加热器卡式组件的制作方法及加热器卡式组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及加热器卡式组件的制作方法及加热器卡式组件。该加热器卡式组件包括：烙头(16)，具有划定焊接面的远端部和划定突芯(22)的基端部；强磁性材料的发热体(24)。发热体(24)通过冲压工艺形成，以便形成为覆盖烙头(16)的突芯(22)的形状。发热体(24)被钎焊于突芯(22)。在发热体(24)的外周安装有线圈绕组(32)。护罩(40)安装于线圈绕组(32)、发热体(24)及烙头(16)的基端部，从而形成烙头组件。烙头组件被插入圆筒状套筒(48)的远端部。线圈绕组(32)连接于位于圆筒状套筒(48)基端部的连接器组件(50)。由此，加热器卡式组件既能稳定地维持高品质，又能廉价地量产。
【专利说明】加热器卡式组件的制作方法及加热器卡式组件 【技术领域】
[0001] 本发明涉及加热器卡式组件的制作方法及加热器卡式组件。 【背景技术】
[0002]目前，各种各样的产业用和兴趣用的焊台被利用。在该领域中，烙头的温度控制是 对焊接部的品质造成影响的重要功能。为了适合于特定的应用领域，具有不同的熔融温度 和物理性质的多种焊料被利用。而且焊接时还利用有助于焊接工艺的各种化学组合物。化 学组合物包含助焊剂及清洗剂。由于涉及高温度、腐蚀性物质及各种金属，因此，焊接工艺 对位于连接于焊台的焊接卡式件的远端部的烙头而言，本来便是破坏性的。为此，便提出了 能够装卸的焊接卡式件、以及多种焊台与焊接手柄。该卡式件与提供各种适合于特定种类 的焊接作业的形状的情形同样地能够拆卸以便于更换。
[0003] 在多个应用领域中，烙头采用允许具有设置在烙头内部的发热体与温度传感器的 结构的尺寸。温度传感器将烙头温度的反馈提供给焊台。焊台能够调整对发热体的电力供 应，以维持所需的温度水准。在烙头中设置温度传感器的结构的一例在美国专利第7679032 号公报（以下，简称为"专利文献1"）中已有记载。
[0004] 但是，基于若干的微细或极细微的焊接作业，烙头的尺寸会受到限制。其结果，由 于结构上的限制，便无法在烙头中设置温度传感器。为了此类形式的需求，可通过利用强磁 性体的居里点的功效来提供烙头的温度控制，该强磁性体的居里点的功效用于提供使用感 应电流加热方法的自调温控制。利用感应电流的各种自调温烙头的结构及其作用原理在美 国专利第4256945号公报（以下，简称为"专利文献2"）及美国专利第4745264号公报（以 下，简称为"专利文献3)中已有公开。所述专利文献2、3尤其是专利文献3公开了延伸设 置在烙头中的延伸设置部、设置在该延伸设置部外周的发热体、设置在发热体外周的线圈 绕组。
[0005] 如上所述，专利文献3中公开了若干的发热体结构及护罩的结构。但是，很难说这 些结构都是既维持高尺寸精度或组装精度又廉价且容易量产的结构。
【发明内容】
[0006] 本发明鉴于上述课题而作，其目的在于提供一种既能维持高尺寸精度或组装精度 又能廉价且容易量产的加热器卡式组件的制作方法及加热器卡式组件。
[0007] 为达到上述目的，本发明的一方面涉及加热器卡式组件的制作方法，所述加热器 卡式组件用于与电感耦合焊台一起使用，该制作方法的特征在于：形成具有划定焊接面的 远端部和划定突芯的基端部的烙头，通过冲压工艺形成发热体，以便将强磁性材料的该发 热体形成为覆盖所述烙头的所述突芯的形状，将所述发热体钎焊于所述突芯，将线圈绕组 (coilwinding)安装于所述发热体的外周，将护罩安装于所述线圈绕组、所述发热体及所 述烙头的基端部，以便由所述线圈绕组、所述发热体、所述烙头及所述护罩来形成烙头组 件，将所述烙头组件插入到套筒的远端部，将所述烙头组件的线圈绕组连接于位于所述套 筒的基端部的连接器组件。该方案中，通过利用冲压工艺形成发热体，从而容易制造小型的 发热体。因此，有助于制品的小型化。而且，通过采用冲压工艺，能够尽可能简化或省略发 热体的精加工等。因此，有助于制造成本的低廉化。此外，由于发热体被钎焊于突芯，因此 发热体的对突芯的导热效率提高。而且，由线圈绕组、发热体、烙头及护罩形成烙头组件，并 且将该烙头组件插入到套筒的远端部，因此作业性提高，组装作业也变得容易。
