JPH09206932A - コンスタントヒート熱源を用いた半田接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスヒート式ヒーターと同様の半田付け接
合が可能なコンスタントヒート熱源を用いた半田接合装
置を得る。 【解決手段】 ベース板６０ａおよび起立フレーム６０
ｂからなる基台６０と、起立フレーム上を上下動可能な
ヒーター装置１と、ヒーター装置を上下動させる上下移
動手段８５と、ベース板上に水平移動可能に設けられた
裁置台７４とから半田接合装置が構成される。ヒーター
装置１がコンスタント熱源を有したヒーター部材１０と
ヒーターヘッド２０とからなり、ヒーターヘッド２０は
熱伝導性の高い材料から作られ、取付部、伝熱部および
当接部を有する。載置台７４は、半田接合対象物の取り
付け・取り外しを行う着脱位置と半田接合部がヒーター
ヘッドの下方に位置する接合位置との間で、ベース板上
を移動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプリント基板の導電
バッド（配線パターン）上にこの基板上に載置された電
子部品（ＩＣモジュール、コネクタ等）のリードを半田
付け接合するために用いられる半田接合装置に関する。
さらに詳しくは、熱源としてコンスタントヒート式ヒー
ターを用いた半田接合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３に示すように、プリント基板２０
０の導電パッドに電子部品２１０，２２０のリード２１
１，２２１を半田付けする方法としては、クリーム半田
を炉内で加熱溶融させるリフロー方法や、パルスヒータ
ーを用いる方法等が従来から良く知られている。リフロ
ー法を用いる場合には、導電パッド上にクリーム半田を
塗布した上でこの上に各対応リードが位置するようにし
て電子部品をプリント基板上に載置し、この状態のまま
プリント基板を加熱炉内で加熱し、クリーム半田を溶融
させて導電パッド上に各リードを半田接合する。

【０００３】リフロー法を用いればプリント基板上に多
数の電子部品を同時に半田付けできるため作業効率が良
いという利点がある。しかし、プリント基板およびその
上に載置された電子部品全体が加熱されるため、加熱に
よりプリント基板にゆがみが生じやすいという問題や、
半田溶融温度までの加熱に耐えうる程度の耐熱性がある
電子部品でないと適用できないという問題がある。さら
に、電子部品のリードの一部が変形しており電子部品を
基板上に載置した状態でそのリードが導電パッドから離
れるような場合には（図１４に示すリード２１１ａのよ
うな場合）、このリードは半田接合できず接合不良とな
るという問題もある。

【０００４】一方、パルスヒーターを用いる場合にはヒ
ーターヘッドをリード上に押しつけてこの部分のみを加
熱して半田付けを行うため、上記のような問題は生じな
い。このパルスヒーターを用いる方法を図１４に示して
いる。パルスヒーターヘッド２５０は図示のように下端
当接部２５１の断面積が最も小さくなっており、電線２
５５を介して電流制御装置２６０からヘッド２５０に低
圧高電流（例えば、３Ｖ，１０００Ａ程度の電流）を流
す。これにより、断面積が最も小さくて電気抵抗が最も
大きな当接部２５１を局部的に発熱させ、この当接部２
５１をリード２１１に押しつけて半田接合を行う。

【０００５】具体的には、基板２００の導電パッド２０
１上に予めクリーム半田２０２（予備半田または溶融前
半田）が塗布され、且つ電子部品２１０のリード２１１
は半田メッキ（金メッキ）されており、導電パッド２０
１の上にリード２１１を載置させた上でこのリード２１
１の上に当接部２５１を押しつけて、半田を溶融させて
半田付けを行う。このようなパルスヒーターを用いた半
田接合を行えば、リード部周辺すなわち半田接合部のみ
が加熱されるだけであるため、基板２００が熱変形する
おそれがなく、また、変形したリード２１１ａがあって
も当接部２５１を押しつけてこの変形をもとに戻した状
態で半田付けが可能であるという利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パルス
ヒーターを用いる場合には、ヒーターヘッドに高電流を
流す必要があるため、容量の大きな（太い）電線２５５
を使用するとともに高価な電流制御装置２６０を用いる
必要があり、大型・複雑な装置が必要で装置コストが非
常に高価となるという問題がある。さらに、このような
高電流が流れる当接部２５１を電子部品２１０のリード
２１１に当接させるため、電子部品２１０が高電流を受
けて損傷するおそれがあるという問題もある。

【０００７】また、パルスヒーターヘッド２５０は下端
部に断面積の小さな当接部２５１を設ける必要があると
ともに容量の大きな電線を接続する必要があるといった
理由から、ヘッド形状を複雑化することが難しい。この
ため、一つの装置電源のみを有するパルスヒーターヘッ
ドにより一度に加熱できるのは１列のリードのみであ
る。図１３に示す電子部品２１０のように周囲４箇所に
それぞれ１列に並んだリード２１１を有する場合には、
一つの電子部品２１０を取り付けるだけで４回の作業を
行う必要があり、作業効率が良くないという問題もあ
る。

