ヒータチップ及び接合装置
【課題】 電子部品を熱によって損傷することなく、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得るようにしたヒータチップおよび接合装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のヒータチップ１０は、被接合物に加圧接触または近接させることによって前記被接合物を接合するヒータチップであって、通電により発熱する櫛歯状のコテ部１０ａと、前記コテ部１０ａと一体に形成され、前記櫛歯状のコテ部のコテ先部１０ｅの反対側でフィン状に延びる放熱部１２Ａ〜１２Ｅとを有する。
【解決手段】 本発明のヒータチップ１０は、被接合物に加圧接触または近接させることによって前記被接合物を接合するヒータチップであって、通電により発熱する櫛歯状のコテ部１０ａと、前記コテ部１０ａと一体に形成され、前記櫛歯状のコテ部のコテ先部１０ｅの反対側でフィン状に延びる放熱部１２Ａ〜１２Ｅとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ付け、熱カシメ、熱圧着等の加熱接合に用いるヒータチップおよび接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図１に示すように、チップ本体の側方へ突出した複数のリード１００ａを有する表面実装型の半導体パッケージ１００をプリント配線板１０２上にハンダ付けするために、長尺状のコテ部１０４ａを有するヒータチップ１０４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１０４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）で底辺の長尺状コテ部１０４ａを水平にし、左右両側の接続端子部１０４ｂ、１０４ｂをヒータヘッド１０６に取り付けている。図示のヒータヘッド１０６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１０８、１１０の側面にボルト１１２、１１２でヒータチップ１０４の左右接続端子１０４ｂ、１０４ｂ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１０８、１１０を介してヒータチップ１０４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１０８、１１０の間には両者を電気的に分離するための絶縁体１１４が挟まれている。
【０００４】
図１において、プリント配線板１０２は、図示しないＸＹテーブルなどの作業台上に水平に載置されており、半導体パッケージ１００は図示しないチップマウンタによりプリント配線板１０２上の所定位置に載置される。ハンダ付けのために、半導体パッケージ１００の一辺（一列）分のリード１００ａ、１００ａ、・・がヒータチップ１０４の真下に位置決めされる。
【０００５】
ヒータヘッド１０６がヒータチップ１０４を下ろすと、図２に示すように、ヒータチップ１０４の長尺状コテ部１０４の下面つまりコテ先面１０４ｃが被接合部つまり一列分のリード１００ａ，１００ａ，・・およびプリント配線板１０２のランド１０２ａ、１０２ａ、・・に適度な加圧力で接触する。各ランド１０２ａの表面には図示しないクリームハンダが塗られている。このようにヒータチップ１０４のコテ部１０４ａを被接合部１００ａ、１０２ａ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１０４に電流Ｉを供給すると、ヒータチップ１０４のコテ部１０４ａが抵抗発熱し、被接合部１００ａ、１０２ａ間のハンダを加熱して溶融させる。通電開始から一定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経過後にヒータヘッド１０６がヒータチップ１０４を上昇させて被接合部１００ａ、１０２ａから離す。そうすると、ハンダが凝固して、被接合部１００ａ、１０２ａがリフローのハンダ付けによって結合する。
【０００６】
上記従来のヒータチップ１０４では、図２に示したように、各ランド１０２ａ間に空間があるため、コテ先面１０４ａがプリント配線基板１０２に当たって（又は近づいて）損傷を与えることはなかった。しかしながら、電子部品によっては隣接する接合部間に空間が無い場合がある。例えば、接合部が樹脂などによって区画されていたり、接合部間に突起部が形成されていることがある。このような構成の電子部品において隣接する接合部間を保護する技術として特許文献２〜特許文献４が提案されている。
【０００７】
特許文献２のヒータチップでは、電子部品の端子と接触する部分に電気絶縁作用を有するダイヤモンド粉末をメッキ層に担持させて、このダイヤモンド粉末の一部をメッキ層から突出させて、ヒータチップから基板側への電流を阻止して電子部品を保護するようにしている。また、特許文献３のヒータチップでは、熱を加える部分にそれぞれヒータチップを設けて電子部品の必要な箇所だけに熱を加えるようにしている。さらに、特許文献３のヒータチップでは、抵抗発熱する箇所に複数の突起を設けて、同時に複数個所を熱かしめするようにして、必要な箇所だけに熱を加えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平３−１４０６０号公報
【特許文献２】特開平０２−１６５８６６号公報
【特許文献３】特開平１０−２９１１００号公報
【特許文献４】特開２００７−２５３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような従来の接合装置においては、ヒータチップのコテ部の温度が当該コテ部の中心部と端部とで均一でない場合がある。例えば、加熱後通電を終了した後において、コテ部の温度降下の速度が中心部と端部とで異なり、コテ部の温度が均一でなくなるときが生じる。そのため、ヒータチップ１０４より被接合物に加えられる熱量が長尺状コテ部１０４ａの長手方向で均一にならず、コテ部１０４ａの中心部の方が両端部よりも相対的に多く加熱してしまう。そのため、被接合部の中で中心部が必要以上に加熱されて損傷するおそれがあった。
【００１０】
また、図１に示す従来のヒータチップ１０４の形状では、隣接する接合部間に空間がない電子部品の場合に、接合部分以外に熱の影響を与えてしまって電子部品が損傷してしまうおそれがあった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであって、隣接する接合部間に空間が無い電子部品であっても、この電子部品を熱によって損傷することなく、かつコテ部の全長に亘って、通電中および通電終了後の温度特性を均一化して、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得るようにしたヒータチップおよび接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のヒータチップは、被接合物に加圧接触または近接させることによって前記被接合物を接合するヒータチップであって、通電により発熱する櫛歯状のコテ部と、前記コテ部と一体に形成され、前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側でフィン状に延びる放熱部とを有する。
【００１３】
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、被接合物を接合する際に前記コテ部のコテ先部を前記被接合物に加圧接触または近接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。
【００１４】
本発明のヒータチップにおいて、コテ部を櫛歯状に形成することによって、隣接する接合部間に空間が無くても、接合部以外に熱の影響を与えることなく接合が可能である。また、櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側に設けたフィン状の放熱部によりコテ部で発生したジュール熱をコテ先部の反対側で吸収して大気へ放出する。これによりコテ部の全長に亘って通電中および通電終了後の温度特性を均一化することができ、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得ることができる。
【００１５】
本発明において、前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部の長手方向に沿って複数設けるのが好ましい。この発明によれば、コテ部温度の均一化を高めることができる。
【００１６】
本発明において、前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側であって当該コテ先部に対応する位置にそれぞれ設ける。
