(57)【要約】  本発明は、断熱ガラスユニット（７１）の層間に位置するエレクトロクロミック装置のはんだタブ（６１）にワイヤ（６２）をはんだ付けする超音波はんだ付け工具（１０）を提供する。はんだ付け工具（１０）は、人間工学的に設計されたハンドル（１１）とはんだこて先頭部（４８）とを有し、使用中のオペレータの快適さを向上させ、断熱ガラスユニット（７１）の表面がはんだこて先（４０）と接触しないことを確実にする特徴を提供する。本発明の一実施形態は、理想的なはんだ接合を形成するようトラフ（４９）を有するはんだ付けこて先（４０）を含む、自動供給はんだ付け工具を提供する。本発明は、正確な位置で基板（７２）にワイヤ（６２）を固定するクランプ（８０）を有し、はんだこて先（４０）と断熱ガラスユニット（７１）との間の誤った接触を防止する。理想的なはんだ接合を形成する方法も提供する。【選択図】  図１
2016507378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと、
はんだこて先を受容する超音波はんだ付け素子であって、前記はんだこて先が断熱ガラスユニットの平行な基板間で動作する、超音波はんだ付け素子と、
前記はんだ付け素子を前記ハンドルに固定するよう前記ハンドルから延在する少なくとも一つのリブと、を備えるはんだ付け工具。
【請求項２】
トラフを有するはんだこて先頭部を更に備える、請求項１記載のはんだ付け工具。
【請求項３】
前記はんだ付け素子に電源を投入するためのトリガを更に備える、請求項１記載のはんだ付け工具。
【請求項４】
前記トリガは、デジタルタイマ回路に信号を送ることで前記はんだ付け素子に電源を投入する、請求項３記載のはんだ付け工具。
【請求項５】
前記デジタルタイマ回路は、前記超音波はんだ付け素子に電源を投入するためのスイッチを含む、請求項４記載のはんだ付け工具。
【請求項６】
前記デジタルタイマ回路は、前記はんだ付け工具上の表示ＬＥＤに電力を供給する、請求項４記載のはんだ付け工具。
【請求項７】
前記デジタルタイマ回路は、はんだ付けサイクルが完了すると、可聴信号生成器を作動させる、請求項４記載のはんだ付け工具。
【請求項８】
前記リブは、前記リブに一つ以上の相互接続された素子を搭載するよう更に適応される、請求項１記載のはんだ付け工具。
【請求項９】
前記相互接続された素子の少なくとも一つは、前記はんだ付け用頭部に対して略平行に方向付けられるバブルレベルである、請求項８記載のはんだ付け工具。
【請求項１０】
前記相互接続された素子の少なくとも一つは、前記リブに搭載されたはんだロールである、請求項８記載のはんだ付け工具。
【請求項１１】
前記はんだロールに搭載された駆動ローラを更に備え、
前記駆動ローラは前記はんだロールからはんだを移動するよう適応される、請求項１０記載のはんだ付け工具。
【請求項１２】
前記駆動ローラに搭載され、前記駆動ローラを回転するよう適応されるギアモータを更に備える、請求項１１記載のはんだ付け工具。
【請求項１３】
前記駆動ローラに搭載され、前記はんだローラから前記はんだこて先の頭部にはんだを案内するよう適応されるはんだ供給管を更に備える、請求項１２記載のはんだ付け工具。
【請求項１４】
前記ギアモータは、前記駆動ローラを回転して、前記はんだ付け用頭部に固定容積のはんだを供給する、請求項１２記載のはんだ付け工具。
【請求項１５】
前記ギアモータは、前記駆動ローラによって供給されるはんだの前記容積を変更するよう調節可能である、請求項１２記載のはんだ付け工具。
【請求項１６】
前記はんだこて先の頭部はトラフと、前記こて先の外面から前記トラフ中にまで延在するはんだ供給口とを有する、請求項１３記載のはんだ付け工具。
【請求項１７】
前記はんだ供給口は、前記はんだ供給管から前記トラフにはんだを運ぶよう適応される、請求項１６記載のはんだ付け工具。
【請求項１８】
前記はんだ供給管と前記はんだ供給口との間に設けられるはんだウェルであって、前記はんだ供給管からのはんだを受容し融解するよう適応される、はんだウェルを更に備える、請求項１７記載のはんだ付け工具。
【請求項１９】
はんだ付け処理中、ワイヤを囲うよう適応されるトラフを含む頭部を含む細長い部材を備える、はんだこて先。
【請求項２０】
前記トラフは、前記はんだ付け素子に対して略水平に方向付けられる、請求項１９記載のはんだこて先。
【請求項２１】
前記トラフは放物線状の輪郭を有する、請求項１９記載のはんだこて先。
【請求項２２】
前記頭部は、外面から前記トラフに延在するはんだ供給口を有する、請求項１９記載のはんだこて先。
【請求項２３】
前記はんだ供給口は、毛細管現象を介してはんだを運ぶような大きさに形成される、請求項２２記載のはんだこて先。
【請求項２４】
前記はんだ供給口に接続されはんだを融解するよう適応されるはんだウェルを更に備える、請求項２２記載のはんだこて先。
【請求項２５】
チャンバーを有する筐体と、
前記チャンバー内に配置されるスレッドであって、少なくとも一次元に前記チャンバー内を自由に移動するスレッドと、
前記筐体に接続される上顎と、
前記スレッドに接続される下顎と、
前記チャンバー内に配置されるばねであって、前記スレッドおよび前記筐体に対して力を付与し、前記上顎と前記下顎を互いに近接して維持するばねと、を備えるクランプ。
【請求項２６】
前記筐体から延在するスタブと、前記スレッドから延在するビームとを更に備え、
前記ビームは、前記筐体におけるスロットによって画成される路に沿って自由に移動し、
前記ビームおよび前記スタブは、オペレータが片手で前記スタブに対して前記ビームの位置を調節して前記上顎および前記下顎の近接性を変更するよう、同様の方向に延在する、請求項２５記載のクランプ。
【請求項２７】
前記下顎に取り付けられた保護材料を更に備える、請求項２５記載のクランプ。
【請求項２８】
はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けする方法であって、
はんだ付けされるべきワイヤを準備するステップと、
前記はんだタブを洗浄するステップと、
前記はんだタブ上に前記ワイヤを位置決めするステップと、
クランプを用いて前記ワイヤを定位置に固定するステップと、
前記ワイヤをはんだ付けするようはんだ付け工具を位置決めするステップと、
前記はんだタブに前記ワイヤを超音波的にはんだ付けするステップと、を備え、
はんだ接合は、絶縁ガラスユニットの層間の空間に形成される、方法。
【請求項２９】
前記はんだ接合に精密な容積のはんだを運び、最小限のはんだを用いて所望の引っ張り強さを有するはんだ接合を形成するステップを更に備える、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記ワイヤを位置決めする前に、前記ワイヤにはんだが事前に塗布される、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
はんだは、自動供給はんだ付け工具によって前記ワイヤに供給される、請求項２８記載の方法。
【請求項３２】
前記はんだ接合に供給されるはんだの容積と、前記はんだ付け工具と前記ワイヤとの間の接触の持続時間を制御するステップを更に備える、請求項２８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、それぞれ「電動ＩＧＵ用の超音波はんだ付処理」なる名称の２０１２年１２月１３日付で出願された米国特許仮出願第６１／７３６，８０１号および２０１３年２月１４日付で出願された米国特許仮出願第６１／７６４，７８０号の出願日の権利を主張し、その開示を本願に参照として組み込む。
【０００２】
例えば、エレクトロクロミック装置のような薄膜装置は、断熱ガラスユニット（ＩＮＳＵＬＡＴＩＮＧ  ＧＬＡＳＳ  ＵＮＩＴ；ＩＧＵ）内に組み込まれたガラス基板上に堆積される。本特許出願は、装置上のバスバーに電気相互接続をはんだ付けする処理、機器、および、材料に関わる。
【背景技術】
【０００３】
エレクトロクロミックガラスは、電位の印可に応じて着色等の光学特性が変化するエレクトロクロミック材料よりなるため、装置は多かれ少なかれ透明となり、あるいは、多かれ少なかれ反射性を有する。典型的な従来技術のエレクトロクロミック装置は、対電極層と、対電極層と略平行に堆積されるエレクトロクロミック材料層と、エレクトロクロミック層から対電極層を離間させるイオン伝導性層とを含む。更に、対電極層とエレクトロクロミック層と略平行であり、接触している二枚の透明な導電層も設けられている。
