JPH077252A - ボンディングツ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合長さが比較的長くても強度が低下せず、
かつ接合時の温度分布のばらつきが少ないボンディング
ツ−ルを提供することを目的とするものである。 【構成】 給電されることで発熱すると共に、複数本の
リ−ドを一括的押圧可能な下端面を具備し、上部は長手
方向中央に谷を有する２個の山形状に形成された水平部
１２と、この水平部１２の両端部に設けられこの水平部
１２を保持すると共に、上記水平部１２に給電する第
１、第２の保持部１３、１４および第２、第３の保持体
１９、２０と、上記水平部１２の長手方向中途部を支持
する支持部１５と、上記支持部１５を断熱する第１の保
持体１８とを具備するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子部品の外部リ−
ドをプリント基板の配線パタ−ンに接合するボンディン
グツ−ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリント基板に形成された配線
パタ−ンをはんだコ−トし、この配線パタ−ンにコネク
タやＩＣなどの電子部品のリ−ドを加熱しつつ加圧し、
このコネクタやＩＣをプリント基板に実装することが行
われている。

【０００３】このような実装には、ボンディングツ−ル
として図４に示すような加熱ヘッド１が用いられる。こ
の加熱ヘッド１は、通電されて発熱する抵抗加熱型の加
熱チップ２を具備する。この加熱チップ２は、下端面が
平坦に形成され、上部は山形状に形成された水平部３
と、この水平部３の両端に設けられた一対の第１、第２
の垂直部４ａ、４ｂとからなる。この垂直部４ａ、４ｂ
の上部は取り付け部となっていて、それぞれ、第１、第
２の支持体５ａ、５ｂに固定されている。

【０００４】この第１、第２の支持体５ａ、５ｂは、導
電性の材料で形成され電源６に接続されている。したが
って、この電源６がＯＮされることで、この加熱チップ
２の水平部３は所定の温度に加熱されるようになってい
る。

【０００５】この加熱ヘッドは上記電子部品のリ−ドと
上記プリント基板とをハンダ材を介して当接させた後、
上記水平部３の下端面で上記リ−ドを加熱しつつ所定の
圧力で上記プリント基板に押し付けることで、上記ハン
ダ材を溶融させ、上記リ−ドとプリント基板をハンダ付
けする。

【０００６】このような加熱ヘッド１によれば、多くの
リ−ドを有する電子部品（例えばコネクタ）であって
も、一括的にハンダ付けすることができる。次に、上記
加熱チップ２の構成についてさらに詳しく説明する。

【０００７】上記加熱チップ２の材質は、一般にモリブ
デンやニッケルクロム鋼等の電気抵抗の高い材料が用い
られる。従来の比較的接合長さの短い加熱チップ２にお
いては、加熱チップ２の長さ方向に対して加熱時の温度
分布が均一になるように設計されている。

【０００８】すなわち、上述したように、上記水平部３
の上部は山形状をなし、中央部に比べ両端部の断面積は
小さくなるように構成されている。両端部は給電用の垂
直部４ａ、４ｂに接続され放熱しやすいと共に、熱の拡
散を受けやすいためジュ−ル熱が発生しやすいように断
面積を小さくし、温度上昇し易くしたのである。逆に、
中央部は放熱しにくいため断面積を大きくして発熱効果
を小さくしている。このことによりこの加熱チップ２の
温度分布の均一化が図られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の電子
機器の高密度実装の要請により、上記リ−ドの接合幅を
１ミリ以下にする必要性が生じている。また、電子部品
の多ピン、大型化に伴い一括で接合する長さも３０ミリ
以上にする必要性が生じている。

【００１０】このためには、図４に示す加熱チップの水
平部の長さＬ₁ を３０ミリ以上、幅ｔを１ミリ以下に形
成する必要がある。しかし、上述した従来の加熱チップ
２は、幅ｔ＝１ミリ以上、長さＬ₁ ＝３０ミリ以下のも
のが多く、仮に上述の寸法に変更したとすると、以下の
ような解決すべき課題が生じる。

【００１１】第１に、加熱チップ２の強度が低くなるこ
とである。たとえば、ボンディングには、一つのリ−ド
に付き１００ｇの力が必要であるが、これが仮に３０ピ
ン（３０本のリ−ド）の電子部品のボンディングを行う
とすると、３０ｋｇとなる。この力は、ピン数（リ−ド
の本数）に比例して大きくなり、断面積の小さい上記水
平部３の両端部に集中する。このため上記水平部３の両
端部の破壊が起こりやすくなる。

【００１２】第２に、加熱チップ２の長さが長い場合に
は、中央部と両端部の温度分布にずれが生じ、中央部が
設定温度に達した場合には、両端の温度が高すぎる等の
現象が生じて均一な温度分布を保つことができなくな
る。

