半田付け方法

【課題】ボンディングワイヤーやリード線などの線状導電部材の両側に確実にフィレットを形成することができる半田付け方法を提供する。
【解決手段】導電性を有する面５上に線状導電部材２を半田付けするにあたり、線状導電部材２の両側のそれぞれに、少なくとも一本の糸半田１２，１３を供給し、加熱部材１４により加熱し、半田付けする、半田付け方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板や電子部品の電極などの導電性を有する面にリード線などの線状導電部材を半田付けする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リード線などの線状導電部材を電極等に電気的に接続するのに半田付けが広く用いられている。
【０００３】
図１１（ａ）は、従来の半田付け方法の一例を示す模式的平面図である。ここでは、電子部品１０１の上面に電極１０２が形成されている。電極１０２にリード線１０３が半田付けされる。半田付けに際しては、糸半田１０４をリード線１０３の片側に配置し、半田ごて１０５を降下し、半田ごて１０５により糸半田１０４を溶融する。しかる後、半田ごて１０５を取り除く。その結果、溶融した半田が硬化し、リード線１０３が電極１０２に半田付けされる。
【０００４】
他方、下記の特許文献１には、図１２に示す半田付け方法が開示されている。ここでは、プリント基板１１１上の電極１１２，１１３に電子部品１１４の電極１１５，１１６が半田付けされる。半田付けに際しては、先端に軸方向に延びる溝が形成されている半田ごて１１７，１１８を用いる。半田ごて１１７，１１８の溝に、それぞれ、半田１１９，１２０の先端を挿入し、溶融半田を溝に沿って流下させ、電極１１２，１１３上に供給する。半田ごて１１７，１１８が電子部品１１４から遠ざけられるため、電子部品１１４の損傷を引き起こすことなく、効率良く半田付けを行うことができるとされている。
【特許文献１】特開平７−１５４０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１（ａ）に示した従来の糸半田１０４を用いた半田付け方法では、リード線１０３の片側にのみ糸半田１０４が供給される。そのためリード線１０３の片側において糸半田１０４が溶融するため、図１１（ｂ）に示すように、半田付け後に形成されるフィレット１０４ａが、リード線１０３の片側にのみ形成されがちであった。従って、リード線１０３の電極１０２に対する接合強度が十分でないことがあった。また、フィレット１０４ａを、リード線１０３の反対側に至るように形成するには、より多くの糸半田１０４を供給し、より長い時間半田ごて１０５により加熱しなければならなかった。従って、余分な半田を必要としたり、半田付け作業に長い時間を必要としたりすることがあった。
【０００６】
他方、特許文献１に記載の半田付け方法では、電子部品１１４の両側において、半田付けを一度に行うことができる。しかしながら、先端に溝が設けられた複雑な形状の半田ごて１１７，１１８を用意しなければならなかった。また、このような細い溝に半田１１９，１２０の先端を挿入しなければならず、高価な位置決め機構を有する半田付け装置を用いねばならなかった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の半田付け方法においては、電子部品１１４の両側に半田１１９，１２０が供給されるが、１つの電極１１２または電極１１３に対しては、一方の半田が供給されるにすぎない。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、線状導電部材を電極等の導電性を有する面に半田付けするに際し、線状導電部材の両側に確実にフィレットを形成して、導電性を有する面に線状導電部材を確実に接合することができる半田付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、導電性を有する面に線状導電部材を半田付けする半田付け方法であって、前記導電性を有する面上において、前記線状導電部材の両側に、それぞれ、少なくとも一本の糸半田を供給する工程と、前記線状導電部材の両側にそれぞれ供給された少なくとも一本の糸半田を加熱して溶融する工程とを備える、半田付け方法が提供される。
【００１０】
本発明に係る半田付け方法のある特定の局面によれば、前記線状導電部材の両側のそれぞれに、少なくとも一本の前記糸半田を供給するにあたり、前記導電性を有する面から前記線状導電部材が引き出されている側と同じ側から前記糸半田が供給される。従って、導電性を有する面の一方側にのみ半田付け作業のためのスペースを設ければよいため、半田付け作業に必要なスペースを小さくすることができる。
【００１１】