[0008] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，所述烙头由从以下的组中选择的材料形 成，所述组是由经铸造的铜、铜合金、银及银合金、经机械加工的铜、铜合金、银及银合金、以 及经烧结的铜、铜合金、银及银合金构成的组，所述发热体由铁-镍合金形成。该方案中，烙 头由导热率高的材料构成，因此与发热体被钎焊于突芯的做法相辅相成地，提高了导热效 率，焊接作业时的温度恢复性能得以提高。而且，由于发热体由铁-镍合金形成，因此只要 变更镍的含量，便能够容易地变更居里温度的设定。因此，发热体的品质管理及规格的设定 或变更变得容易。
[0009] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，以所述发热体的厚度在0. 05mm至0. 15mm 的范围的方式由铁-镍合金材料的片材形成所述发热体。该方案中，以13. 56MHz的电源通 电时提供最佳的温度控制。
[0010] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，将所述发热体安装到所述突芯前，在 1050°C至1200°C之间的氢气氛的炉中对所述发热体进行加热处理。该方案中，通过加热处 理，能够恢复或强化发热体的磁特性。即，在采用冲压工艺的情况下，铁镍合金材料的磁特 性有时会发生劣化，但通过本方案的加热处理，发热体的磁特性可较佳地复原或提高。
[0011] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，将从铁、铁合金、烧结铁、镍及钴以及它们 的合金中选择的涂覆材料涂覆于所述烙头的所述远端部。采用该方案，能够提高烙头的耐 久性。
[0012] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，所述线圈绕组由直径为0. 2_且经绝缘处 理的银、铜或镀镍的铜的线材形成为13. 5匝至18. 5匝的两层。采用该方案，能够提高发热 体的阻抗，从而能够发挥更高的升温性能。
[0013] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，所述线圈绕组由直径为0. 15_至0. 25_ 且经绝缘处理的银、铜或镀镍的铜的线材形成。
[0014] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，将预先被卷绕后的所述线圈绕组安装于所 述突芯的外周。采用该方案，线圈绕组的组装作业变得容易。
[0015] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，在所述冲压工艺中，形成具有封闭基端部 的端壁部的所述发热体。采用该方案，起到在钎焊时限制钎材从发热体突出的阻流功能，具 有使钎焊变得容易的优点。而且，端壁部有助于提高发热体的磁通量密度。
[0016] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，在所述冲压工艺中，形成远端上具有环状 的凸缘的所述发热体。该方案中，发热体的主体部分、凸缘及护罩围绕线圈绕组，从而能够 提供能将磁通量密度维持得较高的组装结构。并且，通过冲压工艺，能够容易且精确地制造 构成该组装结构的凸缘。此外，具备如上所述的凸缘或端壁部的圆筒形状的发热体是整体 呈高筒礼帽形状的零件，形状稳定。因此，发热体的形状管理也变得容易，能够抑制量产时 发热体的品质偏差。因此，基于压制加工还能够提高发热体的成品率。而且，发热体的处理 变得容易。此外，由于由线圈绕组、发热体、烙头及护罩构成烙头组件，并且将该烙头组件插 入到套筒的远端部，因此作业性提高，组装作业也变得容易。
