(57)【要約】【課題】鉛を含有する従来の半田は勿論のこと、鉛フリー半田に対しても充分な耐食性を備え、かつ濡れ性も充分であって、温度コントロールも容易な半田ごて用こて先の提供。【解決手段】先細りテーパ状に形成したこて先先端部１と、その後端外縁部から後方に向かって延長した筒状部２と、筒状部２に内装充填した蓄熱部３と、筒状部２の外周に配したヒータ部（加熱手段）４と、こて先先端部１の先端に固着した熱電対５とで構成する。こて先先端部１及び筒状部２は硅素の含有割合が６％の鉄−硅素合金で一体に形成する。蓄熱部３は棒状銅材を筒状部２に密に充填して構成する。【選択図】　図１
2004017060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
こて先先端部の少なくとも半田と接触する部位を鉄−硅素合金で構成した半田ごて用こて先。
【請求項２】
前記こて先先端部のコア部分を鉄−硅素合金で構成し、その後端に加熱手段を直列状態に配し、かつ蓄熱部を該こて先先端部のコア部分の途中から末端まで及びこれに直列状態に配した加熱手段に外装した請求項１の半田ごて用こて先。
【請求項３】
前記こて先先端部の全体を鉄−硅素合金で構成し、その後端外縁から同材質の筒状部を延長すると共に該筒状部内に蓄熱部を内装し、かつ該筒状部の外周に加熱手段を外装した請求項１の半田ごて用こて先。
【請求項４】
前記鉄−硅素合金に於ける硅素の含有割合を０．３〜１．０％に設定した請求項１、２又は３の半田ごて用こて先。
【請求項５】
前記蓄熱部を銅材で構成した請求項２又は３の半田ごて用こて先。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の半田を用いた半田付け作業に用いる半田ごて用こて先に関するものであり、特に鉛フリーの半田を用いた半田付け作業にも有効に用いることができる半田ごて用こて先に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半田として融点が低く被接合材料に対して濡れ性の良い鉛−錫（Ｐｂ−Ｓｎ）系の合金が用いられてきた。しかし、近年、公害問題で鉛の使用が制限されるようになり、これまでの鉛−錫系の半田に代えて錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）系や錫−亜鉛（Ｓｎ−Ｚｎ）系のいわゆる鉛フリー半田が用いられるようになってきた。
【０００３】
このような錫−銀系又は錫−亜鉛系のいわゆる鉛フリー半田は、鉛による公害の発生を回避するという目的は達成し得るものの、半田ごてのこて先に対する侵食作用が大きいこと、濡れ性が悪いこと、更には融点が高いことのような問題点が明らかになっている。
【０００４】
古くは半田ごて用こて先は銅材で構成されており、従来の鉛−錫共晶半田であっても侵食されやすい物であったため、これを回避すべく、その表面に鉄メッキを施したものが広く採用され、今日に至っている。このような鉄メッキを施した半田ごて用こて先は、上記のように、鉛−錫系の半田に対しては充分な耐食性を有することが長い使用経験からも実証されているが、前記のような鉛フリー半田に対しては、耐食性が不充分で、容易に侵食されてしまうことが明らかになっている。
【０００５】
更に前記のような鉛フリー半田では、既述のように、濡れ性が悪いため、こて先先端部に施した半田メッキが、半田付け作業時のクリーニング操作等により除去されると、半田の再付着が行われ難く、その結果、こて先が露出状態となることが多くその酸化が促進されることとなる。またこのように半田メッキが除去されると該半田メッキによる熱伝導も当然失われるため、一層、濡れ性も悪くなり、半田付け作業の能率が著しく低下することとなっているものである。
【０００６】
加えて前記のような鉛フリー半田では、これも先に述べたように、融点が既存の鉛−錫系の半田と比べて高いため、これに応じてこて先温度を上昇させる必要があり、その結果、半田付け作業時に使用するフラックスが炭化し、こて先に焼き付きが生じ易くなる傾向もある。更には接合対象の電子部品の熱的損傷を防止するため、負荷時には必要な温度を確保し、他方負荷の終了後には設定値を越えた無用の温度上昇（オーバーシュート）を防止すべく、精密な温度コントロールを必要とするようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消し、従来の鉛を含有する半田は勿論のこと、鉛フリー半田に対しても充分な耐食性を備え、かつ濡れ性も充分であって、温度コントロールも容易な半田ごて用こて先を提供することを解決の課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の１は、こて先先端部の少なくとも半田と接触する部位を鉄−硅素合金で構成した半田ごて用こて先である。
