ヒータチップ及び接合装置及び接合方法並びに細線と端子の接続構造
【課題】導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において被接合物の物理的強度を飛躍的に向上させること。
【解決手段】ヒータチップ１０は、通常使用形態の姿勢において最下端の突出した部位となる略直方体形状のコテ部１２を有し、チップ厚さ方向においてコテ部１２の下面中心部にコテ先面１４を有し、その両隣に一対のコテ先凹部１６，１８を有しいている。基板６４上ではす、予めスクリーン印刷によって、たとえば矩形形状の端子６６上に所定の間隔を空けて平行に２本の帯状または枕木形のクリームハンダ７０，７２が塗布される。これらの枕木形クリームハンダ７０，７２は、ヒータチップ１０のコテ先凹部１６，１８にそれぞれ対応（対向）する位置関係およびサイズを有している。
【解決手段】ヒータチップ１０は、通常使用形態の姿勢において最下端の突出した部位となる略直方体形状のコテ部１２を有し、チップ厚さ方向においてコテ部１２の下面中心部にコテ先面１４を有し、その両隣に一対のコテ先凹部１６，１８を有しいている。基板６４上ではす、予めスクリーン印刷によって、たとえば矩形形状の端子６６上に所定の間隔を空けて平行に２本の帯状または枕木形のクリームハンダ７０，７２が塗布される。これらの枕木形クリームハンダ７０，７２は、ヒータチップ１０のコテ先凹部１６，１８にそれぞれ対応（対向）する位置関係およびサイズを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材のろう接に用いられるヒータチップ、接合装置および接合方法ならびにろう接を用いる細線と端子の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、たとえば外付け電気部品のリード線（被覆線）１００をプリント配線板１０２上の端子（接続パッドまたは電極等）１０４にリフローソルダリングで接合するために、図２４に示すように、コテ部１０６を有するヒータチップ１０８が用いられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このタイプのヒータチップ１０８は、高融点金属たとえばタングステンあるいはモリブデンからなる略コ字状の板体として形成され、凹形の向き（姿勢）で底辺より下方に突出する小片状のコテ部１０６を水平にし、左右両端の接続端子部１１０Ｌ，１１０Ｒをヒータヘッド１１２に取り付けている。図示のヒータヘッド１１２は、ヒータ電源（図示せず）の出力端子に通じる一対の給電用導体１１４Ｌ，１１４Ｒの一側面にボルト１１６Ｌ，１１６Ｒでヒータチップ１０８の左右接続端子１１０Ｌ，１１０Ｒを物理的かつ電気的にそれぞれ接続しており、給電用導体１１４Ｌ，１１４Ｒを介してヒータチップ１０８を上下に移動させる昇降機構や被接合物に向けて押圧する加圧機構（図示せず）を有している。給電用導体１１４Ｌ，１１４Ｒの間には両者を電気的に分離するための絶縁体１１８が挟まれている。
【０００４】
図２４において、プリント配線板１０２は、図示しない作業台（たとえばＸＹテーブル）上に水平に載置されており、リード線１００は端子１０４の上に載せられる。端子１０４の表面には、予めクリーム状のハンダまたはメッキのハンダ１０５が塗布されている。
【０００５】
ヒータヘッド１１２がヒータチップ１０８を下ろすと、図２５に示すように、ヒータチップ１０８のコテ部１０６の下面つまりコテ先面１０６ａが被接合部つまりリード線１００およびプリント配線板１０２側の端子１０４に適度な加圧力で接触する。このようにヒータチップ１０８のコテ部１０６を被接合部（１００，１０４）に押し当てた状態の下で、ヒータ電源がオンしてヒータチップ１０８に電流を供給すると、ヒータチップ１０８のコテ部１０６が抵抗発熱し、被接合部（１００，１０４）を加熱する。これによって、リード線１００の絶縁被膜が熱で溶けて剥がれ、リード線１００の周囲のハンダ１０５も溶ける。溶けたハンダ１０５は、リード線１００の露出した導体１００ａの周面に沿って這い上がるように幾らか盛り上がる。通電開始から一定時間（通電時間）経過後にヒータ電源が通電を止め、通電終了から一定時間（保持時間）経過後にヒータヘッド１１２がヒータチップ１０８を上昇させて被接合部（１００，１０４）から離す。そうすると、ハンダ１０５が凝固して、被接合部（１００，１０４）がリフローのハンダ付けによって結合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６６６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今日、携帯電子機器等に搭載される超小型電気部品（振動モータ、マイク、スピーカ等）のリード線は、非常に細く、線径（太さ）が通常２００μｍ以下であり、１００μｍ以下や数１０μｍ以下も少なくない。そのような極細のリード線１００を基板１０２上の端子１０４に接合するハンダ付け（またはろう付け）に上記のようなヒータチップ１０８を用いると、図２６に示すようにリード線１００の露出した導体１００ａがコテ部１０６からの加熱と加圧により扁平に潰れて端子１０４に接合される。このことによって、電気的には、リード線１００と端子１０４との間に良好な導電結合が得られる。
【０００８】
しかしながら、リード線１００が振動その他の外力を受けると、その段差部（潰れた部分と潰れていない部分との境目）１００ｂ付近で切れやすい。特に、リード線１００がアルミ線の場合に切れやすい。このように、物理的強度が不十分であるため、図２７に示すように、接着剤１１８を用いてリード線１００を基板１０２に固定することも行われているが、そのぶん余計な工程を要し、手間がかかっている。
【０００９】
また、リード線１００の扁平に潰れた部分１００ａの上面は、ヒータチップ１０８のコテ先面１０６ａが加圧接触するために、そこには溶けたハンダ１０５が這い上がってこない。このため、リード線１００と基板１０２との間の物理的な接合強度はさほど大きくない。したがって、リード線１００の扁平に潰れた部分１００ａが振動その他の外力によって端子１０４から剥がれることがあり、この点も課題になっていた。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において被接合物の物理的強度を飛躍的に向上させるヒータチップ、接合装置および接合方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、量産性、電気的特性および物理的強度に優れた細線と端子の接続構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のヒータチップは、通電により発熱するコテ部を有し、前記コテ部のコテ先面を端子部材上の導電性細線の一端部に加圧接触させることによって前記細線を前記端子部材に接合するヒータチップであって、前記コテ部のコテ先面を当てられる前記細線側から見て前記細線の端と反対側で前記コテ先面に隣接して設けられ、前記細線を前記端子部材にろう接するために前記細線に非接触で被さる第１のコテ先凹部を有する。
【００１３】
上記構成のヒータチップにおいては、コテ部のコテ先面を端子部材上の細線の一部に当てて、所定の加圧力を加えるとともに、コテ部を通電して発熱させると、コテ部からの加圧と加熱によって細線のコテ先面と接触する部分が扁平に潰れて端子の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部が形成される。一方、予め端子部材上に塗布され、もしくはヒータチップの動作と連動して供給されるろう材もコテ部からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合、溶融した液状のろう材は、高温に発熱している第１のコテ先凹部と細線との間の隙間に流れ込み、細線を周回方向で覆い尽す。直後に、コテ部の通電停止、通電電流の減少またはヒータチップの引き離し等によって、溶融ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やすと、第１のコテ先凹部の下で溶融ろう材が形状または形体を保ったまま固体のろう材に変化する。こうして、熱圧着部に隣接する根元側の位置で細線を覆って保持する第１のろう接部が形成される。
【００１４】
本発明の上記ヒータチップを用いて得られるリード線／端子の接続構造において、上記熱圧着部は、細線と端子との間で原子レベルでの直接的な結合をなし、密着力・耐久性に優れ、高温でも剥がれにくく、電気的な特性（導電性）も安定している。また、細線に振動その他の外力が加わっても、第１のろう接部がそれをブロックして細線をしっかりと保持するので、熱圧着部の括れ部付近で細線が切れることはない。
【００１５】
本発明の好適な一態様における第１のコテ先凹部は、細線と直交する方向でコテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成される。別の好適な一態様における第１のコテ先凹部は、細線と直交する方向でコテ部の両端部を除く中間部に形成される。
【００１６】
本発明の好適な一態様によれば、細線側から見て細線の端寄りでコテ先面に隣接して設けられ、細線を端子部材にろう接するために細線に非接触で被さる第２のコテ先凹部が設けられる。上記のようにコテ部からの加熱によって溶融した液状のろう材は、高温に発熱している第２のコテ先凹部と細線との間の隙間にも流れ込み、細線を周回方向で覆い尽す。直後に、溶融ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やすと、第２のコテ先凹部の下で溶融ろう材が形状または形体を保ったまま固体のろう材に変化する。こうして、熱圧着部に隣接する先端側の位置で細線を覆って保持する第２のろう接部が形成される。この第２のろう接部は、細線がその先端から剥がれるのを十全に防止する。
【００１７】
本発明の好適な一態様における第２のコテ先凹部も、細線と直交する方向でコテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成される。別の好適な一態様における第２のコテ先凹部も、細線と直交する方向でコテ部の両端部を除く中間部に形成される。
【００１８】
本発明の接合装置は、本発明のヒータチップと、前記ヒータチップを支持し、導電性の細線を端子部材に接合する際に、前記コテ部のコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に加圧接触させるヒータヘッドと、前記ヒータチップに抵抗発熱用の電流を供給するヒータ電源とを有する。
【００１９】
本発明の接合装置によれば、本発明のヒータチップを備え、ヒータヘッドにより該ヒータチップの加圧動作を制御し、ヒータ電源により該ヒータチップの通電・加熱動作を制御することにより、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において、１回のヒータチップ加圧・加熱動作により、被接合物に上記のような熱圧着部および第１のろう接部、さらには第２のろう接部を形成することができる。なお、１回のヒータチップ加圧・加熱動作では、加圧力および加熱温度を所定のプロファイルに従って可変させる動作を行うこともできる。
【００２０】
本発明の第１の観点における接合方法は、本発明の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、端子部材の上にろう材を塗布する第１の工程と、前記端子部材の上に前記細線の一端部を配置する第２の工程と、 前記ヒータチップのコテ先面を前記細線の一端部に当てて、所定の加圧力を加える第３の工程と、前記コテ部を通電により一定の温度まで発熱させる第４の工程と、前記端子部材の上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程とを有する。
【００２１】
本発明の第２の観点における接合方法は、本発明の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、前記端子部材の上に前記細線の一端部を載せる第１の工程と、前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に当てて、所定の加圧力を加える第２の工程と、前記コテ先凹部またはその付近にろう材を供給する第３の工程と、前記コテ部を通電により一定の温度まで発熱させる第４の工程と、前記端子部材上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、溶融した前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程とを有する。
【００２２】
本発明の上記第１または第２の観点における接合方法によれば、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において、上記一連（第１〜第６）の工程により、つまり１回のヒータチップ加圧・加熱動作により、被接合物に上記のような熱圧着部および第１のろう接部、さらには第２のろう接部を形成することができる。なお、１回のヒータチップ加圧・加熱動作では、加圧力および加熱温度を所定のプロファイルに従って可変させる動作を行うこともできる。
【００２３】
本発明の細線と端子の接続構造は、導電性の細線の一端部が扁平に変形して端子部材に熱圧着で結合されている熱圧着部と、前記熱圧着部に隣接する位置で前記細線がろう材で覆われて前記端子部材に結合されているろう接部とを有し、前記熱圧着部と前記ろう接部とが同時に形成される。
【００２４】
本発明の上記細線と端子の接続構造は、上記のように熱圧着部とろう接部によって電気的にも物理的にも優れた接合が得られ、しかも熱圧着部とろう接部が同時に形成されるので量産性にも優れている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のヒータチップ、接合装置または接合方法によれば、上記のような構成および作用により、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において被接合物の物理的強度を飛躍的に向上させることができる。
【００２６】
本発明の端子の接続構造によれば、上記のような構成および作用により、この種接続構造の量産性、電気的特性および物理的強度を同時に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態におけるヒータチップの構成を示す斜視図である。
【図２】上記ヒータチップのコテ部の構造を示す縦断面図である。
【図３】上記実施形態における接合装置の全体構成を示す図である。
【図４】上記接合装置を用いて被覆線をプリント配線板上の端子にハンダ付けで接合する第１実施例の加工例を示す図である。
【図５】第１実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図６】第１実施例においてヒータチップの直下に被接合物（端子およびリード線）が位置決めされる様子を示す斜視図である。
