JP2789117B2

JP2789117B2 - 接合装置および接合方法

Info

Publication number: JP2789117B2
Application number: JP1307782A
Authority: JP
Inventors: ホーマー・エルンスト・ヘンシェン; ミッチェル・ジョン・マッキー; ジョセフ・ミッチェル・ポーリコウスキー
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH02192875A; CA1333086C; KR0150443B1; DE68913664T2; DE68913664D1; EP0371630A1; KR900008720A; EP0371630B1; US5032703A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複数の電気リードを複数のターミナルに同時
に接合する接合装置および接合方法に関する。

（従来の技術）従来、リボンケーブル（つまり、並設された平行導体
をもつフラットケーブル）の各導体を接合する技術とし
て、アメリカ特許3,820,055公報に述べられている絶縁
体圧接接続（IDC）技術や貫通接続（piercing）技術が
知られている。しかしながら、これら技術は、標準ワイ
ヤや大電流容量をもつワイヤに対しては信頼性に欠け
る。

他の従来技術として、各導体から絶縁体を取り除き、
各ターミナルに導体を圧着する技術がある。しかし、こ
の技術は作業に非常に時間がかかるし、導体が相互に接
近する場合には適さない。

各ケーブルリードのそれぞれのターミナルへのはんだ
付けは、各種従来方法と装置で行うことができる。これ
らの中で最も好ましくないのが各ターミナルとリードを
手作業ではんだ付けする技術である。その理由は繰り返
しはんだ付け処理に時間がかかりコスト高となるからで
ある。

更に、一つのケーブルから非常に多数のリードをはん
だ付けしようとするときには、既にはんだ付けした部品
に、はんだ付け工具の熱が供給されてしまい、はんだ付
け接合強度を弱めたり、接合をこわしてしまうことがあ
り、これを避けるために大きな注意を払わなければなら
ない。

従来の複数個所の同時はんだ付け技術では、全ての接
合位置にわたる大面積部に必要な熱エネルギーを供給す
るはんだ付け工具が用いられている。このはんだ付け工
具は、駆動されると、コントロール温度（すなわち、は
んだ材料が溶ける温度）に落ち着く前にその温度を越え
るまで加熱する。設定コントロール温度としては、理想
的な熱エネルギー転移が不可能であることを考慮して、
通常、理想的はんだ付け温度より若干高い温度が選択さ
れる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、かかる従来技術は多くの欠点をもつ。
例えば、隣接する接合部間に与えられる熱エネルギーは
浪費される。もう一つの欠点は過熱による部品の損傷の
恐れがあることである。すなわち、発熱工具の過熱によ
って、はんだ付け接合される領域内の部品を損傷するこ
とがある。また、接合位置で接合される部品を損傷する
こともある。この過熱による問題を軽減するために、作
業者が、過熱が生ずる前に工具を取り除いたり、過熱が
生じる後まで工具の使用を遅らせる試みも提案されてい
る。しかし、これは、以下の多くの理由によって実用的
ではない。

第１の理由は、いつ過熱が生じたかについての明確な
徴候がないことである。

第２の理由は、工具の慣らし時間は非常に長いが、は
んだを溶かすに充分である（過熱前の）温度を維持でき
る時間は、はんだ付け動作を確実に完了させるには短す
ぎることである。そして、はんだ付け工具を安定状態温
度に駆動維持することは、コスト高になるだけでなく、
エネルギーの浪費でもある。

更に、はんだ付け工具を、接合位置に圧力を加えるた
めにも使うときには、はんだが凝固するまで圧力は加え
続けられている一方、はんだが溶けた後は、電源を切ら
なければならない。

そこで、本発明の目的は圧接接続技術よりも信頼性が
高く、個別に導体をターミナルに圧着する技術より効率
的に処理でき、接合位置間に余分な熱エネルギーを与え
ることなく、それぞれの接合位置で複数リードに複数タ
ーミナルを同時はんだ付け可能とする装置と方法を提供
することにある。更に、本発明の他の目的は、はんだを
溶かすのに必要な熱エネルギーが、ヒーター駆動後、直
ちに得られ、複数接合位置のはんだを溶かすのに必要な
熱エネルギー以上の過度な熱エネルギーを供給する必要
のない装置と方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）前述の課題を解決するため、本発明による接合装置
は、複数のリードと該リードに対応する複数の端子とを
該端子の接合位置において、該接合位置にある導電性溶
融材料をヒータ本体から供給される熱エネルギによって
溶融することにより同時に接合する接合装置において、
前記ヒータ本体が、前記端子の接合位置に熱伝達可能な
一体物として連結された導電性第１材料からなる基板
と、該基板の少なくとも片面に配置される、導電性第２
材料からなる表面層とを具備し、前記導電性第２材料
は、前記導電性第１材料よりも大きな抵抗率を有すると
共に、そのキューリー温度以下では前記導電性第１材料
よりも大きな透磁率を有し、更に、そのキューリー温度
以上では前記導電性第１材料と略同等の透磁率を有す
る。

また、本発明による接合方法は、複数のリードと該リ
ードに対応する複数の端子とを該端子の接合位置におい
て相互接合する接合方法であって、前記複数のリードの
各々を対応する前記複数の端子の各々の前記接合位置に
配置する工程と、前記端子の接合位置に熱伝達可能な一
体物として連結された導電性第１材料からなる基板と、
該基板の少なくとも片面に配置される、導電性第２材料
からなる表面層とを具備し、前記導電性第２材料が、前
記導電性第１材料よりも大きな抵抗率を有すると共に、
そのキューリー温度以下では前記導電性第１材料よりも
大きな透磁率とを有し、更に、そのキューリー温度以上
では前記導電性第１材料と略同等の透磁率を有するヒー
タ本体を準備する工程と、該ヒータ本体に交流電流を流
して前記接合位置に熱エネルギを供給し、これにより前
記接合位置にある導電性溶融材料を溶融して前記複数の
リードと前記複数の端子とを同時に接合する工程とを含
む。

