(57)【要約】【課題】  オーバーシュートを発生させることなく、タクトタイムを短縮できるパルスヒート電源を提供する。【解決手段】  本発明になるパルスヒート電源は、トランスの２次側に接続されたパルスヒート式リフロソルダリング装置のヒータチップに電流を供給するパルスヒート電源において、入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基準とする同期信号を生成する同期信号生成部と、ゲート信号に基づいて入力交流電流をオン／オフすることで前記トランスの１次側へ供給する電流を制御する位相制御部と、前記ヒータチップに取り付けられた熱電対でヒータチップの温度に応じた電圧を検出し、この電圧を所定の増幅度で増幅する増幅部と、別途設けた入力手段からの温度と時間を受けて、前記増幅部における温度と電圧の対応と同じ対応関係により目標電圧として規定される目標温度プロファイルを生成する目標温度プロファイル生成部と、を備える。【選択図】        図１
2008041426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの２次側に接続されたパルスヒート式リフロソルダリング装置のヒー
タチップに電流を供給するパルスヒート電源において、
入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基準とする同期
信号を生成する同期信号生成部と、
ゲート信号に基づいて入力交流電流をオン／オフすることで前記トランスの１
次側へ供給する電流を制御する位相制御部と、
前記ヒータチップに取り付けられた熱電対でヒータチップの温度に応じた電圧
を検出し、この電圧を所定の増幅度で増幅する増幅部と、
別途設けた入力手段からの温度と時間を受けて、前記増幅部における温度と電
圧の対応と同じ対応関係により目標電圧として規定される目標温度プロファイル
を生成する目標温度プロファイル生成部と、
前記増幅部からの検出電圧と前記目標温度プロファイル生成部からの目標電圧
との差分を算出し、前記目標温度プロファイルにより急速に立ち上がる領域では
この差分に関係なく位相制御信号として前記同期信号生成部からの同期信号を基
準にして全期間オンとなるようなゲート信号を生成し、その後はこの差分に応じ
て位相制御量を算出し、位相制御信号として前記同期信号生成部からの同期信号
を基準にしてこの位相制御量をもとにゲート信号を生成する位相制御信号生成部
と、
を備えることを特徴とするパルスヒート電源。
【請求項２】
前記位相制御量の算出はＰＩＤ制御により実行されることを特徴とする請求項
１記載のパルスヒート電源。
【請求項３】
前記目標温度プロファイルを設定するための温度は前記ヒータチップの温度が
接合対象物に応じて定まる接合温度とこの接合温度よりも低い帰還制御開始温度
からなり、時間は前記接合温度の保持時間と前記帰還制御開始温度から前記接合
温度に到達するまでの温度上昇時間からなることを特徴とする請求項１記載のパ
ルスヒート電源。
【請求項４】
前記目標温度プロファイルは、接合動作開始から前記帰還制御開始温度までは
垂直に立ち上げ、この帰還制御開始温度から前記接合温度までは、この温度差を
前記温度上昇時間で除算結果を傾きとして線形に温度を上昇させ、前記接合温度
になってからはこの接合温度を前記保持時間中保持することを特徴とする請求項
１記載のパルスヒート電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスヒート式のリフロソルダリング装置のヒータチップに電流を
供給するパルスヒート電源の温度制御に係り、特に通電開始時の温度制御に関す
るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被接合部を局部的に加熱することによって薄膜基板等へのリード線
の熱圧着や、プリント基板へのＩＣリードのリフロソルダリングなどを行うリフ
ロソルダリング装置があり、このリフロソルダリング装置で用いられる局部加熱
法の一方式としてパルスヒート法がある。
パルスヒート法は、ヒータチップと呼ばれる接合ヘッドによって被接合部を加
圧しながら、このヒータチップに大電流を流して、そこで発生するジュール熱に
より被接合部（リフロソルダリングの場合には半田）を溶融させて接合を得るも
のである（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このパルスヒート法は、ヒータチップに所定の時間だけ、瞬間的に大電流を流
