(57)【要約】【課題】  ワークに対する熱影響を少なくし、半田ツララなどが生じない半田付け装置と半田付け方法とコイルを提供する。【解決手段】  半田付け装置１は、その通電によって加熱されるヒータチップ１０と、ヒータチップ１０に半田を供給するディスペンサ３０と、ヒータチップ１０とワーク２を相対移動させる搬送機４０と、ヒータチップ１０の通電とディスペンサ３０の作動と搬送機４０の作動を制御するコントローラ５とを備え、コントローラ５はヒータチップ１０をワーク２に半田を介して当接させた状態にてヒータチップ１０を通電して半田を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止して半田を冷却固化させた後にヒータチップ１０とワーク２を離す構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その通電によって加熱されるヒータチップと、ヒータチップとワークを相対移動させる搬送機と、ヒータチップの通電と搬送機の作動を制御するコントローラとを備え、コントローラはヒータチップをワークに半田を介して当接させた状態にてヒータチップを通電して半田を溶融し、ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップとワークを離す構成としたことを特徴とする半田付け装置。
【請求項２】
前記ヒータチップに開口する半田槽穴と、この半田槽穴に半田を供給するディスペンサとを備え、半田槽穴に１回分の半田を供給する半田供給工程と、半田槽穴にワークの端子を挿入するワーク搬入工程と、ヒータチップを通電加熱して半田を溶融させる半田溶融工程と、ヒータチップの通電を止めてワークに半田を冷却する半田冷却工程と、ワークを半田槽穴から抜き取るワーク搬出工程とを行う構成としたことを特徴とする請求項１に記載の半田付け装置。
【請求項３】
ヒータチップをワークに半田を介して当接させた状態でヒータチップを通電加熱して半田を溶融させる半田溶融工程と、ヒータチップの通電を止めてワークに半田を冷却する半田冷却工程と、半田を冷却した後にヒータチップとワークを離すワーク搬出工程を行うことを特徴とする半田付け方法。
【請求項４】
ワークの端子に半田を付けた後に、半田の上からリード線を端子に絡げ、前記ヒータチップを端子側に押し当てた状態にてヒータチップを通電して半田を溶融し、ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップを離すことを特徴とする請求項３に記載の半田付け方法。
【請求項５】
ワークの端子にリード線を絡げた後、フラックスを付着させ、このフラックスを介して半田を載せ、前記ヒータチップを端子側に押し当てた状態にてヒータチップを通電して半田を溶融し、ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップを離すことを特徴とする請求項３に記載の半田付け方法。
【請求項６】
端子にリード線を半田付けするコイルにおいて、ヒータチップを端子及びリード線側に押し当てた状態でヒータチップを通電加熱して半田を溶融させ、ヒータチップの通電を止めて端子及びリード線に半田を冷却した後にヒータチップとワークを離すことにより半田付けすることを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコイルの端子や回路基板等の半田付けを行う半田付け装置と半田付け方法とコイルの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボビンの端子に線材をからげ、線材を端子に半田付けする場合、半田槽に半田を溶融させておき、半田液面に、線材をからげた端子を浸して、線材を端子に半田付けするディップ方法がとられていた（特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、半田コテに半田を溶融付着させ、線材を端子に半田付けする方法もとられていた。
【特許文献１】特開平０５−０５０２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ディップ方法にあっては、コイルの端子が短い場合、端子に線材をからげた後、半田槽に端子を浸すと、線材が端子に半田付けされるだけでなく、半田槽からの熱により、端子の根元のボビンの樹脂も熱せられ、樹脂が熱変形する可能性があった。
【０００５】
さらに、複数並んだ端子が半田に浸された場合、端子間が半田によりつながってしまうという問題も生じていた。
【０００６】
さらに、端子を半田槽から引き上げる場合、半田が端子からツララ状に垂れ下がる現象が生じるという問題も生じていた。
