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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substrat, das aus Blech und einem Harz hergestellt ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Substrat, das mit einem Verdrahtungsmuster und einem Auge, um daran einen Draht zu löten, versehen ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Motor, der mit dem Substrat versehen ist, und ein Lötverfahren, um die Spitze des Drahts mit dem Auge des Substrats zu verbinden.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-68289 offenbart ein Verfahren, um die Spitze eines Drahts durch Schwalllöten automatisch an das Auge eines Substrats zu löten. Das Schwalllöten ist ein Verfahren, bei dem der Draht durch Eintauchen der Oberfläche eines Substrats, die mit dem Auge versehen ist, in ein Lötmetallbad aus geschmolzenem Lötmetall mit dem Auge des Substrats verbunden wird. Doch wenn das Substrat aus einem Harz besteht, kann der Wärmewiderstand des Harzes dazu führen, dass das Substrat nicht in das Lötmetallbad eingetaucht werden kann. In solchen Fällen ist es zur Verhinderung einer Verformung des Substrats aufgrund von Wärme nötig, einen Draht an jedes Auge zu löten. Entsprechend wird ein Verfahren eingesetzt, bei dem zum Beispiel ein Lötkolben an einer Roboterhand angebracht wird, die Spitze des Lötkolbens zu jedem der Augen auf dem Substrat bewegt wird, und die Spitze des Drahts an jedes Auge gelötet wird.
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7 ist eine Draufsicht auf ein herkömmliches Substrat, und 8 ist ein Querschnitt des Substrats entlang der Linie X-X' in 7.
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Wenn ein Substrat mit Augen darauf hergestellt wird, wird ein Harz so einstückig mit einem Blech geformt, dass an einem Abschnitt des Blechs keine Harzformung vorgenommen wird, so dass dieses freiliegend verbleibt. Folglich wird wie in 7 und 8 veranschaulicht die freiliegende Fläche des Blechs 11 als das Auge 13 verwendet. In diesem Fall wird um das Auge 13, woran ein Draht 14 gelötet werden soll, eine senkrecht zu dem Auge 13 verlaufende Harzwand 12 gebildet. Bei einem Substrat 15, das mit dem so geformten Auge 13 versehen ist, besteht dann, wenn wie oben beschrieben die Spitze eines Lötkolbens durch einen Roboter zu dem Auge 13 bewegt wird, die Gefahr, dass die Spitze des Lötkolbens mit der Harzwand 12 um das Auge 13 in Kontakt gelangen kann, was zu einer Beschädigung der Harzwand 12 führt.
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Dieses Problem tritt auf, wenn die Spitze des Lötkolbens nicht genau zu der Mitte des Auges bewegt wird, und kann zum Beispiel durch eine Fehlausrichtung des zu lötenden Substrats oder dadurch, dass dem Roboter eine ungenaue Zielposition vermittelt wird, usw. verursacht werden. Dieses Problem wird umso ausgeprägter, je kleiner die Flächenabmessung des Auges ist.
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Ferner kann als Lötverfahren ohne die Verwendung eines Lötkolbens ein Laser verwendet werden (nachstehend als Laserlöten bezeichnet). Beim Laserlöten kann ein Laserstrahl auf einen kleinen Fleck fokussiert werden, weshalb es möglich ist, ein Auge mit einer kleinen Flächenabmessung zu löten. Doch wenn das Laserlöten an dem Auge 13 des Substrats 15, das in 7 und 8 veranschaulicht ist, vorgenommen wird, besteht das Problem, dass eine Streureflexion des Laserstrahls von dem Auge 13 die Harzwand 12, die das Auge 13 umgibt, bestrahlen kann, wodurch die Harzwand 12 geschmolzen wird; und wenn der Laserstrahl auf den zu lötenden Draht 14 trifft, kann eine Streureflexion des Laserstrahls auftreten und ein Schmelzen der Harzwand 12 verursachen. Dieses Problem wird umso ausgeprägter, je kleiner die Flächenabmessung des Auges ist.
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Wenn ein aus einem Harz geformtes Substrat lasergelötet wird, ist erwünscht, dass das Harz, das das Auge umgibt, gegenüber einer Beschädigung durch eine Streureflexion eines Laserstrahls beständig ist, und dass der Bereich, der gelötet wird, die Streureflexion eines Laserstrahls unterdrückt.
