はんだ鏝用鏝先及びその製造方法
【課題】銅製の鏝先本体部と銅−鉄合金製の鏝先先端部とが継ぎ目なく一体化された焼結体からなる鏝先を得る。
【解決手段】鏝先１が、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部２と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部３と、これらの鏝先本体部２と鏝先先端部３との間に介在する接合部４とで形成されていて、この接合部４が、銅粉末４ａを加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有することにより、この接合部４を介して上記鏝先本体部２と鏝先先端部３とが焼結時の拡散接合により一体化されている。
【解決手段】鏝先１が、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部２と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部３と、これらの鏝先本体部２と鏝先先端部３との間に介在する接合部４とで形成されていて、この接合部４が、銅粉末４ａを加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有することにより、この接合部４を介して上記鏝先本体部２と鏝先先端部３とが焼結時の拡散接合により一体化されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気発熱式のはんだ鏝に用いる鏝先とその製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子部品のはんだ付けに使用する電気はんだ鏝は、一般に、先端に鏝先を有していて、この鏝先で糸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。上記鏝先は、伝熱性の良い純銅で形成されているが、はんだと接触すると腐食し易いため、通常、耐腐食性を高めるために鉄メッキ層で被覆されている。
ところが、このように鏝先を鉄メッキ層で被覆すると、はんだの濡れ性が悪くなってはんだ付け作業に支障を来し易いばかりでなく、鉄の熱伝動率が低いために伝熱性も大きく低下し、作業能率が悪くなるという問題が生じる。また、近年では、環境に配慮するという観点から鉛フリーはんだが主流になりつつあるが、この鉛フリーはんだは融点が鉛入りはんだに比べて高いため、その分はんだ付け時の鏝先温度を高くしなければならず、それに伴って鏝先の消耗も激しくなるという問題も有している。
【０００３】
そこで特許文献１には、このような問題を解決するため、はんだ鏝の鏝先を、銅製の鏝先本体部と、銅−鉄合金製の鏝先先端部とに分けて形成し、それらを溶接で一体化したものが提案されている。
しかしながら、このように鏝先を二つの部分に分けて形成し、それらを溶接で一体化する手法は、溶接工程や溶接面の後処理工程等を必要とするため、鏝先の製造工程が複雑化して手間とコストがかかるだけでなく、上記鏝先本体部と鏝先先端部との接合面間に隙間（継ぎ目）が介在して伝熱性が低下するという欠点がある。
【特許文献１】実開昭５３−５０２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の目的は、銅製の鏝先本体部と銅−鉄合金製の鏝先先端部とが継ぎ目なく一体化された鏝先と、このような鏝先を簡単に得るための技術手段とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本発明によれば、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部と、これらの鏝先本体部と鏝先先端部との間に介在する銅製の接合部とからなり、この接合部が、銅粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有していて、この接合部を介して上記鏝先本体部と鏝先先端部とが拡散接合により一体化されていることを特徴とする鏝先が提供される。
【０００６】
本発明においては、上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒からなっていて、上記鏝先先端部が、銅−鉄混合粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有していても良い。あるいは、上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒で形成され、上記鏝先先端部が、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した合金部材で形成されていても良い。
本発明において好ましくは、上記接合部を形成する銅粉末が、粒径の異なる異径粉末の混合体で形成されると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことである。
【０００７】
また、上記鏝先を製造するため、本発明によれば、熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅粉末と鉄粉末とを均一に混合した銅−鉄混合粉末とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と銅−鉄混合粉末とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末と銅−鉄混合粉末とを焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と、上記銅−鉄混合粉末の焼結体で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするはんだ鏝用鏝先の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の製造方法は、熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した銅−鉄合金製の合金部材とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と合金部材とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末を焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と上記合金部材で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、上記接合部を形成する銅粉末が、粒径の異なる異径粉末の混合体であると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことが望ましい。
本発明において好ましくは、上記成形体を型内で加圧しながら加熱することであり、あるいは、上記焼結を真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で行うことである。
