも小さい。すなわち、圧力測定用孔５４は、半田孔５１に比べて流路抵抗が大きい。鏝先５ａにおける圧力測定用孔５４の軸線方向の位置は、リリース孔５３と同じ位置であってもよいし異なる位置であってもよいが、リリース孔５３よりも上流側に配置すると、後述するように、気化したフラックスによる圧力測定孔５４の汚染を低減できる。

ガス供給部７ａは、半田付け装置Ａの外部に設けられたガス供給源ＧＳ１から供給されるガスを半田付け装置Ａに供給する。ガスとして、上述した、不活性ガスを用いることで半田の酸化を防止することが可能である。図２に示すように、ガス供給部７ａは、配管７０ａと、第１調整部７１と、第１計測部７２とを有する。配管７０ａは、ガス供給源ＧＳ１からの窒素ガスをガス流入孔２２２に流入させる配管である。なお、図２では、便宜上、配管７０ａを線図で示しているが、実際にはガスである窒素ガスが漏れない管体（例えば、樹脂管）である。

第１調整部７１は、流量制御弁を含む構成であり、配管７０ａを流れる窒素ガスの流量を調整している。第１計測部７２は配管７０ａを流れる窒素ガスの流量を計測する。すなわち、第１計測部７２は、第１調整部７１から吐出される窒素ガスの流量を計測している。そして、第１計測部７２は、計測した窒素ガスの流量が予め決められた流量となるように、第１調整部７１に対して、第１調整部７１を制御する制御信号を送信している。すなわち、ガス供給部７ａは、第１調整部７１と第１計測部７２を用いて、フィードバック制御を行っており、ガス供給源ＧＳ１から半田孔５１に供給される窒素ガスの流量を一定に制御している。なお、第１計測部７２の計測結果に基づいて、作業者が手動で第１調整部７１を操作して窒素ガスの流量を調整してもよい。また、なんらかの異常により計測した流量が予め決めた基準値と異なる又は予め設定した範囲から外れる場合には、制御部Ｃｏｎｔは、異常が発生している旨の警報及び（又は）半田付け装置の運転の停止を行ってもよい。

鏝先５ａに形成された圧力測定用孔５４の外側開口には圧力測定用配管８の一方端が接続されている。そして圧力測定用配管８の他方端には圧力測定部７５が接続されている。圧力測定部７５は、半田孔５１の内部の圧力を測定し、その測定結果を制御部Ｃｏｎｔに送信する。そして、制御部Ｃｏｎｔは、半田孔５１の内部の圧力及び／又は圧力変化に基づいて鏝先の状態を判定する。すなわち、制御部Ｃｏｎｔは、鏝先の状態を判定する状態判定部としての役割を果たす。また、制御部Ｃｏｎｔは、判定した鏝先の状態に基づいて、半田付け装置Ａの制御を行ってもよい。半田付け装置Ａの制御としては、例えば、半田付け装置Ａの基板Ｂｄへの接近離間、糸半田Ｗの切断、鏝先５の加熱等を含む。

次に、鏝先５ａの半田孔５１内の圧力に基づいて鏝先の状態を判定する判定方法について説明する。なお、ガス供給部７ａにおいて、ガス流入孔２２２に流入した窒素ガスは、すべて、鏝先５の半田孔５１に流入するものとする。例えば、ガス流入孔２２２は、下刃孔２２１と連通しており、下刃孔２２１は、カッター下刃２２をＺ方向上下に貫通している。窒素ガスが供給されている状態において、窒素ガスは、下刃案２２１のＺ方向上端から抜けないように、密閉されるものとする。

なお、鏝先５ａの半田孔５１内を流れる窒素ガスは、ガス供給源ＧＳ１からのガスを第１調整部７１で調整することで流量が調整される。第１調整部７１に備えられている流量制御弁は、配管内部の圧力にかかわらず窒素ガスを設定した流量で流し続ける。すなわち、ガス供給部７ａは、流量一定とする流量制御を行う。

半田付け装置Ａにおいて、例えば、半田片Ｗｈが半田孔５１に供給された場合、半田孔５１の軸と直交する断面の一部を半田片Ｗｈが占める。そのため、半田孔５１の窒素ガスが流れる部分の流路面積が小さくなり、窒素ガスが流れにくくなる、すなわち、流路抵抗が大きくなる。そして、半田孔５１の流路抵抗が大きくなると半田孔５１内の圧力Ｐ１が上昇する。つまり、鏝先の状態が変化することで半田孔５１内の圧力Ｐ１が変動する。制御部Ｃｏｎｔは、この圧力Ｐ１、或いは、圧力Ｐ１の変化に基づいて、鏝先の状態を判定する。例えば、制御部Ｃｏｎｔは、圧力Ｐ１の変化とその変化の原因とを関連付けた情報を予め記憶している。制御部Ｃｏｎｔは、算出した圧力Ｐ１の変化に基づいて、その原因、すなわち、鏝先の状況を判定する。

以下に、鏝先の各状態における半田孔５１内の圧力Ｐ１について、図面を参照して説明する。図４～図９は、半田付け装置の動作又は鏝先の状態を示す図である。また、図１０は、半田付け装置で半田付け作業を１回行うときの半田孔５１内の圧力Ｐ１の変化を示す図である。本実施形態では、基板Ｂｄがスルーホール基板であり、スルーホールＴｈに挿入された端子Ｎｄを半田付けするものとして説明する。

本実施形態では、鏝先の状態として、（ａ）基準状態、（ｂ）鏝先接触状態、（ｃ）半田片投入状態、（ｄ）半田片溶融状態、（ｅ）半田片流出状態、（ｆ）鏝先離間状態の６個の状態を挙げて説明する。半田付け装置Ａでは、１回の半田付け時に、（ａ）～（ｆ）の各状態に順に変化する。