【０００４】
対電極層、エレクトロクロミック材料層、イオン伝導性層、および、導電層を構成する材料は公知であり、例えば、本願に参照として組み込む米国特許出願第２００８／０１６９１８５号公報に記載されており、略透明な酸化物または窒化物であることが望ましい。例えば、それぞれの導電層を低電圧電源に接続することでエレクトロクロミック装置の層状構造にわたって電位が印可されると、対電極層に蓄えられたＬＩ＋イオン等のイオンが対電極層からイオン伝導性層を通って、エレクトロクロミック層まで流れる。
【０００５】
更に、電子は、対電極層から低電圧電源を含む外部回路を回ってエレクトロクロミック層に流れ、対電極層とエレクトロクロミック層において電荷中性を維持している。エレクトロクロミック層へのイオンや電子の移動により、補完的ＥＣ装置におけるエレクトロクロミック層、更に、任意には対電極層の光学特性が変化し、エレクトロクロミック装置の着色、更には、透明性が変化する。
【０００６】
本願で用いるように、「断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）」なる用語は、縁に沿ってスペーサ（金属、プラスチック、発泡体、樹脂系）によって離間され、層間に「断熱空間」（または、他の気体、例えば、アルゴン、窒素、クリプトン）といった空所を形成するよう封止された二枚以上のガラスを意味する。ＩＧＵは、本願で更に説明するように、内部ガラスパネルとＥＣ装置とを有する。
【０００７】
電子装置への電気接続は、接着接合されたスペーサの外部にある厚膜銀（ＡＧ）はんだタブによって実現される。はんだタブは、ＩＧＵ内にある導電装置層と接触する厚膜ＡＧバスバーに電気接続される。電力を供給するワイヤは、バスバーにはんだ付けされ、バスバーはスペーサの外部にあるはんだタブで終端している。はんだタブへの取り付けが行われる二枚のガラス基板間の空間は狭く、高さも約６ＭＭ（ミリメートル）未満である。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、超音波はんだ付け工具およびはんだ付け方法に関わる。本開示の一態様によるはんだ付け工具は、少なくとも一つのリブによって超音波はんだ付け素子が固定されたハンドルを有する。超音波はんだ付け素子は、好ましくは、はんだこて先の頭部にトラフを設けることで断熱ガラスユニットの平行な基板間で動作し得るはんだこて先を受容するよう適応される。
【０００９】
本開示の一態様によるはんだ付け工具のリブは、追加的な相互接続素子を組み込むよう適応される。追加的な相互接続素子の一つは、はんだこて先の頭部に対して略平行に搭載されて、はんだ付け工具の動作中に頭部の角ピッチを正確に反映する、バブルレベルでもよい。
【００１０】
本開示の一態様によるはんだ付け工具は、工具に電源を直接的に投入するトリガを使用してもよい。トリガは、デジタルタイマ回路に信号を送ることで工具に電源を投入してもよい。デジタルタイマ回路は、超音波はんだ付け素子に電源を投入するスイッチと、はんだ付け工具上の表示ＬＥＤと、はんだ付けサイクルが完了した際に表示する可聴信号生成器とを含むことが望ましい。
【００１１】
本開示の一態様によるはんだ付け工具は、所望のはんだ接合場所にはんだを供給することができる自動供給はんだ工具である。自動工具は、はんだロール、駆動ローラ、ギアモータ、および、はんだ供給管を含む相互接続素子が少なくとも一つのリブに搭載されていてもよい。
【００１２】
本開示の一態様による自動はんだ付け工具において、少なくとも一つのリブにはんだロールが搭載され、はんだロールに駆動ローラが搭載され、駆動ローラにはんだ供給管が搭載されてもよい。ギアモータは、駆動ローラに搭載されて駆動ローラを回転するよう適応される。駆動ローラは、はんだ供給管を通じてはんだロールからはんだを移動してもよい。はんだは、はんだこて先の頭部において供給管から出現する。
【００１３】
本発明の一態様によるギアモータは、固定容量のはんだをはんだ付け用頭部に供給してもよい。別の実施形態では、ギアモータは、供給するはんだの容積を変更するよう調節可能でもよい。
【００１４】
本開示の一態様によるはんだ付け工具は、トラフを含むはんだこて先の頭部を有してもよい。はんだ供給口は、こて先の外表面からトラフまで延在してもよい。供給口は、供給管からトラフまではんだを運ぶよう適応される。本開示の別の態様では、はんだ供給口に入る前に供給管からのはんだを受容し融解するよう適応されるはんだウェルが使用されてもよい。
【００１５】
本開示の別の態様は、トラフを含む頭部を有する細長い部材であるはんだこて先に関わる。トラフは、はんだ付け処理中ワイヤを囲むよう適応され、はんだ付け素子に対して略水平に方向付けられ得る。はんだ供給口は、はんだこて先の外表面からトラフに延在し、毛細管現象によってはんだを運ぶような大きさに形成されることが好ましい。本開示の一態様によると、トラフは放物線状の輪郭を有する。はんだこて先はまた、はんだ供給口に入る前にはんだを融解するはんだウェルを有してもよい。
【００１６】
本開示の一態様によるはんだ接合を形成する方法は、望ましくは、クランプを使用する。クランプは、筐体と、上顎と、下顎と、スレッドと、ばねとを有する。筐体は、スレッドを受容するチャンバーを有し、スレッドは、チャンバー内で少なくとも一次元に自由に移動可能である。ばねもチャンバー内に位置される。上顎は筐体に接続され得、下顎はスレッドに接続され得る。ばねは、上顎と下顎を互いに近接した状態で維持するようスレッドと筐体に力を付与し得る。
【００１７】
クランプの一態様によると、筐体から延在するスタブ、および、スレッドから延在するビームが設けられてもよい。ビームは、筐体におけるスロットによって画成される経路に沿って自由に移動可能である。ビームとスタブは同一方向に延在されるため、オペレータは片手でスタブに対してビームの位置を調節することができ、上顎と下顎の近接さを変更することができる。本開示の別の態様によると、下顎には保護材料が取り付けられていてもよい。
【００１８】
本開示の一態様による、はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けする方法は、望ましくは、はんだ付けされるべきワイヤを準備するステップと、はんだタブを洗浄するステップと、はんだタブ上にワイヤを位置決めするステップと、クランプを用いてワイヤを定位置に固定するステップと、ワイヤをはんだ付けするようはんだ付け工具を位置決めするステップと、はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けするステップと、を備え、はんだ接合は絶縁ガラスユニットの層間の空間に形成される。
【００１９】
別の態様による、ワイヤを超音波的にはんだ付けする方法は、精密な容積のはんだをはんだ接合に運ぶことで理想的なはんだ接合を形成し、最小限のはんだで所望の引っ張り強さを有するはんだ接合を形成することを含み得る。ある実施形態では、はんだは、精密な容積のはんだが使用されることが確実になることを補助するよう、はんだ付け処理の前にワイヤに事前に塗布されてもよい。別の実施形態では、はんだは、自動供給はんだ付け工具を用いてはんだ付け処理中に運ばれてもよい。
【００２０】
本開示の一態様によると、はんだ接合の質は、接合に供給されるはんだの容積やはんだ付け工具とワイヤとの間の接触持続時間をモニタリングすることで制御され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明の技術的内容のより完全な理解およびその様々な利点は、添付の図面を参照する以下の詳細な説明を参考することで明らかとなるであろう。
【図１】図１は、本発明のはんだ付け工具の例示的な実施形態を示す図である。
【図２】図２は図１のはんだ付け工具の上面図である。
【図３】図３は、図１のはんだ付け工具の断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、製造の多数の段階における、本発明によるはんだこて先の一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのはんだこて先の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態によるはんだこて先の頭部を示す拡大図である。
