JP2002057446A - はんだ付け方法、はんだ付け装置、及びこの装置を用いてはんだ付けしたプリント基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過剰にはんだが供給されて電極間が繋がるブ
リッジ不良を発生させないはんだ付け方法およびはんだ
付け装置を提供する。また、高融点はんだ材を用いるこ
とが可能なはんだ付け方法およびはんだ付け装置を提供
する。 【解決手段】 加熱溶融したはんだ材を供給してプリン
ト基板と電子部品を接合するはんだ付け方法において、
被接合部にフラックスを供給した後、溶融はんだに接触
させる第一の工程と、再度フラックスを供給した後、再
度溶融はんだに接触させ余剰はんだを除去する第二の工
程を設ける。また、フラックス供給手段と、溶融はんだ
接触手段とを複数備え、上記フラックス供給手段と、上
記溶融はんだ接触手段とを交互に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリント基板に
電子部品等を接合するはんだ付け方法およびはんだ付け
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】基板に配線が形成されたプリント基板
に、電子部品を実装する場合には、一般に、パッドやス
ルーホール等の導体部と電子部品の電極やリード等とを
はんだで接合する方法が用いられる。この場合、通常、
接合部に予めフラックスが塗布され、これを活性化して
電極表面の酸化膜を除去した状態で、溶融はんだを供給
する方法がとられている。

【０００３】さらに、供給した溶融はんだの量を適正に
するはんだ付けの方法の一例として、図４に示す特開平
９−１４８７２５号公報に開示された噴流方式が知られ
ている。このはんだ付け方法は、間断なく流れている溶
融はんだの循環流のはんだ表面にプリント基板のはんだ
付けを必要とする面を接触させ、溶融はんだをはんだ付
け面の部品や電極部に供給してはんだ付けするものであ
る。この装置においては、溶融はんだ槽５４に溶融はん
だ５５が所定の液面高さまで収容されており、ポンプな
どにより下方から溶融はんだ５５を一定流量連続的に供
給させ、ノズル６０の上部から溶融はんだ５５をほぼ垂
直に噴出し、その両側へ分かれて流下するはんだ噴流１
１１、１１２を形成させる。そして、予め部品が仮装着
されはんだ付けを必要とする部分にフラックスが供給さ
れたプリント基板１０１を搬送し、まず１次はんだ噴流
１１１に近づける。フラックス供給部が１次はんだ噴流
１１１に近づくと温度が上昇し、フラックスに含有され
ている溶剤成分の蒸発とフラックスの熱分解が始まり活
性化し、プリント基板１０１上の電極表面の酸化膜を除
去する。そして、１次はんだ噴流１１１に接触すること
によって、はんだ５５はプリント基板１０１の清浄な電
極に濡れ、さらに搬送されて、２次はんだ噴流１１２に
接触することで余剰なはんだが除去されはんだ付けが完
了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
はんだ付け方法では、はんだが過剰に供給されて隣接電
極とブリッジを形成し短絡するという問題があった。は
んだ噴流を２つ設け、二次はんだ噴流１１２で余剰はん
だを除去してはんだ量を適正化することは可能である
が、上記従来の装置では、１次はんだ噴流１１１との接
触でフラックスが熱分解してしまい、２次はんだ噴流に
接触する時にはフラックスの活性力が低下しており、は
んだの適正な流動を保てなかった。このため、実装密度
が高くなり接合部間隔が狭まくなると、やはりブリッジ
不良が発生するという問題があった。

【０００５】さらに、環境側面から求められている鉛を
含まないはんだでは、はんだの溶融温度が３0〜４0℃程
度上昇するため、さらにフラックスの活性力が低下し、
はんだの適正な流動を保てないという問題があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、ブリッジ不良のないはん
だ付け方法およびはんだ付け装置を提供することを目的
とするものである。また、鉛を含まないはんだ材や高融
点はんだ材に適したはんだ付け方法およびはんだ付け装
置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１のは
んだ付け方法は、フラックスと溶融はんだとを供給して
プリント基板の電極部と部品の電極部とを接合するはん
だ付け方法であって、上記接合部に、第１のフラックス
を供給するとともに、第１の溶融はんだを接触させて、
上記接合部に溶融はんだを供給する第一の工程と、上記
溶融はんだが供給された接合部に第２のフラックスを供
給するとともに、第２の溶融はんだを接触させて、上記
溶融はんだが供給された接合部の余剰はんだを除去する
第二の工程とを備えたものである。

