JP6483892B1 - はんだ鏝用の鏝先 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造によってはんだの浸食に対する耐久性を高めて長寿命化を達成することが可能なはんだ鏝用の鏝先を提供することにある。【解決手段】線状はんだを溶かしてはんだ付け作業を行うはんだ鏝先の鏝先であり、この鏝先は、銅製の基材４の表面に鉄めっき層８を施すことにより形成されていて、該鏝先の、はんだ付け作業の際に前記線状はんだが接触する部位に、銅よりもはんだに対する耐食性のある耐食性部材７が取り付けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、ＩＣやＬＳＩなどの電子部品のはんだ接合に使用するはんだ鏝用の鏝先に関するものである。

従来から、線状はんだを溶かしてＩＣやＬＳＩといった電子部品をプリント配線基板等にはんだ付けするはんだ鏝用の鏝先は知られている。特許文献１に示すように、この種の鏝先は、熱伝導性が高く且つはんだの濡れ性がよい銅製の基材の表面に鉄めっきし、ヒーターで加熱された該鏝先に線状はんだを供給することで、はんだ付けが行われるように成っている。一方、基材を構成する銅は、熱伝導性がよく、また、はんだの濡れ性がよい材料であるかわりに、はんだの成分である錫に浸食されやすいことから、この種の鏝先は、前記基材の表面に鉄めっき（鉄−ニッケルめっき）から成る保護層を施し、鏝先の耐食性が高められているものが一般的である。

図２０、図２１は、この種の鏝先を用いてプリント基板２１上に設けられたはんだ付け対象２２にはんだ付けをしている様子を示しているものである。
ところが、従来の鏝先２０の、はんだ供給ノズル２６から送られる線状はんだ２７が接触する部位は、線状はんだ２７による機械的な圧力が作用すると共に、図２０中矢印で示すように、当該部位には、溶融したはんだ２８の渦が発生してはんだが繰り返し接触するため、はんだとの接触延べ時間が他の部位より多く、接触するはんだ量も他の部位より多い。そのため、はんだ付け作業が繰り返されることに伴い、図２１に示すように、徐々に当該部位が摩耗して基材２３を被覆する鉄めっき層２４が剥がれ易く、該鉄めっき層２４が剥がれた部位から、はんだが鏝先２０内部に侵入して基材２３がはんだに浸食され、その結果、鏝先２０が早期に劣化してしまう場合があった。

特開２０００−３１７６２９号公報

はんだの浸食に対する耐久性を高めて長寿命化を達成することが可能なはんだ鏝用の鏝先を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明によれば、線状はんだを溶かしてはんだ付けをするはんだ鏝用の鏝先であって、該鏝先は、銅製の基材の表面に鉄めっき層を施すことにより形成されていて、はんだ付け時に前記線状はんだの先端と接触して該線状はんだを溶融させる鏝先先端部を有し、前記鏝先先端部には、前記線状はんだの先端が接触するはんだ接触部位を有する一方の側面から他方の側面に向けて、該鏝先先端部の内部を鏝先の径方向に延びる貫通穴又は非貫通の窪みからなる部材挿入のための部分が形成され、前記部材挿入のための部分の内部には、銅よりもはんだに対する耐食性を有する耐食性部材が挿入されており、前記耐食性部材の端面は、前記鏝先先端部の側面の前記はんだ接触部位において前記基材から露出している、ことを特徴とするはんだ鏝用の鏝先が提供される。

本発明においては、前記耐食性部材は円柱からなり、前記部材挿入のための部分は円形の貫通穴からなっていて、該貫通穴の内部に、前記耐食性部材が、前記はんだ接触部位から前記鏝先先端部の他方の側面まで達するように、前記基材を貫通した状態に挿入されていても、あるいは、前記耐食性部材は円柱からなり、前記部材挿入のための部分は円形の窪みからなっていて、該窪みの内部に、前記耐食性部材が、端面を前記はんだ接触部位において前記基材から露出させた状態に挿入されていても良い。

また、本発明において、前記耐食性部材の端面は、鉄めっき層で覆われていても、鉄めっき層から露出していても構わない。

また、本発明において、前記耐食性部材は、鉄、ニッケル、アルミニウムのうちの何れかの金属素材で形成されていても、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウムのうちの何れかの非金属で形成されていても良い。

本発明の鏝先によれば、はんだ付けの際に線状はんだが接触する部位に、銅よりもはんだに対する耐食性のある耐食性部材を取り付けたので、はんだの浸食に対する耐久性を高めて、長寿命化を達成することができる。

