JP2003053528A

JP2003053528A - 半田溶液の管理方法及び半田付け方法

Info

Publication number: JP2003053528A
Application number: JP2001243177A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ishikawa; 真一石川
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】半田の溶融温度の上昇を抑制することができ
る半田溶液の管理方法及び半田付け方法を提供する。【解決手段】コイル装置は、絶縁膜により絶縁被覆さ
れた銅からなる導電体と、電極とを備えている。そし
て、導電体の端部を電極に巻き付け、導電体の端部及び
電極を半田溶液に浸漬させる。半田溶液は、錫を主成分
とし、銅を含有する無鉛半田を溶融させ、半田溶液中の
銅成分を４重量％以下に維持する。半田溶液中の銅成分
の含有量が上昇したら、半田溶液中に、銅成分が４重量
％以下の半田棒を投入し、この半田棒を溶融させること
により、半田溶液中の銅成分を４重量％以下に維持す
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、半田溶液の管理方
法及び半田付け方法に関し、詳しくは、半田の溶融温度
の上昇を抑制する半田溶液の管理方法及び半田付け方法
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、銅線のような導電体にポリウレタンのような
絶縁膜が被覆されている。そして、この巻線の端末を電
極に半田付けすることにより、巻線と電極とが接続され
ている。巻線の端末と電極との半田付けは、例えば、半
田が溶融された溶融半田槽に、巻線の端末と電極とを浸
漬させて巻線の絶縁膜を溶融し、巻線の導電体の端末と
電極とを半田により接続させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、巻線の絶縁
膜を溶融し、巻線の導電体の端末と電極とを半田により
接続させているので、半田溶液中に、例えば、導電体を
構成する銅（Ｃｕ）が溶融する。このため、多数の電気
部品について、その導電体の端末と電極との半田付けを
連続的に行うと、半田溶液中に多くの銅が溶融して半田
溶液中の銅成分の割合が増加し、半田の溶融温度（液相
温度）が上昇してしまう。このように、半田の溶融温度
が上昇すると、半田の溶融温度と、半田付け作業時の半
田溶液の温度（実作業温度）との温度差が小さくなり、
半田溶液中に、例えば、酸化カス（ドロス）のような浮
遊物質が発生しやすくなる。この結果、半田付けに必要
な半田の消費量が増加してしまう。さらに、半田溶液中
のドロスの除去や半田槽の清掃を頻繁に行わなければな
らず、半田槽の保守に費やす時間及び費用が増加してし
まう。

【０００４】特に、半田に無鉛半田を用いた場合には、
実作業温度を半田の溶融温度よりあまり高くない温度、
例えば、溶融温度より３０℃〜５０℃程度高い温度にす
ることが好ましく、その溶融温度と実作業温度との温度
差が小さくなる。例えば、Ｓｎ−１Ａｇ−４Ｃｕからな
る無鉛半田の溶融温度は３５９℃であり、実作業温度は
約４００℃である。このように、半田に無鉛半田を用い
た場合には、その溶融温度と実作業温度との温度差が小
さくなり、溶融温度が上昇するとドロスが発生しやすく
なる。

【０００５】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、半田の溶融温度の上昇を抑制することができる
半田溶液の管理方法及び半田付け方法を提供することを
目的とする。また、本発明は、継続的に半田付け可能な
半田溶液の管理方法及び半田付け方法を提供することを
目的とする。さらに、半田付けに必要な半田消費量の増
加を抑制することができる半田溶液の管理方法及び半田
付け方法を提供することを目的とする。また、本発明
は、半田槽の保守に費やす時間及び費用を抑えることが
できる半田溶液の管理方法及び半田付け方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる半田溶液の管理方法
は、少なくとも一方に銅を含む部材の半田付けに用いら
れ、錫を主成分とし、銅を含有する半田を溶融させた半
田溶液の管理方法であって、前記半田溶液の銅成分を前
記半田の溶融温度が上昇することを抑制可能な含有量に
維持する、ことを特徴とする。

【０００７】この構成によれば、半田溶液の銅成分を半
田の溶融温度が上昇することを抑制可能な含有量に維持
しているので、半田の溶融温度が上昇しなくなる。この
ため、半田溶液中に、ドロスのような浮遊物質が発生し
にくくなり、継続的に半田付けすることができる。ま
た、半田付けに必要な半田消費量の増加を抑制すること
できる。さらに、半田溶液中のドロスの除去や半田槽の
清掃を行う頻度が減り、半田槽の保守に費やす時間及び
費用を抑えることができる。