【図７】第１実施例においてヒータチップが降下して端子上のリード線に接触する直前の状態を示す一部断面正面図である。
【図８Ａ】第１実施例においてヒータチップが端子上のリード線に接触したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図８Ｂ】第１実施例においてヒータチップがリード線を加圧したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図８Ｃ】第１実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図８Ｄ】第１実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図９】第２実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図１０Ａ】第２実施例においてヒータチップが端子上のリード線に接触したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１０Ｂ】第２実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１０Ｃ】第２実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図１１】第３実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図１２Ａ】第１実施例においてヒータチップがリード線を加圧したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１２Ｂ】第３実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１２Ｃ】第３実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図１３】第１、第２および第３実施例におけるヒータチップの構成の変形例を示す断面図である。
【図１４】第４実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図１５】第４実施例におけるヒータチップの構成を示す図（斜視図および底面図）である。
【図１６Ａ】第４実施例においてヒータチップのコテ先面がリード線に当接する前にコテ先面およびコテ先両端部が土手形クリームハンダに接触する状態を示す一部断面側面図である。
【図１６Ｂ】第４実施例においてヒータチップの下降を停止した状態で土手形クリームハンダの上層部が溶ける様子を示す一部断面側面図である。
【図１６Ｃ】第４実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１６Ｄ】第４実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図１７】第４実施例の一変形例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す平面図である。
【図１８】第４実施例の上記変形例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１９】第５実施例におけるヒータチップの構成を示す斜視図である。
【図２０】第５実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図２１Ａ】第５実施例においてヒータチップが端子上のリード線に接触したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図２１Ｂ】第５実施例においてヒータチップがリード線の先端部に加圧接触して端子に押し付けている様子を示す一部断面側面図である。
【図２１Ｃ】第５実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図２１Ｄ】第５実施例において端子上の溶けたハンダがぬれと表面張力によってコテ先凹部の中に寄せ集まる様子を模式的に示す平面図である。
【図２１Ｅ】第５実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図２２】第５実施例による接合加工が済んだ後の接合部を真上から撮影した写真である。
【図２３Ａ】ハンダ付け部の断面構造を示す図２２のＡ線についての金属顕微鏡撮影図である。
【図２３Ｂ】熱圧着部の断面構造を示す図２２のＢ線についての金属顕微鏡撮影図である。
【図２４】従来のヒータチップとそれを用いるハンダ付けの例を示す斜視図である。
【図２５】図２４のヒータチップを通電させている状態を示す正面図である。
【図２６】上記従来のハンダ付けにおける問題点を示す図である。
【図２７】上記従来のハンダ付けにおいて接着剤を補強材に用いる措置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図１〜図２３Ｂを参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２９】
図１および図２に、本発明の一実施形態におけるヒータチップの構成を示す。ここで、図１はこのヒータチップの斜視図、図２はコテ部の構造を示す縦断面図である。
【００３０】
この実施形態におけるヒータチップ１０は、たとえば３〜５ｍｍの板厚を有するタングステン板で形成されている。このタングステン板をワイヤ放電加工により刳り貫いて一体加工することにより、ヒータチップ１０が作製される。
【００３１】
このヒータチップ１０は、通常使用形態の姿勢において最下端の突出した部位となる略直方体形状のコテ部１２を有し、チップ厚さ方向においてコテ部１２の下面中心部にコテ先面１４を有し、その両隣に一対のコテ先凹部１６，１８を有する構成を主たる特徴としている。
【００３２】
コテ先凹部１６，１８は、たとえば切削および研磨加工によって形成され、図２に示すように一様な断面形状たとえばアーチ形状でチップ厚さ方向と直交する方向（チップ幅方向）に延びている。ここで、コテ先凹部１６，１８の内側端はコテ先面１４に隣接し、コテ先凹部１６，１８の外側端はコテ先面１４よりも後退した位置（図では高い位置）でチップ厚さ方向のコテ先エッジ１２ａ，１２ｂにそれぞれ隣接している。
【００３３】
コテ部１２の上面の左右両端部には、電流密度を高めるために断面積を細く絞った二股状の電流通過部２０Ｌ，２０Ｒを介して左右の接続端子部２２Ｌ，２２Ｒがそれぞれ接続されている。これらの接続端子部２２Ｌ，２２Ｒは、上端部に１つまたは複数（図示の例は２つ）のボルト通し穴２４Ｌ，２４Ｒをそれぞれ設けている。コテ部１２の上面の中心部には、後述する熱電対２６（図３）を取り付けるための突部２８が形成されている。
【００３４】
このヒータチップ１０も、従来のヒータチップ１０８と同様に、ヒータヘッド１１２（図１９）に取り付けられ、予め設定された手順および条件で所与の被接合物に対して所定の加圧動作および通電発熱動作を行うようになっている。
【００３５】
図３に、この実施形態における接合装置３０の全体構成を示す。この接合装置３０は、上述した構成を有するヒータチップ１０と、このヒータチップ１０を支持し、被接合物を接合する際にコテ部１２のコテ先面１４を被接合物の頂部または上面に加圧接触させるヒータヘッド１１２と、ヒータチップ１０に抵抗発熱用の電流を供給するヒータ電源３２と、装置内の各部および全体の動作を制御する制御部４６とを備えている。
【００３６】
ヒータ電源３２は、交流波形インバータ式の電源回路を用いている。この電源回路におけるインバータ３４は、ＧＴＲ（ジャイアント・トランジスタ)またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）等からなる４つのトランジスタ・スイッチング素子３６，３８，４０，４２を有している。
【００３７】
これら４つのスイッチング素子３６〜４２のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子３６，４０はドライブ回路４４を介して制御部４６からの同相の駆動パルスＧ1，Ｇ3 により所定のインバータ周波数（たとえば４ｋＨｚ）で同時にスイッチング（オン・オフ）制御され、第２組（負極側）のスイッチング素子３８，４２はドライブ回路４４を介して制御部４６からの同相の駆動パルスＧ2，Ｇ4 により上記インバータ周波数で同時にスイッチング制御されるようになっている。
【００３８】
インバータ３４の入力端子（Ｌ0 ，Ｌ1）は三相整流回路４８の出力端子に接続されている。三相整流回路４８は、たとえば６個のダイオードを三相ブリッジ結線してなり、三相交流電源端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）より入力する商用周波数の三相交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する。三相整流回路４８より出力された直流電圧は、コンデンサ５０で平滑されてからインバータ３４の入力端子［Ｌ0 ，Ｌ1］に与えられる。
【００３９】
インバータ３４の出力端子（Ｍ0 ，Ｍ1）は、溶接トランス５２の一次側コイルの両端にそれぞれ接続されている。溶接トランス５２の二次側コイルの両端は、整流回路を介さずに二次側導体１１４Ｌ，１１４Ｒを介してヒータチップ１０の接続端子部２２Ｌ，２２Ｒにそれぞれ接続されている。
【００４０】
制御部４６は、マイクロコンピュータを含んでおり、ヒータ電源３２内の一切の制御たとえば通電制御（特にインバータ制御）や各種ヒート条件の設定ないし表示処理等を行うほか、ヒータヘッド１１２に対しても所要の制御を行う。
【００４１】
このヒータ電源３２では、チップ温度フィードバック制御を行うために、ヒータチップ１０の突部２８に取り付けられる熱電対２６より出力されるコテ温度測定信号がケーブル２５を介して制御部４６に与えられる。また、電流フィードバック制御を行う場合は、一次側回路の導体にたとえばカレント・トランスからなる電流センサ５４が取り付けられる。この電流センサ５４の出力信号から電流測定回路５６において一次電流または二次電流の測定値（たとえば実効値、平均値またはピーク値）が求められ、その電流測定信号が制御部４６に与えられる。
［実施例１］
【００４２】
次に、図４〜図８Ｄにつき、上記構成の接合装置３０を用いて被覆線を端子部材に接合する一実施例（第１実施例）を説明する。
【００４３】
図４に示すように、この実施例は、上述した従来例（図２４、図２５）と同様にリフローソルダリングで外付け電気部品（たとえば小型モータ）６０のリード線６２をプリント配線板６４上の端子（接続パッドまたは電極等）６６に接合する。リード線６２は、線径が２００μｍ以下の細い被覆線であり、たとえばアルミ線または銅メッキのアルミ線である。端子６６は、たとえば一辺または直径が１ｍｍ以下の導体（たとえば銅）からなる薄板片である。なお、プリント配線６４上には、図示しない電子部品が実装される場合がある。この場合、本発明の接合方法より前に、たとえばリフロー炉にて加熱されることがある。この際、後述するスクリーン印刷されたクリームハンダも加熱されることになる。しかし、このような状態においても、本実施形態の接合方法を問題なく実施できる。
【００４４】
図中、左側のリード線６２'と端子６６'は既に接合加工が済んでおり、右側のリード線６２と端子６６は未だである。端子６６，６６'はプリント配線板６４上のプリント配線６８，６８'さらにはスルーホール（図示せず）等を介して裏面に取り付けられている表面実装型電気部品（図示せず）に電気的に接続されている。端子６６の表面には、予めクリームハンダが塗布され、または盛られている。この実施例では、スクリーン印刷によって、図５に示すように、たとえば矩形形状の端子６６上に所定の間隔を空けて平行に２本の帯状または枕木形のクリームハンダ７０，７２が塗布される。後述するように、これらの枕木形クリームハンダ７０，７２は、ヒータチップ１０のコテ先凹部１６，１８にそれぞれ対応（対向）する位置関係およびサイズを有している。
【００４５】
接合装置３０は、ヒータチップ１０の通電発熱機能に基づく急速加熱／急速冷却特性とインバータ式ヒータ電源３２の高速かつ精細な通電制御機能とを活かして、ヒータチップ１０のコテ部１２の温度を高速かつ任意に可変できるようになっている。
【００４６】
先ず、接合装置３０を起動させる前に、図６に示すように、作業台（図示せず）上でプリント配線板６４の端子６６の上に所定の向きでリード線６２を水平に配置し、ヒータヘッド１１２に取り付けられているヒータチップ１０の直下に被接合部（６２，６４）を位置決めする。この実施例では、リード線６２の一端部が２本の枕木形クリームハンダ７０，７２の上にそれらと直交する向きで載るようにする。
【００４７】
接合装置３０を起動させると、最初にヒータヘッド１１２が作動する。ヒータヘッド１１２は、ヒータチップ１０を降ろして、図７に示すようにコテ部１２のコテ先面１４をリード線６２の頂部に当て、予め設定された加圧力を加える。こうしてヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触し、それと同時または直後にヒータ電源３２が作動して通電を開始する。
【００４８】
この場合、図８Ａに示すように、コテ部１２のコテ先凹部１６，１８が枕木形クリームハンダ７０，７２の真上に位置し、コテ先面１４が枕木形クリームハンダ７０，７２の間のハンダ非塗布領域つまり端子６６の表面と向かい合う。これにより、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触すると、図８Ｂに示すように、リード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａは端子６６の表面に押し付けられる。
【００４９】
そして、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、その加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される。
【００５０】
一方、クリームハンダ７０，７２もコテ部１２からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合、溶融した液状のハンダ＜７０＞，＜７２＞は、図８Ｃに示すように、高温に発熱しているコテ先凹部１６，１８とリード線６２との間の隙間７６，７８に流れ込み、リード線６２の下面および側面だけでなくその頂面まで覆い尽す。
【００５１】
接合装置３０は、インバータ３４を通じてコテ部１２の温度を任意の時間特性（波形）で制御することができる。通常は、ハンダの融点（３２０℃）よりも高い温度に一定時間発熱させてから、一気にまたは段階的にハンダの凝固点よりも低い一定のベース温度までコテ部１２の温度を下げるか、または通電を止めて常温に戻す。これによって、コテ部１２がそれまでの加熱部材から瞬時に冷却部材（ヒートシンク）に変わり、コテ先凹部１６，１８の下で液状の溶融ハンダ＜７０＞，＜７２＞が形状を保ったまま、つまりリード線６２を上から下まで覆った状態のまま固体ハンダ［７０］，［７２］に変わる。
