(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に接触する長手方向に沿った電流受給面と、前記電流受給面の下部に一体的に設けられ前記長手方向に沿った圧着面を有する加熱部とを備え、前記電流受給面は、前記電極に連結するためのネジが配置される複数のタップを有し、前記ネジにより前記電極に連結されて前記電極に接触することにより、前記電極から前記電流受給面の長手方向に直交する方向に流されるパルス電流により発熱する発熱部材であって、前記電流受給面に、前記電極との接触抵抗を低下させる部材を有することを特徴とする発熱部材。
【請求項２】
前記接触抵抗を低下させる部材は、貴金属の薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の発熱部材。
【請求項３】
前記貴金属は、金、白金、およびロジウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の発熱部材。
【請求項４】
チタン製であることを特徴とする請求項１または２に記載の発熱部材。
【請求項５】
請求項１に記載の発熱部材の製造方法であって、前記電流受給面に、前記電極との接触抵抗を低下させる処理を施すことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記接触抵抗を低下させる処理は、高導電性耐腐食材料を溶射することにより行なわれることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記高導電性耐腐食材料は、貴金属であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記高導電性耐腐食材料は、金属窒化物、カーボンまたは導電性セラミックスであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記接触抵抗を低下させる処理は、貴金属の薄膜を形成することにより行なわれることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記貴金属の薄膜の形成は、メッキにより行なわれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記貴金属の薄膜の形成は、スパッタリングにより行なわれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記貴金属の薄膜の形成は、前記貴金属の箔をクラッドすることにより行なわれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記貴金属は、金、白金、およびロジウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記発熱部材はチタン製であることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
電流供給面を有する電極、および
請求項１に記載の発熱部材を具備し、
前記発熱部材は、前記電流受給面に前記電極との接触抵抗を低下させる部材を有することを特徴とする熱圧着装置。
【請求項１６】
前記電流は、前記電流受給面の長手方向に直交する方向に流されることを特徴とする請求項１５に記載の熱圧着装置。
【請求項１７】
前記電流は、パルス電流であることを特徴とする請求項１５または１６に記載の熱圧着装置。
【請求項１８】
前記接触抵抗を低下させる部材は、貴金属の薄膜であることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の熱圧着装置。
【請求項１９】
前記貴金属は、金、白金、およびロジウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の熱圧着装置。
【請求項２０】
前記接触抵抗を低下させる部材は、金属窒化物、カーボンまたは導電性セラミックスであることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の熱圧着装置。
