JP3222511U - 小形部品対応半田ゴテ用コテ先 - Google Patents

Abstract

【課題】半田ゴテを用いた手作業によるチップ部品等の小形部品の半田付けは初心者には難しい作業であり、これを容易に可能とする為の、半田ゴテ用コテ先を提供する。【解決手段】半田ゴテ用コテ先は、必要な半田量の体積に対して相対的に面積を小さくして融解半田が表面張力でドーム状に盛り上がる様にした半田良着域２１を半田不着域２２で囲んだ構造の半田融解部２を、半田付け作業においてプリント基板に接する部分に設ける様にしたものである。【選択図】図２

Description

本考案は、主として小形チップ部品の半田付けに対応した半田ゴテのコテ先に関するものである。

最初に本願で用いる用語を定義する。
願書で使用可能な文字が限られているのでべき乗は「＾」を用いる。
例えば「ミリ平方メートル」は「ｍｍ＾２」、「ミリ立法メートル」は「ｍｍ＾３」、平方根は「＾１／２」（１／２乗）で示す。

本願の主題である小形部品対応半田ゴテ用コテ先における「半田ゴテ」は、多くのメーカから市販されている一般的な手作業による半田付け用の物、又はそれに準ずる物である。（非特許文献２）

半田ゴテ用コテ先は、半田ゴテの先に設けられ、加熱して半田と共に半田付け対象に接触させて半田付け作業を行なう部分で、半田付け対象の形状に応じてＢ型（円錐型、鉛筆型）、ＢＣ型（円すいを斜めにカットした型）、Ｃ型（円柱を斜めにカットした型）、Ｄ型（マイナスドライバ型）、Ｋ型（ナイフ型）、Ｉ型（細い円錐型）等がある。
さらに、ＢＣ型、Ｃ型に対してカット面にのみ半田が載る様にしたＢＣＦ型、ＣＦ型がある。
これら各種のコテ先は半田付け対称の形状に応じて使い分けられる。（非特許文献３）

前記のコテ先形状の呼称は当業者には一般的に知られたものとして、本願では以下の様に用いる。
ＢＣ型、ＢＣＦ型、Ｃ型、ＣＦ型、はカット面で見れば殆ど同等であり、使用し易くする為にコテ先の一部を削る等した場合も含め、まとめて概略Ｃ型（円柱を斜めにカットした型）で呼ぶ。

さらに、そのカットした面は、円柱を斜めにカットすれば楕円形、円錐を斜めにカットすれば楕円に似たタマゴ形となるが、本願ではその相違は本願の主題とは関わらないのでまとめて概略楕円と呼ぶ。

同様にＢ型、Ｄ型、Ｋ型についても使用し易くする為にコテ先の一部を削る等した物も含め、概略Ｂ型（円錐型）、概略Ｄ型（マイナスドライバ型）、概略Ｋ型（ナイフ型）で呼ぶ。

一般的に半田ゴテのコテ先はその使い易さや耐久性を高める為に、融解した半田が載り易い領域と載り難い領域に分ける事が多い。
それらの領域に関する定まった呼称は当業者の中にも無く、特許文献の中でも、「半田濡れ性の良い面」、「半田濡れ性の悪い面」、「半田親和性の良い面」、「半田親和性の悪い面」等、様々の表現が使用されている。
本願では半田が載りやすい領域を「半田良着域」、半田が載り難い領域を「半田不着域」と呼ぶものとする。

半田、半田ゴテ、リフロー、プリント基板、チップ部品、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ、ＱＦＰ、ＳＯＰ、ＳＳＯＰ、パッド、ランド、スルーホール、ソルダーレジスト、フラックス、フィレット、挟み半田等の、半田付け技術に関連する当業者には一般的で自明な用語は、本願では改めて説明はしないものとする。

半田付け作業に於いて、半田付け対象にフラックスを塗布して融解半田の濡れ性を高めて半田付け箇所に馴染み易くするが、これは必須且つ当業者には常識的な手順であるので、フラックス塗布は本願の半田付け作業方法の説明では言及しない。

小形チップ部品の平面サイズにおいては、現時点で以下が市場に出ている。これはｍｍ表記によるものであり、以下本願ではこのｍｍ表記を用いる
１６０８サイズ：１．６［ｍｍ］×０．８［ｍｍ］
１００５サイズ：１．０［ｍｍ］×０．５［ｍｍ］
０６０３サイズ：０．６［ｍｍ］×０．３［ｍｍ］
０４０２サイズ：０．４［ｍｍ］×０．２［ｍｍ］
（非特許文献４、非特許文献５）
時代が進めばさらに小形品が出て来る可能性があるが、本願の方法による半田ゴテであれば、それらにも対応可能の筈である。

チップ部品には１６０８サイズ以上の大きさの物もあるが、半田ゴテによる半田付け対象としては余り難しくはなく、現状市販されている半田ゴテで充分である。
本願の主題である小形部品対応半田ゴテ用コテ先の主な対象となる半田ゴテによる半田付けが難しい小形部品は、主として１６０８サイズ以下であり、これらの問題点、解決方法はほぼ共通なので、本願では各サイズについて個別の問題と対策を議論するのでなく、共通の事柄として扱い、具体例で言及する場合は主として１６０８サイズについて示すものとする。

さらに、１６０８サイズ等の前記各サイズのチップ抵抗、チップコンデンサ、チップインダクタ等は、本願の主題である手作業による半田付けに関してはほぼ同じ扱いであり、総称としてチップ部品と呼ぶ。
又、実施例等で典型例としてチップ抵抗で説明した場合、チップコンデンサ、チップインダクタでも同等の扱いができるものとし、各々について個別に説明する事はしないものとする。
尚、本願による小形部品対応半田ゴテ用コテ先は１６０８サイズより大きい部品についても有効であり、さらに以下では特に言及する事はないがＱＦＰ、ＳＯＰ、ＳＳＯＰ等のＩＣパッケージの半田付けも可能であり、それらを本願の適用範囲、適用対象から除外するものではない。