また、上記成形体の加圧成形に先立ち、上記粉末中にバインダーを添加して該粉末をペースト状にすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部とが、銅粉末の焼結体からなる接合部を介して継ぎ目なく一体化された鏝先を簡単に得ることができる。また、これによって得られた鏝先は、銅製の鏝先本体部と銅−鉄合金製の鏝先先端部とが継ぎ目なく一体に接合されているため、それらを別々に形成して溶接によって接合した従来品に比べ、伝熱性が格段に勝れる。しかも、上記鏝先先端部が銅−鉄合金製であるため、銅による良好な濡れ性及び伝熱性と、鉄による耐腐食性とを併せ持つこととなり、鏝先としての耐久性に勝れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係るはんだ鏝用鏝先の代表的な一実施形態を示すものである。この鏝先１は、銅製の鏝先本体部２と、銅−鉄合金製の鏝先先端部３と、これらの鏝先本体部２と鏝先先端部３との間に介在して両部を継ぎ目なく一体に接合する接合部４とからなっている。ここでいう「継ぎ目」とは、材質の違い等による単なる外観上の「境目」のことではなく、別々の部材を突き合わせた時に両部材間に形成される微小隙間を伴う実質上の継ぎ目のことである。
【００１２】
上記鏝先本体部２は、主としてはんだ鏝の電気ヒーターで発生する熱を蓄熱及び伝熱するための部分であって、円柱状をなし、大きな熱容量を有するようにその体積は上記鏝先先端部３よりも十分大きく形成されている。この鏝先本体部２は、例えば銅の鋳造品のように、熔解した銅を固化させて形成した銅棒２ａによって形成されている。
【００１３】
また、上記鏝先先端部３は、糸はんだを溶融させてはんだ付けを行うための部分であって、はんだの濡れ面となる部分であり、従ってこの鏝先先端部３は、はんだ付け対象に適合する形状及び大きさに形成されている。この鏝先先端部３は、銅粉末と鉄粉末とを均一に混合した銅−鉄混合粉末３ａを加圧成形し、銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有するものである。
【００１４】
さらに、上記接合部４は、銅粉末４ａを加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有するもので、この接合部４を介して上記鏝先本体部２と鏝先先端部３とが、焼結による拡散接合によって継ぎ目なく一体に接合されている。
【００１５】
上記鏝先１には、鏝先先端部３を除くその他の部分の表面、即ち上記鏝先本体部２と接合部４との表面に、はんだを付着しにくくするための硬質クロムメッキ層５が被設されている。この硬質クロムメッキ層５は、上記鏝先本体部２と接合部４との表面に直接設けても良いが、図２に示すように、鏝先本体部２と接合部４との表面に耐腐食性を高めるための鉄メッキ層６を施し、その上からこのクロムメッキ層５を被設しても良い。また、この硬質クロムメッキ層５の表面には、耐熱性の向上とこの硬質クロムメッキ層５の保護とを図る目的でセラミックコーティング層を施しても良い。さらに、上記鏝先先端部３には、防錆のため、使用するはんだと同じ成分かまたは一部の成分からなるはんだメッキ層（予備はんだ）７を施すことができる。
【００１６】
上記鏝先１は、以下の方法により製造することができる。
先ず、図３に示すように、上記鏝先本体部２を形成する円柱状をした上記銅棒２ａと、上記接合部４を形成する銅粉末４ａと、上記鏝先先端部３を形成する銅−鉄混合粉末３ａとを、成形用の型１０の円筒形をした加圧室１０ａ内に順次収容することにより、これらの銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとを３層に連なった状態に積層する。
この場合、上記銅粉末４ａ及び銅−鉄混合粉末３ａは、それらを上記型１０内に入れる前に、バインダーとして例えばエチレングリコールをそれぞれ適量（例えば４０体積％程度）添加して十分混合することにより、ペースト状にしておくことが望ましい。
【００１７】
次に、上記加圧室１０ａ内に加圧子１１を挿入し、プレス機でこの加圧子１１に圧力Ｆを加えて上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとを加圧成形することにより、図４に示すように、上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとが直列に連なった成形体１２を得る。この成形体１２の型１０からの取り出しは、該型１０を分割するか、あるいは、加圧時の受け台となったシャフト１０ｂで図３の上方に向けて押圧して加圧室１０ａから押し出すことにより行われる。
なお、上記加圧成形時の加圧力は、大体１５〜２５ＫＮ／ｍ２ 程度が好ましく、より好ましくは１９〜２０ＫＮ／ｍ２ 程度である。
【００１８】
続いて、図５に示すように、上記成形体１２を加熱炉１４の中の加熱室１４ａ内に収容し、この加熱室１４ａ内のエアを真空ポンプ１５で吸引し、排出することにより、該加熱室１４ａ内を減圧する。そして、必要な真空圧になったところで、その真空圧を保ったまま、上記加熱室１４ａ内の温度を、銅の融点以下の設定温度にまで徐々に上昇させ、その設定温度で上記成形体１２を一定時間加熱処理する。これにより、上記銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとが焼き固められて焼結体となると共に、焼結に伴う拡散接合によって上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとが一体に接合される。図中１６が発熱体である。
上記拡散接合とは、接合すべき材料同士を加圧成形した状態で加熱することにより、それらの当接面に相互拡散を生じさせて材料同士を固相状態で金属学的に一体化させる接合方法である。
【００１９】
上記成形体１２を加熱処理する際の好ましい加熱温度は、銅の融点（１０８５℃）以下の温度であって、大体８００〜１０８５℃程度であり、より好ましくは９００〜１０００℃程度である。この温度は、鉄の融点（１７００℃）より低い。また、上記加熱処理を行う場合の好ましい真空圧は、−６００〜−９００Ｔｏｒｒ程度であり、より好ましくは−７００〜−８００Ｔｏｒｒ程度である。これにより、成形体が脱気されて緻密な焼結体となり、空洞の形成も防止される。また、焼結体の酸化も防止されることになる。
しかし、上記加熱室１４ａを減圧する代わりに、該加熱室１４ａ内に窒素やアルゴン等の不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気下で上記加熱処理を行っても良い。あるいは、水素等の還元性ガスを供給することにより、還元性ガス雰囲気下において銅粉末や鉄粉末等の表面の酸化物を還元しながら加熱処理を行うことも可能である。
【００２０】
上記成形体１２の加熱処理が完了したあと、該成形体１２を冷却することにより、図６に示すような、上記銅棒２ａからなる鏝先本体部２と、銅粉末４ａの焼結体からなる上記接合部４と、銅−鉄混合粉末３ａの焼結体からなる鏝先先端部３とが、継ぎ目なく一体化された鏝先用母材１ａが得られる。そこで、上記鏝先先端部３をはんだ付け対象やはんだ付け条件等に合わせて必要な形状に加工すると共に、鏝先本体部２と接合部４とに上述したメッキ層５、７を施すことにより、図１に示すような鏝先１を得ることができる。
