(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の電極に被圧着物を熱圧着して接続するための熱圧着用ヒーターチップにおいて、その抵抗発熱部の圧着先端部近傍に熱電対の素線の先端が溶接されると共に、前記抵抗発熱部には前記素線の根元部分の屈曲を抑制する保持手段が設けられ、その保持手段は前記抵抗発熱部の圧着先端部近傍に穿設した貫通孔であり、前記素線はその先端が前記貫通孔の一端開口部側でのみ前記抵抗発熱部に溶接され、前記貫通孔の他端開口部から前記素線が引き出されていることを特徴とする熱圧着用ヒーターチップ。
【請求項２】
抵抗発熱部の圧着先端部近傍に熱電対の素線の先端が溶接されると共に、前記抵抗発熱部に前記素線の根元部分の屈曲を抑制する保持手段が設けられる構成の熱圧着用ヒーターチップを製造する方法であって、
前記保持手段として前記抵抗発熱部の圧着先端部近傍に貫通孔を穿設し、その貫通孔に前記素線を通して該素線の先端を前記貫通孔の一端開口部側でのみ前記抵抗発熱部に溶接し、前記貫通孔の他端開口部から前記素線が引き出されるようにすることを特徴とする熱圧着用ヒーターチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の電極にリード線を熱圧着接続する際に用いる熱圧着用ヒーターチップの構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の電極に被圧着物である被覆リード線を接続する手段として、電極に当接する被覆リード線の接合部分に熱と圧力の物理力を加え、これによって被覆を溶融しつつリード線を軟化させて直接に電極と接合させる熱圧着法が知られる。その熱と圧力を被覆リード線に加える部材を熱圧着用ヒーターチップと称し、例えば図８のような略Ｖ字形状の熱圧着用ヒーターチップ１０が利用されている。この熱圧着用ヒーターチップ１０はそれ自身が電気抵抗発熱体となっており、これは図示せぬ熱圧着装置本体へ取り付けて電流印加するための通電電極となる装着部１，１と、圧着先端部３を含む抵抗発熱部２とからなり、圧着先端部３の幅ｗは０．５〜１．０ｍｍ、Ｖ字形状の縦横寸法は１０ｍｍ程度と小さい。
【０００３】
上記熱圧着用ヒーターチップ１０は、高温度において十分な機械的強度と酸化に耐え得る素材としてタングステン系合金やモリブデン系合金が一般に使用されている。又、図８に示されるように、熱圧着の際には被覆リード線６の被覆を予め除去することなく接合部分７を薄膜電極５と瞬時に接合させるために、ヒーターチップ１０の圧着先端部３（抵抗発熱部２の他の部分に比較して最も高温になっている）は常時５００〜７００℃の高温に発熱させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記熱圧着法によって電子部品の電極５と被覆リード線６の接合部分７との安定な接合強度を得るためには安定した接合温度が欠かせず、このため抵抗発熱部２の温度制御が必要となる。特に、温度制御の観点からは実際に圧力と熱を直接加える圧着先端部３またはその近傍での温度変化（圧着時には熱が電極側に拡散して圧着先端部３の温度が下がり、環境によっても放熱量が変化する）をリアルタイムに検知し、常に一定の温度を維持させるようフィードバック制御を行うことが望ましい。
【０００５】
この点、従来は試験的に割り出した熱圧着時の温度変化から印加電流をサイクル的に変えて発熱量を変化させて所定温度範囲内に収めるようにしたり、赤外線を利用した非接触温度センサ等で圧着先端部３の温度を測って制御したりするといった温度制御方法が考えられているが、何れも精密な温度制御は達成されていない。
【０００６】
精密な温度制御のためには、熱圧着用ヒーターチップ１０の圧着先端部３またはその近傍の温度を直接にリアルタイムに測定することが望ましく、且つその測定位置は同種熱圧着用ヒーターチップにおいては定位置にあることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、上述のような要請を満たす熱圧着用ヒーターチップ及びその製造方法は実現されていない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は熱圧着用ヒーターチップの圧着先端部またはその近傍の発熱温度を適正温度範囲にリアルタイムにコントロールしながら、信頼性の高い温度制御を行えるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、
