JP6896369B2 - Solder joining device and solder joining method - Google Patents
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Description
本発明は、誘導加熱によって半田接合する半田接合装置および半田接合方法に関する。 The present invention relates to a solder joining apparatus and a solder joining method for solder joining by induction heating.
プリント基板の表面にパターン形成された、電極などの金属回路に対して、チップコンデンサおよびチップ抵抗などの電子部品を実装する場合、半田接合によって両者を接続させる方法が広く用いられている。 When mounting electronic components such as chip capacitors and chip resistors on metal circuits such as electrodes that are patterned on the surface of a printed circuit board, a method of connecting the two by solder bonding is widely used.
従来の半田接合方法としては、基板の金属回路部分に半田を塗布して電子部品を実装させ、リフロー炉やノズルから熱風を吹き付ける方式などによって、半田を加熱溶融させながら基板に電子部品を接続する方法が挙げられる。（特許文献１を参照）。また他の従来方法として、発熱体を電子部品や基板の裏面などに当接させ、熱伝導によって半田を加熱溶融させる方法も用いられている（特許文献２を参照）。 As a conventional solder joining method, solder is applied to a metal circuit part of a substrate to mount an electronic component, and hot air is blown from a reflow furnace or a nozzle to connect the electronic component to the substrate while heating and melting the solder. The method can be mentioned. (See Patent Document 1). Further, as another conventional method, a method is also used in which a heating element is brought into contact with an electronic component, the back surface of a substrate, or the like, and the solder is heated and melted by heat conduction (see Patent Document 2).
しかしながら、現在の主流であるリフロー方式においては、加熱範囲が広いので、基板上の限られた範囲のみを加熱することが困難である。すなわち、基板において半田接合の対象となる領域以外も容易に熱の影響を受けることとなる。 However, in the current mainstream reflow method, since the heating range is wide, it is difficult to heat only a limited range on the substrate. That is, the area other than the area to be soldered on the substrate is easily affected by heat.
近年のスマートフォンなどの携帯電子機器、ウェアラブル機器およびＬＥＤ照明機器などは、軽量化が要求されている。そこで、小型の表面実装タイプの電子部品およびＬＥＤなどのチップ部品を基板に実装している。また、基板のコストを削減するために、基板の材料をポリイミドフィルムに代えてポリエステルまたはポリエチレンなどが利用されつつある。 In recent years, portable electronic devices such as smartphones, wearable devices, LED lighting devices, and the like are required to be lightweight. Therefore, small surface mount type electronic components and chip components such as LEDs are mounted on the substrate. Further, in order to reduce the cost of the substrate, polyester or polyethylene is being used instead of the polyimide film as the material of the substrate.
しかしながら、ポリエステルなどの安価な代替材料からなる基板は、ポリイミドフィルムからなる基板よりも融点が低く耐熱性に劣る。従来の半田接合方法では基板上の広い範囲を加熱するので、基板の耐熱温度よりも加熱温度が高くなる結果、当該基板を変形させてしまうといった問題が懸念される。近年では電子部品の微小化が進んでいるので、基板上における微小な範囲を加熱させる要求が大きくなっている。リフロー方式など、加熱範囲が広い従来の方法では、微小範囲に限定して加熱することは困難である。 However, a substrate made of an inexpensive alternative material such as polyester has a lower melting point and is inferior in heat resistance than a substrate made of a polyimide film. Since the conventional solder bonding method heats a wide range on the substrate, there is a concern that the heating temperature becomes higher than the heat resistant temperature of the substrate, and as a result, the substrate is deformed. In recent years, as electronic components have become smaller, there is an increasing demand for heating a minute area on a substrate. With a conventional method having a wide heating range such as a reflow method, it is difficult to heat only in a minute range.
また、基板以外に発熱体を用意して当該発熱体を基板等に当接させる方式による従来の半田接合方法では、熱伝導により電極部分を加熱するので、加熱効率が低い。そのため発熱体を過度に発熱させる結果、基板のフィルム部分が無用に加熱されるので、基板が容易に熱変形するという問題が懸念される。さらに、微小な電子部品を半田接合の対象とする場合、当該部品に発熱体を正確に当接させる必要があるので、より高精度な位置制御機構が要求されるという問題も懸念される。 Further, in the conventional solder bonding method in which a heating element is prepared in addition to the substrate and the heating element is brought into contact with the substrate or the like, the electrode portion is heated by heat conduction, so that the heating efficiency is low. Therefore, as a result of excessively generating heat of the heating element, the film portion of the substrate is unnecessarily heated, and there is a concern that the substrate is easily thermally deformed. Further, when a minute electronic component is to be soldered, it is necessary to accurately bring the heating element into contact with the component, so that there is a concern that a more accurate position control mechanism is required.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、実装部品を半田接合する際に、加熱範囲をより狭い範囲に限定することを可能とし、基板が加熱変形することを好適に回避できる半田接合装置および半田接合方法を提供することを主たる目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to limit the heating range to a narrower range when soldering the mounted components, and preferably avoid heat deformation of the substrate. The main purpose is to provide a solder joining apparatus and a solder joining method capable of performing the solder joining.
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。 The present invention has the following configuration in order to achieve such an object.
すなわち、本発明に係る半田接合装置は、電磁誘導加熱を利用した半田接合装置であって、基板における半田接合対象部位に半田を供給する半田供給機構と、前記半田接合対象部位に実装部品を実装する実装機構と、電流が供給されることで磁界が発生するコイルと、前記コイルの内側に配置され、前記半田接合対象部位に近接または当接しており、前記コイルにおいて発生した磁束を集束させ、集束された前記磁束を前記基板の面に直交する方向に伝えるソフトフェライトと、を備え、前記コイルに電流を供給して前記半田接合対象部位を誘導加熱することにより半田接合するものであり、前記ソフトフェライトが前記磁束を前記基板の面に直交する方向に伝え、前記基板の面の一方側の空間から前記半田接合対象部位を経由して前記基板の面の他方側の空間へと前記磁束が前記基板を通過することを特徴とするものである。 That is, the solder bonding device according to the present invention is a solder bonding device that utilizes electromagnetic induction heating, and mounts a solder supply mechanism that supplies solder to a solder bonding target portion on a substrate and a mounting component mounted on the solder bonding target portion. A mounting mechanism to be used, a coil that generates a magnetic field when an electric current is supplied, and a coil that is arranged inside the coil and is close to or in contact with the solder bonding target portion to focus the magnetic flux generated in the coil. and a soft ferrite convey focused magnetic flux in a direction perpendicular to the plane of the substrate, which soldered by induction heating the solder bonding target site by supplying a current to the coil, the The soft ferrite transmits the magnetic flux in a direction orthogonal to the surface of the substrate, and the magnetic flux is transmitted from the space on one side of the surface of the substrate to the space on the other side of the surface of the substrate via the solder bonding target portion. It is characterized by passing through the substrate.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、基板の半田接合対象部位に近接または当接するソフトフェライトを、コイルの内側に配置する。このような構成により、当該半田接合対象部位内の導体のみを誘導加熱することができる。すなわち、コイルの周りに発生する磁束はソフトフェライトによって、減衰することなく半田接合対象部位へ集束するように伝えられる。 [Action / Effect] According to the solder bonding apparatus according to the present invention, the soft ferrite that is close to or abuts on the solder bonding target portion of the substrate is arranged inside the coil. With such a configuration, only the conductor in the solder joint target portion can be induced and heated. That is, the magnetic flux generated around the coil is transmitted by the soft ferrite so as to be focused on the solder joint target portion without being attenuated.
そして、ソフトフェライトが近接または当接する部分の形状およびサイズを調整することにより、半田接合対象部位を容易に微小な範囲とすることができる。そのため、基板上に微小な実装部品を接合させる場合であっても、当該微小な実装部品の実装範囲のみを誘導加熱の範囲とすることができる。したがって、基板に用いられるフィルム基材に対する誘導加熱の影響をより小さくできるので、加熱による基板の変形を好適に回避できる。 Then, by adjusting the shape and size of the portion where the soft ferrite is in close proximity or in contact with each other, the solder joining target portion can be easily made into a minute range. Therefore, even when joining minute mounting components on the substrate, only the mounting range of the minute mounting components can be set as the range of induction heating. Therefore, since the influence of induction heating on the film substrate used for the substrate can be made smaller, deformation of the substrate due to heating can be preferably avoided.
また、本発明に係る構成では、コイルと基板との距離が離れている場合であっても、透磁性の高いソフトフェライトが半田接合対象部位に近接または当接している。そのため、コイルの周りに発生する磁束はソフトフェライトによって好適に半田接合対象部位へ伝えられる。従って、コイルと基板との距離が離れている場合であっても、微小範囲に限定した誘導加熱を好適に実現できるので、半田接合装置におけるコイルの配置可能範囲を大幅に広くできる。 Further, in the configuration according to the present invention, even when the coil and the substrate are separated from each other, the soft ferrite having high magnetic permeability is in close proximity to or in contact with the solder bonding target portion. Therefore, the magnetic flux generated around the coil is suitably transmitted to the solder joint target portion by the soft ferrite. Therefore, even when the distance between the coil and the substrate is large, the induction heating limited to a minute range can be preferably realized, so that the range in which the coil can be arranged in the solder joining device can be significantly widened.
また、ソフトフェライトは酸化鉄を主成分とする軟質磁性材料である。すなわち、ソフトフェライトは電気抵抗が大きく、電流をほとんど通さないので、誘導加熱の際にソフトフェライトにおいて渦電流が発生しにくい。 Soft ferrite is a soft magnetic material containing iron oxide as a main component. That is, since soft ferrite has a large electric resistance and hardly allows current to pass through, eddy currents are unlikely to be generated in soft ferrite during induction heating.
そのため、誘導加熱を行う際にソフトフェライト自体が発熱することを回避できるので、ソフトフェライトが半田接合対象部位に近接または当接する構成であっても、基板が受ける熱の影響をより小さくできる。従って、耐熱性の低い安価な材料を基板に用いる場合であっても、基板が熱変形することを好適に回避できる。その結果、基板における極小範囲に限定した誘導加熱を、より低いコストで実現できる。 Therefore, it is possible to prevent the soft ferrite itself from generating heat when performing induction heating, so that the influence of heat on the substrate can be further reduced even if the soft ferrite is in close proximity to or in contact with the solder bonding target portion. Therefore, even when an inexpensive material having low heat resistance is used for the substrate, it is possible to preferably avoid thermal deformation of the substrate. As a result, induction heating limited to the minimum range on the substrate can be realized at a lower cost.