【００１７】
さらに、本発明のヒータチップは、前記コテ先部の少なくとも一つの反対側に設けられ熱電対を接続するための突部をさらに有し、前記フィン状放熱部を、前記突部を除いた前記コテ先部の反対側の対応する位置にそれぞれ設ける。本発明態様によれば、熱電対をヒータチップの所望の位置に配設することができ、ヒータチップを小さく形成することができる。
【００１８】
また、本発明のヒータチップでは、突部において、コテ部の熱が熱伝導により突部に接続された熱電対に吸収される現象、すなわち、熱引きが生じる。この熱引きによってフィン状放熱部における放熱と同様の効果を奏することができる。なお、突部および当該突部に接続された熱電対では、フィン状放熱部と同様に熱を大気へ放出させることもできる。
【００１９】
さらに、好適な一態様として、前記フィン状放熱部は、前記コテ部と面一で板状に形成され、前記コテ部および前記フィン状放熱部が同一材質で一体に形成される。また、前記フィン状放熱部を調整することによって前記コテ先部の熱量を制御する。前記櫛歯状のコテ部は、発熱時に熱量の異なる複数形状のコテ先部を有する。本発明によればコテ先部の形状の組み合わせによって熱量を制御できる。
【００２０】
また、本発明のヒータチップは、ヒータ電源からの給電用導体との物理的かつ電気的な接続をとるために、前記櫛歯状のコテ部の両端部から前記フィン状放熱部の周囲に延びる一対の接続端子部を有する。この場合、好適な一態様として、前記コテ部、前記フィン状放熱部および前記接続端子部が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に形成してよい。
【００２１】
本発明の接合装置は、通電発熱する櫛歯状のコテ部を用いて被接合部を加熱接合する任意のアプリケーションに適用可能であり、たとえばハンダ付け、異方性導電材料を介した接合、熱カシメ、熱圧着等に好適に適用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、隣接する接合部間に空間がなくても、接合部以外に熱の影響を与えることなく接合が可能である。コテ部の全長に亘って、通電中および通電終了後の温度特性を均一化して、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得るようにしたヒータチップおよび接合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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２】図１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３】本発明の一実施形態におけるヒータチップの全体構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるヒータチップの斜視図である。
【図５】実施形態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６】実施形態のヒータチップを通電発熱用の電流を供給するためのヒータ電源の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の他の実施形態におけるヒータチップの全体構成を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるヒータチップの斜視図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるヒータチップの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態におけるヒータチップ１０の構成を示す図である。図４は、本発明の一実施形態におけるヒータチップ１０の斜視図である。このヒータチップ１０は、たとえば１〜３ｍｍの板厚に圧延されたタングステン板を用いて形成されている。この圧延されたタングステン板は、極めて薄い板を積層したような構造を有している（以下、単に積層構造ということがある）。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、本実施形態のヒータチップ１０が形成される。また、ヒータチップ１０には、櫛歯状のコテ部１０ａが形成されている。このコテ部１０ａは、長手方向に伸びる基部１０ｆと基部１０ｆから突起状に突出するコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7が一体的に形成されている。
【００２６】
また、ヒータチップ１０は、櫛歯状のコテ部１０ａのコテ先部１０ｅの反対側でフィン状に延びる放熱部１２Ａ〜１２Ｅをコテ部１０ａと一体に有する。より詳細には、櫛歯状コテ部１０ａの長手方向に沿って５つのフィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅが設けられている。櫛歯状のコテ部１０ａのコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7のうち両端のコテ先部１０ｅ1、１０ｅ7を除いた反対側の位置に矩形状のフィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅがそれぞれ設けられている。すなわち、櫛歯状のコテ部１０ａのコテ先部１０ｅ2に対応する位置にフィン状放熱部１２Ａが設けられ、コテ先部１０ｅ3に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｂが設けられ、コテ部１０ｅ4に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｃが設けられ、コテ部１０ｅ5に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｄが設けられ、コテ部１０ｅ6に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｅが設けられている。両側のフィン状放熱部１２Ａ、１２Ｅから中心部のフィン状放熱部１２Ｃに向かって順に大きな面積を有するのが好ましい。
【００２７】
さらに、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅにおいて、好ましくは、櫛歯状のコテ部１０ａに接続する基端部１４Ａ〜１４Ｅがスリット状に切り欠かれ括れている。この括れた基端部１４Ａ〜１４Ｅにより、後述するように、通電時にコテ部１０ａを流れる電流Ｉがフィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅからの電気的な影響を受けずに、すなわち、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅに流れることなく、コテ部の基部１０ｆの部分をまっすぐに縦断できるようになっている。
【００２８】
櫛歯状のコテ部１０ａの左右両端部には、一対の接続端子部１０ｂ、１０ｂが接続されている。これらの接続端子部１０ｂ，１０ｂは、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅと適当な隙間を形成しながらその周囲に延びており、それぞれの上端部に複数のボルト通し穴１６，１６を設けている。なお、片側（図の左）の接続端子部１０ｂの下端部内側には、後述する熱電対２０（図５）を取り付けるための突部１８が形成されている。
【００２９】
このヒータチップ１０は、従来のヒータチップ１００と同様に、接合装置のヒータヘッド１０６（図５）に取り付けられ、常法にしたがって通電発熱動作を行ってよい。たとえば、リード配線１２０ａ，１２０ａ，・・をコネクタ１３０の一列の端子１３０ａ，１３０ａ，・・にハンダ付けする場合は、図５に示すように、ヒータヘッド１０６が櫛歯状コテ部１０ａのコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7をリード配線１２０ａ，１２０ａ，・・およびコネクタ１３０の端子１３０ａ，１３０ａ，・・に適度な加圧力で接触させた状態の下で、ヒータ電源（図示せず）がオンしてヒータチップ１０に給電導体１０８，１１０を介して電流Ｉを供給する。そうすると、ヒータチップ１０のコテ部１０ａが抵抗発熱し、被接合部（１２０ａ，１３０ａ）間のハンダを加熱して溶融させる。
【００３０】
