JP2016004846A - 半田処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上へ半田を固着させる工程をより適切に行うことが可能となる半田処理装置を提供する。【解決手段】基板上に半田を供給して固着させる半田処理装置であって、前記供給の経路である供給孔を有する略筒形状で、前記略筒形状の先端部が前記基板に近接又は接触して、前記供給された半田を溶融させる半田鏝部と、前記の近接又は接触した状態の前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進する噴射部とを備えた半田処理装置とする。【選択図】図１３

Description

本発明は、基板上に半田を固着させる半田処理装置に関する。

近年、多くの電気機器が電子部品を実装した電子回路を搭載している。電子回路の形成工程においては、リード線を基板上の配線パターン（ランド）に接合するため、半田鏝を用いた半田付けが利用される。この半田付けの工程は、リード線を載置したランド上に半田を固着させる工程である。また、このような半田付けを行い易くするため、予めランド上に予備半田を固着させておくこともある。

図１５はその一例として、携帯電話機等に使用される非接触充電用コイルの部品製造工程を概略的に示している。図１５（ａ）には、レジスト１０１、配線パターン１０２、およびランド１０３を表面に有した基板１００が示されている。この基板１００に対しては、クリーム半田を塗布しておきリフロー炉で溶解させることで、図１５（ｂ）に示すように、ランド１０３上に予備半田１０４を形成させる。そして、図１５（ｃ）に示すように、予備半田１０４の上にコイルのリード線を載置し、その上をヒーターツール１０５で押圧することにより、リード線がランド１０３に半田付けされる。

なお、基板上への半田の固着は、溶融した半田が基板上で固化することにより達成される。特許文献１には、供給された半田片を加熱溶融させて半田付けを行うように構成された装置が開示されている。

特許第5184359号公報

上述した半田を固着させる工程は、半田処理装置を用いて適切に実行されることが要求される。特に基板上にて半田を確実に溶融させた上で、その溶融した半田を速やかに冷却固化させ得ることが、電子回路の製造効率向上等の観点から要望される。

なお、図１５に示したような例では、半田付け後における半田の盛り上がりを一定の高さに抑えることが要求され、更に、リード線のスプリングバック等により、リード線がランド１０３から浮き上がっていないことが要求される場合が多い。また、図１６に示すように予備半田１０４の中央部分が盛り上がっていると、その上にリード線を載置してヒーターツール１０５で押圧する際に、リード線が予備半田１０４から滑り落ち易くなるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑み、基板上へ半田を固着させる工程をより適切に行うことが可能となる半田処理装置の提供を目的とする。

本発明に係る半田処理装置は、基板上に半田を供給して固着させる半田処理装置であって、前記供給の経路である供給孔を有する略筒形状で、前記略筒形状の先端部が前記基板に近接又は接触して、前記供給された半田を溶融させる半田鏝部と、前記の近接又は接触した状態の前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進する噴射部とを備えた構成とする。本構成によれば、基板上へ半田を固着させる工程をより適切に行うことが可能となる。

また、上記構成としてより具体的には、前記噴射された冷却媒体が前記溶融した半田へ直接当たらないように、前記噴射の方向及び前記半田鏝部の形状の少なくとも一方が設定された構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記半田鏝部は、前記略筒形状の外周面から外方に突出した突出部を有しており、前記噴射部は、前記突出部へ向けて前記冷却媒体を噴射する構成としてもよい。なお、当該構成としてより具体的には、前記突出部がフランジ形状である構成としてもよい。

また、上記構成において、前記先端部は、前記基板と対向する対向面と、この対向面から前記基板側へ突出した第１突部とを有し、第１突部が前記基板に近接又は接触した状態において、前記第１突部より前記供給孔寄りの領域において前記対向面と前記基板との間にスペースが形成され、前記スペースに前記溶融した半田が流れ込むようにして、該溶融した半田の表面張力による盛り上がりを前記対向面によって抑える構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、前記先端部は、前記対向面から前記基板側へ突出した第２突部をさらに有し、第１突部と第２突部の間に、前記スペースを形成する構成としてもよい。また、上記構成としてより具体的には、第１突部が前記基板へ接触するようにした構成としてもよく、第１突部および第２突部が前記基板へ接触するようにした構成としてもよい。

また、前記基板上に載置されたリード線を該基板に半田付けする上記構成の半田処理装置について、第１突部が前記基板に近接した状態において、第１突部が前記リード線を前記基板へ向けて押さえるようにした構成としてもよい。また、前記基板上に載置されたリード線を該基板に半田付けする上記構成の半田処理装置について、第１突部及び第２突部が前記基板に近接した状態において、第１突部および第２突部が前記リード線を前記基板へ向けて押さえるようにした構成としてもよい。

また、上記構成としてより具体的には、第１突部が前記基板に近接又は接触した状態において、第１突部が、前記溶融した半田の前記スペースからのはみ出しを抑える形状である構成としてもよい。なお、当該構成としてより具体的には、第１突部が前記基板に近接又は接触した状態において、第１突部が前記スペースの全周を囲むように設けられている構成としてもよい。また、上記構成としてより具体的には、前記スペースの体積に応じて、前記半田の供給量が設定されている構成としてもよい。

また、上記構成において、前記半田鏝部は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である構成としてもよい。また、上記構成としてより具体的には、前記半田鏝部は、窒化アルミニウム、タングステンカーバイド、またはボロンナイトライドのセラミック材質により形成されている構成としてもよい。また、上記構成としてより具体的には、前記半田鏝部は、半田に対して非濡れ性である構成としてもよい。

