微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器
【課題】微小な被加熱物（微小部材）を、安定な状態で、確実に加熱することができる微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器を提供する。
【解決手段】微小部材を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構、および前記微小部材を加熱するための微小加熱機構を有し、前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器。
【解決手段】微小部材を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構、および前記微小部材を加熱するための微小加熱機構を有し、前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小部材を加熱するために用いられる微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器に関する。
【背景技術】
【０００２】
小さな電子部品の小ロット生産においては、自動部品実装装置を使わず、手作業による実装が行われる。しかし、これらの小さな電子部品は、耐熱性が十分とは言えず、また、熱容量も十分ではないとともに微小なので、手作業によるこれらの実装や、これらの取外し（リワーク）は難しい。例えば、センサーモジュール・ホールＩＣ等の微小な多ピン電子部品のリワーク等を手作業で行うことには熟練を要し、特に、微小な多ピン電子部品の取外し等が難しい。
【０００３】
このような作業のために、例えば、最近、ピンセット（ホットピンセット）の両先端に加熱具を付けて微小な電子部品を外すためのリワーク専用器が製品化されており、例えば、高周波半田ごてが特許文献１および非特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２９８２６８号公報
【非特許文献１】株式会社オーケー・インターナショナル カタログ Ｎｏ．０１Ｍ−０４（高周波リワークステーション「ＭＸ−５００ＴＳ−１１」）、２００７年６月配布済
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、小さな電子部品のリワーク等は、顕微鏡を見ながらの作業が多く、被加熱物である小さな電子部品（微小な被加熱物）をホットピンセットで指により狭持した場合、被加熱物に対して斜めの狭持となり易く、被加熱物に対して十分な接触圧力と接触面積を確保することができず、結果的に、加熱面を均一に加圧して加熱することが困難であった。また、手ブレ等により、狭持された微小な被加熱物をそのまま一定の状態に保持しておくことが困難であり、加熱状態が不安定になりやすく確実に加熱することが困難であった。
【０００５】
本発明は、微小な被加熱物（微小部材）を、安定な状態で、確実に加熱することができる微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、従来のピンセットによる狭持の代わりに、クリップやクランプによる保持部を設けた狭持機構を有する加熱用具とすることにより、上記の課題を解決した。
以下、各請求項の発明につき説明する。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
微小部材を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構、および前記挟持部に接して設けられ前記微小部材を加熱するための微小加熱機構を有する微小部材加熱用具であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材加熱用具である。
【０００８】
クランプ機構部は、クランプ機構による死点を利用し、レバーの操作により前記挟持部に狭持力を付与するものであり、また、クリップ機構部は、この機構内に設けられる弾性体（スプリング等）による復元力を利用して、前記挟持部に狭持力を付与するものである。請求項１に記載の発明では、この挟持部により微小部材を挟持する。
【０００９】
請求項１の発明は、上記のように、挟持部により挟持された微小部材を一定の状態に保持する機能を有するクランプ機構部および／またはクリップ機構部を設けたため、加熱面を安定して加圧し、微小部材を、安定な状態で、確実に、加熱面に狭持することができ、確実に加熱することができる。
【００１０】
ここで微小部材とは、ピンセット等による挟持では安定な挟持が困難になるような微小な被加熱体（電子部品等）を言うが、例えば、実装時の接合部分の面積が１ｃｍ２以下の大きさの部材（電子部品等）や、線材においては芯材部分外周が１ｃｍ以下の部材を挙げることができる。また、ここで微小加熱機構とは、このような微小部材に接して加熱するために必要な大きさの加熱体面積を有する機構であって、例えば、加熱体面積が１０ｃｍ２以下の加熱機構を挙げることができる。
【００１１】
請求項１の発明において、微小加熱機構は挟持部に接して設けられており、微小部材は、この微小加熱機構を構成する加熱体に接して挟持されて、この加熱体により加熱される。または、微小部材は、挟持部に挟持されて、挟持部に接して設けられている微小加熱機構により加熱される。前記加熱体を加熱する加熱手段としては、特に限定されず、抵抗発熱、レーザー発熱、高周波加熱、ペルチエ素子等の発熱方法のいずれも利用することができる。
【００１２】
微小部材に接する加熱体は、前記加熱手段により、直接加熱されてもよいが、加熱手段よりの熱伝導により加熱されてもよい。また、挟持部は、微小部材を挟持するための一対の面よりなるが、加熱体は、加熱目的に応じて、この一対の面の、両面あるいは片面だけに設けることができる。両面に設ける場合は、互いに同じ、あるいは互いに異なった加熱手段の加熱体であってもよい。
【００１３】
前記抵抗発熱としては、具体的には、裸発熱体（例えば、ニクロム線等の金属）、シースヒータ、フィルムヒータ、フレキシブル（シリコンラバー）ヒーター、コンポジットヒータ、モールドヒータ、高融点金属ヒーター、非金属発熱体ヒーター、ＰＴＣヒーター等を挙げることができる。
【００１４】
これらの加熱手段は、電源部よりの電流により発熱する。従って、この態様の微小部材加熱用具は、前記微小加熱機構（加熱手段）への電流供給機能を有している（請求項２）。
【００１５】
電源部は、外部電源あるいは内蔵電源を問わず、また、交流、直流を問わず、各々の加熱手段に対応して、適宜決定される。交流タイプとしては、単相交流サイリスタ制御、高周波インバーター式等による電流供給を挙げることができる。直流タイプとしては、電池（蓄電池、燃料電池、充電電池）、コンバーター充放電、トランジスター制御、インバーター式等による電流供給を挙げることができる。
【００１６】
加熱体の、温度コントロールの方法としては、例えば温度センサーを加熱体近傍に付帯させる方法が挙げられる。特に、加熱体のキューリー点効果を利用した温度コントロール機能を有しているセラミックＰＣＴヒーター等、加熱手段自体が、温度コントロール機能を有していると、加熱温度を効率的に制御でき好ましい。
【００１７】
微小加熱機構は、挟持部に接して設けられており、挟持部および微小部材に電気が流れることがないように、電流が供給される部分、例えば加熱手段と、微小部材の間が絶縁されている。絶縁手段として、例えば、耐熱絶縁材の素材をビス止めする方法、絶縁材や加熱手段を接着剤で接着する、モールド剤でモールドする等の方法、加熱体表面に耐熱絶縁コートを施す方法を挙げることができる。耐熱絶縁材は、耐熱樹脂、セラミック、絶縁非金属化合物（例えば、窒化物）を挙げることができ、また、耐熱絶縁コート方法としては、溶液法メッキ、溶融法ブラスト、気相法拡散、蒸着法ＰＶＤ、被覆法塗布等を挙げることができる。
【００１８】
前記微小加熱機構の形状としては、微小部材の形状に合わせた形状であると、効率的に加熱でき好ましい。
【００１９】
前記加熱手段を、高周波コイルを用いた高周波加熱機構とした場合、キューリー点効果により、設定温度で発熱を確実にコントロールすることができる。ここで、高周波加熱とは、鉄とニッケルとの合金に高周波をかけることにより発熱させるものであり、請求項３の微小部材加熱用具の加熱手段が、この態様に該当する。即ち、請求項３は、高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具を提供するものである。なお、高周波加熱機構への電流の供給手段としては、前記と同様の手段を用いることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記微小加熱機構が、レーザー光照射手段を有し、前記挟持部により挟持された微小部材が、直接レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具である。
【００２１】
