JPH10502297A - サーモードはんだブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 工業はんだ付け装置内で小さな部品をはんだ付けするためのサーモードはんだブレード（１０）は、電気絶縁性で熱伝導性の材料から形成された成形体（１２）を含み、その上に形成されて、はんだ接触表面から分離した電導性加熱素子（１８、２０）を有している。電導性加熱素子（１８、２０）は、約４Ωより大きい、好ましくは、５Ωより大きい電気抵抗を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 サーモードはんだブレード 発明の背景 １．技術分野 本発明は、工業的はんだ付け装置に関する。特に、本発明は、工業的はんだ付 け装置におけるはんだ付け小部品のためのサーモードはんだブレードに関する。 ２．背景技術 電子回路生産環境でプリント回路基板へのはんだ付け部品に使用されるような 従来のハンダ付けシステムは、広範囲の使用に達している。これらのシステムは 、一般に、電気的に駆動される高温の棒状はんだ頭部を、７００°Ｆ（約３７２ ℃）のようなはんだ付け温度に加熱して、使用する。もっと複雑なシステムでは 、自動位置付け装置が、はんだ付けされる部品について、はんだ頭部を位置付け るのに使用される。 自動はんだ付け装置では、小部品のリードのはんだ付けが必要である。このリ ードは、１インチの千分の二三の許容誤差しかないことがある。はんだの頭部の 正確な位置付けと許容誤差がこの装置には率直に決定的になる。 典型的な先行技術のサーモード（ｔｈｅｒｍｏｄｅ）はんだブレードは、トッ ド（Ｔｏｄｄ）に対する米国特許Ｎｏ５０１０２２７に開示されている。本発明 に開示した先行技術のサーモードはんだブレードは、熱伝導性で電気絶縁性の材 料による薄い平坦な伸長部材から成る熱伝導体を含んでいる。熱伝導体は、はん だ材料に熱エネルギーを一様に移動させるための長手方向の全長に亘って実質的 に平坦な表面を有する底縁部を備えている。 一対の第１と第２の加熱素子がその平坦な熱伝導体の互いに反対側に配列さ れ、一対の第１と第２の長い隙間部材によって平坦なプレートから離れている。 隙間部材は、熱伝導体から加熱素子を電気的に絶縁するのに使用され、加熱素子 から熱伝導体に熱が流れるのを可能にしている。加熱素子は、加熱素子で発生し た熱エネルギーを熱伝導体に向けるための一対の第１と第２の熱制限伸長部材で 覆われている。 先行特許に開示されクレームされているサーモードはんだブレードは、多くの はんだ装置での使用に成功しているが、それには、あるはんだ装置での使用を厳 しく制限しまたは禁止するような欠点がある。熱制限伸長部材は、熱疲労を受け て、サーモードの使用寿命を制限する。 さらに、特許には述べていないれけども、５０１０２２７号特許の譲受け人に より作成した実際のサーモードの中の加熱素子は、全て、４Ωより小さいオーダ の電気抵抗を持っている。先行技術のサーモードは、低電圧・高電流の電源で駆 動されるように設計されて、先行技術のサーモードが使用されるはんだシステム に使用するために販売されている。この装置は、重い電源ケーブルを必要とし、 その代わりに、はんだ付けシステムに精密な位置付け装置を使用しょうとする時 には、位置付けの問題を生じさせる。 サーモードはんだブレードのもう一つの欠点は、障害物に、例えば、はんだ付 けがなされるべき回路基板上に装着される部品に、はんだブレードが出会うはん だ付け作業においては、使用可能なブレードの設計が困難なことである。先行技 術のサーモードはんだブレード、例えば、米国特許番号５０１０２２７に開示の ものは、注文形状に成形することができない。加熱素子を形成するために使用さ れる方法は、平坦な表面を必要とし、ホットスポットを避けるために一様に完全 なはんだ接触面をカバーしなければならず、さもなれれば、ホットスポットは、 加熱素子を不均一面の上で細くさせるような面域になってしまう。 それゆえに、本発明の目的は、先行技術の問題を克服するサーモードはんだブ レードを提供することにある。 さらに本発明の目的は、精密位置付け装置に接続して容易に使用可能なサーモ ードはんだブレードを提供することである。 本発明のもう一つ目的は、装着部品のような障害を有する表面上ではんだ付け するために注文形状に成形できるサーモードはんだブレードを提供することであ る。 発明の開示 本発明の現在の好適な実施例に従って、サーモードはんだブレードは、電気絶 縁性で且つ熱伝導性の本体に成形される。