しかし、上記鏝先先端部３は、その形状がそれほど複雑でない場合には、上記型１０で加圧成形する段階からはんだ付け対象に応じた所定の形状に形成することも可能であり、こうすることにより、焼結後の加工が不要になり、簡単な仕上げ加工だけで済むことになる。この場合には、上記型１０の上記鏝先先端部３に対応する部分の形状が、該鏝先先端部３の最終形状に合わせた形に形成される。
【００２１】
かくして得られた上記鏝先１は、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部２と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部３とが、銅粉末４ａからなる接合部４を介して焼結時の拡散接合により一体化されているため、それらの間には伝熱を妨げる継ぎ目が全く介在していないことになる。このため、それらを別々に形成して溶接によって接合した従来品に比べ、伝熱性に勝れる。しかも、上記鏝先先端部３が銅−鉄合金製であるため、銅による良好な濡れ性及び伝熱性と、鉄による耐腐食性とを併せ持つこととなり、鏝先としての耐久性にも勝れる。
【００２２】
本発明で使用する上記銅粉末及び鉄粉末は、できるだけ純度の高いものであることが望ましく、例えば銅粉末の場合は９９．８％、鉄粉末の場合は９９．５％程度の純度のものを好適に使用することができる。
また、上記銅粉末及び鉄粉末の粒径については、コストや生産性のほか、上記鏝先本体部２及び鏝先先端部３の機能性等を総合的に考慮して決定される。例えば、熱伝導性やはんだの濡れ性及びコスト等を考えた場合、粒径は大きい方が好ましい。しかし、余り粒径が大きいと、加圧成形が密に行われにくく、焼結も高温で長時間行わなければならないため、生産性が悪くなる。特に、銅−鉄混合粉末３ａからなる鏝先先端部３においては、鉄粉末の粒径が大きいほど焼結性が悪くなって焼結に時間がかかり、一方、銅粉末については、はんだ中の錫に対して鉄より銅の方が先に化学反応を起こして消耗するため、該銅粉末の粒径が大きい場合、該鏝先先端部３にその粒径分の大きさの孔が開くことになり、消耗が激しくなる。
逆に、上記銅粉末及び鉄粉末の粒径が小さいと、上述した欠点は解消されるが、コストが高くなる。
【００２３】
そこで、上述した点を総合的に考慮すると、接合部４においては、熱伝導性を高めるために、３０〜６０μｍといったようにある程度粒径の大きい銅粉末を主として使用し、これに、加圧成形時の密度を高めるため、１０〜２０μｍ程度の粒径の小さい銅粉末を少量混合して使用することが望ましい。即ち、粒径が大小異なる異径粉末の混合体を用いることである。これにより、粒径の大きい銅粒子の間に粒径の小さい銅粒子が入り込んで隙間を埋めるため、加圧成形時の密度が高くなる。この場合の大径粉末と小径粉末との好ましい混合比（質量％）は、例えばそれらの粒径が４５μｍと１０μｍとである場合、９５：５〜７０：３０の割合である。
【００２４】
一方、上記鏝先先端部３においては、銅−鉄混合粉末が使用されるが、このうち銅粉末については、錫との反応に伴う消耗をできるだけ抑え、しかも必要な熱伝導性と濡れ性とを確保するため、上記接合部４に用いる銅粉末より若干粒径の小さい銅粉末を使用することが望ましく、その好ましい粒径は例えば５〜２０μｍ程度である。
また、鉄粉末については、焼結性を考慮した場合、上記銅粉末より粒径の小さいものを使用することが望ましい。具体的には、上述したように銅粉末の粒径が５〜２０μｍの場合、好ましい鉄粉末の粒径は３〜１０μｍ程度である。しかし、鉄粉末の粒径が銅粉末の粒径と同じかそれより大きくても、焼結は可能で、所期の目的は十分達成することができる。
【００２５】
また、上記鏝先先端部３における伝熱性と耐腐食性とのバランスは、はんだ付け条件やはんだ付け対象等に応じて上記銅粉末と鉄粉末との混合比を変えることによって調整することができる。即ち、銅粉末の割合を多くすれば、耐腐食性は若干低下するが、伝熱性と濡れ性は向上し、鉄粉末の割合を多くすれば、伝熱性と濡れ性は若干低下するが耐腐食性は向上する。一般に、これらの銅粉末と鉄粉末との好ましい混合比（質量％）は、銅：鉄＝９５〜５：５〜９５の範囲であり、より好ましくは８０：２０〜２０：８０の範囲である。しかし、伝熱性と濡れ性を重視するのであれば、銅：鉄＝８０：２０〜６０：４０といったように銅粉末の割合を多くすべきであり、耐腐食性を重視するのであれば、銅：鉄＝４０：６０〜２０：８０といったように、鉄粉末の割合を多くすべきである。
【００２６】
図７には、鏝先１の製造実験に使用された銅粉末及び鉄粉末の純度と粒径及び配合割合について示されている。
この実験においては、鏝先本体部２を形成する銅棒２ａとして、長さ７０ｍｍ×直径１２ｍｍの無酸素銅Ｃ１０２０が使用された。
また、接合部４を形成する銅粉末４ａには、純度が９９．８％で、粒径が４５μｍと１０μｍの２種類の異径粉末を、９１．１：８．９（重量％）の割合で均一に混合したものが使用された。バインダーにはエチレングリコールが用いられた。
さらに、鏝先先端部３を形成する銅−鉄混合粉末３ａには、純度が９９．８％で粒径が１０μｍの銅粉末と、純度が９９．５％で粒径が５μｍの鉄粉末とが使用され、それらが２７．５：７２．５（重量％）の割合で均一に混合された。バインダーにはエチレングリコールが用いられた。
【００２７】
そして、上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとを、図３〜図６とその説明で述べた方法に従って順番に処理した。具体的には、成形体１２を１９．６ＫＮ／ｍ２ の加圧力で成形したあと、この成形体１２を加熱炉１４に入れ、該加熱炉１４を約９時間かけて−７５０Ｔｏｒｒまで減圧し、そのあと１０００℃で１０時間加熱処理した。
こうして得られた母材１ａの鏝先先端部３を、一般的な鏝先の先端部形状と同様の形状に加工し、鏝先本体部２と接合部４とにクロムメッキ層５を施すことにより図１に示すような鏝先１を得た。
【００２８】
この鏝先１は、銅製の鏝先本体部２と接合部４との間にも、該接合部４と銅−鉄合金製の鏝先先端部３との間にも、部材同士を突き合わせたような継ぎ目は見られなかった。
また、この鏝先１を使用して鉛フリーはんだによるはんだ付け実験を繰り返し行い、従来の鉄メッキ層を有する鏝先と比較したが、伝熱性及びはんだの濡れ性共に本発明の鏝先１の方が勝れており、耐久性においても勝れることが確認された。
【００２９】
上記実施形態においては、図４に示すように、銅棒２ａの先端の接合面２ｃが該銅棒２ａの中心軸線Ｌと直交する平面をなしているが、この接合面２ｃは、中心軸線Ｌに対して傾斜していても、凸状又は凹状に湾曲していても良い。あるいは、図８に示すように、小さな凹凸を多数有する粗面に形成することもできる。この粗面の粗さ（凸部の最大高さ）は、例えば０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。このように接合面２ｃを粗面に形成すれば、接合部４の銅粉末４ａが凹部の中に入り込んだ状態で焼結されるため、該接合部４に対する接合面積が拡大して接合強度が増大すると共に、鏝先本体部２と接合部４との間の伝熱性も向上する。
【００３０】
また、上記実施形態においては、鏝先１における鏝先先端部３が、銅−鉄混合粉末３ａを素材として形成されているが、この鏝先先端部３は、銅と鉄とを熔解させて均一に混合したあと固化させた合金部材３ｂ（図９〜図１２参照）を素材として形成することもできる。即ち、上記銅−鉄混合粉末３ａの代わりにこの合金部材３ｂを使用し、上述した製造方法を用いることにより、この合金部材３ｂと銅棒２ａとが銅粉末４ａ製の接合部４を介して一体に接合された鏝先を得ることができる。