【００１３】これらのことにより、従来形状の加熱チッ
プ２では、多ピンの電子部品を高密度に実装する場合に
信頼性に劣るということがある。この発明はこのような
事情に鑑みて成されたもので、接合長さが比較的長くて
も強度が低下せず、かつ接合時の温度分布のばらつきが
少ないボンディングツ−ルを提供することを目的とする
ものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、給電される
ことで発熱すると共に、複数本のリ−ドをこれらリ−ド
が接続される外部配線に一括的に押圧する押圧面が形成
された加熱チップを有するボンディングツ−ルにおい
て、上記加熱チップの押圧面の反対側に形成された面に
は、少なくとも２つ以上の凸状部を形成し、この押圧面
の両端部には加熱チップに給電するための第１、第２の
保持部を形成し、かつ上記第１、第２の保持部の間には
支持部が形成され、かつ上記支持部には、この支持部か
らの放熱を防止するための断熱手段が設けられているこ
とを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】このような構成によれば、上記水平部は給電さ
れることで均一に発熱すると共に、下端面で複数本のリ
−ドを一括的に押圧し、これを被接合材に接合すること
ができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図３を参
照して説明する。なお、従来例で説明した構成要素と同
一の構成要素には同一符号を付してその説明は省略す
る。

【００１７】図１および図２に示すように、この発明の
ボンディングツ−ルは、加熱チップ１０と、この加熱チ
ップ１０に給電すると共にこの加熱チップ１０を支持す
るヘッド部１１とからなる。

【００１８】図１に示すように、上記加熱チップ１０
は、長さＬ₂ （＝２・Ｌ₁ ）の水平部１２を具備し、こ
の水平部１２の両端には保持部としての第１、第２の垂
直部１３、１４が設けられている。上記水平部１２の下
面は平坦に形成され、上部は中央部に谷を具備する２個
の山形の凸状部１２ａに形成されている。そして、この
水平部１２の中央部には、上記凸状部１２ａ間の谷の部
分を保持する支持部１５が垂直に設けられている。

【００１９】上記水平部１２の中央部に谷を設けたの
は、断面積を小さくすることでこの中央部の発熱を良く
するためである。このことにより、上記水平部１２が長
くても両端部の温度が中央部に比して高くなり過ぎるの
が有効に防止され、上記水平部１２全体の温度上昇の均
一化を図ることができる。

【００２０】なお、上記水平部１２の下端部には、長手
方向に沿って、上記凸状部１２ａの頂部および谷部に対
応する位置に熱電対１６…が埋設あるいは張り付けられ
ている。この熱電対１６を用いてこの水平部１２の温度
調整を行うようになっている。

【００２１】一方、図１および図２に示すように、上記
ヘッド部１１は３つの保持体１８〜２０で構成され、中
央に設けられ上記支持部が取着される第１の保持体１８
と、この第１の保持体１８を挟んで設けられ、上記第
１、第２の垂直部１３、１４が取着される第２、第３の
保持体１９、２０とからなる。

【００２２】上記第１、第２の垂直部１３、１４および
支持部１５の上部は取付部となっていて、それぞれ上記
第１〜第３の保持体１８〜２０にボルト２１…によって
固定されている。

【００２３】この第１〜第３の保持体１８〜２０のうち
上記第１の保持体１８は、絶縁性でかつ断熱性の材質
（例えばガラスエポキシ材）からなり、上記支持部１５
からの放熱を防止する断熱手段としての機能を有する。
また、上記第２、第３の保持体１９、２０は、導電性材
料からなり、それぞれにパルス電源２２から延出された
給電用ケ−ブル２３が取着され、上記第１、第２の垂直
部１３、１４を介して上記水平部１２にパルス電流を供
給する役割を有する。

【００２４】上記第１〜第３の保持体１８〜２０は、そ
れぞれ、これら第１〜第３の保持体１８〜２０の上方に
設けられた支持板２１の下面に図示しないスプリングを
介して弾性的に保持されている。そして、この支持板２
１は、図示しない空圧シリンダなどの上下駆動機構によ
り、図に矢印（イ）で示すように押圧されることで上下
駆動されるようになっている。

【００２５】次に、このボンディングツ−ルの動作を図
２を参照して説明する。図中２５は被接合材としてのプ
リント基板である。また、２６は電子部品としてのコネ
クタである。このコネクタ２６のリ−ド２７…を上記プ
リント基板２５の配線パタ−ン（外部配線（図示しな
い））に接続する。なお、この配線パタ−ンにはあらか
じめはんだコ−トが施されている。