また、上述した発明において、前記ソフトフェライトは、前記半田接合対象部位に近づくにつれて先細りとなるテーパ状となっていることが好ましい。 Further, in the above-described invention, it is preferable that the soft ferrite has a tapered shape that tapers as it approaches the solder bonding target portion.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、ソフトフェライトは、半田接合対象部位に近づくにつれて先細りとなるテーパ状となっている。すなわちソフトフェライトはコイルに近い部分において比較的太くなっているので、コイルの周りに発生する磁束のより多くが透磁性の高いソフトフェライトを介して半田接合対象部位へ伝えられる。従って、半田接合対象部位へ伝えられる磁束の減衰をより好適に抑えることができる。 [Action / Effect] According to the solder bonding apparatus according to the present invention, the soft ferrite has a tapered shape that tapers as it approaches the solder bonding target portion. That is, since the soft ferrite is relatively thick in the portion close to the coil, more of the magnetic flux generated around the coil is transmitted to the solder bonding target portion via the soft ferrite having high magnetic permeability. Therefore, it is possible to more preferably suppress the attenuation of the magnetic flux transmitted to the solder joint target portion.
一方で、ソフトフェライトは半田接合対象部位に近接または当接する部分において比較的細くなっているので、基板における半田接合対象部位の面積はより小さくなる。従って、誘導加熱の対象となる範囲をより狭く限定できるので、より小型化された実装部品を選択的に半田接合させることが可能となる。また加熱範囲をより狭くできるので、基板のうち実装部品が配設されていない領域にある導体などに対して、無用に熱を加えることを回避できる。その結果、誘導加熱によって基板が変形することをより好適に回避できる。 On the other hand, since the soft ferrite is relatively thin in the portion close to or in contact with the solder joint target portion, the area of the solder joint target portion on the substrate becomes smaller. Therefore, since the range to be subject to induction heating can be narrower and limited, it becomes possible to selectively solder-bond smaller mounted components. Further, since the heating range can be narrowed, it is possible to avoid unnecessarily applying heat to the conductor or the like in the region of the substrate where the mounting components are not arranged. As a result, it is possible to more preferably avoid deformation of the substrate due to induction heating.
また、上述した発明において、前記半田接合対象部位を含む前記基板に対して、前記ソフトフェライトを相対的に移動させることにより、前記基板上の予め設定した位置にある前記半田接合対象部位を変更する位置制御手段を備えることが好ましい。 Further, in the above-described invention, the solder bonding target portion at a preset position on the substrate is changed by moving the soft ferrite relative to the substrate including the solder bonding target portion. It is preferable to provide a position control means.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、位置制御手段は半田接合対象部位を含む基板に対してソフトフェライトを相対的に移動させることにより、基板上の予め設定した位置にある半田接合対象部位を変更する。すなわち位置制御手段により、半田接合対象部位の位置を任意に変更できる。そのため、半田接合対象部位の移動と、誘導加熱とを繰り返すことにより、基板において離れた位置にある複数の領域に対して、所定の領域を任意に選択し、当該選択された領域のみに限定された誘導加熱を行うことができる。 [Action / Effect] According to the solder bonding apparatus according to the present invention, the position control means is located at a preset position on the substrate by moving the soft ferrite relative to the substrate including the solder bonding target portion. Change the solder joint target part. That is, the position of the solder joint target portion can be arbitrarily changed by the position control means. Therefore, by repeating the movement of the solder bonding target portion and the induction heating, a predetermined region is arbitrarily selected for a plurality of regions at distant positions on the substrate, and the region is limited to the selected region. Induction heating can be performed.
また、誘導加熱の後、所定の半田接合対象部位において加熱不足による半田接合の不良が判明した場合、速やかに当該半田接合対象部位にソフトフェライトが近接するように位置制御手段を制御し、当該半田接合対象部位のみについて再度誘導加熱を行うことができる。従って、基板における半田接合の不良の発生をより好適に回避できる。 In addition, after induction heating, if a defect in solder bonding due to insufficient heating is found at a predetermined solder bonding target site, the position control means is quickly controlled so that the soft ferrite comes close to the solder bonding target site, and the solder is bonded. Induction heating can be performed again only on the part to be joined. Therefore, it is possible to more preferably avoid the occurrence of solder joint defects on the substrate.
また、上述した発明において、前記ソフトフェライトは、前記基板の面に直交する方向に配置されている棒状の部材であることが好ましい。 Further, in the above-described invention, the soft ferrite is preferably a rod-shaped member arranged in a direction orthogonal to the surface of the substrate.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、ソフトフェライトは、前記基板の面に直交する方向に配置されている棒状の部材である。この場合、ソフトフェライトは棒状であるので、コイルと基板との距離を大きくできるとともに、半田接合対象部位がより狭い範囲となる。従って、コイルの配置可能範囲をより広くしつつ、基板におけるより狭い範囲に限定した誘導加熱を容易に行うことができる。 [Action / Effect] According to the solder joining apparatus according to the present invention, the soft ferrite is a rod-shaped member arranged in a direction orthogonal to the surface of the substrate. In this case, since the soft ferrite is rod-shaped, the distance between the coil and the substrate can be increased, and the solder bonding target portion becomes a narrower range. Therefore, it is possible to easily perform induction heating limited to a narrower range on the substrate while widening the distributable range of the coil.
また、ソフトフェライトは基板の面に直交する方向に配置されているので、コイルの周りに発生し、ソフトフェライトによって伝えられる磁束は、より確実に基板の面に直交する方向へ進んで半田接合対象部位に照射される。その結果、半田接合対象部位に位置する導体において、渦電流がより好適に発生するので、半田接合対象部位に限定した誘導加熱をより好適に行うことができる。 Further, since the soft ferrite is arranged in the direction orthogonal to the surface of the substrate, the magnetic flux generated around the coil and transmitted by the soft ferrite more reliably proceeds in the direction orthogonal to the surface of the substrate to be soldered. The site is irradiated. As a result, since the eddy current is more preferably generated in the conductor located at the solder joint target portion, the induction heating limited to the solder joint target portion can be performed more preferably.
また、上述した発明において、前記ソフトフェライトは、前記基板の面に直交する方向に配置されている板状の部材であることが好ましい。 Further, in the above-described invention, the soft ferrite is preferably a plate-shaped member arranged in a direction orthogonal to the surface of the substrate.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、ソフトフェライトは、基板の面に直交する方向に配置されている板状の部材である。この場合、コイルの周りに発生し、ソフトフェライトによって伝えられる磁束は、より確実に基板の面に直交する方向へ進んで半田接合対象部位に照射されるので、半田接合対象部位に限定した誘導加熱をより好適に行うことができる。 [Action / Effect] According to the solder joining apparatus according to the present invention, the soft ferrite is a plate-shaped member arranged in a direction orthogonal to the surface of the substrate. In this case, the magnetic flux generated around the coil and transmitted by the soft ferrite more reliably travels in the direction orthogonal to the surface of the substrate and irradiates the solder joint target portion, so that the induction heating is limited to the solder joint target portion. Can be more preferably performed.
また、ソフトフェライトは板状であるので、半田接合対象部位を一方向に伸びている帯状の範囲とすることができる。この場合、基板の末端において帯状に形成された導体を半田接合対象部位とすることにより、耐熱性の低い複数の基板の末端同士を半田接合することを、より好適に実現できる。 Further, since the soft ferrite is plate-shaped, the solder-bonded target portion can be in a strip-shaped range extending in one direction. In this case, by using a conductor formed in a band shape at the end of the substrate as a solder joining target portion, it is possible to more preferably realize solder joining between the ends of a plurality of substrates having low heat resistance.
また、上述した発明において、前記ソフトフェライトは、前記半田接合対象部位の上方および下方にそれぞれ配置されていることが好ましい。 Further, in the above-described invention, it is preferable that the soft ferrite is arranged above and below the solder bonding target portion, respectively.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、ソフトフェライトは、半田接合対象部位の上方および下方にそれぞれ配置されている。すなわち半田接合対象部位はソフトフェライト同士によって挟まれる構成となっている。この場合、コイルにおいて発生した磁束は、一方のソフトフェライトから半田接合対象部位を経由して、他方のソフトフェライトへと伝えられる。そのため、半田接合対象部位の上方および下方のうち一方のみにソフトフェライトを配置する構成と比べて、半田接合対象部位に照射される磁束の減衰をより好適に回避できる。その結果、半田接合対象部位における誘導加熱の効率をより向上できる。 [Action / Effect] According to the solder bonding apparatus according to the present invention, the soft ferrites are arranged above and below the solder bonding target portion, respectively. That is, the parts to be soldered are sandwiched between soft ferrites. In this case, the magnetic flux generated in the coil is transmitted from one soft ferrite to the other soft ferrite via the solder bonding target portion. Therefore, as compared with the configuration in which the soft ferrite is arranged only on one of the upper side and the lower side of the solder joint target portion, the attenuation of the magnetic flux applied to the solder joint target portion can be more preferably avoided. As a result, the efficiency of induction heating at the solder joint target portion can be further improved.
また、上述した発明において、前記コイルは前記半田接合対象部位の上方および下方のうち一方に配備され、前記半田接合対象部位の上方および下方にそれぞれ配置されている前記ソフトフェライトのうち、一方のソフトフェライトは、前記コイルの内側において、前記基板の面に直交する方向に配置されている棒状または板状の部材であり、他方のソフトフェライトは、前記基板を挟んで前記一方のソフトフェライトと対向するように、前記基板の面に沿って配置されている板状の部材であることが好ましい。 Further, in the above-described invention, the coil is arranged on one of the upper side and the lower side of the solder joint target portion, and one of the soft ferrites is arranged above and below the solder joint target portion, respectively. The ferrite is a rod-shaped or plate-shaped member arranged inside the coil in a direction orthogonal to the surface of the substrate, and the other soft ferrite faces the one soft ferrite with the substrate interposed therebetween. As described above, it is preferable that the plate-shaped member is arranged along the surface of the substrate.