この際、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅは、括れた基端部１４Ａ〜１４Ｅが高抵抗の電流閉塞部となり、電流Ｉを引き込まないので、電気的にはコテ部１０ａ基部１０ｆの通電（電流密度）に何の影響を与えることなく、専らコテ部１０ａの基部１０ｆの各部で発生したジュール熱をコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7の反対側で吸収して大気へ放出する放熱作用のみを奏する。ここで、フィン状放熱部１２Ａは主に基部部１０ｆの左端部とコテ先部１０ｅ3に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｂは主に基部１０ｆのコテ先部１０ｅ2に対応する部分とコテ先部１０ｅ4に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｃは主に基部１０ｆの中心部分で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｄは主に基部１０ｆのコテ先部１０ｅ4に対応する部分とコテ先部１０ｅ6に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｅは主に基部１０ｆのコテ先部１０ｅ5と右端部との間の区間で発生したジュール熱を放熱する。
【００３１】
本実施形態では、コテ部１０ａの両端部から中心部に向かうほど放熱レートが高くなるように構成しているので、コテ部１０ａの全長に亘ってコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7の通電中および通電終了直後の温度特性を均一化することができる。
【００３２】
そして、通電開始から一定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経過後にヒータヘッド１０６がヒータチップ１０を上昇させて被接合部（１２０ａ，１３０ａ）から離す。そうすると、ハンダが凝固して、被接合部（１２０ａ，１３０ａ）がハンダ付けによって結合する。この実施形態では、コテ部１０ａの全長に亘って基部１０ｆの通電中および通電終了直後の温度特性が均一なので、一列のリード配線１２０ａ，１２０ａ，・・が各対応する端子１３０ａ，１３０ａ，・・に均一にハンダ付けされる。したがって、リード配線列の中心部分が必要以上に加熱されて損傷するようなことはない。また、図５に示したように、コテ部１０ａは、端子１３０ａ，１３０ａ，・・に合わせて櫛歯形状を有するため、隣接する端子１３０ａ，１３０ａ，・・間に空間がなくても、接合部以外に熱の影響を与えることなく接合が可能である。
【００３３】
図６に、この実施形態のヒータチップ１０に通電発熱用の電流を供給するためのヒータ電源２８の一例を示す。このヒータ電源２８は交流波形インバータ式の電源回路を用いている。
【００３４】
この電源回路におけるインバータ３０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３２，３４，３６，３８を有している。
【００３５】
これら４つのスイッチング素子３２〜３８のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子３２，３６はドライブ回路４０を介して制御部４２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３４，３８はドライブ回路４０を介して制御部４２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。
【００３６】
インバータ３０の入力端子［Ｌ0，Ｌ1］は三相整流回路４４の出力端子に接続されている。三相整流回路４４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４４より出力された直流電圧は、コンデンサ４６で平滑されてからインバータ３０の入力端子［Ｌ0，Ｌ1］に与えられる。
【００３７】
インバータ３０の出力端子［Ｍ0，Ｍ1］は、溶接トランス４８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４８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１０８，１１０を介してヒータチップ１０の接続端子部１０ｂ，１０ｂにそれぞれ接続されている。
【００３８】
制御部４２は、マイクロコンピュータを含んでおり、ヒータ電源２８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１０６に対しても所要の制御を行う。
【００３９】
このヒータ電源２８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１８に取り付けられる熱電対２０より出力されるコテ温度測定信号がケーブル２２を介して制御部４２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５０が取り付けられる。この電流センサ５０の出力信号から電流測定回路５２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４２に与えられる。
【００４０】
図６に示すような交流波形インバータ式の電源回路を用いるヒータ電源部２８の構成は一例であり、本実施形態のヒータチップ１０を接合用途で抵抗発熱させるために単相交流型その他の任意の型式のヒータ電源部を使用することができる。
【００４１】
次に本発明の他の実施形態について説明する。図７は、本発明の他の実施形態におけるヒータチップ６０の構成を示す図である。図８は、本発明の他の実施形態におけるヒータチップ６０の斜視図である。図７および図８では、熱電対２０を突起６８に溶着した状態を示している。このヒータチップ６０は、上述のヒータチップ１０同様に、たとえば１〜３ｍｍの板厚に圧延されたタングステン板を用いて形成されている。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、本実施形態のヒータチップ６０が形成される。また、ヒータチップ６０は、中央のコテ先部６０ｅ4の反対側に熱電対２０を溶着するための突部６８が形成され、両端のコテ先部６０ｅ1、６０ｅ7を除いた反対側の位置であって、突部６８を除いたコテ先部６０ｅ2、６０ｅ3、６０ｅ4、６０ｅ6に対応する位置に、フィン状に延びる放熱部６２Ａ〜６２Ｄがコテ部６０ａと一体に形成されている。
【００４２】
より詳細には、櫛歯状のコテ部６０ａの長手方向に沿って４つのフィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄと突部６８が設けられている。すなわち、櫛歯状のコテ部６０ａのコテ先部６０ｅ2に対応する位置にフィン状放熱部６２Ａが設けられ、コテ先部６０ｅ3に対応する位置にフィン状放熱部６２Ｂが設けられ、コテ部６０ｅ4に対応する位置に突部６８が設けられ、コテ部６０ｅ5に対応する位置にフィン状放熱部６２Ｃが設けられ、コテ部６０ｅ6に対応する位置にフィン状放熱部６２Ｄが設けられている。
【００４３】
突部６８には、熱電対２０が、例えばアーク溶接によって接続されている。この熱電対２０は、コテ部６０Aの温度を測定するためのものである。突部６８の両側のフィン状放熱部６２Ｂ、６２Ｃは、熱電対２０を取り付けた際の隙間を確保し、かつ、放熱部としての面積を確保するために、フィン状放熱部６２Ａ、６２Ｄよりも、長手方向に細長く形成されている。
【００４４】
さらに、フィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄにおいて、好ましくは、櫛歯状のコテ部６０ａに接続する基端部６４Ａ〜６４Ｄがスリット状に切り欠かれ括れている。この括れた基端部６４Ａ〜６４Ｄにより、通電時にコテ部６０ａを流れる電流Ｉがフィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄからの電気的な影響を受けずに、すなわち、フィン状放熱部６２Ａ〜６2Ｄに流れることなく、コテ部の基部６０ｆの部分をまっすぐに縦断できるようになっている。
【００４５】
櫛歯状のコテ部６０ａの左右両端部には、一対の接続端子部６０ｂ、６０ｂが接続されている。これらの接続端子部６０ｂ，６０ｂは、フィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄと適当な隙間を形成しながらその周囲に延びており、それぞれの上端部に複数のボルト通し穴６６，６６を設けている。
【００４６】
このヒータチップ６０は、ヒータチップ１０と同様に、接合装置のヒータヘッド１０６（図５）に取り付けられ、常法にしたがって通電発熱動作を行ってよい。フィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄは、基端部６４Ａ〜６４Ｄと突部６８が高抵抗の電流閉塞部となり、電流Ｉを引き込まないので、電気的にはコテ部６０ａの基部６０ｆの通電に何の影響を与えることなく、専らコテ部６０ａの基部６０ｆの各部で発生したジュール熱をコテ先部６０ｅ1〜６０ｅ7の反対側で吸収して大気へ放出する放熱作用のみを奏する。
