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JPH02276181A - ヒーター装置および接合方法 - Google Patents

ヒーター装置および接合方法

Info

Publication number
JPH02276181A
JPH02276181A JP1307783A JP30778389A JPH02276181A JP H02276181 A JPH02276181 A JP H02276181A JP 1307783 A JP1307783 A JP 1307783A JP 30778389 A JP30778389 A JP 30778389A JP H02276181 A JPH02276181 A JP H02276181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heater
heater body
contact pads
solder
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1307783A
Other languages
English (en)
Inventor
Homer E Henschen
ホーマー・エルンスト・ヘンシェン
Michael J Mckee
ミッチェル・ジョン・マッキー
Joseph M Pawlikowski
ジョセフ・ミッチェル・ポーリコウスキー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TE Connectivity Corp
Original Assignee
AMP Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AMP Inc filed Critical AMP Inc
Publication of JPH02276181A publication Critical patent/JPH02276181A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/04Heating appliances
    • B23K3/047Heating appliances electric
    • B23K3/0475Heating appliances electric using induction effects, e.g. Kelvin or skin effects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0242Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections comprising means for controlling the temperature, e.g. making use of the curie point
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0212Printed circuits or mounted components having integral heating means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02Soldered or welded connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10189Non-printed connector
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10742Details of leads
    • H05K2201/10886Other details
    • H05K2201/10924Leads formed from a punched metal foil
    • HELECTRICITY
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はヒーター装置および接合方法に関し、特に印刷
回路基板上のコンタクトパッドに、表面実装コネクタの
個々のターミナルをはんだ付けする際に用いて有益なヒ
ーター装置および接合方法に関する。
(従来の技術) 印刷回路基板のめっきスルーホール内に挿入するため、
ターミナルから延びているソルダーテールをもつコネク
タは良く知られている。
最近は、自動的なコンタクト位置合わせの容易化や回路
基板製作の経済性の面から、基板表面上のそれぞれのめ
