JP2017226009A - 半田ごて - Google Patents

Abstract

【課題】大出力のヒータ線を用いた半田ごてであっても、熱による温度センサの劣化を抑制し、大出力、かつ長寿命な半田ごてを提供する。【解決手段】先端で半田を溶融可能に構成されたこて先を備えた半田ごてであって、前記こて先は、熱伝導性材料からなるこて先本体と、前記こて先本体を加熱するヒータ線と、前記こて先の先端側の温度を検出する温度センサと、を少なくとも有し、前記こて先本体の内部には、前記ヒータ線を収容する第一の穴部と、前記温度センサを収容する第二の穴部とがそれぞれ独立して形成されてなる。【選択図】図２

Description

本発明は、半田ごてに関する。

従来から、半田ごてのこて先にあっては、熱伝導性の有する材料を長手方向に沿って延びる空洞を有するこて先本体とし、そのこて先本体の内部にヒータおよび温度制御用の温度センサを内蔵させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 このような構成の半田ごては、従来、ヒータ出力が例えば７０Ｗ〜１５０Ｗ程度であった。

一方、特に自動車の車載用電装品などの半田付けを行う際には、ヒータ出力が例えば３００Ｗ〜５００Ｗといった大出力の半田ごてを用いている。こうした大出力の半田ごてはヒータの温度が高く、ヒータの中心部では１０００℃程度まで達する。
半田ごての温度センサは、通常、熱電対が用いられており、ヒータの中心を貫通するように配線されている。一例として、一般的な素線径が０．６５の温度センサでは、常用の耐熱温度が６５０℃〜８５０℃程度である。このため、こうした大出力の半田ごてでは、ヒータ線の熱によって温度センサが耐久温度を超過し、短期間で温度センサが高熱により断線する虞があるといった課題があった。
また、従来の半田ごてのように、温度センサのリード線がヒータの中心を貫通するように配線されていると、大出力のヒータに通電させた際に、温度センサにノイズが加わり、正確な温度測定の妨げになるという課題もあった。

特開２００４−１７０６０号公報

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、大出力のヒータを用いた半田ごてであっても、熱による温度センサの劣化や、ヒータのノイズによる温度センサの測定精度の低下を抑制し、大出力、長寿命で、こて先の正確な温度測定が可能な半田ごてを提供することを目的とする。

すなわち、本発明の半田ごては、以下の構成を有する。
先端で半田を溶融可能に構成されたこて先を備えた半田ごてであって、前記こて先は、熱伝導性材料からなるこて先本体と、前記こて先本体を加熱するヒータと、前記こて先の先端側の温度を検出する温度センサと、を少なくとも有し、前記こて先本体の内部には、前記ヒータを収容する第一の穴部と、前記温度センサを収容する第二の穴部とがそれぞれ独立して形成されてなることを特徴とする。

実施形態の半田ごてによれば、こて先本体の内部にヒーターを収容する第一の穴部と、温度センサを収容する第二の穴部とをそれぞれ独立して形成した。これによって、ヒーターで生じた熱がダイレクトに温度センサのリード線に伝搬することを防止できる。

即ち、従来の半田ごてのように、ヒータに温度センサのリード線が直接露出する構成では、ヒータの熱がダイレクトに温度センサのリード線に伝搬し、温度センサが高熱に晒されることによる劣化促進や断線といったことが生じていた。

しかし、本実施形態のように、第一の穴部と第二の穴部とをそれぞれ独立して形成し、ヒーター、温度センサをそれぞれ収容することによって、ヒーターで生じた熱がダイレクトに温度センサに伝搬することを防止し、温度センサの熱劣化や断線を抑制することが可能になる。特に、高出力のヒータ線を用いた際に、温度センサの過熱を効果的に防止して、簡易な構成で長寿命かつ、高出力な半田ごてを実現することができる。

前記第一の穴部は前記こて先本体の前記長手方向に垂直な断面において中心領域に形成され、前記第二の穴部は前記第一の穴部の周縁領域に形成されていることを特徴とする。

前記ヒータは、出力２００Ｗ以上であることを特徴とする。

前記第一の穴部、および前記第二の穴部には、更に絶縁部が形成されていることを特徴とする。

本発明の半田ごてによれば、大出力のヒータを用いた半田ごてであっても、熱による温度センサの劣化を抑制し、大出力、かつ長寿命な半田ごてを提供することが可能になる。

本発明の第一実施形態に係る半田ごてを示す外観斜視図である。 こて先を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ’線での断面図である。 ヒータの他の例を示す斜視図である。

以下、本発明を適用した一実施形態である半田ごてについて図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

以下に、本発明に係る半田ごての一実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る半田ごてを示す外観斜視図である。図２はこて先を示す断面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ’線での断面図である。
半田ごて１０は、その先端部１１ａで低融点合金である半田を溶融し、はんだ付けしたり、付けられていた半田を取り除いたりすることを目的として使用されるものである。半田ごて１０は、大まかに分けて、先端１１ａで半田を溶融可能にされたこて先１１と、そのこて先１１の基端１１ｂ側に、こて先１１と一体とされるように設けられるこて本体１２とから構成されている。こて本体１２には、グリップ部２３が形成されている。