【００４７】
一方、突部６８は、当該突部６８に接続された熱電対２０の熱引きによってフィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄでの放熱効果と同様の効果を奏することができる。なお、突部および当該突部に接続された熱電対では、フィン状放熱部と同様に熱を大気へ放出させることもできる。
【００４８】
ここで、フィン状放熱部６２Ａは主に基部部６０ｆの左端部とコテ先部６０ｅ3に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部６２Ｂは主に基部６０ｆのコテ先部６０ｅ2に対応する部分とコテ先部６０ｅ4に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、熱電対２０が溶着された突部６８は主に基部６０ｆの中心部分で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部６２Ｃは主に基部６０ｆのコテ先部６０ｅ4に対応する部分とコテ先部６０ｅ6に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部６２Ｄは主に基部６０ｆのコテ先部６０ｅ5と右端部との間の区間で発生したジュール熱を放熱する。
【００４９】
本実施形態では、コテ部６０ａの両端部から中心部に向かうほど放熱レートが高くなるように構成しているので、コテ部６０ａの全長に亘ってコテ先部６０ｅ1〜６０ｅ7の通電中および通電終了直後の温度特性を均一化することができる。又、熱電対２０を溶着するための突部６８にフィン状放熱部と同じ働きを持たせることができる。すなわち、突部６８に接続された熱電対２０の熱引きにより、突部６８からもコテ部６０ａで発生したジュール熱を吸収することができる。また、本実施形態のヒータチップによれば、熱電対をヒータチップの所望の位置に配設することができ、これによってヒータチップを小さくすることができる。
【００５０】
上記各実施形態では、コテ部の中心部に向かう程放熱レートを高くする場合、つまり、コテ部の中心部のフィン状放熱部を大きく形成する場合の例について説明した。このように構成することによって、発熱バランスを均一にしてコテ部の全域で同じ熱量とすることができる。また、同様に、被接合部の幅に合わせて個々のコテ先部の幅を異ならせるようにしてコテ部の全域で同じ熱量とすることも可能である。この場合には、コテ先部の放熱量を考慮してフィン状放熱部の形状を調節する。
【００５１】
また、上述した各実施形態とは異なり、コテ先部によって熱量を変える事も可能である。コテ先部の形状や面積を調整することによってコテ先部の発熱を制御する場合の例を図９に示す。図９に示すように、ヒータチップ７０には、櫛歯状のコテ部７０ａが形成されている。このコテ部７０ａは、長手方向に伸びる基部７０ｆと基部７０ｆから突起状に突出するコテ先部７０ｅ1〜７０ｅ7が一体的に形成されている。
【００５２】
コテ先部７０ｅ1〜７０ｅ7は、発熱時の熱量が異なるよう複数の形状を持つように形成されている。より詳細には、コテ先部７０ｅ1，７０ｅ3，７０ｅ5，７０ｅ7は、発熱時に熱量が高くなるように中心部分が窪んだ形状を持つ。コテ先部７０ｅ2，７０ｅ4，７０ｅ6は、発熱時に熱量がコテ先部７０ｅ1，７０ｅ3，７０ｅ5，７０ｅ7よりも低くなるように中心部分が膨らんだ形状を持つ。このようにして、コテ先部７０ｅの形状や面積を調整することによってコテ先部７０ｅの発熱を制御することができる。
【００５３】
また、ヒータチップ７０は、櫛歯状のコテ部７０ａのコテ先部７０ｅの反対側でフィン状に延びる放熱部７２Ａ〜７２Ｅをコテ部７０ａと一体に有する。さらに、フィン状放熱部７２Ａ〜７２Ｅにおいて、櫛歯状のコテ部７０ａに接続する基端部７４Ａ〜７４Ｅがスリット状に切り欠かれ括れている。櫛歯状のコテ部７０ａの左右両端部には、一対の接続端子部７０ｂ、７０ｂが接続されている。片側（図の左）の接続端子部７０ｂの下端部内側には、熱電対２０を取り付けるための突部７８が形成されている。
【００５４】
また、フィン状放熱部７２Ａ〜７２Ｅの形状や面積を調整することで、コテ先部７０ｅの熱量を制御することもできる。例えば、より発熱させたいコテ先部に対応するフィン状放熱部を小さくし、発熱を抑えたいコテ先部に対応するフィン状放熱部を大きくする。このようにしてコテ部の発熱バランスを調整することができる。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明に係る実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。尚、上記ヒータチップ２０，６０，７０では、各コテ先部間は、Ｕ字状やコ字状の形状をしていても良い。また、上記ヒータチップ６０では熱電対２０を溶着するための突部６８を中央部に形成する場合の例について説明したが、この突部６８は中央部以外のコテ先部６０ｅの反対側の位置に設けるようにしてもよい。また、ヒータチップ６０では、熱電対２０を溶着するための突部６８のみを一つだけ設ける場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、複数の突部を設けてそこに複数の熱電対を設けるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、積層構造を有するタングステン板を用いた場合について説明したが、モリブデンやタングステンとモリブデンの合金を用いてもよい。
【００５６】
また、上記の各実施形態では、本発明のヒータチップ２０、６０、７０をハンダ付けに用いる場合を例示したが、これに代えて、異方性導電材料を用いた接合、熱カシメによる接合、熱圧着による接合等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０，６０，７０ ヒータチップ
１０ａ，６０ａ，７０ａ コテ部
１０ｂ，６０ｂ，７０ｂ 接続端子部
１０ｅ，６０ｅ，７０ｅ コテ先部
１０ｆ，６０ｆ，７０ｆ 基部
１２Ａ〜１２Ｅ，６２Ａ〜６２Ｄ，７２Ａ〜７２Ｅ 放熱部
１８，６８，７８ 突部
２０ 熱電対
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ付け、熱カシメ、熱圧着等の加熱接合に用いるヒータチップおよび接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図１に示すように、チップ本体の側方へ突出した複数のリード１００ａを有する表面実装型の半導体パッケージ１００をプリント配線板１０２上にハンダ付けするために、長尺状のコテ部１０４ａを有するヒータチップ１０４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１０４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）で底辺の長尺状コテ部１０４ａを水平にし、左右両側の接続端子部１０４ｂ、１０４ｂをヒータヘッド１０６に取り付けている。図示のヒータヘッド１０６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１０８、１１０の側面にボルト１１２、１１２でヒータチップ１０４の左右接続端子１０４ｂ、１０４ｂ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１０８、１１０を介してヒータチップ１０４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１０８、１１０の間には両者を電気的に分離するための絶縁体１１４が挟まれている。
【０００４】
図１において、プリント配線板１０２は、図示しないＸＹテーブルなどの作業台上に水平に載置されており、半導体パッケージ１００は図示しないチップマウンタによりプリント配線板１０２上の所定位置に載置される。ハンダ付けのために、半導体パッケージ１００の一辺（一列）分のリード１００ａ、１００ａ、・・がヒータチップ１０４の真下に位置決めされる。
【０００５】
ヒータヘッド１０６がヒータチップ１０４を下ろすと、図２に示すように、ヒータチップ１０４の長尺状コテ部１０４の下面つまりコテ先面１０４ｃが被接合部つまり一列分のリード１００ａ，１００ａ，・・およびプリント配線板１０２のランド１０２ａ、１０２ａ、・・に適度な加圧力で接触する。各ランド１０２ａの表面には図示しないクリームハンダが塗られている。このようにヒータチップ１０４のコテ部１０４ａを被接合部１００ａ、１０２ａ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１０４に電流Ｉを供給すると、ヒータチップ１０４のコテ部１０４ａが抵抗発熱し、被接合部１００ａ、１０２ａ間のハンダを加熱して溶融させる。通電開始から一定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経過後にヒータヘッド１０６がヒータチップ１０４を上昇させて被接合部１００ａ、１０２ａから離す。そうすると、ハンダが凝固して、被接合部１００ａ、１０２ａがリフローのハンダ付けによって結合する。
