JPH06509440A - 熱回復性はんだ付けデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱回復性はんだ付はデバイス 発明の背景 本発明は例えば電気導体間の電気的接続等のはんだ接続を形成するためのデバイ ス、この様なデバイスを用いるはんだ接続形成方法、およびその製造方法に関す る。特に本発明は熱回復性のはんだ接続形成用デバイスに関する。

電気導体間にはんだ接続を形成するために熱回復性物品は広（使用されている。

この様な物品は例えば米国特許第３．２４３．２１１号、東４．２８２．３９６ 号および東４．２８３．５９６号（その開示は参照資料として本明細書に含まれ る。）に記載され、「ソルダー・スリーブ（Ｓｏｌｄｅｒ　５ｌｅｅｖｅ）　Ｊ の商品名で米国カリフォルニア州メンロパーク（ＭｅｎＬｏ　Ｐａｒｋ）のレイ ヶム・コーポレイション（ＲａｙｃｈｅｍＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により販売 されている。

典型的にはこの様なデバイスは一般的にリング形状のはんだインサートを有する 熱回復性スリーブを有し、一つ以上の接着剤インサートを有することもある。

この様なデバイスは典型的には絶縁ワイヤを接続するために用いられる。接続さ れるワイヤの末端はその電気導体を露出するために絶縁をはがされ、回復性スリ ーブ中に挿入される。スリーブは次いで加熱され、スリーブをワイヤと接触する 様に回復させ、即ち収縮させ、はんだを溶融させ露出した電気導体をはんだ付け する。接着剤インサートはそれが存在する場合、はんだインサートの各側に位置 し、ワイヤの絶縁体に結合し環境的封止スプライスまたは接続を形成する。

はんだ接続はインラインにつくられ得て、ここでは、二つの解放末端を有するチ ューブ状のスリーブが使用され、接続されるワイヤがスリーブの各端を通して挿 入される。一端で閉じられ、多端で解放されたチューブ状スリーブを使用し、接 続するワイヤが熱回復性スリーブの解放末端中に挿入されるスタブスプライスを 形成することも可能である。はんだ接続は一対のワイヤ、または自動車ハーネス 等の複数のワイヤの複雑な配列体の間に形成される。

ハーネスを組み立てるには、複数のワイヤが熱回復性はんだ付はデバイス中に挿 入され、そしてその開示が本明細書に参照資料として含まれる１９９１年１月１ ５日に出願された米国特許出願番号第０７／６４１．３７４号に記載される様に 、得られたアセンブリは例えばエアーガン等で加熱されるか、またはアセンブリ はオーブン中に置かれるか、または例えばベルトヒーター等のヒーター内に配置 される。

デバイスがスリーブを回復しはんだを溶融するためにするために加熱され、次い で冷却されるまでに、ワイヤが相互に、およびはんだインサートに対して移動す ることが可能で、その結果ワイヤ間に比較的悪い電気的接続を生じる。例えば乾 式接合となるか、または導体間に不完全なはんだの橋渡が生じ得る。スリーブ内 にデバイスのスリーブよりも低い温度で回復する熱回復性ポリマーリングを含ま せることが提案されている。この予備温度にいったん達すれば、ワイヤはその後 の加熱操作の間は所定位置に保持される。この方法を用いると、ワイヤは加熱操 作が始まるまでは所定位置に保持されない。ワイヤとはんだ付はデバイスとのア センブリのヒーター内への配置はワイヤを正規の配列からはずれさせる。加熱お よび冷却操作中ばかりでなく、ワイヤアセンブリが加熱エレメント中に組み込ま れる位置から移動する時もワイヤを所定位置に保持する必要がある。

発明の要旨 一つの要旨によれば、本発明は、 はんだを収容する中空の寸法熱回復性スリーブであり、そのスリーブは一つ以上 の電気導体を挿入することができる少なくとも一つの解放末端を有するスリーブ ：および スリーブ内に位置する変形可能な保持部材であり、その保持部材は導体をスリー ブ内に望みの配列に保持するために機械的に変形できる保持部材を有して成る複 数の電気導体間にはんだ接続を形成するデバイスを提供する。

