JP5489646B2 - 半田付け方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、半田付け方法および装置に関する。

繰出し手段によってリード線を繰出し、リード線を基板側に接触させ、加熱手段によってリード線を加熱することにより供給された半田を溶融させ、該リード線の基板側への半田付けを行う半田付け手段が従来公知であるが、これを改良したものとして、基板の表面に半田を溶融等によって予め付着させ、リード線を前記半田に接触させる特許文献１に示す半田付け方法及び装置が公知になっており、この半田付け方法及び装置によれば、半田付け作業時に半田をリード線及び基板側に供給する部材が不要になって構造が簡略化される他、予め基板表面に付着させた半田がリード線と基板表面との間の接着層として機能し、リード線の剥離強度が向上する。

特開２００１−１３５８４２号公報（第４−５図）

上記文献の半田付け方法及び装置では、ヒータによって加熱される鏝によってリード線を加熱する加熱手段を構成しており、鏝によってリード線を基板の表面側に押付けながら配線方向に移動させるため、移動する鏝によって基板表面の半田が剥離され、リード線の半田付け作業の効率が低下するという課題がある一方で、基板表面に付着させた半田の剥離を防止するために、鏝による基板表面への押圧力を弱めると、リード線の加熱が上手く行えずに半田付け作業の効率が低下するという課題がある。

本発明は、上記課題を解決し、繰出されたリード線を、基板の表面に予め付着させた半田に接触させ、該リード線を加熱することにより前記半田を溶融させ、半田付けを行うものにおいて、基板に付着させた半田の剥離を防止して、効率良く半田付け作業を行うことが可能な半田付け方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため発明は、第１に、繰出し手段６によってリード線４を繰出し、該リード線４を基板２の表面に予め付着させた半田３に接触させ、加熱手段８によってリード線４を加熱することにより前記半田３を溶融させ、該リード線４を基板２側に半田付けする半田付け方法であって、電磁誘導によりリード線４に起電力を生じさせて該リード線４を加熱する電磁誘導手段によって前記加熱手段８を構成し、該電磁誘導手段８がコイルであり、繰出されるリード線４の真上に非接触な状態で位置させた該コイル８による電磁誘導によって、該リード線４を加熱することを特徴としている。

第２に、前記コイル８の移動と通電を交互に繰返すことにより、前記リード線４を、所定間隔毎に基板２に間欠的に半田付けすることを特徴としている。

第３に、基板２の表面におけるリード線４を間欠的に半田付けする部分である半田付け箇所Ｐのみに半田３を予め形成したことを特徴としている。

第４に、リード線４を繰出す繰出し手段６と、基板２の表面に予め付着させた半田３に接触させた前記リード線４を加熱する加熱手段８とを備え、加熱されたリード線４によって前記半田３を溶融させ、該リード線４を基板２側に半田付けする半田付け装置であって、電磁誘導によりリード線４に起電力を生じさせて該リード線４を加熱する電磁誘導手段によって前記加熱手段８を構成し、該電磁誘導手段８は、繰出されるリード線４の真上に非接触な状態で位置して該リード線４の電磁誘導加熱を行うコイルであることを特徴としている。

第５に、前記コイル８を、上下方向に延びる筒状に成形したことを特徴としている。

第６に、コイル８の内周面側に柱状の磁性体１２を挿入し、該磁性体１２がフェライトによって構成されることを特徴としている。

第７に、リード線４を押圧して基板２の表面の前記半田に接触させる押圧手段７を設け、リード線４を基板２側に押え付ける押えローラを回転自在に支持することにより前記押圧手段７を構成し、該ローラ７を、コイル８に対して、リード線４の繰出し下流側と上流側の内、上流側にのみ配置したことを特徴としている。

第８に、リード線４を繰出す繰出し手段６と、基板２の表面に予め付着させた半田３に接触させた前記リード線４を加熱する加熱手段８とを備え、加熱されたリード線４によって前記半田３を溶融させ、該リード線４を基板２側に半田付けする半田付け装置であって、電磁誘導によりリード線４に起電力を生じさせて該リード線４を加熱する電磁誘導手段によって前記加熱手段８を構成し、該電磁誘導手段８は、繰出されるリード線４の真上に非接触な状態で位置して該リード線４の配線方向に長い環状、Ｃ字状又はＵ字状に曲げ形成された導線８ａであることを特徴としている。

