JP5205653B2 - はんだ接合装置、はんだ接合部、はんだ接合方法、およびプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ接合装置、はんだ接合部、はんだ接合方法、およびプリント配線板の製造方法に関し、特に、電極リードを有する電子部品をプリント配線板のスルーホール電極にはんだ付けすることで、プリント配線板に電子部品を実装する技術に関する。

環境保護の観点から、鉛（Ｐｂ）をはんだに使用することを制限する動きが世界的に広がっている。従来のスズ（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）系はんだ合金は、近年、スズ（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）系はんだ合金、またはスズ（Ｓｎ）−亜鉛（Ｚｎ）系はんだ合金に置き換えられている。以下、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金およびＳｎ−Ｚｎ系はんだ合金を、Ｓｎ基Ｐｂ非含有はんだ合金と総称する。

Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ合金と、Ｓｎ基Ｐｂ非含有はんだ合金との物理特性は似ているが、融点および機械的特性に関して顕著な違いがある。この差異は、はんだ接合部の寿命、およびプリント配線板に対する接合性能に関係する。

はんだ接合部の寿命に関して、Ｓｎ基Ｐｂ非含有はんだ合金を用いたはんだ接合部に１％以上の非弾性ひずみを作用させた場合と、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ合金を用いたはんだ接合部に１％以上の非弾性ひずみを作用させた場合とを比べると、前者のＳｎ基Ｐｂ非含有はんだ合金を用いたはんだ接合部の方が、疲労による寿命が短くなる。

疲労による寿命を長くするための技術として、下記の特許文献１および特許文献２には、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金に、アンチモン（Ｓｂ）を少量添加したＳｎ−Ｓｂ−Ａｇ系はんだ合金が開示されている。

プリント配線板に対する接合性能に関して、Ｓｎ基鉛Ｐｂ非含有はんだ合金を用いて、ＦＲ−４規格（耐熱性ガラス基材エポキシ樹脂積層板の一つとして、米国の標準化団体であるＮＥＭＡが認証した規格）のプリント配線板に設けられたスルーホール電極にはんだ接合を行なうと、スルーホール電極のランド部がプリント配線板の基材から剥離する、いわゆるランド剥離現象が発生する。

ランド剥離現象が発生するのを抑制する技術として、下記の特許文献３には、プリント配線板の材料として、ガラス転位点温度が高く且つ線膨張係数が小さい材料を用いることが開示されている。

特開平１０−２８６６８９号公報 特開平１１−０５８０６６号公報 特開２００２−２３７６７４号公報 特開平０５−０５０２８６号公報

上述のように、環境保護の観点から、Ｐｂの使用を制限しつつ、Ｐｂ非含有のはんだ合金の組成を種々のものに変更している。はんだ合金の組成によっては、はんだ合金の融点が高くなる。たとえば、従来のＳｎ基鉛Ｐｂ非含有はんだ合金の融点は１８３℃である。一方、代表的なＰｂ非含有のはんだ合金であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金は約２１７℃である。

図４を参照して、融点が高いＰｂ非含有のはんだ合金を用いてはんだ接合した場合について説明する。プリント配線板４は、プリント配線板４の実装面側から裏面側に向けて貫通するスルーホール電極７を有している。スルーホール電極７には、電子部品５の電極リード６が、プリント配線板４の実装面側から挿入されている。この状態で、スルーホール電極７に対し、スルーホール電極７の下方からはんだ合金が供給される。はんだ合金の供給を止めると、最終的にはんだ合金は凝固し、はんだ接合部１０、１０が形成される。

ここで、はんだ合金が凝固する前におけるはんだ合金の温度変化について説明する。スルーホール電極７に対するはんだ合金の供給を止めると、供給されたはんだ合金の温度より、供給されたはんだ合金の周囲の雰囲気の温度の方が低いため、供給されたはんだ合金の温度は低下する。

はんだ合金の温度が低下するとき、融点が高いＰｂ非含有のはんだ合金を用いた場合と、従来の融点の低いはんだ合金を用いた場合とを比較する。前者の融点が高いＰｂ非含有のはんだ合金を用いた場合の方が、早期に融点、すなわち凝固点に達するため、早期に凝固を完了する。