ここでは、挟持部に接して設けられている微小加熱機構は、レーザー光照射手段を有し、挟持部により挟持された微小部材は、レーザー光照射手段よりのレーザー光により直接加熱される。レーザー光照射手段としては、レーザー光供給手段（レーザー光発振装置等）と光ファイバーからなるものが例示され、この場合は、光ファイバーの先端部が挟持部に接して設けられ、その先端部からのレーザー光により微小部材は照射され加熱される。
【００２２】
本請求項の発明においては、レーザー光を用いて加熱するため、微小部材の微小な箇所への加熱を、微小部材とレーザー光照射手段を非接触状態で、正確に制御しながら行うことができる。また、レーザービーム範囲内に加熱体がある場合、この加熱体を微小部材と同時に昇温することができ、この加熱体による微小部材の加熱も同時に行うこともできる。
【００２３】
なお、微小部材や前記のような加熱体からのレーザー光の反射により、他の部分が加熱されないように、この反射を防ぐための、レーザー光反射防止手段を挟持部等に設けることが好ましい。
【００２４】
保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有しているが、さらに挟持部と反対側に弾性体の柄を有していると、微小部材が挟持部や微小加熱機構に斜めに当接していても、弾性により挟持部や微小加熱機構の全面を微小部材に接触させることができ、均一に加圧、加熱する効果がより向上するので好ましい。請求項５が、この好ましい態様として提供される。即ち、請求項５において、前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の微小部材加熱用具が提供される。
【００２５】
柄の形状としては、特に限定はされないが、コイル状であると、押圧機能の他に放熱機能や接続機能を備えることができるため好ましい。例えば、放熱の良い剛性の有る金属をコイル材として、できるだけ細く長くすることにより、放熱機能を良くすることができる。また、コイルの線径は、微小部材の種類や大きさ、または、微小部材の接合の種類によって変わる。なお、クランプ機構を利用しての接合時には、コイルを少し押しながら縮めて使う方が、微小部材用こてや微小部材用溶接器においては特に、押圧のコントロールが出来て熱効率が良くなる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、
微小部材を加熱するための微小加熱機構、および前記微小加熱機構を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用こてであって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用こてである。
【００２７】
請求項６の発明においては、微小加熱機構と挟持機構とは別体として構成されている。微小加熱機構を構成する加熱体や、この加熱体を加熱する加熱手段としては、請求項１の発明における場合と同様な加熱体、加熱手段を用いることができる。加熱手段への電流供給は、加熱手段へ直接行われてもよい。また、挟持機構を通して電流供給されてもよい。
【００２８】
請求項６の発明においては、挟持部により挟持された微小加熱機構を一定の状態に保持する機能を有するクランプ機構部および／またはクリップ機構部を設けたため、微小加熱機構を安定な状態で、確実に狭持することができ、微小な被加熱物を確実に加熱できる微小部材用こてを提供することができる。
【００２９】
また、微小加熱機構は、微小部材に対応したものであるため、微小加熱機構は、熱容量が小さく形状も小さなこて先でよい。なお、挟持部、保持部等の各部の構成については、基本的に請求項１の発明に同じであるので、同様の効果を見込むことができる。詳しい説明は、既に述べているため、省略する。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、前記微小加熱機構への電流供給機能を有していることを特徴とする請求項６に記載の微小部材用こてである。電流供給機能の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項２の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こてである。この高周波加熱機構により加熱される微小加熱機構は、挟持機構とは別体である点は、請求項３の発明と異なるが、高周波加熱機構の構成、その作用、機能、等の他の点では請求項３の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、前記微小加熱機構へのレーザー光照射手段を有し、前記微小加熱機構が、レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こてである。
【００３３】
ここで用いられるレーザー光照射手段の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項４の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。ただし、請求項９に記載の発明では、レーザー光照射手段により、微小加熱機構が照射され加熱され、この加熱された微小加熱機構により、微小部材が加熱される。
【００３４】
請求項９の発明においては、熱容量の小さな微小部材に対応する場合は、微小加熱機構は、微小なレーザー光吸熱体で構成されたものでよい。レーザー光吸熱体としては、カーボン、カーボン複合材、またはレーザー光を吸収するものをコートした金属を用いることができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明は、前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の微小部材用こてである。弾性体の柄の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項５の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
請求項７〜請求項１０の発明と、請求項６の発明との関係は、上述した請求項２〜請求項５の発明と、請求項１の発明との関係とそれぞれ基本的に同一であるので、請求項７〜請求項１０の発明において、請求項２〜請求項５の発明と同様の効果を見込むことができる。詳しい説明は、既に述べているため、省略する。
【００３７】
請求項１１に記載の発明は、微小部材と接触して前記微小部材に電流を供給する微小対電極、前記微小対電極間に設けられた絶縁層、および前記微小対電極と前記絶縁層を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用溶接器であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用溶接器である。
【００３８】
請求項１１の発明においては、挟持部により挟持された微小対電極を一定の状態に保持する機能を有するクランプ機構部および／またはクリップ機構部を設けたため、微小対電極を、一定の状態で確実に狭持でき、微小対電極に電流を供給することにより、微小対電極に接する微小部材の局部が通電、加熱されて、所定の微小箇所を溶接することができる。
【００３９】
ここで、挟持部、保持部、クランプ機構部、クリップ機構部等の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項１の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
微小対電極としては、微小部材に接触して微小部材内に通電されるために設けられた一対の電極と微小対電極間を絶縁する絶縁層とで構成され、一体化された対電極からなるものが挙げられる。この部材を狭持部に狭持し、さらに保持部により保持して用いられる。また、微小対電極の各電極のそれぞれを狭持部の一方と接合し、狭持により、それぞれの電極が一体化して、対電極を形成するようにしてもよい。この場合、対電極間には絶縁部材が狭持され、絶縁層が形成される。
【００４１】
なお、ここで接合とは、狭持部と微小対電極を固着するように設けることを言い、接着剤による接着、ビス止め、それぞれに凹凸部を設けて篏合する方法等を挙げることができる。本明細書の他の部分で使用される接合との用語も、特にその趣旨に反しない限り、同様な意味とすることができる。
【００４２】
絶縁部材としては、電気的絶縁性と耐熱性とを有する繊維、例えば、ポリイミドやアラミド繊維、雲母やセラミック繊維・特にアルミナ繊維やガラス繊維等を使用することができる。また、金属シートに、絶縁材料を、片面または両面コートしたものを使用することもできる。
【００４３】
絶縁部材の形状としては、チップ状やシート状、または、テープ状等、特に限定されるものではない。また、絶縁部材は、電極の一方または両方に接合して設けられてもよいが、電極とは別体とし、使用時には電極間に挟持して用い、使用毎に交換可能に設けられてもよい。特に、テープ状の絶縁部材を用いて、使用毎にテープを移動する方法によれば、使用の都度、新しい部位を使うことができ、好ましい。
【００４４】
請求項１２に記載の発明は、
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１１に記載の微小部材用溶接器である。