【０００８】前記半田溶液中の銅成分を４重量％以下に
維持することが好ましい。半田溶液中の銅成分を４重量
％以下に維持することにより、半田の溶融温度が上昇し
なくなる。前記半田として、例えば、無鉛半田を用いる
ことが好ましい。

【０００９】前記半田溶液中に、例えば、銅成分が４重
量％以下の新たな半田溶液を追加することにより、半田
溶液中の銅成分が４重量％以下に維持される。また、前
記半田溶液中に、例えば、銅成分が４重量％以下の半田
棒を投入し、該半田棒を溶融させることにより、半田溶
液中の銅成分が４重量％以下に維持される。

【００１０】本発明の第２の観点にかかる半田付け方法
は、少なくとも一方に銅を含む、導電体と電極とを、半
田を溶融させた半田溶液に浸漬して、前記導電体と前記
電極とを接続する半田付け方法であって、上記第１の観
点にかかる半田溶液の管理方法により管理された半田溶
液に、前記導電体と前記電極とを浸漬する、ことを特徴
とする。

【００１１】この構成によれば、半田の溶融温度が上昇
しなくなる。また、半田溶液中に、ドロスのような浮遊
物質が発生しにくくなり、継続的に半田付けすることが
できる。さらに、半田付けに必要な半田消費量の増加を
抑制することできる。また、半田溶液中のドロスの除去
や半田槽の清掃を行う頻度が減り、半田槽の保守に費や
す時間及び費用を抑えることができる。

【００１２】前記導電体は、例えば、絶縁膜に被覆され
ている。そして、前記導電体と前記電極とを前記半田溶
液に浸漬させることにより、前記絶縁膜を溶融するとと
もに、前記導電体と前記電極とが半田で接続される。

【００１３】前記導電体は、例えば、銅から構成され、
該導電体と前記電極とが接続される。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。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の半田
溶液の管理方法及び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、錫（Ｓｎ）を主成分とし、
銅を含有する無鉛半田で接続する場合を例に説明する。

【００１５】まず、本発明に用いるコイル装置について
説明する。図１にコイル装置の概略図を示す。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。そして、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に接続されている。

【００１６】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としては、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。

【００１７】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ている。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（Ｃｕ）の溶融メッキ膜ま
たは電気メッキ膜から構成されている。下地メッキ膜９
の膜厚は、例えば、６０μｍに形成されている。表面メ
ッキ膜１０は、例えば、錫（Ｓｎ）を主成分とする溶融
または電気メッキ膜、例えば、Ｓｎ（１００％）、Ｓｎ
−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−ニッケル（Ｎｉ）から構成されて
いる。表面メッキ膜１０の膜厚は、例えば、３〜６μｍ
に形成されている。

【００１８】次に、以上のように構成された、複数のコ
イル装置１について、その巻線２の端末部２ａを電極５
に連続して半田で接続する場合を例に、半田溶液の管理
方法及び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Ｓｎを主成分とし、銅を含有する無鉛半田
が溶融された溶融半田槽に、巻線２と電極５とを浸漬
し、巻線２と電極５とを半田付けする場合について説明
する。また、溶融半田槽に、コイル装置１の巻線２と電
極５とを所定時間浸漬させた後、次のコイル装置１の巻
線２と電極５とを所定時間浸漬させることにより、継続
的に巻線２と電極５との半田付け（コイル装置１の生
産）が行なわれる。

【００１９】まず、溶融半田槽内に、銅成分が４重量％
以下に設定された無鉛半田の溶融液を収容する。本実施
の形態では、Ｓｎ＋１Ａｇ＋４Ｃｕからなる成分の無鉛
半田と、Ｓｎ＋１Ａｇ＋０．５Ｃｕからなる成分の無鉛
半田とを、約１：１の割合で混合し、銅成分が約２重量
％のＳｎ＋１Ａｇ＋２Ｃｕからなる成分の無鉛半田を収
容し、所定の温度、例えば、４１０℃に設定した。

【００２０】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漬時間浸漬させ
る。溶融半田槽内への浸漬時間は、巻線２の絶縁膜７が
溶融され、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の構成金属である錫とが半田成
分と合金を形成することが可能な時間、例えば、３秒間
行う。このように、巻線２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することにより、巻線２の
端末部２ａと電極５とが良好な接続状態で接続される。
そして、溶融半田槽内に巻線２の端末部２ａ及び電極５
を所定時間浸漬させた後、巻線２の端末部２ａ及び電極
５を溶融半田槽から引き上げる。これにより、巻線２と
電極５との半田付け（一のコイル装置１の生産）が終了
する。