はんだ合金の凝固が早過ぎると、余分なはんだ合金がはんだ槽に戻るための時間的余裕がなくなり、過剰な量のはんだによって隣り合うスルーホール電極７、７の間をはんだが橋状に繋がる現象、いわゆるはんだブリッジ不良１００が発生する。はんだブリッジ不良１００が発生すると、隣り合うスルーホール電極７、７およびこれらに挿入されている電極リード６、６が短絡し、電子部品５は機能しなくなる。

また、ブリッジ不良１００は、スルーホール電極７が２つ以上の時に発生するが、発明が解決しようとする課題はこれに限られない。２以上のスルーホール電極７のそれぞれについても、電子部品５の電極リード６からはんだ合金が角状に突き出る現象、いわゆるツララ不良２００が発生する場合がある。ツララ不良２００が発生すると電子装置の筐体と干渉して短絡したり、ツララ状物体がはんだ付け部から折れて散乱し、別の電子回路の電極と接触して短絡するなどの問題を生じる。これは、スルーホール電極７が１つの場合であっても同様である。

この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制するはんだ接合装置、はんだ接合部、はんだ接合方法、およびプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に基づいたはんだ接合装置は、はんだを収容したはんだ槽と、前記はんだを溶融するはんだ溶融装置と、プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通して設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードが挿入された状態で、上記プリント配線板の裏面側から上記スルーホール電極に対して溶融した上記はんだを供給するはんだ供給装置と、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを選択的に加熱し、供給された上記はんだが凝固するのを遅らせる加熱装置と、を備えている。上記加熱装置は、送風機を含み、上記送風機は、上記スルーホール電極に供給された上記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを対流熱伝達によって加熱する。

この発明に基づいたはんだ接合部は、プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードが挿入された状態で上記スルーホール電極に対し、はんだ供給装置により上記プリント配線板の裏面側から溶融したはんだが供給され、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを加熱装置により選択的に加熱し、供給された上記はんだが凝固するのを遅らせて、上記スルーホール電極と上記電極リードとがはんだ接合されて形成されている。上記加熱装置は、送風機を含み、上記送風機は、上記スルーホール電極に供給された上記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを対流熱伝達によって加熱する。

この発明に基づいたはんだ接合方法においては、プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードが挿入された状態で上記スルーホール電極に対し、はんだ供給装置により上記プリント配線板の裏面側から溶融したはんだを供給する工程と、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを加熱装置により選択的に加熱し、供給された上記はんだが凝固するのを遅らせて、上記スルーホール電極と上記電極リードとをはんだ接合する工程と、を備えている。上記加熱装置は、送風機を含み、上記送風機は、上記スルーホール電極に供給された上記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを対流熱伝達によって加熱する。

この発明に基づいたプリント配線板の製造方法においては、プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードを挿入する工程と、上記スルーホール電極に対し、はんだ供給装置により上記プリント配線板の裏面側から溶融したはんだを供給する工程と、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを加熱装置により選択的に加熱し、供給された上記はんだが凝固するのを遅らせて、上記スルーホール電極と上記電極リードとをはんだ接合する工程と、を備えている。上記加熱装置は、送風機を含み、上記送風機は、上記スルーホール電極に供給された上記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、上記スルーホール電極に供給された上記はんだを対流熱伝達によって加熱する。

本発明によれば、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制するはんだ接合装置、はんだ接合部、はんだ接合方法、およびプリント配線板の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態における、はんだ接合装置、はんだ接合部、はんだ接合方法、およびプリント配線板の製造方法を示す側面図である。 本発明の実施の形態における、他のはんだ接合装置を示す側面図である。 本発明の実施の形態における、はんだ接合部に関する参考実験結果を示す図である。 従来のはんだ接合方法による、はんだ接合部を示す側面図である。

本発明に基づいた実施の形態について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（はんだ接合装置）
図１を参照して、実施の形態にかかるはんだ接合装置の構成について説明する。はんだ接合装置は、はんだ槽２を備えている。はんだ槽２は、はんだ１を内部に収容している。はんだ接合装置は、溶融装置３を備えている。溶融装置３は、はんだ槽２の内部に収容されたはんだ１を加熱して、このはんだ１を溶融している。