【０００７】
さらに、半田槽の半田液面は高温で空気に触れているため、表面に酸化膜が生じる。そのため、定期的に酸化膜（半田カス）を除去する作業が必要になるという問題もある。
【０００８】
また、半田コテを用いる場合、半田により線材と端子が接合されるまでに時間がかかるため、半田コテの熱が空気中やボビンに伝わり、ボビンの樹脂が熱変形する可能性があった。
【０００９】
さらに、半田コテに、線材の絶縁被膜の剥離カスが付着するため、半田と線材の接合を妨げるという問題もある。
【００１０】
さらに、半田コテを端子から離す場合も、半田の表面張力により、半田コテと端子問で、半田が連なるとともに、連なり部が急速に冷やされるため、ツララ現象が生じる。
【００１１】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ワークに対する熱影響を少なくし、半田ツララなどが生じない半田付け装置と半田付け方法とコイル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】
【００１２】
第１の発明は、半田付け装置において、その通電によって加熱されるヒータチップと、ヒータチップとワークを相対移動させる搬送機と、ヒータチップの通電と搬送機の作動を制御するコントローラとを備え、コントローラはヒータチップをワークに半田を介して当接させた状態にてヒータチップを通電して半田を溶融し、ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップとワークを離す構成としたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、ヒータチップに開口する半田槽穴と、この半田槽穴に半田を供給するディスペンサとを備え、半田槽穴に１回分の半田を供給する半田供給工程と、半田槽穴にワークの端子を挿入するワーク搬入工程と、ヒータチップを通電加熱して半田を溶融させる半田溶融工程と、ヒータチップの通電を止めてワークに半田を冷却する半田冷却工程と、ワークを半田槽穴から抜き取るワーク搬出工程とを行う構成としたことを特徴とするものとした。
【００１４】
第３の発明は、半田付け方法において、ヒータチップをワークに半田を介して当接させた状態でヒータチップを通電加熱して半田を溶融させる半田溶融工程と、ヒータチップの通電を止めてワークに半田を冷却する半田冷却工程と、半田を冷却した後にヒータチップとワークを離すワーク搬出工程を行うことを特徴とするものとした。
【００１５】
第４の発明は、第３の発明において、ワークの端子に半田を付けた後に、半田の上からリード線を端子に絡げ、ヒータチップを端子側に押し当てた状態にてヒータチップを通電して半田を溶融し、ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップを離すことを特徴とするものとした。
【００１６】
第５の発明は、第３の発明において、ワークの端子にリード線を絡げた後、フラックスを付着させ、このフラックスを介して半田を載せ、ヒータチップを端子側に押し当てた状態にてヒータチップを通電して半田を溶融し、ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップを離すことを特徴とするものとした。
【００１７】
第６の発明は、端子にリード線を半田付けするコイルにおいて、ヒータチップを端子及びリード線側に押し当てた状態でヒータチップを通電加熱して半田を溶融させ、ヒータチップの通電を止めて端子及びリード線に半田を冷却した後にヒータチップとワークを離すことにより半田付けすることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、ヒータチップを短時間で通電して局部的な温度の急上昇がはかられ、半田を瞬時に溶融させるため、ワークに対する熱影響を少なくすることができる。
【００１９】
ヒータチップの通電を停止して半田を冷却した後にヒータチップとワークを離すため、半田ツララが生じることがない。
【００２０】
１回分の半田はすべてワークに結合されるため、面倒な半田カスの除去作業も不要である。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１に示すように、半田付け装置１は、その通電によって加熱されるヒータチップ１０と、ヒータチップ１０に半田を供給するディスペンサ３０と、ヒータチップ１０とワーク２を相対移動させる搬送機４０と、ヒータチップ１０の通電とディスペンサ３０の作動と搬送機４０の作動を制御するコントローラ５とを備える。コントローラ５はヒータチップ１０をワーク２に半田を介して当接させた状態にてヒータチップ１０を通電して半田を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止して半田を冷却固化させた後にヒータチップ１０とワーク２を離す構成とする。