【０００９】
本発明の２は、本発明の１の半田ごて用こて先に於いて、前記こて先先端部のコア部分を鉄−硅素合金で構成し、その後端に加熱手段を直列状態に配し、かつ蓄熱部を該こて先先端部のコア部分の途中から末端まで及びこれに直列状態に配した加熱手段に外装したものである。
【００１０】
本発明の３は、本発明の１の半田ごて用こて先に於いて、前記こて先先端部の全体を鉄−硅素合金で構成し、その後端外縁から同材質の筒状部を延長すると共に該筒状部内に蓄熱部を内装し、かつ該筒状部の外周に加熱手段を外装したものである。
【００１１】
本発明の４は、本発明の１、２又は３の半田ごて用こて先に於いて、前記鉄−硅素合金に於ける硅素の含有割合を０．３〜１．０％に設定したものである。
【００１２】
本発明の５は、本発明の２又は３の半田ごて用こて先に於いて、前記蓄熱部を銅材で構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、こて先先端部の少なくとも半田と接触する部位を鉄−硅素合金で構成した半田ごて用こて先である。
【００１４】
前記鉄−硅素合金は、鉛フリー半田に対する耐食性に優れたものであり、これで少なくともこて先先端部の半田と接触する部位を構成することにより、こて先の半田による侵食を回避し、その長寿命化を図ろうとするものである。このような鉄−硅素合金の優れた耐食性は、鉛フリー半田による侵食の実態の観察、その観察の結果に基づく侵食のメカニズムの解明、及びこれらに基づく侵食回避手段の推定と実証実験から見出したものである。
【００１５】
鉛フリー半田（９５．２％Ｓｎ−３．８％Ａｇ−１．０％Ｃｕ）によって侵食された従来の半田ごて用こて先の鉄メッキ部分を侵食方向にカットして、その断面を分析電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＤＸ）で観察して見ると、鉄（Ｆｅ）はその結晶粒界に沿って侵食されていることが分かる。半田中の錫（Ｓｎ）は鉄の結晶粒内及び粒界の全体に浸入しており、他方、銀（Ａｇ）は鉄の結晶粒界に浸入していることが分かる。このことから鉄の結晶粒界には錫及び銀のいずれもが侵食すること、更に錫の侵食力は大きく、鉄の結晶粒内にまで侵食すると云うことが分かる。
【００１６】
以上のような観察の結果から、特に錫の侵食力を抑制できれば、錫（Ｓｎ）が成分の大部分を占める殆どの鉛フリー半田による侵食をかなりの程度防止できるのではないかとの推測が可能となり、更にそのような観点から鉄−硅素合金が有力であると推定したものである。即ち、硅素は鉄に添加すると、ＦｅＳｉ等の金属間化合物を形成し易く、そのため鉄−硅素合金では、その結晶粒界中にＳｉ金属間化合物が析出している可能性があり、加えて硅素と錫とは相互に殆ど溶け合わない関係にあるからである。そのような性質の故に鉛フリー半田中の錫は鉄−硅素合金の結晶粒界に侵食し難いものであると推定される。
【００１７】
以上の推定の下に、硅素の鉄に対する含有割合を種々に変えて多数の耐食試験を行ったが、ここではその一部を示すこととする。即ち、以下の表に示す割合で硅素を添加した鉄−硅素合金を試験片として行った耐食試験の結果を後記表１に示す。
【００１８】
＜耐食試験の方法＞
▲１▼ヒータを備えた丸棒銅材の先端に試験片を取り付け、これを試験用ロボットにセットし、ヒータで試験片を加熱しながら糸半田を送り出して接触させ、こうして試験片に付着した半田はエアーによって除去する。このような動作を繰り返し行った。
▲２▼以上に於いて、
試験片：Ｎｏ．１〜３は２．０ｍｍ厚みの短冊状鉄−硅素合金片、Ｎｏ．４は１．６７０ｍｍ厚みの短冊状の銅片に０．３３０ｍｍのＦｅメッキを施したもの。
試験片に対する加熱温度　：　３９０℃
糸半田の１ポイント当たりの送り量　：　２０ｍｍ／回
繰り返しポイント数　：　１７０００回
糸半田の径　：　φ０．８
糸半田の材質　：　９５．２％Ｓｎ−３．８％Ａｇ−１．０％Ｃｕ（鉛フリー半田）
【００１９】
【表１】
2004017060.tif 000003
【００２０】
