JP3085069U - 熱圧接（圧着）装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱圧接（圧着）の際のヒーターツール接触部
表面の汚染を防止し、ヒーターツールの寿命を延ばし、
かつ均一な発熱を得る。 【解決手段】 ヒーターツール（６）と接合部（１１）
との間にリボン材（４）を挟んで加圧、発熱させ事で、
ヒーターの発熱部位に汚染が及ばない機能を得、更に発
熱のための通電エネルギーを、ヒーターツール（６）に
印加するピーク電力波高値を一定時間、定量にする制御
により、ヒーターツールに発生するジュール発熱量を均
一にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は産業分野で多用されている、単結晶モリブデンやタングステン等の金 属製ヒーター材を使用し、被接合部位に対し圧力と同時に、抵抗溶接を基本とし た通電によるジュール発熱を与える事により、目的部位に拡散接合、熱圧接（圧 着）、ハンダ（ロウ材）のリフロー等を行うヒーターツールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の工法はヒーターツールを直接目的部位に押し当て、同時にパル スヒートや抵抗溶接電源の定電流や定電圧制御の通電方式により、ヒーターツー ルにジュール発熱を起こし、目的の部位に電気的かつ機械的接合を得ていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来の工程を行う場合、ヒーターツール接触部表面にハンダのフラッ クスや溶けた被膜線の有機物等の汚染物質が蓄積し、熱伝導に影響を及ぼす事が あった。

【０００４】 その対策としてブラシやヤスリ等で、機械的に汚染を除去したり、接合性より も汚染の程度を抑える事に主眼を置いた、発熱プロファイルでの運用を強いられ る等の弊害が存在し、結果としてヒーターツールの寿命低下や、接合品質が設計 値の下限付近をターゲットにした量産工程を行わざるを得ない状況も見られた。

【０００５】 又、従来の商用周波数やスイッチング制御でのパルスヒート発熱工法では、通 常ヒーター材の圧着部側面に仕掛けられた、熱電対による温度プロファイルでの 発熱管理を行うために、ヒーターツールの発熱に比較的長い時間が必要とされ、 また抵抗溶接電源の定電流や定電圧制御による発熱制御も、ヒーターと治具との 固定方法が均一でないために起こる接触抵抗レベルの微妙な差異により、温度プ ロファイルにバラツキが見られた。

【０００７】 本考案はこれら従来の問題点を解決しようとするものであり、その目的とする ところはヒーターツールの寿命の改善と、汚染に対しての手間を省く事による接 合品質の向上、結果として期待できるコストの削減、更にヒーターツールが発生 するジュール発熱の均一化である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案では、ヒーターツールと非接合部位の間に、単結晶モリブデン箔のリボ ン材を挟み加圧と発熱の通電を行う事で、汚染がヒーターツール本体に及ばない 性能を与え、連続してリールに巻き取ったリボン材と巻取り機構を付加し、汚染 の問題と工程の連続性を担保する問題を解決した。

【０００９】 更に通電による発熱制御を、ヒーター単体の両極の電位差をフィードバックし て得る電圧値データおよび、電源装置の出力側から直接得る電流値データの２値 を演算する、電力値での制御方式とする事で、当該電力値の波高ピーク値を任意 時間継続する定電力制御方式を採用し、ヒーター材の固有抵抗により発生するジ ュール発熱が常に一定となる通電が得られる。

【００１０】

【実施例】

図１はヒートツールとリボン材を装備したヘッドの透視正面図である。図示し た様に本考案の接合装置は、ヒーターツール６の直下をリボン材４が、送りガイ ド５、巻き取りガイド１０で位置を補正されながら、上手（図の左）から下手（ 図の右）へ連続して動作する構造を示している。

【００１１】 図２はリボン材のリール２と８、リボン材４そしてヒーターツール６の位置概 念であるが、ヒーター４とリール２と８、そしてリボン材を動作させるローラー ３と９、そしてガイド５と１０は一体構造であり、工程の為に全体が下降し、接 合点１１で加圧と発熱を完了し、その後上昇する際も、リボン材４がヒーターツ ール６の直下から外れる事は無い。

【００１２】 図３は発熱通電の電源とヒーターツールの構成の概念を示すものであるが、定 電力で制御するための電圧センサケーブル１７は、ヒーターツール６のホルダ１ ５と１６の間の電位差をピックアップし、定電力溶接電源１２に入力している。