また、本発明に係る他の形態の半田処理装置は、基板上に載置されたリード線を該基板に半田付けする半田処理装置であって、半田の供給経路である供給孔を有する略筒形状で、前記供給された半田を溶融させる半田鏝部と、前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進する噴射部とを備え、前記半田鏝部は、前記基板と対向する対向面と、この対向面から前記基板側へ突出した第１突部とを有する先端部を備え、前記リード線を前記基板に半田付けする際に、第１突部が前記リード線を前記基板に向けて押さえるようにした状態で、前記噴射部から前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進させて、前記リード線の前記基板からの浮き上がりを抑制する構成とする。

本構成によれば、基板上へ半田を固着させる工程をより適切に行うことが可能となる。また、当該構成としてより具体的には、前記先端部は、前記対向面から前記基板側へ突出した第２突部をさらに有し、第１突部と第２突部とが前記リード線を前記基板に向けて押さえるようにした構成としてもよい。

本発明に係る半田処理装置によれば、基板上へ半田を固着させる工程をより適切に行うことが可能となる。

第１実施形態に係る半田付けシステムの斜視図である。 図１に示された半田処理装置の断面図である。 カッター上刃の移動に関する説明図である。 第１実施形態に係る半田付け動作の説明図である。 突出部が設けられた形態の鏝先の外観図である。 冷却媒体の噴射方向等に関する説明図である。 第２実施形態に係る鏝先の外観図である。 鏝先の先端部近傍におけるより詳細な断面図である。 第２実施形態に係る半田付け動作の説明図である。 第２実施形態に係る予備半田形成動作の説明図である。 第３実施形態に係る鏝先の外観図である。 鏝先の先端部近傍におけるより詳細な断面図である。 第３実施形態に係る半田付け動作の説明図である。 第３実施形態に係る予備半田形成動作の説明図である。 非接触充電用コイルの部品製造工程の説明図である。 リード線の滑り落ちに関する説明図である。

本発明の実施形態について、第１実施形態から第３実施形態の各々を例に挙げ、図面を参照しながら以下に説明する。なお、本発明の内容はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。また、以下の説明で用いる上下左右の方向は、図１に示す通りである。

１．第１実施形態
まず第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る半田処理装置Ｘの斜視図であり、図２は、図１に示す半田処理装置Ｘを平面Ｐ１（半田鏝の中心軸を含み、上下左右に広がる平面）で切断した場合の断面図である。なお、図１では図の見易さを考慮して、支持部１の一部を切断して表示している。また、図２の右下側には、鏝先５の外観図を示している。

半田処理装置Ｘは、上方から糸半田Ｗを供給し、下部に設けられた半田鏝Ｓａを利用して、半田鏝Ｓａの下方に配置される基板（配線基板）ＢｄのランドＬｄへリード線Ｌｅを半田付けすることが可能である。なお、基板Ｂｄは、治具Ｇｊに取り付けられている。図１および図２に示すように、半田処理装置Ｘは支持部１、カッターユニット２、駆動機構３、半田送り機構６、及び半田鏝Ｓａを備えている。

支持部１は、立設された平板状の壁体１１を備えている。カッターユニット２は、半田送り機構６によって送られた糸半田Ｗを所定長さの半田片に切断するものである。カッターユニット２は、摺動ガイド１３に固定されたカッター下刃２２と、カッター下刃２２の上部に配置され、摺動可能に配置されたカッター上刃２１とを備えている。また、カッターユニット２は、駆動機構３の後述する第２アクチュエータ３２によって、上下方向（カッター上刃２１の摺動方向と交差する方向）に駆動されるプッシャーピン２３を備えている（図２参照）。

図２に示すように、カッター上刃２１は、半田送り機構６にて送られた糸半田Ｗが挿入される貫通孔である上刃孔２１１と、プッシャーピン２３が挿入された貫通孔であるピン孔２１２とを備えている。上刃孔２１１の下端の辺縁部は切刃状に形成されている。カッター下刃２２は、上刃孔２１１を貫通した糸半田Ｗが挿入される貫通孔である下刃孔２２１を備えている。下刃孔２２１の上端の辺縁部は切刃状に形成されている。上刃孔２１１と下刃孔２２１とは、糸半田Ｗが挿入されている状態で、糸半田Ｗと交差する方向にずれることで、互いの切刃によって糸半田Ｗを半田片に切断する。

上刃孔２１１とピン孔２１２とは、カッター上刃２１の摺動方向に並んで設けられている。カッター上刃２１は、上刃孔２１１と下刃孔２２１とが上下に重なる位置と、ピン孔２１２と下刃孔２２１とが上下に重なる位置との間を摺動する。

図２に示すように、駆動機構３は、カッター下刃２２に固定されカッター上刃２１を摺動させる第１アクチュエータ３１と、カッター上刃２１に取り付けられ、プッシャーピン２３を駆動する第２アクチュエータ３２とを備えている。第１アクチュエータ３１は、カッター下刃２２に固定されたシリンダ３１１と、シリンダ３１１の内部に配置され、供給される空気の圧力で伸縮するピストンロッド３１２とを備えている。ピストンロッド３１２の先端部分がカッター上刃２１に固定されており、ピストンロッド３１２の伸縮動作によってカッター上刃２１が摺動する。