他の要旨によれば、本発明は、複数の電気導体間にはんだ接続を形成するための アセンブリであって、そのアセンブリは：複数の電気導体： はんだを収容する中空の寸法熱回復性スリーブであり、そのスリーブは少なくと も導体のいくつかがそれを通してスリーブ内に挿入されている少なくとも一つの 解放末端を冑するスリーブ、および スリーブ内に位置する変形可能な保持部材であり、その保持部材は導体をスリー ブ内で望みの配列に保持するために変形されている保持部材を有して成るアセン ブリを提供する。

また別な要旨によれば、本発明は、 （ａ）導体を露出するために絶縁体を各ワイヤの末端から剥離すること。

（ｂ）本発明の熱回復性はんだ付はデバイスのスリーブ内にワイヤの末端を挿入 すること。

（Ｃ）スリーブ内に位！する保持部材を、ワイヤの絶縁体の露出した導体と接触 する様に変形すること；および （ｄ）スリーブを回復しはんだを溶融するためにデバイスを加熱することを特徴 とする複数の絶縁電気ワイヤ間のはんだ接続形成方法を提供する。

図面の簡単な説明 図１は本発明の熱回復性はんだ付はデバイス、デバイスのアセンブリおよびはん だ付けする複数の電気導体を示す。

図２は変形可能保持部材が電気導体を所定位置に保持するために変形されている 、請求項１のアセンブリを示す。

図３は図２のアセンブリを加熱した後の完成したはんだ接続を示す。

図４〜６は本発明のデバイスおよびアセンブリで使用するための変形可能保持部 材を示す。

発明の詳細な説明 本発明のデバイスは熱回復性スリーブを有して成る。熱回復性物品はよく知られ ている。通常、これらの物品は加熱すると予め変形されていた形から最初の形へ 向けて回復するが、本明細書に使用される様な「熱回復性」という用語は、たと えそれらが前に変形していなかったとしても加熱すると新しい形状をとる物品も 含む。

最も一般的な形態ではこの様な物品は例えば、米国特許第２．０２７．９６２号 、第３．０８６．２４２号および第３．５９７．３７２号に記載の弾性または塑 性記憶を示すポリマー材料でつくられた熱収縮性スリーブを有して成る。例えば 米国特許第２．０２７．９６２号で明らかにされる様に、最初の寸法的に熱安定 な形状は例えば押し出しチューブが熱い間に寸法的に熱に不安定な形状に膨張さ れる連続工程中の過渡的な形状であるが、他の場合では予備成形された寸法的に 熱安定な物品が、別な状態の寸法的に熱に不安定な形状に変形される。

熱回復性物品を製造する場合、ポリマー材料は望みの寸法回復性を増進する物品 の製造の任意の段階で架橋される。熱回復性物品を製造する一つの方法は以下を 包含する：ポリマー材料を望みの熱に安定な形状に成形し次いでポリマー材料を 架橋すること：物品をポリマーの結晶融点以上、または場合によっては非結晶性 材料では軟化点以上に加熱すること、物品を変形すること：および変形した状態 が保持される様に、変形状態にある間に物品を冷却すること。物品の変形状態は 熱に不安定であるので、使用時に熱を加えると物品はその最初の熱に安定な形状 をとる。

寸法回復性が付与される任意の材料がスリーブを形成するために使用される。

好ましい材料には低、中または高密度ポリエチレン、例えば１−ブテンまたは１ −ヘキセン等のアルファオレフィンとのエチレンコポリマー、またはビニールア セテート、ネジ山が含まれる。特にワイヤでは多角形、特に正方形断面に成形さ れることが有利である。ワイヤは任意の適当な金属または金属合金から成形され てよいが、好ましくは銅、特に通常電気導体に使用されるものと実質的に同じ純 度を有する銅から成形される。

デバイスは、また一定量のはんだ、すなわち鑞付は材料とは異なった一定量の軟 買はんだを永久的なはんだ接続を形成するために有する。はんだはそれが流れて はんだ接続が形成できる任意の場所に位置する。はんだはリング状、または例え ばボール状等の任意の形状で使用され、スリーブ軸に対称的に配置されるがそれ からオフセットされる。

本明細書で使用される「はんだ」という用語には通常の金属はんだ、およびポリ アミドホットメルト接着剤等のホットメルト接着剤、またはエポキシ接着剤等の 熱硬化性接着剤が金属粒子、例えば銀フレークで充填されているはんだ接着剤の 双方が含まれる。しかしながら、はとんどの場合、はんだは、通常の金属はんだ 、例えばスズ／鉛またはスズ／銀共融体である。