【００１３】 フィードバックに必要な電流値は図３の装置では電源本体内臓のシャント抵抗 部品からデータを取り込むために本図では省略されている。

【００１４】 例えば板厚１．０ｍｍ程度のヒーターツール６の場合、発熱部位の質量に応じ た電力値（約０．１ｋＷ）と、接合に必要最低の通電時間（約３０ミリ秒）、そ して加圧の程度（約６ニュートン）をパラメータとして与え、リボン材を介した まま、圧力を加え通電を行うと、目的のジュール発熱による接合が得られる。

【００１５】 リボン材は幅およそ２ミリメートル、厚さ２０ミクロンメートル程度の箔であ る為、ヒーターから接合部位への熱伝導に影響を与えないばかりか、ヒーター端 部からの漏れ電流により箔自体も接触抵抗、固有抵抗によりジュール発熱を発生 させるため、発熱プロファイルの妨げにはならない。

【００１６】

【考案の効果】

本考案は、上述の通り構成されているので、次に記載する効果を奏する。

【００１７】 請求項１の箔状リボン材によりヒーターツール表面を覆う事で汚染を解消し、 より繰り返し精度の高いジュール発熱を期待する事が可能となり、ヒーターツー ルの寿命が向上すると共に、より品質の安定したジュール発熱を提供するという 優れた効果を奏する。

【００１８】 請求項２の箔状リボン材の送り機能により、常にフレッシュな材料位置で発熱 を発生させるために発熱が均一である。

【００１９】 請求項３のフィードバック機能による一定電力制御での通電パラメータにより 、発熱のための電気エネルギーの定量を制御できるため、発熱が一定である。

【００２０】 請求項４の過電圧をフィードバックした場合の、通電停止機能により、ワーク のダメージおよびリボン材の断線を防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】リボン送り機構を搭載した接合ヘッドの透視正
面図である。

【図２】リボンと送りリール、巻き取りリール、ヒータ
ーツールそして接合（加熱）点の位置関係を示した図で
ある。

【図３】発熱通電の電源である、定電力制御の溶接電源
と、ヒーターツール、フィードバック用ケーブルの配置
概念図である。

【図４】ヒーターツールの一例である。

【図５】ヒーターツールの一例である。

【符号の説明】

Ａ 接合ヘッドの例 Ｂ 発熱通電の電源とヒーターツールの構成 １ リボン送り量調整つまみ ２ リボン送りリール ３ 送り用ピンチローラー ４ リボン材 ５ リボン材用ガイド（送り側） ６ ヒーターツール ７ 加圧力調整つまみ ８ リボン巻取り用リール ９ 巻取り用ピンチローラー １０ リボン材用ガイド（巻取り側） １１ 接合（加熱）点 １２ 電源部 １３ ＋側給電ケーブル １４ −側給電ケーブル １５ 電極ホルダ（＋側） １６ 電極ホルダ（−側） １７ 電圧センサー用ケーブル（フィードバック用）

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年１０月１０日（２００１．１０．
１０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 被膜銅線の拡散接合、熱圧接（圧着）工
   法、ハンダ（ロウ材）のリフローの工程を行う場合に使
   われる、単結晶モリブデンやタングステン、ニッケルク
   ロム合金等の金属材料で製作されたヒーターツール
   （６）の発熱部表面と、被接合物（部品）の間に挟み発
   熱プロセスを行う、リールに巻かれた単結晶モリブデン
   材の連続した箔状リボン材（４）。
2. 【請求項２】 当該リボン材（４）を動作させる機能と
   して、ヒーターツール（６）の動作に連動して任意の送
   り量を設定する機構により、常にフレッシュなリボン材
   の位置に置換する事が出来る機能。
3. 【請求項３】 ヒーターツール（６）の発熱制御を、ヒ
   ーター単体の両極を取付ける各ホルダ（１５、１６）間
   の電位差を電圧センサケーブル（１７）にてフィードバ
   ックして得る電圧値データおよび、電源装置の出力側に
   内蔵されたシャントから直接得る電流値データの２値を
   高速演算して得られる電力値の波高ピーク値を、任意時
   間継続して供給する定電力制御方式を持つ抵抗溶接電
   源。
4. 【請求項４】 ヒーターツール（６）が熱疲労や金属疲
   労により絶縁した際、一定電圧以上の印加によりリボン
   材が断線する事を防ぐ為に、設定電圧値を超える値をフ
   ィードバックした直後に、通電を停止する機能を有する
   抵抗溶接電源。