JP2016507378A - 電動igu用の超音波はんだ付処理 - Google Patents
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Abstract
本発明は、断熱ガラスユニット(71)の層間に位置するエレクトロクロミック装置のはんだタブ(61)にワイヤ(62)をはんだ付けする超音波はんだ付け工具(10)を提供する。はんだ付け工具(10)は、人間工学的に設計されたハンドル(11)とはんだこて先頭部(48)とを有し、使用中のオペレータの快適さを向上させ、断熱ガラスユニット(71)の表面がはんだこて先(40)と接触しないことを確実にする特徴を提供する。本発明の一実施形態は、理想的なはんだ接合を形成するようトラフ(49)を有するはんだ付けこて先(40)を含む、自動供給はんだ付け工具を提供する。本発明は、正確な位置で基板(72)にワイヤ(62)を固定するクランプ(80)を有し、はんだこて先(40)と断熱ガラスユニット(71)との間の誤った接触を防止する。理想的なはんだ接合を形成する方法も提供する。【選択図】 図1
Description
関連出願の相互参照
本願は、それぞれ「電動IGU用の超音波はんだ付処理」なる名称の2012年12月13日付で出願された米国特許仮出願第61/736,801号および2013年2月14日付で出願された米国特許仮出願第61/764,780号の出願日の権利を主張し、その開示を本願に参照として組み込む。
本願は、それぞれ「電動IGU用の超音波はんだ付処理」なる名称の2012年12月13日付で出願された米国特許仮出願第61/736,801号および2013年2月14日付で出願された米国特許仮出願第61/764,780号の出願日の権利を主張し、その開示を本願に参照として組み込む。
例えば、エレクトロクロミック装置のような薄膜装置は、断熱ガラスユニット(INSULATING GLASS UNIT;IGU)内に組み込まれたガラス基板上に堆積される。本特許出願は、装置上のバスバーに電気相互接続をはんだ付けする処理、機器、および、材料に関わる。
エレクトロクロミックガラスは、電位の印可に応じて着色等の光学特性が変化するエレクトロクロミック材料よりなるため、装置は多かれ少なかれ透明となり、あるいは、多かれ少なかれ反射性を有する。典型的な従来技術のエレクトロクロミック装置は、対電極層と、対電極層と略平行に堆積されるエレクトロクロミック材料層と、エレクトロクロミック層から対電極層を離間させるイオン伝導性層とを含む。更に、対電極層とエレクトロクロミック層と略平行であり、接触している二枚の透明な導電層も設けられている。
対電極層、エレクトロクロミック材料層、イオン伝導性層、および、導電層を構成する材料は公知であり、例えば、本願に参照として組み込む米国特許出願第2008/0169185号公報に記載されており、略透明な酸化物または窒化物であることが望ましい。例えば、それぞれの導電層を低電圧電源に接続することでエレクトロクロミック装置の層状構造にわたって電位が印可されると、対電極層に蓄えられたLI+イオン等のイオンが対電極層からイオン伝導性層を通って、エレクトロクロミック層まで流れる。
更に、電子は、対電極層から低電圧電源を含む外部回路を回ってエレクトロクロミック層に流れ、対電極層とエレクトロクロミック層において電荷中性を維持している。エレクトロクロミック層へのイオンや電子の移動により、補完的EC装置におけるエレクトロクロミック層、更に、任意には対電極層の光学特性が変化し、エレクトロクロミック装置の着色、更には、透明性が変化する。
本願で用いるように、「断熱ガラスユニット(IGU)」なる用語は、縁に沿ってスペーサ(金属、プラスチック、発泡体、樹脂系)によって離間され、層間に「断熱空間」(または、他の気体、例えば、アルゴン、窒素、クリプトン)といった空所を形成するよう封止された二枚以上のガラスを意味する。IGUは、本願で更に説明するように、内部ガラスパネルとEC装置とを有する。
電子装置への電気接続は、接着接合されたスペーサの外部にある厚膜銀(AG)はんだタブによって実現される。はんだタブは、IGU内にある導電装置層と接触する厚膜AGバスバーに電気接続される。電力を供給するワイヤは、バスバーにはんだ付けされ、バスバーはスペーサの外部にあるはんだタブで終端している。はんだタブへの取り付けが行われる二枚のガラス基板間の空間は狭く、高さも約6MM(ミリメートル)未満である。
本発明は、超音波はんだ付け工具およびはんだ付け方法に関わる。本開示の一態様によるはんだ付け工具は、少なくとも一つのリブによって超音波はんだ付け素子が固定されたハンドルを有する。超音波はんだ付け素子は、好ましくは、はんだこて先の頭部にトラフを設けることで断熱ガラスユニットの平行な基板間で動作し得るはんだこて先を受容するよう適応される。
本開示の一態様によるはんだ付け工具のリブは、追加的な相互接続素子を組み込むよう適応される。追加的な相互接続素子の一つは、はんだこて先の頭部に対して略平行に搭載されて、はんだ付け工具の動作中に頭部の角ピッチを正確に反映する、バブルレベルでもよい。
本開示の一態様によるはんだ付け工具は、工具に電源を直接的に投入するトリガを使用してもよい。トリガは、デジタルタイマ回路に信号を送ることで工具に電源を投入してもよい。デジタルタイマ回路は、超音波はんだ付け素子に電源を投入するスイッチと、はんだ付け工具上の表示LEDと、はんだ付けサイクルが完了した際に表示する可聴信号生成器とを含むことが望ましい。
本開示の一態様によるはんだ付け工具は、所望のはんだ接合場所にはんだを供給することができる自動供給はんだ工具である。自動工具は、はんだロール、駆動ローラ、ギアモータ、および、はんだ供給管を含む相互接続素子が少なくとも一つのリブに搭載されていてもよい。
本開示の一態様による自動はんだ付け工具において、少なくとも一つのリブにはんだロールが搭載され、はんだロールに駆動ローラが搭載され、駆動ローラにはんだ供給管が搭載されてもよい。ギアモータは、駆動ローラに搭載されて駆動ローラを回転するよう適応される。駆動ローラは、はんだ供給管を通じてはんだロールからはんだを移動してもよい。はんだは、はんだこて先の頭部において供給管から出現する。
本発明の一態様によるギアモータは、固定容量のはんだをはんだ付け用頭部に供給してもよい。別の実施形態では、ギアモータは、供給するはんだの容積を変更するよう調節可能でもよい。
本開示の一態様によるはんだ付け工具は、トラフを含むはんだこて先の頭部を有してもよい。はんだ供給口は、こて先の外表面からトラフまで延在してもよい。供給口は、供給管からトラフまではんだを運ぶよう適応される。本開示の別の態様では、はんだ供給口に入る前に供給管からのはんだを受容し融解するよう適応されるはんだウェルが使用されてもよい。
本開示の別の態様は、トラフを含む頭部を有する細長い部材であるはんだこて先に関わる。トラフは、はんだ付け処理中ワイヤを囲むよう適応され、はんだ付け素子に対して略水平に方向付けられ得る。はんだ供給口は、はんだこて先の外表面からトラフに延在し、毛細管現象によってはんだを運ぶような大きさに形成されることが好ましい。本開示の一態様によると、トラフは放物線状の輪郭を有する。はんだこて先はまた、はんだ供給口に入る前にはんだを融解するはんだウェルを有してもよい。
本開示の一態様によるはんだ接合を形成する方法は、望ましくは、クランプを使用する。クランプは、筐体と、上顎と、下顎と、スレッドと、ばねとを有する。筐体は、スレッドを受容するチャンバーを有し、スレッドは、チャンバー内で少なくとも一次元に自由に移動可能である。ばねもチャンバー内に位置される。上顎は筐体に接続され得、下顎はスレッドに接続され得る。ばねは、上顎と下顎を互いに近接した状態で維持するようスレッドと筐体に力を付与し得る。
