(57)【要約】【課題手段】本発明は、半田６，７を熱で溶融して電気部品８をプリント基板２に接続し、半田６，７を用いてプリント基板２を電気部品８に半田付けする半田付け方法と、それを実行する半田付け装置とを提供する。電気部品８にエネルギーを供給することで、部品８から半田６，７へと伝達されて、半田６，７を溶融させる電気的熱損失を部品８に生成するよう、半田６，７を溶融させるのに必要な熱が生成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田(6,7)を熱で溶融し、プリント基板(2)に電気部品(8)を接続することで、半田(6,7)を用いてプリント基板(2)に電気部品(8)を半田付けする半田付け方法であって、
電気部品(8)にエネルギーを供給することによって、該エネルギー供給により部品(8)に電気的熱損失(Q)を、半田(6,7)を溶融させるために必要な熱として生成し、前記熱損失が部品(8)から半田(6,7)へと伝達されて、半田(6,7)を溶融させる半田付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半田付け方法において、
ａ）前記部品(8)は、受動素子(8)、特に抵抗器(8)であり、且つ／又は
ｂ）前記部品(8)は、導電材料から形成される二つの接続部(9,10)と、前記二つの接続部(9,10)間に電気的に接続される抵抗材料で形成された抵抗器(8)とを備える抵抗素子(11)であり、且つ／又は
ｃ）前記エネルギー供給によって生成される熱損失(Q)が、前記抵抗素子(11)から前記抵抗器(8)の接続部(9,10)を介して前記半田(6,7)へと伝達されて、前記半田(6,7)を溶融させる半田付け方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半田付け方法において、
ａ）前記プリント基板(2)の半田付けパッド(4,5)、及び／又は抵抗器(8)の接続部(9,10)に、半田(6,7)を塗布する工程と、
ｂ）前記半田(6,7)が、前記プリント基板(2)の半田付けパッド(4,5)と、前記抵抗器(8)の接続部(9,10)との間に配置されるよう、前記プリント基板(2)を前記抵抗器(8)に組み付ける工程と、
ｃ）前記抵抗素子(11)において生成される電気的熱損失(Q)が、前記抵抗器(8)の接続部(9,10)を介して半田(6,7)へ伝達され、前記半田(6,7)を溶融させるよう、電流を用いて抵抗器(8)にエネルギーを供給する工程と、
ｄ）前記半田(6,7)が硬化し、前記抵抗器(8)の接続部を前記プリント基板(2)の半田付けパッド(4,5)に電気的に接続するよう、エネルギー供給終了後、前記抵抗器(8)及び前記プリント基板(2)を前記半田(6,7)と共に冷却する工程と、
を含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半田付け方法において、
ａ）前記プリント基板(2)の半田付けパッド(4,5)は、前記抵抗器(8)の抵抗素子(11)における電圧降下を測定するための電圧タップを形成し、且つ／又は
ｂ）前記プリント基板(2)の電圧タップとして機能する前記半田付けパッド(4,5)が、前記接続部(9,10)と前記抵抗素子(11)との間の境界に隣接する位置で、前記抵抗器(8)の接続部(9,10)と接触している半田付け方法。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一に記載の半田付け方法において、
ａ）前記抵抗器(8)の抵抗素子(11)における電圧降下を測定するため、電子測定回路(3)を前記プリント基板(2)に装着する工程と、
ｂ）前記抵抗器(8)の接続部(9,10)と前記測定回路(3)との間に、電気的接続を形成する工程と、
を含む方法。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一に記載の半田付け方法において、
