JP3199178B2 - 可融性材料を含む自己調節連結装置 - Google Patents

可融性材料を含む自己調節連結装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、接合されるべき物体の連結を補助する装置
に関し、とくに、例えば電気回路の一部を構成する二つ
以上の物体を連結するための可融性材料を含む装置に関
する。本発明はさらに、そのような連結を作成する方法
に関する。
今日、連結の形成を補助する可融性材料を含む装置が
知られている。例えば、米国特許第3,243,211号は、可
融性材料を含む熱回復可能な中空スリーブであるはんだ
スリーブを開示する。連結されるべき一つ以上の物体を
装置に挿入し、装置を加熱することで可融性材料を溶融
させて物体に接触させることにより、冷却時に物体の連
結が達成される。可融性材料を溶融させるには外部熱源
（例えば、熱風、赤外線放射源など）が必要になるた
め、オーバヒートにより連結されるべき物体および近傍
の他の物体の損傷が発生する。例えば、電子技術分野に
おいて、このようなオーバヒートはデリケートな集積回
路を破壊する。また、大きなワイヤ、チューブ若しくは
メンバを接合するこのような装置の有益性は、必要とさ
れる多量の熱を損傷を発生させずに移送することはでき
ないため、有効なヒートシンクが制限される。
米国特許第4,852,252号は、熱回復可能なチューブ材
料の長さ内にプリフォームされたはんだに沿って各電線
の端部を配置するために、その外面に配置された薄い磁
気材料層を有するハウジングから後方に延びるはんだテ
ールを含む、電気コネクタのハウジングに予め配置され
た複数の端子を開示している。高周波電流が磁気層に誘
導され、そして磁気層がはんだを溶融させるのに充分な
熱エネルギを生成し、電線と端子との間にターミネーシ
ョンを形成するチューブ材料を収縮させる。残念なが
ら、この構造は、ヒータ形状が加熱の必要性ではなくコ
ネクタ接点の設計から規定されているので、用途が制限
される。製造時におけるコネクタ端子へのヒータ材料の
事前配置に関する制限は、ヒータの寸法、形状、位置、
パワー生成および自己調節温度を定められた仕様に限定
する。すなわちパワー、温度、位置などの連結要求に合
致可能な、および、コネクタ端子を必要としない、つま
り、連結される要素の一部が一体である必要がない装置
があれば有利である。本発明は、そのような長所を有す
る個々の自己加熱連結装置を提供し、そのような装置へ
の改造をも可能にするものである。
米国特許第4,914,267号も、連結の形成を補助する可
融性材料を含む装置に関連する。可融性材料は、任意の
数の溶融可能な材料（例えば、はんだ、鑞材、熱硬化性
（heat curable）ポッティングコンパウンド、熱流動性
プラスチックスなど）であってもよい。米国特許第4,91
4,267号に開示されるように、中空円筒状の自動調節ヒ
ータが装置に組み込まれていて、その温度は、可融性材
料を溶融させる間、その材料の溶融温度よりさほど上が
らない温度に維持される。こうして装置自体は、それを
加熱する回路、可融性材料、および、連結もしくは接合
されるべき物体のアクティブ要素になる。
上記の装置は連結されるべき部材を完全に包囲する連
続した中空ヒータ構造を有するので、そのような装置の
用途範囲は限定される。近接誘導結合されたヒータを得
る努力に基づく、そのような幾何学的制限のない装置が
あれば有利である。本発明は、米国特許第4,914,267号
に開示された装置を、このような空間的制限のないもの
に改良するものである。
発明の要旨 本発明によれば、強磁性材層を含むヒータエレメント
は、はんだプリフォームのような可融性材料と一緒に連
結装置に含まれる。この連結装置は、例えば、熱収縮性
材料で形成された中空の絶縁スリーブを含む。はんだプ
リフォーム、ヒータエレメントおよび熱収縮性中空スリ
ーブは一体形成され、ヒータエレメントが接合されるべ
き物体に誘導電流の生成を遮蔽するように作用しないよ
うに配置される。
従って、この装置は、良好な自己温度調節を示し、物
体間の接合部周囲の可融性材料のいっそうの流動および
溶着を促進する。また、連結装置を励磁する際に、溶着
される物体間の連結の視認検査を可能にする装置が提供
されるので、接合の一体性を確認する機会が提供され
る。
作用として、強磁性ヒータエレメントにおける誘導電
流の流れは、熱収縮性材料を回復させる熱を生成し、加
熱エレメントと接合されるべき物体とを接触させる。同
時に、はんだプリフォームが溶融し、物体と融合する。
ヒータエレメントははんだの溶融温度より高いキュリー
温度を有するので、はんだは溶融し流れる結果、連結装
置に挿入された物体間を溶着する。熱収縮性材料は、は
んだスリーブ装置をシールするように回復する。
ヒータエレメントには錫めっきされた層が形成されて
いるので、連結装置は、はんだ接続用に前処理されてい
ない物体に広く適用可能である。従って、ほとんどの連
結に適用可能であり、かつ、外部電流源を用いる効果的
な連結の達成に積極的に寄与する、コンパクトでコスト
効率の高い連結装置が提供できる。
本発明の一面によれば、可融性材料、および、所定の
キュリー温度を有する加熱エレメントを有す連結装置が
提供される。前記加熱エレメントは連結装置と集積され
連結されるべき物体からは独立している。前記加熱エレ
メントは、銅層と、銅層に隣接する強磁性層とを含む。
前記加熱エレメントの形状は、前記連結装置を励磁する
のに用いる誘導コイルの形状とは無関係で、前記強磁性
層が磁気的に不連続になるように連結装置に接合される
べき物体を部分的に包囲するだけである。
他の一面によれば、熱回復性の中空絶縁スリーブ、前
記中空絶縁スリーブ内に配置された可融性材料、およ
び、前記中空絶縁スリーブ内に配置されたヒータエレメ
ントを有する二つ以上の物体を連結するはんだスリーブ
装置が提供される。前記ヒータエレメントの形状は、前
記はんだスリーブ装置を機能させるのに用いる誘導コイ
ルの形状とは無関係で、強磁性層が磁気的に不連続にな
るように、前記はんだスリーブ装置内に接合されるべき
物体を部分的に包囲するだけである。前記ヒータエレメ
ントは、第一の材料の錫めっきされた層、および、所定
のキュリー温度を有する第二の材料の層を含み、前記第
二の材料の第一の面ははんだに濡れないコーティングを
有する。
さらに別の一面によれば、熱回復性の中空絶縁スリー
ブ、前記中空スリーブ内に配置された可融性材料、およ
び、所定のキュリー温度を有するヒータエレメントとを
含む二つ以上の物体を連結する連結装置が提供される。
前記ヒータエレメントは、前記可融性材料により前記中
空絶縁スリーブ内に支持される。前記ヒータエレメント
の形状は、前記連結装置を作用させるのに用いる誘導コ
イルの形状とは無関係で、強磁性層が磁気的に不連続に
なるように、前記連結装置内に接合されるべき物体を部
分的に包囲するだけである。
さらに別の一面によれば、二つ以上の物体を連結する
方法であって、可融性材料を有する熱回復性の中空絶縁
スリーブ、および、前記中空スリーブ内に配置されたヒ
ータエレメントを含む連結装置へ物体を挿入するステッ
プ、前記熱回復性の中空絶縁スリーブが縮むように、ヒ
ータの周囲で不連続なヒータエレメントに電流を誘導す
るステップ、接合されるべき物体にヒータエレメントを
当接させるステップ、並びに、前記接合されるべき物体
の少なくとも一つに前記可融性材料を接触配置するステ
ップを有する方法が提供される。前記方法は、可融性材
料を有する熱回復性の中空絶縁スリーブ、および、前記
スリーブ内に配置されたヒータエレメントを含むはんだ
装置の対向する端部へ前記物体を挿入するステップ、前
記熱回復性の中空絶縁スリーブが縮むように、前記ヒー
タの周囲を連続して巡らない前記ヒータエレメントに電
流を誘導するステップ、接合されるべき物体にヒータエ
レメントを当接させるステップ、および、前記物体の少
なくとも一つに前記可融性材料を接触配置するステップ
を有する。
図面の簡単な説明 同じ要素には同じ符号が付与されている添付図面とと
もに、以下の好適な実施例の説明を参照すれば、本発明
はさらに理解されるだろう。
図１は本発明に従い設計された連結装置の好ましい実
施例を示す図、 図2Aは本発明に従い設計された連結装置に用いるヒー
タエレメントの一実施例を示す図、 図2Bはロッド形状のヒータエレメントの別の実施例を
示す図、 図3AからＣは本発明に従い設計された連結装置の別の
実施例を示す図、 図４および５は本発明のさらなる実施例を示す図、お
よび 図6A、6Bおよび７は編組シールドケーブルとともに使
用される本発明のさらなる実施例を示す図である。
好適な実施例の詳細な説明 以下の説明においては、はんだのような可融性材料を
用いて電線のような物体を接合するための自己調節連結
装置について言及する。しかしながら、米国特許第4,91
4,267号のように、本発明の原理は、例えば、周知の可
融性材料を用いて接合される要素自体が電気エネルギを
通して熱を発生する能力をもつような、機械的または配
管用途に等しく適用可能であることは、当業者であれば
理解されるであろう。
米国特許第4,914,267号は、交流定電流が与えられる
と強磁性体に発生する表皮効果を利用する装置に関する
ものである。強磁性体にそのような電流が与えられる
と、その電流の主たる部分は、その電流の接地リターン
板（ground return plate）の近傍領域に集中する。こ
の領域は、以下の式で定義される。
ここで、S.D.は表皮深さ（skin depth）、ρは抵抗
率、μは材料の強磁性特性の測定値（比透磁率）、およ
び、ｆは交流電流源の周波数である。従って、表皮深さ
はρ、μおよびｆを調整することによって制御できる。
例えば、Alloy 42はρ＝70〜80×10-6Ωcmおよびμ＝
200〜600を有し、低カーボン鋼はρ＝10×10-6Ωcmおよ
びμ＝1000を有する。電流源周波数ｆは、装置の必要条
件に合致するように選択すればよい。例えば、必要な磁
気材料層の厚さを減少させ、大きな自動調節率を作り出
すために、８〜20MHzの周波数を使用することができ
