(57)【要約】【課題】改良された自動車窓アセンブリ形成装置及び方法を提供する。【解決手段】誘導加熱を用いてガラス基板（１８）に部品をはんだ付けする装置及び方法を提供する。ここで、ガラス基板は自動車窓であり、基板及び該基板に接合された１若しくは複数の部品により自動車窓アセンブリが形成される。【選択図】図１ｂ
2014168815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車窓アセンブリを形成するための装置であって、
取付表面を有する自動車窓を所定の姿勢で支持するためのアセンブリ固定具と、
或る量のはんだが付着された部品を受容し、かつ該部品を前記自動車窓の前記取付表面と接触させた状態で所望の位置に保持するための収容部と、
前記はんだが融解しかつ前記部品を前記自動車窓に接合するのに十分な温度に到達するように熱を供給するために、前記部品に近接配置された少なくとも１つの誘導加熱装置とを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
自動車窓アセンブリを形成するための装置であって、
自動車窓を主支持表面に対して垂直に離間した位置において所定の姿勢で支持するための少なくとも１つの垂直支持部材を有するアセンブリ固定具と、
前記主支持表面に近接して設けられ、所定量のはんだ材料が付着された１若しくは複数の部品を含むと共に、該部品を前記自動車窓に接合するために前記部品及び前記自動車窓のうちの１つ以上を前記はんだ材料を融解させるのに十分な温度まで加熱するための１若しくは複数の誘導加熱装置を含む、１若しくは複数のアセンブリ補助手段と、
前記自動車窓及び前記部品を互いに接合した状態で接触させるための少なくとも１つの機構と、
前記１若しくは複数の加熱装置に電気的に接続された１若しくは複数の電源部と、
前記１若しくは複数の電源部に電気的に接続された１若しくは複数の制御装置とを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
１若しくは複数の固定式位置決め部材が、前記アセンブリ固定具の前記主支持表面に固定され、かつ前記主支持表面より上方に所定の垂直距離延出していることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
２つ以上の可動式位置決め部材が、ｘｙ平面内を移動可能であり、かつ少なくとも２つの水平方向に延在するアームの第１の端部に接続され、前記少なくとも２つの水平方向に延在するアームの第２の端部がカム装置に接続され、該カム装置が前記アセンブリ固定具の前記主支持表面に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記１若しくは複数のアセンブリ補助手段に収容される前記部品が、クリップ、導線、電気コネクタ及び導電性編組構造体のうちの１つ若しくは複数を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記はんだ材料が、無鉛はんだを含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記はんだ材料が、１００℃以上の融点を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記電源が、変圧器を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記１若しくは複数のアセンブリ補助手段が、前記自動車窓と同じ水平面内、前記自動車窓より上方の水平面内、前記自動車窓より下方の水平面内のうちの１つ若しくは複数に位置することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記自動車窓が、手動または電気機械的手段によって前記アセンブリ固定具上に載置されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
前記部品が、手動または電気機械的手段によって前記アセンブリ補助手段にロードされるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
前記自動車窓及び前記部品を互いに接合した状態で接触させるための前記機構が、空気圧式機構であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１３】
自動車窓アセンブリを形成する方法であって、
取付表面を有する自動車窓を提供するステップと、
前記自動車窓の前記取付表面と部品とが両者間に或る量のはんだを挟んだ状態で接触するように、前記自動車窓を所定の姿勢でアセンブリ固定具上で位置決めするステップと、