本発明に係る半田付け方法の他の特定の局面では、前記糸半田が、第１の端部と、前記導電性を有する面に接合される側の端部である第２の端部とを有し、前記糸半田を加熱するに際し、加熱部材を用い、該加熱部材が前記糸半田に接触している部分の前記糸半田の長さ方向に沿う一方の端部が前記導電性を有する面上に位置し、かつ他方の端部が前記導電性を有する面よりも前記糸半田の前記第１の端部側に位置するようにして、加熱部材が糸半田に接触される。この場合には、加熱部材が糸半田に接触している部分の前記他方側の端部が導電性を有する面からはずれている。しかしながら、溶融した糸半田は表面張力により、導電性を有する面上に位置している側に引っ張られる。従って、半田付け部分の端部が常に導電性を有する面の端部になるため、半田付け部分の端部を一定とすることができる。
【００１２】
なお、糸半田を加熱するには、加熱部材として、それ自体が加熱され、かつ前記糸半田で接触される半田ごてを用いることができる。その場合には、安価な半田ごてを用いて半田付けを行うことができる。
【００１３】
また、上記加熱は、レーザー光の照射により行われてもよい。その場合には、非接触で糸半田を速やかに溶融させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る半田付け方法によれば、線状導電部材の両側において、それぞれ、少なくとも一本の半田を供給して半田付けを行うため、線状導電部材の両側に半田フィレットが確実に形成される。従って、余分な半田を供給せずとも、比較的少量の半田で、線状導電部材を導電性を有する面に確実に半田付けすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半田付け方法を説明するための平面図及び図１の（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１７】
本実施形態の半田付け方法では、積層型圧電素子１に線状導電部材としての樹脂被覆リード線２が半田付けされる。積層型圧電素子１は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、積層型の圧電体３を有する。圧電体３の一方の側面に、複数の内部電極４が引き出されている。複数の第１の内部電極４に電気的に接続されるように、外部電極５が形成されている。外部電極５の高さ方向両端近傍には、樹脂被覆層６，７が形成されている。樹脂被覆層６，７間で挟まれた領域が樹脂被覆リード線２が半田付けされる部分であり、外部電極５が露出している。
【００１８】
積層型圧電体３内には、複数の第１の内部電極４と圧電体層を介して重なり合うように、複数の第２の内部電極が形成されており、該複数の第２の内部電極は、外部電極５が形成されている側とは反対側の側面に引き出されている。反対側の側面にも、同様に、外部電極８及び樹脂被覆層９，１０が形成されている。
【００１９】
樹脂被覆リード線２は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す形状を有する。すなわち、樹脂被覆リード線２は、Ｃｕなどの金属からなる芯線２ａと、芯線２ａの周囲を被覆するように設けられた樹脂被覆層２ｂとを有する。また、樹脂被覆リード線２では、先端近傍部分では、樹脂被覆層２ｂは設けられておらず、半田付けを容易とするための半田被覆層２ｃが外周面に設けられている。
【００２０】
本実施形態の半田付け方法では、図１（ａ）に示すように、積層型圧電素子１が、ステージ１１上に載置される。この場合、半田付けを行うべき部分が上面に位置するように、すなわち外部電極５の半田付け部分が上面側において露出するように積層型圧電素子１がステージ１１上に載置される。
【００２１】
次に、上記半田付け部分に、樹脂被覆リード線２と、糸半田１２，１３とを供給する。樹脂被覆リード線２は、図１（ａ）に示すように、先端側の半田被覆層２ｃが設けられている部分が半田付け部分上に位置するように、外部電極５の半田付け領域上に配置される。この場合、樹脂被覆リード線２は、外部電極５に接触されていてもよく、接触されずに外部電極５の直上に位置していてもよい。
【００２２】
他方、上記半田付け領域において、樹脂被覆リード線２の一方側において、糸半田１２が、他方側において糸半田１３が供給される。すなわち、樹脂被覆リード線２の両側のそれぞれにおいて、糸半田１２または糸半田１３が供給される。図２に斜視図で示すように、糸半田１２は、糸状すなわち線状の形状を有し、中心にフラックス１２ｂが充填されている。
【００２３】
樹脂被覆リード線２の両側に糸半田１２，１３を配置した状態で、加熱部材１４を降下し、図１（ｂ）に示すように、加熱部材１４を、糸半田１２，１３に接触させる。その結果、糸半田１２，１３が加熱部材１４からの熱により溶融する。しかる後、加熱部材１４を上方に移動させ、溶融した半田を硬化させる。このようにして、樹脂被覆リード線２の先端部近傍が、外部電極５に半田付けされる。図５に示すように、樹脂被覆リード線２の両側に、それぞれ、半田フィレット１２ａ，１３ａが形成されることになる。これは、樹脂被覆リード線２の両側に、それぞれ、糸半田１２，１３が配置されて半田付けが行われることによる。