クランプの一態様によると、筐体から延在するスタブ、および、スレッドから延在するビームが設けられてもよい。ビームは、筐体におけるスロットによって画成される経路に沿って自由に移動可能である。ビームとスタブは同一方向に延在されるため、オペレータは片手でスタブに対してビームの位置を調節することができ、上顎と下顎の近接さを変更することができる。本開示の別の態様によると、下顎には保護材料が取り付けられていてもよい。
本開示の一態様による、はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けする方法は、望ましくは、はんだ付けされるべきワイヤを準備するステップと、はんだタブを洗浄するステップと、はんだタブ上にワイヤを位置決めするステップと、クランプを用いてワイヤを定位置に固定するステップと、ワイヤをはんだ付けするようはんだ付け工具を位置決めするステップと、はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けするステップと、を備え、はんだ接合は絶縁ガラスユニットの層間の空間に形成される。
別の態様による、ワイヤを超音波的にはんだ付けする方法は、精密な容積のはんだをはんだ接合に運ぶことで理想的なはんだ接合を形成し、最小限のはんだで所望の引っ張り強さを有するはんだ接合を形成することを含み得る。ある実施形態では、はんだは、精密な容積のはんだが使用されることが確実になることを補助するよう、はんだ付け処理の前にワイヤに事前に塗布されてもよい。別の実施形態では、はんだは、自動供給はんだ付け工具を用いてはんだ付け処理中に運ばれてもよい。
本開示の一態様によると、はんだ接合の質は、接合に供給されるはんだの容積やはんだ付け工具とワイヤとの間の接触持続時間をモニタリングすることで制御され得る。
本発明の技術的内容のより完全な理解およびその様々な利点は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明を参考することで明らかとなるであろう。
図1は、本発明のはんだ付け工具の例示的な実施形態を示す図である。
図2は図1のはんだ付け工具の上面図である。
図3は、図1のはんだ付け工具の断面図である。
図4Aは、製造の多数の段階における、本発明によるはんだこて先の一実施形態を示す図である。
図4Bは、図4Aのはんだこて先の斜視図である。
図5は、本発明の一実施形態によるはんだこて先の頭部を示す拡大図である。
図6は、動作中のはんだこて先の分離図である。
図7は、本発明の一実施形態による、使用中のはんだ付け工具、クランプ、ワイヤ、および、IGUを示す図である。
図8は、本発明の一実施形態によるクランプを示す図である。
図9は、本発明によるクランプの変形例を示す図である。
図10は、IGUにワイヤを固定するクランプを示す分離図である。
図11は、図7のはんだこて先、ワイヤ、および、クランプを示す拡大図である。
図12は、理想的なはんだ接合の拡大図である。
図12Aは、図12の理想的なはんだ接合の断面図である。
図13は、事前に形成されたはんだが取り付けられたワイヤの側面図及び正面図である。
図14は、本発明の一実施形態によるワイヤをはんだ付けする処理を示すフローチャートである。
本願で開示する発明は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は本発明の原理および有用性を例示するものに過ぎないことは理解されるであろう。したがって、例示する実施形態に多数の変更が加えられてもよく、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の配置が考えられ得ることも理解されるであろう。
全体的な処理の流れ
例えば、米国特許第5,321,544号、第5,404,244号、第7,327,610号、第7,593,154号、および、第8,482,837号に記載されるように、当業者に公知の方法によって薄膜および他の構造がガラス装置基板上に堆積される。
例えば、米国特許第5,321,544号、第5,404,244号、第7,327,610号、第7,593,154号、および、第8,482,837号に記載されるように、当業者に公知の方法によって薄膜および他の構造がガラス装置基板上に堆積される。
厚膜銀(AG)ペーストは、装置の少なくとも一部分を横切ってはんだタブで終端するバスバーを形成するよう塗布される。ペーストは、乾燥されて燃やされることによって、はんだ付け可能なバスバーを形成する。ある実施形態では、バスバーは380乃至420°Cで燃やされる。
ある実施形態では、バスバーは、単一のガラスシート上、多層(2枚以上)ラミネート構造上に配置される、または、IGUの一部である。ある実施形態では、マルチワイヤケーブルは、IGUスペーサに取り付けられ、個々のワイヤは適当なはんだタブにルーティングされる。ある実施形態では、厚膜AGはんだタブに後にはんだ付けされ得る各ワイヤに、制御された量のはんだが直接的に添えられる。ある実施形態において、ワイヤは、はんだタブ上で位置決めされ、クランプまたは他の機構によって定位置に保持されることで、ガラス縁が損傷されず、はんだフローの程度が制御される。ある実施形態では、はんだ付けされた領域はコーティングされ、その後、二次的なIGUシールが適用される。最後に、薄膜IGUがテストされる。
図1を参照するに、本発明によるはんだ付け工具10を示す。ある実施形態では、はんだ付け工具10のハンドル11は、オペレータの掌に合うように形成されている。図示する実施形態におけるハンドル11は、一般的に長方形であり、互いに対して略鏡像となる二片よりなる。これら二片は、図2に示す線A−Aについて鏡像をなしている。また、これらの片はねじ止め、圧入、接着、溶接、または同様の方法で接合される。図示する実施形態では、組み立てられたハンドル11の長さは約5インチ、幅は2インチ、奥行きは1インチである。ある実施形態では、ハンドル11は、プラスチック、炭素繊維、ケブラー、樹脂、アルミニウム、または他の複合材料等の軽量材料よりなる。
ハンドル11は、ハンドル11の前部に、はんだ付け素子30に電源を投入するトリガ12を有する。ある実施形態では、トリガ12は、はんだ付け工具10の動作を快適にするために、はんだこて先40と同じ方向を向いている。トリガ12は、ハンドル11を把持した際にユーザの人差し指が位置決めされるプラットホーム13に隣接して、ハンドル11の上部に位置し得る。
図示する実施形態では、プラットホーム13は、トリガ12の上方でハンドル11の上部に接続されている。ある実施形態では、プラットホーム13は、製造費を下げるために、ハンドル11の一部として成形される長方形の板でもよい。他の実施形態では、プラットホーム13は別途製造され、当然のことながら使用される材料に応じて、ねじ止め、接着、溶接、または、二つの物体を一緒に固定する同様の方法によってハンドル11に取り付けられてもよい。プラットホーム13は、はんだ付け素子30を固定するための十分なベースを提供するよう、必要に応じてハンドル11の上部の周囲を超えて延在してもよい。したがって、プラットホーム13の大きさは、はんだ付け工具10において使用されるべきはんだ付け素子30によって決定される。ある実施形態では、プラットホーム13は、はんだ付け素子30の外ケーシング15の直径よりも広いため、リブ14をプラットホーム13から延在して外ケーシング15の周りに配置することができる。ある実施形態では、プラットホーム13は、均一の厚さを有するはんだ付け素子30の外ケーシング15のセグメントと少なくとも同じ程度に長い。