なお、半田処理装置Ｘは、ピストンロッド３１２がシリンダ３１１に収納されたとき、図２に示すようにカッター上刃２１が右端にあり、ピン孔２１２が下刃孔２２１と上下に重なるようになっている。また、半田処理装置Ｘは、ピストンロッド３１２がシリンダ３１１から最も突出したとき、図３に示すようにカッター上刃２１が左端にあり、上刃孔２１１が下刃孔２２１と上下に重なるようになっている。

第２アクチュエータ３２は、カッター上刃２１に固定されたシリンダ３２１と、シリンダ３２１の内部に配置され、空気圧で伸縮するピストンロッド３２２とを備えている。ピストンロッド３２２の先端にはプッシャーピン２３が固定されている。第２アクチュエータ３２は、ピン孔２１２と下刃孔２２１とが上下に重なっている状態のとき、ピストンロッド３２２を伸長させることで、プッシャーピン２３を下刃孔２２１に挿入し、ピストンロッド３２２をシリンダ３２１に収容することでプッシャーピン２３を下刃孔２２１から抜く。カッターユニット２によって切断された半田片が下刃孔２２１に残っている場合でも、このプッシャーピン２３の動作によって、押し出される。

半田送り機構６は、糸半田Ｗを供給するものであり、糸半田Ｗを送る一対の送りローラ６１と、送りローラ６１で送られる糸半田Ｗをガイドするガイド管６２とを備えている。一対の送りローラ６１は、支持部１に取り付けられており、糸半田Ｗを挟むとともに、回転することで糸半田Ｗを下方に送る。送りローラ６１は回転角度（回転数）によって、送り出した糸半田の長さを決定している。

ガイド管６２は、弾性変形可能な管体であり、上端は、送りローラ６１の糸半田Ｗが送り出される部分に近接して配置されている。また、ガイド管６２の下端はカッター上刃２１の摺動に追従して移動するものであり、上刃孔２１１に連結されている。ガイド管６２はカッター上刃２１が摺動する範囲で引っ張られたり、突っ張ったりしないように設けられている。

また、図１および図２に示すように、半田鏝Ｓａは、カッターユニット２の下方に固定されている。半田鏝Ｓａの詳細について以下に説明する。

半田鏝Ｓａは、ヒーターユニット４と、ヒーターユニット４に取り付けられた鏝先５を備えている。図２に示すように、ヒーターユニット４は、通電によって発熱する半田付け用のヒーター４１と、ヒーター４１を取り付けるためのヒーターブロック４２とを備えている。

ヒーターブロック４２は円筒形状を有しており、外周面には、ヒーター４１が巻き付けられている。ヒーターブロック４２は、軸方向の下端部に鏝先５をとりつけるための断面円形状の凹部４２１と、凹部４２１の底部の中心部から反対側に貫通する半田供給孔４２２とを備えている。図２に示すように、カッター下刃２２の下刃孔２２１は、ヒーターブロック４２の半田供給孔４２２、および鏝先５の供給孔５１に連通している。

鏝先５は、半田に対して非濡れ性の部材であり、上下方向（軸方向）に伸びる円筒形状となっている。鏝先５の中央部分には、軸方向に延びる供給孔５１が形成されている。鏝先５の先端近傍では、先端へ近づくに連れて供給孔５１の直径が徐々に大きくなっている。鏝先５は、高い熱伝導率を有する材質により形成されており、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上となっている。鏝先５の材質としては、窒化アルミニウム、タングステンカーバイド、またはボロンナイトライドのセラミック材質などが好適である。

鏝先５は、半田鏝Ｓａの本体に対して着脱可能であり、装着時には上部がヒーターブロック４２の凹部４２１に挿入して配置され、下端部がヒーターブロック４２より下方に突出する。この状態において、鏝先５の供給孔５１と半田供給孔４２２とが連通する。カッターユニット２で切断された糸半田は、下刃孔２２１から半田供給孔４２２を介して供給孔５１に供給される。

半田鏝Ｓａで半田付けを行う場合、ヒーターブロック４２を介してヒーター４１の熱が伝達され、その熱で供給孔５１に供給された半田片を溶融する。半田処理装置Ｘは、筒形状の鏝先５を上下方向へ移動させることが可能であり、鏝先５の先端を基板Ｂｄへ十分近づけた状態で半田付けを行うことが出来る。

また、半田処理装置Ｘは、鏝先５に向けて冷却媒体を噴射するための噴射機構７が設けられている。本実施形態の例では、冷却媒体を通す管状の噴射機構７がカッター下刃２２の端に固定されており、噴射機構７の先端部７１が鏝先５の外周面に向けて開口していることにより、冷却媒体が鏝先５に向けて噴射される。ここでの冷却媒体は、主に、鏝先５を介して溶融した半田を冷却し、当該半田の冷却固化を促進するためのものである。当該冷却媒体は、例えば、空気（冷風）であっても良く、より効率良く冷却するためにミスト等が含まれていても良い。なお、鏝先５を冷却する手法としては、例えば、高熱伝導体（アルミや銅など）を鏝先５に接触させる手法も挙げられるが、冷却効率や作業性などの観点から、本実施形態のように冷却媒体を噴射する手法が好ましい。

また、半田処理装置Ｘには、当該装置が正常に機能するように各種動作を制御する制御機構ＣＳ（不図示）が設けられている。制御機構ＣＳは、例えば、ＭＰＵやＣＰＵ等の論理回路を備え、第１アクチュエータ３１、第２アクチュエータ３２、ヒーター４１、およびローラ６１等を制御する機能を有している。また、制御機構ＣＳは、半田処理装置Ｘ（少なくとも鏝先５を含む部分）の上下方向等への移動を制御する機能を有しており、更に、鏝先５の温度情報（例えば、非接触センサー或いは熱電対により検出される）を継続的に取得することが可能となっている。