変形できる保持部材は好ましくは金属製であり、変形した場合にはんだ付けされ る電気導体と接触する。本発明のある実施態様では、例えば形成される導体が電 気ワイヤの形状であり絶縁体が個々のワイヤの末端から剥がされている場合、保 持部材はポリマーであってよく、変形した場合にワイヤの絶縁体と接触する。

変形できる保持部材は変形できる材料からつくられ得るか、または剛体材料から つくられ得て、部材をより小さい直径にすることができる形状にされる（例えば 、圧縮スプリングを使用できる）。

本発明の好ましい実施態様では、電気導体をデバイスのスリーブ中に挿入してい るアセンブラによって容易に変形され得る様に、保持部材はかなり柔らかい金属 からできている。金属は例えば柔らかい銅、鉛、高温はんだ（即ち、はんだ接続 を形成するためにデバイス中に使用されるはんだのはんだ付は温度よりも高い融 点を有するはんだ）等で有り得る。保持部材は環状、楕円状または他の断面形状 であってもよい。

保持部材ははんだとの一体物であってよく、例えばはんだに埋め込まれた金属ス トリップで有り得る。別な好ましい実施態様では以下により詳細に説明される様 に、保持部材ははんだに隣接している。

はんだ付けされる電気導体は熱回復性スリーブ中に挿入される。電気導体が絶縁 ワイヤである本発明の実施態様では、一定長さの導体を露出するために絶縁がワ イヤの末端から除去または剥がされる。スリーブが回復するとはんだがはんだ付 けされる導体と接触する様に導体がスリーブ中に配置される。ひとたび導体がス リーブ中に配置されると、導体を望みの配置に保つために変形可能な保持部材が 変形される。好ましくは、使用される力の量は導体を所定位置に機械的に保持す るに丁度充分な量である。ある実施態様ではスリーブ内に望みの配列で機械的に 保持するばかりでなく、導体間に電気接続を得るために導体を一体にクリンプす るのに充分な力で変形可能な金属保持部材が変形されてよい。熱回復性はんだ付 はデバイスと導電体を有して成るアセンブリは、アセンブリ位置からヒーターま たはオーブン中に移動させることができる。保持部材は加熱操作中、導体を望み の配列で保持する。保持部材は手動で変形するか、またはプライヤーまたはクリ ンプ道具等の道具が使用できる。保持部材は、導体の挿入および保持部材の変形 中に導体によってスリーブの壁が刺し貫かれるのを防止する様な形状をとる。

図面を参照して本発明がより容易に理解されるであろう。図１には本発明の典型 的なデバイスが１で示されている。デバイスは、熱回復性スリーブ２、一対の接 着剤インサート３、柔らかい銅または類似の可鍛性金属からできている変形可能 部材６の各側に置かれたはんだリング４および５を含む。絶縁ワイヤ７は、電気 導体９を露出させるためにワイヤの末端から剥がされた絶縁体８を有している。

ワイヤは個々の導体の露出された部分がはんだリング内に位置する様にスリーブ ２の中に置かれている。ワイヤをスリーブ内の所定位置に保持するため、図２に 示される様に変形可能部材５は変形でき、電気導体と接触する。熱は加えられて おらず、スリーブ２は図２中の熱回復可能な形状のままであることに注意するこ とが重要である。保持部材はアセンブリが例えばベルトヒーターを通り抜けて（ 図示されていない）加熱される間、電気導体を所定位置に保つ。熱を加えるとス リーブ２は回復してワイヤ５と接触し、一体になる。はんだは溶融し、ワイヤの 露出した導体間に電気接続を形成する。図３は回復したスリーブを示す。

図４は本発明による熱回復性はんだ付はデバイス内に使用するための別な変形可 能な保持部材を示す。図４はストリップ状の金属１２とはんだストリップ１３で あり、複合ストリップはコイル状に形成されている。コイルに力を加えるとコイ ルの直径はより小さくなり、金属ストリップが接触して電気的組立を維持させる 。図５はコイルに形成される前の金属ストリップの別な実施態様を示す。図５で 金属ストリップ１４ははんだの層１５を具備している。図６は金属ストリップ１ ６が間隙をあけた形状のはんだの不連続層を具備している、保持部材のまた別な 実施態様を示す。コイル状にし熱回復性スリーブ中に置かれた場合、ストリップ は導体と接触するように変形でき、はんだの形状は導体を一体に保持することを 助ける。金属メツシュのストリップもまた保持部材として使用できる。

