JPH04367369A - 半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子回路基板等に電子
部品を半田付けする半田付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半田ごては、ニクロム線に銅棒等
を接触させ、このニクロム線に通電することによってニ
クロム線が発熱し、この発生した熱が銅棒に伝わり、こ
の銅棒に半田を付着させ、溶かし、抵抗、コンデンサ等
の電子部品と回路基板の導電露出部とに溶けた半田を付
着させるようにしている。また、半田によって接続され
ている部分に、加熱された上記銅棒を接触することによ
って半田を溶かし、接続されている部品等を回路基板か
ら引き離す。

【０００３】上記従来の半田ごてにおいて、半田ごての
先端部分を所定温度に維持するには、上記銅棒の近傍ま
たはニクロム線の近傍にサーミスタ等の温度センサを設
け、この温度センサが所定温度幅以上の温度を測定した
ときに、ニクロム線等への通電を遮断し、一方、温度セ
ンサが所定温度幅以下の温度を測定したときに、ニクロ
ム線への通電を開始するようにする。このようにするこ
とによって、銅棒の先端部分の温度を、所定温度幅に維
持することができる。

【０００４】しかし、上記従来装置においては、銅棒と
温度センサとが密着していたとしても、銅棒の温度変化
と温度センサの温度変化との間にずれが存在するので、
銅棒の温度を正確に温度制御することが困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、最近の電子部品
は非常に小型化し、たとえば０．５×０．５×１ｍｍの
抵抗が市場に出回り、この小型部品を半田付けするには
、半田ごての先端部分も小型化する必要がある。つまり
、電子回路基板にはこのような小型の電子部品が密集し
て配置されているので、半田ごての先端部分を電子部品
と比較して相当大きいと、１つの電子部品のみを取り外
そうとする場合に、取り外す必要のない隣りの電子部品
まで取れるという弊害が発生する。

【０００６】また、半田ごてに通電してから、その先端
部分の温度が所定温度に達するまでの時間を短縮する（
温度の立ち上がりを向上させる）には、電気的な絶縁物
のみを介在させて、発熱部の熱を電子部品の端子に迅速
に伝える装置が考えられる。つまり、ニクロム線を絶縁
物で被覆し、この絶縁物のみを介してニクロム線に半田
を接触させ、その半田を溶かすようにし、従来使用され
ていた銅棒を使用しないものが考えられる。このように
すれば、電子部品が非常に小型化し、その電子部品の端
子の熱容量が非常に小さいことから、半田ごての先端部
分の熱容量を小さくでき、先端部分の温度が所定温度に
達するまでの時間（温度の立ち上がり）をたとえば１秒
というように非常に短時間で実現することができる。

【０００７】ところが、上記のように非常に短時間で、
半田ごての先端部分の温度が上昇するので、その先端部
分における温度管理が非常に重要になる。すなわち、そ
の温度管理が充分でない場合には、先端部分の温度が極
端に上昇し、電子部品を熱的に破壊するという弊害が生
じることがある。

【０００８】したがって、サーミスタ等の温度センサを
使用して温度管理を行うと、その温度センサとニクロム
線とが密着していたとしても、ニクロム線の温度変化と
温度センサの温度変化との間にずれが存在するので、ニ
クロム線の温度を正確に温度制御することが、実際上は
不可能であるという問題がある。また、温度センサがあ
る程度の熱容量を有し、この熱容量のためにも、ニクロ
ム線の温度を正確に測定することができず、この点から
も、ニクロム線の温度を正確に温度制御すること（温度
センサの熱応答性を向上させること）が、実際上は不可
能であるという問題がある。

【０００９】ところで、上記のような問題を解決するに
は、つまり温度センサの熱応答性を向上させるためには
、発熱源であるニクロム線と平行に、温度センサとして
の白金抵抗素子を設け、この白金抵抗素子によってニク
ロム線の温度を測定するようにすることが考えられる。 サーミスタよりも白金抵抗素子が有利な点は、白金抵抗
素子は、サーミスタよりも熱容量が小さく、ニクロム線
との接触面積を大きく取れる点である。