電子回路を製作する場合、一般的には半田付けでプリント基板に部品を固定する。
これを多数同時に製作する場合に、表面実装部品を用いるプリント基板では多くがリフロー方式の半田付け装置を用いるが、回路の手直しや、少数を試作回路として製作する場合には、半田ゴテを用いて手作業による半田付けで行なう。

その場合、表面実装部品の中でも特に１６０８サイズ以下のチップ部品の、半田ゴテを用いた手作業による半田付けについては以下の様な特有の困難さが伴う。
（１）半田量のコントロールが困難（難点１）
一例として１６０８サイズのチップ抵抗の半田付けに必要な適正な半田量の最大体積Ｖは図１７（ｂ）に示す様に、約０．０３６［ｍｍ＾３］である。
これは図１７（ａ）の融解半田３１の様な、懸垂曲線に似た理想的なフィレットの形状に対して半田量が増え、図１７（ｂ）の様に三角柱になった場合を最大値として近似したものである。
より小さいサイズのチップ部品では適正な半田量の最大体積Ｖはさらに小さくなり、これ以上の半田は半田付けの良否判定の観点では半田過多になる。
一般的な半田ゴテで前記の量の半田をコントロールするのは非常に困難であり、その半田付けが難しい一因になっている。

（２）パッドの加熱が困難（難点２）
図１４のチップ抵抗の半田付けの従来方法例１の説明図に示す様に、パッド５１にチップ抵抗４を載せた際に、チップ抵抗外にはみ出る残りのパッド５１の領域を、「加熱スペース」と呼ぶものとする。
但し、これは現時点で当業者の間で定まった用語でなく、説明を判り易くする為に本願で定義したものである。

通常チップ部品を用いる様なプリント基板は部品の実装密度が高く、パッド５１はメーカのパターン設計推奨値の最小サイズとする事が多く、その値を元に計算すると１６０８サイズの加熱スペースは０．２ｍｍ程度である。それ以下のサイズでは０．１ｍｍ程度の場合もある。（非特許文献５）
これに対して通常使用される半田ゴテのコテ先１は相対的に形状が大きく、パッド５１に直接当てるのは難しい。

さらに図１４に示す様にパッド５１をソルダーレジスト５２で覆う場合が殆どであるが、小形部品ではパッドの面積が小さいのでソルダーレジストの厚みが相対的に無視出来ないものとなり、誇張して言えば、パッドはソルダーレジストの壁に囲まれた凹みの中に位置する様な状態になる。
その場合、細く尖った部分を持たない一般的なコテ先では、パッドに直接接触させるのは難しく、パッドの加熱は困難になる。
コテ先の細さを謳った一般的な形状のコテ先もあるが、熱容量が不足してやはりパッドの加熱は困難である。

その対策としては、チップ抵抗４をパッド５１に搭載する前に２つのパッド５１に予備半田をして置く事が多い。しかし、チップ抵抗４を整然と搭載する為には凸凹無く平滑に予備半田をする必要があり、これにもある程度の熟練度が必要で、且つ手間も掛かる事になる。（非特許文献１）

（３）周辺部品に半田が付着し易い（難点３）
前述した様に、チップ部品を用いる様なプリント基板は部品の実装密度が高い場合が多い。部品実装密度が高くなると、図１４のチップ抵抗の半田付けの従来方法例１の説明図に示す様に、半田付け対象の近傍に他の部品用の隣接パッド５３や、スルーホール（図示無し）が配置され、半田付け対象に対して相対的に大きな形状である一般的なコテ先では半田付け対象以外の近傍の部品に不要な半田を付着させ易くなる。
これは外観を悪くさせるだけでなく、回路の短絡事故を引き起こす場合もある。
従って一般的なコテ先では小形のチップ部品の半田付けは容易ではない。

（４）コテ先の熱容量確保が困難（難点４）
小形のチップ部品でも、パッドが電源やグランドパターンに直接繋がった場合は、パッドの加熱には大きな熱容量のコテ先が必要である。
従って、部品が小形でもそれに応じて細いコテ先を使用すれば良いという事にはならない。
１６０８サイズのチップ部品の半田付けの場合、経験的には概略Ｃ型のコテ先ではその円柱の径は１．５ｍｍ以上が望ましく、１．０ｍｍ以下では熱容量が不足して半田付けはかなり困難になる。

チップ抵抗を半田付けする際の一般的な方法を従来方法例１として図１４に示す。
これは一般的には「挟み半田」と呼ばれ、半田付け対象であるチップ抵抗４の電極４１とパッド５１に円形断面で示す糸半田３を当てて置き、これを半田ゴテのコテ先１で溶かし、同時に電極４１とパッド５１を加熱して半田付けするというものである。

市販の一般的な半田付け練習用基板等の様に大きな加熱スペースが有る場合には、本方法は初心者でも比較的容易に半田付けができるが、本例の様な実務で用いる電子製品用のプリント基板では前記した様にメーカ推奨の加熱スペースは０．１〜０．２ｍｍ程度しかなく、一般的に用いられるΦ０．３ｍｍ程度の糸半田では加熱スペースからはみ出してしまい、半田量のコントロールが困難（難点１）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）等の理由で初心者には困難であり、実用的な方法とは言えない。

チップ抵抗を半田付けする際の別の一般的な方法を従来方法例２として図１５に示す。
これは図１５（ａ）に示す様に予めコテ先１に糸半田を当てて溶かした融解半田３１を載せて置き、コテ先１の融解半田３１の載った面を電極４１とパッド５１に押し当てて半田付けするものである。

