JP2002158438A - 電子制御装置 - Google Patents

電子制御装置

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JP2002158438A
JP2002158438A JP2000352221A JP2000352221A JP2002158438A JP 2002158438 A JP2002158438 A JP 2002158438A JP 2000352221 A JP2000352221 A JP 2000352221A JP 2000352221 A JP2000352221 A JP 2000352221A JP 2002158438 A JP2002158438 A JP 2002158438A
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solder
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JP2000352221A
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Keiichi Kuriyama
啓一 栗山
Yohei Suzuki
洋平 鈴木
Junichi Wada
順一 和田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリント基板に種々の電子部品をはんだ付け
するフロー工法またはリフロー工法において、それぞれ
の工法に適し、かつ環境に配慮した鉛フリーのはんだ材
料を用いて行うことを目的とする。 【解決方法】 回路基板11に対して、まずSn−Ag
−Cu系のはんだ材料を用いてSMD13をリフロー工
法ではんだ付けし、その後に、LMD15を回路基板に
実装してSn−Cu系のはんだ材料を用いてはんだ付け
を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明ははんだ付けの材料と
して、従来の鉛入りはんだのかわりに鉛フリーはんだを
用いて構成した電子制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】まず、電気製品などで用いられる従来の
電子制御装置のはんだ付け技術について説明する。従
来、プリント基板のLMD(リードマウント部品)のは
んだ付けにはフロー工法(ディップ工法)を用い、ディ
ップはんだ付け装置にてディップ層にはSn−Pb(錫
―鉛)を主材とするはんだを用いてはんだ付けを行って
いた。
【0003】またSMD(サーフェイスマウント部品)
のはんだ付けにはリフロー工法を用い、リフロー装置に
Sn−Pb(錫―鉛)を主材とする材料を用いてはんだ
付けを行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地球環
境保護の観点から、世界的な規模で環境に対する関心が
高まってきている。特に電子機器が廃棄された場合、は
んだの中の鉛が酸性雨などによって湧出し地下水を汚染
することからはんだ材料の中の鉛が問題視されている。
【0005】また、電子制御装置のプリント基板(紙フ
ェノール材、コンポジット材、ガラスエポキシ材)のは
んだ付けをフロー工法(ディップ工法)で行う場合の材
料に従来の鉛入りはんだSn−Pb(錫―鉛)を用いた
場合、使用温度環境が厳しい環境に置かれた場合電子制
御装置のはんだ付け部が長期間のうちに劣化し、はんだ
クラックが発生し電子制御装置が故障する場合があっ
た。
【0006】また第1図のように部品をプリント基板の
下に配置した場合従来のはんだを用いた時、はんだ付け
部のクリープ強度が弱くはんだ部分が劣化してしまい、
長期間の耐用後には部品が落下し、電子制御装置が破壊
してしまう危険性があった。
【0007】また、表面実装部品のはんだ付けを行うリ
フロー工法において従来の鉛入りはんだSn−Pb(錫
―鉛)を用いずにはんだ付けを行うには、Sn−Cu系
(錫―銅)Sn−Ag系(錫―銀)の材料を用いた場合
従来のSn―Pbは融点が187℃に対してSn−Cu
系(錫―銅)で229℃、Sn−Ag系(錫―銀)で2
21℃と高くリフロー炉の温度を上げる必要があり部品
耐熱温度を超えて部品破壊にいたる場合が多かった。特
にLMDとSMDが混載で実装されたプリント基板を製
造する場合はまず先にリフロー装置でSMDを実装し、
熱ストレスをかけた後にLMDのはんだ付けにフロー工
法を行い、さらに熱ストレスをかけるようにすれば部品
破壊に至る可能性があるという課題があった。
【0008】また、さらに表面実装部品のはんだ付けを
行うリフロー工法においてリフロー温度を下げるために
融点(210℃)の低いSn−Ag−Bi(錫―銀―ビ
スマス)系のはんだ材料を用いたはんだ付けを行ったの
ち、リード部品を実装しLMDのはんだ付けにフロー工
法を用いSn−Cu(錫―銅系)の材料ではんだつけを
