(57)【要約】本発明は、接合時に微小ジョイントメタルの切断が生じないようにして、かつ、ベースメタルや微小ジョイントメタルの強度を弱めることなく、接合強度が強くなるように、微小ジョイントメタルをベースメタルに接合することを目的とするもので、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させ、これらに向けて、導電性テープを加熱ヘッドで押圧し、導電性テープを加熱し、加熱された導電性テープからの伝熱によりロウ材を溶融させ、前記溶融されたロウ材により、微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させることを特徴とするものである。
2002045897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させ、これらに向けて導電性テープを加熱ヘッドで押圧し、導電性テープを加熱し、加熱された導電性テープからの伝熱によりロウ材を溶融させ、前記溶融されたロウ材により、微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項２】
前記ロウ材が、前記ベースメタルまたは前記微小ジョイントメタルの金属を主成分とした合金、または、前記組成を一旦溶融させ、急激に凝固させたアモルファスで構成した金属であることを特徴とする請求項１に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項３】
前記加熱がプラス電極とマイナス電極とを用いた通電によるものであることを特徴とする請求項１に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項４】
前記プラス電極とマイナス電極とを別駆動させることを特徴とする請求項３に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項５】
テープの移動機構、導電性テープを加熱する加熱ヘッド、前記加熱ヘッドをベースメタル側に押圧する押圧機構、および、前記一式を一体に移動させる移動機構、更に、ベースメタルの支持台を備えたことを特徴とする微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【請求項６】
テープ移動機構として、導電性テープの移動機構と、ロウ材テープの移動機構の両方を備えたことを特徴とする請求項５に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【請求項７】
前記加熱ヘッドにはプラス電極とマイナス電極とが備えられていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【請求項８】
前記加熱ヘッドにはプラス電極とマイナス電極とが備えられていて、そのプラス電極とマイナス電極とが別駆動可能であるように構成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【請求項９】
導電性テープと、ロウ材テープとが一体に構成されていることを特徴とする微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させるための複合テープ。
【請求項１０】
前記ロウ材が前記ベースメタルまたは前記微小ジョイントメタルの金属を主成分とした合金、または、前記組成を一旦溶融させ、急激に凝固させたアモルファスで構成した金属であることを特徴とする請求項９に記載した微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させるための複合テープ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子部品の端子などのベースメタルに細い電線などの微小ジョイントメタルを接合する等の際に用いられる微小ジョイントメタルの接合方法，微小ジョイントメタルの接合装置及び微小ジョイントメタルの接合用の複合テープに関するものである。
背景技術
細い電線の端部などの微小ジョイントメタルを、端子などのベースメタルに接合する際、例えば、マイクロレーザ溶接やマイクロアーク溶接等を用いる所謂非接触式の接合方法、あるいは、マイクロスポット溶接やパルスヒート接合等の所謂接触式の接合方法が用いられている。
接触式の接合方法である、マイクロスポット溶接（ヒュージング溶接）を例として説明する。図２５に示すように、上下の電極１ａ，１ｂ間にＵ字状に折り曲げた端子３を挿入し、この端子３の内側に被覆電線４の端部５を挟み、電極１ａ，１ｂに加圧力を加えながら通電し、端子３に発生したジュール熱によって被覆材６を焼却除去して、端子３と電線４との電気的な導通を得るようにしている（１９８４年４月１５日初版　「最新接合技術総覧」　株式会社産業技術サービスセンター発行等参照）。
このような従来の微小ジョイントメタルの接合方法にあっては、端子を加圧しながら通電するので、端子にダメージが生じ、それだけ端子の強度が弱くなり、接合強度も弱くなる。さらにまた、電線が切断し易く、例えば直径が０．１ｍｍ以下の細い電線では、通電加圧時に溶断し易いという問題があった。
また、非接触式の接合方法であるマイクロレーザ溶接やマイクロアーク溶接では、接合したいものどうしを押圧する機構が別途必要であり、かつ、例えば直径が０．１ｍｍ以下の細い電線を接合しようとする場合、レーザーやアークにより細い電線が溶断しないように、レーザーやアークのエネルギー量をコントロールすることが難しいという問題があった。
発明の開示