【０００８】この発明に係る第１のはんだ付け装置は、
フラックス供給手段と、溶融はんだ接触手段とを複数備
え、上記フラックス供給手段と、上記溶融はんだ接触手
段とが交互に配設されたものである。

【０００９】この発明に係る第２のはんだ付け装置は、
部品の電極部を電極部に仮装着したプリント基板、上記
プリント基板を搬送する手段を備え、上記搬送手段によ
って搬送される上記プリント基板の上記仮装着部に、フ
ラックス供給部と、溶融はんだ接触部とを設け、上記こ
の発明の第１のはんだ付け装置のフラックス供給手段か
ら上記フラックス供給部にフラックスを供給するととも
に、溶融はんだ接触手段から上記溶融はんだ接触部に溶
融はんだを接触させる構成としたものである。

【００１０】この発明に係る第３のはんだ付け装置は、
上記この発明の第１のはんだ付け装置のフラックス供給
手段と溶融はんだ接触手段との間に加熱手段を設けたも
のである。

【００１１】この発明に係る第４のはんだ付け装置は、
上記この発明の第１のはんだ付け装置の溶融はんだ接触
手段を、溶融はんだの噴流としたものである。

【００１２】この発明に係る第１のプリント基板は、上
記この発明に係る第１乃至４のいずれかのはんだ付け装
置を用いて部品と接合させたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１によるはんだ付け方法の工程を示す図で
あり、図において、５１は電子部品、５２は電子部品の
金属電極からなるリード、５６はプリント基板１０１の
電極、５３はフラックス、５４は溶融はんだ槽、５５は
例えばSn-Pｂ共晶はんだなどの溶融はんだ、５５ａはブ
リッジ不良部である。

【００１４】このはんだ付け方法においては、まず、プ
リント基板１０１に電子部品５１を仮装着し、プリント
基板１０１の裏面側から刷毛などを用いて液状のフラッ
クス５３を供給する。その後、例えば２５０℃程度に加
熱された溶融はんだ５５に近づける（図１（ａ））。す
るとプリント基板１０１および電子部品５１に塗布され
たフラックス５３の温度は上昇し、フラックス５３が活
性化し、プリント基板１０１のパッドやスルホールに設
けられた電極５６、電子部品５１のリードの金属部分の
酸化膜が除去される。そして、次に溶融はんだ５５に接
触させると、上記清浄化された金属電極表面に、はんだ
５５が濡れ広がる（図１（ｂ））。次に溶融はんだ層５
４からプリント基板１０１を引き上げると、特にはんだ
付け間隔が狭い場合には隣接する電極同士が接続される
はんだブリッジ５５ａが形成され短絡不良が発生する
（図１（ｃ））。次に、はんだブリッジ５５ａが形成さ
れたプリント基板１０１に再び刷毛を用いてフラックス
５３を供給し、上記と同様に２５０℃程度に加熱された
溶融はんだ槽５４に近づけると、フラックス５３の温度
は上昇して活性化し、はんだブリッジ５５ａ表面の酸化
膜は還元される（図１（ｄ））。さらに、溶融はんだ５
５に接触させると、はんだの流動性が高まり、余剰はん
だが除去される（図１（ｅ））。そしてプリント基板１
０１を溶融はんだ層５４から引き上げると、はんだブリ
ッジ５５ａのない、良好なはんだ接合部を得ることがで
きる（図１（ｆ））。

【００１５】本実施の形態では、はんだ５５としてＳｎ
−Ｐｂ共晶はんだを用いた例について述べたが、この金
属組成に限るものではなく、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだな
どの鉛を含まない場合にも同様の効果があることは言う
までもない。