【請求項２１】
前記発熱部材はチタン製であることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の熱圧着装置。
【請求項２２】
はんだ付け装置であることを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の熱圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発熱部材、その製造方法、および熱圧着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドを製造する際には、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）に設けられた複数の端子が、ターゲット基板にはんだ付けされる。このはんだ付けには、従来からチタン製の発熱部材を用いた熱圧着装置が用いられてきた。
【０００３】
チタンは、はんだに濡れないという特性を有し、抵抗値も比較的高い。それゆえ、チタン製の発熱部材は、電極と組み合わせてパルスヒート用熱圧着装置に使用される。
【０００４】
ＴＣＰにおける複数の端子のアレイとターゲット基板とをはんだ付けするにあたっては、まず、ターゲット基板にクリームはんだを塗布し、次いで、ＴＣＰ以外の他の部品をターゲット基板上に載置して炉内を通過させておく。クリームはんだを塗布する場所は、他の部品のリードおよびＴＣＰにおける複数の端子を載置する場所に当たるパターン上である。炉内でクリームはんだを溶かすことによって他の部品を基板上にはんだづけするとともに、ＴＣＰにおける複数の端子を載置する予定の場所の表面もはんだ処理される。
【０００５】
次に、ＴＣＰにおける複数の端子を載置する。はんだ処理された端子を載置したターゲット基板に、発熱部材の先端部を構成し、圧着面を有する加熱部を押し当て、電極から発熱部材にパルス電流を流して発熱させる。発熱部材の加熱部は、ＴＣＰにおける複数の端子の並び方向におけるアレイの両端にある２つの端子の外側から外側までの長さ（アレイ長）に対応する長さを有している。はんだ処理されたターゲット基板上のはんだは、加熱部の発熱によって再度溶融し、ＴＣＰにおける複数の端子が一括してターゲット基板にはんだ付けされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２７９１８号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９３０号公報
【特許文献３】特開２００７−１２３６４７号公報
【特許文献４】特表２０１１−５０９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＴＣＰにおける複数の端子は、必ずしも均一にはんだ付けされず、部分的なはんだ不良が生じていた。はんだ不良の原因としては、発熱部材からの熱がはんだに均一に伝わらないことが挙げられる。例えば、発熱部材の加熱部とターゲット基板との当たりの不良である。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ＴＣＰにおける複数の端子を、ターゲット基板に均一にはんだ付けすることができる発熱部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の発熱部材は、電極に接触する長手方向に沿った電流受給面と、前記電流受給面の下部に一体的に設けられ前記長手方向に沿った圧着面を有する加熱部とを備え、前記電流受給面は、前記電極に連結するためのネジが配置される複数のタップを有し、前記ネジにより前記電極に連結されて前記電極に接触することにより、前記電極から前記電流受給面の長手方向に直交する方向に流されるパルス電流により発熱する発熱部材であって、前記電流受給面に、前記電極との接触抵抗を低下させる部材を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】発熱部材の斜視図。
【図２】熱圧着装置の構成を説明する概略図。
【図３】熱圧着装置のヘッドにおける電流の流れる方向を説明する図。