本方法ではコテ先に融解半田３１が最低でも０．３ｍｍ程度の厚みのドーム状になる様に載せて置く必要がある。
その際の融解半田の体積は、例えば円柱の径が１ｍｍの概略Ｃ型のコテ先では概算で約０．１１［ｍｍ＾３］、円柱の径が１．５ｍｍの概略Ｃ型のコテ先では約０．２５［ｍｍ＾３］である。
１６０８サイズのチップ抵抗の半田付けを行なう場合には、図１７で前記した必要な半田量の最大体積約０．０３６［ｍｍ＾３］に対して、円柱の径が１ｍｍの概略Ｃ型のコテ先では約３倍、円柱の径が１．５ｍｍの概略Ｃ型のコテ先では約７倍の融解半田を載せる事になる。
図１５（ａ）で電極４１とパッド５１を加熱して融解半田３１を移行させてからコテ先１を引き離すが、表面張力により適正量より多くの融解半田が半田付け対象に移行し、半田量過多になり易い。

又、部品の実装密度が高い場合には隣接パッド５３の様な近くの周辺部品にはみ出し半田３２が載って不具合の原因になったりするのは前記従来方法例１と同様である。
即ち、本方法も初心者には困難な方法であり、実用的な方法とは言えない。

チップ抵抗を半田付けする際のさらに別の一般的な方法を従来方法例３として図１６に示す。
これは図１６（ａ）に示す様に予めコテ先１に糸半田を当てて溶かした融解半田３１を載せて置き、コテ先１の融解半田３１の載った面を電極４１側に向け、コテ先１の先端でパッド５１を加熱しながら融解半田３１を半田付け部に流し込むものである。

この時、前記従来方法例２と同様に、コテ先１には必要な半田量の最大体積に対して、円柱の径が１ｍｍの概略Ｃ型のコテ先では約３倍、円柱の径が１．５ｍｍの概略Ｃ型のコテ先では約７倍の融解半田を載せる必要があり、図１６（ａ）で電極４１とパッド５１を加熱して融解半田３１を移行させてからコテ先１を引き離すが、表面張力により適正量より多くの融解半田が半田付け対象に移行し、図１６（ｂ）の様に半田量過多になり易い。

あるいは、パッド５１にコテ先１や融解半田３１が届かず加熱不足になり図１６（ｃ）に示す様にパッド５１に半田が載らず、電極４１にだけ融解半田３１が載る様な不具合が生じ易い。
即ち、本方法も初心者には困難な方法であり、実用的な方法とは言えない。

以下本願の主題である小形部品の半田付けに関連する開示された文献と本願の技術内容について比較する。
小形部品の半田付けに関連する開示された技術として特許文献１が開示されている。
これは、一般的な半田ゴテに対して不親和性を発揮するカスタム不親和層を形成するものであり、後述する本願の方法と一見して似ている様に見える。
しかし、同願の方法ではコテ先に半田を載せる上で、微量の半田をコントロールできる様にはならず、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）問題の解決は出来ず、方法も提示されていない。
即ち、同願の方法は後述する本願の方法とは対象も技術思想も全く異なるもので、チップ部品の半田付けには適さず、対象としていないと言える。

小形部品の半田付けに関連する開示された技術として特許文献２が開示されている。
これは、「酸化皮膜の発生がなく、微量半田の連続供給が可能で、かつ半田付けの際の半田の供給量も一定に保つことが出来る半田こて先を用いた半田ごて」に関するものである。（段落０００３）
「半田こて先に窒化アルミニウムセラミックスを用い、内部に半田溜めを形成し、半田溜めより円錐状の先端中央に管状の通路を形成して通し、先端に半田供給口を設け、半田溜め下面より半田供給口に達する、管状の通路内に耐熱耐酸化特性の金属膜を形成することにより酸化スケール除去対策を必要とせず、常に一定量の溶融半田を半田付け面に供給することが可能な半田こて先部品を持った半田ごて」（段落０００８）との事であるが、半田付け対象にチップ部品を想定した場合、その電極とパッドに接触させる半田供給口に関しては何ら言及が無く、同願の図１に示される様な構造では、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）問題の解決は出来ないし、方法も提示されていない。
即ち、同願の方法は後述する本願の方法とは対象も技術思想も全く異なるもので、チップ部品の半田付けには適さず、対象としていないと言える。

小形部品の半田付けに関連する開示された技術として特許文献３がある。
これは、従来の半田ゴテのコテ先に関して、先端部を除く箇所に溶融半田を弾く耐熱性絶縁剤を付着させる事により、コテ先先端部に溶融半田が載り易い構造の半田ゴテとするものである。
同願の対象はＩＣの半田ブリッジの解消であり、コテ先に載り易くする溶融半田の量はチップ部品の必要量より遙かに多く、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）の問題の解決は出来ず、方法も提示されていないので、チップ部品の半田付けには向かない事は明らかである。
即ち、同願の方法は後述する本願の方法と一見して似ている様に見えるが、対象も、技術思想も全く異なるものである。

小形部品の半田付けに関連する開示された技術として特許文献４が開示されている。
同願は半田付け作業又はその修正作業が可能であるナイフ状又はマイナスドライバ状の微細こて先の製造に関するものである。
これは同願で記述する「現在提供されている最小寸法のこて先（先端径１mmの円錐状先端部を有するこて先）」（段落０００６）をより小形にする為のものであり、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題の解決は出来ず、方法も提示されていない。
即ち、同願の方法は後述する本願の方法と一見して似ている様に見えるが、対象も、技術思想も全く異なるものである。

微細箇所の半田付け作業を素人でも容易に安定して行うことができる技術として特許文献５が開示されている。
同願は、ろう付けに用いるこて先と、このこて先の先端部に毛細管現象を利用したろう量調節機能とを具備させるものである。（段落００１０）
これは毛管現象で半田量を調整するというものであるが、そもそも半田が半田付け対象に正しく届く必要があるが、その方法については言及が無い。
即ち、同願では前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題の解決は出来ず、方法も提示されていないので、同願の方法でチップ部品の半田付けが容易に出来るとは考えられない。
なお、同願ではコテ先に設ける溝は半田に直接作用する、いわば溝が半田付けに直接関わるものであるが、後述する本願で用いる溝は、半田付け時に部品がコテ先に接触しない様にする為のものであり、溝は半田そのものには直接作用しない。
即ち、同願の方法は後述する本願の方法と一見して似ている様に見えるが、対象も、技術思想も全く異なるものである。