【００５２】
接合装置３０は、上記のようにコテ部１２の温度をハンダ凝固点よりも低い温度に下げてから一定時間経過後に、図８Ｄに示すように、ヒータヘッド１１２によりヒータチップ１０を上昇させて、被接合部（６２，６６）から離す。
【００５３】
このように、この実施例の接合装置３０および接合方法においては、上記構成のヒータチップ１０を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２の一部６２ａが端子６６の表面に熱圧着で結合される熱圧着部７４が形成されると同時に、その熱圧着部７４に隣接する両側（先端側および根元側）の位置でリード線６２を上から下まで覆って端子６６に結合するハンダ付け部［７０］，［７２］が形成される。
【００５４】
このリード線／端子の接続構造において、熱圧着部７４は、リード線６２と端子６６との間で原子レベルでの直接的な結合をなし、密着力・耐久性に優れ、高温でも剥がれにくい。もちろん、電気的な特性（導電性）も安定している。また、リード線６２に振動その他の外力が加わっても、根元側のハンダ付け部［７２］がそれをブロックするので、リード線６２が非常に細くても（線径が数１０μｍ以下でも）、さらにはアルミ線でもあっても、その扁平に潰れた部分６２ａの根元付近で切れることはない。一方で、先端側のハンダ付け部［７０］はリード線６２が先端から剥がれるのを十全に防止することができる。
［実施例２］
【００５５】
上記第１実施例と同一構成のヒータチップ１０を使用するリード線６２と端子６６との接合加工において、図９に示すように、端子６６上の中心部から周辺部にかけて塗り潰しのクリームハンダ７１を塗布することも可能である。この場合、リード線６２の一端部が塗り潰しのクリームハンダ７１を横断してその上に載せられる。接合装置３０が起動して、ヒータチップ１０を降ろすと、図１０Ａに示すように、コテ部１２のコテ先面１４および両コテ先凹部１６，１８のいずれもリード線６２を挟んで端子６６上のクリームハンダ７１と向かい合う。
【００５６】
そして、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触し、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、その加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される（図１０Ｂ）。この場合、リード線６２の露出した導体６２ａと端子６６表面との接触界面においては、その付近で溶融したハンダ部＜７１Ｍ＞の大部分が接触界面の外側（周囲）に押し出され、熱圧着部７４が主たる結合形態になる。もっとも、溶融ハンダ部＜７１Ｍ＞の一部が接触界面に残って、そのまま固まることもある。
【００５７】
一方、クリームハンダ７１は、コテ先凹部１６，１８の下でもコテ部１２からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合も、図１０Ｂに示すように、高温に発熱しているコテ先凹部１６，１８の下で溶融ハンダ部＜７１Ａ＞，＜７１Ｂ＞がリード線６２との間の隙間７６，７８に流れ込み、リード線６２を周回方向で（下面および側面だけでなく頂面まで）覆い尽す。
【００５８】
こうして、通電開始から所定時間が経過して、接合装置３０がコテ部１２をハンダ凝固点よりも低い温度（ベース温度または常温）に冷やすと、端子６６上で全ての溶融ハンダ部がそれぞれの位置で固化する。すなわち、溶融ハンダ部＜７１Ａ＞，＜７１Ｂ＞はコテ先凹部１６，１８の下でリード線６２を上から下まで覆った状態で瘤状の固体ハンダ部［７１Ａ］，［７１Ｂ］に変わり、中心部の溶融ハンダ部＜７１Ｍ＞は熱圧着部７４の周囲に広がる低層の固体ハンダ部［７１Ｍ］に変わる。
【００５９】
このように、この第２実施例においても、第１実施例と同じ構成のヒータチップ１０を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２の一部６２ａが端子６６の表面に熱圧着で結合される熱圧着部７４が形成されると同時に、その熱圧着部７４に隣接する位置でリード線６２を上から下まで覆って端子６６に結合するハンダ付け部［７１Ａ］，［７１Ｂ］が形成される。ただし、上述したように、熱圧着部７４にハンダが混在することもある。
［実施例３］
【００６０】
上記のようなリード線６２と端子６６との接合加工において、図１１に示すように、端子６６上に根元側の枕木形クリームハンダ７２のみを塗布し、先端側の枕木形クリームハンダ（７０）を省くことも可能である。
【００６１】
この場合にも、上記第１実施例と同一構成のヒータチップ１０を使用することができる。しかし、コテ部１２の下面において根元側のコテ先凹部１８のみを有し、先端側のコテ先凹部（１６）を省いた構成のヒータチップ１０をより好適に使用することができる。
【００６２】
この場合、図１２Ａに示すように、コテ部１２のコテ先凹部１８が枕木形クリームハンダ７２の真上に位置し、コテ先面１４が端子６６上のハンダ非塗布領域つまり端子６６の表面と向かい合う。これにより、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触すると、リード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａは端子６６の表面に押し付けられる。そして、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、図１２Ｂに示すように、その加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される。
【００６３】
一方、クリームハンダ７２もコテ部１２からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合も、溶融した液状のハンダ＜７２＞は、図１２Ｂに示すように、高温に発熱しているコテ先凹部１８とリード線６２との間の隙間７８に流れ込み、リード線６２を周回方向で（下面および側面だけでなく頂面も）覆い尽す。
【００６４】
接合装置３０は、通電開始から一定時間経過後にコテ部１２の温度をハンダ凝固点よりも低い温度に下げ、図１２Ｃに示すように、ヒータチップ１０を上昇させて、被接合部（６２，６６）から離す。
【００６５】
このように、この第３実施例の接合装置３０および接合方法においては、上記構成のヒータチップ１０（図１２Ａ〜１２Ｃ）を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２と端子６６との間に熱圧着部７４とハンダ付け部［７２］とが同時に形成される。ハンダ付け部［７２］は、上述した第１および第２実施例のものと同様に、熱圧着部７４に隣接して根元側でリード線６２をハンダで覆って保持するので、リード線６２に振動その他の外力が加わっても、それをブロックする。したがって、リード線６２が扁平に潰れた部分６２ａの根元付近で切れることはない。熱圧着部７４も、上述した第１実施例のものと同様に、電気的特性および、密着力・耐久性に優れ、高温でも剥がれにくい。
【００６６】
もっとも、物理的な衝撃や外力を受けると、その衝撃力の大きさや向きによっては、熱圧着部７４がリード線先端側から剥がれることもあり得る。その点では、上記第１実施例のように先端側のハンダ付け部［７０］により端子６６上でリード線６２の先端をハンダで覆って保持するのがより好ましい。
［実施例１，２，３におけるヒータチップの変形例］
【００６７】
図１３に、上述した第１および第２実施例におけるヒータチップ１０の構成（特にコテ先凹部の断面構造）に関して幾つかの変形例を示す。
【００６８】
図１３の（ａ）はコテ先凹部１６，１８の断面形状を四角形にする構成を示す。この場合も、チップ厚み方向におけるヒータチップ１０のコテ先エッジ１２ａ，１２ｂは、コテ先面１４よりも後退した位置（図では高い位置）にあるのが好ましい。もっとも、点線で示すように、コテ先エッジ１２ａ，１２ｂをコテ先面１４と同じ高さにすることも可能である。
【００６９】
図１３の（ｂ）は、コテ先凹部１６，１８においてそれらの外側端をコテ先面１４から最も遠く（高く）離してコテ先エッジ１２ａ，１２ｂに連続させる構成を特徴とする。コテ先凹部１６，１８の断面形状が四角形でも、同様の構成を採ることができる。
【００７０】
図１３の（ｃ），（ｄ）は、上記第２の実施例と同様に、端子（６６）上のリード線（６２）から見て根元側のコテ先凹部１８のみを有し、先端側のコテ先凹部（１６）を省いたものである。図１３の（ｃ）は、コテ先凹部１８の断面形状が矩形で、その外側端がコテ先面１４から最も遠い位置でコテ先エッジ１２ｂに連続している。図１３の（ｄ）は、コテ先凹部１８の断面形状が直角三角形で、その外側端がコテ先面１４から最も遠い位置でコテ先エッジ１２ｂに連続している構成である。
［実施例４］
【００７１】
さらに別の実施例（第４の実施例）として、図１４に示すように、リード線６２を端子６６上で帯状または土手形クリームハンダ８０，８２と平行に並べて配置することも可能である。この場合も、上記第１、第２または第３実施例における構成のヒータチップ１０を用いることができる。しかし、図１５に示すように、コテ先凹部１６'，１８'がリード線６２と直交する方向でコテ先両端部８４，８６を除く中間部に形成されている構成のヒータチップ１０をより好適に使用することができる。
【００７２】
この場合、ヒータチップ１０を被接合部（６２，６６）に向けて降ろすとき、コテ先両端部８４，８６が土手形クリームハンダ８０，８２とそれぞれ対向し、コテ先凹部１６'，１８'はリード線６２と対向する。コテ先面１４は、リード線６２と直交する方向で土手形クリームハンダ８０，８２およびリード線６２と対向する。
【００７３】
そして、図１６Ａに示すように、コテ先面１４がリード線６２に当接する手前で、コテ先両端部８４，８６およびコテ先面１４が土手形クリームハンダ８０，８２の頂部に接触する。そのために、リード線６２が土手形クリームハンダ８０，８２に並べて端子６６上で配置されたときに（図１４）、リード線６２の頂部より土手形クリームハンダ８０，８２の頂部が幾らか高くなるように、スクリーン印刷で塗布する土手形クリームハンダ８０，８２の膜厚を設定する。
【００７４】
この実施例では、上記のようにコテ先両端部８４，８６およびコテ先面１４が土手形クリームハンダ８０，８２の頂部に接触する高さ位置でヒータチップ１０の下降をいったん停止し、その停止位置でヒータチップ１０の通電を開始する。これにより、コテ先面１４がリード線６２にまだ当たっていない状態の下で、土手形クリームハンダ８０，８２の上層部がコテ部１２からの加熱によってコテ先両端部８４，８６およびコテ先面１４付近で溶融し始める。そして、溶融した液状のハンダ＜８０＞，＜８２＞は、ぬれによって拡散し、図１６Ｂに示すように、コテ先凹部１６'，１８'とリード線６２との間の隙間７６'，７８'に寄ってくる。
【００７５】
そこから、ヒータチップ１０を降ろすと、コテ先面１４がリード線６２に当接し、リード線６２に加圧力が加えられる。すると、図１６Ｃに示すように、コテ部１２からの加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される。この場合、リード線６２は端子６６表面の土手形クリームハンダ８０，８２が塗布されていない領域で熱圧着されるので、熱圧着部７４にはハンダが殆ど混入しない。なお、上記停止位置でヒータチップ１０に流す電流の電流値（コテ先温度）とリード線６２に加圧力を加えているときにヒータチップ１０に流す電流の電流値（コテ先温度）とを独立に設定するのが好ましい。
【００７６】
一方、コテ先凹部１６'，１８'もコテ先面１４と一緒に下降することで、土手形クリームハンダ８０，８２が一層加熱されてそれらの全部が溶融し、コテ先凹部１６'，１８'とリード線６２との間の隙間７６'，７８'に入り込む溶融ハンダ＜８０＞，＜８２＞が増加する。こうして、コテ先凹部１６'，１８'の下で溶融ハンダ＜８０＞，＜８２＞がリード線６２を覆い尽すに至る。
【００７７】
接合装置３０は、通電開始から一定時間経過後にコテ部１２の温度をハンダ凝固点よりも低い温度に下げ、図１６Ｄに示すように、ヒータチップ１０を上昇させて、被接合部（６２，６６）から離す。
【００７８】
このように、この第４実施例においては、上記構成のヒータチップ１０（図１５〜図１６Ｄ）を使用する１回の加圧・通電動作により、結果的にはリード線６２と端子６６との間に上記第１実施例と同様の熱圧着部７４とハンダ付け部［７０］，［７２］とが同時に形成される。ただし、この第４実施例では、図１４から理解されるように、リード線６２を端子６６上に載せるときに、土手形クリームハンダ８０，８２がリード線載置位置の両側で案内部として機能するので、位置決めしやすいという利点がある。さらに、リード線６２と端子６６との間に土手形クリームハンダ８０，８２が介在しないので、熱圧着部７４にハンダが混入するのを防げる利点もある。
【００７９】
なお、この第４実施例においても、第１〜第３実施例と同様に、リード線６２がコテ先面１４に当接して扁平に潰れるまでヒータチップ１０を連続的に（途中で停止することなく）下降させ、加圧力の印加に連動して通電を開始する方法も可能である。
【００８０】
上記第４実施例の一変形例として、図１７に示すように、端子６６のリード線６２が載置される領域の中間部の両側に切欠き部９０，９０を形成し、これらの切欠き部９０，９０によって土手形クリームハンダ８０，８２をそれぞれ２つの角隅クリームハンダ（８０Ａ，８２Ａ），（８０Ｂ，８２Ｂ）に分割することも可能である。
【００８１】
この場合、図１８に示すように、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触しながら通電により発熱するときは、リード線６２の先端側で両側から溶融した液状の角隅クリームハンダ＜８０Ａ＞，＜８０Ｂ＞が合流するようにしてコテ先凹部１６'の隙間７６'に流動するとともに、リード線６２の根元側で両側から溶融した液状の角隅クリームハンダ＜８２Ａ＞，＜８２Ｂ＞が合流するようにしてコテ先凹部１８'の隙間７８'に流動する。ここで、各々の溶融角隅クリームハンダ＜８０Ａ＞，＜８０Ｂ＞，＜８２Ａ＞，＜８２Ｂ＞は、切欠き部９０，９０によって端子中央部側つまり熱圧着部７４側への拡がりを遮断される。これにより、熱圧着部７４にハンダが混入するのを一層確実に防ぐことができる。
［実施例５］
【００８２】
次に、図１９〜図２３につき、リード線６２が銅メッキアルミ線（または銅クラッドアルミ線）である場合に好適に適用できる別の実施例（第５の実施例）を説明する。
【００８３】