［作用・効果］本発明に係る半田接合装置によれば、コイルは半田接合対象部位の上方および下方のうち一方に配備されている。そして半田接合対象部位の上方および下方にそれぞれ配置されているソフトフェライトのうち、一方のソフトフェライトは前記コイルの内側において、前記基板の面に直交する方向に配置されている棒状または板状の部材である。他方のソフトフェライトは、基板を挟んで一方のソフトフェライトと対向するように、基板の面に沿って配置されている板状の部材である。すなわち、コイルにおいて発生した磁束は、一方のソフトフェライトから半田接合対象部位を経由して、基板の面に沿って配置されている他方のソフトフェライトへと伝えられる。 [Action / Effect] According to the solder joining apparatus according to the present invention, the coils are arranged either above or below the solder joining target portion. Of the soft ferrites arranged above and below the solder joint target portion, one of the soft ferrites is a rod-shaped or plate-shaped member arranged inside the coil in a direction orthogonal to the surface of the substrate. Is. The other soft ferrite is a plate-shaped member arranged along the surface of the substrate so as to face the one soft ferrite across the substrate. That is, the magnetic flux generated in the coil is transmitted from one soft ferrite to the other soft ferrite arranged along the surface of the substrate via the solder bonding target portion.
そのため、半田接合対象部位に照射された磁束は、より確実に他方のソフトフェライトへ伝えられるので、半田接合対象部位に照射される磁束の減衰をより好適に回避できる。また、一方のソフトフェライトから半田接合対象部位へ向かう磁束の進行方向が、基板の面に直交する方向と異なる方向に変化することをより確実に回避できる。従って、一方のソフトフェライトから半田接合対象部位へ伝えられる磁束は、より確実に基板の面に直交する方向へ進んで半田接合対象部位に照射される。その結果、半田接合対象部位に位置する導体においてより好適に渦電流が発生するので、半田接合対象部位に限定した誘導加熱をより好適に行うことができる。 Therefore, the magnetic flux applied to the solder-bonded target portion is more reliably transmitted to the other soft ferrite, so that the attenuation of the magnetic flux applied to the solder-bonded target portion can be more preferably avoided. Further, it is possible to more reliably avoid that the traveling direction of the magnetic flux from one of the soft ferrites to the solder bonding target portion changes in a direction different from the direction orthogonal to the surface of the substrate. Therefore, the magnetic flux transmitted from one of the soft ferrites to the solder joint target portion more reliably travels in the direction orthogonal to the surface of the substrate and irradiates the solder joint target portion. As a result, an eddy current is more preferably generated in the conductor located at the solder joint target portion, so that induction heating limited to the solder joint target portion can be performed more preferably.
また、この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとることもできる。 In addition, the present invention may have the following configuration in order to achieve such an object.
すなわち、本発明に係る半田接合方法は、回路パターンが形成された基板の半田接合対象部位に半田ペーストを塗布する半田塗布工程と、前記半田ペーストが塗布された前記半田接合対象部位に実装部品を実装する実装工程と、電流が供給されることで磁界が発生するコイルの内側に配置されたソフトフェライトを前記半田接合対象部位に近接または当接させた状態で、前記コイルに電流を供給して前記半田接合対象部位を誘導加熱することにより、前記半田接合対象部位を半田接合する接合工程と、を備え、前記接合工程において、前記ソフトフェライトは前記コイルにおいて発生した磁束を集束させ、集束された前記磁束を前記基板の面に直交する方向に伝え、前記基板の面の一方側の空間から前記半田接合対象部位を経由して前記基板の面の他方側の空間へと前記磁束が前記基板を通過することを特徴とするものである。
That is, in the solder bonding method according to the present invention, a solder coating step of applying a solder paste to a solder bonding target portion of a substrate on which a circuit pattern is formed and a mounting component are applied to the solder bonding target portion to which the solder paste is applied. A current is supplied to the coil in a state where the mounting process for mounting and the soft ferrite arranged inside the coil in which a magnetic flux is generated by supplying an electric current are close to or in contact with the solder bonding target portion. A joining step of solder-bonding the solder-joining target portion by inducing heating the solder-bonding target portion is provided, and in the joining step, the soft ferrite focuses the magnetic flux generated in the coil and is focused. The magnetic flux is transmitted in a direction orthogonal to the surface of the substrate, and the magnetic flux moves the substrate from the space on one side of the surface of the substrate to the space on the other side of the surface of the substrate via the solder bonding target portion. It is characterized by passing through.
［作用・効果］本発明に係る半田接合方法によれば、接合工程において、コイルの内側に配置されたソフトフェライトを半田接合対象部位に近接または当接させた状態で、コイルに電流を供給して半田接合対象部位を誘導加熱することにより半田接合対象部位を半田接合する。 [Action / Effect] According to the solder joining method according to the present invention, in the joining step, a current is supplied to the coil in a state where the soft ferrite arranged inside the coil is in close proximity to or in contact with the solder joining target portion. The part to be soldered is soldered by inducing heating the part to be soldered.
このような構成により、当該半田接合対象部位内の導体のみを誘導加熱することができる。すなわち、コイルの周りに発生する磁束はソフトフェライトによって、減衰することなく半田接合対象部位へ集束するように伝えられる。 With such a configuration, only the conductor in the solder joint target portion can be induced and heated. That is, the magnetic flux generated around the coil is transmitted by the soft ferrite so as to be focused on the solder joint target portion without being attenuated.
そして、ソフトフェライトが近接または当接する部分の形状およびサイズを調整することにより、半田接合対象部位を微小な範囲とすることが容易となる。そのため、基板上に微小な実装部品を接合させる場合であっても、当該微小な実装部品の実装範囲のみを誘導加熱の範囲とすることができる。したがって、基板に用いられるフィルム基材に対する誘導加熱の影響をより小さくできるので、加熱による基板の変形を好適に回避できる。 Then, by adjusting the shape and size of the portion where the soft ferrite is in close proximity or in contact with each other, it becomes easy to set the solder bonding target portion in a minute range. Therefore, even when joining minute mounting components on the substrate, only the mounting range of the minute mounting components can be set as the range of induction heating. Therefore, since the influence of induction heating on the film substrate used for the substrate can be made smaller, deformation of the substrate due to heating can be preferably avoided.
また、本発明に係る構成では、コイルと基板との距離が離れている場合であっても、透磁性の高いソフトフェライトは半田接合対象部位に近接または当接している。そのため、コイルの周りに発生する磁束はソフトフェライトによって好適に半田接合対象部位へ伝えられる。従って、コイルと基板との距離が離れている場合であっても、微小な範囲に限定した誘導加熱を好適に実現できるので、半田接合装置におけるコイルの配置可能範囲を大幅に広くできる。 Further, in the configuration according to the present invention, even when the coil and the substrate are separated from each other, the soft ferrite having high magnetic permeability is close to or in contact with the solder bonding target portion. Therefore, the magnetic flux generated around the coil is suitably transmitted to the solder joint target portion by the soft ferrite. Therefore, even when the distance between the coil and the substrate is large, the induction heating limited to a minute range can be preferably realized, so that the range in which the coil can be arranged in the solder joining device can be significantly widened.
本発明の半田接合装置および半田接合方法によれば、加熱範囲をより微小な範囲に限定するとともに、加熱範囲の形状をより精密に制御できる。そのため、従来の基板よりも融点の低い材料で構成された基板であっても、熱によって変形させることなく当該基板に対してより精度の高い半田接合を実行できる。 According to the solder joining apparatus and the solder joining method of the present invention, the heating range can be limited to a smaller range and the shape of the heating range can be controlled more precisely. Therefore, even a substrate made of a material having a melting point lower than that of a conventional substrate can be solder-bonded with higher accuracy to the substrate without being deformed by heat.
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。なお本実施例では、実施例１に係る半田接合装置を用いて、基板に形成された回路パターンのうち、電極部分に実装部品を接合させる場合を例にとって説明する。 Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the case where the mounting component is bonded to the electrode portion of the circuit pattern formed on the substrate by using the solder bonding apparatus according to the first embodiment will be described as an example.