（作用）本発明では、複数のリードと一対一対応で接合される
複数のターミナルがヒーター本体と熱伝導的に連結され
ており、両者を接合する前に各リードを対応するターミ
ナルの受け凹部（well）等の接合位置に載置した後、ヒ
ーター本体からの熱エネルギーをターミナルを介して接
合位置に設けた溶融導電材料を溶かして両者を接合して
いる。したがって、複数のリードとターミナル間の同時
接合がきわめて容易に行える。

（実施例）次に本発明について詳細に説明する。

本発明の実施例では、アメリカ特許4,256,945（Carte
r et al）,4,623,401（Der byshire et al）4,659,912
（Derbyshire）,4,695,713（Krume）,4,701,587（Carte
r et al）,4,717,814（Krume）および4,745,264（Carte
r）公報中に開示されている比較的新しい自動自己調整
ヒーター技術を利用している。

上記特許公報においては、ヒーター（以下、自己調整
ヒーターと称する）は、低電気抵抗、無視できる磁気透
磁率および高い熱伝導率をもつ銅、銅合金等の材料基板
を用いている。

基板の一表面の全部または一部上には熱伝導磁性材料
薄膜層が形成されている。この磁性の材料としては、通
常、鉄、ニッケル、ニッケル鉄合金等、基板材料と比較
して非常に高い電気抵抗と磁気透磁率をもつ材料が用い
られる。

ヒーターを流れる一定振幅の高周波駆動電流は、表皮
効果現象によって、最初は薄膜合金中に集中する。その
層の温度が合金のキューリ温度に達すると、その層の磁
気透磁率は急激に減少し、表皮深さが著しく増加する。
その結果、電流密度分布が低抵抗の非磁性基板中に広が
るため、総合的には、より低い抵抗値となり、より少な
い熱が放散されることになる。

ヒーターの長さ方向の異なる場所にヒートシンクやヒ
ート負荷が接触配置されている場合には、その場所の温
度は負荷がない場合のように速やかには合金キューリ温
度に上昇しないため、熱エネルギーは、上記負荷の位置
に移る。一定振幅電流は負荷位置の高抵抗合金層中に集
中されたままであり、上記負荷位置では、電流が低抵抗
基板中に分配される非負荷位置中に放散されるよりも、
かなり大きい熱抵抗エネルギーが生成される。

第１図〜第３図において、ターミナルやキャリアスト
リップ10は、カプトン（Kapton）のような絶縁材料から
成るストリップ11の両面に設置された２つの自動自己調
整ヒーター部13と15を含んで構成されている。

ヒーター部13は、高導電率（つまり、低抵抗）で無視
できる程度の磁気透磁率（つまり、１または１に近い透
磁率）をもつ銅、銅合金、燐青銅、ベリリウム銅、真鍮
または他の材料から成る細長い長方形基板17を有する。

基板材料は、また良熱伝導体でなければならない。基
板17の長さは、必ずしも幅よりも充分大きくなくても良
いが、その厚さよりは充分大きい。通常、その長さは用
途により定まり、長いストリップから用途に応じて切り
取られる。基板17の幅は、一般に、ターミナルキャリア
ストリップの幅と等しく、2.5mm〜6.4mm程度である。基
板の厚さは0.2mm程度である。

ここで、第１図の長方形基板形状はあくまでもキャリ
アストリップに好適な一例を示すにすぎず、本発明の原
理に基づく限り、実質的にいかなる形状であっても良
い。

例えば、本発明で利用されるヒーター本体は、ストレ
ージスプール（Storage Spools）等で巻き上げられるキ
ャリアストリップとして最も都合の良いように構成され
ているけれども、本発明の本質は、はんだ付け処理の熱
エネルギーを接合位置に伝達するターミナルが固定され
ているヒーター本体にあるから、ヒーター部と基板の全
体構造は任意に選定できる。

磁性材料である層19は、基板17の一表面上に設けられ
ている。通常、ロールクラッド（roll cladding）処理
により磁性材層を基板上に置いた後、高圧高温下で、２
つの材料同士を境界層で拡散させるが、他の処理、例え
ば、めっきやスパッタ形成法を用いることもできる。

また、本実施例では、層19は絶縁層11と面する基板の
全表面上に形成されているが、以下に述べるように、0.
05mm厚の層19を選択された表面部にのみ形成することも
できる。

層19の代表的材料は、ニッケル、鉄、または例えば合
金42（42％ニッケル、58％鉄）、合金42−６（42％ニッ
ケル、６％クロム、52％鉄）のようなニッケル−鉄合金
であるが、層19としては、ここで述べる特性をもついか
なる金属、合金をも用い得る。特別な材料を使用すれ
ば、層19の磁気透磁率は、銅の透磁率１に対して、50か
ら1000以上にもなる。また、層19の電気抵抗は、銅の1.
72マイクロオーム/cmに対して、20から90マイクロオー
ム/cmになる。

