JPS6160597B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被覆線溶接装置に関し、特に導電パ
ターン上にはんだ層を形成し、これを溶融させて
被覆ワイヤを導電パターンに接合する装置に関す
るものである。

電子部品の小形化と高密度化により、微小溶接
技術の高信頼性が望まれている。また、電子部品
にはポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂等の絶縁物
により裸銅線の素材を被覆した導線が多く用いら
れており、ある被覆材料を他の被覆材料と接続し
たり、あるいは被覆材料と導電パターンをはんだ
層を形成して接続する必要がある。

被覆線を導電パターンに接続するには、先ず被
覆線の被覆を機械的あるいは化学的方法により除
去し、はんだ鏝あるいは抵抗溶接方法等で接続す
るか、またはヒータ電極で接続箇所を加熱して絶
縁被覆を溶融または蒸散させた後、ヒータ電極間
とコールド電極間に溶接電流を流して両素材を溶
融する方法で接続している。

以下、従来の接続方法を個々に説明する。

(1) はんだ鏝による方法では、設備にかかる費用
は安価であるが、前述のように、あらかじめ被
覆線の被覆を除去してからはんだ付けするた
め、作業時間が長くなる。また、鏝先は小さい
場合でも約４mm²であり、あまり小さくすると鏝
先の寿命が短かくなり、かつ熱量が少くなると
いう問題が生ずる。

(2) 抵抗溶接法は、接合部に大電流を流して変換
されたジユール熱により金属を溶融するもので
あるが、被覆線と導電パターンの間には簡単に
通電することができないため、溶接が不可能で
ある。

(3) ヒータ電極とコールド電極を併用する方法で
は、極細別小パツド（0.5mm²）の上に電極を正
確に当てることができず、むしろ微小パツド上
からはみ出る場合が多く、必要以上に被覆線の
被覆が溶融して隣接する導電パターンと接触す
ることがある。

(3) 一般のヒータ電極溶接法では、導電パターン
が微小であるため、熱量のコントロールが難し
い。また、一般の溶接機では、溶接電源の安定
化、溶接時における溶接電圧のモニタリング、
電極チツプの加圧の均一化、大型基板への安定
溶接等が考慮されておらず、したがつて補修用
としては使用できるが大量生産用としては全く
使用されていない。

このように、従来行われている溶接方法では、
いずれも微小部分の溶接には不適当であり、特に
導電パターン間隔が狭すぎて隣接パターンと接触
し易く、さらに熱容量の異なる各種導電パターン
に高精度で加熱することは不可能である。また、
部品が搭載されている被溶接基材を自由自在に裏
表に置換でき、接続を容易にする方法は殆んど考
えられておらず、その必要性も認めていない。

本発明の目的は、これらの欠点を除くため、熱
容量の異なる各種導電パターン上に被覆線を高精
度で接合するための簡単でかつ再現性のよい被覆
線溶接装置を提供することにある。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明による溶接装置の全体斜視図で
ある。

本発明の溶接装置は、第１図に示すように、被
覆線と導電パターン間のはんだ層を圧縮、加熱に
より溶融して接合する溶接ヘツド部１、スタンド
を用いて高所に配置された溶接電源部２、溶接作
業を照明する照明装置部３、接続箇所を記載した
接続指示表台５、溶接箇所を確認する拡大鏡６、
溶接作業を行うテーブル部８、被溶接基板を保持
する基板保持台（ワーク・パレツト）４７および
ヘツドの下降時間等をコントロールする制御部９
等から構成されている。さらに、第１図では、電
源電圧を示す電圧計４、電源電圧を調整する調整
ダイヤル１１、テーブル上に貼付けられた導電シ
ート７、およびテーブルを固定する耐震ゴム１０
が示されている。

第２図は、第１図の溶接ヘツド部１の拡大斜視
図であり、第３図は同じく溶接ヘツド部１の構造
図である。

第２図に示すように、溶接ヘツド部１は、支柱
１２から横に延びた支持サポート１３に箱が取付
けられ、箱の開口よりシヤンク１４、ホルダー１
５が取出されて、その先端に溶接するチツプ１６
が取付けられる。第３図に示すように、箱の内部
には重錐２３を有する加重シヤンク２４が内蔵さ
れている。このように、溶接ヘツド１は、微小な
導電パターンに対して加圧の影響を少くするため
に、重錐２３を有する加重シヤンク２４とシヤン
ク１４を用いた加圧機構を備えている。