制御機構ＣＳは、基板Ｂｄ上に半田を供給して固着させる一連の動作が適切に遂行されるように、各部を制御する。より具体的に説明すると、制御機構ＣＳは、鏝先５の先端が基板Ｂｄへ近づくように半田処理装置Ｘを移動させた後、糸半田Ｗから半田片が切り出されるようにローラ６１と各アクチュエータ（３１、３２）を制御し、鏝先５の内部に半田片が供給されるようにする。

更に制御機構ＣＳは、この半田片が溶融するように（通常、鏝先５が約４００℃となるように）ヒーター４１を制御する。半田片を溶融させた後、制御機構ＣＳは、冷却媒体を噴射させるように冷却機構７を制御し、半田の冷却固化を促進させる。制御機構ＣＳは、例えば、半田がほぼ完全に冷却固化するまで（溶融温度より低くなるまで）冷却媒体の噴射が継続されるように、鏝先５の温度情報等に基づいて冷却機構７を制御する。

なお、先述した通り、鏝先５は熱伝導率が高くなっているため、冷却媒体の噴射によって半田を効率良く冷却することが可能である。その後、制御機構ＣＳは、鏝先５の先端が基板Ｂｄから離れるように半田処理装置Ｘを移動させ、一連の動作を完了させる。

ここで半田処理装置Ｘが行う半田付け動作（リード線Ｌｅを基板Ｂｄ上のランドＬｄに半田付けする動作）の流れについて、図４を参照しながらより詳細に説明する。なお、この半田付け動作は、基板Ｂｄ上に半田を供給して固着させる動作の一形態に該当する。また、図４の（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）については、冷却機構７の表示を省略している。

図４（ａ）は、リード線Ｌｅの載置されたランドＬｄに向かって、鏝先５が移動していく様子を示している。この時点では、図４（ａ）に示す通り、リード線ＬｅはランドＬｄから少し浮き上がった状態となっている。仮にリード線Ｌｅが浮き上がったまま半田付けが実施されると、半田付け後もスプリングバック等により浮き上がった状態が維持されてしまう。

しかし本実施形態では、図４（ｂ）に示す通り、鏝先５の先端がリード線ＬｅをランドＬｄへ向けて適度に押さえる状態となるまで、基板Ｂｄに向かって鏝先５が移動するように設定されている。このような設定は、例えば、鏝先５を予め決められた位置（基板Ｂｄの厚みやリード線Ｌｅの径サイズ等の既知情報に基づいて、適切に決められた位置）まで移動させる設定であっても良く、鏝先５の先端に加わる力（リード線Ｌｅを押さえるときに受ける反力）が既定値に達するまで鏝先５を移動させる設定であっても良い。

鏝先５の先端によって押さえられることにより、リード線Ｌｅの浮き上がりは抑えられ、リード線ＬｅはランドＬｄへ良好に密着する。ランドＬｄの加熱は鏝先５からの輻射熱やリード線Ｌｅを介した熱伝導で行われ、ランドＬｄの温度が上昇する。半田処理装置Ｘは、この状態にて供給孔５１に半田片を供給し、この半田片を溶融させる。

溶融した半田は流動性を有し、リード線Ｌｅを覆うようにしてランドＬｄ上に接触するとともに、鏝先５の先端部分にも接触する。半田処理装置Ｘは図４（ｃ）に示すように、この状態のまま鏝先５の外周面へ冷却媒体を噴射する。これにより鏝先５が急速に冷却される結果、鏝先５に接触している半田の冷却固化が促進される。

半田が溶融温度より低くなって固化した後、図４（ｄ）に示すように、鏝先５が基板Ｂｄから離れるように移動する。このように鏝先５がリード線Ｌｅから離れても、既に半田が固化しているため、リード線Ｌｅの浮き上がりが抑えられた状態は維持される。

なお、図４（ｃ）に示す状態では、鏝先５の先端はランドＬｄへ十分に近接しており、更に、冷却媒体は斜め下方の向きへ噴射されるため、冷却媒体は溶融した半田へ直接当たらない。これにより、溶融した半田が吹き飛ばされる事態を抑制することが可能である。

このように半田処理装置Ｘは、噴射された冷却媒体が溶融した半田へ直接当たらないように、当該噴射の方向及び鏝先５の形状の少なくとも一方が設定されることが好ましい。上記のように噴射の方向を設定する例としては、噴射方向を斜め下方に設定する例や、溶融した半田へ向かう方向から十分に角度がつくように噴射方向を設定する例などが挙げられる。また、上記のように鏝先５の形状を設定する例としては、鏝先５の外周面から外方に突出した突出部を設ける例が挙げられる。

ここで、当該突出部を設ける場合の具体例として、フランジ形状の突出部５２を設けた例を挙げて説明する。図５は、フランジ形状の突出部５２が設けられた形態の鏝先５の外観図である。なお、図５の左側には、突出部５２の近傍における鏝先５の断面図が示されている。本図に示すように突出部５２は、鏝先５の先端付近において、外周面の全周から均一に突出した形態となっている。

フランジ形状の突出部５２が設けられた鏝先５を用いる場合、例えば、図６に示すように、冷却媒体の噴射方向を斜め下方とし、突出部５２の上側の面へ冷却媒体が直接当たるようにすれば良い。このようにすれば突出部５２が障壁となって、冷却媒体が溶融した半田へ直接当たることを、より確実に回避することが可能である。また、このような突出部５２は、本実施形態に限らず、後述する第２または第３実施形態の鏝先５に設けられるようにしても良い。