一定振幅の交流を流して駆動したときは、基板17と層
19は、自己調整ヒーターとして機能する。すなわち、層
19材料のキューリー温度以下の温度で、ヒーターを流れ
る一定振幅電流の63％以上の電流がヒーター表面から１
表皮深さの中に集中する。表皮深さは、材料抵抗の平方
根に比例し、層19材料の磁気透磁率とヒーターを流れる
交流電流の周波数との積の平方根に逆比例する。層19材
料のキューリー温度と等しいか高い温度では、層19材料
の磁気透磁率は略基板材料の透磁率（つまり、銅の透磁
率１）に降下するので、表皮深さは急激に増加する。し
たがって、非常に大きい電流が高抵抗層19よりも低抵抗
基板17中に流れるようになり、より少ない熱が放散され
ることになる。

重要なことは、ヒーター本体の選択したある位置が熱
エネルギー吸収負荷（つまり、ヒートシンク）と接触し
ているときには、ヒーター本体のこれら位置の温度は、
非負荷位置でのようには速やかに上昇しないことであ
る。したがって、非負荷位置（そこでの温度は、材料19
のキューリー温度と等しい）よりも負荷位置（そこでの
温度は、層19のキューリー温度以下）で、層19中にはる
かに多く電流を集中させることが可能となる。キューリ
ー温度としては、材料により50℃〜1000℃を得ることが
でき、層19として用いられる代表的材料は、用いられる
はんだ、または溶解材料によって200℃〜500℃のキュー
リー温度とする。

代表的なはんだは、溶融温度183℃で、63％すず、鉛3
7％のすず鉛合金である。

複数の電気ターミナル20は、基板17の縦方向端から所
定間隔をもって延びている。

第１図の実施例では、２つのターミナルが示されてい
る。ターミナルの数は、基板17の選択長と、ターミナル
にはんだ付けされるリードの数とに応じて任意の数が用
いられる。各ターミナル20の遠端は、印刷回路基板、コ
ネクタハウジング等のワークピース内での挿入、結合を
容易にするように構成されている。

各ターミナル20の近端と遠端間の中間部には、ターミ
ナルにはんだ付けされるワイヤの先端を載置するため
の、はんだカップまたははんだ受け凹部22が設けられて
いる。各はんだカップ22は、ターミナル面から斜め上方
向に延びた対向するフランジ対から構成されている。は
んだカップ22と基板17の間の各ターミナル20には、はん
だ付け処理後、基板17からターミナルの切り離しを容易
にするために刻み（score）線やミシン目線24が設けら
れている。

第２のヒーター部15は、実質的にヒーター部13と同じ
であり、磁性表皮層29をもつ基板27を有する。基板27
は、基板17と同一材料から成り、層29は層19材料と同じ
材料から成る。ヒーターアセンブリ15の動作は、ヒータ
ーアセンブリ13と実質的に同一である。

基板27は、通常、基板17と同じ寸法であり、縦端が基板17の縦端と位置合わせされて、絶縁層11の反
対側に設けられている。２つの表面層19と29は、絶縁層
11の反対表面と接触している。

複数の電気ターミナル21は基板27の縦端から間隔をお
いて延びている。ターミナル21が延びている基板27の端
部は、ターミナル20が延びている基板17の端部と位置合
わせされ、その結果、ターミナル20とターミナル21とが
キャリアストリップアセンブリ10の同じ端部に沿って位
置合わせされることになる。ターミナル20の間隔は、実
質的にターミナル21の間隔と等しく、ターミナル20と21
は組指状（interdigitated）であり、ターミナル20と21
間の縦方向間隔は、ストリップアセンブリ10の長さ方向
に均一である。

各ターミナル21は、ターミナル20のはんだウェル22と
同じはんだ受け凹部、または、はんだカップ23を有す
る。更に、刻み線かミシン目線25が、はんだ付け処理後
キャリアストリップ／ヒーターアセンブリ10からのター
ミナルの切り離しを容易にするため設けられている。

各ターミナル20,21は、対応ヒーター部13,15で発生さ
れた熱エネルギーを、はんだ付け処理される各接合位置
に伝達するために、基板17,27に対して熱伝導性特性を
もつ。ターミナルは、それぞれの基板17,27の一体部分
として、例えばスタンピングによって形成することがで
きる。

以上のようなキャリアストリップおよびターミナル
は、一続きのメタルストリップから公知の方法で形成で
きる。また、複数のキャリアストリップを、ターミナル
を回路基板、コネクタハウジング等のワークピースに挿
入する直前に、互いにずらせて積層してターミナルを組
指状に形成する技術もアメリカ特許4,021,095（Kinkaid
et al）に開示されている。

第１図に示すように、ヒーターとしても機能するキャ
リアストリップアセンブリ10には、自動化された処理中
のストリップの扱いを容易にするため、縦方向に間隔を
おき、ヒーター部13,15と絶縁層11を貫通した複数のパ
イロット穴26が設けられている。

第２図に示すように、複数の電気リードまたはワイヤ
の露出導体セグメント30は、はんだ付け処理の接合位置
を定めるため、はんだ受け凹部22,23内に配設される。

露出導体セグメント30は、キャリアストリップ／ヒー
ターアセンブリ10の縦方向に対して直角方向に延びてお
り、その上に予め定めた所定量のはんだ９が置かれる。
また、所定量のはんだ９は、受け凹部22,23内に置くこ
ともできる。更に、必要な所定量のはんだは、受け凹部
22,23と、共通ケーブルまたはそれぞれのワイヤのリー
ドの露出導体部30との間に配設することもできる。

