JPH0615870U - 電気半田ごて - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単位面積あたりの発熱量が高く、寿命も長い
安価な加熱ヒータを備え、しかも半田付け時にはこて先
を適正温度に保ち得る電気半田ごてを提供する。 【構成】 半田ごて本体の先端側に設けられるこて先部
が、加熱ヒータ２挿入用の空胴部６を有するこて先１
と、該空胴部６に挿入固着される加熱ヒータ２とを備え
てなり、該加熱ヒータ２は、円筒棒状のセラミックス製
ヒータ本体７に挿通孔７ａが設けられるとともに、該挿
通孔７ａにヒータ線材８が挿通保持されてなり、前記こ
て先１側の空胴部６に温度センサ１５が配置され、前記
加熱ヒータ２の先端部分が前記こて先１の空胴部６に挿
入されるとともに、この空胴部６にセラミックス充填材
１１，１２が充填されて、前記こて先１と温度センサ１
５および加熱ヒータ２が密着状に一体固定されているこ
とを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は電気半田ごてに関し、さらに詳細には、単位面積あたりの発熱量が 高くて、寿命も長い安価な加熱ヒータを備え、かつ半田付け時の温度応答性を高 め得るこて先部の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の電気半田ごてのこて先部の一般的な構造は、図５に示すように、加熱ヒ ータａにこて先ｂの基部が挿入固定されてなる。加熱ヒータａはいわゆるニクロ ムヒータと呼ばれるもので、ヒータ芯ｃにＮｉ−Ｃｒ合金線等からなるヒータ線 材ｄが螺旋状に巻装されてなる。ヒータ芯ｃは、鉄製のヒータ芯頭ｅにステンレ ス鋼製のヒータ芯パイプｆが圧入されてなる。

【０００３】 ところで、該ヒータ芯パイプｆはステンレス鋼製であることから、この上に上 記ヒータ線材ｄを直接巻き付けることができないため、ヒータ芯パイプｆとヒー タ線材ｄの間には、マイカ等の紙状耐熱絶縁物ｇが巻かれている。しかも、上記 ヒータ線材ｄの両側の接続部ｈ，ｈが上記ヒータ芯パイプｆの基端側へ引き出さ れる必要があるため、ヒータ線材ｆは通常図示のごとく二重に巻かれている。

【０００４】 しかし、上記ニクロムヒータａの場合、ヒータ線材ｄが外気と直接触れて酸化 し易く、特に発熱状態のヒータａは酸化が著しく進むため、単位面積あたりの発 熱量（表面電力密度Ｗ／cm² ）を高くとることができず、また、寿命も短いとい う問題があった。

【０００５】 この点に関して近時、図６に示すように、加熱ヒータｉとして棒状のセラミッ クヒータが用いられ、このセラミックヒータｉの先端部分が、こて先ｂの空胴部 ｊ内に挿入されてなる構造が提案されている。ｋは保護パイプ、ｌは固定パイプ である。

【０００６】 セラミックヒータｉは、図７に示すように、発熱抵抗体（図示省略）がセラミ ック体ｍ中に埋設されて、その酸化が防止される構造とされており、上記の問題 は解消されるに至った。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このセラミックヒータｉを備えた電気半田ごてのこて先部では 、次に述べるような新たな問題が生じており、その改良が要望されていた。

【０００８】 (1) 上記温度センサを作業面である先端側に設けても、図６に示したこて先ｂに 内蔵された状態では、こて先ｂと温度センサとが密着状とならず、両者間に空気 層が形成されるため、こて先ｂの温度を検出する温度センサへの伝熱性が低下す る問題があった。

【０００９】 すると、加熱ヒータｉがこて先ｂを加熱する際、温度センサがこて先ｂの温度 を正確に測定できず、温度制御に追従して加熱ヒータｉが加熱しないために、こ て先を適正温度に維持することができなかった。 例えば、プリント基板に電子部品を半田付けする場合、こて先ｂの温度を一定 に保つ必要があるが、実際の半田付けと同一の条件で試験を行ったところ、図４ の温度特性に示すように、設定温度を維持できないという結果が生じた。