【００２４】
これに対して、前述した従来の半田付け方法を採用した場合には、樹脂被覆リード線の一方側にのみ糸半田が供給されて半田付けが行われるため、例えば図６に示すように、樹脂被覆リード線２の一方側においてのみ半田フィレットＤが形成されがちであった。
【００２５】
図５と図６とを比較すれば明らかなように、本実施形態によれば、樹脂被覆リード線２の両側に確実にフィレット１２ａ，１３ａが形成される。従って、半田付けの信頼性を高めることが可能となる。
【００２６】
第１の実施形態では、積層型圧電素子１の半田付け領域の一方側から樹脂被覆リード線２が供給され、反対側から糸半田１２，１３が供給されていた。これに対して、図７（ａ），（ｂ）に示す変形例では、糸半田１２，１３もまた、樹脂被覆リード線２と同じ側から半田付け領域に供給される。このように、外部電極５の半田付け領域に対して、同じ側から半田付け領域に至るように樹脂被覆リード線２及び糸半田１２，１３を延ばして供給してもよい。この場合には、積層型圧電素子１の一方側においてのみ半田付けに必要な材料及び装置を配置すればよいため、半田付け作業に必要なスペースを小さくすることができる。
【００２７】
図８（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る半田付け方法を説明するための模式的側面図及び平面図である。第１の実施形態では、加熱部材１４を用いて糸半田１２，１３を溶融していたが、本発明における加熱部材については、それ自体が加熱される半田ごてのような加熱部材１４に限定されるものではない。第２の実施形態では、加熱部材１４に代えて、レーザー光照射装置１６が加熱部材として用いられる。レーザー光照射装置１６により、糸半田１２，１３にレーザー光を図８（ｂ）の破線Ｅで示す部分に照射する。それによって、糸半田１２，１３が溶融し、第１の実施形態の場合と同様に、糸半田１２，１３が樹脂被覆リード線２の両側に配置されているため、非接触式の加熱方法により、樹脂被覆リード線２の両側に確実にフィレットを形成することができる。このように、本発明における加熱部材は、糸半田１２，１３を溶融し得る限り適宜の加熱源により形成することができる。
【００２８】
図９（ａ）〜（ｃ）及び図１０は、本発明の第３の実施形態の半田付け方法を説明するための各模式的正面図である。
【００２９】
本実施形態では、電子部品２１の上面に電極２２が形成されている。この電極２２の上面が導電性を有する面であり、該導電性を有する面に樹脂被覆リード線２が半田付けされる。樹脂被覆リード線２の先端の半田被覆層２ｃが形成されている部分が、電極２２の上面に配置される。この場合、樹脂被覆リード線２は、電極２２の一方の端部２２ａから他方の端部２２ｂに向かって延びるように、ただし端部２２ｂには至らないよう配置されている。すなわち、端部２２ｂより内側に、樹脂被覆リード線２の先端が位置している。
【００３０】
他方、第１の実施形態と同様に、樹脂被覆リード線２が供給される側とは反対側には、糸半田１２が延ばされている。図９（ａ）では明瞭ではないが、糸半田１２とは反対側、すなわち糸半田１２と樹脂被覆リード線２を挟んで反対側にも、糸半田が供給される。すなわち、本実施形態においても、樹脂被覆リード線２の両側に、それぞれ糸半田が供給される。糸半田１２は、電極２２の端部２２ｂ側から端部２２ａ側に向かって延ばされている。もっとも、先端は、端部２２ａよりも内側に位置している。
【００３１】
半田付けに際しては、それ自体が加熱される半田ごてである加熱部材１４を下方に降下する。この加熱部材１４の糸半田１２の延びる方向に沿う一方端部１４ａは、端部２２ａよりも内側に位置しており、他方端部１４ｂは、電極２２よりも外側に位置している。すなわち、図９（ｂ）に示すように、加熱部材１４の端部１４ｂは、電極２２の端部２２ｂよりも距離ｘだけ外側に位置している。言い換えれば、糸半田１２の基端側を第１の端部、電極２２上に延ばされている先端側を第２の端部としたときに、加熱部材１４が糸半田１２に接触している部分の第１の端部側の端部１４ｂは、電極２２の端部２２ｂよりも第１の端部側に向かって距離ｘだけずらされている。
【００３２】
従って、加熱部材１４により糸半田１２が溶融されると、図９（ｃ）に示すように、糸半田１２の第１の端部側の部分が分離される。他方、距離ｘに相当する飛び出し部分の糸半田は溶融し、表面張力により、電極２２上の溶融半田に引っ張られる。
【００３３】
従って、加熱部材１４を上方に移動させ、半田付けを終了した段階では、図１０に示すように、溶融後硬化した半田によるフィレット１２ａの端部の位置は、確実に電極２２の端部２２ｂに一致することとなる。従って、本実施形態によれば、半田付け部分の一方の端部の位置を、電極２２の端部２２ｂと一致させ、一定とすることができる。よって、多数の電子部品２１に半田付けを行うにあたり、半田付けのばらつきを低減することが可能となる。
