半田による電子部品のリペア工法
【課題】回路基板に実装された欠陥等のある電子部品を入れ替える際、代替えの電子部品への交換作業を容易に行うことができるようにする。
【解決手段】回路基板１に接続された電子部品２を交換する際、電子部品２のリード６と回路基板１のランド５を接続している固定半田を、半田槽７に浸漬して溶融し、ランド５から電子部品２のリード６を取り外す。取り外しに伴いスルーホール４内に残渣した半田を、リード６とランド５とを接続していた固定半田よりも低融点の半田に入れ替えた後、この低融点の半田を溶融してスルーホール４内から吸い出し除去し、入れ替え用の電子部品のリードをランド５に半田接続することで回路基板１に電子部品を実装する。これにより、半田の吸い取り作業を行う際、低融点の半田を吸い取ればよいので、その吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。
【解決手段】回路基板１に接続された電子部品２を交換する際、電子部品２のリード６と回路基板１のランド５を接続している固定半田を、半田槽７に浸漬して溶融し、ランド５から電子部品２のリード６を取り外す。取り外しに伴いスルーホール４内に残渣した半田を、リード６とランド５とを接続していた固定半田よりも低融点の半田に入れ替えた後、この低融点の半田を溶融してスルーホール４内から吸い出し除去し、入れ替え用の電子部品のリードをランド５に半田接続することで回路基板１に電子部品を実装する。これにより、半田の吸い取り作業を行う際、低融点の半田を吸い取ればよいので、その吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥等のある電子部品を回路基板から取り外した際、代替えの電子部品を容易に搭載することが可能な半田による電子部品のリペア工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機や電子機器等には、通常、電子部品の実装された回路基板が備えられている。こうした回路基板には、回路を構成する各種電子部品が半田により接続されているが、回路基板に対する電子部品の半田接続に欠陥があった場合や、回路基板に実装した電子部品が故障している場合には、回路基板に実装されている電子部品を交換するためにリペア作業が必要となる。
【０００３】
ところで、従来から用いられている半田は、鉛を含有するものがほとんどであり、例えば、鉛を含みＳｎとＰｂが主成分であるＳｎ−Ｐｂ系の合金たる半田は、その性質として、融点が比較的低く加工性に優れ、さらには、ぬれ性、耐熱疲労性もよく、コストも安価であることから、古くから多用されてきた。しかし、近年においては、Ｓｎ−Ｐｂ系などの鉛の添着された回路基板が土壌に廃棄されることが原因となり、酸性雨などによって回路基板から鉛が土壌へと溶け出し、河川などに流れだすことで環境汚染が広がり、ひいては、飲料水にも混入するなどして人体に害を及ぼす虞があり好適ではない。また、地球環境の保護への関心も高まってきており、諸外国（ＥＵのおけるＲｏＨＳ規制）や日本国内においても、半田に鉛を用いない鉛フリー化の法律規制が整備されてきている。
【０００４】
図５の（ａ）〜（ｈ）は、近年採用されている欠陥のあった電子部品を交換する際のリペア工程を示す説明図であり、同図に基づき説明すると、１００は回路基板、１０１は回路基板に形成したスルーホール、１０２はスルーホールの周囲に設けた銅箔のランド、１０３はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田（無鉛半田）により半田接続された電子部品のリード（足）、１０４はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田が投入されている半田槽、１０５は溶融された半田を取り除くための半田吸取り機であり、電子部品のリード（足）１０３は、スルーホール１０１に挿通され、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田によりランド１０２に接続されている。そして、前述した欠陥等に伴い電子部品を交換する際においては、溶融したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田が入れてある半田槽１０４にリード１０３の下端側を浸漬し（ａ）、その浸漬を維持することにより半田槽１０４の熱がスルーホール１０１内の固定半田に伝達されると、リード１０３を固定している固定半田は溶融されていき（ｂ）、固定半田の溶融が完了した時に回路基板１００から電子部品を取り外すために上方に持ち上げると（ｃ）、スルーホール内のリード１０３を取り外した部位にも溶融半田が満たされ（ｄ）、半田槽１０４から回路基板１００を分離すると、スルーホール内に介在する溶融半田が冷却され凝固した際は（ｅ）、凝固化した半田を加熱溶融した状態で半田吸取り機１０５にてスルーホール１０１内の溶融半田を吸引し（ｆ）、このスルーホール１０１内における溶融半田を全て除去する（ｇ）。こうした近年のリペア工程においては、半田としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田を用いており、従来多く用いられていたＳｎ−Ｐｂ系の半田の融点が１８３℃であるのに対し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田は、２１７〜２１９℃と高融点であることから、高温の熱がスルーホール１０１の周面に有するランド１０２に伝達すると、ランドが剥離する等、の回路基板１００及びそのランド１０２に品質劣化が生じてしまう（ｇ）。また、こうした品質の劣化した回路基板１０２などに対し、入れ替え用の電子部品のリードを半田付けするとなると、熱衝撃がランド１０２等に加わることになり、益々品質が悪いものとなってしまう（ｈ）。
【０００５】
上述したリペア工程の技術に関連するものとして、特許文献１には、プリント基板に実装した電子部品や、プリント基板と電子部品との半田接続部に欠陥等がある場合において、欠陥を有する電子部品を新たな電子部品に交換するに際し、半田接続部をランドから容易に剥離できるようにする技術が提案されており、また、特許文献２には、半導体装置を基板から分離する際、その半田接続部に半田残渣が生じないようにするため、半導体装置と基板とを接続している半田接続部にホットエアーを噴射することで、溶融された半田を取り除く半導体装置のリペア方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７９５５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したリペア作業を行う際には、回路基板に半田付けされている不具体のある電子部品を取り外すため、半田接続部を加熱溶融して取り外すことになるが、電子部品を取り外した回路基板においては、電子部品を接続していた半田が回路基板に半田残渣として残ってしまうことから、故障した電子部品を新たに取り付けるに際し、半田残渣が邪魔となり電子部品を所定位置に取り付けることに困難をきたすことがあることから、回路基板のスルーホール内に残渣した半田をきれいに除去する作業が必要となる。
【０００８】
また、従来のように半田としてＳｎ−Ｐｂ系の有鉛半田を用いてリペア作業を行っていた場合には、半田の融点は低かったことから、回路基板に取り付けられた電子部品の取り外しや取り付けを行う際、半田接続部の近傍に配置されている電子部品や回路基板等への熱影響を、多少なりとも抑えることは可能ではあったが、図５に基づき説明したリペア工法のように、鉛フリー半田として汎用性のあるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田を用いてリペア工法を行う際には、Ｓｎ−Ｐｂ系の有鉛半田よりも融点が高いので、電子部品の取り外しから取り付けまでを行うリペア作業に困難をきたし、さらに融点が高いので回路基板への熱印加量や熱衝撃等の熱影響が大きく、回路基板に破損や熱劣化の虞があり、また、前述した特許文献２等のように、半導体装置などの電子部品と基板とを接続している半田接続部にエアーを噴射し溶融された半田を除去する場合には、除去する半田の融点と同程度若しくはそれよりも温度が高めなホットエアーを噴射しなければならないことから、ホットエアーからの熱印加量が大きく、このホットエアーの熱で回路基板や周辺の電子部品が破損する懸念もある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回路基板に実装された欠陥等のある電子部品を取り外して入れ替える際、回路基板等への熱影響を可及的に防止することができると共に、代替えの電子部品への交換作業を容易に行うことができる半田による電子部品のリペア工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る半田による電子部品のリペア工法は、回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対し半田を介して接続して取付けた後、前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、前記リードと該リードを前記ランドに接続している固定半田とを、該固定半田より低融点の溶融された半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続した固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、該浸漬加熱溶融工程で前記固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融された半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、該低融点化する工程で低融点化された半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドに半田接続する部品交換工程と、を備える。