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Diese Erfindung betrifft eine Ultraschallsch-Vibrationslötvorrichtung
zum Eintauchen eines Werkstückes
in Lötmittel
durch Aufgeben von Ultraschallschwingung auf eine Lötmittellösung, die in
einem Lötmittelbehälter erhitzt
und aufgeschmolzen ist.
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[Beschreibung des Standes
der Technik]
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Ultraschallöten ist bekannt, wobei ein
Werkstück
in Lötmittel
eingetaucht wird, indem Ultraschallschwingung auf das Lötmittel
aufgegeben wird, das in einem Lötmittelbehälter erhitzt
und geschmolzen wird, ohne daß ein
zu verlötender
Abschnitt des Werkstückes
mit einem Flußmittel
beschichtet wird.
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Bei derartigem Ultraschallöten wird
ein Versuch dahingehend gemacht, Ultraschallschwingung auf das Werkstück von einem
Ultraschallhorn durch das Lötmittel
optimal aufzubringen, indem das Ultraschallhorn, ein Teil zum Eintragen
von Ultraschallschwingung in das Lötmittel, an dem Lötmittelbehälter an
einer Position unterhalb der Oberfläche des Lötmittels in einer solchen Weise
befestigt wird, daß es
die Wand des Lötmittelbehälters durchdringt
und indem das Ultraschallhorn und das Werkstück, die in das geschmolzene
Lötmittel
eingetaucht sind, einander gegenübergestellt
werden. Wenn sich die gelötete
Fläche
des Werkstückes,
die dem Ultraschallhorn gegenüberliegt,
ausdehnt, nimmt die Aufgabefläche für Ultraschallschwingung
des Ultraschallhorns zu. Daher wird die Schwingungsamplitude in
dem Aufgabebereich für
Ultraschallschwingung schwächer
und schwächer,
wenn die Entfernung des Transducers, der an dem Ultraschallhorn
befestigt ist, von der Fläche
zunimmt, und es ist wahrscheinlich, daß das Lötmittel an dem Werkstück mit nicht
gleichförmiger
Dicke anhaftet.
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Wie es in 17 gezeigt ist, ist bekannt gewesen,
daß der
Zustand der Schwingungsamplitude verbessert wird, indem Schlitze 1-10b, 1-10c, 1-10d und 1-10d in
dem Hauptkörper
des Horn 1-10a eines Ultraschallhorns 1-10 gebildet
werden, das für
andere Verbindungen als Löten
und andere Verarbeitung, die Ultraschallschwingung ausnutzt, benutzt
wird. 17a ist eine Draufsicht
auf das Ultraschallhorn 1-10, welches ein Gewindeloch 1-10f zum
Anbinden eines nicht gezeigten Transducers oder Verstärkers im
Zentrum einer Endfläche
des Hauptkörpers
des Horns 1-10a und eine Vielzahl von Schlitzen 1-10b in einem
gleichen Abstand von dem Gewindeloch 1-10f und sowohl auf
der linken als auch auf der rechten Seite des Gewindelochs 1-10f aufweist.
Die 17b bis 17d sind Schnittansichten
von Abänderungen
der Schlitze, wobei 17b zeigt,
daß ein
Schlitz 1-10c durch den Hauptkörper des Horn 1-10a vorgesehen ist, 17c zeigt, daß Schlitze 1-10d von
der vorderen und der rückwärtigen Seite
des Hauptkörpers
des Horn 1-10a gegeneinander gebohrt und an einem Zwischenabschnitt
geschlossen sind, der dem Gewindeloch 1-10f entspricht,
und 17d zeigt, daß ein Schlitz 1-10e von
der Rückseite
des Hauptkörpers
des Horns 1-10a ausgebohrt und an der Vorderseite des Hauptkörpers des
Horns 1-10a geschlossen ist.
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Die FR-A-2 547 225 offenbart ein
Ultraschallhorn, das für
die Übertragung
von Ultraschallwellen optimiert ist. Das Ultraschallhorn ist in
mehrere Unterabschnitte von etwa gleichen Abmessungen, was die Weite
betrifft, aufgeteilt, senkrecht zu der Richtung der Ultraschallwelle.
Das Aufteilen geschieht durch Schlitze, die sich parallel zu der
Richtung der Ultraschallwellen erstrecken und durch den Querschnitt
des Horns laufen, wobei sie wirksame Durchgangslöcher durch das Ultraschallhorn
erzeugen, die die Ebene des Knotenpunktes der Ultraschallschwingung
durchqueren. Spezielle Maßnahmen
zum Befestigen dieses Ultraschallhorns an einem Lötmittelbehälter, wenn
es sich durch eine Wand des Lötmittelbehälters erstreckt,
sind nicht angegeben.
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Die
DE
2 231 908 offenbart einen Resonator, Sonotrode genannt,
der sich durch die Wand eines Lötmittelbehälters erstreckt.
Der Resonator ist auf der Ebene seines Knotenpunktes durch einen
Umfangsring befestigt, der sich von dem Resonator erstreckt, wobei
der Ring zwischen Platten gepreßt wird,
die um eine Öffnung
in dem Boden des Lötmittelbehälters angeordnet
sind, um eine flüssigkeitsdichte
Versiegelung um den Ring des Resonators zu bilden.
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Die
US
3 934 781 offenbart Sonotroden, die eng benachbart zueinander
angeordnet werden, wobei sie sich durch die Wand eines Lötmittelbehälters erstrecken.
Jedes Sontrodenelement hat einen Ringabschnitt, der auf der Ebene
seines Knotenpunktes hervorsteht, wobei der Ringabschnitt dazu dient,
die Sonotrode zwischen zwei Platten zu befestigen, die eine Klemme
bilden. Die Ringabschnitte sind aus dem Sonotrodenmaterial gebildet.
Wenn man eine Anzahl von Sonotroden benutzt, sind diese Ringabschnitte,
die von jeder Sonotrode an der Ebene ihres Knotenpunktes am Umfang
hervorstehen, einstöckig mit
diesen hervorstehenden Ringabschnitten, die von der benachbarten
Sonotrode hervorstehen. Mit anderen Worten hat eine Anzahl von Sonotroden
Schlitze, die zwischen den einzelnen Sonotroden angeordnet sind,
welche sich von ihren beiden Endflächen in die Richtung der Ebene
des Knotenpunktes jeweils erstrecken, da jedoch das Material, das
einen hervorstehenden Abschnitt bildet, auf der Ebene des Knotenpunktes
gelassen wird, durchqueren die Schlitze nicht die Ebene des Knotenpunktes.
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Die
US
3 752 381 offenbart ein Bifurkationshorn, das sich durch
den Boden eines Lötmittelbehälters erstreckt.
Das Horn ist an der Wand des Lötmittelbehälters befestigt,
von dem er sich über
einen rechtwinkligen Flansch, der an dem Horn angeschweißt ist,
im wesentlichen in dem Knotenbereich des Horns erstreckt. Der Flansch
wird dann gegen die Wand des Lötmittelbehälters gepreßt, indem Schrauben
und Zwischenschichten benutzt werden, um für eine Abdichtung zu sorgen.
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Wenn das Ultraschallhorn 1-10 mit
den obigen üblichen
Schlitzen 1-10b, 1-10c, 1-10d oder 1– 10e,
wie in 17 gezeigt, an
dem Lötmittelbehälter an
einer Position unterhalb der Oberfläche des Lötmittels in einer solchen Weise
befestigt wird, daß es die
Wand des Lötmittelbehälters durchdringt,
fließt das
Lötmittel,
das innerhalb des Lötmittelbehälters geschmolzen
ist, nach außen
durch die Schlitze 1-10b, 1-10c, 1-10d oder 1-10e,
weil die Schlitze 1-10b, 1-10c, 1-10d oder 1-10e sowohl
mit der Innenseite als auch der Außenseite des Lötmittelbehälters kommunizieren.
Somit kann dieser Aufbau kaum benutzt werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Ultraschall-Vibrationslötvorrichtung zur
Verfügung
zu stellen, die verhindert, daß das
Lötmittel
aus dem Lötmittelbehälter nach
außen
ausleckt, und in der Lage ist, den Zustand der Schwingungsamplitude
zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Ultraschallhorn
gelöst,
wie es in Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung wird eine Ultraschall-Vibrationslötvorrichtung
zur Verfügung
gestellt, bei der ein Halteabschnitt in einem Hauptkörper des
Horns an einen Knotenpunkt vorgesehen ist, wo die Schwingungsamplitude
minimal ist, und in einem Lötmittelbehälter eingebaut
wird. Da der Halteabschnitt nicht so sehr der Schwingung ausgesetzt
ist, kann verhindert werden, daß er
durch langzeitiges Benutzen geschädigt oder zerbrochen wird.