また、こて本体１２の基端１２ｂには、ゴムで形成されたコードアーマ１３が取り付けられている。そして、このコードアーマ１３には、電源と接続可能なコード１４が貫通形成されている。なお、以下の説明において、単に「先端」と称する場合は、その部材のこて先１１の先端１１ａ方向の端部を意味し、単に「基端」と称する場合は、その部材のこて本体１２の基端１２ｂ方向の端部を意味する。

図２に示すように、こて先１１は、大きく分けて、こて先本体２１と、このこて先本体２１に内蔵される加熱装置２２と、こて先本体２１の先端２１ａの反対側となる基端２１ｂ側には、外装管２８が接続されている。外装管２８は、例えば、ＳＵＳ管からなる。

こて先本体２１は、熱伝導性に優れた材料、例えば銅から構成されている。また、このこて先本体２１の外面にはメッキ層２５が形成されている。メッキ層２５は、例えば、鉄メッキによって形成されている。こて先本体２１の先端部分は、こて先１１の先端１１ａとされている。本実施形態のこて先１１は、先端部分が直線状の楔形を成している。なお、こうしたこて先１１の形状は、先端部分が尖った円錐形状など、半田接合部分の形状に合わせて任意の形状にすることができる。
こうしたこて先本体２１内に加熱装置２２と温度センサ３３とが収容される。

なお、本実施形態では、こて先本体２１は銅によって形成され、その周囲に鉄メッキからなるメッキ層２５が形成されているが、こて先本体２１やこれを覆うメッキ層２５の構成材料は限定されるものでは無く、熱伝導性のよい金属によって形成されていればよい。

加熱装置２２は、絶縁材料、例えばセラミックスからなる絶縁管３１と、こて先本体２１を加熱するヒータ線（ヒータ）３２とを有している。ヒータ線３２は、こて先１１の先端１１ａに向けて延びる往路部３２ａと、こて先１１の先端１１ａの近傍で往路部３２ａが折り返されて、こて先１１の基端１１ｂに向けて延びる復路部３２ｂとを有する。なお、往路部３２ａに替えて電力線３８ａを延長してそのままヒータの中心部を通し、こて先１１ａの近傍で復路部３２ｂと接合させた構造であってもよい。

なお、こうしたヒータ線（ヒータ）３２の往路部３２ａと復路部３２ｂとは、一連の電熱線からなる。電熱線としては、例えば、アルミニウム含有鉄クロム合金、タングステン線、ニクロム線などが挙げられる。また、本実施形態におけるヒータ線３２は、出力が２００Ｗ〜１０００Ｗの高出力ヒータである。

ヒータ線３２の往路部３２ａは、絶縁管３１の中心に形成されたヒータ線穴を介して、基端２１ｂ側から先端２１ａ側に向かって延びている。また、ヒータ線３２の復路部３２ｂは、先端２１ａ側で往路部３２ａに接続され、絶縁管３１の外周面にコイル状に巻回されつつ先端２１ａ側から基端２１ｂ側に向かって延びている。

また、ヒータ線３２の往路部３２ａおよび復路部３２ｂは、こて先本体２１の基端２１ｂ側において、電力線３８ａ，３８ｂに接続されている。これにより、ヒータ線３２は、電力線３８ａ，３８ｂから電力が供給されることで発熱し、こて先１１の先端１１ａを加熱することができる。

なお、ヒーター線３２は、絶縁性を高めるために表面を焼成するなどして酸化膜によって被覆することもできる。これにより、より配置密度を高くすることができ、ヒータ線どうしの間隔を詰めて配置することができる。これによって、より小さなこて先にすることも可能であり、ヒータ線の密度が高いので、熱効率を良くすることができる。

温度センサ３３は、こて先１１の先端１１ａ側に配される温度検出部３４と、この温度検出部３４から延びるセンサ線（リード線）３５とからなる。温度検出部３４は、加熱装置２２の先端側に配される。温度検出部３４は、例えば、アルメル−クロメル接合体などのＫ型熱電対、クロメル−コンスタンタン接合体などのＥ型熱電対、鉄−コンスタンタン接合体などのＪ型熱電対および、熱電対と同等の働きをするセンサを用いることができる。

温度センサ３３の温度検出部３４を、こて先１１の先端１１ａ近傍に形成することで、こて先１１の温度をより正確に検出することができる。なお、温度センサを並列、直列に形成する場合には、温度検出部３４をこて先１１に接触させないようにする。

こて先本体２１内には、基端２１ｂ側から先端２１ａ側に向けて延びる閉管である、第一の穴部３５Ａと、第二の穴部３５Ｂとが形成されている。このうち第一の穴部３５Ａはこて先本体２１内の長手方向に垂直な断面（図３を参照）において中心領域に形成されている。また、第二の穴部３５Ｂは第一の穴部３５Ａの外側である周縁領域に形成されている。