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、回路基板に半田を介して実装された電子部品を交換する際、リードとランドとを接続している固定半田を、これよりも低融点で溶融する半田槽に浸漬し溶融することによって電子部品のリードをランドから取り外し、リードとランドとを接続していた固定半田よりも低融点な半田槽に有する半田を、スルーホールに供給するので、スルーホール内に有する半田の融点を低融点化することができ、スルーホール内の半田を低融点で溶融した状態でスルーホール内から吸い出して除去することができることから、半田の吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。さらに、半田を除去するための半田の吸い取り作業において、吸い取りを行なう半田が低融点なため、その半田が溶融するまでの加熱時間を短縮できその作業をも短時間で効率良く行うことができ、しかも、回路基板やこの回路基板に実装されている各種電子部品への熱の伝達を可及的に低く抑えることができるから、回路基板及び回路基板に実装された各種電子部品の高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。
【００１２】
請求項２に係る半田による電子部品のリペア工法は、回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対しＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して接続して取付けた後、前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、前記リードと該リードを前記ランドに接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田とを、該Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田より低融点のＳｎ−Ｂｉ系半田が溶融している半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、該浸漬加熱溶融工程で前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、該低融点化する工程で低融点化された前記Ｓｎ−Ｂｉ系半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田により半田接続する部品交換工程と、を備える。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、回路基板にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を介して実装された電子部品を交換する際、リードとランドとを接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の固定半田を、これよりも低融点で溶融するＳｎ−Ｂｉ系半田の半田槽に浸漬し溶融することによって電子部品のリードをランドから取り外し、リードとランドとを接続していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田よりも低融点な半田槽に有するＳｎ−Ｂｉ系半田をスルーホールに供給するので、スルーホール内に有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の濃度は希釈化され、スルーホール内に有する半田の融点を低下させることができる。よって、スルーホール内の半田を低融点で溶融した状態でスルーホール内から吸い出して除去することができることから、半田の吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。さらに、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去するための半田の吸い取り作業において、吸い取りを行なう半田が低融点なため、その半田が溶融するまでの加熱時間を短縮できその作業をも短時間で効率良く行うことができ、しかも、回路基板やこの回路基板に実装されている各種電子部品への熱の伝達を可及的に低く抑えることができるから、回路基板及び回路基板に実装された各種電子部品の高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。また、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去する際、スルーホール内から半田を吸い出しながら取り除くので、吸い取り作業中にＳｎ−Ｂｉ系半田が飛散することなく除去することが可能であり、また、回路基板に電子部品を接続する際や電子部品をリペアする際に用いられる半田に、有鉛半田ではなくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田の鉛フリー半田を用いているので、鉛をフリー化することができる。
【００１４】
請求項３に係る半田による電子部品のリペア工法は、請求項１又は２において、前記取り外し工程と前記再浸漬加熱溶融工程との間において、前記取り外し工程で前記リードを取り外した際に前記スルーホール内に残存する残渣半田の少なくとも上部に前記半田槽で用いた半田と同じ材料の半田材を塗布する塗布工程を行う。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、取り外し工程の後に、塗布工程として半田槽で用いた半田と同じ材料のＳｎ−Ｂｉ系等の半田材を残渣半田に塗布するので、スルーホール内の半田を、リードとランドとを接続していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の固定半田よりも低融点の半田に入れ替えるに際し、半田槽に有するＳｎ−Ｂｉ系等の半田に加え、上部に塗布されている半田材もスルーホール内に供給されることから、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の半田からＳｎ−Ｂｉ系等の半田への入れ替えを速やかに行うことができる。
【００１６】
請求項４に係る半田による電子部品のリペア工法は、請求項１〜３の何れか１項において、前記溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程に代えて、前記溶融した半田をエアーブローにより吹き飛ばして除去するエアー噴出工程を備える。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、溶融した半田を吹き飛ばすためのエアーブロー工程において、吹き飛ばしを行う対象の半田がＳｎ−Ｂｉ系半田で低融点なものであることから、それに対応してエアーブロー温度の低温化が可能なことから、エアーブローによる回路基板及びこの回路基板に実装されている各種電子部品への高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電子部品を取り外した際、スルーホール内に残渣する半田を、この半田よりも低融点で除去し易い低融点の半田に入れ替えることで、半田の吸い取り作業性を向上することができる。また、半田が低融点なため回路基板及びこの回路基板に実装されている各種電子部品への高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができ、回路基板や各種電子部品を破棄する必要も無くなる。さらに、回路基板に電子部品を接続する際や電子部品をリペアする際に用いられる半田に、有鉛半田ではなくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田の鉛フリー半田を用い、鉛のフリー化によって鉛が溶出し人体や自然環境へ悪影響を与えてしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態としての実施例を以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１における電子部品が実装された回路基板を示す斜視図である。回路基板１は、民生機器や産業機器などの装置に具備される合成樹脂製のものであり、回路基板１の上部には、図１に示すように複数の電子部品２が実装されており、これらは回路パターン３等を介して接続されている。
【００２１】
