JP5546436B2

JP5546436B2 - はんだ鏝

Info

Publication number: JP5546436B2
Application number: JP2010272739A
Authority: JP
Inventors: 和弥七種
Original assignee: 株式会社ジャパンユニックス
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: CN102554390B; CN102554390A; JP2012121043A

Description

本発明は、半導体チップ等の各種電子部品のはんだ付けに使用するはんだ鏝に関するものである。

半導体チップ等の各種電子部品のはんだ付けを自動又は手動で行う場合、一般に、電気発熱式のヒータを備えたはんだ鏝が使用される。このはんだ鏝は、通常、伝熱用の胴部とはんだ付けのための鏝先部とからなる銅製の鏝チップと、該鏝チップを加熱する前記ヒータとを備えていて、該ヒータで加熱された前記鏝チップの鏝先部で線状はんだを溶融させてはんだ付けするように構成されている。

前記はんだ鏝を使用して高品質のはんだ付けを効率良く行うためには、鏝先部の温度を監視して常に一定に保持することが必要である。このため従来より、例えば特許文献１に開示されているように、温度センサ（温度検知素子）で鏝先部の温度を検出し、その検出温度と設定温度との差に応じてヒータをオン・オフさせることで鏝先部の温度を一定に保つようにしている。

しかしながら、前記従来例は、サーミスタなどからなる温度検知素子を鏝チップの内部のセンサ取付孔内に直接収容していたため、該温度検知素子の取り付け状態が不安定で、鏝チップを位置決めのために回転させた場合や、自動はんだ付け時にはんだ鏝を高速で変位させた場合などに、該鏝チップとの接触が悪くなったり位置ずれしたりし易く、また、該温度検知素子からのリード線を前記センサ取付孔からはんだ鏝の内部空間を通して外部に引き出していたため、該リード線が湾曲したり捻れたりして収まりが悪く、ヒータからの熱の影響も受け易いという問題があった。

特開昭５５−１１２１６５号公報

本発明の目的は、温度センサを取り扱い易い形に形成してはんだ鏝に簡単かつ確実にしかも安定した姿勢で取り付けられるようにすると共に、鏝チップに対する接触も確実に行われるように構成することにある。

前記目的を達成するため本発明のはんだ鏝は、伝熱のための胴部とはんだ付けのための鏝先部とを有し、内部にはんだ鏝の軸線方向に延びるセンサ挿入孔を備えた鏝チップと、前記鏝チップを加熱するための電気ヒータを有すると共に、外周の一部に雄螺子が切られた取付部を有し、前記鏝チップの胴部の外周を取り囲むように配設された円筒状のヒータケースと、前記ヒータケースの外周を取り囲むように配設されて前記鏝チップに係止し、後端部に回転自在の螺子リングを有し、該螺子リングを前記取付部に螺着することにより前記鏝チップを前記ヒータケースに固定する円筒状の鏝ケースと、細長い筒状をしたセンサケースの内部に温度検出素子とリード線とを収容して前記温度検出素子を該センサケースの前端に配置することにより、前端に温度検出部を有する棒状センサの形に形成された温度センサと、を有し、前記鏝チップのセンサ挿入孔は、前記胴部の内部を延びる大径孔部と、前記鏝先部の内部に該鏝先部の途中まで形成された小径孔部とを有し、該小径孔部の内径は前記大径孔部の内径より小径であり、前記温度センサは、前記ヒータケースに形成されたセンサガイドに支持されると共に、センサばねで前方に向けて付勢されることにより、該ヒータケースの中心部に前記軸線に沿って変位自在なるように組み付けられており、且つ、該温度センサは、前記鏝チップのセンサ挿入孔内に挿入されて前記温度検出部が前記小径孔部内に嵌入し、前記センサばねの付勢力によって前記温度検出部が前記鏝チップに弾力的に押し付けられていることを特徴とするものである。

本発明において好ましくは、前記センサ挿入孔の大径孔部の軸線方向長さが、前記小径孔部の軸線方向長さより長いことである。

また、本発明において、前記ヒータケースの内部には、前記鏝チップの後端部が当接する環状の当接部が形成され、前記鏝チップの後端部と該当接部との一方と他方とには、前記鏝チップの回転方向の位置決めを行う窪みと突起とが形成され、該窪みと突起とは、前記鏝チップを軸線の回りに３６０度回転させたとき１つの角度で互いに嵌合し合うように配設されていることが望ましい。
より好ましくは、２つの突起と２つの窪みとが、前記ヒータケース及び鏝チップの軸線に対して互いに非対称の位置に配設されていることである。

更に、本発明において、前記鏝ケースの螺子リングは、前記突起が窪みに嵌合していないときには前記ヒータケースの取付部から離れた位置を占め、前記突起が窪みに嵌合すると該取付部に螺着可能となることが望ましい。

