JP2002185118A

JP2002185118A - 半田付け方法

Info

Publication number: JP2002185118A
Application number: JP2000379955A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ishikawa; 真一石川
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】電極の表面が侵食されず、導電体と電極とを
良好に接続することができる半田付け方法を提供する。【解決手段】コイル装置１は、導電体と導電体を被覆
する絶縁膜とから構成された巻線２と、電極５とを備え
ている。電極にはニッケルメッキ膜からなる表面メッキ
膜が０．５μｍ以上の厚さに形成されている。そして、
ニッケルメッキ膜が侵食されず、かつ絶縁膜を溶融さ
せ、導電体の構成金属と電極の構成金属とが半田成分と
合金を形成可能な半田温度及び浸積時間で、導電体と電
極とを接続させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極と導電体とを
半田で接続する半田付け方法に関し、詳しくは、少なく
とも一方が絶縁膜により被覆された電極と導電体とを半
田で接続する半田付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トランス、リアクトルのような電気部品
の巻線は絶縁膜により被覆された導電体から構成され、
この導電体の端末が絶縁体に埋め込まれた電極に半田付
けにより接続されている。半田付けは、半田が溶融され
た溶融半田槽に導電体の端末と電極とを浸積させて絶縁
膜を溶融し、導電体の端末と電極とを半田により接続さ
せる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような半田付け
は、絶縁膜を溶融して、導電体の端末と電極とを接続す
ることから、十分な半田温度で十分な浸積時間が必要に
なる。例えば、半田に、Ｓｎ＋１Ａｇ＋４Ｃｕからなる
成分の無鉛半田を用いた場合、半田温度が３５９℃以上
で数秒以上の浸積時間をとらないと、導電体の端末と電
極との接続が悪くなってしまう。

【０００４】また、導電体の端末と電極とを良好に接続
するためには、高温かつ長期間の半田付けが必要にな
る。このため、電極表面が半田付けにより受ける熱によ
って侵食され、電極の径（線径）が減少してしまう。

【０００５】図１１に電極の断面構造を示す。図１１に
示すように、電極５１は、鉄からなる芯線５２と、銅か
らなる下地メッキ膜５３と、錫からなる表面メッキ膜５
４とから構成されている。このような電極５１を半田温
度３５９℃〜４２０℃、浸積時間１秒〜１０秒の条件で
半田付けを行い、電極５１の線径の変化を測定した。測
定結果を図１２に示す。図１２では、線径が増加した場
合を＋で示し、線径が増減しない場合を±で示し、線径
が減少した場合（電極５１が侵食された場合）を−で示
す。

【０００６】図１２に示すように、半田温度が３５９℃
で浸積時間が５秒以上、３７０℃で４秒以上、３８０℃
で２秒以上、３９０℃以上で１秒以上の溶融半田槽への
浸積により、電極５１の線径が減少してしまう。

【０００７】また、表面メッキ膜５４に、銅を含む錫
（錫＋銅１．２％）を用いた場合について、同様に半田
温度３５９℃〜４２０℃、浸積時間１秒〜１０秒の条件
で半田付けを行い、電極５１の線径の変化を測定した。
測定結果を図１３に示す。図１３に示すように、半田温
度が３５９℃での浸積時間が４秒以上、３７０℃での３
秒以上、３８０℃での２秒以上、３９０℃での１秒以上
の溶融半田槽への浸積により、電極５１の線径が減少し
てしまう。

【０００８】このように、電極５１の線径が減少（表面
メッキ膜５４が侵食）すると、下地メッキ膜５３や、芯
線５２が露出してしまう。下地メッキ膜５３や、芯線５
２が露出すると、露出した部分が酸化しやすくなる。そ
の結果、配線基板に半田接続する際の半田濡れ性が悪く
なるという問題があった。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、電極の表面が侵食されず、導電体と電極とを良
好に接続することができる半田付け方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半田付け方法は、少なくとも一方が絶縁
膜により被覆された導電体と電極とを半田で接続する半
田付け方法であって、前記電極が侵食されず、かつ前記
絶縁膜を溶融させ、前記導電体の構成金属と前記電極の
構成金属とが半田成分と合金を形成可能な条件で、前記
導電体と前記電極とを半田で接続する、ことを特徴とす
る。