表１に示す耐食試験の結果から、従来の半田ごて用こて先に採用されていた構成であるＮｏ．４のＦｅメッキ品よりＮｏ．１〜３の鉄−硅素合金の方が侵食量が小さく、かつ鉄−硅素合金の中では、硅素の割合が大きい程侵食量が小さくなっていることが分かる。
【００２１】
このような試験片間相互の関係を以下により具体的に検討する。
Ｎｏ．４のＦｅメッキ品の侵食量は、試験打ち切りとなった供給ポイント８０００回時点のものであるので、Ｎｏ．１〜３までの侵食量も全て８０００回時点のそれに換算すると、次の通りになる。
Ｎｏ．１　：　０．１８３（ｍｍ）
Ｎｏ．２　：　０．１３９
Ｎｏ．３　：　０．０９１
Ｎｏ．４　：　０．３３０
そこで、Ｎｏ．１〜３のそれぞれの侵食量の値をＮｏ．４の侵食量の値で除してみると、その値は、それぞれ
Ｎｏ．１　：　約０．５５４
Ｎｏ．２　：　約０．４２１
Ｎｏ．３　：　約０．２７５
となり、Ｎｏ．４の侵食量に対して、Ｎｏ．１は約５５％、Ｎｏ．２は約４２％、Ｎｏ．３は約２７％の侵食割合であることが分かる。これらを耐久性の観点、即ち、Ｎｏ．４の侵食量に達するまでの鉛フリー半田との接触回数の倍率の観点から換算すると、
Ｎｏ．４との比較に於ける耐久性は、
Ｎｏ．１　：　約１．８０倍
Ｎｏ．２　：　約２．３７倍
Ｎｏ．３　：　約３．６３倍
であるということができる。
【００２２】
以上の検討結果から、鉄−硅素合金は鉄よりも鉛フリー半田に対する耐食性に優れ、鉄−硅素合金の中では、硅素の含有割合が大きい程耐食性が大きいことが確認できる。
【００２３】
他方、半田ごて用こて先は、半田との濡れ性に優れたものである必要があるが、これについては、定量的な検討ではなく、耐久性の試験の過程に於けるそれぞれの試験片の半田による濡れ状態を目視観察することで結論を得た。これによれば、鉄−硅素合金は硅素の含有割合が１．４％になると濡れ性が悪くなり、実用的とは言い難いものになることが分かった。更に硅素の割合が１．２％の場合は、前記のような鉛フリー半田との接触回数が１５０００回を越えると濡れ性が悪くなることも明らかになった。
【００２４】
従って前記耐久性の観点と以上の半田との濡れ性の観点から、こて先先端部の半田と接触する部位を構成する鉄−硅素合金は、硅素の含有割合が０．３〜１．０％であるのが適当であり、０．５〜０．８％であるのが充分な耐久性と濡れ性を備えるものとなるためより好ましい。
【００２５】
以上のように、こて先先端部は、その少なくとも半田と接触することとなる部位を前記鉄−硅素合金で構成すべきものであり、その鉄−硅素合金の硅素の含有割合は、前記のように、耐久性及び濡れ性の観点から０．３〜１．０％が適当であり、０．５〜０．８％であればより好ましい。こて先先端部は、それ以外の部位は自由な素材で構成することができる。例えば、こて先先端部のコア部分を蓄熱性及び熱伝導性に優れた銅等の他の素材で構成し、その表面部分のみを該鉄−硅素合金で構成することも、こて先先端部全体を該鉄−硅素合金で構成することとすることもできる。なお前記こて先先端部の形状寸法等はその目的に応じて自由に設定することができる。
【００２６】
こて先には、鉄−硅素合金よりも熱容量の大きな材質で構成する蓄熱部を付加することができる。勿論、このような蓄熱部は、その材質、位置関係及び大きさ等を自由に設定することができる。
【００２７】
従って本発明の半田ごて用こて先によれば、こて先先端部の少なくとも半田と接触することとなる部位を鉄−硅素合金で構成したため、半田接合作業に於いて鉛フリー半田を使用したとしても、容易にこれが侵食を受けることなく、長期に渡って使用を継続することができる。またそのような鉛フリー半田を使用しても鉄−硅素合金の硅素含有割合を前記のように設定することにより、必要な濡れ性も確保でき、作業性に不都合を生じることもなく、良好な半田付け作業を行うことができる。
【００２８】
以上の本発明の半田ごて用こて先は、前記こて先先端部のコア部分を鉄−硅素合金で構成し、その後端に加熱手段を直列状態に配設し、かつ蓄熱部を該こて先先端部のコア部分の途中から末端まで及び該加熱手段に外装した構成とすることができる。
【００２９】
そして本発明の半田ごて用こて先をこのように構成すると、こて先先端部と蓄熱部との熱伝達が良好に行われるものであるため、前記耐久性及び濡れ性に関する効果に加えて、負荷時のこて先先端部の温度低下を極力抑えることができると共に、負荷終了後の急激な温度上昇（オーバーシュート）を抑える精密な温度制御を容易に行うことができるものとなる。