隙間の狭い部分での半田付けを良好な品質で行なう事ができる技術として特許文献６が開示されている。
これはコテ先先端の片半分だけ半田の濡れ性を良くする事により、隙間の狭い部分で半田付けをしても隣接した金属部分に余分な半田を付着させないというものである。
即ち、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題の解決は出来ず、解決方法も提示されていない。
即ち、同願の方法は後述する本願の方法と一見して似ている様に見えるが、対象も、技術思想も全く異なるものである。

非特許文献６に「高密度実装の基板の修正などに最適」を謳った市販のコテ先がある。
しかし、「その細さゆえにその熱容量も小さく、熱が充分ワークに伝わらないケースもあって未はんだ（赤目）にならないよう注意が必要」とある様に、熱容量が小さく、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題の解決は出来ない。
又、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）に関しての工夫も無く、これらの問題の解決は出来ない。

非特許文献７に「微小部品(0603など)のはんだ付けに使う」、「狭小スペースのはんだ付けに使う」を謳った市販のコテ先がある。
しかし、「段をつけることにより、先端へいくほど細くなっているのが特徴です。」とある様に、単に一般的コテ先を細くしたものなので、熱容量が小さく、
半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）に関しての工夫も無いので、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題の解決は出来ない。

非特許文献８に「作業を選ばないオールラウンドタイプ」「チップ部品のはんだ付けに使う」を謳った市販のコテ先がある。
しかし、チップ部品の使用例の説明にある様に、チップ部品とは言っても半田付けはそれ程困難ではないとされる１６０８サイズより大きいサイズのチップ部品が主な対象であり、１６０８サイズ以下の部品に対しては使い難い事はそのコテ先の形状、寸法が大きい事を見れば明らかである。
さらに、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）に関しての工夫も見られないので、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）の問題の解決は出来ない。

非特許文献９に「円すい、または円柱を斜めにカットした型で、ワークにあったカット面のサイズが選べるタイプ」「チップ部品のはんだ付けに使う」を謳った市販のコテ先がある。
しかし、非特許文献８と同様に、チップ部品の使用例の説明にある様に、チップ部品とは言っても半田付けはそれ程困難ではないとされる１６０８サイズより大きいサイズのチップ部品が主な対象であり、１６０８サイズ以下の部品に対しては使い難い事はそのコテ先の形状、寸法が大きい事を見れば明らかである。
さらに、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）に関しての工夫も見られないので、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の困難さの内、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）の問題の解決は出来ない。

半田ゴテのコテ先に溝を設ける案に関連する開示された技術として特許文献７がある。
これはコテ先に溝を設けて半田を吸い上げるというものであり、溝が半田に直接作用し、いわば溝が半田付けに直接関わるものである。
一方、後述する本願で用いる溝は、半田付け時に部品がコテ先に接触しない様にする為のものであり、溝は半田そのものには直接作用しない。
従って同じ溝でも、その目的、機能は全く異なるものである。
即ち、同願の溝は後述する本願の溝とは対象も、技術思想も全く異なるものである。

半田ゴテのコテ先に溝又は孔を設ける案に関連する開示された技術は前記以外にも特許文献８〜特許文献２５の様に数多くある。
しかしこれらも又、全ては半田の吸い上げ、半田の貯留、半田の安定滴下等、
溝や孔が半田に直接作用するもので、いわば溝や孔が半田付けに直接関わるものであり、後述する本願で用いる溝は、半田付け時に部品がコテ先に接触しない様にする為のものであり、溝は全く半田そのものに直接作用しないので、同じ溝でも、その目的、機能、技術思想は全く異なるものである。

コテ先の酸化防止の為にコテ先の材質を変える方法に関連する開示された技術として特許文献２６が開示されている。
同願は飽くまでもコテ先の材質に関するものであり、小形部品を適切に半田付けするコテ先を得る為のものではない。
一方、後述する様に、本願でもコテ先に半田良着域と半田不着域を作る為にメッキ等でコテ先の表面材質を変えるが、これは手段であり、本願はコテ先の耐久性を増す様な材質改質の方法を出願の目的とするものではない。
即ち本願を実現する為に同願を利用する事はあっても、その目的、手段が互いに競合し、侵害するという事にはならない。

前記と同様にコテ先の材質、耐食性向上、製造方法に関しては他にも特許文献２７〜特許文献４３の様に数多くの提案が開示されているが、何れも小形部品を適切に半田付けするコテ先を得る為のものではなく、本願を実現する為にそれらを利用する事はあっても、その目的、手段が互いに競合し、侵害するという事にはならない範疇のものである。

特許第６４５７１３６号 公報 実用新案第２５４０４１６号 公報 特開平６−３３９７６９ 広報 特開２００２−１５２５ 広報 特開平５−５０２２７ 広報 公開実用 昭和５８−７６３８１ 広報 特許第３５１７７８４号 広報 特許第３８９８１９７号 広報 特許第４５６６８５７号 広報 特許第５８８５４７５号 広報 公開実用昭和５５−３３６３５ 広報 公開実用平２−２２２６２ 広報 公開実用平２−８７５６１ 広報 実開平４−１２５０５８ 広報 特開平４−１７８２６５ 広報 特開平４−１７８２６６ 広報 特開平６−２２６４４３ 広報 特開平８−５７６３３ 広報 特開平１０−５８１３７ 広報 特開２００２−２３９７１９ 広報 特開２００６−１６７７９ 広報 特開２０１０−１６７４６１ 広報 特開２００１−１２９６６４ 広報 特開２０１１−２０１７２ 広報 特開２０１１−３６９０９ 広報 特許第４６３４００３号 広報 特許第５３９２４６３号 広報 特許第２８１９１８３号 広報 特許第３１２２３６６号 広報 特許第３７４２４２５号 広報 特許第３１２２３６６号 広報 特許第４４２９８７５号 広報 実公平７−２３１０５ 広報 特開２０１０−１４２８４１ 広報 特開２００７−７５８２５ 広報 特開２００６−６１９６９ 広報 特開２００４−１７０６０ 広報 特開２０００−３１７６２９ 広報 特開平８−１５５６３３ 広報 特開平７−１４４２７１ 広報 特開平７−１１２２７２ 広報 実開平６−７０９６１ 広報 実公昭和５４−１０４４３９ 広報