【図６】図６は、動作中のはんだこて先の分離図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態による、使用中のはんだ付け工具、クランプ、ワイヤ、および、ＩＧＵを示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態によるクランプを示す図である。
【図９】図９は、本発明によるクランプの変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＩＧＵにワイヤを固定するクランプを示す分離図である。
【図１１】図１１は、図７のはんだこて先、ワイヤ、および、クランプを示す拡大図である。
【図１２】図１２は、理想的なはんだ接合の拡大図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、図１２の理想的なはんだ接合の断面図である。
【図１３】図１３は、事前に形成されたはんだが取り付けられたワイヤの側面図及び正面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施形態によるワイヤをはんだ付けする処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本願で開示する発明は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は本発明の原理および有用性を例示するものに過ぎないことは理解されるであろう。したがって、例示する実施形態に多数の変更が加えられてもよく、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の配置が考えられ得ることも理解されるであろう。
【００２３】
全体的な処理の流れ
例えば、米国特許第５，３２１，５４４号、第５，４０４，２４４号、第７，３２７，６１０号、第７，５９３，１５４号、および、第８，４８２，８３７号に記載されるように、当業者に公知の方法によって薄膜および他の構造がガラス装置基板上に堆積される。
【００２４】
厚膜銀（ＡＧ）ペーストは、装置の少なくとも一部分を横切ってはんだタブで終端するバスバーを形成するよう塗布される。ペーストは、乾燥されて燃やされることによって、はんだ付け可能なバスバーを形成する。ある実施形態では、バスバーは３８０乃至４２０°Ｃで燃やされる。
【００２５】
ある実施形態では、バスバーは、単一のガラスシート上、多層（２枚以上）ラミネート構造上に配置される、または、ＩＧＵの一部である。ある実施形態では、マルチワイヤケーブルは、ＩＧＵスペーサに取り付けられ、個々のワイヤは適当なはんだタブにルーティングされる。ある実施形態では、厚膜ＡＧはんだタブに後にはんだ付けされ得る各ワイヤに、制御された量のはんだが直接的に添えられる。ある実施形態において、ワイヤは、はんだタブ上で位置決めされ、クランプまたは他の機構によって定位置に保持されることで、ガラス縁が損傷されず、はんだフローの程度が制御される。ある実施形態では、はんだ付けされた領域はコーティングされ、その後、二次的なＩＧＵシールが適用される。最後に、薄膜ＩＧＵがテストされる。
【００２６】
図１を参照するに、本発明によるはんだ付け工具１０を示す。ある実施形態では、はんだ付け工具１０のハンドル１１は、オペレータの掌に合うように形成されている。図示する実施形態におけるハンドル１１は、一般的に長方形であり、互いに対して略鏡像となる二片よりなる。これら二片は、図２に示す線Ａ−Ａについて鏡像をなしている。また、これらの片はねじ止め、圧入、接着、溶接、または同様の方法で接合される。図示する実施形態では、組み立てられたハンドル１１の長さは約５インチ、幅は２インチ、奥行きは１インチである。ある実施形態では、ハンドル１１は、プラスチック、炭素繊維、ケブラー、樹脂、アルミニウム、または他の複合材料等の軽量材料よりなる。
【００２７】
ハンドル１１は、ハンドル１１の前部に、はんだ付け素子３０に電源を投入するトリガ１２を有する。ある実施形態では、トリガ１２は、はんだ付け工具１０の動作を快適にするために、はんだこて先４０と同じ方向を向いている。トリガ１２は、ハンドル１１を把持した際にユーザの人差し指が位置決めされるプラットホーム１３に隣接して、ハンドル１１の上部に位置し得る。
【００２８】
図示する実施形態では、プラットホーム１３は、トリガ１２の上方でハンドル１１の上部に接続されている。ある実施形態では、プラットホーム１３は、製造費を下げるために、ハンドル１１の一部として成形される長方形の板でもよい。他の実施形態では、プラットホーム１３は別途製造され、当然のことながら使用される材料に応じて、ねじ止め、接着、溶接、または、二つの物体を一緒に固定する同様の方法によってハンドル１１に取り付けられてもよい。プラットホーム１３は、はんだ付け素子３０を固定するための十分なベースを提供するよう、必要に応じてハンドル１１の上部の周囲を超えて延在してもよい。したがって、プラットホーム１３の大きさは、はんだ付け工具１０において使用されるべきはんだ付け素子３０によって決定される。ある実施形態では、プラットホーム１３は、はんだ付け素子３０の外ケーシング１５の直径よりも広いため、リブ１４をプラットホーム１３から延在して外ケーシング１５の周りに配置することができる。ある実施形態では、プラットホーム１３は、均一の厚さを有するはんだ付け素子３０の外ケーシング１５のセグメントと少なくとも同じ程度に長い。
【００２９】
図１に示す実施形態におけるはんだ付け素子３０は、超音波はんだ付け素子、例えば、ＭＢＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ  ＧＭＢＨ  ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣ  ＳＯＬＤＥＲＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＳ−９２１０である。本実施形態におけるはんだ付け素子３０は略円筒形の外ケーシング１５を有する。外ケーシング１５は、熱伝導性の低いプラスチックよりなるため、はんだ付け素子３０の動作中に触れても冷たいままである。図示する実施形態では、スリーブ１６が外ケーシング１５から延在し、該スリーブ１６ははんだこて先４０を含む。スリーブ１６は、はんだ付け素子３０の一部である加熱装置（図示せす）によって生成される熱に耐えるよう金属よりなり得る。電力は、ハンドル１１からはんだ付け素子３０の裏まで延びているワイヤによってはんだ付け素子３０に供給される。図示する実施形態におけるはんだ付け素子３０の外ケーシング１５の長さは約１０インチ、直径は２インチである。スリーブ１６は、約０．２５から１インチの直径を有し、外ケーシング１５の前部から約５．２５インチだけ延在している。はんだ付け素子３０は、プラットホーム１３の上部に位置決めされ、リブ１４によって囲まれている。リブ１４は、プラットホーム１３からはんだ付け素子３０の側部に沿って上方に延在している。リブ１４自体は、はんだ付け工具１０の中線（図２の線Ａ−Ａ）に到達する。このため、ハンドル１１の二つの半部分が接合されると、リブ１４の自由端部が他方の半部分からの対応するリブ１４と接触するか略接触して、互いと固定される。これにより、はんだ付け素子３０は定位置でロックされる。一実施形態では、半部分を固定するためにねじが使用される。溶接、接着、圧入等を含む、リブ１４の半部分を互いと取り付ける別の方法が使用されてもよい。図示する実施形態におけるリブ１４の長さは約１．２５インチであるが、リブ１４の厚さや方向付けに応じて１インチから４インチの範囲でもよい。ある実施形態では、はんだ付け素子３０のうちの約１から２インチが最大後部にあるリブ１４を超えて延在している状態で、リブ１４は、互いと約０．７５インチから１．５インチ離間されている。他の実施形態では、はんだ付け工具１０は二つのリブ１４だけを有し、1つはプラットホーム１３の前部、もう1つはその後部に設けられる。はんだ付け工具の各半分におけるリブ１４は隣接するリブと平行でもよく、あるいは、幾つかのリブ１４は安定性を更に高めるために収束されてもよい。ある実施形態では、リブ１４は、二つの半部分が接合された際にはんだ付け素子３０を囲む固体片によって置き換えられてもよい。
【００３０】