【０００８】図１４に示すように一部のリード２１１ａ
が変形した場合でも、当接部２５１を押しつけて変形を
戻した状態で半田を加熱溶融させることができる。しか
し、この半田が固まった後に当接部２５１を持ち上げな
いと、半田が溶融した状態のまま持ち上げたのではリー
ド２１１ａは弾性力により変形状態に戻って導電パッド
２０１から離れ、接続不良が生じるおそれがある。この
ため、当接部２５１をリード２１１の上に押しつけて通
電加熱した後、通電をカットして当接部２５１の温度を
下げ、溶融半田が固まった後、ヘッド２５０を持ち上げ
て半田接合を完了するようにしている。このため、ヘッ
ド２５０の温度検出の必要があり、ヘッドの先端近傍に
熱電対２５３が溶接などにより取り付けられている。

【０００９】この場合に、パルスヒーターヘッド２５０
においては、通電時に発熱するのは下端に位置する当接
部２５１のみであるため、通電開始後からこの部分が所
定温度まで上昇する時間および通電カット後からこの部
分の温度が低下する時間は比較的短い（約５〜６秒程
度）。このため、パルスヒーターを用いて上記のような
半田接合を比較的短時間で行うことができる。これがパ
ルスヒーターを用いる主たる理由である。

【００１０】逆に言えば、リード部を加熱してその部分
の半田を溶融させるだけで良いのであれば、コンスタン
トヒート式のヒーター（いわゆるニクロム線を用いたヒ
ーター）を用いても良く、コンスタントヒート式ヒータ
ーの方が装置コストがずっと低廉で制御も簡単であると
いう利点がある。しかしながら、コンスタントヒート式
ヒーターはヒーターヘッド全体を加熱するものであるた
め、通電をカットしてもヒーターヘッドの温度が低下す
るのに長い時間がかかる。このため、ヒーターヘッドを
リードに押しつけて半田を溶融させた後、通電をカット
してヒーターヘッドの温度が下がって半田が固まるまで
長時間待つ必要がある。このようにコンスタントヒート
式ヒーターでは作業時間が極端に長くなり、これを用い
ることはほとんど不可能であった。

【００１１】本発明はこのような問題に鑑み、パルスヒ
ート式ヒーターを用いた方式と同一の方式による半田付
け接合が可能となるようなコンスタントヒート熱源を用
いた半田接合装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る半田接合装置は、ベース板およびこの
ベース板に一体に繋がって立設された起立フレームから
なる基台と、起立フレームに上下動可能に取り付けられ
たヒーター装置と、起立フレームに対してヒーター装置
を上下動させる上下移動手段と、ベース板上に水平移動
可能に設けられた裁置台とから構成され、ヒーター装置
がコンスタント熱源を有したヒーター部材とこのヒータ
ー部材に取り付けられたヒーターヘッドとから構成され
る。さらに、このヒーターヘッドは熱伝導性の高い材料
から作られるとともに、ヒーター部材に取り付けられる
取付部と、半田接合対象物の半田接合部に当接される当
接部と、取付部と当接部を繋ぐ部分に形成されてヒータ
ー部座から取付部に供給される熱を当接部に伝達する伝
熱部とから構成される。そして、載置台は、半田接合対
象物の取り付け・取り外しを行う着脱位置と半田接合対
象物を取り付けた状態で半田接合部がヒーターヘッドの
下方に位置する接合位置との間で、ベース板上を移動可
能となっている。

【００１３】この装置を用いた半田接合においては、ま
ず、着脱位置において載置台上に半田接合対象物を載置
させた後この載置台を接合位置に位置させ、この状態
で、上下移動手段によりヒーター装置を下動させる。こ
れにより、当接部を、半田接合対象物の半田接合部に当
接させて半田を溶融させ、半田接合部の半田接合を行わ
せる。この場合に、ヒーターヘッドは伝熱部を有してい
るため、当接部が半田接合部に当接したときに当接部の
熱が半田接合部に伝達されて半田を溶融させるととも
に、当接部の温度が低下する。このため、溶融半田は再
固化するので、この状態のときに上下移動手段によりヒ
ーター装置を上動させれば、半田接合を確実に行うこと
ができる。

【００１４】この半田接合装置に、上下移動手段の作動
を制御する上下移動制御手段を設けても良く、この上下
移動制御手段により、載置台を接合位置に位置させた状
態でヒーター装置を下動させ、当接部を半田接合部に当
接させて半田を溶融させ、当接部から半田接合部への熱
伝達を受けて当接部の温度が半田融点以下に低下した後
に、ヒーター装置を上動させて半田接合部の半田接合を
行わせるようにするのが好ましい。これにより、一旦溶
融した半田は当接部が半田接合部に当接した状態のまま
再固化するので、半田接合を確実に行わせることができ
る。

