WO2022097546A1 - ヒーターチップ、およびヒーターチップユニット - Google Patents

ヒーターチップ、およびヒーターチップユニット Download PDF

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伸一郎 須賀
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株式会社アポロ技研
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits

Definitions

  • the present invention relates to a heater chip for thermocompression bonding a terminal lead wire to a terminal member, and a heater chip unit provided with a temperature sensor on the heater chip.
  • a heater chip unit for thermocompression bonding is used in the work of thermocompression bonding a terminal lead wire to a terminal member, for example, in the work of thermocompression bonding a lead wire to a terminal portion of a core in the manufacture of an electronic component such as a chip inductor.
  • a thermocouple or the like is attached as a temperature sensor to the heater chip whose temperature rises in the iron portion to form a heater chip unit, and this heater chip unit is attached to the tool holder of the thermocompression bonding device.
  • thermocompression bonding device is operated, the terminal conductor wire placed on the terminal member is rapidly heated while being pressurized by the iron portion of the heater chip, and the terminal conductor wire is thermocompression bonded to the terminal member (see, for example, Patent Document 1). .. Then, in the process of thermocompression bonding, a part of the coating of the conductor wire vaporized by heat becomes a fume and adheres to the tip surface of the iron. Further, since the heater tip is repeatedly heated and cooled, the tip surface of the iron is gradually oxidized to form fine irregularities.
  • the iron tip surface is pressed against a grindstone or abrasive paper and moved in parallel with the iron tip surface to remove the adhered coating and polish the oxide on the iron tip surface to make it clean. It is corrected to a flat surface.
  • the iron body is provided with a trowel tip that abuts on the terminal lead wire, and the trowel body is extended upward from the left and right ends of the trowel body so as to be separated from each other, and the current from the power supply is transferred to the iron body.
  • a pair of connecting arms that are flowed to raise the temperature of the iron portion are formed from a conductive plate material, and a thermocouple is attached in the vicinity of the iron portion.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heater tip and a heater tip unit that can secure sufficient rigidity even if the cross-sectional area of a portion through which an electric current passes and generates heat is reduced. It is what we are trying to provide.
  • the present invention has been proposed to achieve the above object, and the one according to claim 1 is a plate-shaped heater chip for thermocompression bonding a terminal lead wire to a terminal member.
  • the heater chip is A trowel portion having a trowel tip portion in contact with the terminal lead wire in the trowel body, and a trowel portion. It is provided with a pair of connecting arms extending upward from the left and right ends of the iron body so as to be separated from each other and allowing a current from a power source to flow through the iron body to raise the temperature of the iron body.
  • It is a heater chip characterized in that a recess having a wall surface that descends in a direction intersecting the surface direction of the surface is formed on at least one surface of the iron body and the connecting arm portion. ..
  • the cross section in the direction orthogonal to the current flowing direction is set to have a smaller area than the cross section of the other portion in which the current flows within the range from the connecting arm portion to the iron portion.
  • the third aspect of the present invention is a plate-shaped heater chip for thermocompression-bonding a terminal lead wire to a terminal member.
  • the heater chip is A trowel portion having a trowel tip portion in contact with the terminal lead wire in the trowel body, and a trowel portion. It is provided with a pair of connecting arms extending upward from the left and right ends of the iron body so as to be separated from each other and allowing a current from a power source to flow through the iron body to raise the temperature of the iron body.
  • the heater chip is characterized in that, on at least one surface of the iron body and the connecting arm portion, a groove portion having wall surfaces falling in a direction intersecting the surface direction of the surface is formed on both sides.
  • the cross section in the direction orthogonal to the direction in which the current flows is set to have a smaller area than the cross section of the other portion in which the current flows within the range from the connecting arm portion to the iron portion.
  • the heater chip according to claim 5 is the heater chip according to claim 2, wherein an oxidation-resistant coating layer is formed at least on the surface of the heat generating portion.
  • the sixth aspect of the present invention is a heater chip unit in which the heater chip according to any one of claims 1 to 5 is provided with a temperature sensor.
  • the heater chip unit is characterized in that an oxidation resistant coating layer is formed on the surface of the temperature sensor.
  • a recess having a wall surface that descends in a direction intersecting the surface direction of the surface is formed on at least one surface of the iron body and the connecting arm portion. Therefore, the outer portion of the wall surface of the recess functions as a rib, whereby rigidity can be ensured.
  • the surface area of the heater chip can be increased by the amount of the wall surface formed around the recessed portion, which increases the area in contact with air and enhances the heat dissipation function. Therefore, the cooling time can be shortened, the tact time can be shortened, and the production efficiency can be improved.
  • the cross section in the direction orthogonal to the direction in which the current flows is set to have a smaller area than the cross section of the other portion in which the current flows within the range from the connecting arm portion to the iron portion. Since the heat-generating portion is formed and the heat-generating portion includes a part of the recess and a part of the wall surface, it is possible to contribute to shortening the cooling time of the heat-generating portion and improve the production efficiency. be able to.
  • a groove having a wall surface that descends in a direction intersecting the surface direction of the surface is formed on at least one surface of the iron body and the connecting arm portion.
