JPH0970659A - 熱圧着用ツール - Google Patents

熱圧着用ツール

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JPH0970659A
JPH0970659A JP7255756A JP25575695A JPH0970659A JP H0970659 A JPH0970659 A JP H0970659A JP 7255756 A JP7255756 A JP 7255756A JP 25575695 A JP25575695 A JP 25575695A JP H0970659 A JPH0970659 A JP H0970659A
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昇平 佐藤
Atsushi Ito
厚 伊藤
Satoshi Hisatsugu
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/38Conductors

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田をプリコートしたプリント配線板等の複
数の接続部に、集積回路等の多数のリード線を瞬間加熱
により一度に半田付けする場合に、ツールの押圧面の温
度分布を均一にして、半田付けの信頼性を向上させる。 【解決手段】 板材を略矩形の枠状に形成し、この枠の
一辺を中央で切り欠いて一対の給電端子とする一方、こ
れら給電端子に対向する辺を被ボンデイング材を押圧す
る押圧辺とした熱圧着ツールにおいて、前記板状部材を
タングステン鋼とし、前記押圧辺の両端と前記各給電端
子とをつなぐ2つの辺のそれぞれの長さを押圧辺の長さ
と略等しくすると共にこれら各辺の断面積を略等しく形
成して、前記給電端子を除く各部を非半田被着材で被覆
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、あらかじめめっき
等によって半田をプリコートしたプリント配線板等の多
数の接続部に、集積回路等の多数のリード線を瞬間加熱
により一度に半田付けするための熱圧着用ツールに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】集積回路等の多数のリード線を一度に半
田付けするための熱圧着用ツールが公知である。この熱
圧着用ツールは、一般に高抵抗体であると共に耐半田濡
れ性が良好なモリブデン材が使用され、これにパルス電
流を流し、ここに発生するジュール熱により加熱される
長い押圧面を持ち、この押圧面を多数の半田付け部分に
均等に押圧して熱伝導により半田を瞬時に溶融すると共
にツールの加圧力によりリード線を同時に半田付けする
ものであり、瞬時に加熱し得ると共に押圧面ができるだ
け広い範囲にわたって均一な温度に保たれていることが
望ましい。
【0003】しかし押圧面を形成する辺(押圧辺)の両
端が給電端子に接続されているため、押圧面の熱がこれ
ら給電端子に逃げ、押圧面の中央付近が高温になると共
に両端付近で低温になり温度の不均一性が強くなる。こ
のため一定の許容温度範囲内に入る長さ(均熱長)が短
くなり一度に半田付けする各部の半田付け状態が不均一
になるという問題が生じる。
【0004】そこで均熱長を長くするため従来は図4の
ようなツールが提案されている。(実開昭57ー536
38号参照)。図4のものは、押圧面1を形成する辺
(押圧辺)2の両端を一対の連結辺3(3a、3b)に
よって一対の給電端子4(4a、4b)に接続したもの
で、モリブデン製の板材を略矩形の枠状に形成したもの
である。ここに押圧辺2の上面すなわち押圧面1の反対
側の面を中央付近を上方に隆起させ、この隆起部5によ
り中央付近の放熱性を高めて均熱長を長くしようとする
ものである。
【0005】即ちこれらは、押圧辺2の両端が給電端子
4への伝熱によって冷えるのに対応して、中央付近を放
熱により冷やし、全体としての温度分布の均一化を図る
ものである。図5において横軸xは押圧辺の長さ方向の
位置を、また縦軸は温度tを示している。Δtは許容温
度範囲を示し、曲線Aは隆起部5を持たない場合を、曲
線Bは図3のように隆起部5を持つ場合の特性を示す。
このように図4のツールによれば、従来の特性Aは均熱
長aが狭いのに対し、隆起部5を設けることにより均熱