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Weiter ist der Halteabschnitt aus
einem Plattenmaterial gebildet, das in eine Richtung senkrecht zu
der Richtung nach vorn und nach hinten des Hauptkörpers des
Horns von der Außenumfangsfläche des
Hauptkörpers
des Horns hervorsteht. Da der Hauptkörper des Horns in dem Lötmittelbehälter mittels
des Plattenmaterials eingebaut werden kann, kann er leicht eingebaut
werden.
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Der Halteabschnitt ist um die Außenumfangsfläche des
Hauptkörpers
des Horns an dem Knotenpunkt gebildet. Da der Hauptkörper des
Horns vom Umfang her gehalten werden kann, kann die Haltekraft vergrößert werden.
Der Hauptkörper
des Horns und der Halteabschnitt können miteinander als einzelne
Einheit integriert werden. Da der Halteabschnitt nicht von dem Hauptkörper des
Horns entfernt werden kann, kann die Zuverlässigkeit verbessert werden.
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Schlitze sind in dem vorderen und
rückwärtigen Abschnitt
des Hauptkörpers
des Horns gebildet, wobei der Halteabschnitt dazwischengelegt ist.
Da die Schlitze voneinander getrennt sind, wird verhindert, daß eine Lötmittellösung durch
die Schlitze nach außen
leckt.
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Zwei miteinander verbundene Verstärker sind
zwischen den Hauptkörper
des Horns und einen Transducer gelegt. Daher kann Ultraschallschwingung
in effizienter Weise auf den Hauptkörper des Horns übertragen
werden.
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Ein Verstärker nahe dem Hauptkörper des Horns
ist wie eine Stange gebildet, und ein Verstärker nahe dem Transducer ist
aus einem Verstärker
mit Rippen gebildet, der eine Vielzahl von Rippen auf seiner Außenumfangsfläche hat.
Somit können
die Wärmeabstrahleigenschaften
verbessert werden.
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Die Rippen sind in einer Längsrichtung
des Verstärkers
mit Rippen vorgesehen. Somit können die
Wärmestrahleigenschaften
noch effizienter verbessert werden.
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Ein Halteabschnitt, der nach außen hervorsteht,
ist auf der Außenumfangsfläche eines
Resonators an einem Knotenpunkt vorgesehen, ein Aufnahmeabschnitt
mit einer Aufnahmefläche,
die auf einem gestuften Abschnitt gebildet ist, der durch die Differenz
im Durchmesser zwischen einem Loch, das sich durch den Lötmittelbehälter erstreckt,
und größer ist als
der Außendurchmesser
eines vorderen halben Abschnittes vor dem Halteabschnitt des Resonators und
einem Loch, das im Durchmesser größer ist als das Loch und in
das der Halteabschnitt des Resonators eingesetzt werden kann, gebildet
wird, ist in dem Lötmittelbehälter gebildet,
und Preßelemente
zum Halten des Halteabschnittes des Resonators, dessen vorderer
halber Abschnitt in das Loch des Aufnahmeabschnitts eingesetzt ist,
ohne daß er
in Kontakt mit der Aufnahmefläche
des Aufnahmeabschnitts kommt, werden an dem Aufnahmeabschnitt befestigt.
Somit kann der Hauptkörper
des Horns an dem Lötmittelbehälter gesichert
werden.
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Die obigen und weiteren Aufgaben,
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
deutlicher, wenn sie zusammen mit dem beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei der ein Ultraschallhorn an einem Lötmittelbehälter befestigt
ist;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 2;
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4 ist
eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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6 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei A eine
Schnittansicht ist und B eine Draufsicht
ist;
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7 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 8, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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9 ist
eine perspektivische Explosionsansicht von Hauptteilen der fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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10 ist
ein Schaubild, das die Beziehung zwischen Resonator, Transducer
und Ultraschallwellenform der fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der 12, die eine sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist
eine perspektivische Ansicht der sechsten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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13 ist
eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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14 ist
ein Schaubild, das die Beziehung zwischen Resonator, Transducer
und Ultraschallschwingungswellenform einer achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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15 ist
ein Schaubild eines Verstärkers mit
Rippen gemäß einer
neunten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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16 ist
ein Schaubild eines weiteren Verstärkers mit Rippen gemäß der neunten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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17 zeigt
ein Ultraschallhorn mit Schlitzen nach dem Stand der Technik, wobei A eine Draufsicht ist und B bis D Schnittansichten entlang der Linie A-A
der A sind.
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Genaue Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Zunächst
in 1 hat ein Ultraschallhorn 1-1 einen
tetragonalen Hauptkörper 1-1a des
Horns, der rechtwinklig oder quadratisch geformt ist und aus einer
Legierung, so wie Titanlegierung, hergestellt ist. Bei dieser Ausführungsform
ist bei dem Hauptkörper 1-1a des
Horns, der längsseitig
gezeigt ist, eine Querrichtung L durch eine punktstrichlierte Linie
als die Senderichtung der Ultraschallschwingung festgelegt, und
er hat eine Länge
gleich ½ der
Wellenlänge
einer Resonanzfrequenz von dem Punkt f1 der maximalen Schwingungsamplitude
zu dem nächsten
Punkt f3 der maximalen Schwingungsamplitude. Ein verbindendes Gewindeloch 1– 1b ist
in der Mitte einer Endfläche
bei einer eines Paares gegenüberliegender
Endflächen des
Hauptkörpers 1-1a des
Horns in der Querrichtung L gebildet. Ein Halteabschnitt 1-1c,
gebildet aus einem glatten Material für die Befestigung, ist um den Hauptkörper 1-1a an
dem Punkt f2 der minimalen Schwingungsamplitude (Knotenpunkt) zwischen
den beiden Punkten f1 und f3 der maximalen Schwingungsamplitude
in einer solchen Weise angebracht, daß er nach außen in der
Form eines rechtwinkligen Ringes hervorsteht. Da der Halteabschnitt 1-1c in
einer Richtung senkrecht zu der vorderen und hinteren Richtung des
Hauptkörpers 1-1a des
Horns hervorsteht, hat eine Vielzahl von Schlitzen 1-1d und
1-1e, die in dem vorderen und rückwärtigen Abschnitt
des Hauptkörpers 1-1a des
Horns gebildet sind, den Halteabschnitt 1– 1c zwischen sich liegen.
Bezugszeichen A in 1 gibt
das Mittenintervall zwischen den inneren Schlitzen 1-1d und 1-1d nahe
dem Gewindeloch 1-1b und das Mittenintervall zwischen den
inneren Schlitzen 1-1e und 1-1e nahe dem Gewindeloch 1-1b an,
B gibt die Breite des Hauptkörpers 1-1a des Horns
in einer Längsrichtung
an, C das Intervall zwischen den Schlitzen 1-1d und 1-1e und
der Endfläche
des Hauptkörpers 1-1a des
Horns in einer Querrichtung, E die Breite jedes der Schlitze 1-1d und 1-1e,
D das Intervall zwischen den benachbarten Schlitzen 1-1d und 1-1e in
der Längsrichtung
des Hauptkörpers 1-1a des
Horns und das Intervall zwischen den äußeren Schlitzen 1-1d und 1-1e und
der Endfläche
des Hauptkörpers 1-1a des
Horn in einer Längsrichtung,
und F das Intervall zwischen dem Halteabschnitt 1-1c und
der Endfläche
des Hauptkörpers 1-1a des
Horns in einer Längsrichtung.
Bei dem obigen Aufbau sind der Halteabschnitt 1-1c und
der Hauptkörper 1-1a des
Horns der Hauptkörpers 1-1a des
Horns miteinander als eine einzige Einheit integriert.