実施例１に係る半田接合装置４は図２（ａ）に示すように、保持テーブル１５、コイル１６、電源１７、およびフェライト材４１などから構成されている。保持テーブル１５は、基板７を保持する絶縁体からなる。コイル１６は、基板７における所定の領域を基板７の下方において囲う形状を有している。ここで基板７の下方とは、基板７の裏面側に対向する領域を意味する。コイル１６は、電源１７が接続されている。電源１７からコイル１６に交流電流が供給されると、コイル１６の周りに磁場が発生する。
As shown in FIG. 2A, the
基板７は、帯状のポリエステルまたはポリエチレンなどからなる低耐熱性のベースフィルムに所定ピッチで回路パターンが形成された構成を有している。そして図３に示すように、基板７に形成された回路パターン内における電極２１の各々に対して、半田ペーストＰが塗布されている。そして、半田ペーストＰが塗布された電極２１の各々に対して、実装部品ＣＰが実装されている。
The
フェライト材４１は基板７の裏面側において、コイル１６に囲われる位置に設けられた棒状の部材であり、その先端部は基板７に近接している。フェライト材４１は、基板７においてフェライト材４１の先端部に対向している領域（対象領域）が誘導加熱の対象となるように、コイル１６の周りに発生した磁場を調整する。
The
すなわちコイル１６の周りに発生する磁場は、フェライト材４１によって調整され、基板７における対象領域の範囲内において、導体である電極２１に渦電流を生じさせる。すなわち、当該渦電流によって対象領域内に位置する電極２１を誘導加熱し、半田ペーストを溶融させて実装部品ＣＰと電極２１とを接合させるように構成されている。
That is, the magnetic field generated around the
なお、コイル１６はパイプ状であり、外部接続された冷却ユニット２２から供給される冷却媒体を内部に循環させるように構成されている。
The
保持テーブル１５は図３に示すように、基板７における所定の領域Ｒを、基板７の裏面側で囲う略環状の凹部１９が形成されている。実施例１における領域Ｒは、図２（ｂ）に示すように、９個の実装部品ＣＰが実装された領域とする。なお、保持テーブル１５は、少なくとも所定の領域Ｒを含む大きさであればよく、そのサイズおよび形状は適宜に設定変更が可能である。
As shown in FIG. 3, the holding table 15 is formed with a substantially
コイル１６は一例として、保持テーブル１５の凹部１９と同形状の単一の略環状であり、当該凹部１９内に納められている。すなわち実施例１において、コイル１６は基板７の所定領域Ｒを裏面側で囲う形状を有する。
As an example, the
図２（ａ）に示すように、保持テーブル１５はさらに孔部２０を備えており、孔部２０の内部にはフェライト材４１が配置されている。孔部２０はコイル１６に囲まれる位置に形成されている。孔部２０の形状は適宜設定変更してよい。一例として、凹部となる形状であってもよいし、保持テーブル１５を貫通する貫通孔であってもよい。
As shown in FIG. 2A, the holding table 15 further includes a
フェライト材４１は、基板７の面に直交する方向に配置されている棒状の部材である。なお、フェライト材４１は、コイル１６の軸心に沿って配置されていることが好ましい。すなわち図２（ａ）に示すように、棒状のフェライト材４１は、略環状となっているコイル１６の軸心Ｍに沿って、基板７の面に対して垂直な方向であるｚ方向に延びている。
The
また実施例１において、フェライト材４１はソフトフェライトによって構成されており、その基端部４１ａから先端部４１ｂに向かって先細りとなるテーパ状の構成を有している。
Further, in the first embodiment, the
ソフトフェライトは、酸化鉄を主成分とする軟質磁性材料であるので、コイル１６から発生する磁束を基端部４１ａから先端部４１ｂへ効率よく伝える。伝えられた磁束は、先細りとなった先端部４１ｂから基板７へ照射される。その結果、先端部４１ｂに近い位置にある導体が、より高い効率で発熱する。すなわち基板７において、フェライト材４１の先端部４１ｂに対向する局所的な領域が、本実施例において半田接合の対象となる領域である。以下、半田接合の対象となる領域を「対象領域」とする。実施例１では、図３において符号Ｔで示される領域が、基板７における対象領域である。対象領域Ｔは、本発明における半田接合対象部位に相当する。
Since soft ferrite is a soft magnetic material containing iron oxide as a main component, the magnetic flux generated from the
また、フェライト材４１の先端部４１ｂと基板７との距離は小さいことが好ましい。先端部４１ｂは基板７に当接してもよいし、基板７に近接していてもよい。先端部４１ｂと基板７の対象領域Ｔとの距離を小さくすることにより、先端部４１ｂに伝わった磁束が、対象領域Ｔへ照射されるまでに減衰・拡散することを好適に回避できる。
Further, it is preferable that the distance between the
実施例１において、図２（ｂ）に示すように保持テーブル１５が基板７を保持した場合、９つの実装部品ＣＰのうち、中央の実装部品ＣＰａのみが対象領域Ｔに含まれるものとする。なお、先端部４１ｂの形状およびサイズは、対象領域Ｔとして選択する範囲に応じて適宜に設定変更が可能である。
In the first embodiment, when the holding table 15 holds the
また、保持テーブル１５には移動機構４３が接続されている。移動機構４３は保持テーブル１５を基板７の面（ｘｙ平面）に沿って適宜移動させることにより、フェライト材４１を、基板７に対して相対的に移動させる。フェライト材４１が基板７に対して相対的に移動することによって、基板７における対象領域Ｔの位置は変更される。そのため、移動機構４３によって、基板７における任意の位置を対象領域Ｔとして選択できる。移動機構４３は制御部４０によって制御される。
Further, a moving
なお、フェライト材４１を基板７に対して相対的に移動させる構成であれば、移動機構４３は保持テーブル１５に接続する構成に限ることはない。一例として、フェライト材４１に移動機構４３を接続される構成でもよい。この場合、フェライト材４１はコイル１６の内側において、ｘｙ平面に沿って移動する。また、コイル１６とフェライト材４１とを一体として移動可能な構成とし、コイル１６に移動機構４３を接続してもよい。
In addition, if the structure is such that the
図２〜図３に示す実施例１の構成では、コイル１６およびフェライト材４１は、それぞれ基板７の下方において、基板７の基板面に対向する位置に設けられている。しかし図４に示すように、コイル１６およびフェライト４１を基板７の上方において、基板７の基板面に対向する位置に配置する構成であってもよい。ここで基板７の上方とは、基板７の表面（実装部品ＣＰが実装される面）に対向する領域を意味する。
In the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 2 to 3, the
図４に示す構成では保持テーブル１５に凹部１９および孔部２０を設ける必要がないので、保持テーブル１５の構成を単純化できる。また、コイル１６およびフェライト材４１の移動可能範囲が、凹部１９または孔部２０によって限定されることを回避できる。
In the configuration shown in FIG. 4, it is not necessary to provide the
＜半田接合装置の動作の説明＞
実施例１に係る半田接合装置は、以上のように構成されている。ここで当該半田接合装置を用いて基板７に実装部品を実装して半田接合する一巡の動作を図２および図３の各図を用いて説明する。
<Explanation of operation of solder joining device>
The solder joining apparatus according to the first embodiment is configured as described above. Here, a cycle of mounting the mounting components on the
まず、半田接合装置４の保持テーブル１５に基板７を搬送する。搬送された基板７は、保持テーブル１５上によって吸着保持される。このとき、図２（ａ）に示すように、複数個の実装部品ＣＰが実装された所定領域Ｒは、略環状となっているコイル１６によって、基板７の裏面側において囲われている。
First, the
電源１７からコイル１６に電流が印加されると、図３に示すように、コイル１６の周りに磁束Ｆが発生する。ここで半田接合装置４において、コイル１６に囲まれる位置には、ソフトフェライトで構成されるフェライト材４１が配置されている。ソフトフェライトは透磁性が高いので、コイル１６から発生する磁束Ｆは、コイル１６の近くに位置しているフェライト材４１の基端部４１ａから先端部４１ｂへと伝っていき、減衰することなく先端部４１ｂから基板７に照射される。
When a current is applied from the
フェライト材４１は、コイル１６に近い部分（基端部４１ａ）から基板７に近い部分（先端部４１ｂ）に向かって先細りとなるテーパ状となっている。そのため、磁束Ｆはフェライト材４１の形状に沿って先端部４１ｂに集束する。集束した磁束Ｆは、基板７において先端部４１ｂに対向している領域、すなわち対象領域Ｔに照射される。
The
対象領域Ｔへ磁束Ｆが照射されることにより、対象領域Ｔの範囲内に配置されている導体に渦電流が生じる。その結果、対象領域Ｔの範囲内に配置されている導体が誘導加熱される。つまり、基板７に配置される複数の電極２１のうち、対象領域Ｔの範囲内に位置する電極２１、すなわち電極２１ａのみが効率よく誘導加熱される。一方で、基板７に配置される複数の電極２１のうち、対象領域Ｔの範囲外に位置する電極２１、すなわち電極２１ｂおよび電極２１ｃは加熱されない。また、磁束Ｆが基板７の対象領域Ｔに照射される方向とは、基板７において回路が形成される面に垂直な方向（ｚ方向）であるので、対象領域Ｔの範囲内に配置されている導体において、より高い効率で渦電流が発生する。
When the target region T is irradiated with the magnetic flux F, an eddy current is generated in the conductor arranged within the range of the target region T. As a result, the conductor arranged within the range of the target region T is induced and heated. That is, of the plurality of
所定時間の誘導加熱によって、対象領域Ｔの範囲内に位置する半田ペーストＰが溶融する。そのため、所定領域Ｒに位置する実装部品のうち、対象領域Ｔの範囲内に位置する実装部品ＣＰａは、電極２１ａとの間において好適に半田接合する。このように、基板７における局所的な領域である、対象領域Ｔに限定した電磁誘導加熱が行われる。
The solder paste P located within the range of the target region T is melted by the induction heating for a predetermined time. Therefore, among the mounting components located in the predetermined region R, the mounting component CPa located within the range of the target region T is suitably solder-bonded to the
なお、対象領域Ｔの電極２１を誘導加熱している間、コイル１６自体が発熱して基板７を熱変形させないように、コイル１６内に冷却媒体が循環され、コイル１６が所定温度以下を保つように調整されている。
While the
対象領域Ｔにおいて半田接合を実行した後、さらに別の電極２１において半田接合を行う場合、当該別の電極２１の位置が対象領域Ｔの範囲内となるように、保持テーブル１５を基板面（ｘｙ平面）に沿って移動させる。フェライト材４１を基板７の面に対して相対的に移動させることにより、予め設定されている対象領域Ｔの位置を、所望の位置へと任意に変更できる。
When soldering is performed on another
一例として、電極２１ａを誘導加熱した後に電極２１ｂを加熱する場合、移動機構４３は図７に示すように、制御部４０による制御に従って保持テーブル１５を点線で示す位置から実線で示す位置へ移動させる。保持テーブル１５の移動により、電極２１ａは対象領域Ｔの範囲外となる一方で、電極２１ｂは対象領域Ｔの範囲内となる。そして対象領域Ｔを所望の位置へ移動させた後、電源１７からコイル１６に高周波電流を供給させる。この場合、対象領域Ｔの範囲内に位置する電極２１ｂのみが加熱され、電極２１ｂと実装部品ＣＰｂとが半田接合される。
As an example, when the