  • the outer portion of the wall surface of the groove functions as a rib, whereby rigidity can be ensured.
  • the surface area of the heater chip can be increased by the amount of the wall surface formed on both sides of the groove due to the formation of the groove portion, whereby the area in contact with air can be increased and the heat dissipation function can be enhanced. Therefore, the cooling time can be shortened, the tact time can be shortened, and the production efficiency can be improved.
  • the cross section in the direction orthogonal to the direction in which the current flows is set to have a smaller area than the cross section of the other portion in which the current flows within the range from the connecting arm portion to the iron portion. Since the heat-generating portion is formed and the heat-generating portion includes a part of the groove portion and a part of the wall surface, it is possible to contribute to shortening the cooling time of the heat-generating portion and improve the production efficiency. Can be done.
  • the oxidation-resistant coating layer is formed at least on the surface of the heat generating portion, the easiness of oxidation can be suppressed and the durability can be improved.
  • the heater chip is provided with a temperature sensor and an oxidation resistant coating layer is formed on the surface of the temperature sensor, it is easy to oxidize even if heating and cooling are repeated. It is possible to suppress the temperature and increase the durability of the heater chip unit.
  • the heater chip unit 1 includes a plate-shaped heater chip 2 for thermocompression bonding a terminal lead wire to a terminal member, and a thermocouple 3 attached as a temperature sensor.
  • the heater chip 2 is a chip formed by processing a plate material of a conductive material (tungsten, molybdenum, cemented carbide, etc.) by wire electric discharge machining, and as shown in FIG. 1, the lower portion (work) of the heater chip 2 is formed. It is configured to include a trowel portion 4 which is a tip portion located on the (terminal lead wire and terminal member) side, and a pair of left and right connecting arm portions 5 which are upper portions (base portions). Then, when the iron portion 4 is energized via the connecting arm portion 5, the portion between the lower portion of the connecting arm portion 5 and the iron portion 4 whose cross-sectional area is set to be smaller than that of the other portions functions as a heat generating portion. A configuration is adopted in which heat is efficiently generated to raise the temperature of the iron portion 4, and the temperature of the iron portion 4 can be measured by a thermocouple 3.
  • a conductive material tungsten, molybdenum, cemented carbide, etc.
  • the iron portion 4 includes a horizontally long iron body 6 that connects the lower portions of the connecting arm portions 5, and a box-shaped iron tip portion 7 is projected downward from the bottom of the iron body 6 that protrudes slightly downward.
  • the bottom surface (tip surface) of the iron tip portion 7 is used as the iron tip surface 8 so that it can come into contact with the terminal lead wire.
  • a substantially V-shaped or substantially U-shaped iron recess 9 is formed in the upper portion (connecting arm 5 side) of the iron body 6 opposite to the iron tip 7, and a thermocouple is formed in the iron recess 9.
  • the temperature measuring contact (temperature measuring portion) of No. 3 is fixed in a state of being contact-supported at two points on the surface of the iron recess 9.
  • the connecting arm portion 5 is a vertically long structural portion extending upward from the left and right ends of the iron body 6, and is provided with the connecting arm portions 5 separated from each other. Further, in the upper portion (extended end portion) of the connecting arm portion 5, a mounting hole 11 for mounting on the chip holder (not shown) of the thermocompression bonding device is penetrated in the plate thickness direction of the heater chip 2 and this mounting is performed. By screwing the mounting bolt (not shown) passed through the hole 11 into the tip holder, the heater tip unit 1 can be mounted on the tip holder with the iron tip 7 facing down (joining stage side). It is configured.
  • one connecting arm 5 is electrically connected to one end of the heater power supply (not shown) of the thermocompression bonding device, and the other connecting arm 5 is connected. It is electrically connected to the other end of the heater power supply. Then, when a current is passed from the power supply (power supply for the heater) to the heater chip 2, the current passes through the iron body 6 via the connecting arm portions 5 and 5, and the electric resistance in the iron body 6 from the lower end of the connecting arm portion 5 causes the current to pass through the iron body 6. The iron body 6 generates heat, and the heat causes the iron tip portion 7 to heat up.
  • the current in the iron body 6 flows from one connecting arm portion 5 side toward the other connecting arm portion 5, but the cross-sectional area of the constricted portion located on both sides of the iron recess 9 in the path through which the current flows. Is narrower than the cross-sectional area of other parts, so the current density is highest at this constricted part, and Joule heat due to electrical resistance is likely to be generated around this part.
  • the heater tip 2 is provided on the front and back surfaces of the heater tip 2, specifically, in FIG. 1, from the center of the length of the connecting arm portion 5 to the front of the iron portion 4.
  • An elongated recess 13 is formed in the lower half, and in FIG. 2, a recess is formed in a range that passes from a wide portion around the center of the length of the connecting arm 5 to the lower half of the connecting arm 5 and penetrates the iron body 6 in the left-right direction.
  • the portion 13 is formed.
  • the recessed portion 13 is a recessed portion in the plate thickness direction, and has a wall surface 14 at the edge thereof, which descends in a direction intersecting the surface direction of the front and back surfaces.
  • the recess 13 shown in the drawing has a wall surface 14 that descends from the edge thereof in a direction substantially orthogonal to the surface direction of the heater chip 2 (plate thickness direction), and is surrounded by the wall surface 14.