前記部品に近接して支持されている少なくとも１つの誘導加熱装置を利用して前記はんだまたはその付近に熱を供給し、それによって前記はんだを、該はんだを融解させるのに十分な温度に到達させるステップと、
前記はんだを冷却させ、前記自動車窓に前記部品を接合させることによって、自動車窓アセンブリを形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
自動車窓アセンブリを形成する方法であって、
上部主支持表面を有し、該上部主支持表面が、負圧または正圧を印加することができる１若しくは複数の開口部及び、該上部主支持表面に近接する１若しくは複数のアセンブリ補助手段を有し、該アセンブリ補助手段が、該アセンブリ補助手段内または該アセンブリ補助手段に近接して設けられた１若しくは複数の誘導加熱装置及び、前記主支持表面に固定されかつ前記主支持表面より上方に所定の垂直距離延出している１若しくは複数の弾性支持部材を有する、アセンブリ固定具を提供するステップと、
前記１若しくは複数の誘導加熱装置に電気的に接続された少なくとも１つの電源部を提供するステップと、
少なくとも１つの電源部に電気的に接続された少なくとも１つの電子制御装置を提供するステップと、
所定量のはんだ材料が付着された１若しくは複数の部品を、前記上部主支持表面より上方に所定の距離離間した位置に延在するように前記アセンブリ補助手段にロードするステップと、
自動車窓アセンブリを、前記１若しくは複数の弾性支持部材に支持された状態で接触するように載置するステップと、
前記アセンブリ補助手段内の前記１若しくは複数の部品と接触するように前記自動車窓の主表面を引き付けるのに十分な真空を、前記自動車窓に印加するステップと、
前記電源を作動させることにより、前記１若しくは複数のアセンブリ補助手段内または該アセンブリ補助手段に近接して設けられた前記１若しくは複数の誘導加熱装置を、前記部品上で前記はんだ材料を融解させるのに十分な所定の温度まで所定の期間にわたって加熱するステップと、
前記部品と前記自動車窓の前記主表面との間に接合状態が形成されるように、所定時間にわたって前記部品及び前記はんだ材料を冷却するステップと、
前記アセンブリ固定具から前記自動車窓アセンブリを取り外すステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記１若しくは複数の誘導加熱装置が２秒ないし１０秒間加熱され、前記加熱されたはんだ材料の冷却時間が２秒ないし１０秒間であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記１若しくは複数の誘導加熱装置が４秒ないし６秒間加熱され、前記加熱されたはんだ材料の冷却時間が３秒ないし５秒間であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車窓アセンブリの形成に関する。より詳細には、本発明は、はんだ付け作業のために自動車窓を位置決めする装置及びそのような位置決めされた自動車窓に部品をはんだ付けする装置の利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
はんだ付けのための誘導加熱については、既に種々の特許文献で説明されている。以下に例を挙げる。
【０００３】
米国特許第４，１２８，４４９号明細書（特許文献１）には、接着剤が塗布された個別部品を誘導加熱を用いて支持面に付着させるための固定具が記載されている。Ｕ形コアの端面と加熱される部品との隣接関係を維持するために、Ｕ形コアの端面にアライメント及び位置決め手段が関連付けられているが、種々な支持面または支持面の曲率に適応するように、部品とコアとを合わせたものを複合方向（compound direction）に僅かに変位させることができるとされている。
【０００４】
米国特許第５，９７７，５２７号明細書（特許文献２）には、ワークピースホルダが取り付けられている取り外し可能な前プレートを含む、誘導加熱ろう付けステーションのための固定具が記載されている。誘導ユニットのベース部は、作業台上の前プレートと同一平面上に位置する後プレートに取り付けられる。誘導ユニットのコイルは、前プレート及びワークピースホルダに唯一的にぴったりと合うものである。誘導コイルは、使用されないときにはワークピースホルダ及びその上に取り付けられたコイルを有する作業台から前プレートを取り外せるように、取り外し可能に前プレートに取り付けられる。このとき、異なるコイル構成及びワークピースホルダを有する作業台には、異なる前プレートを取り付けることができる。
【０００５】
米国特許第６，８７５，９６６号明細書（特許文献３）には、金属パイプの部分同士をはんだ付けまたはろう付けするための可搬式誘導手段が記載されている。ワークコイルヘッド（誘導コイルと一体になっている）は、Ｕ字型をしているので、パイプの周りにヘッドを配置し、サセプタ（例えばパイプ）を加熱して接合部を形成し、その後、パイプ接合部の形成後に引き抜くことができる。