はんだ接合装置は、はんだ槽２の上方にプリント配線板４を配置している。プリント配線板４は、プリント配線板４の実装面側から裏面側に向けて貫通するスルーホール電極７を有している。スルーホール電極７には、プリント配線板４の実装面側から電子部品５の電極リード６が挿入されている。

はんだ接合装置は、はんだ供給装置８を備えている。はんだ供給装置８は、プリント配線板４のスルーホール電極７に電子部品５の電極リード６が挿入された状態で、プリント配線板４の裏面側からスルーホール電極７に対し、溶融されたはんだ１を供給する。

具体的には、はんだ供給装置８はノズル部２０、モータ２１、インペラ２２、およびダクト２３を有している。はんだ槽２の内部に沈められたダクト２３の一端側に、はんだ供給装置８のノズル部２０が設けられている。ノズル部２０の先端は、溶融したはんだ１の表面より上方に位置している。

ダクト２３の他端側には、モータ２１によって回転するインペラ２２が設けられている。ダクト２３の他端側は、溶融したはんだ１を当該ダクト２３の内部に取り込めるように開口している。

はんだ接合装置は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を、選択的に加熱する加熱装置１１を備えている。ここで言う選択的に加熱するとは、スルーホール電極７に対して溶融したはんだ１が供給されたあと、このスルーホール電極７に対して供給された溶融したはんだ１が凝固するまでの間に、加熱装置１１がスルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱することを言う。さらに、ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、このスルーホール電極７に対して供給されたはんだ１のみを、局所的に加熱することを言う。

加熱装置１１は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を局所的に加熱するために、たとえば対流熱伝達により熱を伝達するハロゲンランプまたはシーズヒータであるとよい。加熱装置１１の動作について、より具体的には後述する。

（はんだ接合装置の動作）
上述の構成による、はんだ接合装置の動作について説明する。はんだ接合装置は、はんだ供給装置８のモータ２１によってインペラ２２を回転させる。インペラ２２の回転により、ダクト２３の他端側の開口しているところから、ダクト２３の内部に溶融したはんだ１が取り込まれる。

ダクト２３の内部に取り込まれたはんだ１は、インペラ２２の回転により、ダクト２３の内部を流れる。ダクト２３の内部を流れるはんだ１は、ダクト２３の一端側に設けられたノズル部２０に向かって流れる。ノズル部２０に向かって流れたはんだ１は、そのまま上方に向かって、はんだ噴流２４としてノズル部２０から射出される。

ノズル部２０から射出されたはんだ噴流２４は、はんだ槽２の上方に配置されたプリント配線板４のスルーホール電極７に接触する。電極リード６は、上述の通りスルーホール電極７に挿入されている。

はんだ噴流２４と接触したスルーホール電極７は、はんだ噴流２４の熱により加熱され、温度が上昇する。スルーホール電極７の温度がはんだ１の融点近くまで上昇したあと、はんだ１は、スルーホール電極７の内壁と、スルーホール電極７に挿入されている電子部品５の電極リード６との間の環状の空間を、プリント配線板４の裏面側から毛管現象によって上方に濡れ上がる。こうして、はんだ１はスルーホール電極７に供給される。

スルーホール電極７に供給されたはんだ１は、はんだ供給装置８からのはんだ１の供給を止めることで、温度低下により凝固する。

加熱装置１１は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を選択的に加熱する。すなわち、加熱装置１１は、スルーホール電極７に対して溶融したはんだ１が供給されたあと、このスルーホール電極７に対して供給された溶融したはんだ１が凝固するまでの間に、温度低下により凝固するこのはんだ１を局所的に加熱する。はんだ１が選択的に加熱されることにより、はんだ１の温度が急激に下がることはない。その結果、はんだ１は凝固するのが遅くなる。

はんだ１が凝固するのが遅くなるため、はんだ１が凝固するまでに、はんだ１と、当該はんだ１が供給されたスルーホール電極７と隣り合う他のスルーホール電極７に供給された他のはんだ１とは、はんだ１および他のはんだ１の表面張力の作用より分離する。

