JP2006100709A - 半田付着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無鉛半田の半田付着方法により「銅食われ」現象を抑制する。
【解決手段】 リード線１と、リード線１を浸漬する無鉛半田１０を有する無鉛半田槽１１と、無鉛半田槽１１を加熱する手段とを備え、加熱した無鉛半田槽１１にリード線１を浸漬してリード線１を無鉛半田１０に付着するリード線１の半田付着方法において、リード線１の半田付着箇所の銅芯２を露出させた後、無鉛半田槽１１の無鉛半田１０に銅芯２を水平に浸漬させ、且つ水平方向にスライドさせることで、リード線１の銅芯２を無鉛半田付着させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、リード線の半田付着方法に関するものである。

これまでは、リード線の半田付着方法として主に有鉛半田（例えば、Ｓｎ−５５ＰＢ（Ｈ４５Ａとも言う））を用いた半田付着方法が一般的であった。しかし近年、環境等への悪影響を配慮して有鉛半田による半田付着方法から無鉛半田（以下、鉛フリーと呼ぶ）による半田付着方法が主流となってきた。これは、有鉛半田が主に人体に悪影響を与える鉛（Ｐｂ）を使用しているためであり、これらの有鉛半田を用いた製品が破棄埋め立てられことによって、それらの鉛（Ｐｂ）が地中に溶出する等により、人体や環境に与える影響を懸念したものである。

そこで、このような有害な有鉛半田を利用することをやめ、鉛フリーによる様々な半田付着方法が実施されてきた。鉛フリーによる無鉛半田は、例えばＳｎ−０．７Ｃｕ，Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕなどが挙げられ、その材質の大部分は錫（Ｓｎ）である。

図１は、以下の特許文献１に示す鉛フリーによる半田付着方法を示す断面図（ディップ方式）である。部品Ｊ１は、その端子Ｊ２とからげ部分Ｊ５（巻芯Ｊ３に巻回された絶縁被覆導線Ｊ４の端末Ｊ４ａが端子Ｊ２に巻回して形成）を、３５０〜４２０度に加熱した無鉛半田槽Ｊ６に垂直に挿入し、無鉛半田Ｊ７に浸漬する方法によって、端子Ｊ２とからげ部分Ｊ５を半田付着するものである。

特開２００２−３０７１８６号公報

しかしながら、無鉛半田槽Ｊ６の中へ垂直に挿入し、無鉛半田Ｊ７に浸漬するこのような半田付着方法（ディップ方式）では、付着した半田に銅（Ｃｕ）が溶け出す所謂「銅食われ」現象が生じ、細い導線などでは半田付着箇所の線径先端付近が細くなり、やがて断線が生じるという問題があった。例えば、銅クラッドアルミ線（ＣＣＡＷ）は、「銅食われ」現象によって銅の層が無くなると、アルミ層に半田が接触し、電食が起こる可能性がある。また、線径の細い導線（φ０．１０以下）を半田付けした場合は、「銅食われ」現象によって形成品に断線が生じるという問題もあった。

このような「銅食われ」は、錫（Ｓｎ）が多く含まれるほど進行が速く、また高温（概ね４００度以上）になるほど、同様に進行が速くなるという特徴を持つ。仮に、この「銅食われ」現象をできる限り防ぐために、半田の錫（Ｓｎ）の量を減らし、銅（Ｃｕ）の量を増加させること（例えば、Ｓｎ−０．５Ａｇ−２Ｃｕの半田を利用）も考えられるが、銅（Ｃｕ）の重量％が増加することで半田の融点が上昇する。すなわち、このような無鉛半田槽を用いた半田付着方法による加熱では、その加熱温度を３５０度以下で行うことが実質不可能であり、逆に４００度位の高温での半田付着は銅食われを促進するという欠点があった。

図２は、図１に示すディップ方式により、加熱温度４００度における様々な半田の「銅食われ」現象について、様々な半田による銅食われの減少変化率を比較した図である。これらは、線径が等しい（例えば、φ０．８ｍｍ）３本の導線に対して、図１に示すディップ方式の半田付着方法により半田付けしたものである。このように、４００度の高温状態では、Ｓｎ−０．５Ａｇ−２Ｃｕのように錫の量を減らし、銅の重量％を増大させた半田を利用すると約２７％の「銅食われ」現象が起きる。また、錫の量を更に減少させた有鉛半田のＨ４５Ａや鉛フリーのＳｎ−４Ｃｕ＋Ｎｉを利用した場合でも、同図に示すように約８％程度の「銅食われ」が生じる。このような「銅食われ」現象は、形成品に断線を防止するためにも、少なくとも元の線径に対して５％以下に抑えることが必要であると言える。