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたもので、接合時に微小ジョイントメタルの切断が生じないようにし、かつ、ベースメタルや微小ジョイントメタルの強度を弱めることなく、接合強度が強くなるように、ベースメタルに微小ジョイントメタルを接合する方法を提供することを目的とするもので、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させ、これら向けて導電性テープを加熱ヘッドで押圧し、導電性テープを加熱し、加熱された導電性テープからの伝熱によりロウ材を溶融させ、前記溶融されたロウ材により、微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させることを特徴とするものである。
また、本発明に用いる接合装置は、テープの移動機構、導電性テープを加熱する加熱ヘッド、前記加熱ヘッドをベースメタル側に押圧する押圧機構、および、前記一式を一体に移動させる移動機構、更に、ベースメタルの支持台を備えたことを特徴としている。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面に基づき、本発明について説明する。
なお、ここでは、本発明が適用される対象として、図４に示したコイルＣをとりあげ、ベースメタルとして端子を、微小ジョイントメタルとして電線を用いた例について述べるが、適用する対象、ベースメタル、微小ジョイントメタルはいずれも、ここで述べた例に限定されるものではない。
まず、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる実施形態についで述べる。
第一の実施形態の例を図１に示す。
図１は、あらかじめ端子３に、電線の端部５を巻付け、その上に、導電性テープＴＡとロウ材テープＴＢとの複合テープをロウ材テープ面が電線端部と接触するように重ね合わせて押圧し、該導電性テープＴＡを加熱して該ロウ材テープを溶融させ、その結果、溶融されたロウ材が電線端部５および端子３の周囲を覆うことになり、それによって、上記電線端部５を端子３に接合させる構成を示している。
第二の実施形態の例を図２に示す。
図２は、あらかじめ端子３に電線の端部を巻付け、電線の端部を巻付けた近傍の端子に、導電性テープＴＡとロウ材テープＴＢとの複合テープをロウ材テープ面が端子と接触するように重ね合わせて押圧し、該導電性テープＴＡを加熱して該ロウ材テープを溶融させ、その結果、溶融されたロウ材が電線端部５の方に移動し、電線端部５および端子３の周囲を覆うことになり、それによって、上記電線端部５を端子３に接合させる構成を示している。
第三の実施形態の例を図３に示す。
図３は、あらかじめ端子３に電線の端部５を巻付け、巻付けた電線の端部５と端子３との間に、ロウ材チップＴＣを挿入し、こうしておいて、電線端部５に導電性テープＴＡを押圧し、導電性テープＴＡを加熱することにより上記ロウ材チップを溶融させ、その結果、溶融されたロウ材電線端部５および端子５の周囲を覆うことになり、それによって、上記電線端部５を端子３に接合させる構成を示している。
また、第四の実施形態として、図１〜図３に示した端子３に、ロウ材をメッキすることなどにより、端子とロウ材とをあらかじめ一体にしておいて、この端子に電線の端部を巻き付け、その後、電線端部５または、電線を巻付けた近傍の端子に導電性テープＴＡを押圧し、次に、導電性テープＴＡを加熱し、導電性テープＴＡからの伝熱により、端子と一体化されたロウ材を溶融させ、溶融されたロウ材で電線端部５および端字３の周囲を覆い、それによって、上記電線端部５を端子３に接合させる構成があげられる。
第一の実施形態、第二の実施形態とも、１端子での接合作業ごとに、導電性テープとロウ材テープとを一体に構成した複合テープは移動され、複合テープの更新された部分が次の端子での接合に使用されるものとする。また、導電性テープとロウ材テープとは複合テープではなく別々のテープでもよいが、この場合は、導電性テープとロウ材テープとは、ともに、１端子での接合作業ごとに移動され、それぞれ、更新された部分が次の端子での接合に使用されるものとする。
第三の実施形態では、１端子での接合作業ごとに新しいロウ材チップが挿入され、導電性テープは移動されて更新された部分が次の別の端子での接合に使用されるものとする。
第四の実施形態では、１端子での接合作業ごとに導電性テープが移動され、更新された部分が次の別の端子での接合に使用されるものとする。
なお、夫々の実施形態で、電線の端部５を端子３に巻付けた例を示したが、電線の端部５が端子３に接触していればよく、必ずしも、電線の端部５を端子３に巻付けておく必要はない。
また、導電性テープの加熱は、通電による方法が好ましいが、加熱が通電による方法に限定されるものではない。
次に、本発明に用いる接合装置について説明する。
図５乃至図７に、本発明に用いる接合装置の一例（Ａタイプと称する）を示す。
図５乃至図７に於いて、２０は機台であり、２１は支持台である。支持台２１は、位置調整が可能なＸＹテーブルで構成されている。
２２は加熱のための導電性テープの移動機構であって、導電性テープの押圧部分が接合作業毎に更新されるように移動させるものである。
導電性テープの移動機構２２は、自由回転しないようにホールドされながら所定回転角度ずつ回転可能な第１リール２３と、第２リール２４と、これらを回転駆動する駆動機構２５とを備えていて、２つのリールにより導電性テープの供給と巻き取りが実施できるように構成されている。駆動機構２５には、例えば、ステッピングモータが使用できる。
２６はロウ材テープ移動機構であって、ロウ材テープの押圧部分が接合作業毎に更新されるように移動させるものである。
ロウ材テープ移動機構２６は、自由回転しないようにホールドされながら所定回転角度ずつ回転可能な第１リール２７と、第２リール２８と、これらを回転駆動する駆動機構２９とを備えていて、２つのリールによりロウ材テープの供給と巻き取りが実施できるように構成されている。駆動機構２９には、例えば、ステッピングモータが使用できる。