図1に示す実施形態におけるはんだ付け素子30は、超音波はんだ付け素子、例えば、MBR ELECTRONICS GMBH ULTRASONIC SOLDERING SYSTEM USS−9210である。本実施形態におけるはんだ付け素子30は略円筒形の外ケーシング15を有する。外ケーシング15は、熱伝導性の低いプラスチックよりなるため、はんだ付け素子30の動作中に触れても冷たいままである。図示する実施形態では、スリーブ16が外ケーシング15から延在し、該スリーブ16ははんだこて先40を含む。スリーブ16は、はんだ付け素子30の一部である加熱装置(図示せす)によって生成される熱に耐えるよう金属よりなり得る。電力は、ハンドル11からはんだ付け素子30の裏まで延びているワイヤによってはんだ付け素子30に供給される。図示する実施形態におけるはんだ付け素子30の外ケーシング15の長さは約10インチ、直径は2インチである。スリーブ16は、約0.25から1インチの直径を有し、外ケーシング15の前部から約5.25インチだけ延在している。はんだ付け素子30は、プラットホーム13の上部に位置決めされ、リブ14によって囲まれている。リブ14は、プラットホーム13からはんだ付け素子30の側部に沿って上方に延在している。リブ14自体は、はんだ付け工具10の中線(図2の線A−A)に到達する。このため、ハンドル11の二つの半部分が接合されると、リブ14の自由端部が他方の半部分からの対応するリブ14と接触するか略接触して、互いと固定される。これにより、はんだ付け素子30は定位置でロックされる。一実施形態では、半部分を固定するためにねじが使用される。溶接、接着、圧入等を含む、リブ14の半部分を互いと取り付ける別の方法が使用されてもよい。図示する実施形態におけるリブ14の長さは約1.25インチであるが、リブ14の厚さや方向付けに応じて1インチから4インチの範囲でもよい。ある実施形態では、はんだ付け素子30のうちの約1から2インチが最大後部にあるリブ14を超えて延在している状態で、リブ14は、互いと約0.75インチから1.5インチ離間されている。他の実施形態では、はんだ付け工具10は二つのリブ14だけを有し、1つはプラットホーム13の前部、もう1つはその後部に設けられる。はんだ付け工具の各半分におけるリブ14は隣接するリブと平行でもよく、あるいは、幾つかのリブ14は安定性を更に高めるために収束されてもよい。ある実施形態では、リブ14は、二つの半部分が接合された際にはんだ付け素子30を囲む固体片によって置き換えられてもよい。
ある実施形態では、リブ14は、はんだ付け工具10の別の特徴としての搭載装置である。例えば、ブラケット57は、はんだ付け工具10の設計において全ての追加的な相互接続素子を搭載するためにプラットホーム13を支持するかプラットホーム13として機能するよう組み込まれ、リブの一部として成形されてもよい。一実施形態では、図1に示すように、追加的な相互接続素子は、はんだロール54、精密ローラ駆動ギアモータ56、および、および、はんだ供給管53を含み得る。
図3は、はんだ付け工具10の断面図を示す。ハンドル11は、はんだ付け工具10の中線に向かってプレート35から垂直方向に延在する壁33、37、300を有し、壁33、37、300はハンドル11の空洞を画成する。ある実施形態では、前壁および後壁35、37は互いに対して略平行であり、底壁300はプラットホーム13に対して略平行である。ある実施形態では、壁33、37、300、プラットホーム13、および、リブ14を含むハンドル11の各半部分は、成形処理によって固体片として形成されることが好ましい。他の実施形態では、ハンドル11は、工具の一つ以上の素子を構成する別個の片より構成され、はんだ付け工具10を製造するために使用される材料に応じてねじ止め、溶接、接着、または他の適当な手段によって組み立てられる。ある実施形態では、ハンドル11の空洞は、はんだ付け素子30の質量と釣り合いをとり工具のバランスをよりよくするために重りを含んでもよい。
ある実施形態では、前壁35および後壁37は切り込みを有するため、電源(図示せず)をスイッチ32、続いて、はんだ付け素子30に接続するようハンドル11の空洞に電力線17、18を出入りさせることできる。
ある実施形態では、前壁33は、トリガ12がオペレータに押圧されると移動し、それにより、瞬時接触スイッチ32が作動してはんだ付け素子30に電力が供給されるような大きさに形成される。図3に示す実施形態では、トリガ12が握られるとばね34はトリガアンカー31に対して圧縮され、瞬時スイッチ32に回路を完成させてはんだ付け素子30に電力を供給させる。トリガ12が解放されると、ばね34は跳ね返されてトリガ12が元の位置に押し戻されるため、回路が壊されはんだ付け素子30への電力供給がオフにされる。
ある実施形態では、スイッチ32は、電源内に位置するデジタルタイマ回路への入力となる低アンペア定電圧接触スイッチである。ある実施形態では、デジタルタイマ回路は、はんだ付け素子30に電源を投入し、バブルレベル70(図7参照)の下に位置するLED(図示せず)をオンにし、可聴信号生成器を作動してオペレータにはんだ付けサイクルが完了したことを示す。ある実施形態では、はんだ付け素子30への電力は、約4乃至6秒間デジタルタイマ回路によって供給される。その後、タイマは、はんだ付け素子への電力供給をオフにした後約1乃至3秒間LEDをオフにする。ある実施形態では、可聴信号は、電力がLEDに供給されている間は活性化され、LEDと同時にオフにされる。これにより、はんだ付け処理が完了し、はんだこて先がはんだ接合から取り除かれてもよいことがオペレータに示される。
他の実施形態では、プッシュボタン、トグル、ロッカー、スライド、回転スイッチ等の異なるタイプのスイッチが同じで効果で使用され得る。スイッチ32は、はんだ付け素子30の電力要件に耐えられるような大きさに形成されなくてはならない。したがって、選択されたはんだ付け素子によって、使用され得るスイッチが決定される。より多くの電力を必要とするはんだ付け素子は、より高い電力引出に耐えることができるスイッチを必要とする。
図3に示す実施形態では、スイッチ32およびトリガ12のためのアンカー36は、ハンドル11の空洞においてプレート35の一部として形成される。アンカー36は、スイッチ32およびトリガ12を収容するように形成されている。アンカー36は、ハンドル11の二つの半部分を一緒に接合するためにも使用され得る。ある実施形態では、二つの半部分が一緒に配置されると、アンカー36が整列され、ハンドル11の外部から両アンカー36にねじが挿入されて半部分が分離されることが防止される。他の実施形態では、アンカー36は、はんだ付け工具10を製造するために使用される材料に応じて圧入、接着、溶接、または他の適当な方法を通じて一緒に合されるよう適応され得る。
ある実施形態では、ハンドル11は、使用中にオペレータの快適さを向上させるよう側部にグリップパッドが取り付けられている。
ある実施形態では、プラットホーム13は、前壁33および後壁37に隣接し、はんだ付け工具10の前部から後部に実質的に方向付けられている。プラットホーム13は、はんだ付け素子30を固定するためのベースを提供する。プラットホーム13の上部から底部までの厚さは、約0.25から2インチの範囲にある。図示する実施形態では、プラットホーム13の厚さは約0.3から0.75インチである。プラットホーム13は、はんだ付け素子30の重さや、超音波はんだ付け工具10の動作中に生成される振動に耐えるよう十分な厚さを有さなくてはならない。