【００１０】 なお、この温度測定試験においては、温度センサの出力が導かれる温度制御装 置により、こて先ｂが半田付けに好適な４２５℃に維持されるように加熱ヒータ ｉの温度を調節するものとする。そして、加熱ヒータｉに通電してから定温にな った後、１秒間半田付けし、２秒間休止するパターンを４０回繰り返す。また、 数分間あけて再度４０回繰り返し、このときのこて先ｂの温度を温度計により数 十分間計測した。

【００１１】 この結果、図４の特性曲線Ｙに示されているように、測定を開始してから定温 に立ち上がるまでには１分４０秒を要している。また、この定温状態においても 設定の４２５℃に達せず、５８℃も低い状態となっている。そして、立ち上がり 後に半田付けを開始すると、定温より９２℃の大きい温度差が生じている。これ は、一旦休止した後で再度半田付けした場合も同様で、実際にはんだ付作業を行 っているこて先部の温度と設定値がずれていることを示している。

【００１２】 この原因は、こて先ｂと温度センサとの間に空気層があるために伝熱性が悪く 、通電後に加熱ヒータｉと温度センサとが高温になり、温度制御が既になされて いるにもかかわらず、こて先ｂが加熱ヒータｉと同じ温度に上昇しないことによ る。また、半田付けが開始されてこて先ｂの温度が下った場合、この温度低下が 正確かつ即時的に検出されないために、要求に対する熱応答が悪いという理由も あげられる。従って、実際にプリント基板に電子部品を半田付けするときは、設 定温度に維持されないままに半田付けすることになり、適正温度にて半田がなさ れないために不良品が発生する場合があった。

【００１３】 (2) 上記発熱抵抗体の両端に接続されるリード線ｎ，ｎが、上記セラミック体ｍ の外表面上に施されたメタライズ面ｏにおいて銀ロウ付される構造であるため、 セラミックヒータｉの長さ寸法の増大を招いている。

【００１４】 つまり、セラミック体ｍの構成材料であるセラミックス材料は比較的熱伝導率 がよいため、発熱抵抗体とリード線取り出し部の距離をあまり短くすると、上記 銀ロウが溶けてリード線ｎ，ｎが外れてしまう。これを防止するためには、上記 発熱抵抗体とリード線取り出し部の距離を長くとる必要があり、その結果、セラ ミックヒータｉの長さ寸法さらにはこて先部の長さ寸法の増大を余儀なくされて いるが、これは電気半田ごての基本構造として好ましくない。

【００１５】 (3) セラミックヒータｉの製作方法は、図８に示すように、セラミック仮焼体で あるコアｐに対して、導電パターン（焼結後上記発熱抵抗体となる）ｑがスクリ ーン印刷されたセラミック生シートｒを巻き付けた後、１２００〜１７００℃の 高温雰囲気中で焼結一体化して、製品とする（例えば、特開昭６２−７６２７７ 号公報参照）。

【００１６】 したがって、従来のセラミックヒータｉの製作に際しては、高価な金型が必要 であり、また焼結のための炉や上記導電パターンを形成するためのヒータペース ト塗布機等の設備も高価であり、上記ニクロムヒータａに比較して生産コストが かなり高額となっている。

【００１７】 しかも、高価な金型が必要であることに起因して、一度決められた形状を簡単 に変えることはできない。

【００１８】 (4) また、セラミックヒータｉの外径面とこて先ｂの空胴部ｊの内径面間には、 構造上ある程度（０.1mm程度）の間隙が設けられて、空気層が存在する。よって 、この空気層はセラミックヒータｉとこて先ｂ間の断熱層として作用して、この 部分の伝熱性が悪く、熱効率の低下を招いている。

