説明

電子部品の予備はんだ方法

【課題】 はんだ付けの高信頼性確保を目的とし、電極のはんだ濡れ性向上やはんだ接合部への異種金属の混入防止のため、予備はんだが行われている。予備はんだ後の電極表面を平坦化するためには、複数の工程を経なければならなかった。
【解決手段】 はんだ槽にメッシュを浮かべ、メッシュ越しに部品の電極とはんだ槽のはんだを接触させることにより、電極にはんだを供給する。さらに、メッシュの効果により電極に余剰なはんだを付着させず、平坦な電極表面を得られる。この手法により、電極へのはんだ供給と電極表面の平坦化の2工程を、同時に行うことができ、部品への熱ダメージの低下、作業時間の短縮が可能になる。さらに、余剰なはんだや、余剰なはんだを吸い取るために用いた吸着パッドやはんだ吸い取り線を廃棄する必要が無いため、廃棄物の量が減少し、予備はんだ作業の環境負荷を低減できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、はんだ付けの高信頼性確保を目的とした、電子部品の予備はんだ方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、はんだ付けの高信頼性確保を目的とし、電極のはんだ濡れ性を向上させ、また、はんだ接合部へ異種金属が混入することを防止するために予備はんだを行っている。
【0003】
従来の予備はんだ方法は、電極へはんだを供給するはんだ供給の工程と、部品をがたつき無く印刷配線基板等に搭載するため電極表面を平坦化する平坦化の工程、の2工程からなっている。
はんだ供給の工程では、例えば、糸はんだをはんだごてで溶融することによりはんだの供給を行う。または、製品をはんだ槽へ浸漬することにより行う。
電極表面の平坦化の工程では、例えば、電極に付着した溶融状態の余剰なはんだを、はんだ吸着性の良好なパッドや、網目状のはんだ吸い取り線、又は焼結材のようなはんだ吸い取り材に吸い取らせることにより行う(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−85453号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の予備はんだ方法では工程が2工程に分かれているため、部品に与える熱ダメージも2工程で大きくなり、また、作業時間も長くなるという課題があった。
また、上記の吸着パッドやはんだ吸い取り線や焼結材は、単位面積当たりで吸い取れるはんだ量が限られるという課題があった。
また、平坦化の工程で吸い取ったはんだや、吸着パッド、はんだ吸い取り線、焼結材自体等は、いずれも再利用ができないという課題があった。
【0006】
この発明は係る課題を解決すべくなされたものであって、作業性が良好で、部品への熱ダメージが少なく、かつ、はんだの廃棄量減少により環境負荷を低減可能な予備はんだ方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】
【0007】
この発明に係る電子部品の予備はんだ方法は、はんだを溶融したはんだ槽に網目状の空隙を有するメッシュを浮かべた後、前記メッシュの空隙を介して前記はんだを電子部品の電極に接触させる。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、はんだ供給の工程と平坦化の工程の2工程を1工程で行うことができるため、部品に与える熱ダメージを抑え、かつ、予備はんだの作業時間を短縮することができる。
【0009】
また、この発明によれば、余剰なはんだや、余剰なはんだを吸い取るために用いた吸着パッドやはんだ吸い取り線を廃棄する必要が無いため、廃棄物の量が減少し、予備はんだ作業の環境負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る予備はんだ方法の概略を説明する図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る予備はんだ方法を説明する図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る予備はんだ方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1は、本発明の予備はんだ方法の概略を説明する図である。
図1において、はんだを溶融したはんだ槽1には、メッシュ2が浮かべられて置かれている。部品3の電極4は、メッシュ2越しに、はんだ槽1のはんだと接触している。このようにメッシュ2越しに、部品3の電極4とはんだ槽1のはんだとを接触させることで、部品3の電極4にはんだを供給する。
【0012】
更には、メッシュ2越しに適量のはんだが電極4に供給されることで、電極4に余剰なはんだが付着することを防ぎ、平坦な電極表面を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態につき、図を用いて詳細に説明する。
【0013】
実施の形態1.