本発明によれば、基板上に予め付着させた半田にリード線を接触させてリード線を加熱する際に、加熱手段を構成する電磁誘導手段により生じるリード線の起電力により、非接触な状態でリード線を加熱できるため、基板に付着させた半田の剥離を防止しつつ、リード線を効率良く加熱して、半田付け作業を円滑に行うことが可能になるという効果がある。

また、リード線の表面に半田をコーティングすることにより、さらに効率的にリード線の基板への半田付け作業を行うことができるという効果がある。

また、電磁誘導手段をコイルにより構成し、該コイルの内周面側に柱状の磁性体、特にフェライトを挿入すれば、リード線の加熱をより迅速に行うことが可能になるという効果がある。

さらに、リード線を押圧して基板の表面の前記半田に接触させる押圧手段を設けることにより、リード線を基板上の半田に確実に接触させることが可能になるため、さらに効率の良い半田付け作業を行うことができる。

また、リード線を基材側に押え付ける押えローラを回転自在に支持することにより前記押圧手段を構成することにより、基板表面に予め付着させた半田を剥離させること無く、リード線を基板側に押圧できるという効果がある。

なお、押圧手段を、加熱手段のリード線繰出し下流側と上流側の内、上流側にのみ配置すれば、構成を簡略化され、製造コストを低く抑えることが可能になる。ちなみに、加熱手段のリード線繰出し下流側は、リード線の基板への半田付けが既に完了しているため、リード線を基板側に押圧させる必要性が上流側に比べて低い。

本発明を適用した半田付け装置の概念図である。 リード線を半田付けする基板の構成を示す平面図である。 本発明の別実施形態を示す半田付け装置の要部概念図である。 半田層の他例を示す半田付け装置の要部概念図である。 本発明の別実施形態を示す半田付け装置の要部概念図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明を適用した半田付け装置の概念図であり、図２は、リード線を半田付けする基板の構成を示す平面図である。図示する半田付け装置１は、パネルに用いられるガラスやセラミックあるいはＩＴＯ（酸化インジウムすず）や酸化膜や難半田付金属等の無機材料から成る基板２の表面に予め付着させたペースト状の半田である半田層３に対してリード線４を半田付けする。

この半田付け装置１は、リード線４を基板２の表面に形成された半田層３に向けて繰出す繰出し手段６と、リード線４を基板２上の半田層３に押圧して接触させる押圧手段７と、リード線４を加熱する加熱手段８とで主要部が構成されている。

上記基板２の表面は、半田層３が配線方向に形成されて帯状をなしている。この帯状の半田層３の上に繰出されたリード線４が順次置かれていく。ちなみに、このリード線４の周囲にも半田がコーティングされている。

上記繰出し手段６は、リード線４が捲装されているリール９と、リール９から繰出されたリード線４を挿通させて該リード線４を半田層３上における加熱手段８の真下側にガイドするガイド筒（ガイド部材）１１とを備えている。

上記押圧手段７は、回転自在に支持された押えローラによって構成されており、繰出し手段６から繰出されたリード線４が押圧されて半田層３に接触した状態になるように、押えローラ７と基板２の表面側（図示する例では半田層３）との間にリード線４が挟持される。そして、繰出し手段６から順次リード線４が繰出されると、押えローラ７が回転作動し、抵抗が少ない状態で、リード線４が円滑に繰出し下流側に移動していく。図示する例では、加熱手段８のリード線４繰出し下流側と上流側に、それぞれ押えローラ７が１個づつ設置されている。

上記加熱装置８は、上下方向の筒状に巻き回されたコイルによって構成されており、繰出されたリード線４の真上に非接触状態で近接配置されている。このコイル８の内周面側には上下方向の円柱状に成形された磁性体１２が挿入されている。具体的には、磁性対１２は、鉄の酸化物を含んだ結晶体の集まりで作製されるフェライト磁石によって構成され、この磁性体１２もリード線４に対して接触しないように配置されている。なお、該磁性体１２を、オーステナイト系ステンレスによって構成してもよい。

このコイル８に交流電圧を印加して、交流電流を流すと、リード線４周りの磁界が経時的に変化して、リード線４に起電力が生じ、該起電力によってリード線４に過電流が流されてジュール熱によりリード線４自体が発熱する。すなわち、コイル８は誘導加熱によってリード線４を加熱させる電磁誘導手段となる。