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解決しようとする課題は、手作業による半田ゴテを用いた小形部品の半田付けは初心者には難しい点であり、これを容易にする半田ゴテ用コテ先を得る事である。

本考案の半田ゴテ用コテ先は、半田付け対象に対して十分な熱容量を持ち、
半田付け対象との接触部分近傍の比較的狭い領域を、半田良着域と呼ぶ融解した半田が載り易い材質の領域にし、その周辺を半田不着域と呼ぶ半田が載り難い材質で囲んだ領域にする事により、半田良着域に載せた半田付け対象の半田付けに必要な量の半田が表面張力でドーム状に盛り上がる様にした事を主な特徴の一つとする。

本考案の半田ゴテ用コテ先を用いると、コテ先本体を直接パッドに接触させられない狭い領域の半田付けでも、コテ先を回転させて表面張力でドーム状に盛り上がった融解半田をパッドに押し付けて間接的にパッドを加熱する、という小さなコテ先の動きで、コテ先からパッドと部品の電極に半田が移行して半田付けがされるので、チップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の、半田量のコントロールが困難（難点１）、パッドの加熱が困難（難点２）、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題が全て解決し、チップ部品の様な小形部品が初心者でも容易に半田付けできる様になるという利点がある。

コテ先の実施例１の説明図である。 実施例１の半田融解部の詳細説明図である。 実施例１のコテ先による半田付けの様子の上面図である。 実施例１のコテ先の使用方法を断面図で示したものである。 コテ先の半田融解部に載った半田を側面から見た様子である 融解半田の最大量の算出方法の説明図である。 コテ先の実施例２の説明図である。 実施例２の半田融解部の詳細説明図である。 コテ先の実施例３の説明図である。 コテ先の実施例４の説明図である。 実施例４のコテ先による半田付けの様子の上面図である。 実施例４のコテ先の使用方法を断面図で示したものである。 コテ先の実施例５の説明図である。 チップ抵抗の半田付けの従来方法例１の説明図である。 チップ抵抗の半田付けの従来方法例２の説明図である。 チップ抵抗の半田付けの従来方法例３の説明図である。 チップ抵抗の適正半田量の最大値の算出方法の説明図である。 コテ先の実施例６の説明図である。 コテ先の実施例７の説明図である。

以下に本願実施の最良の形態を実施例で示す。
但し、以下で記述する実施例はあくまでも「例」であり、同等機能を実現する方法にはそれらから組み合わせの変更や応用、派生、類推される種々のバリエーションが容易に考えられるが、本願考案が示す原理に基づく限りはそれらは全て本願の範囲に含まれるものとする。

図１は本願請求項１のコテ先の実施例１の第三角法による説明図である。
なお、本実施例１はコテ先形状１を概略Ｋ型（ナイフ型）にしているので、請求項２の「半田ゴテ用コテ先の形状を、ナイフ型の概略Ｋ型とする」場合の実施例も兼ねる。

１はコテ先であり、一般的な半田ゴテのコテ先と同様に銅や鉄の丸棒を加工して製作する。
１１は第１の平面、１２は第２の平面であり、これらを互いに交差させるが、各々は必ずしも完全な平面である必要はなく緩やかな曲面でも良い。
１３は第１の平面１１とは第２の平面１２が交差してできる交線であり、半田付け作業時に交線１３上の何れかの点（図１ではコテ先の先端）がプリント基板上に接する事になる。
２、２Ａは第１の面と第２の面の交線１３上で半田付け作業時にプリント基板に接する点に接して設けた半田融解部であり詳細は後述する。

図２（ａ）は図１の半田融解部２、２Ａの詳細説明である。
２１は半田良着域であり、融解した半田が載り易い材質にしてあり、２２は半田不着域であり、融解した半田が載り難い材質にしてある。
２３は半田良着域２１と等しい面積の円形に置き換えた場合の半田融解部等価円であり、本願の説明に用いる為の仮想的な円である。

半田融解部２、２Ａは本願のポイントであり、図１の符号を用い、半田融解部に載った半田を側面から見た図５（ａ）を参照しながら以下に詳述する。
なお、ここでの説明は飽くまでも小形部品に必要な程度の少量の半田を対象とした場合に限る事を前提としている。大形部品に対応する場合の半田量の場合は重力の影響が大きくなるので、以下の説明に於ける融解半田の性質は必ずしも成り立たなくなる。

コテ先１を熱して半田融解部２、２Ａの半田良着域２１に半田を載せると半田は融解半田３１になって広がろうとするが、半田不着域２２によりそれ以上は広がらず、表面張力の働きにより半田良着域２１の領域内でドーム状に盛り上がる。
半田良着域２１の縦横比が１に近い様にしておけばその形状が三角形、四角形、多角形、楕円形、円形等様々でも、融解半田３１との接触面は表面張力によりほぼ円形になる。
従って、ここではその接触面を半田良着域の面積と等価な仮想的な円形と考え、半径Ｒの半田良着域等価円２３として扱うものとする。

半田の種類（構成成分、比重、粘度）、温度、半田良着域等価円２３の重力方向に対する向きの違い、半田良着域等価円２３の大きさ、融解半田３１の真球度等に多少のバラツキはあるとしても、半田付けの実務の為の概算としては許容誤差範囲であるものとして、以下の説明ではそれらの違いは考慮しないものとする。