ある実施形態では、リブ１４は、はんだ付け工具１０の別の特徴としての搭載装置である。例えば、ブラケット５７は、はんだ付け工具１０の設計において全ての追加的な相互接続素子を搭載するためにプラットホーム１３を支持するかプラットホーム１３として機能するよう組み込まれ、リブの一部として成形されてもよい。一実施形態では、図１に示すように、追加的な相互接続素子は、はんだロール５４、精密ローラ駆動ギアモータ５６、および、および、はんだ供給管５３を含み得る。
【００３１】
図３は、はんだ付け工具１０の断面図を示す。ハンドル１１は、はんだ付け工具１０の中線に向かってプレート３５から垂直方向に延在する壁３３、３７、３００を有し、壁３３、３７、３００はハンドル１１の空洞を画成する。ある実施形態では、前壁および後壁３５、３７は互いに対して略平行であり、底壁３００はプラットホーム１３に対して略平行である。ある実施形態では、壁３３、３７、３００、プラットホーム１３、および、リブ１４を含むハンドル１１の各半部分は、成形処理によって固体片として形成されることが好ましい。他の実施形態では、ハンドル１１は、工具の一つ以上の素子を構成する別個の片より構成され、はんだ付け工具１０を製造するために使用される材料に応じてねじ止め、溶接、接着、または他の適当な手段によって組み立てられる。ある実施形態では、ハンドル１１の空洞は、はんだ付け素子３０の質量と釣り合いをとり工具のバランスをよりよくするために重りを含んでもよい。
【００３２】
ある実施形態では、前壁３５および後壁３７は切り込みを有するため、電源（図示せず）をスイッチ３２、続いて、はんだ付け素子３０に接続するようハンドル１１の空洞に電力線１７、１８を出入りさせることできる。
【００３３】
ある実施形態では、前壁３３は、トリガ１２がオペレータに押圧されると移動し、それにより、瞬時接触スイッチ３２が作動してはんだ付け素子３０に電力が供給されるような大きさに形成される。図３に示す実施形態では、トリガ１２が握られるとばね３４はトリガアンカー３１に対して圧縮され、瞬時スイッチ３２に回路を完成させてはんだ付け素子３０に電力を供給させる。トリガ１２が解放されると、ばね３４は跳ね返されてトリガ１２が元の位置に押し戻されるため、回路が壊されはんだ付け素子３０への電力供給がオフにされる。
【００３４】
ある実施形態では、スイッチ３２は、電源内に位置するデジタルタイマ回路への入力となる低アンペア定電圧接触スイッチである。ある実施形態では、デジタルタイマ回路は、はんだ付け素子３０に電源を投入し、バブルレベル７０（図７参照）の下に位置するＬＥＤ（図示せず）をオンにし、可聴信号生成器を作動してオペレータにはんだ付けサイクルが完了したことを示す。ある実施形態では、はんだ付け素子３０への電力は、約４乃至６秒間デジタルタイマ回路によって供給される。その後、タイマは、はんだ付け素子への電力供給をオフにした後約１乃至３秒間ＬＥＤをオフにする。ある実施形態では、可聴信号は、電力がＬＥＤに供給されている間は活性化され、ＬＥＤと同時にオフにされる。これにより、はんだ付け処理が完了し、はんだこて先がはんだ接合から取り除かれてもよいことがオペレータに示される。
【００３５】
他の実施形態では、プッシュボタン、トグル、ロッカー、スライド、回転スイッチ等の異なるタイプのスイッチが同じで効果で使用され得る。スイッチ３２は、はんだ付け素子３０の電力要件に耐えられるような大きさに形成されなくてはならない。したがって、選択されたはんだ付け素子によって、使用され得るスイッチが決定される。より多くの電力を必要とするはんだ付け素子は、より高い電力引出に耐えることができるスイッチを必要とする。
【００３６】
図３に示す実施形態では、スイッチ３２およびトリガ１２のためのアンカー３６は、ハンドル１１の空洞においてプレート３５の一部として形成される。アンカー３６は、スイッチ３２およびトリガ１２を収容するように形成されている。アンカー３６は、ハンドル１１の二つの半部分を一緒に接合するためにも使用され得る。ある実施形態では、二つの半部分が一緒に配置されると、アンカー３６が整列され、ハンドル１１の外部から両アンカー３６にねじが挿入されて半部分が分離されることが防止される。他の実施形態では、アンカー３６は、はんだ付け工具１０を製造するために使用される材料に応じて圧入、接着、溶接、または他の適当な方法を通じて一緒に合されるよう適応され得る。
【００３７】
ある実施形態では、ハンドル１１は、使用中にオペレータの快適さを向上させるよう側部にグリップパッドが取り付けられている。
【００３８】
ある実施形態では、プラットホーム１３は、前壁３３および後壁３７に隣接し、はんだ付け工具１０の前部から後部に実質的に方向付けられている。プラットホーム１３は、はんだ付け素子３０を固定するためのベースを提供する。プラットホーム１３の上部から底部までの厚さは、約０．２５から２インチの範囲にある。図示する実施形態では、プラットホーム１３の厚さは約０．３から０．７５インチである。プラットホーム１３は、はんだ付け素子３０の重さや、超音波はんだ付け工具１０の動作中に生成される振動に耐えるよう十分な厚さを有さなくてはならない。
【００３９】
ある実施形態では、図１に示すように、はんだ付け素子３０の外ケーシング１５はリブ１４によってプラットホーム１３に固定されている。ある実施形態では、はんだ付け素子３０には、ハンドル１１の空洞内にあるスイッチ３２から、後壁３７における切り込みを通って、はんだ付け素子３０の裏まで延びているワイヤ１７によって電力が供給される。他の実施形態では、ワイヤ１７はスイッチ３２から、プラットホーム１３を通って、はんだ付け素子３０の側部または底部までルーティングされてもよい。ワイヤ１７で供給される電力は、はんだ付け素子３０の要件によって決定される。ある実施形態では、電力は、超音波要件については５から１５ワットの範囲にあり、加熱装置については８０ワットである。
【００４０】
ある実施形態では、例えば、ソノトロード等の超音波振動素子は、外ケーシング１５に一体化されている。ある実施形態では、ソノトロードは、スリーブ１６と同軸なこて先軸３８と整列されてもよい。こて先軸３８の直径は、約０．３から０．６インチの範囲にある。ある実施形態では、スリーブ１６は外ケーシング１５の前部から延在し、加熱装置、例えば、セラミックヒータ（図示せず）を含んでもよい。はんだ付け工具１０を使用するために、こて先はスリーブ１６を通って軸３８に挿入されてもよい。
【００４１】
図４は、本発明によるはんだこて先４０を示す。ある実施形態では、こて先は、はんだ付け素子３０の製造業者によって提供される在庫品である未使用のこて先４１から製造され得る。ある実施形態では、はんだこて先４０は、鋼、鉄、アルミニウム等の金属よりなり、約０．５から１インチの直径と約７．４から１４インチの長さを有する。
【００４２】
はんだこて先４０は、その先端部にテール部４２を有し、テール部４２は、はんだ付け素子３０のこて先軸３８内に嵌合されるような大きさに形成される（図３）。当業者には、超音波（図示せず）が著しく吹き抜けることなく、また同時に、テール軸３９とテール部４２の壁間で不要な摩擦を生じる程ぴったりと嵌合させないようテール部４２に圧力を加えるために、テール軸３９の直径に対して十分な直径をテール部４２が有さなくてはならないことが理解されるであろう。ある実施形態では、テール部４２は、約０．３から０．６インチの直径と約０．１５から０．５インチの長さを有し、その後端部の面ははんだこて先４０の前後方向に対して横切っている。はんだ付け素子３０のソノトロードは、高周波音波を放射し、該高周波音波はテール部４２の面に対して圧力を増加させて、図４Ｂに示す振動４０１の方向にはんだこて先４０を前後に振動させる。
【００４３】
ある実施形態では、テール部４２は肩部４３に隣接している。肩部４３は、こて先軸３８内に嵌合されてもよいが、テール軸３９より広くてもよい（図３参照）。はんだこて先４０が前後に振動すると、肩部４３はテール軸３９の出っ張り部３０１と接触して、テール部４２がソノトロードと接触して損傷させることを防止している。ある実施形態では、肩部４３の直径は約０．５から１インチであり、長さは約０．５から１インチである。肩部４３は、その側部に保持溝４４が切り込まれ、動作中にこて先を定位置に固定している。ある実施形態では、保持溝４４の長さは、０．１５から０．３５インチ、幅は０．２５から０．５インチ、および、奥行きは０．０５から０．２インチである。
【００４４】