【００３１】
この場合、図９及び図１０に示すように、上記銅棒２ａと合金部材３ｂと接合部４を形成する銅粉末４ａとを加圧成形する際に、該銅棒２ａ及び合金部材３ｂの接合面２ｃ及び３ｃの一方と他方とに互いに嵌合し合う凹部１８ａと凸部１８ｂとを形成しておいても、図１１及び図１２に示すように、何れか一方の接合面２ｃ又は３ｃに銅粉末４ａが充填される凹部１８ａを形成しておいても良い。あるいは、これらの銅棒２ａ及び合金部材３ｂのうち少なくとも一方の接合面２ｃ，３ｃを、図８の銅棒２ａの接合面２ｃのような粗面に形成することもできる。
【００３２】
さらには、上記鏝先本体部２を、上述した銅棒２ａを用いて形成する代わりに、銅粉末を用いて形成することも可能である。この場合、該鏝先本体部２に用いる銅粉末の粒径、及び大小の銅粉末の配合割合は、上記接合部４に用いる銅粉末４ａの粒径、及び大小の銅粉末の配合割合と同じであっても、違っていても良い。それらが同じである場合には、実質的に、該鏝先本体部２の一部で上記接合部４が形成されることになる。また、この場合に上記鏝先先端部３には、銅−鉄混合粉末３ａを用いることも、上記合金部材３ｂを用いることも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態においては、型１０で加圧成形した成形体１２を、該型１０から取り出したあと加熱炉１４内に入れて加熱しているが、このように成形体を型から一旦取り出すことなく、加圧成形するのと同時に加熱して焼結することもできる。
即ち、図１３に示すように、例えば黒鉛などで形成された耐熱性のある型１０内に、上記鏝先本体部２を形成する銅棒２ａと、接合部４を形成する銅粉末４ａと、鏝先先端部３を形成する銅−鉄混合粉末３ａ又は合金部材３ｂとを、積層状態に収容し、加圧子１１で軸線方向に一軸加圧しながら発熱体１６で加熱し、焼結することにより、鏝先用母材１ａ（図４参照）を得るものである。これにより、緻密で高強度の鏝先を得ることができる。なお、上記鏝先本体部２には銅粉末を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る鏝先の一実施形態を示す断面図である。
【図２】上記鏝先の異種構成例を示す要部断面図である。
【図３】銅棒と銅粉末と銅−鉄混合粉末とを型に入れて加圧成形する工程を模式的に示す断面図である。
【図４】加圧成形により得られた成形体の断面図である。
【図５】上記成形体を加熱炉で焼結する状態を模式的に示す断面図である。
【図６】焼結により得られた母材の断面図である。
【図７】鏝先の製造実験に使用された銅粉末及び鉄粉末の純度と粒径及び配合割合についての説明図である。
【図８】接合面の形状が異なる鏝先本体部を用いて形成した成形体の側面図である。
【図９】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の一つの態様を示す要部断面図である。
【図１０】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の他の態様を示す要部断面図である。
【図１１】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の更に他の態様を示す要部断面図である。
【図１２】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の更に他の態様を示す要部断面図である。
【図１３】成形体を焼結する他の態様を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 鏝先
２ 鏝先本体部
２ａ 銅棒
３ 鏝先先端部
３ａ 銅−鉄混合粉末
３ｂ 合金部材
４ 接合部
４ａ 銅粉末
１０ 型
１２ 成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気発熱式のはんだ鏝に用いる鏝先とその製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電子部品のはんだ付けに使用する電気はんだ鏝は、一般に、先端に鏝先を有していて、この鏝先で糸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。上記鏝先は、伝熱性の良い純銅で形成されているが、はんだと接触すると腐食し易いため、通常、耐腐食性を高めるために鉄メッキ層で被覆されている。
ところが、このように鏝先を鉄メッキ層で被覆すると、はんだの濡れ性が悪くなってはんだ付け作業に支障を来し易いばかりでなく、鉄の熱伝動率が低いために伝熱性も大きく低下し、作業能率が悪くなるという問題が生じる。また、近年では、環境に配慮するという観点から鉛フリーはんだが主流になりつつあるが、この鉛フリーはんだは融点が鉛入りはんだに比べて高いため、その分はんだ付け時の鏝先温度を高くしなければならず、それに伴って鏝先の消耗も激しくなるという問題も有している。
【０００３】
そこで特許文献１には、このような問題を解決するため、はんだ鏝の鏝先を、銅製の鏝先本体部と、銅−鉄合金製の鏝先先端部とに分けて形成し、それらを溶接で一体化したものが提案されている。
しかしながら、このように鏝先を二つの部分に分けて形成し、それらを溶接で一体化する手法は、溶接工程や溶接面の後処理工程等を必要とするため、鏝先の製造工程が複雑化して手間とコストがかかるだけでなく、上記鏝先本体部と鏝先先端部との接合面間に隙間（継ぎ目）が介在して伝熱性が低下するという欠点がある。
【特許文献１】実開昭５３−５０２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の目的は、銅製の鏝先本体部と銅−鉄合金製の鏝先先端部とが継ぎ目なく一体化された鏝先と、このような鏝先を簡単に得るための技術手段とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本発明によれば、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部と、これらの鏝先本体部と鏝先先端部との間に介在する銅製の接合部とからなり、この接合部が、銅粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有していて、この接合部を介して上記鏝先本体部と鏝先先端部とが拡散接合により一体化されていることを特徴とする鏝先が提供される。
【０００６】
本発明においては、上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒からなっていて、上記鏝先先端部が、銅−鉄混合粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有していても良い。あるいは、上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒で形成され、上記鏝先先端部が、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した合金部材で形成されていても良い。
本発明において好ましくは、上記接合部を形成する銅粉末が、粒径の異なる異径粉末の混合体で形成されると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことである。
