(57)【要約】      （修正有）【課題】周辺部品の溶融を低減しつつ、安定して半田接合を可能にする。【解決手段】本発明の半田接合方法は、レーザー光Ｌを照射してワーク１９ｂと被覆銅線１８とを半田付けする半田接合方法において、前記レーザー光として、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯の光を照射する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を照射してワークと被覆銅線とを半田付けする半田接合方法において、
前記レーザー光として、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯の光を照射する
半田接合方法。
【請求項２】
前記ワークの第１面に前記被覆銅線及び半田を配置した後、前記ワークの前記第１面と反対の第２面に前記レーザー光を照射する
請求項１に記載の半田接合方法。
【請求項３】
前記ワークの第１面に前記被覆銅線及び半田を配置した後、前記ワークの前記第１面に前記レーザー光を照射する
請求項１に記載の半田接合方法。
【請求項４】
コミュテータ及びモータ回転子を有するモータの製造方法において、
前記コミュテータの端子部材と前記モータ回転子のコイルから延びる巻線とをレーザー光を照射して半田で接合する接合工程を備え、
前記接合工程では、前記レーザー光として、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯の光を照射する
モータの製造方法。
【請求項５】
前記モータは、前記コミュテータ及び前記モータ回転子に接合されるバリスタ部をさらに有し、
前記半田接合工程では、１回の前記レーザー光の照射によって前記端子部材、前記ワイヤ及び前記バリスタ部を一体に半田で接合する
請求項４に記載のモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田接合方法、モータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザー光によって半田を溶融させて半田付けを行う半田付け装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６０６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半田付け装置は、レーザー光として赤外波長帯の光を照射する。銅は赤外波長のレーザー光の吸収率が低い。そのため、上記半田付け装置において、銅を含む材料を半田付けする場合、接合部の温度を上げるためにレーザー光の照射エネルギーを高くする必要がある。しかしながら、照射エネルギーの高いレーザー光は反射量も増えるため、接合部の周辺に位置する周辺部品が溶融するといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて、周辺部品の溶融を低減しつつ、安定して半田接合を行うことができる半田接合方法、モータの製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半田接合方法の一つの態様は、レーザー光を照射してワークと被覆銅線とを半田付けする半田接合方法において、前記レーザー光として、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯の光を照射する。
【０００７】
本発明のモータの製造方法の一つの態様は、コミュテータ及びモータ回転子を有するモータの製造方法において、前記コミュテータの端子部材と前記モータ回転子のコイル巻線から延びるワイヤとをレーザー光を照射して半田で接合する接合工程を備え、前記接合工程では、前記レーザー光として、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯の光を照射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの態様によれば、周辺部品の溶融を低減しつつ、安定して半田接合を行うことができる半田接合方法、モータの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、振動モータの平面図である。
【図２】図２は、振動モータの部分断面を含む概略図である。
【図３】図３はコミュテータの分解斜視図である。
【図４】図４は半田接合装置の概略構成を示す図である。