図２は電子部品が回路基板に実装された状態を示す断面図である。水平に配置された回路基板１には、この回路基板１に対して垂直方向にスルーホール４が穿設されており、その周縁には、半田付け用の銅箔からなるランド５が設けられ、電子部品２の下部に一体に構成されたリード（足）６が、スルーホール４に挿通された状態で融点が２１７〜２１９℃程のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を用いてランド５に接続されている。なお、本実施例では、鉛フリー半田としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を採用しているが、これに代えて、融点を２２７℃にすることが可能なＳｎ−Ｃｕ系半田や、融点を２２１℃にすることが可能なＳｎ−Ａｇ系半田を用いてもよく、また、図２で符号２として示した電子部品はコネクタであるが、電子部品としては、コンデンサ、抵抗、トランス等の受動部品、ＩＣ、トランジスタ、ＬＳＩ、ダイオード等の能動部品、スイッチ、コネクタ等の配線部品（補助部品）等であっても良いことは言うまでもない。
【００２２】
次に、回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法を、図３等を参照しながら以下に説明する。先ず、電子部品２のリード（足）６が、スルーホール４に挿通され、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田によりランド５に接続されている状態（図２の状態）において、故障・欠陥等に伴い電子部品２を交換するに際し、浸漬加熱溶融工程として、２１７℃程度で溶融されたＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田（融点は１３９℃）が投入された半田槽７に電子部品２のリード６の下端側を浸漬する（ａ）。そして、その浸漬を維持することにより半田槽７の熱がＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田に伝達されていくと、リード６を固定しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田は下方から上方に向かって溶融されていき（ｂ）、半田槽７のＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田は、スルーホール内でリード６を固定していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田と融合されていく。
【００２３】
次に、融合された半田が半田槽７からの熱の伝達により全て溶融された状態において、取り外し工程として、回路基板１から電子部品２を取り外すために上昇させ分離していくと（ｃ）、スルーホール４内のリード６を取り外した部位にも融合された半田が満たされる。
【００２４】
次に、回路基板１からリード６を分離した状態において、塗布工程として、スルーホール４内で凝固化されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とＳｎ−Ｂｉ系半田からなる合金（残渣半田）の上下に、半田材たるＳｎ−Ｂｉ系の半田ペースト８を塗布する（ｄ）。
【００２５】
次に、再浸漬加熱溶融工程として、スルーホール４内に有する融合された合金としての固定半田の下部を再度半田槽７に浸漬し２１７℃程度で加熱溶融し、次に、スルーホール４内を低融点化する工程として、半田槽７の熱をスルーホール４内の溶融半田（合金）及び半田ペースト８に伝達させると共に、半田ペースト８を１３９℃（１３９℃以上）ほどの低融点で溶融させ、スルーホール４内に対し溶融された半田ペースト８及び半田槽７に有する溶融半田を供給し、この供給に伴ってスルーホール４内のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田の濃度を希釈させ、スルーホール４内をほぼ完全なＳｎ−Ｂｉ系半田（合金）に入れ替えられ（ｅ）、スルーホール４内に有する半田（合金）は低融点で溶融することが可能なものとなる（ｆ）。
【００２６】
続いて、半田吸い取り工程として、加熱溶融したスルーホール４内のＳｎ−Ｂｉ系半田を融点温度以上まで加熱溶融し、半田吸取り機９にてスルーホール４内から加熱溶融したＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田を吸い出す（ｇ）。なお、この半田吸い取り工程を行う際には、スルーホール４内は、ほぼＳｎ−Ｂｉ系の合金で満たされており、本実施例のＳｎ−Ｂｉ系の合金の融点は１３９℃と低温であることから、前記Ｓｎ−Ｂｉ系の合金たる半田を溶融するための加熱には時間を多く要さず、スルーホール４内における溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田（合金）を簡単に除去することができ（ｈ）、さらには、回路基板１及び回路基板１に実装している各種電子部品の熱的な品質劣化や故障を回避することができる。そして、スルーホール４内の半田をきれいに除去（全て除去若しくほぼ全て除去）した後には、部品交換工程として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリー半田を用いて回路基板１のランド５に電子部品２のリード６を取り付けることが可能であり、取り付け後においても回路基板１及び回路基板１に実装している各種電子部品の熱的な品質劣化を抑制することができる。（ｉ）。
【００２７】
以上のように本発明におけるリペア工法によれば、回路基板１に形成したスルーホール４内に電子部品２のリード６を挿通し、挿通したリード６をスルーホール４に設けたランド５に対しＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して接続して取付けた後、電子部品２を交換するためにランド５に半田接続した電子部品２を、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、リード６とこのリード６をランド５に接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田とを、このＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田より低融点で溶融するＳｎ−Ｂｉ系半田の半田槽７に浸漬し、ランド５にリード６を半田接続したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、該浸漬加熱溶融工程でＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を溶融しランド５に接続したリード６を取り外す取り外し工程と、取り外し工程でリード６を取り外した際にスルーホール４に残存するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とＳｎ−Ｂｉ系半田が融合した残渣半田（合金）の上下に半田槽７で用いた半田と同じ合金組成のＳｎ−Ｂｉ系の半田材たる半田ペースト８を塗布する塗布工程と、塗布工程の後、再度半田槽７にスルーホール４内の半田を浸漬させ、リード６とこのリード６をランド５に接続していた残渣半田等を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、再浸漬加熱溶融工程を行うことで溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田ペースト８及び半田槽７に有するＳｎ−Ｂｉ系半田を鉛直方向に配置されたスルーホール４内に供給し、この供給に伴いスルーホール４内に有しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田の濃度を希釈させ、スルーホール４内の半田をＳｎ−Ｂｉ系半田になるよう入れ替える低融点化する工程と、低融点化する工程等で低融点化されたスルーホール４内の半田（Ｓｎ−Ｂｉ系半田又は、Ｓｎ−Ｂｉ系半田にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が融合された半田）を溶融し、この溶融したＳｎ−Ｂｉ系半田等をスルーホール４内から吸い出す半田吸い取り工程と、半田吸い取り工程でＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田が吸い出されたスルーホール４内に、入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、このリードをランド５にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田により半田接続する部品交換工程とを備え、これらの工程を行うことにより、回路基板１にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して実装された電子部品２を交換する際、リード６とランド５とを接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の固定半田を、これよりも低融点で溶融するＳｎ−Ｂｉ系半田の半田槽７に浸漬し溶融することによって電子部品２のリード６をランド５から取り外し、リード６とランド５とを接続していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田よりも低融点な半田槽に有するＳｎ−Ｂｉ系半田をスルーホール４内に供給するものである。これにより、スルーホール４内に有していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の濃度を希釈化することができ、スルーホール４内に有する半田の融点を低下させることができるので、スルーホール４内の半田を低融点で溶融した状態でスルーホール４内から吸い出して除去できることから、取り除きを必要とする半田の吸い取り作業性を高温の状態で行わずに済み、半田の吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。