（ａ）基準状態
図４は基準状態における半田付け装置の鏝先を示す図である。図４に示すように、半田付装置Ａでは、半田付けを行う前段階（例えば、鏝先５ａをプレヒートする、半田付けを行う基板Ｂｄを変更する等）において、鏝先５ａは、基板Ｂｄから離している。本実施形態では、鏝先５ａが基板Ｂｄから離れている状態を基準状態とする。すなわち、半田孔５１は、Ｚ方向下端の開口が大気に解放されている。また、本実施形態では、半田付け装置Ａが基準状態のときに、ヒーターユニット４を駆動して鏝先５ａを加熱する。基準状態において、ガス供給源ＧＳ１から窒素ガスの供給が開始されると、ガス供給部７ａに窒素ガスが供給される。上述のとおりガス供給部７ａは、第１調整部７１で窒素ガスを流量Ｑ１に調整している。

図４に示すように、半田付け装置Ａが基準状態において、鏝先５ａの半田孔５１の下端部はＺ方向下端の開口が大気に解放されている。そのため、ガス供給部７ａから半田孔５１に窒素ガスが供給されても、半田孔５１内の圧力Ｐ１は一定である。（ａ）基準状態における半田孔５１内の圧力Ｐ１を圧力Ｐ１ａとする。（ａ）基準状態において、鏝先５ｃは、半田孔５１の下端が大気解放されているため、リリース孔５３から外部に流れる窒素ガスは少量である。

（ｂ）鏝先接触状態
図５は、鏝先接触状態における半田付け装置の鏝先を示す図である。半田付け装置Ａでは、基準状態の後に半田付けを行うため、鏝先５ａを基板ＢｄのランドＬｄに接触させる。半田付け装置Ａでは、鏝先５ａをランドＬｄに接触させることで、ランドＬｄを半田付けに適切な温度に昇温させる（プレヒート）。

そして、鏝先５ａをランドＬｄに接触させることで、鏝先５ａの半田孔５１がランドＬｄによって塞がれる。基板ＢｄはスルーホールＴｈに貫通させた端子Ｎｄを半田付けするものであり、図５に示すように、電子部品の端子ＮｄのＺ方向の上端部が半田孔５１に挿入される。また、半田孔５１を通過した窒素ガスは、端子Ｎｄが挿入されたスルーホールＴｈから外部に流出する。

端子Ｎｄが挿入されたスルーホールＴｈの窒素ガスが抜ける部分が窒素ガスの流路であり、その流路面積は、半田孔５１の軸と直交する面で切断した断面積よりも小さい。鏝先接触状態のとき、半田孔５１の先端側に、流路抵抗が形成される、すなわち、半田孔５１内の流路抵抗が基準状態よりも大きくなる。これにより、鏝先接触状態における半田孔５１内の窒素ガスの圧力Ｐ１ｂは基準状態の圧力Ｐ１ａよりも高くなる。

（ｃ）半田片投入状態
図６は、半田片投入状態における半田付け装置の鏝先を示す図である。半田付け装置Ａでは、鏝先５ａをランドＬｄに接触させて、プレヒートを行い、ランドＬｄを適切な温度に昇温した後に、半田片Ｗｈを半田孔５１に投入する。なお、ランドＬｄのプレヒートの制御は、温度センサーでランドＬｄの温度を直接検出し、その温度で制御してもよいし、鏝先５ａとランドＬｄの接触時間で制御してもよい。

そして、プレヒートが終了したタイミングで、半田片Ｗｈを半田孔５１に投入する。なお、半田片Ｗｈはカッター上刃２１とカッター下刃２２で糸半田Ｗを切断して形成する。自重又はプッシャーピン２３で押されることで、半田片Ｗｈは落下し、下刃孔２２１、半田供給孔４２２を通過して、半田孔５１に投入される。半田片Ｗｈは、半田孔５１に挿入されている端子Ｎｄに接触して、半田孔５１の内部で停止する。このように、半田片Ｗｈが半田孔５１の途中で停止することで、半田孔５１の窒素ガスが通過する流路面積は、小さくなる。これにより、半田片投入状態のときには、鏝先接触状態のときに比べて、半田孔５１内の流路抵抗が大きくなる。そして、半田片投入状態のときの半田孔５１内の圧力Ｐ１ｃは、鏝先接触状態の圧力Ｐ１ｂよりも高くなる。

（ｄ）半田片溶融状態
図７は、半田片溶融状態における半田付け装置の鏝先を示す図である。半田付け装置Ａでは、鏝先５ａはヒーターユニット４によって加熱されており、半田孔５１に投入された半田片Ｗｈは、鏝先５ａによって加熱され溶融される。溶融した半田片Ｗｈは粘度の高い液体である。そして、半田孔５１は、溶融した半田片によって塞がれる。これにより、半田孔５１の下端開口から窒素ガスが外部に漏れない又は漏れにくくなり、半田孔５１よりも内径の小さく流路抵抗の大きいリリース孔５３から窒素ガスの多くが外に放出されることになる。

結果として、半田片Ｗｈが溶融することで、半田孔５１内の窒素ガスの圧力Ｐ１ｄは半田片投入状態の圧力Ｐ１ｃよりも高くなる。

（ｅ）半田片流出状態
図８は、半田片流出状態における半田付け装置の鏝先を示す図である。溶融した半田片Ｗｈが流出すると、半田孔５１のＺ方向下端部は、ランドＬｄ及びスルーホールＴｈを塞いだ溶融した半田によって塞がれる。これにより、半田孔５１の下端開口から窒素ガスが外部に漏れない又は漏れにくくなる。そして、半田孔５１よりも内径の小さく流路抵抗の大きいリリース孔５３から窒素ガスの多くが外に放出されることになる。

