JP5014890B2 - 電極芯線の接合方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板上に並設された複数の電極に電子部品が備える複数の被覆付き導線の芯線を接合させる電極芯線の接合方法に関するものである。
従来、基板上に設けられた電極と電子部品が備える被覆付き導線の芯線を接合させる方法として半田ごてを用いた方法が知られている。この半田ごてを用いた電極と芯線の接合方法は、電極と芯線の重ね合わせ部分に半田ごてで加熱溶融させた半田を供給し、その後半田を冷却固化させることによって電極と芯線を機械的及び電気的に接合させるものである（特許文献１）。
特開平９−５７４３６号公報
しかしながら、このような半田ごてを用いた方法では、電極と芯線の接合箇所が複数あるような場合には、複数の電極に芯線を一本ずつ接合していく必要があるため、作業時間が長くなるという問題点があった。また、電極と芯線は半田の固化物によって電気的な接合のみならず機械的な接合もなされるが、その接合強度はあまり高いものではなく破損が起き易いという問題点があった。
そこで本発明は、作業時間の短縮化と接合強度の向上を図ることができる電極芯線の接合方法を提供することを目的とする。
請求項１に記載の電極芯線の接合方法は、基板上に並設された複数の電極に電子部品が備える複数の被覆付き導線の芯線を接合させる電極芯線の接合方法であって、電極を上に向けた基板に半田粒子入りの熱硬化性樹脂を複数の電極を覆うように供給する樹脂供給工程と、熱硬化性樹脂が供給された基板の上方に各芯線を各電極と上下に対向させて配置する芯線配置工程と、各電極と対向させて配置された複数の芯線の上方にシート状部材を配置するシート状部材配置工程と、前記シート状部材の上方から熱圧着ツールにより前記シート状部材を介して各芯線及び熱硬化性樹脂を押圧加熱し、熱硬化性樹脂を熱硬化させるとともに熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子を溶融させる熱圧着工程と、熱硬化性樹脂の熱硬化物から熱圧着ツールを離間させて前記熱硬化物を冷却し、半田粒子の溶融物が固化して生じた半田固化物によって電極と芯線を接合させる冷却工程と、前記熱硬化物から前記シート状部材を剥離するシート状部材剥離工程とを含み、各芯線が複数の導体細線を撚り合わせた撚線から成り、半田粒子の溶融物が導体細線同士の間の溝状部に沿って濡れ広がった状態で固化するようにし、前記熱圧着工程において、前記熱圧着ツールで前記撚線を前記電極に対して押圧することにより前記撚線を前記電極上に扁平となるように押し広げ、半田粒子の溶融物を扁平になった前記撚線の溝状部に沿って濡れ広がらせる。
本発明では、基板に半田粒子入りの熱硬化性樹脂を供給し、各電極と各芯線とを上下に対向させたうえでシート状部材を介して熱圧着ツールにより熱硬化性樹脂を押圧加熱することで、熱硬化性樹脂を熱硬化させて各芯線を基板に固定させ、また熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子の溶融物が固化して生じた半田固化物によって電極と芯線を接合させるようにしているので、電極と芯線の接合箇所が複数ある場合でもこれを一括して接合することができ、作業時間を短縮化することができる。また、各芯線は半田固化物によって電極に接合されて固定されるだけでなく、熱硬化性樹脂の熱硬化物によって基板に強固に固定されるので、接合部の接合強度を向上させることができる。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電子ユニットの斜視図、図２（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１における電子ユニットの電極芯線の接合部分の断面図、図３は本発明の実施の形態１における被覆付き導線の斜視図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は本発明の実施の形態１における電極芯線の接合工程の説明図である。