また、第１リール２３，２７及び第２リール２４，２８は、ロウ材テープの進行方向が導電性テープの進行方向と同じになるように、かつ、ロウ材テープと導電性テープとが接触するように配置されている。
Ａタイプの装置の場合、導電性テープ移動機構２２とロウ材テープ移動機構２６とを別々に備えているので、導電性テープとロウ材テープとの移動速度や更新ピッチを個別に変えることができ、ベースメタルや微小ジョイントメタルの材質や大きさ等の条件に対応してテープを繰り出すことができ、汎用性を向上させることができる。また、ロウ材が消費されても導電性テープについてはやすりで研磨する等すれば再利用を図ることができる。なお、導電性テープとロウ材テープとの幅は、同じにしてもよく、異なるようにしてもよい。
３５は加熱ヘッドを示す。加熱ヘッド３５には、接触圧付与機構３７が備えられている。接触圧付与機構３７は、エアシリンダ装置で構成され、加熱ヘッドを押圧し、導電性テープおよびロウ材に接触圧を弾性的に付与する。
３１は支持部材である。支持部材３１は、支柱３２と、支柱３２に固定された基台３３とで構成されている。
３０はベース部材である。ベース部材３０は、この基台３３にスライダ機構３４を介して上下動可能なように支持されている。
前に述べた、導電性テープの移動機構２２、ロウ材テープ移動機構２６、加熱ヘッド３５および、接触圧付与機構３７は、いずれも、ベース部材３０に設けられている。
３８は進退機構である。進退機構３８は、支持部材３１に支持されたエアシリンダ装置で構成されている。この進退機構３８によりベース部材３０を上下方向に移動させることにより、ベース部材３０に設けられた、導電性テープの移動機構２２、ロウ材テープ移動機構２６、加熱ヘッド３５および、接触圧付与機構３７を一緒に移動させることができる。
４０は一対のガイド部材であり、ベース部材３０に固定されている。ガイド部材４０により、導電性テープ、ロウ材テープを、横にずれることなく移動更新させることができる。
４１はガイド部材４０の両側に設けられ、図示していないスプリングで、移動する導電性テープにテンションを付与する一対のテンションローラ、４２はガイド部材４０の両側に設けられ、移動するロウ材テープＴＢにテンションを付与する一対のテンションローラである。
図８に、Ａタイプの接合装置の加熱ヘッドを加熱テープとロウ材テープとの関係とともに示す。
本発明の方法に於いては、加熱ヘッド１４０による導電性テープの加熱の範囲を狭く限定し、ロウ材テープを部分的に中央部分のみ溶融させることができる。例えば、導電性テープの幅をロウ材テープの幅より狭くするとか、加熱ヘッドに備えられる電極が導電性テープと接触する断面積を小さくすることなどが考えられる。こうして、接合作業毎にロウ材テープの押圧部分を更新させると、図９に示したように、ロウ材テープには間隔を隔てて溶融して抜けた抜け跡３６が形成されることになる。
図１０に、本発明に使用する接合装置の他の例（Ｂタイプと称する）を示す。
Ｂタイプの装置は、Ａタイプの装置と略同様であるが、Ｂタイプの装置には、導電性テープ移動機構とロウ材テープ移動機構とが別々には備えられておらず、そのかわり、１つのテープ移動機構５０が備えられている。
従って、Ｂタイプの装置の場合、導電性テープとロウ材テープを重ね合わせたものを使用するか、または、導電性テープとロウ材テープとを一体とした複合テープを使用する。あるいは、テープ移動機構では、導電性テープのみを移動させるものとし、ロウ材は例えばチップ状のものを別途挿入する方法を用いるかである。
テープ移動機構５０は、自由回転しないようにホールドされながら所定回転角度ずつ回転可能な第１リール５２（２３，２７）、第２リール５３（２４，２８）と、これらを回転駆動する駆動機構（図示せず）とを備えて構成されている。駆動機構には、例えば、ステッピングモータが使用できる。
図１２乃至図１７に、本発明で使用する接合装置の更に他の例（Ｃタイプと称する）を示す。
図１２乃至図１４に於いて、１２０は機台であり、１２１は支持台である。支持台１２１は、位置調整可能なＸＹテーブルで構成されている。１２２はベース部材で、ベース部材１２２に、テープ移動機構、加熱ヘッド、加熱ヘッドをベースメタル側に押圧する押圧機構が備えられている。
１３０は、テープ移動機構である。
Ｃタイプの装置も、Ｂタイプの装置と同様に、導電性テープ移動機構とロウ材テープ移動機構とは別々に備えられておらず、そのかわり、１つのテープ移動機構１３０が備えられている。
従って、このＣタイプの装置の場合も、導電性テープとロウ材テープを重ね合わせたものを使用するか、または、導電性テープとロウ材テープとを一体とした複合テープを使用する。あるいは、テープ移動機構では、導電性テープのみを移動させるものとし、ロウ材は例えばチップ状のものを別途挿入する方法を用いるかである。
そして、テープ移動機構１３０は、導電性テープやロウ材の押圧部分が、接合作業毎に、更新されるように、これらを移動させるものである。詳しくは、テープ移動機構１３０は、自由回転しないようにホールドされながら所定回転角度ずつ回転可能な第１リール１３１と、第２リール１３２と、これらを回転駆動する駆動機構１３３とを備えて構成されている。駆動機構１３３は、例えば、ステッピングモータが使用できる。
１３４は、図示していないスプリングで、移動するテープにテンションを付与する一対のテンションローラである。
１４０は、導電性テープを加熱する加熱ヘッドである。加熱ヘッド１４０は、互いに押圧方向の異なるプラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂを備えている。
詳しくは、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂのいずれか一方（Ｃタイプではプラス電極１４０Ａ）は、図１８にも示すように、各端子３の軸方向に直交し各端子３同士を結ぶ線方向であって、各端子３の外側の左右に互いに近接離間可能に対向させて一対配置されている。
