(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、
先端部に前記ヒータを、半導体の単体であるケイ素のみからなる２つの板状体でプレスにより貼り合わせた状態で内蔵してなるヒータロッドと、
前記ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、
を備えたことを特徴とする半田コテ。
【請求項２】
前記ヒータロッドの前記ヒータ近傍にコテ先の先端部の温度を制御するための温度検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の半田コテ。
【請求項３】
半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、先端部に前記ヒータを、半導体の単体であるケイ素のみからなる２つの板状体でプレスにより貼り合わせた状態で内蔵してなるヒータロッドと、前記ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、を有する半田コテと、
前記半田コテを受ける受け台、前記受け台に設けられ、前記半田コテが前記受け台に有るか否かを検知するための検知手段、及び前記検知手段により前記半田コテが検知されない場合に前記半田コテに所定の電圧を印加するように制御する制御手段を有するコントローラと、
を備えたことを特徴とする半田コテシステム。
【請求項４】
前記ヒータロッドの前記ヒータ近傍に前記コテ先の先端部の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段からの検出信号に基づいて、前記ヒータへの印加電圧を制御することを特徴とする請求項３記載の半田コテシステム。
【請求項５】
前記受け台は、前記コントローラと一体化されていることを特徴とする請求項３記載の半田コテシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田コテ及び半田コテシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発展に伴い、プリント配線等の半田付けに用いられる半田コテが種々開発されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に記載の発明は、「半田付け装置」に関するものであり、具体的には、半田コテ及び半田付け部署を備えた半田付けシステムにおいて、半田付けシステムの使用を検出する、又は、半田付けシステムの異なる複数の操作パラメータを設定できる、複数のタッチセンサ式のボタンが設けられていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４５５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１には、工場における作業者の手が半田コテのタッチセンサに触れた場合に半田コテに電圧が印加されるようになっているが、タッチセンサは使用する環境や作業者の握力、手の乾燥度によりオンしない場合があり、動作の安定性が懸念される。また、特許文献１にはタッチセンサがオンしてからコテ先が半田付けに必要な温度に上昇するまでの時間については開示されていない。
さらに、工場ではプリント基板への手作業による電子部品の半田付けやモータへのリード線の手作業による半田付けを行う場合、半田付け作業が１日あたり数千回あるため、半田付けの際のコテ先の消耗が激しく、３〜４日で交換する場合がある。このコテ先については現状ではコテ先の長さが50〜60ｍｍ程度のものを使用しているが、実際には先端の５ｍｍ程度しか使っていないにもかかわらず、基部である45〜55ｍｍは何ら損傷がないまま廃棄しており、資源を無駄にしている。特許文献１にはこの点についても何ら開示されていない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、温度の立ち上がりが急峻で、半田付け作業時のみ確実に半田付けに必要な電圧を印加することができ、コテ先を小型化した半田コテ及び半田コテシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、第一の発明は、半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、先端部に前記ヒータを、半導体の単体であるケイ素のみからなる２つの板状体でプレスにより貼り合わせた状態で内蔵してなるヒータロッドと、前記ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、先端部に前記ヒータを、半導体の単体