【００１０】しかし、このようにニクロム線とは別に白
金抵抗素子を設けるようにした場合、半田ごての先端部
分の発熱量を多くするためにニクロム線を蛇行させてあ
り、この蛇行ニクロム線と平行して白金抵抗素子を配置
するので、それらの線間隔が少なくなり、ニクロム線の
途中での短絡によるニクロム線の断線、白金抵抗素子の
途中での短絡による温度測定の誤り等の故障が発生し易
いという問題があり、また、温度センサを別に設けるた
めにその分のコスト高という問題があり、さらにニクロ
ム線とは別に白金抵抗素子を設けるので、スペース的に
製造が困難であるという問題がある。

【００１１】なお、上記種々の問題は、ニクロム線の代
わりに他の導電性発熱部を使用した場合にも、同様に発
生するものである。

【００１２】本発明は、導電性発熱部の温度を正確に制
御することができ、しかも故障が発生し難く、製造コス
トが比較的低く、スペース的に製造が容易である半田付
け装置を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定電源から
導電性発熱部に電力を供給するとともに、その導電性発
熱部の温度を測定する温度センサとして上記導電性発熱
部を使用し、測定された温度に基づいて、導電性発熱部
に供給する電力を制御するものである。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。

【００１５】この実施例において、電源Ｂと、この電源
Ｂからの電圧の流通角を制御することによって（デュー
ティサイクルを変化することによって）、出力電圧の平
均値を変化させて電力制御を行う電力制御部１０と、ト
ランジスタ等の能動素子を使用して切り換えを行う電子
スイッチＳＷと、電力制御部１０から供給される電力で
発熱する導電性発熱部２０とを有する。

【００１６】この導電性発熱部２０は、図２に示す半田
ごてＨの先端部分に設けられた蛇行した導体であり（う
ず巻き状等、他の形状でもよい）、白金線、タングステ
ン線、ニクロム線等の通電することによって発熱する金
属で構成されている。なお、図２（１）は半田ごてＨの
平面図であり、同図（２）はその正面図である。また、
半田ごてＨは、その本体２３の先端部分に導電性発熱部
２０が設けられ、導電性発熱部２０の両端に電極部２１
が接続され、導電性発熱部２０にはセラミックス等の絶
縁部２２が薄く付着されている。本体２３もセラミック
ス等で構成され、この本体２３の上に白金が蒸着され、
発熱部２０と電極部２１とが形成されている。なお、発
熱部２０と電極部２１とを構成する白金を、蒸着以外の
方法で本体２３に付着させるようにしてもよい。

【００１７】スイッチＳＷの切換接点ｃは、発熱部２０
の一端に接続され、スイッチＳＷの端子ｈは、電力制御
部１０の出力端子に接続され、スイッチＳＷの端子ｍは
抵抗値測定回路４０に接続されている。

【００１８】切換制御回路３０は、スイッチＳＷの切り
換えを所定サイクルで繰り返して行うものである。

【００１９】抵抗値測定回路４０は、発熱部２０の抵抗
値を測定する公知の回路であり、この測定された抵抗値
に基づいて、発熱部２０の温度を測定するものである。 抵抗値測定回路４０は、たとえば定電圧源と、所定の基
準電流源と、定電圧源から発熱部２０が通電されたとき
における発熱部２０の電流値と基準電流との差を出力す
る差動増幅器とを有し、その差の信号（電力制御部１０
の出力電圧を制御する出力電圧制御信号）を電力制御部
１０に送る回路である。

【００２０】次に、上記実施例の動作について説明する
。

【００２１】まず、この実施例は、切り換え制御回路３
０が、図３に示すように、スイッチＳＷの接点ｈ、ｍを
交互に切り換える。すなわち、発熱時間ｔ１において、
切り換え制御回路３０が切り換え接点ｃを接点ｈに接続
するので、電力制御部１０が出力する電圧の値と、発熱
部２０のそのときの抵抗値とに応じた電力で、発熱部２
０が発熱する。