また、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂのいずれか他方（Ｃタイプではマイナス電極１４０Ｂ）は、各端子３の軸方向に直交し該各端子３同士を結ぶ線方向とは９０°異なる方向の外側の上側に配置され、かつ、図１８にも示すように、一対の端子３のうち左の端子３を押圧可能な左位置Ｌ及び一対の端子３のうち右の端子３を押圧可能な右位置Ｒの２位置に、すなわち左右に、移動可能である。
更に、図１６及び図１７に示すように、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂの少なくともいずれか一方（Ｃタイプではプラス電極１４０Ａ）は、導電性テープＴＡの両側をガイドする一対のガイド壁１４２を有したガイド部１４１と、ガイド部１４１に連続して設けられ導電性テープを端子３の軸方向に直交する外側の一方向から押圧する押圧部１４３と、端子３に係合して端子３を拘束する係合部１４４とを備えて構成されている。係合部１４４は、ガイド壁１４２の押圧部１４３側に突設され、押圧時に端子３を挾持する一対の突起１４４ａ，１４４ｂで構成されている。
プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂのいずれか他方（Ｃタイプではマイナス電極１４０Ｂ）は、端子３の軸方向に直交する外側の他方向から押圧する押圧部１４５を備えた棒状に形成されている。
１５０はプラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂを互いに方向を異ならせて進退動させ得る押圧機構である。押圧機構１５０は、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂのいずれか一方（Ｃタイプでは一対のプラス電極１４０Ａの夫々）を一方向（左右方向）に押圧するエア駆動の一対の一方向シリンダ装置１５１と、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂのいずれか他方（Ｃタイプではマイナス電極１４０Ｂ）を他方向（一方向に対して９０°直角な上下方向）に押圧するエア駆動の他方向シリンダ装置１５２とを備えて構成されている。
１５３は、他方のマイナス電極１４０Ｂを上記の左位置Ｌ及び右位置Ｒのいずれかに移動保持する左右移動保持機構である。左右移動保持機構１５３は、図１５に示すように、他方向シリンダ装置１５２を支持するスライダ１５４と、このスライダ１５４をレール１５５を介して移動可能に支持する支持体１５６とを備えている。そして、スライダ１５４の上部にラック１５７を形成し、支持体１５６に正逆転可能な駆動モータ１５８を設け、この駆動モータ１５８にラック１５７に噛合するピニオンギヤ１５９を設けている。この駆動モータ１５８の正逆転により、ピニオンギヤ１５９及びラック１５７を介してスライダ１５４を移動させ、他方の電極を左位置Ｌ及び右位置Ｒのいずれかに移動保持する。
１６０はベース部材１２２の支持部材である。この支持部材１６０は、機台１２０に立設される支柱１６１と支柱１６１に固定された基台１６２とで構成されている。ベース部材１２２は、この基台１６２に周知のスライダ機構１６３を介して上下動可能に支持されている。
１６４は進退機構であり、支持部材１６０に支持されたエアシリンダ装置で構成されている。進退機構１６４により、ベース部材１２２を、接合作業を行なうときの進出位置Ｘに、及び接合作業を行なわないときの後退位置Ｙに、進退させることができる。また、進退機構１６４によりベース部材１２２を進退動させるだけで、テープ移動機構１３０，加熱ヘッド１４０、加熱ヘッドの押圧機構を一緒に移動できるので、効率が良い。
図２０及び図２１には、本発明に用いる更に別の接合装置（Ｄタイプと称する）を示す。
Ｄタイプの装置は、Ｃタイプの装置と略同様に構成される。但し、Ｄタイプの接合装置には、Ｃタイプの接合装置にある、電極の左右移動保持機構１５３がなく、マイナス電極１４０Ｂの左右方向の位置は固定になる。また、プラス電極１４０Ａは１つであり、押圧機構１５０の１つの一方向シリンダ装置１５１によりテープＴを押圧する。
また、上記の右側のプラス電極１４０Ａの代わりにプラス電極１４０Ａに対向し、対向するプラス電極１４０Ａの押圧時に端子３を押える押え部材１７０を備えている。この押え部材１７０は、絶縁性部材で形成され、エア駆動のシリンダ装置１７１により、プラス電極１４０Ａと同様に駆動される。
このＤタイプの接合装置による接合作業の手順は、例えば、次のようになる。
コイルＣ、および端子を支持台にセットする。
進退機構１６４でベース部材１２２を下方に移動させることにより、テープ移動機構１３０，加熱ヘッド１４０、加熱ヘッドの押圧機構を一緒に移動させ、所定の位置に付ける。
押圧機構１５０の一方向シリンダ装置１５１を駆動して、プラス電極１４０Ａを進出させ、導電性テープＴに押圧させるとともに、シリンダ装置１７１を駆動し、押え部材１７０を導電性テープＴに押圧させる。
また、押圧機構１５０の他方向シリンダ装置１５２を駆動して、マイナス電極１４０Ｂを進出させ、導電性テープに押圧させる。
こうしておき、加熱ヘッド１４０の、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂ間に電圧を印加すると、通電により発熱が起き、この熱により、ロウ材が部分的に溶融する。そして、溶融されたロウ材によって被覆材６が溶融する。また、ロウ材は表面張力により広がり、毛細管現象で電線４間に流れ込み、端子３に電線４の端部５が接合される。