【００２３】
ヒータチップ１０は例えばモリブデンなどのぬれ性の低い高耐熱性の金属によって形成される。
【００２４】
ヒータチップ１０はＵ字形に形成され、その両端部が一対の電極部材８に締結される。柱状の鉄製各電極部材８は板状の各銅線７及び大径コード６などを介してパルス電源装置９に接続される。このパルス電源装置９はコントローラ５によりその出力電流値及び電流印可時間が制御される。パルス電源装置９は例えば、数ボルトの低電圧、数百アンペアの大電流を出力するものが用いられる。
【００２５】
Ｕ字形ヒータチップ１０の頂部に半田槽穴１１を開口する。この半田槽穴１１は円柱状に形成され、この半田槽穴１１の中で溶融した後に冷却固化する半田を円柱状に成形するようになっている。半田槽穴１１の大きさはワーク２の端子３の長さや外径と半田の量などに応じて決められる。
【００２６】
ディスペンサ３０は所定量のクリーム半田を半田槽穴１１に供給するものである。ディスペンサ３０はクリーム半田を吐出するノズル３１と、このノズル３１に供給されるクリーム半田の量を制御するバルブ３３と、ノズル３１を半田槽穴１１に対して進退させるアクチュエータ３２などを備える。
【００２７】
なお、ディスペンサ３０は、この構成に限らず、糸状の糸半田を所定長さにカットして半田槽穴１１に入れる構成としても良い。また、ディスペンサ３０は予め所定の大きさに分割されたボール半田を半田槽穴１１に入れる構成としても良い。
【００２８】
搬送機４０はワーク２を把持するハンド４１と、このハンド４１を３軸方向に移動する移動機構４２を備える。この移動機構４２は、電磁アクチュエータ４３により横方向に移動する横移動台４４と、この横移動台４４を電磁アクチュエータ４５により前後方向に移動する前後移動台４６と、この前後移動台４６を電磁アクチュエータ４７により上下方向に移動する昇降台４８とを備える。各電磁アクチュエータ４３，４５，４７はサーボモータによって回転駆動されるボールネジと、このボールネジに螺合して平行移動する従動子等によって構成される。
【００２９】
なお、搬送機４０としてハンド４１を任意の位置に移動させることが可能なロボットアーム機構等を用いても良い。
【００３０】
半田付け装置１は、図２の（ａ）に示すように半田槽穴１１に１回分の半田１８を供給する半田供給工程と、図２の（ｂ）に示すように半田槽穴１１にワーク２の端子３を挿入するワーク搬入工程と、図２の（ｃ）に示すようにヒータチップ１０を通電加熱して半田１８を溶融させる半田溶融工程と、ヒータチップ１０の通電を止めてワーク２に半田１８を冷却固化させる半田冷却工程と、図２の（ｄ）に示すようにワーク２を半田槽穴１１から抜き取るワーク搬出工程とを順に行う。
【００３１】
この場合、ワーク２は２本の端子３を有するコイルであり、各端子３にリード線４が絡げられており、半田付け装置１によって端子３にリード線４が半田付けされる。
【００３２】
なお、ワーク２は、コイルに限らず、他の電気部品でも良い、
半田溶融工程にて、コントローラ５により、パルス電源装置９を予め設定された電流値、通電時間に基づいて作動させ、例えば図３に示すような通電波形によってヒータチップ１０に大電流のパルス通電が行われる。この設定は、電流ピークが数百アンペアであり、立ち上がり時間が１秒程度、ピーク通電時間を０．６秒程度とし、その後直ちに通電を停止する。これにより、ヒータチップ１０の温度が瞬時に５００℃以上に上昇する。ボビン端子３の仕様などにより、この通電条件は設定変更される。
【００３３】
このようにヒータチップ１０のパルス通電は大電流を短時間で流すため、熱量（カロリー量）に比し、局部的な温度の急上昇がはかられ、半田槽穴１１内の半田１８は瞬時に溶融し、その熱によってリード線４の絶縁被膜を剥離し、さらにリード線４の導体部と端子３の電気的接続がなされる。
【００３４】
その後、ヒータチップ１０の通電は、直ちに遮断されるため、ワーク２のコイルに熱が伝わるまえに、発熱が終了し、コイルが熱変形することを防止できる。
【００３５】
こうして半田１８は半田槽穴１１にて溶融した後、短時間で冷却され固化する。そのため、半田付け終了後、端子３を半田槽穴１１から抜き取る際に、固化した半田１８ごと半田槽穴１１から取り外されるため、半田ツララが生じることがない。なお、この現象は、モリブデンのような、半田１８に対する、ぬれ性の低い金属をヒータチップ１０として使うと、その効果は顕著である。