【０００７】
また、上記鏝先を製造するため、本発明によれば、熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅粉末と鉄粉末とを均一に混合した銅−鉄混合粉末とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と銅−鉄混合粉末とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末と銅−鉄混合粉末とを焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と、上記銅−鉄混合粉末の焼結体で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするはんだ鏝用鏝先の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の他の製造方法は、熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した銅−鉄合金製の合金部材とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と合金部材とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末を焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と上記合金部材で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、上記接合部を形成する銅粉末が、粒径の異なる異径粉末の混合体であると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことが望ましい。
本発明において好ましくは、上記成形体を型内で加圧しながら加熱することであり、あるいは、上記焼結を真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で行うことである。
また、上記成形体の加圧成形に先立ち、上記粉末中にバインダーを添加して該粉末をペースト状にすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部とが、銅粉末の焼結体からなる接合部を介して継ぎ目なく一体化された鏝先を簡単に得ることができる。また、これによって得られた鏝先は、銅製の鏝先本体部と銅−鉄合金製の鏝先先端部とが継ぎ目なく一体に接合されているため、それらを別々に形成して溶接によって接合した従来品に比べ、伝熱性が格段に勝れる。しかも、上記鏝先先端部が銅−鉄合金製であるため、銅による良好な濡れ性及び伝熱性と、鉄による耐腐食性とを併せ持つこととなり、鏝先としての耐久性に勝れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明に係るはんだ鏝用鏝先の代表的な一実施形態を示すものである。この鏝先１は、銅製の鏝先本体部２と、銅−鉄合金製の鏝先先端部３と、これらの鏝先本体部２と鏝先先端部３との間に介在して両部を継ぎ目なく一体に接合する接合部４とからなっている。ここでいう「継ぎ目」とは、材質の違い等による単なる外観上の「境目」のことではなく、別々の部材を突き合わせた時に両部材間に形成される微小隙間を伴う実質上の継ぎ目のことである。
【００１２】
上記鏝先本体部２は、主としてはんだ鏝の電気ヒーターで発生する熱を蓄熱及び伝熱するための部分であって、円柱状をなし、大きな熱容量を有するようにその体積は上記鏝先先端部３よりも十分大きく形成されている。この鏝先本体部２は、例えば銅の鋳造品のように、熔解した銅を固化させて形成した銅棒２ａによって形成されている。
【００１３】
また、上記鏝先先端部３は、糸はんだを溶融させてはんだ付けを行うための部分であって、はんだの濡れ面となる部分であり、従ってこの鏝先先端部３は、はんだ付け対象に適合する形状及び大きさに形成されている。この鏝先先端部３は、銅粉末と鉄粉末とを均一に混合した銅−鉄混合粉末３ａを加圧成形し、銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有するものである。
【００１４】
さらに、上記接合部４は、銅粉末４ａを加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有するもので、この接合部４を介して上記鏝先本体部２と鏝先先端部３とが、焼結による拡散接合によって継ぎ目なく一体に接合されている。
【００１５】
上記鏝先１には、鏝先先端部３を除くその他の部分の表面、即ち上記鏝先本体部２と接合部４との表面に、はんだを付着しにくくするための硬質クロムメッキ層５が被設されている。この硬質クロムメッキ層５は、上記鏝先本体部２と接合部４との表面に直接設けても良いが、図２に示すように、鏝先本体部２と接合部４との表面に耐腐食性を高めるための鉄メッキ層６を施し、その上からこのクロムメッキ層５を被設しても良い。また、この硬質クロムメッキ層５の表面には、耐熱性の向上とこの硬質クロムメッキ層５の保護とを図る目的でセラミックコーティング層を施しても良い。さらに、上記鏝先先端部３には、防錆のため、使用するはんだと同じ成分かまたは一部の成分からなるはんだメッキ層（予備はんだ）７を施すことができる。
【００１６】
上記鏝先１は、以下の方法により製造することができる。
先ず、図３に示すように、上記鏝先本体部２を形成する円柱状をした上記銅棒２ａと、上記接合部４を形成する銅粉末４ａと、上記鏝先先端部３を形成する銅−鉄混合粉末３ａとを、成形用の型１０の円筒形をした加圧室１０ａ内に順次収容することにより、これらの銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとを３層に連なった状態に積層する。
この場合、上記銅粉末４ａ及び銅−鉄混合粉末３ａは、それらを上記型１０内に入れる前に、バインダーとして例えばエチレングリコールをそれぞれ適量（例えば４０体積％程度）添加して十分混合することにより、ペースト状にしておくことが望ましい。
【００１７】
次に、上記加圧室１０ａ内に加圧子１１を挿入し、プレス機でこの加圧子１１に圧力Ｆを加えて上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとを加圧成形することにより、図４に示すように、上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとが直列に連なった成形体１２を得る。この成形体１２の型１０からの取り出しは、該型１０を分割するか、あるいは、加圧時の受け台となったシャフト１０ｂで図３の上方に向けて押圧して加圧室１０ａから押し出すことにより行われる。
なお、上記加圧成形時の加圧力は、大体１５〜２５ＫＮ／ｍ２ 程度が好ましく、より好ましくは１９〜２０ＫＮ／ｍ２ 程度である。
【００１８】
