JP2003290911A - はんだ付け方法 - Google Patents
はんだ付け方法Info
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- JP2003290911A JP2003290911A JP2002102861A JP2002102861A JP2003290911A JP 2003290911 A JP2003290911 A JP 2003290911A JP 2002102861 A JP2002102861 A JP 2002102861A JP 2002102861 A JP2002102861 A JP 2002102861A JP 2003290911 A JP2003290911 A JP 2003290911A
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- heating means
- lead
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＢｉやＺｎを含む低融点無鉛はんだのはんだ
こてのような局部加熱手段によるはんだ付けを可能にす
る。 【解決手段】 ディスペンサ３によりペースト状のＢｉ
やＺｎを含む低融点無鉛はんだ２を供給しはんだこての
ような局部加熱手段１によりはんだ付けする。
こてのような局部加熱手段によるはんだ付けを可能にす
る。 【解決手段】 ディスペンサ３によりペースト状のＢｉ
やＺｎを含む低融点無鉛はんだ２を供給しはんだこての
ような局部加熱手段１によりはんだ付けする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無鉛はんだによるは
んだこてのような局部加熱手段によるはんだ付け方法に
関する。
んだこてのような局部加熱手段によるはんだ付け方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、はんだ付けで基板全体を一括して
行う場合ははんだ浴槽から溶融したはんだを噴流として
基板に吹き付けるフローないしウェーブ法と呼ばれるは
んだ付け、ペースト状はんだを印刷しその上の部品を載
せてからリフロー炉と呼ばれる連続炉により加熱溶融す
るリフロー炉法、気化剤の気化潜熱により溶融を行うベ
ーパーフェーズリフロー法などが使用されている。
行う場合ははんだ浴槽から溶融したはんだを噴流として
基板に吹き付けるフローないしウェーブ法と呼ばれるは
んだ付け、ペースト状はんだを印刷しその上の部品を載
せてからリフロー炉と呼ばれる連続炉により加熱溶融す
るリフロー炉法、気化剤の気化潜熱により溶融を行うベ
ーパーフェーズリフロー法などが使用されている。
【０００３】しかし部品の耐熱性や形状、寸法などによ
る工程上の事情や、一度はんだ付けした部品を一部だけ
修正する、部材の一部にだけ少量の部品をはんだ付けす
るなどの理由で局部加熱手段によるはんだ付け、たとえ
ばはんだこてのような局部加熱手段によるはんだ付けが
行われ、それにはヤニ入りはんだとよばれる中心部にフ
ラックスのはいった糸状のはんだが使用されている。
る工程上の事情や、一度はんだ付けした部品を一部だけ
修正する、部材の一部にだけ少量の部品をはんだ付けす
るなどの理由で局部加熱手段によるはんだ付け、たとえ
ばはんだこてのような局部加熱手段によるはんだ付けが
行われ、それにはヤニ入りはんだとよばれる中心部にフ
ラックスのはいった糸状のはんだが使用されている。
【０００４】一方、近年、Ｐｂの有毒性によりＰｂを含
まないはんだの使用が進んでいる。そのような無鉛はん
だとしてはＳｎ−３．５Ａｇを基礎とするＳｎ−Ａｇ−
Ｃｕ系のはんだやＳｎ−０．７５Ｃｕを基礎とするＳｎ
−Ｃｕ系のはんだが中心であり、これらの無鉛はんだは
いずれもヤニ入りの糸状はんだの加工は可能である。
まないはんだの使用が進んでいる。そのような無鉛はん
だとしてはＳｎ−３．５Ａｇを基礎とするＳｎ−Ａｇ−
Ｃｕ系のはんだやＳｎ−０．７５Ｃｕを基礎とするＳｎ
−Ｃｕ系のはんだが中心であり、これらの無鉛はんだは
いずれもヤニ入りの糸状はんだの加工は可能である。
【０００５】しかしながら、これらの無鉛はんだは融点
が高いという欠点がある。そのため融点の低い無鉛はん
だとしてＳｎ−ＡｇあるいはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金に
Ｂｉを添加した無鉛はんだやＳｎ−５８Ｂｉ共晶あるい
はＳｎ−９Ｚｎ共晶を基礎とした無鉛はんだの開発が行
われている。
が高いという欠点がある。そのため融点の低い無鉛はん