【００２１】続いて、新たなコイル装置１についても同
様に、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漬時間浸漬し、巻線２の端末部
２ａと電極５とを良好な接続状態で接続させた後、巻線
２の端末部２ａ及び電極５を溶融半田槽から引き上げ
る。このような処理を連続して行うことにより、継続的
に巻線２と電極５との半田付け（コイル装置１の生産）
が行なわれる。

【００２２】ここで、巻線２と電極５との半田付けは、
巻線２の絶縁膜７を溶融し、巻線２の導電体６の端末と
電極５とを半田により接続させているので、半田溶液中
に、導電体６を構成する銅（Ｃｕ）が溶融してしまう。
このため、多数のコイル装置１の巻線２と電極５との半
田付けを連続的に行うと、半田溶液中に多くの銅が溶融
して半田溶液中の銅成分の割合が増加する。半田溶液中
の銅成分の割合が上昇すると、半田の溶融温度（液相温
度）が上昇してしまい、酸化カス（ドロス）のような浮
遊物質が発生しやすくなる。このため、本発明の半田溶
液の管理方法により、半田溶液の銅成分を、半田の溶融
温度が上昇することを抑制可能な含有量、例えば、４重
量％以下に維持する。

【００２３】図４は、本発明の半田溶液の管理方法を説
明するためのコイル装置１の生産台数と半田溶液中の銅
成分の重量％との関係を示すグラフである。図４に示す
ように、コイル装置１を所定台数、例えば、約１０００
台生産する毎に、半田溶液中の銅成分の含有量を低下さ
せる処理を行い、半田溶液中の銅成分の含有量を４重量
％以下に維持している。

【００２４】半田溶液中の銅成分の含有量を低下させる
処理は、半田溶液中に、銅成分が４重量％以下、例え
ば、約２重量％の半田棒を投入し、この半田棒を半田溶
液に溶融させることにより、半田溶液中の銅成分を４重
量％以下に維持する。このように、半田溶液中に固体の
半田棒を投入するだけで半田溶液中の銅成分の含有量を
４重量％以下に維持できるので、半田溶液の管理が容易
になる。半田棒の銅成分の含有量は、維持する半田溶液
中の銅成分の含有量以下（本実施の形態では４重量％以
下）であればよいが、半田溶液中の銅成分を４重量％以
下に確実に維持するために、３重量％以下であることが
好ましい。また、半田棒の投入量は半田溶液の温度が大
きく変化しない程度の量であることが好ましい。

【００２５】このように、半田溶液中の銅成分の含有量
を管理範囲内（４重量％以下）に維持することにより、
半田の溶融温度の上昇を抑制することができる。このた
め、、継続的に巻線２と電極５との半田付け（コイル装
置１の生産）を行っても、半田溶液中のドロスの発生を
抑制することができる。

【００２６】本発明の効果を確認するため、所定台数の
コイル装置１を連続して生産した場合について、半田溶
液中のドロスの発生量を測定したところ、半田溶液中の
銅成分を４重量％以下に維持することにより、半田溶液
中のドロスの発生量を大幅に減少できることを確認し
た。このように、半田溶液中のドロスの発生量を減少さ
せることができるので、半田付けに必要な半田消費量の
増加を抑制することができる。また、半田槽の保守に費
やす時間及び費用を抑えることができる。

【００２７】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９０％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、銅を侵食しやすい。このような銅を侵食しやすい無
鉛半田を用いた半田付けを行う場合に本発明は特に有効
である。

【００２８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、半田溶液の銅成分を半田の溶融温度が上昇すること
を抑制可能な含有量、例えば、４重量％以下に維持して
いるので、半田の溶融温度の上昇を抑制することができ
る。このため、半田溶液中のドロスの発生量を抑制する
ことができ、継続的に半田付けすることができる。ま
た、半田付けに必要な半田消費量の増加を抑制すること
できる。さらに、半田溶液中のドロスの除去や半田槽の
清掃を行う頻度が減り、半田槽の保守に費やす時間及び
費用を抑えることができる。

【００２９】本実施の形態によれば、半田溶液中に、銅
成分が４重量％以下の固体である半田棒を投入すること
により、半田溶液中の銅成分を４重量％以下に維持して
いるので、半田溶液中に含まれる銅成分の含有量の管理
が容易になる。