上述した通り、半田処理装置Ｘは、半田付け動作を実行する半田付け装置として利用可能である。そして、更に半田処理装置Ｘは、予めランドＬｄ上に半田を固着させておく（予備半田を形成しておく）ための装置としても利用可能である。なお、以下の説明では、このように予備半田を形成する動作のことを、「半田付け動作」と区別するため、便宜的に「予備半田形成動作」と称することがある。

予備半田形成動作を行うようにする場合、半田処理装置Ｘは、鏝先５の先端が基板Ｂｄへ接触するまで鏝先５が移動するように設定される。このような設定は、例えば、鏝先５を予め決められた位置（基板Ｂｄの厚み等の既知情報に基づいて、適切に決められた位置）まで移動させる設定であっても良く、鏝先５の先端に加わる力（基板Ｂｄからの反力）が既定値に達するまで鏝先５を移動させる設定であっても良い。そして、半田処理装置Ｘは、鏝先５の先端が基板Ｂｄへ接触した状態にて、供給された半田を溶融させる。これにより、溶融した半田が鏝先５の先端から極力はみ出さないようにすることが可能である。

２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態は、鏝先５の先端部の形状およびこれに関する点を除き、基本的には第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分については説明を省略することがある。

図７は、本実施形態に係る鏝先５の外観図である。本図に示すように、鏝先５の先端部には、ベース部５３および第１突部５４が設けられている。ベース部５３は、基板Ｂｄへ対向する対向面５３ａ（供給孔５１を含む面）を形成している。第１突部５４は、対向面５３ａから基板Ｂｄの側へ突出している。

なお、図７の左側には、先端部近傍における鏝先５の断面図が、パターンＡとパターンＢに分けて例示されている。パターンＢの場合には、供給孔５１が第１突部５４に一部かかる形で形成されており、パターンＡの場合には、供給孔５１は第１突部５４にかからずに形成されている。製品仕様などに応じて、これらのパターンの何れを採用することも可能である。以下、図８と図９の説明ではパターンＡが採用されており、図１０の説明ではパターンＢが採用されているとする。

図８は、鏝先５の先端部近傍におけるより詳細な断面図であり、鏝先５が基板Ｂｄへ近接又は接触した状態における基板Ｂｄの表面位置をも示している。なお、予備半田形成動作が行われる場合には、第１突部５４の先端がランドＬｄへ接触するが、半田付け動作が行われる場合には、第１突部５４と基板Ｂｄの間においてリード線Ｌｅが介在するため、リード線Ｌｅの径サイズに応じた隙間が生じる。

これらの何れの場合であっても、第１突部５４より供給孔５１寄りの領域において、対向面５３ａと基板Ｂｄとの間にスペースＳＰが形成されることになる。スペースＳＰは、供給孔５１に供給された半田を溶融させた際に、この溶融した半田が流れ込むスペースとして機能する。

すなわち、供給孔５１において溶融した半田は流動性を有するようになるが、第１突部５４と基板Ｂｄの間は、殆ど隙間が無い（或いは、リード線Ｌｅの径サイズに応じた僅かな隙間が有るに過ぎない）状態となっている。そのため当該溶融した半田は、比較的隙間が大きくなっているスペースＳＰの方へ流れ込むことになる。

また、溶融した半田は、自由な状態においては、表面張力によって中央部分が盛り上がることになる。しかし溶融した半田がスペースＳＰへ流れ込むと、溶融した半田の中央部分の上側には、対向面５３ａが存在する。そのため本実施形態によれば、対向面５３ａが、溶融した半田の盛り上がりを規制する壁として機能し、当該盛り上がりを抑えることが可能である。

なお、第１突部５４の高さは、リード線Ｌｅの径サイズ或いはランドＬｄの大きさに応じて、調節されるようにしても良い。例えば、当該高さ（対向面５３ａとの段差）は、０．０１〜１ｍｍの範囲で調節されるようにし、リード線Ｌｅの径が１ｍｍのときに０．１ｍｍとなるようにしても良い。また、鏝先５と基板Ｂｄとの位置関係は、供給孔５１がランドＬｄの端部に対向するよう設定されることが好ましい。

次に、半田処理装置Ｘが行う半田付け動作の流れについて、図９を参照しながら説明する。なお、図９の（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）については、冷却機構７の表示を省略している。

図９（ａ）は、リード線Ｌｅの載置されたランドＬｄに向かって、鏝先５が移動していく様子を示している。この時点では、リード線ＬｅはランドＬｄから少し浮き上がった状態となっている。鏝先５は、図９（ｂ）に示す通り、第１突部５４がリード線ＬｅをランドＬｄへ向けて適度に押さえる状態となるまで移動する。

第１突部５４によって押さえられることにより、リード線Ｌｅの浮き上がりは抑えられ、リード線ＬｅはランドＬｄへ良好に密着する。ランドＬｄの加熱は鏝先５からの輻射熱やリード線Ｌｅを介した熱伝導で行われ、ランドＬｄの温度が上昇する。半田処理装置Ｘは、この状態にて供給孔５１に半田片を供給し、この半田片を溶融させる。