現在のところ好ましくは、この本体は 、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどの材料から形成さ れる。このサーモード本体は、安定性と強度を与える長さの関数である厚みを有 している。例えば、１インチ（２．５４ｃｍ）の長さを有する本発明のサーモー ドは、０．０８インチ（０．２０３２ｃｍ）の厚みがよく、約０．３インチ（０ ．７６２ｃｍ）の高さがよい。 この本体は、少なくとも１つの実質的な平面を有し、この平面上に電導性加熱 素子が形成される。電導性加熱素子は、好ましくは、タングステンまたはタング ステン−モリブデン合金のような耐熱金属で形成されるか、あるいは、ニクロム のような他の材料から形成される。 本発明の現在の好適な具体例に従って、電導性加熱素子は、サーモード本体の １面又は相対する２面に形成され、約４Ωより大きい、好ましくは、５Ω以上の 全抵抗を有する。 本発明の電導性加熱素子は、高度の平坦度、好ましくは、その長さに渡って３ −５μｍの平坦度を保持したはんだ接触面を有している。はんだ接触面は、サー モード本体の加熱素子が配列された面から離れた領域に配置されている。 本発明の変更例によると、サーモードはんだブレードは、はんだ付けする表面 の障害物がギャングはんだ付けを不可能にするようなはんだ付け適用のため の注文形状に形成されることができる。サーモード本体は、接触面のために注文 形状に機械加工される。 開示の範囲内から、この技術に通常の知識を有する人であれば、本発明のサー モード本体が、特別な部品の幾何形状を適応させるため異なった幾何形状に仕立 てることができることに利点があることは理解できよう。例えば、本発明のサー モード本体は、回路基板上の部品の障害物をさけるように配置した１以上の隙間 を含む単一の棒の形状に成形することができる。はんだ接触面の形状と輪郭は特 別に適用するために設計されてよい。 本発明のサーモードはんだプレードの利点は、高電圧・低電流のＡＣ又はＤＣ 電源、通常は、約４０ボルト４−６アンペアの電源から駆動することができるこ とである。このような電源の使用は、その電力を１８ゲージ程度の小さいケーブ ルに導くことができ、先行技術の著しい改良をもたらす。先行技術のサーモード は、より重い供給ケーブルを必要とし、高い精度の位置付けを抑制する。供給ケ ーブルは、このようなサーモードはんだブレードが使用される機械的位置付けシ ステムに付加トルクと慣性力を負荷させるからである。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の第１の実施例によるサーモードはんだブレードの正面図であ る。 図２は、図１のサーモードはんだブレードの側面図である。 図３は、本発明の変更例による第１の例示のサーモードはんだブレードの正面 図で、はんだ接触面に注文された形状が備えられている。 図４は、本発明の変更例による第２の例示のサーモードはんだブレードの断面 で、はんだ接触面に注文された形状が備えられている。 発明実施のための最良の形態と産業上の利用可能性 この技術に通常の知識を有する人々には、本発明に関する以下の記述が単なる 例示にすきず、如何にしても制限されないことは理解できるであろう。本発明の 他の実施例は、そのような人々にそれ自体をたやすく示唆するであろう。 最初に図１と図２と参照して、本発明のサーモードはんだブレード１０は、そ れぞれ正面図と側面図が示されている。サーモードはんだブレード１０は、電気 絶縁性の熱伝導材料から形成されたサーモード本体１２から成っている。サーモ ード本体１２のための適当材料は、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム及び酸化 アルミニウムを含む。この技術に通常の知識を有する人々には、サーモードはん だブレードを形成するための材料の選択は、物理的、機械的、熱的及び電気的性 質によって記述されること、及び、上記名称を挙げた材料と同様の性質を有する 他の材料も使用できることは理解できよう。 サーモード本体１２は、高度の平坦度、好ましくは小さな部品の精密はんだ付 けのために約３−５ミクロンを保持したはんだ接触面又は縁部１４を含んでいる 。この技術に通常の知識を有する人々によって推奨されるように、サーモード本 体１２の厚みは、特別の応用のために一定の割合とすることができ、長さの関数 とすることができ、その重要な制限が強度である。サーモードの頭部の実際の具 体例は、約１インチ（２．５４ｃｍ）の長さ、０．０８インチ（０．２０３２ｃ ｍ）の厚みと０．