【０００６】
上記従来のヒータチップ１０４では、図２に示したように、各ランド１０２ａ間に空間があるため、コテ先面１０４ａがプリント配線基板１０２に当たって（又は近づいて）損傷を与えることはなかった。しかしながら、電子部品によっては隣接する接合部間に空間が無い場合がある。例えば、接合部が樹脂などによって区画されていたり、接合部間に突起部が形成されていることがある。このような構成の電子部品において隣接する接合部間を保護する技術として特許文献２〜特許文献４が提案されている。
【０００７】
特許文献２のヒータチップでは、電子部品の端子と接触する部分に電気絶縁作用を有するダイヤモンド粉末をメッキ層に担持させて、このダイヤモンド粉末の一部をメッキ層から突出させて、ヒータチップから基板側への電流を阻止して電子部品を保護するようにしている。また、特許文献３のヒータチップでは、熱を加える部分にそれぞれヒータチップを設けて電子部品の必要な箇所だけに熱を加えるようにしている。さらに、特許文献３のヒータチップでは、抵抗発熱する箇所に複数の突起を設けて、同時に複数個所を熱かしめするようにして、必要な箇所だけに熱を加えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平３−１４０６０号公報
【特許文献２】特開平０２−１６５８６６号公報
【特許文献３】特開平１０−２９１１００号公報
【特許文献４】特開２００７−２５３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような従来の接合装置においては、ヒータチップのコテ部の温度が当該コテ部の中心部と端部とで均一でない場合がある。例えば、加熱後通電を終了した後において、コテ部の温度降下の速度が中心部と端部とで異なり、コテ部の温度が均一でなくなるときが生じる。そのため、ヒータチップ１０４より被接合物に加えられる熱量が長尺状コテ部１０４ａの長手方向で均一にならず、コテ部１０４ａの中心部の方が両端部よりも相対的に多く加熱してしまう。そのため、被接合部の中で中心部が必要以上に加熱されて損傷するおそれがあった。
【００１０】
また、図１に示す従来のヒータチップ１０４の形状では、隣接する接合部間に空間がない電子部品の場合に、接合部分以外に熱の影響を与えてしまって電子部品が損傷してしまうおそれがあった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであって、隣接する接合部間に空間が無い電子部品であっても、この電子部品を熱によって損傷することなく、かつコテ部の全長に亘って、通電中および通電終了後の温度特性を均一化して、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得るようにしたヒータチップおよび接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のヒータチップは、被接合物に加圧接触または近接させることによって前記被接合物を接合するヒータチップであって、通電により発熱する櫛歯状のコテ部と、前記コテ部と一体に形成され、前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側でフィン状に延びる放熱部とを有する。
【００１３】
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、被接合物を接合する際に前記コテ部のコテ先部を前記被接合物に加圧接触または近接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。
【００１４】
本発明のヒータチップにおいて、コテ部を櫛歯状に形成することによって、隣接する接合部間に空間が無くても、接合部以外に熱の影響を与えることなく接合が可能である。また、櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側に設けたフィン状の放熱部によりコテ部で発生したジュール熱をコテ先部の反対側で吸収して大気へ放出する。これによりコテ部の全長に亘って通電中および通電終了後の温度特性を均一化することができ、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得ることができる。
【００１５】
本発明において、前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部の長手方向に沿って複数設けるのが好ましい。この発明によれば、コテ部温度の均一化を高めることができる。
【００１６】
本発明において、前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側であって当該コテ先部に対応する位置にそれぞれ設ける。
【００１７】
さらに、本発明のヒータチップは、前記コテ先部の少なくとも一つの反対側に設けられ熱電対を接続するための突部をさらに有し、前記フィン状放熱部を、前記突部を除いた前記コテ先部の反対側の対応する位置にそれぞれ設ける。本発明態様によれば、熱電対をヒータチップの所望の位置に配設することができ、ヒータチップを小さく形成することができる。
【００１８】
また、本発明のヒータチップでは、突部において、コテ部の熱が熱伝導により突部に接続された熱電対に吸収される現象、すなわち、熱引きが生じる。この熱引きによってフィン状放熱部における放熱と同様の効果を奏することができる。なお、突部および当該突部に接続された熱電対では、フィン状放熱部と同様に熱を大気へ放出させることもできる。
【００１９】
さらに、好適な一態様として、前記フィン状放熱部は、前記コテ部と面一で板状に形成され、前記コテ部および前記フィン状放熱部が同一材質で一体に形成される。また、前記フィン状放熱部を調整することによって前記コテ先部の熱量を制御する。前記櫛歯状のコテ部は、発熱時に熱量の異なる複数形状のコテ先部を有する。本発明によればコテ先部の形状の組み合わせによって熱量を制御できる。
【００２０】
また、本発明のヒータチップは、ヒータ電源からの給電用導体との物理的かつ電気的な接続をとるために、前記櫛歯状のコテ部の両端部から前記フィン状放熱部の周囲に延びる一対の接続端子部を有する。この場合、好適な一態様として、前記コテ部、前記フィン状放熱部および前記接続端子部が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に形成してよい。
【００２１】
本発明の接合装置は、通電発熱する櫛歯状のコテ部を用いて被接合部を加熱接合する任意のアプリケーションに適用可能であり、たとえばハンダ付け、異方性導電材料を介した接合、熱カシメ、熱圧着等に好適に適用可能である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、隣接する接合部間に空間がなくても、接合部以外に熱の影響を与えることなく接合が可能である。コテ部の全長に亘って、通電中および通電終了後の温度特性を均一化して、コテ部の長手方向で均一な接合品質を得るようにしたヒータチップおよび接合装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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２】図１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３】本発明の一実施形態におけるヒータチップの全体構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるヒータチップの斜視図である。