であるケイ素のみからなる２つの板状体でプレスにより貼り合わせた状態で内蔵してなるヒータロッドと、前記ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、を有する半田コテと、前記半田コテを受ける受け台、前記受け台に設けられ、前記半田コテが前記受け台に有るか否かを検知するための検知手段、及び前記検知手段により前記半田コテが検知されない場合に前記半田コテに所定の電圧を印加するように制御する制御手段を有するコントローラと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、温度の立ち上がりが急峻で、半田付け作業時のみ半田付けに必要な電圧を印加することが可能な半田コテ及び半田コテシステムの提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施の形態に係る半田コテシステムを受け台側から見た外観斜視図である。
【図２】一実施の形態に係る半田コテシステムをコントローラ側から外観斜視図である。
【図３】図１に示した半田コテの外観斜視図である。
【図４】図３の矢印P1方向の矢視図である。
【図５】（ａ）は、図４に示した半田コテ200に用いられる発熱部近傍の外観図であり、（ｂ）は、（ａ）の断面図であり、（ｃ）は、（ａ）のVc−Vc線拡大断面図であり、（ｄ）は、（ａ）のVd−Vd線拡大断面図である。
【図６】図４に示したコテ先の外観斜視図である。
【図７】（a）は、図６に示したコテ先の矢印P2方向の矢視図であり、（ｂ）は、従来のコテ先の側面図である。
【図８】図１に示した半田コテシステムのブロック図の一例である。
【図９】図１に示した半田コテシステムの動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図１０】従来の半田コテシステムと本願の半田コテシステムにおけるコテ先の温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して実施の形態について述べる。
［構  成］
（半田コテシステム）
図１は、一実施の形態に係る半田コテシステムの受け台側から見た外観斜視図である。図２は、図１に示した半田コテシステムをコントローラ側から見た外観斜視図である。尚、コントローラ側の電源コードは省略されている。
半田コテシステム100は、半田コテ200とコントローラ300とを有する。
半田コテ100は、コントローラ300に一体化された受け台301に置かれた状態にある。受け台300には着脱自在なコテ先クリーナ302が設けられている。
半田コテ100の電源コード201は、コントローラ300に直結されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、コネクタで接続するように構成してもよい。
コントローラ300の前面パネルにはコテ先の温度を表示する表示素子303、各種表示用のLED(light-emitting diode)304、電源スイッチ305、温度測定用スイッチ306、温度設定スイッチ308、及びヒューズ307が配置されている。
表示素子303は、例えば液晶表示素子が用いられる。
各種表示用のLED304は、例えば、電源ランプ、OKランプ、アラームランプ、スタンバイランプとして用いられる。
電源スイッチ305は、図示しないAC(alternating current)電源からの低圧(例えば、80V〜120V)のAC電源をオンオフするためのスイッチであり、例えば、スナップスイッチが挙げられるが、プッシュスイッチを用いてもよい。
ヒューズ307は、例えば、半田コテ200がショートした場合にコントローラ300に過大な電流が流れることによる損傷を防止するための部品である。
温度設定スイッチ308は、コテ先の温度を例えば、350℃、400℃、450℃の何れかの温度に設定するためのスイッチであり、例えば、ロータリースイッチが用いられるが、スライドスイッチ、プッシュスイッチ、もしくはタッチパネルを用いてもよい。
【００１１】
（半田コテ）
図３は、図１に示した半田コテの外観斜視図である。図４は、図３の矢印P1方向の矢視図である。図５（ａ）は、図４に示した半田コテ200に用いられる発熱部近傍の外観図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のVc−Vc線拡大断面図であり、図５（ｄ）は、図５（ａ）のVd−Vd線拡大断面図である。図６は、図４に示したコテ先の外観斜視図であり、図７（a）は、図６に示したコテ先の矢印P2方向の矢視図であり、図７（ｂ）は、従来のコテ先の側面図である。
【００１２】