【図４】熱圧着装置のヘッドの断面における電流の流れる方向を説明する図。
【図５】はんだ付けされたＴＣＰの端子とターゲット基板とを示す図。
【図６】はんだ付けされた端子の斜視拡大図。
【図７】発熱部材の温度分布を示す図。
【図８】熱圧着装置のヘッドの斜視図。
【図９】リード線が溶接されたネジを示す図。
【図１０】熱圧着装置のヘッドの断面図。
【図１１】測定部位を説明する斜視図。
【図１２】印加電流と電位との関係を示すグラフ図。
【図１３】印加電流と電位との関係を示すグラフ図。
【図１４】印加電流と電位との関係を示すグラフ図。
【図１５】印加電流と電位との関係を示すグラフ図。
【図１６】印加電流と電位との関係を示すグラフ図。
【図１７】電圧降下を示すグラフ図。
【図１８】電圧降下を示すグラフ図。
【図１９】一実施形態にかかる熱圧着装置におけるヘッドの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、一実施形態にかかる発熱部材１０の基本構造を示す斜視図である。図１に示すように、発熱部材１０は、互いに離間して対称的に配置され、それぞれ第１の直方体部分１１１ａおよび第２の直方体部分１１２ａを含む第１の壁部１１１および第２の壁部１１２を備える。第１の壁部１１１および第２の壁部１１２は、それぞれ、下部がテーパー部１１１ｂおよび１１２ｂを形成する。前記第１の壁部１１１および第２の壁部１１２とは、それらの底部（テーパー部１１１ｂ、１１２ｂの下部）において一体的に加熱部１１３により連結されている。加熱部１１３は、直方体部分１１１、１１２の長手方向に沿って延び、その下端面が、被加熱物（ターゲット基板）に圧着する圧着面１１３ａを構成する。
【００１３】
発熱部材１０の直方体部分１１１には、複数のタップ１２が設けられている。タップ１２が設けられた面は、電極の電流供給面に接触する電流受給面１３である。電極から電流受給面１３に電流が供給されると、電流は図中の矢印ａの方向に流れる。各タップ１２には、発熱部材１０を電極に連結するためのネジがそれぞれ配置されるが、これについては後述する。
【００１４】
発熱部材１０の加熱部１１３には、熱電対１１が溶接されている。熱電対１１は、発熱部材１０の温度を検出してコントローラ（図示せず）で供給電流を位相角制御し、所定の温度（例えば約３５０℃）に維持する。
【００１５】
発熱部材１０における加熱部１１３の長手方向の長さＬは、ＴＣＰにおける端子のアレイ長に対応し、例えば約５５ｍｍである。図１中、矢印ａで示されるように、発熱部材１０において電流の流れる方向は、直方体部分１１１、１１２および加熱部１１３の長手方向に直交している。
【００１６】
図２は、実施形態の発熱部材１０を用いたパルスヒート式熱圧着装置の構成を示す概略図である。熱圧着装置２０においては、発熱部材１０は、ボルト１６により正極側シャンク１４Ｐおよび負極側シャンク１４Ｎに圧接される。正極側シャンク１４Ｐおよび負極側シャンク１４Ｎは、真鍮製であり、電極として作用する。正極側シャンク１４Ｐ、発熱部材１０、および負極側シャンク１４Ｎによって、熱圧着装置２０のヘッド４３が構成される。
【００１７】
正極側シャンク１４Ｐおよび負極側シャンク１４Ｎは、ボルト４４により導電板４５にそれぞれ固定されている。この導電板４５には、パルス状の加熱電流を供給する電源４６から電流が給電される。また、正極側シャンク１４Ｐおよび負極側シャンク１４Ｎには、ボルト４７により絶縁ブロック４８が固定され、絶縁ブロック４８はスピンドル４９に固定されている。スピンドル４９は、図示しない昇降機構により上下に移動する。
【００１８】
基板３４の銅箔パターン３５表面は、事前にはんだ処理を施しておく。すなわち、銅箔パターン３５の部分にクリームはんだを塗布した基板３４を炉に通過させ、はんだを溶かしておく。炉に通過させる際、図示しない他の電子部品を基板３４上のクリームはんだを塗布した他の銅箔パターン上に載置し、他の電子部品を基板３４上にはんだ付けしておいてもよい。
【００１９】