ａ）前記二つの接続部(9,10)及び前記抵抗素子(11)は共に板状であり、且つ
ｂ）前記抵抗素子(11)の厚さ(dw)は、前記二つの隣接する接続部(9,10)の厚さ(da)より小さく、且つ／又は
ｃ）前記抵抗素子(11)と前記半田(6,7)との間の熱的直接接触を回避するよう、前記プリント基板(2)に面する側の前記抵抗素子(11)は、前記プリント基板(2)に面する前記隣接する接続部(9,10)の領域に対して凹んでおり、且つ／又は
ｄ）前記抵抗素子(11)の前記プリント基板(2)から離間している側は、前記隣接する接続部(9,10)と同一面にあり、且つ／又は
ｅ）半田付け過程の前、半田付け過程の際及び／又は半田付け過程の後に、前記半田(6,7)は前記抵抗素子(11)と直接接触していない半田付け方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一に記載の半田付け方法において、
ａ）前記半田(6,7)の目標温度を表す半田付け温度に関する設定値(TSOLL)を予め決定する工程と、
ｂ）前記半田付け温度の実際の値(TIST)を測定する工程と、
ｃ）前記設定値(TSOLL)と前記半田付け温度の実際の値(TIST)との間の差(ΔT)を決定する工程と、
ｄ）前記半田付け温度の実際の値(TIST)が設定値(TSOLL)に制御されるよう、前記設定値と前記実際の値との差(ΔT)に応じて、部品(8)への電気的エネルギー供給を調整する工程と、
を含む閉ループ制御を含む半田付け方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一に記載の半田付け方法において、
ａ）前記半田付け温度の目標時間曲線に関する温度−時間特性を予め決定する工程と、
ｂ）前記予め決定された温度−時間特性に応じて、部品(8)へのエネルギー供給を変化させることによって、前記目標温度−時間特性に基づいて半田付け温度を開ループ制御又は閉ループ制御する工程と、
を含む半田付け方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の半田付け方法において、前記半田付け温度が、
ａ）前記抵抗素子(11)の温度、
ｂ）前記半田(6,7)の温度、
ｃ）前記接続部(9,10)の温度
の内のいずれか一である半田付け方法。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれか一に記載の半田付け方法において、
ａ）前記接続部(9,10)の導電材料が、銅又は銅合金であり、且つ／又は
ｂ）前記抵抗素子(11)の抵抗材料が、銅合金、特にマンガン銅合金又はマンガン銅ニッケル合金であり、且つ／又は
ｃ）前記抵抗素子(11)の抵抗材料の抵抗率(8)が、前記接続部(9,10)の導電材料より高く、且つ／又は
ｄ）前記接続部(9,10)は、機械的固定方法で、特に溶接シームによって、さらに特に電子ビーム溶接によって、前記抵抗素子(11)に接続されており、且つ／又は
ｅ）前記抵抗材料は、低オーム抵抗であり、且つ／又は
ｆ）前記抵抗材料の電気抵抗率(8)は、２×１０-4Ω・ｍ、２×１０-5Ω・ｍ又は２×１０-6Ω・ｍ未満であり、且つ／又は
ｇ）前記導電材料の電気抵抗率(8)は、１０-5Ω・ｍ、１０-6Ω・ｍ又は１０-7Ω・ｍ未満であり、且つ／又は
ｈ）前記接続部(9,10)及び／又は前記抵抗素子(11)は板状であり、且つ／又は
ｉ）前記接続部(9,10)は平面状又は湾曲状であり、且つ／又は
ｊ）前記部品(8)には、２００Ａ、５００Ａ、１０００Ａ又は２０００Ａより大きい電流で前記半田(6,7)を溶融させるようエネルギーが供給され、且つ／又は
ｋ）前記部品(8)が、ＳＭＤ部品(8)である半田付け方法。
【請求項１１】
半田(6,7)を用いてプリント基板(2)に電気部品(8)を半田付けする半田付け装置、特に請求項１〜１０のいずれか一に記載の半田付け方法に基づいて、半田(6,7)を加熱する加熱装置を備える半田付け装置であって、