はんだこて先４０のある実施形態では、スペーサ４５は肩部４３に近接している。スペーサ４５の直径は、約０．２から０．６インチの範囲にあり、長さは約４から５．５インチである。スペーサ４５は、はんだこて先本体４６に伝わった熱が本体４６からスペーサ４５および肩部４３を通ってテール部４２に伝動されて、テール部４２を熱膨張させその自由な動きを妨げることがないことを確実にするために十分な長さを有さなくてはならない。
【００４５】
ある実施形態では、こて先本体４６はスペーサ４５に近接している。本体４６の直径は、約０．６から１インチの範囲にあり、長さは約２から４インチの範囲にある。本体４６は、本体４６の前端部がスリーブ１６の前を通って突出している（図１参照）状態で、はんだ付け工具１０の動作中にはんだ付け素子３０のスリーブ１６内に実質的に位置決めされる。ある実施形態では、本体４６は、スリーブ１６に位置するはんだ付け素子３０の加熱装置によって加熱される。加熱装置は、トリガ１２がオペレータによって押圧された場合にだけ電力が供給されるはんだ付け工具１０の超音波特徴とは異なり、一定の温度を維持するよう常に電力が供給されるセラミックヒータでもよい。
【００４６】
ある実施形態では、ネック部４７は、本体４６に近接し、頭部４８およびネック部４７がＩＧＵの層間の狭い空間に嵌合されるよう本体４６よりも小さい直径を有する。ある実施形態では、ネック部４７の高さは約０．２から０．６インチの範囲内にある。ネック部４７の底部は、動作中にはんだこて先４０の底部がクランプ８０と接触している間、オペレータが前後に工具を円滑に操作することができるよう本体４６の底部と平行なままでもよい（図１１参照）。ネック部４７の長さは、約０．７５から３インチの範囲内にある。
【００４７】
ある実施形態では、頭部４８はネック部４７に近接しており、未使用のはんだこて先の約０．２から０．５インチを切り取り、以下に説明する接続と機械加工を実施することで形成される。他の実施形態では、頭部４８は、こて先の残り部分とは区別して製造されて、はんだこて先４０を形成するために使用される材料に応じてねじ止め、溶接、または、他の適当な手段を介してネック部４７に取り付けられる。頭部４８を形成するために切取り部分４００が使用された場合、はんだこて先４０の近接端部と合わさるよう一側に平坦な表面を形成するよう細工され、はんだこて先４０を形成するために使用される材料に応じて溶接、ねじ止め、接着、または、他の適当な手段を介して所定の位置に固定される。ある実施形態では、図４Ａに示すように、切取り部分４００は、ネック部４７の底部の下方で延在し得る。
【００４８】
ある実施形態では、切取り部分４００は細工されて、幅が約０．０１から０．３インチ、長さが０．２から０．５インチさ、および、奥行きが０．３５から１．５インチの範囲にある寸法の長方形の形状を有する頭部４８が形成される。ある実施形態では、ネック部４７と頭部４８は、同じ細工処理中に作成される。他の実施形態では、頭部４８とネック部４７は別々の製造処理によって形成され、その後、頭部４８は方法に適した材料によってはんだこて先４０に固定される。
【００４９】
ある実施形態では、頭部４８の底部に面が位置している。他の実施形態では、面は、はんだ付け用頭部４８上において任意の角度で方向付けられ得る。
【００５０】
ある実施形態では、トラフ４９は面上に位置している。トラフ４９は、面の一方の側から他方の側まで延在して水平なトラフ４９を形成している。トラフ４９が水平に方向付けられることで、はんだ付け工具１０の人間工学的な感触が改善される。トラフ４９が下方に方向付けられると、こて先がＩＧＵの層間の狭い空間に嵌合されるようはんだ接合の上方の低い高さでこて先が操作されることが可能となる。トラフ４９により、はんだこて先４０の頭部４８は、はんだ付けされるべきワイヤを囲うことができ、それにより、以下に説明するように高品質なはんだ接合が形成される。トラフ４９の大きさは、はんだ付けされるべきワイヤの大きさに影響されると考えられる。
【００５１】
ある実施形態では、トラフ４９の長さは約０．１から１インチ、奥行きは０．１から１インチの寸法の範囲を有する。図４Ａに示す実施形態では、トラフ４９の長さは約０．０５インチ、幅は０．５インチ、奥行きは０．５インチであり、結果として、約０．０１２５立方インチの容積を有するトラフ４９が得られる。頭部４８とトラフ４９に対して様々な値が示されたが、より大きいあるいはより小さい直径のワイヤを収容するよう、または、より多くのあるいはより少ないはんだを使用するはんだ接合を形成するために寸法が調節され得ることが当業者には理解されるであろう。トラフ４９は、図６に示すように、両側が開いていてもよく、また、はんだ接合６３のフィレット形状の縁を形成するよう放物線形状を有してもよい。ある実施形態では、トラフ４９の形状により、はんだ付け処理中にはんだこて先４０によってワイヤが損傷される可能性が低下する。これは、トラフ４９によってはんだこて先４０がワイヤと接触し難くなるためである。
【００５２】
図５に示す実施形態のトラフ４９は、既知の厚さのワイヤに対して理想的なはんだ接合を形成するような大きさに形成されている。ある状況では、理想的なはんだ接合は、ワイヤの両側に平滑なフィレットを有し、該フィレットは平滑で且つ光沢のある表面を有し、ワイヤの半径に略等しい半径を有する。
【００５３】
他の実施形態では、理想的なはんだ接合は、ワイヤの両側に一貫したフィレットを有し、接合の要求される引っ張り強さ試験を満たしているか上回っているはんだ接合である。ＩＧＵが使用される適用法は、必要な引っ張り強さを決定するために使用され得る。ある適用法では、例えば、高い風荷重環境等、他よりも高い引っ張り強さを必要とする。ある実施形態では、平行な引っ張り試験において約２５Ｎから９０Ｎの強さを示している。
【００５４】
ある実施形態では、約０．０００１から０．０００５立方インチのはんだといった最小限のはんだを用いて理想的なはんだ接合を形成することが望ましい。
【００５５】
トラフがより大きいと、引っ張り強さがより大きいはんだ接合が形成されるが、より小さいトラフで使用されるよりも大きい容積のはんだを必要とする。また、トラフがより大きいと、はんだ付け処理中に基板加熱が増加する。これは、はんだを融解させるためにより長期間はんだこて先をＩＧＵに近接させておく必要があり、ガラス基板の縁近くの熱応力によって損傷し得るからである。トラフがより小さいと、必要となるはんだの量が減少するが、はんだ接合の引っ張り強さも低下する。使用するはんだ量が減少すると、高価なはんだ（例えば、９７／３インジウム銀）が使用される場合に顕著な経済的恩恵を受けることができる。図６に示すように、理想的なはんだ接合により、はんだはワイヤを完全に囲うことができる。理想的なはんだ接合６３は、端部並びに側部（図１２Ａ参照）にフィレット形状１２２（図１２参照）を有するため、垂直縁によって形成される弱い接合が減少する。
【００５６】
一変形例では、図５に示すように、ネック部４７と頭部４８は、トラフ４９内から延在し、頭部４８を通って、ネック部４７の上側に出現するはんだ供給口５１を有する。ある実施形態では、はんだ供給口５１の直径はネック部４７の上部を突破する前に増加して、はんだウェル５２を形成する。はんだ６０は、はんだウェル５２に配置され、供給口５１を通ってトラフ４９に流される前にはんだウェル５２で融解される。ある実施形態では、供給口５１の直径は、供給口５１を通ってトラフ４９まではんだを運ぶ機構として毛細管現象を利用するような大きさに形成される。供給口５１の大きさは、直径が約０．０１から０．０５インチ、長さが０．１から０．５インチの範囲である。はんだウェル５２の直径は約０．０５から０．１インチであり、長さは０．１から０．３インチの範囲である。はんだウェル５２および頭部４８は、ウェル５２内のはんだを鵜愉快するために約２３０°Ｃ＋／−１０°Ｃに加熱され得る。はんだを融解するために必要な温度は、使用するはんだの種類に依存する。ある実施形態では、米国インジウム株式会社（ＩＮＤＩＵＭ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＡＭＥＲＩＣＡ）から入手可能な共晶９７／３インジウム銀はんだが使用され、その融点は１４０°乃至１５０°Ｆである。熱は、はんだ付け素子３０の加熱装置によって供給される。熱は、熱伝導を介してはんだこて先４０中を移動して、はんだウェル５２を加熱する。ある実施形態では、はんだ６０は、はんだ付け工具１０のはんだ供給管５３からはんだウェル５２に堆積され得る。