【００１９】 本考案はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、単位面積あたり の発熱量が高くて、寿命も長い安価な加熱ヒータを備え、しかも半田付け時には こて先を適正温度に保ち得る電気半田ごての構造の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案の電気半田ごては、 半田ごて本体の先端側 に設けられるこて先部が、加熱ヒータ挿入用の空胴部を有するこて先と、該空胴 部に挿入固着される加熱ヒータとを備えてなり、該加熱ヒータは、円筒棒状のセ ラミックス製ヒータ本体に挿通孔が設けられるとともに、該挿通孔にヒータ線材 が挿通保持されてなり、前記こて先側の空胴部に温度センサが配置され、前記加 熱ヒータの先端部分が前記こて先の空胴部に挿入されるとともに、この空胴部に セラミックス充填材が充填されて、前記こて先と温度センサおよび加熱ヒータが 密着状に一体固定されていることを特徴とする。

【００２１】 前記ヒータ本体に複数の挿通孔が前後方向へ貫通して設けられ、ほぼＵ字状に 折曲形成された前記ヒータ線材が、前記両挿通孔に先端側から挿通されるととも に、前記こて先と接する部分が絶縁材で被覆されている。

【００２２】 前記こて先部の基部に保護パイプが接続されるとともに、該保護パイプ内にセ ラミックス充填材が充填されて、保護パイプ内に前記加熱ヒータが埋設状に配設 されている。

【００２３】

【作用】

加熱ヒータのヒータ線材がセラミックス製ヒータ本体に挿通保持されるととも に、加熱ヒータの先端部分がこて先の空胴部に挿入されて、これら両者間にセラ ミックス充填材が充填されており、ヒータ線材は外気との接触がなくて、その酸 化が有効に防止される。

【００２４】 加熱ヒータの先端部分がこて先の空胴部に挿入されるとともに、こて先側の空 胴部に温度センサが配設され、この温度センサを埋設するようにセラミックス充 填材が充填されて、こて先と加熱ヒータとが温度センサを挟んで密着状に一体固 定されている。これにより、三者の間に空気層が形成されず、加熱ヒータからこ て先への伝熱性が良好である。

【００２５】 したがって、加熱ヒータがこて先を加熱するとき、温度センサも等しく加熱さ れるとともに、こて先の温度が低温になると温度センサも低温となる。このため 、温度センサがこて先の温度変化を正確に検出することができるから、この検出 温度に基づいてこて先を温度制御に追従させ、適正温度に維持することができる 。

【００２６】

【実施例】

以下、本考案に係る実施例を図面に基づいて説明する。 本考案に係る電気半田ごてのこて先部を図１に示し、該こて先部は図示しない 半田ごて本体の先端側に設けられるものであって、こて先１と加熱ヒータ２を主 要部として備え、温度センサ１５を介設している。

【００２７】 こて先１は銅製のもので、先端部３が円錐形状とされるとともに、基部４が円 柱状の大径部４ａ，中径部４ｂおよび小径部４ｃからなる。基部４の中径部４ｂ は、大径部４ａと同じ外径寸法を有する保護パイプ５の先端部に嵌挿される。ま た、基部４の内部には、加熱ヒータ挿入用の空胴部６が後方へ開口して穿設され ている。

【００２８】 加熱ヒータ２はこて先１を加熱するもので、円筒棒状のセラミックス（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）製のヒータ本体７にヒータ線材８が保持されてなる。すなわち、上記ヒー タ本体７には４つの挿通孔７ａが前後方向へ貫通して設けられており、これらの うち２つの挿通孔７ａ，７ａに、Ｕ字状に折曲形成されたヒータ線材８が先端側 から挿通されるとともに、その中間部８ｃがセラミックス材によりヒータ本体７ に被覆状に固定されている。これにより、ヒータ線材８の上記こて先１と接する 部分が絶縁材で被覆されることとなる。

【００２９】 温度センサ１５はこて先１の温度を検出するもので、図２に示すように、ＰＴ センサ素子１５ａにＮｉリード１５ｂを溶接している。この温度センサ１５とし ては、例えばセラミック基板上に白金薄膜を蒸着したＰＴセンサ素子（株式会社 ：日本抵抗器製作所製のＡ７０２４１）等を採用する。