結果として、半田孔５１内の窒素ガスの圧力Ｐ１ｅは半田片溶融状態の圧力Ｐ１ｄと等しい又は略等しくなる。なお、鏝先５ａは、常にヒーターユニット４によって加熱されているため、溶融した半田片Ｗｈは、すべて鏝先５ａの外部、すなわち、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子Ｎｄとに流出する。

（ｆ）鏝先離間状態
図９は、鏝先離間状態における半田付け装置の鏝先を示す図である。半田付け装置Ａでは、ランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子Ｎｄとの半田付けが終了すると、鏝先５ａをランドＬｄから離間させる。半田片流出状態において、溶融した半田片Ｗｈは全量又は略全量が半田孔５１の外部に流出している。そのため、半田孔５１は、半田付け前の状態、すなわち、基準状態と同じ状態に戻る。これにより、半田孔５１内の窒素ガスの圧力Ｐ１ｆは基準状態と同じ圧力Ｐ１ａと略同じとなる。

上述のとおり、半田孔５１内の圧力Ｐ１ａ～Ｐ１ｄ（Ｐ１ｅ）は、各状態によって異なる値になる。制御部Ｃｏｎｔは、予め圧力Ｐ１ａ～Ｐ１ｄ（Ｐ１ｅ）の基準となる値をデータベースとして記憶しておき、圧力測定部７５から取得した半田孔５１内の圧力Ｐ１のデータと比較することで、現在の鏝先の状態を判定することができる。

また、（ｄ）半田片溶融状態の半田孔５１内の圧力Ｐ１ｄと（ｅ）半田片流出状態の半田孔５１内の圧力Ｐ１ｅとがほぼ同じであることから、半田孔５１内の圧力から状態の判定が困難な場合もある。そこで、制御部Ｃｏｎｔは、半田孔５１内の圧力Ｐ１の時間変化も考慮して、鏝先の状態を検出してもよい。例えば、第２計測部７５が半田孔５１内の圧力Ｐ１ｄを検出してから所定時間経過したことによって、制御部Ｃｏｎｔは、鏝先５ａが半田片溶融状態から半田片流出状態に変化したと判断してもよい。

半田付け装置Ａでは、鏝先の状態が（ａ）基準状態、（ｂ）鏝先接触状態、（ｃ）半田片投入状態、（ｄ）半田片溶融状態、（ｅ）半田片流出状態、（ｆ）鏝先離間状態の順に変化する。そして、各状態での半田孔５１内の圧力Ｐ１は、図１０に示すグラフに示すとおりになる。図１０は、半田付け装置Ａが半田付けを１回行うときの半田孔５１内の圧力Ｐ１の変化を示している。図１０では、縦軸が圧力Ｐ１、横軸が時間である。なお、図１０に示す圧力値Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄ、Ｐ１ｅ及びＰ１ｆは、基準値である。

図１０に示すように、第１領域Ａｒ１は、鏝先が（ａ）基準状態のときであり、第１領域Ａｒ１において、半田孔５１内の圧力が圧力Ｐ１ａとなっている。第２領域Ａｒ２は、鏝先が（ｂ）鏝先接触状態であり、鏝先が（ａ）基準状態から（ｂ）鏝先接触状態に変わると鏝先５のランドＬｄへの接触によって圧力Ｐ１ａから圧力Ｐ１ｂに急激に変化する。すなわち、第１領域Ａｒ１から第２領域Ａｒ２への変化は急峻である。

また図１０における、第３領域Ａｒ３は、鏝先が（ｃ）半田片投入状態を示しており、半田孔５１への半田片Ｗｈの投入よって半田孔５１の流路の一部が塞がれて流路抵抗が急に増加するため、圧力Ｐ１ｂから圧力Ｐ１ｃへは急激に変化する。すなわち、図１０において、第２領域Ａｒ２から第３領域Ａｒ３への変化は急峻である。

図１０における、第４領域Ａｒ４は、鏝先が（ｄ）半田片溶融状態を示しており、半田孔５１は半田片Ｗｈの溶融によって塞がれるので、その流路抵抗は増加する。半田片の溶融は、まず、フラックスが比較的ゆっくり溶融し、その後半田は急激に溶融する。圧力Ｐ１ｃから圧力Ｐ１ｄへは、最初ゆっくり高くなり、一定の変化ののち急激に高くなる。すなわち、図１０において、第３領域Ａｒ３から第４領域Ａｒ４への変化は最初ゆっくりで、その後急激に高くなる。

また、上述のとおり、（ｄ）半田片溶融状態の圧力Ｐ１ｄと、（ｅ）半田片流出状態の圧力Ｐ１ｅとは、同じまたはほぼ同じであり、一定時間、圧力Ｐ１ｄから変化が小さい。

以上のとおり、半田孔５１内の圧力Ｐ１は、その値だけでなく、状態が変化するときの圧力Ｐ１の変化の割合（急激に変化する又はゆっくり変化する）にも特徴を有する。

半田付けの工程が正常に行われているかの判定は、次のように行われる。まず、予め各半田付け状態における半田孔５１内の圧力Ｐ１の基準値の範囲を設定する。そして、各半田付け状態における基準値の範囲と計測された半田孔５１内の圧力Ｐ１との比較によって判定を行う。例えば、（ｃ）半田片投入状態における判定について説明する。まず、（ｃ）半田片投入状態であるＡｒ３の時間帯において基準値の上限値Ｐｘ１、下限値Ｐｙ１を設定する。上限値Ｐｘ１、下限値Ｐｙ１は、それぞれ、Ｐｘ１＝Ｐ１ｃ＋ｘ１及びＰｙ１＝Ｐ１ｃ－ｙ１（ｘ１、ｙ１は正の数）で表される値である。そして、半田付け工程においてＡｒ３の時間帯に計測された半田孔５１内の圧力Ｐ１が上限値Ｐｘ１から下限値Ｐｙ１の間の範囲から逸脱したとき、制御部Ｃｏｎｔは、半田付け工程に異常があったとして警報あるいは運転の停止を行ってもよい。なお、ｘ１、ｙ１の一方が０であってもよい。