っきコンタクトパッドへの取り付は用のソルダーテール
をもつターミナルを有する表面実装コネクタが開発され
ている。
ターミナルは、通常、コネクタハウジング内に固定され
、テールは基板のそりに対してパッドに順応できるよう
に充分な長さをもつ、各ソルダーテールは、種々公知の
技術によって人手でそれぞれのコンタクトパッドに個別
にはんだ付けされる。
かかる人手による繰り返しはんだ付は処理は効率面およ
びコスト面で問題がある。
これまで、印刷回路基板上のそれぞれのコンタクトパッ
ドに、表面実装コネクタのソルダーテールのような複数
導体をはんだ付けするための多くの試みがある。アメリ
カ特許NO,4,484,704((irassaur
 et al)を含むこれら従来技術は、同時に複数の
はんだ付けを行うために、すべての接合位置にわたる大
面積部に熱エネルギーを供給するはんだ工具を用いてい
る。
このはんだ付は工具の温度は、駆動されると、コントロ
ール温度に落ち着く前に、その温度を越える。コントロ
ール温度としては、理想的な熱エネルギー転移が不可能
であることを考慮して、通常、理想的はんだ付は温度よ
り若干高い温度が選択される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、かかる従来技術は多くの欠点をもつ。
第1の欠点は過熱による部品の損傷である。
例えば発熱工具の過熱によって、はんだ付は接合される
領域内の部品を損傷することがある。また、接合位置の
プラスチック材料、絶縁材料および接着剤を損傷するこ
ともある。
この過熱による問題を軽減するなめに、過熱が生ずる前
に、作業者が工具を収り除いたり、過熱が生じる後まで
工具の使用を遅らせる試みも提案されている。
しかし、これは、以下の多くの理由によって実用的では
ない。
第1の理由は、いつ過熱が生じたかについての明確な徴
候がないことである。
第2の理由は、工具の慣らし時間はかなり長いが、はん
だを溶かすに充分である(過熱前の)温度を維持できる
時間は、はんだ付は動作を硲実に完了させるには短すぎ
ることである。
更に、工具を、接合位置に圧力を加えるなめにも使うと
きには、はんだが凝固するまで圧力は加え続けられてい
る一方、はんだが溶けた後は、電源を切らなければなら
ない、工具は、また次のはんだ付はサイクルのなめに再
度駆動されなければならない、これらの繰り返しon−
offサイクル動作は、各サイクルの過渡的オーバーシ
ュートのため初期温度を変化させる。したがって、いつ
工具が最終コントロール温度に至るのかを決定すること
は実質的に不可能である。
印刷回路基板のそれぞれのコンタクトパッドに表面実装
コネクタの複数ソルダーテールを同時にはんだ付けする
従来技術のもつもう一つの問題は、はんだ付は中のコン
ポーネントの位置合わせの点である。印刷回路基板上の
それぞれの複数コンタクトパッドに複数ソルダーテール
を同時に位置合わせるだけでなく、ソルダーテールとコ
ンタクトパッドは、はんだ供給ユニットの複数のセクシ
ョンとも同時に位置合わせされる必要がある。
そこで、本発明の目的は、各接合位置での位置合わせに
別個のコンポーネントを必要とせずに、印刷回路基板上
の複数のコンタクトパッドに表面実装コネクタの複数ソ
ルダーテールを同時に接合することを可能とするヒータ
ー装置および接合方法を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 前述の課題を解決するため、本発明によるヒーター装置
は、 表面実装コネクタの複数ターミナルと、回路基板表面上
の所定間隔の複数コンタクトパッドとを、熱エネルギー
を供給して溶解性導電材を溶かして接合するし−タ装置
において、 前記熱エネルギーを発生するヒーター本体と、前記ヒー
ター本体と熱的に結合さ、れ、それぞれが前記表面実装
コネクタのそれぞれのターミナルとして機能する遠端と
、前記ヒーター本体に固定されている近端と、ソルダー
テールとして機能する中間部を含む所定間隔の複数の接
合部材とを備え、 前記ソルダーテールは、前記回路基板上のそれぞれのコ
ンタクトパッドと電気的にも熱的にも接触して設けられ
ており、前記熱エネルギーを前記ヒーター本体からそれ
ぞれのコンタクトパッドに伝達し、前記コネクタパッド
に永久的に結合される。
また、本発明による接合方法は、 表面実装コネクタの各パッセージ内に配設されているタ
ーミナルと、表面の各コンタクトパッド間を電気的に接
合する接合方法において、前記ターミナルのソルダーテ
ールをそれぞれの接合位置に位置合わせするなめ各コン
タクトパッドと近接配置する工程と、 ヒーター本体からの熱エネルギーを、前記ソルダーテー