フィルム３１と端子３２とを含むＴＣＰ３０における端子３２を、ターゲット基板３４の銅箔パターン３５に熱圧着する際には、端子３２および銅箔パターン３５の位置を合わせた後、スピンドル４９を下降させて、発熱部材１０の加熱部１０ａをフィルム３１の接合位置に押し当てる。次いで、電源４６からパルス状の加熱電流を給電して発熱部材１０を発熱させる。こうして接合位置は加圧、加熱され、はんだ３６によって端子３２と銅箔パターン３５とが熱圧着される。パルス状の電流は熱圧着時のみ給電され、熱圧着後には発熱部材１０は冷却される。はんだ３６が固まるまで待機した後、スピンドル４９を上昇させることによって、発熱部材１０がフィルム３１から離される。
【００２０】
ここで、ヘッド４３における電流の流れる方向を、図３に示す。正側シャンク１４Ｐは、電流供給面（図示せず）で発熱部材１０の電流受給面に接触して、発熱部材１０に電流を供給する。図中の矢印ａで示す方向に、例えば１０〜１５秒間、パルス状の電流が流される。発熱部材１０の抵抗値はミリオーム以下であるため、必要なパルスヒート電流は、通常数１００Ａに達する。
【００２１】
図４は、発熱部材１０の長手方向Ｌに直交する方向におけるヘッドの断面図である。発熱部材１０は、電流受給面１３および２０で正極側シャンク１４Ｐおよび負極側シャンク１４Ｎに接触している。負極側シャンク１４Ｎおよび正極側シャンク１４Ｐの表面には、図３に示すように金メッキ１５が設けられている。電流は、図中の矢印ａで示す方向に流れる。
【００２２】
こうしたヘッドを含む熱圧着装置を用いて、上述したような方法でＴＣＰにおける複数の端子とターゲット基板とがはんだ付けされる。端子がはんだ付けされたＴＣＰとターゲット基板との一例を、図５に模式的に示す。フィルム３１と端子３２とによりＴＣＰ３０が構成される。はんだ３６が溶けることによって、端子３２はターゲット基板３４上の銅箔パターン３５にはんだ付けされる。
【００２３】
しかしながら、はんだは必ずしも十分に均一に溶けるわけではなく、不均一に溶けて部分的な不良が発生する場合がある。図６は、はんだ不良の一例を示す斜視拡大図である。はんだ３７は十分に溶けていないため、はんだ３７と端子３２とは電気的に接触していない。いわゆるイモはんだになっている。
【００２４】
はんだ不良は従来、発熱部材からの熱がはんだに均一に伝わらないことによって発生すると考えられていた。場合によっては、はんだから熱が均一に逃げないことも、はんだ不良に関連する。
【００２５】
はんだ不良が発生した際の発熱部材１０の温度分布を、図７に示す。図７（ａ）に示されるように、発熱部材１０の温度は均一ではなく分布を有している。図７（ａ）における発熱部材１０の温度は、図７（ｂ）の表示と対応している。図７（ｂ）においては、左側は低温（１００℃）を表わし、右側は高温（３２０℃）を表わしている。発熱部材１０自体、左側の温度が低いことがわかる。このような温度分布が発熱部材１０にあった際には、はんだ不良は、複数の端子のうちの左側に発生していた。
【００２６】
同じ条件で同様の操作を複数回行なったところ、発熱部材に発生する温度分布は一定ではないことが確認された。あるときには発熱部材の温度は均一となり、複数の端子におけるはんだ付けの結果も良好となった。また、あるときには、上述の場合と同様にヒータの左側の温度が上がらず、複数の端子のうちの左側にはんだ不良が発生した。また別のあるときには、上述の場合とは逆にヒータの右半分の温度が上がらなかった。その際には、はんだ不良は複数の端子の右半分に発生した。発熱部材における温度分布の異常と複数の端子におけるはんだ不良の発生とは、常に相関していることが確認された。
【００２７】
こうした事実は、次のことを意味している。すなわち、はんだ不良の原因は、従来考えられていたように、発熱部材からはんだに熱が不均一に伝わることではない。発熱部材自体が不均一に熱量を発生することによって、はんだ不良が生じている。
【００２８】
発熱部材の発生熱量は、発熱部材自体の電気抵抗と流れる電流とによって決定される。発熱部材における加熱部の電気抵抗が不安定に変動することは、通常は考えられない。よって、不安定で不均一な電流が発熱部材を流れていることに起因して、発生熱量が変動し不均一となるものと推測できる。本発明者らは、発熱部材１０とシャンク１４との接触抵抗に着目した。
【００２９】