図５（ａ）に於いて融解半田３１の量を順次増やすとその表面張力によるドーム状の盛り上がりも（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）、（オ）の様に順次大きくなる。
（ウ）は半球状を示し、それ以上では球体の一部になり、（オ）はその最大の状態を示し、それを越えると半田は半田融解部から落下するか、半田供給源が糸半田であれば糸半田から半田良着域に半田が移行せず、糸半田に融解した半田の球体が出来る。（図示無し）
即ち、半田良着域に付着する融解半田３１の量には上限があるという事である。
ドーム状の融解半田３１の盛り上がり（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）、（オ）に応じて半田量（体積）が変化するが、半田良着域の面積は狭いので、そこに載せる半田の量の調整は非常に容易になる事は大きな特徴であり、半田量のコントロールが困難（難点１）の問題が解消される。

図５（ｂ）は半田良着域等価円２３に載る融解半田３１の量が最大になった場合を側面から見た図である。
ここでは、融解半田３１は半径ｒの球体を、半径Ｒの半田良着域等価円２３の平面でカットしたものとしているが、球体の中心と半田良着域等価円２３の中心間の長さ、即ち球体の中心と半田良着域等価円２３の距離は半径ｒの約２／３となる事が実測あるいは経験値として判明している。但し、前記した様に飽くまでも小形部品に必要な程度の少量の半田を対象とした場合に限る。

尚、半田融解部２の半田良着域と半田融解部２Ａの半田良着域は交線１３を挟んで接し、その間に半田不着域が入っていないが、第１の平面１１と第２の平面１２の成す角度が小さいので、各々に載せた融解半田３１が反対側の半田良着域に回り込む事はない。

図６は図２（ｂ）の融解半田３１の体積Ｖを計算し、半田良着域等価円２３の半径Ｒで示したものである。
一例として、Ｒを０．２５［ｍｍ］とすると最大体積Ｖは約０．１５［ｍｍ＾３］であり、これは０〜約０．１５［ｍｍ＾３］の範囲で容易に半田良着域の半田量を調整できる事を示し、図１７の１６０８サイズのチップ抵抗の適正な半田量の最大体積約０．０３６［ｍｍ＾３］を範囲に含む。
実際にＲを０．２５［ｍｍ］としたコテ先を製作して１６０８サイズのチップ抵抗を半田付けし、良好な結果を得ている。

別の例として、半田良着域等価円２３の半径Ｒを０．１５［ｍｍ］とすると最大体積Ｖは約０．０３２［ｍｍ＾３］になり、１６０８サイズより小さいサイズの部品に対する半田量の調整がし易くなる。

これを応用して、半田付け対象とするサイズを変えるべく半田良着域等価円２３の半径を変えた複数の半田融解部を、第１の面と第２の面の交線１３に沿って並べる事もできる。（図示無し）

図１のコテ先１の使用方法を、１６０８サイズのチップ抵抗を半田付けする場合で説明する。
図３はチップ抵抗４を上面から見たものであり、コテ先１の融解半田３１が電極３１の直ぐ横になる様にコテ先１をプリント基板上に置いた様子を示す。
Ａ−Ａ’を通る断面で見た様子を半田付け手順に沿って図４（ａ）〜（ｄ）に示す。
（ａ）最初に、半田融解部２に必要量の融解半田３１をドーム状に載せたコテ先１を、パッド５１の上、又は加熱スペースが狭い場合はソルダーレジスト５２の上に置く。（図４（ａ）ではソルダーレジスト５２の上である。）
（ｂ）融解半田３１がパッド５１に接触する迄、コテ先１のプリント基板５に接触する部分を支点としてコテ先を電極４１側に回転させ、融解半田３１がパッド５１と電極４１を加熱し、パッド５１及び電極４１に流れて移行するのを待つ。
（ｃ）必要であれば仕上げとしてコテ先１全体を電極４１側に移動させる事により融解半田３１をパッド５１と電極４１に押し付けて加熱と半田移行を確実なものとし、半田を馴染ませる。
（ｄ）確実な半田付けが確認されたらコテ先１を引き上げ、融解半田３１が固まれば半田付けは完了する。

前記の手順によると、ソルダーレジスト５２に囲まれていたり、あるいは加熱スペースが小さい為に直接コテ先１をパッド５１に当てられない場合でも、表面張力でドーム状になった融解半田３１を介して間接的にパッド５１及び電極４１を加熱できる事が判る。
さらに、本方法によると予備半田の必要も無くなるという利点も得られる。
即ち、以上はパッドの加熱が困難（難点２）の問題を解消している事が判る。

さらに、コテ先１は電極４１側に少し回転、あるいは移動させるだけであり、パッド５３等の周辺領域に向かっては全く動かす必要が無いので、周辺部品に半田が付着し易い（難点３）の問題も解決している。

又、コテ先１は特に細い物を必要とせず、一般的なサイズと同等のコテ先が使用できるので、コテ先の熱容量確保が困難（難点４）の問題も解消している。

以上から、実施例１によると前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の難点１〜４迄の全てを解消できる事になり、本願による半田ゴテを用いれば初心者でも容易にチップ部品の半田付けが出来る様になる事が判る。

第１の平面１１の半田融解部２は右利きの作業者用であり、第２の平面１２の半田融解部２Ａは左利きの作業者用としたものであり、本願の目的の観点では、本来は何れか一方に設ければ良いものである。

第１の平面１１と第２の平面１２の半田融解部２，２Ａ以外の部分の表面の材質は半田良着域と同じにするか、半田不着域と同じにするか、用途に応じて決定すれば良い。
半田良着域と同じにすれば、コテ先１は小形部品半田付け専用でなく、一般的な半田ゴテとしても使用可能になり、図１の場合は概略Ｋ型（ナイフ型）の半田ゴテとして使用できる。
但し、小形部品の半田付けを行なっている間は、半田融解部２、２Ａ以外には半田が載っていない状態、いわば空焚きの状態になって表面が酸化する可能性が高く、一般的な半田ゴテとして使用する度に酸化物除去用ペーストでコテ先の酸化物を除去する必要性が生ずる。
半田不着域と同じにすればコテ先１は小形部品半田付け専用になるが、頻繁なコテ先の酸化物除去作業は不要になる。