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In den 2 und 3 ist, um das Ultraschallhorn 1-1 in
einem Lötmittelbehälter 1-3 einzubauen, ein
Transducer 1-2, welcher ein elektroakustischer oder elektroschwingender
Transdu cer ist, gebildet aus einem piezoelektrischen Element oder
magnetorestriktiven Element zum Umwandeln von elektrischer Energie
in mechanische Energie, um vertikale Ultraschallschwingung zu erzeugen
und auszugeben, die eine vorbestimmte Frequenz hat, mit Energie,
die von einem nicht gezeigten Ultraschallgenerator geliefert wird,
mit dem Ultraschallhorn 1– 1, über das
Gewindeloch 1-1b, das in dem Ultraschallhorn 1-1 gebildet
ist, ein nicht gezeigtes Gewindeloch, das in dem Transducer 1-2 gebildet
ist, und einer nicht gezeigten kopflosen Schraube, die in das Gewindeloch 1-1b und
das nicht gezeigte Gewindeloch geschraubt werden soll, verbunden.
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Für
eine Lötoperation
ist ein quadratisches Durchgangsloch 1-3a, das größer ist
als ein vorderer halber Abschnitt des Hauptkörpers 1-1a des Horns und
kleiner als der Außendurchmesser
des Halteabschnitts 1-1c, in dem Lötmittelbehälter 1-3 an einer Position
unterhalb der Oberfläche 1-4a des
Lötmittels 1-4 gebildet.
Ein quadratischer Ausnehmungsabschnitt 1-3b ist in der
Außenseite
des Lötmittelbehälters 1-3 um
das Durchgangsloch 1-3a gebildet. Ein Dichtelement 1-5,
das im wesentlichen als gleiches Quadrat wie der Ausnehmungsabschnitt 1-3b gebildet
ist und aus einem Antilötmaterial
hergestellt wird, an dem das Lötmittel
kaum anhaftet, ist in den Ausnehmungsabschnitt 1-3b eingesetzt,
oder das Dichtelement 1-5 wird entlang dem Halteabschnitt 1-1c um den
vorderen halben Abschnitt des Hauptkörpers 1-1a des Horns
angebaut, und dann wird der vordere halbe Abschnitt des Hauptkörpers 1-1a des
Horns in die Durchgangslöcher 1-3a von
außerhalb
des Lötmittelbehälters 1-3 in
einer solchen Wiese eingesetzt, daß er in das Innere des Lötmittelbehälters 1-3 ragt.
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Dabei ist eine Klammer 1-6 zum
Befestigen des Ultraschallhorns 1-1 an dem Lötmittelbehälter 1-3 rechtwinklig
gebildet und hat ein Durchgangsloch 1-6a mit derselben
Form wie das Durchgangsloch 1-3a des Lötmittelbehälters 1-3 und einen
Ausnehmungsabschnitt 1-6b wie den Ausnehmungsabschnitt 1-3b des
Lötmittelbehälters 1-3.
Ein Dichtelement 1-7, aus demselben Material hergestellt
und mit derselben Form wie das Dichtelement 1-5, wird in den
Ausnehmungsabschnitt 1-3b der Klemme 1-6 eingesetzt,
oder das Dichtelement 1-7 wird entlang dem Halteabschnitt 1-1c um
den rückwärtigen halben
Abschnitt des Hauptkörpers 1– 1a des
Horns angebaut, und dann werden Bolzen 1-8 in eine Vielzahl von
Gewindelöchern 1– 3c eingeschraubt,
die um den Ausnehmungsabschnitt 1-3b des Lötmittelbehälters 1-3 durch
eine Vielzahl von Durchgangslöchern 1-6c,
die in der Klemme 1-6 gebildet sind, geformt sind. Dadurch
verhindert der Halteabschnitt 1-1c das Auslaufen von Lötmittel
zwischen dem Lötmittelbehälter 1-3 und
der Klamme 1-6 mittels der Dichtelemente 1-5 und 1-7,
und das Ultraschallhorn 1-1, das mit dem Transducer 1-2 verbunden
ist, ist an dem Lötmittelbehälter 1-3 in
einer solchen Weise befestigt, daß es die Wand des Lötmittelbehälters 1-3 durchdringt.
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Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform wird,
nachdem das Ultraschallhorn 1-1 an dem Lötmittelbehälter 1-3 befestigt
ist, das Lötmittel 1-4 in den
Lötmittelbehälter 1-3 gegossen,
ein nicht gezeigter Heizer, der in dem Lötmittelbehälter 1-3 vorgesehen
ist, wird aktiviert, um Wärme
zu erzeugen, die das Lötmittel 1-4 in
dem Lötmittelbehälter 1-3 aufschmilzt,
und dann wird eine nicht gezeigte Pumpe, die in dem Lötmittelbehälter 1-3 vorgesehen
ist, betrieben, um zu bewirken, daß das Lötmittel 1-4 in dem Lötmittelbehälter 1-3 zirkuliert.
Das zirkulierende Lötmittel 1-4 bedeckt
den vorderen halben Abschnitt des Ultraschallhorns 1-1,
der in das Innere des Lötmittelbehälters 1-3 hervorsteht,
das nicht gezeigte Werkstück
wird in das Lötmittel 1-4 eingetaucht
und so angeordnet, daß es
dem Ultraschallhorn 1-1 gegenübersteht, es wird bewirkt,
daß das
Ultraschallhorn 1-1 mit Ultraschallschwingung resoniert,
indem Energie dem Transducer 1-2 zugeführt wird, um so das Lötmittel 1-4 auf
das Werkstück
aufzubringen.
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Für
diese Lötoperation,
da eine Trennwand 1-1f, die sich zwischen den Schlitzen 1-1d und 1– 1e in
dem vorderen und rückwärtigen halben
Abschnitt des Ultraschallhorns 1-1 mit dem dazwischenliegenden
Halteabschnitt 1-1c befindet, an einer Position vorliegt,
die dem Halteabschnitt 1-1c entspricht, sind selbst wenn
das Ultraschallhorn 1-1 an dem Lösemittelbehälter 1– 3 an einer Position
unterhalb der Oberfläche 1-4a des
Lötmittels 1-4 in
einer solchen Weise befestigt ist, daß es die Wand des Lötmittelbehälters 1-3 durchdringt,
die Schlitze 1-1d auf der Seite, wo das geschmolzene Lötmittel 1-4 vorliegt,
von der Außenseite
des Lötmittelbehälters 1-3 durch
die Trennwand 1-1f isoliert, und die Schlitze 1-1e auf
der Seite, wo das Lötmittel
nicht vorliegt, sind von dem Inneren des Lötmittelbehälters 1-3 durch die
Trennwand 1-1f isoliert. Dadurch kann eine derartige Unzulänglichkeit
ausgeschaltet werden, daß das
Lötmittel 1-4,
das in dem Lötmittelbehälter 1-3 aufgeschmolzen
ist, durch die Schlitze 1-1d und 1-1e nach außen fließt, und
der Zustand der Vibrationsamplitude des Ultraschallhorns 1-1 wird
durch die Schlitze 1-1d und 1-1e in dem vorderen
und rückwärtigen halben
Abschnitt des Ultraschallhorns 1-1 verbessert, so daß es möglich wird,
das Lötmittel 1-4 auf
das Werkstück
mit einer gleichförmigen
Dicke aufzutragen.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Selbst wenn insgesamt vier Schlitze 1-1d und 1-1e in
dem vorderen und rückwärtigen halben
Abschnitt des Hauptkörpers 1-1a des Horns
des Ultraschallhorns 1-1 gebildet sind, wobei der Halteabschnitt 1-1c zwischen
diesen in einer solchen Weise liegt, daß sie in einer rechten und
linken Reihe mit dem Gewindeloch 1-1b als der Mitte angeordnet
sind, wird dieselbe Funktion und Wirkung erhalten, obwohl sie von
der Breite in einer horizontalen Richtung des Hauptkörpers 1– 1a des
Horns abhängen.
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5 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Form der Erfindung. Wenn die Länge G in einer Schwingungstransmissionsrichtung
der inneren Schlitze 1d-1 und 1e-1 nahe dem Gewindeloch 1-1b und
die Länge
H in der Vibrationstransmissionsrichtung der äußeren Schlitze 1d-2 und 1e-2 weit
von dem Gewindeloch 1-1b entfernt unterschiedlich gemacht
werden, kann die Schwingungsamplitude des Ultraschallhorns 1-1 so
angepaßt
werden, daß das Werkstück leicht
entsprechend Form und Größe angebunden
werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist
G kleiner gemacht worden als H.
