JP2008300359A - Treatment method of surface of soldering terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半田付け端子の端子部を半田付けする前の前処理として行なわれる、半田付け端子の表面の処理方法に関するものである。 The present invention relates to a method for treating a surface of a soldering terminal, which is performed as a pretreatment before soldering a terminal portion of the soldering terminal.
図17はコネクタ(ソケット)Aの一例を示すものであり、コネクタ基台10に多数本の半田付け端子(コネクタ端子)1を平行に2列取り付けることによって形成されている。半田付け端子1は一端部に端子部2を、他端部に接点部3を設けるように折り曲げ加工して形成されており、端子部2がコネクタ基台10の下面に配置されるように取り付けてある。また半田付け端子1の表面には一般に、Niメッキの下地メッキを施した上に、金メッキが施してある。
FIG. 17 shows an example of a connector (socket) A, which is formed by attaching a large number of soldering terminals (connector terminals) 1 to a
そしてこのような半田付け端子1を組み込んで形成したコネクタAは、図18に示すようにプリント配線板11に実装して使用されるものであり、プリント配線板11の上にコネクタAを配置して、半田付け端子1の端子部2をプリント配線板11に半田付けすることによって、コネクタAの実装を行なうようになっている(例えば、特許文献1参照)。
A connector A formed by incorporating such a
上記のようにプリント配線板11の上にコネクタAを配置して、半田付け端子1の端子部2を半田付けするにあたって、半田付け端子1の表面の全面には金メッキが施してあるので、金に対する半田の濡れ易さなどから、半田が端子部2から接点部3へと半田付け端子1の金メッキを施した表面に沿って上がり、この結果、端子部2に十分な量の半田が残らず、プリント配線板11との半田接合強度が不足するおそれがあるという問題がある。
When the connector A is arranged on the printed
そこで、半田付け端子1のうち、表面を金メッキで被覆することが必要な端子部2と接点部3のみに金メッキを施し、端子部2と接点部3の間の部分には金メッキが施されないように、部分金メッキを行なうことが検討されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。このように端子部2と接点部3の間に金メッキを施さず、ニッケルの下地メッキを露出させたままにしておくことによって、ニッケルに対する半田の濡れ難さなどから、端子部2から接点部3へと半田が上がることを遮断して防ぐことができるのである。
しかし、半田付け端子1は図16に示すように長尺の金属帯板12にその長手方向の側端縁に沿って多数本突設して形成されているものであり、これをフープ材13の態様にして、フープ材13を長手方向に送りながら金メッキ浴に浸漬することによって、半田付け端子1に金メッキを施すようにしてある。従って半田付け端子1は全体が金メッキ浴に浸漬されるので、半田付け端子1に部分的に金メッキを施すようにすることは難しく、敢えて半田付け端子1に部分的に金メッキを施すようにすればフープ材13の送り速度を数分の一程度に減速せざるを得なくなり、生産性に問題が生じることになるものであった。
However, as shown in FIG. 16, the
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半田付け端子の全面に金メッキを施しながら、半田が端子部から接点部へと上がることを防ぐことができる半田付け端子の表面の処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and a method for treating the surface of a soldering terminal capable of preventing the solder from rising from the terminal portion to the contact portion while performing gold plating on the entire surface of the soldering terminal. Is intended to provide.
本発明の請求項1に係る半田付け端子の表面の処理方法は、端子部2と接点部3とを設けて形成され、下地メッキ9の表面に金メッキ8を施した半田付け端子1において、端子部2と接点部3との間の部分にレーザーを照射して加熱し、金メッキ8の層に下地メッキ9の金属を拡散させることを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a method for treating a surface of a soldering terminal in which a
この発明によれば、金メッキの層のうち下地メッキの金属が拡散した部分は半田の濡れ性が低くなり、半田付け端子の端子部をプリント配線板などに半田付けする際に、半田が端子部から金メッキの表面を上がっても、下地メッキの金属が拡散した箇所で半田上がりは停止し、半田が接点部にまで上がって端子部に十分な量の半田が残らなくなることを防ぐことができ、プリント配線板への端子部の半田接合強度を高く保つことができる。また、金メッキを部分的に除去する必要はないので、耐腐食性に問題が生じることもない。 According to the present invention, the portion of the gold plating layer in which the metal of the base plating has diffused has low solder wettability, and when the terminal portion of the soldering terminal is soldered to a printed wiring board or the like, the solder is the terminal portion. Even if the surface of the gold plating goes up, the soldering stops at the location where the metal of the base plating has diffused, and it can be prevented that the solder goes up to the contact part and a sufficient amount of solder does not remain in the terminal part. The solder joint strength of the terminal portion to the printed wiring board can be kept high. Further, since it is not necessary to remove the gold plating partially, there is no problem in corrosion resistance.