ルをもち前記ヒーター本体に固定されている突起部材を
介して、前記コンタクトパッドに伝達して前記接合位置
で溶解性導電材料を溶かす工程と、 前記ヒーター本体の動作を停止させて、前記各接合位置
での溶解した溶解性導電材料を固める工程と、 前記ソルダーテールを前記ヒーター本体がら分離する工
程と、 を備える。
(作用) 本発明は、所定間隔の複数の接合部材のそれぞれが、表
面実装コネクタのターミナル部(遠端)、ソルダーテー
ル(中間部)および、ヒーター本体に固定されている近
端を有しており、ヒーター本体からの熱エネルギーが近
端からソルダーテールに伝達され、コンタクトパッド部
の溶解性導電材を溶かしてソルダーテール(ターミナル
)とコンタクトパッドを接合している。したがって、表
面実装コネクタのターミナルと回路基板表面上のコンタ
クトパッドとを複雑なコンポーネントを必要とせずに容
易に接合できる。
(実施例) 次に本発明について図面を参照しながら詳細に説明する
本発明の実施例では、アメリカ特許4,256,945
(Carter et al)、4,623,401(
Derbyshire et at)4、659.91
2 (Derbyshire)、 4.695.713
(にruse)4.701,587(Carter e
t al)、4,717,814(にrugie)およ
び4,745,264(Carter)明細書中に開示
されている比較的新しい自動自己調整ヒーター技術を利
用している。
上記特許明細書においては、ヒーター(以下、自己調整
し一′ターと称する)は、低電気抵抗、無視できる磁気
透磁率および高い熱伝導率の銅、鉤合金等の材料基板を
用いている。基板の一表面の全部または一部上には熱伝
導磁性材料薄膜層が形成されている。この表面層材料と
しては、通常、鉄、ニッケル、ニッケル鉄合金等、基板
材料と比較して非常に高い電気抵抗と磁気透磁率をもつ
材料が用いられる0表面層厚は、駆動電流の周波数と層
の透磁率、抵抗値によって定まる1表皮深さ(skin
 clepth)と略等しい。
ヒーターを流れる一定振幅の高周波駆動電流は、表皮効
果現象によって、最初は磁性材料の厚さに相当する1表
皮深さに集中する。しがし、ヒーターに沿うある点の温
度が磁性材料のキューリ温度に達すると、その点の磁性
材料の磁気透磁率は急激に減少し、表皮深さが著しく増
加する。その結果、電流密度分布が低抵抗の非磁性基板
中に広がるため、総合的には、より低い抵抗値となり、
より少ない熱が放散される。
ヒーターの長さ方向の異なる場所にヒートシンクやヒー
ト負荷が接触配置されている場合には、その磁性材料の
温度は負荷がない場所のように速やかには合金キューリ
温度に上昇しないため、熱エネルギーは、上記位置の負
荷に移る。一定振幅電流は負荷位置上の高抵抗、合金層
中に集中されたままであり、上記負荷位置では、電流が
低抵抗基板中に分配される非負荷位置中に放散されるよ
りも、かなり大きい熱抵抗エネルギーが生成される。
第1図は本発明の一実施例を示すもので、表面実装コネ
クタのターミナルを回路基板のコンタクトパッド等には
んだ付けするために用いられる自己温度調整ヒーターの
装置10を示す図である。
ヒーターは、高導電率(つまり、低抵抗)で無視できる
程度の磁気透磁率(つまり、1まなは1に近い透磁率)
をもつ銅、銅合金、燐青銅、ベリリウム銅、真鍮または
他の材料から成る細長い長方形基板11を有する。
基板材料は、また良好な熱伝導体でなければならない、
基板11の長さは、通常、必ずしも幅よりも充分大きく
なくても良いが、その厚さよりは充分大きい、これらの
おおよその大きさの例としては、基板長が76mm、幅
が2.5〜12.7mm、そして、厚さが0.13〜0
.25mmで良い、ここで、第1図の長方形基板形状は
あくまでも一例を示すにすぎず、本発明の原理に基づく
限り、実質的にいかなる形状であっても良い。
磁性材料である熱伝導体層13は、基板11の一表面上
に設けられている0通常、ロールクラッド(roll 
cladding)処理により磁性材層を基板上に置い
た後、高圧、高温下で、2つの材料同士を境界層で拡散
させるが、他の処理、例えば、めっきやスパッタ形成法
を用いることもできる。本実施例では、厚さ0.05m
mのJ113は全表面上に形成されているが、層13は
選択された表面部にのみ形成することができる。
層13の代表的材料は、ニッケル、鉄、または例えば合
金42 (42%ニッケル、58%鉄)、合金42−6
(42%ニッケル、6%クロム、52%鉄)のようなニ
ッケルー鉄合金であるが、層13としては、ここで述べ
る特性をもついかなる金属、合金をも用い得る。特別な
材料を使用すれば、層13の磁気透磁率は、銅の透磁率