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Die
JP H01-070383 U1 ,
JP 2002-015624 A ,
JP 2003-154450 A ,
JP 2011-258590 A und
US 2010/0129242 A1 zeigen verschiedene Leiterplatten oder Lötverfahren.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Substrat bereitzustellen, das mit einem von einer Harzwand umgebenden Auge versehen ist und bei dem das Löten eines Drahts an das Auge ohne Beschädigung der Harzwand, die das Auge umgibt, vorgenommen werden kann.
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Die Erfindung stellt ein Substrat mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Löt verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 5 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Figurenliste
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Die oben angeführten Aufgaben, Merkmale und Vorteile und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, offensichtlicher werden, wobei
- 1a eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Stators eines Motors ist,
- 1b eine schematische Schnittansicht des in 1a veranschaulichten Motors ist,
- 2 eine Schnittansicht eines Substrats ist,
- 3 eine Draufsicht auf ein erstes Substrat ist,
- 4 eine Draufsicht auf ein zweites Substrat ist,
- 5 eine Schnittansicht eines weiteren Substrats ist,
- 6 eine schematische Schnittansicht des Substrats zur Beschreibung eines anderen Beispiels ist,
- 7 eine Draufsicht auf ein herkömmliches Substrat ist, und
- 8 eine Schnittansicht des Substrats entlang der Linie X-X' in 7 ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1a ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Stators eines Motors, und 1b ist eine schematische Schnittansicht des in 1a veranschaulichten Motors. Der Motor M besteht aus einem Rotor R, einem Stator 1, der eine magnetische Drehkraft auf den Rotor R ausübt, und einem Substrat 4, das magnetische Drähte 2 des Stators 1 und ein Anschlussstück 3 elektrisch verbindet.
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Der Stator 1 weist im Wesentlichen die Form eines hohlen Zylinders auf, und das Substrat 4 ist dementsprechend in einer Ringform ausgeführt. Das Substrat 4 ist wie in 1a gezeigt so an dem Stator 1 angebracht, dass der Rotor R durch eine Öffnung 4a des Substrats 4 in einen hohlen Abschnitt 1a des Stators 1 eingesetzt werden kann.
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An der oberen Fläche des Substrats 4 sind entlang des Rands der Öffnung 4a mehrere Augen 5 angeordnet, und das Anschlussstück 3 ist an dem Umfangsrand des Substrats 4 angebracht. An der oberen Fläche des Substrats 4 sind mehrere Verdrahtungsmuster 6 gebildet, die sich von dem Anschlussstück 3 zu jedem der Augen 5 erstrecken, und dadurch ist jedes der Augen elektrisch mit dem Anschlussstück 3 verbunden.
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Darüber hinaus besteht das Substrat 4 aus einem Blech 10, woran ein Harz einstückig angeformt ist, und sind die Augen 5 durch Flächen des Blechs 10, die durch Beseitigen des Harzes von dem Blech freigelegt wurden, definiert. Daher ist jedes der Augen 5 niedriger als die obere Fläche des Substrats 4, worauf die Verdrahtungsmuster 6 gebildet sind, positioniert. Nach dem vorliegenden Beispiel ist um den Umfang jedes Auges 5 mit Ausnahme der Seite neben der Öffnung 4a des Substrats 4 eine Harzwand 7 vorhanden. Es ist zu beachten, dass die Erfindung unabhängig von dem Verfahren zur Herstellung des Substrats auf jedes beliebige Substrat, das mit einer Metallschicht und einer darauf geschichteten Harzschicht versehen ist, angewendet werden kann.
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Die Spitze des magnetischen Drahts 2 wird an das wie oben aufgebaute Auge 5 gelötet. Im Besonderen wird der magnetische Draht 2 von dem Stator 1, der sich unter dem Substrat 4 befindet, durch die Öffnung 4a des Substrats 4 auf das Substrat 4 ausgedehnt und wird die Spitze des magnetischen Drahts 2 an das Auge 5 des Substrats 4 gelötet. Dabei wird zur verlässlichen Führung der Spitze des magnetischen Drahts 2 von dem Stator 1 zu dem Auge 5 vorzugsweise in der Innenfläche der Öffnung 4a des Substrats 4 ein Ausschnittbereich 4b gebildet.