る。ｘが強磁性層の深さを表すとすると、電流がe-xに
従って低下するので、ほとんどの電流（例えば83％）が
表皮深さの1.8倍内に集中する。
従って、銅のように１に等しいμを有する高導電性材
料の層と電気的および熱的に接触する強磁性層の表皮深
さの1.8倍厚みを使用して良好な調節が達成できる。強
磁性材のキュリー温度に近づくと、強磁性材のμおよび
抵抗率は銅のそれに近づく。磁束または表皮電流の有害
なレベル（damaging levels）を防ぐため、銅層の厚さ
は表皮深度の５〜10倍にすべきである。
本明細書中の「定電流」という文言は増加できない電
流の意味ではなく、次式に従う電流を意味する。
とくに、自動調節するために、強磁性ヒータエレメン
トがキュリー温度を超えるときに強磁性ヒータエレメン
トに給電される電力は、強磁性ヒータエレメントがキュ
リー温度以下のときに給電される電力より小さくなけれ
ばならない。加熱を低減するために供給される電流が充
分に低減されると、自動調節は達成される。従って、大
きい自動調節率が要求されない場合、電流制御の程度に
関する制約は緩和されるだろうから、電源のコストは軽
減される。
動作においては、強磁性材料を含むはんだスリーブ装
置を高周波定電流が直接にまたは誘導により通過するこ
とで、そのキュリー温度に達するまではんだスリーブ装
置は加熱される。このとき、はんだスリーブ装置の実効
抵抗は減少し、消費電力が減少する。電流の周波数、抵
抗率および材料の厚さの適切な選択により、温度ははん
だスリーブ装置の磁気材料のキュリー温度近くに維持さ
れる。
本発明に従って設計された自己調節連結装置の第１実
施例が図１に示されている。図１に示されるように、は
んだスリーブ装置２は、何れの端部も断面がほぼ円形の
中空管形状に形成された熱収縮性のプラスチックスリー
ブ４を有する。中空スリーブ４は、中空スリーブ４の何
れの端部よりも大きい内径を有し、中空スリーブ４の外
面に突出して形成された中央部６を備えている。
中空スリーブ４の中央部６は、中空スリーブ４の長さ
の凡そ1/4に相当し、図１に示されるように、スリーブ
長さの中心点近傍に位置する。しかしながら、中央部６
の釣合いのとれた長さだけでなく、中空スリーブ４の全
長および径は、連結装置によって接合されるべきサイズ
の異なる物体を収容するために変更することができるこ
とは、当業者なら理解されるだろう。
形成された中空スリーブ４は、内径d2を有する中央内
側領域をもつ比較的一定の内径d1を有する内側円筒領域
８を提供する。d2はd1より大きい。リング様の円筒形状
のはんだプリフォーム10は中央内側領域に備えられる。
さらに、管状スリーブに仕上げられた強磁性ヒータエレ
メント14は、はんだプリフォーム10の外面と中空スリー
ブ４との間に備えられている。
強磁性ヒータエレメント14は、はんだプリフォーム10
により所定位置に保持されるため、接合されるべき物体
を完全に包囲するためにリング状に形成する必要はな
い。従って、はんだプリフォーム10は、強磁性ヒータに
おける誘導電流の生成に対するシールドとして作用する
ことはないだろう。
図2Aに示されるように、強磁性ヒータエレメント14
は、模範的な実施例においては、銅層18の第二の面に接
着される第一の面を有する強磁性材の層16から形成され
る。強磁性ヒータエレメント14は、はんだプリフォーム
10の溶融温度よりも高いキュリー温度をもつ。強磁性材
に接着された面に対向する銅層18の第二の面22は、接合
されるべき物体への熱伝導を促進するために錫めっきさ
れている。銅層18に接着された面と対向する強磁性材の
第二の面24は、溶融はんだが強磁性層16を濡らすのを妨
げるために、はんだに濡れないコーティング25で処理さ
れている。
強磁性ヒータエレメント14がはんだで濡らされるのを
防ぐために、強磁性ヒータエレメント14は、ポリテトラ
フルオロエチレンまたはポリアミドのようなはんだに濡
れないコーティング25でコートされている。もう一つの
方法は、強磁性材自体に酸化コーティングを形成するこ
とである。このコーティングの目的は、上記したよう
に、磁気誘導による適正なエネルギ量の生成を妨げ、強
磁性材が有効なキュリー温度まで加熱されるのを妨げる
はんだにより、強磁性材が濡れることを防ぐことであり
る。とくに、はんだが強磁性材を濡らすことができるな
らば、それは抵抗率を減少させ、誘導磁界に対するシー
ルドとして働くので、電力を減少させることになる。こ
のような出来事は、冷たいはんだ接合（溶融はんだの温
度が不充分だったはんだ接合）、または、より不完全な
はんだ接合を作り出す。使用されるコーティング材はは
んだに濡れないから、コーティング材と接触したはんだ
は、玉状になりがちで、針の凸部に隣接する領域から逸
らされる（本発明においては搾り出される）だろう。コ
ーティングは、強磁性材のキュリー温度においてそのま
ま維持される充分な熱抵抗力を有していなければならな
い。
図2Bは、銅層18′の第一の面20′に接着された第一の
面を有する横磁性材の層16′をもつロッド形のヒータエ
レメント14′を示す。強磁性材の第二の面24′は、溶融