図１及び図２（図２（ａ）は図１の矢視ＩＩ−ＩＩ断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面図）において、電子ユニット１は、基板２上に並設された複数の電極３と電子部品４が備える複数の被覆付き導線５の芯線６とを接合させて成るものであり、各芯線６は基板２上で熱硬化した半田粒子７ａ入りの熱硬化性樹脂８ａ（図４（ａ）参照）の熱硬化物８によって基板２に強固に固定されている。熱硬化物８の内部には、熱硬化性樹脂８ａに含まれる半田粒子７ａの溶融物（半田溶融物７ｂ）が固化して生じた半田固化物７が分散しており、電極３と芯線６は、これら電極３と芯線６の間で半田溶融物７ｂが固化した半田固化物７によって接合されている。本実施の形態では、芯線６は図３に示すように複数の導体細線６ａを撚り合わせた撚線から成っており、電極３と芯線６は主として導体細線６ａ同士の間の溝状部９内で半田溶融物７ｂが固化した半田固化物７によって接合されている。
図４を用いて電極芯線（電極３と芯線６の間）の接合方法について説明する。これには先ず、電極３を上に向けた基板２を熱圧着作業用のステージ１０に載置し、基板２上に半田粒子７ａ入りの熱硬化性樹脂８ａを供給する（図４（ａ）。樹脂供給工程）。このとき、基板２の複数の電極３が全て熱硬化性樹脂８ａによって覆われるようにする。なお、基板２上に供給される半田粒子７ａ入りの熱硬化性樹脂８ａは液状のものであってもよいし、シート状に加工されたものであってもよい。
基板２上に熱硬化性樹脂８ａを供給したら、電子部品４の複数の被覆付き導線５の芯線（複数の芯線６）を基板２の電極３間の間隔と同じ間隔に整列したうえで各芯線６を各電極３と上下に対向させて配置する（芯線配置工程）。この際、熱硬化性樹脂８ａが液状であれば各芯線６を熱硬化性樹脂８ａに没入させた状態で配置することで、熱圧着工程（後述）まで芯線６を仮止めすることができる（図４（ｂ））。次に、各電極３と対向させて配置した複数の芯線６の上方にテフロン（登録商標）等の耐熱性材料から成るシート状部材１１を配置する（シート状部材配置工程。図４（ｂ））。そして、シート状部材１１の上方から降下させた熱圧着ツール１２により、シート状部材１１を介して各芯線６を各電極３へ押圧するとともに、熱硬化性樹脂８ａを基板２上で押圧加熱する（図４（ｃ）。熱圧着工程）。この熱硬化性樹脂８ａの押圧加熱により熱硬化性樹脂８ａは熱硬化して熱硬
化物８となり、その熱硬化物８によって各芯線６は基板２に強固に固定される。熱圧着工程では、熱圧着ツール１２はシート状部材１１を介して熱硬化性樹脂８ａを押圧加熱するので、熱圧着ツール１２に熱硬化性樹脂８ａを付着させて汚す心配がない。
この熱圧着工程では、熱硬化性樹脂８ａに含まれる半田粒子７ａは溶融して半田溶融物７ｂとなるが、その半田溶融物７ｂの一部は芯線６の溝状部９内に濡れ広がる（図２（ｂ）参照）。
ここで、溝状部９は全体として芯線６の延びる方向に延びているので、溝状部９内の半田溶融物７ｂは熱硬化性樹脂８ａが押圧されて上下方向の圧縮力が作用した場合であっても、主として芯線６の延びる方向へ濡れ広がり、隣接する他の芯線６或いは電極３の方向（電極３の並設方向）へはあまり流れない。このため両電極３と芯線６の間には電極３と芯線６の接合に十分な量の半田溶融物７ｂが確保される。
熱硬化性樹脂８ａが熱硬化して熱硬化物８となったら、シート状部材１１から熱圧着ツール１２を離間させて上方に引き上げ、熱硬化物８を常温で冷却させる（図４（ｄ）。冷却工程）。これにより熱硬化性樹脂８ａ内に生じていた半田溶融物７ｂは固化して半田固化物７となる。電極３と芯線６はこれら電極３と芯線６の間の半田溶融物７ｂが固化することによって接合されるが、前述のように、溝状部９内には電極３と芯線６の接合に十分な量の半田溶融物７ｂが確保されているので、電極３と芯線６はその十分な量の半田溶融物７ｂの固化物（半田固化物７）によって確実に接合される。また、半田溶融物７ｂは溝状部９に沿って濡れ広がって固化しているので、電極３や芯線６に対する半田の接触面積が広くなり、接合強度が高く電気抵抗の低い接続状態を実現することができる。熱硬化物８が十分に冷却されたら、熱硬化物８の上面に貼り付いた状態のシート状部材１１を図４（ｅ）の矢印Ａの方向に引っ張って引き剥がす（図４（ｅ）。シート状部材剥離工程）。これにより電極芯線の接合工程が終了する。
このように、本実施の形態における電極芯線の接合方法では、基板２に半田粒子７ａ入りの熱硬化性樹脂８ａを供給し、各電極３と各芯線６とを上下に対向させたうえでシート状部材１１を介して熱圧着ツール１２により熱硬化性樹脂８ａを押圧加熱することで、熱硬化性樹脂８ａを熱硬化させて各芯線６を基板２に固定させ、また熱硬化性樹脂８ａに含まれる半田粒子７ａの溶融物（半田溶融物７ｂ）が固化して生じた半田固化物７によって電極３と芯線６を接合させるようにしているので、電極３と芯線６の接合箇所が複数ある場合でもこれを一括して接合することができ、作業時間を短縮化することができる。また、各芯線６は半田固化物７によって電極３に接合されて固定されるだけでなく、熱硬化性樹脂８ａの熱硬化物８によって基板２に強固に固定されるので、接合部の接合強度を向上させることができる。