電子部品の電極に被圧着物を熱圧着して接続するための熱圧着用ヒーターチップにおいて、その抵抗発熱部の圧着先端部近傍に熱電対の素線の先端が溶接されると共に、前記抵抗発熱部には前記素線の根元部分の屈曲を抑制する保持手段が設けられ、その保持手段は抵抗発熱部の圧着先端部近傍に穿設した貫通孔であり、前記素線はその先端が前記貫通孔の一端開口部側でのみ抵抗発熱部に溶接され、前記貫通孔の他端開口部から前記素線が引き出されていることを特徴とする熱圧着用ヒーターチップを提供する。
【００１０】
一方、本発明は、抵抗発熱部の圧着先端部近傍に熱電対の素線の先端が溶接されると共に、前記抵抗発熱部に前記素線の根元部分の屈曲を抑制する保持手段が設けられる構成の熱圧着用ヒーターチップを製造する方法であって、
前記保持手段として前記抵抗発熱部の圧着先端部近傍に貫通孔を穿設し、その貫通孔に前記素線を通して該素線の先端を前記貫通孔の一端開口部側でのみ抵抗発熱部に溶接し、前記貫通孔の他端開口部から前記素線が引き出されるようにすることを特徴とする熱圧着用ヒーターチップの製造方法を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱圧着用ヒーターチップを図面に基づいて説明する。なお、従来の技術で説明した図８における部材と同等の部材は同符号にて示す。
【００１２】
図１は本発明に係る熱電対を備える熱圧着用ヒーターチップの斜視図である。図１に示されるように、係る熱圧着用ヒーターチップ２０は従来の熱圧着用ヒーターチップ１０と本体を同じくするが、温度センサとして熱電対１１の２本の素線１１ａ、１１ｂ（＋脚と−脚）が溶融して合金化した状態の接合点１２をヒーターチップ１０の抵抗発熱部２の圧着先端部３の近傍上で溶接と同時に接合して取り付けた構造である。上記のように熱電対１１の接合点（＝測定点）１２がヒーターチップ２０の圧着先端部３の近傍上にアーク溶接等の方法によって溶接されているので、ヒーターチップ１０の圧着先端部３の温度制御がリアルタイム且つ高精度に実現でき、例えば圧着先端部３の発熱温度を適正温度（例えば５５０℃）±１０℃といった温度範囲にフィードバック制御可能となる。
【００１３】
上記熱電対１１には測定温度範囲が本熱圧着用ヒーターチップ２０の使用温度範囲（概ね５００〜７００℃）に適合するものである他は特に制限は無いが、例えば＋脚にＮｉ−Ｃｒ合金、−脚にＮｉ合金を用いたＫ種熱電対（旧記号ＣＡで呼称クロメル−アルメル）が好適である。
【００１４】
ここで、熱電対１１の接合点１２は、図２に示されるようヒーターチップ１０の抵抗発熱部２に対して直に溶接してもよいし、あるいは図３及び図４に示されるよう抵抗発熱部２に接合補助部材１３（Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂｅ等の接合金属）を介して溶接されていてもよい。
【００１５】
図２のように、熱電対１１とヒーターチップ１０を接合補助部材１３を用いず直接アーク溶接するものでは、安定した接合点１２が形成され、且つ抵抗発熱部２との接合界面で拡散層１４（例としてタングステンとＫ種熱電対）が形成されて強固に接合して剥離の恐れが殆どなく、しかも溶融した接合点１２の中に「鬆（す）」が発生することを防止できる。
【００１６】
一方、図３のように接合補助部材１３を介した溶接の場合は、ヒーターチップの抵抗発熱部２が５００〜７００℃という高温に発熱するために、補助部材１３との接合部１５が熱履歴にて剥離し易く、一旦剥離してしまうと熱電対１１による温度コントロールが不能となってヒーターチップが温度暴走する恐れがある。しかも、図４のように多数の小さな穴の鬆１６が接合補助部材１３の中に入り易く、結果として温度コントロールが不安定になる、といった不具合を生ずることになる。
【００１７】
以上を踏まえれば、熱電対１１を直にヒーターチップ１０に溶接することが好適といえるが、ヒーターチップ２０は高速で上下に往復動することから当該ヒーターチップに溶接された熱電対１１も随伴して上下に振られるので、捩れ応力、曲げ応力が繰り返し懸かってしまい、図２に示されるように、熱電対１１の２本の素線１１ａ，１１ｂが接合点１２の根元から断線する可能性が想起される。
【００１８】
又、熱圧着時において、抵抗発熱部２の発熱温度は場所によって異なってくるので、抵抗発熱部２のどの位置に熱電対１１の接合点１２を配置するかによって圧着先端部３との温度差も異なってくる。その結果、個々のヒーターチップで熱電対１１の取り付け位置が違ってくると、温度精度が個々に変わってしまう。
【００１９】