Ｄタイプの装置の場合、図示はしていないが、端子３は電極１４０Ａ，１４０Ｂによって押圧されたとき、Ｃタイプの装置の場合と同様に、プラス電極１４０Ａの係合部１４４が端子３に係合し、しかも、押え部材１７０で押えているので、端子３が捩じれたり曲がったりする事態が確実に抑制され、確実に溶接が行なわれる。
また、溶接が終わったならば、押圧機構１５０の一方向シリンダ装置１５１を駆動して、プラス電極１４０Ａを端子３から離間させるとともに、押圧機構１５０の他方向シリンダ装置１５２を駆動して、マイナス電極１４０Ｂを後退させ、シリンダ装置１７１を駆動して、端子を押圧していた押え部材１７０を後退させ、押圧を解除する。
この装置の場合、プラス電極１４０Ａ及びマイナス電極１４０Ｂは互いに異なる方向に独立して後退させることができるので、導電性テープからの離脱が容易で、電極同士が導通し続けることになってその後の作動ができなくなるといった事態が防止される。また、逐一電極の掃除をしなくても良く、それだけ、作業工数が少なくなり、作業性が向上する。
その後、接合テープ移動機構１３０を駆動して、導電性テープ、および、ロウ材の押圧面を更新し、次のコイルＣに備える。このような工程を繰り返して、逐次溶接を行なう。
この装置の場合、テープＴは第１リール１３１及び第２リール１３２の回転駆動により移動し、更新されるので、更新が容易に行なわれる。また、導電性テープとロウ材を一体にした複合テープを使用すれば、導電性テープとロウ材テープの押圧部分が一緒に更新できる。
以上の作業を繰り返すことにより、接合作業が容易に行なわれる。
また、加熱ヘッド１４０による加熱個所を狭い範囲に限定し、その部分のみロウ材を溶融させることができる。従って、余分なロウ材を消費する無駄がなくなる。また、端子の接合部分周辺に余分なロウ材がなく、仕上がりがきれいで接合部分の品質が向上する。そしてまた、微小ジョイントメタルの融点より低い温度で溶融するロウ材を用いることにより、溶接時に微小ジョイントメタルの切断が防止され、端子の強度を弱めることなく接合強度が強くなり、溶接品質を向上させることができる。
尚、図２２に示すように、押え部材１７０をプラス電極１４０Ａで構成しても良く、適宜変更して差支えない。
尚また、上記実施の形態において、プラス電極１４０Ａの形状は上述したものに限定されるものではなく、適宜変更して差支えない。図２３及び図２４には、プラス電極１４０Ａの別の例を示している。この電極においては、ガイド部１４１を接合テープＴが挿通される穴で構成し、この穴の左右壁部を接合テープＴの両側をガイドする一対のガイド壁１４２で構成し、ガイド部１４１に近接して加熱テープＴＡの押圧部１４３を設けている。
また、上記実施の形態において、プラス電極１４０Ａをマイナス電極にし、マイナス電極１４０Ｂをプラス電極にしても良く、適宜変更して差支えない。
以上に、本発明に使用する接合装置について、例をあげて説明したが、接合装置はこれらの例に限定されるものではない。
本発明が適用される対象としては、例えば、１辺が１０ｍｍの立方体中に入る程度の大きさの、図４に示すようなコイルＣなどの電子部品があげられる。
図４に示したコイルＣには、電線４が巻き付けられた基体２の左右に微小な棒状の一対の端子３が同方向かつ平行に突設されており、各端子３に電線４の端部５が巻き付けられている。端子３及び電線の端部５は、銅（Ｃｕ）等の金属材料で形成されていて、ロウ材によって接合可能である。
また、電線４には、被覆材６が被覆されていないものと、被覆材６が被覆されているものがある。また、被覆材６が被覆されている電線４においては、ポリウレタン線等の被覆材６の耐熱指数が１５０未満のもの、ポリエステル線等の被覆材６の耐熱指数が１５０以上１７０以下のもの、ポリアミドイミド線等の被覆材６の耐熱指数が１７０を越えるものに大別される。
本発明に於いてロウ材は、公知のロウ材で、錫、鉛、亜鉛、ハンダなどの軟ロウ材でもよく、銅、金、銀などの高ロウ材でもよい。溶融温度が、接合したい対象の微小ジョイントメタルやベースメタルの溶融温度より低いものの中から適宜選定して使用することができる。
また、銅ベースのロウ付け用の組成で、例えば、ＣｕにＮｉ（５．７ｗｔ％），Ｓｎ（９．３ｗｔ％），Ｐ（６．５ｗｔ％）を含有させた組成の合金、ＣｕにＳｎ（２０ｗｔ％）を含有させた組成の合金等が挙げられる。また、同様の組成で、一旦溶融して急冷したアモルファスでもよい。アモルファスの場合には、表面に酸化膜がなく、また、成分偏析がなく、圧延や線引きできないような脆い組成のロウにも適用できる。
こうしたロウ材をテープ状またはチップ状にして使用する。
ロウ材テープＴＢは、厚さ０．０１〜０．０５ｍｍ、幅０．５〜５ｍｍ程度のものが使用できる。また、ロウ材チップは、厚さ０．０１〜０．０５ｍｍ、幅および長さ０．５〜５ｍｍ程度のものが使用できる。
本発明に於いて、導電性テープの材料は、通電が可能で、前記のロウ材が溶融する温度で溶融しない材料であればよい。
例えば、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）などのように、絶縁抵抗が比較的大きく、通電によるジュール熱の大きい材料でもよいが、良導体でもかまわない。良導体でも、通電時の電極との接触圧をコントロールすることにより発熱させることができる。
また、無機材料などの絶縁性のテープの表面に導電性処理を施したものを導電性テープとして使用することもできる。
導電性テープＴＡの厚さは、例えば、０．０１〜０．０５ｍｍ，幅は０．５〜５ｍｍ程度のものが使用できる。
また、本発明に於いて複合テープは、導電性テープＴＡとロウ材テープＴＢを一体にしたもののことを言い、たとえば、図１１に示すように、導電性テープＴＡにロウ材テープＴＢを接着剤５１により接着して一体に構成してもよい。また、複合テープＴは、導電性テープＴＡにロウ材テープＴＢを部分溶接して一体化しても良く、あるいは、導電性テープＴＡにロウ材をブラストコート，蒸着コート，メッキコート，印刷等により付着させて結果として導電性テープＴＡにロウ材テープＴＢが一体化するように形成しても良く、どのような方法で一体化しても良い。