長bのように拡大することができるのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれら従
来のものでは、均熱長を拡大するためには隆起部5を大
型化して放熱量を増やすと共に、電流も増やして発熱量
を増大する必要が生じる。このため全体の熱容量が増大
し、加熱・冷却の応答性が悪くなると言う問題が生じ
る。また押圧辺2の両端付近における給電端子4への伝
熱量は減らないから、これら両端付近での温度低下が大
きくなり、均熱長の拡大にも限度があった。さらに隆起
部5を設けるものでは、押圧辺2の温度変化により湾曲
する力が発生し、押圧面1が湾曲して多数の半田付け部
を均等な圧力で半田付けすることができなくなったり、
給電端子4や連結辺3に熱的あるいは機械的なストレス
が繰り返し加わり、従来のモリブデン材が有する剛性お
よび耐摩耗性では疲労による強度低下が生じ、破損する
という問題があった。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、加熱・冷却の応答性がよく、均熱長を大幅に
拡大でき、温度変化による押圧面の湾曲が発生せず、か
つ各部の疲労による強度低下が発生しにくい熱圧着用ツ
ールを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によればこのよう
な問題点は、板材を略矩形の枠状に形成し、この枠の一
辺を中央で切り欠いて一対の給電端子とする一方、これ
ら給電端子に対向する辺を被ボンデイング材を押圧する
押圧辺とした熱圧着ツールにおいて、前記熱圧着用ツー
ルをタングステン鋼で形成し、前記押圧辺の両端と前記
各給電端子とをつなぐ2つの辺のそれぞれの長さを押圧
辺の長さと略等しくすると共にこれら各辺の断面積を略
等しく形成して、前記給電端子を除く各部を非半田被着
材で被覆したことを特徴とする熱圧着ツールにより達成
される。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例を示す正
面図、図2はその底面図である。10はタングステン鋼
好ましくはタングステンカーバイト鋼製の板材をワイヤ
カット加工などにより略矩形の枠状に加工して成形され
た熱圧着用ツールである。この枠状の一辺(上辺)は中
央が切り欠かれ、これを挟んで一対の給電端子12(1
2a、12b)が形成される。これら給電端子12に対
向する下辺は断面が一定断面積の矩形である押圧辺14
となり、この押圧辺14の下面が被ボンデイング材、例
えば集積回路の多数のリード線を押圧する押圧面16と
なっている。
【0010】この押圧辺14の両端と給電端子12とを
つなぐ一対の辺(連結辺)18(18a、18b)は押
圧面16の長さと同等の長さとされ、この連結辺18の
断面は押圧辺14とほぼ同一形状かつ同一面積となって
いる。タングステン鋼はモリブデンに比して剛性および
耐摩耗性に優れるので、連結辺18を長くすることがで
きる。しかしながら、タングステン鋼はその組成の中に
コバルトが含有されているため半田が被着しやすく、半
田が被着した熱圧着用ツールを使用するとリード線間の
半田ブリッジによるショートの原因となるので好ましく
ない。そこで、給電部12を除いて連結辺18、押圧辺
14を金属、非金属等からなる非半田被着材好ましくは
被着処理の容易な窒化チタンで被覆している。窒化チタ
ンは蒸着により被着される。なお20は押圧辺14の中
央付近の温度を検出するための熱電対である。
【0011】このように構成された熱圧着用ツール10
の給電端子12a、12bにパルス通電加熱方式によっ
て電流が供給されると、押圧辺16と連結辺18とが発
熱する。熱電対20が一定温度を検出すると電流の通流
率が変化して平均電流が減少し、一定温度に保たれる。
このように一定温度に保たれる間に押圧面16が被ボン
デイング材(図示せず)に押圧されてボンデイングが行
われ、その後電流が断たれる。するとツール10は熱容
量が小さいので速やかにその温度が低下し、ツール10
を上昇させて被ボンデイング材から離せばボンデイング
操作は終了する。
【0012】ここに連結辺18は押圧辺14の左右端の
上方に延在されているから、この連結辺18で発熱した
熱は連結辺18の上部では給電端子12に伝熱するが、
連結辺18の下部では押圧辺14の左右端付近を加熱す
ることになる。このため押圧辺16の左右端付近の温度
の低下が減少し、この付近から給電端子12に熱が逃げ