したがって、図１に示すディップ方式の半田付着方法では、無鉛半田槽Ｊ６の加熱温度を３５０〜４２０度に設定し、浸漬時間を調整することで半田付着を行ってきたが、浸漬時間が適切な時間よりも短時間すぎると付着した半田が重力により垂れてしまい充分な半田付着とならず、また浸漬時間が適切な時間よりも長くなってしまうと、充分な半田付着が可能とはなるが、上述した「銅食われ」現象が進行し、線径に対して５％以上の銅食われが生じ、これらの半田箇所が断線する可能性が高くなり、適切な半田付着を行うことが困難であった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、鉛フリーの無鉛半田を用いてリード線を半田付着することでもリード線の線径を十分維持でき、所謂「銅食われ」現象による断線を抑制できること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるリード線の半田付着方法は、以下の独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。

［請求項１］リード線と、該リード線を浸漬する無鉛半田を有する無鉛半田槽と、該無鉛半田槽を加熱する手段とを備え、加熱した前記無鉛半田槽に前記リード線を浸漬して前記リード線を無鉛半田付着するリード線の半田付着方法において、前記リード線の半田付着箇所の銅芯を露出させた後、前記無鉛半田槽の無鉛半田に前記銅芯を水平に浸漬させ、且つ該水平方向にスライドさせることで、前記銅芯を無鉛半田付着させることを特徴とするリード線の半田付着方法。

本発明は、絶縁被膜導線などのリード線の半田付着方法に関し、特にスピーカ装置のボイスコイルリード線の予備半田付着方法について示したものである。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、リード線１（銅芯２を保護した絶縁被膜３を備える導線）に半田付着を行う方法を示した図である。

図３（ａ）に示すように、中心に銅芯２を備え、そしてこれら周囲を保護した絶縁被膜３を有するリード線１を用意する。そして、図３（ｂ）に示すように、リード線１の一端部の絶縁被膜３を除去し、銅芯２の端部２Ａを露出させる（絶縁被膜３の残余を絶縁被膜３Ａとする。）そして、図３（ｃ）に示すように、銅芯２の端部２Ａの表面にフラックスＳを付着させて、銅芯２の端部２Ｂを形成する。ここで、フラックスＳは、半田付着を円滑に行うためペースト状の素材であり、その種類や量等に制限はない。そして、その付着方法についても、特に制限はないものの露出した銅芯の端部２Ａに対して、押圧捻回して（例えば、機械的に端部２Ａの表面を擦りながら）付着させることが好ましい。

次に、図４に示すように、鉛フリーの無鉛半田１０（Ｓｎ９５重量％以上、Ｃｕ２重量％以下で、例えばＳｎ−０．７Ｃｕ, Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ等）を充填した無鉛半田槽１１を用意し、無鉛半田槽１１を２４０度〜３６０度に加熱する。このとき、無鉛半田１１のぬれ性を考慮して、２６０度〜３３０度の範囲で温度設定することが好ましい。

ここで、無鉛半田１０表面が表面張力により無鉛半田槽１１の縁からやや盛り上がるような無鉛半田表面の無鉛半田上部領域１０Ａを有するように形成する。一例を示すならば、無鉛半田槽１１を形成する２つの壁面１１Ａ,１１Ｂ（露出した無鉛半田上部領域１０Ａに対して垂直に位置する２つの壁面）の距離Ｌが０．５〜１．０ｃｍ程度と非常に短くなるような無鉛半田槽１１を用いることで、無鉛半田１０表面が表面張力により盛り上がり無鉛半田上部領域１０Ａとなる。

そして、同図に示すように、このように形成した無鉛半田上部領域１０Ａに対して、図３（ｃ）に示す銅芯２の端部２Ｂの根元（絶縁被膜３Ａの端部と隣接）に浸漬する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、図４の無鉛半田槽１１の無鉛半田上部領域１０Ａに、図３（ｃ）に示す銅芯２Ｂを露出したリード線３Ａを浸漬している状態を示す説明図であり、図４の上方から見た平面図である。