【００４５】
請求項１２の発明と請求項１１の発明との関係は、請求項５の発明と請求項１の発明との関係に、基本的に同一であるので、同様の効果を見込むことができる。詳しい説明は、既に述べているため、省略する。
【発明の効果】
【００４６】
本発明により、微小な被加熱物を、安定にかつ確実に加熱することができる微小部材加熱用具、微小部材用こて、微小部材用溶接器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。なお、以下の各実施の形態では、クリップ機構部および／またはクランプ機構部を有する加熱具において、理解を容易にするため、クリップ機構部だけの場合を基本として説明している。
【００４８】
（実施の形態１）
本実施の形態は、請求項１に記載の加熱用具であり、図１、図２を用いて説明する。図１は、微小部材加熱用具２０、接続部２５、手元スイッチ２２、電源部２３で構成される全体図であり、図２は、微小部材加熱用具２０の斜視図（ａ）および分解図（ｂ）である。なお、符号は、図１以降すべての図において、共通としている。
【００４９】
図１においては、電源部２３より、接続部２５を介して微小部材加熱用具２０に電流が供給されて、微小部材加熱用具２０の加熱体（詳細な図示は省略する）が発熱する。また、微小部材加熱用具２０には温度コントロール素子が内蔵されていて、電源部２３のコントロールパネルで、温度を設定する。電源部２３には、他に絶縁チェック機能端子等も設ける。このとき、手元スイッチ２２を操作することにより、加熱体の発熱状態をコントロールすることができる。
【００５０】
図２においては、クリップ部１、１’は、バネ２、バネ芯棒２’を介して開閉自在に接合されており、保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱手段４、４’をその内部に有する加熱体５、５’が、絶縁層６、６’を介して接合されている。加熱体５、５’における加熱手段４、４’としては、セラミックＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｃｉｅｎｔ）素子を利用した自己制御性ヒーターを用いている（接続部は、図示せず）。
【００５１】
微小部材は、加熱体５、５’の間に挟持され、保持されたままで加熱される。このとき、クリップ部１、１’の挟持部７、７’には、バネ２により付勢力が働くため、安定して微小部材を挟持部７、７’間に挟持でき、均一に加熱することができる。
【００５２】
加熱体５、５’は、被加熱体に対応してその形状を変えることができる。例を図３に示す。図３において、（ａ）は、加熱手段４、４’からの熱伝導により加熱体５、５’が加熱されるタイプのものであり、加熱手段４、４’と熱伝導体により連結された加熱体５、５’が配されている。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、直接電流供給される加熱手段４、４’が、絶縁層６、６’を介して接合されている。加熱手段４、４’による発熱が、加熱体５、５’に伝導され、さらに加熱体５、５’により微小部材が加熱される。
【００５３】
また、（ｂ）は、加熱体５、５’が自己発熱するタイプのものであり、加熱手段４、４’の有する電極に連結されて加熱体５、５’が配されている。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱手段４、４’が、絶縁層６、６’を介して接合されている。加熱手段４、４’の電極端子による給電により、加熱体５、５’が発熱し、微小部材を加熱する。
【００５４】
そして、図４は、本実施の形態の加熱用具を、チップ外し作業に用いた場合を示す図である。図４においては、図２に示した加熱用具に、さらにコイル状の柄２１を配している。コイル状の柄２１は、後述の図８に示すように、さらに、クランプにて保持されていてもよい。長時間使う時は、クリップ部１、１’が熱くなるので、コイル状の柄２１を持って操作する。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱手段４、４’をその内部に有する絶縁コートされた加熱体５、５’が接合されている。加熱体５、５’がチップ（微小部材）を挟み込み、加熱することにより、チップを取り外すことができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態は、請求項３に記載の高周波加熱機構を有する微小部材加熱用具であり、図５を用いて説明する。図５において、クリップ部１、１’は、バネ２で固定されており、保持部３、３’には、高周波コイル１１が接続された加熱体５、５’が配されている。
【００５６】
高周波コイル１１は、加熱手段として働き、高周波コイル１１の発熱がコイルのシリンダを加熱し、さらに、その熱伝導により、保持部３、３’に接合された加熱体５、５’が、微小部材を加熱する。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱体５、５’が、絶縁層６、６’を介して、ビス止めにより固定されている。図５の高周波加熱機構部分は、加熱機構部分の説明のため拡大された図であり、実際高周波コイル１１は扁平でも良く、保持部３に収まる大きさである。
【００５７】
（実施の形態３）
前記実施の形態２における加熱体５、５’を、ビス止めにより挟持部７、７’に固定せずに、別体の加熱体とすると、請求項８に記載の微小部材用こてとなる。加熱体は、このこての微小加熱機構であり、挟持部７、７’に挟持される。このとき、高周波加熱機構部分は、別体である加熱体と結合して加熱体を直接加熱してもよいし、挟持部７、７’と結合して挟持部７、７’を加熱し、そこに挟持される加熱体を間接的に加熱してもよい。このようにして加熱された加熱体が、微小部材に接触して微小部材を加熱する。このような別体である加熱体としては、後述する図７に示される５ａ、５ｂ、５ｃを例示することができる。
【００５８】
実施の形態２、３に用いられる高周波コイル１１は、無酸化銅丸棒に、鉄とニッケルの合金のコートをしてコイル状に巻いたものである。コイルに高周波を流すと、磁化されコートされた部分が発熱する。高周波は表面を流れやすい。そして、コートされた合金のキユーリー温度に達すると、磁性を失い発熱しなくなる。前記のキユーリー温度は、合金の割合で決まり、一定している。例えば、鉄６０％＆ニッケル４０％で３５２℃であり、鉄５０％＆ニッケル５０％で４０５℃である。このように、発熱を自己制御することができ、復帰制御も半田付け持の温度低下よりも素早いため、理想的な半田こてとすることができる。
【００５９】
（実施の形態４）
本実施の形態は、請求項４に記載の微小部材加熱用具であり、図６を用いて説明する。図６において、クリップ部１、１’は、バネ２で固定されており、保持部３、３’には、挟持部７、７’がビス止めにより接合されるが、図では接合前の状態であって、挟持部７、７’が微小部材を挟持する位置関係にある場合を示している。
【００６０】
挟持部７、７’の一方には、光ファイバー１２の先端が接するように設けられており、光ファイバー１２の他方の端は、レーザー発振装置（図示せず）と連結している。挟持部７、７’が、微小部材を挟持するときは、図に示すように、狭持部７が狭持部７’を内側に嵌合する。このとき、狭持部７と狭持部７’の間には空洞が生じる。光ファイバー１２の先端は狭持部７または狭持部７’の微小部材を狭持する側に固着されているので、この空洞内に、光ファイバー１２の先端が固定される。又、微小部材も、この空洞内に挟持される。この挟持を確実に行うために、狭持部７が狭持部７’それぞれの微小部材を狭持する側の端部には突起７ａと突起７’ａが設けてある。
【００６１】
狭持部７と狭持部７’の間の空洞内に挟持された微小部材は、空洞内に固定された光ファイバー１２の先端からのレーザーにより直接照射され加熱される。即ち、この態様では光ファイバー１２の先端が、微小加熱機構となる。なお、微小部材等からのレーザーの反射により他の部分が加熱されないように、挟持部７、７’の内側は光反射処理コートが施されている。
【００６２】
（実施の形態５）
前記実施の形態４において、挟持部７、７’間（の空洞）に微小部材を狭持する代わりに、微小部材を加熱するための微小加熱機構を、別体として、挟持部７、７’間（の空洞）に挟持し、この微小加熱機構を光ファイバー１２の先端からのレーザーにより加熱すると、請求項９に記載の微小部材用こてとなる。微小加熱機構は、光ファイバー１２の先端からのレーザーにより直接照射されて加熱されてもよいし、レーザーにより加熱された微小部材用こての他の部分により間接的に加熱されてもよい。この微小加熱機構により、微小部材が加熱される。微小加熱機構としては、後述する図７に示される５ａ、５ｂ、５ｃを例示することができる。
【００６３】
実施の形態５に用いられる微小加熱機構（例えば、図７に示される５ａ、５ｂ、５ｃ）は、熱容量の小さな微小部材に対応するものであるため、微小なレーザー光吸熱体で構成されたもので良い。このレーザー光吸熱体は、カーボンや、カーボン複合材、またはレーザー光を吸収できるものである。この態様では、微小部材と接して、レーザー光を用いて加熱するため、より微小な箇所への加熱が可能となり、温度コントロールも容易となる。