なお、また、第四の実施形態に於いて、端子とロウ材とを一体化させる方法については、前記の複合テープの場合と同様である。
ところで、先に述べた接合装置Ａタイプ、Ｂタイプ、Ｃタイプ、Ｄタイプは、それぞれ、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる実施形態が、やはり先に述べた第一、第二、第三、第四のいずれの実施形態の場合に対してでも用いることができる。たとえば、第三の実施形態の場合にタイプＡの接合装置を用いるのは、ロウ材テープ移動機構が無駄になるが、用いることができないというわけではない。
このように、種々の組み合わせが可能であるが、これらの組み合わせの内の代表的な組み合わせを例に引いて接合作業の手順を以下に述べる。
（タイプＡの接合装置で接合作業をする場合）
微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる実施形態が、第一の実施形態の場合、まず、図１（ａ）に示すように、端子３に予め電線４の端部５を巻回して付帯させておき、この電線４の端部５が巻回された端子３をコイルＣごと支持台２１にセットする。
この例では、電線の端部５には絶縁材料が被覆されていないものとする。
次に、図７，図１（ａ）に示すように、進退機構３８のエアシリンダ装置を駆動してベース部材３０を導電性テープＴＡ及びロウ材テープＴＢが支持台２１上の端子３に押圧され得る進出位置Ｘに移動させ、加熱ヘッドで、ロウ材テープＴＢ及び導電性テープＴＡを電線および端子に押圧する。
こうしておいて、加熱ヘッド３５に備えられたプラス電極とマイナス電極との間に電圧を印加すると、導電性テープに通電され、ジュール熱が発生し、この熱により、ロウ材テープＴＢが部分的に溶融する。その後、図５乃至図７に示すように、進退機構３８のエアシリンダ装置を駆動してベース部材３０を加熱テープＴＡ及びロウ材テープＴＢが進出位置Ｘから離間する後退位置Ｙに移動させる。
以上の操作により、図１（ｂ）に示すように、溶融されたロウ材によって端子３に電線４の端部５が接合する。ロウ材は表面張力により広がり、毛細管現象で電線４間に流れ込む。
その後、加熱テープ移動機構２２及びロウ材テープ移動機構２６を駆動して、加熱テープＴＡの押圧部分及びロウ材テープＴＢの溶融部分を更新し、次のコイルＣに備える。このような工程を繰り返して、逐次溶接を行なう。
このケースの場合、加熱テープＴＡ及びロウ材テープＴＢは第１リール２３，２７及び第２リール２４，２８の回転駆動により更新されるので、更新が容易に行なわれる。また、導電性テープＴＡの押圧部分とロウ材テープＴＢの溶融部分とを接合作業毎に更新させて押圧するだけで、ロウ材を接合部分に付着させることができ、接合作業が容易に行なわれる。また、加熱ヘッド３５の加熱個所を狭い範囲に限定して、接合に必要な分量のみのロウ材を溶融付着させることができる。従って、余分なロウ材が消費されるという無駄がなく、また、接合部分に余分なロウ材が付着しないので仕上がりがきれいになる。そしてまた、ロウ材の溶融温度では電線は溶融せず、溶接時に電線が切断する心配もなく、端子の強度を弱めることなく接合強度が強くなり、溶接品質が向上する。
尚、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる実施形態が、第二の実施形態の場合は、加熱ヘッド３５で、ロウ材テープＴＢ及び加熱テープＴＡを、電線４の近傍の端子３（図では端子３の先端部）に押圧すること、図２（ｂ）に示すように、溶融されたロウ材が流れ、このロウ材により被覆された絶縁材料６が溶融されて電線４が露出し、この露出した電線４の端部５がロウ材によって端子３に接合されるということが第一の実施形態の場合と異なるのみで、他は同様である。
（タイプＢの接合装置で接合作業をする場合）
微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる実施形態が、第一の実施形態の場合、まず、図１（ａ）に示すように、端子３に予め電線４の端部５を巻回して付帯させておき、この電線４の端部５が巻回された端子３をコイルＣごと支持台２１にセットする。
この例では、電線の端部５には絶縁材料が被覆されていないものとする。進退機構３８のエアシリンダ装置を駆動してベース部材３０を複合テープＴが支持台２１上の端子３に押圧され得る進出位置Ｘに移動させる。加熱ヘッドで、複合テープＴを電線および端子に押圧する。
こうしておいて、加熱ヘッド３５に備えられたプラス電極とマイナス電極との間に電圧を印加すると、導電性テープに通電され、ジュール熱が発生し、この熱により、複合テープのロウ材が部分的に溶融する
その後、進退機構３８のエアシリンダ装置を駆動して接合テープＴを進出位置Ｘから離間する後退位置Ｙに移動させ、テープ移動機構５０を駆動して、接合テープＴの押圧部分を更新する。このような工程を繰り返して、逐次溶接が行なわれる。
この場合、接合テープＴは、導電性テープＴＡとロウ材テープＴＢとが一体なので、取扱が容易になるとともに、装置を簡略化できる。
微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる実施形態が、第二の実施形態の場合は、加熱ヘッド３５で、複合テープＴを、電線４の近傍の端子３（図では端子３の先端部）に押圧すること、図２（ｂ）に示すように、溶融されたロウ材が流れ、このロウ材により被覆された絶縁材料６が溶融されて電線４が露出し、この露出した電線４の端部５がロウ材によって端子３に接合されるということが第一の実施形態の場合と異なるのみで、他は同様である。