【０００６】
米国特許第５，３２９，０８５号明細書（特許文献４）には、主としてはんだごて用の、最初はメガヘルツ（ＭＨｚ）範囲の電流で動作するように設計されていたがキロヘルツ（ｋＨｚ）範囲で動作するように再構築されている、キュリー点ヒータが記載されている。ヒータの一実施形態では、ヒータ励磁コイルが、はんだごての取っ手に取り付けられている。
【０００７】
米国特許第６，８４９，８３７号明細書（特許文献５）には、接着剤内及び／または接着剤に隣接する磁気的に影響を受けやすい材料を、磁界を用いて加熱することにより、固形材料同士を互いに接合、結合または締結する方法が記載されている。このシステムは、サセプタ内で渦電流を誘導して熱を発生させる交番磁界を用いる。誘導加熱手段を用いてワークコイルに磁界を発生させ、磁界を作るワークコイルを駆動する交流電流を発生させるパワーコンバータが使うエネルギーを、電子制御装置により測定する。
【０００８】
米国特許第４，２５６，９４５号明細書（特許文献６）には、高い熱及び電気伝導度を有する非磁性材料からなる基板またはコアを、相対的に電気伝導度の低い強磁性物質からなる表面層で被覆してなる加熱素子が記載されている。通電のための適切な周波数を選択することによって、かつ一定の電流を発生させるように高周波交流源を調節することによって、かつ加熱素子に対する寸法及び材料パラメータを選択することによって、熱負荷のかなりの変動にもかかわらず、強磁性物質のキュリー温度付近の狭い範囲内での温度調節が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，１２８，４４９号明細書（特開昭５４−５７５３８号公報）
【特許文献２】米国特許第５，９７７，５２７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８７５，９６６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３２９，０８５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，８４９，８３７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，２５６，９４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
改良された自動車窓アセンブリ形成装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、誘導加熱を用いて、部品を、好適には誘電体基板に、より好適にはガラス基板にはんだ付けする装置及び方法であって、そのようなガラス基板が自動車窓であり、基板及び該基板に接合された部品が自動車窓アセンブリを形成する、装置及び方法に関する。
【００１２】
自動車窓アセンブリ固定具にアセンブリ補助手段として組み込まれるかまたはそのようなアセンブリ固定具に近接した１若しくは複数の誘導加熱装置を用いることは、本発明の範囲内である。そのようなアセンブリ固定具または他の、誘導はんだ付け作業を行うことができる製造補助手段は、手動、半自動または完全自動化された製造／組立工程の構成要素であり得る。
【００１３】
１若しくは複数の誘導加熱装置、好適には誘導加熱コイルを、はんだ付けされることになる部品に対して、基板の主表面の一方または両方あるいははんだ付けされることになる部品のいずれかに熱が集中するように、種々の方法で方向付けることができる。部品は、所定量のはんだが付着されたものであることが好ましい。各誘導加熱装置は、システムの柔軟性が最大になるように、個別に、または選択された群で作動することができる。誘導加熱装置の作動を制御するための１若しくは複数の制御装置もまた、加熱システムの一部である。
【発明の効果】
【００１４】
抵抗はんだ付け方法よりもはんだ付け時間を大幅に削減すること、及び抵抗はんだ付けと同等またはそれよりも良好な接合強度を得ることは、本発明の装置及び方法により達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１ａ】アセンブリ補助手段を備えたアセンブリ固定具。
【図１ｂ】アセンブリ補助手段を備え、自動車窓が載せられたアセンブリ固定具。
【図１ｃ】アセンブリ補助手段を備えたアセンブリ固定具。
【図２ａ】本発明に従うアセンブリ補助手段の詳細を示す。
【図２ｂ】本発明に従うアセンブリ補助手段の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、自動車窓アセンブリを形成するために、誘導加熱を用いて１若しくは複数の部品を自動車窓にはんだ付けする装置及び方法に関する。