【００１５】なお、当接部が空気中にある状態で、ヒー
ター部材から取付部に供給される供給熱量とヒーターヘ
ッドからの放熱熱量とがバランスしたときにおける当接
部の温度が半田接合部の半田の融点より高く、当接部が
半田接合部に当接した状態で、ヒーター部材から取付部
に供給される供給熱量とヒーターヘッドからの放熱熱量
と当接部から半田接合部に伝達される伝達熱量とがバラ
ンスしたときにおける当接部の温度が半田接合部の半田
の融点より低くなるように、コンスタント熱源の容量お
よびヒーターヘッドの形状を設定するのが好ましい。こ
れにより、当接部が半田接合部に当接して半田を溶融さ
せた後、熱量がバランスするまで待てば半田が再固化す
るので、このときにヒーターヘッドを上動させれば、確
実な半田接合が可能である。

【００１６】また、ヒーターヘッドにおける少なくとも
当接部の近傍を冷却する冷却手段を設けるのが好まし
い。この場合には、当接部が半田接合部に当接して半田
を溶融させた後、冷却手段により当接部の近傍を冷却す
れば半田が再固化するので、この時点でヒーターヘッド
を上動させれば、半田接合が完了する。

【００１７】このような冷却手段に加えて、上下移動手
段の作動を制御する上下移動制御手段を設けても良く、
この場合には、この上下移動制御手段により、載置台を
接合位置に位置させた状態でヒーター装置を下動させ、
当接部を半田接合部に当接させて半田を溶融させた後、
冷却手段により当接部の近傍を冷却し、半田接合部の半
田が再固化してからヒーター装置を上動させて半田接合
部の半田接合を行わせる。

【００１８】

【発明の実施の形態（その１）】以下、本発明の好まし
い実施形態を図面を参照して説明する。第１実施形態と
しての本発明に係る半田接合装置ＳＡの全体構成を図１
および図２に示している。この半田接合装置ＳＡは、水
平方向に延びるベース板８０ｂと、このベース板８０ｂ
に立設されて垂直に起立した起立フレーム８０ａとから
なる基台８０を有する。

【００１９】起立フレーム８０ａの前面には垂直方向に
延びて上下ガイドレール８２が取り付けられ、一対の上
下スライダ８４を介してこの上下ガイドレール８２に沿
って上下に移動自在に上下スライド部材８３が配設され
ている。この上下スライド部材８３の下端には、ヒータ
ー部材１０とヒーターヘッド２０とからなるヒーター装
置１が取り付けられている。また、上下スライド部材８
３と起立フレーム８０ａの上端に取り付けられた支持部
材８１との間に、手動式の上下移動機構８５が設けられ
ている。

【００２０】この上下移動機構８５は２本のリンク部材
８６，８７を有し、上リンク部材８６は一端が支持部材
８１に枢結されるとともに他端が下リンク部材８７の一
端と枢結され、下リンク部材８７の他端は上下スライド
部材８３に枢結されている。上リンク部材８６には前方
に突出する操作レバー８８が固設されており、操作レバ
ー８８を下方に操作（矢印Ａ方向に操作）して上下スラ
イド部材８３を下動させることができるようになってい
る。なお、上下スライド部材８３と起立フレーム８０ａ
との間には左右一対の引っ張りバネ８９が取り付けられ
ており、上下スライド部材８３は引っ張りバネ８９によ
り常時上方に引き上げられている。このため、操作レバ
ー８８が操作されない限り上下スライド部材８３は上動
した状態にある。

【００２１】ベース板８０ｂの上面には前後に延びる一
対の前後ガイドレール７１が設けられており、この前後
ガイドレール７１の上には前後スライダ７２ａを介して
前後に移動自在に中間プレート７２が配設されている。
中間プレート７２の上面には左右に延びる一対の左右ガ
イドレール７３が設けられており、この左右ガイドレー
ル７３の上には左右スライダ７４ａを介して左右に移動
自在に裁置台７４が配設されている。このため、載置台
７４は前後左右に移動自在である。

【００２２】この載置台７４には電子部品６０が半田接
合されるプリント基板５０が位置決めされて取り付けら
れるようになっている。また、載置台７４には、これを
前後左右に移動させるための取っ手７５が取り付けられ
ており、ベース板８０ｂには載置台７４を接合位置に位
置させるための位置決めストッパ７６が取り付けられて
いる。

【００２３】起立フレーム８０ａの前面側はカバー９０
に覆われており、その左右に種々の機器が格納されたボ
ックス９１，９２が設けられている。一方のボックス９
１の前面には、各種スイッチ類や、温度表示器等を有す
るパネル９３が配設されている。

【００２４】このような半田接合装置ＳＡにおいて、操
作レバー８８を操作して上下スライド部材８３とともに
ヒーター装置１を下動させ、ヒーターヘッド２０の下端
当接面２３を、プリント基板５０の上に載置された電子
部品６０のリード６１に当接させて半田を溶融させ、プ
リント基板５０の導電パッド５１にリード６１を半田付
け接合させる。このヒーター装置１について図３および
図４を参照して説明する。

【００２５】ヒーター装置１を構成するヒーター部材１
０はアルミニウム製の矩形状ボディ１１内に２本のコン
スタント熱源１２を有して構成される。熱源１２は一般
的なニクロム線から成るヒーターであり、１００Ｖ，３
Ａ程度の通電を受けて発熱する。ボディ１１の側面には
ヒーター部材１０の温度を検出する熱電対１５が取り付
けられている。ヒーターヘッド２０はアルミニウムもし
くはアルミニウム合金等のような熱伝導率の高い材料に
より作られ、断面Ｔ字状をしている。ヒーターヘッド２
０は、その上部にヒーター部材１０の下面に接合される
取付部２１を有し、中間部に平板上で左右に広い放熱面
２２ａを有する伝熱部２２を有し、下端に半田接合部と
当接する当接面２３を有する。