この半田付け装置１による半田付け方法について説明すると、リール９及びガイド筒１１よりなる繰出し手段６と、押えローラよりなる押圧手段７と、コイルよりなる加熱手段８と、が配線方向（図１における左方向）に向かって一体で移動するように構成されている。具体的には、配線方向に沿ってスライド移動する可動フレーム（図示しない）に、リール９、ガイド筒１１、押えローラ７、コイル８及びフェライト１２を取付支持している。

そして、この移動やリール９の回転駆動によって、リール９から配線方向と反対側に繰出されていくリード線４を、一対の押えローラ７，７によって基板２の半田層３に押圧して接触させ、押圧されたリード線４をコイル８による誘導加熱により加熱し、この加熱されたリード線４によってリード線４表面にコーティングされた半田及び半田層３の半田が溶解され、リード線４側の半田と半田層３側の半田とが互いに混じり合うことが最小限に抑制された状態で、リード線４が基板２に半田付けていく。

以上のように構成される本半田付け装置１では、リード線４が自身の発熱による温度上昇によって加熱されるため、半田鏝等によってリード線４を加熱する場合と比較して、効率良くリード線４を加熱することが可能になる他、この際、コイル８とリード線４とが接触しないため、リード線４にコーティングされている半田が隔離される事態や、半田層３が基板２から剥離される事態が防止される。

また、リード線４の繰出し時、リード線４を基板２に押圧する押えローラ７が回転作動し、押えローラ７とリード線４及び押えローラ７と基板２が擦れ合うことが防止されるため、該押圧手段７によって、リード線４にコーティングされている半田が隔離される事態や、半田層３が基板２から剥離される事態も防止される。

また、コイル８に流れる電流からの磁界と、リード線４に流れる電流からの磁界とにより生じる磁力によって、リード線４を基板２側に押圧することが可能であるため、リード線４と半田層３との接触状態を良好に保つことが可能になる。これにより、半田層３に対するリード線４の接触状態を確保できることから、押圧手段７による押圧力を軽減させることも可能になる。

さらに、加熱対象であるリード線４のみが発熱するため、熱風によって非接触でリード線４を加熱する場合のように、基板２自体を破損させる虞も低減される。

なお、この半田付け装置１では、コイル８を基準として、リード線４の繰出し上流側と下流側とに、それぞれ押えローラ７を設置したが、上記下流側はすでにリード線４が半田付けされている領域になるため、押えローラ７を省略してもよい。

次に、図３及び４に基づき、本発明の別実施形態について上述の例と異なる点を説明する。
図３は、本発明の別実施形態を示す半田付け装置の要部構成を示す概念図である。上述した例では、コイル８が配線方向に移動している最中は常にリード線４を誘導加熱して、リード線４を連続的に基板２に半田付けするが、図３に示す例では、コイル８が配線方向に移動している最中、リード線４を間欠的に誘導加熱して、リード線を、所定間隔（図示する例では等間隔）毎に、基板２側に半田付けしていく。

具体的には、コイル８の移動と通電が交互に繰返され、これによってリード線４が、基板２表面に配線方向に沿って所定間隔毎に間欠的に設定された半田付け箇所Ｐに、半田層３を介して、順次半田付けされていく。ちなみに、半田付け箇所Ｐでの通電時間は図示する例では概ね１００ｍｓ程度になる。

このように構成される半田付け装置１では、間欠的な半田付け作業によって、連続的に半田付けする場合と比較して、全体の半田付け作業の時間を短縮させることができる。

図４は、半田層の他例を示す半田付け装置の要部概念図である。図３では半田層３が配線方向に向かって連続的に帯状に形成されているが、図４に示すように、上述の半田付け箇所Ｐのみに半田層３が形成してもよい。すなわち、図４では、配線方向に向かって間欠的に半田層３が配置されている。これによって、必要な半田の量を減少させることが可能になり、コストを低く抑えることができる。

次に、図５に基づき、本発明の別実施形態について上述の形態と異なる点を説明する。
図５は、本発明の別実施形態を示す半田付け装置の要部概念図である。同図に示す例では、電磁誘導手段である加熱装置８が、平面視でリード線４方向に長い環状、Ｃ字状又はＵ字状（図示する例ではＵ字状）をなすように１本の導線８ａを折り曲げ形成することにより構成され、中央部分にはリード線４方向に延びて該導線８ａにより四方の大部分が囲繞され且つ上下が開放された囲繞空間Ｓが形成される。