ある実施形態では、図1に示すように、はんだ付け素子30の外ケーシング15はリブ14によってプラットホーム13に固定されている。ある実施形態では、はんだ付け素子30には、ハンドル11の空洞内にあるスイッチ32から、後壁37における切り込みを通って、はんだ付け素子30の裏まで延びているワイヤ17によって電力が供給される。他の実施形態では、ワイヤ17はスイッチ32から、プラットホーム13を通って、はんだ付け素子30の側部または底部までルーティングされてもよい。ワイヤ17で供給される電力は、はんだ付け素子30の要件によって決定される。ある実施形態では、電力は、超音波要件については5から15ワットの範囲にあり、加熱装置については80ワットである。
ある実施形態では、例えば、ソノトロード等の超音波振動素子は、外ケーシング15に一体化されている。ある実施形態では、ソノトロードは、スリーブ16と同軸なこて先軸38と整列されてもよい。こて先軸38の直径は、約0.3から0.6インチの範囲にある。ある実施形態では、スリーブ16は外ケーシング15の前部から延在し、加熱装置、例えば、セラミックヒータ(図示せず)を含んでもよい。はんだ付け工具10を使用するために、こて先はスリーブ16を通って軸38に挿入されてもよい。
図4は、本発明によるはんだこて先40を示す。ある実施形態では、こて先は、はんだ付け素子30の製造業者によって提供される在庫品である未使用のこて先41から製造され得る。ある実施形態では、はんだこて先40は、鋼、鉄、アルミニウム等の金属よりなり、約0.5から1インチの直径と約7.4から14インチの長さを有する。
はんだこて先40は、その先端部にテール部42を有し、テール部42は、はんだ付け素子30のこて先軸38内に嵌合されるような大きさに形成される(図3)。当業者には、超音波(図示せず)が著しく吹き抜けることなく、また同時に、テール軸39とテール部42の壁間で不要な摩擦を生じる程ぴったりと嵌合させないようテール部42に圧力を加えるために、テール軸39の直径に対して十分な直径をテール部42が有さなくてはならないことが理解されるであろう。ある実施形態では、テール部42は、約0.3から0.6インチの直径と約0.15から0.5インチの長さを有し、その後端部の面ははんだこて先40の前後方向に対して横切っている。はんだ付け素子30のソノトロードは、高周波音波を放射し、該高周波音波はテール部42の面に対して圧力を増加させて、図4Bに示す振動401の方向にはんだこて先40を前後に振動させる。
ある実施形態では、テール部42は肩部43に隣接している。肩部43は、こて先軸38内に嵌合されてもよいが、テール軸39より広くてもよい(図3参照)。はんだこて先40が前後に振動すると、肩部43はテール軸39の出っ張り部301と接触して、テール部42がソノトロードと接触して損傷させることを防止している。ある実施形態では、肩部43の直径は約0.5から1インチであり、長さは約0.5から1インチである。肩部43は、その側部に保持溝44が切り込まれ、動作中にこて先を定位置に固定している。ある実施形態では、保持溝44の長さは、0.15から0.35インチ、幅は0.25から0.5インチ、および、奥行きは0.05から0.2インチである。
はんだこて先40のある実施形態では、スペーサ45は肩部43に近接している。スペーサ45の直径は、約0.2から0.6インチの範囲にあり、長さは約4から5.5インチである。スペーサ45は、はんだこて先本体46に伝わった熱が本体46からスペーサ45および肩部43を通ってテール部42に伝動されて、テール部42を熱膨張させその自由な動きを妨げることがないことを確実にするために十分な長さを有さなくてはならない。
ある実施形態では、こて先本体46はスペーサ45に近接している。本体46の直径は、約0.6から1インチの範囲にあり、長さは約2から4インチの範囲にある。本体46は、本体46の前端部がスリーブ16の前を通って突出している(図1参照)状態で、はんだ付け工具10の動作中にはんだ付け素子30のスリーブ16内に実質的に位置決めされる。ある実施形態では、本体46は、スリーブ16に位置するはんだ付け素子30の加熱装置によって加熱される。加熱装置は、トリガ12がオペレータによって押圧された場合にだけ電力が供給されるはんだ付け工具10の超音波特徴とは異なり、一定の温度を維持するよう常に電力が供給されるセラミックヒータでもよい。
ある実施形態では、ネック部47は、本体46に近接し、頭部48およびネック部47がIGUの層間の狭い空間に嵌合されるよう本体46よりも小さい直径を有する。ある実施形態では、ネック部47の高さは約0.2から0.6インチの範囲内にある。ネック部47の底部は、動作中にはんだこて先40の底部がクランプ80と接触している間、オペレータが前後に工具を円滑に操作することができるよう本体46の底部と平行なままでもよい(図11参照)。ネック部47の長さは、約0.75から3インチの範囲内にある。
ある実施形態では、頭部48はネック部47に近接しており、未使用のはんだこて先の約0.2から0.5インチを切り取り、以下に説明する接続と機械加工を実施することで形成される。他の実施形態では、頭部48は、こて先の残り部分とは区別して製造されて、はんだこて先40を形成するために使用される材料に応じてねじ止め、溶接、または、他の適当な手段を介してネック部47に取り付けられる。頭部48を形成するために切取り部分400が使用された場合、はんだこて先40の近接端部と合わさるよう一側に平坦な表面を形成するよう細工され、はんだこて先40を形成するために使用される材料に応じて溶接、ねじ止め、接着、または、他の適当な手段を介して所定の位置に固定される。ある実施形態では、図4Aに示すように、切取り部分400は、ネック部47の底部の下方で延在し得る。
ある実施形態では、切取り部分400は細工されて、幅が約0.01から0.3インチ、長さが0.2から0.5インチさ、および、奥行きが0.35から1.5インチの範囲にある寸法の長方形の形状を有する頭部48が形成される。ある実施形態では、ネック部47と頭部48は、同じ細工処理中に作成される。他の実施形態では、頭部48とネック部47は別々の製造処理によって形成され、その後、頭部48は方法に適した材料によってはんだこて先40に固定される。
ある実施形態では、頭部48の底部に面が位置している。他の実施形態では、面は、はんだ付け用頭部48上において任意の角度で方向付けられ得る。
ある実施形態では、トラフ49は面上に位置している。トラフ49は、面の一方の側から他方の側まで延在して水平なトラフ49を形成している。トラフ49が水平に方向付けられることで、はんだ付け工具10の人間工学的な感触が改善される。トラフ49が下方に方向付けられると、こて先がIGUの層間の狭い空間に嵌合されるようはんだ接合の上方の低い高さでこて先が操作されることが可能となる。トラフ49により、はんだこて先40の頭部48は、はんだ付けされるべきワイヤを囲うことができ、それにより、以下に説明するように高品質なはんだ接合が形成される。トラフ49の大きさは、はんだ付けされるべきワイヤの大きさに影響されると考えられる。