ることによる温度降下を補う。この結果押圧辺14の両
端付近の温度が上がり、結局図5に示す特性Cのような
温度分布となり、均熱長cが長くなる。また押圧辺14
には図4の従来のもののような隆起部5がないので熱容
量が小さくなり、速やかな温度上昇・降下が可能とな
る。
【0013】さらに押圧辺14は等断面積なので、その
温度変化による湾曲が発生せず、押圧面16の平面性が
良くなり、多数のボンデイング部を均一に押圧して均一
な半田付けが可能になる。このためツール10に加わる
熱的・機械的なストレスが減り、ツール10の疲労によ
る破損が発生しにくくなる。
【0014】図3に本発明になる熱圧着用ツール10の
有用性を示す実験結果を示した。同図において、横軸は
熱圧着用ツール10の連結辺18の長さH(図1)を、
縦軸は通電終了時における押圧辺14の中央部と端部の
温度差Δtを示している。図中の曲線は、押圧辺の長さ
を36mmの一定とし連結片18の長さHを3、9、17
および27mmとした4種類の熱圧着用ツールについて、
それぞれ400、300および200℃(押圧辺14の
中央部の温度)に加熱した場合の前記温度差Δtをプロ
ットしたものである。図3から明らかなように、連結辺
18の長さHが3mmのものでは温度差が40〜100℃
あるのに対し、連結辺18の長さHが27mmのものでは
10〜15℃となり、連結辺18が長いほど押圧辺14
の中央部と端部の温度差が縮まることが判る。
【0015】従って、連結辺18を押圧辺14よりも長
くすれば、押圧辺14の全長に亙って実用上問題なく均
熱化することができる。しかしながら、熱圧着ツール1
0は前述のごとく熱的、機械的ストレスを繰り返し受け
るものであるから連結辺18は剛性の点で短い方がよ
く、このため本発明における熱圧着ツール10では実用
上差し支えのない温度差が得られる長さ、即ち、連結辺
18の長さを押圧辺14の長さと略等しくなるように選
定した。
【0016】
【発明の効果】本発明は以上のように、ツールの材質を
タングステン鋼とすることによって給電端子と押圧辺と
をつなぐ連結辺の剛性を高めて、連結辺の長さを押圧辺
の長さと略等しく形成すると共に、押圧辺と連結辺の断
面をほぼ均一にしたものであるから、連結辺下部の発熱
により加熱された押圧辺の左右付近の熱が給電端子に逃
げることによる温度降下を低減させ、また押圧辺の左右
付近の熱放散を連結辺下部による加熱で補うことがで
き、押圧辺の均熱長を大幅に拡大することができる。
【0017】また押圧辺には隆起部などが無いのでその
熱容量が小さくなり、速やかな加熱、冷却が可能とな
り、作業速度の上昇が図れる。また押圧辺の断面が一定
なので、温度変化による湾曲が発生せず多数のボンデイ
ング部を均一に押圧でき、均一な半田付けが可能になる
と共に、熱変形を吸収することができ、熱的・機械的な
ストレスによる疲労によりツールが破損するのを防止で
きる。
【0018】更に、剛性を高めるために用いたタングス
テン鋼からなるツール表面を非半田被着材で被覆したの
で、ツールに半田が被着することがなく、リード線間の
半田ブリッジによるショートが生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例の正面図である。
【図2】図2はその底面図である。
【図3】図3は連結辺の長さを変えて測定した押圧辺の
中心部と端部との温度差を示す図である。
【図4】図4は従来の熱圧着用ツールの斜視図である。
【図5】図5は押圧面の温度分布図である。
【符号の説明】
10 … 熱圧着用ツール 12 … 給電端子 14 … 押圧辺 16 … 押圧面 18 … 連結辺

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板材を略矩形の枠状に形成し、この枠の
    一辺を中央で切り欠いて一対の給電端子とする一方、こ
    れら給電端子に対向する辺を被ボンデイング材を押圧す
    る押圧辺とした熱圧着ツールにおいて、前記熱圧着ツー
    ルをタングステン鋼で形成し、前記押圧辺の両端と前記
    各給電端子とをつなぐ2つの辺のそれぞれの長さを前記
    押圧辺の長さと略等しくすると共にこれら各辺の断面積
    を略等しく形成して、前記給電端子を除く各部を非半田
    被着材で被覆したことを特徴とする熱圧着ツール。
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