【００１１】この構成によれば、導電体の構成金属と電
極の構成金属とが半田成分と合金を形成するので、導電
体と電極とを良好に接続することができる。また、半田
付けにおいて、電極の侵食が防止される。この結果、配
線基板に半田接続する際の半田濡れ性を改善することが
できる。

【００１２】前記電極はニッケルメッキ膜により被覆さ
れていることが好ましい。電極がニッケルメッキ膜によ
り被覆されていると、半田付けにおいて、電極が侵食さ
れにくくなる。前記ニッケルメッキ膜は前記電極の表面
に０．５μｍ以上の厚さに形成されていることが好まし
い。電極の表面にニッケルメッキ膜が０．５μｍ以上の
厚さに形成されていると、半田の温度が高い場合にも電
極が侵食されにくくなる。

【００１３】前記導電体と前記電極とを溶融半田槽に浸
積させることにより、前記導電体と前記電極とが半田に
より接続される。前記半田付けを、前記絶縁膜及び前記
半田が溶融可能な温度に加熱して行う。また、前記半田
としては、例えば、錫を主成分とする無鉛半田が用いら
れる。

【００１４】前記半田付けを半田温度が３５９℃〜４２
０℃、接続時間が１秒〜１０秒であって、前記導電体の
構成金属と前記電極の構成金属とが半田成分と合金を形
成可能な半田温度及び接続時間で行うことが好ましい。
このような半田温度及び接続時間で行うと、電極が侵食
されず、かつ絶縁膜を溶融させ、導電体と電極とを良好
に接続することができる。

【００１５】少なくとも前記導電体は前記絶縁膜により
被覆されていることが好ましい。また、前記導電体は、
例えば、電気部品の巻線であり、該巻線の端子が前記電
極に接続される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の半田
付け方法について説明する。本実施の形態では、図１に
示す電気部品（コイル装置）の巻線（導電体）と電極と
を半田で接続する場合を例に説明する。

【００１７】図１に示すように、コイル装置１は、巻線
２を保持するボビン３と、ボビン３のフランジ４に固着
されたピン状の電極５とを備えている。巻線２がボビン
３に巻き付けられ、その端末部２ａが電極５に接続され
る。

【００１８】図２に巻線２の断面構造を示す。図２に示
すように、巻線２は、導電体６と導電体６を被覆する絶
縁膜７とから構成されている。巻線２には、例えば、導
電体６に銅、絶縁膜７にポリウレタン、からなるポリウ
レタンエナメルワイヤー（ＵＥＷ線）が用いられてい
る。

【００１９】図３に電極５の断面構造を示す。図３に示
すように、電極５は、芯線８と、芯線８を被覆する下地
メッキ膜９と、下地メッキ膜９を被覆する表面メッキ膜
１０とから構成されている。芯線８は導電性材料からな
る芯材から構成される。芯材としては、例えば、鋼線、
銅線、合金線等が用いられている。下地メッキ膜９は導
電性材料、例えば、銅から構成されている。表面メッキ
膜１０はニッケルメッキ膜から構成されている。このよ
うに、電極５にはニッケルメッキ膜が被覆されているの
で、従来のような錫からなるメッキ膜が被覆されている
場合に比べて耐熱性が向上し、高温下にさらされても腐
食されにくくなる。また、表面メッキ膜１０（ニッケル
メッキ膜）の膜厚は０．５μｍ以上形成されている。

【００２０】次に、以上のように構成されたコイル装置
１について、巻線２の端末部２ａを電極５に半田で接続
する半田付け方法について説明する。本実施の形態で
は、半田に錫（Ｓｎ）を主成分とする無鉛半田（Ｓｎ＋
１Ａｇ＋４Ｃｕからなる成分の無鉛半田）が溶融された
溶融半田槽に、巻線２と電極５とを浸積して両者を半田
付けする場合を例に説明する。