本発明に係るはんだ鏝用の鏝先の第１の実施形態を示す平面図である。 図１の鏝先先端部付近を示す部分拡大断面図である。 第１実施形態の鏝先の製造方法を示す図で、初期形状が円柱形をした基材を準備した状態を示す概略部分拡大図である。 図３の状態から基材に貫通穴を形成した状態を示す概略部分拡大図である。 図４の状態から貫通穴に耐食性部材を挿入した状態を示す概略部分拡大図である。 図５の状態から基材を鏝先形状に加工した状態を示す概略部分拡大図である。 図６の状態から基材に鉄めっき処理を施した状態を示す概略部分拡大図である。 第１実施形態の変形例の鏝先の製造方法を示す図で、初期形状が円柱形をした基材を鏝先形状に加工すると共に基材の側面に貫通穴を形成した状態を示す概略部分拡大図である。 図８の状態から貫通穴に耐食性部材を挿入した状態を示す概略部分拡大図である。 図９の状態から基材に鉄めっき処理を施した状態を示す概略部分拡大図である。 本発明に係るはんだ鏝用の鏝先の第２の実施形態を示す平面図である。 図１１の鏝先先端部付近を示す部分拡大図である。 第２実施形態の鏝先の製造方法を示す図で、初期形状が円柱形をした基材の側面に窪みを凹設した状態を示す概略部分拡大図である。 図１３の状態から前記窪みに耐食性部材を埋め込んだ状態を示す概略部分拡大図である。 図１４の状態から基材を鏝先形状に加工した状態を示す概略部分拡大図である。 図１５の状態から基材の上に鉄めっき処理を施した状態を示す概略部分拡大図である。 第２実施形態の変形例の鏝先の製造方法を示す図で、初期形状が円柱形をした基材を鏝先形状に形成すると共に該基材に窪みを形成した状態を示す概略部分拡大図である。 図１７の状態から前記窪みに耐食性部材を埋め込んだ状態を示す概略部分拡大図である。 図１８の状態から基材の上に鉄めっき処理を施した状態を示す概略部分拡大図である。 従来の鏝先を用いてはんだ付け作業を行っている状態を示す概略部分拡大断面図である。 図２０の状態から鏝先がはんだにより局部的に浸食された状態を示す概略部分拡大断面図である。

本発明に係る第１の実施形態のはんだ鏝用の鏝先を図１−図１０を用いて説明する。前記鏝先１Ａは、はんだ鏝に取り付けて使用するもので、線状はんだを溶融し、溶かしたはんだではんだ対象箇所のはんだ付けを行うものである。この鏝先１Ａは、自動はんだ付け装置に用いられるはんだ鏝に装着してもよく、或いは、手動操作式の手持ちのはんだ鏝に装着してもよい。

図１に示すように、前記鏝先１Ａは、円柱形の鏝先本体部２と、この鏝先本体部２の先端に配された鏝先先端部３とを有している。前記鏝先本体部２は、はんだ鏝に内蔵されたヒーターからの熱を蓄熱して、蓄熱した熱を鏝先先端部３に伝熱するためのものである。鏝先先端部３は、線状はんだと直接接触して線状はんだを溶融させ、はんだ付対象箇所に溶融はんだを付着させる部分である。この鏝先先端部３は、前端に向かって次第に先細り形状に形成されていると共に、両側面に平らなはんだ付け面５，５が形成されたのみ型状を成していて、これらはんだ付け面５，５の前端部分がはんだと接触する濡れ面として構成されている。

鏝先本体部２及び鏝先先端部３は、熱伝導性に優れた銅製の基材４の表面に、保護皮膜としての鉄めっき層８を被覆することにより形成されている。

前記鉄めっき層８は、鏝先１の耐食性を高めるためのものである。鉄めっき層８の厚さは、はんだ付け対象箇所の素材や形状等に応じて適宜の厚さ（例えば５０μｍ−５００μｍ）に形成される。ただし、その厚さが薄いほど鏝先１の耐食性は低くなり、厚さが厚いほど鏝先１の熱伝導性が低下するため、両者のバランスを考慮した厚さに形成される。なお、この鉄めっき層８の上には、鉄めっきとは異なる他のめっき処理を施すことができ、例えば、濡れ面となる部分を除くその他の部分、即ち鏝先本体部２の外面には、該鉄めっき層８の上から、はんだを付着しにくくするための硬質のクロムめっき層を設け、前記濡れ面にははんだの濡れ性をよくするためにはんだめっき層を設けることができるが、それらの図示は省略されている。

