JP2010105029A - はんだ取扱い器機用熱伝導部材、該熱伝導部材を備えた電気はんだこておよび電気除はんだ工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のはんだ取扱い器機用熱伝導部材は、発熱体を収納する穴が形成された本体部3、3’と、本体部3、3’の穴3aに圧入される略筒状のパイプ4とを有するはんだ取扱い器機用熱伝導部材であって、パイプ4は、銅または銅合金により略筒状に形成されるとともに、その内周面および外周面に酸化アルミニウム皮膜4cが成膜されたものである。
【選択図】図2
Description
つまり、パイプの内周面および外周面に極めて安定な酸化アルミニウム皮膜が成膜されているので、発熱体の発熱による高温環境下にさらされても、この酸化アルミニウム皮膜によって、本体部の穴の内周面の酸化を抑制することが可能である。しかも、パイプは熱伝導率の高い銅または銅合金を基材として形成されているので、発熱体が発した熱はパイプによって効率よく伝導され、本体部に伝導される。したがって、本体部の酸化の抑制と、熱伝導特性の向上とを両立させることができる。
図1は、実施の形態1のパイプ4が圧入された状態のこて先3の側面図である。図2は、実施の形態1のパイプ4が圧入された状態のこて先3の断面図である。
表1に示されるように、銅とステンレス鋼との間には、材質の違いによる熱膨張率に差が存在する。温度変化に伴う膨張収縮について、銅製のこて先の内部に銅製のパイプ4を圧入した場合と、銅製のこて先にステンレス鋼製のパイプを圧入した場合とを比較すると、ステンレス鋼製のパイプの方が大きく膨張収縮を繰り返す。つまり、銅製のこて先にステンレス鋼製のパイプを採用する場合には、こて先とパイプとの間で膨張収縮に差が生じることを考慮して、パイプがややこて先の収容穴より小さめに設計される。そのため、こて先の収容穴の表面とパイプとの密着性が劣ってしまい、ヒータからこて先への熱伝導効率が低下しやすい。しかも、パイプとこて先の収容穴の表面との間に隙間が生じるため、こて先の収容穴の表面が酸化しやすく、さらに、酸化物スケールを除去すると、収容穴の径が変化するため、パイプの抜け落ちが生じやすくなる。
活性剤として塩化アンモニウムNH4Clを用いて、活性剤の熱分解で塩化水素ガスを発生させ、この塩化水素ガスが、金属ハロゲン化物としての浸透剤中のアルミニウム金属粉末と反応して塩化アルミニウムガスを生じさせる。
3HCl + Al → AlCl3 + 3/2 H2
活性化した塩化アルミニウムガスは固体のアルミナの隙間に充満して、処理対象物(銅)表面で活性なアルミニウム金属の析出を行う。
AlCl3 + 3/2 H2 → 3HCl + Al (還元反応)
AlCl3 → 3/2 Cl2 + Al (熱分解反応)
対象物(銅Cu)表面に析出した活性なアルミニウムAl金属が銅Cu内部に拡散して銅Cu−アルミニウムAl合金層が形成される。
実施の形態1のはんだ取扱い器機用パイプの酸化アルミニウム皮膜が、粉末パック法によるアルミナイズ処理により表面改質されたのち、大気中の酸素と反応し自然に成膜されたものであるのに対し、実施の形態2のパイプの酸化アルミニウム皮膜は、スラリー・コート法によるアルミナイズ処理により表面改質されたのち、大気中の酸素と反応し自然に成膜されたものである。
図14は、こて先の温度変化と、はんだ付け対象ワークの温度変化を測定する際の試験器具を説明するための図である。
試験用ワークA(図14中、符号113で示される)は、サイズの異なる試験用ワークA1と試験用ワークA2とを含む。試験用ワークA1は、長さ110mm、幅110mm、厚さ2mmのガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張プリント配線基板の両表面銅箔が10mm角にエッチングで区切られており、その個々に区切られた小領域の中央に外径φが1.5mmの円筒形スルーホールピンが貫通固定され、表面に径φが2.0mmの銅製こて先接触部が設けられたものである。試験用ワークA2は、試験用ワークA1の円筒形スルーホールピンの外径と銅製のこて先接触部の径を変えたものであり、円筒形スルーホールピンの外径φが2.0mm、銅製のこて先接触部の径φが3.0mmである。それぞれのワークの裏面には、温度測定用のクロメル・アルメル熱電対が取り付けられており、これによって測定されたデータがコントローラ114に集められる。そして、コントローラ114は、試験用ワークA1と試験用ワークA2の温度を測定の順番に切り替えながらシーケンシャルな一つの温度信号としてレコーダ116に送る。