1と比較して、50から1000以上にもなる。また、
層13の電気抵抗は、銅の1.72マイクロオーム/備
に対して、20から90マイクロオーム/(至)になる
0層13の厚さは、通常、1表皮深さである。
一定振幅の交流を流して駆動したとき、基板11と層1
3は、自己調整ヒーターとして機能する。すなわち、層
13材料のキューり温度以下の温度で、ヒーターを流れ
る一定振幅電流の63%以上の電流がヒーター表面から
1表皮深さの中に集中する0表皮深さは、材料抵抗の平
方根に比例し、層13材料の磁気透磁率とヒーターを流
れる交流電流の周波数との積の平方根に逆比例する。
層13材料のキューリー温度と等しいか高い温度では、
その材料の磁気透磁率は略基板材料の透磁率(つまり、
銅の透磁率1)に降下するので、表皮深さは急激に増加
する。したがって、非常に大きい電流が高抵抗層13よ
りも低抵抗基板11中に流れるようになり、より少ない
熱が放散されることになる。
重要なことは、ヒーター本体の選択したある位置が熱エ
ネルギー吸収負荷(つまり、ヒートシンク)と接触して
いるときには、ヒーター本体のこれら位置の温度は、非
負荷位置でのようには速やかに上昇しないことである。
したがって、非負荷位N(そこでの温度は、材料13の
キューリー温度と等しい)よりも負荷位置(そこでの温
度は、層13のキューリー温度以下)で、層13中に、
はるかに多くの電流を集中させることが可能となる。キ
ューリー温度は、材料により50℃〜1000℃を得る
ことができ、層13として用いられる代表的材料は、用
いられるはんだまたは溶解材料によって200℃〜50
0℃のキューリ一温度とする。
工具アセンブリは、ヒーターを駆動するためのもので、
電気導体バスバー層15と電気的絶縁材料の重畳層17
から成る。バスバー層15は、通。
常、基板11と同様な長さと幅サイズをもつ、厚さは異
なる鉤が用いられる。絶縁層17としては、対応する基
板よりも若干大きな長さや幅をもつカプトン(にapt
on)が通常用いられる。つまり、層17の厚さは基板
の厚さと同じ程度である。
工具アセンブリは、第1図に示すように、ヒーター本体
の表皮層13に接する絶縁117の露出面で、ヒーター
本体アセンブリ10と平坦状に固定されている。このよ
うな状態でヒーター本体と工具アセンブリは、眉間で接
着剤や他の技術で平坦状接触されて永久的に固定するこ
ともできる。
また、工具アセンブリは、ヒーター本体の中に選択的に
移動して平坦状接触状態から説することもできる。
一定振幅交流電源(定電流源)19は、ヒーター本体ア
センブリを横切り(基板11で)、工具アセンブリ(バ
スバー層15)と、ヒーターアセンブリの一端で接続さ
れている。
電源19としては、いかなる一定振幅交流電源をも用い
ることができ1例えば、アメリカ特許第4.626,7
67(C1appier et at)明細書に開示さ
れている電源が用いられ、一定振幅の通常、無線周波数
帯の交流信号を供給する。この駆動信号の代表的周波数
は13.56MHzである。駆動信号の一定振幅として
は、所望の加熱レベルを与えるような値が選択される。
インピーダンス整合回路は、通常、ヒーター工具部のイ
ンピーダンスを電源インピーダンスに整合させるための
ものである。
電源19との接続部の縦方向反対側のヒーター本体の一
端には、基板11と、バスバー15を相互接続するワイ
ヤ18または他の短絡回路が設けられている。したがっ
て、ヒーター10(つまり、基板11と層13)とバス
バー15内を流れる電流は常に反対方向である。その結
果、ヒーター10とバスバー層15の間に絶縁層17を
介した電界が生成されるのでヒーターアセンブリーを流
れる電流は基板の低抵抗の外側表面よりも高抵抗表面層
13に集中して流れる。バスパーJ115を流れる電流
は、ヒーターアセンブリー10に面する表面に集中して
流れる。
電流振幅は一定に維持されているから、最適加熱のため
には、低抵抗基板11よりもヒーターアセンブリ10の
高抵抗層13に電流を集中させることが望ましい、つま
り、電流が一定に維持されているときは、電流通路(バ
ス)がより大きな抵抗をもてば、より大きな抵抗加熱が
得られる。ヒーターアセンブリ10とバスパー15の中
を流れる反対方向の電流によって生成される電界は、ヒ
ーターアセンブリ内の電流を、バスパーに面するヒータ
ーアセンブリの高抵抗表面領域の中に集中させる。
以下に述べるように、し−ター本体10からは間隔をお
いた複数のターミナルズ第1図では見えない)が延びて
いる。これについては、本願出願人が本願と同日に特許
出願した他の明細書に開示されている。ターミナルは、
ヒーター本体と一体形成されるのが好ましく、ヒーター
