JP2610983B2 - 熱圧着用ヒータチップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小形電子部品の電極にリード線を熱圧着し
て接続する際に使用される熱圧着用ヒータチップに関す
る。

［従来の技術と課題］ 巻線を備えたボビン、トランスや各種チップコイル等
の小型インダクタンス部品は、製作工程において巻線の
端末接続が伴う。例えば、第５図に示す様に、チップコ
イル４のベース５の裏面に設けた膜状の電極６に巻線Ｗ
の端末であるリード線W1を接続するものが知られてい
る。そして、リード線の接続方法としては従来周知の半
田接続法やリード線が裸線である場合は、溶接法や誘導
加熱法等が採用されている。

しかしながら、前者の半田接続法（第５図参照）は、
接続時に巻線Ｗの端末が動くため、確実な接続ができな
いという問題点があった。この問題点を解消する方法と
して、ベース５の裏面にピンを設けておき、このピンに
巻線Ｗの端末をからげたうえで半田付けする方法が考え
られるが、この方法は比較的大形の電子部品に適してい
るが、チップ形電子には不向きである。一方、後者の溶
接法や誘導加熱法は、リード線が裸線の場合に限るもの
で、被覆リード線を接続する場合は、リード線の被膜を
予め剥離する必要があり、製作工程において大量の剥離
作業を伴うことは工程が増加し、量産性に劣るものであ
った。

そこで、以上の問題点に鑑み、作業性が良く、かつ、
確実に接続し得るリード線の接続方法として、リード線
を熱圧着して接続する方法が考えられる。この方法を第
６図〜第８図に従って説明する。

第５図に示したチップコイル４の電極６にリード線W1
を接続する場合、このリード線W1を被覆のまま電極６に
接触させて保持しておく。そして、ヒータチップ１を電
流の供給によって高温加熱（400〜600℃）し、リード線
W1に押圧すると、リード線W1の被膜が高熱により溶融し
て露出部分が生じると共に、この露出部分が軟化してヒ
ータチップ１の押圧面1dの形状に等しく変形し、第８図
に示す様に電極６にリード線W1の露出部分がアンカー効
果により熱圧着されることとなる。よって、リード線は
被覆のまま接続処理でき、その工程は極めて簡単とな
る。

ところで、通常ヒータチップ１は、略Ｖ字型の形状をし
ていて、高抵抗を得るために断面積を小さくしている抵
抗発熱部1bに熱圧着機本体取り付け側1aから電流を流す
ことによって、抵抗発熱部1bが抵抗加熱によって発熱す
る。しかし、本発明者らの実験によれば、ヒータチップ
１の先端部1cを500℃（13Watt）程度の温度に維持する
ためには、ヒータチップ１の材質にモリブデンを使用す
ると57Aの電流が必要であり、ステンレス鋼を使用する
と20Aの電流が必要である（このとき、ヒータチップ１
の長さL1は7mm,幅L2は1.2mm,厚さＴは0.8mmである）。
このため高電流を常時ヒータチップ１に通電しておかな
ければならず、ランニングコストが高くなる。

さらに、熱圧着による接続に際しては、電極に対して
リード線を接触させて保持しておけばよいので、多数の
リード線の同時接続も可能であり、多連化が容易である
が、例えば、ヒータチップ１の材質にステンレス鋼を使
用した場合、ヒータチップ１を10連にしたとすると、連
数倍の電流（20A×10＝200A）が必要となる。一方、電
源装置は電流値が増えると装置が大型化し、価格も高く
なる。装置の消費電力は電流値の２乗に比例するので、
装置に発生する発熱量は電流値の２乗に比例する。この
ため発生した熱を放熱する放熱板が電流値の２乗に比例
して必要となり装置が大型化し、価格がアップするから
である。

そこで、電流値を低くするためにヒータチップ１自体
を高抵抗にする必要がある。しかし、高抵抗を得るため
に、抵抗発熱部1bの断面積をさらに小さくしたり、抵抗
発熱部1bの長さをさらに長くするとヒータチップ１自体
の機械的強度が弱くなり、圧着時の押圧力に抗しきれな
くなり、圧着の機能を果たせなくなる。

そこで本発明の課題は、高抵抗を有して低電流で大き
な発熱量を得られ、かつ機械的強度の強いヒータチップ
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するため、本発明に係る熱圧着用ヒ
ータチップは、 （ａ）略Ｖ字型に形成され、リード線を軟化させるに必
要な高温を発生する電気抵抗発熱と、 （ｂ）リード線を圧着する際の押圧力に抗する機械的強
度を有し、前記電気抵抗発熱部の内側に配置して、上端
部で熱圧着機本体に取り付けられ、前記上端部において
前記電気抵抗発熱部から独立し、かつ、チップ先端側に
おいて前記電気抵抗発熱部と結合し、熱圧着機本体から
上端部にリード線を圧着する際の押圧力が加えられ、こ
の押圧力をリード線に加える保持部と、 を備えたことを特徴とする。