また請求項2の発明は、請求項1において、端子部2と接点部3との間の部分の2面を同時にレーザー照射できる方向に半田付け端子1を設置してレーザーを2面照射し、この2面照射を端子部2と接点部3との間の部分の全周に行うことを特徴とする。
Further, the invention of
この発明によれば、半田付け端子の全周に亘って金メッキを除去、あるいは金メッキの層に下地メッキ金属を拡散させることができ、半田上がりを確実に防止することができる。さらに1回の照射で2面を同時に照射するので照射回数を低減することができて効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, the gold plating can be removed over the entire circumference of the soldering terminal, or the base plating metal can be diffused in the gold plating layer, and soldering can be reliably prevented. Furthermore, since two surfaces are irradiated simultaneously by one irradiation, the frequency | count of irradiation can be reduced and the improvement of efficiency can be aimed at.
また請求項3の発明は、請求項2において、端子部2と接点部3との間のレーザー照射部以外の部分へのレーザーの照射を最小限に抑える方向に半田付け端子1を設置することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the
この発明によれば、レーザー照射部以外の部分へのレーザーの影響を最小限に抑えることができる。 According to this invention, the influence of the laser on the part other than the laser irradiation part can be suppressed to the minimum.
また請求項4の発明は、請求項2または3において、レーザー照射は、端子部2から接点部3への半田上がりを防止可能な幅より広いスポット径Dを有する波長1100nm以下のレーザーを一方向にずらしながら一列に照射してナゲットNを形成し、隣り合うナゲットNは互いに重複する部分を形成して、該重複した部分の半田上がり方向の幅は半田上がりを防止可能な幅より広いことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the laser irradiation is performed in one direction with a laser having a wavelength 1100 nm or less having a spot diameter D wider than a width capable of preventing the solder from the
この発明によれば、生産性の向上、及び照射位置の位置ずれ防止を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve productivity and prevent displacement of the irradiation position.
以上説明したように、本発明では、半田付け端子の全面に金メッキを施しながら、半田が端子部から接点部へと上がることを防ぐことができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the solder from rising from the terminal portion to the contact portion while performing gold plating on the entire surface of the soldering terminal.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
半田付け端子(コネクタ端子)1は既述のように、一端部に端子部2を、他端部に接点部3を設けるように折り曲げ加工して形成されているものであり、端子部2と接点部3の間の部分はU字状に屈曲する屈曲部19として形成されており、長尺の金属帯板12をプレス加工することによって、既述の図16のように金属帯板12の長手方向の一側端縁に沿って多数本を平行に配列して、金属帯板12と一体に形成してある。そして多数本の半田付け端子1を一体に設けた金属帯板12をフープ材13の態様にして長手方向に送ることによって、多数本の各半田付け端子1に生産性高く加工を行なうことができるようにしてある。すなわち、フープ材13を長手方向に送りながらニッケル浴に浸漬することによって、まず半田付け端子1の表面の全面にニッケルの下地メッキを施し、さらにフープ材13を長手方向に送りながら金メッキ浴に浸漬することによって、下地メッキの上から、半田付け端子1の表面の全面に金メッキを施すことができるものである。
(Embodiment 1)
As described above, the soldering terminal (connector terminal) 1 is formed by bending so that the
しかしながら、金メッキを除去して下地メッキを露出させることによって半田上がりを停止させるようにした場合には、半田付け端子1の一部においてNiの下地メッキが露出し、この部分で耐腐食性に問題が生じるおそれがある。