【００１７】
図１ａは、本発明に従う、構成要素として少なくとも１つの誘導加熱アセンブリ補助手段を有するアセンブリ固定具１０を示している。
【００１８】
図１ａ及び図１ｂを参照すると、本発明のアセンブリ固定具１０は、好適には実質的に水平な、主支持表面１４を有する。主支持表面１４には、少なくとも１つの、好適には弾性の、垂直支持部材１６が取り付けられている。少なくとも１つの垂直支持部材１６は、主支持表面１４より上方に所定の垂直距離離間した位置において自動車窓１８を支持する。図１ｃに最も良く示されているように、少なくとも１つの垂直支持部材１６は、該垂直支持部材１６を貫通して延在する通路を有することができる。通路は、負圧源、例えば真空ポンプに連結することができる。
【００１９】
同様に主支持表面１４に取り付けられかつ主支持表面１４より上方に所定の垂直距離延出しているのが、少なくとも１つの固定式位置決め部材２０であり、はんだ付け前に自動車窓を「ｘ」方向にアライメントをとるために、自動車窓１８の周縁部と接触するように設けられている。自動車窓１８を「ｙ」方向にアライメントをとりやすくするために、複数の可動式位置決め部材２２を利用することができる。可動式位置決め部材２２の動作は、主支持表面１４に軸線方向に固定された中央に位置するカム機構（camming mechanism）２６に可動式位置決め部材を連結する２本以上の水平方向に延在するアーム２４によって生じさせることが好ましいが、他の動作機構も可能である。
【００２０】
図１ａ及び図１ｂに示したようなアセンブリ固定具の任意選択の他の特徴部として、ガラス圧力センサ１９及び揺動アーム機構２１が含まれ、揺動アーム機構２１は、接合作業のためにアセンブリ固定具上にガラスが位置決めされるときに、アセンブリ固定具上において自動車窓の正確な位置が保持されるように、自動車窓に正圧を加える。
【００２１】
さらに、自動車窓上において部品１３がはんだ付けされることになる１若しくは複数の位置と一致するように、１若しくは複数のアセンブリ補助手段１２が所定の位置において主支持表面に固定される。部品１３は、通常は金属製であり、好適には鋼鉄で構成される。好適実施形態では、部品１３は、クリップ、導線、電気コネクタ及び／または導電性編組構造体（braid structure）のうちの１つ若しくは複数であってよい。
【００２２】
一般的には、図１ａ〜図１ｃに示されかつより詳細に図２ａ及び図２ｂに示されているアセンブリ補助手段は、耐熱性の、好適には高分子材料でできている台２８を含み、そこには１若しくは複数の部品を受容するための収容部３０が形成されている。部品１３のための収容部に近接して、高分子材料の台２８には、１若しくは複数の誘導加熱装置３２と、必要に応じて、通常は水冷式または空冷式の、冷却システム（図示せず）とが埋め込まれることが好ましい。誘導加熱装置３２は、当然のことながら、アセンブリ補助手段１２に近接しているが高分子材料の台２８に埋め込まれていなくてもよい。アセンブリ補助手段１２は、アセンブリ補助手段を「ｚ」方向に所定の距離変位させるためのバネ荷重式または他の種類の装置３６を具備することもできる。この微調整能力のおかげで、ガラス形状のばらつきに対応することができる。
【００２３】
好適な作業方法においては、自動車窓１８を手動または電気機械的手段によってアセンブリ固定具１０上へ載置し、最初に、自動車窓１８の１つの周縁部が少なくとも１つの固定式位置決め部材２０と接触するように１若しくは複数の垂直支持部材１６上で自動車窓１８の位置を合わせる。自動車窓１８の「ｙ」方向の適切なアライメントを保証するために、複数の可動式位置決め部材２２を自動車窓の相対する周縁部とそれぞれ接触するように動作させる。そのように配した場合、少なくとも１つの垂直支持部材１６を介して負圧を印加することによって、自動車窓１８をアセンブリ補助手段１２の表面と接触するように下方へ引き付け、該表面を、前もって手動または電気機械的手段によって内部に１若しくは複数の部品１３を載置してある少なくとも１つの収容部３０と連結状態にすることができる。１若しくは複数の部品１３は、所定量のはんだ、好適には無鉛はんだを付着したものであることが好ましい。１若しくは複数の誘導加熱装置３２は、少なくとも１つのアセンブリ補助手段１２にも接続されている電源部（図示せず）に接続された少なくとも１つの電子制御装置（図示せず）により、所定の時間にわたって作動させる。１若しくは複数の誘導加熱装置３２を作動させることにより、自動車窓１８の表面と接触している部品１３の部分上のはんだを融解させるのに十分な熱を発生させる。通常、はんだの融解温度は１００℃以上である。その後、少なくとも１つの電子制御装置により誘導加熱装置３２の動作を停止させ、はんだが再固化しかつ部品を自動車窓１８に接合するのに十分な所定時間が経過した後に、負圧の印加を中止する。その後、部品が接合された自動車窓１８をアセンブリ固定具１０から取り外し、さらなる処理、または例えば自動車組立工場への輸送を行うことができる。