［作用］ 即ち、本発明の熱圧着用ヒータチップは、保持部が、
上端部において電気抵抗発熱部から独立し、かつ、チッ
プ先端側において電気抵抗発熱部と結合した構造を採用
して、機能的に抵抗発熱部分と保持部分とに分離するこ
とによって、抵抗発熱部はリード線を軟化させるための
高温を低電流で発生するために、その断面積をヒータチ
ップの機械的強度と関係なく独立して小さくしたり、長
さを長くしたりして高抵抗値となるように構成される。
一方、保持部は抵抗発熱部の内側に配置され、上端部で
熱圧着機本体に取り付けられ、かつ、チップ先端側にお
いて前記電気抵抗発熱部と結合しているため、熱圧着機
本体から上端部に加わった、リード線を熱圧着するため
の押圧力が、自然な形でリード線に加わる。さらに、保
持部はリード線を圧着する際の押圧力に抗する機械的強
度を有するため抵抗値と関係なく独立してその断面積を
大きくして機械的強度の高い構造とする。この結果、ヒ
ータチップは高抵抗値によって低電流で大きな発熱量を
発生し、かつ機械的強度も十分なものとなる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に従って説
明する。

ヒータチップ１は電気抵抗発熱部1bと保持部1gとに構
造的に分離している。ヒータチップ１の素材には、高温
度において十分な機械強度を保持し、酸化などの化学作
用によく耐える抵抗発熱体としてステンレス鋼，モリブ
デン等が使用される。抵抗発熱部1bは略Ｖ字型に形成さ
れ熱圧着機本体取り付け側1aから電流を流す。抵抗発熱
部1bは、電流が流れると、発熱量と電流値，抵抗値の関
係 Ｑ∝I²R Q:発熱量 I:電流値 R:抵抗値 から、抵抗値Ｒに比例する発熱量Ｑを発生させ、高温に
加熱される。抵抗発熱部1bはリード線を軟化させるため
の高温（400〜600℃）を低電流で発生させるため、ヒー
タチップ１の機械的強度と関係なくその断面積を独立し
て小さくしたり、長さL1を長くしたりして高抵抗値を得
る構成とされている。例えば、ヒータチップ１の長さL1
を第８図に示したものの２倍にし、幅L2を1/2にすると
（厚さＴは変えないものとする）、抵抗発熱部寸法と抵
抗値の関係式 Ｒ＝ρ・1/S（Ω） R:抵抗値 ρ：抵抗率 1:抵抗発熱部の長さ（＝L1×２） S:抵抗発熱部の断面積（＝L2×Ｔ） から、抵抗値Ｒは４倍となる。従って、電流値と電力
量，抵抗値の関係式 Ｉ＝(P/R)^1/2 （Ａ） I:電流値 P:電力量 R:抵抗値 から、抵抗値Ｒが４倍になると、同じ電力量Ｐを得るに
必要な電流値Ｉは1/2でよい。発熱量Ｑは電力量Ｐに比
例するので結果として1/2の電流値Ｉで同じ発熱量Ｑが
得られることになり、電源装置は小型で安価なものでよ
いことになる。

ヒータチップ１の保持部1gと先端部1cにおいて抵抗発
熱部1bに結合している。保持部1gは抵抗発熱部1bの内側
に配置され、熱圧着時の押圧力が自然な形で保持部1gに
かかるようにしている。保持部1gの構造はリード線を圧
着する際の押圧力に抗する機械的強度を有するために抵
抗値と関係なく独立して、その断面積を大きくして、断
面２次モーメントを大きくし、剛性を高めている。実施
例においては保持部1gを２分割するスリット1hを形成
し、かつ、抵抗発熱部1bとの結合部に円形の穴1iを設け
ている。これによって抵抗発熱部1bと保持部1gの結合部
断面積を小さくして、この結合部における電気抵抗の低
下を防止して抵抗発熱が充分行われるようにすると共
に、抵抗発熱部1bで発生した熱が保持部1gに移りにくく
している。ただし、スリット1h及び円形の穴1iは本発明
に本質的なものではなく、特に、保持部1gに熱伝導しに
くく絶縁材を使用した場合はこれらスリット1hあるいは
穴1iを設けなくてもよい。