続いて、図５に示すように、上記成形体１２を加熱炉１４の中の加熱室１４ａ内に収容し、この加熱室１４ａ内のエアを真空ポンプ１５で吸引し、排出することにより、該加熱室１４ａ内を減圧する。そして、必要な真空圧になったところで、その真空圧を保ったまま、上記加熱室１４ａ内の温度を、銅の融点以下の設定温度にまで徐々に上昇させ、その設定温度で上記成形体１２を一定時間加熱処理する。これにより、上記銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとが焼き固められて焼結体となると共に、焼結に伴う拡散接合によって上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとが一体に接合される。図中１６が発熱体である。
上記拡散接合とは、接合すべき材料同士を加圧成形した状態で加熱することにより、それらの当接面に相互拡散を生じさせて材料同士を固相状態で金属学的に一体化させる接合方法である。
【００１９】
上記成形体１２を加熱処理する際の好ましい加熱温度は、銅の融点（１０８５℃）以下の温度であって、大体８００〜１０８５℃程度であり、より好ましくは９００〜１０００℃程度である。この温度は、鉄の融点（１７００℃）より低い。また、上記加熱処理を行う場合の好ましい真空圧は、−６００〜−９００Ｔｏｒｒ程度であり、より好ましくは−７００〜−８００Ｔｏｒｒ程度である。これにより、成形体が脱気されて緻密な焼結体となり、空洞の形成も防止される。また、焼結体の酸化も防止されることになる。
しかし、上記加熱室１４ａを減圧する代わりに、該加熱室１４ａ内に窒素やアルゴン等の不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気下で上記加熱処理を行っても良い。あるいは、水素等の還元性ガスを供給することにより、還元性ガス雰囲気下において銅粉末や鉄粉末等の表面の酸化物を還元しながら加熱処理を行うことも可能である。
【００２０】
上記成形体１２の加熱処理が完了したあと、該成形体１２を冷却することにより、図６に示すような、上記銅棒２ａからなる鏝先本体部２と、銅粉末４ａの焼結体からなる上記接合部４と、銅−鉄混合粉末３ａの焼結体からなる鏝先先端部３とが、継ぎ目なく一体化された鏝先用母材１ａが得られる。そこで、上記鏝先先端部３をはんだ付け対象やはんだ付け条件等に合わせて必要な形状に加工すると共に、鏝先本体部２と接合部４とに上述したメッキ層５、７を施すことにより、図１に示すような鏝先１を得ることができる。
しかし、上記鏝先先端部３は、その形状がそれほど複雑でない場合には、上記型１０で加圧成形する段階からはんだ付け対象に応じた所定の形状に形成することも可能であり、こうすることにより、焼結後の加工が不要になり、簡単な仕上げ加工だけで済むことになる。この場合には、上記型１０の上記鏝先先端部３に対応する部分の形状が、該鏝先先端部３の最終形状に合わせた形に形成される。
【００２１】
かくして得られた上記鏝先１は、蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部２と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部３とが、銅粉末４ａからなる接合部４を介して焼結時の拡散接合により一体化されているため、それらの間には伝熱を妨げる継ぎ目が全く介在していないことになる。このため、それらを別々に形成して溶接によって接合した従来品に比べ、伝熱性に勝れる。しかも、上記鏝先先端部３が銅−鉄合金製であるため、銅による良好な濡れ性及び伝熱性と、鉄による耐腐食性とを併せ持つこととなり、鏝先としての耐久性にも勝れる。
【００２２】
本発明で使用する上記銅粉末及び鉄粉末は、できるだけ純度の高いものであることが望ましく、例えば銅粉末の場合は９９．８％、鉄粉末の場合は９９．５％程度の純度のものを好適に使用することができる。
また、上記銅粉末及び鉄粉末の粒径については、コストや生産性のほか、上記鏝先本体部２及び鏝先先端部３の機能性等を総合的に考慮して決定される。例えば、熱伝導性やはんだの濡れ性及びコスト等を考えた場合、粒径は大きい方が好ましい。しかし、余り粒径が大きいと、加圧成形が密に行われにくく、焼結も高温で長時間行わなければならないため、生産性が悪くなる。特に、銅−鉄混合粉末３ａからなる鏝先先端部３においては、鉄粉末の粒径が大きいほど焼結性が悪くなって焼結に時間がかかり、一方、銅粉末については、はんだ中の錫に対して鉄より銅の方が先に化学反応を起こして消耗するため、該銅粉末の粒径が大きい場合、該鏝先先端部３にその粒径分の大きさの孔が開くことになり、消耗が激しくなる。
逆に、上記銅粉末及び鉄粉末の粒径が小さいと、上述した欠点は解消されるが、コストが高くなる。
【００２３】
そこで、上述した点を総合的に考慮すると、接合部４においては、熱伝導性を高めるために、３０〜６０μｍといったようにある程度粒径の大きい銅粉末を主として使用し、これに、加圧成形時の密度を高めるため、１０〜２０μｍ程度の粒径の小さい銅粉末を少量混合して使用することが望ましい。即ち、粒径が大小異なる異径粉末の混合体を用いることである。これにより、粒径の大きい銅粒子の間に粒径の小さい銅粒子が入り込んで隙間を埋めるため、加圧成形時の密度が高くなる。この場合の大径粉末と小径粉末との好ましい混合比（質量％）は、例えばそれらの粒径が４５μｍと１０μｍとである場合、９５：５〜７０：３０の割合である。
【００２４】
一方、上記鏝先先端部３においては、銅−鉄混合粉末が使用されるが、このうち銅粉末については、錫との反応に伴う消耗をできるだけ抑え、しかも必要な熱伝導性と濡れ性とを確保するため、上記接合部４に用いる銅粉末より若干粒径の小さい銅粉末を使用することが望ましく、その好ましい粒径は例えば５〜２０μｍ程度である。
また、鉄粉末については、焼結性を考慮した場合、上記銅粉末より粒径の小さいものを使用することが望ましい。具体的には、上述したように銅粉末の粒径が５〜２０μｍの場合、好ましい鉄粉末の粒径は３〜１０μｍ程度である。しかし、鉄粉末の粒径が銅粉末の粒径と同じかそれより大きくても、焼結は可能で、所期の目的は十分達成することができる。
【００２５】
また、上記鏝先先端部３における伝熱性と耐腐食性とのバランスは、はんだ付け条件やはんだ付け対象等に応じて上記銅粉末と鉄粉末との混合比を変えることによって調整することができる。即ち、銅粉末の割合を多くすれば、耐腐食性は若干低下するが、伝熱性と濡れ性は向上し、鉄粉末の割合を多くすれば、伝熱性と濡れ性は若干低下するが耐腐食性は向上する。一般に、これらの銅粉末と鉄粉末との好ましい混合比（質量％）は、銅：鉄＝９５〜５：５〜９５の範囲であり、より好ましくは８０：２０〜２０：８０の範囲である。しかし、伝熱性と濡れ性を重視するのであれば、銅：鉄＝８０：２０〜６０：４０といったように銅粉末の割合を多くすべきであり、耐腐食性を重視するのであれば、銅：鉄＝４０：６０〜２０：８０といったように、鉄粉末の割合を多くすべきである。
【００２６】
図７には、鏝先１の製造実験に使用された銅粉末及び鉄粉末の純度と粒径及び配合割合について示されている。
この実験においては、鏝先本体部２を形成する銅棒２ａとして、長さ７０ｍｍ×直径１２ｍｍの無酸素銅Ｃ１０２０が使用された。
また、接合部４を形成する銅粉末４ａには、純度が９９．８％で、粒径が４５μｍと１０μｍの２種類の異径粉末を、９１．１：８．９（重量％）の割合で均一に混合したものが使用された。バインダーにはエチレングリコールが用いられた。