この実施例では、上述した第３の実施例と同様に、コテ部１２の下面において根元側のコテ先凹部１８のみを有し、先端側のコテ先凹部（１６）を省いた構成のヒータチップ１０を使用する。ただし、図１９に示すように、この実施例におけるコテ先凹部１８は、リード線６２と平行になるチップ厚み方向でリード線６２の先端側から見てコテ部１２の反対側の一側面１２ａから内奥に向かって延びる洞窟またはくぼみの形態を有している。好ましくは、コテ先凹部１８は、コテ部１２の一側面１２ａの幅方向中心部にて、下に向かって逆テーパ状に横に広がりながら、かつ内奥に深度を拡大しながらコテ部１２を上端から底（コテ先面１４）まで湾曲に削ぎ落したような構造を有している。図示のくぼみ構造においては、くぼみの天井は側面１２ａから内奥に向かって次第に低くなり、入口から内奥の終端まで底が切り欠かれている。
【００８４】
この実施例では、図２０に示すように、端子６６の表面に予めクリームハンダ９２が塗り潰しで塗布され、端子６６に接合されるべきリード線６２はクリームハンダ９２の上に載せられる。接合装置３０（図３）が起動して、ヒータチップ１０を降ろすと、図２１Ａに示すように、コテ部１２のコテ先面１４およびコテ先凹部１８のいずれもリード線６２を挟んで端子６６上のクリームハンダ９２と向かい合う。
【００８５】
そして、図２１Ｂに示すように、コテ部１２のコテ先面１４がリード線６２の先端部６２ａに加圧接触して端子６６に押し付けると、リード線６２が少したるむほど基端側（電気部品６０側）に伸びて、コテ先凹部１８の直下ではリード線６２が端子６６の表面に密着しない状態になり、あるいは両者（６２，６６）の間に隙間９４が形成される状態となる。
【００８６】
そして、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、その加圧と加熱によりコテ先面１４と接触するリード線６２の先端部分６２ａで表面の絶縁被膜（たとえばウレタン）が剥がれて、リード線６２の先端部分６２ａが扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される（図２１Ｃ）。そうすると、リード線６２の先端部６２ａおよび熱圧着部７４を介して端子６６にコテ部１２の熱が伝わり、さらにはリード線６２のコテ先凹部１８内に延在する部分（以下、「先端近接部」と称する。）６２ｂにもコテ部１２の熱が伝わり、このリード線６２の先端近接部６２ｂでも絶縁被覆が溶けて剥がれる。
【００８７】
こうしてコテ先凹部１８内では、リード線６２の先端近接部６２ｂの絶縁被覆が剥がれると、内側の銅メッキ層（または銅クラッド層）がピュアな状態で露出し、フラックスが使われていなくても、この露出した銅メッキ層を溶融状態のハンダ＜９２＞がぬれによって包み込む。この場合、コテ部１２と端子６６との間のスペース（隙間）においては、図２１Ｄに示すように、端子６６上の溶けたハンダ＜９２＞の多くがぬれと表面張力によってコテ先凹部１８の中に寄せ集まってきて、リード線６２の先端近接部６２ｂの銅メッキ層（または銅クラッド層）を覆った状態になる。
【００８８】
そして、通電開始から所定時間が経過して、接合装置３０がコテ部１２をハンダ凝固点よりも低い温度（ベース温度または常温）に冷やすと、端子６６上で全ての溶融ハンダ＜９２＞がそれぞれの位置で固化する。すなわち、コテ先凹部１８内の溶融ハンダ部＜９２Ｊ＞はリード線６２の先端近接部６２ｂの銅メッキ層（または銅クラッド層）を覆う固体ハンダ部［９２Ｊ］に変わり、コテ先面１４の下に残っている溶融ハンダ部＜９２Ｋ＞は熱圧着部７４の周囲に広がる低層の固体ハンダ部［９２Ｋ］に変わる。
【００８９】
このように、この実施例においても、本発明のヒータチップ１０を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２の先端部６２ａが端子６６の表面に熱圧着で結合される第１の接合部つまり熱圧着部７４が形成されると同時に、その熱圧着部７４に隣接する位置でリード線６２の先端近接部６２ｂが端子６６の表面にハンダ付けで結合される第２の接合部つまりハンダ付け部［９２Ｊ］が形成される。
【００９０】
図２２および図２３Ａ，図２３Ｂに、この実施例における実験結果の一例を示す。図２２は、この実施例による接合加工が済んだ後の接合部を真上から撮影した写真である。図２３Ａは、ハンダ付け部［９２Ｊ］の断面構造を示す図２２のＡ線についての金属顕微鏡撮影図である。図２３Ｂは、熱圧着部７２の断面構造を示す図２２のＢ線についての金属顕微鏡撮影図である。
【００９１】
図２３Ａに示すように、ハンダ付け部［９２Ｊ］では、端子（６６）上で山形に隆起して固まったハンダが、潰れていないリード線（６２）の銅メッキ層の周りを下から上まで覆っており、リード線（６２）の頂部を除く周回方向の大部分でハンダ接合が形成されているのが観察される。このように、潰れていない（断面が円形の）リード線（６２）の銅メッキ層の周りを下から上までハンダが覆うことで、接合強度の大きくて安定した接合部が得られる。なお、周回方向で銅メッキ層の欠けている部分は、銅とアルミニウムが合金化した部分（ジェラルミン）であり、この付近も非常に強固な接合部になっている。
【００９２】
一方、図２３Ｂに示すように、熱圧着部７４では、リード線（６２）が扁平または断面矩形に潰れていて、この扁平な部分の下面に露出している銅メッキ層が端子（６６）の表面に圧着している接合状態が観察されるとともに、リード線（６２）の扁平部分の切立った両側面に露出している銅メッキ層がハンダと接合している接合状態も観察される。もっとも、このような切立った両側面におけるハンダ接合の強度は高くはない。
【００９３】
このように、この実施例では、コテ部１２からの熱をリード線６２、端子６６およびハンダ９２に効率よく伝える機能を主に熱圧着部７４が担い、リード線６２と端子６４とを強固に結合する機能を主にハンダ付け部［９２Ｊ］が担う。ハンダ付け部［９２Ｊ］の接合面積および接合強度が大きいので、たとえ熱圧着部７４が緩んだり剥がれても、リード線６２と端子６４との間にはハンダ付け部［９２Ｊ］の安定かつ強固な結合が保たれる。
【００９４】
したがって、リードフレームのように薄くて熱容量の大きな端子（６６）にリード線６２を接合する場合には、熱圧着部７４には大きな接合強度を見込めないが、ハンダ付け部［９２Ｊ］は上記と同様に安定かつ十分強固な接合強度が得られるので、この実施例の有用性が特に顕著に出る。
【００９５】
また、上記のように接合加工の際にコテ部１２のコテ先面１４がリード線６２の先端部６２ａを端子６６に押し付けることにより、リード線６２が少したるむほど基端側（電気部品６０側）に伸びるので、電気部品６０がリード線６２に振動を与えるようなもの（たとえばボイスコイル）であっても、リード線６２はその振動に追従することができる。これにより、リード線６２の安全性と電気部品６０の性能を同時に向上させることができる。なお、リード線６２は、銅メッキアルミ線（または銅クラッドアルミ線）に限定されず、たとえば銅の裸線であってもよい。
［他の実施例または変形例］
【００９６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００９７】
たとえば、端子６６の形状は、上記実施例におけるような四角形に限定されるものではなく、たとえば円形や楕円形等も可能である。上記実施例ではリード線６２の一端部を絶縁被覆付きのまま端子６６にハンダ付けで接合したが、予め絶縁被覆を機械的に剥いでから端子６６にハンダ付けで接合することも可能である。本発明は、上記実施例におけるような線径２００μｍ以下の極細リード線６２と端子６６とのハンダ付けに好適に用いることができるが、加工対象の細線としてそれよりも太いリード線（被覆線）や裸線も可能である。
【００９８】
また、上述した実施例は、リフローソルダリングに係り、接合装置３０が起動する前に予め端子６６上にクリームハンダを塗布した。しかし、接合装置３０が起動してヒータチップ１０を被加工物（６２，６６）に当てる際にそれと連携してたとえば固形のハンダをコテ先凹部１６，１８（１６'，１８'）付近に供給するハンダ付け方法も可能である。
【００９９】
また、上記実施例はハンダ付けに係るものであったが、本発明はアルミニウムろう、銀ろう、銅ろう等のろう付けにも適用可能であり、広くは任意のろう接に適用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１０ ヒータチップ
１２ コテ部
１４ コテ先面
１６，１８ コテ先凹部
３０ 接合装置
６０ 電気部品
６２ リード線
６２ａ リード線の扁平に潰れた部分
６６ 端子
７０，７２ 枕木形クリームハンダ
７１ 塗り潰しのクリームハンダ
＜７１＞ 溶融した液状のハンダ
［７１］ 冷えて固まった固体のハンダ
７４ 熱圧着部
８０，８２ 土手形クリームハンダ
＜８０＞，＜８２＞ 溶融した液状のハンダ
［８０］，［８２］ 冷えて固まった固体のハンダ
８４，８６ コテ先両端部
９２ 塗り潰しのクリームハンダ
＜９２＞ 溶融した液状のハンダ
［９２］ 冷えて固まった固体のハンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材のろう接に用いられるヒータチップ、接合装置および接合方法ならびにろう接を用いる細線と端子の接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、たとえば外付け電気部品のリード線（被覆線）１００をプリント配線板１０２上の端子（接続パッドまたは電極等）１０４にリフローソルダリングで接合するために、図２４に示すように、コテ部１０６を有するヒータチップ１０８が用いられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このタイプのヒータチップ１０８は、高融点金属たとえばタングステンあるいはモリブデンからなる略コ字状の板体として形成され、凹形の向き（姿勢）で底辺より下方に突出する小片状のコテ部１０６を水平にし、左右両端の接続端子部１１０Ｌ，１１０Ｒをヒータヘッド１１２に取り付けている。図示のヒータヘッド１１２は、ヒータ電源（図示せず）の出力端子に通じる一対の給電用導体１１４Ｌ，１１４Ｒの一側面にボルト１１６Ｌ，１１６Ｒでヒータチップ１０８の左右接続端子１１０Ｌ，１１０Ｒを物理的かつ電気的にそれぞれ接続しており、給電用導体１１４Ｌ，１１４Ｒを介してヒータチップ１０８を上下に移動させる昇降機構や被接合物に向けて押圧する加圧機構（図示せず）を有している。給電用導体１１４Ｌ，１１４Ｒの間には両者を電気的に分離するための絶縁体１１８が挟まれている。
【０００４】
図２４において、プリント配線板１０２は、図示しない作業台（たとえばＸＹテーブル）上に水平に載置されており、リード線１００は端子１０４の上に載せられる。端子１０４の表面には、予めクリーム状のハンダまたはメッキのハンダ１０５が塗布されている。
【０００５】
ヒータヘッド１１２がヒータチップ１０８を下ろすと、図２５に示すように、ヒータチップ１０８のコテ部１０６の下面つまりコテ先面１０６ａが被接合部つまりリード線１００およびプリント配線板１０２側の端子１０４に適度な加圧力で接触する。このようにヒータチップ１０８のコテ部１０６を被接合部（１００，１０４）に押し当てた状態の下で、ヒータ電源がオンしてヒータチップ１０８に電流を供給すると、ヒータチップ１０８のコテ部１０６が抵抗発熱し、被接合部（１００，１０４）を加熱する。これによって、リード線１００の絶縁被膜が熱で溶けて剥がれ、リード線１００の周囲のハンダ１０５も溶ける。溶けたハンダ１０５は、リード線１００の露出した導体１００ａの周面に沿って這い上がるように幾らか盛り上がる。通電開始から一定時間（通電時間）経過後にヒータ電源が通電を止め、通電終了から一定時間（保持時間）経過後にヒータヘッド１１２がヒータチップ１０８を上昇させて被接合部（１００，１０４）から離す。そうすると、ハンダ１０５が凝固して、被接合部（１００，１０４）がリフローのハンダ付けによって結合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６６６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今日、携帯電子機器等に搭載される超小型電気部品（振動モータ、マイク、スピーカ等）のリード線は、非常に細く、線径（太さ）が通常２００μｍ以下であり、１００μｍ以下や数１０μｍ以下も少なくない。そのような極細のリード線１００を基板１０２上の端子１０４に接合するハンダ付け（またはろう付け）に上記のようなヒータチップ１０８を用いると、図２６に示すようにリード線１００の露出した導体１００ａがコテ部１０６からの加熱と加圧により扁平に潰れて端子１０４に接合される。このことによって、電気的には、リード線１００と端子１０４との間に良好な導電結合が得られる。
【０００８】
しかしながら、リード線１００が振動その他の外力を受けると、その段差部（潰れた部分と潰れていない部分との境目）１００ｂ付近で切れやすい。特に、リード線１００がアルミ線の場合に切れやすい。このように、物理的強度が不十分であるため、図２７に示すように、接着剤１１８を用いてリード線１００を基板１０２に固定することも行われているが、そのぶん余計な工程を要し、手間がかかっている。
【０００９】
また、リード線１００の扁平に潰れた部分１００ａの上面は、ヒータチップ１０８のコテ先面１０６ａが加圧接触するために、そこには溶けたハンダ１０５が這い上がってこない。このため、リード線１００と基板１０２との間の物理的な接合強度はさほど大きくない。したがって、リード線１００の扁平に潰れた部分１００ａが振動その他の外力によって端子１０４から剥がれることがあり、この点も課題になっていた。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において被接合物の物理的強度を飛躍的に向上させるヒータチップ、接合装置および接合方法を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は、量産性、電気的特性および物理的強度に優れた細線と端子の接続構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のヒータチップは、通電により発熱するコテ部を有し、前記コテ部のコテ先面を端子部材上の導電性細線の一端部に加圧接触させることによって前記細線を前記端子部材に接合するヒータチップであって、前記コテ部のコテ先面を当てられる前記細線側から見て前記細線の端と反対側で前記コテ先面に隣接して設けられ、前記細線を前記端子部材にろう接するために前記細線に非接触で被さる第１のコテ先凹部を有する。
【００１３】