【００２１】まず、電極５に巻線２の端末部２ａを巻き
付ける。また、溶融半田槽を、絶縁膜７及び無鉛半田が
溶融可能な温度である所定の半田温度、例えば、絶縁膜
７の構成材料であるポリウレタンの融点以上であって、
Ｓｎ＋１Ａｇ＋４Ｃｕからなる成分の無鉛半田の溶融温
度である３５９℃以上に加熱する。次に、巻線２の端末
部２ａが巻き付けられた電極５を溶融半田槽内に所定の
浸積時間だけ浸積させる。巻線２の端末部２ａを溶融半
田槽内に浸積することにより、端末部２ａの絶縁膜７が
溶融される。

【００２２】ここで、半田温度及び浸積時間を、電極５
の表面メッキ膜１０（ニッケルメッキ膜）が侵食されな
い条件に設定する。さらに、半田温度及び浸積時間を、
巻線２の導電体６の構成金属である銅と、表面メッキ膜
１０（電極５）の構成金属であるニッケルとが半田成分
と合金を形成可能な条件に設定する。以下、このような
条件となる半田温度及び浸積時間について説明する。

【００２３】図４は、所定の半田温度及び浸積時間で、
巻線２と電極５とを溶融半田槽に浸積させた場合の巻線
２と電極５との接続状態を示した表である。具体的に
は、巻線２と電極５とを半田温度が３５９℃〜４２０℃
の溶融半田槽に、浸積時間が１秒〜１０秒浸積させた条
件で、巻線２と電極５との接続状態が良好か否かについ
ての評価結果を示している。図４では、接続状態が良好
な場合を○で示し、接続状態が不良な場合を×で示す。
また、半田濡れ性が悪くなる場合を△及び▽で示す。

【００２４】図４に示すように、半田温度が３５９℃で
浸積時間が６秒〜１０秒、３７０℃で５秒〜１０秒、３
８０℃で４秒〜１０秒、３９０℃で３秒〜１０秒、４０
０℃で２秒〜９秒、４１０℃で１秒〜８秒、４２０℃で
１秒〜７秒の溶融半田槽への浸積により、巻線２と電極
５との接続状態が良好になる。また、これ以外の条件で
の溶融半田槽への浸積では、巻線２と電極５との接続状
態が良好とならない。

【００２５】図５に、このような関係の概念を示す。図
５に示すように、半田温度が低温かつ浸積時間が短い場
合には、巻線２と電極５との接続状態が不良（接続不良
領域）になる。そして、半田温度を高温かつ浸積時間を
長くすることにより、半田濡れ性が悪くなる状態（半田
濡れ不足限界ライン）を経て、巻線２と電極５との接続
状態が良好（接続良好領域）になる。さらに、半田温度
を高温かつ浸積時間を長くすることにより、半田濡れ性
が悪くなる状態（半田濡れすぎ限界ライン）を経て、巻
線２と電極５との接続状態が不良（接続不良領域）にな
る。このため、巻線２と電極５とを良好に接続するため
には、半田付け条件を接続良好領域内の条件にすればよ
い。

【００２６】また、図６は、所定の半田温度及び浸積時
間で、巻線２と電極５とを溶融半田槽に浸積させた場合
の電極５の線径の変化（増減）を示す。具体的には、巻
線２と電極５とを半田温度が３５９℃〜４２０℃の溶融
半田槽に、浸積時間が１秒〜１０秒浸積させた条件で、
電極５の線径が変化したか否かについての評価結果を示
している。図６では、線径が増加した場合を＋で示し、
線径が増減しない場合を±で示し、線径が減少した場合
（電極５が侵食された場合）を−で示す。