図2は、実施の形態1に係る予備はんだ方法を説明する図である。
図2において、メッシュ2は、容易にはんだが馴染まず、はんだ槽1の温度でも酸化等の状態変化が起きにくい材質で構成された網目状の空隙を有する板状体である。ここでは一例として、メッシュ2の材質としてステンレス(SUS316)を用いた。
【0014】
メッシュ2の網目状の空隙5は、はんだ槽1に押し込むことにより、空隙5の下面から鉛直上面へはんだ槽1のはんだが盛り上がるような厚みと寸法を有している。
ここで空隙5は2.0〜3.0mm角寸法の形で、3.5〜4.5mmのピッチで格子状に配置され、厚さは0.1〜0.5mmである。なお、本実施の形態では四角形の空隙を用いたが、多角形、円形等、種々の形状をとってもよい。
【0015】
部品3は電極4を介してプリント基板等にはんだ付け接続する電子部品であり、リード電極として部品3の周囲に電極4を有している。
部品3の他の形態としては、部品3の表面に沿って部品3を部分的に電極4が覆う形状となっているものもある。
電極4は、表面を金属薄膜やはんだ付けを阻害する酸化膜等で覆われている場合がある。このような場合に、はんだ接合の信頼性の向上やはんだ付け性の改善を目的とし、電極4の表面に予備はんだ処理を行う。
以下では、部品3として、長期保存を目的として金めっきがなされた2.5mm角程度の四角形の電極4を部品底面に有するものに対して予備はんだを行う方法について説明する。
【0016】
はんだ槽1は、槽内のはんだを溶融させ、かつ溶融を維持することができる。また、はんだが溶融した状態で外部からはんだに接触できるように構成される。
ここでは、はんだ槽1に溶融されるはんだとして、錫が63%、鉛が37%含有した共晶はんだを用い、予備はんだ作業中のはんだ槽1の温度は240〜265℃の範囲に維持する。
なお、本実施の形態では、槽内のはんだが循環せず静止しているはんだ槽を用いたが、はんだが循環する構造のはんだ槽を用いてもよい。
【0017】
次に、実施の形態1の予備はんだを行う手順について説明する。
まず、はんだ槽1に、先に説明したSUS316のメッシュ2を浮かべる(図2(a)参照)。
次に、メッシュ2の鉛直上面と、部品3の電極4を有する面とが面で接するように、メッシュ2の鉛直上面に部品3を置く。その際、メッシュ2がはんだ槽1に浮かぶように、メッシュ2と部品3の重量の和が、はんだ槽1からメッシュ2に作用する浮力と表面張力の和よりも小さくなるように、予めメッシュ2の構成を定めておく。
【0018】
次に、部品3もしくはメッシュ2に力を加え、メッシュ2をはんだ槽1に沈める方向に動かす。このようにして、メッシュ2の空隙5からメッシュ2の鉛直上面へはんだ槽1のはんだを盛り上がらせ、部品3の電極4とはんだとを接触させる。このようにして、電極4にはんだを供給する(図2(b)参照)。
ここでは、メッシュ2を1.0〜2.0mm程はんだ内に沈み込ませ、電極4とはんだ槽1のはんだとの接触時間を5秒以内とした。
【0019】
次に、部品3もしくはメッシュ2に加えていた力を取り除く(図2(c)参照)と、メッシュ2がはんだの浮力により鉛直上方へ浮かび上がり、部品3と接していたはんだの表面位置はメッシュ2の下方向に下がって落ち、電極4とは分離される(図2(d)参照)。
このようにして、予備はんだ作業が完了する。
【0020】
このように、本実施の形態では、電極4へメッシュ2の空隙を介してはんだを供給することで、細かく分断された電極領域にはんだを付着させる。
さらに、メッシュ2のはんだを弾く性質と浮力により、電極4に付着したはんだとはんだ槽1のはんだを分離・切断し、メッシュにより細かく分断した領域に均一なはんだ量を残すことにより、電極4に平坦なはんだコートを行うことができる。
【0021】
なお、電極4とはんだ槽1のはんだとの接触回数は、望ましくは1回であるが、複数回接触するようにしてもよい。
【0022】
実施の形態2.
図3は、実施の形態2に係る予備はんだ方法を説明する図である。
実施の形態2のメッシュ20は、はんだが馴染みやすく、かつ、はんだ槽1に浸漬してもはんだ食われが起き難い材質で構成された網目状の空隙を有する板状体である。ここでは一例として、メッシュ20の材質として純鉄を用いた。
【0023】
メッシュ2の網目状の空隙5は、メッシュ2をはんだ槽1に浸漬し、メッシュ2の鉛直上面をはんだ槽1の表面の鉛直上方に押し上げて固定することにより、メッシュ2の鉛直上面にはんだが薄く濡れている状態が維持できるような厚みと寸法に設定しておく。
ここでは一例として、空隙5の寸法は0.1〜0.3mm角の形状で、0.15〜0.5mmのピッチで格子状に配置され、厚さが0.5〜1.5mm程度のものを用いた。
なお、本実施の形態では四角形の空隙を用いたが、多角形、円形等、種々の形状をとってもよい。
【0024】
部品3は電極4を介してプリント基板等にはんだ付け接続する電子部品であり、電極4をリード電極として部品3の周囲に備える。
部品3の他の形態としては、部品3の表面に沿って部品3を部分的に電極4が覆う形状となっているものもある。
電極4は、表面を金属薄膜やはんだ付けを阻害する酸化膜等で覆われている場合がある。このような場合に、はんだ接合の信頼性の向上やはんだ付け性の改善を目的とし、電極4の表面に予備はんだ処理を行う。
以下では、部品3として、長期保存を目的として金めっきがなされた2.5mm角程度の四角形の電極4を部品底面に有するものに対して予備はんだを行う方法について説明する。
【0025】
はんだ槽1は、槽内のはんだを溶融させ、かつ溶融を維持することができる。また、はんだが溶融した状態で外部からはんだに接触できるように構成される。