10からの熱エネルギーを伝達するために熱伝導体であ
る。第1図に示す実施例では、ターミナルは、図面の平
面中に延び、水平方向に間隔が置かれている。
ヒーター10の抵抗加熱により生じた熱エネルギーは、
種々ターミナルによって接合位置に伝達され、通常、回
路基板のコンタクトパッド上の接続位置におかれている
所定量のはんだを溶かす。
代表的はんだは、溶解温度が183°Cで、63%すす
、37%鉛のすず鉛合金である。
ヒーターアセンブリ10は、はんだ付は位置のみで抵抗
加熱を行なわせる。より具体的には、電流はヒーターア
センブリ10の突出ターミナルが配設されている縦方向
に流れる。ターミナル近傍領域内で発生された熱エネル
ギーは、部材によりそれぞれの接合位置に伝達され、こ
の近傍領域での温度の急速な上昇を防止している。
一方、ターミナル間領域内の温度は、表面層13材料の
キューリー温度に達するまで急速に上昇するから、当該
領域における実効表皮深さは急激に増大する。したがっ
て、より多くの電流が低抵抗基板材料部を流れるように
なり、より小さな熱エネルギーがそこで発生される。
これに対して、ターミナル近傍領域では、それぞれの接
合位置に伝達される大量の熱エネルギーが引き続き発生
されるが、以上のメカニズムと同様にして過熱は阻止さ
れる。つまり、−旦、接合位置での温度が、あるレベル
に達すると、ヒーターから当該位置への熱伝導は中止さ
れ、接合位置のヒートシンク効果は収り除かれる。
高抵抗層13中を流れる電流により発生される熱エネル
ギーはターミナル近傍の温度を材料のキューリー温度に
到達するまで急速に上昇させる。
すると、ヒーターアセンブリの全長に沿った実効表皮深
さが増大し、より多くの電流が低抵抗基板11を流れる
ようになり、非常に少ない熱エネルギーが抵抗過熱によ
り発生されるようになる。
ヒーターアセンブリへの電流供給を中止後、アセンブリ
は冷却を開始し、はんだは固くなってくる。ヒーターは
比較的小重量であるから冷却は急速に進行する。
第2図に示す自己調整ヒーター20の実施例では、ヒー
ター電流は直接伝導ではなく、電磁誘導法により得てい
る。また、ヒーター20は図面中の水平方向に細長い銅
の基板21等を有し、その両表面は磁性合金等の表面層
23.25で被覆されている。
ヒーター20は、第2図には示されていないが、ヒータ
ー10についての説明で述べたような図面の平面中に延
びる少なくとも1列のターミナルを有する。ターミナル
は、ヒーターと熱伝導関係にある。ヒーター20に電流
を供給する工具部材はU型に曲げられた細長い銅ストリ
ップ等がら成る一次導体27を有する。導体27の内表
面上には、電気的絶縁材料から成るストリップ29が設
けられている。
使用時には、ヒーター20は、U型−次導体27の両脚
間に設置され、絶縁ストリップ29がら図のように空隙
によって間隔をおかれているが、各表面層23.25で
絶縁ストリップと平坦状接触している。いずれの場合も
、ヒータニ20は、通常、適当な工具アタッチメント(
図示されていない)によって−次導体27内に保持され
ている。
例えば、ヒーター20の保持のためにストリップ27に
固定されている適当な電気絶縁ブラケットを用いること
ができる。
動作時、定電流電源19は、U型−次導体27の両端に
接続される。この導体27は、二次巻線として働くヒー
ター20のストリップ内にうず電流を誘導させるトラン
スの一次巻線として機能する。誘導うず電流は、良く知
られているように、−次電流によって生じる磁束と垂直
面に流れる。
導体27内の一次交流電流によって発生される磁束はヒ
ーター20表面に垂直方向となるから、誘導うず電流は
、゛ヒーター表面と平行面内を流れることになる。うず
電流は、表皮効果現象により、表皮層材料のキューリ温
度以下で、高抵抗表面層23.25内に集中して流れる
一次電流の振幅は、表面層内のうず電流による抵抗加熱
が、ヒーター20から突き出ているターミナルを接合位
置のはんだを溶かすのに必要な温度まで加熱するのに充
分なように選択されている。
はんだ処理後、ターミナルは、以下に述べる方法で、ヒ
ーターアセンブリから分離可能である。
電流は多数巻ワイヤの一次回路によってもヒーターアセ
ンブリ20内に電磁的に誘導できる。多数巻ワイヤは、
ヒーターとワイヤ巷間に絶縁または空隙を介して、ヒー
ターの回りに多数回ワイヤが巻かれて構成されている。
ヒーター加熱電流の電磁誘導は、アメリカ特許4.74
δ、264(Carter)明細書で述べられているト
ランスによっても可能である。
ここで、上述の自己調整ヒーターアセンブリ10.20
は例示にすぎず、他のタイプのものも用い得ることは勿
論である。