【図５】実施形態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６】実施形態のヒータチップを通電発熱用の電流を供給するためのヒータ電源の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の他の実施形態におけるヒータチップの全体構成を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるヒータチップの斜視図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるヒータチップの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態におけるヒータチップ１０の構成を示す図である。図４は、本発明の一実施形態におけるヒータチップ１０の斜視図である。このヒータチップ１０は、たとえば１〜３ｍｍの板厚に圧延されたタングステン板を用いて形成されている。この圧延されたタングステン板は、極めて薄い板を積層したような構造を有している（以下、単に積層構造ということがある）。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、本実施形態のヒータチップ１０が形成される。また、ヒータチップ１０には、櫛歯状のコテ部１０ａが形成されている。このコテ部１０ａは、長手方向に伸びる基部１０ｆと基部１０ｆから突起状に突出するコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7が一体的に形成されている。
【００２６】
また、ヒータチップ１０は、櫛歯状のコテ部１０ａのコテ先部１０ｅの反対側でフィン状に延びる放熱部１２Ａ〜１２Ｅをコテ部１０ａと一体に有する。より詳細には、櫛歯状コテ部１０ａの長手方向に沿って５つのフィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅが設けられている。櫛歯状のコテ部１０ａのコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7のうち両端のコテ先部１０ｅ1、１０ｅ7を除いた反対側の位置に矩形状のフィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅがそれぞれ設けられている。すなわち、櫛歯状のコテ部１０ａのコテ先部１０ｅ2に対応する位置にフィン状放熱部１２Ａが設けられ、コテ先部１０ｅ3に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｂが設けられ、コテ部１０ｅ4に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｃが設けられ、コテ部１０ｅ5に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｄが設けられ、コテ部１０ｅ6に対応する位置にフィン状放熱部１２Ｅが設けられている。両側のフィン状放熱部１２Ａ、１２Ｅから中心部のフィン状放熱部１２Ｃに向かって順に大きな面積を有するのが好ましい。
【００２７】
さらに、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅにおいて、好ましくは、櫛歯状のコテ部１０ａに接続する基端部１４Ａ〜１４Ｅがスリット状に切り欠かれ括れている。この括れた基端部１４Ａ〜１４Ｅにより、後述するように、通電時にコテ部１０ａを流れる電流Ｉがフィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅからの電気的な影響を受けずに、すなわち、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅに流れることなく、コテ部の基部１０ｆの部分をまっすぐに縦断できるようになっている。
【００２８】
櫛歯状のコテ部１０ａの左右両端部には、一対の接続端子部１０ｂ、１０ｂが接続されている。これらの接続端子部１０ｂ，１０ｂは、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅと適当な隙間を形成しながらその周囲に延びており、それぞれの上端部に複数のボルト通し穴１６，１６を設けている。なお、片側（図の左）の接続端子部１０ｂの下端部内側には、後述する熱電対２０（図５）を取り付けるための突部１８が形成されている。
【００２９】
このヒータチップ１０は、従来のヒータチップ１００と同様に、接合装置のヒータヘッド１０６（図５）に取り付けられ、常法にしたがって通電発熱動作を行ってよい。たとえば、リード配線１２０ａ，１２０ａ，・・をコネクタ１３０の一列の端子１３０ａ，１３０ａ，・・にハンダ付けする場合は、図５に示すように、ヒータヘッド１０６が櫛歯状コテ部１０ａのコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7をリード配線１２０ａ，１２０ａ，・・およびコネクタ１３０の端子１３０ａ，１３０ａ，・・に適度な加圧力で接触させた状態の下で、ヒータ電源（図示せず）がオンしてヒータチップ１０に給電導体１０８，１１０を介して電流Ｉを供給する。そうすると、ヒータチップ１０のコテ部１０ａが抵抗発熱し、被接合部（１２０ａ，１３０ａ）間のハンダを加熱して溶融させる。
【００３０】
この際、フィン状放熱部１２Ａ〜１２Ｅは、括れた基端部１４Ａ〜１４Ｅが高抵抗の電流閉塞部となり、電流Ｉを引き込まないので、電気的にはコテ部１０ａ基部１０ｆの通電（電流密度）に何の影響を与えることなく、専らコテ部１０ａの基部１０ｆの各部で発生したジュール熱をコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7の反対側で吸収して大気へ放出する放熱作用のみを奏する。ここで、フィン状放熱部１２Ａは主に基部部１０ｆの左端部とコテ先部１０ｅ3に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｂは主に基部１０ｆのコテ先部１０ｅ2に対応する部分とコテ先部１０ｅ4に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｃは主に基部１０ｆの中心部分で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｄは主に基部１０ｆのコテ先部１０ｅ4に対応する部分とコテ先部１０ｅ6に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部１２Ｅは主に基部１０ｆのコテ先部１０ｅ5と右端部との間の区間で発生したジュール熱を放熱する。
【００３１】
本実施形態では、コテ部１０ａの両端部から中心部に向かうほど放熱レートが高くなるように構成しているので、コテ部１０ａの全長に亘ってコテ先部１０ｅ1〜１０ｅ7の通電中および通電終了直後の温度特性を均一化することができる。
【００３２】
そして、通電開始から一定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経過後にヒータヘッド１０６がヒータチップ１０を上昇させて被接合部（１２０ａ，１３０ａ）から離す。そうすると、ハンダが凝固して、被接合部（１２０ａ，１３０ａ）がハンダ付けによって結合する。この実施形態では、コテ部１０ａの全長に亘って基部１０ｆの通電中および通電終了直後の温度特性が均一なので、一列のリード配線１２０ａ，１２０ａ，・・が各対応する端子１３０ａ，１３０ａ，・・に均一にハンダ付けされる。したがって、リード配線列の中心部分が必要以上に加熱されて損傷するようなことはない。また、図５に示したように、コテ部１０ａは、端子１３０ａ，１３０ａ，・・に合わせて櫛歯形状を有するため、隣接する端子１３０ａ，１３０ａ，・・間に空間がなくても、接合部以外に熱の影響を与えることなく接合が可能である。
【００３３】
図６に、この実施形態のヒータチップ１０に通電発熱用の電流を供給するためのヒータ電源２８の一例を示す。このヒータ電源２８は交流波形インバータ式の電源回路を用いている。
【００３４】
この電源回路におけるインバータ３０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３２，３４，３６，３８を有している。
【００３５】
これら４つのスイッチング素子３２〜３８のうち、第１組（正極側）のスイッチング素子３２，３６はドライブ回路４０を介して制御部４２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３４，３８はドライブ回路４０を介して制御部４２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。
【００３６】
インバータ３０の入力端子［Ｌ0，Ｌ1］は三相整流回路４４の出力端子に接続されている。三相整流回路４４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４４より出力された直流電圧は、コンデンサ４６で平滑されてからインバータ３０の入力端子［Ｌ0，Ｌ1］に与えられる。
【００３７】
インバータ３０の出力端子［Ｍ0，Ｍ1］は、溶接トランス４８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４８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１０８，１１０を介してヒータチップ１０の接続端子部１０ｂ，１０ｂにそれぞれ接続されている。