上記構成のヒータチップにおいては、コテ部のコテ先面を端子部材上の細線の一部に当てて、所定の加圧力を加えるとともに、コテ部を通電して発熱させると、コテ部からの加圧と加熱によって細線のコテ先面と接触する部分が扁平に潰れて端子の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部が形成される。一方、予め端子部材上に塗布され、もしくはヒータチップの動作と連動して供給されるろう材もコテ部からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合、溶融した液状のろう材は、高温に発熱している第１のコテ先凹部と細線との間の隙間に流れ込み、細線を周回方向で覆い尽す。直後に、コテ部の通電停止、通電電流の減少またはヒータチップの引き離し等によって、溶融ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やすと、第１のコテ先凹部の下で溶融ろう材が形状または形体を保ったまま固体のろう材に変化する。こうして、熱圧着部に隣接する根元側の位置で細線を覆って保持する第１のろう接部が形成される。
【００１４】
本発明の上記ヒータチップを用いて得られるリード線／端子の接続構造において、上記熱圧着部は、細線と端子との間で原子レベルでの直接的な結合をなし、密着力・耐久性に優れ、高温でも剥がれにくく、電気的な特性（導電性）も安定している。また、細線に振動その他の外力が加わっても、第１のろう接部がそれをブロックして細線をしっかりと保持するので、熱圧着部の括れ部付近で細線が切れることはない。
【００１５】
本発明の好適な一態様における第１のコテ先凹部は、細線と直交する方向でコテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成される。別の好適な一態様における第１のコテ先凹部は、細線と直交する方向でコテ部の両端部を除く中間部に形成される。
【００１６】
本発明の好適な一態様によれば、細線側から見て細線の端寄りでコテ先面に隣接して設けられ、細線を端子部材にろう接するために細線に非接触で被さる第２のコテ先凹部が設けられる。上記のようにコテ部からの加熱によって溶融した液状のろう材は、高温に発熱している第２のコテ先凹部と細線との間の隙間にも流れ込み、細線を周回方向で覆い尽す。直後に、溶融ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やすと、第２のコテ先凹部の下で溶融ろう材が形状または形体を保ったまま固体のろう材に変化する。こうして、熱圧着部に隣接する先端側の位置で細線を覆って保持する第２のろう接部が形成される。この第２のろう接部は、細線がその先端から剥がれるのを十全に防止する。
【００１７】
本発明の好適な一態様における第２のコテ先凹部も、細線と直交する方向でコテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成される。別の好適な一態様における第２のコテ先凹部も、細線と直交する方向でコテ部の両端部を除く中間部に形成される。
【００１８】
本発明の接合装置は、本発明のヒータチップと、前記ヒータチップを支持し、導電性の細線を端子部材に接合する際に、前記コテ部のコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に加圧接触させるヒータヘッドと、前記ヒータチップに抵抗発熱用の電流を供給するヒータ電源とを有する。
【００１９】
本発明の接合装置によれば、本発明のヒータチップを備え、ヒータヘッドにより該ヒータチップの加圧動作を制御し、ヒータ電源により該ヒータチップの通電・加熱動作を制御することにより、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において、１回のヒータチップ加圧・加熱動作により、被接合物に上記のような熱圧着部および第１のろう接部、さらには第２のろう接部を形成することができる。なお、１回のヒータチップ加圧・加熱動作では、加圧力および加熱温度を所定のプロファイルに従って可変させる動作を行うこともできる。
【００２０】
本発明の第１の観点における接合方法は、本発明の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、端子部材の上にろう材を塗布する第１の工程と、前記端子部材の上に前記細線の一端部を配置する第２の工程と、 前記ヒータチップのコテ先面を前記細線の一端部に当てて、所定の加圧力を加える第３の工程と、前記コテ部を通電により一定の温度まで発熱させる第４の工程と、前記端子部材の上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程とを有する。
【００２１】
本発明の第２の観点における接合方法は、本発明の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、前記端子部材の上に前記細線の一端部を載せる第１の工程と、前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に当てて、所定の加圧力を加える第２の工程と、前記コテ先凹部またはその付近にろう材を供給する第３の工程と、前記コテ部を通電により一定の温度まで発熱させる第４の工程と、前記端子部材上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、溶融した前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程とを有する。
【００２２】
本発明の上記第１または第２の観点における接合方法によれば、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において、上記一連（第１〜第６）の工程により、つまり１回のヒータチップ加圧・加熱動作により、被接合物に上記のような熱圧着部および第１のろう接部、さらには第２のろう接部を形成することができる。なお、１回のヒータチップ加圧・加熱動作では、加圧力および加熱温度を所定のプロファイルに従って可変させる動作を行うこともできる。
【００２３】
本発明の細線と端子の接続構造は、導電性の細線の一端部が扁平に変形して端子部材に熱圧着で結合されている熱圧着部と、前記熱圧着部に隣接する位置で前記細線がろう材で覆われて前記端子部材に結合されているろう接部とを有し、前記熱圧着部と前記ろう接部とが同時に形成される。
【００２４】
本発明の上記細線と端子の接続構造は、上記のように熱圧着部とろう接部によって電気的にも物理的にも優れた接合が得られ、しかも熱圧着部とろう接部が同時に形成されるので量産性にも優れている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のヒータチップ、接合装置または接合方法によれば、上記のような構成および作用により、導電性の細線を端子部材にろう接する接合加工において被接合物の物理的強度を飛躍的に向上させることができる。
【００２６】
本発明の端子の接続構造によれば、上記のような構成および作用により、この種接続構造の量産性、電気的特性および物理的強度を同時に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態におけるヒータチップの構成を示す斜視図である。
【図２】上記ヒータチップのコテ部の構造を示す縦断面図である。
【図３】上記実施形態における接合装置の全体構成を示す図である。
【図４】上記接合装置を用いて被覆線をプリント配線板上の端子にハンダ付けで接合する第１実施例の加工例を示す図である。
【図５】第１実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図６】第１実施例においてヒータチップの直下に被接合物（端子およびリード線）が位置決めされる様子を示す斜視図である。
【図７】第１実施例においてヒータチップが降下して端子上のリード線に接触する直前の状態を示す一部断面正面図である。
【図８Ａ】第１実施例においてヒータチップが端子上のリード線に接触したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図８Ｂ】第１実施例においてヒータチップがリード線を加圧したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図８Ｃ】第１実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図８Ｄ】第１実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図９】第２実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図１０Ａ】第２実施例においてヒータチップが端子上のリード線に接触したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１０Ｂ】第２実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１０Ｃ】第２実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図１１】第３実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図１２Ａ】第１実施例においてヒータチップがリード線を加圧したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１２Ｂ】第３実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１２Ｃ】第３実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図１３】第１、第２および第３実施例におけるヒータチップの構成の変形例を示す断面図である。
【図１４】第４実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図１５】第４実施例におけるヒータチップの構成を示す図（斜視図および底面図）である。
【図１６Ａ】第４実施例においてヒータチップのコテ先面がリード線に当接する前にコテ先面およびコテ先両端部が土手形クリームハンダに接触する状態を示す一部断面側面図である。
【図１６Ｂ】第４実施例においてヒータチップの下降を停止した状態で土手形クリームハンダの上層部が溶ける様子を示す一部断面側面図である。
【図１６Ｃ】第４実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１６Ｄ】第４実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図１７】第４実施例の一変形例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す平面図である。
【図１８】第４実施例の上記変形例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図１９】第５実施例におけるヒータチップの構成を示す斜視図である。
【図２０】第５実施例における端子上のクリームハンダおよびリード線の配置関係を示す斜視図である。
【図２１Ａ】第５実施例においてヒータチップが端子上のリード線に接触したときの状態を示す一部断面側面図である。
【図２１Ｂ】第５実施例においてヒータチップがリード線の先端部に加圧接触して端子に押し付けている様子を示す一部断面側面図である。
【図２１Ｃ】第５実施例においてヒータチップがリード線に加圧接触しながら通電により発熱しているときの状態を示す一部断面側面図である。
【図２１Ｄ】第５実施例において端子上の溶けたハンダがぬれと表面張力によってコテ先凹部の中に寄せ集まる様子を模式的に示す平面図である。
【図２１Ｅ】第５実施例においてヒータチップをリード線から離すときの様子およびハンダ付けされた後の被接合物の状態を示す一部断面側面図である。
【図２２】第５実施例による接合加工が済んだ後の接合部を真上から撮影した写真である。
【図２３Ａ】ハンダ付け部の断面構造を示す図２２のＡ線についての金属顕微鏡撮影図である。
【図２３Ｂ】熱圧着部の断面構造を示す図２２のＢ線についての金属顕微鏡撮影図である。
【図２４】従来のヒータチップとそれを用いるハンダ付けの例を示す斜視図である。
【図２５】図２４のヒータチップを通電させている状態を示す正面図である。
【図２６】上記従来のハンダ付けにおける問題点を示す図である。
【図２７】上記従来のハンダ付けにおいて接着剤を補強材に用いる措置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図１〜図２３Ｂを参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２９】
図１および図２に、本発明の一実施形態におけるヒータチップの構成を示す。ここで、図１はこのヒータチップの斜視図、図２はコテ部の構造を示す縦断面図である。
【００３０】
この実施形態におけるヒータチップ１０は、たとえば３〜５ｍｍの板厚を有するタングステン板で形成されている。このタングステン板をワイヤ放電加工により刳り貫いて一体加工することにより、ヒータチップ１０が作製される。
【００３１】
このヒータチップ１０は、通常使用形態の姿勢において最下端の突出した部位となる略直方体形状のコテ部１２を有し、チップ厚さ方向においてコテ部１２の下面中心部にコテ先面１４を有し、その両隣に一対のコテ先凹部１６，１８を有する構成を主たる特徴としている。
【００３２】
コテ先凹部１６，１８は、たとえば切削および研磨加工によって形成され、図２に示すように一様な断面形状たとえばアーチ形状でチップ厚さ方向と直交する方向（チップ幅方向）に延びている。ここで、コテ先凹部１６，１８の内側端はコテ先面１４に隣接し、コテ先凹部１６，１８の外側端はコテ先面１４よりも後退した位置（図では高い位置）でチップ厚さ方向のコテ先エッジ１２ａ，１２ｂにそれぞれ隣接している。
【００３３】
コテ部１２の上面の左右両端部には、電流密度を高めるために断面積を細く絞った二股状の電流通過部２０Ｌ，２０Ｒを介して左右の接続端子部２２Ｌ，２２Ｒがそれぞれ接続されている。これらの接続端子部２２Ｌ，２２Ｒは、上端部に１つまたは複数（図示の例は２つ）のボルト通し穴２４Ｌ，２４Ｒをそれぞれ設けている。コテ部１２の上面の中心部には、後述する熱電対２６（図３）を取り付けるための突部２８が形成されている。
【００３４】
このヒータチップ１０も、従来のヒータチップ１０８と同様に、ヒータヘッド１１２（図１９）に取り付けられ、予め設定された手順および条件で所与の被接合物に対して所定の加圧動作および通電発熱動作を行うようになっている。
【００３５】
図３に、この実施形態における接合装置３０の全体構成を示す。この接合装置３０は、上述した構成を有するヒータチップ１０と、このヒータチップ１０を支持し、被接合物を接合する際にコテ部１２のコテ先面１４を被接合物の頂部または上面に加圧接触させるヒータヘッド１１２と、ヒータチップ１０に抵抗発熱用の電流を供給するヒータ電源３２と、装置内の各部および全体の動作を制御する制御部４６とを備えている。
【００３６】