【００２２】次に、測温時間ｔ２において、切り換え制
御回路３０が切り換え接点ｃを接点ｍに接続するので、
電力制御部１０からの電力が発熱部２０には供給されず
、抵抗値測定回路４０が発熱部２０と接続され、この時
点における発熱部２０の抵抗値が測定回路４０によって
測定される。この結果、抵抗値測定回路４０は、発熱部
２０の抵抗値に応じた信号を出力する。この信号が、電
力制御部１０の出力電圧を制御する出力電圧制御信号で
あり、この出力電圧制御信号が電力制御部１０に送られ
ると、出力電圧制御信号に応じた平均電圧を、電力制御
部１０が出力する。

【００２３】そして、この測温時間ｔ２が終了すると、
発熱時間ｔ１の動作が開始され、上記のように、出力電
圧制御信号に応じた平均電圧と発熱部２０のそのときの
抵抗値とに応じた電力で、発熱部２０が発熱し、測温時
間ｔ２に移り、抵抗値測定回路４０が新たな出力電圧制
御信号を出力し、この出力電圧制御信号に応じた平均電
圧を電力制御部１０が出力し、発熱時間ｔ１と測温時間
ｔ２とが交互に繰り返され、発熱部２０における温度は
、所望の一定温度に維持される。なお、発熱時間ｔ１、
測温時間ｔ２のそれぞれの長さは、必要に応じて定めら
れる。

【００２４】また、発熱部２０の大きさは、図２（１）
における縦方向がたとえば０．５ｍｍであり、その横方
向が１．５ｍｍであるとした場合、連続的に電源を投入
すると、電源投入から１秒程度以内に、発熱部２０の温
度が３００°Ｃ〜５００°Ｃに達する。したがって、所
定温度になるまでの温度変化の立ち上がりが非常に良く
、また、発熱時間ｔ１と測温時間ｔ２とを合計した時間
（１サイクルの時間）を短くすれば、発熱部２０におけ
る温度安定性が非常に高いものとなる。

【００２５】上記実施例において、発熱時間ｔ１と測温
時間ｔ２との長さをほぼ同じにしたが、発熱時間ｔ１に
比べて測温時間ｔ２を非常に短くしてもよい（測温時間
ｔ２をたとえば１μｓｅｃにしてもよい）。また、発熱
時間ｔ１と測温時間ｔ２とを合計した時間を１０μｓｅ
ｃ〜１００ｍｓｅｃに設定してもよい。

【００２６】図４は、本発明の他の実施例を示す回路図
である。

【００２７】この実施例は、図１に示す実施例と基本的
には同じであり、図４に示す実施例は、図１に示す実施
例と比較すると、切り換え制御回路３０とスイッチＳＷ
とが存在せず、これらの代わりに、電力制御部１０から
発熱部２０に向かってダイオードＤ１が設けられ、抵抗
値測定回路４０から発熱部２０に向かってダイオードＤ
２が設けられている。

【００２８】図４に示す実施例においては、電力制御部
１０からの出力電圧が発熱部２０に常に印加され、一方
、抵抗値測定回路４０による発熱部２０の抵抗値の測定
が常に行われている。なお、抵抗値測定回路４０は発熱
部２０に直流信号を出力している。また、抵抗値測定回
路４０が測定した発熱部２０の抵抗値に応じた出力電圧
制御信号が電力制御部１０に印加され、この出力電圧制
御信号に応じて電力制御部１０が出力する平均電圧が制
御される動作については、図１に示す実施例と同じであ
る。

