(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材を略矩形の枠状に形成し、この枠の一辺を中央で切り欠いて一対の給電端子とする一方、これら給電端子に対向する辺を被ボンデイング材を押圧する押圧辺とした熱圧着ツールにおいて、前記熱圧着ツールをタングステン鋼で形成し、前記押圧辺の両端と前記各給電端子とをつなぐ２つの辺のそれぞれの長さを前記押圧辺の長さと略等しくすると共にこれら各辺の断面積を略等しく形成して、前記給電端子を除く各部を非半田被着材で被覆したことを特徴とする熱圧着ツール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、あらかじめめっき等によって半田をプリコートしたプリント配線板等の多数の接続部に、集積回路等の多数のリード線を瞬間加熱により一度に半田付けするための熱圧着用ツールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路等の多数のリード線を一度に半田付けするための熱圧着用ツールが公知である。この熱圧着用ツールは、一般に高抵抗体であると共に耐半田濡れ性が良好なモリブデン材が使用され、これにパルス電流を流し、ここに発生するジュール熱により加熱される長い押圧面を持ち、この押圧面を多数の半田付け部分に均等に押圧して熱伝導により半田を瞬時に溶融すると共にツールの加圧力によりリード線を同時に半田付けするものであり、瞬時に加熱し得ると共に押圧面ができるだけ広い範囲にわたって均一な温度に保たれていることが望ましい。
【０００３】
しかし押圧面を形成する辺（押圧辺）の両端が給電端子に接続されているため、押圧面の熱がこれら給電端子に逃げ、押圧面の中央付近が高温になると共に両端付近で低温になり温度の不均一性が強くなる。このため一定の許容温度範囲内に入る長さ（均熱長）が短くなり一度に半田付けする各部の半田付け状態が不均一になるという問題が生じる。
【０００４】
そこで均熱長を長くするため従来は図４のようなツールが提案されている。（実開昭５７ー５３６３８号参照）。
図４のものは、押圧面１を形成する辺（押圧辺）２の両端を一対の連結辺３（３ａ、３ｂ）によって一対の給電端子４（４ａ、４ｂ）に接続したもので、モリブデン製の板材を略矩形の枠状に形成したものである。ここに押圧辺２の上面すなわち押圧面１の反対側の面を中央付近を上方に隆起させ、この隆起部５により中央付近の放熱性を高めて均熱長を長くしようとするものである。
【０００５】
即ちこれらは、押圧辺２の両端が給電端子４への伝熱によって冷えるのに対応して、中央付近を放熱により冷やし、全体としての温度分布の均一化を図るものである。
図５において横軸ｘは押圧辺の長さ方向の位置を、また縦軸は温度ｔを示している。Δｔは許容温度範囲を示し、曲線Ａは隆起部５を持たない場合を、曲線Ｂは図３のように隆起部５を持つ場合の特性を示す。このように図４のツールによれば、従来の特性Ａは均熱長ａが狭いのに対し、隆起部５を設けることにより均熱長ｂのように拡大することができるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれら従来のものでは、均熱長を拡大するためには隆起部５を大型化して放熱量を増やすと共に、電流も増やして発熱量を増大する必要が生じる。このため全体の熱容量が増大し、加熱・冷却の応答性が悪くなると言う問題が生じる。また押圧辺２の両端付近における給電端子４への伝熱量は減らないから、これら両端付近での温度低下が大きくなり、均熱長の拡大にも限度があった。さらに隆起部５を設けるものでは、押圧辺２の温度変化により湾曲する力が発生し、押圧面１が湾曲して多数の半田付け部を均等な圧力で半田付けすることができなくなったり、給電端子４や連結辺３に熱的あるいは機械的なストレスが繰り返し加わり、従来のモリブデン材が有する剛性および耐摩耗性では疲労による強度低下が生じ、破損するという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、加熱・冷却の応答性がよく、均熱長を大幅に拡大でき、温度変化による押圧面の湾曲が発生せず、かつ各部の疲労による強度低下が発生しにくい熱圧着用ツールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこのような問題点は、板材を略矩形の枠状に形成し、この枠の一辺を中央で切り欠いて一対の給電端子とする一方、これら給電端子に対向する辺を被ボンデイング材を押圧する押圧辺とした熱圧着ツールにおいて、前記熱圧着用ツールをタングステン鋼で形成し、前記押圧辺の両端と前記各給電端子とをつなぐ２つの辺のそれぞれの長さを押圧辺の長さと略等しくすると共にこれら各辺の断面積を略等しく形成して、前記給電端子を除く各部を非半田被着材で被覆したことを特徴とする熱圧着ツールにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示す正面図、図２はその底面図である。１０はタングステン鋼好ましくはタングステンカーバイト鋼製の板材をワイヤカット加工などにより略矩形の枠状に加工して成形された熱圧着用ツールである。この枠状の一辺（上辺）は中央が切り欠かれ、これを挟んで一対の給電端子１２（１２ａ、１２ｂ）が形成される。これら給電端子１２に対向する下辺は断面が一定断面積の矩形である押圧辺１４となり、この押圧辺１４の下面が被ボンデイング材、例えば集積回路の多数のリード線を押圧する押圧面１６となっている。
【００１０】