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6 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wenn die Schlitze 1– 1d und 1-1d in
dem vorderen und rückwärtigen halben
Abschnitt unterhalb des Halteabschnittes 1-1c gebildet sind
und die Trennwand 1-1f dünn gehalten wird, werden die
Schlitze 1-1d und 1-1e so betrieben, als wären sie
nicht voneinander getrennt, so daß es weiter möglich gemacht
wird, den Zustand der Schwingungsamplitude des Ultraschallhorns 1-1 zu
verbessern.
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Bezugszeichen W in den 1, 4 und 5 gibt eine
Wellenform an, die die momentane Verlagerung (Schwingungsamplitude)
der Ultraschallschwingung zeigt, hervorgerufen durch die Resonanz
des Ultraschallhorns 1-1, und S gibt die Referenzlinie
(Nullinie) der Schwingungsamplitude an.
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Das Bezugszeichen X in den 1, 3, 4 und 5 gibt die Schwingungsrichtung
des Ultraschallhorns 1-1 an.
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Bei den obigen Ausführungsformen
ist der Fall, daß das
Ultraschallhorn 1-1 direkt mit dem Transducer 1-2 verbunden
ist, mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben worden. Selbst wenn das Ultraschallhorn 1-1 mit
dem Transducer 1-2 durch einen Verstärker verbunden ist, indem koaxial
das Ultraschallhorn 1-1 und der Verstärker mit kopflosen Schrauben
und Gewindelöchern
miteinander verbunden werden und der Transducer 1-2 mit dem Verstärker mit
kopflosen Schrauben und Gewindelöchern
verbunden werden, was in den beigefügten Zeichnungen nicht gezeigt
ist, wird dieselbe Wirkung wie die der obigen Ausführungsformen
erhalten. In diesem Fall kann die Anzahl der Verstärker Eins
oder mehr sein.
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Die 7 und 8 zeigen eine fünfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren ist ein Lötmittelbehälter 1 wie
eine Badewanne gebildet, mit einem offenen oberen Abschnitt zum Einspritzen
geschmolzenen Lötmittels 2,
und eine Zirkulationspassage 4 ist in dem Lötmittelbehälter 1 durch
ein Trennelement 3 gebildet, dessen beide Enden an der
rechten und linken Wand 1a und 1b des Lötmittelbehälters 1 befestigt
sind. Eine Pumpe 6 und ein Heizer 7, der sich
auf der stromaufwärtigen
Seite der Pumpe 6 befindet, sind in der Zirkulationspassage 4 zwischen
der unteren Trennwand 3a des Trennelementes 3 und
der Bodenwand 1c des Lötmittelbehälters 1 gebildet.
Das Lötmittel 2,
das in den Lötmittelbehälter 1 gegossen
wird, wird durch die Heizwirkung des Heizers 7 aufgeschmolzen,
uns das geschmolzene Lötmittel 2 wird
durch die Pumpe 6 in Richtungen, die durch Pfeile angezeigt
sind, in Umlauf versetzt.
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Bei dieser Ausführungsform läuft das
Lötmittel 2,
das von der Pumpe 6 ausgegeben wird, hinauf in die Zirkulationspassage 4 zwischen
einer vorderen Trennwand 3b und der vorderen Wand 1d des
Lötmittelbehälters 1,
von der Zirkulationspassage 4 zwischen der unteren Trennwand 3a und
der Bodenwand 1c des Lötmittelbehälters 1,
läuft über eine obere
Trennwand 3c, fällt
nach unten entlang einer rückwärtigen Trennwand 3d in
die Flüssigkeitsoberfläche des
Lötmittels 2 in
dem Lötmittelbehälter 1, fließt über einen
rückwärtigen Endabschnitt
der unteren Trennwand 3a, kehrt in die Zirkulationspassage 4 zwischen
der unteren Trennwand 3a und der Bodenwand 1c des
Lötmittelbehälters 1 zurück und wird von
der Pumpe 6 aufgenommen.
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Ein Aufnahmeabschnitt 8,
der in einem Bereich vorgesehen ist, welcher einen Teil der Zirkulationspassage 4 an
der vorderen Wand 1d des Lötmittelbehälters 1 vorgesehen
ist, hat ein Loch 8b, das sich von der vorderen Wand 1d in
einen vorspringenden Abschnitt 8a erstreckt, der von der
Außenfläche der
vorderen Wand 1d nach außen hervorsteht, wie es in 9 gezeigt ist. Der vorspringende
Abschnitt 8a ist getrennt von dem Lötmittelbehälter 1 gebildet und
ist mit der vorderen Wand 1d des Lötmittelbehälters 1 durch Schrauben,
Schweißen
oder dergleichen verbunden. Das Loch 8b hat einen rechtwinkligen Schnitt ähnlich wie
und größer als
der vordere halbe Abschnitt 14b, der sich vor dem Halteabschnitt 14a eines
Resonators 14 befindet, der später beschrieben werden soll,
und kommuniziert mit dem Inneren und Äußeren des Lötmittelbehälters 1. Vor dem Loch 8b ist
ein Loch 8c, das größer ist
als das Loch 8b, stufenartig und koaxial mit dem Loch 8b gebildet,
und eine gestufte Fläche,
die wie eine geschlossene Schleife in einem Verbindungsabschnitt
zwischen dem Loch 8c und dem Loch 8b gebildet
ist, dient als eine Aufnahmefläche 8d zum
Aufnehmen des Halteabschnitts 14a des Resonators 14.
Auf der vorderen Endfläche
des hervorstehenden Abschnittes 8a um das Loch 8c ist
eine Vielzahl von Gewindelöchern 8e gebildet,
die in einer Umfangsrichtung in gleichen Intervallen angeordnet
sind.
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Dichtelemente 9 und 10 sind
aus einem Antilötmaterial
gebildet, an dem geschmolzenes Lötmittel 2
kaum anhaftet, so wie Fluoroharz oder Teflon, und haben im wesentlichen
dieselben geschlossene Schleifenform wie die Aufnahmefläche 8d.
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Ein Preßelement 11 zum Halten
des Resonators 14 in dem Lötmittelbehälter 1 mit dem Aufnahmeabschnitt 8 hat
ein Fenster 11a, welches eine ähnliche Form wie der rückwärtige Halbabschnitt 14 hat und
größer ist
als dieser, aufweist, der sich hinter dem Halteabschnitt 14a des
Resonators 14 in dessen Mittelbereich befindet. Um das
Fenster 11a auf der rückwärtigen Fläche hat
das Preßelement 11 eine hervorstehende
Rippe 11b in Form einer geschlossenen Schleife, die in
das Loch 8c eingepaßt
werden kann. Durchgangslöcher 11c zum
Aufnehmen- von Schrauben 12 sind um die Rippe 11b des
Preßelementes 11 an
Positionen gebildet, die den Gewindelöchern 8e des Aufnahmeabschnitts 8 entsprechen.
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Ein Transducer 13 ist ein
elektroakustischer oder Elektrovibrationstransducer, der aus einem
piezoelektrischen Element oder einem magnetrostriktiven Element
zum Umwandeln elektrischer Energie in mechanische Energie zum Erzeugen
und Ausgeben vertikaler Ultraschallschwingung mit einer vorbestimmten
Frequenz gebildet ist, mit Energie, die von einem nicht gezeigten
Ultraschallgenerator durch einen elektrischen Draht 13a erhalten
wird. Mit dem Ausgangsende des Transducers 13 ist koaxial
der Resonator 14 verbunden, mit nicht gezeigten Gewindelöchern, die
in dem Ausgangsende und dem Verbindungsende des Resonators 14 gebildet
sind (das Gewindeloch, das in dem Resonator 14 gebildet
ist, ist in 9 mit 14d bezeichnet
und erreicht die vordere Stirnfläche
des Resonators 14 nicht), sowie mit nicht gezeigten Schrauben,
die in diese Gewindelöcher
geschraubt werden sollen, und der Resonator 14 resoniert
mit Ultraschallschwingung, die von dem Transducer 13 gesendet
wird, und hat eine vorbestimmte Länge, um für die Punkte maximaler Schwingungsamplitude
und den Punkt minimaler Schwingungsamplitude (hiernach als "Knotenpunkt" bezeichnet) zu sorgen.