[0017] 优选的加热器卡式组件的制作方法中，所述护罩是将片状的磁性体卷绕在所述线 圈绕组的外周上而成的部件。采用该方案，利用护罩来包覆线圈绕组外周的作业变得容易， 作业性提高。因此，能够有助于制造成本的低廉化。而且，通过卷绕作业，能够紧缚线圈绕 组，因此还有能够抑制线圈绕组散开的优点。
[0018] 本发明的另一方面涉及加热器卡式组件，其与电感耦合焊台一起使用，其特征在 于包括：烙头，具有划定焊接面的远端部和划定突芯的基端部；发热体，通过冲压而形成， 以便将强磁性材料的该发热体形成为覆盖所述烙头的所述突芯的形状，且该发热体被钎焊 于所述突芯；线圈绕组，安装于所述发热体的外周；护罩，安装于所述线圈绕组、所述发热 体及所述烙头的基端部；套筒，其远端部插入有由所述线圈绕组、所述发热体、所述烙头及 所述护罩形成的烙头组件；连接器组件，设置于所述套筒的基端部，与所述烙头组件的所述 线圈绕组连接。该方案中，由于发热体通过冲压工艺形成，因此发热体的小型化、低廉化变 得容易。因此，有助于制品的小型化。而且，由于发热体被钎焊于突芯，因此发热体的对突 芯的导热效率提_。
[0019] 优选的加热器卡式组件中，所述烙头由从以下的组中选择的材料形成，所述组是 由经铸造的铜、铜合金、银及银合金、经机械加工的铜、铜合金、银及银合金、以及经烧结的 铜、铜合金、银及银合金构成的组，所述发热体以发热体的厚度在〇? 05mm至0? 15mm的范围 的方式由铁-镍合金材料的片材形成，所述线圈绕组由直径为〇.2mm且经绝缘处理的银、 铜、镀镍的铜的线材形成为13. 5匝至18. 5匝的两层，所述发热体安装到所述突芯前，在 1050°C至1200°C之间的氢气氛的炉中被加热处理。该方案中，发热体以厚度在0. 05mm至 0. 15mm的范围的方式由铁-镍合金材料的片材形成，因此以13.56MHz电源通电时提供最 佳的温度控制。而且，由于线圈绕组由直径为〇. 2mm且经绝缘处理的银、铜、镀镍的铜的线 材以13. 5匝至18. 5匝形成为两层，因此发热体的阻抗提高，能够发挥更高的升温性能。此 夕卜，即使发热体的磁特性在冲压工艺时发生劣化，也能使发热体的磁特性较佳地复原及提 高，从而能够发挥所需的功能。
[0020] 优选的加热器卡式组件中，所述发热体在远端上具有朝着所述护罩的内周向外周 侧突出的环状的凸缘。该方案中，发热体的主体部分、凸缘及护罩围绕线圈绕组，从而能够 提供能将磁通量密度维持得较高的组装结构。
[0021] 优选的加热器卡式组件中，所述护罩是将片状的磁性体卷绕在所述线圈绕组的外 周上而成的部件。采用该方案，利用护罩来包覆线圈绕组外周的作业变得容易，作业性提 高。因此，能够有助于制造成本的低廉化。而且，通过卷绕作业，能够紧缚线圈绕组，因此还 有能够抑制线圈绕组散开的优点。
[0022] 而且，优选的加热器卡式组件中，所述发热体具有封闭该发热体的基端的端壁部。 采用该方案，起到在钎焊时限制钎材从发热体突出的阻流功能，具有使钎焊变得容易的优 点。而且，端壁部有助于提高发热体的磁通量密度。此外，具备如上所述的凸缘或端壁部的 圆筒形状的发热体是整体呈高筒礼帽形状的零件，形状稳定。因此，发热体的形状管理也变 得容易，能够抑制量产时发热体的品质偏差。因此，基于压制加工还能够提高发热体的成品 率。而且，发热体的处理变得容易。此外，由于由线圈绕组、发热体、烙头及护罩构成烙头组 件，并且将该烙头组件插入到套筒的远端部，因此作业性提高，组装作业也变得容易。