溶融した半田は流動性を有し、既に説明した通り、スペースＳＰへと流れ込む。スペースＳＰへ流れ込んだ半田は、リード線Ｌｅを覆うようにしてランドＬｄ上に接触するとともに、ベース部５３にも接触する。半田処理装置Ｘは図９（ｃ）に示すように、この状態のまま鏝先５の外周面およびベース部５３の上面へ冷却媒体を噴射する。これにより鏝先５が急速に冷却され、半田の冷却固化が促進される。

半田が溶融温度より低くなって固化した後、図９（ｄ）に示すように、鏝先５が基板Ｂｄから離れるように移動する。このように鏝先５がリード線Ｌｅから離れても、既に半田が固化しているため、リード線Ｌｅの浮き上がりが抑えられた状態は維持される。また、対向面５３ａが溶融した半田の盛り上がりを抑えていたため、固化した半田の盛り上がりも抑えられている。

次に、半田処理装置Ｘが行う予備半田形成動作の流れについて、図１０を参照しながら説明する。なお、図１０の（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）については、冷却機構７の表示を省略している。

図１０（ａ）は、基板Ｂｄに向かって、加熱された鏝先５が移動した結果、第１突部５４が基板Ｂｄへ接触した様子を示している。ランドＬｄは、第１突部５４からの熱伝導と対向面５３ａからの輻射熱によって、予備加熱される。そして、半田処理装置Ｘは、図１０（ｂ）に示すように供給孔５１に半田片を供給し、主に供給孔５１の壁面からの輻射熱によって当該半田片を溶融させる。

溶融した半田は流動性を有し、スペースＳＰへ流れ込んで、ランドＬｄに濡れ広がる。スペースＳＰへ流れ込んだ半田は、ランドＬｄに接触するとともに、ベース部５３にも接触する。半田処理装置Ｘは図１０（ｃ）に示すように、この状態のまま、鏝先５の外周面およびベース部５３の上面へ冷却媒体を噴射する。これにより鏝先５が急速に冷却され、半田の冷却固化が促進される。

半田が固化した後、図１０（ｄ）に示すように、鏝先５が基板Ｂｄから離れるように移動する。対向面５３ａが溶融した半田の盛り上がりを抑えていたため、固化した半田の盛り上がりも抑えられている。

なお、第１突部５４の形状は、第１突部５４が基板Ｂｄに近接又は接触した状態において、溶融した半田のスペースＳＰからのはみ出しを抑える形状とされていても良い。例えば、第１突部５４は、対向面５３ａの全周を縁取りするように（すなわち、第１突部５４が基板Ｂｄに近接又は接触した状態において、スペースＳＰの全周を囲むように）設けられていても良い。このようにすれば、溶融した半田がスペースＳＰからはみ出すことを出来るだけ防ぐことが可能となる。

３．第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態は、鏝先５の先端部の形状およびこれに関する点を除き、基本的には第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分については説明を省略することがある。

図１１は、本実施形態に係る鏝先５の外観図である。本図に示すように、鏝先５の先端部には、ベース部５３、第１突部５４、および第２突部５５が設けられている。ベース部５３は、基板Ｂｄへ対向する対向面５３ａ（供給孔５１を含む面）を形成している。第１突部５４および第２突部５５は、対向面５３ａから基板Ｂｄの側へ突出している。

なお、図１１の左側には、先端部近傍における鏝先５の断面図が、パターンＡとパターンＢに分けて例示されている。パターンＢの場合には、供給孔５１が第１突部５４に一部かかる形で形成されており、パターンＡの場合には、供給孔５１は第１突部５４にかからずに形成されている。製品仕様などに応じて、これらのパターンの何れを採用することも可能である。以下、図１２と図１３の説明ではパターンＡが採用されており、図１４の説明ではパターンＢが採用されているとする。

図１２は、鏝先５の先端部近傍におけるより詳細な断面図であり、鏝先５が基板Ｂｄへ近接又は接触した状態における基板Ｂｄの表面位置をも示している。なお、予備半田形成動作が行われる場合には、第１突部５４および第２突部５５の先端が基板Ｂｄへ接触するが、半田付け動作が行われる場合には、第１突部５４および第２突部５５と基板Ｂｄとの間においてリード線Ｌｅが介在するため、リード線Ｌｅの径サイズに応じた隙間が生じる。

これらの何れの場合であっても、第１突部５４より供給孔５１寄りの領域であり、かつ、第１突部５４と第２突部５５の間の領域において、対向面５３ａと基板Ｂｄとの間にスペースＳＰが形成されることになる。スペースＳＰは、供給孔５１に供給された半田を溶融させた際に、この溶融した半田が流れ込むスペースとして機能する。なお、スペースＳＰに溶融した半田が流れ込む原理、および、対向面５３ａが壁となって当該溶融した半田の中央部分の盛り上がりが抑えられることについては、第２実施形態の場合と同様である。

なお、第１突部５４および第２突部５５の高さは、リード線Ｌｅの径サイズ或いはランドＬｄの大きさに応じて、調節されるようにしても良い。例えば、当該高さ（対向面５３ａとの段差）は、０．０１〜１ｍｍの範囲で調節されるようにし、リード線Ｌｅの径が１ｍｍのときに０．１ｍｍとなるようにしても良い。また、鏝先５と基板Ｂｄとの位置関係は、供給孔５１がランドＬｄの端部に対向するよう設定されることが好ましい。

次に、半田処理装置Ｘが行う半田付け動作の流れについて、図１３を参照しながら説明する。なお、図１３の（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）については、冷却機構７の表示を省略している。