【００５７】
図７に示すように、はんだ付け工具１０の一実施形態はバブルレベル７０を含んでもよい。バブルレベル７０は、動作中に代替のはんだ付け工具７４をユーザが正しく方向付けられるよう補助して、ＩＧＵの任意の面と偶発的に接触することを防止する。図示する実施形態におけるバブルレベル７０は、代替のはんだ付け工具７４のリブ１４によって形成される表面に搭載される。ある実施形態では、レベル７０は、ねじ止め、接着、または、他の方法で表面に永久的に固定され得る。他の実施形態では、レベル７０は、オペレータがはんだ付け工具を正しく使用できるよう訓練するために、代替のはんだ付け工具７４に一時的に固定されてもよい。オペレータが十分なスキルを持っていると判断されると、バブルレベル７０は取り外されるため、代替のはんだ付け工具７４の重さと大きさが減少され、同時に、動作中のはんだこて先４０の可視性が向上される。ある実施形態では、レベル７０は代替のはんだ付け工具７４の前部から後部に方向付られ、バブルレベル７０がこて先本体４６の水平ピッチを反映するようこて先本体４６と略平行に配置される。
【００５８】
図１を再び参照するに、ある実施形態では、はんだロール５４、はんだ駆動ローラ５５、精密ローラ駆動ギアモータ５６、および、はんだ供給管５３は、本発明のはんだ付け工具１０と組み合わされて自動供給超音波はんだ付け工具を構成する。ある実施形態では、自動供給はんだ付け工具を使用することで、はんだ付け処理の前にワイヤにはんだを事前塗布するステップを排除することができ、それにより、はんだ付けされるべきワイヤを準備するために必要な努力が減少される。
【００５９】
図１に示す実施形態では、ブラケット５７は、リブ１４の一部として構成され、はんだロール５４を収容し、動作時には自由に回転できるようにしている。同じブラケット５７が精密ローラ駆動ギアモータ５６およびはんだ供給管５３も支持するよう適応され得る。ある実施形態では、ギアモータ５６は、ロール５４から接線方向にはんだを引きはがし、はんだを供給管５３に押し込みはんだ付け用頭部４８にまで運ぶよう位置決めされるローラ（図３参照）を回動させる。ギアモータ５６は、はんだ付け素子３０に電力を供給するために使用されるものと同じトリガ１２によって作動され得る。ギアモータ５６は、各はんだ接合を形成する際に、はんだが無駄にならないことを確実にするために精密な量のはんだをはんだ付け用頭部４８に運ぶことができ、結果として、最小限のはんだを使用してはんだ接合を形成することができる。ある実施形態では、ギアモータ５６は、ギアモータ５６に電力が供給される度にオペレータがより多くのあるいはより少ないはんだをはんだ付け用頭部４８に供給することができるよう調節可能である。
【００６０】
ある実施形態では、ギアモータ５６は、トリガ１２が押圧されている全継続時間にわたってはんだ付け用頭部４８にはんだを供給し続けてもよい。他の実施形態では、ギアモータ５６は、トリガ１２が押圧される度に固定の期間にわたってはんだを供給し、はんだこて先がはんだ接合を形成し続けはんだ付け処理を完了するまで、はんだの供給を停止する。
【００６１】
ある実施形態では、バブルレベルは、オペレータが自動供給はんだ付け工具の恩恵を利用しつつはんだ付け素子のピッチを観察することができるよう、自動供給はんだ付け工具と組み合わされる。
【００６２】
図８を参照するに、本発明によるクランプ８０の一実施形態が示される。ある実施形態では、クランプ８０は、上顎８１および下顎８２を有する。上顎８１は、アンカー８３を有し、アンカー８３の高領域から二本のアーム８５が延在している。アーム８５の下方にあるアンカー８３の低領域にはバンパー８４が設けられている。ある実施形態では、バンパー８４は、アーム８５におけるアパーチャ８６がワイヤ、および、ワイヤがはんだ付けされるはんだタブ６１と正確に整列されるよう補助する。アパーチャ８６は、バンパー８４がガラス基板７２の外縁と接触するまでＩＧＵの層間の空間にアーム８５が挿入されると正確に整列される（図１０参照）。
【００６３】
アンカー８３は、その上面に凹状の窪み１００を有することで、はんだ付け工具の動作中に適切なクリアランスを確保している。ある実施形態では、窪み１００は、使用中にはんだ付け工具１０のスリーブ１６を支持し案内するよう使用され得る。凹状の窪み１００の半径は、はんだ付け工具１０のスリーブ１６の半径より大きくてもよい。ある実施形態では、窪み１００の半径は約０．２５から０．５インチである。ある実施形態では、半径がより大きいと、動作中にはんだ付け工具１０がアンカー８３の中心に残留するよう影響を及ぼすが、はんだ付け工具１０は必ずしも固定のスポットに限定されない。ある実施形態では、アーム８５は、アンカー８３から離れるように延在し始めると膜によって接続されたままの状態が維持される（図１０参照）。膜は、アンカー８３の凹状の窪み１００に類似する谷部８７を有し、はんだ付け工具１０の動作中にはんだこて先４０を支持し得る。しかしながら、谷部８７は、窪み１００よりわずかに高められることで、リップ部１０１を形成する。ある実施形態では、リップ部１０１は、オペレータがＩＧＵにはんだこて先４０を深く挿入しすぎてＩＧＵスペーサ７３と接触し損傷させることを防止する。はんだ付け処理中にはんだこて先４０が谷部８７に沿って移動すると、はんだ付け工具１０のスリーブ１６はリップ部１０１と接触して、更なる挿入が防止される（図１１参照）。
【００６４】
上顎８１のアーム８５は、ＩＧＵ７１のガラス基板７２とアーム８５の底面が接触できるようにしてアンカー８３から離れるように延在する。ある実施形態では、アーム８５の幅は約０．２から０．５インチであり、長さは約０．４から０．７５インチである。アーム８５の高さは、ＩＧＵ７１の層間の空間の大きさ未満でもよい。ある実施形態では、アーム８５の高さは約０．０２から約０．０７５インチの範囲にある。アーム８５は、その間に隙間を画成し、該隙間にワイヤがはんだ付けされるよう位置される。アーム８５の下面８０６もワイヤ用のアパーチャ８６を有し、動作中にはんだ付けされるべきワイヤを所定の位置で固定しつつアーム８５の底面がＩＧＵ７１と接触することを可能にする。アパーチャ８６の奥行きおよび幅は、はんだ付けされるべきワイヤの大きさによって決められる。ある実施形態では、アパーチャ８６の奥行きおよび幅は等しく、約０．０２から約０．０５インチの範囲にある。アパーチャ８６は、ＩＧＵ７１上でのワイヤの位置決めと一致するよう水平方向に方向付られ得る。
【００６５】
ある実施形態では、上顎８１のアンカー８３は、クランプ筐体８８および顎８１の構成に基づいてねじ止め、接着、溶接、または、他の適当な方法を用いてクランプ筐体８８に固定され得る。ある実施形態では、上顎８１は、ＳＡＩＮＴ−ＧＯＢＡＩＮ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＰＬＡＳＴＩＣＳから製造されているＲＵＬＯＮ  ＬＲ、ＰＴＦＥプラスチック等の耐温度性、焦げ付き防止性、ひっかき防止性の材料より製造される。他の実施形態では、上顎８１はクランプ筐体８８の一部として構成され、同じ材料よりなる。
【００６６】
ある実施形態では、図８に示すように、クランプ筐体８８は略長方形であり、奥行きが約０．３から０．６インチ、幅が約０．５から１インチ、高さが約２から４インチの範囲の寸法を有する。ある実施形態では、筐体８８の上端部は、上顎８１を受容し固定するよう適応される。筐体８８は、顎スレッド８００、案内ロッド８０１、および、案内ばね８０２のためのチャンバー８９を画成する中央開口部を有する。ある実施形態では、チャンバー８９はクランプ筐体８８全体にわたって延在していない。チャンバー８９は、クランプ８０の他の構成要素を収容するよう十分な奥行きを有するが、全体的な強度を増加させて動作中のクランプ８０の変形を防止するよう実質的に固体の裏部分を有している。ある実施形態では、チャンバー８９は、奥行きが約０．２から約０．５インチ、幅が約０．２５から約０．７５インチ、および、高さが約１から約３インチの範囲の寸法を有する。
【００６７】