だとしてＳｎ−ＡｇあるいはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金に
Ｂｉを添加した無鉛はんだやＳｎ−５８Ｂｉ共晶あるい
はＳｎ−９Ｚｎ共晶を基礎とした無鉛はんだの開発が行
われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｂ
ｉやＺｎを含有する無鉛はんだは加工性が悪くて、中心
部にフラックスを封入した糸状のヤニ入りはんだの加工
が困難である。またＳｎ−Ｂｉ系あるいはＳｎ−Ｚｎ系
はんだは反応性が強く、酸化しやすいため更にはフラッ
クスの劣化が大きく、あるいは効力がでにくく糸状のヤ
ニ入りはんだでのはんだ付けは困難である。更に無鉛は
んだ特にＳｎ−Ｚｎ系はんだやＳｎ−Ｂｉ系はんだは濡
れ広がりが悪く、糸状のヤニ入りはんだでの接合部への
はんだ供給量の制御ないし、はんだ面積の制御は困難で
ある。
ｉやＺｎを含有する無鉛はんだは加工性が悪くて、中心
部にフラックスを封入した糸状のヤニ入りはんだの加工
が困難である。またＳｎ−Ｂｉ系あるいはＳｎ−Ｚｎ系
はんだは反応性が強く、酸化しやすいため更にはフラッ
クスの劣化が大きく、あるいは効力がでにくく糸状のヤ
ニ入りはんだでのはんだ付けは困難である。更に無鉛は
んだ特にＳｎ−Ｚｎ系はんだやＳｎ−Ｂｉ系はんだは濡
れ広がりが悪く、糸状のヤニ入りはんだでの接合部への
はんだ供給量の制御ないし、はんだ面積の制御は困難で
ある。
【０００７】また、はんだ自体が硬く熱源との接触性に
限界があり、糸状のヤニ入りはんだでは熱供給が劣り、
溶融性に問題が生ずる。
限界があり、糸状のヤニ入りはんだでは熱供給が劣り、
溶融性に問題が生ずる。
【０００８】本発明は上記低融点で無鉛の糸状ヤニ入り
はんだのはんだこてのような局部加熱手段によるはんだ
付けより生ずる課題を解決し低融点無鉛はんだのはんだ
こてのような局部加熱手段によるはんだ付けを可能にす
ることにある。
はんだのはんだこてのような局部加熱手段によるはんだ
付けより生ずる課題を解決し低融点無鉛はんだのはんだ
こてのような局部加熱手段によるはんだ付けを可能にす
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する手段
として、本発明ではＳｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ、また
はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−
Ｚｎ−ＢｉなどのＢｉやＺｎを含む低融点の無鉛はんだ
のはんだこてのような局部加熱手段によるはんだ付けを
はんだ合金粒とペースト状フラックスの混合物からなる
ペースト状はんだ（はんだペースト、クリームはんだ、
ソルダーペーストなどとも呼ばれる）をシリンダに充填
しピストンによりノズルから接合部に吐出すディスペン
サによる供給により行う。
として、本発明ではＳｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ、Ｓ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ、また
はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−
Ｚｎ−ＢｉなどのＢｉやＺｎを含む低融点の無鉛はんだ
のはんだこてのような局部加熱手段によるはんだ付けを
はんだ合金粒とペースト状フラックスの混合物からなる
ペースト状はんだ（はんだペースト、クリームはんだ、
ソルダーペーストなどとも呼ばれる）をシリンダに充填
しピストンによりノズルから接合部に吐出すディスペン
サによる供給により行う。
【００１０】これによりＢｉやＺｎを含有する無鉛はん
だのように加工性が悪く糸状のヤニ入りはんだの加工が
困難である、あるいいは反応性が強く、酸化しやす、あ
るいは糸状のヤニ入りはんだフラックスの劣化が大き
い、あるいは効力がでにくい、または濡れ広がりが悪
く、糸状のヤニ入りはんだでは接合部へのはんだ供給量
の制御ないし、はんだ面積の制御は困難である、あるい
ははんだ自体が硬く熱源との接触性に限界があり、糸状
のヤニ入りはんだでは熱供給が劣り、溶融性に問題が生
ずるなどの課題をもつ低融点無鉛はんだのはんだこての
ような局部加熱手段によるはんだ付けが可能となる。
だのように加工性が悪く糸状のヤニ入りはんだの加工が
困難である、あるいいは反応性が強く、酸化しやす、あ
るいは糸状のヤニ入りはんだフラックスの劣化が大き
い、あるいは効力がでにくい、または濡れ広がりが悪
く、糸状のヤニ入りはんだでは接合部へのはんだ供給量
の制御ないし、はんだ面積の制御は困難である、あるい
ははんだ自体が硬く熱源との接触性に限界があり、糸状
