JP3753859B2

JP3753859B2 - ハンダ鏝及び鏝先部材

Info

Publication number: JP3753859B2
Application number: JP03542398A
Authority: JP
Inventors: 野正三河
Original assignee: 株式会社ジャパンユニックス
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2018-02-02
Also published as: JPH11221670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などをハンダ付けするのに使用されるハンダ鏝に関するものであり、更に詳しくは、伝熱性及び耐久性に勝れたハンダ鏝とそれに用いる鏝先部材とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品等のハンダ付けに使用するハンダ鏝には、それを手に持ってハンダ付け作業を行う手動式のものや、ハンダ付けロボットのアームに取り付けて使用する自動機用のものなどがある。図５は従来の一般的なハンダ鏝の要部を示すもので、このハンダ鏝は、糸状ハンダを溶融させてハンダ付け対象物に付着させるための鏝先部４０ａを有する銅製の鏝先部材４０と、該鏝先部材４０を加熱するためのコイルヒーター４１とを有している。上記ヒーター４１は、ステンレス製の伝熱パイプ４２の外周に電気絶縁製シートを介して巻き付けられていて、この伝熱パイプ４２内に上記鏝先部材４０が収容され、伝熱パイプ４２の外側に保護用パイプ４４が絶縁状態で取り付けられている。
【０００３】
上記鏝先部材４０は一般に、伝熱性の良い純銅で形成されているが、銅はハンダと接触すると腐食し易いため、耐腐食性を高めるために図６に示すように鉄メッキ層４５で被覆している。即ち、該鏝先部材４０の表面全体を１０〜１０００μｍの厚さの鉄メッキ層４５で覆い、鏝先部４０ａにおけるハンダと接触する先端部分４０ｂを除くその他の部分に、ハンダが付着しないようにするため、上記鉄メッキ層４５の上からクロムコーティング層４６と耐熱用のセラミックコーティング層４７とを順次施している。図中４８は、先端部分４０ｂに鉄メッキ層４５の上から施した防錆用の予備ハンダである。
ところが、鏝先部４０ａに鉄メッキ層４５を形成する上記従来の方法は、次のような欠点があった。
【０００４】
（１）鉄に不純物が多く含まれているため、ハンダの濡れ性が悪く、ハンダ付け作業に支障を来し易い。
【０００５】
（２）鉄の熱伝動率が低いため、伝熱性が低下して作業能率が悪くなる。特に耐腐食性を高めるために鉄メッキ層の厚さを１００μｍ以上にすると、伝熱性が極端に低下し、例えば、１つのポイントをハンダ付けしたあと１秒以上の間隔をおかないと、鏝先部の温度が回復しないため次のポイントをハンダ付けすることができないことが多い。
【０００６】
（３）図７に示すように、先端部が尖った鏝先部４０ａを有する鏝先部材４０に鉄メッキをするとき、上記先端部にメッキ層４５が厚く付着し易く、このため該鉄メッキ層４５を均一化するための再加工が必要となり、ハンダ鏝の製造が非常に面倒である。特に、精密部品のハンダ付けを行うハンダ鏝の鏝先部は微細で複雑な形状をしているため、実質的に上記再加工を行うことができない場合が多い。
【０００７】
（４）鉄メッキ層４５が消耗すると使用できないため、鏝先部４０ａに付着したハンダを除去するのにやすり掛けを行うことができず、ハンダの除去が面倒である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主要な技術的課題は、鏝先部の伝熱性及び耐腐食性が勝れると共に、ハンダの濡れ性にも勝れた鏝先部材と、それを用いたハンダ鏝とを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の技術的課題は、鏝先部におけるハンダと接触する部分に鉄メッキ層を形成する必要がなく、従って該鉄メッキ層を均一厚さに再加工する必要がない、構造が簡単で製造が容易な鏝先部材と、それを用いたハンダ鏝とを提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の技術的課題は、鏝先部に付着したハンダの除去が簡単で、