[0023] 以下的附图并非通过测量而得，其只不过是为了一般性地说明本发明的原理而被 表示的图。前述的本发明的特征及优点以及本发明的其他特征或优点，根据以下的例示的 【具体实施方式】的说明及其附图，将会更完整地得以理解。 【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1图示焊台、手柄及具有例示的烙头的加热器卡式组件。
[0025] 图2是图1的加热器卡式组件的远端部的局部剖视图。
[0026] 图3A是加热器卡式组件的远端部的各构成部件的分解图，图3B是表示图3A的加 热器卡式组件中组装发热体后的组装工序的分解图。
[0027] 图4A是将别的结构的加热器卡式组件的远端部的构成部件的一部分剖断表示的 要部放大图，图4B是图4A的各构成部件的分解图，图4C是表示图4A的加热器卡式组件中 组装发热体之后的组装工序的分解图。
[0028] 图5是温度对镍含量的图形，表示能够用于形成图2、3及4中图示的强磁性发热 体的各种铁-镍组合的居里点。
[0029] 图6A是表示以往技术的卡式件的作业及温度恢复的温度对时间的图形，图6B是 表示本发明的卡式件的作业及温度恢复的温度对时间的图形。 【具体实施方式】
[0030] 本发明涉及强磁性发热体的形成方法及通过该方法形成的各种发热体的结构。由 此，能够制作能够与感应电流焊台一起使用的可拆卸的烙头，该烙头用于提供为了焊接温 度的适用范围而改善的自调温烙头。理想或例示的实施方式利用叙述形成强磁性发热体的 上下文来说明。该强磁性发热体可作为烙铁的烙头及除焊嘴的各种结构而被使用。强磁性 发热体采用冲压而被形成，通过对平坦的强磁性体的片材进行模压，而形成一般的小的高 筒礼帽形状（tinystovepipetophat),亦即形成具有封闭基端部的端壁部且在远端具有 环状的凸缘的盖体。发热体被设置且被钎焊在从烙头的基部侧延伸的铜芯上。感应线圈在 被封入电磁屏蔽（护罩）中之前，被卷绕或被设置在发热体的周围。通过改变发热体的强 磁性材料的镍的比例，能够获得特定的自调温，其他的烙头组件的零件能够相互更换。
[0031] 图1表示与手柄12连接的焊台10,该手柄12用于接受具有例示的烙铁的烙头16 的加热器卡式（cartridge)组件14。卡式组件14在烙头16发生磨损时，或其他烙头形状 更适合于特定的焊接作业时，被拆卸而能够与其他卡式组件14交换。焊台10将高频AC电 流提供给加热器卡式组件14。理想的实施例中，焊台10将13. 56MHz的AC电流提供给加热 器卡式组件14。
[0032] 以下的说明中，将烙头16的顶尖侧暂设为远端，将其相反侧暂设为基端。
[0033] 加热器卡式组件14的构成部件参照提供加热器卡式组件14的远端的一部分（后 述的烙头组件）的剖面图的图2、与提供烙头组件的分解图的图3A、图3B来表示。烙头16 具有远端部。如图2及图3A所示，远端部形成有两侧平坦的焊接面18。应理解的是，该特 定结构的焊接面18的形状仅为例示，也可为包含尖锐的形状、圆形、弯曲的远端或平坦面 的其他形状。烙头16具有在烙头16的轴向中间部分划定阶差20 (图3A)的基端部。基端 部一般划定圆柱状的突芯22。突芯22与烙头16的远端侧同心地形成。烙头16理想的是 由经铸造或机械加工的铜、经烧结的铜、铜合金、银或银合金制造，划定焊接面18的远端部 由铁、铁合金、经烧结的铁、镍及钴、或者这些材料中的两种以上的合金的薄层所包覆。