【００２４】
本発明の工程は、有利には、スピードが重視される製造工程において常に求められているサイクル時間の短縮をもたらす。１若しくは複数の誘導加熱装置を作動させる時間は、好適には２〜１０秒間、より好適には４〜６秒間の範囲にある。実際の時間は、使用されるはんだの組成及び接合される部品１３の形状により異なる。１若しくは複数の誘導加熱装置の動作を停止させた後、部品１３と自動車窓１８との接合を完了させるために、はんだを、好適には２〜１０秒間、より好適には３〜５秒間冷却しなければならない。
【００２５】
本発明について、最良の形態と考えられるものを説明してきた。しかしながら、当業者は、本明細書に記載されている本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、本発明を別な方法で実施できることを理解するであろう。
【図１ａ】
2014168815.tif 000003
【図１ｂ】
2014168815.tif 000004
【図１ｃ】
2014168815.tif 000005
【図２ａ】
2014168815.tif 000006
【図２ｂ】
2014168815.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月22日(2014.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車窓アセンブリを形成する方法であって、
上部主支持表面を有し、該上部主支持表面が、負圧または正圧を印加することができる１若しくは複数の開口部及び、該上部主支持表面に近接する１若しくは複数のアセンブリ補助手段を有し、該アセンブリ補助手段が、該アセンブリ補助手段内または該アセンブリ補助手段に近接して設けられた１若しくは複数の誘導加熱装置及び、前記主支持表面に固定されかつ前記主支持表面より上方に所定の垂直距離延出している１若しくは複数の弾性支持部材を有する、アセンブリ固定具を提供するステップと、
前記１若しくは複数の誘導加熱装置に電気的に接続された少なくとも１つの電源部を提供するステップと、
少なくとも１つの電源部に電気的に接続された少なくとも１つの電子制御装置を提供するステップと、
所定量のはんだ材料が付着された１若しくは複数の部品を、前記上部主支持表面より上方に所定の距離離間した位置に延在するように前記アセンブリ補助手段にロードするステップと、
自動車窓を、前記１若しくは複数の弾性支持部材に支持された状態で接触するように載置するステップと、
前記アセンブリ補助手段内の前記１若しくは複数の部品と接触するように前記自動車窓の主表面を引き付けるのに十分な真空を、前記自動車窓に印加するステップと、
前記電子制御装置により前記電源を作動させることにより、前記１若しくは複数のアセンブリ補助手段内または該アセンブリ補助手段に近接して設けられた前記１若しくは複数の誘導加熱装置を、前記部品上で前記はんだ材料を融解させるのに十分な所定の温度まで所定の期間にわたって加熱するステップと、
前記部品と前記自動車窓の前記主表面との間に接合状態が形成されるように、所定時間にわたって前記部品及び前記はんだ材料を冷却するステップと、
前記アセンブリ固定具から前記自動車窓アセンブリを取り外すステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記１若しくは複数の誘導加熱装置が２秒ないし１０秒間加熱され、前記加熱されたはんだ材料の冷却時間が２秒ないし１０秒間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１若しくは複数の誘導加熱装置が４秒ないし６秒間加熱され、前記加熱されたはんだ材料の冷却時間が３秒ないし５秒間であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
自動車窓アセンブリを形成する方法であって、
取付表面を有する自動車窓を提供するステップと、
前記自動車窓を所定の姿勢でアセンブリ固定具上で位置決めするステップと、
前記自動車窓の前記取付表面と部品とが両者間に或る量のはんだを挟んだ状態で接触するように、前記自動車窓に負圧を印可するステップと、
前記部品に近接して支持されている少なくとも１つの誘導加熱装置を利用して前記はんだまたはその付近に熱を供給し、それによって前記はんだを、該はんだを融解させるのに十分な温度に到達させるステップと、
前記はんだを冷却させ、前記自動車窓に前記部品を接合させることによって、自動車窓アセンブリを形成するステップとを含むことを特徴とする方法。