露出導体部30を、それぞれのはんだ受け凹部22,23と
接触配置した後、ヒーターアセンブリは、以下に述べる
方法で駆動される。

第３図において、一定振幅交流電流源（電源）31は、
ヒーター部13とヒーター部15の間にアセンブリ10の縦方
向一端部で接続される。電源は選択的に駆動可能であ
り、図では簡略化して示されているが、ヒーターアセン
ブリ10のインピーダンスと整合をとるため適切なインピ
ーダンス整合回路を有する。

電源31としては、いかなる一定振幅交流電源をも用い
ることができ、例えばアメリカ特許4,626,767（Clappie
r et al）公報に開示されている電源が用いられ、一定
振幅の、通常、無線周波数帯の交流信号を供給する。こ
の駆動信号の代表的周波数は13.56MHzである。駆動信号
の一定振幅としては、所定の加熱レベルを与えるような
値が選択される。

電源31から縦方向に離れたアセンブリ10のある一点に
は、ヒーター部13と15とを相互接続するワイヤまたは他
の短絡回路素子33が設けられている。したがって、ヒー
ター部13とヒーター部15を縦方向に流れる電流は、常に
反対方向となる。その結果、逆方向電流によって絶縁層
11を介したヒーター部13と15の間に電界が生じ、アセン
ブリ10を流れる電流は、基板の低抵抗基板17,27よりも
高抵抗層19と29に集中して流れる。

特に、電流が一定であるときには、より大きな抵抗を
もつ電流路には、より大きな抵抗加熱が得られる。２つ
のヒーター部を反対方向に流れる電流により生じた電界
は、ヒーターアセンブリ内の電流を、２つのヒーター部
の高抵抗表面領域に集中させる。

抵抗加熱により生じた熱エネルギーは、ターミナル2
0,21によって各接合位置に伝達され、ワイヤの露出導体
部30またはターミナルはんだ受け凹部22,23上の予め定
めた量のはんだを溶かす。はんだの量は、機械的に充分
な強度の導電性のはんだ結合を得るに必要な量である。

ヒーターとしても機能するキャリアストリップアセン
ブリ10は、はんだが固まった後に、刻み線またはミシン
目線24,25に沿ってアセンブリ10を折り曲げることによ
り、ターミナル20,21から切り離される。

ヒーターアセンブリ10がターミナルから切り離される
と、ターミナルはワイヤやリードの各露出導体部30の終
端となる。ここで、ヒーター本体は、必ずしもターミナ
ルから取り除く必要はない。例えば、複数の接地ワイヤ
がターミナルブロックで短絡されるような場合にはその
必要がない。

ワイヤやリードの絶縁体の種類およびアセンブリ10内
で発生される熱エネルギー量によっては、電源31を動作
させて、はんだ付け処理を行う前に、刻み線24,25に沿
ってアセンブリ10を折り曲げることは有益である。第２
図の破線で示すように、この折り曲げによって、ワイヤ
またはリードの加熱を避け、ワイヤまたはリードの絶縁
部からアセンブリ10を取り除くことが可能となる。

ヒーターアセンブリ10は、はんだ付け位置のみで抵抗
加熱を行わせる。より具体的には、ヒーターアセンブリ
10を通る電流は、縦方向ターミナル突出部とターミナル
間の空間相当部方向に流れる。ターミナル近傍領域内で
発生された熱エネルギーは、ターミナルによりそれぞれ
の接合位置に伝達され、この近傍領域での温度の急速な
上昇を防止している。

一方、空間（ターミナル間）領域の温度は、層19,29
材料のキューリー温度に達するまで急速に上昇するか
ら、当該領域における実効表皮深さは急激に増大する。
したがって、より多くの電流が低抵抗基板材料部を流れ
るようになり、より小さな熱エネルギーしか発生されな
い。

これに対して、ターミナル20,21近傍領域では、それ
ぞれの接合位置に伝達される大量の熱エネルギーが引き
続き発生されるが、以上のメカニズムと同様にして過熱
は阻止される。つまり、一旦、接合位置での温度が、あ
るレベルに達すると、ヒーターから当該位置への熱伝導
は中止され、接合位置のヒートシンク効果は取り除かれ
る。

高抵抗層19,29中を流れる電流により生成される熱エ
ネルギーは、ターミナル20,21近傍の温度を高抵抗材料
のキューリー温度に到達するまで急速に上昇させる。す
ると、ヒーターアセンブリの全長に沿った実効表皮深さ
が増大し、より多くの電流が低抵抗基板17,27を流れる
ようになり、非常に少ない熱エネルギーが抵抗加熱によ
り発生されるようになる。

第４図と第５図には、本発明の他の実施例が示されて
いる。

本実施例では、ヒーターアセンブリ40として働くキャ
リアストリップは、低抵抗基板41と高抵抗で磁気的に透
磁性の表面層43から成る。ヒーターアセンブリ40の一縦
方向端からは所定間隔の複数のターミナル45が突出構成
されている。基板41と表面層43の寸法、特に厚さは、第
１図で説明したものと同様である。ヒーターアセンブリ
40の電流帰路は、カプトン（Kapton）等の材料から成る
絶縁層47の一表面に平坦状接触配設された銅接地バスバ
ー工具部材46により与えられる。絶縁層47の反対側表面
はヒーターアセンブリ40の表面層43と接触配置されてい
る。はんだ付け処理のために、アセンブリ40に対してバ
スバー46と絶縁層47を保持するのに適切なクランプ等を
用いることができる。