加重シヤンク２４とシヤンク１４を連接シヤン
ク２５によつて結合したものは、重錐２３の加圧
をチツプ１６に伝達する加圧棒として作用する。

加圧する場合、重錐２３の重みにより連接シヤ
ンク２５を介し、シヤンク１４を押下げて加圧す
るが、自然落下になると導電パターンへの加圧の
影響が大きく、パターンを破損する場合が生ず
る。そのため、エア・シリンダ１９をシヤンク１
４に引掛け、シリンダ１９の入圧と排圧をコント
ロールすることにより加圧速度を調整し、さらに
微細な速度調整はスプリング２０の反発力を用い
て行う。この制御は、制御部９内のエア・バルブ
のコントロール機構により行われ、下降速度およ
び上昇速度がコントロールされる。この制御によ
り、被覆線の被覆に対する加圧の圧力とその加圧
速度を一定の条件に制御することができる。ま
た、エア・シリンダ１９の軸には、マイクロ・ス
イツチ２１および手元スイツチ２２が取付けられ
ており、電極チツプ１６が基板に接触し、加圧が
安定した時点で通電開始のスイツチがオンとなる
ようにマイクロ・スイツチ２１がセツトされる。
これによつて被覆に対する加熱開始のタイミング
を得ることができる。さらに、手元スイツチ２２
が付加されているので、チツプ１６の先端の研
磨、チツプ１６の交換時に誤つてスイツチ２１が
オンとなつても通電することがなく、非常に操作
し易くなつている。

第４図は、第１図における溶接電源部２の構成
図である。

溶接電源部２は、第４図に示すように、電源端
子３５からの交流入力を安定電源部３１で安定化
して、電圧調整器３２で溶接電圧をコントロール
し、主回路溶接電源３３の出力を溶接制御回路３
４でコントロールすることによりホルダー１５の
チツプ１６を加熱する。また、溶接電圧は、電圧
計３６によりモニタされる。なお、この溶接電源
部２のさらに詳細な構成は、本発明者が先に提案
した特願昭53−133697号明細書「微小熱溶着装
置」に記載されている。

この溶接電源部２は、第１図に示すように、テ
ーブル８を有効に利用するため、スタンドを用い
て一段高い場所に設定し、電源部２の中央には、
溶接しようとする導電パターンの溶接電圧（絶対
値）をモニタリングする電圧計４を取付けて、高
精度の溶接を行う。また、電圧調整器３２は、電
源部２の前面に位置しており、オペレータはモニ
タ用電圧を確認しながら調整ダイヤル１１で調整
して溶接する。このように、調整ダイヤル１１に
より導電パターンの各パツドごとに溶接電圧を変
えることによつて、溶接部の各パツドの熱容量に
応じた加熱熱量を加えることができる。

第１図に示すように、照明装置部３は作業台を
明るくするため、スタンドの前面に取付けられ、
さらに接続指示表台５もスタンドに取付けられて
いるので作業性はきわめてよい。また、テーブル
８には梨子地状の導電シート７が貼付けられてい
るので、ワーク・パレツト４７が円滑に移動で
き、かつ導電シート７は接地されている。

第５図は、第１図の基板保持台の斜視図であ
り、第６図は第５図の基板保持台に基板が保持さ
れた状態の断面図である。

第６図に示すように、基板保持台４７は表裏両
面が溶接できるように、枠４１，４３，４５のセ
ンターに溝４４が切られているので、裏返しても
基板４６の高さが一定となり、裏側の溶接が容易
となる。

また、第５図に示すように、枠４１，４３，４
５には番地のスケールがつけられ、スライド状の
スケール４２と同時に読むことにより、Ｘ，Ｙの
番地の読取りが可能となる。スライド状スケール
４２は、レールを用いることによりすべりを円滑
にしている。さらに、枠４１，４３，４５には、
導電シート７上を円滑に動かせるように、鏡面仕
上げが施されている。