のヤニ入りはんだでは熱供給が劣り、溶融性に問題が生
ずるなどの課題をもつ低融点無鉛はんだのはんだこての
ような局部加熱手段によるはんだ付けが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１２】図１はディスペンサ３によりはんだ２を供
給し局部加熱手段１によりはんだ付けする方法の概念図
である。
給し局部加熱手段１によりはんだ付けする方法の概念図
である。
【００１３】部品４を基板電極５に固定しディスペンサ
３によりペースト状はんだ２を供給する。
３によりペースト状はんだ２を供給する。
【００１４】図には表面実装部品を示しているが挿入部
品でもよい。本発明では部品の形状はとくに限定はな
い。
品でもよい。本発明では部品の形状はとくに限定はな
い。
【００１５】図２はディスペンサの断面図でありペース
ト状はんだ２を保持するシリンダ６とそれを押し込むピ
ストン７およびペースト状はんだを吐出するノズル８を
基本構成要素として持つ。
ト状はんだ２を保持するシリンダ６とそれを押し込むピ
ストン７およびペースト状はんだを吐出するノズル８を
基本構成要素として持つ。
【００１６】局部加熱手段としては手はんだ作業ではは
んだこてが一般的であるが、はんだこて類似の熱供給の
ための棒状熱源、あるいは熱風、光ビーム、レーザなど
のビームによる加熱手段も利用できる。
んだこてが一般的であるが、はんだこて類似の熱供給の
ための棒状熱源、あるいは熱風、光ビーム、レーザなど
のビームによる加熱手段も利用できる。
【００１７】熱風以外の局部加熱手段でも予備ないしは
補助加熱のため熱風を併用することが好ましい。
補助加熱のため熱風を併用することが好ましい。
【００１８】熱風としては窒素を媒体とすることが好ま
しい。
しい。
【００１９】窒素の使用は酸化しやすい上記低温無鉛は
んだの酸化を抑制し、フラックスの効果を有効的にし、
濡れ性を向上させることに効果がある。
んだの酸化を抑制し、フラックスの効果を有効的にし、
濡れ性を向上させることに効果がある。
【００２０】はんだこてないしは棒状の加熱手段の熱源
としては金属あるいはセラミックの抵抗加熱体のほかに
高周波誘導加熱が有効である。
としては金属あるいはセラミックの抵抗加熱体のほかに
高周波誘導加熱が有効である。
【００２１】このさいこてのできるだけ先端に近い部分
に温度センサを設置し、温度を感知しながら熱供給を行
うことによりはんだ付け時の温度降下を小さくし温度回
復を早くすることが好ましい。
に温度センサを設置し、温度を感知しながら熱供給を行
うことによりはんだ付け時の温度降下を小さくし温度回
復を早くすることが好ましい。
【００２２】加熱とはんだ供給は機械により協調的、自
動的に行ういわゆるロボット化によるとより量産的であ
り、品質の安定、向上につながる。
動的に行ういわゆるロボット化によるとより量産的であ
り、品質の安定、向上につながる。
【００２３】光ビームとしてはハロゲンランプ光やキセ
ノンランプ光を光学系により収束させる方法がある。
ノンランプ光を光学系により収束させる方法がある。
【００２４】レーザとしては二酸化炭素レーザ、ＹＡＧ
レーザ、半導体レーザなどがあるがＹＡＧレーザがもっ
ともよく、ＹＡＧレーザの高調波などの変換光もよい。
レーザ、半導体レーザなどがあるがＹＡＧレーザがもっ
ともよく、ＹＡＧレーザの高調波などの変換光もよい。
【００２５】Ｓｎ−ＺｎないしはＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系は
んだはとくに反応性が高く、酸化しやすいいのではんだ
合金粒に酸化防止被膜を形成することが望ましい。
んだはとくに反応性が高く、酸化しやすいいのではんだ
合金粒に酸化防止被膜を形成することが望ましい。
【００２６】はんだ合金組成としてはたとえばＳｎ−Ａ
ｇ−Ｂｉ系はんだはＳｎ−３．５重量％Ａｇ共晶（融点
２２１℃）を基礎とするものでＡｇは０．５〜８重量％
で低温化のためのＢｉは１０重量％以下があげられる。
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系
３元共晶を基礎とするもので低温化、濡れ性改善のため
Ｂｉを特に添加したもので例として１〜４重量％Ａｇ、
０．５〜１．５重量％Ｃｕ、１０重量％以下Ｂｉがあげ
られる。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系あるいはＳｎ
−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系はんだは低融点化のため更にＩｎ
を１０重量％以下添加したものである。