【００６４】
（実施の形態６）
請求項６に記載の微小部材用こては、挟持機構と加熱機構とが別体で、挟持機構が加熱機構を挟持することを特徴とし、その例が、前記の実施の形態３や５である。図７は、本実施の形態において用いられる挟持部と加熱体（微小加熱機構）との組み合わせの例を示したものである。図７において、加熱体の形状として、（ａ）〜（ｃ）の形状が例示されている。図７において、（ａ）は、リード線タイプ部品の実装や外し、または、半田除去用等に用いられる。また、（ｂ）は、２列以上の多ピンタイプの部品であるＩＣ等の実装や外しに用いられ、（ｃ）は、１列の多ピンタイプ部品の実装や外しに用いられる。
【００６５】
挟持部７、７’は、加熱体５（５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ））を挟持した状態で、クリップ（保持部）に保持されており、加熱体５が有する加熱手段には、挟持部７、７’より電流供給されてもよいし、外部より直接電流供給されてもよい。又、挟持部７、７’が、加熱手段をその内部にまたは外部に有しても良い。挟持部７、７’と、保持部等、他の部分との関係は、図２の場合と基本的に同様であり、説明は省略する。このように、組み合わせを工夫することにより、適用範囲を広げることができ、ＩＣ実装等の場合に使用される。
【００６６】
図７に示した挟持部と加熱体との組み合わせの１つを例にとり、その加熱機構を、図８を用いて、さらに詳しく説明する。図８において、（ａ）は、挟持部下部７’に並列電極端子８、８’が設けられており、加熱体５を挟持してクリップ部（保持部）に保持されている。なお、並列電極端子８、８’は、いずれかが正極であり、他方が負極である。
【００６７】
このとき、挟持下部７’に設けられた電極８、８’を介して、加熱体５内の加熱手段に通電され、加熱体５が発熱する。このような構造とすることにより、より小さな加熱体とすることができ、応答性に優れた加熱用具となる。加熱体５、５’における加熱手段４、４’としては、セラミックＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｃｉｅｎｔ）素子を利用した自己制御性ヒーターを用いている（接続部は、図示せず）。
【００６８】
また、（ｂ）は、挟持部７、７’のそれぞれが加熱手段４、４’をその内部に有しており、加熱手段４、４’からの熱伝導により加熱体５が発熱する。
【００６９】
図９は、図７、８に示した加熱用具をＩＣの実装または取り外しに用いる場合を示している。図９において、（ａ）は、全体の概念図であり、図４に既に示した微小部材加熱用具と同様な挟持機構の先端にある挟持部７に、微小加熱機構である加熱体５が挟持される。さらに、この挟持機構のクリップ１に接続している柄２１は、クランプ部２４により保持されている。また、（ｂ）は、実装作業に関する部分につき拡大したものである。加熱体５の凹部にＩＣが配され、加熱体５より加熱することにより、ＩＣのピンのハンダが溶融して、ＩＣの実装または取り外しがされる。
【００７０】
（実施の形態７）
本実施の形態は、請求項１１に記載の挟持機構が微小対電極を有する加熱用溶接器であり、図１０を用いて説明する。図１０において、クリップ部１には、柄２１が配されており、保持部３は、一体化された微小対電極９を挟持した挟持部７を保持している。また、図１１は、前記加熱用溶接器における挟持部７、７’と微小対電極９を示している。
【００７１】
微小対電極９は、各電極１０、１０’とそれらの間を絶縁する絶縁層１０’’からなる。一体化された微小対電極９の先端部に微小部材を電極１０および電極１０’と接触するように配して、挟持部７、７’から電流を供給すると、電極１０、微小部材、電極１０’の順で電気が流れ、電極１０および電極１０’の接触点間の微小部材が通電される。この通電により微小部材の通電部が加熱されて、溶接される。図のような構造としたことにより、先端部をより小さく作ることができ、微小な箇所の溶接が可能となる。
【００７２】
微小部材用溶接器の別の例を、図１２に示す。図１２において、クリップ部１には、柄２１が配されており、保持部３には、絶縁層６、６’のそれぞれを介して、微小対電極のそれぞれの電極１０、１０’が接合されており、さらに、電極１０、１０’は、絶縁層１０’’を挟持して一体化されている。絶縁層１０’’としては、例えば、ポリイミドフィルムが用いられる。
【００７３】
ただし、この場合には、溶接時に、絶縁層１０’’が一番ダメージを受ける。絶縁層１０’’にポリイミドテープを用いて毎回スライドして使えば、常に新しい面を使用できて効率よく溶接が行うことができる。
【００７４】
溶接の際には、電極１０、１０’を、絶縁層１０’’を介して結合して、微小部材に接触させると、通電材料部分がある微小部材に通電する時の集中抵抗や、皮膜抵抗である接触抵抗により加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】請求項１に係る微小部材加熱用具による加熱システムの全体構成図である。
【図２】請求項１に係る微小部材加熱用具の構造を説明する図である。
【図３】請求項１に係る微小部材加熱用具における加熱体の別の例を説明する図である。
【図４】請求項１に係る微小部材加熱用具の使用例を説明する図である。
【図５】請求項３に係る微小部材加熱用具の構造を説明する図である。
【図６】請求項４に係る微小部材加熱用具の構造を説明する図である。
【図７】請求項６に係る微小部材用こてにおける挟持部と加熱体を説明する図である。
【図８】請求項６に係る微小部材用こてにおける挟持部と加熱体を説明する図である。
【図９】請求項６に係る微小部材用こての使用例を説明する図である。
【図１０】請求項１１に係る微小部材用溶接器を説明する図である。
【図１１】請求項１１に係る微小部材用溶接器を説明する図である。
【図１２】請求項１１に係る微小部材用溶接器の別の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１’ クリップ部
２ バネ
３、３’ 保持部
４、４’ 加熱手段
５、５’ 加熱体
６、６’ 絶縁層
７、７’ 挟持部
８、８’ 並列電極端子
９、９’ 微小対電極
１１ 高周波コイル
１２ 光ファイバー
２０ 微小部材加熱用具
２１ 柄
２２ 手元スイッチ
２３ 電源部
２４ クランプ部
２５ 接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小部材を加熱するために用いられる微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器に関する。
【背景技術】
【０００２】
小さな電子部品の小ロット生産においては、自動部品実装装置を使わず、手作業による実装が行われる。しかし、これらの小さな電子部品は、耐熱性が十分とは言えず、また、熱容量も十分ではないとともに微小なので、手作業によるこれらの実装や、これらの取外し（リワーク）は難しい。例えば、センサーモジュール・ホールＩＣ等の微小な多ピン電子部品のリワーク等を手作業で行うことには熟練を要し、特に、微小な多ピン電子部品の取外し等が難しい。
【０００３】
このような作業のために、例えば、最近、ピンセット（ホットピンセット）の両先端に加熱具を付けて微小な電子部品を外すためのリワーク専用器が製品化されており、例えば、高周波半田ごてが特許文献１および非特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２９８２６８号公報
【非特許文献１】株式会社オーケー・インターナショナル カタログ Ｎｏ．０１Ｍ−０４（高周波リワークステーション「ＭＸ−５００ＴＳ−１１」）、２００７年６月配布済
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、小さな電子部品のリワーク等は、顕微鏡を見ながらの作業が多く、被加熱物である小さな電子部品（微小な被加熱物）をホットピンセットで指により狭持した場合、被加熱物に対して斜めの狭持となり易く、被加熱物に対して十分な接触圧力と接触面積を確保することができず、結果的に、加熱面を均一に加圧して加熱することが困難であった。また、手ブレ等により、狭持された微小な被加熱物をそのまま一定の状態に保持しておくことが困難であり、加熱状態が不安定になりやすく確実に加熱することが困難であった。
【０００５】
本発明は、微小な被加熱物（微小部材）を、安定な状態で、確実に加熱することができる微小部材加熱用具、微小部材用こておよび微小部材用溶接器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、従来のピンセットによる狭持の代わりに、クリップやクランプによる保持部を設けた狭持機構を有する加熱用具とすることにより、上記の課題を解決した。
以下、各請求項の発明につき説明する。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