やすり掛けすることも可能な鏝先部材と、それを用いたハンダ鏝とを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の鏝先部材は、ヒータにより加熱される銅製の本体部と、該本体部からの熱によりハンダを溶融させてハンダ付け箇所に付着させるための鏝先部とを有していて、上記鏝先部が、上記銅製の本体部と一体の第１部分と、銅と鉄の合金からなるチップで形成された先端側の第２部分とに分かれていて、上記第１部分の外表面に、ハンダとの接触による腐食を防止するための保護層が形成され、この保護層は、鏝先部における上記第１部分と第２部分との接合部を越えて該第２部分の一部を覆うように形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
上記構成を有する鏝先部材は、ハンダと接触する部分が、伝熱性に勝れる銅の性質と耐腐食性に勝れる鉄の性質の両方を合わせ持つことになるため、伝熱性と耐腐食性の両方が調和良く高められる共に、ハンダの濡れ性も良くなる。また、ハンダと接触する上記チップの部分だけが銅−鉄合金により形成され、その他の部分は伝熱性の良い銅製であるため、鉄を含むことにより伝熱性が低下する影響が最小限に抑えられ、ヒーターからの熱を効率よくハンダに伝達することができる。
しかも、上記保護層により、鏝先部における第１部分の腐食を確実に防止することができるばかりでなく、この保護層を第１部分と第２部分との接合部を越えて該第２部分の一部を覆うように形成したことにより、ハンダが上記第１部分と第２部分との接合面から浸透して銅製の第１部分を腐食させるのを確実に防止することができる。
更に、上記保護層の形成により、チップからなる第２部分だけをハンダの濡れ面として設定することができるため、精密なハンダ付け作業を行うことができ、また、鉄を含むことにより伝熱性が低下する部分を必要最小限の範囲に抑え、伝熱効率の低下を極力防止することもできる。
【００１３】
また、鏝先部の表面に鉄メッキ層を形成する必要がないため、該鉄メッキ層が不均一な厚さに形成されることがなく、従ってそれを均一厚さに再加工する必要も全くなく、構造が簡単で製造が容易である。従って、例えば鏝先部の先端の厚みが０．１ｍｍ程度といった精密な鏝先部材の製造も可能である。更に、鏝先部に付着したハンダをやすり掛けで除去することもでき、ハンダの除去作業が簡単である。
【００１４】
本発明の具体的な構成態様によれば、上記保護層は、耐腐食性を持たせるための鉄メッキ層と、該鉄メッキ層へのハンダの付着を防止するためのクロムコーティング層とからなっていて、必要に応じて該クロムコーティング層の上に耐熱性を高めるためのセラミックコーティング層が施される。
【００１７】
また、上記鏝先部におけるチップからなる第２部分の表面には、防錆のための予備ハンダを付着させておくことが望ましい。
【００１８】
本発明において、上記チップを構成する合金中の銅と鉄との混合比は、銅９５〜５％：鉄５〜９５％であることが好ましく、より好ましくは、銅８０〜２０％：鉄２０〜８０％である。この場合、上記チップの酸化を防止するため、合金中に少量のセラミックスを混合することもできる。
【００１９】
本発明においてはまた、上記鏝先部材とヒータとを有するハンダ鏝が提供される。上記ヒーターとして好ましくは、ニクロム線のような電気抵抗線からなるコイルヒーターか、又は高周波誘導加熱式のヒーターが用いられる。
上記コイルヒーターの場合は、それが電気絶縁性シートを介して鏝先部材に直接巻き付けられる。高周波誘導加熱式ヒーターの場合は、低抵抗で非磁性を示す導体の外周を高抵抗の磁性体層で覆った発熱部材と、該発熱部材の回りに巻かれた誘導コイルとで構成される。
【００２０】
そして、上記ヒーターと鏝先部材とがパイプ内に収容されることにより発熱ヘッドが形成され、この発熱ヘッドが、ヘッドホルダに上記パイプを介して着脱自在に取り付けられる。この場合、上記発熱ヘッドにおけるパイプの後端部とヘッドホルダとに、相互に係合し合う突部と窪みとを設けておくことにより、上記発熱ヘッドを軸線回りに正確に位置決めした状態でヘッドホルダに取り付けることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明をハンダ付けロボットのアームに取り付けて使用する自動機用のハンダ鏝に適用した場合の一例を示すもので、図中１はハンダ付けロボットのアーム、２Ａは該アーム１に着脱自在のハンダ鏝、３は該ハンダ鏝２Ａの鏝先部１７に糸状ハンダ４を順次供給するためのハンダ供給手段である。