【００１６】また、溶融はんだ槽５４は２つの物を使用
しても良いし、リターンコンベアなどを使用し、同一の
はんだ槽としても良い。

【００１７】実施の形態２．図２は、この発明の実施の
形態２によるはんだ付け装置の構成図であり、図におい
て、５３はフラックス、１ａ、１ｂはフラックス供給部
（フラクサー）、５５は溶融はんだ、２ａ、２ｂは溶融
はんだ供給部、３ａ、３ｂはヒータ、４ａ、４ｂはプリ
ント基板搬送コンベア、５はプリント基板搬送コンベア
４ａ、４ｂの接続用コンベアである。

【００１８】このはんだ付け装置においては、例えば中
央部に穴が設けられ、電子部品が仮装着されたプリント
基板１０１の裏面を露出させて搬送するコンベア上にプ
リント基板１０１をセットし、０．７ｍ／分程度の速度
で搬送させる。１次コンベア４ａの下方には１次フラク
サー１ａ、１次ヒータ３ａ、１次はんだ供給部２ａが設
けられている。搬送されたプリント基板１０１は、まず
例えばフローはんだ付け用液状フラックスとイソプロピ
ルアルコールとが供給され、エアーにより発泡させてい
るフラクサー１ａを通り、裏面全体にフラックス５３が
供給される。

【００１９】次に、例えばパネルヒータなどの１次ヒー
タ３ａ上を通り、輻射熱などによりプリント基板１０１
の温度を例えば１００℃程度に上昇させる。そして、１
次はんだ供給部２ａの２５０℃程度の溶融はんだ５５に
接触させるようにする。さらにプリント基板１０１は接
続用コンベア５を通り、上記搬送コンベア４ａと同様の
搬送コンベア４ｂ上に移動する。２次搬送コンベア４ｂ
の下方には同様に２次フラクサー１ｂ、２次ヒータ３
ｂ、２次はんだ供給部２ｂが設けられている。そしてプ
リント基板１０１の裏面は、上記と同様に２次フラクサ
ー１ｂ、２次ヒータ３ｂ、２次はんだ供給部２ｂ上を通
過する。

【００２０】本実施の形態のはんだ付け装置では、プリ
ント基板１０１のはんだ付けが必要とされる部分に１次
フラクサー１ａにより、フラックス５３が供給され、１
次ヒータ３ａによりフラックス５３が加熱されて活性化
し、１次はんだ供給部２ａにより溶融はんだ５５に接触
させることができ、さらに、２次フラクサー１ｂによ
り、再度フラックス５３が供給され、２次ヒータ３ｂに
より上記フラクッスを活性化させ、２次はんだ供給部に
より溶融はんだ５５に接触させることができるので、上
記実施の形態１で述べた溶融はんだを清浄な金属表面に
濡させ、さらにフラクッスを供給して、これを活性化さ
せ、再度溶融はんだに接触させて余剰なはんだを除去す
ることにより、ブリッジ不良のないはんだ付けを達成で
きる。

【００２１】このように、はんだ付け装置をライン化す
ることによって、生産性を向上できる効果がある。

【００２２】尚、本実施の形態では、プリント基板搬送
用コンベア４ａ、４ｂに穴を設けてプリント基板１０１
の裏面を露出させる例について述べたが、コンベア４
ａ、４ｂの下方にプリント基板１０１を装着し、さらに
下方にフラクサー１ａ、１ｂ、ヒータ３ａ、３ｂ、はん
だ供給部２ａ、２ｂを設けて、フラックス５３や溶融は
んだ５５に接触させてもよく、特にプリント基板１０１
の設置および搬送方法を限定するものではない。また、
上記接続コンベア５を設けず、一つのコンベア上で搬送
させてもよい。

【００２３】実施の形態３．図３は、この発明の実施の
形態３によるはんだ付け装置の構成図であり、図におい
て、１ａ、１ｂはフラクサー、２ａ、２ｂは溶融はんだ
供給部、４はプリント基板搬送コンベア、３はヒータ、
５３はフラックス、５５は溶融はんだである。