半田コテ200は、コード部201、把持部202、発熱部205a、保持部203、及びコテ先204を有する。
コード部201は、発熱部205aのヒータ220（図５参照）及び温度検出手段206への配線を有する。
把持部202は、作業者が把持するための筒状の部材であり、例えば、耐熱プラスチックが用いられる。
保持部203は、一端（図４では左端）に半田付け作業時のみ所定の電圧が印加されるリード線210,211が取り付けられ、先端部にヒータ220を内蔵したケイ素からなるロッド状のヒータロッド205と、ヒータロッド205の先端部としての他端近傍（この場合右端近傍）にコテ先204の温度を制御するための温度検出手段206と、を有する。
温度検出手段206としては、例えば熱電対が挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シース測温抵抗体を用いてもよい。温度検出手段206としての熱電対は、ほぼヒータロッド205の長手方向に沿って貼り付けられている。熱電対はヒータロッド205に線接触しているので、温度変化を正確かつ効率的に検出できる。熱電対の先端部近傍は金属からなる温度検出手段保持リング206aで保持され、先端はコテ先204の基部204aのフリンジ204c内のテーパ部で押しつけられるようになっている。
ヒータ220で発生した熱は、ヒータロッド205の発熱部205aからコテ先205に伝導すると共に、温度検出手段206に伝導して温度が検出される（図４参照）。
【００１３】
図５に示すヒータロッド205は、例えば、長さLa（例えば、45ｍｍ）、縦D/2,横D（例えば、D＝５ｍｍ）の２つのケイ素からなる板状体を、ニッケル線210a,211aが接続されたヒータ220を挟むようにプレスして貼り合わせ、得られた積層体を直径Dの円柱状（角柱状でもよい）に加工したものである。すなわち、ヒータロッド205の先端部にヒータ220が内蔵された構成となっている。ニッケル線210aはヒータロッド205の一端（図５（ｂ）では左端）から露出させてリード線210に接続され、ニッケル線210bはヒータロッド205の一端近傍に形成した貫通孔から露出させてリード線211に接続されている。リード線210とリード線211とは所定の間隔Lb（例えば、3.5ｍｍ）隔てて巻き付けられている。ヒータ220の材質は、例えばタングステンが用いられ、リード線207,210,210a,211aを介してヒータ220に所定の電圧（例えば、0V〜35V：温度制御のため可変）が印加されることにより発熱する。リード線210,211はそれぞれコネクタ208,213で他のリード線207,212によりコントローラ300に接続されている。尚、209は熱収縮チューブであり、リード線210及び熱電対の抜け止めを防止すると共にリード線210,211同士がショートするのを防止する。
【００１４】
コテ先204は、フランジを有する円筒状に形成された基部204aと、基部204aと一体化された先端部204bと、を有する。先端部204aの形状は、図ではほぼ円錐状であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ナイフ状、マイナスドライバー状等であってもよい。
【００１５】
（コントローラ）
図８は、図１に示した半田コテシステムのブロック図の一例である。
半田コテシステム100の半田コテ200は、待機時は実線で示し、使用時は矢印P3方向に移動した破線で示されている。半田コテ200のヒータ220には待機時には電圧が印加されず、使用時にはヒータ220には電圧が印加される。温度検出手段206は半田コテ100の使用時か待機時かに関わらず温度検出が可能である。
【００１６】
コントローラ300は、半田コテ用電源部300-1、各回路用電源部300-2、制御部300-3、及び表示部300-4を有する。
半田コテ用電源部300-1は、AC電源(例えば、80V〜120V)がスイッチ305及びヒューズ307を介して印加され、全波整流を行うダイオードブリッジDB1を有する。ダイオードブリッジDB1の出力は、電解コンデンサC1,C2、抵抗R1、及びチョークトランスL1からなる平滑回路に接続されている。ツェナーダイオードD1は電圧制御用のダイオードであり、ダイオードD2は逆流防止用のダイオードである。
抵抗R1の他端とチョークトランスL1の他端との間には、スイッチング素子として機能するパワーMOSFET(metal-oxide semiconductor field-effect transistor)Tr1のドレイン及びソースが接続され、ドレイン−ソース間には保護ダイオードD3が接続されている。
【００１７】
各回路用電源部200-2は、アノードにAC電源が接続され、カソードが三端子レギュレータRG1の入力端及びコンデンサC3に接続されたダイオードD5を有する。三端子レギュレータRG1の出力端はコンデンサC4、及び各回路に接続されている。