【００２６】ここで、図４（ａ）に示すように、ヒータ
ー部材１０の下面にヒーターヘッド２０が接合される。
ここで、ヒーターヘッド２０の当接面２３が空気中にあ
る状態（半田接合部と当接していない状態）での熱量バ
ランスを考える。この状態では、熱源１２により加熱さ
れたヒーター部材１０から取付部２１を通ってヒーター
ヘッド２０に熱量Ｑ１が伝達されてヒーターヘッド２０
が加熱される。一方、ヒーターヘッド２０から（主とし
て放熱面２２ａから）は熱量Ｑ２が放熱される。ヒータ
ーヘッド２０の温度が高くなるにつれて、ヒーター部材
１０からの供給熱量Ｑ１は小さくなり、ヒーターヘッド
２０からの放熱熱量Ｑ２は大きくなるため、ヒーターヘ
ッド２０が所定温度まで高まったときに、両熱量がバラ
ンスする。このようにバランスしたときの当接面２３の
温度Ｔ１が半田の融点（例えば、摂氏約１８０〜２００
度）より高くなるように、熱源１２の容量や、ヒーター
ヘッド２０の形状等が設定されている。

【００２７】図５（ａ）に示すように、プリント基板５
０の表面に形成された導電パッド５１の上面にはクリー
ム半田５５（予備半田または溶融前半田）が塗布され、
この半田層５５の上にリード６１が載置される。この状
態で、操作レバー８８を図１の矢印Ａ方向に操作する
と、上記のように供給熱量Ｑ１と放熱熱量Ｑ２とがバラ
ンスした状態のヒーターヘッド２０が下動されてその当
接面２３が、図４（ｂ）に示すようにリード６１の上に
押しつけられる。これにより当接面２３から熱量Ｑ３が
リード６１を通って半田５５に供給され、半田５５が溶
融される。

【００２８】ここで、リード６１および導電パッド５１
は金属であり、空気に比べて熱伝達率がずっと大きいた
め、当接面２３が空気中にあるときに比べて、リード６
１を通って伝達される伝達熱量Ｑ３だけヒーターヘッド
２０からの放熱量が増加する。このため、供給熱量Ｑ１
と放熱熱量Ｑ２と伝達熱量Ｑ３とがバランスした状態で
は、当接面２３の温度Ｔ２は当接面２３が空気中にある
ときの温度Ｔ１より低くなる。この温度Ｔ２が半田の融
点より低くなるように、熱源１２の容量、ヒーターヘッ
ド２０の材質及び形状などが設定されている。

【００２９】このため、供給熱量Ｑ１と放熱熱量Ｑ２と
伝達熱量Ｑ３とがバランスした状態では一旦溶融した半
田が固まり、この状態でヒーターヘッド２０を持ち上げ
れば、半田付けを完了させることができる。この半田付
け完了状態を図５（ｂ）に示しており、溶融半田５５が
リード６１を囲むようにしてフィレットを形成し、リー
ド６１を導電パッド５１に確実に接合させている。

【００３０】

【実施例（その１）】この半田接合装置ＳＡを用いた半
田付け作業を以下に具体的に説明する。なおこの作業を
行うときの当接面２３の温度変化を図６に示している。
この図では横軸に時間ｔの経過を示し、縦軸に当接面２
３の温度Ｔの変化を示している。

【００３１】まず、前面パネル９３のヒーター電源スイ
ッチをオンにしてヒーター熱源１２の通電を開始する
（時間ｔ１）。これにより熱源１２が発熱してヒーター
ヘッド２０が加熱されて、当接面２３の温度も上昇す
る。このとき当接面２３は空気中にあり、時間ｔ２にお
いて供給熱量Ｑ１と放熱熱量Ｑ２とがバランスして当接
面２３の温度は半田融点温度Ｔｍより高い温度Ｔ１とな
る。

【００３２】一方、把っ手７５を持って裁置台７４を手
前に引き出して着脱位置に位置せしめ、この載置台７４
の上にプリント基板５０を取り付け、さらに、このプリ
ント基板５０の所定位置に電子部品６０を載置する。こ
のとき、プリント基板５０の導電パッド５１の表面には
クリーム半田５５が塗布されており、図５（ａ）に示す
ように対応する電子部品リード６１がこの上に位置す
る。そして、取っ手７５を持って載置台７４を位置決め
ストッパ７６に当接する接合位置まで移動させる。この
ように接合位置に位置した状態で半田接合されるリード
６１の列がヒーターヘッド２０の当接面２３と上下に対
向する。