所定の時間が経過したあと、加熱装置１１による加熱を止める。最終的に、はんだ１は温度低下により凝固し、はんだ接合部を形成する。このはんだ接合部により、プリント配線板４のスルーホール電極７と、電子部品５の電極リード６とが電気的に接続される。

以上のように、本実施の形態にかかるはんだ接合装置によれば、加熱装置１１により供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせるため、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制することができる。

また、本実施の形態にかかるはんだ接合装置によれば、消費エネルギーを減らすこともできる。従来のはんだ接合装置における溶融装置３は、はんだ槽２に収容されたはんだ１を溶融するために、一般的に、はんだ槽２を約２５０℃〜２５５℃に加熱する。

本実施の形態における溶融装置３は、はんだ槽２を２５０℃より低い温度に加熱してもよい。本実施の形態におけるはんだ接合装置の加熱装置１１は、上述の通り、スルーホール電極に供給されたはんだ１を選択的に加熱している。

はんだ１をプリント配線板４の裏面側から上方に濡れ上がらせるためには、上述の通り、スルーホール電極７の温度を、はんだ１の融点（たとえば２１７℃）近くまで上昇させる必要がある。加熱装置１１がはんだ１を選択的に加熱することにより、当該はんだ１の熱がスルーホール電極７にも伝わる。つまり、本実施の形態にかかるはんだ接合装置によれば、スルーホール電極７は供給されたはんだ１と、加熱装置１１とにより加熱される。

加熱装置１１が無い場合、スルーホール電極７は、供給されるはんだ１のみにより加熱される。よって、供給されるはんだ１の温度は、加熱装置１１が有る場合よりも高くする必要がある。供給されるはんだ１の温度を高くするためには、はんだ槽２に収容された全体のはんだ１の温度を高くする必要があり、多くのエネルギーを必要とする。

したがって、本実施の形態にかかるはんだ接合装置によれば、スルーホール電極７は供給されたはんだ１と、加熱装置１１とにより加熱されるため、溶融装置３がはんだ槽２を２５０℃より低い温度に加熱してもよく、消費エネルギーを減らすことができる。

さらに、実施の形態における溶融装置３がはんだ槽２を加熱する温度を２５０℃より低い温度にした場合、はんだ１からフラックス成分が蒸散するのを減らすことができる。このため、溶融したはんだ１が酸化しにくくなるため、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することをより抑制することができる。

（他の構成）
実施の形態にかかるはんだ接合装置の他の構成について説明する。実施の形態にかかるはんだ接合装置は、はんだ槽２の上方にプリント配線板４を配置しているが、これに限られない。実施の形態にかかるはんだ接合装置は、はんだ槽２と同一の平面上や、他の場所にプリント配線板４を配置してもよい。この場合、一端側にノズル部２０を有したダクト２３を延長し、他の場所などに配置されたプリント配線板４のスルーホール電極７に向かって、はんだ１をはんだ噴流２４として射出するとよい。

再び図１を参照して、実施の形態にかかるはんだ接合装置は、プリント配線板４を搬送する搬送装置１３をさらに備えているとよい。搬送装置１３は、プリント配線板４を、たとえば矢印２５で示すように右方向（図１）から一定速度で機械的に左方向（図１）に搬送する。そして、搬送装置１３はプリント配線板４を第１の位置に搬送する。はんだ供給装置８は、第１の位置において、プリント配線板４のスルーホール電極７に対して溶融したはんだ１を供給する。

また、搬送装置１３はプリント配線板４を第２の位置に搬送する。加熱装置１１は、第２の位置において、プリント配線板４のスルーホール電極７に供給されたはんだ１を選択的に加熱する。ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、スルーホール電極７に供給されたはんだ１に対して熱を照射して加熱することを言う。さらに、ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を、第２の位置において局所的に加熱することを言う。第１の位置と第２の位置とは、同じ位置であってもよく、異なる位置であってもよい。