【００２４】このはんだ付け装置においては、１次フラ
クサー１ａ、ヒータ３、１次溶融はんだ供給部２ａ、２
次フラクサー１ｂ、２次溶融はんだ供給部２ｂを連続さ
せて一台のはんだ付け装置内に設置している。この装置
においても、上記実施の形態２と同様に、溶融はんだを
清浄な金属表面に濡させ、さらにフラクッスを供給し
て、これを活性化させ、再度溶融はんだに接触させて余
剰なはんだを除去することにより、ブリッジ不良のない
はんだ付けを達成でき、さらに、はんだ付け装置を小型
にすることができる。

【００２５】また、１次溶融はんだ供給部２ａと２次溶
融はんだ供給部２ｂとの距離を短くできるため、既にヒ
ータ３による加熱、１次溶融はんだ供給部２ａによる溶
融はんだとの接触により温度が上昇したプリント基板１
０１の温度を下げず２次溶融はんだ供給部２ｂまで搬送
できるため、２次溶融はんだ供給部２ｂの手前のヒータ
を省略してもよい。

【００２６】実施の形態４．この発明の実施の形態４に
よるはんだ付け装置では、上記実施の形態２あるいは実
施の形態３と同様の装置構成とし１次溶融はんだ供給部
２ａおよび２次溶融はんだ供給部２ｂを溶融はんだ噴流
槽とした。

【００２７】このはんだ付け装置においては、上記実施
の形態２あるいは実施の形態３と同様に、溶融はんだを
清浄な金属表面に濡させ、さらにフラクッスを供給し
て、これを活性化させ、再度溶融はんだに接触させて余
剰なはんだを除去することにより、ブリッジ不良のない
はんだ付けを達成できる。さらに１次溶融はんだ供給部
２ａおよび２次溶融はんだ供給部２ｂを溶融はんだ噴流
槽とし、はんだ噴流をプリント基板１０１のはんだ付け
箇所に接触させるようにしたため、溶融はんだ５５の表
面に発生する自然酸化膜をはんだの流動によって除去す
ることができ、はんだ付けを良好に行える効果がある。

【００２８】本実施の形態では、１次溶融はんだ供給部
２ａおよび２次溶融はんだ供給部２ｂを溶融はんだ噴流
槽としたが、一方のみを溶融はんだ噴流槽としてもよ
い。

【００２９】実施の形態５．上記実施の形態２乃至４の
装置を用いて、プリント基板に電子部品を接合するはん
だ付けを行い、フラクッスの塗布と溶融はんだ接触とを
１回のみ行う従来のはんだ付け方法との比較を行った。
上記従来の方法では、１８００電極数のうち３５６がブ
リッジ不良を起こしたのに比し、本発明の実施の形態２
乃至４の装置を用いたはんだ付けでは、いずれもブリッ
ジ不良はなく、ブリッジ不良率は１９．７％から０％に
向上できた。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フラ
ックスと溶融はんだとを供給してプリント基板の電極部
と部品の電極部とを接合するはんだ付け方法であって、
上記接合部に、第１のフラックスを供給するとともに、
第１の溶融はんだを接触させて、上記接合部に溶融はん
だを供給する第一の工程と、上記溶融はんだが供給され
た接合部に第２のフラックスを供給するとともに、第２
の溶融はんだを接触させて、上記溶融はんだが供給され
た接合部の余剰はんだを除去する第二の工程とを備えた
ので、溶融はんだを清浄な電極表面に濡させ、さらにフ
ラクッスを供給して、これを活性化させ、再度溶融はん
だに接触させて余剰なはんだを除去することにより、ブ
リッジ不良のないはんだ付けを達成できる。

【００３１】また、フラックス供給手段と、溶融はんだ
接触手段とを複数備え、上記フラックス供給手段と、上
記溶融はんだ接触手段とを交互に配設したので、ブリッ
ジ不良のないはんだ付けを達成できる装置を提供でき
る。