【００３３】そして、上記のように当接面２３の温度が
上記温度Ｔ１となったことがパネル９３の温度表示から
分かると、操作レバー８８を矢印Ａ方向に操作する（時
間ｔ３）。これにより、上下スライド部材８３およびヒ
ーター部材１０とともにヒーターヘッド２０が下動され
て当接面２３が基板５０上に載置された電子部品６０の
リード６１に当接する。

【００３４】この当接により当接面２３からリード６１
に熱量Ｑ３が伝達されて半田５５が溶融される。このた
め、当接面２３の温度は低下し、一旦温度Ｔ３まで低下
（時間ｔ４）した後、若干増加して供給熱量Ｑ１と放熱
熱量Ｑ２と伝達熱量Ｑ３とがバランスした状態の温度Ｔ
２（時間ｔ５）となる。このように温度が低下する間に
一旦溶融した半田５５が再び固まって図３（ｂ）の状態
となる。このため、作業者は、当接面温度がＴ３まで低
下したとき、もしくはＴ２になったときに操作レバー８
８を上動させて、ヒーターヘッド２０を上動させれば、
半田付けが完了する。

【００３５】なお、この例では供給熱量Ｑ１と放熱熱量
Ｑ２と伝達熱量Ｑ３とがバランスした状態の温度Ｔ２が
半田の融点Ｔｍより低い温度であるが、本発明にこれに
限られるものではない。例えば、この温度Ｔ２は半田融
点Ｔｍより若干高くなっても、当接面２３がリード６１
に当接して低下した温度Ｔ３が半田融点Ｔｍより低くな
るものでも良い。この場合には、当接面の温度が温度Ｔ
３まで低下して半田が固まった時点でヒーターヘッド２
０を持ち上げれば半田接合を行うことが可能である。

【００３６】上記のような作業において、当接面２３が
リード６１に当接して半田を溶融させた後、当接面２３
の温度がＴ３もしくはＴ２まで低下する時間は短時間で
ある。このため、本例の装置では、熱源としてコンスタ
ントヒート式ヒーターを用いているが、半田付け作業を
効率よく行うことができる。

【００３７】なお、この半田付け作業ではヒーターヘッ
ド２０の当接面２３をリード６１に押しつけるため、一
部のリード６１ａが図４（ａ）に示すように変形してい
る場合も問題なく半田付けを行うことができる。すなわ
ち、変形リード６１ａも図４（ｂ）に示すように、当接
面２３により導電パッド５１上に押しつけられるため、
変形リード６１ａも導電パッド５１と当接した状態で半
田５５が溶融される。この後、当接面２３により押しつ
けられた状態のまま半田５５が固まるため、この状態で
はヒーターヘッド２０が持ち上げられて当接面２３が離
れても変形リード６１ａは導電パッド５１に当接したま
まの状態で保持される。

【００３８】なお、当接面２３がリード６１に当接した
ときに当接面温度が急速に低下して半田５５を十分に溶
融させることができないことも考えられる。すなちわ、
リード６１に当接したときの初期伝達熱量Ｑ３が不足す
ることがある。このため、図７に示すように、当接面２
３に外側に膨出する形状の蓄熱部２２ｂを設け、この蓄
熱部２２ｂに蓄熱した熱量により初期電熱熱量Ｑ３を補
って、半田５５を確実に溶融させることができるように
しても良い。また、放熱面２２ａからの放熱熱量Ｑ２を
調節する調節孔２２ｃを形成しても良い。

【００３９】上記例においては、ヒーターヘッド２３は
一列に並んだリード６１を半田接合するようになってい
るが、複数列のリードを同時に半田接合できるようにす
ることもできる。例えば、図８に示すように、ヒーター
部材３０の下面に矩形状に４個のヒーターヘッド３１，
３２，３３，３４を取り付け、各当接面３１ａ，３２
ａ，３３ａ，３４ａにより電子部品の周囲４列のリード
を同時に半田接合するようにしても良い。なお、４個の
ヒーターヘッドを用いる変わりにこれらを一体にした１
個のヒーターヘッドを用いても良い。なお、ヒーターヘ
ッドの形状はこのような矩形状配列に限られるものでは
なく、接合対象の形状に合わせて自由に設定することが
できる。

【００４０】従来用いられているパルスヒーター方式の
場合には、ヒーターヘッドに通電させて発熱させるもの
であり、ヒーターヘッドは電極からなるため、ヒーター
ヘッドの交換は容易ではない。しかしながら、本発明の
ヒーター装置の場合には、ヒーター部材の下面にヒータ
ーヘッドを取り付けるだけであるため、ヒーターヘッド
の交換はきわめて簡単である。このため、ヒーターヘッ
ドを交換して種々の形状の電子部品の半田接合を簡単に
行うことができる。また、ヒーターヘッドには通電され
ないため、電子部品に電流が流れるようなこともない。
また、熱電対をヒーター部材に取り付けてもヒーターヘ
ッドの温度検出は可能であり、このようにすれば、ヒー
ターヘッドの交換時でも熱電対の交換は不要となり、ヒ
ーターヘッドの交換が非常に容易である。