前記加熱装置は、電流(ILOT)により、前記部品(8)から前記半田(6,7)へと伝達されて前記半田(6,7)を溶融させる熱損失(Q)を前記部品(8)に生成するよう、前記電流(ILOT)によって前記部品(8)にエネルギーを供給する電流源(14)である半田付け装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半田付け装置において、さらに、
ａ）前記半田(6,7)の温度を表す半田付け温度の実際の値(TIST)を測定する温度検出器(16)と、
ｂ）前記半田付け温度の規定された設定値(TSOLL)と前記半田付け温度の実測値(TIST)との差(ΔT)に応じて前記電流源(14)を制御し、前記半田付け温度の実際の値(TIST)を前記半田付け温度の前記規定された設定値(TSOLL)に制御する制御器(19)と、
を備える半田付け装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の半田付け装置において、さらに、
前記半田(6,7)の温度を表す半田付け温度に関する温度−時間特性(21)を設定する制御装置(17)を備えており、
前記温度−時間特性(21)は前記半田付け温度の目標時間変化曲線を定義しており、前記制御装置(17)は前記温度−時間特性(21)に基づいて前記制御器(19)又は前記電流源(14)を制御する半田付け装置。
【請求項１４】
プリント基板(2)と半田(6,7)を用いて、前記プリント基板(2)に半田付けされる電気部品(8)を備えたプリント基板組み立て品であって、
前記半田(6,7)が、前記部品(8)への電気的エネルギー供給によって溶融されてなるプリント基板組み立て品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田を用いてプリント基板を電気部品（例えば電流検出抵抗器（シャント））に半田付けする半田付け方法及び半田付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＳＭＤ部品（Surface Mounted Device；表面実装部品）をプリント基板に実装する際に、半田を溶融させるのに必要な熱は、別の熱源によって加熱されるオーブンにおいて供給される。この既知の半田付け方法の欠点は、まず半田を加熱するのに別の熱源が必要とされることが挙げられる。また、この半田付け方法の他の欠点としては、この既知の半田付け方法では、一般的に半田付け点を有するプリント基板全体と部品とがオーブンで加熱されるが、このような加熱は、熱に弱い部品には好ましくなく、破損に繋がり得るという点が挙げられる。
【０００３】
また、従来技術において知られているいわゆる抵抗半田付けでは、半田が塗布された実際の半田付け点を通って電流が流れ、電気的熱損失により半田を溶融させる。しかしながら、これまでのところ、抵抗半田付けは電気部品をプリント基板に実装するためにはまだ用いられていない。これもまた、電流を半田付け点に流すのに別の接続が必要となるからであろう。
【０００４】
一方で加熱電流を導電体に印加することにより、結果として生ずる熱損失を用いて導電体をプリント基板基体に半田付けすることが、ドイツ特許出願公開第１０２００９０３１２２７Ａ１号明細書（特許文献１）で知られている。しかしながら、この導電体は電子部品ではない。したがって、この既知の半田付け方法は、電子部品の半田付けには適していない。
【０００５】
さらに、集積回路をプリント基板に接続するための半田付け方法が、米国特許４，５８２，９７５号明細書（特許文献２）で知られている。しかしながら、ここで半田を溶融させるのに必要な熱は、集積回路における別の電気加熱器によって生成される。したがって、この既知の半田付け方法の欠点は、集積回路をこれに対応するよう変更しなければならないことが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０  ２００９  ０３１  ２２７Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許４，５８２，９７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の目的は、適切に改善された半田付け方法及びそれを実行する半田付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