発熱部材はチタン製であるので、その表面は容易に酸化されて酸化チタンが形成されやすい。シャンクに接触する発熱部材の電流受給面に酸化チタンの被膜が形成されると、発熱部材とシャンクとの間の面接触による抵抗値が不安定になる。接触抵抗は、はんだ付けの作業中に変動する。発熱部材の温度はフィードバック制御されているので、発熱部材とシャンクとの間の接触抵抗が変化しても、発熱部材の温度を一定に保とうとするフィードバックが作用する。
【００３０】
しかしながら、溶接された熱電対により発熱部材の温度が検出されているのは、極めて限られた箇所である。制御可能な電流値はスカラーであり、発熱部材における電流の分布を制御できるわけではない。そのため、発熱部材全体としては電流分布が不均一となり、これに起因して、発熱部材の温度、すなわちはんだ付け温度が不均一となる。発熱部材とシャンクとの接触抵抗が不安定であることが、発生熱量の変動や不均一の原因である。こうした知見は、本発明者らによって見出された。
【００３１】
ここで、発熱部材とシャンクとの接触抵抗の測定方法について説明する。上述したように、発熱部材は、実使用時には数１００Ａの電流を流して使用される。この実使用に近い電流値で接触抵抗を評価することは、現実には困難である。その理由は、一つには、発生する熱により抵抗が変化してしまうことが挙げられる。また、発生した熱を処理する必要があること、数１００Ａの直流電流を安定して供給するのが困難であることも、その理由である。
【００３２】
発熱部材の抵抗値は、本来、極めて低い値であるので、小さい電流では必要な精度で接触抵抗を測定することができない。そこで、本発明者らは、測定電流を２０Ａに設定し、２０Ａ流れている状態における各部の電位分布を測定する方法を確立した。
【００３３】
２０Ａ程度の電流を流しても、発熱部材はほとんど発熱しない。発熱部材における各部の電圧降下は数１００μＶから数ｍＶ程度となり、必要な精度で測定し得る程度に電圧を確保することができる。
【００３４】
図８には、電位分布を測定する際のヘッドを示す。図示するように、発熱部材１０は、ネジ１６によって負極側シャンク１４Ｎおよび正極側シャンク１４Ｐに連結されている。ネジ１６は、通常、ステンレス製である。負極側シャンク１４ＮにおけるＤＭＭ負極１７を測定基準とし、正極側シャンク１４Ｐに正極１８を設ける。図中の矢印ｂ方向には、２０Ａの電流が流される。
【００３５】
ネジ１６のボトム端には、図９に示すようにリード線１９が電気溶接されている。リード線１９の先端１９Ａでの電位を測定することにより、ネジのボトム端１６Ｂの電位を知ることができる。ネジ１６は発熱部材１０とシャンク１４とを連結しているので、ネジのトップ端１６Ｔとボトム端１６Ｂとの電位差から、発熱部材とシャンクとの接触抵抗が求められる。
【００３６】
ヘッドにおける電位を測定する箇所について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０には、発熱部材１０の長手方向に直交する方向におけるヘッドの断面の概略図を示し、図１１には、斜視図としてヘッドを模式的に示した。図１１においては、負極側シャンク１４Ｎおよび正極側シャンク１４Ｐは、定電流源に接続されている。
【００３７】
図１０に示されるように、発熱部材１０は、負極側シャンク１４Ｎと正極側シャンク１４Ｐとで挟持されて、ネジによって連結される。負極側シャンク１４Ｎと正極側シャンク１４Ｐとの間には、０．５〜１ｍｍ程度の隙間が生じている。ネジのボトム端に溶接されたリード線の径は０．３ｍｍ程度であり、このリード線は、正極側シャンク１４Ｐと負極側シャンク１４Ｎとの隙間から引き出される。負極側ネジトップ電位Ｔ、負極側ネジボトム電位Ｂ，加熱部先端電位Ｋ，および正極ネジトップ電位Ｒとする。
【００３８】
図１１に示されるように、負極側シャンク１４Ｎと発熱部材１０とを連結する全てのネジについて、負極側のネジトップ電位（２Ｔ〜７Ｔ）、負極側のネジボトム電位（２Ｂ〜７Ｂ）をそれぞれ測定する。また、正極側シャンク１４Ｐと発熱部材１０とを連結する全てのネジについて、正極ネジトップの電位（２Ｒ〜７Ｒ）をそれぞれ測定する。さらに、それぞれのネジに対応して、電流の流れに沿った加熱部先端電位（２Ｋ〜７Ｋ）についても測定する。正極ネジボトム電位（２ＲＢ〜７ＲＢ）については測定を省略し、加熱部先端電位（２Ｋ〜７Ｋ）および負極側のネジボトム電位（２Ｂ〜７Ｂ）から、下記数式を用いた計算により推定することとした。