【００４１】

【発明の実施の形態（その２）】次に、第２実施形態と
しての本発明に係る半田接合装置ＳＡ’を図９を参照し
て説明する。なお、この半田接合装置ＳＡは図１および
２に示した半田接合装置ＳＡと類似しているため、同一
部分については同一番号を付与してその説明を省略す
る。この装置ＳＡ’も起立フレーム８０ａとベース板８
０ｂとからなる基台８０を有し、上下ガイドレール８
２、上下スライド部材８３および上下スライダ８４が同
様に配設されている。上下スライド部材８３の下端に
は、ヒーター部材１０とヒーターヘッド１２０とからな
るヒーター装置１０１が取り付けられている。

【００４２】支持部材８１と上下スライド部材８３との
間には、上下スライド部材８３を上下移動させるための
エアシリンダ１８５が取り付けられている。エアシリン
ダ１８５はハウジング１８７とロッド１８６とからな
り、ハウジング１８７が支持部材８１に枢結され、ロッ
ド１８６が上下スライド部材８３に枢結されている。こ
のハウジング１８７にエアパイプ１８８を介して作動エ
アーを給排することにより、ロッド１８６を伸縮作動さ
せ、起立フレーム８０ａに対して上下スライド部材８３
を上下移動させることができる。

【００４３】ベース板８０ｂの上にはＸ−Ｙ移動装置１
７０が設けられ、このＸ−Ｙ移動装置１７０により水平
方向前後左右に移動自在となって載置台１７４が支持さ
れている。この載置台１７４の上にプリント基板５０が
位置決めされて取り付けられる。

【００４４】ヒーター装置１０１の周辺を図１０に詳し
く示しており、この部分を図１０も参照して説明する。
ヒーター装置１０１を構成するヒーター部材１０は第１
実施形態の装置ＳＡのものと同一である。しかし、ヒー
ターヘッド１２０は、第１実施形態の装置ＳＡのヒータ
ーヘッド２０と同一形状の取付部１２１、伝熱部１２２
および当接面１２３を有し、伝熱部１２２における当接
面１２３に近接する部分に横方向に貫通する冷却孔１２
５が形成されている。この冷却孔１２５の両端には冷却
パイプ１３５が繋がれており、冷却パイプ１３５から冷
却孔１２５に冷却流体（冷却エアーもしくは冷却水）を
流すことができる。さらに、伝熱部１２２の下部の方に
向かって冷却エアーを吹き付けるためのエアノズル１３
０も配設されている。

【００４５】

【実施例（その２）】上記の構成の半田接合装置ＳＡ’
を用いた半田付け作業を図１１のフローチャートを参照
して説明する。なお、このときの当接面２３の温度変化
を図１２に示している。

【００４６】半田付け作業を行うときには、まず、前面
パネルのヒーター電源スイッチをオンにしてヒーター熱
源１２の通電を開始し、この熱源１２の発熱によりヒー
ターヘッド１２０が加熱され（ステップＳ１）、当接面
１２３の温度も上昇する（時間ｔ１〜ｔ２）。このとき
当接面１２３は空気中にあり、時間ｔ２においてヒータ
ー部材１０からヒーターヘッド１２０への供給熱量Ｑ１
と、ヒーターヘッド１２０からの放熱熱量Ｑ２とがバラ
ンスして、当接面１２３の温度は半田融点温度Ｔｍより
高い温度ＴＨ（これを第１設定温度とする）となる。当
接面１２３の温度は熱電対などにより検出されており、
当接面温度が第１設定温度ＴＨ以上となったことが検出
されると（ステップＳ２〜３）、半田付け作動を行って
も良いことを表示するランプを点灯させる（ステップＳ
４）。

【００４７】一方、載置台１７４は最初は着脱位置にあ
るので、その上にプリント基板５０を取り付けるととも
にこのプリント基板５０の所定位置に半田接合する電子
部品６０を載せる（ステップＳ５）。なお、この作業を
作動可能表示ランプの点灯を待たずに行うことは可能で
ある。

【００４８】次に、作動スイッチをオンにすると（ステ
ップＳ６）、まず、Ｘ−Ｙ移動装置１７０により載置台
１７４が接合位置まで移動され（ステップＳ７）、次
に、エアシリンダ１８５によりヒーターヘッド１２０が
下動されて当接面１２３が基板５０上に載置された電子
部品６０のリード６１に当接する（ステップＳ８）。こ
のリード６１との当接により当接面１２３からリード６
１に熱量が伝達されて半田５５が溶融される（時間ｔ
３）。この半田の溶融時間を待った（ステップＳ９）
後、冷却パイプ１３５から冷却孔１２５に冷却流体を流
し、且つエアノズル１３０から当接面１２３の周囲に冷
却エアーを吹き付け、ヒーターヘッド１２０の下部およ
び導電パッド５１の周辺を冷却する（ステップＳ１
０）。

【００４９】ヒーターヘッド１２０には放熱面１２２ａ
が設けられているため、ヒーター部材１０の熱源１２か
らの発熱は継続したままでも、このような強制冷却によ
り当接面１２３の周辺部のみを急速に冷却させることが
できる。このときにも当接面温度が検出されており、当
接面１２３の温度が半田融点温度Ｔｍより低い温度ＴＬ
（これを第２設定温度とする）になったとき（時間ｔ
４）から所定時間後（時間ｔ５）に、エアシリンダ１８
５によりヒーターヘッド１２０を上昇させる（ステップ
Ｓ１２）とともにＸ−Ｙ移動装置１７０により載置台１
７４を着脱位置まで移動させる