  • the outer portion of the wall surface 14 functions as a rib, so that even if the cross-sectional area of the heat generating portion is set small, the rigidity can be increased by the rib portion, and the required strength is required. Can be secured.
  • the wall surface 14 is formed at the same time by forming the recess 13, the surface area increases by the area of the wall surface 14 as compared with the conventional type without the recess 13, so that the cooling efficiency after the energization is cut off. Can be improved. This shortens the time required for the crimping process, shortens the work efficiency, especially the tact time in automation, and contributes to the improvement of the work efficiency.
  • the shape of the recess 13 is not limited to that formed in a straight line, and it is effective to dispose the formed range in a portion included in the heat generating portion extending from the connecting arm portion 5 to the iron portion 4. However, it is not limited to this, and the range of falling with respect to the surface is not limited.
  • FIG. 5A when the cross-sectional shape of the heat generating portion is square, when the cross-sectional area of this portion is set small, the conventional method is shown in FIG. 5B.
  • FIG. 5 (c) the cross section is narrowed down in the width direction or in the thickness direction as shown in FIG.
  • the wall surface 14 can be formed in a direction intersecting the narrowing direction. That is, when squeezing in the thickness direction as shown in FIG. 5 (d), both sides of each recess 13 (Example 1) and one of the front and back same sides of both recesses 13 as shown in FIG. 5 (e). On the edge of (Example 2), on one edge of both recesses 13 on different sides as shown in FIG. 5 (f) (Example 3), and in the center of the front and back as shown in FIG. 5 (g). Example 4), on both sides of one surface as shown in FIG. 5 (h) (Example 5), on one side of one surface as shown in FIG.
  • wall surface 14 respectively. 5 (j), (k), and (l) may be formed, and the wall surface 14 may be continuous with the bottom surface on an arc surface (Examples 7, 8 and 9).
  • FIGS. 5 (m), (n), and (O) what kind of wall surface 14 is formed on the edge of the recess 13 (Examples 10, 11, and 12).
  • the shape may be used, and for example, the shape shown in FIGS. 5 (p) and 5 (q) may be used (Examples 13 and 14).
  • the region forming the recess 13 is not limited to the one formed along the longitudinal direction in the lower half portion of the connecting arm portion 5 or the one formed on the front and back surfaces of the iron portion 4, and is not limited to that formed in FIG.
  • a plurality of horizontally long recesses 13 may be formed in parallel in a wide portion of the upper half of the connecting arm portion 5.
  • the wall surface 14 of the recess 13 can be efficiently increased, whereby the heat dissipation effect per unit area can be reasonably greatly increased.
  • the groove portion 15 may be formed on at least one of the front and back surfaces.
  • a plurality of horizontally long groove portions 15 may be formed in parallel in a wide portion of the upper half of the connecting arm portion 5.
  • the groove portion 15 has wall surfaces 14 on both sides of at least one surface of the iron body 6 and the connecting arm portion 5 that hang down in a direction intersecting the surface directions of the front and back surfaces.
  • the end portion in the longitudinal direction is open, which is different from the point depression portion 13.
  • the wall surface 14 of the groove portion 15 can be efficiently increased, whereby the heat dissipation effect per unit area can be reasonably greatly increased.
  • opening both ends improves the atmosphere.
  • the portion forming the groove portion 15 is not limited as in the recessed portion 13, and the width and depth are not limited.
  • thermocouple 3 attached to the heater chip 2 and the configuration on the heater chip 2 for attaching the thermocouple 3 will be described.
  • the thermocouple 3 is made of a wire coating material having a spherical temperature measuring contact (temperature measuring part) by welding the tips of two types of wires to each other and having electrical insulation. Each of the strands is coated, and further, the outer coating material is used to bundle the conductors into one to form a conducting wire.
  • the storage portion of the conducting wire is provided in the gap between the connecting arm portions 5, and the fastening portion of the temperature measuring contact is provided in the iron portion 4.
  • the conductor is stored in the conductor storage vacant portion 20 in a state where the conductor does not protrude outward from the front and back surfaces of the heater chip 2, and the upper end portion of the conductor storage vacant portion 20.
  • the conductor is extended from the opening of the wire, and the lower end of the conductor storage space 20 is widened to communicate with the iron recess 9.
  • each connecting arm portion 5 is formed with a part of the side surface facing the conductor storage vacant portion 20 cut out so as to communicate with the conductor storage vacant portion 20, and each stop recess 21 and the conductor storage vacant portion 20 are formed.
  • a part of the empty part 20 (a part located between the fixing recesses 21) is provided with a conducting wire fixing part which is hardened (solidified) after injecting a resin such as an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin. This prevents the conductor from shifting from the conductor storage space 20 and protruding from the heater chip 2.
  • thermocouple 3 is exemplified as the temperature sensor of the present invention, but a temperature sensor having any configuration may be adopted and attached to the heater chip 2.
  • the oxidation-resistant coating layer will be described.
  • the surface is easily oxidized, and the oxidation is particularly remarkable in the vicinity of the iron portion 4 (heating portion) and the portion where the thermocouple 3 is welded. be.