このように、対象領域Ｔの移動とコイル１６による誘導加熱とを繰りかえすことによって、基板７に配置される電極２１の各々に対して、実装部品ＣＰを選択的に半田接合することができる。接合を必要とする実装部品ＣＰ全てについて半田接合が行われることにより、半田接合装置の動作は完了する。
By repeating the movement of the target region T and the induction heating by the
＜実施例１の構成による効果＞
実施例１の構成によれば、基板７における所定領域Ｒを基板７の上方または下方で略環状のコイル１６によって囲い、さらに略環状のコイル１６に囲われる位置にフェライト材４１を配置する。フェライト材４１の先端部４１ｂは、基板７における半田接合の対象位置Ｔに近接対向するように構成されている。フェライト材４１は透磁性の高いソフトフェライトで構成されているので、コイル１６の周りに発生した磁束Ｆはフェライト材４１を伝って、先端部４１ｂから基板７の対象領域Ｔに対して、基板７の面に垂直な方向へ照射される。
<Effect of the configuration of Example 1>
According to the configuration of the first embodiment, the predetermined region R on the
その結果、基板７の面に垂直な方向へ進む磁束Ｆが、対象領域Ｔに位置する導体に作用するので、対象領域Ｔの範囲内に位置する電極２１のみが誘導加熱される。このように、基板７以外に発熱体を用意して、当該発熱体を基板７または実装部品ＣＰに接触させる方式による従来の半田接合方法とは異なり、実施例１では基板７に設けられている電極２１を直接誘導加熱するので、半田ペーストＰに対する加熱効率が高い。
As a result, the magnetic flux F traveling in the direction perpendicular to the surface of the
また、リフロー炉や熱風ノズルによる方式を用いる従来の半田接合方法と比べて、実施例１では加熱の対象となる範囲を非常に狭い範囲に限定することができる。すなわち、実施例１の構成では基板７のフィルム部分が無用に加熱されることを回避できるので、耐熱性の高いポリイミドフィルムよりも耐熱温度の低いポリエステルなどの基板７を利用しても熱によって基板７が変形することを回避できる。従って、基板７に低コストの材料を利用した場合であっても、好適な半田接合を行うことができる。
Further, as compared with the conventional solder joining method using a method using a reflow furnace or a hot air nozzle, in the first embodiment, the range to be heated can be limited to a very narrow range. That is, in the configuration of the first embodiment, it is possible to prevent the film portion of the
ここで、フェライト材４１を設けることによる本発明の効果を詳細に説明する。フェライト材４１を有しない構成でコイル１６による誘導加熱を行う場合、図９（ａ）に示すように、コイル１６の周りに発生する磁束Ｆは、集束することなく基板７へ照射される。すなわち基板７において、コイル１６によって囲まれている所定領域Ｒの全体に対して磁束Ｆが照射されるので、コイル１６によって囲まれている所定領域Ｒに位置する導体の全てが加熱されることとなる。従って、図９（ａ）に示す比較例の構成では、電極２１ａ〜２１ｃの全てが加熱される。
Here, the effect of the present invention by providing the
つまり、フェライト材４１を備えない構成では、電磁誘導加熱による加熱範囲はコイル１６のサイズに依存する。略環状のコイル１６のサイズを小さくすることには限界があるので、図９（ａ）に示すような比較例の構成では、基板７における極小の範囲のみを選択的に誘導加熱することは非常に困難である。
That is, in the configuration without the
さらに図９（ａ）に示す比較例では、高周波電流の供給によってコイル１６の周りに発生する磁束Ｆは、透磁性の低い空気などを伝わって基板７に照射される。そのため、コイル１６から離れるに従って、磁束Ｆは減衰しやすくなる。また、比較例の構成において基板７とコイル１６との距離が大きい場合、磁束Ｆは基板７へ向かうにつれて、ｚ方向とは異なる方向へ進むようになる（図９（ｂ））。その結果、磁束Ｆは基板７に対して、基板７の面と直交する方向（ｚ方向）とは異なる方向に照射されるので、誘導加熱の効率が低下する。
Further, in the comparative example shown in FIG. 9A, the magnetic flux F generated around the
従って、フェライト材４１を有しない比較例の構成では、磁束Ｆによる誘導加熱の効率の低下を回避すべく、コイル１６と基板７との距離Ｂをできるだけ小さくする必要がある。その結果、半田接合装置４におけるコイル１６の配置可能範囲が狭くなるという問題が懸念される。
Therefore, in the configuration of the comparative example having no
一方、実施例１に係る構成では、透磁性の高いフェライト材４１をコイル１６の近くに備え、その先端部４１ｂは基板７に近接対向している。そのため、コイル１６の周りに発生する磁束Ｆは図９（ｃ）に示すように、フェライト材４１の基端部４１ａから先端部４１ｂへと減衰することなく伝えられ、先端部４１ｂから基板７へ照射される。そのため、所定領域Ｒのうち、先端部４１ｂと対向している対象領域Ｔの範囲に限定された磁束Ｆの照射が行われる。従って、図９（ｃ）では所定領域Ｒのうち、対象領域Ｔの範囲内にある導体の内部において効率よく渦電流が発生する。その結果、対象領域Ｔの範囲内にある電極２１ａが高い加熱効率で加熱される一方、対象領域Ｔの範囲外にある電極２１ｂおよび２１ｃは加熱されない。
On the other hand, in the configuration according to the first embodiment, the
このように、フェライト材４１を用いる実施例１では、誘導加熱がなされる範囲を対象領域Ｔの範囲内に限定できる。フェライト材４１は棒状のソフトフェライトで構成されるので、先端部４１ｂの断面を極小の範囲とすることは容易である。従って、コイル１６のサイズに依存することなく、誘導加熱が行われる対象領域Ｔの範囲を、極小範囲に限定することが容易に可能となる。また、対象領域Ｔの形状は先端部４１ｂの形状に依存するので、先端部４１ｂを加工することにより、加熱を必要とする領域が複雑な形状であっても当該領域に限定した精密な誘導加熱を実行することが可能となる。
As described above, in the first embodiment using the
また、実施例１の構成では、コイル１６と基板７との距離Ｂが離れている場合であっても、透磁性の高いフェライト材４１は先端部４１ｂを介して基板７の対象領域Ｔに近接（または当接）している。そのため、コイル１６の周りに発生する磁束Ｆはフェライト材４１によって先端部４１ｂへ集束し、好適に対象領域Ｔへ照射される。従って、実施例１に係る半田接合装置４において、コイル１６の配置可能範囲を比較例と比べて大幅に広くできる。
Further, in the configuration of the first embodiment, even when the distance B between the
さらに、フェライト材４１は基端部４１ａから先端部４１ｂに向かって先細りとなるテーパ状となっている。すなわち基端部４１ａは断面積が大きいので、基端部４１ａとコイル１６との距離は小さくなる。そのため、コイル１６の周りに発生する磁束Ｆは効率よくフェライト材４１を伝っていくので、基板７の対象領域へ伝えられる磁束Ｆの減衰をより好適に抑えることができる。
Further, the
一方で、先端部４１ｂは先細りとなっているので、基板７における対象領域Ｔの面積はより小さくなる。従って、誘導加熱の対象となる範囲をより狭く限定できるので、より小型化された実装部品を選択的に半田接合させることが可能となる。また加熱範囲をより狭くできるので、基板のうち実装部品が配置されていない領域などに対して、無用に熱を加えることを回避できる。フェライト材４１をテーパ状とすることにより、磁束の伝達効率を高めつつ、対象領域Ｔの範囲をより小さくすることが可能となる。
On the other hand, since the
また、フェライト材４１はソフトフェライトによって構成される。ソフトフェライトは酸化鉄を主成分とする軟質磁性材料である。すなわち、ソフトフェライトは電気抵抗が大きく、電流をほとんど通さないので、誘導加熱の際にフェライト材４１の内部において渦電流が発生しにくい。そのため、電源１７がコイル１６に高周波電流を供給する際に、フェライト材４１そのものが発熱することを回避できる。従って、フェライト材４１を基板７に近接させた場合であっても、基板７が受ける熱の影響をより小さくできる。その結果、耐熱性の低い安価な材料を基板７に用いる場合であっても、基板７が熱変形することをより好適に回避できる。
Further, the
また、図９（ａ）に示す比較例では、コイル１６に囲まれる所定領域Ｒに位置する導体の全てが誘導加熱される。基板７に形成される回路パターンの中には、プロ−ビングパッドなど、加熱されると不都合な導体が含まれる場合がある。そのため、半田接合の対象となる電極がプロ−ビングパッドに近接している場合、電極とプロ−ビングパッドとが容易に所定領域Ｒの範囲内となる。その結果、比較例の構成において誘導加熱を行った場合、比較的広い所定領域Ｒの全体が加熱されることによって、電極とともにプロ−ビングパッドが加熱されるので、基板７の性能が低下するという問題も懸念される。
Further, in the comparative example shown in FIG. 9A, all the conductors located in the predetermined region R surrounded by the
一方で、実施例１に係る構成では、フェライト材４１を用いて、極小範囲である対象領域Ｔのみを誘導加熱させる。そのため、電極がプロ−ビングパッドに近接している場合であっても、電極部分のみを対象領域Ｔの範囲内となるように、容易にフェライト材４１の配置や形状（特に先端部４１ｂの配置および形状）を調整できる。その結果、プロ−ビングパッドを加熱させることなく、加熱を必要とする導体（ここでは電極）のみを加熱できる。従って、より複雑な回路パターンを備える基板７であっても、基板７の性能低下を回避しつつ、好適な半田接合を行う半田接合装置を容易に実現できる。
On the other hand, in the configuration according to the first embodiment, the
実施例１に係る半田接合装置４は、フェライト材４１を基板７に対して相対的に移動させる移動機構４３を備えている。移動機構４３を制御することにより、対象領域Ｔの位置を任意に変更できる。そのため、移動機構４３による対象領域Ｔの移動と、コイル１６およびフェライト材４１を用いた誘導加熱とを繰り返すことにより、基板７において離れた位置に実装されている複数の実装部品ＣＰに対して、任意に選択された実装部品ＣＰの実装領域に限定した誘導加熱を行うことができる。
The
また、誘導加熱の後、所定の実装部品ＣＰにおいて加熱不足による半田接合の不良が判明した場合、速やかに当該実装部品ＣＰの実装領域に先端部４１ｂが近接対向するようにフェライト材４１を移動させ、再度誘導加熱を行うことができる。従って、基板７における半田接合の不良の発生を好適に回避できる。
Further, after induction heating, if it is found that the solder joint is defective due to insufficient heating in the predetermined mounting component CP, the
次に、図１０を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、実施例２に係る半田接合装置は、基板の両側にフェライト材を備えるという点において実施例１とは相違する。なお実施例２に係る半田接合装置には符号４Ａを付すことによって、実施例１に係る半田接合装置４と区別する。なお、図１０に示す実施例２では保持テーブル１５の記載を省略している。
Next, Example 2 of the present invention will be described with reference to FIG. The solder bonding apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment in that ferrite materials are provided on both sides of the substrate. The solder joining device according to the second embodiment is distinguished from the