【００３９】
nＲＢ＝２×nＫ−nＢ
測定時に流す電流を１０〜３０Ａで変化させて、各ネジの電位を測定した。その結果を、図１２〜１５に示す。図１２〜１５は、それぞれ、負極側ネジトップ電位Ｔ、負極側ネジボトム電位Ｂ，加熱部先端電位Ｋ，および正極ネジトップ電位Ｒについての結果である。また、図１６には、正極電位１８についての測定結果を示す。
【００４０】
これらのグラフに示されるように、各部における電位の電流依存性はリニアである。したがって、発熱部材とシャンクとの接触抵抗を測定する方法として、電位分布の測定が妥当であることが確認された。
【００４１】
２０Ａの電流を流して各ネジにおける電位（ｍＶ）を測定し、その結果を下記表１にまとめる。ここでは、発熱部材とシャンクとは、ネジ締めトルク１．５Ｎｍでネジ締めした。
【表１】
0005538330.tif 000002
【００４２】
それぞれのネジについてＴ側およびＲ側における接触電位差（ｍＶ）を算出し、下記表２にまとめる。
【表２】
0005538330.tif 000003
【００４３】
以上に基づいて、発熱部材自体の抵抗の平均値（平均発熱部材抵抗）、および接触抵抗の平均値（平均接触抵抗）を求めた。その結果を、下記表３に示す。
【表３】
0005538330.tif 000004
【００４４】
上記表３に示されるように、平均発熱部材抵抗は２３５．１μΩであるのに対し、平均接触抵抗は１２２μΩである。平均接触抵抗は、平均発熱部材抵抗の５１．９％にも達することがわかる。ネジ締め１．５Ｎｍの際には、発熱部材の発熱に対して実に５０％にも及ぶ発熱が、発熱部材とシャンクとの接触面で発生している。
【００４５】
各ネジにおける接触電位差は、発熱部材とシャンクとをネジ締めするネジ締めトルクによっても変化するので、接触抵抗もネジ締めトルクによって変わる。発熱部材とシャンクとのネジ締めトルクを２．８Ｎｍに変更した以外は前述と同様にして、各ネジにおける電位を測定した。２．８Ｎｍは、ステンレスネジの限界とされている。各ネジにおける電位（ｍＶ）を下記表４にまとめる。
【表４】
0005538330.tif 000005
【００４６】
それぞれのネジについてＴ側およびＲ側における接触電位差（ｍＶ）を算出し、下記表５にまとめる。
【表５】
0005538330.tif 000006
【００４７】
以上に基づいて、発熱部材自体の抵抗の平均値（平均発熱部材抵抗）、および接触抵抗の平均値（平均接触抵抗）を求めた。その結果を、下記表６に示す。
【表６】
0005538330.tif 000007
【００４８】
上記表６に示されるように、平均発熱部材抵抗は２３７μΩであるのに対し、平均接触抵抗は９１．８８μΩである。ネジ締め２．８Ｎｍの場合には、平均接触抵抗は、平均発熱部材抵抗の３８．８％に相当することがわかる。ネジを強く締めることによって、平均接触抵抗の割合を低減することができる。それでも、依然として発熱部材の抵抗の約３９％に相当する接触抵抗が生じている。
【００４９】
ネジ締めトルク１．５Ｎｍの場合の結果と、ネジ締めトルク２．８Ｎｍの場合の結果とを、図１７のグラフにまとめてプロットした。
【００５０】
発熱部材には熱サイクルが加わることから、発熱部材とシャンクとを連結しているネジには、使用を繰り返すことによって緩みが発生する。ネジが僅かでも緩めば、発熱部材とシャンクとの間の接触抵抗は増大する。接触抵抗が増大した箇所では、電流が減少して発熱部材における温度が不均一となる。ネジが緩んだ状態で発熱部材とシャンクとの接触状態が僅かでも変化すれば、発熱部材の温度が不安定となる。
【００５１】
ネジの締め付け力によって、接触抵抗が大きく変動する理由は、発熱部材がチタン製であることに関係する。すでに説明したように、チタンの表面には酸化チタンの被膜が形成される。酸化チタンの被膜の形成は、短時間で行なわれる。得られる酸化チタンの被膜は、約０．１μｍ程度の厚さを有し、しかも非常に強固である。電流受給面に酸化チタンの膜が形成された発熱部材をシャンクの電流供給面に接触させても、導通するのは酸化チタンの膜が破れた部分のみとなる。