ｇ−Ｂｉ系はんだはＳｎ−３．５重量％Ａｇ共晶（融点
２２１℃）を基礎とするものでＡｇは０．５〜８重量％
で低温化のためのＢｉは１０重量％以下があげられる。
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系
３元共晶を基礎とするもので低温化、濡れ性改善のため
Ｂｉを特に添加したもので例として１〜４重量％Ａｇ、
０．５〜１．５重量％Ｃｕ、１０重量％以下Ｂｉがあげ
られる。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系あるいはＳｎ
−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系はんだは低融点化のため更にＩｎ
を１０重量％以下添加したものである。
【００２７】Ｓｎ−Ｚｎ系はんだはＳｎ−９重量％Ｚｎ
共晶（融点１９８℃）を基礎としたもので、例としてＺ
ｎは５〜１０重量％である。更に低融点化などのために
Ｂｉ９重量％以下することがある。
共晶（融点１９８℃）を基礎としたもので、例としてＺ
ｎは５〜１０重量％である。更に低融点化などのために
Ｂｉ９重量％以下することがある。
【００２８】Ｓｎ−Ｂｉ系はんだはＳｎ−５８重量％Ｂ
ｉ共晶（融点１３９℃）を基礎としたもので、例として
Ｂｉは２５〜７２重量％があげられる。
ｉ共晶（融点１３９℃）を基礎としたもので、例として
Ｂｉは２５〜７２重量％があげられる。
【００２９】強度や信頼性改善のため特に３．０重量％
以下のＡｇを添加することもある。
以下のＡｇを添加することもある。
【００３０】なお上記合金には強度や信頼性等の特性改
善のためＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｎ、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇ
ａ、Ｇｅ、Ｐなどを微量添加する場合もある。
善のためＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｎ、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｂ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇ
ａ、Ｇｅ、Ｐなどを微量添加する場合もある。
【００３１】なお無鉛はんだとは不可避不純物として
０．１重量％以下、少なくとも０．２重量％以下しかＰ
ｂを含まないものをいう。
０．１重量％以下、少なくとも０．２重量％以下しかＰ
ｂを含まないものをいう。
【００３２】また合金コストからいうとＡｇを含むもの
はコストが高く、Ｓｎ−Ｚｎ系はこれらのなかでも低コ
ストで資源量も多く、しかも人体への悪影響も少なく有
利である。
はコストが高く、Ｓｎ−Ｚｎ系はこれらのなかでも低コ
ストで資源量も多く、しかも人体への悪影響も少なく有
利である。
【００３３】上記のようなＢｉあるいはＺｎを多量に含
み加工性が悪く硬いはんだ合金でも本発明のようにペー
スト状はんだでディスペンサ供給することによりはんだ
こてなどの棒状あるいは熱風、光ビームなどのビーム状
加熱手段のよるはんだ付けが可能となる。
み加工性が悪く硬いはんだ合金でも本発明のようにペー
スト状はんだでディスペンサ供給することによりはんだ
こてなどの棒状あるいは熱風、光ビームなどのビーム状
加熱手段のよるはんだ付けが可能となる。
【００３４】この場合Ｓｎ−Ｂｉ系あるいはＳｎ−Ｚｎ
系はんだの様に反応性が強く、酸化しやすものでも合金
自体が大気に曝されることがなくまた酸化防止膜形成な
どの対策がとりやすい。更に濡れ広がりが悪くても、接
合部へのはんだ供給量ないしははんだ塗布領域の制御で
補うことが可能となる。はんだペーストは流動性があり
熱源と接触性がよい、あるいは熱風、光ビームなどのビ
ーム状加熱手段では接触性の問題が生じないなど熱供給
の低下が防げ、溶融性の低下を抑制できる。
系はんだの様に反応性が強く、酸化しやすものでも合金
自体が大気に曝されることがなくまた酸化防止膜形成な
どの対策がとりやすい。更に濡れ広がりが悪くても、接
合部へのはんだ供給量ないしははんだ塗布領域の制御で
補うことが可能となる。はんだペーストは流動性があり
熱源と接触性がよい、あるいは熱風、光ビームなどのビ
ーム状加熱手段では接触性の問題が生じないなど熱供給
の低下が防げ、溶融性の低下を抑制できる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ＢｉやＺｎを含有する低温無鉛はんだのように加工
性が悪く糸状のヤニ入りはんだの加工が困難である、あ