【００２８】
さらに、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去するための半田の吸い取り作業において半田が低融点なため、半田が溶融するまでの加熱時間を短縮できその作業を短時間で効率良く行うことができ、回路基板１やこの回路基板１に実装されている各種電子部品への熱伝達を可及的に低く抑えることができるから、回路基板１及び回路基板１に実装された各種電子部品の高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。また、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去する際、スルーホール４内から半田を吸い出しながら取り除くので、吸い取り作業中にＳｎ−Ｂｉ系半田が飛散することなく除去することが可能である。
【００２９】
さらに、回路基板１に電子部品２を接続する際や電子部品２をリペアする際に用いられる半田に、有鉛半田ではなくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田等の鉛フリー半田を用いているから、鉛のフリー化により自然環境へ悪影響を及ぼすことを抑止することが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の一例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施例においては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田は、Ｓｎは９６．５重量％，Ａｇは３．０重量％，Ｃｕは０．５重量％であり、また、Ｓｎ−Ｂｉ系半田及びＳｎ−Ｂｉ系半田ペースト８は、Ｓｎは４２重量％，Ｂｉは５８重量％であるが、本発明の要旨の範囲でその重量％比を適宜選定してもよい。また、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とほぼ同等の融点若しくはそれより低融点であれば、前記Ｓｎ−Ｂｉ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田ペーストに代えて、融点を約１２０℃にすることが可能なＳｎ−Ｉｎ系半田、或いは、融点を約６０℃にすることが可能なＳｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系半田等を適宜選定してもよい。また、半田を除去するに際し、溶融半田を吸い取る半田吸取り機９の代わりに、エアーブローにより溶融半田を吹き飛ばすエアー噴出装置を採用してよい。なお、その際には、溶融半田をエアーブローにより吹き飛ばして除去するため、エアー噴出工程を行う際は、溶融した半田を吹き飛ばすためのエアーブロー工程において、吹き飛ばしを行う対象の半田がＳｎ−Ｂｉ系半田で低融点なものであることから、それに対応してエアーブロー温度は低温化が可能になり、エアーブローによる回路基板及びこの回路基板に実装されている各種電子部品への高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。
【実施例２】
【００３１】
図４は実施例２における回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法を示す説明図であり、実施例２の（ｂ）〜（ｊ）工程は、前述した実施例１の（ａ）〜（ｉ）の工程と同じであるので、それらの説明は省略し、実施例２の（ａ）の工程のみを以下に説明する。実施例２のおける（ａ）においては、図４に示すように、電子部品２のリード（足）６が、スルーホール４に挿通され、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の無鉛半田によりランド５に接続されている状態において、故障・欠陥等に伴い電子部品２を交換するに際し、浸漬加熱溶融工程の前に、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田ペースト８を、スルーホール４内で凝固化されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の下部に塗布する。これにより、スルーホール４内のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田をより早く希釈化でき低融点化することが可能なため、スルーホール４内から電子部品２のリード６を取り外す時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１における電子部品が実装された回路基板を示す斜視図である。
【図２】同上、電子部品が回路基板に実装された状態を示す断面図である。
【図３】同上、回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法の工程順を示す説明図である。
【図４】実施例２における回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法の工程順を示す説明図である。
【図５】従来における回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法の工程順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 回路基板
２ 電子部品
４ スルーホール
５ ランド
６ リード
７ 半田槽
８ 半田材（半田ペースト）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥等のある電子部品を回路基板から取り外した際、代替えの電子部品を容易に搭載することが可能な半田による電子部品のリペア工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機や電子機器等には、通常、電子部品の実装された回路基板が備えられている。こうした回路基板には、回路を構成する各種電子部品が半田により接続されているが、回路基板に対する電子部品の半田接続に欠陥があった場合や、回路基板に実装した電子部品が故障している場合には、回路基板に実装されている電子部品を交換するためにリペア作業が必要となる。
【０００３】
ところで、従来から用いられている半田は、鉛を含有するものがほとんどであり、例えば、鉛を含みＳｎとＰｂが主成分であるＳｎ−Ｐｂ系の合金たる半田は、その性質として、融点が比較的低く加工性に優れ、さらには、ぬれ性、耐熱疲労性もよく、コストも安価であることから、古くから多用されてきた。しかし、近年においては、Ｓｎ−Ｐｂ系などの鉛の添着された回路基板が土壌に廃棄されることが原因となり、酸性雨などによって回路基板から鉛が土壌へと溶け出し、河川などに流れだすことで環境汚染が広がり、ひいては、飲料水にも混入するなどして人体に害を及ぼす虞があり好適ではない。また、地球環境の保護への関心も高まってきており、諸外国（ＥＵのおけるＲｏＨＳ規制）や日本国内においても、半田に鉛を用いない鉛フリー化の法律規制が整備されてきている。
【０００４】
図５の（ａ）〜（ｈ）は、近年採用されている欠陥のあった電子部品を交換する際のリペア工程を示す説明図であり、同図に基づき説明すると、１００は回路基板、１０１は回路基板に形成したスルーホール、１０２はスルーホールの周囲に設けた銅箔のランド、１０３はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田（無鉛半田）により半田接続された電子部品のリード（足）、１０４はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田が投入されている半田槽、１０５は溶融された半田を取り除くための半田吸取り機であり、電子部品のリード（足）１０３は、スルーホール１０１に挿通され、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の鉛フリー半田によりランド１０２に接続されている。そして、前述した欠陥等に伴い電子部品を交換する際においては、溶融したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田が入れてある半田槽１０４にリード１０３の下端側を浸漬し（ａ）、その浸漬を維持することにより半田槽１０４の熱がスルーホール１０１内の固定半田に伝達されると、リード１０３を固定している固定半田は溶融されていき（ｂ）、固定半田の溶融が完了した時に回路基板１００から電子部品を取り外すために上方に持ち上げると（ｃ）、スルーホール内のリード１０３を取り外した部位にも溶融半田が満たされ（ｄ）、半田槽１０４から回路基板１００を分離すると、スルーホール内に介在する溶融半田が冷却され凝固した際は（ｅ）、凝固化した半田を加熱溶融した状態で半田吸取り機１０５にてスルーホール１０１内の溶融半田を吸引し（ｆ）、このスルーホール１０１内における溶融半田を全て除去する（ｇ）。こうした近年のリペア工程においては、半田としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田を用いており、従来多く用いられていたＳｎ−Ｐｂ系の半田の融点が１８３℃であるのに対し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田は、２１７〜２１９℃と高融点であることから、高温の熱がスルーホール１０１の周面に有するランド１０２に伝達すると、ランドが剥離する等、の回路基板１００及びそのランド１０２に品質劣化が生じてしまう（ｇ）。また、こうした品質の劣化した回路基板１０２などに対し、入れ替え用の電子部品のリードを半田付けするとなると、熱衝撃がランド１０２等に加わることになり、益々品質が悪いものとなってしまう（ｈ）。