【００２２】
上記ハンダ鏝２Ａは、上記ロボットアーム１に取り付けるためのヘッドホルダ６と、該ヘッドホルダ６に着脱自在の発熱ヘッド７とからなっている。
上記発熱ヘッド７は、図２からも分かるように、ハンダを溶融させてハンダ付け対象物に付着させるための上記鏝先部１７を備えた純銅製の鏝先部材１０と、この鏝先部材１０を加熱するためのヒーター１１Ａと、鏝先部材１０の温度を検出するための温度センサ１２と、これらの鏝先部材１０とヒーター１１Ａ及び温度センサ１２を内蔵するパイプ１３とからなるもので、該パイプ１３が螺子部材１４で上記ヘッドホルダ６に着脱自在に取り付けられている。
【００２３】
上記鏝先部材１０は、図３からも分かるように、円柱形をした本体部１６の先端に、ハンダ付け対象物に応じた形状に加工された上記鏝先部１７を有するもので、該鏝先部１７は、上記本体部１６と一体である銅製の第１部分１７ａと、銅と鉄との合金からなるチップにより形成された先端の第２部分１７ｂとを備えている。このチップからなる第２部分１７ｂは、ハンダと直接接触して該ハンダを溶融させると共に対象物に付着させるための部分で、上記第１部分１７ａに嵌合又は接着等の適宜手段により結合、一体化されている。
【００２４】
上記チップを形成する銅−鉄合金は、例えば銅と鉄との微粉末を均一に混合して溶融させたあと、固化することにより得られるもので、銅と鉄の両方の性質、即ち、銅による良好な伝熱性及び濡れ性と、鉄による良好な耐腐食性及び濡れ性とを合わせ持つものである。従って、鏝先部１７のハンダと接触する第２部分１７ｂをこのような銅−鉄合金で形成することにより、該第２部分１７ｂに、ハンダ付けに必要な伝熱性と耐腐食性及び濡れ性とをバランス良く保持させることができる。しかも、上記チップが鏝先部１７の第２部分１７ｂだけに取り付けられていて、その他の部分は伝熱性の良い純銅製であるため、鉄を含むことによる伝熱性の低下を最小範囲に抑え、ヒーター１１Ａからの熱を効率よくハンダ付け部位に伝達することができる。
【００２５】
上記チップにおける伝熱性と耐腐食性とのバランスは、銅と鉄との混合比を変えることによって自由に調整することができる。即ち、銅の割合を多くすれば、耐腐食性は低くなるが伝熱性と濡れ性は高くなり、鉄の割合を多くすれば、伝熱性は低くなるが耐腐食性は高くなる。銅と鉄との好ましい混合比は、ハンダ付け条件に応じて適当に調整されるが、好ましくは銅９５〜５％：鉄５〜９５％の範囲で調整することであり、より好ましくは、銅８０〜２０％：鉄２０〜８０％の範囲で調整することである。この場合、合金中に珪素等のセラミックスを少量（１％前後）添加することにより、チップの酸化を防止することができる。
【００２６】
上記鏝先部１７における第１部分１７ａの外表面には、耐腐食性を高めるための鉄メッキ層２１と、ハンダを付着しにくくするための硬質クロムコーティング層２２と、耐熱性の向上とクロムコーティング層２２の保護とを行うためのセラミックコーティング層２３とからなる保護層２０が形成されている。この保護層２０は、純銅製の第１部分１７ａにハンダが付着するのを防止してその腐食を防ぐことを目的とするもので、第２部分１７ｂを含む鏝先部材１０の全体を覆うように一旦形成したあと、該第２部分１７ｂを覆う保護層２０を除去する方法や、第２部分１７ｂにマスキングを施した状態で各層を被設する方法等により、形成することができる。この場合に上記保護層２０は、第２部分１７ｂ全体が完全に露出するように形成しても良いが、図示したように、該第２部分１７ｂの一部をも覆うように形成することが望ましく、これにより、ハンダが第１部分１７ａと第２部分１７ｂとの接合部１８内に浸透して銅製の第１部分１７ａを腐食させるのを確実に防止することができる。
【００２７】
このような保護層２０を設けることにより、第１部分１７ａの腐食を防止することができるばかりでなく、チップからなる第２部分１７ｂだけを確実にハンダに接触させることができ、その接触範囲の大きさや形状も自由に設定することができるため、精密なハンダ付け作業を行うことが可能になる。
【００２８】
なお、上記鏝先部１７の第２部分１７ｂの保護層２０で覆われていない表面には、必要に応じて防錆のための予備ハンダ２４が付着される。