【００３０】 この温度センサ１５は、上記ヒータ本体７の２つの挿通孔７ａ，７ａにＮｉリ ード１５ｂを挿通し、ヒータ本体７の先端面７ｂにＰＴセンサ１５素子を当接し た状態で、保護パイプ５から引き出したＮｉリードに図示しない接続端子１５ｂ を取り付けている。そして、この接続端子は温度制御装置（図示省略）に接続さ れ、ＰＴセンサ１５素子にて検出されるこて先温度の変化を温度制御装置に送出 するようになっている。

【００３１】 なお、この温度制御装置は、温度センサ１５からの検出信号を受けると、予め 設定される温度に基づいて加熱ヒータの発熱温度を調節し、半田付け時には常時 適温が維持されるように温度管理するようになっている。

【００３２】 上記ヒータ線材８としては、カンタル・ガデリウス社製のカンタル線（Ｎｉ− Ｃｒ−Ａｌ系合金）が好適に使用される。ヒータ線材８は、上記挿通孔７ａ，７ ａに挿入される部分８ａ，８ａが螺旋状に巻かれるとともに、両端８ｂ，８ｂに は、それぞれＮｉリード線１０，１０が接続されている。１３はリード線１０の 端部に取り付けられた接続端子である。

【００３３】 上記加熱ヒータ２の先端部分２ａは、上記こて先１の空胴部６に挿入されると ともに、これら両者１，２間にセラミックス充填材１１が充填されて、こて先１ の基部４と加熱ヒータ２とが温度センサ１５を挟んで密着状に一体固定されてい る。

【００３４】 上記セラミックス充填材１１は、こて先１、加熱ヒータ２および温度センサ１ ５の接着剤としての機能、これら三者間の間隙を充填して空気層の形成を防止す る機能、さらには三者間の高い伝熱性を確保するための伝熱材としての機能を併 有するものである。

【００３５】 また、上記こて先１に接続された保護パイプ５内にも、セラミックス充填材１ ２が充填されており、これにより、上記加熱ヒータ２が保護パイプ５内に埋設状 に配設されて、外気との接触が完全に防止されている。上記セラミックス充填材 １２としてはセラミックス充填材１１と同じ材料が使用される。

【００３６】 次に、上記こて先部の製造方法について説明する。 ２箇所８ａ，８ａが螺旋状に巻回されてなるヒータ線材８の両端８ｂ，８ｂ に、Ｎｉリード線１０，１０をそれぞれスポット溶接により接続する。

【００３７】 このヒータ線材８を二つに折り曲げた後、上記リード線１０，１０をヒータ 本体７の挿通孔７ａ，７ａに先端側から後端側へそれぞれ挿通させるとともに、 ヒータ線材８の中間部８ｃを、セラミックス材にて上記ヒータ本体７の先端面７ ｂに固定して、加熱ヒータ２を製作する。

【００３８】 この加熱ヒータ２をこて先１と組み付けて、両者を一体化する。 すなわち、該こて先１の空胴部６にセラミックス充填材１１を予め注入充填し た状態で、温度センサ１５を取り付けた加熱ヒータ２の先端部分２ａを、この空 胴部６に基端側から挿入する。すると、温度センサ１５、加熱ヒータ２およびこ て先１の隙間がセラミック充填材１１で充満されることとなる。この状態でセラ ミック充填材１１を乾燥固化させて、こて先１と加熱ヒータ２を密着状に一体固 定する。

【００３９】 加熱ヒータ２と一体化したこて先１の基部４を、保護パイプ５の先端部に圧 入固定する。

【００４０】 保護パイプ５内部にセラミック充填材１２を注入充填した後、これを乾燥固 化させることにより、図１に示すこて先部が完成する。

【００４１】 しかして、以上のように構成されたこて先部は、保護パイプ５の基端フランジ ５ａを介して、図示しない半田ごて本体の先端部に着脱可能に取り付け固定され るとともに、上記温度制御装置により、加熱ヒータ２の発熱がこて先１に伝熱さ れて、該こて先１が加熱制御される。

【００４２】 この場合、加熱ヒータ２のヒータ線材８は、ヒータ本体７およびセラミックス 充填材１１，１２により、外気との直接的な接触が完全に防止されているため、 その酸化が有効に防止される。