【０００５】
上述したリペア工程の技術に関連するものとして、特許文献１には、プリント基板に実装した電子部品や、プリント基板と電子部品との半田接続部に欠陥等がある場合において、欠陥を有する電子部品を新たな電子部品に交換するに際し、半田接続部をランドから容易に剥離できるようにする技術が提案されており、また、特許文献２には、半導体装置を基板から分離する際、その半田接続部に半田残渣が生じないようにするため、半導体装置と基板とを接続している半田接続部にホットエアーを噴射することで、溶融された半田を取り除く半導体装置のリペア方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７９５５６号公報
【特許文献２】特開２００２−３５３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したリペア作業を行う際には、回路基板に半田付けされている不具体のある電子部品を取り外すため、半田接続部を加熱溶融して取り外すことになるが、電子部品を取り外した回路基板においては、電子部品を接続していた半田が回路基板に半田残渣として残ってしまうことから、故障した電子部品を新たに取り付けるに際し、半田残渣が邪魔となり電子部品を所定位置に取り付けることに困難をきたすことがあることから、回路基板のスルーホール内に残渣した半田をきれいに除去する作業が必要となる。
【０００８】
また、従来のように半田としてＳｎ−Ｐｂ系の有鉛半田を用いてリペア作業を行っていた場合には、半田の融点は低かったことから、回路基板に取り付けられた電子部品の取り外しや取り付けを行う際、半田接続部の近傍に配置されている電子部品や回路基板等への熱影響を、多少なりとも抑えることは可能ではあったが、図５に基づき説明したリペア工法のように、鉛フリー半田として汎用性のあるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田を用いてリペア工法を行う際には、Ｓｎ−Ｐｂ系の有鉛半田よりも融点が高いので、電子部品の取り外しから取り付けまでを行うリペア作業に困難をきたし、さらに融点が高いので回路基板への熱印加量や熱衝撃等の熱影響が大きく、回路基板に破損や熱劣化の虞があり、また、前述した特許文献２等のように、半導体装置などの電子部品と基板とを接続している半田接続部にエアーを噴射し溶融された半田を除去する場合には、除去する半田の融点と同程度若しくはそれよりも温度が高めなホットエアーを噴射しなければならないことから、ホットエアーからの熱印加量が大きく、このホットエアーの熱で回路基板や周辺の電子部品が破損する懸念もある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回路基板に実装された欠陥等のある電子部品を取り外して入れ替える際、回路基板等への熱影響を可及的に防止することができると共に、代替えの電子部品への交換作業を容易に行うことができる半田による電子部品のリペア工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る半田による電子部品のリペア工法は、回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対し半田を介して接続して取付けた後、前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、前記リードと該リードを前記ランドに接続している固定半田とを、該固定半田より低融点の溶融された半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続した固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、該浸漬加熱溶融工程で前記固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融された半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、該低融点化する工程で低融点化された半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドに半田接続する部品交換工程と、を備える。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、回路基板に半田を介して実装された電子部品を交換する際、リードとランドとを接続している固定半田を、これよりも低融点で溶融する半田槽に浸漬し溶融することによって電子部品のリードをランドから取り外し、リードとランドとを接続していた固定半田よりも低融点な半田槽に有する半田を、スルーホールに供給するので、スルーホール内に有する半田の融点を低融点化することができ、スルーホール内の半田を低融点で溶融した状態でスルーホール内から吸い出して除去することができることから、半田の吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。さらに、半田を除去するための半田の吸い取り作業において、吸い取りを行なう半田が低融点なため、その半田が溶融するまでの加熱時間を短縮できその作業をも短時間で効率良く行うことができ、しかも、回路基板やこの回路基板に実装されている各種電子部品への熱の伝達を可及的に低く抑えることができるから、回路基板及び回路基板に実装された各種電子部品の高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。
【００１２】
請求項２に係る半田による電子部品のリペア工法は、回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対しＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して接続して取付けた後、前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、前記リードと該リードを前記ランドに接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田とを、該Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田より低融点のＳｎ−Ｂｉ系半田が溶融している半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、該浸漬加熱溶融工程で前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、該低融点化する工程で低融点化された前記Ｓｎ−Ｂｉ系半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田により半田接続する部品交換工程と、を備える。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、回路基板にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を介して実装された電子部品を交換する際、リードとランドとを接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の固定半田を、これよりも低融点で溶融するＳｎ−Ｂｉ系半田の半田槽に浸漬し溶融することによって電子部品のリードをランドから取り外し、リードとランドとを接続していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田よりも低融点な半田槽に有するＳｎ−Ｂｉ系半田をスルーホールに供給するので、スルーホール内に有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の濃度は希釈化され、スルーホール内に有する半田の融点を低下させることができる。よって、スルーホール内の半田を低融点で溶融した状態でスルーホール内から吸い出して除去することができることから、半田の吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。さらに、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去するための半田の吸い取り作業において、吸い取りを行なう半田が低融点なため、その半田が溶融するまでの加熱時間を短縮できその作業をも短時間で効率良く行うことができ、しかも、回路基板やこの回路基板に実装されている各種電子部品への熱の伝達を可及的に低く抑えることができるから、回路基板及び回路基板に実装された各種電子部品の高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。また、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去する際、スルーホール内から半田を吸い出しながら取り除くので、吸い取り作業中にＳｎ−Ｂｉ系半田が飛散することなく除去することが可能であり、また、回路基板に電子部品を接続する際や電子部品をリペアする際に用いられる半田に、有鉛半田ではなくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田の鉛フリー半田を用いているので、鉛をフリー化することができる。