はんだに濡れるのを防ぐためのはんだに濡れないコーテ
ィング25′でコーティングすればよい。一つ以上のロッ
ドを装置に用いることもでき、他の断面形状、例えば四
角、も本発明の範囲に属する。
作業ににおいて、連結装置は、定周波数の外部交流電
流源、および、接合されるべき物体に沿う強磁性ヒータ
エレメント14に主に電流を誘導する誘導コイルを用いて
電気的に加熱される。
電流が強磁性ヒータエレメント14を通過する際、ヒー
タエレメント14の温度はそのキュリー温度に近づく。強
磁性ヒータエレメント14により生成された熱は、図１の
連結装置を加熱し、それによってプラスチック製の中空
スリーブ４を収縮させる。中空スリーブ４の形状の回復
は、強磁性ヒータエレメント14およびはんだプリフォー
ム10の溶融はんだを、はんだスリーブ装置２内の互いに
接合されるべき物体に向けて移動する。
図１の連結装置の形状により、強磁性ヒータエレメン
ト14は、接合されるべき導電性物体の周囲を完全には取
り囲んでいない。従って、接合されるべき物体にも電流
が誘導され、はんだプリフォーム10から作り出された溶
融はんだが物体をより均一に接着することを可能にす
る。つまり、接合されるべき物体も誘導加熱されるの
で、より迅速な溶融および部材の接合が得られる。しか
しながら、熱の大部分は、接合されるべき非自己調節部
材ではなく、自己調節ヒータエレメントによって生成さ
れることが保証されるように管理しなければならない。
そうでなければ温度が無制御に上昇して、接合されるべ
き物体を傷めることもあり得る。中空のプラスチックス
リーブ４は、強磁性ヒータエレメント14によって生成さ
れた熱にさらに応答して、物体間の接合部周囲で回復し
続けることで、接合部周囲のはんだの流動を制限し、か
つ、湿気のような汚染から接合部をシールする。
図3Aから3Cは、図１の連結装置の代表的な実施例を分
割して示す。例えば、図3Aから3Cの装置は、被覆を剥か
れた電線のような物体を、組立式のコネクタハウジング
に配置された接点端子のような他の物体に接続するのに
使用可能である。図3Aにおいて、絶縁被覆32を有する電
線エレメント30は、標準的な非磁性コンタクト34と接合
される。コンタクト34は、例えば、コンタクトが外側へ
延出する円筒形フランジ38を有するターミナルコネクタ
ハウジング36の一部である。
図３の連結装置の使用は、コンタクト34への特別な材
料の組み入れを回避するので、標準的なコンタクト34へ
の電線エレメント30の接続を促進する。さらに、図３の
連結装置は、電線エレメント30とコンタクト34との間の
接合をシールする。
作業において、標準コンタクト34を有る円筒形フラン
ジ38は、コンタクト34が中空のスリーブ４の中央部６内
に位置するように熱収縮性のプラチック中空スリーブ４
の一端へ挿入される。電線エレメント30の被覆が剥かれ
た端部は、コンタクト34が挿入された端部とは反対側の
中空スリーブ４の端部に挿入される。外部交流電流源
は、ヒータエレメント14は、コンタクト34および電線エ
レメント30に電流を誘導する。
強磁性ヒータエレメント14が発熱する際、図3Bに示さ
れるように、はんだプリフォーム10がヒータエレメント
14と接触して配置されるように、中空プラスチックスリ
ーブ４は部分的は復元を開始する。ヒータエレメント14
と部分的に溶融したはんだプリフォーム10との間の錫め
っき面は、はんだプリフォーム10を介した電線エレメン
ト30およびコンタクト34への熱伝導をもたらす。外部電
流源によりコンタクト34および電線エレメント30に誘導
された電流により、コンタクト34および電線エレメント
30で追加の熱が生成される。
はんだスリーブ装置２が発熱を継続する際、中空のプ
ラスチックスリーブ４はさらに収縮し、追加の熱が電線
エレメント30に引き続き伝えられる。図3Cに示されるよ
うに、電線エレメント30とコンタクト34との間の接合部
全体の周囲に、堅固な連結を形成するための、溶融はん
だの均一な流動が提供される。図3Cに見られるように、
中空のプラスチックスリーブ４のさらなる収縮は、接合
部の適切なシーリングを保証する。
図４は、電線エレメント40と接合ブロックのピン42と
の間に有効なはんだ接続に用いる本発明のさらに別の典
型的な実施例を示す。熱収縮性の中空プラスチックスリ
ーブ50は、図１に関連して前述した形状に類似して形づ
くられている。中空スリーブ50は、はんだスリーブ装置
の内周面を完全には取り囲まないＵ字状の強磁性ヒータ
エレメント52を含む。図１の実施例のように、はんだプ
リフォーム55は、ヒータエレメント52と中空スリーブ50
との間に組み込まれている。連結装置が作動されると、
溶融はんだは、Ｕ字状ヒータエレメント52の開口を介し
て、接合されるべき物体の間の接合へ流入する。
中空スリーブ50の対向する端部ヘピン42および電線エ
レメント40を挿入すると、電流がヒータエレメント52お
よび接合されるべき物体（すなわちピン42および電線エ
レメント40）に誘導される。前述した実施例のように、
中空スリーブ50は回復を開始して、溶融はんだをピン42
および電線エレメント40へ流動させて、堅固な接合を形
成する。繰り返すが、Ｕ字形の強磁性ヒータエレメント
52は接合されるべき物体を完全には取り囲んでいないの
で、接合されるべき物体にも電流が誘導されて、より均
一な熱分配が提供される。接合されるべき物体に面する
ヒータエレメント52の面は錫めっきされているので、ヒ
ータエレメント52から電線44およびピン42への熱伝導が
高まる。
図５は、図４の実施例の連結装置を極めて詳細に示し
ている。とくに、強磁性ヒータエレメント52のＵ字形構
造は、図５に示されるように、ピン42と電線要素40とを
組合わせた幅に制限された二つのアーム51および53を含
む。また、電線エレメント40、ピン42およびＵ字形の強
磁性ヒータエレメント52の間が比較的きつく接するよう
に、アーム51および53はピン42に向かって内方に少し曲
っている。
はんだプリフォーム55は、Ｕ字形の強磁性ヒータエレ
メント52の一部を被覆している。さらに、熱収縮性プラ
スチックの外側チューブ56が、Ｕ字形の強磁性ヒータエ
レメント52およびはんだプリフォーム55の外側を形成し
ている。
ピン42が接合されるべき物体の１つであるから、図５
に示されるような連結装置は、連結装置内へのピン42の
保持を補助する底部58を形成することができる。さら
に、強磁性ヒータエレメント52のアーム51および53は、
図５に示されるように、ピン42および電線エレメント40
を合せた幅からピン42単独の幅へと先細になる、変化す
る幅を形成することもできる。アーム51および53のより
細い幅は、底部58に近い連結装置の下部で見られる。
Ｕ字状のヒータエレメント52が、典型的な図５の実施
例のように、連結装置の長手方向に沿って底部58まで延
びると、ヒータエレメント52のアームが、チューブ状の
外側スリーブの底部58に当接する面60を提供するように
接合することもできる。そしてヒータエレメント52は、
連結装置内へのピン42の保持を補助するための追加サポ
ートを提供するだろう。
典型的な図５の装置における自己調節連結装置は、図
１から４の実施例に比べて、拡大されたヒータ面をもつ
強磁性ヒータエレメント52を含むとして説明した。しか
しながら、拡大されたヒータエレメント52の面が連結装
置内へのピン42の配置を補助する一方、ピン42および電
線エレメント40の間に形成された接合の視認性を向上す
るために、図５の実施例に縮小サイズのヒータエレメン
トを用いることができることは、当業者ならば理解され
るだろう。より具体的には、プレートとして形成された
ヒータエレメントの使用は、熱収縮性の中空外側スリー
ブの内周面のごく一部を包囲し、連結装置内に配置され
た物体間の接合のより多くの部分を視認検査を可能にす
る。
前述した全実施例において、物体間の接合の視認検査
は、ポリフッ化ビニリデン（Kynar）など周知の比較的
透明で熱収縮性の中空スリーブを用いて達成される。従
って、比較的小さいヒータエレメント52の使用は、溶融
はんだの均一で完全な流動が生じたことを確認すべく、
より広い接合領域を検査することを可能にする。上述し
たように、自己調節可能ヒータにより生成される熱が、
熱せられるすべての物体の熱生成に対して優勢でなけれ
ばならない。さもなければ、無制御加熱と過剰温度が発
生するだろう。
図６および図７は、変性シールドケーブル（同軸ケー
ブル等）を連結装置に接続するのに用いられる連結装置
のさらに別の実施例を示す。例えば、図6Aに示されるよ
うに、はんだスリーブ装置62は、0.14インチ（3.56mm）
の内径を有するスプリットをもつ円筒リング形状の強磁
性ヒータエレメント64を含む。ヒータエレメント64は、
その長さの約0.5倍強のバレル部66を備え、残り半分の
長さ強の尖端すなわち指68を含む。また、図6Aのヒータ
エレメント64は、その内側には錫めっき面70が形成さ
れ、その外面72には図２に関連して説明したはんだに濡
れないコーティングをかぶっている。
動作前は、指68の先端74は、バレル部66の内径に対応
する径を有する円の周近傍位置に保持されている。しか
し、編組シールドケーブル76が一旦連結装置に挿入され
て電流が誘導されと、溶けたはんだプリフォームは、以
下に説明するような耐用でケーブルを把持するたに指68
が内側へ曲がることを可能にする。
編組シールドケーブル76の外形より少し大きい内径を
有するリング状のはんだプリフォーム80は、指68により
形成される円筒状の強磁性ヒータエレメント64の半分以
内に配置されている。
機械的強度の要求により、円筒形ケーブルコネクタ78
は、編組シールドケーブル76と接続するための比較的小
さい径の円筒形端部84を備えた、高強度および高熱伝導
性の材料、例えば真鍮で形成されている。従って、円筒
形端部84の外径は、ヒータエレメント64のバレル部分66
の内径より少し小さくなっている。円筒形端部84の外径
は、例えば、約0.104インチ（2.64mm）である。円筒形
端部84の内径は、標準的なシールド同軸ケーブルの外径
より少し大きい。円筒形端部84の内径は、例えば、約0.
086インチ（2.18mm）である。熱収縮性の中空スリーブ8
8は、ヒータエレメント64の外側付近に形成されてい
る。
リング状のはんだプリフォーム80は、円筒形端部84の
それに対応する内径および外径に形成されている。従っ
て、リング状のはんだプリフォーム80と円筒形端部84と
がヒータエレメント64に挿入されると、これら二つの部
品は当接する。円筒形端部84の幅は、ヒータエレメント
64の指68の長さに概ね一致する。
従って、コネクタ78の円筒形端部84がヒータエレメン
ト64の分割バレル部の端に挿入された際、予め組立てら
れたはんだプリフォーム80がヒータエレメント64の分割
端部に挿入される。はんだスリーブ装置へのコネクタ78
の過剰挿入を制限して適正な配置を達成するために、は
んだスリーブ装置は、コネクタ78の円筒形中央部86の外
径より小さい外径で形成すればよい。
動作は、コネクタ78の円筒形端部84は、ヒータエレメ
ント64の分割バレル66に挿入される。ヒータエレメント
64の指68に事前に組み込まれたはんだプリフォーム80
は、コネクタ78の円筒形端部84に当接する。コネクタ78
に接続されるべき編組シールドケーブル76のようなケー
ブルは、はんだプリフォーム80および円筒形端部84を介
してはんだスリーブ装置に挿入される。ヒータエレメン
ト64の外側付近に形成され、連結装置の分割端を超えて
延びる熱収縮性の中空スリーブ88は、はんだスリーブ装
置の分割端から延びる編組シールドケーブルの一部を包
囲する。
連結装置近傍の誘導コイルを励磁すると、電流は、上
記の実施例に関して説明したように、ヒータエレメント
64に誘導される。さらに、電流は接続されるべき物体、
すなわち編組シールドケーブル76およびコネクタ78にも
誘導される。
ヒータエレメント64に熱が生成されると、はんだプリ
フォーム80が溶け始め、編組シールドケーブル76および
円筒形端部84の周辺に流れる。この時点で、はんだプリ
フォーム80がもはや予め形成された指68の先端74を外に
向かって保持しないので、指68の先端74は向側の編組に
向かって接触することができる。指68は、はんだスリー
ブ装置およびケーブル76の間の堅い接続を確実にするた
め編組シールドケーブルに向って接触する。溶融はんだ
は、指68周囲の熱収縮性の中空スリーブ88の連続した収
縮によって流動が制限され、指68の間に引き込まれる。
熱収縮性の中空スリーブ88の連続した収縮とともに、
指68が内側へ動くので、溶融はんだはヒータエレメント
64のバレル部66に流れ込む。溶融はんだは、編組シール
ドケーブル76に対して高い熱負荷を示す真鍮製の円筒形
端部84の方向に引き寄せられる。こうして連結装置は、
はんだスリーブ装置、コネクタ78の円筒形端部84および
編組シールドケーブル76の間に高い一体性をもたらす。
図6Aの連結装置を用いて完了した連結が図6Bに示され
ている。ヒータエレメント64の指68が編組シールドケー
ブル76を完全には取り囲んではいないので、図6Aのはん
だスリーブ装置は、図6Bに示されるように、連結装置、
コネクタ78および編組シールドケーブル76の間の接合の
視認検査を可能にする。また、図6Aの連結装置は、編組
シールドケーブル76およびコネクタ78への速やかな電流
誘導を可能にして、ケーブル76およびコネクタ78付近に
おけるはんだの均一な流れおよび一様な発熱を促進す
る。
上述した連結装置が、上記の構成に限定されないこと
が理解されるだろう。例えば、図７は図６に類似するは
んだスリーブ装置の使用を示す。しかしながら、上述し
た実施例とは異なり、図７の実施例は、リング状のはん
だプリフォーム92の近傍に配置されたリング状の強磁性
ヒータエレメント90を含む。ヒータエレメント90とはん
だプリフォーム92とを足した長さより長い熱収縮性の中
空スリーブ94も提供される。
図７の連結装置は、撚り線導体100とはんだカップコ
ンタクト96のような二つの物体を接合するのに使用され
るべきで、熱収縮性の中空スリーブ98は、はんだカップ
96を包囲するために、ヒータエレメント90およびはんだ
プリフォーム92を超えて延びていてもよい。電線の被覆
が剥かれた端100は、それがはんだカップバレル96内に
位置するように、連結装置の一端98に挿入される。
ある典型的な実施例において、熱収縮性の中空スリー
ブ94は凡そ0.400インチ（10.16mm）の長さ、ヒータエレ
メント90は凡そ0.060インチ（1.52mm）の長さ、およ
び、はんだプリフォーム92は凡そ010インチ（2.54mm）
の長さである。ヒータエレメント90は、約0.008インチ
（0.20mm）の厚さで、その内径は約0.062インチ（1.57m
m）である。はんだプリフォーム92は、約0.008インチ
（0.20mm）の厚さで、その内径は約0.062インチ（1.57m
m）である。
当業者には、上述の連結装置の他の実施例が在り得る
ことが理解されるだろう。例えば、はんだスリーブ装置
は、整列されたピン（aligning pins）および多ピンコ