ここでは、はんだ槽1に溶融されるはんだとして、錫が63%、鉛が37%含有した共晶はんだを用い、予備はんだ作業中のはんだ槽1の温度は240〜265℃の範囲に維持する。
なお、本実施の形態では、槽内のはんだが循環せず静止しているはんだ槽を用いたが、はんだが循環する構造のはんだ槽を用いてもよい。
【0026】
次に、実施の形態2の予備はんだを行う手順について説明する。
まず、はんだ槽1に、先に説明した純鉄のメッシュ2を浸漬し、メッシュ2の鉛直上面をはんだ槽1の表面の鉛直上方に押し上げて固定し、メッシュ2の鉛直上面にはんだが薄く濡れている状態に維持する(図3(a)参照)。
次に、メッシュ2の鉛直上面と部品3の電極4を有する面が面で接するように、メッシュ2の鉛直上面に部品3を置く(図3(b)参照)。その際、メッシュ2の鉛直上面にはんだが薄く濡れている状態を維持できるよう、メッシュ2の固定位置を定める。ここでは、メッシュ2の鉛直上面の固定位置は、メッシュ2の鉛直上面がはんだ槽1の鉛直上面から0.1〜0.3mm突き出る位置として固定した。
なお、メッシュ2の固定方法は柱で下方から支持、梁で上方から支持等、種々の形態をとってもよい。
【0027】
次に、メッシュ2の鉛直上面に薄く濡れたはんだ槽1のはんだを、部品3の電極4と接触させることにより、電極4にはんだを供給する(図3(c)参照)。
ここでは、電極4とはんだ槽1のはんだとの接触時間を5秒以内とした。
次に、部品3を引き上げてメッシュ20から分離する(図3(d)参照)。
【0028】
このように、実施の形態2では、網目状の空隙5により接触面積の低下したメッシュ2の上面から電極4へはんだを供給することで、細かく分断された電極領域にはんだを付着させるようにした。
実施の形態2の予備はんだ方法では、メッシュ2の上面のはんだが馴染みやすい性質により、電極4に付着するはんだを低減し、メッシュ2により細かく分断した領域に均一なはんだ量を残すことができ、電極4に平坦なはんだコートを行うことができる。
【0029】
なお、本実施の形態の電子部品の予備はんだ方法では、メッシュ2上面に薄く濡れた状態ではんだを放置するような場合には、当該はんだの酸化や、当該はんだへのAu等の異種金属原子の混入や濃度上昇が生じることが考えられる。この対策として、はんだ槽1の所定の場所に、メッシュ2をはんだ槽1のはんだに浸漬させ、メッシュ2上面のはんだを不純物の少ないはんだ槽1のはんだに置換する機構を設けるようにしてもよい。
メッシュ2をはんだ槽1に浸漬させる工程は、はんだ作業者が人手により定期的に行うようにしてもよいし、自動の機構で定期的に行うようにしてもよい。メッシュ2を浸漬させるタイミングについては、所定の時間毎に定期的に行うようにしてもよいし、予備はんだの実施回数に基づき行うようにしてもよい。また、メッシュ2上面のはんだの状態を検知するセンサを設けて、このセンサ出力に基づき行うようにしてもよい。
また、はんだの酸化対策としてはんだ槽1全体をN2雰囲気中に収容しておき、予備はんだの実施回数毎にはんだの置換するようにしてもよい。
【0030】
なお、電極4とはんだ槽1のはんだとの接触回数は、望ましくは1回であるが、複数回接触するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0031】
1 はんだ槽、2 メッシュ、3 部品、4 電極、5 メッシュの空隙、20 メッシュ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
はんだを溶融したはんだ槽に、網目状の空隙を有するメッシュを浮かべた後、前記メッシュの空隙を介して前記はんだを電子部品の電極に接触させることを特徴とする電子部品の予備はんだ方法。
【請求項2】
はんだを溶融したはんだ槽に、網目状の空隙を有するメッシュを浮かべた後、電子部品の電極形成面が前記メッシュと接する向きで前記電子部品を前記メッシュ上に載せ、
前記メッシュの空隙を介して、前記電極と前記はんだを接触させた後、前記電子部品を前記メッシュから引き離すことを特徴とする電子部品の予備はんだ方法。
【請求項3】
前記電極には、金メッキが施されていることを特徴とする請求項1、2いずれか記載の電子部品の予備はんだ方法。
【請求項4】
前記メッシュは溶融した前記はんだの馴染みが悪い材質からなり、
前記メッシュ上に載せた前記電子部品をはんだ槽に浸漬し、前記メッシュの網目を介して前記電極に前記はんだを接触させることを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の電子部品の予備はんだ方法。
【請求項5】
前記メッシュはステンレスからなることを特徴とする請求項4記載の電子部品の予備はんだ方法。
【請求項6】
前記メッシュは溶融した前記はんだの馴染が良い材質からなり、
前記メッシュの空隙を介して前記メッシュの上面まで濡れた前記はんだと前記電極とを接触させることを特徴とする電子部品の予備はんだ方法。
【請求項7】
前記メッシュは純鉄からなることを特徴とする請求項6記載の電子部品の予備はんだ方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−199286(P2012−199286A)
【公開日】平成24年10月18日(2012.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−60756(P2011−60756)
【出願日】平成23年3月18日(2011.3.18)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】