また、上記セラミックコーティング層２３には、例えば珪素やアルミナ等の素材が使用されるが、このセラミックコーティング層は必ずしも必要ではなく、クロムコーティング層２２が施されていれば所期の保護効果は十分得られる。
【００２９】
一方、上記ヒーター１１Ａは、ニクロム線のような電気抵抗線からなるコイルヒーターであって、このコイルヒーターが、ポリエステルフィルムのような電気絶縁性を持った薄いシート２６を介して上記鏝先部材１０の本体部１６に直接巻き付けられている。そして、上記鏝先部材１０の外面の鏝先部１７にできるだけ近い位置に、電気絶縁性シート２６を介して上記温度センサ１２が取り付けられている。
【００３０】
このように、発熱用のヒーター１１Ａを鏝先部材１０に直接巻き付けるようにすると、該ヒーター１１Ａからの熱が直接鏝先部材１０に伝わるため、伝熱効率が非常に良くなり、銅−鉄合金からなるチップの使用により鏝先部１７の伝熱性及び濡れ性が良くなったことと相俟って、該鏝先部１７における温度の立ち上がりが非常に早くなり、１秒以下の短い時間間隔で連続的にハンダ付けを行うことができる。鉛が含まれない高温用ハンダにも好適に使用することができる。
【００３１】
上記鏝先部材１０の、ヒーター１１Ａが巻かれると共に温度センサ１２が取り付けられた部分を覆う上記パイプ１３は、スレンレス等の金属製である。このパイプ１３の側面には、冷却用の通気穴２７が複数設けられ、パイプ１３の後端部には、ヘッドホルダ６の取付部６ａに形成した突部２９と係合し合う窪み２８が１つ又は複数形成され、これらの窪み２８と突部２９との係合によって発熱ヘッド７が、軸線回りに位置決めされた状態でヘッドホルダ６に取り付けられるようになっている。
【００３２】
このように、発熱ヘッド７とヘッドホルダ６とに窪み２８と突部２９を設けることにより、ロボットアーム１に取り付けたハンダ鏝２Ａの発熱ヘッド７を鏝先部１７の形状が異なるものと交換する場合に、該発熱ヘッド７を常に決められた一定の向きに取り付けることができるため、発熱ヘッド７を交換する度にロボットのティーチングを行う必要がなくなる。
なお、上記窪み２８をヘッドホルダ６側に設け、突部２９を発熱ヘッド７側に設けても良い。
【００３３】
上記ヒーター１１Ａ及び温度センサ１２から延びるリード線１１ａ，１２ａの先端には、図示しないコネクタが接続されていて、このコネクタをヘッドホルダ６に設けたコネクタに接続するようになっている。
【００３４】
図４は本発明のハンダ鏝の第２実施例を示すもので、このハンダ鏝２Ｂは、ヒーター１１Ｂが高周波誘導加熱式のヒーターである点で、上記第１実施例と相違している。即ち、このヒーター１１Ｂは、低抵抗で非磁性を示す導体３１の外周を高抵抗の磁性体層３２で覆った発熱部材３０と、該発熱部材３０の回りに巻かれた誘導コイル３３とにより構成されている。上記発熱部材３０における導体３１は銅製の部材であって、鏝先部材１０とは別に形成されて該鏝先部材１０に密に接合されているが、該鏝先部材１０と一体に形成することもできる。
【００３５】
そして、上記第１実施例のハンダ鏝２Ａと同様に、上記ヒーター１１Ｂと、鏝先部材１０の本体部１６と、該鏝先部材１０の温度を検出するための温度センサ１２とが、パイプ１３内に収容されることにより発熱ヘッド７が形成され、この発熱ヘッド７が、ヘッドホルダ６に上記パイプ１３を介して着脱自在に取り付けられている。この場合、上記パイプ１３の後端部とヘッドホルダ６における取付部とに、相互に係合し合う突部と窪みとが形成されることも第１実施例と同じである。
なお、この第２実施例における鏝先部材１０の構造については第１実施例と同じであるため、同一構成部分に第１実施例と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００３６】
上記各実施例においては、温度センサ１２をパイプ１３内の鏝先部１７にできるだけ近い位置に配設しているが、鏝先部１７に溶接等の手段によって直接取り付けても良い。
また、上記各実施例のハンダ鏝は、ロボットアームに取り付けて使用する自動機用のハンダ鏝であるが、本発明は、握持用のハンドルを備えた手動式のハンダ鏝にも適用できることは当然である。
【００３７】
【発明の効果】