搬送装置１３がプリント配線板４を機械的に順次搬送することで、第２の位置、すなわち加熱装置１１がスルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱する位置が、搬送装置１３によって順次選択される。はんだ１を加熱する位置が、搬送装置１３によって順次選択されるため、加熱装置１１が連続的に熱を照射しても、供給されたはんだ１は、第２の位置でのみ加熱される。このため、加熱装置１１は加熱を止める必要がなく、プリント配線板４に対して電子部品５を連続的にはんだ接合することができ、生産性が向上する。

再び図１を参照して、加熱装置１１は、プリント配線板４が搬送される方向における前方から、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を選択的に加熱するとよい。スルーホール電極７への供給が止められたはんだ１のうち、プリント配線板４が搬送される方向における前方に位置するはんだ１から、順番に周囲の雰囲気に触れる。前方から選択的に過熱することで、周囲の雰囲気に触れたはんだ１を、順番に且つ均一に加熱することができる。

上述では、加熱装置１１は、対流熱伝達により熱を伝達するハロゲンランプまたはシーズヒータであるとよいとしたが、これらに限られない。加熱装置１１は、放射熱伝達により熱を伝達するパネルヒータであってもよい。加熱装置１１は、ハロゲンランプ、シーズヒータまたはパネルヒータと、シロッコファンなどの送風機とを組み合わせて熱を伝達してもよい。

スルーホール電極７に供給されたはんだ１の周囲の雰囲気は、窒素ガスなどの不活性ガスを主成分とする雰囲気であるとよい。この構成により、溶融したはんだ１が酸化しにくくなるため、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することがより抑制される。

はんだ１の組成について、はんだ１のアンチモン（Ｓｂ）含有量は２．５質量％以上３．５質量％未満であるとよい。はんだ１の他の組成について、はんだ１のスズ（Ｓｎ）含有量は９０質量％であり、且つ残部が、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、不可避不純物、および含有量が１質量％より大きく５質量％未満のアンチモン（Ｓｂ）であってもよい。

はんだ１の他の組成について、はんだ１のスズ（Ｓｎ）含有量は９０質量％であり、且つ残部が、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、不可避不純物、および含有量が２．５質量％より大きく３．５質量％未満のアンチモン（Ｓｂ）であるとさらによい。

プリント配線板４の材料は、ガラス転位点温度が１３０℃以上であり、ガラス転位点温度以上における線膨張係数が３００ｐｐｍ以下であり、且つガラス転位点温度未満における線膨張係数が６０ｐｐｍ以下である、ガラスエポキシ系基材を用いるとよい。

はんだ１の組成、またはプリント配線板４の材料を上記の通りにすることで、はんだ１の疲労による寿命を長くすることができる。

なお、本実施の形態にかかるはんだ接合装置に用いられるはんだ１は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系に限られず、たとえば、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ合金、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ合金、またはＳｎ−Ｓｂ系はんだ合金のいずれかであってもよい。

図２を参照して、はんだ接合装置は、他のはんだ供給装置８を備えていてもよい。他のはんだ供給装置８は、プリント配線板４を昇降させる昇降部３０を有している。プリント配線板４のスルーホール電極７は、はんだ槽２に収容されたはんだ１に対向するように、はんだ１の上方に配置されている。

他のはんだ供給装置８は、昇降部３０によりプリント配線板４を下方に移動させる。下方に移動したプリント配線板４のスルーホール電極７は、はんだ槽２に収容されたはんだ１に浸漬される。

はんだ１に浸漬したスルーホール電極７は、はんだ１の熱により加熱され、スルーホール電極７の温度は上昇する。スルーホール電極７の温度がはんだ１の融点近くまで上昇したあと、はんだ１は、スルーホール電極７の内壁と、スルーホール電極７に挿入されている電子部品５の電極リード６との間の環状の空間を、プリント配線板４の裏面側から毛管現象によって上方に濡れ上がる。こうして、はんだ１はスルーホール電極７に供給される。

スルーホール電極７にはんだ１が供給されたあと、他のはんだ供給装置８は、プリント配線板４を上方に移動させる。スルーホール電極７に供給されたはんだ１は、温度低下により凝固する。