【００５２】
酸化チタンの膜によって導通が阻害されている領域は、抵抗が大きいために発熱が大きくなる。すでに説明したようにシャンクは真鍮製であり、ネジはステンレス製である。ネジによってシャンクに連結された発熱部材はチタン製であるので、これらは熱膨張率が異なっている。その熱膨張率の差に起因して、パルスヒートのサイクル毎に発熱部材とシャンクとの間隔は大きくなり抵抗が増加する。抵抗の増加に伴なって、発熱量も増大する。しかも空気に触れることから、チタンの酸化がさらに促進される。こうして悪循環が引き起こされる。
【００５３】
チタンの酸化の影響を確認するため、材質の異なる発熱部材を用いて熱圧着装置を構成し、前述と同様にして所定のネジについての電位を測定した。比較に用いるのは、チタン製の発熱部材と同等の形状のインバー製の発熱部材である。
【００５４】
インバーは、はんだに濡れるために、はんだ付け用の発熱部材としては使用することができない。一般的には、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）の熱硬化用ヒートツールとして、インバーは用いられている。このインバーは、電気抵抗がチタンより若干高いものの、チタンのように強固な酸化膜が容易に表面に形成されることがない。
【００５５】
この実験に際しては、表１〜表６、および図８〜図１７の実験で使用したものと同一サイズのインバー製ヒートツールが入手できなかったため、インバー製ヒートツールと同一サイズのチタン製のヒートツールを入手した。まず、このチタン製のヒートツールで電位測定を行なった後、同一サイズのインバー製ヒートツールで電位測定を行ない、比較することとした。このヒートツールは、表１〜表６、および図８〜図１７の実験で使用したものよりも小さいため、ヒートツール正極および負極をシャンクと固定するネジは、各々３箇所のみを測定した。
【００５６】
まず、チタン製の発熱部材を用いた熱圧着装置に２０Ａの電流を流して、所定のネジにおける電位（ｍＶ）を測定した。その結果を、下記表７にまとめる。発熱部材とシャンクとのネジ締めトルクは、１．５Ｎｍおよび２．８Ｎｍの２種類とした。
【表７】
0005538330.tif 000008
【００５７】
それぞれのネジについてＴ側およびＲ側における接触電位差（ｍＶ）を算出し、下記表８にまとめる。
【表８】
0005538330.tif 000009
【００５８】
以上に基づいて、発熱部材自体の抵抗の平均値（平均発熱部材抵抗）、および接触抵抗の平均値（平均接触抵抗）を求めた。その結果を、下記表９に示す。
【表９】
0005538330.tif 000010
【００５９】
上記表９の結果に基づくと、チタン製の発熱部材における平均接触抵抗は、ネジ締め１．５Ｎｍの際には、平均発熱部材抵抗の６０．２％に相当し、ネジ締め２．８Ｎｍの際には、平均発熱部材抵抗の５７．３％に相当することがわかる。
【００６０】
インバー製の発熱部材を用いた熱圧着装置についても、前述と同様に２０Ａの電流を流して、所定のネジにおける電位（ｍＶ）を測定した。その結果を、下記表１０にまとめる。発熱部材とシャンクとのネジ締めトルクは、チタン製の場合と同様に１．５Ｎｍおよび２．８Ｎｍの２種類とした。
【表１０】
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【００６１】
それぞれのネジについてＴ側およびＲ側における接触電位差（ｍＶ）を算出し、下記表１１にまとめる。
【表１１】
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【００６２】
以上に基づいて、発熱部材自体の抵抗の平均値（平均発熱部材抵抗）、および接触抵抗の平均値（平均接触抵抗）を求めた。その結果を、下記表１２に示す。
【表１２】
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【００６３】
上記表１２の結果に基づくと、インバー製の発熱部材を用いた熱圧着装置における平均接触抵抗は、ネジ締め１．５Ｎｍの際には、平均発熱部材抵抗の１６．７％に相当し、ネジ締め２．８Ｎｍの際には、平均発熱部材抵抗の１２．３％に相当することがわかる。