さらに、鏝先先端部３を形成する銅−鉄混合粉末３ａには、純度が９９．８％で粒径が１０μｍの銅粉末と、純度が９９．５％で粒径が５μｍの鉄粉末とが使用され、それらが２７．５：７２．５（重量％）の割合で均一に混合された。バインダーにはエチレングリコールが用いられた。
【００２７】
そして、上記銅棒２ａと銅粉末４ａと銅−鉄混合粉末３ａとを、図３〜図６とその説明で述べた方法に従って順番に処理した。具体的には、成形体１２を１９．６ＫＮ／ｍ２ の加圧力で成形したあと、この成形体１２を加熱炉１４に入れ、該加熱炉１４を約９時間かけて−７５０Ｔｏｒｒまで減圧し、そのあと１０００℃で１０時間加熱処理した。
こうして得られた母材１ａの鏝先先端部３を、一般的な鏝先の先端部形状と同様の形状に加工し、鏝先本体部２と接合部４とにクロムメッキ層５を施すことにより図１に示すような鏝先１を得た。
【００２８】
この鏝先１は、銅製の鏝先本体部２と接合部４との間にも、該接合部４と銅−鉄合金製の鏝先先端部３との間にも、部材同士を突き合わせたような継ぎ目は見られなかった。
また、この鏝先１を使用して鉛フリーはんだによるはんだ付け実験を繰り返し行い、従来の鉄メッキ層を有する鏝先と比較したが、伝熱性及びはんだの濡れ性共に本発明の鏝先１の方が勝れており、耐久性においても勝れることが確認された。
【００２９】
上記実施形態においては、図４に示すように、銅棒２ａの先端の接合面２ｃが該銅棒２ａの中心軸線Ｌと直交する平面をなしているが、この接合面２ｃは、中心軸線Ｌに対して傾斜していても、凸状又は凹状に湾曲していても良い。あるいは、図８に示すように、小さな凹凸を多数有する粗面に形成することもできる。この粗面の粗さ（凸部の最大高さ）は、例えば０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。このように接合面２ｃを粗面に形成すれば、接合部４の銅粉末４ａが凹部の中に入り込んだ状態で焼結されるため、該接合部４に対する接合面積が拡大して接合強度が増大すると共に、鏝先本体部２と接合部４との間の伝熱性も向上する。
【００３０】
また、上記実施形態においては、鏝先１における鏝先先端部３が、銅−鉄混合粉末３ａを素材として形成されているが、この鏝先先端部３は、銅と鉄とを熔解させて均一に混合したあと固化させた合金部材３ｂ（図９〜図１２参照）を素材として形成することもできる。即ち、上記銅−鉄混合粉末３ａの代わりにこの合金部材３ｂを使用し、上述した製造方法を用いることにより、この合金部材３ｂと銅棒２ａとが銅粉末４ａ製の接合部４を介して一体に接合された鏝先を得ることができる。
【００３１】
この場合、図９及び図１０に示すように、上記銅棒２ａと合金部材３ｂと接合部４を形成する銅粉末４ａとを加圧成形する際に、該銅棒２ａ及び合金部材３ｂの接合面２ｃ及び３ｃの一方と他方とに互いに嵌合し合う凹部１８ａと凸部１８ｂとを形成しておいても、図１１及び図１２に示すように、何れか一方の接合面２ｃ又は３ｃに銅粉末４ａが充填される凹部１８ａを形成しておいても良い。あるいは、これらの銅棒２ａ及び合金部材３ｂのうち少なくとも一方の接合面２ｃ，３ｃを、図８の銅棒２ａの接合面２ｃのような粗面に形成することもできる。
【００３２】
さらには、上記鏝先本体部２を、上述した銅棒２ａを用いて形成する代わりに、銅粉末を用いて形成することも可能である。この場合、該鏝先本体部２に用いる銅粉末の粒径、及び大小の銅粉末の配合割合は、上記接合部４に用いる銅粉末４ａの粒径、及び大小の銅粉末の配合割合と同じであっても、違っていても良い。それらが同じである場合には、実質的に、該鏝先本体部２の一部で上記接合部４が形成されることになる。また、この場合に上記鏝先先端部３には、銅−鉄混合粉末３ａを用いることも、上記合金部材３ｂを用いることも可能である。
【００３３】
また、上記実施形態においては、型１０で加圧成形した成形体１２を、該型１０から取り出したあと加熱炉１４内に入れて加熱しているが、このように成形体を型から一旦取り出すことなく、加圧成形するのと同時に加熱して焼結することもできる。
即ち、図１３に示すように、例えば黒鉛などで形成された耐熱性のある型１０内に、上記鏝先本体部２を形成する銅棒２ａと、接合部４を形成する銅粉末４ａと、鏝先先端部３を形成する銅−鉄混合粉末３ａ又は合金部材３ｂとを、積層状態に収容し、加圧子１１で軸線方向に一軸加圧しながら発熱体１６で加熱し、焼結することにより、鏝先用母材１ａ（図４参照）を得るものである。これにより、緻密で高強度の鏝先を得ることができる。なお、上記鏝先本体部２には銅粉末を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る鏝先の一実施形態を示す断面図である。
【図２】上記鏝先の異種構成例を示す要部断面図である。
【図３】銅棒と銅粉末と銅−鉄混合粉末とを型に入れて加圧成形する工程を模式的に示す断面図である。
【図４】加圧成形により得られた成形体の断面図である。
【図５】上記成形体を加熱炉で焼結する状態を模式的に示す断面図である。
【図６】焼結により得られた母材の断面図である。
【図７】鏝先の製造実験に使用された銅粉末及び鉄粉末の純度と粒径及び配合割合についての説明図である。
【図８】接合面の形状が異なる鏝先本体部を用いて形成した成形体の側面図である。
【図９】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の一つの態様を示す要部断面図である。
【図１０】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の他の態様を示す要部断面図である。
【図１１】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の更に他の態様を示す要部断面図である。
【図１２】鏝先本体部と接合部と鏝先先端部との積層時の更に他の態様を示す要部断面図である。
【図１３】成形体を焼結する他の態様を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 鏝先
２ 鏝先本体部
２ａ 銅棒
３ 鏝先先端部
３ａ 銅−鉄混合粉末
３ｂ 合金部材
４ 接合部
４ａ 銅粉末
１０ 型
１２ 成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部と、これらの鏝先本体部と鏝先先端部との間に介在する銅製の接合部とからなり、この接合部が、銅粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有していて、この接合部を介して上記鏝先本体部と鏝先先端部とが拡散接合により一体化されていることを特徴とするはんだ鏝用鏝先。
【請求項２】
上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒からなり、また、上記鏝先先端部が、銅−鉄混合粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有することを特徴とする請求項１に記載の鏝先。
【請求項３】
上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒からなり、また、上記鏝先先端部が、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した合金部材からなることを特徴とする請求項１に記載の鏝先。
【請求項４】