第一の穴部３５Ａには、往路部３２ａおよび復路部３２ｂからなるヒータ線（ヒータ）３２と、このヒータ線３２の復路部３２ｂが外周面に巻回された絶縁管３１とが収容される。一方、第二の穴部３５Ｂには、温度検出部３４とセンサ線（リード線）３５とからなる温度センサ３３が収容される。第一の穴部３５Ａと第二の穴部３５Ｂとは、こて先本体２１内において互いに独立して形成され、熱的に分離されている。

また、第一の穴部３５Ａの内面と、ヒータ線（ヒータ）３２との隙間、および第二の穴部３５Ｂの内面と温度センサ３３との隙間には、それぞれ絶縁材が充填されてなる絶縁部２９が形成されている。絶縁部２９を構成する絶縁材としては、熱伝導性に優れたセラミックスなどを用いることができる。

以上のような構成の半田ごて１０の作用、効果について説明する。
本実施形態の半田ごて１０は、こて先本体２１の内部に、ヒーター線３２を収容する第一の穴部３５Ａと、温度センサ３３を収容する第二の穴部３５Ｂとをそれぞれ独立して形成した。これによって、ヒーター線３２で生じた熱がダイレクトに温度センサ３３に伝搬することを防止できる。

即ち、従来の半田ごてのように、ヒータに対して直接露出するように温度センサを配した構成、例えば、コイル状に巻回されたヒータ線の中心に温度センサのセンサ線（リード線）を通す構成では、ヒータ線の熱がダイレクトに温度センサに伝搬し、温度センサが高熱に晒されることによる劣化促進や断線といったことが生じていた。

しかし、本実施形態のように、こて先本体２１内に第一の穴部３５Ａと第二の穴部３５Ｂとをそれぞれ独立して形成し、ヒーター線３２、温度センサ３３をそれぞれこの第一の穴部３５Ａ、第二の穴部３５Ｂに収容することによって、ヒーター線３２で生じた熱がダイレクトに温度センサ３３に伝搬することを防止し、温度センサ３３の熱による劣化や断線を抑制することが可能になる。特に、出力が２００Ｗ以上の高出力のヒータ線３２を用いた際に、温度センサ３３の過熱を効果的に防止して、簡易な構成で長寿命かつ、高出力な半田ごて１０を実現することができる。

また、ヒーター線３２、温度センサ３３をそれぞれ第一の穴部３５Ａ、第二の穴部３５Ｂにそれぞれ収容することによって、ヒーター線３２と温度センサ３３とが離間されるため、大出力のヒータ線３２に通電させた際に、ヒータ線３２で生じたノイズが温度センサ３３に伝搬することを抑制し、温度センサ３３による温度測定の精度低下を確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、こて先を加熱するためのヒータとして、ヒータ線をコイル状に巻回させたコイルヒータの例を示したが、ヒータの形態はこれに限定されるものでは無い。
図４は、ヒータの他の例を示す斜視図である。このヒータ４０は、セラミックスヒーターであり、熱伝導性に優れたセラミックス、例えばアルミナからなるシート状の基材４１の表面に、所定のパターンで薄膜の発熱体４２を形成し（図４（ａ）参照）、これを巻回させて筒状に形成して焼成し、接続端子４３を設けたものである（図４（ｂ）参照）。
こうしたヒータ４０を、上記実施形態のこて先本体２１内に形成した第一の穴部３５Ａに挿入し、加熱装置とすることもできる。こうしたヒータ４０（セラミックスヒーター）は、信頼性に優れ、かつ効率的にこて先の加熱を行うことができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以上、説明した本発明の半田ごては、上述した実施形態以外にも、例えば、互いに開閉可能な２本のこて先を備えた、電子部品の脱着用のホットピンセット（半田ごて）にも適用することができる。これによって、微細な電子部品を把持、取り外しが可能な脱着用のホットピンセットを実現できる。また、熱カシメ機（ヒュージングマシン）における固体同士を熱接合するための加熱具（コテ）として用いることもできる。

１０ 半田ごて
１１ こて先
２１ こて先本体
２２ 加熱装置
２８ 外装管
３１ 絶縁管
３２ ヒータ線
３３ 温度センサ
３５Ａ 第一の穴部
３５Ｂ 第二の穴部

Claims (4)

1. 先端で半田を溶融可能に構成されたこて先を備えた半田ごてであって、
   前記こて先は、熱伝導性材料からなるこて先本体と、
   前記こて先本体を加熱するヒータと、
   前記こて先の先端側の温度を検出する温度センサと、を少なくとも有し、
   前記こて先本体の内部には、前記ヒータを収容する第一の穴部と、前記温度センサを収容する第二の穴部とがそれぞれ独立して形成されてなることを特徴とする半田ごて。
2. 前記第一の穴部は前記こて先本体の前記長手方向に垂直な断面において中心領域に形成され、前記第二の穴部は前記第一の穴部の周縁領域に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半田ごて。
3. 前記ヒータは、出力が２００Ｗ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の半田ごて。
4. 前記第一の穴部、および前記第二の穴部には、更に絶縁部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の半田ごて。

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