【００５０】このとき同時に冷却流体の供給および冷却
エアーの吹き付けが止められ、当接面１２３の温度は徐
々に上昇して時間ｔ６において第１設定温度ＴＨまで上
昇する。これで１回の半田接合作動が完了するので、ヒ
ータースイッチをオフにすれば、この制御は終了する。
なお、ヒータースイッチがオンのままであれば、ステッ
プＳ１４からステップＳ２に戻り、ヒーター通電加熱を
継続したまま、上記接合作業を繰り返すことができる。

【００５１】上記のような作業において、ヒーターヘッ
ド１２０がアルミなどの熱伝導率が高い材料で作られる
とともに伝熱部１２２が設けられており、且つ当接面１
２３が強制冷却されるため、ヒーターヘッド１２０をリ
ード６１に当接させて半田を溶融させた後、当接面１２
３の温度が第２設定温度ＴＬまで低下する時間は短時間
である。このため、本例の装置では、熱源としてコンス
タントヒート式ヒーターを用いているが、半田付け作業
を効率よく行うことができる。

【００５２】上記の例においては、冷却手段として、冷
却流体を流す冷却孔と、冷却エアーを吹き付けるエアー
ノズルとを用いているが、これらのいずれかのみを用い
て冷却手段を構成しても良い。また、上記の例では、ヒ
ーターヘッドの上下動、強制冷却を自動的に行わせるよ
うにしているが、これを手動で行っても良いのは無論で
ある。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半田
接合装置によれば、まず、着脱位置において載置台上に
半田接合対象物を載置させた後この載置台を接合位置に
位置させ、この状態で、上下移動手段によりヒーター装
置を下動させ、ヒーターヘッド当接部を半田接合部に当
接させて半田を溶融させ、半田接合部の半田接合を行わ
せるのであるが、この場合に、ヒーターヘッドは放熱部
を有しているため、当接部が半田接合部に当接したとき
に当接部の熱が半田接合部に伝達されて半田を溶融させ
るとともに、当接部の温度が低下して溶融半田は再固化
するので、この状態のときに上下移動手段によりヒータ
ー装置を上動させれば、半田接合を確実に行うことがで
きる。すなわち、本発明の場合には、コンスタントヒー
ト式熱源を有しているのであるが、熱源の発熱は継続さ
せたまま半田接合を短時間に且つ確実に行うことができ
る。

【００５４】この半田接合装置に、上下移動手段の作動
を制御する上下移動制御手段を設けても良く、この上下
移動制御手段により、ヒーターヘッド当接部を半田接合
部に当接させて半田を溶融させ、当接部から半田接合部
への熱伝達を受けて当接部の温度が半田融点以下に低下
した後に、ヒーター装置を上動させて半田接合部の半田
接合を行わせるようにするのが好ましい。これにより、
一旦溶融した半田は当接部が半田接合部に当接した状態
のまま再固化するので、半田接合を確実に行わせること
ができる。

【００５５】なお、当接部が空気中にある状態で、ヒー
ター部材から取付部に供給される供給熱量とヒーターヘ
ッドからの放熱熱量とがバランスしたときにおける当接
部の温度が半田接合部の半田の融点より高く、当接部が
半田接合部に当接した状態で、ヒーター部材から取付部
に供給される供給熱量とヒーターヘッドからの放熱熱量
と当接部から半田接合部に伝達される伝達熱量とがバラ
ンスしたときにおける当接部の温度が半田接合部の半田
の融点より低くなるように、コンスタント熱源の容量お
よびヒーターヘッドの形状を設定するのが好ましい。こ
れにより、当接部が半田接合部に当接して半田を溶融さ
せた後、熱量がバランスするまで待てば半田が再固化す
るので、このときにヒーターヘッドを上動させれば、確
実な半田接合が可能である。

【００５６】また、ヒーターヘッドにおける少なくとも
当接部の近傍を冷却する冷却手段を設けるのが好まし
い。この場合には、当接部が半田接合部に当接して半田
を溶融させた後、冷却手段により当接部の近傍を冷却す
れば半田が再固化するので、この時点でヒーターヘッド
を上動させれば、半田接合が完了する。

【００５７】このような冷却手段に加えて、上下移動手
段の作動を制御する上下移動制御手段を設けても良く、
この場合には、この上下移動制御手段により、載置台を
接合位置に位置させた状態でヒーター装置を下動させ、
当接部を半田接合部に当接させて半田を溶融させた後、
冷却手段により当接部の近傍を冷却し、半田接合部の半
田が再固化してからヒーター装置を上動させて半田接合
部の半田接合を行わせる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半田接合装置の側面図である。