るいは反応性が強く、酸化しやすい、あるいは糸状のヤ
ニ入りはんだフラックスの劣化が大きい、あるいは効力
がでにくい、または濡れ広がりが悪く、糸状のヤニ入り
はんだでは接合部へのはんだ供給量の制御ないし、はん
だ面積の制御は困難である、あるいははんだ自体が硬く
熱源との接触性に限界があり、糸状のヤニ入りはんだで
は熱供給が劣り、溶融性に問題が生ずるなどの課題をも
つ低融点無鉛はんだのはんだこてのような局部加熱手段
によるはんだ付けが可能となる。
ば、ＢｉやＺｎを含有する低温無鉛はんだのように加工
性が悪く糸状のヤニ入りはんだの加工が困難である、あ
るいは反応性が強く、酸化しやすい、あるいは糸状のヤ
ニ入りはんだフラックスの劣化が大きい、あるいは効力
がでにくい、または濡れ広がりが悪く、糸状のヤニ入り
はんだでは接合部へのはんだ供給量の制御ないし、はん
だ面積の制御は困難である、あるいははんだ自体が硬く
熱源との接触性に限界があり、糸状のヤニ入りはんだで
は熱供給が劣り、溶融性に問題が生ずるなどの課題をも
つ低融点無鉛はんだのはんだこてのような局部加熱手段
によるはんだ付けが可能となる。
【図１】はんだ付け方法の概念図である。
【図２】ディスペンサの断面図である。
１ ・・・局部加熱手段
２ ・・・はんだ
３ ・・・ディスペンサ
４ ・・・部品
５ ・・・基板電極
６ ・・・シリンダ
７ ・・・ピストン
８ ・・・ノズル
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｃ２２Ｃ 13/00 Ｃ２２Ｃ 13/00
13/02 13/02
Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42
Claims (7)
- 【請求項１】 ペースト状の無鉛はんだをシリンダに充
填しノズルから接合部に吐出し、棒状ないしはビーム状
の局部加熱手段により溶融して物体の接合を行うはんだ
付け方法において前記無鉛はんだがＢｉを含むことを特
徴とするはんだ付け方法。 - 【請求項２】 ペースト状の無鉛はんだをシリンダに充
填しノズルから接合部に吐出し、棒状ないしはビーム状
の局部加熱手段により溶融して物体の接合を行うはんだ
付け方法において前記無鉛はんだがＺｎを含むことを特
徴とするはんだ付け方法。 - 【請求項３】 ペースト状の無鉛はんだに含まれるはん
だ合金粒が酸化防止被膜を有することを特徴とする請求
項２記載のはんだ付け方法。 - 【請求項４】 前記局部加熱手段がはんだこてであるこ
とを特徴とする請求項１ないし２記載のはんだ付け方
法。 - 【請求項５】 前記局部加熱手段が熱風であることを特
徴とする請求項１ないし２記載のはんだ付け方法。 - 【請求項６】 前記局部加熱手段が光ビームであること
を特徴とする請求項１ないし２記載のはんだ付け方法。 - 【請求項７】 前記局部加熱手段がレーザーであること
を特徴とする請求項１ないし２記載のはんだ付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002102861A JP2003290911A (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | はんだ付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002102861A JP2003290911A (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | はんだ付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003290911A true JP2003290911A (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=29242429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002102861A Pending JP2003290911A (ja) | 2002-04-04 | 2002-04-04 | はんだ付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003290911A (ja) |
-
2002
- 2002-04-04 JP JP2002102861A patent/JP2003290911A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20040304 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |