JP4636615B2 - Multi-point heater chip - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂部材の熱かしめの際に使用する装置に関し、詳しくは同時に複数箇所を
加熱し押圧するための多点ヒーターチップの構造に関するものである。
The present invention relates to an apparatus used for heat caulking a resin member, and more particularly to a structure of a multi-point heater chip for simultaneously heating and pressing a plurality of locations.
従来から、樹脂部材どうしあるいは樹脂部材と異種材料からなる部材との固定には、一
方の樹脂部材に突起を設け、他方の部材の前記突起と対応する位置に孔を設け、該突起を
該孔に貫通させてから突出した突起の先端に熱と押圧力を加え、軟化した先端近傍を潰す
ようにして両部材を固定する所謂熱かしめが広く行われている。
Conventionally, for fixing between resin members or a resin member and a member made of a different material, one resin member is provided with a protrusion, and a hole is provided at a position corresponding to the protrusion of the other member. So-called heat caulking is widely performed in which heat and a pressing force are applied to the tip of the protrusion protruding after penetrating the wire and the two members are fixed so as to crush the vicinity of the softened tip.
この作業には被接合部に対して熱を付与するために、電気抵抗による発熱が広く利用さ
れてきた。少量生産に適用する場合は、はんだ鏝の先端を適宜加工するなどして、樹脂か
らなる突起を1点1点かしめることが行われ、より効率を高めるためには複数の突起を一
度にかしめる工夫がなされてきた。また近年では、このかしめ作業の品質や効率の向上を
目的として、抵抗発熱を得るのにパルスヒート電源が用いられるようになってきた。
In this operation, heat generated by electric resistance has been widely used to apply heat to the bonded portion. When it is applied to small-scale production, the tip of the soldering iron is processed appropriately, for example, to crimp the protrusions made of resin one by one. To increase efficiency, multiple protrusions can be applied at once. Ingenuity has been made. In recent years, a pulse heat power source has been used to obtain resistance heat generation for the purpose of improving the quality and efficiency of the caulking work.
ここでパルスヒート電源とは、熱かしめに際して樹脂と直接接触するヒーターチップに
対し、瞬間的に大電流を流して急激なヒーターチップの温度上昇を得、さらに精度のよい
温度制御を行う電源であり、熱容量の比較的大きな作用部を用いて安定的に加熱する所謂
コンスタントヒート方式に用いる電源とは区別される。
Here, the pulse heat power supply is a power supply that provides a rapid temperature rise of the heater chip by instantaneously supplying a large current to the heater chip that is in direct contact with the resin during heat caulking, and performing more accurate temperature control. It is distinguished from a power source used in a so-called constant heat system that stably heats using a working portion having a relatively large heat capacity.
そして前述したような、はんだ鏝を改造したような工具や複数の突起を一度にかしめる
装置には、主にコンスタントヒート方式の熱かしめが適用されてきた。つまり、複数の突
起を一度にかしめる場合も、熱容量の大きなブロックをヒータで加熱しておき、このブロ
ックに連通して設けられた複数の突起を熱伝導で過熱するのが一般的であった。そしてこ
のようなコンスタントヒート方式の場合は、被接合物を軟化温度以上に加熱するだけであ
り、1回の熱かしめ工程中に加熱温度を昇降させるような温度制御は不可能であった。
In addition, the constant caulking type heat caulking has been mainly applied to the above-described tool for remodeling the solder iron and the apparatus for caulking a plurality of protrusions at a time. That is, when caulking a plurality of protrusions at once, it is common to heat a block having a large heat capacity with a heater and to heat the plurality of protrusions provided in communication with the block by heat conduction. . In the case of such a constant heat method, the object to be bonded is only heated to the softening temperature or higher, and it is impossible to control the temperature so as to raise or lower the heating temperature during one heat caulking step.