【図２】この半田接合装置の正面図である。

【図３】この半田接合装置に用いられるヒーター装置お
よびこれにより半田接合されるプリント基板等を示す断
面斜視図である。

【図４】上記ヒーター装置による半田接合前および半田
接合中の状態を示す正面図である。

【図５】プリント基板の導電パッド上に載置した電子部
品リードを、半田接合前および後の状態で示す断面図で
ある。

【図６】上記ヒーター装置による半田接合を起こったと
きの当接面の温度変化を示すグラフである。

【図７】ヒーター装置の異なる例を示す正面図および側
面図である。

【図８】ヒーター装置の異なる例を示す斜視図である。

【図９】本発明に係る半田接合装置の異なる例を示す側
面図である。

【図１０】この半田接合装置に用いられるヒーター装置
およびこれにより半田接合されるプリント基板等を示す
断面斜視図である。

【図１１】上記ヒーター装置を用いて半田接合を行う半
田接合方法を示すフローチャートである。

【図１２】上記ヒーター装置による半田接合を起こった
ときの当接面の温度変化を示すグラフである。

【図１３】電子部品を載置したプリント基板を示す斜視
図である。

【図１４】従来用いられているパルスヒート式ヒーター
装置を示す正面概念図である。

【符号の説明】

１０ ヒーター部材 １２ コンスタント熱源 ２０ ヒーターヘッド ２１ 取付部 ２２ 放熱部 ２３ 当接面 ２５ 冷却孔 ３０ エアーノズル ３５ 冷却パイプ ５０ プリント基板 ５１ 導電パッド ５５ 半田 ６０ 電子部品 ６１ リード ７４ 載置台 ８５ 上下移動機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース板およびこのベース板に一体に繋
   がって立設された起立フレームからなる基台と、前記起
   立フレームに上下動可能に取り付けられたヒーター装置
   と、前記起立フレームに対して前記ヒーター装置を上下
   動させる上下移動手段と、前記ベース板上に水平移動可
   能に設けられた裁置台とからなり、前記ヒーター装置が
   コンスタント熱源を有したヒーター部材とこのヒーター
   部材に取り付けられたヒーターヘッドとからなり、 このヒーターヘッドが熱伝導性の高い材料から作られる
   とともに、前記ヒーター部材に取り付けられる取付部
   と、半田接合対象物の半田接合部に当接される当接部
   と、前記取付部と前記当接部を繋ぐ部分に形成されて前
   記ヒーター部材から前記取付部に供給される熱を前記当
   接部に伝達する伝熱部とから構成され、 前記載置台は、前記半田接合対象物の取り付け・取り外
   しを行う着脱位置と半田接合対象物を取り付けた状態で
   半田接合部が前記ヒーターヘッドの下方に位置する接合
   位置との間で、前記ベース板上を移動可能であり、 前記載置台を前記接合位置に位置させた状態で、前記上
   下移動手段により前記ヒーター装置を下動させ、前記当
   接部を、前記裁置台上に載置された半田接合対象物の半
   田接合部に当接させて半田を溶融させ、前記半田接合部
   の半田接合を行わせるようにしたことを特徴とするコン
   スタントヒート熱源を用いた半田接合装置。
2. 【請求項２】 前記上下移動手段の作動を制御する上下
   移動制御手段が設けられており、この上下移動制御手段
   により、前記載置台を前記接合位置に位置させた状態で
   前記ヒーター装置を下動させ、前記当接部を前記半田接
   合部に当接させて半田を溶融させ、前記当接部から前記
   半田接合部への熱伝達を受けて前記当接部の温度が半田
   融点以下に低下した後に、前記ヒーター装置を上動させ
   て前記半田接合部の半田接合を行わせるようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載の半田接合装置。
3. 【請求項３】 前記当接部が空気中にある状態で、前記
   ヒーター部材から前記取付部に供給される供給熱量と前
   記ヒーターヘッドからの放熱熱量とがバランスしたとき
   における前記当接部の温度が前記半田接合部の半田の融
   点より高く、前記当接部が前記半田接合部に当接した状
   態で、前記ヒーター部材から前記取付部に供給される供
   給熱量と前記ヒーターヘッドからの放熱熱量と前記当接
   部から前記半田接合部に伝達される伝達熱量とがバラン
   スしたときにおける前記当接部の温度が前記半田接合部
   の半田の融点より低くなるように、前記コンスタント熱
   源の容量および前記ヒーターヘッドの形状が設定されて
   いることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の半田
   接合装置。
4. 【請求項４】 前記ヒーターヘッドにおける少なくとも
   前記当接部の近傍を冷却する冷却手段を有することを特
   徴とする請求項１もしくは２に記載の半田接合装置。
5. 【請求項５】 前記ヒーターヘッドにおける少なくとも
   前記当接部の近傍を冷却する冷却手段と、前記上下移動
   手段の作動を制御する上下移動制御手段とが設けられて
   おり、 この上下移動制御手段により、前記載置台を前記接合位
   置に位置させた状態で前記ヒーター装置を下動させ、前
   記当接部を前記半田接合部に当接させて半田を溶融させ
   た後、前記冷却手段により前記当接部の近傍を冷却し、
   前記半田接合部の半田が再固化してから前記ヒーター装
   置を上動させて前記半田接合部の半田接合を行わせるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の半田接合装
   置。