【００３８】
制御部４２は、マイクロコンピュータを含んでおり、ヒータ電源２８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１０６に対しても所要の制御を行う。
【００３９】
このヒータ電源２８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１８に取り付けられる熱電対２０より出力されるコテ温度測定信号がケーブル２２を介して制御部４２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５０が取り付けられる。この電流センサ５０の出力信号から電流測定回路５２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４２に与えられる。
【００４０】
図６に示すような交流波形インバータ式の電源回路を用いるヒータ電源部２８の構成は一例であり、本実施形態のヒータチップ１０を接合用途で抵抗発熱させるために単相交流型その他の任意の型式のヒータ電源部を使用することができる。
【００４１】
次に本発明の他の実施形態について説明する。図７は、本発明の他の実施形態におけるヒータチップ６０の構成を示す図である。図８は、本発明の他の実施形態におけるヒータチップ６０の斜視図である。図７および図８では、熱電対２０を突起６８に溶着した状態を示している。このヒータチップ６０は、上述のヒータチップ１０同様に、たとえば１〜３ｍｍの板厚に圧延されたタングステン板を用いて形成されている。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、本実施形態のヒータチップ６０が形成される。また、ヒータチップ６０は、中央のコテ先部６０ｅ4の反対側に熱電対２０を溶着するための突部６８が形成され、両端のコテ先部６０ｅ1、６０ｅ7を除いた反対側の位置であって、突部６８を除いたコテ先部６０ｅ2、６０ｅ3、６０ｅ4、６０ｅ6に対応する位置に、フィン状に延びる放熱部６２Ａ〜６２Ｄがコテ部６０ａと一体に形成されている。
【００４２】
より詳細には、櫛歯状のコテ部６０ａの長手方向に沿って４つのフィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄと突部６８が設けられている。すなわち、櫛歯状のコテ部６０ａのコテ先部６０ｅ2に対応する位置にフィン状放熱部６２Ａが設けられ、コテ先部６０ｅ3に対応する位置にフィン状放熱部６２Ｂが設けられ、コテ部６０ｅ4に対応する位置に突部６８が設けられ、コテ部６０ｅ5に対応する位置にフィン状放熱部６２Ｃが設けられ、コテ部６０ｅ6に対応する位置にフィン状放熱部６２Ｄが設けられている。
【００４３】
突部６８には、熱電対２０が、例えばアーク溶接によって接続されている。この熱電対２０は、コテ部６０Aの温度を測定するためのものである。突部６８の両側のフィン状放熱部６２Ｂ、６２Ｃは、熱電対２０を取り付けた際の隙間を確保し、かつ、放熱部としての面積を確保するために、フィン状放熱部６２Ａ、６２Ｄよりも、長手方向に細長く形成されている。
【００４４】
さらに、フィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄにおいて、好ましくは、櫛歯状のコテ部６０ａに接続する基端部６４Ａ〜６４Ｄがスリット状に切り欠かれ括れている。この括れた基端部６４Ａ〜６４Ｄにより、通電時にコテ部６０ａを流れる電流Ｉがフィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄからの電気的な影響を受けずに、すなわち、フィン状放熱部６２Ａ〜６2Ｄに流れることなく、コテ部の基部６０ｆの部分をまっすぐに縦断できるようになっている。
【００４５】
櫛歯状のコテ部６０ａの左右両端部には、一対の接続端子部６０ｂ、６０ｂが接続されている。これらの接続端子部６０ｂ，６０ｂは、フィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄと適当な隙間を形成しながらその周囲に延びており、それぞれの上端部に複数のボルト通し穴６６，６６を設けている。
【００４６】
このヒータチップ６０は、ヒータチップ１０と同様に、接合装置のヒータヘッド１０６（図５）に取り付けられ、常法にしたがって通電発熱動作を行ってよい。フィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄは、基端部６４Ａ〜６４Ｄと突部６８が高抵抗の電流閉塞部となり、電流Ｉを引き込まないので、電気的にはコテ部６０ａの基部６０ｆの通電に何の影響を与えることなく、専らコテ部６０ａの基部６０ｆの各部で発生したジュール熱をコテ先部６０ｅ1〜６０ｅ7の反対側で吸収して大気へ放出する放熱作用のみを奏する。
【００４７】
一方、突部６８は、当該突部６８に接続された熱電対２０の熱引きによってフィン状放熱部６２Ａ〜６２Ｄでの放熱効果と同様の効果を奏することができる。なお、突部および当該突部に接続された熱電対では、フィン状放熱部と同様に熱を大気へ放出させることもできる。
【００４８】
ここで、フィン状放熱部６２Ａは主に基部部６０ｆの左端部とコテ先部６０ｅ3に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部６２Ｂは主に基部６０ｆのコテ先部６０ｅ2に対応する部分とコテ先部６０ｅ4に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、熱電対２０が溶着された突部６８は主に基部６０ｆの中心部分で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部６２Ｃは主に基部６０ｆのコテ先部６０ｅ4に対応する部分とコテ先部６０ｅ6に対応する部分との間の区間で発生したジュール熱を放熱し、フィン状放熱部６２Ｄは主に基部６０ｆのコテ先部６０ｅ5と右端部との間の区間で発生したジュール熱を放熱する。
【００４９】
本実施形態では、コテ部６０ａの両端部から中心部に向かうほど放熱レートが高くなるように構成しているので、コテ部６０ａの全長に亘ってコテ先部６０ｅ1〜６０ｅ7の通電中および通電終了直後の温度特性を均一化することができる。又、熱電対２０を溶着するための突部６８にフィン状放熱部と同じ働きを持たせることができる。すなわち、突部６８に接続された熱電対２０の熱引きにより、突部６８からもコテ部６０ａで発生したジュール熱を吸収することができる。また、本実施形態のヒータチップによれば、熱電対をヒータチップの所望の位置に配設することができ、これによってヒータチップを小さくすることができる。
【００５０】
上記各実施形態では、コテ部の中心部に向かう程放熱レートを高くする場合、つまり、コテ部の中心部のフィン状放熱部を大きく形成する場合の例について説明した。このように構成することによって、発熱バランスを均一にしてコテ部の全域で同じ熱量とすることができる。また、同様に、被接合部の幅に合わせて個々のコテ先部の幅を異ならせるようにしてコテ部の全域で同じ熱量とすることも可能である。この場合には、コテ先部の放熱量を考慮してフィン状放熱部の形状を調節する。
【００５１】
また、上述した各実施形態とは異なり、コテ先部によって熱量を変える事も可能である。コテ先部の形状や面積を調整することによってコテ先部の発熱を制御する場合の例を図９に示す。図９に示すように、ヒータチップ７０には、櫛歯状のコテ部７０ａが形成されている。このコテ部７０ａは、長手方向に伸びる基部７０ｆと基部７０ｆから突起状に突出するコテ先部７０ｅ1〜７０ｅ7が一体的に形成されている。
【００５２】
コテ先部７０ｅ1〜７０ｅ7は、発熱時の熱量が異なるよう複数の形状を持つように形成されている。より詳細には、コテ先部７０ｅ1，７０ｅ3，７０ｅ5，７０ｅ7は、発熱時に熱量が高くなるように中心部分が窪んだ形状を持つ。コテ先部７０ｅ2，７０ｅ4，７０ｅ6は、発熱時に熱量がコテ先部７０ｅ1，７０ｅ3，７０ｅ5，７０ｅ7よりも低くなるように中心部分が膨らんだ形状を持つ。このようにして、コテ先部７０ｅの形状や面積を調整することによってコテ先部７０ｅの発熱を制御することができる。
【００５３】
また、ヒータチップ７０は、櫛歯状のコテ部７０ａのコテ先部７０ｅの反対側でフィン状に延びる放熱部７２Ａ〜７２Ｅをコテ部７０ａと一体に有する。さらに、フィン状放熱部７２Ａ〜７２Ｅにおいて、櫛歯状のコテ部７０ａに接続する基端部７４Ａ〜７４Ｅがスリット状に切り欠かれ括れている。櫛歯状のコテ部７０ａの左右両端部には、一対の接続端子部７０ｂ、７０ｂが接続されている。片側（図の左）の接続端子部７０ｂの下端部内側には、熱電対２０を取り付けるための突部７８が形成されている。
【００５４】