このように本発明によれば、鏝先部のハンダと接触する部分を銅−鉄合金からなるチップで形成したことにより、従来のように該部分に鉄メッキ層を形成することなく、その部分の伝熱性と耐腐食性とをバランス良く高めることができると同時に、ハンダの濡れ性も高めることができる。また、従来のように鉄メッキ層を均一厚さに再加工する必要がないため、ハンダ鏝の構造が簡単でその製造も容易であり、更に、鏝先部に付着したハンダをやすり掛けで除去することもできるため、ハンダの除去作業を簡単且つ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハンダ鏝の第１実施例を示す側面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】図２の要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係るハンダ鏝の第２実施例を示す要部断面図である。
【図５】従来のハンダ鏝の要部断面図である。
【図６】図５の要部拡大断面図である。
【図７】鏝先部材に鉄メッキ層を形成した場合の断面図である。
【符号の説明】
１ロボットアーム２Ａ，２Ｂハンダ鏝
４ハンダ６ヘッドホルダ
７発熱ヘッド１０鏝先部材
１１Ａ，１１Ｂヒーター１２温度センサ
１３パイプ１６本体部
１７鏝先部１７ａ第１部分
１７ｂ第２部分２０保護層
２１鉄メッキ層２２クロムコーティング層
２３セラミックコーティング層２４予備ハンダ
２６絶縁性シート２８窪み
２９突部３０発熱部
３１導体３２磁性体層
３３誘導コイル

Claims

ヒータにより加熱される銅製の本体部と、該本体部からの熱によりハンダを溶融させてハンダ付け箇所に付着させるための鏝先部とを有し、
上記鏝先部が、上記銅製の本体部と一体の第１部分と、銅と鉄の合金からなるチップで形成された先端側の第２部分とに分かれていて、上記第１部分の外表面に、ハンダとの接触による腐食を防止するための保護層が形成され、この保護層は、鏝先部における上記第１部分と第２部分との接合部を越えて該第２部分の一部を覆うように形成されている、
ことを特徴とする鏝先部材。
請求項１に記載の鏝先部材において、上記保護層が、耐腐食性を持たせるための鉄メッキ層と、該鉄メッキ層へのハンダの付着を防止するためのクロムコーティング層とからなることを特徴とするもの。
請求項２に記載の鏝先部材において、上記クロムコーティング層の上に耐熱性を高めるためのセラミックコーティング層が設けられていることを特徴とするもの。
請求項１から３の何れかに記載の鏝先部材において、上記鏝先部におけるチップからなる第２部分の表面に、防錆のための予備ハンダが付設されていることを特徴とするもの。
請求項１から４の何れかに記載の鏝先部材において、上記チップを構成する合金中の銅と鉄との混合比が、銅９５〜５％：鉄５〜９５％であることを特徴とするもの。
請求項１から４の何れかに記載の鏝先部材において、上記チップを構成する合金中の銅と鉄との混合比が、銅８０〜２０％：鉄２０〜８０％であることを特徴とするもの。
請求項５又は６に記載の鏝先部材において、上記チップを構成する合金中にセラミックスが混合されていることを特徴とするもの。
請求項１から７の何れかに記載の鏝先部材と、該鏝先部材を加熱するためのヒータとを有することを特徴とするハンダ鏝。
請求項８に記載のハンダ鏝において、上記ヒーターが発熱用のコイルからなっていて、このコイルが、電気絶縁性シートを介して鏝先部材に直接巻き付けられ、このコイルを巻いた鏝先部材をパイプに取り付けることにより発熱ヘッドが形成され、この発熱ヘッドが、ヘッドホルダに上記パイプを介して着脱自在に取り付けられていることを特徴とするもの。
請求項８に記載のハンダ鏝において、上記ヒーターが、高周波誘導加熱式のヒーターであって、低抵抗で非磁性を示す導体の外周を高抵抗の磁性体層で覆った発熱部材と、該発熱部材の回りに巻かれた誘導コイルとにより構成され、このヒーター及び鏝先部材をパイプに取り付けることにより発熱ヘッドが形成され、この発熱ヘッドが、ヘッドホルダに上記パイプを介して着脱自在に取り付けられていることを特徴とするもの。
請求項９又は１０に記載のハンダ鏝において、上記発熱ヘッドにおけるパイプの後端部とヘッドホルダとに、相互に係合し合う突部と窪みとが形成され、これらの突部と窪みとによって発熱ヘッドを軸線回りに位置決めした状態で取付可能であることを特徴とするもの。