半田良着域２１と半田不着域２２を作成する方法は、公知の半田ゴテの製造方法と同様である。
一例として、銅棒を図１の形状に加工し、全体に鉄メッキを施して半田良着域とし、半田良着域２１として残す部分に半田メッキを施してから、半田不着域２２にする領域にクロムメッキを施す方法がある。

あるいは特許文献２６の、「表面にＡｌ粒子とフラックスからなる混合物を塗布した後、不活性ガス雰囲気中でＡｌ粒子のみを溶かし該表面をＡｌ濃度の高いＣｕ−Ａｌ合金被覆層に表面改質する」様な方法を用いる事もできる。

半田不着域２２の幅、特にその最小幅については、使用する半田、コテ先温度等の状況で変化するので、それぞれの条件に応じて決定すれば良いが、一般的には約０．５ｍｍ以上あれば十分な結果を得られる事を確認している。

手軽な方法として、概略Ｋ型の半田ゴテのコテ先に半田融解部２を設けるものとした場合、半田不着域２２に該当する箇所をヤスリ掛けで０．５ｍｍ程度の幅で浅い溝を作り、その溝に油性マジックインクを塗る（充填する）だけで半田不着域２２を作成する事ができる。（図示無し）

何れにしても、本願では半田良着域２１と半田不着域２２を作り込む方法は特に問わない。
即ち、半田良着域２１と半田不着域２２が得られればどの様な方法でも良く、多くの開示された技術の中から任意に選択すれば良い。

図２（ｂ）は図２（ａ）の半田融解部２の形状を変更したもので、先端に丸みを付けたり、半田良着域２１、半田不着域２２を扇形、円弧又は楕円弧等の形状にしても良い事を示しており、何れも同じ機能、効果が得られる。
同様の方法でその他の形状のバリエーションも考えられるのであり、図１や図２の形状のみに限定されるものではない。

図７は本願請求項２のコテ先を概略Ｃ型とした場合の実施例２の第三角法による説明図である。
コテ先１は一般的な概略Ｃ型の半田ゴテのコテ先と同様に銅や鉄の円柱状の丸棒を斜めの平面でカットした物である。
１１は概略楕円形の第１の平面であり、１２は第２の曲面である。
各々は必ずしも完全な平面あるいは曲面である必要はなく緩やかな曲面でも良い。
１３はそれらの交線であり、第１の平面１１の概略楕円の周と等しい。

２は第１の面と第２の面の交線１３上で半田付け作業時にプリント基板に接する点に接して設けた半田融解部である。
図８は半田融解部２の詳細説明図である。
図の各符号は実施例１と機能が同じ物については同じ符号を付している。
全体的に見ると実施例２のコテ先１、半田融解部２は実施例１のそれらと形状が若干異なるが機能、役目、使用方法は同等である。
従って、これらの詳細説明も実施例１と同じであるので割愛する。

図９は本願請求項２のコテ先を概略Ｃ型とした場合の実施例３の第三角法による説明図である。
実施例２と異なるのは半田融解部を２と２Ａの２箇所にした点である。
これは実施例２の場合より半田ゴテの柄をプリント基板に対する高さの観点で小さく構える事ができる様にして使用勝手を良くしたものである。（図示無し）
半田融解部２は右利き用、半田融解部２Ａは左利き用である。

図の各符号は実施例１と機能が同じ物については同じ符号を付している。
全体的に見ると実施例３のコテ先１、半田融解部２、２Ａは実施例１の物と形状が若干異なるが機能、役目、使用方法は同等である。
従ってこれらの詳細説明も実施例１と同じであるので、割愛する。

図１０は本願請求項２のコテ先を「概略Ｃ型とし、２個の半田融解部を、交線１３となる斜めカット面である概略楕円の周に接し、概略楕円のコテ先先端を通る軸１５を挟んだ対象位置に設け、その半田融解部間に溝を設けた」た場合の実施例４の第三角法による説明図である。

実施例３と異なるのは半田融解部２と半田融解部２Ａの間に溝１４を設けた点である。
溝１４は、半田付け対象が小さい為に使用する半田量が少なく、半田融解部２、２Ａ上での融解半田の盛り上がりが小さい場合には、コテ先１を電極側に回転させる角度を大きくする必要があり、その際に第１の平面が半田付け対象の部品に接触するのを防ぐ為に設けたものである。
尚、実施例４では溝１４を半田不着域としているが、半田融解部２，２Ａに半田不着域を含むのであれば溝１４は半田良着域としても構わない。

使用方法を説明する為の図１１は、チップ抵抗４を上面から見たものであり、コテ先１の融解半田３１が電極４１の直ぐ横になる様にコテ先１をプリント基板に置いた様子を示す。
Ａ−Ａ’を通る断面で見た様子を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。
（ａ）最初に、半田融解部２に必要量の融解半田３１をドーム状に載せたコテ先１を、パッド５１の上、又は加熱スペースが狭い場合はソルダーレジスト５２の上に置く。（図１２（ａ）ではソルダーレジスト５２の上である。）
（ｂ）融解半田３１がパッド５１に接触する迄、コテ先１のプリント基板５に接触する部分を支点としてコテ先を電極４１側に回転させ、融解半田３１がパッド５１と電極４１を加熱しさらにパッド５１及び電極４１に融解半田３１が移行するのを待つ。
この時、コテ先１の回転角度が大きくても溝１４によりコテ先１がチップ抵抗４に触れない事が判る。
以降の手順は実施例１と同様であるので説明は割愛する。

前記使用方法の説明で判る様に、溝１４の役目はコテ先１を回転させた際に半田付け対象であるチップ抵抗４１にコテ先を接触させない様にするものである。
従って、溝１４の形状は図１０に示すものと同じ必要はなく、その機能を果たすものであればどの様な形状、作成方法でも良い。
例えば断面が図１２の様なコの字状でなく、半円、楕円の様なものとしても良い。

図１３は本願請求項２のコテ先をマイナスドライバ型の概略Ｄ型とした場合の実施例５の第三角法による説明図である。
コテ先１は一般的な概略Ｄ型の半田ゴテのコテ先と同様に銅や鉄の円柱状の丸棒を２つの平面で斜めにカットした物である。
１１は概略楕円形の第１の平面であり、１２は第２の平面である。
各々は必ずしも完全な平面である必要はなく緩やかな曲面でも良い。
１３はそれらの交線である。