本発明によれば、温度センサを、前端に温度検出部を有する棒状センサの形に形成し、センサばねにより付勢させてヒータケースの内部に配設し、前端の温度検出部を鏝チップのセンサ挿入孔内において該鏝チップに弾力的に接触させるようにしているので、該温度センサが形状的に非常に取り扱い易いだけでなく、はんだ鏝に簡単かつ確実にしかも安定した姿勢で取り付けることができ、しかも鏝チップに対する接触も確実であるといった勝れた効果を得ることができる。

本発明に係るはんだ鏝の斜視図である。図１の縦断面図である。図１の分解図で、鏝ケースを省略した図である。ヒータケースの斜視図である。温度センサの一部を省略した拡大断面図である。

図は本発明に係るはんだ鏝の一実施形態を示すもので、このはんだ鏝は、自動はんだ付け装置（はんだ付けロボット）の作業アームに取り付けて使用するタイプである。

図１−図３から分かるように、前記はんだ鏝は、線状ハンダを溶融してはんだ付けを行う鏝チップ１と、内蔵する電気ヒータ５で該鏝チップ１を加熱する円筒状のヒータケース２と、該ヒータケース２に前記鏝チップ１を固定する円筒状の鏝ケース３と、前記鏝チップ１の鏝先部１ａの温度を検出する細長い棒状の温度センサ４とを有し、これらの鏝チップ１とヒータケース２と鏝ケース３と温度センサ４とが、該はんだ鏝の軸線Ｌを中心にして実質的に同心状に配置されている。

前記鏝チップ１は、伝熱のための円柱形をした胴部１ｂと、はんだ付けのための先細り状をした前記鏝先部１ａとを、熱伝導性に勝れた銅で一体に形成し、外表面に保護皮膜となる鉄メッキ層（不図示）を被覆したもので、前記鏝先部１ａの前端部分がはんだの濡れ面１ｃとなっている。該鏝チップ１の外周の一部には、径差よる係止段部８が形成され、該係止段部８に前記鏝ケース３の前端の係止部９が鏝先部１ａ側から係止している。

また、前記鏝チップ１の内部には、該鏝チップ１の軸線方向に延びる円形のセンサ挿入孔１０が形成され、該センサ挿入孔１０内に前記温度センサ４が抜き差し自在なるように挿入されている。該センサ挿入孔１０は、前記胴部１ｂの後端部から該胴部１ｂの内部を前記鏝先部１ａに向けて延びる大径孔部１０ａと、該大径孔部１０ａの前端から前記鏝先部１ａの内部を該鏝先部１ａの前端に向けて延びる小径孔部１０ｂとからなり、該小径孔部１０ｂの前端は、前記鏝先部１ａの前端まで貫通することなく、該鏝先部１ａの内部の軸線Ｌ方向の中央部付近で終わっている。前記小径孔部１０ｂの内径は前記温度センサ４の外径より僅かに大きい程度である。

前記鏝チップ１の後端部には、円筒状をした金属製のキャップ１１が該鏝チップ１から後方に突出するように嵌着、固定され、該キャップ１１の後端部に、前記ヒータケース２の内部に形成された突起１３と協同して位置決め機構を形成する窪み１２が半径方向に形成され、この位置決め機構により、前記鏝チップ１を前記ヒータケース２に固定する際の回転方向の位置決めが行われるようになっている。前記窪み１２は、前記キャップ１１の円周方向の２箇所に形成されており、それらの位置は、鏝チップ１の中心に対して非対称の位置である。図示の例では、２つの窪み１２が９０度の中心角で配置されているが、１８０度以外の中心角であれば、９０度以外であっても良い。

前記温度センサ４は、図５からも分かるように、細長くかつ真っ直ぐな筒状をした金属製のセンサケース１５の内部に温度検出素子１６とリード線１７とを電気絶縁状態で収容し、前記温度検出素子１６を該センサケース１５の前端に配置することにより、前端に温度検出部４ａを有する棒状センサの形に形成されたものである。前記リード線１７は、前記センサケース１５の後端部から外部に導出され、制御装置に接続できるようになっている。前記温度検出素子１６としては、例えば熱電対を用いることができる。

図１−図４において、前記ヒータケース２は、ステンレス等の耐熱性と熱伝導性とに勝れた金属素材からなるもので、大径の外筒２０と、該外筒２０の内部に同心状に配設されて該外筒２０と先端部で一体化された小径の内筒２１とにより、二重円筒構造を有するように形成され、前記外筒２０の内周と内筒２１の外周との間に形成された環状のヒータ室２２内に前記電気ヒータ５が内蔵され、該電気ヒータ５からのリード線２３がヒータケース２の外部に導出され、線端に給電装置に接続するプラグ（不図示）が取り付けられている。
前記電気ヒータ５は、例えばニクロム線を電気絶縁状態で前記ヒータ室２２内に前記内筒２１の外周を取り巻くように配設することにより、構成することができる。