Ein Ausnehmungsbereich 13b ist in der Außenumfangsfläche des
Ausgabeendes des Transducers 13 gebildet, so daß der Resonator 14 fest
mit dem Transducer 13 verbunden oder leicht von dem Transducer 13 abgenommen
werden kann, indem ein nicht gezeigtes Werkzeug in diesen Ausnehmungsbereich 13b eingesetzt
wird, wenn der Resonator 14 mit dem Ausgangsende des Transducers 13 verbunden
wird oder von dem Ausgangsende des Transducers 13 abgenommen
wird.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Resonator 14 wie
eine Stange gebildet und aus einer Legierung hergestellt, so wie
Titanlegierung, die gute akustische Eigenschaften hat, und wie in 10 gezeigt, ist er selbst
ein Ultraschallhorn, das Ultraschallschwingung auf das geschmolzene
Lötmittel 2 aufbringt.
Weiterhin, wenn man es vom Transducer 13 her sieht, ist
er wie ein Prisma gebildet, das eine Länge gleich ½ der Wellenlänge von
dem Punkt f1 maximaler Schwingungsamplitude zu dem nächsten Punkt
f3 maximaler Schwingungsamplitude durch den Knotenpunkt f2 hat.
Mit dem Mittelbereich der Endfläche
des rückwärtigen Halbabschnittes 14c des Resonators 14 ist
das Ausgangsende des Transducers 13 verbunden, und der
Resonator 14 hat einen Halteabschnitt 14a in Form
einer geschlossenen Schleife, der sich von der Außenumfangsfläche an dem
Knotenpunkt f2 nach außen
erstreckt.
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Um den Resonator 14 an dem
Lötmittelbehälter 1 anzubringen,
werden das Dichtelement 10 und das Druckelement 11 auf
den rückwärtigen Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 aufgepaßt, und
der Transducer 13 wird mit dem Resonator 14 verbunden.
Das andere Dichtelement 9 wird auf den vorderen Halbabschnitt 14b des
Resonators 14 gepaßt,
und der vordere Halbabschnitt 14b des Resonators 14 wird
in das Loch 8b durch das Loch 8c von außerhalb
des Lötmittelbehälters 1 eingesetzt,
während
die Pumpe 6 und der Heizer 7, die in dem Lötmittelbehälter 1 vorgesehen
sind, außer
Betrieb sind, bevorzugt ist das Lötmittel nicht in dem Lötmittelbehälter 1 enthalten,
so daß der
vordere Endabschnitt des Resonators 14 in die Innenseite
des Lötmittelbehälters 1 hervorsteht.
Danach wird das Fenster 11a des Preßelementes 11 auf
den rückwärtigen Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 gepaßt,
und die Schrauben 12 werden in das Gewindeloch 8e des Aufnahmeabschnittes 8 durch
das Durchgangsloch 11c des Preßelementes 11 geschraubt,
wodurch die Rippe 11b des Druckelementes 11 den
Halbabschnitt 14a und die Dichtelemente 9 und 10 gegen
die Aufnahmefläche 8d preßt. Als
eine Reaktion werden die Dichtelemente 9 und 10 durch
die Rippe 11b, die Aufnahmefläche 8d und den Halteabschnitt 14a zusammengedrückt, wobei
sie Rückstellelastizität speichern,
und der Halteabschnitt 14a wird von dem Aufnahmeabschnitt 8,
dem Preßelement 11 und
den Dichtelementen 9 und 10 gehalten. Somit ist
der Resonator 14 in dem Lötmittelbehälter 1 festgelegt. Wenn
das Preßelement 11 an
dem Aufnahmeabschnitt 8 befestigt werden soll, werden der
vordere Halbabschnitt 14b und der rückwärtige Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 koaxial zu dem Loch 8b und dem Loch 8c des
Aufnahmeabschnittes 8 kontaktlos angeordnet, und die Schrauben 12 werden
festgezogen.
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Dabei hat eine Werkstück-Halteeinheit 15 eine
Basis 15a, die sich von einem oberen Ende der Rückwand 1e des
Lötmittelbehälters 1 nach
vorn erstreckt, und einen Hebel 15b, dessen eines Ende drehbar
mit der Basis 15a verbunden ist. Ein Spannfutterarm 15d ist
gleitfähig
in ein Langloch 15c eingesetzt, das in einem vorderen Endabschnitt
des Hebels 15b gebildet ist, und hat eine Länge von
einem Paar vorderer und hinterer Haltestücke 15e und 15f die
sich von der linken Wand 1a zu der rechten Wand 1b des
Lötmittelbehälters 1 zu
der Zirkulationspassage 4 zwischen der vorderen Wand 1d und
dem Trennelement 3 durch den Raum zwischen der Basis 15a und
der vorderen Wand 1d des Lötmittelbehälters 1 erstrecken,
und ein Spannfutterabschnitt 15g zum Halten eines Werkstückes 16 in
einer solchen Weise, daß es
davon als ein Teil, der gelötet
werden soll, abhängt,
ist an dem Ende des Spannfutterarmes 15d vorgesehen. Mit
einem Mittelabschnitt des Hebels 15b ist eine Kolbenstange 15j eines
Luftzylinders 15i drehbar verbunden, der drehbar an einer Säule 15h befestigt
ist, die aufrecht auf der Basis 15a aufgestellt ist.
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Wenn sich dieser Luftzylinder 15i zusammenzieht,
hebt die Kolbenstange 15j den Hebel 15b, der Hebel 15b dreht
sich nach oben um einen Verbindungspunkt 15k mit der Basis 15a,
der Spannfutterarm 15d gleitet in dem Langloch 15c und
bewegt sich nach oben, geführt
von den Haltestücken 15e und 15f,
und das Werkstück 16,
das von dem Spannfutterabschnitt 15g gehalten wird, wird
von dem geschmolzenen Lötmittel 2 in
der Zirkulationspassage 4 zwischen der Vorderwand 1d und
dem Trennelement 3 nach oben gezogen. Wenn der Luftzylinder 15i sich aufweitet,
während
dieses Werkstück 16 nach
oben gezogen wird, bewegt die Kolbenstange 15j den Hebel 15b nach
unten, der Hebel 15b dreht sich um den Verbindungspunkt 15k nach
unten, der Spannfutterarm 15d gleitet in dem Langloch 15c und
bewegt sich nach unten, geführt
durch die Haltestücke 15e und 15f und
das Werkstück 16,
das von dem Spannfutterabschnitt 15g gehalten wird, wird
in das geschmolzene Lötmittel 2 in
der Zirkulationspassage 4 zwischen der vorderen Wand 1d und
dem Trennelement 3 eingetaucht, während es davon a abhängt und
so angeordnet ist, daß es
der vorderen Stirnfläche
des Resonators 14 mit einem vorbestimmten Abstand dazu
gegenübersteht.
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Bei dem Aufbau der obigen Ausführungsform,
da der Aufnahmeabschnitt 8 die Aufnahmefläche 8d hat,
die durch die Durchmesserdifferenz zwischen dem Loch 8b auf
der Seite des Lötmittelbehälters 1 und
dem Loch 8c auf der gegenüberliegende Seite erzeugt ist,
wird, wenn der vordere Halbabschnitt 14b des Resonators 14 in
das Loch 8b durch das Loch 8c von außerhalb
des Lötmittelbehälters 1 her
eingesetzt wird, die Rippe 11b des Preßelementes 11 die
auf den rückwärtigen Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 gepaßt
ist, in das Loch 8c eingepaßt, der Resonator 14 wird
derart angeordnet, daß er
nicht in Kontakt mit dem Loch 8b und dem Fester 11a ist,
und das Preßelement 11 wird
an dem Aufnahmeabschnitt 8 mit den Schrauben 12 befestigt,
die Dichtelemente 9 und 10 werden durch die Rippe 11b, den
Halteabschnitt 14a des Resonators 14 und die Aufnahmefläche 8d zusammengedrückt, wobei
sie Rückstellelastizität speichern,
der Halteabschnitt 14a des Resonators 14 wird
von dem Aufnahmeabschnitt 8 und dem Preßelement 11, das an
dem Aufnahmeabschnitt 8 befestigt ist, gehalten. Somit
kann der Resonator 14 genau in dem Lötmittelbehälter 1 festgelegt
werden. In diesem Zustand wird der Resonator 14 in dem
Lötmittelbehälter 1 gehalten,
wobei der Halteabschnitt 14a an dem Knotenpunkt f2 nach
außen
hervorsteht, und der vordere Halbabschnitt 14b und der
rückwärtige Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 sind in einer solchen Weise an dem Lötmittelbehälter 1 befestigt,
daß sie
nicht in Kontakt mit dem Lötmittelbehälter 1,
dem Aufnahmeabschnitt 8 und dem Preßelement 11 sind.