However, when the soldering is stopped by removing the gold plating and exposing the base plating, the Ni base plating is exposed in a part of the
そこで、請求項1の発明では、半田付け端子1の表面の全面にフープ材13の態様で下地メッキ9及び金メッキ8を施した後、端子部2と接点部3との間の部分を加熱するようにしてある。このように加熱を行なうと、金メッキ8の下側の下地メッキ9のニッケル金属が金メッキ8の層に拡散し、図1(b)のように金メッキ8のこの部分の層にAu−Niの合金層8aが形成される。金メッキ8を加熱して合金層8aを形成する箇所は端子部2と接点部3との間であればどの箇所であってもよいが、端子部2に近い箇所であることが望ましい。
Therefore, in the first aspect of the present invention, after the base plating 9 and the
このように端子部2と接点部3の間の部分の金メッキ8に合金層8aを形成した後、半田付け端子1を帯板12から切り離し、半田付け端子1をコネクタ基台10の両側部にそれぞれ複数本ずつ平行に取り付けることによって、既述の図17のようなコネクタAを作製することができるものである。そして、このように半田付け端子1を組み込んで形成したコネクタAをプリント配線板11に実装するにあたって、既述の図18のようにプリント配線板11の上にコネクタAを配置し、半田付け端子1の端子部2をプリント配線板11に半田付けする際に、半田が端子部2から金メッキの表面を上がっても、Au−Niの合金層8aは半田の濡れ性が低いので、合金層8aの箇所で半田上がりは停止し、それ以上半田は上がらなくなる。従って、半田が接点部3にまで上がって端子部2に十分な量の半田が残らなくなることを防ぐことができ、プリント配線板11への端子部2の半田接合強度を高く保つことができるものである。またこのものでは、金メッキ8を部分的に除去して下地メッキ9を露出させるものではないので、耐腐食性に問題が生じることもないものである。
After the
半田付け端子1の表面の金メッキ8の一部に合金層8aを形成するには、例えば、図1(a)及び図2に示すように端子部2と接点部3との間の部分において半田付け端子1の表面にレーザーLを照射し、レーザーLのエネルギーで半田付け端子1の一部を加熱することによって行なうことができる。ここで、レーザーLの出力は、金メッキ8をレーザーLの照射で除去する場合よりも低出力にする必要があり、レーザーLの出力条件は数W〜数100Wの範囲(例えば10〜30W)に調整し、照射時間を数nsに設定するのが良好である。またレーザーLのモードはパルス又は連続波(CW)のいずれでもよい。
In order to form the
(実施形態2)
本実施形態では、実施形態1の図1、図2で説明したレーザー(電磁波)照射の他の形態について以下説明する。請求項2の発明では、端子部2と接点部3との間の部分の2面を同時にレーザー照射できる方向に半田付け端子1を設置してレーザーを2面照射し、この2面照射を端子部2と接点部3との間の部分の全周に行うようにし、さらに請求項3の発明では、端子部2と接点部3との間のレーザー照射部以外の部分へのレーザーの照射を最小限に抑える方向に半田付け端子1を設置したものである。これはレーザー装置(電磁波装置)を2台用い、各々のレーザー装置において、加工点を中心として半田付け端子1の端子部2と接点部3との間の部分の2面に対して同時にレーザー照射しており、まず第1のレーザー装置によるレーザー照射を図3〜図6に示す。ここで照射部は端子部2に近く、端子部2から略L字に折曲した箇所であって、その全周は面S1〜S4で構成される。まず、レーザーL1の照射方向に対して照射部の接点部3側の面S1を垂直にし、半田付け端子1を面S1の面方向に搬送することによって1回の照射で面S1のみを照射するように配置したときを基準位置とし、この基準位置においては半田付け端子1を搬送する送り方向角度φ1=0°、送り方向角度φ1に対して垂直方向の傾きである照射角度θ1=0°とする。そして、送り方向角度φ1=40°(図4参照)、照射角度θ1=45°(図5(図4のA1方向からみた図)参照)に角度調節することで、照射部の面S1及び面S2の2面をレーザーL1によって同時にレーザー照射することができるとともに(図4〜図6中の太線部にレーザーL1の照射による加工箇所を示す)、該照射部以外の部分へのレーザー照射の影響を最小限に抑えている。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, another form of laser (electromagnetic wave) irradiation described in FIGS. 1 and 2 of the first embodiment will be described below. According to the second aspect of the present invention, the
次に、第2のレーザー装置によるレーザー照射を図7〜図11に示す。レーザーL2の照射方向に対して照射部の端子部2側の面S3を垂直にした状態で、半田付け端子1を面S3の面方向に搬送することによって1回の照射で面S3のみを照射するように配置したときを基準位置とし、この基準位置においては半田付け端子1を搬送する送り方向角度φ2=0°、送り方向角度φ2に対して垂直方向の傾きである照射角度θ2=0°とする。そして、送り方向角度φ2=40°(図8参照)、照射角度θ2=15°(図9(図8のA2方向からみた図)参照)に角度調節することで、照射部の面S3及び面S4の2面を同時にレーザーL2によってレーザー照射することができるとともに(図8〜図10中の破線部にレーザーL2の照射による加工箇所を示す)、該照射部以外の部分へのレーザー照射の影響を最小限に抑えている。なお、図11は第2のレーザー装置によるレーザー照射の斜視図を示す。