定電流の電源31は、アセンブリ40とバスバー46の縦方
向一端に接続される。また、短絡回路接続49は、アセン
ブリとバスバー46の縦方向反対端に接続される。

複数ターミナル45は、第１図〜第３図の実施例で述べ
たと同じ方法で対応する複数電気的リードに接続され
る。はんだ付け後のターミナル45は、適切に形成された
刻み線またはミシン目線に沿ってヒーターアセンブリ40
から取り除かれる（切り離される）。

尚、第４図と第５図の実施例では、一列のターミナル
45をもつヒーターアセンブリ40を利用しているのに対し
て、第１図のヒーターアセンブリ10は２つのヒーター部
をもち、ヒーター部の２つのターミナル列はターミナル
間隔を最適にするため組指状となっている。前掲アメリ
カ特許4,021,095公報で述べているように、単一キャリ
アストリップ上のターミナル間の間隔は、一続きの金属
ストリップからスタンプ形成されて得られるターミナル
の大きさと複雑さによって定まる。特に、３次元構成の
ターミナル本体は、より複雑になり、ターミナル構成に
必要とする金属ストリップの金属量は多くなる。一方、
使われる金属の量が多くなるほど、ターミナル間隔はス
トリップの長さ方向に沿って更に大きくする必要があ
る。自動処理中、ターミナルが個々にインデックスされ
なければならないときには、実質的な動作およびアセン
ブリ時間のロスが生じるため、この間隔はしばしば過度
になることがある。

第１図に示すような２つの組指状ターミナル列20,21
は、一つのターミナルを利用した実施例（つまり、第４
図と第５図に示した実施例）よりも大きな利点をもつこ
とも多い。

また、２つのヒーター部を利用すれば、ヒーターアセ
ンブリ10は、低抵抗リターンバスバー46とともに用いら
れるアセンブリ40の２倍の加熱容量が得られる。更に、
ヒーターに別個の工具（例えば、第５図のエレメント4
6,47）を結合させる必要がないので、アセンブリ10の駆
動は容易である。アセンブリ10は、各ヒーター部13,15
が、他方に対して電流帰路として働くように製造者によ
って製造されている。

第６図は、自己調整ヒーター内の電流を、直接伝達し
て得るのではなく、電磁誘導法によって得る本発明の実
施例を示す。

ヒーター60は、銅等の細長い（つまり、図面の面方向
に）基板61をもち、その両表面は磁気合金か同様な金属
のそれぞれの表皮層63,65により被覆されている。ヒー
ター60は、第４図に示すように、ターミナル45がヒータ
ー40に固定されると同じ方法により形成された少なくと
も一列のターミナル（第６図では見えない）を有する。

ターミナルはヒーターと熱伝導関係にある。電流をヒ
ーター60に供給するための工具部材は、Ｕ型に曲げられ
た細長い銅等のストリップとして形成された一次導体67
から成る。導体67の内表面上には、導体の長さ方向に延
びる電気絶縁材料から成る絶縁ストリップ69が設けられ
ている。使用時には、ヒーター60は、絶縁ストリップ69
から空隙により間隔をおいて（図示されているよう
に）、または各表面層63,65で絶縁ストリップと平坦状
接触されて、Ｕ型一次導体67の両脚部間に設置される。
どちらの場合も、ヒーター60は、通常、適切な工具アタ
ッチメント（図示せず）によって一次導体67内に保持さ
れる。例えば、一次導体67に固定されている適当な絶縁
ブラケットによってヒーター60を一次導体内に保持する
ことができる。

動作時は、定電流電源31がＵ型一次導体67の両遠端間
に接続される。上記一次導体67は、２次巻線として働く
ヒーターストリップ60内にうず電流を誘導するためのト
ランスの一次巻線として機能する。

良く知られているように、誘導されたうず電流は、一
次電流によって生じた磁束と垂直方向に流れるから、一
次導体67内の一次交流電流により生じた磁束の方向は、
ヒーターの表面に垂直方向であり、誘導うず電流は、ヒ
ーター表面に平行面に流れることになる。うず電流は、
表皮効果現象により、表皮層材料のキューリー温度以下
の温度で高抵抗表皮層63と65中に集中する。一次電流の
振幅としては、表皮層中のうず電流により生ずる抵抗加
熱がヒーター60から突き出ているターミナルを、接合位
置のはんだを溶かすのに必要な温度まで加熱するために
充分な大きさになるような値が選定される。

はんだ付け後、ターミナルは、前述の如く、ヒーター
アセンブリから切り離すことができる。

ヒーターの回りに絶縁物または空隙を介して巻かれた
ワイヤから成る一次回路によってもヒーターアセンブリ
60の中に電磁的に電流を誘導できる。ヒーター電流の電
磁誘導は、アメリカ特許.4,745,264（Carter）公報中に
述べられているトランス構成によっても行うことができ
る。

第７図と第８図には、複数ターミナル51が所定間隔で
延びているキャリアストリップ状の自己調整ヒーターア
センブリが示されている。

この実施例のヒーター本体50は、銅等の基板53の両表
面上に磁性表皮層55と57が配設されている。ターミナル
51は、通常、基板から突き出ており、前述の如く、ヒー
ター本体に接続されている電源31から定電流が供給され
ることにより加熱される。

電源31のヒーター本体への接続は、３つの層53,55ま
たは57のいずれにおいても為される。ターミナル51は、
はんだ付け処理が完了した後、刻み線59に沿ってヒータ
ーアセンブリ50から容易に切り離し可能である。