ある実施形態では、チャンバー８９は、ばね８０２および顎スレッド８００に対して、チャンバー８９の長さにわたって延在する一本以上の案内ロッド８０１を含む。案内ロッド８０１は、鋼、アルミニウム、または、他の同様の剛性材料よりなる。ある実施形態では、少なくとも一本の案内ロッド８０１は、チャンバー８９の外側に向かって位置決めされ、少なくとも一本の案内ロッド８０１はチャンバー８９の中心に向かって位置決めされる。外側の案内ロッド８０１により、スレッド８００は動作中にチャンバー８９中を上下に移動する際に適切に整列させられる。中心側の案内ロッド８０１により、ばね８０２並びにスレッド８００は適切に整列させられる。ばね８０２は、動作中にＩＧＵ７１に対して上顎８１および下顎８２を押し付けて所定の位置で保持するに必要な圧縮力を提供するよう、チャンバー８９の底部とスレッド８００に対して力を付与する。ある実施形態では、ばね８０２は、オペレータが片手でＩＧＵ７１に対してクランプ８０を取り付けたり取り外したりできる十分に小さな力、例えば、約３から５ポンドの圧縮力で圧縮される。
【００６８】
ある実施形態では、図１０に示すように、筐体８８から離れるように延在するスタブ１０３がクランプ筐体８８の裏に設けられる。スタブ１０３は、オペレータがクランプ８０を握る際にオペレータの指に適応するよう形成された凹状の下面を有する。図１０に示す実施形態では、スタブ１０３は、ビーム１０４用のスロット１０５の下方に位置する。
【００６９】
ある実施形態では、筐体８８は、３Ｄ印刷処理によって実質的に製造され得、組立時にはわずかな二次動作だけを必要とする。二次動作中に筐体８８に取り付けられる必要がある構成要素の一つはカバー８０４である。カバー８０４は、筐体８８の前部に取り付けられ、チャンバー８９の内部にスレッド８００とフランジ８０３を固定することができる。ある実施形態では、カバー８０４は、定位置に圧入され得る。他の実施形態では、カバー８０４は、選択された材料に応じてねじ止め、接着、溶接、または、他の適当な手段によって取り付けられ得る。
【００７０】
ある実施形態では、下顎８２は、アーム８５の下面８０６に対向する上面８０５を有する。上面８０５は、ＩＧＵ７１と均一な接触を維持するために略平坦であり、それにより、ガラス基板７２に対する不均一な圧力を回避することができる。ある実施形態では、上面８０５は、幅が約０．２から約０．５インチ、奥行きが約０．３から約０．７５インチの範囲の寸法を有する長方形である。
【００７１】
上面８０５は、顎フランジ８０３と上面８０５を接続する下顎基部８０７によって支持される。ある実施形態では、下顎８２は、クランプ筐体８８を形成するために使用されたものと同じ３Ｄ印刷処理および材料を用いて製造される。他の実施形態では、下顎８２およびフランジ８０３はポリマー、金属、または、他の固体材料よりなる。図８に示す実施形態では、フランジ８０３はねじ穴８１０を有するため、フランジ８０３はスレッド８００に取り付けられる。フランジは、スレッドトング８０８と合わさるよう裏側に溝を有してもよい。更に別の実施形態では、下顎８２は、動作中に基板７２が損傷したり、クランプ８０が予期しない動きを行うことを防止するために、追加的な保護材料（例えば、ゴム、シリコーン、等）を上面８０５に配置してもよい。ある実施形態では、材料は、感圧接着剤が塗布された１／１６インチの軟ゴムパッドでもよい。
【００７２】
ある実施形態では、スレッド８００はチャンバー８９内に配置されるが、チャンバー８９内を自由に上下に移動することができる。しかしながら、ばね８０２は、静止時にはチャンバー８９の上部でスレッド８００を維持するよう力を付与する。スレッド８００の形状は、チャンバー８９の内側輪郭に倣う。スレッド８００の形状は、ある実施形態では長方形である。スレッド８００は、クランプ８０の動作中に上下に移動することができるよう、チャンバー８９よりも長さが短くてもよい。スレッド８００は、チャンバー８９と比較して短いため、移動距離がより大きくなるが、より短いスレッド８００を設けたことで形成される隙間を埋めるためにより長いばね８０２を必要とし得る。ある実施形態では、スレッド８００は、ばねロッド８０１および外側の案内ロッド８０１の周りに嵌るよう切欠きを有する。
【００７３】
ある実施形態では、図１０に示すように、ビーム１０４は、スレッド８００の裏から筐体８８の裏にあるスロット１０５を通って延在する。ある実施形態では、ビーム１０４の上部は、使用中にオペレータの腕とビーム１０４との間に摩擦を生ずるようリリーフカット１０６を有してもよい。他の実施形態では、ゴムまたは同様の材料等、グリップを改善するためにビーム１０４の上部に他の材料が塗布されてもよい。更なる別の実施形態では、ビーム１０４の上部は平面な固体表面を有する。スロット１０５によって画成される路においてビーム１０４が上下に移動するとスレッド８００も相応じて移動するようにビーム１０４がスレッド８００に固定されてもよい。ある実施形態では、ビーム１０４はスタブ１０３と整列され、オペレータがスタブ１０３を指で把持し、ビーム１０４の上部を同じ手の親指で把持して二つを一緒に握ることでＩＧＵ７１に対してクランプ８０を適用したり取り除いたりするよう上顎８１と下顎８２を離間させるような距離だけ離間されている。
【００７４】
スレッド８００の前部は略平坦であり、スレッド８００上にフランジ８０３の溝を正しく整列させることを補助する、上部から底部までスレッド８００の長さにわたって前方に延在するトング８０８を有する。ある実施形態では、スレッド８００の前部には、一つ以上の位置でスレッド８００に対してフランジ８０３を接続する様々なねじ穴８０９が設けられているため、クランプ８０は調節可能となる。
【００７５】
図９は、厚手のラミネートまたはトリプルペインＩＧＵ構成と使用されるよう適応される広い開口クランプ９０を示す。図示する実施形態は、スレッド８００上のフランジ８０３の整列における個別変化を可能にするねじ穴８０９を示す。図示するねじ穴８０９は例示的に過ぎず、フランジ８０３が位置決めされ得る様々な場所を増加させるまたは減少させるよう、より多くの或いはより少ない量の穴が含まれてもよいことは理解されるであろう。調節可能なクランプ９０の他の実施形態では、フランジ８０３はスレッド８００に沿った任意の位置で固定され、特定の場所と整列される必要がない。
【００７６】
前述のとおり、理想的なはんだ接合とは最小限のはんだを用いながら要求された引張強さを実現するか上回る接合のことである。ある実施形態では、はんだ６０がワイヤ６２を完全に囲うはんだ接合６３を有することが望ましい（図６参照）。これは、ワイヤ６２がはんだタブ６１と接触している場合には生じない。したがって、ある実施形態では、はんだ付け処理中にワイヤ６２がはんだタブ６１から離されていることが望ましい。はんだ６０によって充填されるワイヤ６２とはんだタブ６１との間の隙間の大きさは、ワイヤ６２の大きさと、はんだ接合６３から所望される引張強さに基づいて決定され、接合６３が大きければ引張強さが高くなる。
【００７７】
ある実施形態では、ワイヤ６２とはんだタブ６１との間の間隔１２１を維持するために、図１２に示すようにワイヤ絶縁体１１０がスペーサとして機能する。はんだ付け処理の前には、絶縁体１１０は剥離されるか除去されてはんだ付けされるワイヤ６２の長さが露出される（図１１参照）。ある実施形態では、この長さは約０．０５から０．３インチの範囲にある。ワイヤ６２の露出は、はんだ付け処理が開始される前に行われてもよく、この場合、はんだ付け動作中に時間を節約することができる。ある実施形態では、絶縁体１１０の厚さは約０．００５から０．０２５インチの範囲にある。ある実施形態では、ワイヤ絶縁体１１０は、上述の自動供給はんだ付け工具と組み合わせてはんだ付け処理中にスペーサとして使用され得る。
【００７８】
他の実施形態では、図１３に示すように、はんだ６０は、はんだ付け処理中にはんだタブ６１にワイヤが接触することを防止するよう、露出されたワイヤ６２に事前に塗布されてもよい。ワイヤにはんだを事前に塗布することは、各はんだ接合について精密な量のはんだを供給するといった追加的な利点を有する。更には、事前に塗布されたはんだは、一旦はんだ接合が形成されるとワイヤの最終的な位置となると考えられ、結果として、接合の一貫した引きはがし強さが得られる。
【００７９】
ある実施形態では、幅が約０．１から０．２５インチの範囲にあるはんだリボン１３１は、露出されたワイヤの周りにスエージ加工される圧着される。他の実施形態では、はんだはワイヤの周りに鋳造される。ある実施形態では、はんだリボン１３１の外側半径は、ワイヤ６２がＩＧＵ７１のガラス基板７２上に配置された際にはんだ１３１がはんだタブ６１に接するようワイヤ絶縁体１１０の外側半径に等しい。
【００８０】