３インチ（０．７６２ｃｍ）の高さを有して、組み立てられて いる。サーモード本体１２もまた、特別の部品の幾何形状によって変更されてよ い。 サーモード本体１２は、少なくとも１つの実質的な平面１６を有し、平面１６ 上に電気加熱素子１８が形成される。本発明の１つの実施例では、一対の加熱素 子１８、２０が、サーモード本体１２の互いに反対の面１６、２２に備えられて いる。１つ以上の加熱素子は、好ましくは、タングステンまたはタングステン− モリブデン合金のような耐熱金属から形成される。ニクロムのような他の金属も 加熱素子の形成に使用される。図１に示した本発明の実施例の外観 において、接触小穴２４ａ、２４ｂが、小さいナットとボルトないしは同様の固 定具により加熱素子１８、２０に電気的接触を容易にするためめにサーモード本 体１２の表面１６を貫通する孔２６ａ、２６ｂの回りに形成されている。この技 術に通常の知識を有する人々には、他の従来の手段が、電源を加熱素子１８、２ ０に接続するために利用することができることは理解できよう。 １つ以上の加熱素子は、好ましくは、サーモード１０のサーモード本体１２の 面又は両面上に被膜される金属の薄膜の模様を印刷するスクリーンによって形成 する。そこで薄膜はその場所で焼結され、金属の付加的な膜がその焼結膜の上に 被覆される。この被膜は標準的なプレーティング技術の使用により好都合に実行 することができるか、または、サンジョセのマクロ−メタリックス（Macro-Meta llics of San Jose,CA）のような商業的プレーティング処理所で行われる。 本発明によるサーモードはんだブレードでは、１つ以上の加熱素子の全抵抗が 、それらが形成される材料の抵抗率、被膜された材料の厚み、使用された被膜パ ターン及び、２つ以上の加熱素子の接続が直列か並列かにより、容易に決定され る。本発明の目下の好ましい実施例により、加熱素子全抵抗は、４Ωより大きく 、好ましくは５以上である。本発明によるサーモードはんだブレードの抵抗は、 先行技術のサーモードはんだブレードの抵抗より高く、先行技術より優れた利点 をもたらす。 １つ以上の加熱素子の全抵抗から、本発明のサーモードの主たる利益は、高電 圧・低電流のＡＣ又はＤＣ電力からの駆動される点にある。通常４０ボルト以上 の電圧出力と約４−６アンペアの電流を有する電源から本発明のサーモードを駆 動することにより、１８ゲージと同程度に小さい供給ケーブルの使用が可能にな る。低抵抗の先行技術のサーモードは、低電圧で大電流により駆動され、１０− １２ゲージの供給ケーブルの使用を必要とする。大きなケーブルの使用は、極め て嵩だかになり、ケーブルによって示されたトルクと慣性力への嵩の付加による 寄与が、先行技術でサーモードの頭部位置付けの速度と精度を 制限する。 サーモード１０のサーモード本体１２は、電気的な絶縁材料で形成され、加熱 素子は、はんだ接触表面１４から距離をおいて隔離されているから、本発明のサ ーモードは、はんだ接触面１４に電位を発現させない。これは、本発明のサーモ ードが電気感受性の部品をはんだ付けするために使用できる利点である。 本発明の別の特徴によれば、本発明のサーモードはんだブレードの顕著な利点 は、それが特別の幾何学的形状に形成可能なことである。例えば、接触表面の形 状及び輪郭は変更することができる。本発明のサーモードはんだブレード接触表 面は、特別のはんだ付けする表面上で、例えば電子部品のような、障害物の幾何 形状を避けるために長手方向に選ばれた場所で間隙を有する単一の棒として、形 成されてもよい。それは、接触表面で扇型ないし薄くてよい。本発明のこの特徴 は、先行技術のサーモードはんだブレード、例えば、米国特許５０１０２２７に 開示のものでは実行できない。この先行技術のサーモードはんだブレードでは、 加熱素子は、ブレードのはんだ接触表面のまわりを包んでおり、ブレードは、電 気加熱素子中のホットスポットがはんだ接触表面に沿った温度を不均一にさせる ことを防止するために一様な寸法を有する必要がある。本発明のサーモードはん だブレードのサーモード本体が熱をはんだ接触表面に輸送するから、加熱素子は 、はんだ接触表面から離れたサーモード本体上の位置に配置されることができる 。 次には、図３、４を参照して、本発明のサーモードのはんだブレードの上述の 特徴が説明されている。図３は、本発明の変更例により最初に例証したサーモー ドのはんだブレードの正面図であり、はんだ接触表面のための注文された形状が 供えられている。図４は、本発明の変更例により第２の例証的なサーモードのは んだブレードの切断面であり、はんだ接触表面のための注文された形状が供えら れている。 