尚、Ｂタイプの接合装置での接合作業に於いては、複合テープの代わりに、導電性テープＴＡにロウ材テープＴＢを接着しないで単にこれらを重ね合わせたものを用いても良いし、導電性テープＴＡのみを用いて、ロウ材はチップ状のものを電線と端子の間に挿入する第三の実施形態とすることもできる。
（実験例）
Ｃタイプの接合装置を用いて本発明の方法で溶接したものと、従来のマイクロ抵抗溶接（ヒュージング抵抗溶接）で溶接したものとの比較を行なった。
ベースメタルとしては、厚さ０．１３ｍｍ，幅０．２６ｍｍ，長さ０．８６ｍｍの銅端子を用いた。
微小ジョイントメタルとしては、線径０．０５ｍｍの銅線にポリイミドを被覆した所謂マグネットワイヤー（ＡＩＷ　Ｅ種（２２０度））を用いた。
ロウ材テープは、ロウ材として、重量組成（ｗｔ％）がＣｕ（Ｂａｌ）Ｎｉ（５．７）Ｓｎ（９．３）Ｐ（６．５），固相線温度５９５度，液相線温度６５０度，最適ロウ付け温度６８５度のＣｕベースアモルファス合金を使用して作成した。
そして、各溶接のサンプル（各１０個）について、デジタルフォスゲージを用いて端子とワイヤーとを互いに反対方向に引っ張り、切断するときの引っ張り強度を測定し、これを溶接強度とした。参考までに、ワイヤーのみの引っ張り強度も測定した。そして、以上の結果を表１に示した。表１からわかるように、本発明の方法の溶接サンプルの溶接強度は、従来のヒュージング抵抗溶接の溶接サンプルの溶接強度と比較して優れた値であり、ワイヤー自体の切断強度に近い値であった。
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産業上の利用可能性
本発明の方法に於いては、微小ジョイントメタルの融点より低い融点を有するロウ材を、加熱された導電性テープからの伝熱によって溶融して、微小ジョイントメタルをベースメタルに溶接するので、ロウ材の溶融温度では、微小ジョイントメタルは溶融せず、溶接時に微小ジョイントメタルが切断する心配がない。また、ベースメタルや微小ジョイントメタルに過剰な負荷がかかることがなく、ベースメタルや微小ジョイントメタルの強度を弱めることなく、強く接合させるができる。
従って、本発明の方法は、小さな電子部品からのリード線の取り出しなどの分野にとって利用価値の高い方法である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に於いて、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる第一の実施形態の例を示す。
図２は、本発明に於いて、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる第二の実施形態の例を示す。
図３は、本発明に於いて、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる第三の実施形態の例を示す。
図４は、本発明が適用される電子部品の一例を示す斜視図である。
図５は、本発明に用いられる接合装置の１例（Ａタイプ）を示す斜視図である。
図６は、本発明に用いられる接合装置の１例（Ａタイプ）を示す正面図である。
図７は、本発明に用いられる接合装置の１例（Ａタイプ）を示す側面図である。
図８は、Ａタイプの接合装置の加熱ヘッドを加熱テープとロウ材テープとの関係とともに示す要部図である。
図９は、図８に於いてテープをＺ方向から見た図を示す。
図１０は、本発明に用いられる接合装置のべつの例（Ｂタイプ）を示す正面図である。
図１１は、本発明に用いられる複合テープの１例を示す断面図である。
図１２は、本発明に用いられる接合装置の更にべつの例（Ｃタイプ）を示す斜視図である。
図１３は、本発明に用いられる接合装置の更にべつの例（Ｃタイプ）を示す正面図である。
図１４は、本発明に用いられる接合装置の更にべつの例（Ｃタイプ）を示す側面図である。
図１５は、Ｃタイプの接合装置において左右移動保持機構の構成を示す要部断面図である。
図１６は、Ｃタイプの接合装置において加熱ヘッドの一方の電極の構成を示す斜視図である。
図１７は、Ｃタイプの接合装置において加熱ヘッドの一方の電極の構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面断面図である。
図１８は、Ｃタイプの接合装置の動作を示す工程図である。
図１９は、Ｃタイプの接合装置の作用を示す図である。
図２０は、本発明に用いられる接合装置の更にべつの例（Ｄタイプ）を示す正面図である。
図２１は、Ｄタイプの接合装置の動作を示す図である。
図２２は、Ｄタイプの接合装置の変形例を示す要部図である。
図２３は、Ｃタイプの接合装置に用いる電極の変形例を示す斜視図である。
図２４は、Ｃタイプの接合装置に用いる電極の変形例を示す要部断面図である。
図２５は、従来の微小ジョイントメタルの接合方法の一例を示す工程図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月5日(2002.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させ、これらに向けて導電性テープを互いに異なる方向に独立して駆動させうるプラス電極とマイナス電極を備えた加熱ヘッドで押圧し、導電性テープを加熱し、加熱された導電性テープからの伝熱によりロウ材を溶融させ、前記溶融されたロウ材により、微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項２】
前記ロウ材が、前記ベースメタルまたは前記微小ジョイントメタルの金属を主成分とした合金、または、前記組成を一旦溶融させ、急激に凝固させたアモルファスで構成した金属であることを特徴とする請求項１に記載の微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項３】
前記導電性テープが、ロウ材のテープと一体化されている導電性テープである、請求項１に記載の微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項４】