Daher, wenn vertikale Ultraschallschwingung erzeugt wird, indem
Energie an den Transducer 13 gegeben wird, um den Resonator 14 in
Resonanz zu versetzen, kann die Energie der Ultraschallschwingung
in effektiver Weise zu der vorderen Stirnfläche des Resonators 14 übertragen
werden.
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Insbesondere wird bei dem Aufbau
dieser Ausführungsform,
da das Loch 8b und das Loch 8c, die in dem Aufnahmeabschnitt 8 gebildet
sind, koaxial zueinander sind, und die Rippe 11b des Preßelementes 11 so
geformt ist, daß sie
in das Loch 8c des Aufnahmeabschnitts 8 eingepaßt ist,
wenn die Rippe 11b in das Loch 8c eingesetzt ist
und das Preßelement 11 leicht
durch die Schrauben 12 befestigt ist, der Resonator 14 vertikal
oder horizontal bewegt, um einen Raum in Form einer geschlossenen
Schleife zwischen dem rückwärtigen Halbabschnitt 14c des Resonators 14 und
dem Fenster 11a des Preßelementes 11 zu bilden,
wodurch es leicht bestätigt
werden kann, daß der
vordere Halbabschnitt 14b und der rückwärtige Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 in dem Lötmittelbehälter 1 in
einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie nicht in Kontakt mit
dem Lötmittelbehälter 1,
dem Aufnahmeabschnitt 8 und dem Preßelement 11 sind.
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Zusätzlich kann bei dem Aufbau
dieser Ausführungsform,
da eine Vielzahl von Gewindelöchern 8b des
Aufnahmeabschnittes 8 und eine Vielzahl von Durchgangslöchern 11c des
Preßelementes 11 in gleichen
Intervallen angeordnet sind, die Befestigungskraft des Preßelementes 11 an
dem Halteabschnitt 14a des Resonators 14 gleichförmig gemacht werden,
indem ein im wesentlichen gleichförmiger Raum in einer Umfangsrichtung
zwischen einer vorderen Stirnfläche
des Aufnahmeabschnittes 8 um die Gewindelöcher 8e und
einer Rückfläche des
Preßelementes 11 um
die Durchgangslöcher 10 gebildet wird,
wobei ein Meßwerkzeug,
so wie eine Spiellehre, benutzt wird, um die Schrauben 12 zu
befestigen, so daß es
möglich
gemacht wird, weiterhin den Energieverlust von Ultraschallschwingung
zu reduzieren, die von dem Resonator 14 auf das Lötmittel 2 und
das Werkstück 16 aufgebracht
wird.
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Andererseits wird bei dieser Ausführungsform,
wenn das Lötmittel 2 in
den Lötmittelbehälter 1 gegossen
wird, der Heizer 7 aktiviert, um Wärme zu erzeugen, um das Lötmittel 2 in
dem Lötmittelbehälter 1 aufzuschmelzen,
die Pumpe 6 wird angetrieben, um das Lötmittel 2 in dem Lötmittelbehälter 1 zirkulieren
zu lassen, das Werkstück 16 wird
durch den Spannfutterabschnitt 15 gehalten, der an der
oberen Grenzposition der Werkstück-Halteeinheit 15 gestoppt
ist, der Spannfutterabschnitt 15 wird nach unten bewegt,
um das Werkstück 16 in
das Lötmittel 2 einzutauchen,
wie in 7 gezeigt, und
das Werkstück 16 so
anzuordnen, daß es
dem Resonator 14 gegenübersteht,
und es wird bewirkt, daß der
Resonator 14 mit vertikaler Ultraschallschwingung resoniert,
indem Energie an den Transducer 13 geliefert, diese vertikale
Ultraschallschwingung wird auf das Werkstück 13 von dem Resonator
durch das Lötmittel
aufgegeben, das geschmolzene Lötmittel 2 haftet gut
an Abschnitten des Werkstückes 16,
die gelötet werden
sollen, und der Spannfutterabschnitt 15g der Werkstück-Halteeinheit 15 wird
nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach oben bewegt, um das Werkstück 16 aus
dem Lötmittel 2 nach
oben zu ziehen. Wenn das Lötmittel 2,
das an dem Werkstück 16 anhaftet,
verfestigt ist, wird das Werkstück 16 von dem
Spannfutterabschnitt 15 entfernt, so daß ein Zyklus des Aufbringens
von Lötmittel 2 auf
das Werkstück 16 beendet
ist.
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Die 11 und 12 zeigen eine sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform ist durch ihre Struktur
gekennzeichnet, die für
eine solche Lötoperation
geeignet ist, daß nicht
ein ganzes Werkstück
in das geschmolzene Lötmittel 2 eingetaucht werden
kann, zum Beispiel, wenn das Lötmittel 2 auf
einen Zuleitungsdraht einer elektronischen oder elektrischen Komponente aufgebracht
wird oder wenn ein Zuleitungsdraht einer Paketkomponente mit einem
Leiter einer druckten Schaltkarte durch das Lötmittel 2 verlötet wird.
In den 11 und 12 ist ein Lötmittelbehälter 20 wie
ein Kasten gebildet, um das geschmolzene Lösungsmittel 2 zu halten,
und hat ein Werkloch 20b zum Herein- und Herausnehmen eines
Werkstückes 22,
das später
beschrieben werden soll, durch eine gepunktete Linie in 12 gezeigt, von dem Lötmittelbehälter 20 in
einer Deckwand 20a und einen inneren Zylinder 20d,
der nach oben oberhalb der Bodenwand 20c des Lötmittelbehälters 20 hervorsteht.
Das obere Ende eines inneren Zylinders 20d befindet sich
unterhalb und entfernt von der Deckwand 20a und umschließt eine
Ebene, die größer ist
als das Werkloch 20b. Eine Teilwand 20e ist in
dem inneren Zylinder 20 an einer Position unterhalb seines
oberen Endes vorgesehen. Diese Trennwand 20e bildet einen
Werktank 20f mit einer offenen Oberseite zum Halten einer vorbestimmten
Menge des geschmolzenen Lötmittels 2 in
einem oberen Abschnitt des inneren Zylinders 20d. Dieser
Werktank 20f hat eine Pumpe 7 in dem Boden und
einen Absorptionsport 20g, der mit dem Einlaßport der
Pumpe 6 kommuniziert. Eine Speicherkammer 20h zum
Aufnehmen des Resonators 14, der koaxial mit dem Ausgangsende
des Transducers 13 verbunden ist, mit nicht gezeigten Gewindelöchern und
Schrauben, ist in einem unteren Abschnitt des Lötmittelbehälters 20 unterhalb
der Trennwand 20e des Werktankes 20f gebildet.
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Der Aufnahmeabschnitt 8,
in dem der Resonator 14 mit dem Preßelement 11 fixiert
ist, ist in der Trennwand 20e gebildet. Mit anderen Worten
sind das Dichtelement 10 und das Druckelement 11 auf den
rückwärtigen Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 gepaßt,
und der Transducer 13 ist mit dem Resonator 14 verbunden,
während
das andere Dichtelement 9 auf den vorderen Halbabschnitt 14b des
Resonators 14 gepaßt
ist. Danach wird der vordere Halbabschnitt 14b des Resonators 14 in
das Loch 8b durch das Loch 8c des Aufnahmeabschnittes 8 von außerhalb
der Lagerkammer 20h ohne Kontakt eingesetzt, während das
Lötmittel 2 nicht
in dem Werktank 20f des Lötmittelbehälters 20 vorliegt,
so daß der
obere Endabschnitt des Resonators 14 in das Innere des
Werktanks 20f hervorsteht. Danach wird das Fenster 11a des
Preßelementes 11 auf
den rückwärtigen Halbabschnitt 14c des
Resonators 14 kontaktfrei gepaßt, und die Schrauben 12 werden
in die Gewindelöcher 8e des
Aufnahmeabschnittes 8 durch die Durchgangslöcher 11c geschraubt,
um das Preßelement 11 an
dem Aufnahmeabschnitt 8 zu befestigen, wodurch der Resonator 14 an
dem Lötmittelbehälter 20 in
einer solchen Weise befestigt ist, daß er von dem Aufnahmeabschnitt
8, dem Preßelement 11 und
den Dichtelementen 9 und 10 gehalten wird, die zusammengedrückt sind,
wobei sie Rückstellelastizität speichern.