また、このような電極芯線の接合方法によって電極３と芯線６が接合されて成る電子ユニット１では、熱圧着ツール１２の押圧により基板２に固定された各芯線６の上面と熱硬化物８の上面が同一高さのフラット面となっている（図２（ａ）参照）。このため、半田ごてで半田を盛り付けていた従来よりも電極芯線の接合部の厚さを薄厚にすることができる。しかも、芯線６は半田固化物７と熱硬化物８とによって基板２に固着されているので、厚さを薄厚にしても十分な接合強度を確保することができる。更に、その接合部の上面をフラットにすることができるので、軽薄化する電子機器へ組み込み易い電子ユニット１を実現することができる。
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における電子ユニットの電極芯線の接合部分の断面図、図６は本発明の実施の形態２における被覆付き導線の斜視図である。この実施の形態２では
、図５に示すように、被覆付き導線５の芯線１６が複数の導体細線を撚り合わせた撚線ではなく１本の導線から成るものであるが、上述の実施の形態１の場合と同様の工程で基板２上の電極３に接合することができ（図６）、実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。しかし、実施の形態１のように、芯線６が複数の導体細線６ａを撚り合わせた撚線から成っており、熱硬化性樹脂８ａに含まれる半田粒子７ａの溶融物（半田溶融物７ｂ）が導体細線６ａ同士の間の溝状部９に沿って濡れ広がった状態で固化するようになっているのであれば、電極芯線の接合部により多くの半田固化物７を集めることができるという利点がある。
作業時間の短縮化と接合強度の向上を図ることができる。
本発明の実施の形態１における電子ユニットの斜視図 （ａ），（ｂ）本発明の実施の形態１における電子ユニットの電極芯線の接合部分の断面図 本発明の実施の形態１における被覆付き導線の斜視図 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）本発明の実施の形態１における電極芯線の接合工程の説明図 本発明の実施の形態２における電子ユニットの電極芯線の接合部分の断面図 本発明の実施の形態２における被覆付き導線の斜視図
符号の説明
１ 電子ユニット
２ 基板
３ 電極
４ 電子部品
５ 被覆付き導線
６ 芯線
６ａ 導体細線
７ 半田固化物
７ａ 半田粒子
７ｂ 半田溶融物（半田粒子の溶融物）
８ 熱硬化物
８ａ 熱硬化性樹脂
９ 溝状部
１１ シート状部材
１２ 熱圧着ツール

Claims (1)

  1. 基板上に並設された複数の電極に電子部品が備える複数の被覆付き導線の芯線を接合させる電極芯線の接合方法であって、電極を上に向けた基板に半田粒子入りの熱硬化性樹脂を複数の電極を覆うように供給する樹脂供給工程と、熱硬化性樹脂が供給された基板の上方に各芯線を各電極と上下に対向させて配置する芯線配置工程と、各電極と対向させて配置された複数の芯線の上方にシート状部材を配置するシート状部材配置工程と、前記シート状部材の上方から熱圧着ツールにより前記シート状部材を介して各芯線及び熱硬化性樹脂を押圧加熱し、熱硬化性樹脂を熱硬化させるとともに熱硬化性樹脂に含まれる半田粒子を溶融させる熱圧着工程と、熱硬化性樹脂の熱硬化物から熱圧着ツールを離間させて前記熱硬化物を冷却し、半田粒子の溶融物が固化して生じた半田固化物によって電極と芯線を接合させる冷却工程と、前記熱硬化物から前記シート状部材を剥離するシート状部材剥離工程とを含み、
    各芯線が複数の導体細線を撚り合わせた撚線から成り、半田粒子の溶融物が導体細線同士の間の溝状部に沿って濡れ広がった状態で固化するようにし、
    前記熱圧着工程において、前記熱圧着ツールで前記撚線を前記電極に対して押圧することにより前記撚線を前記電極上に扁平となるように押し広げ、半田粒子の溶融物を扁平になった前記撚線の溝状部に沿って濡れ広がらせることを特徴とする電極芯線の接合方法。
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