  • the oxidized portion in the vicinity of the heat generating portion is peeled off and the strength is lowered, which causes a problem of damage during pressurization.
  • the welded portion of the thermocouple 3 is corroded and the strength is lowered, and finally. Inconveniences such as the thermocouple 3 being detached and unable to be used may occur.
  • an oxidation-resistant coating layer is formed on the surface of the heater chip 2 to enhance the oxidation resistance.
  • the so-called metal plate used as a material (base material) specifically, tungsten (hardness HV430 or so) and tungsten alloy (hardness HV200 to 400) which are generally used in the past, are more excellent in abrasion resistance.
  • cemented carbide hardness HV900-2400 (official name; cemented carbide, alloy obtained by sintering hard metal carbide powder), and this cemented carbide plate is cut into a predetermined shape by wire cutting. ..
  • the recess 13 when it is formed, it can be machined by electric discharge machining (using a mold), end mill machining, or the like. Further, in the case of the groove portion 15, the angle is changed by 90 degrees from the case of processing the metal plate as a material, that is, the surface direction of the metal plate and the direction of the wire are set to be parallel by wire cutting. Can be processed.
  • the above-mentioned cut-out piece is subjected to plating pretreatment, and then immersed in a melting tank and energized to form an oxidation-resistant film with nickel on the surface of the cut-out piece, that is, nickel-plated. After that, it is withdrawn from the melting tank and subjected to post-treatment such as washing. Then, the temperature measuring contact of the thermocouple 3 is laser-welded to the V-shaped or U-shaped temperature measuring anchoring portion formed on the upper portion of the iron portion 4. In this welding, since a nickel layer film is formed on the surface (fixing contact surface) of the temperature measurement fixing portion, the wettability is enhanced, thereby improving the certainty of welding and the welding strength.
  • the output of the laser can be suppressed more than before, and the damage to the base metal can be suppressed, so that the quality can be improved and the energy consumption can be saved.
  • the heater chip unit 1 equipped with the thermocouple 3 is immersed in the electrolytic solution, and nickel is applied to the entire surface including the temperature measuring contact of the thermocouple 3. Apply plating.
  • the oxidation resistance is improved, so that it is possible to suppress peeling and strength reduction due to oxidation of the iron portion 4 and the attachment portion of the thermocouple 3.
  • Durability can be improved.