【００３０】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。

【００３１】上記実施の形態では、半田溶液の銅成分を
４重量％以下に維持する場合を例に本発明を説明した
が、半田溶液の銅成分を半田の溶融温度が上昇すること
を抑制可能な含有量に維持していればよく、半田の種
類、巻線２の導電体６の径によっては、半田溶液の銅成
分を６重量％以下に維持してもよい。

【００３２】上記実施の形態では、コイル装置１の生産
台数に応じて、半田溶液中に半田棒を投入し、半田溶液
中の銅成分の含有量を低下させる場合を例に本発明を説
明したが、例えば、半田溶液中の銅成分の含有量が３．
５％になったところで半田溶液中に半田棒を投入するよ
うに、半田溶液中の銅成分の含有量に応じて、半田溶液
中の銅成分の含有量を低下させてもよい。

【００３３】上記実施の形態では、半田溶液中に、銅成
分が４重量％以下の半田棒を投入し、この半田棒を溶融
させることにより、半田溶液中の銅成分を４重量％以下
に維持する場合を例に本発明を説明したが、例えば、半
田溶液中に、銅成分が４重量％以下の新たな半田溶液を
追加してもよい。この場合にも、半田溶液中の銅成分を
４重量％以下に維持することができる。

【００３４】上記実施の形態では、Ｓｎ＋１Ａｇ＋２Ｃ
ｕ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、錫を主成分とし、銅を含有する半田であれ
ばよい。

【００３５】上記実施の形態では、巻線２として、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ＵＥＷ線を用いた場合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５（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
５（ｂ）に示すように、巻線２は、Ｓ−ＵＥＷ線３１
を、例えば、テトロン膜のような被覆膜３２で被覆した
ものであってもよい。さらに、図５（ｃ）に示すよう
に、巻線２は、ポリエステル膜のような被覆膜３３で被
覆されたＳ−ＵＥＷ線３１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、
ＴＩＷ線のように、これら以外の巻線であってもよい。

【００３６】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
浸漬させた場合を例に本発明を説明したが、電極５と巻
線２との少なくとも一方に銅を含む部材を有するもので
あればよく、他の電気部品に用いることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半田の溶融温度の上昇を抑制することができる。

【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溶液の管理方法を説
明するための、コイル装置の生産台数と半田溶液中の銅
成分の重量％との関係を示すグラフである。

【図５】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。

【符号の説明】

１コイル装置２巻線２ａ端末部５電極６導電体７絶縁膜８芯線９下地メッキ膜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）Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０６Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０６Ｊ５１２５１２Ｃ // Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０ＡＣ２２Ｃ 13/00 Ｃ２２Ｃ 13/00 Ｂ２３Ｋ 101:36 Ｂ２３Ｋ 101:36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方に銅を含む部材の半田付け
に用いられ、錫を主成分とし、銅を含有する半田を溶融
させた半田溶液の管理方法であって、前記半田溶液の銅成分を前記半田の溶融温度が上昇する
ことを抑制可能な含有量に維持する、ことを特徴とする
半田溶液の管理方法。
【請求項２】前記半田溶液中の銅成分を４重量％以下に
維持する、ことを特徴とする請求項１に記載の半田溶液
の管理方法。
【請求項３】前記半田に無鉛半田を用いる、ことを特徴
とする請求項１または２に記載の半田溶液の管理方法。
【請求項４】前記半田溶液中に、銅成分が４重量％以下
の新たな半田溶液を追加することにより、半田溶液中の
銅成分を４重量％以下に維持する、ことを特徴とする請
求項２または３に記載の半田溶液の管理方法。
【請求項５】前記半田溶液中に、銅成分が４重量％以下
の半田棒を投入し、該半田棒を溶融させることにより、
半田溶液中の銅成分を４重量％以下に維持する、ことを
特徴とする請求項２または３に記載の半田溶液の管理方
法。
【請求項６】少なくとも一方に銅を含む、導電体と電極
とを、半田を溶融させた半田溶液に浸漬して、前記導電
体と前記電極とを接続する半田付け方法であって、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半田溶液の管理
方法により管理された半田溶液に、前記導電体と前記電
極とを浸漬する、ことを特徴とする半田付け方法。
【請求項７】前記導電体は絶縁膜に被覆され、前記導電
体と前記電極とを前記半田溶液に浸漬させることによ
り、前記絶縁膜を溶融するとともに、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６に
記載の半田付け方法。
【請求項８】前記導電体は銅から構成され、該導電体と
前記電極とを接続する、ことを特徴とする請求項６また
は７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６乃至８のいずれか１項に記載の半田付け方法。