【００２７】なお、半田付けにより、巻線２の導電体６
の構成金属である銅と、電極５の表面メッキ膜１０の構
成金属であるニッケルとが半田成分と合金を形成する。
このため、半田付けにより、電極５の線径は増加する傾
向にある。ただし、電極５の線径が増加しなくても減少
しない（増減しない）程度であれば、電極５の芯線８や
下地メッキ膜９は露出しない。このため、図６中、＋及
び±で表される条件であれば、電極の侵食に関する問題
は生じない。

【００２８】図６に示すように、半田温度が３５９℃〜
４００℃で浸積時間が１秒〜１０秒、４１０℃で１秒〜
８秒、４２０℃で１秒〜８秒の溶融半田槽への浸積によ
り、電極５が侵食されない。また、半田温度が４１０℃
〜４２０℃で浸積時間が９秒〜１０秒の溶融半田槽への
浸積により、電極５が侵食される。

【００２９】図７に、このような関係の概念を示す。図
７に示すように、半田温度が低温の場合には電極５の表
面の侵食を防止することができる（非侵食領域）。そし
て、半田温度を高温かつ浸積時間を長くすることによ
り、電極５の線径が増減しない状態（侵食限界ライン）
を経て、電極５の表面が侵食される（侵食領域）。この
ため、電極５の表面の侵食を防止するには半田付け条件
を非侵食領域内の条件にすればよい。

【００３０】このため、半田付け条件を接続良好領域内
の条件（図５の接続良好領域）であって、非侵食領域内
の条件（図７の非侵食領域）にすれば、巻線２と電極５
とを良好に接続することができるとともに、電極５の表
面の侵食を防止することができる。図８に接続良好領域
かつ非侵食領域となる条件を○で示す。図８に示すよう
に、半田温度が３５９℃で浸積時間が６秒〜１０秒、３
７０℃で５秒〜１０秒、３８０℃で４秒〜１０秒、３９
０℃で３秒〜１０秒、４００℃で２秒〜９秒、４１０℃
で１秒〜８秒、４２０℃で１秒〜７秒の溶融半田槽への
浸積により、巻線２と電極５とを良好に接続することが
できるとともに、電極５の表面の侵食を防止することが
できる。

【００３１】このように、ニッケルメッキ膜からなる表
面メッキ膜１０が被覆された電極５と、巻線２の端末部
２ａとを、無鉛半田で半田付けする場合、半田温度が３
５９℃〜４２０℃、浸積時間が１秒〜１０秒であって、
巻線２の端末部２ａの導電体６の構成金属である銅と、
表面メッキ膜１０の構成金属であるニッケルとが半田成
分と合金を形成可能な半田温度及び浸積時間、すなわち
上記の条件で半田付けを行う。これにより、電極５が侵
食されず、巻線２の端末部２ａの絶縁膜７が溶融され、
巻線２と電極５とを良好な状態で接続することができ
る。

【００３２】ところで、環境対策などの一環により、鉛
を除いた成分からなる半田を用いる場合、錫の成分が多
い半田を用いることになる。例えば、鉛を含む半田の場
合には、錫を６３％、鉛を３７％含有するのに対し、鉛
成分を含まない半田の場合には、錫を９５％以上含有す
る。この錫は銅と反応しやすく、錫の含有量が増える
程、銅を侵食する。この侵食を最小限に抑えるために、
前述のように、電極５にはニッケルメッキ膜からなる表
面メッキ膜１０が被覆されている。このため、半田温度
が高くなっても電極５が侵食されにくい。従って、半田
温度を従来よりも高くすることができ、巻線２の端末部
２ａの導電体６の構成金属である銅と、表面メッキ膜１
０の構成金属であるニッケルとが半田成分と合金を形成
し、巻線２と電極５とを良好な状態で接続しやすくな
る。

【００３３】特に、表面メッキ膜１０のニッケルメッキ
膜のメッキ膜厚を０．５μｍ以上形成しているので、電
極５が侵食されやすい条件でも芯線８及び下地メッキ膜
９が露出されにくくなる。このため、表面メッキ膜１０
のニッケルメッキ膜のメッキ膜厚を０．５μｍ以上形成
することが好ましい。