ヒータ電源３２は、交流波形インバータ式の電源回路を用いている。この電源回路におけるインバータ３４は、ＧＴＲ（ジャイアント・トランジスタ)またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）等からなる４つのトランジスタ・スイッチング素子３６，３８，４０，４２を有している。
【００３７】
これら４つのスイッチング素子３６〜４２のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子３６，４０はドライブ回路４４を介して制御部４６からの同相の駆動パルスＧ1，Ｇ3 により所定のインバータ周波数（たとえば４ｋＨｚ）で同時にスイッチング（オン・オフ）制御され、第２組（負極側）のスイッチング素子３８，４２はドライブ回路４４を介して制御部４６からの同相の駆動パルスＧ2，Ｇ4 により上記インバータ周波数で同時にスイッチング制御されるようになっている。
【００３８】
インバータ３４の入力端子（Ｌ0 ，Ｌ1）は三相整流回路４８の出力端子に接続されている。三相整流回路４８は、たとえば６個のダイオードを三相ブリッジ結線してなり、三相交流電源端子（Ｒ，Ｓ，Ｔ）より入力する商用周波数の三相交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する。三相整流回路４８より出力された直流電圧は、コンデンサ５０で平滑されてからインバータ３４の入力端子［Ｌ0 ，Ｌ1］に与えられる。
【００３９】
インバータ３４の出力端子（Ｍ0 ，Ｍ1）は、溶接トランス５２の一次側コイルの両端にそれぞれ接続されている。溶接トランス５２の二次側コイルの両端は、整流回路を介さずに二次側導体１１４Ｌ，１１４Ｒを介してヒータチップ１０の接続端子部２２Ｌ，２２Ｒにそれぞれ接続されている。
【００４０】
制御部４６は、マイクロコンピュータを含んでおり、ヒータ電源３２内の一切の制御たとえば通電制御（特にインバータ制御）や各種ヒート条件の設定ないし表示処理等を行うほか、ヒータヘッド１１２に対しても所要の制御を行う。
【００４１】
このヒータ電源３２では、チップ温度フィードバック制御を行うために、ヒータチップ１０の突部２８に取り付けられる熱電対２６より出力されるコテ温度測定信号がケーブル２５を介して制御部４６に与えられる。また、電流フィードバック制御を行う場合は、一次側回路の導体にたとえばカレント・トランスからなる電流センサ５４が取り付けられる。この電流センサ５４の出力信号から電流測定回路５６において一次電流または二次電流の測定値（たとえば実効値、平均値またはピーク値）が求められ、その電流測定信号が制御部４６に与えられる。
［実施例１］
【００４２】
次に、図４〜図８Ｄにつき、上記構成の接合装置３０を用いて被覆線を端子部材に接合する一実施例（第１実施例）を説明する。
【００４３】
図４に示すように、この実施例は、上述した従来例（図２４、図２５）と同様にリフローソルダリングで外付け電気部品（たとえば小型モータ）６０のリード線６２をプリント配線板６４上の端子（接続パッドまたは電極等）６６に接合する。リード線６２は、線径が２００μｍ以下の細い被覆線であり、たとえばアルミ線または銅メッキのアルミ線である。端子６６は、たとえば一辺または直径が１ｍｍ以下の導体（たとえば銅）からなる薄板片である。なお、プリント配線６４上には、図示しない電子部品が実装される場合がある。この場合、本発明の接合方法より前に、たとえばリフロー炉にて加熱されることがある。この際、後述するスクリーン印刷されたクリームハンダも加熱されることになる。しかし、このような状態においても、本実施形態の接合方法を問題なく実施できる。
【００４４】
図中、左側のリード線６２'と端子６６'は既に接合加工が済んでおり、右側のリード線６２と端子６６は未だである。端子６６，６６'はプリント配線板６４上のプリント配線６８，６８'さらにはスルーホール（図示せず）等を介して裏面に取り付けられている表面実装型電気部品（図示せず）に電気的に接続されている。端子６６の表面には、予めクリームハンダが塗布され、または盛られている。この実施例では、スクリーン印刷によって、図５に示すように、たとえば矩形形状の端子６６上に所定の間隔を空けて平行に２本の帯状または枕木形のクリームハンダ７０，７２が塗布される。後述するように、これらの枕木形クリームハンダ７０，７２は、ヒータチップ１０のコテ先凹部１６，１８にそれぞれ対応（対向）する位置関係およびサイズを有している。
【００４５】
接合装置３０は、ヒータチップ１０の通電発熱機能に基づく急速加熱／急速冷却特性とインバータ式ヒータ電源３２の高速かつ精細な通電制御機能とを活かして、ヒータチップ１０のコテ部１２の温度を高速かつ任意に可変できるようになっている。
【００４６】
先ず、接合装置３０を起動させる前に、図６に示すように、作業台（図示せず）上でプリント配線板６４の端子６６の上に所定の向きでリード線６２を水平に配置し、ヒータヘッド１１２に取り付けられているヒータチップ１０の直下に被接合部（６２，６４）を位置決めする。この実施例では、リード線６２の一端部が２本の枕木形クリームハンダ７０，７２の上にそれらと直交する向きで載るようにする。
【００４７】
接合装置３０を起動させると、最初にヒータヘッド１１２が作動する。ヒータヘッド１１２は、ヒータチップ１０を降ろして、図７に示すようにコテ部１２のコテ先面１４をリード線６２の頂部に当て、予め設定された加圧力を加える。こうしてヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触し、それと同時または直後にヒータ電源３２が作動して通電を開始する。
【００４８】
この場合、図８Ａに示すように、コテ部１２のコテ先凹部１６，１８が枕木形クリームハンダ７０，７２の真上に位置し、コテ先面１４が枕木形クリームハンダ７０，７２の間のハンダ非塗布領域つまり端子６６の表面と向かい合う。これにより、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触すると、図８Ｂに示すように、リード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａは端子６６の表面に押し付けられる。
【００４９】
そして、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、その加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される。
【００５０】
一方、クリームハンダ７０，７２もコテ部１２からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合、溶融した液状のハンダ＜７０＞，＜７２＞は、図８Ｃに示すように、高温に発熱しているコテ先凹部１６，１８とリード線６２との間の隙間７６，７８に流れ込み、リード線６２の下面および側面だけでなくその頂面まで覆い尽す。
【００５１】
接合装置３０は、インバータ３４を通じてコテ部１２の温度を任意の時間特性（波形）で制御することができる。通常は、ハンダの融点（３２０℃）よりも高い温度に一定時間発熱させてから、一気にまたは段階的にハンダの凝固点よりも低い一定のベース温度までコテ部１２の温度を下げるか、または通電を止めて常温に戻す。これによって、コテ部１２がそれまでの加熱部材から瞬時に冷却部材（ヒートシンク）に変わり、コテ先凹部１６，１８の下で液状の溶融ハンダ＜７０＞，＜７２＞が形状を保ったまま、つまりリード線６２を上から下まで覆った状態のまま固体ハンダ［７０］，［７２］に変わる。
【００５２】
接合装置３０は、上記のようにコテ部１２の温度をハンダ凝固点よりも低い温度に下げてから一定時間経過後に、図８Ｄに示すように、ヒータヘッド１１２によりヒータチップ１０を上昇させて、被接合部（６２，６６）から離す。
【００５３】
このように、この実施例の接合装置３０および接合方法においては、上記構成のヒータチップ１０を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２の一部６２ａが端子６６の表面に熱圧着で結合される熱圧着部７４が形成されると同時に、その熱圧着部７４に隣接する両側（先端側および根元側）の位置でリード線６２を上から下まで覆って端子６６に結合するハンダ付け部［７０］，［７２］が形成される。
【００５４】
このリード線／端子の接続構造において、熱圧着部７４は、リード線６２と端子６６との間で原子レベルでの直接的な結合をなし、密着力・耐久性に優れ、高温でも剥がれにくい。もちろん、電気的な特性（導電性）も安定している。また、リード線６２に振動その他の外力が加わっても、根元側のハンダ付け部［７２］がそれをブロックするので、リード線６２が非常に細くても（線径が数１０μｍ以下でも）、さらにはアルミ線でもあっても、その扁平に潰れた部分６２ａの根元付近で切れることはない。一方で、先端側のハンダ付け部［７０］はリード線６２が先端から剥がれるのを十全に防止することができる。
［実施例２］
【００５５】
上記第１実施例と同一構成のヒータチップ１０を使用するリード線６２と端子６６との接合加工において、図９に示すように、端子６６上の中心部から周辺部にかけて塗り潰しのクリームハンダ７１を塗布することも可能である。この場合、リード線６２の一端部が塗り潰しのクリームハンダ７１を横断してその上に載せられる。接合装置３０が起動して、ヒータチップ１０を降ろすと、図１０Ａに示すように、コテ部１２のコテ先面１４および両コテ先凹部１６，１８のいずれもリード線６２を挟んで端子６６上のクリームハンダ７１と向かい合う。
【００５６】
そして、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触し、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、その加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される（図１０Ｂ）。この場合、リード線６２の露出した導体６２ａと端子６６表面との接触界面においては、その付近で溶融したハンダ部＜７１Ｍ＞の大部分が接触界面の外側（周囲）に押し出され、熱圧着部７４が主たる結合形態になる。もっとも、溶融ハンダ部＜７１Ｍ＞の一部が接触界面に残って、そのまま固まることもある。
【００５７】
一方、クリームハンダ７１は、コテ先凹部１６，１８の下でもコテ部１２からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合も、図１０Ｂに示すように、高温に発熱しているコテ先凹部１６，１８の下で溶融ハンダ部＜７１Ａ＞，＜７１Ｂ＞がリード線６２との間の隙間７６，７８に流れ込み、リード線６２を周回方向で（下面および側面だけでなく頂面まで）覆い尽す。
【００５８】
こうして、通電開始から所定時間が経過して、接合装置３０がコテ部１２をハンダ凝固点よりも低い温度（ベース温度または常温）に冷やすと、端子６６上で全ての溶融ハンダ部がそれぞれの位置で固化する。すなわち、溶融ハンダ部＜７１Ａ＞，＜７１Ｂ＞はコテ先凹部１６，１８の下でリード線６２を上から下まで覆った状態で瘤状の固体ハンダ部［７１Ａ］，［７１Ｂ］に変わり、中心部の溶融ハンダ部＜７１Ｍ＞は熱圧着部７４の周囲に広がる低層の固体ハンダ部［７１Ｍ］に変わる。
【００５９】
このように、この第２実施例においても、第１実施例と同じ構成のヒータチップ１０を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２の一部６２ａが端子６６の表面に熱圧着で結合される熱圧着部７４が形成されると同時に、その熱圧着部７４に隣接する位置でリード線６２を上から下まで覆って端子６６に結合するハンダ付け部［７１Ａ］，［７１Ｂ］が形成される。ただし、上述したように、熱圧着部７４にハンダが混在することもある。
［実施例３］
【００６０】
上記のようなリード線６２と端子６６との接合加工において、図１１に示すように、端子６６上に根元側の枕木形クリームハンダ７２のみを塗布し、先端側の枕木形クリームハンダ（７０）を省くことも可能である。
【００６１】
この場合にも、上記第１実施例と同一構成のヒータチップ１０を使用することができる。しかし、コテ部１２の下面において根元側のコテ先凹部１８のみを有し、先端側のコテ先凹部（１６）を省いた構成のヒータチップ１０をより好適に使用することができる。
【００６２】
この場合、図１２Ａに示すように、コテ部１２のコテ先凹部１８が枕木形クリームハンダ７２の真上に位置し、コテ先面１４が端子６６上のハンダ非塗布領域つまり端子６６の表面と向かい合う。これにより、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触すると、リード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａは端子６６の表面に押し付けられる。そして、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、図１２Ｂに示すように、その加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される。
【００６３】
一方、クリームハンダ７２もコテ部１２からの加熱によって溶融し、ぬれによって周囲に拡散する。この場合も、溶融した液状のハンダ＜７２＞は、図１２Ｂに示すように、高温に発熱しているコテ先凹部１８とリード線６２との間の隙間７８に流れ込み、リード線６２を周回方向で（下面および側面だけでなく頂面も）覆い尽す。
【００６４】
接合装置３０は、通電開始から一定時間経過後にコテ部１２の温度をハンダ凝固点よりも低い温度に下げ、図１２Ｃに示すように、ヒータチップ１０を上昇させて、被接合部（６２，６６）から離す。
【００６５】
このように、この第３実施例の接合装置３０および接合方法においては、上記構成のヒータチップ１０（図１２Ａ〜１２Ｃ）を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２と端子６６との間に熱圧着部７４とハンダ付け部［７２］とが同時に形成される。ハンダ付け部［７２］は、上述した第１および第２実施例のものと同様に、熱圧着部７４に隣接して根元側でリード線６２をハンダで覆って保持するので、リード線６２に振動その他の外力が加わっても、それをブロックする。したがって、リード線６２が扁平に潰れた部分６２ａの根元付近で切れることはない。熱圧着部７４も、上述した第１実施例のものと同様に、電気的特性および、密着力・耐久性に優れ、高温でも剥がれにくい。
【００６６】
もっとも、物理的な衝撃や外力を受けると、その衝撃力の大きさや向きによっては、熱圧着部７４がリード線先端側から剥がれることもあり得る。その点では、上記第１実施例のように先端側のハンダ付け部［７０］により端子６６上でリード線６２の先端をハンダで覆って保持するのがより好ましい。
［実施例１，２，３におけるヒータチップの変形例］
【００６７】
図１３に、上述した第１および第２実施例におけるヒータチップ１０の構成（特にコテ先凹部の断面構造）に関して幾つかの変形例を示す。
【００６８】