し、その後瞬時に電流の流れが停止することが求められる。しかし、瞬間的に大
電流を流すとこの大電流に起因するヒータチップに発生するジュール熱がオーバ
ーシュートにより、予定した温度を超えてしまうという問題点があり（図５参照
）、実際のパルスヒート法ではオーバーシュートがなるべく発生しないように、
電流を瞬時に所定値まで引き上げずに、一定の時間をかけて所定値まで引き上げ
る、という手法を使用している（図４参照）。
【特許文献１】特開平８−３３００５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにオーバーシュートを防止するようにしてヒータチップの温度を引き
上げることは、接合品質の安定性の面では大きく貢献しているが、最近パルスヒ
ート法による接合においてもタクトタイムの短縮の要求が大きな問題点となって
きている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、オーバーシュートを発
生させることなく、タクトタイムを短縮できるパルスヒート電源を提供すること
を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明になるパルスヒート電源は、トランスの２次側に接続されたパルスヒー
ト式リフロソルダリング装置のヒータチップに電流を供給するパルスヒート電源
において、入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基準と
する同期信号を生成する同期信号生成部と、ゲート信号に基づいて入力交流電流
をオン／オフすることで前記トランスの１次側へ供給する電流を制御する位相制
御部と、前記ヒータチップに取り付けられた熱電対でヒータチップの温度に応じ
た電圧を検出し、この電圧を所定の増幅度で増幅する増幅部と、別途設けた入力
手段からの温度と時間を受けて、前記増幅部における温度と電圧の対応と同じ対
応関係により目標電圧として規定される目標温度プロファイルを生成する目標温
度プロファイル生成部と、前記増幅部からの検出電圧と前記目標温度プロファイ
ル生成部からの目標電圧との差分を算出し、前記目標温度プロファイルにより急
速に立ち上がる領域ではこの差分に関係なく位相制御信号として前記同期信号生
成部からの同期信号を基準にして全期間オンとなるようなゲート信号を生成し、
その後はこの差分に応じて位相制御量を算出し、位相制御信号として前記同期信
号生成部からの同期信号を基準にしてこの位相制御量をもとにゲート信号を生成
する位相制御信号生成部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明になるパルスヒート電源においては、前記位相制御量の算出はＰ
ＩＤ制御により実行されることを特徴とするものである。
【０００７】
また本発明になるパルスヒート電源においては、前記目標温度プロファイルを
設定するための温度は前記ヒータチップの温度が接合対象物に応じて定まる接合
温度とこの接合温度よりも低い帰還制御開始温度からなり、時間は前記接合温度
の保持時間と前記帰還制御開始温度から前記接合温度に到達するまでの温度上昇
時間からなることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明になるパルスヒート電源においては、前記目標温度プロファイルは
、接合動作開始から前記帰還制御開始温度までは垂直に立ち上げ、この帰還制御
開始温度から前記接合温度までは、この温度差を前記温度上昇時間で除算結果を
傾きとして線形に温度を上昇させ、前記接合温度になってからはこの接合温度を
前記保持時間中保持することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接合動作開始から帰還制御開始温度までは、位相制御部への
ゲート信号をトランスの１次側への電流供給を全期間オンとすることにしたので
、帰還制御開始温度までは急峻に到達することができ、帰還制御開始温度から接
合温度までは、温度上昇時間の間中はほぼ線形に上昇することとしたので、オー
バーシュートを発生させることなく、接合温度まで短時間で到達させることが可
能となる。
したがって、一つ一つの接合時間を短縮することができるから、タクトタイム