この目的は、本願の独立請求項に係る半田付け方法及びそれを実行する半田付け装置によって達成される。
【０００９】
本発明は、概して、被組付部品に電流を流すことによって、電気部品にエネルギーを供給することによって該電流により部品に電気的熱損失を、半田を溶融させるのに必要な熱をとして生成して、前記熱損失が部品から半田へと伝達されて半田を溶融させる。
【００１０】
前述の抵抗半田付けと異なり、この電気的熱損失は、半田付け点又は半田に直接生成されるのではなく、被組付部品において生成される。これには、プリント基板組み立て品の動作の際に用いられる部品に電流を印加する接続を用いることができるので、部品の電流を印加するのに別の電気接続を必要としないという利点がある。
【００１１】
この部品は、好ましくは抵抗器等の受動素子である。ただ本発明は、被組付部品に関して、受動素子（例えば抵抗器）に限定されず、基本的に、半田を溶融させるために利用可能な、電流が印加されたときに熱を生成する他の種類の部品によっても実現できる。
【００１２】
本発明の好ましい態様において、被組付部品は、抵抗材料（例えばマンガニン（登録商標））で形成される抵抗素子と、導電材料（例えば銅）で形成される二つの接続部とを備える、抵抗器である。抵抗素子は二つの接続部間で電気的に接続されている。したがって、電流は二つの接続部のうちの一方を介して抵抗器へと流れ込み、ここから抵抗素子を通って他方の接続部へと流れて、こうして電流が抵抗器から流れ出る。このような低オーム抵抗電流検出抵抗器は従来技術において知られている。例えば欧州特許出願公開第０  ６０５  ８００  Ａ１号明細書に記載されており、ここに記載する抵抗器の構造及び機能に関する記述の一部として、該文献の開示内容全体を援用する。
【００１３】
本発明に係る半田付け方法においても、従来のＳＭＤ半田付け方法と同様、半田を例えば半田ペーストの態様でプリント基板の半田付けパッド（接続領域）及び／又は抵抗器の接続部に塗布し、半田を半田付けパッドに付着させる。次に、半田がプリント基板の半田付けパッドと抵抗器の接続部との間に配置されるように、プリント基板が抵抗器に組み付けられる。そして、電流が抵抗器に印加されて、抵抗素子において生成される電気的熱損失が抵抗器の接続部を介して半田に伝達され、これにより、半田を溶融させる。この場合、抵抗素子の抵抗材料とそしてまた接続部の導電材料とが高い熱伝導率を有しており、これに対応して、抵抗素子から半田へと熱を効率よく伝達できる。抵抗素子へのエネルギー供給の後、プリント基板が組み付けられた抵抗器を半田と共に冷却する冷却段階となり、これにより、半田が硬化し、抵抗器の接続部をプリント基板の半田付けパッドに電気的に且つ機械的に接続する。
【００１４】
被組付部品が電流検出抵抗器である場合、プリント基板の半田付けパッドは、好ましくは抵抗器の抵抗素子における電圧降下を測定するための電圧タップを形成する。この場合、電圧タップとして機能するプリント基板の半田付けパッドは、好ましくは、半田が、接続部と抵抗素子との間の境界に隣接する位置で抵抗器の接続部と接触するように配置される。この構成によれば、測定された電圧が、接続部における電圧降下による歪みを受けることなく、抵抗素子における電圧降下のみを実質的に表すという利点が得られる。
【００１５】