【００３０】
このような構成の半田ごて用こて先は、以下のような製造方法により極めて容易にこれを製造することができるものとなる。
即ち、鉄−硅素合金の芯材と蓄熱部素材の外周部とからなる棒状部材を予め用意しておき、該棒状部材をこて先の長さに切断し、その一端側を切削加工して鉄−硅素合金の露出する所望形状のこて先先端部を形成し、かつ他端部からその軸心に沿って穴開け加工をして筒状部を形成し、該筒状部中に加熱手段を装入する製造方法である。
【００３１】
このような製造方法によれば、前記長さに切断した棒状部材の一端をこて先先端部を形成すべく切削加工すると、自ずと、こて先先端部の先端付近では蓄熱部素材が削除されて鉄−硅素合金による芯材が露出し、芯材によるこて先先端部のコア部分が形成されることになり、かつこれに加えて他端から穴開け加工して加熱手段を装入する筒状部を形成すると、自ずと、こて先先端部の長さ方向途中からこて先後端部まで連続する蓄熱部素材による外周部が残存形成されることになり、云うまでもなく、これが蓄熱部となる。
【００３２】
そしてこのような製造方法を採用した場合は、こて先先端部のコア部分が鉄−硅素合金の無垢材で構成されることとなるため、表面にそのようなメッキを施したこて先先端部に比して索材組成が安定しており、長寿命となる。またメッキ品のこて先と異なりその研削等が可能である。加えてメッキ品のこて先より短時間で製造が可能である。
【００３３】
また本発明の半田ごて用こて先は、前記こて先先端部の全体を鉄−硅素合金で構成し、その後端外縁から同材質の筒状部を延長すると共に該筒状部内に蓄熱部を内装し、かつ該筒状部の外周に加熱手段を外装する構成を採用することができる。
【００３４】
そして本発明の半田ごて用こて先をこのように構成すると、こて先先端部と蓄熱部との熱伝達が良好に行われるものであるため、前記耐久性及び濡れ性に関する効果に加えて、負荷時のこて先先端部の温度低下を極力抑えることができると共に、負荷終了後の急激な温度上昇（オーバーシュート）を抑える精密な温度制御を容易に行うことができるものとなる。
【００３５】
なお本発明の半田ごて用こて先に於いて、蓄熱部は銅材で構成するのが最適であり、そうすれば、該蓄熱部が充分な蓄熱能力を有するものであるため、こて先先端部に対して、負荷時にはその蓄熱している熱エネルギーを速やかに供給することで温度低下を許容限度内に保持させることができることとなる。
【００３６】
【実施例】
以下、添付図を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００３７】
＜実施例１＞
図１（ａ）は実施例１の半田ごて用こて先の縦断面図、図１（ｂ）は実施例１の半田ごて用こて先の側面図、図２は実施例１の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のそのこて先先端部の温度変化を示すグラフである。
【００３８】
この実施例１の半田ごて用こて先は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、先細りテーパ状に形成したこて先先端部１と、該こて先先端部１の後端外縁部から後方に向かって延長した筒状部２と、該筒状部２に内装充填した蓄熱部３と、該筒状部２の外周に配したヒータ部（加熱手段）４と、こて先先端部１の先端に固着した熱電対５とで構成したものである。
【００３９】
硅素の含有割合が６％の鉄−硅素合金の棒材を用意し、その一端を先細りテーパ状に切削加工してこて先先端部１を形成し、かつ他端側から穴開け加工して筒状部２を形成し、更に該筒状部２中に棒状銅材を密に嵌め込み充填して蓄熱部３を構成したものである。
【００４０】
この実施例１では、こて先の長さＬ１：６０ｍｍ、筒状部２の外径Ｄ１：５ｍｍ、こて先先端部１の長さＬ２：１０ｍｍ、蓄熱部３の長さＬ３：５０ｍｍ、蓄熱部３の径Ｄ２：４ｍｍに設定して構成した。
【００４１】
この実施例１のこて先について前記耐久試験と同様の耐久試験を行ったところ、侵食量は０．３５８ｍｍであり、従来品を代表する前記Ｆｅメッキ品のそれと比べると、約５１％の侵食量であり、前記と同様にして耐久性を計算すると、約１．９６倍であることが分かる。従ってこの実施例１の半田ごて用こて先は、その組成が９５．２％Ｓｎ−３．８％Ａｇ−１．０％Ｃｕである鉛フリー半田に対して充分実用性のある耐久性を備えていることが分かる。更にこの耐久試験中の目視観察の結果によれば、半田の濡れ性にも問題はなかった。