この押圧辺１４の両端と給電端子１２とをつなぐ一対の辺（連結辺）１８（１８ａ、１８ｂ）は押圧面１６の長さと同等の長さとされ、この連結辺１８の断面は押圧辺１４とほぼ同一形状かつ同一面積となっている。タングステン鋼はモリブデンに比して剛性および耐摩耗性に優れるので、連結辺１８を長くすることができる。しかしながら、タングステン鋼はその組成の中にコバルトが含有されているため半田が被着しやすく、半田が被着した熱圧着用ツールを使用するとリード線間の半田ブリッジによるショートの原因となるので好ましくない。
そこで、給電部１２を除いて連結辺１８、押圧辺１４を金属、非金属等からなる非半田被着材好ましくは被着処理の容易な窒化チタンで被覆している。窒化チタンは蒸着により被着される。
なお２０は押圧辺１４の中央付近の温度を検出するための熱電対である。
【００１１】
このように構成された熱圧着用ツール１０の給電端子１２ａ、１２ｂにパルス通電加熱方式によって電流が供給されると、押圧辺１６と連結辺１８とが発熱する。熱電対２０が一定温度を検出すると電流の通流率が変化して平均電流が減少し、一定温度に保たれる。このように一定温度に保たれる間に押圧面１６が被ボンデイング材（図示せず）に押圧されてボンデイングが行われ、その後電流が断たれる。するとツール１０は熱容量が小さいので速やかにその温度が低下し、ツール１０を上昇させて被ボンデイング材から離せばボンデイング操作は終了する。
【００１２】
ここに連結辺１８は押圧辺１４の左右端の上方に延在されているから、この連結辺１８で発熱した熱は連結辺１８の上部では給電端子１２に伝熱するが、連結辺１８の下部では押圧辺１４の左右端付近を加熱することになる。このため押圧辺１６の左右端付近の温度の低下が減少し、この付近から給電端子１２に熱が逃げることによる温度降下を補う。この結果押圧辺１４の両端付近の温度が上がり、結局図５に示す特性Ｃのような温度分布となり、均熱長ｃが長くなる。また押圧辺１４には図４の従来のもののような隆起部５がないので熱容量が小さくなり、速やかな温度上昇・降下が可能となる。
【００１３】
さらに押圧辺１４は等断面積なので、その温度変化による湾曲が発生せず、押圧面１６の平面性が良くなり、多数のボンデイング部を均一に押圧して均一な半田付けが可能になる。このためツール１０に加わる熱的・機械的なストレスが減り、ツール１０の疲労による破損が発生しにくくなる。
【００１４】
図３に本発明になる熱圧着用ツール１０の有用性を示す実験結果を示した。同図において、横軸は熱圧着用ツール１０の連結辺１８の長さＨ（図１）を、縦軸は通電終了時における押圧辺１４の中央部と端部の温度差Δｔを示している。図中の曲線は、押圧辺の長さを３６ｍｍの一定とし連結片１８の長さＨを３、９、１７および２７ｍｍとした４種類の熱圧着用ツールについて、それぞれ４００、３００および２００℃（押圧辺１４の中央部の温度）に加熱した場合の前記温度差Δｔをプロットしたものである。
図３から明らかなように、連結辺１８の長さＨが３ｍｍのものでは温度差が４０〜１００℃あるのに対し、連結辺１８の長さＨが２７ｍｍのものでは１０〜１５℃となり、連結辺１８が長いほど押圧辺１４の中央部と端部の温度差が縮まることが判る。
【００１５】
従って、連結辺１８を押圧辺１４よりも長くすれば、押圧辺１４の全長に亙って実用上問題なく均熱化することができる。しかしながら、熱圧着ツール１０は前述のごとく熱的、機械的ストレスを繰り返し受けるものであるから連結辺１８は剛性の点で短い方がよく、このため本発明における熱圧着ツール１０では実用上差し支えのない温度差が得られる長さ、即ち、連結辺１８の長さを押圧辺１４の長さと略等しくなるように選定した。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は以上のように、ツールの材質をタングステン鋼とすることによって給電端子と押圧辺とをつなぐ連結辺の剛性を高めて、連結辺の長さを押圧辺の長さと略等しく形成すると共に、押圧辺と連結辺の断面をほぼ均一にしたものであるから、連結辺下部の発熱により加熱された押圧辺の左右付近の熱が給電端子に逃げることによる温度降下を低減させ、また押圧辺の左右付近の熱放散を連結辺下部による加熱で補うことができ、押圧辺の均熱長を大幅に拡大することができる。
【００１７】
また押圧辺には隆起部などが無いのでその熱容量が小さくなり、速やかな加熱、冷却が可能となり、作業速度の上昇が図れる。また押圧辺の断面が一定なので、温度変化による湾曲が発生せず多数のボンデイング部を均一に押圧でき、均一な半田付けが可能になると共に、熱変形を吸収することができ、熱的・機械的なストレスによる疲労によりツールが破損するのを防止できる。
【００１８】
更に、剛性を高めるために用いたタングステン鋼からなるツール表面を非半田被着材で被覆したので、ツールに半田が被着することがなく、リード線間の半田ブリッジによるショートが生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例の正面図である。
【図２】図２はその底面図である。
【図３】図３は連結辺の長さを変えて測定した押圧辺の中心部と端部との温度差を示す図である。
【図４】図４は従来の熱圧着用ツールの斜視図である。
【図５】図５は押圧面の温度分布図である。
【符号の説明】
１０  …  熱圧着用ツール
１２  …  給電端子
１４  …  押圧辺
１６  …  押圧面
１８  …  連結辺
【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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