【００３２】また、部品の電極部を電極部に仮装着した
プリント基板、上記プリント基板を搬送する手段を備
え、上記搬送手段によって搬送される上記プリント基板
の上記仮装着部に、フラックス供給部と、溶融はんだ接
触部とを設け、フラックス供給手段から上記フラックス
供給部にフラックスを供給するとともに、溶融はんだ接
触手段から上記溶融はんだ接触部に溶融はんだを接触さ
せるようにしたので、はんだ付け装置をライン化するこ
とによって、生産性を向上できる効果がある。

【００３３】また、フラックス供給手段と溶融はんだ接
触手段との間に加熱手段を設けたので、フラクッスを活
性化でき、溶融はんだを接触させる前に、電極に形成さ
れている酸化膜を除去でき、良好なはんだ付けを達成で
きる。

【００３４】また、溶融はんだ接触手段に、溶融はんだ
の噴流を用いたので、溶融はんだの表面に発生する自然
酸化膜をはんだの流動によって除去することができ、は
んだ付けを良好に行える効果がある。

【００３５】また、本発明に係るはんだ付け装置を用い
て部品と接合させたので、ブリッジ不良率の低いプリン
ト基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１によるはんだ付け方法
を示す工程図である。

【図２】 本発明の実施の形態２によるはんだ付け装置
の構成図である。

【図３】 本発明の実施の形態３によるはんだ付け装置
の構成図である。

【図４】 従来のはんだ付け装置の構成図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ フラックス供給部（フラクサー）、２ａ、
２ｂ 溶融はんだ供給部、３、３ａ、３ｂ ヒータ、
４、４ａ、４ｂ 搬送コンベア、５ 接続用コンベア、
５１ 電子部品、５２ リード、５３ フラックス、５
４ 溶融はんだ槽、５５ はんだ、５５ａ はんだのブ
リッジ、６０ ノズル、１０１ プリント基板、１１１
１次はんだ噴流、１１２ ２次はんだ噴流。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂上 幸信 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村上 光平 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 AA02 AC01 CC25 CD21 CD22 CD31 GG03 GG05 GG15

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラックスと溶融はんだとを供給してプ
   リント基板の電極部と部品の電極部とを接合するはんだ
   付け方法であって、上記接合部に、第１のフラックスを
   供給するとともに、第１の溶融はんだを接触させて、上
   記接合部に溶融はんだを供給する第一の工程と、上記溶
   融はんだが供給された接合部に第２のフラックスを供給
   するとともに、第２の溶融はんだを接触させて、上記溶
   融はんだが供給された接合部の余剰はんだを除去する第
   二の工程とを備えたことを特徴とするはんだ付け方法。
2. 【請求項２】 フラックス供給手段と、溶融はんだ接触
   手段とを複数備え、上記フラックス供給手段と、上記溶
   融はんだ接触手段とが交互に配設されたことを特徴とす
   るはんだ付け装置。
3. 【請求項３】 部品の電極部を電極部に仮装着したプリ
   ント基板、上記プリント基板を搬送する手段を備え、上
   記搬送手段によって搬送される上記プリント基板の上記
   仮装着部に、フラックス供給部と、溶融はんだ接触部と
   を設け、フラックス供給手段から上記フラックス供給部
   にフラックスを供給するとともに、溶融はんだ接触手段
   から上記溶融はんだ接触部に溶融はんだを接触させるこ
   とを特徴とする請求項２記載のはんだ付け装置。
4. 【請求項４】 フラックス供給手段と溶融はんだ接触手
   段との間に加熱手段が設けられたことを特徴とする請求
   項２記載のはんだ付け装置。
5. 【請求項５】 溶融はんだ接触手段は、溶融はんだの噴
   流を用いたことを特徴とする請求項２記載のはんだ付け
   装置。
6. 【請求項６】 請求項２乃至５のいずれかに記載のはん
   だ付け装置を用いて部品と接合させたことを特徴とする
   プリント基板。