２つの磁性表皮層55と57を使用すると、１つの磁性表
皮層を使用するよりもヒーターの自己調整の特性がより
効率的になる。特に、電流が他の手段で抑制されていな
ければ表皮効果によって電流は、磁性表皮層が配設され
ている表面だけでなく基板の全表面に集中させる。した
がって、磁性材料が基板の一表面上だけに形成されてい
るときは、外側表面の低抵抗材料の表皮深さを流れる電
流は、必要な抵抗加熱に大きくは寄与せず浪費されるだ
けである。更に、その電流は磁性材料のキューリー温度
で、電流分布変化（つまり、表皮深さの増加）と関係し
ないので温度自己調整に寄与しない。

同様に、基板が２つの表面磁性表皮層を形成した正方
形断面をもつものであれば、効率的な動作を行わせるこ
とができない。したがって、理想的には、基板のすべて
の表面は、熱自己調整現象の最大効果を得るため磁性表
皮層で被覆されるべきである。

実用的には、正方形を除く矩形断面で、その深さより
も著しく大きい幅をもつ基板は、２つの大きな表面だけ
が磁性表皮層で被覆されていれば自己調整ヒーターとし
て効率的に機能する。例えば、基板53は、通常、その深
さまたは厚さよりも少なくとも50倍の幅をもつから問題
は少ない。勿論、電流が一表面だけに流れるように構成
されている場合には、電界がヒーター部13と15（第３
図）の間に生成される場合と同様に、当該表面だけに磁
性表皮層を形成してあれば、効率的な自己調整特性が得
られる。

第２図に示す実施例では、ワイヤの露出端がターミナ
ルはんだウェル内に配置されているが、本発明は、シー
ルドワイヤの中間露出部をターミナルにはんだ付けする
ことも可能である。この例が第９図に示されている。

自己調整ヒーターアセンブリ（ヒーター本体）70の各
ターミナル71の近端と遠端間には、はんだウェル部73が
設けられ、遠端とはんだウェル73との間は略90゜折り曲
げられている。

ターミナル71の近端の刻み線75は、はんだ付け処理後
にヒーター本体70からのターミナルの分離を容易にす
る。ワイヤ76の中間部の絶縁体を剥離して得られるワイ
ヤ露出部78は、はんだ付け処理前に、各はんだウェル73
内に設置される。電流が供給されると、はんだウェル内
またはワイヤ露出部78に予め置かれたはんだが溶け、電
流供給が終了した後に、固まる。

かかる中間ワイヤ露出部78の接続はワイヤの長さ方向
の異なる接合位置でのはんだ付けを可能とする。このよ
うな接続は、時に、“デージーチェイン”と呼ばれ
る。

第10図に示す実施例において、第１と第２の自己調整
ヒーターアセンブリ80と85は、バスバー89の両面に配設
される。

ヒーターアセンブリ80は、基板81と磁性表皮層82とを
含む。一以上のターミナル（図示されていないが、第１
図のターミナルと同様）は、基板表皮層から延びて形成
されている。

ヒーターアセンブリ85は、基板86、磁性表皮層87およ
びヒーターアセンブリ80のターミナルと組指状に形成さ
れた一以上のターミナルとを有する。表皮層82は、絶縁
層83の一表面上に平坦状に配設され、他表面はバスバー
89の一表面に接触する。表皮層87は、絶縁層88の一表面
に平坦状配設され、他表面はバスバー89の他表面に接触
する。

定電流電源31は、はんだ付け処理時にヒーターアセン
ブリ80と85の反対縦方向端間に接続される。ワイヤまた
は他の短絡回路接続90は、ヒーターアセンブリ80の第２
の端部とバスバー89の一端の間に接続される。また、第
２の短絡回路接続91は、ヒーターアセンブリ85の第２の
端部とバスバー89の第２の端部の間に接続される。ヒー
ターアセンブリ80,85とバスバー89は、こうして電源31
を通って直列に接続される。

これらの接続により、バスバー89を通って流れる電流
は、ヒーターアセンブリ80と85のそれぞれを流れる電流
の方向と、常時、縦方向反対となる。その結果、バスバ
ー89とそれぞれのヒーターアセンブリ80,85との間に電
界が生じ、ヒーターアセンブリを流れる電流は、離れた
低抵抗基板81,86に流れるよりも高抵抗表皮層82,87近傍
に集中する。したがって、大きな抵抗加熱エネルギーが
はんだ付け処理のために発生されることになる。

第11図に示す実施例としては、ヒーターアセンブリ8
0,85が直列ではなく並列に接続される点以外は、第10図
の実施例と同じ構造を示している。

すなわち、電源31の一端は、ユニットの一端でヒータ
ーアセンブリ80,85のそれぞれと接続される。電源の他
側はユニットの同一端でバスバー89と接続される。ジャ
ンパー95は、ヒーター80,85のそれぞれの反対端をバス
バーの反対端に接続する。

第11図に示す接続によれば、バスバー89を流れる電流
は、ヒーターアセンブリ80と85のそれぞれを流れる電流
とは、常時、縦方向反対である。したがって、バスバー
89とそれぞれのヒーターアセンブリ80,85の間に電界が
生じ、ヒーターアセンブリを流れる電流は、離れた低抵
抗基板81,86を流れるよりも高抵抗表皮層82,87近傍に流
れるようになる。

第12図に示す実施例は、第１図で述べた同じタイプの
アセンブリ10のヒーターアセンブリ100を含み、複数個
の所定間隔のターミナル103と組指状に形成された複数
の所定間隔のターミナル101を含む。これらターミナル
はコネクタハウジング105内に部分的に挿入される。コ
ネクタメーカーにとってコネクタハウジングのそれぞれ
のコンタクト受け通路内に部分的に個別ターミナルをも
つコネクタを売るのが便利なことがたびたびである。