図１３（ａ）は、リード線Ｌｅの載置されたランドＬｄに向かって、鏝先５が移動していく様子を示している。この時点では、リード線ＬｅはランドＬｄから少し浮き上がった状態となっている。鏝先５は、図１３（ｂ）に示す通り、第１突部５４および第２突部５５がリード線ＬｅをランドＬｄへ向けて適度に押さえる状態となるまで移動する。

第１突部５４および第２突部５５によって押さえられることにより、リード線Ｌｅの浮き上がりは抑えられ、リード線ＬｅはランドＬｄへ良好に密着する。なお、本実施形態では、第１突部５４に加えて第２突部５５によっても、リード線Ｌｅが押さえられる。このように半田付けの位置を跨ぐ２箇所でリード線Ｌｅが押さえられるため、第２実施形態に比べて、より確実にリード線ＬｅをランドＬｄへ密着させることが可能であり、特に基板Ｂｄやリード線Ｌｅが撓んで変形した場合に効果がある。ランドＬｄの加熱は鏝先５からの輻射熱やリード線Ｌｅを介した熱伝導で行われ、ランドＬｄの温度が上昇する。このとき２つの突起５４・５５からリード線Ｌｅへ熱伝導が行われるので温度上昇が速い。半田処理装置Ｘは、この状態にて供給孔５１に半田片を供給し、この半田片を溶融させる。

溶融した半田は流動性を有し、スペースＳＰへと流れ込む。スペースＳＰへ流れ込んだ半田は、リード線Ｌｅを覆うようにしてランドＬｄに接触するとともに、ベース部５３にも接触する。半田処理装置Ｘは図１３（ｃ）に示すように、この状態のまま鏝先５の外周面およびベース部５３の上面へ冷却媒体を噴射する。これにより鏝先５が急速に冷却され、半田の冷却固化が促進される。

半田が溶融温度より低くなって固化した後、図１３（ｄ）に示すように、鏝先５が基板Ｂｄから離れるように移動する。このように鏝先５がリード線Ｌｅから離れても、既に半田が固化しているため、リード線Ｌｅの浮き上がりが抑えられた状態は維持される。また、対向面５３ａが溶融した半田の盛り上がりを抑えていたため、固化した半田の盛り上がりも抑えられている。

次に、半田処理装置Ｘが行う予備半田形成動作の流れについて、図１４を参照しながら説明する。なお、図１４の（ａ）、（ｂ）、および（ｄ）については、冷却機構７の表示を省略している。

図１４（ａ）は、基板Ｂｄに向かって、加熱された鏝先５が移動した結果、第１突部５４および第２突部５５が基板Ｂｄへ接触した様子を示している。ランドＬｄは、第１突部５４および第２突部５５からの熱伝導と対向面５３ａからの輻射熱によって、予備加熱される。そして、半田処理装置Ｘは、図１４（ｂ）に示すように供給孔５１に半田片を供給し、主に供給孔５１の壁面からの輻射熱によって当該半田片を溶融させる。

溶融した半田は流動性を有し、スペースＳＰへ流れ込んで、ランドＬｄに濡れ広がる。スペースＳＰへ流れ込んだ半田は、ランドＬｄに接触するとともに、ベース部５３にも接触する。半田処理装置Ｘは図１４（ｃ）に示すように、この状態のまま、鏝先５の外周面およびベース部５３の上面へ冷却媒体を噴射する。これにより鏝先５が急速に冷却され、半田の冷却固化が促進される。

半田が固化した後、図１４（ｄ）に示すように、鏝先５が基板Ｂｄから離れるように移動する。対向面５３ａが溶融した半田の盛り上がりを抑えていたため、固化した半田の盛り上がりも抑えられている。
なお、冷却媒体を噴射してから半田の冷却固化までの時間は、半田の量や鏝の加熱温度あるいは冷却媒体の温度や噴射量等の条件によって異なるので、鏝先５の基板Ｂｄからの離脱の時間は、前述の条件によって調節することが好ましい。また前述の鏝先５の温度情報によって半田の冷却固化を推定することも可能である。

４．その他
以上に説明した各実施形態の半田処理装置Ｘは、基板Ｂｄ上に半田を供給して固着させる装置であり、半田鏝部（鏝先５）と噴射部（噴射機構７）を備えている。半田鏝部は、供給孔５１を有する略筒形状で、前記略筒形状の先端部が基板Ｂｄに近接又は接触して、前記供給された半田を溶融させる。また、噴射部は、前記の近接又は接触した状態の前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進する。

半田処理装置Ｘによれば、前記略筒形状の先端部が基板Ｂｄに近接又は接触して半田を溶融させるため、基板Ｂｄ上にて半田をより確実に溶融させることができ、更に近接又は接触した状態の半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射するため、その溶融した半田を速やかに冷却固化させることが可能である。このように半田処理装置Ｘによれば、基板Ｂｄ上へ半田を固着させる工程をより適切に行うことが可能である。

なお、携帯電話機等に使用される非接触充電用コイルの部品などでは、半田の盛り上がりを一定の高さに抑えることが要求される。この点、第２または第３実施形態の半田処理装置Ｘによれば、半田付け動作と予備半田形成動作の何れを行う場合にも、半田の盛り上がりを一定の高さに抑えることが可能である。

また、予備半田の中央部分が盛り上がっていると、その上にリード線を載置してヒーターツール等で押圧する際に、リード線が予備半田から滑り落ち易くなるという問題がある。この点、第２または第３実施形態の半田処理装置Ｘによれば、半田の盛り上がりが抑えられるため、このような問題が解消される。なお、予備半田の上面の形状については、リード線が滑り落ち難くなるようにする観点から、例えば、フラットまたは凹状とすれば良い。予備半田の上面の形状は、対向面５３ａの形状を変えることによって調節可能である。