【００２６】まず、上記コネクタ２６は上記リ−ド２７
を上記配線パタ−ンの上面に当接させて位置決めされる
（図２の状態）。ついで、上記ボンディングツ−ルは、
上記加熱チップ１２の水平部の下端面を上記コネクタ２
６のリ−ド２７に対向させて位置決めされる。

【００２７】ついで、上記ボンディングツ−ルは下降駆
動され、上記加熱チップ１２の下端面をリ−ド２７の上
面に押し付ける。同時に上記パルス電源２２は所定のパ
ルス電流を上記加熱チップ１０に供給する。このことに
よって上記リ−ド２７はハンダを介して上記配線パタ−
ン（プリント基板２５）に熱圧着される。

【００２８】このような構成によれば以下の効果があ
る。まず、第１に、上記加熱チップ１０の水平部１２の
上面側に多数の凸状部１２ａを設けたことにより、この
水平部１２の両端部と中央部の温度上昇の立ち上がりに
差が生じることが少なくなる。したがって、多ピンの電
子部品を接合する場合のように、接合長さが長い場合で
も、均一なボンディングを行うことができる。

【００２９】第２に、上記水平部１２の中央に支持部１
５を設けたことにより、水平部１２が補強されるから、
接合長さが長かったり、接合幅が短い場合でも、この加
熱チップ１０が破損することは少ない。一方、上記支持
部１５を第１の保持体１８のような断熱材により保持す
ることにより、この支持部１５から水平部１２に発生し
た熱が逃げてしまうことが防止されるから、上記水平部
１０にの熱分布にばらつきが生じることは少ない。

【００３０】この結果、多ピンの電子部品をボンディン
グする場合のように接合長さが長く従来例の２倍であっ
ても、また、高密度実装を行う場合のように接合幅が短
い場合でも、このようなボンディングツ−ルによれば強
度が低下せずかつ接合時の温度分布のばらつきが少ない
から良好なボンディングを行うことができる。

【００３１】なお、この発明は上記一実施例に限定され
るものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変
形可能である。例えば、上記一実施例では、上記水平部
１２の上部を２個の凸状部１２ａとしたが、これに限定
されるものではなく、図３に示す加熱チップ１０´のよ
うに、４個としても良い。このようにすれば、より均一
な温度上昇を期待することができる。

【００３２】また、上記一実施例では上記水平部１２の
凸状部１２ａの頂部は尖っていたが、これに限定される
ものではなく、図３に示すように曲面であっても同様の
効果を得ることができる。なお、上記山形状の具体的な
外形は、材料の種類や温度分布特性、リ−ドやプリント
基板の種類等を考慮して最も適当な形状を選択するよう
にすれば良い。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明は、給電さ
れることで発熱すると共に、複数本のリ−ドをこれらリ
−ドが接続される外部配線に一括的に押圧する押圧面が
形成された加熱チップを有するボンディングツ−ルにお
いて、上記加熱チップの押圧面の反対側に形成された面
には、少なくとも２つ以上の凸状部を形成し、この押圧
面の両端部には加熱チップに給電するための第１、第２
の保持部を形成し、かつ上記第１、第２の保持部の間に
は支持部が形成され、かつ上記支持部には、この支持部
からの放熱を防止するための断熱手段が設けられている
ものである。

【００３４】このような構成によれば、接合長さが比較
的長くても強度が低下せず、かつ接合時の温度分布のば
らつきが少ないから、多ピンの電子部品を高密度で実装
する場合でも良好なボンディングを行うことができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す正面図。

【図２】同じく、斜視図。

【図３】同じく、他の実施例を示す正面図。

【図４】（ａ）は、従来例を示す正面図、（ｂ）は、同
じく側面図。

【符号の説明】

１０…加熱チップ、１２ａ…凸状部、１３…第１の垂直
部（保持部）、１４…第２の垂直部（保持部）、１５…
支持部、１８…第１の保持体（断熱手段）、１９…第２
の保持体、２０…第３の保持体、２５…プリント基板
（被接合材）、２６…コネクタ（電子部品）、２７…リ
−ド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電されることで発熱すると共に、複数
   本のリ−ドをこれらリ−ドが接続される外部配線に一括
   的に押圧する押圧面が形成された加熱チップを有するボ
   ンディングツ−ルにおいて、 上記加熱チップの押圧面の反対側に形成された面には、
   少なくとも２つ以上の凸状部を形成し、この押圧面の両
   端部には加熱チップに給電するための第１、第２の保持
   部を形成し、かつ上記第１、第２の保持部の間には支持
   部が形成され、かつ上記支持部には、この支持部からの
   放熱を防止するための断熱手段が設けられていることを
   特徴とするボンディングツ−ル。