ターミナルは、従来はユーザー（顧客）に渡される前
に、キャリアストリップから切り離されるが、ユーザー
によって適当なワイヤまたはリードとはんだ付けされ、
それらの各通路内に押し入れられてそれらの中の最終位
置を定める。

本発明によれば、コネクタは、ハウジング105のそれ
ぞれの通路内に部分的に挿入された組指状形成されたタ
ーミナル101,103およびそのままのキャリアストリップ1
00とともに売ることができる。

ユーザーは、個々のワイヤをターミナルに同時接続す
るためにはアセンブリ100内の２つのヒーターユニット
に電源31を接続すれば良い。はんだ付け処理後、ターミ
ナルスコア線等に沿ってキャリアストリップから切り離
され、ハウシング通路内の最終位置まで完全に挿入され
る。ここで、ヒーターアセンブリとしては任意のものが
使用できることは明らかである。

第13図と第14図に示す実施例においては、ヒーター本
体ターミナル110として、開口され、または他の方法で
コネクタ、ターミナル基板または他の同様な接続デバイ
スに機械的に固定されるように構成した銅、銅合金や同
様なタブ111が用いられている。

タブの一面または両面は適切な磁性表皮層で覆われて
いる。銅、銅合金等のスリーブ113はタブ111と一体化さ
れており、電気的ワイヤ117の絶縁物が剥かれた先端115
を収容する。スリーブ113かワイヤの先端115もしくは両
方の内表面は、予めはんだ９が設けられている。タブ
は、一次巻線119を構成する電気的絶縁ワイヤが一回以
上巻かれた巻線で囲まれている。

はんだ付け処理を行う際、一次巻線を流れる電源31か
らの一定振幅交流電流は、タブ内にうず電流を誘導し、
タブを自己調整ヒーターとして機能させる。うず電流に
より発生された熱エネルギーは、スリーブ113に伝達さ
れ、予め置かれたはんだを溶かしてスリーブをワイヤ先
端に固定する。

各タブ状ヒーターは、それぞれの一次巻線によって個
別に駆動され、はんだ付け処理後にその巻線から取り外
し可能である。その結果、ヒーターは、接続されたワイ
ヤ117を介してターミナルボード等に固定される。ま
た、一次巻線は、ターミナルの永久部分として残り、は
んだ接合部となるように構成できる。

第１図〜第３図に関連して述べたヒーターは、すべて
選択位置に温度調整された熱エネルギーを与えるため表
皮効果とキューリー温度の組み合わせを利用した自己調
整ヒーターである。しかしながら、本発明は１つ以上の
ターミナルが熱伝導性をもって延びて形成されたいかな
るタイプのヒーターをも用いることができる。その例が
第15図に示されている。

第15図は、自己調整機能なしで電気抵抗ヒーターとし
て用いられる高抵抗金属のストリップ120を示す。複数
のターミナル121が熱伝導性をもってストリップ120の１
つ以上の端部から延びている。

電圧源123、電流制限抵抗125および選択駆動可能スイ
ッチ127から成る直列回路は、ストリップ120の両端部間
に接続される。スイッチ127が閉じられると、抵抗ヒー
ターストリップ120を含む回路を電流が流れ、抵抗加熱
によって熱エネルギーを発生する。熱エネルギーは、タ
ーミナル121を介して、ターミナル121にはんだ付けされ
るようにワイヤリードが配設された適切な接合位置に伝
達される。

第15図に示す構成は、過熱を避けるためおよびヒータ
ーの選択位置での必要な熱エネルギーを発生させるため
自己調整ヒーターが利用されている上述例のようには最
適構成とは言えないが、自己調整機能をもたない抵抗ヒ
ーターが、接合位置のリードに直接ターミナルをはんだ
付けできるように、熱エネルギーを接合位置に伝達する
分離可能なターミナルとともに利用されてる。

前述の矩形ストリップ形状は、ヒーターアセンブリを
ターミナルのキャリアストリップとして使用するときに
は、特に有効である。

しかしながら、ヒーターアセンブリはキャリアストリ
ップとしての機能をもつ必要がない。この点に関して、
ヒーターアセンブリは、いかなる形でも良いし、ここで
述べた原理に従う限りいかなるタイプのヒーターでも良
い。同様に、上記実施例では、ヒーターアセンブリの共
通端部からターミナルは延びているが、ターミナルはヒ
ーターから種々異なる方向に延びても良いし、種々の形
状、大きさ、曲げ等を有しても良い。重要なことは、タ
ーミナルがヒーター本体と熱伝導関係をもつことであ
る。

上述した例においては、ワイヤやターミナル上に予め
置かれているのは、はんだであるが、はんだ以外の材料
も用いることができる。例えば、導電接着剤やペースト
も利用できるし、熱硬化性プラスチック中の金属粉末の
サスペンションとして製造される。使用される金属粉末
は、通常、銀、金、銅やアルミニウムであり、粘着プラ
スチックは、通常、エポキシ系樹脂である。これら材料
の溶融温度と特性は良く知られている。

