JPH03486A - 熱圧着用ヒータチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品の電極に被圧着物（リード線等）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。

従迷４佳”１−ｆｆｉ享願 電子部品の電極に被圧着物（リード線等）を接続する方
法としては従来周知の半田接続法やＩＪ−ド線等が裸線
である場合は、溶接法や誘導加熱法が採用されている。

しかしながら、前者の半田接続法は、接続時にノード線
等の端末が動くため、確実な接続ができないという問題
点があった。一方、後者の溶接法や誘導加熱法は、リー
ド線等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、リード線の被覆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
実に接続し得る接続方法として、被圧着物（リード線等
）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。

電子部品のベース５に設けた膜状の電極６に被圧着物と
してリード線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１
ｄ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、リード線を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、熱圧着機本体取付は側１８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。抵抗発熱部１ｂは体積が小さいためヒータチ
ップ１自体が蓄積している蓄熱量Ｑはノ」免い。従って
、所定の温度に加熱きれたヒータチップ１の先端部ＩＣ
をリード線Ｗ１に押圧すると、抵抗発熱部１ｂからリー
ド線賀１に熱が伝導されるが、抵抗発熱部１ｂに蓄えら
れている蓄熱量Ｑが小さいため、ヒータチップ１の先端
部１ｃの温度が急速に下がり、リード線ｗ１の熱圧着に
必要な温度以下になる。

このための対策として、■ヒータチップ１に流す電流値
を増やしてヒータチップ１の設定温度をさらに高温にす
る方法、■電流値は増やさないで、ヒータチップ１自体
を高抵抗にして設定温度をさらに高温にする方法、■ヒ
ータチップ１がリード線引を押圧している時間を長くす
る方法、が考えられる。

しかしながら、方法■は電源装置が大型化し、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、電流値が増えると装置が大型化し、
価格がアップするからである。また、ヒータチップを高
温にすると、ヒーターチップの金属自体が酸化及び軟化
するため、機械的強度が弱くなる。ステンレスのもので
最高８００℃が限界である。

方法■は高抵抗を得るために、抵抗発熱部１ｂの断面積
をさらに小びくシたり、抵抗発熱部１ｂの長さをさらに
長くするのでヒータチップ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
はたせなくなる。また、この方法でも、ヒータチップを
高温にすると、ヒータチップの金属自体が酸化及び軟化
するため、機械的強度が弱くなる。

方法■は圧着作業に要する時間が長くなると共に、時間
を畏くしても、熱圧着に必要な温度に達しない場合も多
く確実な方法ではない。

そこで、本発明の課題は、抵抗発熱部の蓄熱量Ｑを大き
くすることにより、前記■、■、■の対策を考慮する必
要のな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、 （、）略■字型に形成され、被圧刀物を軟化させるに必
要な高温を発生する電気抵抗発熱部と、（ｂ）前記発熱
部をチップ先端部は露出させて被覆している絶縁性蓄熱
体と、 を備えたことを特徴とする。

作用 以上の構成によって、発熱部を被覆している絶縁性蓄熱
体の体積分が加わり、ヒータチップ全体の体積が増え、
蓄熱量Ｑがアップする。この結果、熱圧着を行なっても
ヒータチップの先端部の温度が急速に下がらず、熱圧着
に必要な温度以下にならない。

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１１は電気抵抗発熱体１２と絶縁性蓄熱体
１３とから構成きれている。電気抵抗発熱体１２は、従
来からあるヒータチップと同じもので電気抵抗発熱部１
２ｂと熱圧着機本体取付は部１２ａからなる。発熱部１
２ｂは略■字型に形成されている。

発熱体１２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ものが好ま
しく、例えばステンレス鋼、モリブデン等が使用される
。

絶縁性蓄熱体１３は、略逆三角形型に形成されていてヒ
ータチップ１１の先端部１２ｃを除いて発熱部１２ｂ全
部及び取付は部１２ａの下側の一部を被覆している。蓄
熱体１３の素材には、電気的絶縁性を有し、発熱体１２
が発生する熱に耐えるものが好ましく、例えばセラミッ
ク等が使用される。