ネクタの受容器（receptors）の一方または両方に使用
することができるだろう。さらに、例えば、はんだプリ
フォームの溶融に対する熱収縮性の中空スリーブの持続
の相対的な時間および程度を変えるために、連結装置
は、時間および位置により異なる温度を生成するための
軸方向に隔離された異なるキュリー温度を有する高μ材
料のリングを伴う銅スリーブを含むこともできるだろ
う。さらに、連結装置は、接合されるべき物体の保持を
補助するための、あるいは、接合されるべき物体の絶縁
を貫通するため、歯部または突起を有することもでき
る。
接合ブロックにおけるピンとして使用する場合、上述
した連結装置は、単一のピンまたはすべてのピンが接続
されるように、単独加熱または集団加熱により接続され
るだろう。連結装置は、強い機械的接続を作り出すため
に、プリント回路基板のエッジコネクタへ形成されるだ
ろう。
さらに、実施例は、溶融性の材料としてはんだプリフ
ォームの使用を介して接合される電線またはコンタクト
の形態の物体という状況で説明されているが、溶融性の
材料として、電気的、機械的または配管用途に共通に使
用される幾つの溶融性の材料が用いられることは理解さ
れるだろう。また、同じ連結装置に数種類の溶融性の材
料を組み入れることもできるだろう。はんだスリーブ装
置をシールあるいは環境的に保護するためのポリマまた
は樹脂のような溶融性の材料を用いることができる。は
んだの流れを阻止またはある方向に向けるための同一ま
たは別の溶融性の材料を用いることもできる。
コネクタの発熱作用により活性化された熱収縮性の材
料は、コネクタ領域を包囲すべく収縮する一方、収縮後
に溶融材料を適当な領域に封じ込めるための堰として利
用することもできる。溶融材料が導電性であれば、誘導
電流からヒータをシールドすることによって、ヒータを
永久に絶縁するの用いることもできる。従って、溶融材
料は、接続されるべき部材へまたはその周辺へ移動する
と、例えば、連結装置の活性化に続き接地電位に置かれ
ることにより、回路を遮断する。
上記では、本発明の原理、好適な実施例および動作モ
ードが説明された。しかしながら、本発明は、論じられ
た特別な実施例に限定されると解釈されるべきではな
い。上記の実施例は単なる例示であり、以下の請求範囲
に定義された本発明の精神または範囲から逸脱すること
なく、当業者によるそれら実施例の変形が可能であるこ
とが理解されるだろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マクガフィガン、トーマス・エイチ アメリカ合衆国 94019 カリフォルニ ア、ハーフ・ムーン・ベイ、ミッツェ ン・レーン 1563 (72)発明者 マクカロー、ジャック・エー アメリカ合衆国 95070 カリフォルニ ア、サラトガ、マイケルズ・ドライブ 20887 (56)参考文献 特開 平１−117290（ＪＰ，Ａ) 特表 昭60−500166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05B 6/10 371 H02G 1/14

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】可融性材料および所定のキュリー温度を有
    する発熱エレメントを備える連結装置であって、 前記発熱エレメントは、前記可融性材料の近傍に配置さ
    れ、前記連結装置と一体化され、前記連結装置によって
    接合されるべき物体から独立し、銅層および前記銅層に
    隣接する強磁性層を含み、 前記発熱エレメントの形状は、前記連結装置を励磁する
    誘導コイルの構成から独立し、 前記強磁性層は磁気的に不連続であることを特徴とする
    連結装置。
  2. 【請求項２】前記発熱エレメントの少なくとも一部は、
    はんだに濡れないコーティングを備えることを特徴とす
    る請求項１に記載された連結装置。
  3. 【請求項３】前記発熱エレメントの少なくとも一部は錫
    めっきされていることを特徴とする請求項１に記載され
    た連結装置。
  4. 【請求項４】前記可融性材料は、前記強磁性層を形成す
    る材料のキュリー温度より低い溶融温度を有することを
    特徴とする請求項１に記載された連結装置。
  5. 【請求項５】二つ以上の物体を連結する連結装置であっ
    て、 熱回復性の中空絶縁スリーブ、 前記中空絶縁スリーブの内側に配置された可融性材料、
    および 前記中空絶縁スリーブの内側に配置されたヒータエレメ
    ントを備え、 前記ヒータエレメントは、錫めっきされた第一の材料の
    層および前記第一の材料の層に隣接する所定のキュリー
    温度を有する第二の材料の層を含み、前記ヒータエレメ
    ントの形状は、前記連結装置を作用させる誘導コイルの
    構成から独立し、 前記第二の材料の層は磁気的に不連続で、かつ、その第
    一の面にはんだに濡れないコーティングを有することを
    特徴とする連結装置。