実施例２に係る半田接合装置４Ａは、図４に示す実施例１の変形例と同様に、コイル１６および棒状のフェライト材４１が、基板７の上方に配置されている。但し、実施例２では基板７の上方および下方のうち一方（ここでは基板７の上方）にフェライト材４１を配置するとともに、基板７の上方および下方のうち他方（ここでは基板７の下方）にフェライト材４５を配置している。
In the
フェライト材４５はフェライト材４１と同様、ソフトフェライトによって構成されており、少なくとも対象領域Ｔを含む基板７の領域に対して近接対向する位置に配置されている。すなわち、誘導加熱の目的となる基板７の対象領域Ｔの両側は、フェライト材４１およびフェライト材４５によってそれぞれ近接対向される構成となっている。なお、フェライト材４１と同様、フェライト材４５は基板７に当接していてもよい。
Like the
実施例１に係る半田接合装置４において、フェライト材４１は基板７の上方および下方のうち、一方のみに設けられる。そのため、フェライト材４１の先端部４１ｂから放出された後の磁束Ｆは透磁性の低い空気などを伝わっていくので、先端部４１ｂから基板７へ向かう磁束Ｆは次第に減衰する。また先端部４１ｂから放出された磁束Ｆの方向は、基板７の面に垂直な方向とは異なる方向に変化しやすくなる。
In the
一方、実施例２に係る半田接合装置４Ａでは、基板７の上方と下方との両方に、透磁性の高いフェライト材を備えている。すなわち、基板７を挟んでフェライト材４１とは逆側にフェライト材４５が設けられている。半田接合装置４Ａにおいてコイル１６に高周波電流を供給した場合、コイル１６の周りに発生する磁束Ｆはフェライト材４１の基端部４１ａから先端部４１ｂへ伝わり、さらに先端部４１ｂから基板７の対象領域Ｔを介して、透磁性の高いフェライト材４５へと効率よく伝えられる。
On the other hand, in the
そのため、基板７の対象領域Ｔへ照射される磁束Ｆは、実施例１と比べて、コイル１６から離れることによる減衰をより好適に回避できる。また、基板７の対象領域Ｔに対して磁束Ｆが照射される方向は、より確実に基板７の面に垂直な方向となる。従って、対象領域Ｔの範囲内に位置する導体、すなわち電極２１ａにおいて渦電流がより効率よく発生するので、対象領域Ｔにおける誘導加熱の効率を向上させることができる。
Therefore, the magnetic flux F applied to the target region T of the
フェライト材４５は、基板７の面に沿って広い板状となっていることが好ましい。またフェライト材４５の中心は対象領域Ｔを中心に対向するように配置されることがさらに好ましい。これらの構成を備えることにより、フェライト材４１の先端部４１ｂから放出される磁束Ｆは、より確実に透磁性の高いフェライト材４５へと導かれることとなる。
The
すなわち、フェライト材４１から対象領域Ｔへ伝えられる磁束Ｆは、基板７を挟んでフェライト材４１と逆側に位置するフェライト材４５へとより確実に伝えられる。その結果、フェライト材４１から対象領域Ｔへ向かう磁束Ｆが減衰することや、基板７の面に垂直な方向とは異なる方向へ向かうことを回避できるので、対象領域Ｔの範囲内に位置する導体の加熱効率をさらに向上できる。
That is, the magnetic flux F transmitted from the
次に、図１１を参照して本発明の実施例３を説明する。実施例１および実施例２において、フェライト材４１は基板７の面に直交する方向に配置される棒状の部材であったが、実施例３に係る半田接合装置４Ｂにおいて、フェライト材４１は基板７の面に直交する方向に配置される板状の部材である点で他の実施例と相違する。
Next, Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In Examples 1 and 2, the
すなわち図１１に示すように、実施例３において板状のフェライト材４１は、基板７の面に直交する方向（ｚ方向）に長く延びている。なお、図１１では実施例２と同様にフェライト材４５を備える構成としているが、実施例１と同様にフェライト材４５を省略する構成としてもよい。
That is, as shown in FIG. 11, in the third embodiment, the plate-shaped
実施例３ではフェライト材４１が板状であるので、基板７において先端部４１ｂが対向する領域、すなわち対象領域Ｔは所定の一方向に延びる細い帯状となる。実施例３において、対象領域Ｔは基板７の長さ方向ｘに細く、かつ基板７の幅方向ｙに延びる帯状の領域となるように、板状のフェライト材４１を配置するものとする（図１１）。
In the third embodiment, since the
図１１に示す構成においてコイル１６に電流を供給することにより、対象領域Ｔの範囲内に位置する実装部品ＣＰａおよびＣＰｂは、電極２１との半田接合が行われる。一方で、対象領域Ｔの範囲外に位置する実装部品ＣＰｃおよびＣＰｄについては接合が行われない。そのため、ｘ方向については誘導加熱の範囲を狭く限定しつつ、ｙ方向に並ぶ複数の実装部品ＣＰの各々に対して同時に効率のよい誘導加熱を実行できる。
By supplying a current to the
実施例３に係る構成では板状のフェライト材４１を備えることによって、複数の基板７同士をより好適に半田接合することも可能となる。すなわち、ｘ方向に延びている複数の電極２１がｙ方向に並ぶ構造を、基板の長さ方向（ｘ方向）の末端部に備えている基板７ａおよび７ｂに対して、図１２（ａ）に示すように半田接合装置４Ｂを配置する。そして、電極２１に半田ペーストＰが塗布されている状態で、電源１７からコイル１６へ高周波電流を供給させる。
In the configuration according to the third embodiment, by providing the plate-shaped
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるｘｚ平面の断面図である。フェライト材４１の先端部４１ｂは、基板７ａの電極２１および基板７ｂの電極２１の各々と対向するように配置されている。すなわち、対象領域Ｔはｙ方向に長く延びる帯状の領域となっており、ｘ方向に延びている電極２１の各々は、対象領域Ｔの範囲内に位置している。電流の供給によってコイル１６の周りに発生する磁束Ｆは、透磁性の高いフェライト材４１を伝って先端部４１ｂへ集束する。
12 (b) is a cross-sectional view of the xz plane in FIG. 12 (a). The
集束した磁束Ｆは、基板７の面に垂直な方向ｚに沿って、先端部４１ｂから基板７ａおよび７ｂの対象領域Ｔへと照射される。そして、基板７ａの電極２１および基板７ｂの電極２１に渦電流が効率よく発生するので、導体である電極２１の各々が誘導加熱される。その結果、電極２１に塗布された半田ペーストＰが溶融するので、基板７ａと基板７ｂとは、電極２１を介して半田接合される。
The focused magnetic flux F is irradiated from the
誘導加熱される対象は対象領域Ｔ内に位置する導体、すなわち電極２１の各々に限定されるので、基板７ａおよび基板７ｂの末端部分において、各電極２１以外の部分（例えばフィルム部分など）が不要に加熱されることを回避できる。従って、安価で耐熱性の低い基板を用いた場合であっても、基板の熱変形を回避しつつ、好適に基板同士を半田接合することができる。また、板状のフェライト材４１を用いることにより、対象領域Ｔをｙ方向に延びる帯状の領域とすることができる。そのため、ｙ方向に並ぶ多数の電極２１の各々に対して、１回の誘導加熱によって好適に半田接合を実行できる。
Since the target to be induced and heated is limited to each of the conductors located in the target region T, that is, the
次に実施例４として、本実施例に係る半田接合装置４を用いた半田接合システムの構成を説明する。図１は、実施例１に係る半田接合装置４を備える、半田接合システム５１の概略全体構成を示す正面図である。半田接合システム５１が備える半田接合装置の構成は実施例１の構成に限ることはなく、他の実施例または変形例に係る半田接合装置を適用してもよい。
Next, as the fourth embodiment, the configuration of the solder joining system using the
半田接合システム５１は図１に示すように、基板供給部１、半田塗布部２、実装部３、半田接合装置４、切断部５および基板回収部６などから構成されている。以下に各部の構成について詳述する。なお、半田接合装置４の構成については実施例１において、図２および図３を用いて詳述しているので、ここでは説明を省略する。
As shown in FIG. 1, the
基板供給部１には、所定の回路パターンが等間隔で形成されたロール状の基板７が供給ボビン８に装填されている。すなわち、切断処理後の最終形態の枚葉の基板７ごとに回路パターンが形成されている。本実施例では、供給ボビン８から繰り出された基板７をガイドローラに巻回案内し、半田塗布部２、実装部３、半田接合装置４および切断部５の順に導くように構成されている。
The substrate supply unit 1 is loaded with roll-shaped
供給ボビン８は、適度の回転抵抗を与えられており、基板７に過剰な繰り出しが行われないように構成されている。なお、本実施例では、基板７にポリエステルおよびポリエチレンなどのポリイミドフィルムよりも耐熱温度の低い材料からなるフィルム状のものが利用されている。ただし、ポリイミドフィルムを除外するものでもない。また、利用する材料は、フィルム状に限定されずシート状および板状など厚みは適宜に変更可能である。
The supply bobbin 8 is provided with an appropriate rotational resistance, and is configured so that the
半田塗布部２は、保持テーブル９、光学カメラ１０およびノズル１１などから構成されている。保持テーブル９は、例えばチャックテーブルである。当該チャックテーブルは、帯状の基板７の幅よりも大きく、かつ、搬送方向に沿って所定長さの枚葉に切断する当該枚葉の長さよりも長い大きさを有し、半田を塗布する電極部分を平坦に保つことが可能な構成であればよい。したがって、チャックテーブルは、基板７を吸着保持する保持プレートに多孔質または吸引孔の設けられた板状物などで構成されていればよく、その形態については特に限定されない。
The
光学カメラ１０は、基板７に形成された回路パターンを撮像する。なお、当該撮像結果は、制御部４０に送信され、予め記録した回路パターンの基準画像と実画像のパターンマッチング処理がされ、実装部品の実装される各電極の位置座標が求められる。
The
ノズル１１は、駆動機構によって図１を正面視したときに左右に移動するとともに、高さ方向に上下に移動可能に構成されている。すなわち、ノズル１１は、制御部４０によって求まった電極座標の位置に所定量の半田ペーストを塗布する。
The
実装部３は、保持テーブル１３および実装装置１４などから構成されている。保持テーブル１３は、半田塗布部２の保持テーブル９と同様に、例えばチャックテーブルである。当該チャックテーブルは、帯状の基板７の幅よりも大きく、かつ、搬送方向に沿って所定長さの枚葉に切断する当該枚葉の長さよりも長い大きさを有し、半田を塗布する電極部分を平坦に保つことが可能な構成であればよい。したがって、チャックテーブルは、基板７を吸着保持する保持プレートに多孔質または吸引孔の設けられた板状物などで構成されていればよく、その形態については特に限定されない。
The mounting
実装装置１４は、テーピング機およびマウンタなどから構成されている。図示しないテーピング機は、エンボスのキャリアテープに複数個の実装部品ＣＰ（例えば、チップコンデンサおよびチップ抵抗など）を所定ピッチで個収納し、カバーテープで表面を被覆されているテープリールを装填し、当該カバーテープを剥離しながら巻き取り回収するように構成されている。
The mounting
マウンタは、図１を正面視したときに左右に移動するとともに、高さ方向に上下に移動するように構成されている。したがって。マウンタは、カメラにより取得された電極の位置座標に基づいて、キャリアテープ内から実装部品ＣＰを吸着保持して所定の電極に実装するよう構成されている。 The mounter is configured to move left and right when the front view of FIG. 1 and to move up and down in the height direction. Therefore. The mounter is configured to attract and hold the mounting component CP from within the carrier tape and mount it on a predetermined electrode based on the position coordinates of the electrodes acquired by the camera.