２、２Ａは第１の面と第２の面の交線１３に接して設けた半田融解部であり、半田融解部２は右利き用、半田融解部２Ａは左利き用である。
図の各符号は実施例１と機能が同じ物については同じ符号を付している。
全体的に見ると実施例５のコテ先１、半田融解部２、２Ａは実施例１の物と形状が若干異なるが機能、役目、使用方法は同等である。
従ってこれらの詳細説明も実施例１と同じであるので、割愛する。

図１８は本願請求項１の実施例を第三角法で示した、実施例６の説明図である。
コテ先１は銅や鉄を円錐状に加工し、その先端に半田良着域等価円２３（図示無し）相当の丸みを付け、円錐の頂点と中心線を通る平面で円錐の一部をカットした物である。
１１は第１の平面（平面と曲面が連続したもの）で、前記の円錐の一部をカットした面であり、１２は第２の曲面で、円錐の側面である。
各々は必ずしも完全な平面あるいは曲面である必要はなく、使用し易い様に適宜加工した曲面としても良い。
１３は第１の平面１１と第２の曲面１２の交線であり、半田付け時には、その一部をプリント基板上に置いて、コテ先１を回転させる際の支点とする。

２は第１の面と第２の面の交線１３に接して第１の平面１１の円錐の頂点部に設けた半田融解部であり、半田良着域２１でもある。
図１８に示す様に半田良着域２１の外周はその右端以外は第１の面と第２の面の交線１３に等しく、半田不着域で囲む必要がないのでその分加工がし易くなる。

図１８の各符号は実施例１と機能が同じ物については同じ符号を付している。
全体的に見ると実施例６のコテ先１、半田融解部２は実施例１の物と形状は異なるが機能、役目、使用方法は同等である。
従ってこれらの詳細説明も実施例１と同じであるので割愛する。

実施例６の利点は、１個の半田融解部１３で左右の利き手に対応可能である事である。
さらに、半田融解部１３が配置された第１の平面１１は半田付け時に回転面となるが、これがコテ先の中心軸上にあるので、コテ先１の回転操作がし易い点である。
又、コテ先１の本体の成形加工も、半田良着域２１の生成加工も比較的容易ある点も利点である。

図１９は本願請求項１の実施例を第三角法で示した、実施例７の説明図である。
コテ先１は銅や鉄を円錐状に加工し、円錐の頂点付近を平面でカットした物である。
１１は第１の平面で概略楕円であり、１２は第２の曲面で、円錐の側面である。
各々は必ずしも完全な平面あるいは曲面である必要はなく、使用し易い様に適宜加工した曲面としても良い。
１３は第１の平面１１と第２の曲面１２の交線であり、半田付け時には、その一部をプリント基板上に置いて、コテ先１を回転させる際の支点とする。

２は第１の平面上に設けた半田融解部であり、半田良着域２１でもある。
図１９に示す様に半田良着域２１の外周は第１の面と第２の面の交線１３に等しく、半田不着域で囲む必要がないのでその分加工がし易くなる。

図１９の各符号は実施例１と機能が同じ物については同じ符号を付している。
全体的に見ると実施例７のコテ先１、半田融解部２は実施例１の物と形状は異なるが機能、役目、使用方法は同等である。
従ってこれらの詳細説明も実施例１と同じであるので割愛する。

実施例７の利点は、１個の半田融解部１３で左右の利き手に対応可能である事である。
又、コテ先１の本体の成形加工も、半田良着域２１の生成加工も比較的容易ある点も利点である。

図１９は見かけ上は一般的なＢＣＦ形のコテ先（非特許文献９）に似ているが，概略楕円形の第１の平面１１の目的が異なるので、その大きさが全く異なる。
即ち、一般的なＢＣＦ形のコテ先は、前記したチップ部品の半田ゴテを用いた手作業による半田付けにおける特有の難点１〜４については全く考慮したものでなく、本願によるコテ先とは対象も、技術思想も全く異なるものである。

本願の半田ゴテ用コテ先を用いる事により、半田ゴテを用いた手作業による小形部品の半田付けが初心者でも容易に行なえる様になる。

１ コテ先
１１ 第１の平面又は曲面
１２ 第２の平面又は曲面
１３ 第１の面と第２の面の交線
１４ 溝
１５ 概略楕円のコテ先先端を通る軸
２、２Ａ 半田融解部
２１ 半田良着域
２２ 半田不着域
２３ 半田良着域等価円
３ 糸半田
３１ 融解半田
３２ はみ出し半田
４ チップ抵抗
４１、４１Ａ 電極
５ プリント基板
５１、５１Ａ パッド
５２ ソルダーレジスト
５３ 隣接パッド

Claims (2)

1. 半田付け対象に必要な量の融解半田を載せた際に、
   前記融解半田が表面張力でドーム状に盛り上がる様に、融解半田の体積に対して相対的に面積を小さくした半田良着域のみで成る領域を半田融解部とするか、
   又は、前記半田良着域を半田不着域で囲む事により成る領域を半田融解部とし、
   半田付け作業においてコテ先がプリント基板に接する点に接して前記何れかの半田融解部を、少なくとも一個以上設けた事を特徴とする半田ゴテ用コテ先。
2. 請求項１の半田ゴテ用コテ先の形状を、
   ナイフ型の概略Ｋ型とするか、
   又は円柱又は円錐形材料を斜め平面でカットした概略Ｃ型とするか、
   又は前記概略Ｃ型であり、少なくとも２個の半田融解部を、
   斜めカット面である概略楕円の周に接し、概略楕円のコテ先先端を通る軸を挟んで互いに対象位置に設け、その半田融解部間に溝を設けたものにするか、
   又はマイナスドライバ型の概略Ｄ型とするか、
   の何れかとした事を特徴とする半田ゴテ用コテ先。

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