【００６４】
チタン製の発熱部材を用いた場合の結果と、インバー製の発熱部材を用いた場合の結果とを、図１８のグラフにまとめてプロットした。
【００６５】
平均発熱部材抵抗を比較すると、インバー製の発熱部材はチタン製の発熱部材より大きい。一方、平均接触抵抗については、インバー製の発熱部材を用いた熱圧着装置は、チタン製の発熱部材を用いた熱圧着装置より極めて小さい。インバー製の発熱部材は、材質自体の電気抵抗が大きいにも関わらず、チタンに比べて極めて小さい接触抵抗になることが確認された。発熱部材とシャンクとの間の接触抵抗が小さいことに起因して、発熱部材を流れる電流が均一に安定し、発生熱量の変動や不均一が回避される。
【００６６】
こうした測定結果に基づき、本発明者らは、チタン製の発熱部材における温度分布を安定にするためには、電流供給端子である電極との接触抵抗を下げるのが有効であることを見出した。
【００６７】
図１９には、一実施形態にかかる発熱部材を用いたヘッドの断面図を示す。基本構造は、図１に関して説明したとおりである。図１９に示すように、シャンク１４の電流供給面に接触する発熱部材１０の面（電流受給面）には、シャンクとの接触抵抗を低下させる部材４１が設けられている。この接触抵抗低下部材４１は、例えば貴金属の薄膜とすることができる。貴金属としては、例えば、金、白金およびロジウムなどが挙げられる。こうした貴金属は、高導電性耐腐食材料と称することができる。
【００６８】
貴金属の薄膜は、例えばメッキまたはスパッタリングによって、発熱部材１０の電流受給面に形成することができる。あるいは、金箔をクラッドすることによって、貴金属の薄膜を形成してもよい。貴金属の薄膜の厚さは特に限定されず、発熱部材１０の電流受給面に存在していれば、その効果が得られる。
【００６９】
発熱部材１０の電流受給面に設ける材料は、例えば特表２０１１−５０９３４９号に開示されているようにして、発熱部材１０の電流受給面の一部分を覆う複数の高導電性耐腐食材料のスプラットとして溶射技術を用いて生成することもできる。
【００７０】
また、電流受給面に設ける材料としては、貴金属以外の高導電性耐腐食材料を用いることもできる。具体的には、金属窒化物、カーボン、および導電性セラミックス等が挙げられる。
【００７１】
以上詳述したように、電極と接触する電流受給面に接触抵抗を低下させる部材が設けられているので、本実施形態により、複数の端子を均一にはんだ付けできる発熱部材が得られた。
【００７２】
なお、発熱部材の材質はチタンに限定されず、チタンと同様の特性を有する金属を用いることができる。使用し得る金属としては、例えばモリブデンおよびタングステンなどが挙げられる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…発熱部材；  １１１…第１の壁部；  １１２…第２の壁部
１１１ａ…第１の直方体部分；  １１２ａ…第２の直方体部分
１１１ｂ，１１２ｂ…テーパー部；  １１３…加熱部；  １１３ａ…圧着面
１１…熱電対；  １２…タップ；  １３…電流受給面；  １４…シャンク
１４Ｎ…負極側シャンク；  １４Ｐ…正極側シャンク；  １５…金メッキ
１６…ネジ；  １６Ｔ…ネジトップ端；  １６Ｂ…ネジボトム端；  １７…ＤＭＭ負極
１８…正極；  １９…リード線；  ２０…熱圧着装置
３０…テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）；  ３１…フィルム；  ３２…端子
３４…ターゲット基板；  ３５…銅箔パターン；  ３６…溶けたはんだ
３７…溶解が不十分なはんだ；  ４０…熱圧着装置；  ４１…接触抵抗低下部材
４３…ヘッド；  ４４…ボルト；  ４５…導電板；  ４６…電源；  ４７…ボルト
４８…絶縁ブロック；  ４９…スピンドル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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