微小部材を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構、および前記挟持部に接して設けられ前記微小部材を加熱するための微小加熱機構を有する微小部材加熱用具であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材加熱用具である。
【０００８】
クランプ機構部は、クランプ機構による死点を利用し、レバーの操作により前記挟持部に狭持力を付与するものであり、また、クリップ機構部は、この機構内に設けられる弾性体（スプリング等）による復元力を利用して、前記挟持部に狭持力を付与するものである。請求項１に記載の発明では、この挟持部により微小部材を挟持する。
【０００９】
請求項１の発明は、上記のように、挟持部により挟持された微小部材を一定の状態に保持する機能を有するクランプ機構部および／またはクリップ機構部を設けたため、加熱面を安定して加圧し、微小部材を、安定な状態で、確実に、加熱面に狭持することができ、確実に加熱することができる。
【００１０】
ここで微小部材とは、ピンセット等による挟持では安定な挟持が困難になるような微小な被加熱体（電子部品等）を言うが、例えば、実装時の接合部分の面積が１ｃｍ２以下の大きさの部材（電子部品等）や、線材においては芯材部分外周が１ｃｍ以下の部材を挙げることができる。また、ここで微小加熱機構とは、このような微小部材に接して加熱するために必要な大きさの加熱体面積を有する機構であって、例えば、加熱体面積が１０ｃｍ２以下の加熱機構を挙げることができる。
【００１１】
請求項１の発明において、微小加熱機構は挟持部に接して設けられており、微小部材は、この微小加熱機構を構成する加熱体に接して挟持されて、この加熱体により加熱される。または、微小部材は、挟持部に挟持されて、挟持部に接して設けられている微小加熱機構により加熱される。前記加熱体を加熱する加熱手段としては、特に限定されず、抵抗発熱、レーザー発熱、高周波加熱、ペルチエ素子等の発熱方法のいずれも利用することができる。
【００１２】
微小部材に接する加熱体は、前記加熱手段により、直接加熱されてもよいが、加熱手段よりの熱伝導により加熱されてもよい。また、挟持部は、微小部材を挟持するための一対の面よりなるが、加熱体は、加熱目的に応じて、この一対の面の、両面あるいは片面だけに設けることができる。両面に設ける場合は、互いに同じ、あるいは互いに異なった加熱手段の加熱体であってもよい。
【００１３】
前記抵抗発熱としては、具体的には、裸発熱体（例えば、ニクロム線等の金属）、シースヒータ、フィルムヒータ、フレキシブル（シリコンラバー）ヒーター、コンポジットヒータ、モールドヒータ、高融点金属ヒーター、非金属発熱体ヒーター、ＰＴＣヒーター等を挙げることができる。
【００１４】
これらの加熱手段は、電源部よりの電流により発熱する。従って、この態様の微小部材加熱用具は、前記微小加熱機構（加熱手段）への電流供給機能を有している（請求項２）。
【００１５】
電源部は、外部電源あるいは内蔵電源を問わず、また、交流、直流を問わず、各々の加熱手段に対応して、適宜決定される。交流タイプとしては、単相交流サイリスタ制御、高周波インバーター式等による電流供給を挙げることができる。直流タイプとしては、電池（蓄電池、燃料電池、充電電池）、コンバーター充放電、トランジスター制御、インバーター式等による電流供給を挙げることができる。
【００１６】
加熱体の、温度コントロールの方法としては、例えば温度センサーを加熱体近傍に付帯させる方法が挙げられる。特に、加熱体のキューリー点効果を利用した温度コントロール機能を有しているセラミックＰＣＴヒーター等、加熱手段自体が、温度コントロール機能を有していると、加熱温度を効率的に制御でき好ましい。
【００１７】
微小加熱機構は、挟持部に接して設けられており、挟持部および微小部材に電気が流れることがないように、電流が供給される部分、例えば加熱手段と、微小部材の間が絶縁されている。絶縁手段として、例えば、耐熱絶縁材の素材をビス止めする方法、絶縁材や加熱手段を接着剤で接着する、モールド剤でモールドする等の方法、加熱体表面に耐熱絶縁コートを施す方法を挙げることができる。耐熱絶縁材は、耐熱樹脂、セラミック、絶縁非金属化合物（例えば、窒化物）を挙げることができ、また、耐熱絶縁コート方法としては、溶液法メッキ、溶融法ブラスト、気相法拡散、蒸着法ＰＶＤ、被覆法塗布等を挙げることができる。
【００１８】
前記微小加熱機構の形状としては、微小部材の形状に合わせた形状であると、効率的に加熱でき好ましい。
【００１９】
前記加熱手段を、高周波コイルを用いた高周波加熱機構とした場合、キューリー点効果により、設定温度で発熱を確実にコントロールすることができる。ここで、高周波加熱とは、鉄とニッケルとの合金に高周波をかけることにより発熱させるものであり、請求項３の微小部材加熱用具の加熱手段が、この態様に該当する。即ち、請求項３は、高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具を提供するものである。なお、高周波加熱機構への電流の供給手段としては、前記と同様の手段を用いることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、前記微小加熱機構が、レーザー光照射手段を有し、前記挟持部により挟持された微小部材が、直接レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具である。
【００２１】
ここでは、挟持部に接して設けられている微小加熱機構は、レーザー光照射手段を有し、挟持部により挟持された微小部材は、レーザー光照射手段よりのレーザー光により直接加熱される。レーザー光照射手段としては、レーザー光供給手段（レーザー光発振装置等）と光ファイバーからなるものが例示され、この場合は、光ファイバーの先端部が挟持部に接して設けられ、その先端部からのレーザー光により微小部材は照射され加熱される。
【００２２】
本請求項の発明においては、レーザー光を用いて加熱するため、微小部材の微小な箇所への加熱を、微小部材とレーザー光照射手段を非接触状態で、正確に制御しながら行うことができる。また、レーザービーム範囲内に加熱体がある場合、この加熱体を微小部材と同時に昇温することができ、この加熱体による微小部材の加熱も同時に行うこともできる。
【００２３】
なお、微小部材や前記のような加熱体からのレーザー光の反射により、他の部分が加熱されないように、この反射を防ぐための、レーザー光反射防止手段を挟持部等に設けることが好ましい。
【００２４】
保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有しているが、さらに挟持部と反対側に弾性体の柄を有していると、微小部材が挟持部や微小加熱機構に斜めに当接していても、弾性により挟持部や微小加熱機構の全面を微小部材に接触させることができ、均一に加圧、加熱する効果がより向上するので好ましい。請求項５が、この好ましい態様として提供される。即ち、請求項５において、前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の微小部材加熱用具が提供される。
【００２５】
柄の形状としては、特に限定はされないが、コイル状であると、押圧機能の他に放熱機能や接続機能を備えることができるため好ましい。例えば、放熱の良い剛性の有る金属をコイル材として、できるだけ細く長くすることにより、放熱機能を良くすることができる。また、コイルの線径は、微小部材の種類や大きさ、または、微小部材の接合の種類によって変わる。なお、クランプ機構を利用しての接合時には、コイルを少し押しながら縮めて使う方が、微小部材用こてや微小部材用溶接器においては特に、押圧のコントロールが出来て熱効率が良くなる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、
微小部材を加熱するための微小加熱機構、および前記微小加熱機構を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用こてであって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用こてである。
【００２７】
請求項６の発明においては、微小加熱機構と挟持機構とは別体として構成されている。微小加熱機構を構成する加熱体や、この加熱体を加熱する加熱手段としては、請求項１の発明における場合と同様な加熱体、加熱手段を用いることができる。加熱手段への電流供給は、加熱手段へ直接行われてもよい。また、挟持機構を通して電流供給されてもよい。
【００２８】
請求項６の発明においては、挟持部により挟持された微小加熱機構を一定の状態に保持する機能を有するクランプ機構部および／またはクリップ機構部を設けたため、微小加熱機構を安定な状態で、確実に狭持することができ、微小な被加熱物を確実に加熱できる微小部材用こてを提供することができる。
【００２９】