【００３４】
上述した実施形態では、樹脂被覆リード線の一方側及び他方側に、それぞれ一本の糸半田を供給したが、それぞれ複数本の糸半田を供給して半田付けを行ってもよい。また、線状導電部材としては、樹脂被覆リード線に限らず、樹脂被覆層を有していないボンディングワイヤーなどの様々な線状の導電性部材を用いることができる。また、導電性を有する面については、積層型圧電素子１の外部電極５や電子部品２１の電極２２に限らず、基板上の電極ランド、あるいは電子部品の様々な端子などを挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半田付け方法を説明するための模式的平面図及びＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】第１の実施形態の半田付け方法で用いられる糸半田を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、第１の実施形態で用いられる樹脂被覆リード線を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う部分の断面図であり、（ｃ）は、Ｃ−Ｃ線に沿う部分の断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態で半田付けが行われる積層型圧電素子の斜視図及び外部電極露出部分の高さ位置における積層型圧電素子の平面断面図である。
【図５】第１の実施形態で形成される半田フィレットの状態を説明するための部分拡大断面図である。
【図６】従来法により形成される半田フィレットの形状を説明するための部分拡大断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る半田付け方法を説明するための平面図及び側面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る半田付け方法を説明するための側面図及び平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る半田付け方法を説明するための各模式的正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の半田付け方法を説明するための模式的正面図である。
【図１１】（ａ）は、従来の半田付け方法の一例を説明するための平面図であり、（ｂ）は、形成されるフィレットを説明するための断面図である。
【図１２】従来の半田付け方法の他の例を説明するための正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…積層型圧電素子
２…樹脂被覆リード線
２ａ…芯線
２ｂ…樹脂被覆層
２ｃ…半田被覆層
３…積層型圧電体
４…内部電極
５…外部電極
６，７…樹脂被覆層
８…外部電極
９，１０…樹脂被覆層
１１…ステージ
１２…糸半田
１２ａ…フィレット
１２ｂ…フラックス
１３…糸半田
１３ａ…フィレット
１４…加熱部材
１４ａ…一方端部
１４ｂ…他方端部
１５ａ…端部
１５ｂ…端部
１６…レーザー光照射装置
２１…電子部品
２２…電極
２２ａ…端部
２２ｂ…端部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する面に線状導電部材を半田付けする半田付け方法であって、
前記導電性を有する面上において、前記線状導電部材の両側に、それぞれ、少なくとも一本の糸半田を供給する工程と、
前記線状導電部材の両側にそれぞれ供給された少なくとも一本の糸半田を加熱して溶融する工程とを備える、半田付け方法。
【請求項２】
前記線状導電部材の両側のそれぞれにおいて、少なくとも一本の前記糸半田を供給するにあたり、前記導電性を有する面から前記線状導電部材が引き出されている側と同じ側から前記糸半田を供給する、請求項１に記載の半田付け方法。
【請求項３】
前記糸半田が、第１の端部と、前記導電性を有する面に接合される側の端部である第２の端部とを有し、前記糸半田を加熱するに際し、加熱部材を用い、該加熱部材が前記糸半田に接触している部分の前記糸半田の長さ方向に沿う一方の端部が前記導電性を有する面上に位置し、かつ他方の端部が前記導電性を有する面よりも前記糸半田の前記第１の端部側に位置するようにして、加熱部材を前記糸半田に接触させる、請求項１または２に記載の半田付け方法。
【請求項４】
前記加熱部材として、それ自体が加熱され、かつ前記糸半田に接触される半田ごてを用いる、請求項３に記載の半田付け方法。
【請求項５】
前記加熱がレーザー光の照射により行われる、請求項１または２に記載の半田付け方法。

【図１】