【図５】図５は半田付け対象の半田付け箇所の要部拡大構成を示す図である。
【図６】図６は、ある材料における波長とレーザー光の吸収率との関係を示したグラフである。
【図７】図７は第１変形例に係る半田付け対象の半田付け箇所の要部拡大構成を示す図である。
【図８】図８は実施形態のモータの要部構成である。
【図９】図９は半田付け対象の半田付け箇所の要部拡大構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
はじめに、本実施形態のモータ製造方法によって製造した振動モータの構成について説明する。
【００１１】
図１は、振動モータの平面図である。図２は、振動モータの部分断面を含む概略図である。
図１に示すように、振動モータ１は、モータ２と、モータ２に連結される金属製の振動子１０とを備える。本実施形態において、モータ２はブラシ付きＤＣモータである。
【００１２】
モータ２は、モータケース２Ａと、中心軸Ｊに沿って配置されるシャフト５を有するロータ（回転子）４と、ロータ４と径方向に対向するマグネット３と、２本のリード線６と、を有する。モータケース２Ａ内には、コミテータに接触するブラシが配置される。２本のリード線６は、モータケース２Ａ内のブラシと接続される。
【００１３】
振動子１０は、中心軸Ｊを中心とするほぼ半円柱状の金属部材である。振動子１０は、カシメ部１２を介してシャフト５に固定されている。振動子１０は、例えばタングステン、モリブデンなどの高比重金属、または高比重金属を含む合金からなる。振動子１０は、例えば、タングステン粉末を用いた粉末冶金法により作製される。
【００１４】
図２に示すように、ロータ４は、シャフト５と、シャフト５に固定されるロータコア１３と、ロータコア１３に巻き回されるコイル７と、ロータコア１３の軸方向一方側に位置しシャフト５に固定されるコミュテータ１４と、を備える。
【００１５】
図３はコミュテータの分解斜視図である。
図３に示すように、コミュテータ１４は、中心軸Ｊ周りにおいて環状に並ぶ複数のセグメント１５と、それぞれのセグメント１５の軸方向他方側の端部１５ａから径方向に延びる端子部材１９と、複数のセグメント１５を保持する保持部材１６と、セグメント１５を径方向外側から囲んで固定する固定リング１７と、を有する。
【００１６】
セグメント１５は、軸方向から見て円弧状に湾曲する板状の金属部材である。端子部材１９は、セグメント１５の端部１５ａの周方向の中央部から径方向に延びる延在部１９Ａと、延在部１９Ａの先端に設けられた端子部１９Ｂとを有し、銅を含む材料で構成される。本実施形態の場合、セグメント１５と端子部材１９は単一部材である。これにより、部品点数を削減でき、製造効率を高められる。なお、セグメント１５と端子部材１９は別々の部材であってもよい。
【００１７】
保持部材１６は、軸方向に延びる円筒状の本体部８と、本体部８の軸方向他方側の端部から径方向に拡がる端子部材１９と、を有する。コミュテータ１４は、本体部８をシャフト５に圧入または接着することでシャフト５に固定される。
【００１８】
本体部８の外周面に、３つのセグメント１５が全体として円筒状を成すように配置される。端子支持部９は、軸方向に見て六角形状であり、端子支持部９の軸方向一方側を向く面に、端子部材１９が配置される。端子部材１９の端子部１９Ｂは端子支持部９の径方向外側に露出した状態に配置される。固定リング１７は、セグメント１５を径方向外側から固定し、端子部材１９を端子支持部９との間に挟んで固定する。
【００１９】
コミュテータ１４は、ロータコア１３に巻き回されるコイル７から延びる巻線１８を、端子部材１９の端子部１９Ｂによって把持する。端子部材１９の端子部１９Ｂは基部側の幅が先端側の幅よりも大きくなっており、中央部に内側に向かって窪む窪み部１９ｃを有する。
【００２０】
巻線１８は、窪み部１９ｃにおいて端子部１９Ｂの周囲に巻き付けられるとともに、半田２０を介して端子部１９Ｂに固定される。巻線１８は、被覆銅線から構成され、半田接合部分において被覆（例えば、ポリウレタン）が剥がされて銅線が露出している。なお、被覆は、銅線の酸化を防止するためのものである。
【００２１】
具体的に、半田２０は、端子部材１９（端子部１９Ｂ）の一方面１９ａ側に設けられる。ここで、一方面１９ａとは、端子部材１９のうち軸方向一方側を向く面、すなわち固定リング１７側を向く面である。
【００２２】