前記ヒータケース２は、前記鏝チップ１の胴部１ｂの外周を同心状に取り囲み、前記電気ヒータ５からの熱を該胴部１ｂにその外周面側から供給するもので、該ヒータケース２の前端から前記鏝チップ１の鏝先部１ａが延出している。該ヒータケース２の内部中間位置には、前記鏝チップ１の後端部即ちキャップ１１の後端部が当接する円環状の当接部２５が形成され、該当接部２５の前記キャップ１１が当接する側の面に、該当接部２５の半径方向に延びる前記突起１３が形成されている。該突起１３は２箇所に形成されていて、その配置は、ヒータケース２の中心に対して非対称の位置であり、かつ前記鏝チップ１の窪み１２と対応する位置である。図示の例では、前記２つの突起１３が９０度の中心角を介して配設されている。そして、該突起１３が前記窪み１２に嵌合することにより、前記鏝チップ１の回転方向の位置決めが行われる。

前記突起１３と窪み１２とをこのような配置で形成したことにより、前記鏝チップ１を軸線Ｌの回りに一定の位置から３６０度回転させたとき、その範囲に前記突起１３と窪み１２とが互いに嵌合する角度（位置）は１つしかないため、前記鏝チップ１を常に回転方向の１つの位置（向き）に固定することができる。この結果、例えば鏝先部１ａにおけるハンダの濡れ面１ｃに方向性を持たせた場合でも、該濡れ面１ｃの向きを間違えて鏝チップ１を固定するおそれがなく、該鏝チップ１を常に正しい向きに固定することが可能となる。

前記ヒータケース２の外周には、該ヒータケース２の後端部寄りの位置に、外周に雄螺子２６ａが着られた取付部２６が形成され、また、該ヒータケース２の後端部には、該ヒータケース２の軸線と直角方向に張り出す鍔状のアーム取付部２７が形成され、このアーム取付部２７ではんだ鏝をはんだ付けロボットの作業アームに取り付けられるようになっている。

前記ヒータケース２の中心部には、前記温度センサ４が該ヒータケース２の軸線即ちはんだ鏝の軸線Ｌに沿って変位自在なるように挿入されている。該温度センサ４におけるセンサケース１５の後端部は、前記ヒータケース２に形成されたセンサガイド２８の支持孔２８ａを貫通することによって該センサガイド２８に変位自在に支持されると共に、該センサガイド２８から外方に一部突出し、該センサケース１５の外周に固定されたばね座２９と前記センサガイド２８との間にコイル状のセンサばね３０が介設され、該センサばね３０で該温度センサ４が前端側即ち前記鏝チップ１側に向けて付勢されている。また、該温度センサ４の後端部には、前記センサガイド２８から突出する部分にストッパ３１が固定され、このストッパ３１が前記センサガイド２８の外面に当接することよって該温度センサ４の前方への抜け出しが防止されている。
そして、該温度センサ４の前端の温度検出部４ａが前記鏝チップ１のセンサ挿入孔１０の小径孔部１０ｂ内に嵌入し、該小径孔部１０ｂの前端部において前記鏝チップ１に前記センサばね３０の付勢力で弾力的に押し付けられている。

前記鏝ケース３は、ステンレス等の耐熱性のある金属素材からなるもので、前端を小径化することにより該前端に前記鏝チップ１の係止段部８に係止する前記係止部９が形成され、該鏝ケース３の後端部には、内周に雌ねじ３２ａが切られた螺子リング３２が回転自在に取り付けられている。該螺子リング３２の外周には、滑り止め用の多数の溝３３が軸線方向に設けられている。

そして、前記ヒータケース２の内部にその前端側から前記鏝チップ１を挿入し、該鏝チップ１のセンサ挿入孔１０内に温度センサ４の前端部分を嵌入させた状態で、該ヒータケース２に前記鏝ケース３を前記鏝チップ１の前端側から被着し、該鏝チップ１の窪み１２と前記当接部２５の突起１３とを相互に嵌合させて該鏝チップ１の回転方向の位置決めを行ったあと、鏝ケース３の螺子リング３２をヒータケース２の取付部２６に螺着する。そうすると、前記鏝ケース３の前端の係止部９が鏝チップ１の係止段部８に係止して該鏝チップ１を前記当接部２５に押し付けるため、該鏝チップ１が該係止部９と前記当接部２５との間に挟持、固定され、かつ、前記温度センサ４の前端の温度検出部４ａが、前記センサ挿入孔１０内において鏝チップ１にセンサばね３０の付勢力により弾力的に押し付けられて接触する。