【００１４】
請求項３に係る半田による電子部品のリペア工法は、請求項１又は２において、前記取り外し工程と前記再浸漬加熱溶融工程との間において、前記取り外し工程で前記リードを取り外した際に前記スルーホール内に残存する残渣半田の少なくとも上部に前記半田槽で用いた半田と同じ材料の半田材を塗布する塗布工程を行う。
【００１５】
請求項３に係る発明によれば、取り外し工程の後に、塗布工程として半田槽で用いた半田と同じ材料のＳｎ−Ｂｉ系等の半田材を残渣半田に塗布するので、スルーホール内の半田を、リードとランドとを接続していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の固定半田よりも低融点の半田に入れ替えるに際し、半田槽に有するＳｎ−Ｂｉ系等の半田に加え、上部に塗布されている半田材もスルーホール内に供給されることから、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の半田からＳｎ−Ｂｉ系等の半田への入れ替えを速やかに行うことができる。
【００１６】
請求項４に係る半田による電子部品のリペア工法は、請求項１〜３の何れか１項において、前記溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程に代えて、前記溶融した半田をエアーブローにより吹き飛ばして除去するエアー噴出工程を備える。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、溶融した半田を吹き飛ばすためのエアーブロー工程において、吹き飛ばしを行う対象の半田がＳｎ−Ｂｉ系半田で低融点なものであることから、それに対応してエアーブロー温度の低温化が可能なことから、エアーブローによる回路基板及びこの回路基板に実装されている各種電子部品への高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電子部品を取り外した際、スルーホール内に残渣する半田を、この半田よりも低融点で除去し易い低融点の半田に入れ替えることで、半田の吸い取り作業性を向上することができる。また、半田が低融点なため回路基板及びこの回路基板に実装されている各種電子部品への高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができ、回路基板や各種電子部品を破棄する必要も無くなる。さらに、回路基板に電子部品を接続する際や電子部品をリペアする際に用いられる半田に、有鉛半田ではなくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田の鉛フリー半田を用い、鉛のフリー化によって鉛が溶出し人体や自然環境へ悪影響を与えてしまうことを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態としての実施例を以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１における電子部品が実装された回路基板を示す斜視図である。回路基板１は、民生機器や産業機器などの装置に具備される合成樹脂製のものであり、回路基板１の上部には、図１に示すように複数の電子部品２が実装されており、これらは回路パターン３等を介して接続されている。
【００２１】
図２は電子部品が回路基板に実装された状態を示す断面図である。水平に配置された回路基板１には、この回路基板１に対して垂直方向にスルーホール４が穿設されており、その周縁には、半田付け用の銅箔からなるランド５が設けられ、電子部品２の下部に一体に構成されたリード（足）６が、スルーホール４に挿通された状態で融点が２１７〜２１９℃程のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を用いてランド５に接続されている。なお、本実施例では、鉛フリー半田としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を採用しているが、これに代えて、融点を２２７℃にすることが可能なＳｎ−Ｃｕ系半田や、融点を２２１℃にすることが可能なＳｎ−Ａｇ系半田を用いてもよく、また、図２で符号２として示した電子部品はコネクタであるが、電子部品としては、コンデンサ、抵抗、トランス等の受動部品、ＩＣ、トランジスタ、ＬＳＩ、ダイオード等の能動部品、スイッチ、コネクタ等の配線部品（補助部品）等であっても良いことは言うまでもない。
【００２２】
次に、回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法を、図３等を参照しながら以下に説明する。先ず、電子部品２のリード（足）６が、スルーホール４に挿通され、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田によりランド５に接続されている状態（図２の状態）において、故障・欠陥等に伴い電子部品２を交換するに際し、浸漬加熱溶融工程として、２１７℃程度で溶融されたＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田（融点は１３９℃）が投入された半田槽７に電子部品２のリード６の下端側を浸漬する（ａ）。そして、その浸漬を維持することにより半田槽７の熱がＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田に伝達されていくと、リード６を固定しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田は下方から上方に向かって溶融されていき（ｂ）、半田槽７のＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田は、スルーホール内でリード６を固定していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の溶融半田と融合されていく。
【００２３】
次に、融合された半田が半田槽７からの熱の伝達により全て溶融された状態において、取り外し工程として、回路基板１から電子部品２を取り外すために上昇させ分離していくと（ｃ）、スルーホール４内のリード６を取り外した部位にも融合された半田が満たされる。
【００２４】
次に、回路基板１からリード６を分離した状態において、塗布工程として、スルーホール４内で凝固化されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とＳｎ−Ｂｉ系半田からなる合金（残渣半田）の上下に、半田材たるＳｎ−Ｂｉ系の半田ペースト８を塗布する（ｄ）。
【００２５】
次に、再浸漬加熱溶融工程として、スルーホール４内に有する融合された合金としての固定半田の下部を再度半田槽７に浸漬し２１７℃程度で加熱溶融し、次に、スルーホール４内を低融点化する工程として、半田槽７の熱をスルーホール４内の溶融半田（合金）及び半田ペースト８に伝達させると共に、半田ペースト８を１３９℃（１３９℃以上）ほどの低融点で溶融させ、スルーホール４内に対し溶融された半田ペースト８及び半田槽７に有する溶融半田を供給し、この供給に伴ってスルーホール４内のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田の濃度を希釈させ、スルーホール４内をほぼ完全なＳｎ−Ｂｉ系半田（合金）に入れ替えられ（ｅ）、スルーホール４内に有する半田（合金）は低融点で溶融することが可能なものとなる（ｆ）。
【００２６】
続いて、半田吸い取り工程として、加熱溶融したスルーホール４内のＳｎ−Ｂｉ系半田を融点温度以上まで加熱溶融し、半田吸取り機９にてスルーホール４内から加熱溶融したＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田を吸い出す（ｇ）。なお、この半田吸い取り工程を行う際には、スルーホール４内は、ほぼＳｎ−Ｂｉ系の合金で満たされており、本実施例のＳｎ−Ｂｉ系の合金の融点は１３９℃と低温であることから、前記Ｓｎ−Ｂｉ系の合金たる半田を溶融するための加熱には時間を多く要さず、スルーホール４内における溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田（合金）を簡単に除去することができ（ｈ）、さらには、回路基板１及び回路基板１に実装している各種電子部品の熱的な品質劣化や故障を回避することができる。そして、スルーホール４内の半田をきれいに除去（全て除去若しくほぼ全て除去）した後には、部品交換工程として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリー半田を用いて回路基板１のランド５に電子部品２のリード６を取り付けることが可能であり、取り付け後においても回路基板１及び回路基板１に実装している各種電子部品の熱的な品質劣化を抑制することができる。（ｉ）。
【００２７】