鉛フリーはんだを使用する場合、通常、はんだこては、こて先の温度が350℃程度で制御される。そのため、まず、電気はんだこてのこて先の温度を校正しながら350℃に設定した。具体的には、作業者が、こて先に取り付けられた熱電対112からの温度が無負荷状態で350℃になるように、レコーダ116を目視しながら、温度制御ユニット111aのボリュームを少しずつ上げて、電気はんだこてのこて先の温度の調整を行った。
図15および図16は、試験用ワークAおよび試験用ワークBに対して、こて先を当てて、模擬的なはんだ付け状態を作り出し、そのときのこて先の温度変化とワークの温度変化を表したグラフである。図15は従来と同様のステンレス製のパイプを用いた比較例の結果であり、図14は、銅により形成された筒状体の基材表面に酸化アルミニウム不動態皮膜を成膜した改質銅パイプを用いた実施例の結果である。なお、図15中のカーブTsはこて先の温度変化を示し、カーブBsは試験用ワークBの温度変化を示し、カーブAsは試験用ワークAの温度変化を示している。また、図16中のTcはこて先の温度変化を示し、カーブBcは試験用ワークBの温度変化を示し、カーブAcは試験用ワークAの温度変化を示している。なお、カーブAsおよびカーブAcは、試験用ワークAに対する20箇所の連続作業を、250℃および200℃の2種について連続的に記録した曲線である。
3’ 熱伝導スリーブ(本体部)
3a 収容穴(穴)
4 パイプ
41 絞込部
4a 銅層
4b 銅−アルミニウム合金層
4c 酸化アルミニウム不動態皮膜(酸化アルミニウム皮膜)
5 ヒータ(発熱体)
Claims (9)
- 発熱体を収納する穴が形成された本体部と、
該本体部の穴に圧入された筒状のパイプとを有するはんだ取扱い器機用熱伝導部材であって、
前記パイプは、銅または銅合金により形成された筒状体の内周面および外周面に酸化アルミニウム皮膜が成膜されたものであることを特徴とするはんだ取扱い器機用熱伝導部材。 - 前記酸化アルミニウム皮膜は、前記筒状体の表面にアルミナイズ処理を施すことで表面改質されたCu−Al合金層のアルミニウムが、大気中の酸素と反応して自然生成された酸化アルミニウムの不動態皮膜である請求項1記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
- 前記筒状体に施される前記アルミナイズ処理が、粉末パック法によるアルミニウム拡散浸透処理である請求項2記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
- 前記筒状体に施される前記アルミナイズ処理が、アルミニウム粉末とフラックスとの混合物を、前記筒状体の内周面および外周面に塗布後、加熱処理を施すことで表面改質されるものである請求項2記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
- 前記筒状体の一方の端部が、端へ向けて径が狭まるように絞り込み加工されている請求項1〜4のいずれか1項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
- 前記筒状体の他方の端部の横断面が、略4角形状に加工され、
加工後の端部における対角寸法が、中央部の外径より大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。 - 前記筒状体の他方の端部の外径が、端へ向けて広がるようなフレア状に加工されている請求項1〜5のいずれか1項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
- こて先またはこて先に連結される熱伝導スリーブを構成する請求項1〜7のいずれか1項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材と、
該はんだ取扱い器機用熱伝導部材の穴に挿入される発熱体とを備え、
前記はんだ取扱い器機用熱伝導部材によって伝えられた熱ではんだを溶融してはんだ付けする電気はんだこて。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材と、
該はんだ取扱い器機用熱伝導部材の穴に挿入される発熱体と、
前記はんだ取扱い器機用熱伝導部材によって伝えられた熱で溶融したはんだを吸引する吸引部材とを備えた電気除はんだ工具。
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