【００４２】
なおこの実施例１の半田ごて用こて先の耐久試験は、既にこて先形状が形成されたものの試験であるので、試験片をヒータを備えた丸棒銅材の先端に取り付けるのに代えて、こて先自体をセットして、他は全て前記耐久試験と同一の方法及び条件で行ったものである。
【００４３】
次にこの実施例１の半田ごて用こて先を半田ごてに取り付け、その半田ごてを用いて基板にセットした多数の３Ｗのカーボン抵抗を手作業で連続的に半田付けし、その際のこて先先端部１の温度変化を調べた。図２は、このこて先先端部１の温度変化をプロットしたグラフである。こて先温度は３９０℃に制御すべく設定した。この半田付け作業でも、９５．２％Ｓｎ−３．８％Ａｇ−１．０％Ｃｕの鉛フリー半田を用いた。
【００４４】
図２に示すように、カーボン抵抗の半田付けを開始して、負荷がかかると、こて先先端部１は約４０℃ほど温度が低下するが、作業が終了して負荷がなくなると、直ちに設定温度である３９０℃に復帰し、特に大きなオーバーシュートも生じていない。また半田付け作業中は、その作業を安定した速さで繰り返していれば大きな変化はなく、前記のように、４０℃程低下したレベルを中心に、負荷に対する接触時に若干低下し、離間時に若干上昇する繰り返しが継続するだけである。
【００４５】
従ってこの実施例１の半田ごて用こて先によれば、鉛フリー半田に対して実用的に充分な耐久性を確保できるし、濡れ性にも問題はない。また半田付け作業時に、負荷から離れた直後に大きなオーバーシュートを起こすこともなく、温度コントロールも容易である。
【００４６】
＜実施例２、３、４＞
図３（ａ）は実施例２、３、４の半田ごて用こて先の縦断面図、図３（ｂ）は実施例２、３、４の半田ごて用こて先の側面図、図３（ｃ）は実施例２、３、４の半田ごて用こて先を製造するのに最適な素材の一部切欠側面図、図４は実施例２の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のそのこて先先端部の温度変化を示すグラフ、図５は実施例３の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のそのこて先先端部の温度変化を示すグラフ、図６は実施例４の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のそのこて先先端部の温度変化を示すグラフである。
【００４７】
実施例２、３、４の半田ごて用こて先は、各部の寸法の点でのみ異なる同構成であるので、纏めて説明する。
【００４８】
実施例２、３、４の半田ごて用こて先は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、コア部分１１ａを鉄−硅素合金で構成したこて先先端部１１と、その後端に直列状態に配設したヒータ部（加熱手段）１４と、該こて先先端部１１のコア部分１１ａの途中から末端まで及び該ヒータ部１４に外装した概ね筒状の蓄熱部１３と、こて先先端部１１に於けるコア部分１１の先端に固着した熱電対１５とで構成したものである。
【００４９】
前記こて先先端部１１は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、コア部分１１ａの先端部を先細りテーパ形状に形成し、それより後方のストレートな部分は、ヒータ部１４に外装する蓄熱部１３の先端付近が外装状態となるように構成する。該蓄熱部１３は、その先端部を、こて先先端部１１のコア部分１１ａのテーパ形状を後方に延長するように同様の角度でテーパ状に形成し、蓄熱部１３のストレートな部分との境界までは、こて先先端部１１を兼ねる構成とする。
【００５０】
またこて先先端部１１のコア部分１１ａは、先に述べたように、鉄−硅素合金で構成すべきものであるが、この実施例２、３、４では、硅素の含有割合が８％のそれを用いた。更に蓄熱部１３としては銅材を用いた。
【００５１】
この実施例２、３、４の半田ごて用こて先は、以上のような構成であるため、以下のような製造方法により極めて容易にこれを製造することができる。
【００５２】
図３（ｃ）に示すように、予め硅素の含有割合が８％の鉄−硅素合金の円柱状芯材２１と、蓄熱部素材である銅材の外周部２２とからなる棒状部材２０を用意しておく。