ここで、前記突起１３の軸線Ｌ方向の高さと、前記窪み１２の軸線Ｌ方向の深さとは、該突起１３が窪み１２に嵌合していないとき、即ち鏝チップ１の後端部の前記窪み１２以外の部分が前記突起１３に当接しているときには、前記螺子リング３２がヒータケース２の取付部２６から離れた位置を占めて該取付部２６に螺着することができず、前記突起１３が窪み１２に嵌合すると、前記螺子リング３２が該取付部２６に螺着可能となるような大きさにそれぞれ形成されている。これにより、前記鏝チップ１を常に所定の向きに確実に固定することができる。

前記実施形態では、前記窪み１２と突起１３とがそれぞれ２つずつ形成され、それらは鏝チップ１及びヒータケース２の軸線（はんだ鏝の軸線Ｌ）に対して非対称の位置に配設されているが、前記窪み１２及び突起１３の数はそれぞれ１つであっても良く、あるいは３つ以上であっても良い。３つ以上の窪み１２と突起１３とを設ける場合は、該窪み１２及び突起１３をそれぞれ等間隔即ち等しい中心角で配置することなく、少なくとも１つの中心角が他と異なるように、互いに不規則な中心角で配置することが必要である。

また、上記窪み１２をヒータケース２に形成し、突起１３を鏝チップ１に形成しても良い。
更に、前記実施形態のはんだ鏝は、自動はんだ付け装置の作業アームに取り付けて使用するタイプのものであるが、手動用のはんだ鏝にも本発明は適用することができる。

１鏝チップ
１ａ鏝先部
１ｂ胴部
２ヒータケース
３鏝ケース
４温度センサ
４ａ温度検出部
５電気ヒータ
１０センサ挿入孔
１２窪み
１３突起
１５センサケース
１６温度検出素子
１７リード線
２０外筒
２１内筒
２５当接部
２６取付部
２６ａ雄螺子部
２８センサガイド
２９ばね座
３０センサばね
３２螺子リング
Ｌ軸線

Claims

伝熱のための胴部とはんだ付けのための鏝先部とを有し、内部にはんだ鏝の軸線方向に延びるセンサ挿入孔を備えた鏝チップと、
前記鏝チップを加熱するための電気ヒータを有すると共に、外周の一部に雄螺子が切られた取付部を有し、前記鏝チップの胴部の外周を取り囲むように配設された円筒状のヒータケースと、
前記ヒータケースの外周を取り囲むように配設されて前記鏝チップに係止し、後端部に回転自在の螺子リングを有し、該螺子リングを前記取付部に螺着することにより前記鏝チップを前記ヒータケースに固定する円筒状の鏝ケースと、
細長い筒状をしたセンサケースの内部に温度検出素子とリード線とを収容して前記温度検出素子を該センサケースの前端に配置することにより、前端に温度検出部を有する棒状センサの形に形成された温度センサと、
を有し、
前記鏝チップのセンサ挿入孔は、前記胴部の内部を延びる大径孔部と、前記鏝先部の内部に該鏝先部の途中まで形成された小径孔部とを有し、該小径孔部の内径は前記大径孔部の内径より小径であり、
前記温度センサは、前記ヒータケースに形成されたセンサガイドに支持されると共に、センサばねで前方に向けて付勢されることにより、該ヒータケースの中心部に前記軸線に沿って変位自在なるように組み付けられており、且つ、該温度センサは、前記鏝チップのセンサ挿入孔内に挿入されて前記温度検出部が前記小径孔部内に嵌入し、前記センサばねの付勢力によって前記温度検出部が前記鏝チップに弾力的に押し付けられている、
ことを特徴とするはんだ鏝。
前記センサ挿入孔の大径孔部の軸線方向長さは、前記小径孔部の軸線方向長さより長いことを特徴とする請求項１に記載のはんだ鏝。
前記ヒータケースの内部には、前記鏝チップの後端部が当接する環状の当接部が形成され、前記鏝チップの後端部と該当接部との一方と他方とには、前記鏝チップの回転方向の位置決めを行う窪みと突起とが形成され、該窪みと突起とは、前記鏝チップを軸線の回りに３６０度回転させたとき１つの角度で互いに嵌合し合うように配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ鏝。
２つの突起と２つの窪みとが、前記ヒータケース及び鏝チップの軸線に対して互いに非対称の位置に配設されていることを特徴とする請求項３に記載のはんだ鏝。
前記鏝ケースの螺子リングは、前記突起が窪みに嵌合していないときには前記ヒータケースの取付部から離れた位置を占め、前記突起が窪みに嵌合すると該取付部に螺着可能となることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のはんだ鏝。