  6. 【請求項６】前記ヒータエレメントは前記可融性材料に
    支持されていることを特徴とする請求項５に記載された
    連結装置。
  7. 【請求項７】前記ヒータエレメントは前記可融性材料の
    近傍にあることを特徴とする請求項５に記載された連結
    装置。
  8. 【請求項８】前記ヒータエレメントは、複数の尖端が延
    伸するバレル部を有する、前記中空絶縁スリーブの軸方
    向に分割された円筒部として形成されていることを特徴
    とする請求項５に記載された連結装置。
  9. 【請求項９】前記可融性材料は、前記複数の尖端に支持
    される、少なくとも一つのリング状プリフォームに形成
    されていることを特徴とする請求項８に記載された連結
    装置。
  10. 【請求項１０】前記ヒータエレメントに流れる誘導電流
    により活性化されることを特徴とする請求項９に記載さ
    れた連結装置。
  11. 【請求項１１】前記連結装置が活性化されると、ターミ
    ネートされる前記物体に向かってを前記複数の尖端が引
    き締まることを特徴とする請求項10に記載された連結装
    置。
  12. 【請求項１２】前記連結装置が活性化されると、前記可
    融性材料は溶融状態になり、前記ヒータエレメントを通
    って前記複数の尖端から前記バレル部へ向かって引き寄
    せられることを特徴とする請求項10に記載された連結装
    置。
  13. 【請求項１３】前記第一の材料は金属材料であり、前記
    第二の材料は強磁性材料であることを特徴とする請求項
    ５に記載された連結装置。
  14. 【請求項１４】前記熱回復性の中空絶縁スリーブは半透
    明のプラスチック材料で形成されていることを特徴とす
    る請求項５に記載された連結装置。
  15. 【請求項１５】前記ヒータエレメントは板状に形成さ
    れ、前記可融性材料はリング状のプリフォームに形成さ
    れていることを特徴とする請求項６に記載された連結装
    置。
  16. 【請求項１６】連結されるべき物体の少なくとも一つは
    多ピンコネクタの端子であることを特徴とする請求項５
    に記載された連結装置。
  17. 【請求項１７】連結されるべき物体の少なくとも一つは
    編組シールドケーブルであることを特徴とする請求項５
    に記載された連結装置。
  18. 【請求項１８】連結されるべき物体の少なくとも一つは
    パイプであることを特徴とする請求項５に記載された連
    結装置。
  19. 【請求項１９】二つ以上の物体を連結する連結装置であ
    って、 熱回復性の中空絶縁スリーブ、 前記中空絶縁スリーブの内側に配置された可融性材料、
    および 金属層および前記金属層に隣接する所定のキュリー温度
    を有する強磁性層を含むヒータエレメントを備え、 前記ヒータエレメントは、前記中空絶縁スリーブ内に前
    記可融性材料により支持され、 前記ヒータエレメントの形状は、前記連結装置を作用さ
    せる誘導コイルの構成から独立し、 前記強磁性層は磁気的に不連続であることを特徴とする
    連結装置。
  20. 【請求項２０】前記ヒータエレメントはさらに、前記金
    属層の面は錫めっきされ、前記強磁性層の面ははんだに
    濡れないコーティングを有することを特徴とする請求項
    19に記載された連結装置。
  21. 【請求項２１】連結されるべき物体が前記連結装置に挿
    入され、直接互いに融着されることを特徴とする請求項
    20に記載された連結装置。
  22. 【請求項２２】二つ以上の物体を連結する方法であっ
    て、 その内側に可融性材料およびヒータエレメントを有する
    熱回復性の中空絶縁スリーブを含む連結装置に前記物体
    を挿入し、 前記熱回復性の中空絶縁スリーブが収縮するように、前
    記ヒータエレメントに電流を誘導し、連結されるべき物
    体に前記ヒータエレメントを接触させ、前記連結される
    べき物体の少なくとも一つに接触するように前記可融性
    材料を配置することを特徴とする連結方法。
  23. 【請求項２３】前記物体は直接互いに融着されることを
    特徴とする請求項22に記載された連結方法。
  24. 【請求項２４】前記電流を誘導するステップは、前記可
    融性材料の流れを制御するために前記ヒータエレメント
    を変形させることを特徴とする請求項22に記載された連
    結方法。
  25. 【請求項２５】さらに、前記電流を誘導するステップの
    後に前記物体間の接合を検査するステップを有すること
    を特徴とする請求項22に記載された連結方法。
  26. 【請求項２６】前記ヒータエレメントは、前記可融性材
    料の溶融温度よりも高いキュリー温度を有することを特
    徴とする請求項22に記載された連結方法。
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