ある実施形態では、トラフ49の長さは約0.1から1インチ、奥行きは0.1から1インチの寸法の範囲を有する。図4Aに示す実施形態では、トラフ49の長さは約0.05インチ、幅は0.5インチ、奥行きは0.5インチであり、結果として、約0.0125立方インチの容積を有するトラフ49が得られる。頭部48とトラフ49に対して様々な値が示されたが、より大きいあるいはより小さい直径のワイヤを収容するよう、または、より多くのあるいはより少ないはんだを使用するはんだ接合を形成するために寸法が調節され得ることが当業者には理解されるであろう。トラフ49は、図6に示すように、両側が開いていてもよく、また、はんだ接合63のフィレット形状の縁を形成するよう放物線形状を有してもよい。ある実施形態では、トラフ49の形状により、はんだ付け処理中にはんだこて先40によってワイヤが損傷される可能性が低下する。これは、トラフ49によってはんだこて先40がワイヤと接触し難くなるためである。
図5に示す実施形態のトラフ49は、既知の厚さのワイヤに対して理想的なはんだ接合を形成するような大きさに形成されている。ある状況では、理想的なはんだ接合は、ワイヤの両側に平滑なフィレットを有し、該フィレットは平滑で且つ光沢のある表面を有し、ワイヤの半径に略等しい半径を有する。
他の実施形態では、理想的なはんだ接合は、ワイヤの両側に一貫したフィレットを有し、接合の要求される引っ張り強さ試験を満たしているか上回っているはんだ接合である。IGUが使用される適用法は、必要な引っ張り強さを決定するために使用され得る。ある適用法では、例えば、高い風荷重環境等、他よりも高い引っ張り強さを必要とする。ある実施形態では、平行な引っ張り試験において約25Nから90Nの強さを示している。
ある実施形態では、約0.0001から0.0005立方インチのはんだといった最小限のはんだを用いて理想的なはんだ接合を形成することが望ましい。
トラフがより大きいと、引っ張り強さがより大きいはんだ接合が形成されるが、より小さいトラフで使用されるよりも大きい容積のはんだを必要とする。また、トラフがより大きいと、はんだ付け処理中に基板加熱が増加する。これは、はんだを融解させるためにより長期間はんだこて先をIGUに近接させておく必要があり、ガラス基板の縁近くの熱応力によって損傷し得るからである。トラフがより小さいと、必要となるはんだの量が減少するが、はんだ接合の引っ張り強さも低下する。使用するはんだ量が減少すると、高価なはんだ(例えば、97/3インジウム銀)が使用される場合に顕著な経済的恩恵を受けることができる。図6に示すように、理想的なはんだ接合により、はんだはワイヤを完全に囲うことができる。理想的なはんだ接合63は、端部並びに側部(図12A参照)にフィレット形状122(図12参照)を有するため、垂直縁によって形成される弱い接合が減少する。
一変形例では、図5に示すように、ネック部47と頭部48は、トラフ49内から延在し、頭部48を通って、ネック部47の上側に出現するはんだ供給口51を有する。ある実施形態では、はんだ供給口51の直径はネック部47の上部を突破する前に増加して、はんだウェル52を形成する。はんだ60は、はんだウェル52に配置され、供給口51を通ってトラフ49に流される前にはんだウェル52で融解される。ある実施形態では、供給口51の直径は、供給口51を通ってトラフ49まではんだを運ぶ機構として毛細管現象を利用するような大きさに形成される。供給口51の大きさは、直径が約0.01から0.05インチ、長さが0.1から0.5インチの範囲である。はんだウェル52の直径は約0.05から0.1インチであり、長さは0.1から0.3インチの範囲である。はんだウェル52および頭部48は、ウェル52内のはんだを鵜愉快するために約230°C+/−10°Cに加熱され得る。はんだを融解するために必要な温度は、使用するはんだの種類に依存する。ある実施形態では、米国インジウム株式会社(INDIUM CORPORATION OF AMERICA)から入手可能な共晶97/3インジウム銀はんだが使用され、その融点は140°乃至150°Fである。熱は、はんだ付け素子30の加熱装置によって供給される。熱は、熱伝導を介してはんだこて先40中を移動して、はんだウェル52を加熱する。ある実施形態では、はんだ60は、はんだ付け工具10のはんだ供給管53からはんだウェル52に堆積され得る。
図7に示すように、はんだ付け工具10の一実施形態はバブルレベル70を含んでもよい。バブルレベル70は、動作中に代替のはんだ付け工具74をユーザが正しく方向付けられるよう補助して、IGUの任意の面と偶発的に接触することを防止する。図示する実施形態におけるバブルレベル70は、代替のはんだ付け工具74のリブ14によって形成される表面に搭載される。ある実施形態では、レベル70は、ねじ止め、接着、または、他の方法で表面に永久的に固定され得る。他の実施形態では、レベル70は、オペレータがはんだ付け工具を正しく使用できるよう訓練するために、代替のはんだ付け工具74に一時的に固定されてもよい。オペレータが十分なスキルを持っていると判断されると、バブルレベル70は取り外されるため、代替のはんだ付け工具74の重さと大きさが減少され、同時に、動作中のはんだこて先40の可視性が向上される。ある実施形態では、レベル70は代替のはんだ付け工具74の前部から後部に方向付られ、バブルレベル70がこて先本体46の水平ピッチを反映するようこて先本体46と略平行に配置される。
図1を再び参照するに、ある実施形態では、はんだロール54、はんだ駆動ローラ55、精密ローラ駆動ギアモータ56、および、はんだ供給管53は、本発明のはんだ付け工具10と組み合わされて自動供給超音波はんだ付け工具を構成する。ある実施形態では、自動供給はんだ付け工具を使用することで、はんだ付け処理の前にワイヤにはんだを事前塗布するステップを排除することができ、それにより、はんだ付けされるべきワイヤを準備するために必要な努力が減少される。
図1に示す実施形態では、ブラケット57は、リブ14の一部として構成され、はんだロール54を収容し、動作時には自由に回転できるようにしている。同じブラケット57が精密ローラ駆動ギアモータ56およびはんだ供給管53も支持するよう適応され得る。ある実施形態では、ギアモータ56は、ロール54から接線方向にはんだを引きはがし、はんだを供給管53に押し込みはんだ付け用頭部48にまで運ぶよう位置決めされるローラ(図3参照)を回動させる。ギアモータ56は、はんだ付け素子30に電力を供給するために使用されるものと同じトリガ12によって作動され得る。ギアモータ56は、各はんだ接合を形成する際に、はんだが無駄にならないことを確実にするために精密な量のはんだをはんだ付け用頭部48に運ぶことができ、結果として、最小限のはんだを使用してはんだ接合を形成することができる。ある実施形態では、ギアモータ56は、ギアモータ56に電力が供給される度にオペレータがより多くのあるいはより少ないはんだをはんだ付け用頭部48に供給することができるよう調節可能である。
ある実施形態では、ギアモータ56は、トリガ12が押圧されている全継続時間にわたってはんだ付け用頭部48にはんだを供給し続けてもよい。他の実施形態では、ギアモータ56は、トリガ12が押圧される度に固定の期間にわたってはんだを供給し、はんだこて先がはんだ接合を形成し続けはんだ付け処理を完了するまで、はんだの供給を停止する。
ある実施形態では、バブルレベルは、オペレータが自動供給はんだ付け工具の恩恵を利用しつつはんだ付け素子のピッチを観察することができるよう、自動供給はんだ付け工具と組み合わされる。