すなわち、本実施形態のモータ２では、巻線１８と端子部１９Ｂとは半田２０を介した半田接合により固定される。これにより、確実に巻線１８が端子部１９Ｂに固定されるので、端子部材１９及び巻線１８間における電気的な接続信頼性を向上させることができる。なお、巻線１８及び端子部材１９は、本発明の一実施形態の半田接合方法を用いて接合される。
【００２３】
続いて、モータ２の製造方法について説明する。以下では、モータ２の製造工程のうち、本発明の一実施形態の半田接合方法を用いた巻線１８及び端子部材１９の接合工程を主に説明する。
【００２４】
最初に、巻線１８及び端子部材１９の半田接合に用いる半田接合装置について説明する。図４は半田接合装置の概略構成を示す図である。図４に示すように、半田接合装置１００は、レーザー素子１０１と、集光レンズ１０２と、ステージ装置１０３と、ＣＣＤカメラ１０４と、表示部１０５と、を備えている。
【００２５】
本実施形態において、レーザー素子１０１は、レーザー光Ｌとして、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯の光を射出する。すなわち、レーザー光Ｌは青色〜緑色の光である。レーザー光Ｌの照射スポットは略楕円状となる。
【００２６】
集光レンズ１０２は、レーザー素子１０１によって発生されたレーザー光Ｌを集光して半田付け対象Ｔに照射する。なお、半田付け対象Ｔは、図２に示したモータ２の構成部品（端子部材１９及び巻線１８を含むロータ４）である。
【００２７】
ステージ装置１０３は、集光レンズ１０２により集光されるレーザー光Ｌが半田付け対象Ｔの半田付け箇所（端子部材１９及び巻線１８）に照射されるように、半田付け対象Ｔを保持する保持面１０３ａを有する。ＣＣＤカメラ１０４は、半田付け対象Ｔを撮影する。表示部１０５は、ＣＣＤカメラ１０４により撮影された半田付け対象Ｔの像を拡大表示する。ステージ装置１０３の保持面１０３ａは、半田付け対象Ｔに対して下方側からレーザー光Ｌを照射する場合に、レーザー光Ｌを透過させる透光部（不図示）を含む。なお、ステージ装置１０３は図４に示す構成に限定されない。例えば、保持面１０３ａに対する半田付け対象Ｔの固定方法によっては、半田付け対象Ｔに対して下方側からレーザー光Ｌを直接入射させることも可能である。この場合、上述したレーザー光Ｌを透過させる透光部は不要となる。
【００２８】
本実施形態の半田接合装置１００では、例えば、集光レンズ１０２を介してレーザー光Ｌを照射する位置に不図示の光源からガイド光を照射する。
ガイド光は、半田付け対象ＴとともにＣＣＤカメラ１０４で撮影されるので、表示部１０５に半田付け対象Ｔの像と一緒に表示される。これにより、半田接合を行う作業者は、半田付け対象Ｔのいずれの位置にレーザー光Ｌが照射されるかを容易に把握することで、レーザー光Ｌを所望の位置に照射することができる。よって、半田接合部における信頼性を向上できる。
【００２９】
続いて、半田接合装置１００を用いて、端子部材１９及び巻線１８を半田接合する工程について説明する。
はじめに、治具（不図示）を介して半田付け対象Ｔを保持面１０３ａに保持した後、半田付け対象Ｔに対してガイド光を照射する。作業者は、例えば、表示部１０５に表示されるガイド光を参照することで、レーザー光Ｌの照射位置が半田付け対象Ｔの半田付け箇所（端子部１９Ｂに巻き付けられた巻線１８）に一致するように調整する。なお、レーザー光Ｌの照射前、巻線１８は被覆された状態（銅線が覆われた状態）のままで端子部１９Ｂ（窪み部１９ｃ）に巻き付けられている。
【００３０】
図５は半田付け対象の半田付け箇所の要部拡大構成を示す図である。図５に示すように、コミュテータ１４の端子部１９Ｂ（窪み部１９ｃ）の一方面１９ａ側（固定リング１７側）に半田材２０Ａを供給するとともに、レーザー光ＬのスポットＳＰを端子部１９Ｂの一方面１９ａに照射する。半田材２０Ａとしては、例えば、糸半田或いは半田ペーストが用いられる。
【００３１】
本実施形態では、レーザー光Ｌによって巻線１８の被覆（ポリウレタン）を剥離するとともに、半田材２０Ａを溶融させた半田を介して巻線１８と端子部１９Ｂとを固定する。ここで、レーザー光Ｌによって半田材２０Ａの溶融及び巻線１８の被覆剥離を一括して行うためには大きな熱量を生じさせる必要がある。
【００３２】
図６は、ある材料における波長とレーザー光の吸収率との関係を示したグラフである。なお、図６では、Ａｕ（金）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）に関する波長と吸収率との関係を示した。
【００３３】