また、微小加熱機構は、微小部材に対応したものであるため、微小加熱機構は、熱容量が小さく形状も小さなこて先でよい。なお、挟持部、保持部等の各部の構成については、基本的に請求項１の発明に同じであるので、同様の効果を見込むことができる。詳しい説明は、既に述べているため、省略する。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、前記微小加熱機構への電流供給機能を有していることを特徴とする請求項６に記載の微小部材用こてである。電流供給機能の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項２の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
請求項８に記載の発明は、高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こてである。この高周波加熱機構により加熱される微小加熱機構は、挟持機構とは別体である点は、請求項３の発明と異なるが、高周波加熱機構の構成、その作用、機能、等の他の点では請求項３の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、前記微小加熱機構へのレーザー光照射手段を有し、前記微小加熱機構が、レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こてである。
【００３３】
ここで用いられるレーザー光照射手段の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項４の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。ただし、請求項９に記載の発明では、レーザー光照射手段により、微小加熱機構が照射され加熱され、この加熱された微小加熱機構により、微小部材が加熱される。
【００３４】
請求項９の発明においては、熱容量の小さな微小部材に対応する場合は、微小加熱機構は、微小なレーザー光吸熱体で構成されたものでよい。レーザー光吸熱体としては、カーボン、カーボン複合材、またはレーザー光を吸収するものをコートした金属を用いることができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明は、前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の微小部材用こてである。弾性体の柄の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項５の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
請求項７〜請求項１０の発明と、請求項６の発明との関係は、上述した請求項２〜請求項５の発明と、請求項１の発明との関係とそれぞれ基本的に同一であるので、請求項７〜請求項１０の発明において、請求項２〜請求項５の発明と同様の効果を見込むことができる。詳しい説明は、既に述べているため、省略する。
【００３７】
請求項１１に記載の発明は、微小部材と接触して前記微小部材に電流を供給する微小対電極、前記微小対電極間に設けられた絶縁層、および前記微小対電極と前記絶縁層を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用溶接器であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用溶接器である。
【００３８】
請求項１１の発明においては、挟持部により挟持された微小対電極を一定の状態に保持する機能を有するクランプ機構部および／またはクリップ機構部を設けたため、微小対電極を、一定の状態で確実に狭持でき、微小対電極に電流を供給することにより、微小対電極に接する微小部材の局部が通電、加熱されて、所定の微小箇所を溶接することができる。
【００３９】
ここで、挟持部、保持部、クランプ機構部、クリップ機構部等の構成、その作用、機能、および具体例は、請求項１の発明の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
微小対電極としては、微小部材に接触して微小部材内に通電されるために設けられた一対の電極と微小対電極間を絶縁する絶縁層とで構成され、一体化された対電極からなるものが挙げられる。この部材を狭持部に狭持し、さらに保持部により保持して用いられる。また、微小対電極の各電極のそれぞれを狭持部の一方と接合し、狭持により、それぞれの電極が一体化して、対電極を形成するようにしてもよい。この場合、対電極間には絶縁部材が狭持され、絶縁層が形成される。
【００４１】
なお、ここで接合とは、狭持部と微小対電極を固着するように設けることを言い、接着剤による接着、ビス止め、それぞれに凹凸部を設けて篏合する方法等を挙げることができる。本明細書の他の部分で使用される接合との用語も、特にその趣旨に反しない限り、同様な意味とすることができる。
【００４２】
絶縁部材としては、電気的絶縁性と耐熱性とを有する繊維、例えば、ポリイミドやアラミド繊維、雲母やセラミック繊維・特にアルミナ繊維やガラス繊維等を使用することができる。また、金属シートに、絶縁材料を、片面または両面コートしたものを使用することもできる。
【００４３】
絶縁部材の形状としては、チップ状やシート状、または、テープ状等、特に限定されるものではない。また、絶縁部材は、電極の一方または両方に接合して設けられてもよいが、電極とは別体とし、使用時には電極間に挟持して用い、使用毎に交換可能に設けられてもよい。特に、テープ状の絶縁部材を用いて、使用毎にテープを移動する方法によれば、使用の都度、新しい部位を使うことができ、好ましい。
【００４４】
請求項１２に記載の発明は、
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１１に記載の微小部材用溶接器である。
【００４５】
請求項１２の発明と請求項１１の発明との関係は、請求項５の発明と請求項１の発明との関係に、基本的に同一であるので、同様の効果を見込むことができる。詳しい説明は、既に述べているため、省略する。
【発明の効果】
【００４６】
本発明により、微小な被加熱物を、安定にかつ確実に加熱することができる微小部材加熱用具、微小部材用こて、微小部材用溶接器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。なお、以下の各実施の形態では、クリップ機構部および／またはクランプ機構部を有する加熱具において、理解を容易にするため、クリップ機構部だけの場合を基本として説明している。
【００４８】
（実施の形態１）
本実施の形態は、請求項１に記載の加熱用具であり、図１、図２を用いて説明する。図１は、微小部材加熱用具２０、接続部２５、手元スイッチ２２、電源部２３で構成される全体図であり、図２は、微小部材加熱用具２０の斜視図（ａ）および分解図（ｂ）である。なお、符号は、図１以降すべての図において、共通としている。
【００４９】
図１においては、電源部２３より、接続部２５を介して微小部材加熱用具２０に電流が供給されて、微小部材加熱用具２０の加熱体（詳細な図示は省略する）が発熱する。また、微小部材加熱用具２０には温度コントロール素子が内蔵されていて、電源部２３のコントロールパネルで、温度を設定する。電源部２３には、他に絶縁チェック機能端子等も設ける。このとき、手元スイッチ２２を操作することにより、加熱体の発熱状態をコントロールすることができる。
【００５０】
図２においては、クリップ部１、１’は、バネ２、バネ芯棒２’を介して開閉自在に接合されており、保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱手段４、４’をその内部に有する加熱体５、５’が、絶縁層６、６’を介して接合されている。加熱体５、５’における加熱手段４、４’としては、セラミックＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｃｉｅｎｔ）素子を利用した自己制御性ヒーターを用いている（接続部は、図示せず）。
【００５１】
微小部材は、加熱体５、５’の間に挟持され、保持されたままで加熱される。このとき、クリップ部１、１’の挟持部７、７’には、バネ２により付勢力が働くため、安定して微小部材を挟持部７、７’間に挟持でき、均一に加熱することができる。
【００５２】
加熱体５、５’は、被加熱体に対応してその形状を変えることができる。例を図３に示す。図３において、（ａ）は、加熱手段４、４’からの熱伝導により加熱体５、５’が加熱されるタイプのものであり、加熱手段４、４’と熱伝導体により連結された加熱体５、５’が配されている。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、直接電流供給される加熱手段４、４’が、絶縁層６、６’を介して接合されている。加熱手段４、４’による発熱が、加熱体５、５’に伝導され、さらに加熱体５、５’により微小部材が加熱される。
【００５３】
また、（ｂ）は、加熱体５、５’が自己発熱するタイプのものであり、加熱手段４、４’の有する電極に連結されて加熱体５、５’が配されている。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱手段４、４’が、絶縁層６、６’を介して接合されている。加熱手段４、４’の電極端子による給電により、加熱体５、５’が発熱し、微小部材を加熱する。