  • nickel plating is applied to the base material using a cemented carbide, the wettability is improved, the weldability can be improved, and the durability can be surely improved.
  • the main component of the thermocouple 3 is nickel, nickel plating has a good affinity.
  • the oxidation resistant film is not limited to nickel plating, and may be, for example, gold plating.
  • Heater tip unit 2 Heater tip 3
  • Thermocouple 4 Iron part 5
  • Connection arm part 6 Iron body 7
  • Iron tip part 8 Iron tip surface 9
  • Mounting hole 13 Recess 14
  • Wall surface 15 Groove 20 Conductor storage vacant part

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Abstract

端子用導線を端子部材に熱圧着するための板状のヒーターチップ２であって、端子用導線に当接するコテ先部７をコテ本体６に備えたコテ部４と、コテ本体６の左右端部から上方へ互いに離間した状態で延設され、電源からの電流をコテ本体６に流してコテ部４を昇温させる一対の接続腕部５と、を備え、コテ本体６と接続腕部５との少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面１４を両側に有する窪部１３が形成されている。

Description

ヒーターチップ、およびヒーターチップユニット
　本発明は、端子用導線を端子部材に熱圧着するためのヒーターチップ、およびヒーターチップに温度センサーを備えたヒーターチップユニットに関するものである。
　端子用導線を端子部材に熱圧着する作業、例えば、チップインダクター等の電子部品の製造においてリード線をコアの端子部に熱圧着する作業においては、熱圧着用のヒーターチップユニットが用いられる。具体的には、コテ部が昇温するヒーターチップに温度センサーとして熱電対などを取り付けてヒーターチップユニットを構成し、このヒーターチップユニットを熱圧着装置のツールホルダーへ取り付ける。そして、熱圧着装置を作動し、端子部材に載せた端子用導線をヒーターチップのコテ部により加圧しながら急加熱して、端子用導線を端子部材へ熱圧着する（例えば、特許文献１参照）。
　そして、熱圧着する工程では、熱により気化した導線の被覆の一部がヒュームとなりコテ先面に付着する。また、ヒーターチップは繰り返し昇温、冷却されるので、コテ先面が次第に酸化して微細な凹凸ができる。このため、熱圧着後、砥石や研磨紙などにコテ先面を押し当てつつコテ先面に平行に移動させることにより付着していた被覆を剥がすと共にコテ先面の酸化物を研磨し、清浄な平面に修正している。
特開２００１－２８４７８１号公報 特開２０１２－２２２３１６号公報
　ところで、上記特許文献に記載のヒーターチップ（ヒーターチップユニット）においては、電流密度を高めて発熱効率を上げるために電流が通る部分の断面積を小さく絞る傾向にある。具体的には、端子用導線に当接するコテ先部をコテ本体に備えたコテ部と、コテ本体の左右端部から上方へ互いに離間した状態で延設されて電源からの電流をコテ本体に流してコテ部を昇温させる一対の接続腕部とを導電性板材から成形し、コテ部の近傍に熱電対を取り付けて構成されている。そして、近年、発熱効率を高めるために発熱部の板厚を小さくする傾向にあり、例えば、接続腕部をコテ先部に向けて板幅を次第に小さくすると共に板厚を次第に小さくして発熱部の断面積を小さく作製する。しかし、発熱部の板厚を小さくすると、剛性を確保することが困難になる。このため、作業者がヒーターチップを取り出したり装置のホルダーに取り付けて締め付ける際、さらには、熱圧着後にコテ先面の酸化物を研磨する際に、発熱部近傍にクラックが入ったり破損したりすることがある。
　また、発熱部の断面積を小さくして熱効率を高めても、断面積を小さくしたことで表面積が減少することとなり、これにより電流を遮断した後の冷却時間が長くなって単時間当たりの作業回数が減少するという不都合を生じる。
　本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流が通過して発熱する部分の断面積を小さくしても十分な剛性が確保できるヒーターチップ、およびヒーターチップユニットを提供しようとするものである。
　本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載のものは、端子用導線を端子部材に熱圧着するための板状のヒーターチップであって、
　前記ヒーターチップは、
　前記端子用導線に当接するコテ先部をコテ本体に備えたコテ部と、
　前記コテ本体の左右端部から上方へ互いに離間した状態で延設され、電源からの電流を前記コテ本体に流して前記コテ部を昇温させる一対の接続腕部と、を備え、
　前記コテ本体と前記接続腕部の少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面を縁に有する窪部が形成されていることを特徴とするヒーターチップである。
　請求項２に記載のものは、前記接続腕部から前記コテ部に亘る範囲内に、電流が流れる方向に直交する方向の断面が、電流が流れる他の部分の断面よりも面積が小さく設定された発熱部が形成され、該発熱部に、前記窪部の一部と前記壁面の一部が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のヒーターチップである。
　請求項３に記載のものは、端子用導線を端子部材に熱圧着するための板状のヒーターチップであって、
　前記ヒーターチップは、
　前記端子用導線に当接するコテ先部をコテ本体に備えたコテ部と、
　前記コテ本体の左右端部から上方へ互いに離間した状態で延設され、電源からの電流を前記コテ本体に流して前記コテ部を昇温させる一対の接続腕部と、を備え、