図8を参照するに、本発明によるクランプ80の一実施形態が示される。ある実施形態では、クランプ80は、上顎81および下顎82を有する。上顎81は、アンカー83を有し、アンカー83の高領域から二本のアーム85が延在している。アーム85の下方にあるアンカー83の低領域にはバンパー84が設けられている。ある実施形態では、バンパー84は、アーム85におけるアパーチャ86がワイヤ、および、ワイヤがはんだ付けされるはんだタブ61と正確に整列されるよう補助する。アパーチャ86は、バンパー84がガラス基板72の外縁と接触するまでIGUの層間の空間にアーム85が挿入されると正確に整列される(図10参照)。
アンカー83は、その上面に凹状の窪み100を有することで、はんだ付け工具の動作中に適切なクリアランスを確保している。ある実施形態では、窪み100は、使用中にはんだ付け工具10のスリーブ16を支持し案内するよう使用され得る。凹状の窪み100の半径は、はんだ付け工具10のスリーブ16の半径より大きくてもよい。ある実施形態では、窪み100の半径は約0.25から0.5インチである。ある実施形態では、半径がより大きいと、動作中にはんだ付け工具10がアンカー83の中心に残留するよう影響を及ぼすが、はんだ付け工具10は必ずしも固定のスポットに限定されない。ある実施形態では、アーム85は、アンカー83から離れるように延在し始めると膜によって接続されたままの状態が維持される(図10参照)。膜は、アンカー83の凹状の窪み100に類似する谷部87を有し、はんだ付け工具10の動作中にはんだこて先40を支持し得る。しかしながら、谷部87は、窪み100よりわずかに高められることで、リップ部101を形成する。ある実施形態では、リップ部101は、オペレータがIGUにはんだこて先40を深く挿入しすぎてIGUスペーサ73と接触し損傷させることを防止する。はんだ付け処理中にはんだこて先40が谷部87に沿って移動すると、はんだ付け工具10のスリーブ16はリップ部101と接触して、更なる挿入が防止される(図11参照)。
上顎81のアーム85は、IGU71のガラス基板72とアーム85の底面が接触できるようにしてアンカー83から離れるように延在する。ある実施形態では、アーム85の幅は約0.2から0.5インチであり、長さは約0.4から0.75インチである。アーム85の高さは、IGU71の層間の空間の大きさ未満でもよい。ある実施形態では、アーム85の高さは約0.02から約0.075インチの範囲にある。アーム85は、その間に隙間を画成し、該隙間にワイヤがはんだ付けされるよう位置される。アーム85の下面806もワイヤ用のアパーチャ86を有し、動作中にはんだ付けされるべきワイヤを所定の位置で固定しつつアーム85の底面がIGU71と接触することを可能にする。アパーチャ86の奥行きおよび幅は、はんだ付けされるべきワイヤの大きさによって決められる。ある実施形態では、アパーチャ86の奥行きおよび幅は等しく、約0.02から約0.05インチの範囲にある。アパーチャ86は、IGU71上でのワイヤの位置決めと一致するよう水平方向に方向付られ得る。
ある実施形態では、上顎81のアンカー83は、クランプ筐体88および顎81の構成に基づいてねじ止め、接着、溶接、または、他の適当な方法を用いてクランプ筐体88に固定され得る。ある実施形態では、上顎81は、SAINT−GOBAIN PERFORMANCE PLASTICSから製造されているRULON LR、PTFEプラスチック等の耐温度性、焦げ付き防止性、ひっかき防止性の材料より製造される。他の実施形態では、上顎81はクランプ筐体88の一部として構成され、同じ材料よりなる。
ある実施形態では、図8に示すように、クランプ筐体88は略長方形であり、奥行きが約0.3から0.6インチ、幅が約0.5から1インチ、高さが約2から4インチの範囲の寸法を有する。ある実施形態では、筐体88の上端部は、上顎81を受容し固定するよう適応される。筐体88は、顎スレッド800、案内ロッド801、および、案内ばね802のためのチャンバー89を画成する中央開口部を有する。ある実施形態では、チャンバー89はクランプ筐体88全体にわたって延在していない。チャンバー89は、クランプ80の他の構成要素を収容するよう十分な奥行きを有するが、全体的な強度を増加させて動作中のクランプ80の変形を防止するよう実質的に固体の裏部分を有している。ある実施形態では、チャンバー89は、奥行きが約0.2から約0.5インチ、幅が約0.25から約0.75インチ、および、高さが約1から約3インチの範囲の寸法を有する。
ある実施形態では、チャンバー89は、ばね802および顎スレッド800に対して、チャンバー89の長さにわたって延在する一本以上の案内ロッド801を含む。案内ロッド801は、鋼、アルミニウム、または、他の同様の剛性材料よりなる。ある実施形態では、少なくとも一本の案内ロッド801は、チャンバー89の外側に向かって位置決めされ、少なくとも一本の案内ロッド801はチャンバー89の中心に向かって位置決めされる。外側の案内ロッド801により、スレッド800は動作中にチャンバー89中を上下に移動する際に適切に整列させられる。中心側の案内ロッド801により、ばね802並びにスレッド800は適切に整列させられる。ばね802は、動作中にIGU71に対して上顎81および下顎82を押し付けて所定の位置で保持するに必要な圧縮力を提供するよう、チャンバー89の底部とスレッド800に対して力を付与する。ある実施形態では、ばね802は、オペレータが片手でIGU71に対してクランプ80を取り付けたり取り外したりできる十分に小さな力、例えば、約3から5ポンドの圧縮力で圧縮される。
ある実施形態では、図10に示すように、筐体88から離れるように延在するスタブ103がクランプ筐体88の裏に設けられる。スタブ103は、オペレータがクランプ80を握る際にオペレータの指に適応するよう形成された凹状の下面を有する。図10に示す実施形態では、スタブ103は、ビーム104用のスロット105の下方に位置する。
ある実施形態では、筐体88は、3D印刷処理によって実質的に製造され得、組立時にはわずかな二次動作だけを必要とする。二次動作中に筐体88に取り付けられる必要がある構成要素の一つはカバー804である。カバー804は、筐体88の前部に取り付けられ、チャンバー89の内部にスレッド800とフランジ803を固定することができる。ある実施形態では、カバー804は、定位置に圧入され得る。他の実施形態では、カバー804は、選択された材料に応じてねじ止め、接着、溶接、または、他の適当な手段によって取り付けられ得る。
ある実施形態では、下顎82は、アーム85の下面806に対向する上面805を有する。上面805は、IGU71と均一な接触を維持するために略平坦であり、それにより、ガラス基板72に対する不均一な圧力を回避することができる。ある実施形態では、上面805は、幅が約0.2から約0.5インチ、奥行きが約0.3から約0.75インチの範囲の寸法を有する長方形である。
上面805は、顎フランジ803と上面805を接続する下顎基部807によって支持される。ある実施形態では、下顎82は、クランプ筐体88を形成するために使用されたものと同じ3D印刷処理および材料を用いて製造される。他の実施形態では、下顎82およびフランジ803はポリマー、金属、または、他の固体材料よりなる。図8に示す実施形態では、フランジ803はねじ穴810を有するため、フランジ803はスレッド800に取り付けられる。フランジは、スレッドトング808と合わさるよう裏側に溝を有してもよい。更に別の実施形態では、下顎82は、動作中に基板72が損傷したり、クランプ80が予期しない動きを行うことを防止するために、追加的な保護材料(例えば、ゴム、シリコーン、等)を上面805に配置してもよい。ある実施形態では、材料は、感圧接着剤が塗布された1/16インチの軟ゴムパッドでもよい。