そのような状況の中で、特許文献1のように熱容量の小さいヒーターチップを短時間で
加熱する熱かしめ装置において複数の突起部を同時にかしめる装置の実現が試みられてい
るが、ここでは、ヒーターチップとこれに電流を供給するための一対の通電ブロックとを
ひとまとまりと捉えて、このまとまりを複数束ねて複数対の通電ブロックに電源からの配
線を接続して給電する技術が開示されている。
Under such circumstances, an attempt has been made to realize a device for simultaneously caulking a plurality of protrusions in a thermal caulking device that heats a heater chip having a small heat capacity in a short time as in
しかしこの方法では、小さな部品を固定するために、狭ピッチに形成された突起を熱か
しめするには構造上限界があり、また、給電ブロックを含めた前記ひとかたまりを複数必
要とし、この複数対の給電ブロックに対応して大電流を供給する配線や分配装置が必要と
なるため、装置全体として高価なものになってしまう。この事情に鑑み、出願人はパルス
ヒート方式の熱かしめにおいて、単独のヒーターチップに複数の突起を設けるようにした
。
However, in this method, in order to fix small parts, there is a structural limit in heat caulking the protrusions formed at a narrow pitch, and a plurality of the masses including the power supply block are required. Since wiring and a distribution device for supplying a large current corresponding to the power supply block are necessary, the entire device becomes expensive. In view of this situation, the applicant has provided a plurality of protrusions on a single heater chip in the heat caulking of the pulse heat method.
図5に示すのが複数の突起を有するチップであり、突起先端が見える側からの斜視図で
描いてある。図5において符号81がヒーターチップであり、略コの字型に曲折した板状
の金属部材からなる。また符号81a、81bは、板状のヒーターチップの両端に位置す
る固定端であり、図示しない一対の電極にこれら固定端を固定することで、ヒーターチッ
プ81全体に電流を流す。
FIG. 5 shows a chip having a plurality of protrusions, which is drawn in a perspective view from the side where the tip of the protrusion can be seen. In FIG. 5,
また符号82、83、84、85は突起であり、これらの先端である作用面が被接合物
の突起に接触し、加熱しながら押圧する。ここでこれら突起の作用面は、被接合物の突起
を押圧しやすいようにドーム状の凹所が形成されている。またこれら突起は、板状のヒー
ターチップ本体と一体的に切削により立設されているため,切削加工が容易な四角柱とな
っているが、これが他の多角柱や円柱である場合もある。
しかしながら、このようなヒーターチップを用いて熱かしめ作業を行った場合、パルス
ヒート電源による電流が流れるのはほとんど板状の本体のみであり、突起82、83、8
4、85は加熱した板状の本体からの熱伝導により温度上昇しているに過ぎない。したが
って、前記板状の本体と各突起の先端とでは温度変化に時間差が生じ、瞬間的なな温度上
昇と温度コントロールを実現するパルスヒート方式のメリットが十分生かせない。また被
接合物の構造に起因して、加熱時に被接合物へ流出する熱量が各突起において均一でない
場合には、全ての被接合物の突起に対して好適な温度管理を行えない。
However, when a heat caulking operation is performed using such a heater chip, the current from the pulse heat power source flows almost only in the plate-shaped body, and the
Nos. 4 and 85 are merely raised in temperature by heat conduction from the heated plate-like main body. Therefore, there is a time difference in temperature change between the plate-shaped main body and the tip of each protrusion, and the merits of the pulse heat method that realizes instantaneous temperature rise and temperature control cannot be fully utilized. In addition, due to the structure of the object to be bonded, when the amount of heat flowing out to the object to be bonded during heating is not uniform in each protrusion, it is not possible to perform suitable temperature management for the protrusions of all the objects to be bonded.
本発明はこのような課題に対し、被接合物の複数の突起を同時に熱かしめ可能とすると
ともに、この複数の突起に対し均一で品質の良い熱かしめ作業を行えるようにしたもので
ある。
In order to solve such a problem, the present invention makes it possible to heat staking a plurality of protrusions of an object to be bonded simultaneously, and to perform a uniform and high-quality heat staking operation on the plurality of protrusions.
本発明は第1の態様として、一端から他端へ中間部を介して電流を流すことで抵抗発熱を得て、この発熱により前記中間部に設けた複数の突起を加熱し、この複数の突起の先端にある作用面を被接合物に同時に接触させて加熱する多点ヒーターチップであって、
前記中間部を、板状に形成した板状部と板状部の一方の面に形成した前記複数の突起で構成し、前記板状部の他方の面側から前記突起の個々に対応した凹所を形成し、
この凹所により、少なくとも突起直下の領域の一部において前記板状部の板厚部分を空間とし、前記中間部に流れる電流を前記突起と前記板状部に分流させることを特徴とする多点ヒーターチップ。を提供するものである。
As the present invention is the first aspect, with the resistance heating by passing a current through the intermediate portion from one end to the other, and heating the plurality of projections provided on the intermediate portion by the heating, the plurality of projections A multi-point heater chip that heats the work surface at the tip of the joint by simultaneously contacting the work piece to be joined,
The intermediate portion is constituted by a plate-like portion formed in a plate shape and the plurality of protrusions formed on one surface of the plate-like portion, and a recess corresponding to each of the protrusions from the other surface side of the plate-like portion. Forming a place,
This recess, and wherein the diverting plate thickness portion content of the plate-like portion and between empty, the current flowing through the intermediate portion to the plate portion and the protrusion in part of a region directly under at least the projections Multi-point heater chip to do. Is to provide.