該棒状部材２０をこて先の長さＬ４と同一長さに切断し、図３（ｂ）に示すように、その一端側を切削加工して先細りテーパ状のこて先先端部１１を形成し、かつ他端部からその軸心に沿って穴開け加工をして筒状部を形成し、該筒状部中にヒータ部１４を装入する。
【００５３】
以上のようにして、前記棒状部材２０の一端を先細りテーパ状に切削加工すると、自ずと、その先端付近では銅材の外周部２２が削除されて鉄−硅素合金による芯材が露出し、該部位にはこて先先端部１１のコア部分１１ａが形成され、かつその後方には銅材の外周部２２によるこて先先端部１１の後半部が形成されることとなる。更にこれに加えて他端から穴開け加工をしてヒータ部１４を装入する筒状部を形成すると、自ずと、こて先先端部１１の長さ方向途中からこて先後端部まで連続する銅材による外周部が残存形成されることになり、云うまでもなく、これが蓄熱部１３となるものである。
【００５４】
各部の寸法は、実施例２では、こて先の長さＬ４：６０ｍｍ、こて先先端部１１の長さＬ５：１１ｍｍ、こて先先端部１１のコア部分１１ａの外径Ｄ３：２ｍｍ、蓄熱部１３の外径Ｄ４：５．５ｍｍに設定して構成した。
【００５５】
実施例３では、こて先の長さＬ４：６０ｍｍ、こて先先端部１１の長さＬ５：１２ｍｍ、こて先先端部１１のコア部分１１ａの外径Ｄ３：２．５ｍｍ、蓄熱部１３の外径Ｄ４：６．５ｍｍに設定して構成した。
【００５６】
実施例４では、こて先の長さＬ４：６０ｍｍ、こて先先端部１１の長さＬ５：１２ｍｍ、こて先先端部１１のコア部分１１ａの外径Ｄ３：３ｍｍ、蓄熱部１３の外径Ｄ４：６．５ｍｍに設定して構成した。
【００５７】
この実施例２、３、４のこて先について実施例１のそれの耐久試験と全く同様の耐久試験を行ったところ、侵食量は各々０．２９０ｍｍ、０．２９９ｍｍ、０．２９５ｍｍであり、従来品を代表する前記Ｆｅメッキ品のそれと比べると、各々約４１％、約４２％、約４１％の侵食量であり、前記と同様にして耐久性を計算すると、各々約２．４３倍、約２．３８倍、約２．４３倍であることが分かる。従ってこれらの実施例２、３、４の半田ごて用こて先は、その組成が９５．２％Ｓｎ−３．８％Ａｇ−１．０％Ｃｕである鉛フリー半田に対して充分実用性のある耐久性を備えていることが分かる。更にこの耐久試験中の目視観察の結果によれば、半田の濡れ性にも問題はなかった。
【００５８】
次に以上の実施例２、３、４の半田ごて用こて先を半田付け作業に用いた際のこて先温度の変化を順次調べた。この半田付け作業でも、９５．２％Ｓｎ−３．８％Ａｇ−１．０％Ｃｕの鉛フリー半田を用いた。これを順次以下に示す。
【００５９】
まず実施例２の半田ごて用こて先を半田ごてに取り付け、その半田ごてを用いて基板にセットした多数の２Ｗのカーボン抵抗及び３Ｗのカーボン抵抗を手作業で連続的に半田付けし、その際のこて先先端部１１のコア部分１１ａの温度変化を調べた。図４は、このこて先先端部１１のコア部分１１ａの温度変化をプロットしたグラフである。こて先温度は３９０℃に制御すべく設定した。
【００６０】
図４に示すように、まず２Ｗのカーボン抵抗から半田付けを開始する。負荷がかかると、こて先先端部１１のコア部分１１ａは約４０℃ほど温度が低下するが、作業が終了して負荷がなくなると、直ちに設定温度である３９０℃に復帰し、特に大きなオーバーシュートも生じない。また半田付け作業中は、その作業が安定した速さで繰り返されていれば大きな変化はなく、前記のように、４０℃程低下した３５０℃のレベルを中心に、負荷に対する接触時に若干低下し、離間時に若干上昇する繰り返しが継続するだけである。その後、すぐに３Ｗのカーボン抵抗の半田付けを開始すると、２Ｗのそれの半田付けを行った場合と殆ど同様の温度変化の経過が見られるのみで、特別に変わった変化は見られない。２Ｗのカーボン抵抗から３Ｗのそれ程度の負荷の変化は大きな影響を与えないようである。
【００６１】
以上の結果から分かるように、この実施例２の半田ごて用こて先によれば、鉛フリー半田に対して実用的に充分な耐久性を確保できるし、濡れ性にも問題はない。更に半田付け作業時に、負荷から離れた直後に大きなオーバーシュートを起こすこともなく、温度コントロールも容易である。
【００６２】
次に実施例３の半田ごて用こて先を半田ごてに取り付け、その半田ごてを用いて基板にセットした各多数の１／４Ｗ、１Ｗ、２Ｗ及び３Ｗのカーボン抵抗を手作業で連続的に半田付けし、その際のこて先先端部１１のコア部分１１ａの温度変化を調べた。図５は、そのこて先先端部１１のコア部分１１ａの温度変化をプロットしたグラフである。こて先温度は３９０℃に制御すべく設定した。