行った場合、先に付けたSMDはSn−Ag−Biでは
んだ付けしているため、脆い特性を持つ成分中のビスマ
スの影響ではんだがはがれる可能性があるという課題が
あった。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、電子制御装置のプリント基板(紙フェノール
材、コンポジット材、ガラスエポキシ材)のはんだ付け
をフロー工法(ディップ工法)で行う場合の材料に従来
の鉛入りはんだSn−Pb(錫―鉛)を用いずに鉛フリ
ーはんだSn−Cu(錫―銅系)を用いるものである。
【0010】また、LMDとSMDが混載で実装された
電子制御装置のプリント基板のはんだ付けの材料にも、
従来の鉛入りはんだSn−Pb(錫―鉛)を用いずにフ
ロー工法では鉛フリーはんだSn−Cu(錫―銅系)を
用い、さらに表面実装部品のはんだ付けを行うリフロー
工法においてSn−Ag−Bi(錫―銀―ビスマス)系
のはんだ材料を用いるものである。
【0011】また、LMDとSMDが混載で実装された
電子制御装置のプリント基板のはんだ付けの材料に従来
の鉛入りはんだSn−Pb(錫―鉛)を用いずにフロー
工法では鉛フリーはんだSn−Cu(錫―銅系)を用
い、さらに表面実装部品のはんだ付けを行うリフロー工
法においてSn−Ag−Cu(錫―銀―銅)系のはんだ
材料を用いるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて、図1〜2を用いて説明する。
【0013】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1に係る電子制御装置を製造する工程を示してい
る。同図において、完成ステップ106に示す様に、回
路基板11のリード足挿入実装部品部品(以下LMDと
称す)15が実装配置される面をA面とし、LMD15
の足が出る方の面をB面と称しており、面の上下を明確
に示すために、便宜的に回路基板11を示す図の右端部
にA面側について矢印を付している。すなわち矢印のつ
いていない側の面がB面である。(以下、他図について
も同様にして面を特定する。)以下同図を用いて、回路
基板11にLMD15(例えば、トランジスタや足つき
抵抗)と両面に表面実装部品(以下、SMDと称す)1
3(例えば、表面実装抵抗やマイコン)を実装する電子
制御装置の従来の半田付け工程について順を追って説明
する。
【0014】まずステップ101で示すように、熱硬化
性の接着剤12を回路基板11上の所定の部位に印刷工
法等を用いて塗布する。次いでSMD13を接着剤を塗
布した所定の位置に実装し(ステップ102)、加熱工
程103で接着剤を硬化させてA面側に仮固定する。次
に回路基板11を反転させて、B面側にLMD15を実
装して(ステップ104)、B面側に対して半田噴流槽
16を通過させるフロー工程105を実施して、SMD
13とLMD15の足を同時に半田付けする。この様に
して、A面にSMDを、B面にLMDを実装した電子制
御装置を構成する。
【0015】そこで本願発明では上記フロー工程(ディ
ップ工程)において、はんだ材料として従来の鉛入りは
んだSn−Pb(錫―鉛)を用いずに鉛フリーはんだS
n−Cu(錫―銅系)を用いる。Sn−Cu(錫―銅
系)のはんだの融点は220℃でSn−Pb(錫―鉛)
187℃に対し30℃以上融点が高いがはんだ層の温度
を従来の250℃から30℃スライドして上げると部品
の耐熱温度が持たなくなるため、はんだ層の温度を従来
の250℃から255℃程度まで4〜10℃上げること
がポイントとなる。
【0016】以下、本願発明の実施の形態について、図
1〜2を用いて説明する。
【0017】(実施の形態2)図2は、本発明の実施の
形態2に係る電子制御装置を製造する工程を示してい
る。同図において、図1と同一部品を示すものは同一番
号を付して、ここの詳細な説明は省略する。
【0018】まずステップ201で示すように、回路基
板11のA面のSMDを実装する所定の位置にクリーム
はんだ14を回路基板11上の所定の部位に印刷工法等
を用いて配置する。次いでSMD13をクリームはんだ
14を配置した所定の位置に実装し(ステップ20
2)、リフロー工程203で溶融固定する。なおこのと
き、特にSMDの固定位置とLMDの配置される貫通穴
が近接する場合など、後にLMDを配置する貫通穴(図
示せず)に対してマスキングなどの保護を施してからリ
フロー工程を実施するようにしてもよい。リフロー工程
後、A面側にLMD15を実装して(ステップ20
4)、B面側に対して半田噴流槽16を通過させるフロ
ー工程205を実施して、SMD13とLMD15の足
を同時に半田付けして半田付けを完了する(ステップ2
06)。
【0019】そこで、本願発明では、上記201のステ
ップで配置するリフロー工程でのSMD固定用のはんだ
材料として、従来のSn−Pbを用いずに鉛を含まない
Sn−Ag−Bi(錫―銀―ビスマス)系またはSn−