また本発明は第2の態様として、前記凹所は、前記一端から他端へ流れる電流を横切る方向に形成され、対応する突起の直下の領域を含んだスリット状の凹所であり、対応する突起直下の領域以外では、前記板状部を板厚方向に貫通したスリットとし、前記板状部に流れる電流量と前記突起に流れる電流量を前記スリットの長さで調整可能とすることを特徴とする第1の態様として記載の多点ヒーターチップを提供するものである。 Further, as a second aspect of the present invention, the recess is a slit-like recess formed in a direction crossing the current flowing from the one end to the other end and including a region immediately below the corresponding protrusion. Except for the region directly under the protrusion, the plate-like portion is a slit penetrating in the plate thickness direction, and the amount of current flowing through the plate-like portion and the amount of current flowing through the protrusion can be adjusted by the length of the slit. The multipoint heater chip described as the first aspect is provided.
さらに本発明は第3の態様として、前記凹所は、対応する突起の作用面近傍まで達し、これにより門型となった突起が、前記スリット状の凹所を前記電流の方向に跨ぐように形成することを特徴とする第2の態様として記載の多点ヒーターチップを提供するものである。 Further, according to a third aspect of the present invention, the recesses reach the vicinity of the action surface of the corresponding protrusions, so that the gate-shaped protrusions straddle the slit-like recesses in the direction of the current. there is provided a multi-point heater chip according to Rukoto forming forms a second aspect, characterized.
本発明の第1の態様によれば、ヒーターチップの中間部を流れる電流が、板状部に立設した突起の根元の部分の空間で遮られ、電流の一部がこの空間を迂回するために前記突起を流れるので、突起自体の抵抗発熱が生じる。つまりパルスヒート電源の出力の制御で、突起自体の抵抗発熱を制御することが可能となり、熱かしめの品質の向上に寄与する。また、同時に複数個所の熱かしめを行うのに、ヒーターチップを複数かしめ用のものに交換するだけでよく、装置のコストを抑えることができる
According to a first aspect of the present invention, current flowing between portions in the heater chip, blocked by the space of the root portion of the projection erected on the plate-like portion, a portion of the current to bypass the space For this reason, since the protrusion flows, resistance heat generation of the protrusion itself occurs. That is, by controlling the output of the pulse heat power source, it becomes possible to control the resistance heat generation of the protrusion itself, which contributes to the improvement of the quality of heat caulking. Also, in order to perform heat caulking at a plurality of locations at the same time, it is only necessary to replace the heater chip with one for caulking, thereby reducing the cost of the apparatus.
本発明の第2の態様によれば、ヒーターチップの板状部に形成される空間を、電流を横切る方向のスリット状にして、このスリット状の空間の長さを調整することで、板状部の電流も一部遮ることができるので、より前記突起に流す電流の調整範囲が広がる。 According to the second aspect of the present invention, the space formed in the plate-like portion of the heater chip is formed into a slit shape in the direction crossing the current, and the length of the slit-like space is adjusted to obtain a plate shape. since part of the current is also Ru can intercept part extends adjustment range of the current flowing more said projections.
本発明の第3の態様によれば、ヒーターチップの板状部に形成された突起に流れる電流の流路の断面積を小さくすることができるので、前記突起に流す電流量の調整範囲が広がり、より熱かしめ時の温度制御が精密に行えるようになる。 According to the third aspect of the present invention, since the cross-sectional area of the flow path of the current flowing through the protrusion formed on the plate-like portion of the heater chip can be reduced, the adjustment range of the amount of current flowing through the protrusion is widened. more temperature control during thermal caulking is allow precise.