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Der wie oben beschriebene Lötprozess kann automatisiert werden, zum Beispiel durch Anbringen eines Lasers oder eines Lötkolbens an einer Roboterhand, Bewegen des Lasers oder der Spitze des Lötkolbens durch den Roboter zu jedem der Augen 5 des Substrats 4, und Löten der Spitze des magnetischen Drahts 2 an jedes der Augen 5.
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Darüber hinaus wird bei der Ausführung des wie oben beschriebenen Lötprozesses bevorzugt, dass der Umfangsbereich des Auges 5 wie in den folgenden Ausführungsformen offenbart ausgebildet ist.
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2 ist eine Schnittansicht des Substrats 4 eines ersten Beispiels. Im Besonderen entspricht 2 einem teilweisen Querschnitt des Substrats entlang der Linie A-A' in 1a.
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Bei dem ersten Beispiel weist eine Harzwand 7, die das Auge 5 umgibt, wie in 2 veranschaulicht eine schräge Fläche 7a auf, die in Bezug auf das Auge 5 in einem Winkel von mehr als 90 ° geneigt ist. Ein derartiger Aufbau macht es weniger wahrscheinlich, dass der Laserstrahl 8 auf die Harzwand 7 trifft, wenn er wie in 2 gezeigt während des Laserlötens der Spitze des magnetischen Drahts 2 an das Auge 5 von dem Auge 5 reflektiert wird. Das heißt, es kann verhindert werden, dass die Harzwand 7 des Substrats 4 während des Laserlötens schmilzt.
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Wenn die Harzwand 12, die das Auge 13 umgibt, im Gegensatz zu dem obigen Aufbau wie in 7 und 8 gezeigt senkrecht zu dem Auge 13 verläuft, erhält die Wand 12 die Energie aufgrund der Streureflexion des Laserstrahls von dem Auge 13 direkt und kommt es leicht zu einem Schmelzen der Harzwand 12.
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Bei dem zweiten Beispiel besteht die Harzwand 7, die in 2 veranschaulicht ist, aus einem Harzmaterial mit einer stark reflektierenden Farbe (zum Beispiel weiß oder eine glänzende metallische Farbe usw.). Vorzugsweise beträgt der Reflexionsgrad der Farbe der Harzwand 7 nicht weniger als 60 %. Mit anderen Worten weist die Harzwand 7 bei der vorliegenden Ausführungsform eine Farbe mit einem geringen Absorptionsvermögen auf.
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Selbst wenn während des Laserlötens der Spitze des magnetischen Drahts 2 an das Auge 5 der Laserstrahl 8,der von dem Auge 5 reflektiert wird, die Harzwand 7 trifft, führt die Verwendung einer derartigen Harzwand 7 zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit, dass die Harzwand 7 schmilzt.
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So kann das Schmelzen der Harzwand 7 des Substrats 4 während des Laserlötens noch wirksamer als beim ersten Beispiel verhindern.
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Überdies weist beim zweiten Beispiel die gesamte Harzwand 7 eine stark reflektierende Farbe auf; indes kann die schräge Fläche 7a der Harzwand 7 mit einer stark reflektierenden Farbe überzogen sein, um die oben angeführte Wirkung zu erzielen.
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Im Folgenden sind Ausführungsformen der Erfindung als Aufbaubeispiele, die die Wirkungen weiter verbessern können, beschrieben.
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3 ist eine Draufsicht auf das Substrat 4 einer Ausführungsform der Erfindung, Insbesondere veranschaulicht 3 den Umfangsbereich des Auges 5 des Substrats 4.
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Wie in 3 veranschaulicht wird der magnetische Draht 2 durch den Ausschnittbereich 4b von unterhalb des Substrats 4 zu der Oberseite des Substrats 4 geführt und ausgedehnt. Zudem wird die Spitze des magnetischen Drahts 2 an dem Auge 5 des Substrats 4 angeordnet. Da die Spitze des magnetischen Drahts 2 zu einer Verformung neigt, ist ihre Position an dem Auge 5 dabei nicht fest. Entsprechend kann sich der magnetische Draht 2 während des Laserlötens eines jeden der Augen 5 durch einen Roboter an der durch den Laserstrahl bestrahlten Position befinden, was zu einer Streureflexion des Laserstrahls führt.