ある実施形態では、スレッド800はチャンバー89内に配置されるが、チャンバー89内を自由に上下に移動することができる。しかしながら、ばね802は、静止時にはチャンバー89の上部でスレッド800を維持するよう力を付与する。スレッド800の形状は、チャンバー89の内側輪郭に倣う。スレッド800の形状は、ある実施形態では長方形である。スレッド800は、クランプ80の動作中に上下に移動することができるよう、チャンバー89よりも長さが短くてもよい。スレッド800は、チャンバー89と比較して短いため、移動距離がより大きくなるが、より短いスレッド800を設けたことで形成される隙間を埋めるためにより長いばね802を必要とし得る。ある実施形態では、スレッド800は、ばねロッド801および外側の案内ロッド801の周りに嵌るよう切欠きを有する。
ある実施形態では、図10に示すように、ビーム104は、スレッド800の裏から筐体88の裏にあるスロット105を通って延在する。ある実施形態では、ビーム104の上部は、使用中にオペレータの腕とビーム104との間に摩擦を生ずるようリリーフカット106を有してもよい。他の実施形態では、ゴムまたは同様の材料等、グリップを改善するためにビーム104の上部に他の材料が塗布されてもよい。更なる別の実施形態では、ビーム104の上部は平面な固体表面を有する。スロット105によって画成される路においてビーム104が上下に移動するとスレッド800も相応じて移動するようにビーム104がスレッド800に固定されてもよい。ある実施形態では、ビーム104はスタブ103と整列され、オペレータがスタブ103を指で把持し、ビーム104の上部を同じ手の親指で把持して二つを一緒に握ることでIGU71に対してクランプ80を適用したり取り除いたりするよう上顎81と下顎82を離間させるような距離だけ離間されている。
スレッド800の前部は略平坦であり、スレッド800上にフランジ803の溝を正しく整列させることを補助する、上部から底部までスレッド800の長さにわたって前方に延在するトング808を有する。ある実施形態では、スレッド800の前部には、一つ以上の位置でスレッド800に対してフランジ803を接続する様々なねじ穴809が設けられているため、クランプ80は調節可能となる。
図9は、厚手のラミネートまたはトリプルペインIGU構成と使用されるよう適応される広い開口クランプ90を示す。図示する実施形態は、スレッド800上のフランジ803の整列における個別変化を可能にするねじ穴809を示す。図示するねじ穴809は例示的に過ぎず、フランジ803が位置決めされ得る様々な場所を増加させるまたは減少させるよう、より多くの或いはより少ない量の穴が含まれてもよいことは理解されるであろう。調節可能なクランプ90の他の実施形態では、フランジ803はスレッド800に沿った任意の位置で固定され、特定の場所と整列される必要がない。
前述のとおり、理想的なはんだ接合とは最小限のはんだを用いながら要求された引張強さを実現するか上回る接合のことである。ある実施形態では、はんだ60がワイヤ62を完全に囲うはんだ接合63を有することが望ましい(図6参照)。これは、ワイヤ62がはんだタブ61と接触している場合には生じない。したがって、ある実施形態では、はんだ付け処理中にワイヤ62がはんだタブ61から離されていることが望ましい。はんだ60によって充填されるワイヤ62とはんだタブ61との間の隙間の大きさは、ワイヤ62の大きさと、はんだ接合63から所望される引張強さに基づいて決定され、接合63が大きければ引張強さが高くなる。
ある実施形態では、ワイヤ62とはんだタブ61との間の間隔121を維持するために、図12に示すようにワイヤ絶縁体110がスペーサとして機能する。はんだ付け処理の前には、絶縁体110は剥離されるか除去されてはんだ付けされるワイヤ62の長さが露出される(図11参照)。ある実施形態では、この長さは約0.05から0.3インチの範囲にある。ワイヤ62の露出は、はんだ付け処理が開始される前に行われてもよく、この場合、はんだ付け動作中に時間を節約することができる。ある実施形態では、絶縁体110の厚さは約0.005から0.025インチの範囲にある。ある実施形態では、ワイヤ絶縁体110は、上述の自動供給はんだ付け工具と組み合わせてはんだ付け処理中にスペーサとして使用され得る。
他の実施形態では、図13に示すように、はんだ60は、はんだ付け処理中にはんだタブ61にワイヤが接触することを防止するよう、露出されたワイヤ62に事前に塗布されてもよい。ワイヤにはんだを事前に塗布することは、各はんだ接合について精密な量のはんだを供給するといった追加的な利点を有する。更には、事前に塗布されたはんだは、一旦はんだ接合が形成されるとワイヤの最終的な位置となると考えられ、結果として、接合の一貫した引きはがし強さが得られる。
ある実施形態では、幅が約0.1から0.25インチの範囲にあるはんだリボン131は、露出されたワイヤの周りにスエージ加工される圧着される。他の実施形態では、はんだはワイヤの周りに鋳造される。ある実施形態では、はんだリボン131の外側半径は、ワイヤ62がIGU71のガラス基板72上に配置された際にはんだ131がはんだタブ61に接するようワイヤ絶縁体110の外側半径に等しい。
ある実施形態では、はんだリボン131付きのワイヤは、本発明のトラフ49を有するはんだこて先40を利用して、はんだタブ61にはんだ付けされる。トラフ49がはんだリボン131を囲うため、はんだは融解され放物線形状のはんだ接合63が形成される。これはある実施形態では望ましい。
図14は、本発明の一実施形態によるはんだ付け処理の方法を示すフローチャートである。ある実施形態では、処理は、ワイヤがはんだ付けされるよう準備される第一のステップ141から始められる。該準備は、ワイヤの露出部分がIGUのはんだタブと整列するよう所定の場所においてワイヤから絶縁体を分離または除去することを含む。
ある実施形態では、第2のステップ142は、制御された研磨作用によって銀のはんだタブ61から酸化上部層を除去するファイバーガラスペンではんだタブ61を洗浄することによって始められる。他の実施形態では、細線ステンレス鋼ブラシが使用されてもよい。
ある実施形態では、第3のステップ143において、はんだタブ61上に準備されたワイヤが位置決めされる。ある実施形態では、第4のステップ144が完了するまで、オペレータはワイヤを手動で定位置に保持してもよい。
ある実施形態では、第4のステップ144は、本発明のクランプ80を用いてはんだタブ61上でワイヤを定位置に固定することを伴う。ある実施形態では、オペレータは一方の手でクランプ80動作しながら他方の手でワイヤ62を定位置に保持してもよい。クランプ80の顎81、82はオペレータによって開けられ、バンパー84はIGU71のガラス基板72の外縁と接触して配置されてもよい。続いて、オペレータは、クランプ80を調節してクランプ80のアーム85がはんだ付けされるべき露出されたワイヤ62を囲うようにすることで、ワイヤ62がアーム85のアパーチャ86と整列することを確実にし、ビーム104とスタブ103を解放することでクランプ80の顎81、82を閉じてワイヤ62を定位置に固定する。
ある実施形態では、第5のステップ145において、はんだこて先40のネック部47がクランプ80の谷部87と接触して、はんだ付け処理中にはんだ付け工具10の横方向の位置決めを維持するよう、はんだ付け工具10が位置決めされる。ある実施形態では、オペレータは、はんだこて先40のトラフ49がワイヤ62と整列されていることを視覚的に確認し、トラフ49がはんだ付けされるべきワイヤ62を囲うようにこて先40を適所に配置する。