【００３６】
ワーク２の端子３ごとにヒータチップ１０を介して半田付けが行われるため、各端子３間が半田１８で連なることを回避できる。
【００３７】
ヒータチップ１０に凹状に窪む半田槽穴１１を開口させ、半田槽穴１１内で端子３の全周を包むように半田付けすることができ、リード線４と端子３の電気的接続が確実に行われる。
【００３８】
半田槽穴１１内に充填された半田１８はすべてワーク２の端子３に結合されるため、次に半田付けする場合は、再び所定量の半田１８を半田槽穴１１内に充填すればよく、面倒な半田カスの除去作業も不要である。
【００３９】
ヒータチップ１０に大電流を短時間パルス印可するので、作業時間は短く、ワーク２の各端子３に順次半田付けしても、トータルの作業時間を半田槽に浸すディップ方法と同等にすることができる。
【００４０】
次に他の実施の形態として、図４に示すように、半田付け装置１は、２つのヒータチップ１０を並べて設けても良い。
【００４１】
この場合、図５の（ａ），（ｂ）に示すように、ワーク２の各端子３を同時に半田付けすることができ、作業時間を短くすることができる。
【００４２】
前記各実施の形態では、ヒーターチップ１０に半田槽穴１１を開口したが、これに限らず、他の実施の形態として、図６に示すように、ヒーターチップ１０の平らな表面にて半田を溶融、冷却固化させて半田付けを行うことも可能である。
【００４３】
この場合、まず、図６の（ａ）に示すように端子３にクリーム半田１９を塗布した後に、このクリーム半田１９の上からリード線４を端子３に絡げる。
【００４４】
そして、図６の（ｂ）に示すようにヒータチップ１０を端子３にクリーム半田１９を介して押し当てた状態にてヒータチップ１０を通電してクリーム半田１９を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止してクリーム半田１９を冷却固化させた後にヒータチップ１０と端子３を離す。
【００４５】
なお、端子３にクリーム半田１９を塗布することにかえて、端子３を予め溶融半田に浸けた後に引き上げることによって端子３に固化した半田を付着させたり、あるいは端子３に筒状の半田を被せても良い。
【００４６】
さらに、他の実施の形態として、図７の（ａ）に示すように端子３にリード線４を絡げた後、フラックス１６を塗布し、このフラックス１６の粘着性を利用して端子３にボール半田１７を載せても良い。フラックス１６は、半田のぬれ性を高めるとともに、ボール半田１６を保持する働きをする。
【００４７】
そして、図７の（ｂ）に示すようにヒータチップ１０を端子３にボール半田１７を介して押し当てた状態にてヒータチップ１０を通電して半田を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止して半田を冷却固化させた後にヒータチップ１０と端子３を離す。
【００４８】
次に図８に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４９】
半田付け装置１は、多極電機子５０から延びる各リード線４をＰＣボード５２に半田付けするものである。半田付け装置１は、その通電によって加熱されるヒータチップ１０と、ヒータチップ１０をＰＣボード５３に対して移動させる搬送機のロボットアーム５３と、ヒータチップ１０の通電と搬送機５２の作動を制御するコントローラ５とを備える。コントローラ５はヒータチップ１０をＰＣボード５２に半田を介して当接させた状態にてヒータチップ１０を通電して半田を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止して半田を冷却固化させた後にヒータチップ１０をＰＣボード５２から離す構成とする。
【００５０】
ヒータチップ１０はコード６などを介してパルス電源装置９に接続される。ロボットアーム５３にはヒータチップ１０の近傍にパルス電源装置９が取付けられ、コード６の電気抵抗を小さくしている。なお、これに限らず、パルス電源装置９を架台側に固定しても良い。
【００５１】
半田付けは、まず、図９に示すようにＰＣボード５２の電極５３にクリーム半田１９を塗布した後に、クリーム半田１９の上からリード線４を電極５３に載せる。
【００５２】
そして、ヒータチップ１０をリード線４及びクリーム半田１９を介して電極５３に押し当てた状態にてヒータチップ１０を通電してクリーム半田１９を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止してクリーム半田１９を冷却固化させた後にヒータチップ１０とワーク２を離す。
【００５３】