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Entsprechend ist bei der Ausführungsform in der Harzwand 7, die den Umfang des Auges 5 umgibt, eine Nut 9 zum Aufnehmen und Halten der Spitze 2a des magnetischen Drahts 2 gebildet. Durch die Bereitstellung einer derartigen Nut 9 kann die Position des magnetischen Drahts 2 an dem Auge 5 fixiert werden. Dadurch kann die Bestrahlungsposition des Laserstrahls in Bezug auf jedes Auge 5 konstant festgelegt werden. Das heißt, wenn durch den Roboter ein Laserlöten eines jeden der Augen 5 vorgenommen wird, kann der Laserstrahl auf jenen Abschnitt des Auges 5 gestrahlt werden, an dem sich der magnetische Draht 2 nicht befindet.
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4 ist eine Draufsicht auf das Substrat einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Insbesondere veranschaulicht 4 den Umfangsbereich des Auges 5 des Substrats 4.
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Wie in 4 veranschaulicht ist die Position der Nut 9 gegenüber der Ausführungsform von 3 abgewandelt. Um dies näher auszuführen, sind bei der Ausführungsform von 3 der Ausschnittbereich 4b und die Nut 9, die in dem Substrat 4 gebildet sind, auf der Mittellinie 5a des Auges 5, d.h., auf einer Linie, die die Fläche des Auges 5 gleichmäßig in zwei Teile teilt, angeordnet. Verglichen damit ist die Nut 9 bei der Ausführungsform von 4 auf einer Linie positioniert, die sich in einem Winkel von der Mittellinie 5a des Auges 5 befindet.
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Wenn die Spitze 2a des magnetischen Drahts 2 an der Nut 9 fixiert ist, wird das Auge 5 in zwei Bereiche mit dem magnetischen Draht 2 als Grenze geteilt. Bei der Ausführungsform von 3 sind die Flächenabmessungen der beiden Bereiche gleich; doch bei der Ausführungsform von 4 unterscheiden sich die Flächenabmessungen der beiden Bereiche des Auges 5 mit dem magnetischen Draht 2 als Grenze voneinander. Das heißt, wie in 4 gezeigt kann die Fläche, auf die der Laserstrahl 8 gestrahlt wird, vergrößert werden. Entsprechend kann verglichen mit der Ausführungsform von 3 die Wahrscheinlichkeit einer Streureflexion des Laserstrahls während des Laserlötens verringert werden.
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5 ist eine Schnittansicht des Substrats einer weiteren Ausführungsform. Insbesondere entspricht 5 einem teilweisen Querschnitt des Substrats 4 entlang der Linie B-B' in 3.
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Bei den obigen Ausführungsformen wird dann, wenn der magnetische Draht 2 mit dem Auge 5 in Kontakt steht, wenn der magnetische Draht 2 an das Auge 5 gelötet wird, die Nassausbreitung des Lötmetalls durch den magnetischen Draht 2 behindert.
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Entsprechend ist bei der Ausführungsform von 5 die Bodenfläche 9a der wie oben bei der Ausführungsform von 3 oder 4 beschriebenen Nut 9 wie in 5 veranschaulicht an einer Position bereitgestellt, die höher als das Auge 5 liegt. Durch das Bereitstellen der Bodenfläche 9a der Nut 9 an einer solchen Position wird zwischen dem Auge 5 und dem magnetischen Draht 2, der in der Nut 9 fixiert ist, ein Spalt P gebildet. Der Spalt P stellt einen Pfad für das Lötmetall bereit, wodurch die Nassausbreitung des Lötmetalls auf dem Auge 5 erleichtert wird.
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Die oben angeführten Ausführungsformen beschreiben Fälle, in denen das Auge 5 und der magnetische Draht 2 durch Laserlöten verbunden werden. Doch das Substrat der vorliegenden Erfindung ist auch in Fällen nützlich, in denen ein Lötkolben an einer Roboterhand angebracht ist und zu jedem der Augen 5 bewegt wird.