図３を参照して、本発明のこの特徴によるサーモードのはんだブレード３０ は、加熱素子３６が先に開示したように形成される最初の面３４を有する長い本 体３２から形成されている。図３には示さないが、サーモード本体の反対面３２ は、図１及び２に示した実施例に関して、その上に配列した加熱素子を有しても よい。 サーモード本体３２はそのなかに形成された切欠き部４０を有するはんだ接触 表面を持っている。サーモードはんだブレード３０は、上に部品が装着される回 路基板と接触していることが示されている。この技術に通常の知識を有する人々 には、サーモードのはんだブレード３０のはんだ接触表面に形成された切欠き部 ４０かなければ、部品４４は、そのようなはんだブレード使用されるギャングは んだ付け技術の使用を妨げるであろうことは理解するであろう。 図４は、断面図において、本発明により、サーモードのはんだブレードのため に、注文成形されたはんだ接触面の別の可能な例を示す。サーモードのはんだブ レード５０は、先に開示のごとく加熱素子が形成される第１の面を有する伸長し た本体５２から形成されている。図３に示した本体３２の反対の面５８も、図１ と図２で示した実施例に関連して前述したように、加熱素子６０を有してよい。 図３のサーモードのはんだブレードが、はんだ接触表面３８を２つの部分に分割 する切欠き部４０を含むが、その本体５２のはんだ接触表面６２は、その長手方 向に渡る横溝６４によって２分されている。 図４には、サーモードはんだブレード４０が、部品６８が装着されている回路 基板６６に接触しているのが示されている。図３に示した実施例で、横溝６４は 、サーモードはんだブレード５０が障害になる電子部品を伴う回路基板６６のよ うなはんだ付け環境に使用されるのを、可能にする。 この発明の実施例と応用とが示され説明されたが、この技術に通常の知識を有 する人々にとって、上述したよりはるかに多くの修正をすることが、この発明の 概念から外れることなく、可能であることは明らかであろう。そこで、発明は、 添付された請求の範囲の範囲内であることを除いて制限されるべきでない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気絶縁性で熱伝導性の材料から形成されて、相対する面とはんだ接触表 面とを有する本体と、 当該相対する面の１つに形成されて該はんだ接触表面から離されて、電気 抵抗が４Ωより大きい第１の電導性加熱素子と、 を含むサーモードはんだブレード。 ２．当該はんだ接触表面が、はんだ付けする表面の上で出会う障害物のための 隙間を備えるために成形された形状を有する前記請求の範囲のサーモードはんだ ブレード。 ３．当該本体が、酸化ベリリウム、窒化アルミニウム及び酸化アルミニウムの 群から選ばれた材料から形成され、 当該加熱素子が、タングステンまたはタングステン−モリブデン合金を含 む群から選ばれた材料から形成された少なくとも１つの被着された膜を含む前記 請求の範囲のいずれかのサーモードはんだブレード。 ４．当該本体が一般的に矩形に形成され、当該はんだ接触表面が約２ないし３ ミクロンの範囲で平坦である前記請求の範囲のいずれかのサーモードはんだブレ ード。 ５．当該電導性加熱素子が５オームより高い電気抵抗を有する前記請求の範囲 のいずれかのサーモードはんだブレード。 ６．当該相対する面の他方の上に形成されて、当該はんだ接触表面から離され た第２の電導性加熱素子をさらに含む、前記請求の範囲のいずれかのサーモード はんだブレード。 ７．第１及び第２の加熱素子が約４Ωより大きい結合電気抵抗を有する請求の 範囲６のサーモードはんだブレード。 ８．第１及び第２の加熱素子が約５Ωより大きい結合電気抵抗を有する請求の 範囲６のサーモードはんだブレード。 ９．第２の加熱素子がタングステンまたはタングステン−モリブデン合金を 含む群から選ばれた材料から形成された少なくとも１つの被着された膜を含む請 求の範囲６−８の何れかのサーモードはんだブレード。 １０．上記請求の範囲いずれかに記載のサーモードはんだブレードと、 当該サーモードはんだブレードに結合された高電圧低電流電源と、 を含むはんだ付けシステム。 １１．当該電源が、当該サーモードはんだブレードに４−６アンペアで約４０ ボルトを供給するようにされている請求の範囲１０のはんだ付けシステム。 １２．当該電源が、約１８ゲージより大きくない電力リードケーブルを使用す るサーモードはんだブレードに結合される請求の範囲１０−１１いずれかのはん だ付けシステム。