ある実施形態では、第6のステップ146は、オペレータがはんだ付け工具10に電源を投入する際に行われ、それにより、はんだタブ61にワイヤ62が超音波的にはんだ付けされる。ある実施形態では、オペレータは、形成されている通りにはんだ接合63を視覚的に検査してもよい。続いて、オペレータは、接合が形成された後にはんだ付け工具10への電源を解除してもよい。ある実施形態では、はんだ接合を形成するために、はんだこて先に電力が4乃至6秒間供給される。
ある実施形態では、オペレータは、はんだ接合を形成するためにはんだ接合場所ではんだを手動で塗布する必要がある。自動はんだ付け工具が使用される際等の他の実施形態では、はんだははんだ付け工具によって供給されてもよく、それにより、はんだ接合場所ではんだを手動で供給するといった義務からオペレータが解放される。
ある実施形態では、第7のステップ147は、オペレータが、はんだ接合63をトラフ49がもはや囲わなくなるまではんだこて先40を上昇させることで、はんだ付け場所からはんだ付け工具10を取り除く際に行われる。次に、オペレータはIGU71からはんだ付け工具10を移動させる。
ある実施形態では、オペレータがはんだ付け工具10を除去して工具を話しておくと、第8のステップ148においてはんだ接合が凍らせられる。ある実施形態では、接合は約2乃至3秒間で凍らせられる。
ある実施形態において、第9のステップ149はオペレータがIGU71からクランプ80を取り除く際に行われる。オペレータは、ビーム104とスタブ103を把持して一緒に握ることで顎81、82を開け、クランプ80が除去されるようにする。
ある実施形態では、図14に示す処理は、IGUで所望される任意の数の接合をはんだ付けするに必要な回数だけ繰り返される。
Claims (32)
- ハンドルと、
はんだこて先を受容する超音波はんだ付け素子であって、前記はんだこて先が断熱ガラスユニットの平行な基板間で動作する、超音波はんだ付け素子と、
前記はんだ付け素子を前記ハンドルに固定するよう前記ハンドルから延在する少なくとも一つのリブと、を備えるはんだ付け工具。 - トラフを有するはんだこて先頭部を更に備える、請求項1記載のはんだ付け工具。
- 前記はんだ付け素子に電源を投入するためのトリガを更に備える、請求項1記載のはんだ付け工具。
- 前記トリガは、デジタルタイマ回路に信号を送ることで前記はんだ付け素子に電源を投入する、請求項3記載のはんだ付け工具。
- 前記デジタルタイマ回路は、前記超音波はんだ付け素子に電源を投入するためのスイッチを含む、請求項4記載のはんだ付け工具。
- 前記デジタルタイマ回路は、前記はんだ付け工具上の表示LEDに電力を供給する、請求項4記載のはんだ付け工具。
- 前記デジタルタイマ回路は、はんだ付けサイクルが完了すると、可聴信号生成器を作動させる、請求項4記載のはんだ付け工具。
- 前記リブは、前記リブに一つ以上の相互接続された素子を搭載するよう更に適応される、請求項1記載のはんだ付け工具。
- 前記相互接続された素子の少なくとも一つは、前記はんだ付け用頭部に対して略平行に方向付けられるバブルレベルである、請求項8記載のはんだ付け工具。
- 前記相互接続された素子の少なくとも一つは、前記リブに搭載されたはんだロールである、請求項8記載のはんだ付け工具。
- 前記はんだロールに搭載された駆動ローラを更に備え、
前記駆動ローラは前記はんだロールからはんだを移動するよう適応される、請求項10記載のはんだ付け工具。 - 前記駆動ローラに搭載され、前記駆動ローラを回転するよう適応されるギアモータを更に備える、請求項11記載のはんだ付け工具。
- 前記駆動ローラに搭載され、前記はんだローラから前記はんだこて先の頭部にはんだを案内するよう適応されるはんだ供給管を更に備える、請求項12記載のはんだ付け工具。
- 前記ギアモータは、前記駆動ローラを回転して、前記はんだ付け用頭部に固定容積のはんだを供給する、請求項12記載のはんだ付け工具。
- 前記ギアモータは、前記駆動ローラによって供給されるはんだの前記容積を変更するよう調節可能である、請求項12記載のはんだ付け工具。
- 前記はんだこて先の頭部はトラフと、前記こて先の外面から前記トラフ中にまで延在するはんだ供給口とを有する、請求項13記載のはんだ付け工具。
- 前記はんだ供給口は、前記はんだ供給管から前記トラフにはんだを運ぶよう適応される、請求項16記載のはんだ付け工具。
- 前記はんだ供給管と前記はんだ供給口との間に設けられるはんだウェルであって、前記はんだ供給管からのはんだを受容し融解するよう適応される、はんだウェルを更に備える、請求項17記載のはんだ付け工具。
- はんだ付け処理中、ワイヤを囲うよう適応されるトラフを含む頭部を含む細長い部材を備える、はんだこて先。
- 前記トラフは、前記はんだ付け素子に対して略水平に方向付けられる、請求項19記載のはんだこて先。
- 前記トラフは放物線状の輪郭を有する、請求項19記載のはんだこて先。
- 前記頭部は、外面から前記トラフに延在するはんだ供給口を有する、請求項19記載のはんだこて先。
- 前記はんだ供給口は、毛細管現象を介してはんだを運ぶような大きさに形成される、請求項22記載のはんだこて先。
- 前記はんだ供給口に接続されはんだを融解するよう適応されるはんだウェルを更に備える、請求項22記載のはんだこて先。
- チャンバーを有する筐体と、
前記チャンバー内に配置されるスレッドであって、少なくとも一次元に前記チャンバー内を自由に移動するスレッドと、
前記筐体に接続される上顎と、
前記スレッドに接続される下顎と、
前記チャンバー内に配置されるばねであって、前記スレッドおよび前記筐体に対して力を付与し、前記上顎と前記下顎を互いに近接して維持するばねと、を備えるクランプ。 - 前記筐体から延在するスタブと、前記スレッドから延在するビームとを更に備え、
前記ビームは、前記筐体におけるスロットによって画成される路に沿って自由に移動し、
前記ビームおよび前記スタブは、オペレータが片手で前記スタブに対して前記ビームの位置を調節して前記上顎および前記下顎の近接性を変更するよう、同様の方向に延在する、請求項25記載のクランプ。 - 前記下顎に取り付けられた保護材料を更に備える、請求項25記載のクランプ。
- はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けする方法であって、
はんだ付けされるべきワイヤを準備するステップと、
前記はんだタブを洗浄するステップと、
前記はんだタブ上に前記ワイヤを位置決めするステップと、
クランプを用いて前記ワイヤを定位置に固定するステップと、
前記ワイヤをはんだ付けするようはんだ付け工具を位置決めするステップと、
前記はんだタブに前記ワイヤを超音波的にはんだ付けするステップと、を備え、
はんだ接合は、絶縁ガラスユニットの層間の空間に形成される、方法。 - 前記はんだ接合に精密な容積のはんだを運び、最小限のはんだを用いて所望の引っ張り強さを有するはんだ接合を形成するステップを更に備える、請求項28記載の方法。
- 前記ワイヤを位置決めする前に、前記ワイヤにはんだが事前に塗布される、請求項28記載の方法。
- はんだは、自動供給はんだ付け工具によって前記ワイヤに供給される、請求項28記載の方法。
- 前記はんだ接合に供給されるはんだの容積と、前記はんだ付け工具と前記ワイヤとの間の接触の持続時間を制御するステップを更に備える、請求項28記載の方法。
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