Ag−Cu(錫―銀―銅)系のはんだ材料を使うように
している。
【0020】Sn−Ag−Bi(錫―銀―ビスマス)系
のはんだ材料を用いるようにすることで、リフロー炉の
温度もピーク温度を230℃程度に抑えられ耐熱温度の
厳しい電子部品に悪影響を与えることなくはんだ付けを
行うことが可能となる。
【0021】また、Sn−Ag−Cu(錫―銀―銅)系
のはんだ材料を用いるようにすることで、リフロー炉の
温度もピーク温度を230℃程度に抑えられ耐熱温度の
厳しい電子部品に悪影響を与えることなくはんだ付けを
行うことができるとともに、Bi(ビスマス)が含有さ
れていないため、より強度の高いはんだ付けを行うこと
が可能となる。
【0022】一方、フロー工程205では実施の形態1
と同様に、鉛フリーはんだSn−Cu(錫―銅系)を用
いる。
【0023】
【発明の効果】上記説明から明らかなように本願発明に
よれば、電子制御装置のプリント基板のはんだ付けをフ
ロー工法で行う場合の材料に従来の鉛入りはんだSn−
Pb(錫―鉛)を用いずに鉛フリーはんだSn−Cu
(錫―銅系)を用いることによりフローはんだ層の温度
を従来より4〜10℃上げるだけで従来の鉛入りはんだ
並みのはんだ付けが行え耐熱温度の厳しい電子部品に悪
影響を与えることなくはんだ付けが行うことができると
ともに、はんだ付けの強度も向上する。
【0024】さらに、表面実装部品のはんだ付けを行う
リフロー工法において従来の鉛入りはんだSn−Pb
(錫―鉛)を用いずにSn−Ag−Bi(錫―銀―ビス
マス)系のはんだ材料を用いるようにすることで、リフ
ロー炉の温度もピーク温度を230℃程度に抑えられ耐
熱温度の厳しい電子部品に悪影響を与えることなくはん
だ付けを行うことが可能となる。
【0025】また、表面実装部品のはんだ付けを行うリ
フロー工法において従来の鉛入りはんだSn−Pb(錫
―鉛)を用いずにSn−Ag−Cu(錫―銀―銅)系の
はんだ材料を用いるようにすることで、リフロー炉の温
度もピーク温度を230℃程度に抑えられ耐熱温度の厳
しい電子部品に悪影響を与えることなくはんだ付けを行
うことができるとともに、Bi(ビスマス)が含有され
ていないため、より強度の高いはんだ付けを行うことが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の電子制御装置の製作工
程概要を示す図
【図2】本発明の実施の形態2の電子制御装置の製作工
程概要を示す図
【符号の説明】
11 回路基板 13 SMD(サーフェイスマウント部品) 14 クリームはんだ 15 LMD(リードマウント部品) 16 はんだ噴流槽(フロー工程)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 順一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5E319 AA02 AA03 AB01 AB05 AC02 BB01 BB08 CC23 CC33 GG20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紙フェノール材、コンポジット材、ガラ
    スエポキシ材等で構成されるプリント基板に対して、S
    MD(サーフェイスマウント部品)、LMD(リードマ
    ウント部品)等の部品をフロー工法を用いてはんだ付け
    する際において、はんだ材料としてSn−Cu(錫―銅
    系)を用いて構成することを特徴とする電子制御装置。
  2. 【請求項2】 SMDのはんだ付けをリフロー工法によ
    り行う工程においては、Sn−Ag−Bi(錫―銀―ビ
    スマス)系のはんだ材料を用いることを特徴とする請求
    項1記載の電子制御装置。
  3. 【請求項3】 SMDのはんだ付けをリフロー工法によ
    り行う工程においては、Sn−Ag−Cu(錫―銀―
    銅)系のはんだ材料を用いることを特徴とする請求項1
    記載の電子制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6929169B2 (en) 2002-10-02 2005-08-16 Alps Electric Co., Ltd. Solder joint structure and method for soldering electronic components
JP2007324505A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Toshiba Lighting & Technology Corp プリント配線基板及び電気機器
CN111721534A (zh) * 2020-06-18 2020-09-29 山东大学 一种滚动轴承健康状态在线评估方法及系统

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