蓄熱体１３の被覆はモールド法、貼り合わせ法、コーテ
ィング法等の方法によって行なわれる。貼り合わせ、法
は、予めセラミック等の蓄熱体１３を２〜３個の小片に
分割して形成しておき、接着剤によって発熱体１２に接
着すると共に蓄熱体１３を組み立ててヒータチップ１１
を作製する方法である。モールド法は、セラミック等の
粉末と発熱体１２を成形型に入れ、加圧しながら温度を
上げてセラミック等の粉末を焼成して蓄熱体１３を形成
しヒータチップ１１を作製する方法である。コーティン
グ法は、セラミック等の粉末を含浸したペースト状の樹
脂を発熱体１２にコーティングした後、焼成して樹脂分
を飛散させ蓄熱体１３を形成しヒータチップ１１を作製
する方法である。

発熱体１２の熱圧着機本体取付は部１２ａから電流を流
すと抵抗発熱部１２ｂは熱を発生させる。この熱はヒー
タチップ１１に蓄積され、その蓄熱量Ｑは関係式（１）
で表現される。

Ｑ　　＝　　ｃ　　−ｄ　　−Ｖ（Ｔ（２）　　　Ｔ（
１））　　　［Ｋｃａｌコ−（１）Ｃ：比熱［Ｋｃａｌ
／　Ｋｇ−ｄｅｇ］ｄ：密度［Ｋｇ／ｍ３コ ■＝体積［ｍ３コ Ｔ（１）：初期温度ビＣコ Ｔ（２）：発熱温度ビＣコ 即ち、蓄熱量Ｑは、ヒータチップ１１の体積Ｖに比例す
る。蓄熱体１３によって被覆されたヒータチップ１１の
体積ｖは従来のヒータチップと比較して蓄熱体１３の体
積分だけ増加しているので、ヒータチップ１１に蓄積で
きる蓄熱量Ｑは関係式（１）より増加する。なお、本発
明の主目的はヒータテップの体積Ｖを大きくすることで
あるが、関係式（１）に示される様に比熱Ｃまたは密度
ｄの大きい材料を蓄熱体に採用すればより効果を高める
ことができる。さらに、蓄熱体１３は発熱体１２を補強
して機械的強度を高くする機能をも有する。

以上の構成からなるヒータチップ１１を使用してノード
線を熱圧着する作用について説明する。

ヒータチップ１１はリード線ｗ１の上に当てて加圧する
。ノード線Ｗ１は例えばポリウレタン樹脂によって被覆
された銅線等が使用される。リード線引の被膜が高熱（
４００〜６００°Ｃ）により溶融し、抑圧面１２ｄの接
触部分及びその周囲が露出する。この露出部分が電極６
に直接接触した状態で軟化し、抑圧面１２ｄの形状に等
しく加圧変形し、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　、　Ａ
ｇ−Ｐｄ等を使用し、電子部品のベース５の表面に膜状
に形成諮れている。

このとき、ヒータチップ１１の発熱部１２ｂから発生し
た熱は蓄熱体１３にも蓄積されているため、リード線ｗ
１及び電極６に熱が奪われても、ヒータチップ１１の蓄
熱ｆｆ１Ｑ全体からすればその影響は従来のヒータチッ
プと比較して極めて小さいものとなる。従って、ヒータ
チップ１１の先端部分１２ｃをリード線Ｗ１に押圧して
も、先端部１２ｃの温度が熱圧着に必要な温度以下にな
らない。

本実施例のヒータチップ１１を製作してリード線を熱圧
着した実験結果を以下に示す。

ヒータチップ１１の蓄熱体の素材にはアルミナセラミッ
クを使用した。リード線臀１にはポリウレタン樹脂被覆
銅線を使用した。第３図に示すリード線引の熱圧着部の
近傍点（以下、Ａ点という）、及びヒータチップ１１の
先端部の近傍点（以下、Ｂ点という）に熱電対を接触さ
せた状態で熱圧着を実施し、熱圧着時のリード線Ｗｌ（
Ａ点）とヒータチップ１１（Ｂ点）の温度変化を測定し
た。測定結果を第４図に示す。なお、比較のため第８図
に示した従来のヒータチップ１で熱圧着をした場合の測
定結果も第４図中に併示する。縦軸は温度、横軸は圧着
時間をとっている。図中において、曲線ＡＩ　、　Ｂｌ
はそれぞれ本発明であるヒータチップ１１によって熱圧
着作業を実施したときの熱圧着時のリード線Ｗ１のＡ点
とヒータチップ１１のＢ点の温度変化を示している。リ
ード線Ｗ１のＡ点はヒータチップ１１が押圧を開始して
から１．５秒後に３３０℃まで上昇した。ヒータチップ
１１のＢ点は最初の設定温度とした５５０℃から５３０
℃に下がった。このとき、リード線Ｗ１は電極６にアン
カー効果によって熱圧着された。これに対して、従来の
ヒータチップ１で熱圧着をした場合の測定結果を曲線Ａ
２　、　Ｂ２に示す。曲線Ａ２　、　Ｂ２はそれぞれ熱
圧着時のリード線引のＡ点とヒータチップ１のＢ点の温
度変化を示している。リード線Ｗ１のＡ点はヒータチッ
プ１が抑圧を開始してから２．０秒経過しても２３０°
Ｃまでしか上昇せず、ヒータチップ１のＢ点は最初の設
定温度とした５５０℃から５００℃まで下がった。この
とき、リード線Ｗ１は電極６に熱圧着されなかった。