【００３４】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、電極５が侵食されず、かつ巻線２の絶縁膜７を溶融
させ、巻線２の端末部２ａの導電体６の構成金属である
銅と、表面メッキ膜１０の構成金属であるニッケルとが
半田成分と合金を形成可能な条件（半田温度及び浸積時
間）で、巻線２と電極５とを半田で接続しているので、
巻線２と電極５とを良好に接続することができるととも
に、電極５の表面の侵食を防止することができる。

【００３５】本実施の形態によれば、電極５にニッケル
メッキ膜からなる表面メッキ膜１０が被覆されているの
で、半田温度が高くなっても電極５が侵食されにくい。
特に、表面メッキ膜１０のメッキ膜厚を０．５μｍ以上
形成すると、電極５が侵食されやすい条件でも芯線８及
び下地メッキ膜９が露出されにくくなる。

【００３６】なお、本発明は、上記の実施の形態に限ら
れず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に
適用可能な他の実施の形態について、説明する。

【００３７】上記実施の形態では、単一の導電体６と導
電体６を被覆する絶縁膜７とから構成された巻線２（Ｕ
ＥＷ線）を例に本発明を説明したが、巻線２は単線に限
定されるものではなく、例えば、図９（ａ）に示すよう
に、巻線２は複数のＵＥＷ線から構成されたＳ−ＵＥＷ
線３１であってもよい。また、図９（ｂ）に示すよう
に、巻線２は、Ｓ−ＵＥＷ線３１を、例えば、テフロン
（登録商標）膜のような被覆膜３２で被覆したＵＳＴＣ
線３３であってもよい。さらに、図９（ｃ）に示すよう
に、巻線２は、ＵＳＴＣ線３３をポリエステル膜３４で
被覆し、このポリエステル膜３４上を、例えばポリアミ
ド膜３５で被覆したＴＥＸ線３６であってもよい。ま
た、これら以外であってもよい。これらの巻線２であっ
ても、電極５が侵食されず、導電体６と電極５とを良好
に接続することができる。

【００３８】上記実施の形態では、半田にＳｎ＋１Ａｇ
＋４Ｃｕからなる成分の無鉛半田を用いた場合を例に本
発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、他の成分からなる半田を用いてもよい。この場
合、表面メッキ膜１０（ニッケルメッキ膜）が侵食され
ず、かつ絶縁膜７を溶融させ、巻線２の端末部２ａの導
電体６の構成金属と、電極５の構成金属とが半田成分と
合金を形成可能な半田温度及び浸積時間で、巻線２の導
電体６と電極５とを接続させればよく、用いられる半田
の種類によって最適な半田温度及び浸積時間は変化す
る。

【００３９】いずれの場合でも、良好に半田付けを行う
ためには、図１０に示すように、半田温度をＸ、浸積時
間（半田付け時間）をＹにとった場合、低温かつ長時間
（図１０の左下）と、高温かつ短時間（図１０の右上）
とを結ぶ一次関数ｙ＝ａｘ＋ｂを軸として所定の広がり
ｃで定義される領域内の条件で半田付けを行う必要があ
る。定数ａ、ｂ、及び広がりｃは、半田付けの対象及び
半田の種類の組み合わせに応じて、実験等により設定さ
れる。

【００４０】上記実施の形態では、電極５の表面にニッ
ケルメッキ膜（表面メッキ膜１０）を０．５μｍ以上の
厚さに形成した場合を例に本発明を説明したが、表面メ
ッキ膜１０は半田温度及び浸積時間での溶融半田槽への
浸積により、芯線８及び下地メッキ膜９が露出されない
膜厚を有していればよく、例えば、表面メッキ膜１０の
膜厚は０．５μｍより薄くてもよい。また、表面メッキ
膜１０はニッケルメッキ膜に限定されるものではなく、
他の材料から構成された薄膜であってもよい。この場
合、表面メッキ膜１０に用いられる薄膜は耐熱性に優れ
た、導電性のある材料から構成されていることが好まし
い。