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Innerhalb des Lötmittelbehälters 20 ist eine Umlaufpassage 21 durch
die Umfangswand 20i, die Bodenwand 20c und den
inneren Zylinder 20d des Lötmittelbehälters 20 gebildet.
Ein Heizer 7 ist in der Zirkulationspassage 21 angeordnet,
so daß das
Lötmittel 2,
das in den Lötmittelbehälter 20 gegossen wird,
durch die Heizwirkung des Heizers 7 geschmolzen wird und
in Richtungen umläuft,
die durch Pfeile angezeigt sind, getrieben durch die Pumpe 6.
Bei dieser Ausführungsform
läuft das
Lötmittel 2,
das aus der Pumpe 6 ausgelassen wird, durch den Absorptionsport 20g von
der Zirkulationspassage 21 zwischen dem inneren Zylinder 20d und
der Bodenwand 20c des Lötmittelbehälters 20 und
sammelt sich innerhalb des Werktankes 20f. Das Lötmittel 2,
das vom Werktank 20 überströmt, tritt
auf die Fläche
des Lötmittels 2 in
dem Lötmittelbehälter 20 von
der Umfangsfläche
des oberen Endes des inneren Zylinders 20d, kehrt in die
Zirkulationspassage 21 zurück und wird von der Pumpe 6 von
dem Absorptionsport 20g aufgenommen.
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Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform, wenn
das geschmolzene Lötmittel 2 in
die Richtungen umströmt,
die durch die Pfeile in 11 angezeigt
sind, bewegt sich die Oberfläche
des Lötmittels 2
vom Werktank 20f durch Oberflächenspannung nach oben und
zeigt eine Spiegelfläche,
und es wird bewirkt, daß der
Resonator 14 mit vertikaler Ultraschallschwingung resoniert,
indem Energie an den Transducer 13 geliefert wird, das
Lötmittel 2 kann
beispielsweise auf einen Zuleitungsdraht 22a einer elektronischen
oder elektrischen Komponente 22 aufgebracht werden, die
in 11 durch eine Phantomlinie gezeigt
ist, welche ein Teil des Werkstückes
ist, indem das Werkstück
in dem Lötmittelbehälter 20 durch
das Werkloch 20b von oberhalb des Lötmittelbehälters 20 eingerichtet
wird, der Zuleitungsdraht 22a der elektronischen oder elektrischen
Komponente in das Lötmittel 2 in
den Werktank 20a eingetaucht wird und er so angeordnet
wird, daß es
dem Resonator 14 gegenübersteht.
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Nicht gezeigt in dieser Ausführungsform
ist es möglich,
das Lötmittel 2 auf
den Zuleitungsdraht 22a der elektronischen oder elektrischen
Komponente 22 aufzubringen, indem die elektronische oder elektrische
Komponente 22 mit einer nicht gezeigten Werkstück-Halteeinheit
gehalten wird, die in dem Lötmittelbehälter 20 vorgesehen
ist oder getrennt von dem Lötmittelbehälter 20 vorgesehen
ist.
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13 zeigt
eine siebte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In dieser Figur ist ein Lötmittelbehälter 30 wie
eine Badewanne gebildet, mit einer offenen Oberseite, zum Halten
des geschmolzenen Lötmittels 2,
und er hat einen Heizer 31, der in der Bodenwand 30a eingebettet
ist, zum Heizen und Schmelzen des Lötmittels 2, und einen Aufnahmeabschnitt 32 in
der Bodenwand 30a. Der Aufnahmeabschnitt 32 hat
ein Loch 32b, das sich von der Bodenwand 30a zu
einem Vorsprungsabschnitt 32a erstreckt, der sich von der
Außenseite
des Bodenwandes 30a nach außen erstreckt. Dieses Loch 32b hat
einen kreisförmigen
Querschnitt ähnlich
dem des vorderen Halbabschnittes 33b und größer als dieser,
der sich vor (obere Seite der 13)
dem Halteabschnitt 33a eines Resonators 33 befindet
und mit innerhalb und außerhalb
des Lötmittelbehälters 30 kommuniziert.
Ein Loch 32b mit einer Schraube mit Innengewinde größer als
das Loch 32b ist stufenweise und koaxial mit dem Loch 32b auf
der Seite des hervorstehenden Abschnitts 32a des Loches 32b gebildet,
und eine Stufenfläche,
die wie eine geschlossene Schleife in einem Verbindungsbereich zwischen
dem Loch 32c und dem Loch 32b gebildet ist, dient
als eine Aufnahmefläche 32d zum
Aufnehmen des Halteabschnitts 33a des Resonators 33.
Ein Preßelement 34 zum
Halten des Resonators 33 in dem Lötmittelbehälter 30 mit dem Aufnahmeabschnitt 32 hat
eine Schraube mit Außengewinde,
die in die Schraube mit Innengewinde in dem Loch 32c auf
dessen Außenumfangsfläche geschraubt
werden soll, und einen Werkzeugseingriffsabschnitt 34a,
in dem keine Schraube mit Außengewinde
in dem rückwärtigen Endabschnitt
der Außenumfangsfläche gebildet
ist. Ein Fenster 34b mit einem kreisförmigen Querschnitt ähnlich dem
des rückwärtigen Halbabschnittes 32c und
größer als
dieser, das sich hinter dem Halteabschnitt 33a des Resonators 33 befindet, ist
in der Mitte des Preßelementes 34 gebildet.
Dichtelemente 35 und 36 sind aus einem Material
gebildet, an dem das geschmolzene Lötmittel 2 schwer anhaftet,
so wie Fluoroharz oder Teflon, und hat im wesentlichen dieselbe
Form einer geschlossenen Schleife wie die Aufnahmefläche 32d.
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Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform werden
die Dichtelemente 35 und 36 auf den vorderen Halbabschnitt 33b und
den rückwärtigen Halbabschnitt 33c des
Resonators 33 gepaßt,
der vordere Halbabschnitt 33b des Resonators 33 wird
in das Loch 32b durch das Loch 32b von außerhalb
des Lötmittelbehälters 1 kontaktfrei
eingesetzt, während
das Lötmittel 2 in
dem Lötmittelbehälter 30 nicht
vorliegt, der obere Endabschnitt des Resonators 30 ragt
in das Innere des Lötmittelbehälters 1 hervor,
das Fenster 34b des Preßelementes 34 ist
auf den rückwärtigen Halbabschnitt 33c des
Resonators 33 gepaßt, das
Preßelement 34 ist
in das Loch 32c des Aufnahmeabschnitts 32 durch
Eingriff zwischen der Schraube mit Außengewinde und der Schraube
mit Innengewinde gepaßt,
ein Werkzeug, so wie ein Spannstück, ist
in den Werkzeugeingriffsabschnitt 34a des Preßelementes 34 eingesetzt,
und das Preßelement 34 wird
an dem Aufnahmeabschnitt 32 festgehalten und fixiert, wodurch
der Halteabschnitt 33a des Resonators 33 durch
den Aufnahmeabschnitt 32, das Preßelement 34 und die
Dichtelemente 35 und 36 gehalten wird. Somit kann
der Resonator 14 in dem Lötmittelbehälter 30 befestigt
werden.
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In diesem Zustand wird das Lötmittel 2 in
den Lötmittelbehälter 30 gegossen,
der Heizer 31 wird aktiviert, um Wärme zu erzeugen, um das Lötmittel 2 aufzuschmelzen,
der Resonator 33 wird zu vertikaler Ultraschallschwingung
in Resonanz versetzt, indem Energie an den nicht gezeigten Transducer
geliefert wird, der koaxial mit dem rückwärtigen Halbabschnitt 33c des
Resonators 33 mit einem nicht gezeigten Gewindeloch und
einer nicht gezeigten Schraube, die in das Loch geschraubt ist,
verbunden ist, ein nicht gezeigtes Werkstück wird von oberhalb des Lötmittelbehälters 30 in
das geschmolzene Lötmittel 2 getaucht,
wodurch das Lötmittel 2 auf
das Werkstück aufgebracht
werden kann. Daher kann eine Ultraschall-Vibrationslötvorriehtung mit einer einfachen Struktur
zur Verfügung
gestellt werden, die für
die Kleinmengenproduktion geeignet ist und das Lötmittel 2 nicht umwälzt.