【００２９】図５は、本発明のさらに他の実施例を示す
回路図である。

【００３０】図５に示す実施例は、図４に示す実施例と
基本的には同じであり、図５に示す実施例は、図４に示
す実施例と比較すると、直流信号を出力する抵抗値測定
回路４０の代わりに、発熱部２０に交流信号を出力する
抵抗値測定回路４１を設けている。また、ダイオードＤ
１と発熱部２０との接続点と抵抗値測定回路４１との間
に、交流信号を通過させ直流信号をカットするコンデン
サＣが設けられている。

【００３１】なお、図１に示す実施例において、抵抗値
測定回路４０は、直流信号を発熱部２０に供給するもの
であってもよく、また交流信号を発熱部２０に供給する
ものであってもよい。

【００３２】図６は、本発明の別の実施例を示す回路図
である。

【００３３】この実施例は、図１に示す実施例と基本的
には同じであり、図６に示す実施例は、図１に示す実施
例と比較すると、抵抗値測定回路４０の代わりに定電圧
回路５０が設けられ、発熱部２０の電流を検出する抵抗
５１が発熱部２０と直列に接続され、抵抗５１の両端電
圧と基準電圧とを比較し、その差の値を増幅する差動増
幅回路５２が設けられている。差動増幅回路５２の出力
信号は、上記他の実施例における出力電圧制御信号と同
様のものである。図６に示す実施例は、抵抗５１の両端
電圧を検出しているが、この両端電圧は発熱部２０を流
れる電流に応じた値であり、結局、発熱部２０を流れる
電流の値を測定している。したがって、図６に示す実施
例においても、発熱部２０の温度を測定する温度センサ
として発熱部２０を使用している点については、他の実
施例と同じである。なお、差動増幅回路５２の代わりに
、比較器を用いてもよい。

【００３４】また、図４、図５に示す実施例において、
図６に示すように抵抗測定回路４０、４１の代わりに、
それぞれ直流の定電圧回路、交流の定電圧回路を設け、
発熱部２０と直列に抵抗５１を設け、抵抗５１の両端電
圧を差動増幅回路５２によって増幅するようにしてもよ
い。

【００３５】また、図６に示す実施例において、抵抗５
１を短絡し、スイッチＳＷと定電圧回路５０との間に、
抵抗５１に相当する抵抗を設け、この抵抗の両端電圧を
差動増幅器５２が検出するようにしてもよい。

【００３６】さらには、半田ごてＨと同様のものを半田
ごてＨａとし、半田ごてＨａのうちで発熱部２０に対応
するものを発熱部２０ａとし、半田ごてＨとＨａとが互
いに対向するように、図示しないＵ字形支持体またはＩ
字形支持体等によって、半田ごてＨとＨａとを保持し、
半田付けすべき電子部品の端子近傍を発熱部２０と２０
ａとで挟むようにし、電力制御部１０、切り換え制御回
路３０、抵抗値測定回路４０、４１、発熱部２０、２０
ａに電源を投入するメインスイッチ（図示せず）を設け
るようにしてもよい。この場合、電源として乾電池等の
電池を使用してもよく、商用電源を整流した電源を使用
してもよい。

【００３７】このようにした場合、電子部品を所定の基
板上に接続するには、上記メインスイッチをオフした状
態で、その電子部品を発熱部２０、２０ａの間に挟み（
半田ごてＨとＨａとを、一方の手の親指と中指とで挟む
）、この状態で、電子部品を基板上の所望の接続位置に
置き、上記メインスイッチを人差し指でオンする。電子
部品が小型であればある程、その熱容量が小さいので、
極く短時間で半田が溶け、このときに上記メインスイッ
チを人差し指でオフすると、発熱部２０、２０ａの熱容
量も小さいので、解けた半田が極く短時間で凝固し、そ
の電子部品が所望位置に半田付けされる。このときに半
田ごてＨとＨａとを持ち上げる。したがって、電子部品
の半田付けが非常に容易かつ、迅速に行われる。 特に、電子部品の形状が小さい程、有効である。また、
基板に接続されている電子部品を取り外す場合も、基本
的には上記と同様であり、取り外すべき電子部品を発熱
部２０、２０ａの間に挟むように、半田ごてＨとＨａと
を、一方の手の親指と中指とで挟み、上記メインスイッ
チを人差し指でオンし、半田が溶けたら半田ごてＨとＨ
ａとを持ち上げ、上記メインスイッチを人差し指でオフ
する。このように、必要なときにのみメインスイッチを
オンすればよく、また半田をとかす時間が非常に短いの
で、上記実施例は電源Ｂの無駄がなく、電源Ｂの寿命が
長い。