【００１８】
制御部300-3は、主に集積回路IC1,IC2、パワーMOSFET Tr1、ダイオードD4表示用のLED304、温度設定スイッチ308、フォトセンサPS1、水晶発振子XT1を有する。
集積回路IC(integrated circuit)1は、半田コテシステムを統括制御するマイクロコントローラであり、例えば、PIC(peripheral interface controller：登録商標)マイコンが用いられる。PICマイコンは、CPU(central processing unit)、RAM(random-access memory)やROM(read-only memory)等のメモリ、I/O(input/output)等が１チップに収められた電子素子である。集積回路IC1のROMには制御プログラムが記憶されている。
【００１９】
集積回路IC1には、半田コテ用電源部300-1の半田コテ200へ印加する電圧をスイッチング制御するためのパワーMOSFET Tr1のゲートに、バイポーラトランジスタTr2,Tr3からなるインバータ及び抵抗R4を介して制御信号が印加されるようになっている。
【００２０】
集積回路IC2は、半田コテ200の温度検出手段206としての熱電対からの検出信号を増幅する機能を有する素子である。集積回路IC2で増幅された検出信号は集積回路IC1に入力される。
【００２１】
表示用のLED304を構成する発光ダイオードを示すD6〜D9のうち、D6は電源が投入されると点灯する電源ランプ、D7は半田コテ100の使用が可能な温度であることを告知するOKランプ、D8は異常発生を告知するためのアラームランプ、D9は半田コテ100を受け台301に置いた状態であって、受け台301から外したときに使用可能であることを表示するためのスタンバイランプに対応する。D6〜D9の点灯は、半田コテシステム100の動作状態に応じて点灯される。
【００２２】
温度設定用スイッチ308の可動切片は接地され、各固定切片は図示しない抵抗によりプルアップされており、集積回路IC1に接続され各固定切片が可動切片と接触したときに「1」論理レベルから「0」論理レベルの信号を発生する。
【００２３】
ダイオードD4は、抵抗R2,R3、コンデンサC5は、全波整流後の電圧を検知するための回路である。
フォトセンサPS1は、図１に示した受け台301の近傍に配置され、半田コテ200のコテ先204が受け台301に置かれているか否かを検出するセンサであり、検出対象に光りを照射するLEDと、検出対象からの照射光を受光して検出信号を出力するフォトトランジスタとを有する透過型のセンサであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射型のフォトセンサを用いてもよい。この場合は、フォトセンサはコテ先204からの反射光がフォトトランジスタに入射しているか否かを検出することになる。
尚、発光ダイオードの代わりにレーザダイオードを用いても良く、フォトトランジスタの代わりにフォトダイオードを用いてもよい。また、R5はプルアップ抵抗であり、R6はプルダウン抵抗である。
【００２４】
水晶発振子XT1は、クロック信号を発生するための素子であり、コンデンサC6,C7とでコルピッツ発振回路の一部を構成している。
【００２５】
表示部300-4は、７セグメントの表示素子SGM1〜SGM3と、表示素子SGM1〜SGM3を駆動するドライバDr1〜Dr3と、を有する。表示部300-4は、バスラインで集積回路IC1に接続されている。
【００２６】
＜動  作＞
図９は、図１に示した半田コテシステムの動作を説明するためのフローチャートの一例である。
動作の主体は、CPUである。
まず、電源スイッチ305がオンされると（ステップS1）、CPUは温度設定スイッチ308の状態からコテ先204の設定温度を読み込む（ステップS2）。
CPUは、半田コテ100のコテ先204が受け台301の所定の位置に有るか否かをフォトセンサPS1からの検出信号に基づいて判定する。すなわち、検出信号がある場合はコテ先204が受け台301の所定の位置に有り、検出信号がない場合はコテ先204が受け台301には無く、半田付けの作業を開始したか、半田付けの作業中であることを意味する（ステップS3）。