この加熱装置８は、導線８ａに電流を流すと囲繞空間Ｓを上下に貫くように磁界が発生するため、この囲繞空間Ｓの真下側に半田層３上に置かれたリード線４が位置するように加熱装置８を配置し、導線８ａに交流電圧を印加すると、リード線４における囲繞空間Ｓの下方側に位置する箇所全体が電磁誘導による過電流によって加熱される。

すなわち、導線８ａにより囲繞される囲繞スペースＳがリード線４方向に延びることにより、リード線４の広い範囲を一気に誘導過熱することが可能になり、加熱装置８等の移動量を低減させ、半田付け作業時間を短縮することが可能になる。

２ 基板
３ 半田層（半田）
４ リード線（導線）
６ 繰出し手段
７ 押えローラ（押圧手段）
８ コイル（加熱手段，加熱装置，電磁誘導手段）
８ａ 導線
１２ フェライト（磁性体）
Ｐ 半田付け箇所

Claims (8)

1. 繰出し手段（６）によってリード線（４）を繰出し、該リード線（４）を基板（２）の表面に予め付着させた半田（３）に接触させ、加熱手段（８）によってリード線（４）を加熱することにより前記半田（３）を溶融させ、該リード線（４）を基板（２）側に半田付けする半田付け方法であって、電磁誘導によってリード線（４）に起電力を生じさせて該リード線（４）を加熱する電磁誘導手段により前記加熱手段（８）を構成し、該電磁誘導手段（８）がコイルであり、繰出されるリード線（４）の真上に非接触な状態で位置させた該コイル（８）による電磁誘導によって、該リード線（４）を加熱する半田付け方法。
2. 前記コイル（８）の移動と通電を交互に繰返すことにより、前記リード線（４）を、所定間隔毎に基板（２）に間欠的に半田付けする請求項１に記載の半田付け方法。
3. 基板（２）の表面におけるリード線（４）を間欠的に半田付けする部分である半田付け箇所（Ｐ）のみに半田（３）を予め形成した請求項２に記載の半田付け方法。
4. リード線（４）を繰出す繰出し手段（６）と、基板（２）の表面に予め付着させた半田（３）に接触させた前記リード線（４）を加熱する加熱手段（８）とを備え、加熱されたリード線（４）によって前記半田（３）を溶融させ、該リード線（４）を基板（２）側に半田付けする半田付け装置であって、電磁誘導によりリード線（４）に起電力を生じさせて該リード線（４）を加熱する電磁誘導手段によって前記加熱手段（８）を構成し、該電磁誘導手段（８）は、繰出されるリード線（４）の真上に非接触な状態で位置して該リード線（４）の電磁誘導加熱を行うコイルである半田付け装置。
5. 前記コイル（８）を、上下方向に延びる筒状に成形した請求項４の半田付け装置。
6. コイル（８）の内周面側に柱状の磁性体（１２）を挿入し、該磁性体（１２）がフェライトによって構成される請求項５の半田付け装置。
7. リード線（４）を押圧して基板（２）の表面の前記半田に接触させる押圧手段（７）を設け、リード線（４）を基板（２）側に押え付ける押えローラを回転自在に支持することにより前記押圧手段（７）を構成し、該ローラ（７）を、コイル（８）に対して、リード線（４）の繰出し下流側と上流側の内、上流側にのみ配置した請求項４乃至６の何れかに記載の半田付け装置。
8. リード線（４）を繰出す繰出し手段（６）と、基板（２）の表面に予め付着させた半田（３）に接触させた前記リード線（４）を加熱する加熱手段（８）とを備え、加熱されたリード線（４）によって前記半田（３）を溶融させ、該リード線（４）を基板（２）側に半田付けする半田付け装置であって、電磁誘導によりリード線（４）に起電力を生じさせて該リード線（４）を加熱する電磁誘導手段によって前記加熱手段（８）を構成し、該電磁誘導手段（８）は、繰出されるリード線（４）の真上に非接触な状態で位置して該リード線（４）の配線方向に長い環状、Ｃ字状又はＵ字状に曲げ形成された導線（８ａ）である半田付け装置。

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