【００４３】 また、加熱ヒータ２の先端部分２ａとこて先１とが温度センサ１５を介してセ ラミックス充填材１１により密着状に一体固定されており、これらの間に空気層 は存在しないので、加熱ヒータ２からこて先１への伝熱性が良好で、熱効率が良 い。

【００４４】 さらに、こて先１から温度センサ１５への伝熱性が良いので、加熱ヒータ２が こて先１を加熱するとき、温度センサ１５がこて先１の温度変化を正確に検出す ることができるから、この検出温度に基づいてこて先を温度制御に追従させ、適 正温度に維持することができる。

【００４５】 例えば、プリント基板の配線に電子部品を半田付けする場合、従来と同様の条 件で実験を行った結果、図３の曲線Ｘに示す温度特性となった。即ち、この温度 測定においては、温度制御装置によりこて先１が４２５℃に維持されるように設 定しておき、加熱ヒータ２に通電してから定温になった後、１秒間半田付けし、 ２秒間休止するパターンを４０回繰り返した後、数分間あけて再度４０回繰り返 し、このときのこて先１の温度を温度計により数十分間計測した。

【００４６】 図３の温度特性曲線Ｘに明らかなように、測定を開始してから設定の４２５℃ を超過する高温（＋２５℃）に立ち上がるまでが２２秒となり、定温で安定する のに数秒間を要するものの従来の１分４０秒に比して大幅に短縮された。そして 、立ち上がり後に半田付けを開始すると、定温より５５℃の温度低下が生じるも のの従来に比して温度差は小さくなっている。また、一旦休止した後で再度半田 付けした場合も同様の結果となった。

【００４７】 これは、セラミックス充填材が充填されているために、温度センサ１５、こて 先１および加熱ヒータ２が密着状に一体固定され、三者の間に空気層が形成され ないことにより伝熱性が向上することによる。これらの間における伝熱性が良好 になると、加熱ヒータ２がこて先１を加熱する際、温度センサ１５がこて先１の 温度を正確に測定することができるため、温度制御に追従して加熱ヒータ２を加 熱でき、こて先１を適正温度に維持することが可能となるのである。

【００４８】 即ち、加熱ヒータに通電すると、こて先１の温度上昇に伴って加熱ヒータ２と 温度センサ１５とが等しく高温になり、こて先１の温度が温度制御装置に時間的 遅れなく伝達される。すると、温度制御装置は、設定温度に近づくように加熱ヒ ータ２の発熱温度を即時に調整することができる。

【００４９】 このため、半田付けが開始されてこて先１の温度が下った場合、直ちにこて先 １が加熱されて４２５℃の設定温度に維持され、実際にプリント基板に電子部品 を半田付けするときは、適正温度にて半田付けすることが可能となり、不良品が 発生する問題が解消されるものである。

【００５０】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案によれば以下に列挙するような種々の効果が得ら れ、実用上有用な電気半田ごてを提供することができる。

【００５１】 (1) 加熱ヒータのヒータ線材がセラミックス製ヒータ本体に挿通保持されるとと もに、加熱ヒータの先端部分がこて先の空胴部に挿入されて、これら両者間にセ ラミックス充填材が充填されており、ヒータ線材は外気との接触が防止される。 したがって、ヒータ線材の外気による酸化が有効に防止され、単位面積あたり の発熱量（表面電力密度Ｗ／cm² ）を高くすることが可能となり、又加熱ヒータ 自体の寿命も長い。

【００５２】 (2) 加熱ヒータの先端部分がこて先の空胴部に挿入されるとともに、これら両者 間にセラミックス充填材が充填されて、こて先と加熱ヒータが密着状に一体固定 されて、こて先と加熱ヒータの間に空気層が形成されない。 したがって、加熱ヒータからこて先への伝熱性が良好であり、加熱ヒータがこ て先を加熱するとき、温度センサも等しく加熱されるとともに、こて先の温度が 低温になると温度センサも低温となる。このため、温度センサがこて先の温度変 化を正確に検出することができるから、温度制御に追従してこて先を適正温度に 維持することができ、良好な半田付けを行うことが可能となる。