また、フィン状放熱部７２Ａ〜７２Ｅの形状や面積を調整することで、コテ先部７０ｅの熱量を制御することもできる。例えば、より発熱させたいコテ先部に対応するフィン状放熱部を小さくし、発熱を抑えたいコテ先部に対応するフィン状放熱部を大きくする。このようにしてコテ部の発熱バランスを調整することができる。
【００５５】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明に係る実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。尚、上記ヒータチップ２０，６０，７０では、各コテ先部間は、Ｕ字状やコ字状の形状をしていても良い。また、上記ヒータチップ６０では熱電対２０を溶着するための突部６８を中央部に形成する場合の例について説明したが、この突部６８は中央部以外のコテ先部６０ｅの反対側の位置に設けるようにしてもよい。また、ヒータチップ６０では、熱電対２０を溶着するための突部６８のみを一つだけ設ける場合の例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、複数の突部を設けてそこに複数の熱電対を設けるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、積層構造を有するタングステン板を用いた場合について説明したが、モリブデンやタングステンとモリブデンの合金を用いてもよい。
【００５６】
また、上記の各実施形態では、本発明のヒータチップ２０、６０、７０をハンダ付けに用いる場合を例示したが、これに代えて、異方性導電材料を用いた接合、熱カシメによる接合、熱圧着による接合等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０，６０，７０ ヒータチップ
１０ａ，６０ａ，７０ａ コテ部
１０ｂ，６０ｂ，７０ｂ 接続端子部
１０ｅ，６０ｅ，７０ｅ コテ先部
１０ｆ，６０ｆ，７０ｆ 基部
１２Ａ〜１２Ｅ，６２Ａ〜６２Ｄ，７２Ａ〜７２Ｅ 放熱部
１８，６８，７８ 突部
２０ 熱電対
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合物に加圧接触または近接させることによって前記被接合物を接合するヒータチップであって、
通電により発熱する櫛歯状のコテ部と、
前記コテ部と一体に形成され、前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側でフィン状に延びる放熱部とを有するヒータチップ。
【請求項２】
前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部の長手方向に沿って複数設ける請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項３】
前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側であって当該コテ先部に対応する位置にそれぞれ設ける請求項２に記載のヒータチップ。
【請求項４】
前記コテ先部の少なくとも一つの反対側に設けられ熱電対を接続するための突部をさらに有し、
前記フィン状放熱部を、前記突部を除いた前記コテ先部の反対側の対応する位置にそれぞれ設ける請求項２に記載のヒータチップ。
【請求項５】
前記フィン状放熱部は、前記コテ部と面一で板状に形成される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項６】
前記フィン状放熱部を調整することによって前記コテ先部の熱量を制御する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項７】
前記櫛歯状のコテ部は、発熱時に熱量の異なる複数形状のコテ先部を有する請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項８】
前記コテ部および前記フィン状放熱部が同一材質で一体に形成される請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項９】
ヒータ電源からの給電用導体との物理的かつ電気的な接続をとるために、前記櫛歯状のコテ部の両端部から前記フィン状放熱部の周囲に延びる一対の接続端子部を有する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項１０】
前記コテ部、前記フィン状放熱部および前記接続端子部が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に形成される請求項９に記載のヒータチップ。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０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、被接合物を接合する際に前記コテ部のコテ先部を前記被接合物に加圧接触または近接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１】
被接合物に加圧接触または近接させることによって前記被接合物を接合するヒータチップであって、
通電により発熱する櫛歯状のコテ部と、
前記コテ部と一体に形成され、前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側でフィン状に延びる放熱部とを有するヒータチップ。
【請求項２】
前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部の長手方向に沿って複数設ける請求項１に記載のヒータチップ。
【請求項３】
前記フィン状放熱部を前記櫛歯状のコテ部のコテ先部の反対側であって当該コテ先部に対応する位置にそれぞれ設ける請求項２に記載のヒータチップ。
【請求項４】
前記コテ先部の少なくとも一つの反対側に設けられ熱電対を接続するための突部をさらに有し、
前記フィン状放熱部を、前記突部を除いた前記コテ先部の反対側の対応する位置にそれぞれ設ける請求項２に記載のヒータチップ。
【請求項５】
前記フィン状放熱部は、前記コテ部と面一で板状に形成される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項６】
前記フィン状放熱部を調整することによって前記コテ先部の熱量を制御する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項７】
前記櫛歯状のコテ部は、発熱時に熱量の異なる複数形状のコテ先部を有する請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項８】
前記コテ部および前記フィン状放熱部が同一材質で一体に形成される請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項９】
ヒータ電源からの給電用導体との物理的かつ電気的な接続をとるために、前記櫛歯状のコテ部の両端部から前記フィン状放熱部の周囲に延びる一対の接続端子部を有する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のヒータチップ。
【請求項１０】
前記コテ部、前記フィン状放熱部および前記接続端子部が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に形成される請求項９に記載のヒータチップ。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０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、被接合物を接合する際に前記コテ部のコテ先部を前記被接合物に加圧接触または近接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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２５３５０３（Ｐ２０１０−２５３５０３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５６５２（Ｐ２００９−１０５６５２）
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【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２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【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）】
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