当業者に知られているように、はんだが溶融材料とし
て用いられているときには、コンタクトの浸潤やクリー
ニングのために適当なフラックス材料が通常用いられ
る。

本発明では、フラックスは、はんだとフラックスの混
合物としてターミナルまたはワイヤの上に予め置かれる
か、はんだ付け時に別個に供給されるが、はんだとフラ
ックスのクリーム状混合物（ペーストまたは液体）が、
はんだ付け時に接合位置に与えられる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に係る接合装置によれ
ば、ヒータ本体が、端子の接合位置に熱伝達関係で連結
された導電性第１材料からなる基板と、該基板の少なく
とも片面に配置される、導電性第２材料からなる表面層
とを具備し、前記導電性第２材料は、前記導電性第１材
料よりも大きな抵抗率を有すると共に、そのキューリー
温度以下では前記導電性第１材料よりも大きな透磁率を
有し、更に、そのキューリー温度以上では前記導電性第
１材料と略同等の透磁率を有しているので、電流は、導
電性第２材料のキューリー温度以下では導電性第２材料
中を流れて温度が上昇し、導電性第２材料のキューリー
温度以上では導電性第１材料中を流れて温度が下降し、
ヒータ本体が自己調整ヒータとして機能し、これによ
り、複数のリードと複数の端子との同時接合が円滑に行
えるという効果を奏する。

又、本発明に係る接合方法によれば、端子の接合位置
に熱伝達関係で連結された導電性第１材料からなる基板
と、該基板の少なくとも片面に配置される、導電性第２
材料からなる表面層とを具備し、前記導電性第２材料
が、前記導電性第１材料よりも大きな抵抗率を有すると
共に、そのキューリー温度以下では前記導電性第１材料
よりも大きな透磁率を有し、更に、そのキューリー温度
以上では前記導電性第１材料と略同等の透磁率を有する
ヒータ本体を準備する工程を含んでいるので、電流は、
導電性第２材料のキューリー温度以下では導電性第２材
料中を流れて温度が上昇し、導電性第２材料のキューリ
ー温度以上では導電性第１材料中を流れて温度が下降
し、ヒータ本体が自己調整ヒータとして機能し、これに
より、複数のリードと複数の端子との同時接合が円滑に
行えるようになるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理に従うターミナルのキャリアスト
リップとして構成された自己調整ヒーターアセンブリの
斜視図、第２図はリードがターミナルと位置付けられた
第１図と同様構成の自己調整ヒーターアセンブリの斜視
図、第３図は第１図の線３−３に沿う縦断面図、第４図
は本発明の他の実施例による自己調整ヒーターアセンブ
リの平面図、第５図は第４図の線５−５に沿う縦断面
図、第６図は本発明の他の実施例による自己調整ヒータ
ーアセンブリの縦断面図、第７図は本発明の更に他の実
施例による自己調整ヒーターアセンブリの斜視図、第８
図は第７図の線８−８に沿う横断面図、第９図は本発明
の他の実施例による自己調整ヒーターアセンブリの斜視
図、第10図は本発明の更に他の実施例による自己調整ヒ
ーターアセンブリの斜視図、第11図は本発明の他の実施
例による自己調整ヒーターアセンブリの斜視図、第12図
は第１図に示す実施例の応用例を示す斜視図、第13図は
１つのターミナルをもつ自己調整ヒーターアセンブリの
本発明の他の実施例を示す斜視図、第14図は第13図にお
けるワイヤに結合されるターミナルを示す斜視図、第15
図は本発明によるキャリアストリップヒーターアセンブ
リの実施例を示す斜視図である。９……はんだ、 10……キャリアストリップアセンブリ、 11……絶縁層、13,15……ヒーター部、 20,21……ターミナル、 22,23……はんだウェル（カップ）、 24,25……スコア線（ミシン目線）、 30……導体露出部、 31……一定振幅交流電源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ミッチェル・ジョン・マッキーアメリカ合衆国ペンシルバニア州 17070 ニューカンバーランドテラス・プレイス 11 (72)発明者ジョセフ・ミッチェル・ポーリコウスキーアメリカ合衆国ペンシルバニア州 17601 ランカスターウェストウッド・ドライブ 3044 (56)参考文献特表昭62−500621（ＪＰ，Ａ) 米国特許4701587（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 3/00 H05B 3/00 H01R 43/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のリードと該リードに対応する複数の
端子とを該端子の接合位置において、該接合位置にある
導電性溶融材料をヒータ本体から供給される熱エネルギ
によって溶融することにより同時に接合する接合装置に
おいて、前記ヒータ本体が、前記端子の接合位置に熱伝達可能な
一体物として連結された導電性第１材料からなる基板
と、該基板の少なくとも片面に配置される、導電性第２
材料からなる表面層とを具備し、前記導電性第２材料
は、前記導電性第１材料よりも大きな抵抗率を有すると
共に、そのキューリー温度以下では前記導電性第１材料
よりも大きな透磁率を有し、更に、そのキューリー温度
以上では前記導電性第１材料と略同等の透磁率を有する
ことを特徴とする接合装置。
【請求項２】複数のリードと該リードに対応する複数の
端子とを該端子の接合位置において相互接合する接合方
法であって、前記複数のリードの各々を対応する前記複数の端子の各
々の前記接合位置に配置する工程と、前記端子の接合位置に熱伝達可能な一体物として連結さ
れた導電性第１材料からなる基板と、該基板の少なくと
も片面に配置される、導電性第２材料からなる表面層と
を具備し、前記導電性第２材料が、前記導電性第１材料
よりも大きな抵抗率を有すると共に、そのキューリー温
度以下では前記導電性第１材料よりも大きな透磁率を有
し、更に、そのキューリー温度以上では前記導電性第１
材料と略同等の透磁率を有するヒータ本体を準備する工
程と、該ヒータ本体に交流電流を流して前記接合位置に熱エネ
ルギを供給し、これにより前記接合位置にある導電性溶
融材料を溶融して前記複数のリードと前記複数の端子と
を同時に接合する工程とを含むことを特徴とする接合方
法。