Next, laser irradiation by the second laser device is shown in FIGS. In a state where the surface S3 on the
このように半田付け端子1の照射部の全周(面S1〜S4)に亘ってレーザーを照射し、加熱して金−ニッケルの合金層を形成することができ、端子部2から接点部3への半田上がりを確実に防止している。さらに、1回の照射で照射部の2面を同時に照射するので照射回数を低減することができて効率の向上を図っている。
In this way, the laser can be irradiated over the entire circumference (surfaces S1 to S4) of the irradiated portion of the
(実施形態3)
本実施形態では、実施形態1、及び実施形態2で説明したレーザー(電磁波)照射についてレーザーLのモードがパルスの場合について以下詳述する。請求項4の発明では、レーザー照射は、端子部2から接点部3への半田上がりを防止可能な幅より広いスポット径を有する波長1100nm以下のレーザーを一方向にずらしながら一列に照射してナゲットを形成し、隣り合うナゲットは互いに重複する部分を形成して、該重複した部分の半田上がり方向の幅は半田上がりを防止可能な幅より広くしたものである。ここでスポット径は照射物に当たるレーザーLのビーム径であり、ナゲット径はレーザーLが照射物に当たった後の照射物の加工跡のことであり、互いの径の大きさは殆ど等しくなる。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the case where the mode of the laser L is a pulse for the laser (electromagnetic wave) irradiation described in the first and second embodiments will be described in detail below. In the invention of
従来のレーザーLは図19に示すように、ほぼ円形のナゲットN’を半田付け端子1の照射部に直線状に複数列形成しており、照射パルス数が多いことによる生産性の低下、及び複数列の照射による照射位置の位置ずれが発生していた。
In the conventional laser L, as shown in FIG. 19, a plurality of substantially circular nuggets N ′ are linearly formed in the irradiation portion of the
対して本実施形態のレーザーLによるナゲットNは図12に示すようにナゲット径Dを有するほぼ円形で、ナゲットNを形成するためのレーザースポット径D’は半田上がりを防止するための必要最小限幅より大きい値に設定されており、ここでは半田上がりを防止できる必要最小限幅0.13mmに対してスポット径D’=0.15mmに設定されている。そして、このナゲットNを図13に示すように一方向(矢印方向)にずらしながら一列形成して、互いに隣り合うナゲットNは重複部分を形成しており、その重複部分の半田上がり方向の幅は必要最小限幅0.13mm以上に形成されて重複部分でも半田上がりを防止している。さらに一列照射を行うことで、従来の複数列照射に比べて、照射パルス数の低減による生産性の向上、及び照射位置の位置ずれ防止を図っている。 On the other hand, the nugget N by the laser L of the present embodiment is substantially circular having a nugget diameter D as shown in FIG. 12, and the laser spot diameter D ′ for forming the nugget N is the minimum necessary for preventing solder rise. It is set to a value larger than the width. Here, the spot diameter D ′ is set to 0.15 mm with respect to the necessary minimum width 0.13 mm that can prevent the solder from rising. Then, the nuggets N are formed in a row while being shifted in one direction (arrow direction) as shown in FIG. 13, and the nuggets N adjacent to each other form an overlapping portion, and the width of the overlapping portion in the solder rising direction is The minimum required width is 0.13 mm or more to prevent the solder from rising even at the overlapping portion. Further, by performing one-line irradiation, productivity is improved by reducing the number of irradiation pulses and prevention of misalignment of the irradiation position as compared with conventional multiple-line irradiation.