前記ロウ材が前記ベースメタルまたは前記微小ジョイントメタルの金属を主成分とした合金、または、前記組成を一旦溶融させ、急激に凝固させたアモルファスで構成した金属であることを特徴とする請求項３に記載の微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる方法。
【請求項５】
テープの移動機構、導電性テープを加熱する、互いに異なる方向に独立して駆動させうるプラス電極とマイナス電極を備えた加熱ヘッド、前記加熱ヘッドをベースメタル側に押圧する押圧機構、および、前記一式を一体に移動させる移動機構、更に、ベースメタルの支持台を備えたことを特徴とする微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【請求項６】
テープ移動機構として、導電性テープの移動機構と、ロウ材テープの移動機構の両方を備え、前記導電性テープと前記ベースメタルの間に前記ロウ材テープが介在することを特徴とする請求項５に記載の微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【請求項７】
前記導電性テープの移動機構とロウ材テープの移動機構が互いに移動速度及び更新ピッチを個別に変えられる請求項６に記載の微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させる装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
溶接では、接合したいものどうしを押圧する機構が別途必要であり、かつ、例えば直径が０．１ｍｍ以下の細い電線を接合しようとする場合、レーザーやアークにより細い電線が溶断しないように、レーザーやアークのエネルギー量をコントロールすることが難しいという問題があった。
発明の開示
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたもので、接合時に微小ジョイントメタルの切断が生じないようにし、かつ、ベースメタルや微小ジョイントメタルの強度を弱めることなく、接合強度が強くなるように、ベースメタルに微小ジョイントメタルを接合する方法を提供することを目的とするもので、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させ、これらに向けて導電性テープを加熱ヘッドで押圧し、導電性テープを加熱し、加熱された導電性テープからの伝熱によりロウ材を溶融させ、前記溶融されたロウ材により、微小ジョイントメタルをベースメタルに接合させることを特徴とするものである。
また、本発明に用いる接合装置は、テープの移動機構、導電性テープを加熱する加熱ヘッド、前記加熱ヘッドをベースメタル側に押圧する押圧機構、および、前記一式を一体に移動させる移動機構、更に、ベースメタルの支持台を備えたことを特徴としている。
図面の簡単な説明
図１は、本発明に於いて、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる第一の実施形態の例を示す。
図２は、本発明に於いて、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる第二の実施形態の例を示す。
図３は、本発明に於いて、微小ジョイントメタルとベースメタルとロウ材とをお互いに接触させる第三の実施形態の例を示す。
図４は、本発明が適用される電子部品の一例を示す斜視図である。
図５は、本発明に用いられる接合装置の１例（Ａタイプ）を示す斜視図


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図８に、Ａタイプの接合装置の加熱ヘッドを加熱テープとロウ材テープとの関係とともに示す。
本発明の方法に於いては、加熱ヘッド３５による導電性テープの加熱の範囲を狭く限定し、ロウ材テープを部分的に中央部分のみ溶融させることができる。例えば、導電性テープの幅をロウ材テープの幅より狭くするとか、加熱ヘッドに備えられる電極が導電性テープと接触する断面積を小さくすることなどが考えられる。こうして、接合作業毎にロウ材テープの押圧部分を更新させると、図９に示したように、ロウ材テープには間隔を隔てて溶融して抜けた抜け跡３６が形成されることになる。
図１０に、本発明に使用する接合装置の他の例（Ｂタイプと称する）を示す。
Ｂタイプの装置は、Ａタイプの装置と略同様であるが、Ｂタイプの装置には、導電性テープ移動機構とロウ材テープ移動機構とが別々には備えられておらず、そのかわり、１つのテープ移動機構５０が備えられている。
従って、Ｂタイプの装置の場合、導電性テープとロウ材テープを重ね合わせたものを使用するか、または、導電性テープとロウ材テープとを一体とした複合テープを使用する。あるいは、テープ移動機構では、導電性テープのみを移動させるものとし、ロウ材は例えばチップ状のものを別途挿入する方法を用いるかである。
テープ移動機構５０は、自由回転しないようにホールドされながら所定回転角度ずつ回転可能な第１リール５２（２３，２７）、第２リール５３（２４，２８）と、これらを回転駆動する駆動機構（図示せず）とを備えて構成されている。駆動機構には、例えば、ステッピングモータが使用できる。
図１２乃至図１７に、本発明で使用する接合装置の更に他の例（Ｃタイプと称する）を示す。
図１２乃至図１４に於いて、１２０は機台であり、１２１は支持台である。支持台１２１は、位置調整可能なＸＹテーブルで構成されている。１２２はベース部材で、ベース部材１２２に、テープ移動機構、加熱ヘッド、




【国際調査報告】
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