なお、マウンタは、実装部品のサイズおよび種類に応じて、ボンディング装置を利用してもよい。例えば、ボンディング装置は、図１を正面視したときに左右に移動するとともに、高さ方向に上下に移動可能なボンディングヘッドを備える。また、当該ボンディングヘッドは、下端部に装着されたコレットによって、実装部品ＣＰ（例えば、チップコンデンサおよびチップ抵抗など）を吸着保持しながら搬送する。 As the mounter, a bonding device may be used depending on the size and type of the mounted component. For example, the bonding apparatus includes a bonding head that can move left and right when the front view of FIG. 1 and can move up and down in the height direction. Further, the bonding head is conveyed while sucking and holding the mounting component CP (for example, a chip capacitor and a chip resistor) by a collet mounted on the lower end portion.
切断部５は、図１および図８に示すように、保持テーブル２３およびレーザ装置２４などから構成されている。保持テーブル２３は、帯状の基板７の幅よりも大きなチャックテーブルであり、当該基板７の幅方向に沿って切断溝２５を形成されている。なお、当該切断溝２５にも吸引孔が形成されており、切断時に発生する煙や塵埃などが吸引除去される。
As shown in FIGS. 1 and 8, the cutting
レーザ装置２４、基板７の幅方向に形成された切断溝２５に沿って水平移動可能に構成されている。なお、基板７の切断は、レーザ装置２４に限定されず、例えばカッタ刃であってもよい。
The
基板回収部６は、切断部５で枚葉に切断された基板７を搬送する無端ベルトからなるコンベア２６および当該コンベア２６の搬送方向の終端に配備された回収用の容器２７とから構成されている。なお、コンベア２６は前工程の間欠搬送と同期して枚葉の基板７を間欠搬送してもよいし、連続的に作動していてよもよい。
The substrate recovery unit 6 is composed of a
なお、半田塗布部２、実装部３、半田接合装置４および切断部５の前後にニップローラ３０〜３４が配備されている。各ニップローラ３０〜３４は、駆動ローラと従動ローラからなり、基板供給部１からの基板７の間欠繰り出し搬送と動機して駆動するよう構成されている。
＜半田接合システムの動作の説明＞
本実施例に係る半田接合装置を備える、半田接合システムは以上のように構成されている。当該半田接合システムを用いて、基板７に実装部品を実装して半田接合を行う一巡の動作を図１から図８に基づいて説明する。
<Explanation of operation of solder joining system>
The solder joining system including the solder joining device according to this embodiment is configured as described above. Using the solder bonding system, a cycle of mounting components on the
前工程で製造された帯状のポリエステルまたはポリエチレンなどからなる低耐熱性のベースフィルムに所定ピッチで回路パターンが形成された基板７のロールが、基板供給部１のボビン８に装填される。当該ロールから基板７を切断部５まで引き出してセットするとともに、制御部４０から繰り出しピッチなどの所定条件を初期設定する。
A roll of a
初期設定が完了すると装置を作動させる。切断される枚葉単位の領域の裏面を半田塗布部２の保持テーブル９によって吸着保持する。光学カメラ１０は、吸着保持された基板７の領域を撮像する。制御部４０は、光学カメラ１０によって取得された実画像と予め記憶している回路パターンの基準画像のパターンマッチング処理をし、回路パターン内における電極２１の座標を求める。電極２１の各々について座標が求まると、ノズル１１は、図５に示すように、当該電極座標に基づいて移動しながら、電極２１の各々に半田ペーストＰを塗布する。
When the initial setting is completed, the device is activated. The back surface of the region of the single-wafer unit to be cut is adsorbed and held by the holding table 9 of the
半田ペーストＰの塗布が完了すると、基板７は保持テーブル９による吸着を解除され、当該実装部３に搬送される。このとき、ニップローラ３１、３２は、基板７の両端のみに接触する段付形状であるので、半田ペーストＰの塗布された領域と接触しない構造になっていることが好ましい。なお、上側のローラに半田ペーストＰが接触しないように、上側のローラを上昇させて基板７のニップを解除する構成にしてもよい。
When the application of the solder paste P is completed, the
実装部３に到達した半田ペーストＰの塗布された基板７は、保持テーブル１３によって吸着保持される。実装部３の実装装置１４は、半田塗布部２で予め取得した電極座標に基づいて、ボンディングヘッドを作動させ、実装部品ＣＰをキャリアテープから吸着搬送して、図６に示すように、基板７の所定の電極に順番に実装してゆく。
The
各電極２１への実装部品ＣＰの実装が完了すると、基板７は、半田接合装置４に搬送される。基板７は、半田接合装置４に到達すると、保持テーブル１５上に吸着保持される。半田接合装置４を用いて半田接合を行う工程、すなわち接合工程は、実施例１において詳述した通りである。すなわち、電源１７からコイル１６に電流が印加されると、図３に示すように、コイル１６の周りに磁束Ｆが発生する。
When the mounting of the mounting component CP on each
コイル１６から発生する磁束Ｆは、コイル１６の近くに位置しているフェライト材４１の基端部４１ａから先端部４１ｂへと伝っていき、減衰することなく先端部４１ｂへ集束する。集束した磁束Ｆはｚ方向へ進み、基板７上の対象領域Ｔへ照射されるので、対象領域Ｔの範囲内に配置されている導体において渦電流が発生し、当該導体が誘導加熱される。すなわち、基板７に配置される複数の電極２１のうち、対象領域Ｔの範囲内に位置する電極２１ａのみが効率よく誘導加熱される（図３を参照）。
The magnetic flux F generated from the
その結果、所定領域Ｒに位置する実装部品のうち、対象領域Ｔの範囲内に位置する実装部品ＣＰａは、電極２１ａとの間において好適に半田接合する。このように、基板７における局所的な領域である、対象領域Ｔに限定した電磁誘導加熱が行われる。
As a result, among the mounting components located in the predetermined region R, the mounting component CPa located within the range of the target region T is suitably solder-bonded to the
対象領域Ｔにおいて半田接合を実行した後、さらに別の電極２１において半田接合を行う場合、対象領域Ｔの移動とコイル１６による誘導加熱とを適宜繰りかえすことによって、基板７に配置される電極２１の各々に対して、実装部品ＣＰを選択的に半田接合させる。半田接合を必要とする実装部品ＣＰ全てについて半田接合が行われることにより、接合工程は完了する。
When soldering is performed on the target region T and then soldered on another
接合工程が完了した後、保持テーブル１５による基板７の吸着が解除され、実装部品ＣＰが半田接合された基板７は、切断部５へと搬送される。
After the joining step is completed, the adsorption of the
半田接合された基板７は、図８に示すように、切断部５に到達した後、保持テーブル２３によって吸着保持される。基板７は、枚葉の後端となる部分をレーザ装置２４によって切断される。切断後の枚葉の基板７は、搬送方向の先端側で把持されているニップローラ３４によってコンベア２６に繰り出される。コンベア２６上に載置された基板７は、回収用の容器２７まで搬送され、回収される。
As shown in FIG. 8, the solder-bonded
以上で、半田接合システム５１によって、基板７に実装部品ＣＰを実装して半田接合する一巡の動作が完了する。当該一巡の動作は、基板７の間欠搬送によって実施され、帯状の基板７に形成された回路パターンを有する枚葉単位で順に処理が繰り返される。
With the above, the
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
（１）上述した各実施例において、コイル１６およびフェライト材４１は、いずれも基板７の同じ側に配置される構成としているが、フェライト材４１の配置はこれに限られない。すなわち、フェライト材４１がコイル１６の軸心Ｍに沿って配置されるならば、基板７を挟んでコイル１６とフェライト材４１とをそれぞれ逆の側に配置してもよい。すなわち図１３（ａ）に示すように、コイル１６を基板７の下方に配置し、フェライト材４１を基板７の上方に配置してもよい。また、コイル１６を基板７の上方に配置し、フェライト材４１を基板７の下方に配置する構成であってもよい。
(1) In each of the above-described embodiments, the
（２）上述した各実施例において、半田接合を行う際に、基板７は図１に示すように水平姿勢をとった状態で保持されている。しかし半田接合装置の構成上、基板７を保持する姿勢は水平姿勢に限ることはない。一例としては図１４に示すように、基板７が立位姿勢をとる構成が挙げられる。図１４では図４と同様に、コイル１６およびフェライト材４１は基板７の上方、すなわち基板７の回路面（実装部品ＣＰが実装される面）の側に対向する位置に設けられている構成を示している。図１に示す実施例１において、鉛直方向はｚ方向と一致する。一方、図１４に示す変形例において、鉛直方向はｘ方向と一致する。
(2) In each of the above-described embodiments, the
（３）上述した各実施例において、フェライト材４１はコイル１６に近い基端部４１ａから、対象領域Ｔに近い先端部４１ｂへ向かって先細りとなるテーパ状となっている。しかし、フェライト材４１の形状はテーパ状に限ることはなく、基端部４１ａから先端部４１ｂまで同じ太さの棒状または平板状であってもよい。但し、コイル１６の周りに発生する磁束Ｆを好適に先端部４１ｂへ伝達・集束させることができるという点で、フェライト材４１はテーパ状であることがより好ましい。
(3) In each of the above-described embodiments, the
（４）上述した各実施例において、半田接合装置４の保持テーブル１５をチャックテーブルにしてもよい。チャックテーブルは、吸着孔の形成された保持プレートおよび吸引装置などから構成される。なお、チャックテーブルは、当該構成に限定されず、セラミックなどの多孔質であってもよい。
(4) In each of the above-described embodiments, the holding table 15 of the
この構成によれば、基板７は、チャックテーブルによって平坦に保たれる。すなわち、コイル１６と基板７を平行に保つことができるので、対象領域Ｔの範囲内に位置する電極２１に対して、磁束密度の高い磁束を、基板７の面に直交する方向へ確実に照射させることができる。したがって、対象領域Ｔに限定した誘導加熱の効率をさらに向上できる。
According to this configuration, the
（５）上述した各実施例において、略環状のコイル１６は基板７の上方および下方のいずれかに１段分設けられる構成としているが、これに限られない。すなわち、同一形状の単一の略環状のコイル１６を複数個配備した構成であってもよい。例えば、基板７の上方に２段または３段以上のコイル１６を配置してもよい。また、基板７の上方および下方のそれぞれに１段以上のコイル１６をそれぞれ配置してもよい。また、コイル１６として、１回巻きのコイルの代わりに、複数回に巻いたコイルを用いてもよい。
(5) In each of the above-described embodiments, the substantially
この構成によれば、誘導加熱する範囲の磁束が単一のコイルに比べて大きくなる。換言すれば、複数のコイル１６の各々の周りに発生する磁界が重なるので、単一のコイルを利用した場合に比べて垂直な磁束部分が拡大される。そのため、対象領域Ｔの電極２１に対して、より磁束密度の高い磁束を照射させることができる。したがって、単一のコイルを利用した場合に比べて、対象領域Ｔに限定した誘導加熱の効率をさらに向上させることができる。
According to this configuration, the magnetic flux in the range of induction heating is larger than that of a single coil. In other words, since the magnetic fields generated around each of the plurality of
（６）上記各実施例では、実装部品ＣＰを電極２１に接続するために、半田ペーストを利用しているが、当該半田ペーストに代えて半田ボールを利用してもよい。
(6) In each of the above embodiments, a solder paste is used to connect the mounting component CP to the
（７）上記各実施例では、コイル１６は基板７の面に沿って略環状となる構成を有しているが、コイル１６の形状は略環状に限られない。コイル１６の内側に配置されたフェライト材４１がコイル１６周りの磁束Ｆを先端部４１ｂへ集束させる構成である限りにおいて、コイル１６の形状は適宜変更してもよい。
(7) In each of the above embodiments, the
（８）上記各実施例では、フェライト材４１またはフェライト材４５の材料としてソフトフェライト、すなわち酸化鉄を主原料として成形・焼結により製造される磁性セラミックス（以下、「狭義のソフトフェライト」とする）を例示した。しかし、これらフェライト材の材料は狭義のソフトフェライトに限られない。ソフトフェライトと同様に電気抵抗値および透磁性が高い軟質磁性材料であれば、ソフトフェライトの代替材料として好ましい。