さらにまた、好ましくは、抵抗器の抵抗素子における電圧降下を測定するために、電子測定回路をプリント基板に組み付ける。このような測定回路は既に知られている。例えば欧州特許出願公開第１  ３６３  １３１  Ａ１号明細書に記載されており、該文献の開示内容全体を、本明細書で開示する測定回路の構造及び機能に関する記述の一部として援用する。ここでは、測定回路をＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）とできることに言及しておく。プリント基板に電子測定回路を組み付けると、プリント基板の対応する半田付けパッドと測定回路とを介して抵抗器の接続部間で接続が形成される。これにより、測定回路は抵抗器の抵抗素子における電圧降下を測定できる。
【００１６】
好ましい態様によれば、抵抗器の二つの接続部及び抵抗素子はそれぞれ、例えば欧州特許出願公開第０  ６０５  ８００  Ａ１号明細書に記載されているような板状である。ここでは好ましくは、抵抗素子は隣接する接続部より薄い。したがって抵抗素子は、好ましくはプリント基板から離間している。この構成は、半田付け過程の際に半田が抵抗素子に流れるのを防止し、半田をそれぞれの接続部とのみ接触させるのに有効である。もし半田が抵抗素子上に流れれば、半田を介して抵抗素子の外部側端縁に並列接続が形成されて、抵抗素子の幾何学的形状によって決められた抵抗値が変化し、そのため、これに対応して測定誤差が生じることになる。したがって、薄い抵抗素子は好ましくはプリント基板から離間している側が隣接する接続部と同一面にある。このため、プリント基板に面する側の抵抗素子はより、厚い接続部の面に対して凹んでいる。このため、好ましくは実際の半田付け過程の前、実際の半田付け過程の際及び／又は実際の半田付け過程の後に、半田は抵抗素子と直接接触していない。
【００１７】
本発明の好ましい態様において、半田の目標温度と対応する半田付け温度は、閉ループ制御される。この制御では、半田付け温度に対して目標設定値が、それぞれの半田の組成に応じて、決定されている。実用的には、半田付け過程の際に、半田付け温度の実際の値が継続的に測定される。また、半田付け温度の設定値と半田付け温度の実測値との間の差が決定される。そして、半田付け温度の実際の値が設定値に調整されるよう、設定値と実際の値との間の差に応じて部品への電気的エネルギー供給が設定される。実用的には、部品を通って流れる電流による電力を、この制御機構を用いて変化させる。
【００１８】
さらに、本発明の好ましい態様において、半田付け過程の際の半田付け温度を、規定された温度−時間特性に応じて変化させる。その結果、半田付け温度の時間変化曲線を規定された温度−時間特性に近づけることができる。開ループ制御又は閉ループ制御の一部として、目標温度−時間特性に応じて半田付け温度を設定できる。
【００１９】
半田付け温度は、好ましくは半田の温度である。ただし、半田自体の温度を頻繁に測定できない。本発明において、あるいは、半田の温度を導出するために、抵抗素子又は抵抗器の接続部の温度を測定することもできる。したがって、本発明において用いられる半田付け温度という語は、一般に理解されるものであり、半田付けされる接続自体の温度に限定されない。
【００２０】
抵抗器の接続部の導電材料は、可能な限り電気抵抗率が低いものであり、好ましくは銅又は銅合金である。このことは、抵抗素子における電圧降下の測定において接続部内の電圧降下による歪みを可能な限り小さくするために重要である。
【００２１】
一方、抵抗素子の抵抗材料は、例えば銅合金、又はマンガン銅ニッケル合金（例えばCu84Ni4Mn12、所謂マンガニン（登録商標））とできる。ただ、本発明に係る抵抗材料は、例示した上記材料に限定されない。
【００２２】
また本発明の好ましい態様においては、抵抗素子の抵抗材料の抵抗率は、導電材料よりも高い。
【００２３】
なお接続部は、好ましくは、例えば電子ビーム溶接によって形成できる溶接シームによって、抵抗素子に機械的に固定して接続されることを付言しておく。本発明に係る半田付け方法においては、接続部と抵抗素子との間を、耐熱性且つ非溶融性で接続できるという利点が得られる。
【００２４】
なお、抵抗素子の抵抗材料は、好ましくは低オーム抵抗であり、例えばその電気抵抗率が２×１０-4Ω・ｍ、２×１０-5Ω・ｍ又は２×１０-6Ω・ｍ未満であることを付言しておく。