【００５３】 (3) また、こて先と加熱ヒータが密着状に一体固定されているので、空気層によ るこて先の酸化がないので、酸化層形成によるこて先の熱伝導劣化もなく、高い 熱効率を確保することができる。

【００５４】 (4) 加熱ヒータからこて先への伝熱性が良好なため発熱部を短くすることができ 、又加熱ヒータから半田ごて本体の握り部への伝熱が小さく、加熱ヒータと握り 部間の距離を短くすることができ、半田ごて自体の小型化が図れる。

【００５５】 (5) 加熱ヒータは、棒状のセラミックス製ヒータ本体にヒータ線材が挿通保持さ れてなる構造であるため、このヒータ線材の両端へのリード線の接続手段として スポット溶接が採用でき、従来のセラミックヒータの銀ロウ付のように、加熱ヒ ータの発熱によりヒータ線材とリード線との接続部が溶融される危険もない。 したがって、ヒータ線材とリード線取り出し部の距離を短くすることができ、 これにより、加熱ヒータの長さ寸法さらにはこて先部の長さ寸法を従来のセラミ ックヒータに比較して短くすることができ、この点でも半田ごての小型化が図れ る。

【００５６】 (6) 加熱ヒータが、セラミックス製ヒータ本体とヒータ線材とからなる簡単な構 造であるため、従来のセラミックヒータのように高価な金型や大がかりな製造設 備が全く不要であり、製作工程数も少ない。 したがって、生産コストを低く抑えることができ、この効果は多量生産品であ る電気半田ごてにおいて顕著である。ちなみに、本考案に係る加熱ヒータの生産 コストは、従来市販のニクロムヒータと同程度であり、従来のセラミックヒータ に比較して２／５程度である。 しかも、高価な金型が不要であることから、加熱ヒータの規格等の変更も容易 である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る一実施例である電気半田ごてのこ
て先部を示す縦断面図である。

【図２】温度センサが設けられたこて先部の斜視図であ
る。

【図３】本考案の温度センサによるこて先の温度特性を
示すグラフである。

【図４】従来の温度センサによるこて先の温度特性を示
すグラフである。

【図５】従来の電気半田ごてのこて先部を示す縦断面図
である。

【図６】従来の他の電気半田ごてのこて先部を示す縦断
面図である。

【図７】同従来のこて先部のセラミックヒータを示す斜
視図である。

【図８】同セラミックヒータの製作工程を説明するため
の斜視図である。

【符号の説明】

１ こて先 ２ 加熱ヒータ ２ａ 加熱ヒータの先端部分 ５ 保護パイプ ６ 加熱ヒータ挿入用の空胴部 ７ ヒータ本体 ７ａ ヒータ本体の挿通孔 ８ ヒータ線材 １０ リード線 １１，１２ セラミックス充填材 １５ 温度センサ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半田ごて本体の先端側に設けられるこて
   先部が、加熱ヒータ挿入用の空胴部を有するこて先と、
   該空胴部に挿入固着される加熱ヒータとを備えてなり、 該加熱ヒータは、円筒棒状のセラミックス製ヒータ本体
   に挿通孔が設けられるとともに、該挿通孔にヒータ線材
   が挿通保持されてなり、 前記こて先側の空胴部に温度センサが配置され、 前記加熱ヒータの先端部分が前記こて先の空胴部に挿入
   されるとともに、この空胴部にセラミックス充填材が充
   填されて、前記こて先と温度センサおよび加熱ヒータが
   密着状に一体固定されていることを特徴とする電気半田
   ごて。
2. 【請求項２】 前記ヒータ本体に複数の挿通孔が前後方
   向へ貫通して設けられ、 ほぼＵ字状に折曲形成された前記ヒータ線材が、前記両
   挿通孔に先端側から挿通されるとともに、前記こて先と
   接する部分が絶縁材で被覆されている請求項１記載の電
   気半田ごて。
3. 【請求項３】 前記こて先部の基部に保護パイプが接続
   されるとともに、該保護パイプ内にセラミックス充填材
   が充填されて、保護パイプ内に前記加熱ヒータが埋設状
   に配設されている請求項１記載の電気半田ごて。