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Das heißt, wie durch die gestrichelt-doppeltpunktierte Linie in 6 gezeigt wird die Spitze des Lötkolbens (nicht veranschaulicht) dann, wenn die Harzwand 7, die den Umfang des Auges 5 umgibt, senkrecht zu dem Auge 5 verläuft, die Harzwand 7 berühren, wenn sie unterhalb der gestrichelten Linie Q positioniert ist. Doch wenn die Harzwand 7 mit einer schrägen Fläche 7a ausgeführt ist, die in Bezug auf das Auge 5 in einem Winkel von mehr als 90 ° geneigt ist, wie in 6 mit der durchgehenden Linie gezeigt ist, und die Höhe h der Harzwand 7 die gleiche wie jene der senkrecht verlaufenden Seitenwand 7b ist, wie durch die gestrichelt-doppeltpunktierte Linie gezeigt ist, vergrößert sich der Bereich, in dem die Spitze des Lötkolbens die Harzwand 7 nicht berührt, von der gestrichelten Linie Q zu der darunter befindlichen gestrichelten Linie R. Daher ist das Vergrößern des Neigungswinkels der Harzwand 7 auf einen Wert von mehr als 90 ° in Bezug auf das Auge 5 auch im Fall des Lötens durch einen Roboter, woran ein Lötkolben angebracht ist, vorteilhaft. Es ist zu beachten, dass die obere Grenze des Winkels der schrägen Fläche 7a in Bezug auf das Auge 5 aufgrund des Umstands, dass die Harzwand 7 höher als das Auge 5 ausgeführt ist, weniger als 180 ° betragen sollte.
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Durch die obigen Ausführungsformen 1 bis 5 wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Form, der Aufbau und die Materialien usw. einer jeden der Ausführungsformen können abgewandelt werden, ohne von den Ideen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Ferner richtete sich die obige Erklärung beispielhaft auf ein Substrat (eine Schaltplatte), wobei der magnetische Draht eines Stators, der in einem Motor verwendet wird, elektrisch mit einem Anschlussstück verbunden ist. Doch die Anwendbarkeit des Substrats der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Motor beschränkt, das Substrat der vorliegenden Erfindung kann auf eine Vielfalt von elektrischen Vorrichtungen, die für den elektrischen Anschluss ein Substrat benötigen, angewendet werden.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Da die Harzwand, die den Umfang des Auges umgibt, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine schräge Fläche aufweist, die in Bezug auf das Auge in einem Winkel von mehr als 90 ° geneigt ist, trifft bei der Vornahme eines Laserlötens an der Spitze des Drahts, der an dem Auge positioniert ist, ein von dem Auge reflektierter Laserstrahl nicht auf die Harzwand. Ferner kommt es dann, wenn ein Lötkolben an einer Roboterhand angebracht ist und verwendet wird, um die Spitze des Drahts, der an dem Auge positioniert ist, zu löten, nicht zu einem Zusammenstoß der Spitze des Lötkolbens mit der Harzwand, die das Auge umgibt.
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Gemäß dem Obigen ist es bei einem Substrat, das mit einem von einer Harzwand umgebenen Auge versehen ist, möglich, die Spitze eines Drahts an das Auge zu löten, ohne die Harzwand, die das Auge umgibt, zu beschädigen.
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Darüber hinaus kann nach einer anderen Ausführungsform selbst bei einer Bestrahlung des Harzes durch den reflektierten Laserstrahl ein Schmelzen des Harzes verhindert werden, da die Harzwand eine Farbe mit einem Reflexionsgrad von nicht weniger als 60 % aufweist.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird die Spitze des Drahts in einer Nut, die in der Harzwand gebildet ist, aufgenommen, wodurch der Draht so fixiert werden kann, dass er sich nicht in dem Bestrahlungsbereich während des Lötens befindet. Daher kann die Streureflexion, die sich aus dem Auftreffen des Laserstrahls auf den Draht ergibt, verringert werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform wird der Bereich, in dem der Laserstrahl das Auge während des Lötens bestrahlt, vergrößert, indem die oben angeführte Nut auf einer Linie in einem beliebigen Winkel von der Mittellinie des Auges positioniert wird, wodurch die Streureflexion, die sich aus dem Auftreffen des Laserstrahls auf den Draht ergibt, verringert werden kann.
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Da nach einer anderen Ausführungsform die Bodenfläche der Nut, die die Spitze des Drahts aufnimmt, an einer Position gebildet ist, die höher als das Auge liegt, wird zwischen dem Draht und dem Auge ein Spalt gebildet, wodurch die Nassausbreitung des Lötmetalls erleichtert wird.
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Nach einer anderen Ausführungsform wird ein Motor, der mit einem Substrat ausgestattet ist, welches dem Löten, das die oben beschriebenen Wirkungen hervorbringt, unterzogen wurde, bereitgestellt.