　前記コテ本体と前記接続腕部の少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面を両側に有する溝部が形成されていることを特徴とするヒーターチップである。
　請求項４に記載のものは、前記接続腕部から前記コテ部に亘る範囲内に、電流が流れる方向に直交する方向の断面が、電流が流れる他の部分の断面よりも面積が小さく設定された発熱部が形成され、該発熱部に、前記溝部の一部と前記壁面の一部が含まれていることを特徴とする請求項３に記載のヒーターチップである。
　請求項５に記載のものは、少なくとも前記発熱部の表面に耐酸化性被膜層が形成されていることを特徴とする請求項２または４に記載のヒーターチップである。
　請求項６に記載のものは、請求項１から５のいずれかに記載のヒーターチップに温度センサーを備えたヒーターチップユニットであって、
　該温度センサーの表面に耐酸化性被膜層が形成されていることを特徴とするヒーターチップユニットである。
　本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
　請求項１に記載の発明によれば、コテ本体と接続腕部の少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面を縁に有する窪部が形成されているので、窪部の壁面の外側の部分がリブとして機能し、これにより剛性を確保することができる。また、窪部を形成することに伴って周りにできる壁面の分だけヒーターチップの表面積を増加させることができ、これにより空気に触れる面積が増えて放熱機能を高めることができる。したがって、冷却時間が短縮されてタクト時間の短縮化を図ることができ、これにより生産効率を高めることができる。
　請求項２に記載の発明によれば、接続腕部からコテ部に亘る範囲内に、電流が流れる方向に直交する方向の断面が、電流が流れる他の部分の断面よりも面積が小さく設定された発熱部が形成され、該発熱部に、前記窪部の一部と前記壁面の一部が含まれているので、発熱部の冷却時間の短縮化に寄与することができ、生産効率を高めることができる。
　請求項３に記載の発明によれば、コテ本体と接続腕部の少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面を両側に有する溝部が形成されているので、溝部の壁面の外側の部分がリブとして機能し、これにより剛性を確保することができる。また、溝部を形成することに伴って溝の両側にできる壁面の分だけヒーターチップの表面積を増加させることができ、これにより空気に触れる面積を増加させて放熱機能を高めることができる。したがって、冷却時間が短縮されてタクト時間の短縮化を図ることができ、これにより生産効率を高めることができる。
　請求項４に記載の発明によれば、接続腕部からコテ部に亘る範囲内に、電流が流れる方向に直交する方向の断面が、電流が流れる他の部分の断面よりも面積が小さく設定された発熱部が形成され、該発熱部に、前記溝部の一部と前記壁面の一部が含まれているので、発熱部の冷却時間の短縮化に寄与することができ、生産効率を高めることができる。
　請求項５に記載の発明によれば、少なくとも前記発熱部の表面に耐酸化性被膜層が形成されているので、酸化し易さを抑えることができ、耐久性を高めることができる。
　請求項６に記載の発明によれば、ヒーターチップに温度センサーを備え、この温度センサーの表面に耐酸化性被膜層が形成されているので、加熱と放冷が繰り返されても酸化のし易さを抑えることができ、ヒーターチップユニットの耐久性を高めることができる。
直線状の窪部を接続腕部の下半に形成したヒーターチップユニットの斜視図である。 接続腕部の下半部分からコテ本体に亘って窪部を形成したヒーターチップの斜視図である。 コテ部から接続腕部の下端部分に窪部を形成したヒーターチップの正面図である。 熱電対を装着したヒーターチップユニットの正面図である。 溝部の他の実施形態の断面図（（ａ）～（ｃ）は従来例、（ｄ）～（ｒ）は実施例）である。 接続腕部の途中にも凹部を形成したヒーターチップの斜視図である。 接続腕部の途中に溝部を形成したヒーターチップの斜視図である。
　以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
　ヒーターチップユニット１は、端子用導線を端子部材に熱圧着するための板状のヒーターチップ２と、温度センサーとして取り付けられた熱電対３とを備えて構成されている。
　ヒーターチップ２は、導電性材料（タングステン，モリブデン、超硬材等）の板材をワイヤー放電加工により加工して成形されたチップであり、図１に示すように、このヒーターチップ２の下部（ワーク（端子用導線や端子部材）側に位置する先端部）となるコテ部４と、上部（基部）となる左右一対の接続腕部５とを備えて構成されている。そして、接続腕部５を介してコテ部４へ通電したときに電気抵抗、特に断面積を他の部分よりも小さく設定した接続腕部５の下部乃至コテ部４の間が発熱部として機能し、効率よく発熱してコテ部４を昇温する構成を採り、コテ部４の温度を熱電対３によって測定可能としている。
　コテ部４は、接続腕部５の下部同士を接続する横長なコテ本体６を備え、僅かに下方に突出したコテ本体６の底部には箱状のコテ先部７を下方へ向けて突設し、このコテ先部７の底面（先端面）をコテ先面８として端子用導線へ当接可能としている。さらに、コテ本体６のコテ先部７と反対側に位置する上部（接続腕部５側）には略Ｖ字あるいは略Ｕ字形状のコテ凹部９を形成し、このコテ凹部９内に熱電対３の測温接点（測温部）をコテ凹部９の面の２点で接触支持した状態で止着している。
　接続腕部５は、コテ本体６の左右端部から上方へ延設された縦長な構成部分であり、接続腕部５同士を互いに離間した状態で備えられている。また、接続腕部５の上部（延設端部）には、熱圧着装置のチップホルダー（図示せず）へ装着するための装着穴１１をヒーターチップ２の板厚方向へ貫通し、この装着穴１１に通した装着ボルト（図示せず）をチップホルダーへ螺合することにより、コテ先部７を下（接合ステージ側）に向けた姿勢でヒーターチップユニット１をチップホルダーへ装着するように構成されている。