それぞれの例示された実施態様では、比較的柔らかい金属保持部材が変形されて 導体をスリーブ内で所定位置に保持する。容易には変形しない硬質金属を使用す ることも可能である。例えば保持部材はその安定な位置から放射状に延び、例え ば脆い、または容易に破壌できるリップで延びた位置に保たれる螺旋の形状であ ってもよい。リップが壊された場合、螺旋はワイヤを所定位置に保持する様に接 触するより小さい直径の非延伸形をとる。

本明細書中にいくつかの好ましい実施態様によって本発明が説明されているが、 多くの変法および変更は当業者に明かであろう。従って付属する特許請求項によ って、これら全ての変法および変更は本発明の真の概念と範囲内にあるものとし て包含されることが意図されている。

Ｂｃ　２− ｔＧ　３ フロントページの続き （７２）発明者　ニコルソン、ケネス・アールアメリカ合衆国　９５０１４　カ リフォルニア、クパーティノ、フリントシャー・ストリート　２１５９８番 （７２）発明者　ソニ、プレイヴイン・エルアメリカ合衆国　９４５８７　カリ フォルニア、ユニオン・シティ、ケンウッド・ストリート　４１１１番 （７２）発明者　へイブラド、デビット・ケーアメリカ合衆国　９４０１４　カ リフォルニア、クパーティノ、アッシュポーン・コート１０８００番 （７２）発明者　ノードリング、ジェイ・マイケルアメリカ合衆国　９５０５１ 　カリフォルニア、サンタ・クララ、ギルバート・アベニュー１１播

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．はんだを収容する中空の寸法熱回復性スリーブであり、そのスリーブは一つ 以上の電気導体を挿入することができる少なくとも一つの解放末端を有するスリ ーブ；および スリーブ内に位置する変形可能な保持部材であり、その保持部材は導体をスリー ブ内に望みの配列に保持するために機械的に変形できる保持部材を有して成る、 複数の電気導体間にはんだ接続を形成するデバイス。
2. ２．複数の電気導体間にはんだ接続を形成するためのアセンブリであって、該ア センブリは： 複数の電気導体； はんだを収容する中空の寸法熱回復性スリーブであり、そのスリーブは少なくと も導体のいくつかはそれを通してスリーブ内に挿入されている少なくとも一つの 解放末端を有するスリーブ；および スリーブ内に位置する変形可能な保持部材であり、該保持部材は導体をスリーブ 内で望みの配列に保持するために変形されている保持部材を有して成るアセンブ リ。
3. ３．電気導体が絶縁され、絶縁体が個々の導体の末端から剥離されており、かつ 保持部材は露出した導体と接触する様に変形可能である請求項２記載のデバイス 。
4. ４．電気導体が絶縁され、保持部材は絶縁体と接触している請求項２記載のデバ イス。
5. ５．変形可能な保持部材ははんだと一体になっている請求項１または請求項２記 載のデバイス。
6. ６．変形可能な保持部材は導電性である請求項１または請求項２記載のデバイス 。
7. ７．変形可能な保持部材が金属性である請求項１または請求項２記載のデバイス 。
8. ８．変形可能な保持部材が金属のストリップの形である請求項１または請求項２ 記載のデバイス。
9. ９．金属ストリップは、保持部材が変形した場合はんだが電気導体と接触する様 に位置したはんだ層を具備する請求項８記載のデバイス。
10. １０．はんだ層は連続的である請求項９記載のデバイス。
11. １１．はんだ層は非連続的である請求項９記載のデバイス。
12. １２．（ａ）導体を露出するために絶縁体を各ワイヤの末端から剥離すること； （ｂ）請求項１記載の熱回復性はんだ付けデバイスのスリーブ内にワイヤの末端 を挿入すること； （ｃ）スリーブ内に位置する保持部材を、ワイヤの絶縁体の露出した導体と接触 する様に変形すること；および （ｄ）スリーブを回復しはんだを溶融するためにデバイスを加熱することを特徴 とする複数の絶縁電気ワイヤ間のはんだ接続形成方法。