【００２５】
一方、接続部の導電材料の電気抵抗率は、１０-5Ω・ｍ、１０-6Ω・ｍ又は１０-7Ω・ｍ未満である。
【００２６】
なお、本発明における抵抗器の接続部及び抵抗素子は好ましくは、例えば欧州特許出願公開第０  ６０５  ８００  Ａ１号明細書に記載されているような板状であり、板状接続部又は板状抵抗素子は好ましくは平面状又は湾曲状である。
【００２７】
また、半田を溶融させるために、部品には、半田を溶融させるのに必要な熱を生成するのに十分な電流を用いてエネルギーが供給されることを付言しておく。したがって、半田付け過程の際に、部品には、２００Ａ、５００Ａ、１０００Ａ又は２０００Ａより大きい電流を用いてエネルギーが供給される。
【００２８】
なお組み付けられる部品は、好ましくは、プリント基板に面実装で装着されるＳＭＤ部品であることを最後に付言しておく。
【００２９】
またさらに、本発明は、上述の半田付け方法だけなく、これに対応してプリント基板を電気部品に半田付けする半田付け装置も提供する。ここでは、加熱装置は、部品において生成される電気的熱損失によって半田を溶融させるために、電流を用いて部品にエネルギーを供給する電流源の態様で提供される。
【００３０】
さらに本発明に係る半田付け装置は、好ましくは、半田付け温度の実際の値を測定するために温度検出器を有する。この半田付け温度は半田の温度を表す。温度検出器は、好ましくは、半田付け温度の規定された設定値と半田付け温度の実測値との間の差に応じて、電流源を作動させる制御器と接続されており、半田付け温度の規定された設定値に半田付け温度の実際の値を調整する。
【００３１】
さらに、本発明に係る半田付け装置は、半田付け温度に関する温度−時間特性を提供する制御装置を有することができる。これにより、制御装置は温度−時間特性に応じて制御器又は電流源を作動させる。したがって、制御装置は、時間に基づいて、設定された温度−時間特性に従って半田付け温度に関する設定値を設定でき、又はそれに従って直接的に電流源を制御できる。
【００３２】
最後にまた、本発明は、プリント基板と、半田を用いてプリント基板と半田付けされる電気部品とを備えたプリント基板組み立て品を提供する。本発明に係るプリント基板組み立て品は、従来のプリント基板組み立て品とは異なる。なぜなら、完成後の半田付け接続において形成された半田が部品の電気的エネルギー供給によって溶融される点が、本発明に係るプリント基板組み立て品と従来のプリント基板組み立て品との違いを示しているからである。
【００３３】
本発明のさらなる他の有用な展開は、従属請求項に記載される、あるいは図面を参照した好ましい例示的な実施の形態の説明を用いてより詳細に説明される。以下に図面を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、上面に測定回路が装着されたプリント基板の断面図である。
【図２】図２は、半田ペーストが既に半田付けパッドの下側に塗布されている図１のプリント基板組み立て品の断面図である。
【図３】図３は、電流検出抵抗器の断面図である。
【図４】図４は、図３の電流検出抵抗器を有する、図１及び図２のプリント基板組み立て品を半田付けする、本発明に係る半田付け装置の断面図である。
【図５】図５は、完成後の半田付けされたプリント基板組み立て品の断面図である。
【図６】図６は、半田付け過程の際にエネルギーが供給された図３の電流検出抵抗器に沿った温度曲線のグラフである。
【図７】図７は、図５における半田付けされた接続の領域の拡大詳細図である。
【図８】図８は、本発明に係る半田付け方法のフローチャートである。
【図９】図９は、予め設定された温度−時間特性に応じて半田付け温度を制御する制御回路である。
【図１０】図１０は、予め設定された温度−時間特性に応じて電流検出抵抗器のエネルギー供給を設定する制御装置である。