第１図の溶接装置を用いて溶接するには、円滑
表面構造体枠で形成された基板保持台に被溶接基
板を保持し、枠に取付けられたスライド状スケー
ルを読取つて任意の位置を確認し、基板保持台を
移動して溶接箇所を拡大鏡で確認しながら溶接ヘ
ツドにより溶接する。その場合、熱容量の異なる
被溶接基板上の導電パターンに対し、溶接電圧を
電圧計で確認し、電圧調整ダイヤルを調整する。
次に溶接ヘツド１が下降し、加圧機構により導電
パターン上の被覆線に自動的に加圧され、チツプ
１６に通電され該チツプの発熱によつて該被覆線
と導電パターンとが溶接される。

第２図、第３図に示すような溶接ヘツド機構を
具備し、第１図に示すような電源のモニタ機構を
備えているので、従来の溶接方法に比べると、必
要以上の過熱がなくなり、導電パターンの剥離、
細線径のくわれ現象、あるいははんだの飛散等の
不具合がなくなる。また、第５図、第６図に示す
ような基板保持台を用いるため、任意の接続箇所
を読み、基板の表裏に接続箇所が混在する場合に
も簡単に配線が可能となる。さらに、第１図に示
すように、テーブル面を広く利用できるので、大
形基板の接続も可能であり、しかも静電気に対し
て弱い部品の搭載基板の配線も可能である。

以上説明したように、チツプ１６は導電パター
ン上の被覆線に一定の圧力を徐々に加えることが
できるので、加圧によつてパターンを破損するこ
とがないばかりでなく、この加圧がチツプ１６に
よる被覆の加熱を助け、短時間のうちに被覆を溶
融することができる。また調整ダイヤル１１によ
り導電パターンのパツドごとに溶融電圧を変える
ことによつて、各パツドにはその熱容量に応じた
加熱熱量を加えることができるので、従来のよう
に導電パターン上のはんだの溶融不足による接続
不良やはんだの溶融過剰による導電パターンの焼
損または導電パターンの断線などが発生しない。
さらにチツプ１６から被覆線に加えられる加熱熱
量は、まず被覆を溶融し、該溶融した後は、加熱
熱量のほとんどが熱伝導性のよい導電パターンお
よびはんだに加わり、まだ溶融していない被覆の
部分に回わる熱量は少ない。このため被覆部分に
はほぼ適量の熱量が加わることになり、従来のよ
うに被覆の溶融過剰により被覆成分が隣接するパ
ターンに接触してパターン間のシヨートを起こす
という事故は発生しない。

以上述べたように、本発明の溶接装置は、被覆
線と各種導電パターンに対して最適の加圧と加熱
を施すことができるので、この両者を高精度で接
合することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す溶接装置の全体
斜視図、第２図は第１図の溶接ヘツド部の拡大斜
視図、第３図は同じく溶接ヘツド部の構造図、第
４図は第１図の溶接電源部の構成図、第５５図は
第１図の基板保持台の斜視図、第６図は第５図の
基板保持台に基板が嵌合された状態の断面図であ
る。 １……溶接ヘツド部、２……溶接電源部、３…
…照明装置部、４……電圧計、５……接続指示表
台、６…拡大鏡、７……導電シート、８……テー
ブル、９……制御部、１０……耐震ゴム、１１…
…電圧調整ダイヤル、１２……支柱、１３……支
柱サポート、１４……シヤンク、１５…ホルダ
ー、１６……チツプ、１７……スイツチ、１８…
…エア・ホース、１９……エア・シリンダ、２０
……スプリング、２１……マイクロス・イツチ、
２２……手元スイツチ、２３……重錘、２４……
加重シヤンク、２５……連接シヤンク、３１……
安定電源装置、３２……電圧調整器、３３……主
回路溶接電源、３４……溶接制御回路、３５……
電源端子、３６……電圧計、４１……スケール
枠、４２……スライド状スケール、１３……サポ
ート、４４……溝、４５……サイド枠、４６……
基板、４７……基板保持台（ワーク・パレツ
ト）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電パターン上に形成されているはんだ層を
   溶融して被覆線を該導電パターン上に接合する装
   置において、発熱する金属材質の電極チツプを支
   持した加圧棒と該加圧棒を介して加圧を行なう重
   錘と該加圧棒に接続された加圧速度を遅くする速
   度調整手段とを有する溶接ヘツドと、熱容量の異
   なる導電パターンに対し溶接電圧を調整しながら
   前記溶接ヘツドの電極チツプを発熱させる電源制
   御手段とを有する被覆線溶接装置。