次に添付図面を参照して本発明に係る多点ヒーターチップの実施形態を詳細に説明する
。図1は本発明の一実施形態の熱圧着装置の要部を示す側面図である。図1において1は
ヒーターチップであり、略コの字型に曲折した板状の金属からなり、その両端は一対の給
電ブロック2a、2bに固定されている。また一対の給電ブロック2a、2bは絶縁ブロ
ック3に互いが絶縁された状態で固定され、さらに絶縁ブロック3はロッド4に固定され
ており、このロッド4は図示しない制御部からの指令で駆動する駆動手段5によって上下
方向に移動する。
Next, an embodiment of a multipoint heater chip according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side view showing a main part of a thermocompression bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
また一対の給電ブロック2a、2bには給電ケーブル6a、6bの一端が接続されてお
り、これらの他端はパルスヒート電源7の出力端子7a、7bに接続されている。さらに
ヒーターチップ1の中間部上面には熱電対8が固着されており、この熱電対8のリード8
aはパルスヒート電源7の端子7cに接続されている。一方ロッド4と絶縁ブロック3と
を貫通して一端のノズル11aがヒーターチップ1に向けられたチューブ11が設けられ
ており、このチューブ11の他端は図示しないエア供給手段に接続されている。
Further, one end of power supply cables 6 a and 6 b is connected to the pair of
a is connected to the
ヒーターチップ1の下方には被接合部材が配置されるが、この例の場合2個の樹脂部材
9、10が図示しないステージ上に載置された状態が示されている。一方の部材9には複
数の突起9a、他方の部材10には複数の孔10aが形成されており、突起9aを孔10
aに貫通させた状態になっている。例えばカメラ付き携帯電話の樹脂製ケースの内面側に
、カメラ用のレンズ組立を固定する場合等にこのような組立形態が見られるが、部材10
は樹脂である場合だけでなく、全部あるいは一部が金属である場合もあり、ヒーターチッ
プ1が被接合部材に接触することによる熱の流出量が各突起で均一でない場合がある。
A member to be joined is disposed below the
It is the state penetrated by a. For example, such an assembly form can be seen when a camera lens assembly is fixed to the inner surface side of a resin case of a camera-equipped mobile phone.
May be not only resin but also all or part of it may be metal, and the amount of heat flowing out when the
ここで電源7に出力指令が出されると。一対の給電ブロック2a、2bに通電が行われ
る。この通電によりヒーターチップ1の一端から他端には大電流が流れ、ヒーターチップ
1は抵抗発熱により急激に温度上昇する。このときヒーターチップ1に固着された熱電対
8が温度情報をパルスヒート電源7に還すので、パルスヒート電源7はヒーターチップ1
の温度に基づいて出力電流を帰還制御する。また、一回の接合の過程で時間の経過ととも
に最適の温度にヒーターツール1の温度を上下させるように、パルスヒート電源7は予め
設定した温度プロファイルを記憶しておき、このプロファイルに基づいた帰還制御を行う
。また、素早く温度を下降させるには、ノズル11aからヒーターチップ1へのエアの噴
出を利用する。
When an output command is issued to the
The output current is feedback controlled based on the temperature. Further, the pulse
次にこの通電されたヒーターチップの電流の流れを図2を用いて説明する。図2は本発
明の第1の態様に係るヒーターチップを示すもので、本図ではこのヒーターチップを符号
101で示す。図2において、図2(a)はヒーターチップ101を被接合物の方向から
見て描いたもの、図2(b)は図2(a)に示された面X−Xでの断面図である。図2に
おいて101aはヒーターツール101の一端、101bは他端であり、この両者が一対
の給電ブロックに接続されて通電される。また本発明の場合、この通電による電流の正逆
方向、および直流か交流か、ならびにパルス状か否かは問わない。
Next, the current flow of the energized heater chip will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a heater chip according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2A is a drawing of the
ここで仮にこの瞬間において一端101aから他端101bへ向かって電流が流れてい
るとし、その流れを模式的に矢印アで示す。電流は、ヒーターチップ101の中間部10
1cを流れるが、この板状の中間部101cにおいて、図2(a)では点線の四角、図2
(b)では符号31、32で示す位置に空間(凹所)が形成されている。このため、これ
を迂回する電流が突起内を流れることになる。
Here, it is assumed that a current flows from one
1c. In this plate-like
In (b), spaces (recesses) are formed at positions indicated by
次に図3を用いて本発明の第2の態様について説明する。図3は本発明の第2の態様に
係るヒーターチップを被接合物の方向から見て描いたものであり、このヒーターチップを
符号102で示す。ここでも電流の流れを模式的に矢印イで示す。本態様では前記空間を
電流を横切る方向のスリット41、42、43、44としており、スリット42はスリッ
ト41、44よりも短く、スリット43はスリット41、44よりも長く形成してある。
なお、各突起の立設部(突起直下)以外の領域では、これらスリットは中間部102cを
板厚方向に貫通している。
Next, the second aspect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the heater chip according to the second embodiment of the present invention as viewed from the direction of the object to be joined. Again, the flow of current is schematically indicated by arrows a. In this embodiment, the space is made into
Note that, in the region other than the standing portion of each protrusion (just below the protrusion), these slits penetrate the intermediate portion 102c in the plate thickness direction.