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Bei der obigen fünften bis siebten Ausführungsform
wird, da die Dichtelemente 9, 10, 35 und 36 auf
beiden Seiten der Halteabschnitte 14a und 33a der
Resonatoren 14 und 33 angeordnet sind, verhindert,
daß Lötmittel 2 von
der Kontaktfläche
zwischen dem Aufnahmeabschnitt 8 und dem Halteabschnitt 14a und
der Kontaktfläche
zwischen dem Preßelement 11 und
dem Halteabschnitt 14a ausleckt, selbst wenn das Lötmittel 2 auf
eine hohe Temperatur von 230 bis 300°C aufgeschmolzen wird und sich
die Oberflächenspannung
des Lötmittels 2 verringert. Wenn
jedoch die Schmelztemperatur des Lötmittels 2 gering
ist und die Oberflächenspannung
hoch ist, kann verhindert werden, daß das Lötmittel 2 aus der Kontaktfläche zwischen
dem Aufnahmeabschnitt 8 und dem Halteabschnitt 14a und
der Kontaktfläche zwischen
dem Preßelement 11 und
dem Halteabschnitt 14a ausleckt, selbst wenn die Dichtelemente 9, 10, 35 und 36 weggelassen
werden, obwohl dies vom Typ und der Schmelztemperatur des Lötmittels 2 abhängt.
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14 zeigt
eine achte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. In der Figur weist ein Resonator 40,
der äquivalent
den Resonatoren 14 und 33 der ersten bis dritten
Ausführungsform
ist, ein Ultraschallhorn 41, das wie eine Stange gebildet
ist, und aus einer Legierung, so wie Titanlegierung, hergestellt
ist, einen stangenförmigen
Verstärker 42,
der koaxial mit einem Ende des Ultraschallhorns 41 mit einem
nicht gezeigten Gewindeloch und einer nicht gezeigten Schraube verbunden
ist und aus einem Material, wie Titan, Aluminium oder gehärtetes Eisen hergestellt
ist, und einen stangenförmigen
Rippenverstärker 43,
der koaxial mit einem Ende des Verstärkers 22 verbunden
ist, durch ein nicht gezeigtes Gewindeloch und eine nicht gezeigte
Schraube, und hergestellt aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit,
so wie Aluminium, auf. Mit einem Ende dieses Rippenverstärkers 43 ist
koaxial das Ausgangsende eines Transducers 44 verbunden,
der äquivalent
zu dem Transducer 13 der fünften bis siebten Ausführungsform
ist, durch ein nicht gezeigtes Gewindeloch und eine nicht gezeigte
Schraube. Wenn man von diesem Transducer 44 her sieht,
hat der Rippenverstärker 43 eine
Länge gleich ½ der Wellenlänge von
dem Punkt f11 der maximalen Schwingungsamplitude zu dem nächsten Punkt
f13 maximaler Schwingungsamplitude durch einen Knotenpunkt f12,
der Verstärker 42 hat
eine Länge
gleich % der Wellenlänge
von dem Punkt f13 maximaler Schwingungsamplitude zu dem nächsten Punkt
f15 maximaler Schwingungsamplitude durch einen Knotenpunkt f14,
und das Ultraschallhorn 41 hat eine Länge gleich ½ der Wellenlänge von
dem Punkt f15 maximaler Schwingungsamplitude zu dem nächsten Punkt
f17 maximaler Schwingungsamplitude durch einen Knotenpunkt f16.
Ein Halteabschnitt 41a in Form einer geschlossenen Schleife
ist auf der Außenumfangsfläche des
Ultraschallhorns 41 an dem Knotenpunkt f16 vorgesehen.
Die Ausgangsenden des Verstärkers 42,
des Rippenverstärkers 43 und
des Transducers 44 haben Ausnehmungsbereiche 42a, 42b, 43a, 43b und 44a zum
Aufnehmen eines nicht gezeigten Werkzeuges für das Verbinden und Lösen in deren Außenumfangsflächen. Der
Rippenverstärker 43 wird
aus einer Aluminiumstange durch Schneiden hergestellt und hat eine
Vielzahl Nuten 43c in seiner Außenumfangsfläche, die
in Umfangsrichtung in gleichen Intervallen angeordnet und so geformt
sind, daß sie
gute Strahlungseigenschaften haben.
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Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform, wenn
der Halteabschnitt 41a des Ultraschallhorns des Resonators 40 durch
den Aufnahmeabschnitt 8 oder 32 und das Preßelementen 11 oder 34 gehalten wird
und in dem Lötmittelbehälter 1, 20 oder 30 festgelegt
wird, um eine Lötoperation
durchzuführen,
wie die Resonatoren 14 und 33 der fünften bis
siebten Ausführungsform,
wird Wärme,
die von dem geschmolzenen Lötmittel 2 auf
den Rippenverstärker 43 durch
das Ultraschallhorn 41 und den Verstärker 42 übertragen
wird, von dem Rippenverstärker 43 abgestrahlt,
der aus einem Material mit hohen Strahlungseigenschaften hergestellt
ist, und prak tisch nicht an dem Transducer 44 übertragen,
so daß es möglich gemacht
wird, den Transducer 44 vor Hitze zu schützen.
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Da eine Vielzahl Rippen in einer
Längsrichtung
des Rippenverstärkers 43 auf
der Außenumfangsfläche des
Rippenverstärkers 43 vorgesehen
ist und Nuten 43c zwischen benachbarten Rippen gebildet
sind, ist die Strahlungsfläche
groß.
Daher können die
Strahlungseigenschaften des Rippenverstärkers 43 weiter verbessert
werden.
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Da die Vielzahl der Nuten 43c in
dem Rippenverstärker 43 in
gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, können die
Tiefen der Nuten 43c gleich gemacht werden, und die Längen der
Nuten 43 können
auch gleichgemacht werden, um den Schwerpunkt des Rippenverstärkers 43 in
die Mitte des Rippenverstärkers 43 zu
bringen, wodurch der Rippenverstärker 43 Ultraschallschwingung
von dem Transducer 44 auf den Verstärker 42 in effizienter
Weise übertragen
kann.
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Die 15 und 16 zeigen Rippenverstärker, die
sich von dem obigen Rippenverstärker
unterscheiden. Der Rippenverstärker 43A,
der in 15 gezeigt ist,
hat eine Vielzahl von Nuten 43d, die in gleichen Intervallen
in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, die gleiche Tiefe haben
und bis hinauf zu beiden Enden des Rippenverstärkers 43A gebildet sind.
Der Rippenverstärker 43A hat
Gewindelöcher 43e und 43f mit
einer vorbestimmten Tiefe in den Mittelabschnitten beider Endflächen. Der
Transducer 44 ist mit dem Rippenverstärker 43A mit dem Gewindeloch 43e,
wie in 14 gezeigt, verbunden,
und der Verstärker 42 oder
das Ultraschallhorn 41 ist mit dem Rippenverstärker 43A mit
dem anderen Gewindeloch 43f verbunden.
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Der Rippenverstärker 43B, der in 16 gezeigt ist, hat eine
Vielzahl Nuten 43g, die dieselbe Tiefe haben und in gleichen
Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet sind, und die Anzahl der
Nuten 43g ist größer und
sie sind tiefer ausgebildet als die des Rippenverstärkers 43A,
der in 15 gezeigt ist, um
weiter die Wärmestrahlungseigenschaften
zu verbessern. Beide Endflächen
des Rippenverstärkers 43B haben
jeweils hervorstehende Abschnitte 43h und 43i mit
einer Außenumfangsfläche in Kontakt
mit dem Halbkreis-Bodenbereich jeder Nut 43g, und Gewindelöcher 43j und 43k ähnlich den
Gewindelöchern 43e und 43f die
in 15 gezeigt sind, sind
in den Endflächen
der Vorsprungsabschnitte 43h bzw. 43i gebildet.