以上のように本発明におけるリペア工法によれば、回路基板１に形成したスルーホール４内に電子部品２のリード６を挿通し、挿通したリード６をスルーホール４に設けたランド５に対しＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して接続して取付けた後、電子部品２を交換するためにランド５に半田接続した電子部品２を、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、リード６とこのリード６をランド５に接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田とを、このＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田より低融点で溶融するＳｎ−Ｂｉ系半田の半田槽７に浸漬し、ランド５にリード６を半田接続したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、該浸漬加熱溶融工程でＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を溶融しランド５に接続したリード６を取り外す取り外し工程と、取り外し工程でリード６を取り外した際にスルーホール４に残存するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とＳｎ−Ｂｉ系半田が融合した残渣半田（合金）の上下に半田槽７で用いた半田と同じ合金組成のＳｎ−Ｂｉ系の半田材たる半田ペースト８を塗布する塗布工程と、塗布工程の後、再度半田槽７にスルーホール４内の半田を浸漬させ、リード６とこのリード６をランド５に接続していた残渣半田等を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、再浸漬加熱溶融工程を行うことで溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田ペースト８及び半田槽７に有するＳｎ−Ｂｉ系半田を鉛直方向に配置されたスルーホール４内に供給し、この供給に伴いスルーホール４内に有しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田の濃度を希釈させ、スルーホール４内の半田をＳｎ−Ｂｉ系半田になるよう入れ替える低融点化する工程と、低融点化する工程等で低融点化されたスルーホール４内の半田（Ｓｎ−Ｂｉ系半田又は、Ｓｎ−Ｂｉ系半田にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が融合された半田）を溶融し、この溶融したＳｎ−Ｂｉ系半田等をスルーホール４内から吸い出す半田吸い取り工程と、半田吸い取り工程でＳｎ−Ｂｉ系の溶融半田が吸い出されたスルーホール４内に、入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、このリードをランド５にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田により半田接続する部品交換工程とを備え、これらの工程を行うことにより、回路基板１にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して実装された電子部品２を交換する際、リード６とランド５とを接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の固定半田を、これよりも低融点で溶融するＳｎ−Ｂｉ系半田の半田槽７に浸漬し溶融することによって電子部品２のリード６をランド５から取り外し、リード６とランド５とを接続していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田よりも低融点な半田槽に有するＳｎ−Ｂｉ系半田をスルーホール４内に供給するものである。これにより、スルーホール４内に有していたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の濃度を希釈化することができ、スルーホール４内に有する半田の融点を低下させることができるので、スルーホール４内の半田を低融点で溶融した状態でスルーホール４内から吸い出して除去できることから、取り除きを必要とする半田の吸い取り作業性を高温の状態で行わずに済み、半田の吸い取り作業を容易且つ安全に行うことができる。
【００２８】
さらに、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去するための半田の吸い取り作業において半田が低融点なため、半田が溶融するまでの加熱時間を短縮できその作業を短時間で効率良く行うことができ、回路基板１やこの回路基板１に実装されている各種電子部品への熱伝達を可及的に低く抑えることができるから、回路基板１及び回路基板１に実装された各種電子部品の高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。また、Ｓｎ−Ｂｉ系半田を除去する際、スルーホール４内から半田を吸い出しながら取り除くので、吸い取り作業中にＳｎ−Ｂｉ系半田が飛散することなく除去することが可能である。
【００２９】
さらに、回路基板１に電子部品２を接続する際や電子部品２をリペアする際に用いられる半田に、有鉛半田ではなくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田等の鉛フリー半田を用いているから、鉛のフリー化により自然環境へ悪影響を及ぼすことを抑止することが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の一例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施例においては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田は、Ｓｎは９６．５重量％，Ａｇは３．０重量％，Ｃｕは０．５重量％であり、また、Ｓｎ−Ｂｉ系半田及びＳｎ−Ｂｉ系半田ペースト８は、Ｓｎは４２重量％，Ｂｉは５８重量％であるが、本発明の要旨の範囲でその重量％比を適宜選定してもよい。また、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とほぼ同等の融点若しくはそれより低融点であれば、前記Ｓｎ−Ｂｉ系半田やＳｎ−Ｂｉ系半田ペーストに代えて、融点を約１２０℃にすることが可能なＳｎ−Ｉｎ系半田、或いは、融点を約６０℃にすることが可能なＳｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系半田等を適宜選定してもよい。また、半田を除去するに際し、溶融半田を吸い取る半田吸取り機９の代わりに、エアーブローにより溶融半田を吹き飛ばすエアー噴出装置を採用してよい。なお、その際には、溶融半田をエアーブローにより吹き飛ばして除去するため、エアー噴出工程を行う際は、溶融した半田を吹き飛ばすためのエアーブロー工程において、吹き飛ばしを行う対象の半田がＳｎ−Ｂｉ系半田で低融点なものであることから、それに対応してエアーブロー温度は低温化が可能になり、エアーブローによる回路基板及びこの回路基板に実装されている各種電子部品への高温化に伴う故障や品質劣化を抑えることができる。
【実施例２】
【００３１】
図４は実施例２における回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法を示す説明図であり、実施例２の（ｂ）〜（ｊ）工程は、前述した実施例１の（ａ）〜（ｉ）の工程と同じであるので、それらの説明は省略し、実施例２の（ａ）の工程のみを以下に説明する。実施例２のおける（ａ）においては、図４に示すように、電子部品２のリード（足）６が、スルーホール４に挿通され、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の無鉛半田によりランド５に接続されている状態において、故障・欠陥等に伴い電子部品２を交換するに際し、浸漬加熱溶融工程の前に、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田ペースト８を、スルーホール４内で凝固化されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田の下部に塗布する。これにより、スルーホール４内のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田をより早く希釈化でき低融点化することが可能なため、スルーホール４内から電子部品２のリード６を取り外す時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例１における電子部品が実装された回路基板を示す斜視図である。
【図２】同上、電子部品が回路基板に実装された状態を示す断面図である。
【図３】同上、回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法の工程順を示す説明図である。
【図４】実施例２における回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法の工程順を示す説明図である。
【図５】従来における回路基板に実装された電子部品を入れ替える際のリペア工法の工程順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 回路基板