さらに、前記基材４には、はんだ付け時に線状はんだの先端が接触する部位に、銅よりもはんだに対する耐食性のある耐食性部材７が取り付けられている。この耐食性部材７は、はんだの濡れ性がよい素材で形成され、図示した例は鉄で形成されている。前記線状はんだが接触する部位とは、前記鏝先先端部３に形成されたはんだ付け面５のうちの一部分であり、このはんだ付け面５には、一対のはんだ付け面５，５を貫通する円形の貫通穴６が形成されていて、この貫通穴６に円柱状に形成された前記耐食性部材７がぴったりと密に挿入されている。耐食性部材７の両端面は、はんだ付け面５，５の傾斜に沿ってカットされ、基材４と連続した同一面を成している。そして、耐食性部材７の上から鉄めっき処理が施されることで、基材４の表面及び耐食性部材７の端面上に前記鉄めっき層８が配されている。
前記貫通穴６は、楕円形や多角形であっても良く、その場合、前記耐食性部材７も、穴形状に合わせて楕円形や多角形の断面形状を有するように形成される。

なお、耐食性部材７を形成する素材は、前記鉄の他、例えば、ニッケル、アルミニウム等の金属素材で形成することもできるし、或いは、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウム等の非金属素材で形成することも可能である。

前記の如く、前記鏝先１Ａは、基材４の線状はんだが当たる部位に銅よりもはんだに対する耐食性に優れた耐食性部材７が取り付けられているため、線状はんだの接触により機械的な圧力が作用したり、溶解したはんだの渦流が発生することによってはんだとの接触延べ時間が長くなったり、はんだの接触量が多くなったりした場合でも、はんだによる基材４の浸食を食い止めることができ、その結果、鏝先１Ａの劣化を抑制して長寿命化を図ることができる。

前記鏝先１Ａの製造方法の一例について図３−図７を用いて順に説明する。
先ずは、図３に示すように、未だ鏝先形状を成していない、初期形状が円柱状をした銅製基材４を準備する。次に、図４及び図５に示すように、前記基材４の先端部に、該基材４の側面を径方向に貫通する貫通穴６を穿設すると共に、この貫通穴６に、未加工で円柱形をした鉄製の耐食性部材７を挿入する。耐食性部材７は、貫通穴６の口径と略一致する直径を有していて、貫通穴６内に基材４の径方向中央に位置するように圧入等の適宜手段で押入する。

それから、図６に示すように、前記耐食性部材７が取り付けられた位置に、前記はんだ付け面５が形成されるように、基材４と耐食性部材７とを切削し、鏝先本体部２及び鏝先先端部３を有する鏝先形状に加工する。そして、図７に示すように、前記耐食性部材７の上から前記基材４に鉄めっき処理を施すことで、該基材４及び耐食性部材７の上に鉄めっき層８を形成した鏝先１Ａが製造される。なお、鏝先１Ａには、鉄めっき層８の上からさらに前記クロムめっき処理やはんだめっき処理等の後加工が施される。

なお、耐食性部材７が金属製である場合には、耐食性部材７を基材４に溶接により固定することができ、耐食性部材７が非金属である場合には、該耐食性部材７を基材４に接着剤で接着することもできる。接着剤としては、セラミックボンドのような無機系接着剤類や熱伝導セメント等が挙げられる。

鏝先１Ａの前記の製造方法では、前記耐食性部材７を、鏝先形状に加工する前の未だ円柱状を成す基材４に取り付け、そのあと該基材４を鏝先形状に加工しているが、先に、基材４を鏝先形状に加工してから該基材４に耐食性部材７を取り付けることもできる。それを、図８−図１０を用いて説明する。

先ず、図８に示すように、先に円柱状をした基材４をのみ型の鏝先形状に切削加工すると共に、はんだ付け面５，５を貫通する貫通穴６を形成する。それから、前記貫通穴６に、未加工で円柱形をした耐食性部材７を挿入する。このとき、図９に示すように、基材４は、既に先端が先細りした形の鏝先形状に加工されていることから、耐食性部材７がはんだ付け面５，５から突き出した状態と成っている。この状態で、基材４の表面に鉄めっき処理を施すことで、基材４と、はんだ付け面５から突き出た耐食性部材の上に鉄めっき層８が形成される。その後、適切な形の鏝先形状に形成するため、前記はんだ付け面５，５の傾斜に沿って耐食性部材７の突き出た余剰部分をカットすると、図１０に示すように、耐食性部材７の表面と鉄めっき層８とが連続する同一面に表れた変形例ののみ型鏝先１Ｂを得ることができる。つまり、この方法によれば、耐食性部材７の表面が鉄めっき層８で覆われていない鏝先１Ｂが得られる。

本発明のはんだ鏝用の鏝先の第２の実施形態を図１１−図１９を用いて説明する。
図１１及び図１２に示すように、この第２の実施形態の鏝先１Ｃは、前記鏝先先端部３の前端部分に、プリント配線基板に設けられたピン状端子を受け入れ可能な溝部９を有している。すなわち、この鏝先１Ｃは、前記ピン状端子の列に沿って、はんだ鏝を移動させながらはんだ付けを行う、移動はんだ付け引きはんだ用の鏝先である。