そこで、本発明に係る熱圧着用ヒーターチップ２０では、図１のように抵抗発熱部２の圧着先端部３の近傍に、熱電対１１の２本の素線１１ａ，１１ｂの位置を定めるために貫通孔１７（素線が挿入可能な程度の大きさ）を備える構造になっており、熱電対１１の素線１１ａ，１１ｂは共に貫通孔１７を通してその先の貫通孔開口部１７ａにて接合点１２が形成され、且つ溶接された構成となっている。而して、貫通孔１７によって熱電対１１の接合点１２の位置は定まることになって、個々のヒーターチップで取り付け位置の個体差が無く、一様に極めて精緻な温度制御が可能になる。
【００２０】
図５は貫通孔１７を通して熱電対１１を溶接した状態を示す拡大図であるが、この図から判るように、素線１１ａ，１１ｂが捩れ応力や曲げ応力によって２点鎖線のように曲ったとしても、貫通孔１７の中に接合点１２（溶融体）と素線１１ａ，１１ｂとの境界部が保護されているので、換言すれば貫通孔１７が熱電対１１の保持手段にもなって素線１１ａ，１１ｂ（その根元部分）を該貫通孔１７内に保持しているために、素線１１ａ，１１ｂの根元からの断線が発生しにくい効果を得ている。又、接合点１２は貫通孔開口部１７ａを塞ぐように溶接されたかぎ形接合形態で、熱電対とヒーターチップの直接合による拡散層１４の形成とも相俟って剥離の恐れは一層解消される。
【００２１】
以上のように、本発明に係る熱圧着用ヒーターチップは、熱電対１１を備える構造にて精度の高いリアルタイムの温度制御が可能になり、しかも単に熱電対１１をヒーターチップに溶接したに留まらず、その位置を定め、熱電対の接合点１２の根元の素線１１ａ，１１ｂを保持する構造を備えていることによって、安定した信頼性の高い温度制御が実現できるのである。
【００２２】
ところで、上記例では、ヒーターチップの形状が略Ｖ字形状のものであったが、本発明の対象となる熱圧着用ヒーターチップの形状には制限はなく、例えば図６に示されるようなスリット３１が入った略四角形状の抵抗発熱部３２の先端に設けられた凸状の圧着先端部３３に貫通孔１７などを介して溶接した熱電対１１を備えるヒーターチップ３０でもよい。又、図７に示されるような圧着先端部３５が略四角形状の抵抗発熱部３４から延設された富士山型の熱圧着用ヒーターチップ４０でもよい。
【００２３】
次に、本発明に係る熱圧着用ヒーターチップの製造方法を図１、図５に示される熱圧着用ヒーターチップ２０を例に説明する。
【００２４】
第１に、略Ｖ字形状のヒーターチップ本体１０の抵抗発熱部２における圧着先端部３の近傍（Ｖ字の谷底の延長上）に直径０．５ｍｍ程の貫通孔１７を設け（ヒーターチップ成型時に同時に形成してもよい）、第２に、貫通孔１７に一方から熱電対１１の２本の素線１１ａ，１１ｂを通してその先端を貫通孔開口部１７ａから４〜５ｍｍ突出させ、第３に、２本の素線１１ａ，１１ｂの突出した先端部をアーク溶接して接合点１２を形成する。この際、素線１１ａ，１１ｂの突出部分は溶融体となって開口部１７ａを塞ぐように接合点１２が形成される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る熱圧着用ヒーターチップ及びその製造方法によれば、熱電対がその接合点をヒーターチップの抵抗発熱部の圧着先端部近傍に溶接にて取り付けられているので、熱圧着温度の温度制御がリアルタイムに高精度に行える。
【００２６】
又、保持手段として貫通孔、凹部、又は凸部を備えているので、素線が保持されて断線が生じ難く、しかも熱電対を接合する位置が正確に（一義的に）決定でき、安定した信頼性の高い温度制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱圧着用ヒーターチップの斜視図
【図２】熱電対を直にヒーターチップに溶接した接合部分を示す断面図
【図３】熱電対が補助部材を介してヒーターチップに溶接された状態を示す断面図
【図４】熱電対が補助部材を介してヒーターチップに溶接された状態を示す断面図
【図５】貫通孔を通して熱電対を溶接した状態を示す部分拡大断面図
【図６】熱圧着用ヒーターチップの変形例を示す斜視図
【図７】熱圧着用ヒーターチップの変形例を示す斜視図
【図８】従来の熱圧着用ヒーターチップとその使用態様を示す斜視図
【符号の説明】
２，３２，３４    抵抗発熱部
３，３３，３５    圧着先端部
５    薄膜電極
６    被覆リード線
７    被覆リード線の接合部分
１０，２０，３０，４０    熱圧着用ヒーターチップ
１１    熱電対
１１ａ，１１ｂ    素線
１２    接合点
１７    貫通孔
１７ａ  開口部
【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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