図１３の（ａ）はコテ先凹部１６，１８の断面形状を四角形にする構成を示す。この場合も、チップ厚み方向におけるヒータチップ１０のコテ先エッジ１２ａ，１２ｂは、コテ先面１４よりも後退した位置（図では高い位置）にあるのが好ましい。もっとも、点線で示すように、コテ先エッジ１２ａ，１２ｂをコテ先面１４と同じ高さにすることも可能である。
【００６９】
図１３の（ｂ）は、コテ先凹部１６，１８においてそれらの外側端をコテ先面１４から最も遠く（高く）離してコテ先エッジ１２ａ，１２ｂに連続させる構成を特徴とする。コテ先凹部１６，１８の断面形状が四角形でも、同様の構成を採ることができる。
【００７０】
図１３の（ｃ），（ｄ）は、上記第２の実施例と同様に、端子（６６）上のリード線（６２）から見て根元側のコテ先凹部１８のみを有し、先端側のコテ先凹部（１６）を省いたものである。図１３の（ｃ）は、コテ先凹部１８の断面形状が矩形で、その外側端がコテ先面１４から最も遠い位置でコテ先エッジ１２ｂに連続している。図１３の（ｄ）は、コテ先凹部１８の断面形状が直角三角形で、その外側端がコテ先面１４から最も遠い位置でコテ先エッジ１２ｂに連続している構成である。
［実施例４］
【００７１】
さらに別の実施例（第４の実施例）として、図１４に示すように、リード線６２を端子６６上で帯状または土手形クリームハンダ８０，８２と平行に並べて配置することも可能である。この場合も、上記第１、第２または第３実施例における構成のヒータチップ１０を用いることができる。しかし、図１５に示すように、コテ先凹部１６'，１８'がリード線６２と直交する方向でコテ先両端部８４，８６を除く中間部に形成されている構成のヒータチップ１０をより好適に使用することができる。
【００７２】
この場合、ヒータチップ１０を被接合部（６２，６６）に向けて降ろすとき、コテ先両端部８４，８６が土手形クリームハンダ８０，８２とそれぞれ対向し、コテ先凹部１６'，１８'はリード線６２と対向する。コテ先面１４は、リード線６２と直交する方向で土手形クリームハンダ８０，８２およびリード線６２と対向する。
【００７３】
そして、図１６Ａに示すように、コテ先面１４がリード線６２に当接する手前で、コテ先両端部８４，８６およびコテ先面１４が土手形クリームハンダ８０，８２の頂部に接触する。そのために、リード線６２が土手形クリームハンダ８０，８２に並べて端子６６上で配置されたときに（図１４）、リード線６２の頂部より土手形クリームハンダ８０，８２の頂部が幾らか高くなるように、スクリーン印刷で塗布する土手形クリームハンダ８０，８２の膜厚を設定する。
【００７４】
この実施例では、上記のようにコテ先両端部８４，８６およびコテ先面１４が土手形クリームハンダ８０，８２の頂部に接触する高さ位置でヒータチップ１０の下降をいったん停止し、その停止位置でヒータチップ１０の通電を開始する。これにより、コテ先面１４がリード線６２にまだ当たっていない状態の下で、土手形クリームハンダ８０，８２の上層部がコテ部１２からの加熱によってコテ先両端部８４，８６およびコテ先面１４付近で溶融し始める。そして、溶融した液状のハンダ＜８０＞，＜８２＞は、ぬれによって拡散し、図１６Ｂに示すように、コテ先凹部１６'，１８'とリード線６２との間の隙間７６'，７８'に寄ってくる。
【００７５】
そこから、ヒータチップ１０を降ろすと、コテ先面１４がリード線６２に当接し、リード線６２に加圧力が加えられる。すると、図１６Ｃに示すように、コテ部１２からの加圧と加熱によってリード線６２のコテ先面１４と接触する部分６２ａがその表面で絶縁被膜が剥がれると同時に扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される。この場合、リード線６２は端子６６表面の土手形クリームハンダ８０，８２が塗布されていない領域で熱圧着されるので、熱圧着部７４にはハンダが殆ど混入しない。なお、上記停止位置でヒータチップ１０に流す電流の電流値（コテ先温度）とリード線６２に加圧力を加えているときにヒータチップ１０に流す電流の電流値（コテ先温度）とを独立に設定するのが好ましい。
【００７６】
一方、コテ先凹部１６'，１８'もコテ先面１４と一緒に下降することで、土手形クリームハンダ８０，８２が一層加熱されてそれらの全部が溶融し、コテ先凹部１６'，１８'とリード線６２との間の隙間７６'，７８'に入り込む溶融ハンダ＜８０＞，＜８２＞が増加する。こうして、コテ先凹部１６'，１８'の下で溶融ハンダ＜８０＞，＜８２＞がリード線６２を覆い尽すに至る。
【００７７】
接合装置３０は、通電開始から一定時間経過後にコテ部１２の温度をハンダ凝固点よりも低い温度に下げ、図１６Ｄに示すように、ヒータチップ１０を上昇させて、被接合部（６２，６６）から離す。
【００７８】
このように、この第４実施例においては、上記構成のヒータチップ１０（図１５〜図１６Ｄ）を使用する１回の加圧・通電動作により、結果的にはリード線６２と端子６６との間に上記第１実施例と同様の熱圧着部７４とハンダ付け部［７０］，［７２］とが同時に形成される。ただし、この第４実施例では、図１４から理解されるように、リード線６２を端子６６上に載せるときに、土手形クリームハンダ８０，８２がリード線載置位置の両側で案内部として機能するので、位置決めしやすいという利点がある。さらに、リード線６２と端子６６との間に土手形クリームハンダ８０，８２が介在しないので、熱圧着部７４にハンダが混入するのを防げる利点もある。
【００７９】
なお、この第４実施例においても、第１〜第３実施例と同様に、リード線６２がコテ先面１４に当接して扁平に潰れるまでヒータチップ１０を連続的に（途中で停止することなく）下降させ、加圧力の印加に連動して通電を開始する方法も可能である。
【００８０】
上記第４実施例の一変形例として、図１７に示すように、端子６６のリード線６２が載置される領域の中間部の両側に切欠き部９０，９０を形成し、これらの切欠き部９０，９０によって土手形クリームハンダ８０，８２をそれぞれ２つの角隅クリームハンダ（８０Ａ，８２Ａ），（８０Ｂ，８２Ｂ）に分割することも可能である。
【００８１】
この場合、図１８に示すように、ヒータチップ１０がリード線６２に加圧接触しながら通電により発熱するときは、リード線６２の先端側で両側から溶融した液状の角隅クリームハンダ＜８０Ａ＞，＜８０Ｂ＞が合流するようにしてコテ先凹部１６'の隙間７６'に流動するとともに、リード線６２の根元側で両側から溶融した液状の角隅クリームハンダ＜８２Ａ＞，＜８２Ｂ＞が合流するようにしてコテ先凹部１８'の隙間７８'に流動する。ここで、各々の溶融角隅クリームハンダ＜８０Ａ＞，＜８０Ｂ＞，＜８２Ａ＞，＜８２Ｂ＞は、切欠き部９０，９０によって端子中央部側つまり熱圧着部７４側への拡がりを遮断される。これにより、熱圧着部７４にハンダが混入するのを一層確実に防ぐことができる。
［実施例５］
【００８２】
次に、図１９〜図２３につき、リード線６２が銅メッキアルミ線（または銅クラッドアルミ線）である場合に好適に適用できる別の実施例（第５の実施例）を説明する。
【００８３】
この実施例では、上述した第３の実施例と同様に、コテ部１２の下面において根元側のコテ先凹部１８のみを有し、先端側のコテ先凹部（１６）を省いた構成のヒータチップ１０を使用する。ただし、図１９に示すように、この実施例におけるコテ先凹部１８は、リード線６２と平行になるチップ厚み方向でリード線６２の先端側から見てコテ部１２の反対側の一側面１２ａから内奥に向かって延びる洞窟またはくぼみの形態を有している。好ましくは、コテ先凹部１８は、コテ部１２の一側面１２ａの幅方向中心部にて、下に向かって逆テーパ状に横に広がりながら、かつ内奥に深度を拡大しながらコテ部１２を上端から底（コテ先面１４）まで湾曲に削ぎ落したような構造を有している。図示のくぼみ構造においては、くぼみの天井は側面１２ａから内奥に向かって次第に低くなり、入口から内奥の終端まで底が切り欠かれている。
【００８４】
この実施例では、図２０に示すように、端子６６の表面に予めクリームハンダ９２が塗り潰しで塗布され、端子６６に接合されるべきリード線６２はクリームハンダ９２の上に載せられる。接合装置３０（図３）が起動して、ヒータチップ１０を降ろすと、図２１Ａに示すように、コテ部１２のコテ先面１４およびコテ先凹部１８のいずれもリード線６２を挟んで端子６６上のクリームハンダ９２と向かい合う。
【００８５】
そして、図２１Ｂに示すように、コテ部１２のコテ先面１４がリード線６２の先端部６２ａに加圧接触して端子６６に押し付けると、リード線６２が少したるむほど基端側（電気部品６０側）に伸びて、コテ先凹部１８の直下ではリード線６２が端子６６の表面に密着しない状態になり、あるいは両者（６２，６６）の間に隙間９４が形成される状態となる。
【００８６】
そして、通電が開始されると、ヒータチップ１０のコテ部１２が発熱し、その加圧と加熱によりコテ先面１４と接触するリード線６２の先端部分６２ａで表面の絶縁被膜（たとえばウレタン）が剥がれて、リード線６２の先端部分６２ａが扁平に潰れて端子６６の表面に熱圧着で結合し、熱圧着部７４が形成される（図２１Ｃ）。そうすると、リード線６２の先端部６２ａおよび熱圧着部７４を介して端子６６にコテ部１２の熱が伝わり、さらにはリード線６２のコテ先凹部１８内に延在する部分（以下、「先端近接部」と称する。）６２ｂにもコテ部１２の熱が伝わり、このリード線６２の先端近接部６２ｂでも絶縁被覆が溶けて剥がれる。
【００８７】
こうしてコテ先凹部１８内では、リード線６２の先端近接部６２ｂの絶縁被覆が剥がれると、内側の銅メッキ層（または銅クラッド層）がピュアな状態で露出し、フラックスが使われていなくても、この露出した銅メッキ層を溶融状態のハンダ＜９２＞がぬれによって包み込む。この場合、コテ部１２と端子６６との間のスペース（隙間）においては、図２１Ｄに示すように、端子６６上の溶けたハンダ＜９２＞の多くがぬれと表面張力によってコテ先凹部１８の中に寄せ集まってきて、リード線６２の先端近接部６２ｂの銅メッキ層（または銅クラッド層）を覆った状態になる。
【００８８】
そして、通電開始から所定時間が経過して、接合装置３０がコテ部１２をハンダ凝固点よりも低い温度（ベース温度または常温）に冷やすと、端子６６上で全ての溶融ハンダ＜９２＞がそれぞれの位置で固化する。すなわち、コテ先凹部１８内の溶融ハンダ部＜９２Ｊ＞はリード線６２の先端近接部６２ｂの銅メッキ層（または銅クラッド層）を覆う固体ハンダ部［９２Ｊ］に変わり、コテ先面１４の下に残っている溶融ハンダ部＜９２Ｋ＞は熱圧着部７４の周囲に広がる低層の固体ハンダ部［９２Ｋ］に変わる。
【００８９】
このように、この実施例においても、本発明のヒータチップ１０を使用する１回の加圧・通電動作により、リード線６２の先端部６２ａが端子６６の表面に熱圧着で結合される第１の接合部つまり熱圧着部７４が形成されると同時に、その熱圧着部７４に隣接する位置でリード線６２の先端近接部６２ｂが端子６６の表面にハンダ付けで結合される第２の接合部つまりハンダ付け部［９２Ｊ］が形成される。
【００９０】
図２２および図２３Ａ，図２３Ｂに、この実施例における実験結果の一例を示す。図２２は、この実施例による接合加工が済んだ後の接合部を真上から撮影した写真である。図２３Ａは、ハンダ付け部［９２Ｊ］の断面構造を示す図２２のＡ線についての金属顕微鏡撮影図である。図２３Ｂは、熱圧着部７２の断面構造を示す図２２のＢ線についての金属顕微鏡撮影図である。
【００９１】
図２３Ａに示すように、ハンダ付け部［９２Ｊ］では、端子（６６）上で山形に隆起して固まったハンダが、潰れていないリード線（６２）の銅メッキ層の周りを下から上まで覆っており、リード線（６２）の頂部を除く周回方向の大部分でハンダ接合が形成されているのが観察される。このように、潰れていない（断面が円形の）リード線（６２）の銅メッキ層の周りを下から上までハンダが覆うことで、接合強度の大きくて安定した接合部が得られる。なお、周回方向で銅メッキ層の欠けている部分は、銅とアルミニウムが合金化した部分（ジェラルミン）であり、この付近も非常に強固な接合部になっている。
【００９２】
一方、図２３Ｂに示すように、熱圧着部７４では、リード線（６２）が扁平または断面矩形に潰れていて、この扁平な部分の下面に露出している銅メッキ層が端子（６６）の表面に圧着している接合状態が観察されるとともに、リード線（６２）の扁平部分の切立った両側面に露出している銅メッキ層がハンダと接合している接合状態も観察される。もっとも、このような切立った両側面におけるハンダ接合の強度は高くはない。
【００９３】
このように、この実施例では、コテ部１２からの熱をリード線６２、端子６６およびハンダ９２に効率よく伝える機能を主に熱圧着部７４が担い、リード線６２と端子６４とを強固に結合する機能を主にハンダ付け部［９２Ｊ］が担う。ハンダ付け部［９２Ｊ］の接合面積および接合強度が大きいので、たとえ熱圧着部７４が緩んだり剥がれても、リード線６２と端子６４との間にはハンダ付け部［９２Ｊ］の安定かつ強固な結合が保たれる。
【００９４】
したがって、リードフレームのように薄くて熱容量の大きな端子（６６）にリード線６２を接合する場合には、熱圧着部７４には大きな接合強度を見込めないが、ハンダ付け部［９２Ｊ］は上記と同様に安定かつ十分強固な接合強度が得られるので、この実施例の有用性が特に顕著に出る。
【００９５】
また、上記のように接合加工の際にコテ部１２のコテ先面１４がリード線６２の先端部６２ａを端子６６に押し付けることにより、リード線６２が少したるむほど基端側（電気部品６０側）に伸びるので、電気部品６０がリード線６２に振動を与えるようなもの（たとえばボイスコイル）であっても、リード線６２はその振動に追従することができる。これにより、リード線６２の安全性と電気部品６０の性能を同時に向上させることができる。なお、リード線６２は、銅メッキアルミ線（または銅クラッドアルミ線）に限定されず、たとえば銅の裸線であってもよい。
［他の実施例または変形例］
【００９６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００９７】
たとえば、端子６６の形状は、上記実施例におけるような四角形に限定されるものではなく、たとえば円形や楕円形等も可能である。上記実施例ではリード線６２の一端部を絶縁被覆付きのまま端子６６にハンダ付けで接合したが、予め絶縁被覆を機械的に剥いでから端子６６にハンダ付けで接合することも可能である。本発明は、上記実施例におけるような線径２００μｍ以下の極細リード線６２と端子６６とのハンダ付けに好適に用いることができるが、加工対象の細線としてそれよりも太いリード線（被覆線）や裸線も可能である。
【００９８】
また、上述した実施例は、リフローソルダリングに係り、接合装置３０が起動する前に予め端子６６上にクリームハンダを塗布した。しかし、接合装置３０が起動してヒータチップ１０を被加工物（６２，６６）に当てる際にそれと連携してたとえば固形のハンダをコテ先凹部１６，１８（１６'，１８'）付近に供給するハンダ付け方法も可能である。
【００９９】