【００６３】
図５に示すように、まず１／４Ｗのカーボン抵抗から半田付けを開始する。負荷がかかると、こて先先端部１１のコア部分１１ａは約３０℃ほど温度が低下するが、作業が終了して負荷がなくなると、直ちに設定温度である３９０℃に復帰し、特に大きなオーバーシュートも生じない。また半田付け作業中は、こて先先端部１１が負荷から離れている時間が僅かでも長くなると温度が少し上昇し、その時間が短くなるとやや下降するが、その作業が安定した速さで繰り返されていれば大きな変化はなく、前記のように、３０℃程低下した３６０℃のレベルを中心に、負荷に対する接触時に若干低下し、離間時に若干上昇する繰り返しが継続する状態になる。
【００６４】
１／４Ｗのカーボン抵抗の半田接合作業の後、すぐに１Ｗのカーボン抵抗、その後すぐに２Ｗのカーボン抵抗、更にその後すぐに３Ｗのカーボン抵抗の半田付け作業が同様に行われ、図５に示すように、順次、少しずつ各半田付け作業毎に温度低下が大きくなっていくが、最後の３Ｗのカーボン抵抗の半田付け作業で概ね４０度程度の低下であり、それほど大きな低下とはなっていない。また半田付け作業中の温度変化は、基本的に１／４Ｗのカーボン抵抗の半田付け作業の際の温度変化と変わらない。また半田付け作業が終了して負荷がなくなると、いずれの場合も温度は急上昇し、３９０℃に復帰するが、その際、特にオーバーシュートも生じない。
【００６５】
以上の結果から分かるように、この実施例３の半田ごて用こて先によれば、鉛フリー半田に対して実用的に充分な耐久性を確保できるし、濡れ性にも問題はない。更に半田付け作業時に、負荷から離れた直後に大きなオーバーシュートを起こすこともなく、温度コントロールも容易である。
【００６６】
次に実施例４の半田ごて用こて先を半田ごてに取り付け、その半田ごてを用いて基板にセットした各多数の１／４Ｗ、２Ｗ及び３Ｗのカーボン抵抗を手作業で連続的に半田付けし、その際のこて先先端部１１のコア部分１１ａの温度変化を調べた。図６は、そのこて先先端部１１のコア部分１１ａの温度変化をプロットしたグラフである。こて先温度は３９０℃に制御すべく設定した。
【００６７】
図６に示すように、まず１／４Ｗのカーボン抵抗から半田付けを開始する。負荷がかかると、この場合も、こて先先端部１１のコア部分１１ａは約２０℃ほど温度が低下するが、作業が終了して負荷がなくなると、直ちに設定温度である３９０℃に復帰し、特に大きなオーバーシュートも生じない。また半田付け作業中は、こて先先端部１１が負荷から離れている時間が僅かでも長くなると温度が少し上昇し、その時間が短くなるとやや下降するが、その作業が安定した速さで繰り返されていれば大きな変化はなく、前記のように、２０℃程低下した３７０℃のレベルを中心に、負荷に対する接触時に若干低下し、離間時に若干上昇する繰り返しが継続する状態になる。
【００６８】
１／４Ｗのカーボン抵抗の半田接合作業の後、すぐに２Ｗのカーボン抵抗、その後すぐに３Ｗのカーボン抵抗の半田付け作業が同様に行われ、図６に示すように、順次、少しずつ各半田付け作業毎に温度低下が大きくなっていくが、最後の３Ｗのカーボン抵抗の半田付け作業で概ね３５℃程度の低下であり、それほど大きな低下とはなっていない。また半田付け作業中の温度変化は、基本的に１／４Ｗのカーボン抵抗の半田付け作業の際の温度変化と変わらない。また半田付け作業が終了して負荷がなくなると、いずれの場合も温度は急上昇し、３９０℃に復帰するが、その際、特にオーバーシュートも生じない。
【００６９】
以上の結果から分かるように、この実施例４の半田ごて用こて先によれば、鉛フリー半田に対して実用的に充分な耐久性を確保できるし、濡れ性にも問題はない。更に半田付け作業時に、負荷から離れた直後に大きなオーバーシュートを起こすこともなく、温度コントロールも容易である。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の１の半田ごて用こて先によれば、鉛フリー半田を使用した半田接合作業に於いて、こて先先端部の少なくとも半田と接触することとなる部位が鉄−硅素合金で構成されている物であるため、容易にこれが侵食を受けることなく、長期に渡って使用することができる長寿命を確保できる。またそのような鉛フリー半田であっても濡れ性も比較的良好であり、作業性に於ける問題もない。
【００７１】