【図１１】図１１は、エネルギー供給の想定される温度−時間特性の例示的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、プリント基板２と、プリント基板の上面に装着された測定回路３とを有するプリント基板組み立て品１の概略断面図である。このプリント基板組み立て品は、例えば欧州特許出願公開第１  ３６３  １３１  Ａ１号明細書に記載されているようなＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）とできる。プリント基板２の下部には、電気的接触のための複数の半田付けパッド４，５があり、半田付けパッド４，５は露出した接触領域である。
【００３６】
図２は、半田ペースト６，７を半田付けパッド４，５に塗布した後の図１のプリント基板組み立て品１を示している。
【００３７】
さらに図３は、銅又は銅合金で形成された二つの板状の接続部９，１０と、（例えばCu84Ni4Mn12、所謂マンガニン（登録商標））等の抵抗材料で形成された同じく板状の抵抗素子１１とを有する既知の電流検出抵抗器８の概略断面図を示している。抵抗素子１１は、その外部側端縁１２，１３が、接続部９，１０に溶接されている。この溶接は、好ましくは従来技術で知られている電子ビーム溶接によって行われる。なお、抵抗素子１１は隣接する接続部９，１０よりも厚くないので、以下に詳細に説明する次の半田付け過程の際に抵抗素子１１は半田と直接接触しない。
【００３８】
図４は、図１及び図２のプリント基板組み立て品１を、図３の電流検出抵抗器８と半田付けするための、本発明に係る半田付け装置を示している。これにより、プリント基板２の半田付けパッド４，５上の半田ペースト６，７が、電流検出抵抗器８の接続部９，１０上に載置されるよう、プリント基板組み立て品１は電流検出抵抗器８に接合される。なお、電流検出抵抗器８の接続部９，１０の上側の半田ペースト６，７は、抵抗素子１１との並列接続を形成することなく半田ペーストの側端縁において接続部９，１０と電気的に直接接続するよう、横方向へと延設されて抵抗素子１１の側端縁１２，１３へ達していることを付言しておく。
【００３９】
さらに半田付け装置は、電流検出抵抗器８の二つの接続部９，１０と接続されると共に半田電流ＩLOTにより電流検出抵抗器８にエネルギーを供給する電流源１４を備える。半田電流ＩLOTの電流強度を１０００Ａとすることができる。半田電流ＩLOTはまず接続部１０に入力され、次に抵抗素子１１及び接続部８を通って電流源１４に戻るよう流れる。半田電流ＩLOTは、抵抗素子１１において電気的熱損失を生成する。図７に分かりやすく示す通り、電気的熱損失は、熱流Ｑで接続部９，１０を通して半田ペースト６，７に伝達され、半田ペーストを溶融させる。
【００４０】
また抵抗素子１１の厚さｄｗは接続部９，１０の厚さｄａより小さく、そのため、抵抗素子１１の上部側が接続部９，１０に対して距離ａだけ凹んでいることが図７の拡大図から理解されよう。ここで、半田付け過程の際に半田６は、抵抗素子上に直接流れず、抵抗素子と電気的に接触するためには、距離ａは重要である。なぜなら半田が抵抗素子上に直接流れると、並列接続が生じる虞があるからである。
【００４１】
さらに図６のグラフは電流検出抵抗器８に沿った温度曲線１５を示している。結果として生じた熱損失が接続部９，１０を介して横方向に拡散するので、温度Ｔは抵抗素子１１の中央で最も高いことがグラフから理解されよう。一方、接続部９，１０内で最も温度が高くなるのは抵抗素子１１の側端縁１２，１３である。この構成により、接続要素９，１０は側端縁で電気的に接触しているので、抵抗素子１１において低下する電圧の測定は、接続部９，１０内の電圧降下による歪みを受けないという利点が得られる。
【００４２】
図８は、本発明に係る半田付け方法のフローチャートを示している。
【００４３】
第一ステップＳ１において、測定回路３がプリント基板２に装着される。
【００４４】
さらにステップＳ２において、半田ペースト６，７が、プリント基板２の半田付けパッド４，５に付着される。
【００４５】
そしてステップＳ３において、プリント基板組み立て品１が電流検出抵抗器８に接合される。