　なお、チップホルダーに装着されたヒーターチップユニット１においては、一方の接続腕部５が熱圧着装置のヒーター用電源（図示せず）の一端へ電気的に接続され、他方の接続腕部５がヒーター用電源の他端へ電気的に接続される。そして、電源（ヒーター用電源）からヒーターチップ２へ電流を流すと、電流が接続腕部５，５を介してコテ本体６内を通り、接続腕部５下端からコテ本体６内の電気抵抗によってコテ本体６が発熱し、この熱によってコテ先部７が昇温するように構成されている。また、コテ本体６内の電流が一方の接続腕部５側から他方の接続腕部５側へ向かって流れるが、電流が流れる経路のうち、コテ凹部９の両側に位置するくびれ箇所の断面積が他の箇所の断面積よりも狭くなっているため、このくびれ箇所で電流密度が最も高くなり、この部分を中心にして電気抵抗によるジュール熱を生じ易い。
　さらに、ヒーターチップ２は、図１および図２に示すように、このヒーターチップ２の表裏面、具体的には図１では接続腕部５の長さの中央辺りからコテ部４の手前までの下半に細長い窪部１３を形成し、図２では接続腕部５の長さの中央辺りの幅広部分から接続腕部５の下半を通り、コテ本体６を左右方向に貫通する範囲に窪部１３を形成してある。窪部１３は、いずれにおいても、板厚方向に窪んだ窪みであり、その縁に、前記表裏面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面１４を有する。図面に示す窪部１３は、その縁にヒーターチップ２の面方向にほぼ直交する方向（板厚方向）に立ち下がる壁面１４を有し、この壁面１４により囲繞されている。この様にして窪部１３を形成すると、壁面１４の外側の部分がリブとして機能するので、発熱部の断面積を小さく設定したとしてもリブとなる部分により剛性を高めることができ、必要な強度を確保することができる。また、窪部１３を形成することで同時に壁面１４を形成すると、窪部１３のない従来タイプに比較して、壁面１４の面積の分だけ表面積が増大するので、通電を遮断した後の冷却効率を向上させることができる。これは圧着工程の所要時間の短縮化となり、作業効率、特に、自動化においてはタクトタイムの短縮化となり、作業効率の向上に寄与する。
　そして、窪部１３の形状は、直線状に形成するものに限られず、また、形成する範囲については、接続腕部５からコテ部４に亘る発熱部に含まれる部分に配設すると効果的であるが、これに限定されるものではなく、また面に対して立ち下がる範囲も限定されない。例えば、従来であれば、図５（ａ）に示すように、発熱部の断面形状が正方形であった場合、この部分の断面積を小さく設定したときに、従来は図５（ｂ）に示すように幅方向に断面を絞ったり、図５（ｃ）に示すように厚み方向に絞ったりしていたが、本発明においては、絞る方向に対して交差する方向に壁面１４が形成できればよい。
　すなわち、図５（ｄ）に示すように厚み方向に絞る場合には各窪部１３の両側に（実施例1）、図５（ｅ）に示すように両窪部１３の表裏同じ側の一方の縁に（実施例２）、図５（ｆ）に示すように両窪部１３の表裏異なる側の一方の縁に（実施例３）、図５（ｇ）に示すように表裏中央に（実施例４）、図５（ｈ）に示すように一方の面の両側に（実施例５）、図５（ｉ）に示すように一方の面の片側に（実施例６）、各々壁面１４を形成してもよく、さらに図５（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）に示すように壁面１４が円弧面で底面と連続させるようにしてもよい（実施例７、８、９）。その他、図５（ｍ）、（ｎ）、（Ｏ）に示すように、窪部１３の縁に立ち下がる壁面１４が形成されたもの（実施例１０、１１、１２）であればどのような形状でもよく、例えば、図５（ｐ）、（ｑ）等の形状であっても構わない（実施例１３、１４）。また、窪部１３を形成する領域は、接続腕部５の下半部分に長手方向に沿って形成するものやコテ部４の表裏面に形成するものに限定されるものではなく、図６に示すように、接続腕部５の上半の幅広部分に横長な窪部１３を複数段平行に形成してもよい。この様に幅広部分に複数並べて形成すると窪部１３の壁面１４を効率よく増大することができ、これにより単位面積当たりの放熱効果を無理なく大きく増すことができる。
　また、ヒーターチップ２の冷却面積を増大するためには、表裏面の少なくとも一方に溝部１５を形成してもよい。例えば、図７に示すように、接続腕部５の上半の幅広部分に横長な溝部１５を複数段平行に形成してもよい。溝部１５は、コテ本体６と接続腕部５との少なくとも一方の面に、表裏面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面１４を両側に有する。そして、長手方向の端部が開放されており、この点窪部１３と異なる。
　この様に幅広部分に複数並べて形成すると溝部１５の壁面１４を効率よく増大することができ、これにより単位面積当たりの放熱効果を無理なく大きく増すことができる。また、両端開放により雰囲気の抜けが良好となる。なお、この溝部１５を形成する部位は、窪部１３と同様限定されるものではなく、また、幅や深さも限定されない。
　次に、ヒーターチップ２に取り付けられている熱電対３、および、熱電対３を取り付けるためのヒーターチップ２上の構成について説明する。
　熱電対３は、図４に示すように、２種の素線の先端同士を溶接して球体状の測温接点（測温部）を構成し、電気絶縁性を有する素線被覆材で各素線をそれぞれ被覆し、さらには外側被覆材の被覆により１本に束ねて導線を構成している。
　また、ヒーターチップ２においては、導線の収納箇所を接続腕部５同士の隙間に備え、測温接点の止着箇所をコテ部４に備えている。具体的に説明すると、図４に示すように、導線収納空部２０内に導線をヒーターチップ２の表裏各面から導線が外方へ突出しない状態で収納し、導線収納空部２０の上端部分の開放口から導線を延出し、導線収納空部２０の下端を拡開してコテ凹部９へ連通している。
　さらに、各接続腕部５には、導線収納空部２０に臨む側面の一部を切り欠いて止め凹部２１を導線収納空部２０に連通する状態でそれぞれ形成し、各止め凹部２１および導線収納空部２０の一部（止め凹部２１の間に位置する部分）には、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等の樹脂を注入した後に硬化（固化）して導線止め部を備え、この導線止め部により導線が導線収納空部２０からずれてヒーターチップ２から突出することを防止している。