また、上記実施例はハンダ付けに係るものであったが、本発明はアルミニウムろう、銀ろう、銅ろう等のろう付けにも適用可能であり、広くは任意のろう接に適用可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１０ ヒータチップ
１２ コテ部
１４ コテ先面
１６，１８ コテ先凹部
３０ 接合装置
６０ 電気部品
６２ リード線
６２ａ リード線の扁平に潰れた部分
６６ 端子
７０，７２ 枕木形クリームハンダ
７１ 塗り潰しのクリームハンダ
＜７１＞ 溶融した液状のハンダ
［７１］ 冷えて固まった固体のハンダ
７４ 熱圧着部
８０，８２ 土手形クリームハンダ
＜８０＞，＜８２＞ 溶融した液状のハンダ
［８０］，［８２］ 冷えて固まった固体のハンダ
８４，８６ コテ先両端部
９２ 塗り潰しのクリームハンダ
＜９２＞ 溶融した液状のハンダ
［９２］ 冷えて固まった固体のハンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱するコテ部を有し、前記コテ部のコテ先面を端子部材上の導電性細線の一端部に加圧接触させることによって前記細線を前記端子部材に接合するヒータチップであって、
前記コテ部のコテ先面を当てられる前記細線側から見て前記細線の端と反対側で前記コテ先面に隣接して設けられ、前記細線を前記端子部材にろう接するために前記細線に非接触で被さる第１のコテ先凹部を有するヒータチップ。
【請求項２】
前記第１のコテ先凹部は、前記細線と直交するチップ幅方向で前記コテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成されている、請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項３】
前記第１のコテ先凹部は、前記細線と直交するチップ幅方向で前記コテ部の両端部を除く中間部に形成されている、請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項４】
前記第１のコテ先凹部は、前記細線と平行になるチップ厚み方向で前記細線の先端側から見て前記コテ部の反対側の一側面から内奥に向かって延びる洞窟またはくぼみの形態を有している、請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項５】
前記細線側から見て前記細線の端寄りで前記コテ先面に隣接して設けられ、前記細線を前記端子部材にろう接するために前記細線に非接触で被さる第２のコテ先凹部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項６】
前記第２のコテ先凹部は、前記細線と直交する方向で前記コテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成されている、請求項５に記載のヒータチップ。
【請求項７】
前記第２のコテ先凹部は、前記細線と直交する方向で前記コテ部の両端部を除く中間部に形成されている、請求項５に記載のヒータチップ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒータチップと、
前記ヒータチップを支持し、導電性の細線を端子部材に接合する際に、前記コテ部のコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に加圧接触させるヒータヘッドと、
前記ヒータチップに抵抗発熱用の電流を供給するヒータ電源と
を有する接合装置。
【請求項９】
請求項８に記載の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、
端子部材の上にろう材を塗布する第１の工程と、
前記端子部材の上に前記細線の一端部を配置する第２の工程と、
前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一部に当てて、所定の加圧力を加える第３の工程と、
前記コテ部を通電により第１の温度まで発熱させる第４の工程と、
前記端子部材上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、
溶融した前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程と
を有する接合方法。
【請求項１０】
前記第１の工程では、前記端子部材の上に前記ろう材が局所的に塗布され、
前記第２の工程では、前記ろう材の上に前記細線の一部が載せられ、
前記第３の工程では、前記コテ先凹部が前記細線を挟んで前記ろう材と対向し、前記コテ先面が前記細線を挟んで前記端子部材の表面と対向する、
請求項９に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記第１の工程では、前記端子部材の上に前記ろう材が局所的に塗布され、
前記第２の工程では、前記端子部材上で前記ろう材と並んでその隣に前記細線が載せられ、
前記第３の工程では、前記コテ先面が前記細線および前記ろう材と対向し、前記コテ先凹部が少なくとも前記細線と対向する、
請求項９に記載の接合方法。
【請求項１２】
前記第１の工程において、前記ろう材は、前記第２の工程においてその隣に並べられる前記細線よりも前記端子部材上で高くなるような厚さに塗布される、請求項１１に記載の接合方法。
【請求項１３】
前記第２の工程と前記第３の工程との間で、前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一部に当たる手前の位置で停止させ、前記コテ部を通電により第２の温度まで発熱させて前記ろう材の一部を溶融させる第７の工程を有する、請求項１２に記載の接合方法。
【請求項１４】
前記第１の工程において、前記ろう材は、スクリーン印刷によって前記端子部材上に塗布される、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、
前記端子部材の上に前記細線の一端部を載せる第１の工程と、
前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に当てて、所定の加圧力を加える第２の工程と、
前記コテ先凹部またはその付近にろう材を供給する第３の工程と、
前記コテ部を通電により一定の温度まで発熱させる第４の工程と、
前記端子部材上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、
溶融した前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程と
を有する接合方法。
【請求項１６】
前記細線の線径は２００μｍ以下である、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項１７】
導電性の細線の一端部が扁平に変形して端子部材に熱圧着で結合されている熱圧着部と、
前記熱圧着部に隣接する位置で前記細線がろう材で覆われて前記端子部材に結合されているろう接部と
を有し、
前記熱圧着部と前記ろう接部とが同時に形成される、細線と端子の接続構造。
【請求項１８】
前記ろう接部は、前記熱圧着部から見て前記細線の端と反対側の隣に形成される、請求項１７に記載の細線と端子の接続構造。
【請求項１９】
前記ろう接部は、前記熱圧着部から見て前記細線の端寄りとその反対側の両隣に形成される、請求項１７に記載の細線と端子の接続構造。
【請求項１】
通電により発熱するコテ部を有し、前記コテ部のコテ先面を端子部材上の導電性細線の一端部に加圧接触させることによって前記細線を前記端子部材に接合するヒータチップであって、
前記コテ部のコテ先面を当てられる前記細線側から見て前記細線の端と反対側で前記コテ先面に隣接して設けられ、前記細線を前記端子部材にろう接するために前記細線に非接触で被さる第１のコテ先凹部を有するヒータチップ。
【請求項２】
前記第１のコテ先凹部は、前記細線と直交するチップ幅方向で前記コテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成されている、請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項３】
前記第１のコテ先凹部は、前記細線と直交するチップ幅方向で前記コテ部の両端部を除く中間部に形成されている、請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項４】
前記第１のコテ先凹部は、前記細線と平行になるチップ厚み方向で前記細線の先端側から見て前記コテ部の反対側の一側面から内奥に向かって延びる洞窟またはくぼみの形態を有している、請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項５】
前記細線側から見て前記細線の端寄りで前記コテ先面に隣接して設けられ、前記細線を前記端子部材にろう接するために前記細線に非接触で被さる第２のコテ先凹部を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項６】
前記第２のコテ先凹部は、前記細線と直交する方向で前記コテ部の一端から他端まで一様な断面形状で形成されている、請求項５に記載のヒータチップ。
【請求項７】
前記第２のコテ先凹部は、前記細線と直交する方向で前記コテ部の両端部を除く中間部に形成されている、請求項５に記載のヒータチップ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のヒータチップと、
前記ヒータチップを支持し、導電性の細線を端子部材に接合する際に、前記コテ部のコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に加圧接触させるヒータヘッドと、
前記ヒータチップに抵抗発熱用の電流を供給するヒータ電源と
を有する接合装置。
【請求項９】
請求項８に記載の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、
端子部材の上にろう材を塗布する第１の工程と、
前記端子部材の上に前記細線の一端部を配置する第２の工程と、
前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一部に当てて、所定の加圧力を加える第３の工程と、
前記コテ部を通電により第１の温度まで発熱させる第４の工程と、
前記端子部材上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、
溶融した前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程と
を有する接合方法。
【請求項１０】
前記第１の工程では、前記端子部材の上に前記ろう材が局所的に塗布され、
前記第２の工程では、前記ろう材の上に前記細線の一部が載せられ、
前記第３の工程では、前記コテ先凹部が前記細線を挟んで前記ろう材と対向し、前記コテ先面が前記細線を挟んで前記端子部材の表面と対向する、
請求項９に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記第１の工程では、前記端子部材の上に前記ろう材が局所的に塗布され、
前記第２の工程では、前記端子部材上で前記ろう材と並んでその隣に前記細線が載せられ、
前記第３の工程では、前記コテ先面が前記細線および前記ろう材と対向し、前記コテ先凹部が少なくとも前記細線と対向する、
請求項９に記載の接合方法。
【請求項１２】
前記第１の工程において、前記ろう材は、前記第２の工程においてその隣に並べられる前記細線よりも前記端子部材上で高くなるような厚さに塗布される、請求項１１に記載の接合方法。
【請求項１３】
前記第２の工程と前記第３の工程との間で、前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一部に当たる手前の位置で停止させ、前記コテ部を通電により第２の温度まで発熱させて前記ろう材の一部を溶融させる第７の工程を有する、請求項１２に記載の接合方法。
【請求項１４】
前記第１の工程において、前記ろう材は、スクリーン印刷によって前記端子部材上に塗布される、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の接合装置を用いて導電性の細線を端子部材に接合する接合方法であって、
前記端子部材の上に前記細線の一端部を載せる第１の工程と、
前記ヒータチップのコテ先面を前記端子部材上の前記細線の一端部に当てて、所定の加圧力を加える第２の工程と、
前記コテ先凹部またはその付近にろう材を供給する第３の工程と、
前記コテ部を通電により一定の温度まで発熱させる第４の工程と、
前記端子部材上で前記コテ部からの加熱により溶融したろう材を前記コテ先凹部と前記細線との間の隙間に流動させる第５の工程と、
溶融した前記ろう材を凝固温度よりも低い温度に冷やして固化させる第６の工程と
を有する接合方法。
【請求項１６】
前記細線の線径は２００μｍ以下である、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項１７】
導電性の細線の一端部が扁平に変形して端子部材に熱圧着で結合されている熱圧着部と、
前記熱圧着部に隣接する位置で前記細線がろう材で覆われて前記端子部材に結合されているろう接部と
を有し、
前記熱圧着部と前記ろう接部とが同時に形成される、細線と端子の接続構造。
【請求項１８】
前記ろう接部は、前記熱圧着部から見て前記細線の端と反対側の隣に形成される、請求項１７に記載の細線と端子の接続構造。
【請求項１９】
前記ろう接部は、前記熱圧着部から見て前記細線の端寄りとその反対側の両隣に形成される、請求項１７に記載の細線と端子の接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２１Ｄ】
【図２１Ｅ】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１６Ｄ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２１Ｄ】
【図２１Ｅ】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−９９７７９（Ｐ２０１３−９９７７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９６０４４（Ｐ２０１２−１９６０４４）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【出願人】（５０３３０４４４１）株式会社 工房ＰＤＡ (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【出願人】（０００１６１３６７）ミヤチテクノス株式会社 (103)
【出願人】（５０３３０４４４１）株式会社 工房ＰＤＡ (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]