また、各実施形態の半田処理装置Ｘにおいては、スペースＳＰの体積に応じて、半田の供給量が設定されていることが好ましい。このようにすれば、溶融した半田が基板上で必要以上に広がることなく、基板上に半田を適切に固着させることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

１ 支持部
１１ 壁体
１３ 摺動ガイド
２ カッターユニット
２１ カッター上刃
２１１ 上刃孔
２１２ ピン孔
２２ カッター下刃
２２１ 下刃孔
２３ プッシャーピン
３ 駆動機構
３１ 第１アクチュエータ
３１１ シリンダ
３１２ ピストンロッド
３２ 第２アクチュエータ
３２１ シリンダ
３２２ ピストンロッド
４ ヒーターユニット
４１ ヒーター
４２ ヒーターブロック
４２１ 凹部
４２２ 半田供給孔
４３ ヒーターブロック保持部
５ 鏝先
５１ 供給孔
６ 半田送り機構
６１ 送りローラ
６２ ガイド管
７ 冷却機構
７１ 冷却機構の先端部
Ｘ 半田処理装置
Ｓａ 半田鏝
Ｗ 糸半田
Ｂｄ 基板
Ｌｄ ランド
Ｌｅ リード線

Claims (18)

1. 基板上に半田を供給して固着させる半田処理装置であって、
   前記供給の経路である供給孔を有する略筒形状で、前記略筒形状の先端部が前記基板に近接又は接触して、前記供給された半田を溶融させる半田鏝部と、
   前記の近接又は接触した状態の前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進する噴射部と
   を備えたことを特徴とする半田処理装置。
2. 前記噴射された冷却媒体が前記溶融した半田へ直接当たらないように、前記噴射の方向及び前記半田鏝部の形状の少なくとも一方が設定された請求項１に記載の半田処理装置。
3. 前記半田鏝部は、前記略筒形状の外周面から外方に突出した突出部を有しており、
   前記噴射部は、前記突出部へ向けて前記冷却媒体を噴射する請求項２に記載の半田処理装置。
4. 前記突出部がフランジ形状である請求項３に記載の半田処理装置。
5. 前記先端部は、前記基板と対向する対向面と、この対向面から前記基板側へ突出した第１突部とを有し、
   第１突部が前記基板に近接又は接触した状態において、
   前記第１突部より前記供給孔寄りの領域において前記対向面と前記基板との間にスペースが形成され、
   前記スペースに前記溶融した半田が流れ込むようにして、該溶融した半田の表面張力による盛り上がりを前記対向面によって抑える請求項１から請求項４の何れかに記載の半田処理装置。
6. 前記先端部は、前記対向面から前記基板側へ突出した第２突部をさらに有し、
   第１突部と第２突部の間に、前記スペースを形成する請求項５に記載の半田処理装置。
7. 第１突部が前記基板へ接触するようにした請求項５または請求項６に記載の半田処理装置。
8. 第１突部および第２突部が前記基板へ接触するようにした請求項６に記載の半田処理装置。
9. 前記基板上に載置されたリード線を該基板に半田付けする請求項５または請求項６に記載の半田処理装置であって、
   第１突部が前記基板に近接した状態において、第１突部が前記リード線を前記基板へ向けて押さえるようにした半田処理装置。
10. 前記基板上に載置されたリード線を該基板に半田付けする請求項６に記載の半田処理装置であって、
    第１突部及び第２突部が前記基板に近接した状態において、第１突部および第２突部が前記リード線を前記基板へ向けて押さえるようにした半田処理装置。
11. 第１突部が前記基板に近接又は接触した状態において、第１突部が、前記溶融した半田の前記スペースからのはみ出しを抑える形状である請求項５に記載の半田処理装置。
12. 第１突部が前記基板に近接又は接触した状態において、第１突部が前記スペースの全周を囲むように設けられている請求項１１に記載の半田処理装置。
13. 前記スペースの体積に応じて、前記半田の供給量が設定されている請求項５から請求項１０の何れかに記載の半田処理装置。
14. 前記半田鏝部は、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１から請求項１３の何れかに記載の半田処理装置。
15. 前記半田鏝部は、
    窒化アルミニウム、タングステンカーバイド、またはボロンナイトライドのセラミック材質により形成されている請求項１から請求項１４の何れかに記載の半田処理装置。
16. 前記半田鏝部は、半田に対して非濡れ性である請求項１から請求項１５の何れかに記載の半田処理装置。
17. 基板上に載置されたリード線を該基板に半田付けする半田処理装置であって、
    半田の供給経路である供給孔を有する略筒形状で、前記供給された半田を溶融させる半田鏝部と、前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進する噴射部とを備え、
    前記半田鏝部は、前記基板と対向する対向面と、この対向面から前記基板側へ突出した第１突部とを有する先端部を備え、
    前記リード線を前記基板に半田付けする際に、第１突部が前記リード線を前記基板に向けて押さえるようにした状態で、前記噴射部から前記半田鏝部へ向けて冷却媒体を噴射し、前記溶融した半田の冷却固化を促進させて、前記リード線の前記基板からの浮き上がりを抑制することを特徴とする半田処理装置。
18. 前記先端部は、前記対向面から前記基板側へ突出した第２突部をさらに有し、
    第１突部と第２突部とが前記リード線を前記基板に向けて押さえるようにした請求項１７に記載の半田処理装置。