CPUは、コテ先204が受け台301に無いと判定した場合（ステップS3/NO）、ヒータ220に給電する。給電の方法は、コテ先204の温度が所定の温度に達するまでヒータ220にパルス電圧を印加する方法（例えば、20μsecのパルス幅で印加する）が挙げられる（ステップS4）。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度以上であるか否かを温度検出手段206としての熱電対からの検出信号に基づいて判定する（ステップS5）。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度以上であると判定した場合（ステップS5/YES）、発熱部205への給電を停止し（ステップS8）、設定温度より低下したか否か判定する（ステップS9）。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度より低下したと判定した場合（ステップS9/YES）、ヒータ220に給電する（ステップS6）。
【００２７】
CPUは、コテ先204の温度が設定温度を超えたか否かを判定し（ステップS7）、コテ先204の温度が設定温度を超えていないと判定した場合（ステップS7/NO）、ステップS6に戻り、設定温度を超えたと判定した場合はステップS8に進む。
CPUは、コテ先204の温度が設定温度より低下していないと判定した場合（ステップS9/NO）、コテ先204が受け台301に有るか否かを判定し（ステップS10）、コテ先204が受け台301に無いと判定した場合（ステップS10/NO）、ステップS9に戻り、コテ先204が受け台301に有ると判定した場合（ステップS10/YES）、電源スイッチ305がオフか否かを判定し（ステップS11）、電源スイッチ305がオフでないと判定した場合（ステップS11/NO）、ステップS5に戻る。
電源スイッチがオフの場合（ステップS11/YES）、ヒータ220への給電は停止去れ、終了する（ステップS12）。
ステップS3でコテ先204が受け台301に有る場合、ステップS11に進む。
【００２８】
＜作用効果＞
以上において、本実施形態によれば、半田付け作業時のみ所定の電圧がリード線を介して印加されるヒータと、先端部にヒータを内蔵したケイ素からなるヒータロッドと、ヒータロッドの前記先端部を覆い、基部が中空状のコテ先と、を有する半田コテと、半田コテを受ける受け台、受け台に設けられ、半田コテが受け台に有るか否かを検知するための検知手段、及び検知手段により半田コテが検知されない場合に半田コテに所定の電圧を印加するように制御する制御手段を有するコントローラと、を備えたので、温度の立ち上がりが急峻で、半田付け作業時のみ半田付けに必要な電圧を印加することが可能な半田コテ及び半田コテシステムの提供を実現できる。
【００２９】
図７(a)、(b)に示すように、コテ先204のサイズが従来のコテ先2040に比べて約５分の１に減少した。
【００３０】
図１０は、従来の半田コテシステムと本願の半田コテシステムにおけるコテ先の温度変化を示す図である。
同図において、横軸が時間を示し、縦軸が、コテ先の温度を示す。実線L1が本実施形態の半田コテシステムにおける温度変化を示し、破線L2が従来の半田コテシステムにおける温度変化を示す。
同図より、本実施形態の半田コテシステムにおける半田付け開始後の温度が４秒ほどで450℃以上に到達するような急峻な温度上昇が得られるのに対し、従来の半田コテシステムは350℃に達するまで36秒もかかるのが分かる。
従って、本実施形態によれば、コテ先のサイズの小型化と、消費電力の低減化を図ることができる。
【００３１】
尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１００    半田コテシステム
２００    半田コテ
２０１    電源コード
２０２    把持部
２０３    保持部
２０４    コテ先
２０４ａ    基部
２０４ｂ    先端部
２０４ｃ    フリンジ
２０５    ヒータロッド
２０５ａ    発熱部
２０６    温度検出手段
２０６ａ    温度検出手段保持リング
２０７、２１０、２１１、２１２    リード線
２０８、２１３    コネクタ
２０９    熱収縮チューブ
２１０ａ、２１１ａ    ニッケル線
２２０    ヒータ
３００    コントローラ
３００−１    半田コテ用電源部
３００−２    各回路用電源部
３００−３    制御部
３００−４    表示部
３０１    受け台
３０２    コテ先クリーナ
３０３    表示素子
３０４    ＬＥＤ
３０５    電源スイッチ
３０６    温度測定用スイッチ
３０７    ヒューズ
３０８    温度設定スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005924841.tif 000010
【図１０】
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