【００３８】さらに、電子部品を吸引する吸引パッドを
、上記Ｕ字形支持体またはＩ字形支持体等に設け、この
吸引パッド内の空気を吸引する吸引ポンプを設けるよう
にしてもよい。このようにすれば、基板から電子部品を
取り外す場合、半田が溶けたときに、半田ごてＨとＨａ
とを持ち上げなくても、電子部品が自動的に取り外され
る。これは、いわゆるエアーピンセットを構成する。 なお、吸引パッドと吸引ポンプとを設ける代わりに、上
記Ｕ字形支持体またはＩ字形支持体等にばね等によって
吸盤を設置し、常時は、そのばねによって吸盤が上に引
っ張られ、電子部品を基板から取り外すべきときに、そ
の基板に取り付けられている電子部品を吸着するように
してもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、半田付け装置の導電性
発熱部の温度を正確に制御することができ、しかも故障
が発生し難く、製造コストが比較的低く、スペース的に
製造が容易であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】上記実施例において、発熱部２０を有する半田
ごてＨの平面図および正面図である。

【図３】上記実施例におけるスイッチＳＷの動作を示す
説明図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路図である

【図５
】本発明のさらに他の実施例を示す回路図である。

【図６】本発明の別の実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

１０…電力制御部、 ２０…発熱部、 ３０…切り換え制御回路、 ４０…抵抗値測定回路、 ５０…定電圧回路、 ５１…抵抗、 ５２…差動増幅回路、 Ｈ…半田ごて。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定電源から導電性発熱部に電力を供
   給するとともに、上記導電性発熱部の温度を測定する温
   度センサとして上記導電性発熱部を使用し、上記測定さ
   れた温度に基づいて、上記導電性発熱部に供給する電力
   を制御することを特徴とする半田付け装置。
2. 【請求項２】　　所定電源から導電性発熱部に電力を供
   給するとともに、上記導電性発熱部の抵抗値を所定時間
   毎に測定し、この測定された抵抗値に基づいて、上記導
   電性発熱部に供給する電力を制御することを特徴とする
   半田付け装置。
3. 【請求項３】　　請求項２において、上記電源から上記
   導電性発熱部へ発熱用の電力を供給し、上記導電性発熱
   部を発熱する発熱時間と、上記導電性発熱部の抵抗値に
   基づいて上記導電性発熱部における温度を測定する測温
   時間とを時分割し、上記発熱と上記測温とを交互に繰り
   返すことを特徴とする半田付け装置。
4. 【請求項４】　　請求項２において、上記電源から上記
   導電性発熱部へ発熱用の電力を供給すると同時に、上記
   導電性発熱部の抵抗値に基づいて上記導電性発熱部にお
   ける温度を測定することを特徴とする半田付け装置。
5. 【請求項５】　　請求項４において、上記電源から上記
   導電性発熱部へ供給する発熱用の電力の周波数と、上記
   導電性発熱部における温度を測定するために上記導電性
   発熱部に流す電流の周波数とを異ならせることを特徴と
   する半田付け装置。
6. 【請求項６】　　請求項４において、上記導電性発熱部
   に印加する電圧を測定し、上記導電性発熱部に流れる電
   流を測定し、上記測定された電圧と電流とに基づいて上
   記導電性発熱部に印加する電圧を制御することを特徴と
   する半田付け装置。