上記接合部を形成する銅粉末は、粒径が異なる異径粉末の混合体からなると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の鏝先。
【請求項５】
熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅粉末と鉄粉末とを均一に混合した銅−鉄混合粉末とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と銅−鉄混合粉末とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末と銅−鉄混合粉末とを焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と、上記銅−鉄混合粉末の焼結体で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするはんだ鏝用鏝先の製造方法。
【請求項６】
熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した銅−鉄合金製の合金部材とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と合金部材とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末を焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と上記合金部材で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするはんだ鏝用鏝先の製造方法。
【請求項７】
上記接合部を形成する銅粉末は、粒径が異なる異径粉末の混合体であると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことを特徴とする請求項５又は６に記載の製造方法。
【請求項８】
上記成形体を型内で加圧しながら加熱することを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の製造方法。
【請求項９】
上記焼結を真空雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、還元性ガス雰囲気下の何れかで行うことを特徴とする請求項５から８の何れかに記載の製造方法。
【請求項１０】
上記成形体の加圧成形に先立ち、上記粉末中にバインダーを添加して該粉末をペースト状にすることを特徴とする請求項５から９の何れかに記載の製造方法。
【請求項１】
蓄熱及び伝熱のための銅製の鏝先本体部と、濡れ面形成のための銅−鉄合金製の鏝先先端部と、これらの鏝先本体部と鏝先先端部との間に介在する銅製の接合部とからなり、この接合部が、銅粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有していて、この接合部を介して上記鏝先本体部と鏝先先端部とが拡散接合により一体化されていることを特徴とするはんだ鏝用鏝先。
【請求項２】
上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒からなり、また、上記鏝先先端部が、銅−鉄混合粉末を加圧成形して銅の融点以下の温度で焼き固めた焼結体としての形態を有することを特徴とする請求項１に記載の鏝先。
【請求項３】
上記鏝先本体部が、熔解した銅を固化させて形成した銅棒からなり、また、上記鏝先先端部が、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した合金部材からなることを特徴とする請求項１に記載の鏝先。
【請求項４】
上記接合部を形成する銅粉末は、粒径が異なる異径粉末の混合体からなると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の鏝先。
【請求項５】
熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅粉末と鉄粉末とを均一に混合した銅−鉄混合粉末とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と銅−鉄混合粉末とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末と銅−鉄混合粉末とを焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と、上記銅−鉄混合粉末の焼結体で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするはんだ鏝用鏝先の製造方法。
【請求項６】
熔解した銅を固化させて形成した銅棒と、銅と鉄とを熔解させて混合したあと固化させて形成した銅−鉄合金製の合金部材とを、接合部を形成する銅粉末を間に介在させて型内に積層状態に収容し、これらの銅棒と銅粉末と合金部材とを加圧成形して成形体とすると共に、この成形体を銅の融点以下の温度で加熱して上記銅粉末を焼結することにより、上記銅棒で形成される鏝先本体部と上記合金部材で形成される鏝先先端部とを、上記銅粉末の焼結体で形成される接合部を介して拡散接合により一体化させることを特徴とするはんだ鏝用鏝先の製造方法。
【請求項７】
上記接合部を形成する銅粉末は、粒径が異なる異径粉末の混合体であると共に、粒径の大きい銅粉末の配合割合が粒径の小さい銅粉末の配合割合より多いことを特徴とする請求項５又は６に記載の製造方法。
【請求項８】
上記成形体を型内で加圧しながら加熱することを特徴とする請求項５から７の何れかに記載の製造方法。
【請求項９】
上記焼結を真空雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、還元性ガス雰囲気下の何れかで行うことを特徴とする請求項５から８の何れかに記載の製造方法。
【請求項１０】
上記成形体の加圧成形に先立ち、上記粉末中にバインダーを添加して該粉末をペースト状にすることを特徴とする請求項５から９の何れかに記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２２０１７１（Ｐ２００９−２２０１７１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７０３１２（Ｐ２００８−７０３１２）
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１９年９月１９日〜９月２１日に開催された、社団法人日本金属学会主催の「２００７年秋期（第１４１回）大会」においてＯＨＰをもって発表
【出願人】（３９００１４８３４）株式会社ジャパンユニックス (21)
【出願人】（５０４２５８５２７）国立大学法人 鹿児島大学 (284)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１９年９月１９日〜９月２１日に開催された、社団法人日本金属学会主催の「２００７年秋期（第１４１回）大会」においてＯＨＰをもって発表
【出願人】（３９００１４８３４）株式会社ジャパンユニックス (21)
【出願人】（５０４２５８５２７）国立大学法人 鹿児島大学 (284)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]