【００４６】
その後、電流検出抵抗器８がステップＳ４において電流源１４に接続される。そして、電流検出抵抗器８には、半田ペースト６，７を溶融するために、ステップＳ５において半田付け電流ＩLOTを用いてエネルギーを供給できる。
【００４７】
最後に、半田ペースト６，７を有するプリント基板１と電流検出抵抗器８とが、ステップＳ６において冷却される。これにより、溶融された半田ペースト６，７が硬化し、半田付けパッド４，５と電流検出抵抗器８の接続部９，１０との間の電気的且つ機械的な接続が形成される。
【００４８】
次にステップＳ７において、電流検出抵抗器８が電流源１４から切断される。
【００４９】
図９は、本発明に係る半田付け方法における電流源１４による電流検出抵抗器８のエネルギー供給を制御する制御回路の概略図である。
【００５０】
本発明に係る半田付け装置は、半田付け温度の実際の値ＴISTを測定する温度検出器１６を備える。温度検出器１６は、例えば半田ペースト６，７の温度を直接測定できる。ただ、一般的な構成において、温度センサ１６は側端縁１２，１３の領域における接続部９，１０の温度を測定する。この測定は、技術的に極めて容易である。
【００５１】
さらに、図示した制御回路を有する本発明に係る半田付け装置は、半田付け温度の目標設定値ＴSOLLに関する温度−時間特性を提供する制御装置１７を備える。
【００５２】
そして、半田付け温度の実測値ＴISTが、その時間に対応する設定値ＴSOLLと共に減算器１８に入力される。これにより、設定と実際の値との差ΔＴが計算されて、制御器１９に入力される。
【００５３】
設定と実際の値との間の差ΔＴに応じて、制御器１９は電流源１４に対する調整変数Ｉ*を生成する。これに応じて電流源１４は、半田付け電流ＩLOTを調整する。これにより、半田付け温度の実際の値ＴISTが、半田付け温度に対する規定された設定値ＴSOLLへと制御される。
【００５４】
図１０は、本発明に係る半田付け装置の他の実施形態を示す。この実施形態は、上述し図９に例示した実施形態と部分的に対応する。重複を避けるため上記説明を参照し、対応する部材には同じ参照符号を付す。
【００５５】
本実施形態に特有の構成は、閉ループ制御器１９に代えて、開ループ制御器２０を備えていることである。この開ループ制御器２０は、設定された温度−時間特性に応じたフィードバックを用いることなく、電流源１４を制御する。
【００５６】
最後に、図１１は、加熱段階、半田付け段階及び冷却段階を含む想定される温度−時間特性２１の概略的グラフを示している。温度−時間特性２１は、従来技術で知られており、したがって詳細説明は不要である。
【００５７】
本発明は、上述の好ましい実施形態には限定されない。むしろ、本発明の概念を同様に用いた多数の変形及び変更が可能であって、そのような変形及び変更は本発明の保護範囲に包含される。また本発明は、引用している請求項の特徴を参照する各従属請求項に係る技術的特徴も保護範囲として個別に請求するものである。
【符号の説明】
【００５８】
１…プリント基板組み立て品
２…プリント基板
３…測定回路
４…半田付けパッド
５…半田付けパッド
６…半田ペースト
７…半田ペースト
８…電流検出抵抗器
９…接続部
１０…接続部
１１…抵抗素子
１２…抵抗素子の外部側端縁
１３…抵抗素子の外部側端縁
１４…電流源
１５…温度曲線
１６…温度検出器
１７…制御装置
１８…減算器
１９…制御器
２０…開ループ制御器
２１…温度−時間特性
ΔＴ…設定と実際の値との間の差
ＴLOT…半田付け温度
ｄｗ…抵抗素子の厚さ
ｄａ…接続部の厚さ
ａ…距離
ＩLOT…半田付け電流
Ｉ*…電流源の調整変数
Ｑ…抵抗素子から半田付け点への熱流
ＴIST…半田付け温度の実際の値
ＴSOLL…半田付け温度の設定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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