また、保持部1gは上端部1fで図示していないが絶縁物
を介して熱圧着機本体へ取り付けられ、保持部1gに抵抗
発熱部1bから電流が流れ込まないようにしている。

次に、以上の構成からなるヒータチップ１を使用して
リード線を熱圧着する作用について説明する。

ヒータチップ１は第５図に示したチップコイル４に巻
回されたポリウレタン銅線からなる被覆巻線Ｗの端末で
あるリード線W1の上に当てて加圧する。すると、リード
線W1の被膜が高熱により溶融し、押圧面1dの接触部分及
びその周囲が露出する。また、ヒータチップ１の抵抗発
熱部1bの加熱作用により、この露出部分が電極６に直接
接触した状態で軟化し、押圧面1dの形状、即ち先端部1c
の横幅L3がリード線W1の外径Ｄよりも若干大きく、ヒー
タチップの厚さＴがリード線W1を所要の長さだけ加圧変
形し、第３図に示す様に、変形した露出部分と電極６と
が熱圧着される。この電極６はAg,Ag-Pd等を使用し、チ
ップコイル４のベース５の表面に膜状に形成されてい
る。

なお、本発明に係る熱圧着用ヒータチップは前記実施
例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に
変更することができる。ヒータチップの保持部1gの素材
あるいは形状の関係で、前記実施例で採用したスリット
1h、円形の穴1iでも抵抗発熱部1bで発生した熱が保持部
1gに移動してしまう場合には、第４図に示す様に発熱部
1bとの結合部付近の保持部1gに熱伝導防止用のための穴
1jをさらに単数あるいは複数個設けて熱が移動しにくい
ようにしてもよい。

また、ヒータチップ１の素材としては、モリブデン，
ステンレス鋼に限定する必要はなく、ニクロム，タング
ステン等の発熱体であってもよいし、抵抗発熱部1bと保
持部1gをそれぞれの機能に適した別々の素材で作り、組
み合わせてもよい。

［発明の効果］ 以上、詳述した様に、本発明に係る熱圧着用ヒータチ
ップによれば、保持部が、上端部において電気抵抗発熱
部から独立し、かつ、チップ先端側において電気抵抗発
熱部と結合した構造を採用して、機能的に抵抗発熱部分
と保持部分とに分離することによって、抵抗発熱部はリ
ード線を軟化させるための高温を低電流で発生するため
に、その断面積をヒータチップの機械的強度と関係なく
独立して小さくしたり、長さを長くしたりして高抵抗値
を得ることができる。一方、保持部は抵抗発熱部の内側
に配置され、上端部で熱圧着機本体に取り付けられ、か
つ、チップ先端側において前記電気抵抗発熱部と結合し
ているので、熱圧着機本体から上端部に加わった、リー
ド線を熱圧着するための押圧力を、自然な形でリード線
に加えることができる。さらに、保持部はリード線を圧
着する際の押圧力を抗する機械的強度を有するために抵
抗値と関係なく独立してその断面積を大きくして機械的
強度の高い構造にできる。この結果、低電流で大きな発
熱量が得られ、かつ、機械的強度の強いヒータチップが
できる。

また、リード線を軟化させるに必要な抵抗発熱部を流
れる電流値を低く設定できるため、小型で安価な電源装
置で済み、ランニングコストも安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係るヒータチップの一実施例
の熱圧着時の正面図、第３図は同一実施例においてヒー
タチップがリード線を電極に熱圧着した状態を示す斜視
図である。第４図は熱圧着用ヒータチップの変形例の斜
視図である。第５図は従来の半田接続法によりリード線
が接続されたチップコイルの裏面側斜視図、第６図、第
７図は本発明に先行するヒータチップの熱圧着時の正面
図、第８図はこのヒータチップがリード線を電極に熱圧
着した状態を示す斜視図である。 １……ヒータチップ、1b……電気抵抗発熱部、1c……先
端部、1f……上端部、1g……保持部、４……電子部品
（チップコイル）、６……電極、W1……リード線。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品の電極上にリード線を熱圧着して
   接続する際に使用される熱圧着用ヒータチップにおい
   て、 略Ｖ字型に形成され、リード線を軟化させるに必要な高
   温を発生する電気抵抗発熱部と、 リード線を圧着する際の押圧力に抗する機械的強度を有
   し、前記電気抵抗発熱部の内側に配置して、上端部で熱
   圧着機本体に取り付けられ、前記上端部において前記電
   気抵抗発熱部から独立し、かつ、チップ先端側において
   前記電気抵抗発熱部と結合し、熱圧着機本体から上端部
   にリード線を圧着する際の押圧力が加えられ、この押圧
   力をリード線に加える保持部と、 を備えたことを特徴とする熱圧着用ヒータチップ。