第3因と第4図において、表面実装コネクタ30は、複
数のターミナル受は通路31が設けられているハウジン
グを含む、各通路31は、例えばアメリカ特許 Ho、
4,693,528(Asick at al)や4、
645.287(Olsson)明細書に述べられてい
るような方法でハウジングの下側を通ってそれぞれのタ
ーミナル33を受けるようになっている。ターミナルは
ビンタイプでもソゲットタイプでも良い。
本発明によれば、ターミナル33は、上述の1つ以上の
自己調整ヒーター35からの各突起の遠端に位置する。
これら突起は、通常、銅または銅合金であり、ヒーター
35と一体成形されている。突起の近端は、はんだ付は
処理後、ヒーターからの突起の分離を容易にするため薄
くした横スコアライン37部で、ヒーターと結合してい
る。
各突起部上のターミナル33とスコアライン37中間位
置には、ソルダーテール部39が回路基板40上のそれ
ぞれのコンタクトバッド41と平坦状に接触配置されて
いる。ヒーター35の長さ方向のターミナル突起間々隔
は、ソルダーテール39が、実際に、それぞれのコンタ
クトバッド41上に位置するように選択される。
表面実装コネクタ30と突起ターミナルをもつヒーター
とを含むアセンブリは、組み立てられ、コネクタが回路
基板40にはんだ付けされるまで維持される。そのとき
、アセンブリは、それぞれの接合位置を決めるなめに、
それぞれのコンタクトバッド41の上におかれているソ
ルダーテール39とともに回路基板上に位置付けられる
はんだ、または他の溶解導電材料は、通常、各コンタク
トパッド上に所定量子めおかれているが、ソルダーテー
ル上におくこともできるし、はんだ付は処理中、接合位
置に配給することもできる。
ヒーター35に固定されているか若しくは部分的に接触
している工具43は、上述の如く、電源1つを介してヒ
ーターを駆動するなめに用いられている。
ヒーターは、上述のように動作し、はんだを溶かすため
に、熱エネルギーを各ソルダーテール39とコンタクト
バッド41に同時に伝達する。
−旦、はんだが溶けると、はんだを固まらせるために電
流はヒーターから取り除かれ、その後、ヒーターはスコ
アライン37に沿ってターミナル33から取り外される
(分離される)。
いくつかの応用では、ターミナルは、はんだ付けの前に
コネクタハウジング中の各バ、ツセージ31中に部分的
に挿入されているだけである。はんだ付は接合が行われ
ると、ターミナルは通常、スナップ係合のように、パッ
セージ中に完全に挿入される。また、はんだ付は動作前
に、ターミナルをパッセージ中に完全に挿入させること
もできる。
以上のように、ターミナル33゛はビンかソケットで良
い、ソケットターミナルの場合には、前掲特許出願明り
l書の指状に突き出ているターミナルとともに並設され
ている2つのヒーターエレメントを、用いることが望ま
しい。
より具体的には、第5図において、ターミナルキャリア
ストリップは、カプトン(Kapton)のような絶縁
材料のストリップ56の両面に設けられた2つの自己調
整ヒータ一部50.51から構成されている。ヒータ一
部50は、銅、銅合金、または高導電率で無視できる磁
気透磁率をもつ他の材料の細長い、−aには長方形基板
52を含む、磁性材料層53は、基板の一表面上に設け
られ、または形成されている。複数の電気ターミナル3
3は、間隔をおいて基板52の一つの立て方向端から延
びている。
前に述べた実施例のように、ターミナル33は、コネク
タハウジング内の適当なターミナルを受はパッセージ内
で受けられるようになっている。
第2のヒータ一部51は、実質的にヒータ一部50と同
一であり、ヒータ一部50の磁気Jii53と面する一
表面上に形成された磁気層55をもつ基板54を含む、
絶縁層56は、2つの磁気層53と55の間に設けられ
ている。複数の電気ターミナル33は、また、間隔をお
いて基板54から延びている。
ターミナル33が延びている基板52の端部は、基板5
4(そのターミナルが延びている)端部に位置合わせさ
れているので、キャリアストリップの同じ端部に沿って
2つのターミナルのセットを位置付けられている。基板
52から延びているターミナルの間隔は、実質的に、基
板54から延びているターミナル間隔と同一であり、2
つのターミナルセットは指状である。
はんだ付は処理を行うときには、定電流源は、通常、ア
センブリの縦方向一端でヒータ一部50と51間に接続
される。また、短絡回路は、通常、アセンブリの反対端
で2つのヒータ一部間に接続されている。絶縁J156
を横切って2つのヒータ一部間に発生される電界は、磁
性層が形成されているヒータ一部の表面に電流を集中さ
せる。