ある実施形態では、はんだリボン１３１付きのワイヤは、本発明のトラフ４９を有するはんだこて先４０を利用して、はんだタブ６１にはんだ付けされる。トラフ４９がはんだリボン１３１を囲うため、はんだは融解され放物線形状のはんだ接合６３が形成される。これはある実施形態では望ましい。
【００８１】
図１４は、本発明の一実施形態によるはんだ付け処理の方法を示すフローチャートである。ある実施形態では、処理は、ワイヤがはんだ付けされるよう準備される第一のステップ１４１から始められる。該準備は、ワイヤの露出部分がＩＧＵのはんだタブと整列するよう所定の場所においてワイヤから絶縁体を分離または除去することを含む。
【００８２】
ある実施形態では、第２のステップ１４２は、制御された研磨作用によって銀のはんだタブ６１から酸化上部層を除去するファイバーガラスペンではんだタブ６１を洗浄することによって始められる。他の実施形態では、細線ステンレス鋼ブラシが使用されてもよい。
【００８３】
ある実施形態では、第３のステップ１４３において、はんだタブ６１上に準備されたワイヤが位置決めされる。ある実施形態では、第４のステップ１４４が完了するまで、オペレータはワイヤを手動で定位置に保持してもよい。
【００８４】
ある実施形態では、第４のステップ１４４は、本発明のクランプ８０を用いてはんだタブ６１上でワイヤを定位置に固定することを伴う。ある実施形態では、オペレータは一方の手でクランプ８０動作しながら他方の手でワイヤ６２を定位置に保持してもよい。クランプ８０の顎８１、８２はオペレータによって開けられ、バンパー８４はＩＧＵ７１のガラス基板７２の外縁と接触して配置されてもよい。続いて、オペレータは、クランプ８０を調節してクランプ８０のアーム８５がはんだ付けされるべき露出されたワイヤ６２を囲うようにすることで、ワイヤ６２がアーム８５のアパーチャ８６と整列することを確実にし、ビーム１０４とスタブ１０３を解放することでクランプ８０の顎８１、８２を閉じてワイヤ６２を定位置に固定する。
【００８５】
ある実施形態では、第５のステップ１４５において、はんだこて先４０のネック部４７がクランプ８０の谷部８７と接触して、はんだ付け処理中にはんだ付け工具１０の横方向の位置決めを維持するよう、はんだ付け工具１０が位置決めされる。ある実施形態では、オペレータは、はんだこて先４０のトラフ４９がワイヤ６２と整列されていることを視覚的に確認し、トラフ４９がはんだ付けされるべきワイヤ６２を囲うようにこて先４０を適所に配置する。
【００８６】
ある実施形態では、第６のステップ１４６は、オペレータがはんだ付け工具１０に電源を投入する際に行われ、それにより、はんだタブ６１にワイヤ６２が超音波的にはんだ付けされる。ある実施形態では、オペレータは、形成されている通りにはんだ接合６３を視覚的に検査してもよい。続いて、オペレータは、接合が形成された後にはんだ付け工具１０への電源を解除してもよい。ある実施形態では、はんだ接合を形成するために、はんだこて先に電力が４乃至６秒間供給される。
【００８７】
ある実施形態では、オペレータは、はんだ接合を形成するためにはんだ接合場所ではんだを手動で塗布する必要がある。自動はんだ付け工具が使用される際等の他の実施形態では、はんだははんだ付け工具によって供給されてもよく、それにより、はんだ接合場所ではんだを手動で供給するといった義務からオペレータが解放される。
【００８８】
ある実施形態では、第７のステップ１４７は、オペレータが、はんだ接合６３をトラフ４９がもはや囲わなくなるまではんだこて先４０を上昇させることで、はんだ付け場所からはんだ付け工具１０を取り除く際に行われる。次に、オペレータはＩＧＵ７１からはんだ付け工具１０を移動させる。
【００８９】
ある実施形態では、オペレータがはんだ付け工具１０を除去して工具を話しておくと、第８のステップ１４８においてはんだ接合が凍らせられる。ある実施形態では、接合は約２乃至３秒間で凍らせられる。
【００９０】
ある実施形態において、第９のステップ１４９はオペレータがＩＧＵ７１からクランプ８０を取り除く際に行われる。オペレータは、ビーム１０４とスタブ１０３を把持して一緒に握ることで顎８１、８２を開け、クランプ８０が除去されるようにする。
【００９１】
ある実施形態では、図１４に示す処理は、ＩＧＵで所望される任意の数の接合をはんだ付けするに必要な回数だけ繰り返される。
【図１】
2016507378.tif 000003
【図２】
2016507378.tif 000004
【図３】
2016507378.tif 000005
【図４Ａ】
2016507378.tif 000006
【図４Ｂ】
2016507378.tif 000007
【図５】
2016507378.tif 000008
【図６】
2016507378.tif 000009
【図７】
2016507378.tif 000010
【図８】
2016507378.tif 000011
【図９】
2016507378.tif 000012
【図１０】
2016507378.tif 000013
【図１１】
2016507378.tif 000014
【図１２】
2016507378.tif 000015
【図１２Ａ】
2016507378.tif 000016
【図１３】
2016507378.tif 000017
【図１４】
2016507378.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月10日(2015.8.10)
【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】
ハンドルと、
はんだこて先を受容する超音波はんだ付け素子であって、前記はんだこて先が断熱ガラスユニットの平行な基板間で動作する、超音波はんだ付け素子と、
前記はんだ付け素子を前記ハンドルに固定するよう前記ハンドルから延在する少なくとも一つのリブと、を備えるはんだ付け工具。
【請求項２】
トラフを有するはんだこて先頭部を更に備える、請求項１記載のはんだ付け工具。
【請求項３】
デジタルタイマ回路に信号を送ることで前記はんだ付け素子に電源を投入するためのトリガを更に備える、請求項１記載のはんだ付け工具。
【請求項４】
前記デジタルタイマ回路は、はんだ付けサイクルが完了すると、可聴信号生成器を作動させる、請求項３記載のはんだ付け工具。
【請求項５】
前記リブは、前記リブに一つ以上の相互接続された素子を搭載するよう更に適応される、請求項１記載のはんだ付け工具。
【請求項６】
前記相互接続された素子の少なくとも一つは、前記はんだ付け用頭部に対して略平行に方向付けられるバブルレベルである、請求項５記載のはんだ付け工具。
【請求項７】
前記相互接続された素子の少なくとも一つは、前記リブに搭載されたはんだロールである、請求項５記載のはんだ付け工具。
【請求項８】
前記はんだロールに搭載された駆動ローラを更に備え、
前記駆動ローラは前記はんだロールからはんだを移動するよう適応される、請求項７記載のはんだ付け工具。
【請求項９】
はんだ付け処理中、ワイヤを囲うよう適応されるトラフを含む頭部を含む細長い部材を備える、はんだこて先。
【請求項１０】
前記トラフは、前記はんだ付け素子に対して略水平に方向付けられる、請求項９記載のはんだこて先。
【請求項１１】
前記トラフは放物線状の輪郭を有する、請求項９記載のはんだこて先。
【請求項１２】
前記頭部は、外面から前記トラフに延在するはんだ供給口を有する、請求項９記載のはんだこて先。
【請求項１３】
前記はんだ供給口は、毛細管現象を介してはんだを運ぶような大きさに形成される、請求項１２記載のはんだこて先。
【請求項１４】
前記はんだ供給口に接続されはんだを融解するよう適応されるはんだウェルを更に備える、請求項１２記載のはんだこて先。
【請求項１５】
はんだタブにワイヤを超音波的にはんだ付けする方法であって、
はんだ付けされるべきワイヤを準備するステップと、
前記はんだタブを洗浄するステップと、
前記はんだタブ上に前記ワイヤを位置決めするステップと、
クランプを用いて前記ワイヤを定位置に固定するステップと、
前記ワイヤをはんだ付けするようはんだ付け工具を位置決めするステップと、
前記はんだタブに前記ワイヤを超音波的にはんだ付けするステップと、を備え、
はんだ接合は、絶縁ガラスユニットの層間の空間に形成される、方法。
【国際調査報告】
2016507378.tif 000019
2016507378.tif 000020
2016507378.tif 000021