を短縮することができるパルスヒート電源を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明について図を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の１実施例を示すパルスヒート電源のブロック図、図２はこのパ
ルスヒート電源の帰還制御に基づく位相制御の動作概要の説明図、図３はこのパ
ルスヒート電源の動作時の温度プロファイルを示す図である。図３において、点
線は目標温度プロファイルを示し、実線は実測温度波形を示している。
【００１１】
図１において、１はゲート信号に基づいて入力交流電流をオン／オフすること
で前記トランスの１次側へ供給する電流を制御する位相制御部、２は入力交流電
流を低電圧、大電流に変換するトランス、３はヒータチップ、４はヒータチップ
３の温度に応じた電圧を検出する熱電対、５は熱電対４の出力電圧を所定の増幅
度で増幅する差動増幅器を主要構成とする増幅部である。
【００１２】
また、６は温度プロファイルを設定するためのパラメータとなる温度と時間と
を設定するパラメータ設定部、７はパラメータ設定部６からの温度と時間を受け
て、増幅部５における温度と電圧の対応と同じ対応関係により目標電圧として規
定される目標温度プロファイルを生成する目標温度プロファイル生成部、８は増
幅部５からのヒータチップ３の温度に応じて検出され増幅された検出電圧と目標
温度プロファイル生成部７からの目標温度に応じた目標電圧を受けて、この差分
を算出すると共に位相制御信号生成に用いる操作量を算出し、出力するＰＩＤ制
御部である。
【００１３】
そして、９は入力交流電流からゼロクロス点を検出し、このゼロクロス点を基
準とする同期信号を生成する同期信号生成部、１０は同期信号生成部９からの同
期信号とＰＩＤ制御部８からの操作量に基づいて前記目標温度プロファイルによ
り急速に立ち上がる領域ではこの操作量に関係なく位相制御信号として同期信号
生成部９からの同期信号を基準にして全期間オンとなるようなゲート信号を生成
し、その後は位相制御信号として同期信号生成部９からの同期信号を基準にして
この位相制御量をもとにゲート信号を生成する位相制御信号生成部である。
【００１４】
図２において、（ａ）は接合電流のもとになる入力交流電流の波形の模式図、
（ｂ）は入力交流電流から生成された入力交流電流の同期信号、（ｃ）はトラン
ス２の１次側へ流れる電流を位相制御部１をオン／オフすることで制御するゲー
ト信号、（ｄ）はトランス２の１次側の電流の模式図である。
次に、このようなパルスヒート電源の動作を説明する。
【００１５】
［接合動作開始前の動作］
別途設けた接合動作開始手段（図示せず。）により、スタート信号が生成され
、接合が開始されるまでは、位相制御信号生成部１０から出力されるゲート信号
は全ての期間でオフとなるようにしておくので、位相制御部１がオンすることは
ないから、パルスヒート電源に入力交流電源が接続されていてもトランス２の１
次側には交流電流が流れない。したがってトランス２の２次側には交流電流は生
じないから、ヒータチップ３へ電流は流れないので、ヒータチップ３が発熱する
ことはない。
【００１６】
［パラメータの設定］
接合動作開始前に、パラメータ設定部６から接合対象に合わせて次のパラメー
タを設定する。
温度としては、ヒータチップ３の温度が接合対象物に応じて定まる接合温度Ｔ
２と接合温度Ｔ２よりも低い帰還制御開始温度Ｔ１の２つパラメータである。時
間としては、接合温度Ｔ２の保持時間ｔ２と帰還制御開始温度Ｔ１から接合温度
Ｔ２に到達するまでの温度上昇時間ｔ１の２つのパラメータである。
【００１７】
これらのパラメータをもとに目標温度プロファイル生成部７で目標温度プロフ
ァイルが生成される。すなわち、接合動作開始から前記帰還制御開始温度までは
垂直に立ち上げ、この帰還制御開始温度から前記接合温度までは、この温度差を
前記温度上昇時間で除算結果を傾きとして線形に温度を上昇させ、前記接合温度
になってからはこの接合温度を前記保持時間中保持する（図３の点線表示）。こ
の温度プロファイルデータはＰＩＤ制御部８で熱電対４でヒータチップ３の温度
に応じて検出された電圧と比較するために電圧で構成されるのは上述のとおりで
ある。
【００１８】
［接合動作］
最後に、実際に接合動作を行うときのこのパルスヒート電源の動作について説
明する。
前述の別途設けた接合動作開始手段（図示せず。）により、スタート信号を生