図14は隣り合う2つのナゲットNが重複した状態を示しており、ナゲット径Dでバイトサイズ(ナゲットNのピッチ間隔)Bの間隔で形成されており、隣り合うナゲットNの半田上がり方向の重複部分幅H=√(D2−B2)となる。そして、隣り合うナゲットNに対して常に重複部分を形成し、この重複部分幅Hを半田上がりを防止するための必要最小限幅以上とするために、バイトサイズBをナゲット径Dの半分以下(0<B≦D/2)としている。 FIG. 14 shows a state in which two adjacent nuggets N overlap each other, which are formed with a nugget diameter D and a byte size (pitch interval of the nugget N) B, and overlap between adjacent nuggets N in the solder rising direction. The partial width H = √ (D 2 −B 2 ). In order to always form an overlapping portion with respect to the adjacent nuggets N, and to set the overlapping portion width H to a necessary minimum width or more for preventing solder rise, the bite size B is less than half of the nugget diameter D ( 0 <B ≦ D / 2).
図15(a)〜(g)は、ナゲット径D=0.15mmのナゲットNのバイトサイズBを変化させることによる重複部分幅Hの変化を示しており、(a):バイトサイズB=0mm、重複部分幅H=0.15mm、(b):バイトサイズB=0.008mm、重複部分幅H≒0.150mm、(c):バイトサイズB=0.016mm、重複部分幅H=0.149mm、(d):バイトサイズB=0.032mm、重複部分幅H=0.147mm、(e):バイトサイズB=0.048mm、重複部分幅H=0.142mm、(f):バイトサイズB=0.075mm、重複部分幅H=0.130mm、(g):バイトサイズB=0.15mm、重複部分幅H=0mmの各状態を示す。まず、(b)〜(f)において重複部分幅Hは半田上がりを防止するための必要最小限幅以上であって、加熱することで金−ニッケルの合金層を形成することができ、半田上がりを確実に防止している。対して(a)は同一箇所に照射し続ける状態であって、金メッキ8、ニッケルの下地メッキ9が除去されて、半田付け端子1の銅部分が露出してしまい、(g)は重複部分幅Hがない状態であって、半田上がりが発生してしまう。
FIGS. 15A to 15G show changes in the overlapped portion width H by changing the byte size B of the nugget N having a nugget diameter D = 0.15 mm. (A): the byte size B = 0 mm , Overlapping portion width H = 0.15 mm, (b): byte size B = 0.008 mm, overlapping portion width H≈0.150 mm, (c): byte size B = 0.016 mm, overlapping portion width H = 0. 149 mm, (d): byte size B = 0.032 mm, overlapped portion width H = 0.147 mm, (e): byte size B = 0.048 mm, overlapped portion width H = 0.142 mm, (f): byte size B = 0.075 mm, overlapped part width H = 0.130 mm, (g): each state of byte size B = 0.15 mm, overlapped part width H = 0 mm. First, in (b) to (f), the overlapping portion width H is equal to or larger than the minimum necessary width for preventing solder rise, and a gold-nickel alloy layer can be formed by heating. Is surely prevented. On the other hand, (a) is a state in which the same portion is continuously irradiated, the
またレーザーLは、金−ニッケルの合金層8aを形成させるために、1パルス当たりのエネルギーとして1〜5mJ/pulse、単位面積当たりのエネルギーとして400〜2000mJ/mm2を確保している。
In order to form the gold-
1 半田付け端子
8 金メッキ
9 下地メッキ
L レーザ
1
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