図６に示すように、レーザー光の被照射物の材料がＡｕ（金）又は銅（Ｃｕ）である場合、赤外の波長帯のレーザー光の吸収率は低い。これに対し、青色〜緑色の波長帯のレーザー光Ｌの吸収率は赤外に比べて十分に高い。
【００３４】
本実施形態において、レーザー光Ｌを照射する端子部材１９（端子部１９Ｂ）は、銅を含む材料で構成される。そのため、Ｃｕ（銅）を含む材料からなる端子部１９Ｂは青色〜緑色の波長帯のレーザー光Ｌを効率良く吸収するため、端子部１９Ｂの温度が効率良く上昇する。本実施形態によれば、端子部１９Ｂにおいて半田材２０Ａの供給面（一方面１９ａ）と同じ面にレーザー光Ｌを照射するので、一方面１９ａの温度が効率良く上昇して、一方面１９ａに位置する巻線１８の被覆剥離、及び一方面１９ａに配置された半田材２０Ａによる半田接合を良好に行うことができる。
【００３５】
したがって、本実施形態によれば、半田材２０Ａの溶融及び巻線１８の被覆剥離を同時に行うことができる。なお、半田材２０Ａの溶融温度は、例えば２２０℃程度、巻線１８の被覆（ポリウレタン）の溶融は、例えば３００℃程度である。
【００３６】
また、本実施形態によれば、レーザー光Ｌによって端子部材１９を効率良く加熱することができるので、レーザー光Ｌ自体の照射エネルギーを抑えることができる。
【００３７】
一般的に高エネルギーのレーザー光の反射量は多くなる。そのため、レーザー光のエネルギーを強くすると、反射レーザー光によって周辺部品が溶けるといった問題が生じる。また、反射レーザー光が増えるため、結果的に、被照射領域の温度が所定の温度まで上昇しないといった問題が生じる。
【００３８】
これに対し、本実施形態によれば、上述のようにレーザー光Ｌのエネルギーを低く抑えるため、レーザー光Ｌの反射によって周辺部品（例えば、固定リング１７等）が溶けるといった問題の発生を抑制できる。
【００３９】
また、レーザー光Ｌによって端子部材１９（端子部１９Ｂ）を高温（例えば、３００℃以上）にすることができるので、端子部材１９に供給された半田材２０Ａの溶融（例えば、２２０℃）と、端子部材１９に巻き付けられた巻線１８の被覆（ポリウレタン）の剥離（例えば、３００℃）とを一括して行うことができる。
【００４０】
また、端子部材１９が高温になるため、結果的に、端子部材１９に対するレーザー光Ｌの照射時間を短くできる。これにより、半田材２０Ａが高温に晒される時間を短くできるので、半田２０が高温に晒されることによる品質低下が抑制される。
【００４１】
以上のように本実施形態の半田接合方法によれば、巻線（被覆銅線）１８と端子部材（ワーク）１９とを安定して半田接合することができる。
【００４２】
また、本実施形態の半田接合方法によれば、レーザー光Ｌのエネルギーを抑えることができるので、レーザー光Ｌの反射によって周辺部品（例えば、固定リング１７）が溶けるのを防止できる。したがって、半田接合部の周囲に熱に弱い樹脂部品が配置されたものを半田付け対象Ｔとして適用可能な汎用性の高い半田接合方法を提供できる。
【００４３】
したがって、本実施形態のモータ製造方法によれば、半田接合部における信頼性の高いモータを製造できる。
【００４４】
（変形例）
上記第１実施形態では、レーザー光Ｌを端子部材１９（端子部１９Ｂ）の一方面１９ａに照射する場合を例に挙げたが、レーザー光Ｌを端子部材１９の他方面に照射してもよい。図７は第１変形例に係る半田付け対象の半田付け箇所の要部拡大構成を示す図である。
【００４５】
図７に示すように、端子部１９Ｂの他方面１９ｂ側（端子支持部９側）に半田材２０Ａを供給するとともに、レーザー光Ｌを端子部１９Ｂの一方面１９ａに照射する。すなわち、端子部１９Ｂに対して図７における下側からレーザー光Ｌを照射する。
【００４６】
本変形例によれば、半田材２０Ａを配置した面（他方面１９ｂ）と反対の面（一方面１９ａ）にレーザー光Ｌを照射するので、半田２０にレーザー光Ｌが直接入射しない。そのため、半田２０が高温になり難くすることができる。よって、高温に晒されることによる半田２０の品質低下を低減できる。
【００４７】
（第２実施形態）
本実施形態のモータは、コミュテータ及びロータに接合されるバリスタ部をさらに有する点で上記実施形態のモータ２と異なる。なお、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、説明については省略する。
【００４８】
図８は本実施形態のモータの要部構成であるロータの一部を示す側面図である。