　なお、上記実施形態では、熱電対３を本発明の温度センサーとして例示したが、どのような構成の温度センサーを採用してヒーターチップ２に取り付けてもよい。
　次に、耐酸化性被膜層について説明する。
　ヒーターチップ２においては、熱圧着の度に昇温、冷却を繰り返すので、表面が酸化し易く、特に、コテ部４（発熱部）近傍、および熱電対３を溶着した部分においては酸化が顕著である。このため、発熱部近傍の酸化部分が剥離して強度が低下してしまい加圧時に破損する不都合が生じたり、また、熱電対３の溶着部分が腐食することで強度が低下して、遂には熱電対３が離脱して使用できないなどの不都合が発生することがある。
　そこで、本実施形態においては、ヒーターチップ２の表面に耐酸化性被膜層を形成して耐酸化性を高めた。以下、製造工程を含めて具体的に説明する。
　まず、素材（母材）となる金属板、具体的には、従来一般的に用いられていたタングステン（硬度ＨＶ４３０程度）、タングステン合金（硬度ＨＶ２００～４００程度）よりも耐研磨性に優れたいわゆる超硬材（硬度ＨＶ９００～２４００）（正式名；超硬質合金、硬質の金属炭化物の粉末を焼結した合金）を使用することが望ましく、この超硬材の板材をワイヤーカットにより所定形状に切り出す。そして、前記した窪部１３を形成する場合には、放電加工（型使用）、エンドミル加工などにより加工することができる。また、溝部１５であれば、素材となる金属板を加工する場合とは９０度角度を変えて、即ち、金属板の面方向とワイヤーの方向とが平行になるようにセットしてワイヤーカットにより加工することができる。
　次に、前記した切り出し片にメッキ前処理を施し、その後に溶解槽に浸漬して通電することで前記切り出し片の表面にニッケルによる耐酸化被膜を形成、即ち、ニッケルメッキを施す。その後、溶解槽から引き揚げて洗浄等の後処理を施す。
　そして、コテ部４の上部に形成したＶ字あるいはＵ字状の測温止着部に熱電対３の測温接点をレーザー溶接する。この溶接において、測温止着部の表面（止着接触面）にニッケル層の被膜が形成されているので濡れ性が高められ、これにより溶接の確実性、溶接強度が向上する。また、溶接時の濡れ性が高められるとレーザーの出力を従来よりも抑制することができるとともに母材へのダメージを抑制することができ、品質向上とエネルギー消費の節約を図ることができる。
　熱電対３の溶接が終了したならば、更にメッキ前処理を施し、熱電対３を装着したヒーターチップユニット１を電解液に浸漬し、熱電対３の測温接点を含めた全体の表面にニッケルメッキを施す。
　この様にして作製したヒーターチップユニット１を使用すると、耐酸化性が向上するので、コテ部４や熱電対３の取付部分の酸化に起因する剥離や強度低下を抑制することができ、これにより耐久性を向上させることができる。特に、母材に超硬材を使用してニッケルメッキを施すと、濡れ性が向上して溶接性も向上させることができ、耐久性を確実に向上させることができる。なお、熱電対３は主成分がニッケルなので、ニッケルメッキが親和性が良い。また、耐酸化性被膜は、ニッケルメッキに限られず、例えば、金メッキなどでもよい。
　前述した実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、上記した説明に限られず請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれるものである。例えば、図５（ｒ）に示すように、プレス加工で窪部１３を形成する際に、パンチを突入させて窪部１３の縁を隆起させて壁面１４の高さが板厚を超えて高く大きくなるように形成してもよい（実施例１５）。
　１　ヒーターチップユニット
　２　ヒーターチップ
　３　熱電対
　４　コテ部
　５　接続腕部
　６　コテ本体
　７　コテ先部
　８　コテ先面
　９　コテ凹部
１１　装着穴
１３　窪部
１４　壁面
１５　溝部
２０　導線収納空部
 

Claims (6)

  1. 　端子用導線を端子部材に熱圧着するための板状のヒーターチップであって、
    　前記ヒーターチップは、
    　前記端子用導線に当接するコテ先部をコテ本体に備えたコテ部と、
    　前記コテ本体の左右端部から上方へ互いに離間した状態で延設され、電源からの電流を前記コテ本体に流して前記コテ部を昇温させる一対の接続腕部と、を備え、
    　前記コテ本体と前記接続腕部との少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面を縁に有する窪部が形成されていることを特徴とするヒーターチップ。
  2. 　前記接続腕部から前記コテ部に亘る範囲内に、電流が流れる方向に直交する方向の断面が、電流が流れる他の部分の断面よりも面積が小さく設定された発熱部が形成され、該発熱部に、前記窪部の一部と前記壁面の一部が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のヒーターチップ。
  3. 　端子用導線を端子部材に熱圧着するための板状のヒーターチップであって、
    　前記ヒーターチップは、
    　前記端子用導線に当接するコテ先部をコテ本体に備えたコテ部と、
    　前記コテ本体の左右端部から上方へ互いに離間した状態で延設され、電源からの電流を前記コテ本体に流して前記コテ部を昇温させる一対の接続腕部と、を備え、
    　前記コテ本体と前記接続腕部との少なくとも一方の面に、前記面の面方向に対して交差する方向に立ち下がる壁面を両側に有する溝部が形成されていることを特徴とするヒーターチップ。
  4. 　前記接続腕部から前記コテ部に亘る範囲内に、電流が流れる方向に直交する方向の断面が、電流が流れる他の部分の断面よりも面積が小さく設定された発熱部が形成され、該発熱部に、前記溝部の一部と前記壁面の一部が含まれていることを特徴とする請求項３に記載のヒーターチップ。
  5. 　少なくとも前記発熱部の表面に耐酸化性被膜層が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項４に記載のヒーターチップ。
  6. 　請求項１から５のいずれかに記載のヒーターチップのコテ部の近傍に温度センサーを備えたヒーターチップユニットであって、
    　該温度センサーの表面に耐酸化性被膜層が形成されていることを特徴とするヒーターチップユニット。
     
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