【００４１】上記実施の形態では、巻線２の導電体６が
絶縁膜７により被覆されている場合を例に本発明を説明
したが、導電体６と電極５との少なくとも一方が絶縁膜
により被覆されていればよく、例えば、電極５が絶縁膜
により被覆されている場合であってもよい。また、導電
体６と電極５との双方が絶縁膜により被覆されている場
合であってもよい。

【００４２】上記実施の形態では、巻線２を有するコイ
ル装置１の電極５と巻線２の端末部２ａを溶融半田槽に
浸積させた場合を例に本発明を説明したが、導電体６と
電極５とを半田で接続するものであればよく、他の電気
部品に用いることが可能である。また、溶融半田槽に浸
積させる場合の他、例えば、半田を塗布または付着させ
た後、加熱処理を行う場合であってもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極の表面が侵食されず、導電体と電極とを良好に接続
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のコイル装置の概略図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態の巻線の断面構造を示した
模式図である。

【図３】本発明の実施の形態の電極の断面構造を示した
模式図である。

【図４】本発明の実施の形態の半田温度、浸積時間と、
巻線と電極との接続状態との関係を示した表である。

【図５】本発明の実施の形態の巻線と電極との接続状態
の概念を示す模式図である。

【図６】本発明の実施の形態の半田温度、浸積時間と、
電極の線径との状態の関係を示した表である。

【図７】本発明の実施の形態の電極表面の侵食状態の概
念を示す模式図である。

【図８】本発明の実施の形態の良好な半田付け条件を示
す模式図である。

【図９】他の実施の形態の巻線の断面構造を示した模式
図である。

【図１０】半田温度と浸積時間との関係を示したグラフ
である。

【図１１】従来の電極の断面構造を示した模式図であ
る。

【図１２】従来の半田温度、浸積時間と、電極の線径の
状態との関係を示した表である。

【図１３】従来の半田温度、浸積時間と、電極の線径の
状態との関係を示した表である。

【符号の説明】

１コイル装置２巻線５電極６導電体７絶縁膜１０表面メッキ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 31/02 ３１０Ｂ２３Ｋ 31/02 ３１０Ｆ // Ｂ２３Ｋ 101:36 101:36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が絶縁膜により被覆された
導電体と電極とを半田で接続する半田付け方法であっ
て、前記電極が侵食されず、かつ前記絶縁膜を溶融させ、前
記導電体の構成金属と前記電極の構成金属とが半田成分
と合金を形成可能な条件で、前記導電体と前記電極とを
半田で接続する、ことを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】前記電極はニッケルメッキ膜により被覆さ
れている、ことを特徴とする請求項１に記載の半田付け
方法。
【請求項３】前記ニッケルメッキ膜は前記電極の表面に
０．５μｍ以上の厚さに形成されている、ことを特徴と
する請求項２に記載の半田付け方法。
【請求項４】前記導電体と前記電極とを溶融半田槽に浸
積させることにより、前記導電体と前記電極とを半田で
接続する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
１項に記載の半田付け方法。
【請求項５】前記半田付けを前記絶縁膜及び前記半田を
溶融可能な温度に加熱して行う、ことを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の半田付け方法。
【請求項６】前記半田に錫を主成分とする無鉛半田を用
いる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項
に記載の半田付け方法。
【請求項７】前記半田付けを半田温度が３５９℃〜４２
０℃、接続時間が１秒〜１０秒であって、前記導電体の
構成金属と前記電極の構成金属とが半田成分と合金を形
成可能な半田温度及び接続時間で行う、ことを特徴とす
る請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半田付け方
法。
【請求項８】少なくとも前記導電体は前記絶縁膜により
被覆されている、ことを特徴とする請求項１乃至７のい
ずれか１項に記載の半田付け方法。
【請求項９】前記導電体は電気部品の巻線であり、該巻
線の端子を前記電極に接続する、ことを特徴とする請求
項１乃至８のいずれか１項に記載の半田付け方法。