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。

実施例では、電気抵抗発熱体１２に従来からあるヒータ
チップと同じものを使用したが、蓄熱体１３によって発
熱体１２は機械的強度が補強されているので、発熱部１
２ｂの断面積をさらに小さくしたり、発熱部１２ｂの長
さをさらに長くして、発熱部１２ｂの抵抗値を高くして
低い電流値で同じ発熱量が得られる様にしてもよい。

さらに、第５図に示すヒータチップ２０の様に、電気抵
抗発熱体２１が構造的に抵抗発熱部２１ｂと保持部２１
ｇとに分離しているものであってもよい６ヒータチツプ
２０の保持部２１ｇは先端部２１ｃにおいて抵抗発熱部
２１ｂに結合している。保持部２１ｇは発熱部２１ｂ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
２１ｇにかかるようにしている。

保持部２１ｇの構造はリード線を圧看する際の押圧力に
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剛性を高めている。保持
部２１ｇはスリットによって２分割きれ、かつ発熱部２
１ｂとの結合部に円形の穴２１ｉを設けている。これに
よって、発熱部２１ｂと保持部２１ｇとの結合部断面積
を小さくして結合部における抵抗値の低下を防止してい
る。保持部２１ｇは上端部２１ｆ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２１
ｇに発熱部２１ｂから電流が流れ込まない様にしている
。

発熱部２１ｂは略Ｖ字型に形成され、熱圧着機本体取付
は部２１ａから電流を流す。発熱部２１ｂは電流が流れ
ると、抵抗値に比例する発熱量Ｑを発生させ、高温に加
熱される。発熱部２１ｂはリード線を軟化させるための
高温を低電流で発生させるため、ヒータチップ２０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
、長さを長くしたりして高抵抗値を得る構造となってい
る。

発明の効果 以上の様に、本発明に係る熱圧着用ヒータチップによれ
ば、絶縁性蓄熱体に発熱部で発生した熱を蓄積しておけ
るので、蓄熱量Ｑはアップし、熱圧着時に奪われる熱量
に比較して十分大きいものとなり、ヒータチップは熱圧
着に必要な温度以下にならず、短時間のうちに熱圧着を
行なうことができる。このため、ヒータチップに常時流
す電流を必要以上に高くしなくてもよく、ランニングコ
ストが低くなる。しかも、電源装置は小型・低価格のも
のが使用できる。また、ヒータチップを低温（５００〜
６００℃程度）で使用できるため、ヒータチップの金属
自体が酸化や軟化してしまうことがない。

きらに、蓄熱部によってヒータチップの機械的強度が補
強されるため、抵抗発熱部の断面積を小さくしたり、長
さを長くしたりして高抵抗値を得て、高温を低電流で発
生させることも可能となる。

また、蓄熱体によって発熱体の発熱部が被覆されている
ので発熱部の表面が空気中にきらされることもなく高温
で酸化されるのを防止できる。

【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図は熱圧着時のヒータチップとリード線
の温度変化を示すグラフである。第５図はヒータチップ
の変形例の斜視図である。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。 ６・・・電極、１１・・・ヒータチップ、１２・・・発
熱体、１２ｂ・・・電気抵抗発熱部、１２ｃ・・・先端
部、１３・・・絶縁性蓄熱体、Ｗｌ・・・被圧着物（リ
ード線）。 特許出願人　　株式会社村田製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子部品の電極上に被圧着物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、被圧着物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、 前記発熱部をチップ先端部は露出させて被覆している絶
   縁性蓄熱体と、 を備えたことを特徴とする熱圧着用ヒータチップ。