そのため、各突起の立設部(突起直下)以外の領域のスリットの長さを変えることにより、板状部の部分的な断面積が調整されることになり突起に流れる電流量を調整する事ができる。 Therefore, by changing the length of the slits in the areas other than the standing part of each protrusion (directly under the protrusion), the partial cross-sectional area of the plate-like part is adjusted, and the amount of current flowing through the protrusion can be adjusted. Can do.
次に図4を用いて本発明の第3の態様について説明する。図4は本発明の第3の態様に
係るヒーターチップを示すものであり、このヒーターチップを符号103で示す。またこ
こでも電流の流れを矢印ウで示す。図4において図4(a)はヒーターチップを被接合物
の方向から見て描いたものであり、図4(b)は図4(a)に示された面Y−Yでの断面
図である。
Next, a third aspect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a heater chip according to the third embodiment of the present invention, and this heater chip is denoted by
ここで、各突起の立設部(突起直下)以外の領域では、各スリットは前述の第2の態様と同等であるが、図4(b)を見て分かるように各突起の立設部においては、スリットは突起の先端方向に深く延びて作用面近傍にまで空間を形成し、この空間により門型となった突起部は、前記スリットを電流が流れる方向に跨ぐような状態となっている。したがって、これら突起部の電流の流路の断面積を変化させることができ、コントロールする温度の範囲が広がる。また電流の変化に対して敏感な温度変化が得られるようになる。 Here, in the areas other than the standing portions of the protrusions (directly below the protrusions), the slits are equivalent to the second aspect described above, but as shown in FIG. In this case, the slit extends deeply in the direction of the tip of the protrusion to form a space near the working surface, and the protrusion formed into a gate shape by this space is in a state of straddling the slit in the direction in which the current flows. Yes. Therefore, the cross-sectional area of the current flow path of these protrusions can be changed, and the temperature range to be controlled is expanded. Also, a temperature change that is sensitive to changes in current can be obtained.
以上本発明の実施の形態を説明したが、ヒーターチップに形成する突起は四角柱に限定
するものではなく、他の多角柱や円柱、楕円柱でもよく、突起全体の形状が多角錐や円錐
状でもよく、それらの組合わせでもよい。また、図では突起の先端を平面に描いているが
、個々の熱かしめに好適な形状に加工すればよい。さらに複数の突起は4個に限らず、2
個以上の任意の数を適用しても同様の効果を奏することは言うまでもない。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the protrusion formed on the heater chip is not limited to a quadrangular prism, and may be another polygonal column, a cylinder, or an elliptical column, and the shape of the entire protrusion is a polygonal pyramid or a cone. However, it may be a combination thereof. Moreover, although the front-end | tip of protrusion is drawn on the plane in the figure, what is necessary is just to process into a shape suitable for each heat crimping. Furthermore, the number of the plurality of protrusions is not limited to four, and two
It goes without saying that the same effect can be obtained even if any number of the number is applied.
1、81、101、102、103 ヒーターチップ
2a、2b 給電ブロック
3 絶縁ブロック
4 ロッド
5 駆動手段
6a、6b 給電ケーブル
7 パルスヒート電源
8 熱電対
9、10 被接合物
21〜24、51〜54、82〜85 突起
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記中間部を、板状に形成した板状部と板状部の一方の面に形成した前記複数の突起で構成し、前記板状部の他方の面側から前記突起の個々に対応した凹所を形成し、
この凹所により、少なくとも突起直下の領域の一部において前記板状部の板厚部分を空間とし、前記中間部に流れる電流を前記突起と前記板状部に分流させることを特徴とする多点ヒーターチップ。 Resistive heat is obtained by passing an electric current from one end to the other end through the intermediate portion, and the plurality of protrusions provided on the intermediate portion are heated by this heat generation, and the working surfaces at the tips of the plurality of protrusions are joined. It is a multi-point heater chip that heats by touching an object at the same time,
The intermediate portion is constituted by a plate-like portion formed in a plate shape and the plurality of protrusions formed on one surface of the plate-like portion, and a recess corresponding to each of the protrusions from the other surface side of the plate-like portion. Forming a place,
By this recess, the plate thickness portion of the plate-like portion is made a space in at least a part of the region immediately below the protrusion, and the current flowing through the intermediate portion is divided into the protrusion and the plate-like portion. Heater chip.
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