また、図１０に示すようにＰＣボード５２の電極５３にフラックス１６を塗布し、このフラックス１６の粘着性を利用してボール半田１７を電極５３に載せても良い。
【００５４】
そして、ヒータチップ１０をリード線４及びボール半田１７を介して電極５３に押し当てた状態にてヒータチップ１０を通電して半田を溶融し、ヒータチップ１０の通電を停止して半田を冷却固化させた後にヒータチップ１０とワーク２を離す。
【００５５】
いずれの場合も、リード線４の上からヒーターチップ１０の表面を所定の圧力をもって接触させ、大電流を流してパルスヒートさせると、半田やＰＣボード５２の電極５３は瞬時に高温となり、リード線４の絶縁被膜が瞬時に剥離されるとともに、半田が瞬時に溶融し、リード線４は半田の溶融部に沈み込んで、リード線４の周囲が溶融半田によって覆われる。電流が瞬時に遮断されると、半田は短時間に冷却固化し、リード線４と電極５３が確実に結合され、半田付けによる熱がＰＣボード５２に伝わることが抑えられ、半田ツララが生じることもない。
【００５６】
ヒータチップはモリブデンなどの金属に限らず、セラミックで形成しても良い。この場合、数十ボルトの電圧で、数アンペアから数十アンペア程度の電流を、ヒーターチップに数百ｍｍ秒流すことで、ヒータチップの先端部を５００〜７５０℃程度に加熱する。セラミック製ヒータチップは金属製ヒータチップに比べて断熱性が高いため、発熱を端子やＰＣボードの電極との接触部に集中させ、全体の発熱量を少なくすることができ、半田付けによる熱がＰＣボード５２に伝わることが抑えられる。
【００５７】
セラミック製ヒータチップは金属製ヒータチップに比べて電源が小容量のもので済み、電源とヒーターチップを接続する電線も細くて済みスペース効率が増すとともに、ヒーターチップを動かす場合にも有利である。
【００５８】
ヒータチップに出力する電流波形をパルス波形にすることによってヒータチップを高温に加熱する効率を高められるが、完全なパルス波形にしなくても、ヒータチップを高温に加熱できることが確認されている。また、パルス波形とする場合であっても、パルス電源装置を用いることなく、コントローラのプログラムによってパルス電流を出力することは可能である。
【００５９】
一般に半田は鉛とスズの合金が用いられるが、本発明に用いられる半田はこれに限らず融点の低い他の金属を用いても良い。
【００６０】
なお、半田冷却工程において、半田が冷却されて完全に固化される直前にヒータチップをワークから離しても良い。例えばモリブデンのようにぬれ性の低い金属を半田として用いる場合、半田冷却工程において、半田が冷却されて完全に固化される直前に引き上げても、半田ツララが生じることなく、半田がヒータチップ側に残ることを防止できる。
【００６１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は例えばコイルの端子や種々の電機部品の回路基板等の半田付けを行うものに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態を示す半田付け装置の斜視図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ半田付け工程を示す図。
【図３】ヒータチップに対する通電波形を示す線図。
【図４】（ａ），（ｂ）は他の実施の形態を示すそれぞれ半田付け工程を示す図。
【図５】（ａ），（ｂ）は他の実施の形態を示すそれぞれ半田付け工程を示す図。
【図６】（ａ），（ｂ）は他の実施の形態を示すそれぞれ半田付け工程を示す図。
【図７】（ａ），（ｂ）は他の実施の形態を示すそれぞれ半田付け工程を示す図。
【図８】他の実施の形態を示す半田付け装置の斜視図。
【図９】半田付け工程を示す図。
【図１０】他の実施の形態を示すそれぞれ半田付け工程を示す図。
【符号の説明】
【００６４】
１  半田付け装置
２  ワーク
３  端子
４  リード線
５  コントローラ
９  パルス電源装置
１０  ヒータチップ
１１  半田槽穴
１６  フラックス
１７  ボール半田
１８  クリーム半田
３０  ディスペンサ
４０  搬送機
【図１】
2005040823.tif 000003
【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】
2005040823.tif 000008
【図７】
2005040823.tif 000009
【図８】
2005040823.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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