この同図（ａ）〜（ｃ）は、無鉛半田槽１１の無鉛半田上部領域１０Ａにリード線３Ａの端部露出した銅芯２Ｂの根元を水平に浸漬させ、且つ水平方向（同図中の矢印方向で銅芯２Ｂの端部と逆方向）に素早くスライドさせるものである。ここで、リード線３Ａを配置、移動させる方法に特に制限はなく、銅芯２Ｂの根元位置に無鉛半田上部領域１０Ａを適切に浸漬させ、且つ水平方向に素早くスライドさせるものであればよい。

具体的に述べると、図５（ａ）に示すように、無鉛半田上部領域１０Ａの端部と銅芯２Ｂの根元を一致させ、銅芯２Ｂとリード線３Ａとの境界付近の銅芯２Ｂが必ず無鉛半田上部領域１０Ａにより、半田付着されるように配置する。

次に、図５（ｂ）に示すように、リード線３Ａを水平方向に移動させ、銅芯２Ｂを根元から順次無鉛半田付着させる。そして、図５（ｃ）に示すように、銅芯を無鉛半田上部領域１０Ａから完全に引き抜くようにスライドさせて、無鉛半田の銅芯２Ｃを形成する。これにより、リード線３Ａの端部から導出した銅芯２の表面は完全に無鉛半田付着される。

図６（ａ）,（ｂ）は、線径が等しい（例えば、φ０．８ｍｍ）３本の導線に対して、図３〜図５に示す半田付着方法により、これらの導線に半田付着を行い、加熱温度別に「銅食われ」現象の変化率を求め、それらの結果を表示して比較した図である。ここで、半田は、一般的に鉛フリーの無鉛半田（Ｓｎ−０．７ＣｕやＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ等）を用いた。

同図に示すように熱温度が２４０度〜３６０度の範囲では、銅食われによる減少変化率は５％以下となる。特に、２４０度〜３００度の範囲では、銅食われによる減少変化率は１．０％以下となり、加熱温度が３２０度〜３３０度の範囲では、１．０〜２．０％の減少変化率となる。

このように、図３〜図５に示す半田付着方法により鉛フリーの半田付着を行うことで、加熱温度が３６０度以下では、銅食われによる導線の線径の減少変化率が５％以下となり、「銅食われ」現象は抑制できる。特に、加熱温度が２４０度〜３３０度の範囲では、銅食われによる減少変化率が２％以下となり、銅食われを極端に抑制でき、導線の断線を防止できる。

以上より、本発明の実施形態によると、鉛フリーの無鉛半田を用いてリード線を半田付着することでもリード線の線径を十分維持でき、所謂「銅食われ」現象による断線を抑制できる。

従来技術の説明図である。 従来技術を比較する説明図である。 本発明の実施形態に係る半田付着方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る半田付着方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る半田付着方法を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る半田付着方法を示す説明図である。

符号の説明

１ リード線
２ 銅芯
２Ａ,２Ｂ,２Ｃ 銅芯の端部
３,３Ａ 絶縁被膜
１０ 無鉛半田
１０Ａ 無鉛半田上部領域
１１ 無鉛半田槽

Claims (4)

1. リード線と、該リード線を浸漬する無鉛半田を有する無鉛半田槽と、該無鉛半田槽を加熱する手段とを備え、加熱した前記無鉛半田槽に前記リード線を浸漬して前記リード線を無鉛半田付着するリード線の半田付着方法において、
   前記リード線の半田付着箇所の銅芯を露出させた後、前記無鉛半田槽の無鉛半田に前記銅芯を水平に浸漬させ、且つ該水平方向にスライドさせることで、前記銅芯を無鉛半田付着させることを特徴とするリード線の半田付着方法。
2. 前記銅芯を前記無鉛半田に水平に浸漬させる際に、前記無鉛半田槽の上面から突出した無鉛半田上部領域に前記銅芯を浸漬させることを特徴とする請求項１に記載のリード線の半田付着方法。
3. 前記銅芯を前記無鉛半田に水平に浸漬させる際に、前記リード線の銅芯露出箇所にフラックスを付着させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のリード線の半田付着方法。
4. 前記無鉛半田槽を加熱する手段の加熱温度が、２４０〜３３０度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のリード線の半田付着方法。

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