また、前述のｘ１やｙ１よりも小さな値であるｘ２やｙ２を用いて、第２上限値Ｐｘ２＝Ｐ１ｃ＋ｘ２及び第２下限値値Ｐｙ２＝Ｐ１ｃ－ｙ２を設定し、Ａｒ３の時間帯に計測された半田孔５１内の圧力Ｐ１が第２上限値Ｐｘ２から第２下限値Ｐｙ２の範囲外に逸脱した場合に、制御部Ｃｏｎｔは、作業者に注意を報知することもできる。なお、ｘ２、ｙ２の一方が０であってもよい。以上の説明では、第１上限値及び第１下限値を用いて警報或いは運転の停止を行う１段階のもの又は第２上限値及び第２下限値をさらに用いて注意、基準値を用いて警報或いは運転の停止を行う２段階のものを挙げているが、これらは一例であり、さらに多くの基準値を用いて、注意或いは警報を２段階以上で行ってもよい。また、（ｃ）半田片投入状態以外の状態のときにも同様に基準値の範囲が設けられており、基準値の範囲と測定された分岐流量とを比較することで、半田付けの工程が正常に行われているか判定する。

また、時間と圧力に関係なく、半田が溶融もしくは流出すれば半田孔５１内の圧力Ｐ１は最大値まで増加する。制御部Ｃｏｎｔは、半田孔５１内の圧力Ｐ１のピーク値（ここでは、圧力Ｐ１ｄ）付近の値を検出したときに、半田の溶融が行われたと判定することもできる。

また、制御部Ｃｏｎｔは、予め圧力Ｐ１ａ～Ｐ１ｄ（Ｐ１ｅ）の基準となる値をデータベースとして記憶しておき、圧力測定部７５から取得した半田孔５１内の圧力Ｐ１のデータと比較することで、半田孔５１の汚れ状態を判定することができる。あるいはまた、制御部Ｃｏｎｔは、鏝先５と基板Ｂｄとは非接触状態、鏝先５と基板Ｂｄとの接触、鏝先５への半田片Ｗｈの投入、加熱溶融、鏝先５からの溶融半田の流出、鏝先５の基板Ｂｄからの離間といった一連の半田付け工程における半田孔５１内の窒素ガスの圧力の基準となる経時変化をデータベースとしてて記憶しておき、圧力測定部７５から取得した半田孔５１内の圧力Ｐ１の経時変化と比較することで半田孔５１の汚れ状態を判定することも可能である。

第３領域Ａｒ３すなわち半田孔５１への半田片Ｗｈの投入段階において半田孔５１の汚れ状態を判定する場合を例に説明する。図１１に、半田片Ｗｈが半田孔５１へ投入された状態図を示す。図６に示すような半田孔５１が汚れていない初期状態では半田孔５１内の圧力はＰ１ｃである。一方、図１１に示すような半田孔５１やリリース孔５３の内周壁にドロスなどの付着物が付着している状態では、半田孔５１内の窒素ガスが通過する流路面積が小さくなっているところ、半田片Ｗｈが投入されることによって流路面積はさらに小さくなるため、半田孔５１内の圧力は初期状態の圧力Ｐ１ｃよりも高い圧力Ｐ１ｃ’となる（図１０の一点鎖線）。制御部Ｃｏｎｔは、初期状態における圧力Ｐ１ｃを予め記憶しておき、測定された半田孔５１内の圧力と圧力Ｐ１ｃとを比較して半田孔の汚れ状態を判定することが可能となる。

またさらに、鏝先５ａの以上のような状態の変化の外、配線基板ＢｄのランドＬｄと電子部品Ｅｐの端子Ｎｄとの半田付け状態を判定することも可能である。例えば図１２（ａ）に示すように、ランドＬｄと端子Ｎｄが正常に半田付けされた場合には半田は円錐形状となる。一方、予備加熱が不十分な場合などには図１２（ｂ）に示すように半田が盛り上がった状態となる（イモ半田）。

そこで、制御部Ｃｏｎｔが半田の溶融が行われたと判定した後、鏝先５ａとランドＬｄとの接触が検知された初期位置から距離ＧだけランドＬｄから鏝先５ａを離間させ、半田孔５１内の圧力Ｐ１の変化によって半田付け状態を判定する。すなわち、鏝先５ａをランドＬｄから距離Ｇだけ離間させ所定時間保持して半田孔５１内の圧力Ｐ１を測定する。図１２（ａ）に示すように半田付けが正常になされていた場合には、鏝先５ａをランドＬｄから距離Ｇ離すことによって円錐状の半田と鏝先５の半田孔５１内周面との間に隙間が生じ、その隙間から半田孔５１内の窒素ガスが外部に流出するので、半田孔５１内の圧力Ｐ１は急激に減少して圧力Ｐ１ａと同じか略同じとなる。

これに対して図１２（ｂ）に示すようにイモ半田が形成されていた場合には、鏝先５ａをランドＬｄから距離Ｇ離してもドーム状に盛り上がった半田と鏝先５ａの半田孔５１内周面とは依然として接触しているか、隙間があったとしても僅かであるため、半田孔５１内の圧力Ｐ１は減少しないか、減少しても微量である。したがって、このような半田孔５１内の圧力Ｐ１の変化を測定することによって半田付け状態が判断可能となる。

なお、鏝先５ａとランドＬｄとの離間距離Ｇは、半田付けが正常な場合には半田と半田孔５１の内周面とが接触せず、イモ半田が形成された場合には半田と半田孔５１の内周面とが接触する距離であって、供給される半田片Ｗｈの容積や半田孔５１の形状などを考慮し、また予備実験などに基づいて適宜決定すればよい。離間距離Ｇは通常０．２ｍｍ～２ｍｍの範囲である。また、鏝先５ａとランドＬｄとを距離Ｇまで離間させる際の鏝先５ａの離間速度に特に限定はないが、圧力Ｐ１の測定精度などの観点からは０．１ｍｍ／ｓｅｃ～１０ｍｍ／ｓｅｃの範囲が好ましい。より好ましくは０．２ｍｍ／ｓｅｃ～２ｍｍ／ｓｅｃの範囲である。また、鏝先５ａを離間距離Ｇで保持する時間は０．１ｓｅｃ～２ｓｅｃの範囲が好ましい。

このような異常判定をも行うためには、制御部Ｃｏｎｔは、予め、図１０に示すような、半田付け１回における分岐流量の時間変化を示すテーブルを記憶しておき、圧力測定部７５からの分岐流量のデータを時系列に並べて、挙動及び値を比較することで鏝先の状態を判定するようにする。このような判定方法を用いることで、鏝先の状態をより正確に判定することができる。

（第１変形例）
上述した実施形態では、半田片Ｗｈの太さ及び長さが一定である場合で説明している。しかしながら、糸半田Ｗの送りには、ばらつきが生じる場合がある。また、半田付けを行う面積が大きい等によって、半田片Ｗｈの形、大きさを意図的に変更する場合もある。このような場合、制御部Ｃｏｎｔは、（ｂ）鏝先接触状態の圧力Ｐ１ｂから圧力Ｐ１が変動したときの変動の大きさ、変動の挙動に基づいて、投入された半田片Ｗｈの形状、大きさ等を判定してもよい。なお、異なる大きさ、形状の半田片を投入する可能性がある場合、制御部Ｃｏｎｔは、各大きさ、形状の半田片Ｗｈごとに、各状態における半田孔５１内の圧力Ｐ１の基準値及び（又は）その時間変化を示すテーブルをデータベースとして備えていることが好ましい。

（第２変形例）
本実施形態に係る半田付け装置の変形例について図面を参照して説明する。図１３は、本実施形態に係る半田付け装置の変形例に用いられる鏝先の一例を示す断面図である。図１３に示すように、第２変形例の半田付け装置に用いられる鏝先５ｂは、半田孔５１ｂの内部に、半田片Ｗｈが端子Ｎｄと接触する前に、半田片Ｗｈを停止させる半田片停止部５１１が設けられている。

図１３に示すように、半田片停止部５１１は、Ｚ方向下方に向かって内径が減少するテーパ形状となっている。半田片停止部５１１に半田片Ｗｈが到達すると、半田片５１１によって、半田孔５１ｂの隙間が小さくなる。これにより、（ｃ）半田片投入状態のときの半田孔５１ｂ内の流路抵抗が大きくなる。これにより、第２変形例において、（ｃ）半田片投入状態のときの圧力Ｐ１が大きくなる。そして、（ｂ）鏝先接触状態と、（ｃ）半田片投入状態のそれぞれのときの圧力Ｐ１の差が大きくなるため、制御部Ｃｏｎｔは、（ｂ）鏝先接触状態と、（ｃ）半田片投入状態とを判別しやすくなる。また、半田片Ｗｈが、半田片停止部５１１に到達する前に、半田孔５１ｂの内部で停止する場合がある。この場合、半田片による流路抵抗が、半田片Ｗｈが半田片停止部５１１に到達しているときに比べて小さくなる。このことを利用することで、制御部Ｃｏｎｔは、半田片Ｗｈが半田片停止部５１１に到達したこと、すなわち、半田片Ｗｈを確実に投入できたことを判定することができる。

本実施形態では、半田付け装置Ａが半田付けを行うときにとり得る状態として、（ａ）基準状態、（ｂ）鏝先接触状態、（ｃ）半田片投入状態、（ｄ）半田片溶融状態、（ｅ）半田片流出状態、（ｆ）鏝先離間状態の６つの状態を挙げているが、これ以外の状態を判定するようにしてもよい。

（第３変形例）
上述の実施形態では、鏝先５ａが半田を溶融できる高温の状態にある場合で説明している。しかしながら、ヒーター４１の故障等によって鏝先５ａが半田を溶融するために設定された正常温度範囲内から外れる場合もあり得る。鏝先５ａを通過する窒素ガスは、鏝先５ａの温度によって、膨張する程度や粘度が異なるため、流路抵抗も増減し、その結果、窒素ガスの圧力も変化する。例えば、鏝先５ａの温度が低下すると窒素ガスの体積は減少し、粘度も低くなるので半田孔５１における窒素ガスの圧力は低下する。このことを利用して、制御部Ｃｏｎｔは、半田孔５１を大気に開放している状態、すなわち、鏝先５ａが（ａ）基準状態のときの圧力Ｐ１ａを記憶しておき、記憶している圧力Ｐ１ａと計測した圧力Ｐ１とに基づいて、鏝先５ａの温度を判定することが可能である。

また、供給されるガスの種類が、窒素と空気或いは酸素との混合ガスのように変化した場合も、流路抵抗が変化するため、半田孔５１内の圧力Ｐ１に差異が生じる。このことを利用して、制御部Ｃｏｎｔは、半田孔５１を大気に開放している状態、すなわち、鏝先５ａが（ａ）基準状態のときの圧力Ｐ１ａを記憶しておき、記憶している圧力Ｐ１ａと計測した圧力Ｐ１とに基づいて、供給されているガスが窒素ガス（供給されるべきガス）であるか否か判定できる。これにより、制御部Ｃｏｎｔは、例えば、ガス配管接続の誤りを検出することが可能である。

第１変形例、第２変形例及び第３変形例の動作は、例えば、一定の周期ごとに行うものとすることができる。一定の周期とは、例えば、時間で管理してもよいし、半田付け回数で管理してもよい。また、半田付け装置Ａの電源投入直後及び工程終了時に行うようにしてもよい。また、ランダムなタイミングで行うようにしてもよい。

（第２実施形態）
本実施形態に係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１４は、本発明に係る半田付け装置の他の例を示す図である。なお、図１４に示す半田付け装置Ｃでは、鏝先５ｃの溶融領域５１０よりも下流側において半田孔５１と外周面とを貫通するガスリリース部５２を備えている。それ以外は、第１実施形態の半田付け装置Ａと同じ構成を有している。そのため、鏝先５ｃにおいて半田付け装置Ａの鏝先５ａと実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

ガスリリース部５２は、半田孔５１の溶融領域５１０よりも下流側において半田孔５１と外部とを連通する部分であって、本実施形態では、ガスリリース部５２は鏝先５ｃの外周面と半田孔５１とを連通する貫通孔形状のものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、半田孔５１の溶融領域５１０よりも下流側と鏝先５ｃのＺ方向下端との間に半田孔５１と鏝先５ｃの外周面とを連通するように形成されたスリット形状や切り欠き形状であってもよい。また、上述の貫通孔、スリット、切り欠き以外にもガスリリース部５２として（ｂ）鏝先接触状態及び（ｅ）半田片流出状態のときに半田孔５１の窒素ガスを鏝先５ｃの外部に流出させることができる形状を広く採用することができる。

このような半田付け装置Ｃを用いたときの、制御部Ｃｏｎｔによる鏝先の状態の判定について、図面を参照して説明する。図１５は、鏝先接触状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。図１６は、半田片投入状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。図１７は、半田片溶融状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。図１８は、半田片流出状態における鏝先と窒素ガスの流れを示す図である。

半田付け装置Ｃにおいて、１回の半田付けにおける鏝先の取り得る状態は、第１実施形態と同じ、つまり、（ａ）基準状態、（ｂ）鏝先接触状態、（ｃ）半田片投入状態、（ｄ）半田片溶融状態、（ｅ）半田片流出状態、（ｆ）鏝先離間状態である。そして、（ａ）基準状態、（ｆ）鏝先離間状態に関しては、第１実施形態の半田付け装置Ａと実質的に同じである。また、鏝先５ｃは、ガスリリース部５２を設けており、ガスリリース部５２からガスが流出可能な状態のとき、すなわち、（ｂ）鏝先接触状態、（ｃ）半田片投入状態、（ｅ）半田片流出状態、の各状態において、半田孔５１内を流れる窒素ガスの圧力は、第１実施形態のときよりも少なくなる。そのため、半田孔５１内の圧力を圧力Ｐ１１として説明する。例えば、（ｂ）基準状態のとき、半田孔５１内の圧力を圧力Ｐ１１ｂとする。他の状態のときも同様に、圧力Ｐ１１ｃ、Ｐ１１ｅとする。

図１５に示す（ｂ）鏝先接触状態のとき、半田孔５１内の窒素ガスは、スルーホールＴｈから外部に流出するとともに、リリース孔５３及びガスリリース部５２からも外部に流出する。そのため、半田孔５１内の圧力Ｐ１１はガスリリース部５２が無いとき（第１実施形態）よりも低くなる。すなわち、半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｂ（＜Ｐ１ｂ）となる。また、図１６に示す（ｃ）半田片投入状態のときも同様に、半田片Ｗｈによって流路抵抗は増える。一方で、ガスリリース部５２から窒素ガスが流出するので、半田孔５１内の圧力Ｐ１１は、ガスリリース部５２が無いとき（第１実施形態）よりも低くなる。すなわち、半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｃ（＜Ｐ１ｃ）となる。そして、（ｃ）半田片投入状態のときの半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｃは、（ｂ）鏝先接触状態の半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｂよりも高い。

図１７に示す（ｄ）半田片溶融状態のとき、半田孔５１の溶融領域５１０は、溶融した半田片Ｗｈで塞がれる。そのため、窒素ガスの流れ方向において、溶融領域５１０よりも下流側であるガスリリース部５２から窒素ガスは流出しない。そのため、（ｄ）半田片溶融状態のときの半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｄは第１実施形態（Ｐ１ｄ）とほぼ等しくなる。

図１８に示す（ｅ）半田片流出状態のとき、半田孔５１のＺ方向下端は、ランドＬｄによって塞がれる。また、溶融した半田片ＷｈがランドＬｄのスルーホールＴｈを塞いでいるため、窒素ガスは、スルーホールＴｈからは流出しない。一方で、半田片Ｗｈは溶融して溶融領域５１０から回路基板Ｂｄ側に流出しているため、半田孔５１内の窒素ガスは、ガスリリース部５２から外部へ流出する可能となる。つまり、ガスリリース部５２から窒素ガスは流出するので、半田孔５１内の圧力Ｐ１１は、ガスリリース部５２が無いとき（第１実施形態）よりも低くなる。すなわち、（ｅ）半田片流出状態のときの半田孔５１内の圧力は、圧力Ｐ１１ｅ（＜Ｐ１ｅ）である。また、（ｅ）半田片流出状態のとき、半田孔５１の窒素ガスがガスリリース部５２から流出しているため、圧力Ｐ１１ｅは、（ｄ）半田片溶融状態のときの圧力Ｐ１１ｄに比べて低い。

以上のとおり、鏝先５ｃにガスリリース部５２を設けることで、（ｂ）鏝先接触状態のときの半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｂと、（ｃ）半田片投入状態のときの半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｃと、（ｅ）半田片流出状態のときの半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｅとを第１実施形態の半田付け装置Ａの場合と異なる値とすることができる。

そして、各状態での圧力Ｐ１１は図１９に示すグラフに示すとおりになる。図１９は、半田付け装置Ｃが半田付けを１回行うときの配管の圧力の変化を示している。図１９では、縦軸が半田孔５１内の圧力Ｐ１１、横軸が時間である。なお、以下の説明では、図１０と異なる挙動を示す部分についてのみ説明するものとする。

図１９に示すように、ガスリリース部５２を備えた鏝先５ｃを用いることで、（ｄ）半田片溶融状態を示す第４領域Ａｒ４（半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｄ）の後に、半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｅの（ｅ）半田片流出状態を示す第５領域Ａｒ５が現れる。

このように、鏝先５ｄにガスリリース部５２を設けることで、（ｄ）半田片溶融状態における半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｄと、（ｅ）半田片流出状態おける半田孔５１内の圧力Ｐ１１ｅとを異なる値とすることができる。これにより、制御部Ｃｏｎｔは、（ｅ）半田片流出状態、すなわち、電子部品Ｅｐの端子ＮｄとランドＬｄとを半田付けが完了したことをより正確に検知することができる。

なお、本実施形態においても、制御部Ｃｏｎｔは、各状態における配管の圧力をデータベースとして記憶して、圧力測定部７５からの半田孔５１内の圧力のデータと比較することで鏝先の状態を判定してもよい。また、図１９に示すような、半田孔５１内の圧力の時間変化を示すテーブルを記憶しておき、圧力測定部７５からの圧力のデータを時系列に並べて、挙動及び値を比較することで、鏝先の状態を判定してもよい。

また、時間と圧力の関係(図１０または図１９）のそれぞれの計測値を記憶しておき品質管理のデータベースを作成し、経時的な変化や雰囲気温度などの相関を統計処理によって算出することができる。

さらに、複数の半田付け箇所が存在する場合には、半田付け箇所によって各状態における流体の変化値が異なる場合があるので、各半田付け箇所毎に上記データベースを作成し、半田付け場所毎に異なった閾値を用いて判定を行うことも可能である。

（第３実施形態）
図２０に本発明に係る半田付け装置の他の実施形態を示す。第１実施形態及び第２実施形態で示した半田付け装置Ａ，Ｃでは、少なくとも半田片溶融状態では、溶融領域５１０において溶融半田によって半田孔５１が塞がれる。このとき、半田孔５１内の窒素ガスや気化したフラックスなどはリリース孔５３から外に排出されるが、その一部は圧力測定用孔５４内にも進入するおそれがある。気化したフラックスなどを含んだガスが圧力測定用孔５４に進入すると、圧力測定用孔５４及び圧力測定用配管８の内周面にドロスなどの汚れが付着し、圧力測定部７５の測定精度が低下するおそれがある。

そこで、図２０に示す半田付け装置Ｄでは、圧力測定用配管８に不活性ガスを供給して圧力測定用孔５４及び圧力測定用配管８に気化したフラックスなどを含んだガスが進入しないようにした。

具体的には、圧力測定用配管８に形成されたガス供給孔８１にガス供給源ＧＳ２から不活性ガスがガス供給部７ｂを介して供給される。ここで、ガス供給孔８１の形成位置は、圧力測定用管８内に不活性ガスの滞留部が形成されないようにする観点からは、圧力測定用配管８の圧力測定部７５が取り付けられた端部側であるのが望ましい。ガス供給部７ｂは、配管７０ｂと、第２調整部７３と、第２計測部７４とを有する。配管７０ｂは、ガス供給源ＧＳ２からの不活性ガスをガス供給孔８１に流入させる配管である。なお、図２０では、便宜上、配管７０ｂを線図で示しているが、実際にはガスが漏れない管体（例えば、樹脂管）である。また、ガス供給源ＧＳ２から不活性ガスは、ここではガス供給源ＧＳ１から供給されるガスと同じ窒素ガスとする。

ガス供給源ＧＳ２から供給される窒素ガスは、第２調整部７３によって流量が調整される。そして第２計測部７４が、第２調整部７３から吐出される窒素ガスの流量を計測し、計測した窒素ガスの流量が予め決められた流量となるように第２調整部７３に対して第２調整部７３を制御する制御信号を送信している。なお、ガス供給源ＧＳ２から圧力測定用配管８に供給される窒素ガスの流量Ｑ２は、気化したフラックスなどが圧力測定用配管８内に進入するのを防止できればよいため、半田孔５１内を流れる窒素ガスの流量Ｑ１に比べて遥かに少ない流量に設定される。また、圧力測定用配管８内の窒素ガスの圧力は半田孔５１内の窒素ガスの圧力よりも高く設定される。

このような構成によれば、気化したフラックスなどを含んだガスが圧力測定用孔５４に進入することが効果的に抑制され、圧力測定用孔５４及び圧力測定用配管８の内周面へのドロスなどの汚れ付着が抑えられる。これにより長期間にわたって圧力測定部７５の測定精度を高い状態で維持できる。

（変形例）
図２０の半田付け装置Ｄでは、圧力測定用配管８内を流動させる窒素ガスをガス供給源ＧＳ２から供給していたが、ガス供給源ＧＳ１から圧力測定用配管８に窒素ガスを供給するようにしてもよい。すなわち、ガス供給源ＧＳ１から半田孔５１内及び圧力測定用配管８内に窒素ガスを供給するようにしてもよい。このような構成によってガス供給源を１つとすることができる。この場合にも、ガス供給源ＧＳ１と圧力測定用配管８との間にガス供給部７ｂを設け、第２調整部７３によって流量を調整するとともに第２計測部７４によって窒素ガスの流量を計測し、圧力測定用配管８内に供給される窒素ガスの流量が予め決められた流量となるように制御する。また、圧力測定用配管８内の窒素ガスの圧力が半田孔５１内の窒素ガスの圧力よりも高くなるように制御する。

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，Ｃ，Ｄ 半田付け装置
１ 支持部材
１１ 壁体
１２ 保持部
１３ 摺動ガイド
１４ ヒーターユニット固定部
１５ アクチュエーター保持部
１６ ばね保持部
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
２２２ ガス流入孔
２３ プッシャーピン
２３１ ロッド部
２３２ ヘッド部
２３３ ばね
３ 駆動機構
３１ エアシリンダー
３２ ピストンロッド
３３ カム部材
３３０ 凹部
３３１ 支持部
３３２ ピン
３３３ ピン押し部
３３４ 軸受
３４ スライダー部
３４０ カム溝
３４１ 第１溝部
３４２ 第２溝部
３４３ 接続溝部
３５ ガイド軸
４ ヒーターユニット
４１ ヒーター
４２ ヒーターブロック
４２１ 凹部
４２２ 半田供給孔
５ 鏝先
５１ 半田孔
５１０ 溶融領域
５２ ガスリリース部
５３ リリース孔
５４ 圧力測定用孔
６ 半田送り機構
６１ 送りローラ
６２ ガイド管
７ ガス供給部
７０ａ，７０ｂ 配管
７１ 第１調整部
７２ 第１計測部
７３ 第２調整部
７４ 第２計測部
７５ 圧力測定部
８ 圧力測定用管
８１ ガス供給孔
Ｗ 半田
Ｗｈ 半田片
Ｂｄ 配線基板
Ｅｐ 電子部品
Ｌｄ ランド
Ｔｈ スルーホール
Ｎｄ 端子

Claims (8)

1. 半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する鏝先と、
   ガスを供給するガス供給源と、
   前記ガス供給源と前記半田孔とを連通し、前記ガス供給源からのガスを前記半田孔に供給するガス供給部と、
   を有し、
   前記半田孔には前記半田片が溶融される溶融領域が設けられており、
   前記鏝先には、前記半田孔の溶融領域よりも上流側に前記半田孔と外部とを連通するリリース孔が形成されている半田付け装置の鏝先の状態を判定する鏝先の状態判定方法であって、
   前記半田孔を流れるガスの流量が一定で、
   前記半田孔内を流れるガスの圧力を測定するとともに、測定した圧力と予め備えられた基準値又はテーブルと比較して、鏝先の状態を判定することを特徴とする鏝先の状態判定方法。
2. 前記鏝先の、前記半田孔の溶融領域よりも上流側に形成された、前記半田孔と外部とを連通する圧力測定用孔を介して前記半田孔内のガスの圧力が測定され、
   前記圧力測定用孔には、前記半田孔内の圧力よりも高い圧力のガスが供給される請求項１記載の鏝先の状態判定方法。
3. 前記テーブルは、少なくとも前記圧力又は圧力の時系列の変化を示すテーブルのいずれか一方を含む請求項１又は２に記載の鏝先の状態判定方法。
4. 前記半田孔を流れるガスの圧力の増加に基づいて、前記鏝先の半田付けを行う対象物への接触、前記半田孔への前記半田片の投入及び前記半田片の前記半田孔での溶融の少なくとも１つが行われていると判定する請求項１から請求項３のいずれかに記載の鏝先の状態判定方法。
5. 前記鏝先には、前記半田孔の溶融領域よりも下流側に半田孔と外部とを連通するガスリリース部を備えており、
   前記半田孔を流れるガスの圧力が増加した後に減少したことを検出したときに、溶融した半田片の前記半田孔からの流出を判定する請求項１から請求項４のいずれかに記載の鏝先の状態判定方法。
6. 所定回数半田付けを行う毎に前記鏝先の前記物理量を記憶し、現在の前記物理量と比較することで、前記鏝先の状態を判定する請求項１から請求項５のいずれかに記載の鏝先の状態判定方法。
7. 前記状態判定部は、前記半田孔に前記半田片を投入した後の前記圧力に基づいて、前記半田片の形状及び大きさの少なくとも一方を判定する請求項１から請求項６のいずれかに記載の鏝先の状態判定方法。
8. 半田片が供給される半田孔を有するとともに前記半田孔で前記半田片を加熱溶融する鏝先と、
   ガスを供給するガス供給源と、
   前記ガス供給源と前記半田孔とを連通し、前記ガス供給源からのガスを前記半田孔に供給するガス供給部と、
   前記半田孔内を流れるガスの圧力を測定する測定部と、
   前記測定部で測定された前記ガスの圧力に基づいて、前記鏝先の状態を判定する状態判定部とを有し、
   前記半田孔には前記半田片が溶融される溶融領域が設けられ、
   前記鏝先には、前記半田孔の溶融領域よりも上流側に前記半田孔と外部とを連通するリリース孔が形成された半田付け装置であって、
   前記状態判定部が、請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法で、前記鏝先の状態を判定することを特徴とする半田付け装置。

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