第6図に示す実施例は、回路基板65の両面上に形成さ
れているコンタクトパッド61と63のアレイに接続さ
れるエツジ型表面実装コネクタ60を含んでいる。コネ
クタ60の一組のターミナル67は、自己調整ヒーター
68に固定され、ソルダーテールがそれぞれのコンタク
トパッド61に接触されている。第2のターミナル69
のセットは、自己調整ヒーター70に固定され、ソルダ
ーテールは各コンタクトパッド63に同時接触している
。a当な工具を用いて、ヒーター68と70は、上述の
ようにして程々接合位置で、はんだ接合72.74を実
行するために駆動される。
上述のとおり、接合位置は、自動自己調整ヒーターにお
いてはんだ付は温度にまで最も効率的に加熱される。し
かしながら、容易に分離可能なターミナルは、ニクロム
線とポットバーヒーターを含む他の型のヒーターについ
ても用いることができる。
第3図〜第5図に示す実施例においては、2つの分離さ
れたヒーターアセンブリは、基板に結合されている表面
実装コネクタの両面上に位置するように、述べちれてい
る。U型の長方形に形成され一つのアセンブリが同様に
、Uの2つの屏が上述した個別のヒーターに対応するこ
とができることは勿論である。
本発明の殆どの応用では、はんだは溶解性の導電材料が
好ましいけれども、他の材料をも用い得る0例えば、い
くつかの導電接着剤やペーストを用いることもできるし
、熱硬化性プラスチック中の金属パウダーのサスペンシ
ョンとして製造される。金属パウダーは、通常、金、銀
、銅、アルミニウム等が用いられ、一方、接着剤プラス
チックは通常エポキシ−系樹脂である。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明は表面実装コネクタの複数
ターミナルを印刷回路基板上のそれぞれのコンタクトパ
ッドに同時接合することが可能となるのできわめて作業
効率が高くなる0、また、接合部間の位置合わせには、
他の部品を必要とせず、熱エネルギーは接合位置のみに
伝達されるので作業性に優れ、使用材料の劣化、変形等
が発生するのを排除でき、小型且つ多数のターミナルを
有するコネクタなどに適用する場合にとくに有効である
れな例えば第3図に示すような表面実装コネクタとヒー
ターアセンブリの横断面図、第6図は本発明の更に他の
実施例による表面実装コネクタとヒーターアセンブリの
横断面図である。
10.35・・・自己調整ヒーター 33・・・ターミナル、 39・・ソルダーテール、40・・・回路基板、41・
・・コンタクトパッド。
【図面の簡単な説明】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面実装コネクタの複数ターミナルと、回路基板
    表面上の所定間隔の複数コンタクトパッドとを、熱エネ
    ルギーを供給して溶解性導電材を溶かして接合するヒー
    ター装置において、 前記熱エネルギーを発生するヒーター本体と、前記ヒー
    ター本体と熱的に結合され、それぞれが前記表面実装コ
    ネクタのそれぞれのターミナルとして機能する遠端と、
    前記ヒーター本体に固定されている近端と、ソルダーテ
    ールとして機能する中間部を含む所定間隔の複数の接合
    部材とを備え、 前記ソルダーテールは、前記回路基板上のそれぞれのコ
    ンタクトパッドと電気的にも熱的にも接触して設けられ
    ており、前記熱エネルギーを前記ヒーター本体からそれ
    ぞれのコンタクトパッドに伝達し、前記コネクタパッド
    に永久的に結合されることを特徴とするヒーター装置。
  2. (2)表面実装コネクタの各パッセージ内に配設されて
    いるターミナルと、表面の各コンタクトパッドとの間を
    電気的に接合する接合方法において、前記ターミナルの
    ソルダーテールを、それぞれの接合位置に位置合わせす
    るため各コンタクトパッドと近接配置する工程と、 ヒーター本体からの熱エネルギーを、前記ソルダーテー
    ルをもち前記ヒーター本体に固定されている突起部材を
    介して、前記コンタクトパッドに伝達して前記接合位置
    で溶解性導電材料を溶かす工程と、 前記ヒーター本体の動作を停止させて、前記各接合位置
    での溶解した溶解性導電材料を固める工程と、 前記ソルダーテールを前記ヒーター本体から分離する工
    程と、 を備えて成ることを特徴とする接合方法。
JP1307783A 1988-11-29 1989-11-29 ヒーター装置および接合方法 Pending JPH02276181A (ja)

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