(8) In each of the above examples, the material of the
このようなソフトフェライトの代替材料は、フェライト材４１またはフェライト材４５の材料として用いた場合、ソフトフェライトを用いた場合と同様の効果を奏する。すなわちソフトフェライト代替材料は透磁性が高いので、磁束Ｆを好適に伝達・集束できる。また電気抵抗値が高く、誘導加熱の際に代替材料の内部において渦電流が発生しにくいので、代替材料自身の加熱による基板７の変形を回避できる。従って、フェライト材４１またはフェライト材４５の材料として、このようなソフトフェライトの代替材料を採用できる。本発明においてソフトフェライトとは、狭義のソフトフェライトのみならず、電気抵抗性や透磁性などについて狭義のソフトフェライトと同等の特性を示す、狭義のソフトフェライトの代替材料をも含む概念、すなわち広義のソフトフェライトを意味するものとする。
When such a substitute material for soft ferrite is used as a material for the
（９）上述した実施例２および実施例３などにおいて、フェライト材４５は基板７の面に沿って配置されている板状の部材である構成を例にとって説明したが、フェライト材４５の構成はこれに限られない。すなわち図１３（ｂ）に示すように、フェライト材４５はフェライト材４１と同様に、コイル１６の軸心に沿って配置される棒状または板状の構成であってもよい。このような変形例（９）に係る構成においても、ｚ方向に延びるフェライト材４１およびフェライト材４５に沿って、磁束Ｆが効率よく伝えられる。そのため、磁束Ｆは対象領域Ｔへ集束して照射されるので、対象領域Ｔに限定された誘導加熱が行われる。
(9) In the above-mentioned Examples 2 and 3 and the like, the structure in which the
（１０）上述した各実施例において、フェライト材４１がコイル１６の軸心Ｍに沿って配置されるならば、半田接合装置４は図３に示されるような、コイル１６に囲まれるようにフェライト材４１が配置される構成に限られない。すなわち図１３（ｃ）に示すように、フェライト材４１は略環状のコイル１６を貫通することなく、コイル１６の軸心Ｍに沿って配置される構成を採用してもよい。なお、図１３（ｃ）では基板７の下方にフェライト材４５を有しない構成を例示しているが、図１０や図１３（ｂ）などと同様、基板７を挟んでフェライト材４１と対向するように、棒状や板状などのフェライト材４５をさらに備える構成を採用してもよい。
(10) In each of the above-described embodiments, if the
１ … 基板供給部
２ … 半田塗布部
３ … 実装部
４ … 半田接合装置
５ … 切断部
６ … 基板回収部
１５ … 保持テーブル
１６ … コイル
１７ … 電源
１９ … 凹部
２０ … 孔部
２１ … 電極
４１ … フェライト材
４３ … 移動機構
４５ … フェライト材
５１ … 半田接合システム
ＣＰ … 実装部品
Ｐ … 半田ペースト
Ｒ … 所定領域
Ｔ … 対象領域
1 ...
Claims (8)
基板における半田接合対象部位に半田を供給する半田供給機構と、
前記半田接合対象部位に実装部品を実装する実装機構と、
電流が供給されることで磁界が発生するコイルと、
前記コイルの内側に配置され、前記半田接合対象部位に近接または当接しており、前記コイルにおいて発生した磁束を集束させ、集束された前記磁束を前記基板の面に直交する方向に伝えるソフトフェライトと、
を備え、
前記コイルに電流を供給して前記半田接合対象部位を誘導加熱することにより半田接合するものであり、
前記ソフトフェライトが前記磁束を前記基板の面に直交する方向に伝え、前記基板の面の一方側の空間から前記半田接合対象部位を経由して前記基板の面の他方側の空間へと前記磁束が前記基板を通過する
ことを特徴とする半田接合装置。 A solder joining device that uses electromagnetic induction heating.
A solder supply mechanism that supplies solder to the parts to be soldered on the board,
A mounting mechanism for mounting mounting components on the solder joint target site,
A coil that generates a magnetic field when an electric current is supplied,
A soft ferrite that is arranged inside the coil, is in close proximity to or in contact with the solder bonding target portion, focuses the magnetic flux generated in the coil, and transmits the focused magnetic flux in a direction orthogonal to the surface of the substrate. ,
With
Soldering is performed by supplying an electric current to the coil to induce and heat the soldering target portion .
The soft ferrite transmits the magnetic flux in a direction orthogonal to the surface of the substrate, and the magnetic flux is transmitted from the space on one side of the surface of the substrate to the space on the other side of the surface of the substrate via the solder bonding target portion. Is a solder joining device, characterized in that the solder passes through the substrate.
前記ソフトフェライトは、前記半田接合対象部位に近づくにつれて先細りとなるテーパ状となっていることを特徴とする半田接合装置。 In the solder joining apparatus according to claim 1,
The soft ferrite is a solder bonding apparatus characterized in that it has a tapered shape that tapers as it approaches the solder bonding target portion.
前記半田接合対象部位を含む前記基板に対して、前記ソフトフェライトを相対的に移動させることにより、前記基板上の予め設定した位置にある前記半田接合対象部位を変更する位置制御手段を備えることを特徴とする半田接合装置。 In the solder joining apparatus according to claim 1 or 2.
A position control means for changing the solder joint target portion at a preset position on the substrate by moving the soft ferrite relative to the substrate including the solder joint target portion is provided. A featured solder joining device.
前記ソフトフェライトは、前記基板の面に直交する方向に配置されている棒状の部材であることを特徴とする半田接合装置。 In the solder joining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
The solder joining device is characterized in that the soft ferrite is a rod-shaped member arranged in a direction orthogonal to the surface of the substrate.
前記ソフトフェライトは、前記基板の面に直交する方向に配置されている板状の部材であることを特徴とする半田接合装置。 In the solder joining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
The solder joining device is characterized in that the soft ferrite is a plate-shaped member arranged in a direction orthogonal to the surface of the substrate.
前記ソフトフェライトは、前記半田接合対象部位の上方および下方にそれぞれ配置されていることを特徴とする半田接合装置。 In the solder joining apparatus according to any one of claims 1 to 5.
The solder joining apparatus, wherein the soft ferrite is arranged above and below the solder joining target portion, respectively.
前記コイルは前記半田接合対象部位の上方および下方のうち一方に配備され、
前記半田接合対象部位の上方および下方にそれぞれ配置されている前記ソフトフェライトのうち、
一方のソフトフェライトは、前記コイルの内側において、前記基板の面に直交する方向に配置されている棒状または板状の部材であり、
他方のソフトフェライトは、前記基板を挟んで前記一方のソフトフェライトと対向するように、前記基板の面に沿って配置されている板状の部材であることを特徴とする半田接合装置。 In the solder joining apparatus according to claim 6,
The coil is arranged on one of the upper side and the lower side of the solder joint target portion.
Of the soft ferrites arranged above and below the solder joint target portion, respectively.
One soft ferrite is a rod-shaped or plate-shaped member arranged inside the coil in a direction orthogonal to the surface of the substrate.
The other soft ferrite is a solder joining device, which is a plate-shaped member arranged along the surface of the substrate so as to face the one soft ferrite with the substrate in between.
前記半田ペーストが塗布された前記半田接合対象部位に実装部品を実装する実装工程と、
電流が供給されることで磁界が発生するコイルの内側に配置されたソフトフェライトを前記半田接合対象部位に近接または当接させた状態で、前記コイルに電流を供給して前記半田接合対象部位を誘導加熱することにより、前記半田接合対象部位を半田接合する接合工程と、
を備え、
前記接合工程において、前記ソフトフェライトは前記コイルにおいて発生した磁束を集束させ、集束された前記磁束を前記基板の面に直交する方向に伝え、前記基板の面の一方側の空間から前記半田接合対象部位を経由して前記基板の面の他方側の空間へと前記磁束が前記基板を通過する
ことを特徴とする半田接合方法。 The solder application process of applying the solder paste to the solder joint target part of the substrate on which the circuit pattern is formed,
The mounting process of mounting the mounting component on the solder joint target part to which the solder paste is applied, and
A soft ferrite placed inside a coil that generates a magnetic field when an electric current is supplied is in close proximity to or in contact with the solder joint target portion, and a current is supplied to the coil to make the solder joint target portion. In the joining process of soldering the soldering target portion by induction heating,
With
In the bonding step, the soft ferrite focuses the magnetic flux generated in the coil, transmits the focused magnetic flux in a direction orthogonal to the surface of the substrate, and the solder bonding target from the space on one side of the surface of the substrate. A solder bonding method, characterized in that the magnetic flux passes through the substrate to a space on the other side of the surface of the substrate via a portion.
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