２ 電子部品
４ スルーホール
５ ランド
６ リード
７ 半田槽
８ 半田材（半田ペースト）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対し半田を介して接続して取付けた後、
前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、
前記リードと該リードを前記ランドに接続している固定半田とを、該固定半田より低融点の溶融された半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続した固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、
該浸漬加熱溶融工程で前記固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、
該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、
該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融された半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、
該低融点化する工程で低融点化された半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、
該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドに半田接続する部品交換工程と、を備えたことを特徴とする半田による電子部品のリペア工法。
【請求項２】
回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対しＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して接続して取付けた後、
前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、
前記リードと該リードを前記ランドに接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田とを、該Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田より低融点のＳｎ−Ｂｉ系半田が溶融している半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、
該浸漬加熱溶融工程で前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、
該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、
該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、
該低融点化する工程で低融点化された前記Ｓｎ−Ｂｉ系半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、
該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田により半田接続する部品交換工程と、を備えたことを特徴とする半田による電子部品のリペア工法。
【請求項３】
前記取り外し工程と前記再浸漬加熱溶融工程との間において、前記取り外し工程で前記リードを取り外した際に前記スルーホール内に残存する残渣半田の少なくとも上部に前記半田槽で用いた半田と同じ材料の半田材を塗布する塗布工程を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の半田による電子部品のリペア工法。
【請求項４】
前記溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程に代えて、前記溶融した半田をエアーブローにより吹き飛ばして除去するエアー噴出工程を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半田による電子部品のリペア工法。
【請求項１】
回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対し半田を介して接続して取付けた後、
前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、
前記リードと該リードを前記ランドに接続している固定半田とを、該固定半田より低融点の溶融された半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続した固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、
該浸漬加熱溶融工程で前記固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、
該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、
該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融された半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、
該低融点化する工程で低融点化された半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、
該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドに半田接続する部品交換工程と、を備えたことを特徴とする半田による電子部品のリペア工法。
【請求項２】
回路基板に形成したスルーホール内に電子部品のリードを挿通し、該挿通したリードを前記スルーホールに設けたランドに対しＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を介して接続して取付けた後、
前記電子部品を交換するために前記ランドに半田接続した電子部品を、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田を溶融した状態で取り外し入れ替えを行うリペア工法であって、
前記リードと該リードを前記ランドに接続しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田とを、該Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田より低融点のＳｎ−Ｂｉ系半田が溶融している半田槽に浸漬し、前記ランドに前記リードを半田接続したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を加熱溶融する浸漬加熱溶融工程と、
該浸漬加熱溶融工程で前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系固定半田を溶融し前記ランドに接続した前記リードを取り外す取り外し工程と、
該取り外し工程の後、再度前記半田槽に前記スルーホール内の半田を浸漬させ、前記リードと該リードを前記ランドに接続していた残渣半田を溶融する再浸漬加熱溶融工程と、
該再浸漬加熱溶融工程を行うことで前記半田槽の溶融されたＳｎ−Ｂｉ系半田を前記スルーホール内に供給し、該供給に伴い前記スルーホール内に有している半田を低融点化する工程と、
該低融点化する工程で低融点化された前記Ｓｎ−Ｂｉ系半田を溶融し、該溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程と、
該半田吸い取り工程で溶融半田の吸い出されたスルーホール内に入れ替え用の電子部品のリードを挿通し、該リードを前記ランドにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田により半田接続する部品交換工程と、を備えたことを特徴とする半田による電子部品のリペア工法。
【請求項３】
前記取り外し工程と前記再浸漬加熱溶融工程との間において、前記取り外し工程で前記リードを取り外した際に前記スルーホール内に残存する残渣半田の少なくとも上部に前記半田槽で用いた半田と同じ材料の半田材を塗布する塗布工程を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の半田による電子部品のリペア工法。
【請求項４】
前記溶融した半田を前記スルーホール内から吸い出す半田吸い取り工程に代えて、前記溶融した半田をエアーブローにより吹き飛ばして除去するエアー噴出工程を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半田による電子部品のリペア工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２１２４９（Ｐ２０１０−２１２４９Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７８９１５（Ｐ２００８−１７８９１５）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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