図８に示すように、本実施形態のロータ５０は、シャフト５と、ロータコア１３と、コイル７と、コミュテータ３４と、を備える。コミュテータ３４は、複数のセグメント１５と、端子部材１９と、保持部材１６と、バリスタ部３５と、を有する。バリスタ部３５は、ノイズ対策や接点保護を目的として用いられる部材である。本実施形態において、バリスタ部３５は、セグメント１５を径方向外側から囲んで固定する固定リングを兼ねる。
【００４９】
本実施形態において、端子部材１９（端子部１９Ｂ）の窪み部１９ｃに巻き付けられた巻線１８は半田２０を介してバリスタ部３５と接合される。半田２０は、端子部１９Ｂの他方面１９ｂ側に設けられる。すなわち、本実施形態のモータでは、巻線１８と端子部１９Ｂとバリスタ部３５とは半田２０を介した半田接合によって互いに固定される。これにより、確実に巻線１８、端子部１９Ｂ及びバリスタ部３５が互いに固定され、互いの電気的な接続信頼性が高い。巻線１８、端子部１９Ｂ及びバリスタ部３５は本発明の半田接合方法により接合される。
【００５０】
続いて、モータの製造方法として、巻線１８、端子部１９Ｂ及びバリスタ部３５を半田接合する工程を主体に説明する。
【００５１】
上記実施形態と同様、作業者は、例えば、表示部１０５に表示されるガイド光を参照することで、レーザー光Ｌの照射位置が半田付け対象の半田付け箇所（巻線１８、端子部１９Ｂ及びバリスタ部３５）に一致するように調整する。なお、レーザー光Ｌの照射前段階において、巻線１８は被覆された状態（銅線が隠れた状態）のままで端子部１９Ｂに巻き付けられるとともに、端子部１９Ｂとバリスタ部３５とは互いに接触している。
【００５２】
図９は半田付け対象の半田付け箇所の要部拡大構成を示す図である。図９に示すように、コミュテータ１４の端子部材１９（端子部１９Ｂ）の他方面１９ｂ側（端子支持部９側）に半田材２０Ａ（例えば、糸半田）を供給するとともに、レーザー光ＬのスポットＳＰを端子部１９Ｂの他方面１９ｂに照射する。
【００５３】
本実施形態において、端子部１９Ｂは青色〜緑色の波長帯のレーザー光Ｌを効率良く吸収することで、温度が効率良く上昇して高温となる。そのため、端子部１９Ｂに配置された半田材２０Ａを良好に溶融させることができる。このとき、端子部１９Ｂに巻き付けられた巻線１８の被覆剥離が同時に行われる。さらに、図８に示したように、溶融した半田２０によって巻線１８、端子部１９Ｂ及びバリスタ部３５が一体に接合される。
【００５４】
以上のように本実施形態によれば、半田材２０Ａの溶融と、巻線１８の被覆剥離と、巻線１８、端子部１９Ｂ及びバリスタ部３５の半田接合とを１回のレーザー光Ｌの照射によって同時に行うことができる。このように、１回のレーザー光照射で３つの部材を半田接合できるので、モータの製造時のタクトを短縮することができる。
【００５５】
なお、本実施形態において、レーザー光Ｌを端子部１９Ｂの他方面１９ｂに照射する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、バリスタ部３５が光透過性を有する材料から構成される場合、レーザー光Ｌを端子部１９Ｂの一方面１９ａ、すなわち、バリスタ部３５に対して図９における下側からレーザー光Ｌを照射することでバリスタ部３５を透過したレーザー光Ｌによって端子部１９Ｂの他方面１９ｂを加熱してもよい。
【００５６】
以上に、本発明の一実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
【００５７】
例えば、上記実施形態では、本発明の半田接合方法をモータ２の製造に適用する場合、すなわち、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯のレーザー光を照射するワークとして端子部材１９（端子部１９Ｂ）を例に挙げたが、本発明の半田接合方法の用途はこれに限定されない。例えば、４０５ｎｍ〜５３２ｎｍの波長帯のレーザー光の吸収率が高いＡｕ（金）、銅（Ｃｕ）を含む材料からなるワークと被覆銅線とを半田接合する目的であれば種々の用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２…モータ、３，１４，３４…コミュテータ、４…ロータ（回転子）、７…コイル、１８…巻線、１８…巻線（被覆銅線）、１９…端子部材、１９ｂ…把持部（ワーク）、２０…半田、３５…バリスタ部、Ｌ…レーザー光。
【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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