【００５４】
そして、図４は、本実施の形態の加熱用具を、チップ外し作業に用いた場合を示す図である。図４においては、図２に示した加熱用具に、さらにコイル状の柄２１を配している。コイル状の柄２１は、後述の図８に示すように、さらに、クランプにて保持されていてもよい。長時間使う時は、クリップ部１、１’が熱くなるので、コイル状の柄２１を持って操作する。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱手段４、４’をその内部に有する絶縁コートされた加熱体５、５’が接合されている。加熱体５、５’がチップ（微小部材）を挟み込み、加熱することにより、チップを取り外すことができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態は、請求項３に記載の高周波加熱機構を有する微小部材加熱用具であり、図５を用いて説明する。図５において、クリップ部１、１’は、バネ２で固定されており、保持部３、３’には、高周波コイル１１が接続された加熱体５、５’が配されている。
【００５６】
高周波コイル１１は、加熱手段として働き、高周波コイル１１の発熱がコイルのシリンダを加熱し、さらに、その熱伝導により、保持部３、３’に接合された加熱体５、５’が、微小部材を加熱する。保持部３、３’の端部にある挟持部７、７’には、加熱体５、５’が、絶縁層６、６’を介して、ビス止めにより固定されている。図５の高周波加熱機構部分は、加熱機構部分の説明のため拡大された図であり、実際高周波コイル１１は扁平でも良く、保持部３に収まる大きさである。
【００５７】
（実施の形態３）
前記実施の形態２における加熱体５、５’を、ビス止めにより挟持部７、７’に固定せずに、別体の加熱体とすると、請求項８に記載の微小部材用こてとなる。加熱体は、このこての微小加熱機構であり、挟持部７、７’に挟持される。このとき、高周波加熱機構部分は、別体である加熱体と結合して加熱体を直接加熱してもよいし、挟持部７、７’と結合して挟持部７、７’を加熱し、そこに挟持される加熱体を間接的に加熱してもよい。このようにして加熱された加熱体が、微小部材に接触して微小部材を加熱する。このような別体である加熱体としては、後述する図７に示される５ａ、５ｂ、５ｃを例示することができる。
【００５８】
実施の形態２、３に用いられる高周波コイル１１は、無酸化銅丸棒に、鉄とニッケルの合金のコートをしてコイル状に巻いたものである。コイルに高周波を流すと、磁化されコートされた部分が発熱する。高周波は表面を流れやすい。そして、コートされた合金のキユーリー温度に達すると、磁性を失い発熱しなくなる。前記のキユーリー温度は、合金の割合で決まり、一定している。例えば、鉄６０％＆ニッケル４０％で３５２℃であり、鉄５０％＆ニッケル５０％で４０５℃である。このように、発熱を自己制御することができ、復帰制御も半田付け持の温度低下よりも素早いため、理想的な半田こてとすることができる。
【００５９】
（実施の形態４）
本実施の形態は、請求項４に記載の微小部材加熱用具であり、図６を用いて説明する。図６において、クリップ部１、１’は、バネ２で固定されており、保持部３、３’には、挟持部７、７’がビス止めにより接合されるが、図では接合前の状態であって、挟持部７、７’が微小部材を挟持する位置関係にある場合を示している。
【００６０】
挟持部７、７’の一方には、光ファイバー１２の先端が接するように設けられており、光ファイバー１２の他方の端は、レーザー発振装置（図示せず）と連結している。挟持部７、７’が、微小部材を挟持するときは、図に示すように、狭持部７が狭持部７’を内側に嵌合する。このとき、狭持部７と狭持部７’の間には空洞が生じる。光ファイバー１２の先端は狭持部７または狭持部７’の微小部材を狭持する側に固着されているので、この空洞内に、光ファイバー１２の先端が固定される。又、微小部材も、この空洞内に挟持される。この挟持を確実に行うために、狭持部７が狭持部７’それぞれの微小部材を狭持する側の端部には突起７ａと突起７’ａが設けてある。
【００６１】
狭持部７と狭持部７’の間の空洞内に挟持された微小部材は、空洞内に固定された光ファイバー１２の先端からのレーザーにより直接照射され加熱される。即ち、この態様では光ファイバー１２の先端が、微小加熱機構となる。なお、微小部材等からのレーザーの反射により他の部分が加熱されないように、挟持部７、７’の内側は光反射処理コートが施されている。
【００６２】
（実施の形態５）
前記実施の形態４において、挟持部７、７’間（の空洞）に微小部材を狭持する代わりに、微小部材を加熱するための微小加熱機構を、別体として、挟持部７、７’間（の空洞）に挟持し、この微小加熱機構を光ファイバー１２の先端からのレーザーにより加熱すると、請求項９に記載の微小部材用こてとなる。微小加熱機構は、光ファイバー１２の先端からのレーザーにより直接照射されて加熱されてもよいし、レーザーにより加熱された微小部材用こての他の部分により間接的に加熱されてもよい。この微小加熱機構により、微小部材が加熱される。微小加熱機構としては、後述する図７に示される５ａ、５ｂ、５ｃを例示することができる。
【００６３】
実施の形態５に用いられる微小加熱機構（例えば、図７に示される５ａ、５ｂ、５ｃ）は、熱容量の小さな微小部材に対応するものであるため、微小なレーザー光吸熱体で構成されたもので良い。このレーザー光吸熱体は、カーボンや、カーボン複合材、またはレーザー光を吸収できるものである。この態様では、微小部材と接して、レーザー光を用いて加熱するため、より微小な箇所への加熱が可能となり、温度コントロールも容易となる。
【００６４】
（実施の形態６）
請求項６に記載の微小部材用こては、挟持機構と加熱機構とが別体で、挟持機構が加熱機構を挟持することを特徴とし、その例が、前記の実施の形態３や５である。図７は、本実施の形態において用いられる挟持部と加熱体（微小加熱機構）との組み合わせの例を示したものである。図７において、加熱体の形状として、（ａ）〜（ｃ）の形状が例示されている。図７において、（ａ）は、リード線タイプ部品の実装や外し、または、半田除去用等に用いられる。また、（ｂ）は、２列以上の多ピンタイプの部品であるＩＣ等の実装や外しに用いられ、（ｃ）は、１列の多ピンタイプ部品の実装や外しに用いられる。
【００６５】
挟持部７、７’は、加熱体５（５（ａ）、５（ｂ）、５（ｃ））を挟持した状態で、クリップ（保持部）に保持されており、加熱体５が有する加熱手段には、挟持部７、７’より電流供給されてもよいし、外部より直接電流供給されてもよい。又、挟持部７、７’が、加熱手段をその内部にまたは外部に有しても良い。挟持部７、７’と、保持部等、他の部分との関係は、図２の場合と基本的に同様であり、説明は省略する。このように、組み合わせを工夫することにより、適用範囲を広げることができ、ＩＣ実装等の場合に使用される。
【００６６】
図７に示した挟持部と加熱体との組み合わせの１つを例にとり、その加熱機構を、図８を用いて、さらに詳しく説明する。図８において、（ａ）は、挟持部下部７’に並列電極端子８、８’が設けられており、加熱体５を挟持してクリップ部（保持部）に保持されている。なお、並列電極端子８、８’は、いずれかが正極であり、他方が負極である。
【００６７】
このとき、挟持下部７’に設けられた電極８、８’を介して、加熱体５内の加熱手段に通電され、加熱体５が発熱する。このような構造とすることにより、より小さな加熱体とすることができ、応答性に優れた加熱用具となる。加熱体５、５’における加熱手段４、４’としては、セラミックＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｃｉｅｎｔ）素子を利用した自己制御性ヒーターを用いている（接続部は、図示せず）。
【００６８】
また、（ｂ）は、挟持部７、７’のそれぞれが加熱手段４、４’をその内部に有しており、加熱手段４、４’からの熱伝導により加熱体５が発熱する。
【００６９】
図９は、図７、８に示した加熱用具をＩＣの実装または取り外しに用いる場合を示している。図９において、（ａ）は、全体の概念図であり、図４に既に示した微小部材加熱用具と同様な挟持機構の先端にある挟持部７に、微小加熱機構である加熱体５が挟持される。さらに、この挟持機構のクリップ１に接続している柄２１は、クランプ部２４により保持されている。また、（ｂ）は、実装作業に関する部分につき拡大したものである。加熱体５の凹部にＩＣが配され、加熱体５より加熱することにより、ＩＣのピンのハンダが溶融して、ＩＣの実装または取り外しがされる。
【００７０】
（実施の形態７）
本実施の形態は、請求項１１に記載の挟持機構が微小対電極を有する加熱用溶接器であり、図１０を用いて説明する。図１０において、クリップ部１には、柄２１が配されており、保持部３は、一体化された微小対電極９を挟持した挟持部７を保持している。また、図１１は、前記加熱用溶接器における挟持部７、７’と微小対電極９を示している。
【００７１】