[0034]如图2及图3A、图3B所示，发热体24以覆盖烙头16的整个突芯22的方式构成。 发热体24具有凸缘26、中央圆筒部28、端壁部30。中央圆筒部28构成发热体24的主体。 凸缘26较小。而且，凸缘26在中央圆筒部28的远端朝外地形成。端壁部30为平坦的部 位。而且，端壁30堵塞中央圆筒部28的基端。发热体24紧密地嵌合于并钎焊于烙头16 的突芯22上。具有导线36及38的线圈绕组32被卷绕在发热体24的周围，或者独立形成 之后插入在发热体上。接下来，将护罩40安装于线圈绕组32与突芯22、烙头16的一部分 上。护罩40与发热体24 -同形成用于封闭由线圈绕组32产生的电磁场的、包绕线圈绕 组32的磁障。护罩40能够如此般包含第一圆筒部42、锥部44及第二圆筒部46。当将烙 头16、发热体24、线圈绕组32及护罩40予以组合时，便形成烙头组件。烙头组件的基端部 (突芯22)被插入到圆筒状套筒48(图1)的远端。导线36及38在该套筒48中沿轴向延 伸，且与位于套筒基端部的连接器组件50相连。套筒48的基端部被插入到手柄12中的轴 向的开口部，其包含意图提供用于将线圈绕组42连接于焊台10的电源的电触点的已知设 计的连接器组件50。
[0035] 图4表示加热器卡式组件的其他结构。该其他结构的加热器卡式组件114对于烙 头16以及突芯22、发热体24、线圈绕组32,具有相同的结构。主要的不同点是护罩140的 形状。图2及图3的加热器卡式组件14具有呈阶状的结构的护罩40,与此相对，（图4的） 护罩140呈一定直径的圆筒状。一定直径的圆筒状护罩140更容易制作及安装到线圈绕组 32,不会损害磁屏蔽性能。
[0036] 烙头16能够由经机械加工或铸造或烧结的铜、铜合金、银或银合金形成，露出的 远端部通过镀覆、烧结、蒸镀等已知的方法，例如由铁或铁合金包覆。
[0037] 发热体24由铁镍合金材料的片材通过冲压形成为最终形状。例示的实施例中，将 0. 12mm厚的铁镍合金材料的片材冲压形成0. 1mm厚的发热体24。作为冲压工艺的结果，铁 镍合金材料的磁特性会发生劣化。磁特性较为理想的是通过加热处理或退火工艺而复原。 退火工艺在氢气氛中的炉中进行,发热体24在1050°C至1200°C之间至少加热20分钟至约 4小时左右，随后进行缓冷。发热体24较为理想的是具有0.05mm至0. 15mm的厚度，该范围 在以13. 56MHz电源通电时提供最佳的温度控制。
[0038] 烙头16的温度在利用焊台对线圈绕组32进行通电而激发发热体时，通过发热体 24的铁镍合金的居里温度进行控制。图5提示了表示可用于形成图3及图4所示的强磁 性发热体24的各种铁镍组合的居里点的温度对镍含量的图形。根据图5的图形中提示的 信息的利得，通过改变发热体24的铁镍合金的镍含量，能够形成各种自调温加热器卡式组 件14以用于一个焊台。因此，为了提示烙头温度的较佳范围，在下述表中提示用于所需加 热器温度的镍含量（重量比）。
[0039]表1
[0040]
【权利要求】
1. 一种加热器卡式组件的制作方法，所述加热器卡式组件用于与电感耦合焊台一起使 用，该制作方法的特征在于： 形成具有划定焊接面的远端部和划定突芯的基端部的烙头， 通过冲压工艺形成发热体，以便将强磁性材料的该发热体形成为覆盖所述烙头的所述 突芯的形状， 将所述发热体钎焊于所述突芯， 将线圈绕组安装于所述发热体的外周， 将护罩安装于所述线圈绕组、所述发热体及所述烙头的基端部，以便由所述线圈绕组、 所述发热体、所述烙头及所述护罩来形成烙头组件， 将所述烙头组件插入到套筒的远端部， 将所述烙头组件的线圈绕组连接于位于所述套筒的基端部的连接器组件。，
2. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 所述烙头由从以下的组中选择的材料形成，所述组是由经铸造的铜、铜合金、银及银合 金、经机械加工的铜、铜合金、银及银合金、以及经烧结的铜、铜合金、银及银合金构成的组， 所述发热体由铁-镍合金形成。
3. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 以所述发热体的厚度在0. 05mm至0. 15mm的范围的方式由铁-镍合金材料的片材形成 所述发热体。
4. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 将所述发热体安装到所述突芯前，在1050°C至1200°C之间的氢气氛的炉中对所述发 热体进行加热处理。
5. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 将从铁、铁合金、烧结铁、镍及钴以及它们的合金中选择的涂覆材料涂覆于所述烙头的 所述远端部。
6. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 所述线圈绕组由直径为〇. 2mm且经绝缘处理的银、铜或镀镍的铜的线材形成为13. 5匝 至18. 5匝的两层。
7. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 所述线圈绕组由直径为〇? 15mm至0? 25mm且经绝缘处理的银、铜或镀镍的铜的线材形 成。
8. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 将预先被卷绕后的所述线圈绕组安装于所述突芯的外周。
9. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 在所述冲压工艺中，形成具有封闭基端部的端壁部的所述发热体。
10. 根据权利要求1所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 在所述冲压工艺中，形成远端上具有环状的凸缘的所述发热体。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的加热器卡式组件的制作方法，其特征在于： 所述护罩是将片状的磁性体卷绕在所述线圈绕组的外周上而成的部件。
12. -种加热器卡式组件，与电感耦合焊台一起使用，其特征在于包括： 恪头，具有划定焊接面的远端部和划定突芯的基端部； 发热体，通过冲压而形成，以便将强磁性材料的该发热体形成为覆盖所述烙头的所述 突芯的形状，且该发热体被钎焊于所述突芯； 线圈绕组，安装于所述发热体的外周； 护罩，安装于所述线圈绕组、所述发热体及所述烙头的基端部； 套筒，其远端部插入有由所述线圈绕组、所述发热体、所述烙头及所述护罩形成的烙头 组件； 连接器组件，设置于所述套筒的基端部，与所述烙头组件的所述线圈绕组连接。
13. 根据权利要求12所述的加热器卡式组件，其特征在于： 所述烙头由从以下的组中选择的材料形成，所述组是由经铸造的铜、铜合金、银及银合 金、经机械加工的铜、铜合金、银及银合金、以及经烧结的铜、铜合金、银及银合金构成的组， 所述发热体以发热体的厚度在〇. 〇5mm至0. 15mm的范围的方式由铁-镍合金材料的片 材形成， 所述线圈绕组由直径为〇. 2mm且经绝缘处理的银、铜、镀镍的铜的线材形成为13. 5匝 至18. 5匝的两层， 所述发热体安装到所述突芯前，在1050°C至1200°C之间的氢气氛的炉中被加热处理。
14. 根据权利要求12所述的加热器卡式组件，其特征在于： 所述发热体具有封闭该发热体的基端的端壁部。
15. 根据权利要求12所述的加热器卡式组件，其特征在于： 所述发热体在远端上具有朝着所述护罩的内周向外周侧突出的环状的凸缘。
16. 根据权利要求12至15中任一项所述的加热器卡式组件，其特征在于： 所述护罩是将片状的磁性体卷绕在所述线圈绕组的外周上而成的部件。
【文档编号】B23K3/02GK104439594SQ201410483570
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】宫崎充彦, 根本尚生 申请人:白光株式会社