この第２実施形態の鏝先１Ｃは、前記溝部９の溝底に連続しかつ所定の角度に傾斜するはんだ供給面１０を有している。このはんだ供給面１０は、線状はんだを接触させることで、線状はんだを溶融させて前記溝部９に供給するための部分である。前記はんだ供給面１０の、線状はんだが接触する部位には窪み１１が設けられていて、該窪み１１に前記耐食性部材７が埋め込まれている。そして、耐食性部材７の上から前記基材４に鉄めっき処理が施されることにより、基材４と耐食性部材７との表面に鉄めっき層８が形成されている。

第２の実施形態の鏝先１Ｃの製造方法の一例について図１３−図１６を用いて説明する。先ず、図１３に示すように、初期形状が円柱形をした銅製の基材４を準備し、基材４に、該基材４の径方向に窪んだ前記窪み１１を形成する。窪み１１の底部は平坦に形成する。そして、図１４に示すように、円柱状をした未加工の耐食性部材７を、窪み１１の底部に当たるまで押入し、図１５に示すように、該耐食性部材７が取り付けられた位置に、前記はんだ供給面１０が形成されるように、基材４と耐食性部材７とを切削し、鏝先本体部２及び鏝先先端部３を有する移動はんだ鏝用の鏝先形状に加工する。そして、前記耐食性部材７の上から前記基材４に鉄めっき処理を施すことで、該基材４及び耐食性部材７の上に鉄めっき層８を形成した鏝先１Ｃが製造される。

なお、図１７−図１９に示すように、移動はんだ鏝用の鏝先を製造する場合にも、先に、基材４を鏝先形状に切削加工したあと、耐食性部材７を基材４に取り付ける製造手順を踏むことができる。
この場合には、先ず、図１７に示すように、初期形状が円柱状をした基材４を、前記鏝先本体部２と鏝先先端部３とを有する移動はんだ鏝用の鏝先形状に切削すると共に、前記はんだ供給面１０に窪み１１を形成する。それから、図１８に示すように、円柱形をした未加工の耐食性部材７を窪み１１の底部にあたるまで押入して、はんだ供給面１０から耐食性部材７が突出した状態で基材４に鉄めっき処理をする。それから、前記はんだ供給面１０の傾斜に沿って耐食性部材７の突き出た余剰部分をカットすることで、図１９に示すように、耐食性部材７の表面と鉄めっき層８とが連続する同一面に表れた変形例の鏝先１Ｄを得ることができる。この方法により、耐食性部材７の表面が鉄めっき層８から露出した鏝先１Ｄが得られる。

１Ａ−１Ｄ 鏝先
４ 基材
６ 貫通穴
７ 耐食性部材
８ 鉄めっき層
１１ 窪み

Claims (7)

1. 線状はんだを溶かしてはんだ付けをするはんだ鏝用の鏝先であって、
   該鏝先は、銅製の基材の表面に鉄めっき層を施すことにより形成されていて、はんだ付け時に前記線状はんだの先端と接触して該線状はんだを溶融させる鏝先先端部を有し、
   前記鏝先先端部には、前記線状はんだの先端が接触するはんだ接触部位を有する一方の側面から他方の側面に向けて、該鏝先先端部の内部を鏝先の径方向に延びる貫通穴又は非貫通の窪みからなる部材挿入のための部分が形成され、
   前記部材挿入のための部分の内部には、銅よりもはんだに対する耐食性を有する耐食性部材が挿入されており、
   前記耐食性部材の端面は、前記鏝先先端部の側面の前記はんだ接触部位において前記基材から露出している、
   ことを特徴とするはんだ鏝用の鏝先。
2. 前記耐食性部材は円柱からなり、前記部材挿入のための部分は円形の貫通穴からなっていて、該貫通穴の内部に、前記耐食性部材が、前記はんだ接触部位から前記鏝先先端部の他方の側面まで達するように、前記基材を貫通した状態に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ鏝用の鏝先。
3. 前記耐食性部材は円柱からなり、前記部材挿入のための部分は円形の窪みからなっていて、該窪みの内部に、前記耐食性部材が、端面を前記はんだ接触部位において前記基材から露出させた状態に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ鏝用の鏝先。
4. 前記耐食性部材の端面は、鉄めっき層で覆われていることを特徴とする請求項１−３の何れかに記載のはんだ鏝用の鏝先。
5. 前記耐食性部材の端面は、鉄めっき層から露出していることを特徴とする請求項１−３の何れかに記載のはんだ鏝用の鏝先。
6. 前記耐食性部材は、鉄、ニッケル、アルミニウムのうちの何れかの金属素材で形成されていることを特徴とする請求項１−５の何れかに記載のはんだ鏝用の鏝先。
7. 前記耐食性部材は、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミニウムのうちの何れかの非金属で形成されていることを特徴とする請求項１−５の何れかに記載のはんだ鏝用の鏝先。

Images