成することで接合動作が開始される。このスタート信号は目標温度プロファイル
生成部７と位相制御信号生成部１０へ送られる。
【００１９】
目標温度プロファイル生成部７はこのスタート信号を受けて、先に生成してお
いた目標温度プロファイルとしての電圧データを時間ごとにＰＩＤ制御部８に送
り出す（図３の点線表示）。
一方、位相制御信号生成部１０はスタート信号を受けて、位相制御部１の位相
制御量となるゲート信号を生成して出力する。接合動作開始から帰還制御開始温
度Ｔ１に到達するまでは位相制御部１が全期間オンになるようなゲート信号を生
成し、位相制御部１に送出する。
【００２０】
位相制御部１はこのゲート信号を受けて、全期間オンとなるので入力交流電流
はトランス２の一次側にそのまま流れる。そうすると、このトランス２の１次側
の交流電流によりトランス２の２次側に交流電流が誘起され、ヒータチップ３を
介してこの交流電流が流れる。この交流電流によりヒータチップ３は発熱し、接
合対象物を加熱することで接合動作を開始する。
【００２１】
このヒータチップ３の温度はヒータチップ３に取り付けられた熱電対４により
常時温度に応じた電圧として検出されており、この検出電圧は主として差動増幅
器で構成される増幅部５で所定の増幅度で増幅される。
【００２２】
目標温度プロファイル生成部７からの目標温度としての目標電圧と増幅部５か
らのヒータチップ３の温度に対応した検出電圧は共にＰＩＤ制御部８に送出され
る。これらの電圧値はＰＩＤ制御部８で比較され、差分量に応じた位相制御信号
生成用の操作量が算出される。この操作量は位相制御信号生成部１０へ送出され
る。位相制御信号生成部１０には、この操作量のほかに、同期信号生成部９から
の同期信号が送られてきている。
【００２３】
位相制御信号生成部１０は、この同期信号と操作量に基づいてゲート信号を生
成するが、接合動作開始直後でヒータチップ３が帰還制御開始温度Ｔ１に到達し
ていない時は、この操作量に関係なく位相制御信号として同期信号生成部９から
の同期信号を基準にして全期間オンとなるようなゲート信号を生成し、位相制御
部１で入力交流電流を全期間オンにする。このように制御することで、トランス
２に全期間にわたって電流が流れ、２次側にも全期間交流電流が誘起される。こ
の電流がヒータチップ３に流れることでヒータチップ３の温度が帰還制御開始温
度Ｔ１に近づく。
【００２４】
このようにして、ヒータチップ３の温度が帰還制御開始温度Ｔ１に到達した時
点を境に位相制御信号生成部１０は、位相制御信号として前記同期信号を基準に
して前記位相制御量をもとにゲート信号を生成する。そしてこのゲート信号によ
り位相制御部１がオン／オフされる。この位相制御部１のオン／オフにより、ト
ランス２の１次側に流れる入力交流電流が制限されるので（図２（ｃ）（ｄ））
、結局トランス２の２次側に誘起される電流も制限される。
こうして、ヒータチップ３への電流を制限してヒータチップ３の温度上昇を目
標温度プロファイル合わせた形で緩やかなものにする。
【００２５】
このような制御が温度上昇時間ｔ１を経て、接合温度Ｔ２の維持時間ｔ２が経
過するまで繰り返し実行され、ヒータチップ３の温度がパラメータ設定部６で設
定され、目標温度プロファイル生成部７で生成された目標温度プロファイルを実
現することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の１実施例を示すパルスヒート電源のブロック図である。
【図２】図１のパルスヒート電源の帰還制御に基づく位相制御の動作概要の説明図である。
【図３】図１のパルスヒート電源の動作時の温度プロファイルを示す図である。
【図４】従来のパルスヒート電源の帰還制御の問題点を示す図である。
【図５】従来のパルスヒート電源の帰還制御のもう１つの問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  位相制御部
２  トランス
３  ヒータチップ
４  熱電対
５  増幅部
６  パラメータ設定部
７  目標温度プロファイル生成部
８  ＰＩＤ制御部
９  同期信号生成部
１０  位相制御信号生成部
【図１】
2008041426.tif 000003
【図２】
2008041426.tif 000004
【図３】
2008041426.tif 000005
【図４】
2008041426.tif 000006
【図５】
2008041426.tif 000007