本発明の２の半田ごて用こて先によれば、本発明の１の半田ごて用こて先と同様の効果を有することは云うまでもなく、更にこれに加えて、こて先先端部と蓄熱部との熱伝達が良好に行われるものであるため、負荷時のこて先先端部の温度低下を極力抑えることができると共に、負荷終了後の急激な温度上昇（オーバーシュート）を抑える精密な温度制御を容易に行うことができるものとなる。
【００７２】
また本発明の２の半田ごて用こて先は、前記のような構成であるため、鉄−硅素合金の芯材と蓄熱部素材の外周部とからなる棒状部材をこて先の長さに切断し、その一端側を切削加工して鉄−硅素合金の露出する所望形状のこて先先端部を形成し、かつ他端部からその軸心に沿って穴開け加工して筒状部を形成し、該筒状部中に加熱手段を装入することによって容易に製造することができる。
【００７３】
このような製造方法によれば、こて先先端部は前記棒状部材の芯材である鉄−硅素合金によって構成され、外周側の蓄熱部は、前記棒状部材の外周部である蓄熱部素材によって構成されることとなる。
【００７４】
そしてこのような製造方法を採用した場合は、こて先先端部のコア部分が鉄−硅素合金の無垢材で構成されることとなるため、表面にそのようなメッキを施したこて先先端部に比して索材組成が安定しており、長寿命となる。またメッキ品のこて先と異なりその研削等が可能である。加えてメッキ品のこて先より短時間で製造が可能である。
【００７５】
本発明の３の半田ごて用こて先によれば、本発明の１の半田ごて用こて先と同様の効果を有することは云うまでもなく、更にこれに加えて、こて先先端部と蓄熱部との熱伝達が良好に行われるものであるため、負荷時のこて先先端部の温度低下を極力抑えることができると共に、負荷終了後の急激な温度上昇（オーバーシュート）を抑える精密な温度制御を容易に行うことができるものとなる。
【００７６】
本発明の４の半田ごて用こて先によれば、鉛フリー半田を使用した半田接合作業に於いて、容易にこれが侵食を受けることなく、長期に渡って使用することができる。またそのような鉛フリー半田であっても濡れ性も比較的良好であり、作業性に於ける問題もない。
【００７７】
本発明の５の半田ごて用こて先によれば、充分な蓄熱能力を有するものであるため、こて先先端部に対して、負荷時にはその蓄熱している熱エネルギーを速やかに供給することで温度低下を許容限度内に保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施例１の半田ごて用こて先の縦断面図。
（ｂ）は実施例１の半田ごて用こて先の側面図。
【図２】実施例１の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のこて先先端部の温度変化を示すグラフ。
【図３】（ａ）は実施例２、３、４の半田ごて用こて先の縦断面図。
（ｂ）は実施例２、３、４の半田ごて用こて先の側面図。
（ｃ）は実施例２、３、４の半田ごて用こて先を製造するのに最適な素材の一部切欠側面図。
【図４】実施例２の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のこて先先端部の温度変化を示すグラフ。
【図５】実施例３の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のこて先先端部の温度変化を示すグラフ。
【図６】実施例４の半田ごて用こて先を使用して半田付け作業を行った場合のこて先先端部の温度変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１　　こて先先端部
２　　筒状部
３　　蓄熱部
４　　ヒータ部（加熱手段）
５　　熱電対
１１　こて先先端部
１１ａ　こて先先端部のコア部分
１３　蓄熱部
１４　ヒータ部（加熱手段）
１５　熱電対
２０　棒状部材
２１　円柱状芯材
２２　外周部
Ｄ１　筒状部の外径
Ｄ２　蓄熱部の径
Ｄ３　こて先先端部のコア部分の外径
Ｄ４　蓄熱部の外径
Ｌ１　こて先の長さ
Ｌ２　こて先先端部の長さ
Ｌ３　蓄熱部の長さ
Ｌ４　こて先の長さ
Ｌ５　こて先先端部の長さ
【図１】
2004017060.tif 000004
【図２】
2004017060.tif 000005
【図３】
2004017060.tif 000006
【図４】
2004017060.tif 000007
【図５】
2004017060.tif 000008
【図６】
2004017060.tif 000009