微小対電極９は、各電極１０、１０’とそれらの間を絶縁する絶縁層１０’’からなる。一体化された微小対電極９の先端部に微小部材を電極１０および電極１０’と接触するように配して、挟持部７、７’から電流を供給すると、電極１０、微小部材、電極１０’の順で電気が流れ、電極１０および電極１０’の接触点間の微小部材が通電される。この通電により微小部材の通電部が加熱されて、溶接される。図のような構造としたことにより、先端部をより小さく作ることができ、微小な箇所の溶接が可能となる。
【００７２】
微小部材用溶接器の別の例を、図１２に示す。図１２において、クリップ部１には、柄２１が配されており、保持部３には、絶縁層６、６’のそれぞれを介して、微小対電極のそれぞれの電極１０、１０’が接合されており、さらに、電極１０、１０’は、絶縁層１０’’を挟持して一体化されている。絶縁層１０’’としては、例えば、ポリイミドフィルムが用いられる。
【００７３】
ただし、この場合には、溶接時に、絶縁層１０’’が一番ダメージを受ける。絶縁層１０’’にポリイミドテープを用いて毎回スライドして使えば、常に新しい面を使用できて効率よく溶接が行うことができる。
【００７４】
溶接の際には、電極１０、１０’を、絶縁層１０’’を介して結合して、微小部材に接触させると、通電材料部分がある微小部材に通電する時の集中抵抗や、皮膜抵抗である接触抵抗により加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】請求項１に係る微小部材加熱用具による加熱システムの全体構成図である。
【図２】請求項１に係る微小部材加熱用具の構造を説明する図である。
【図３】請求項１に係る微小部材加熱用具における加熱体の別の例を説明する図である。
【図４】請求項１に係る微小部材加熱用具の使用例を説明する図である。
【図５】請求項３に係る微小部材加熱用具の構造を説明する図である。
【図６】請求項４に係る微小部材加熱用具の構造を説明する図である。
【図７】請求項６に係る微小部材用こてにおける挟持部と加熱体を説明する図である。
【図８】請求項６に係る微小部材用こてにおける挟持部と加熱体を説明する図である。
【図９】請求項６に係る微小部材用こての使用例を説明する図である。
【図１０】請求項１１に係る微小部材用溶接器を説明する図である。
【図１１】請求項１１に係る微小部材用溶接器を説明する図である。
【図１２】請求項１１に係る微小部材用溶接器の別の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１、１’ クリップ部
２ バネ
３、３’ 保持部
４、４’ 加熱手段
５、５’ 加熱体
６、６’ 絶縁層
７、７’ 挟持部
８、８’ 並列電極端子
９、９’ 微小対電極
１１ 高周波コイル
１２ 光ファイバー
２０ 微小部材加熱用具
２１ 柄
２２ 手元スイッチ
２３ 電源部
２４ クランプ部
２５ 接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小部材を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構、および前記挟持部に接して設けられ前記微小部材を加熱するための微小加熱機構を有する微小部材加熱用具であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材加熱用具。
【請求項２】
前記微小加熱機構への電流供給機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の微小部材加熱用具。
【請求項３】
高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具。
【請求項４】
前記微小加熱機構が、レーザー光照射手段を有し、前記挟持部により挟持された微小部材が、直接レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具。
【請求項５】
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の微小部材加熱用具。
【請求項６】
微小部材を加熱するための微小加熱機構、および前記微小加熱機構を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用こてであって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用こて。
【請求項７】
前記微小加熱機構への電流供給機能を有していることを特徴とする請求項６に記載の微小部材用こて。
【請求項８】
高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こて。
【請求項９】
前記微小加熱機構へのレーザー光照射手段を有し、前記微小加熱機構が、レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こて。
【請求項１０】
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の微小部材用こて。
【請求項１１】
微小部材と接触して前記微小部材に電流を供給する微小対電極、前記微小対電極間に設けられた絶縁層、および前記微小対電極と前記絶縁層を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用溶接器であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用溶接器。
【請求項１２】
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１１に記載の微小部材用溶接器。
【請求項１】
微小部材を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構、および前記挟持部に接して設けられ前記微小部材を加熱するための微小加熱機構を有する微小部材加熱用具であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材加熱用具。
【請求項２】
前記微小加熱機構への電流供給機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の微小部材加熱用具。
【請求項３】
高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具。
【請求項４】
前記微小加熱機構が、レーザー光照射手段を有し、前記挟持部により挟持された微小部材が、直接レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の微小部材加熱用具。
【請求項５】
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の微小部材加熱用具。
【請求項６】
微小部材を加熱するための微小加熱機構、および前記微小加熱機構を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用こてであって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用こて。
【請求項７】
前記微小加熱機構への電流供給機能を有していることを特徴とする請求項６に記載の微小部材用こて。
【請求項８】
高周波加熱機構を有し、前記微小加熱機構が、前記高周波加熱機構により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こて。
【請求項９】
前記微小加熱機構へのレーザー光照射手段を有し、前記微小加熱機構が、レーザー光により加熱されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の微小部材用こて。
【請求項１０】
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の微小部材用こて。
【請求項１１】
微小部材と接触して前記微小部材に電流を供給する微小対電極、前記微小対電極間に設けられた絶縁層、および前記微小対電極と前記絶縁層を挟持するための挟持部と前記挟持部に挟持力を付与するための保持部とを有する挟持機構を有する微小部材用溶接器であって、
前記保持部は、クランプ機構部および／またはクリップ機構部を有していることを特徴とする微小部材用溶接器。
【請求項１２】
前記保持部が、弾性体の柄を有していることを特徴とする請求項１１に記載の微小部材用溶接器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２２９６０（Ｐ２００９−２２９６０Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８５６２２（Ｐ２００７−１８５６２２）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（５９９００３４６４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（５９９００３４６４）
【Ｆターム（参考）】
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