このあと、加熱装置１１は温度低下により凝固するはんだ１を選択的に加熱する。ここで言う選択的に加熱するとは、スルーホール電極７に対して溶融したはんだ１が供給されたあと、このスルーホール電極７に対して供給された溶融したはんだ１が凝固するまでの間に、加熱装置１１がスルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱することを言う。さらに、ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、このスルーホール電極７に対して供給されたはんだ１のみを、局所的に加熱することを言う。結果として、上述と同様にブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制することができる。

（はんだ接合部）
再び図１または図２を参照して、実施の形態にかかるはんだ接合部について説明する。はんだ接合部にかかるプリント配線板４は、プリント配線板４の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極７を有している。スルーホール電極７には、プリント配線板４の実装面側から電子部品５の電極リード６が挿入される。

はんだ接合部にかかるはんだ供給装置８は、プリント配線板４の実装面側の下方に配置される。はんだ供給装置８は、スルーホール電極７に電極リード６が挿入された状態で、プリント配線板４の裏面側からスルーホール電極７に溶融したはんだ１を供給する。

はんだ接合部にかかる加熱装置１１は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を選択的に加熱する。ここで言う選択的に加熱するとは、スルーホール電極７に対して溶融したはんだ１が供給されたあと、このスルーホール電極７に対して供給された溶融したはんだ１が凝固するまでの間に、加熱装置１１がスルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱することを言う。さらに、ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、このスルーホール電極７に対して供給されたはんだ１のみを、局所的に加熱することを言う。

上述のように構成されたはんだ接合部は、スルーホール電極７に電子部品５の電極リード６が挿入された状態で、当該スルーホール電極７に対し、はんだ供給装置８によりプリント配線板４の裏面側から溶融したはんだ１を供給されて形成される。

上述のように構成されたはんだ接合部は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱装置１１により選択的に加熱し、供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせて、スルーホール電極７と電極リード６とがはんだ接合されて形成される。

以上のように、本実施の形態にかかるはんだ接合部によれば、加熱装置１１により供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせて形成されるため、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制することができる。また、供給されるはんだ１の温度が低くてもよいので、消費エネルギーを減らすことができる。

（参考実験結果）
上記の実施の形態にかかるはんだ接合部に関する参考実験結果について説明する。上記の実施の形態にかかるはんだ接合部は、加熱装置１１により選択的に加熱されて形成される。はんだ接合部が加熱されて形成されると、はんだ接合部の疲労による寿命に影響するかどうかを検証した。

疲労による寿命を検証するために、参考実験として温度サイクル疲労試験を行なった。参考実験に用いたはんだは、Ｓｎの含有量が９０質量％であり、且つ他の含有量として、Ａｇが３質量％、Ｃｕが０．５質量％、Ｓｂが３質量％、および残部が不可避不純物である。

図３を参照して、参考実験に用いられた基板５１は、上面に電極パッド５２が設けられている。参考実験に用いられたセラミクス製抵抗器５３は、左右両端の周囲を囲うように電極５５が設けられている。電極パッド５２と電極５５との間に、上記の含有量の溶融したはんだを供給し、図示しない加熱装置により凝固するのを遅らせてはんだ付けした。その結果、はんだ接合部であるフィレット５４が得られた。

はんだ接合部に対し、温度サイクル疲労試験として、気相式の温度サイクル試験機を用いて参考実験を行なった。温度は、低温側を−４０℃、高温側を１２５℃とした。温度サイクルの周期は、低温および高温に対してそれぞれ３０分とした。はんだ接合部を、低温および高温の環境下に交互に置くことを１サイクルとして、２０００サイクル繰り返した。

参考実験を行なったあと、図３に参照されるように、疲労による亀裂６０が発生した。疲労による亀裂６０の長さは約８０μｍ〜１００μｍであり、極めて短く、破断に至るまでにはまだ十分な寿命がある。よって、はんだ接合部が加熱装置により凝固するのを遅らせて形成されることは、疲労による寿命に影響しないものと考えられる。

（はんだ接合方法）
再び図１または図２を参照して、実施の形態にかかるはんだ接合方法について説明する。はんだ接合方法にかかるプリント配線板４は、プリント配線板４の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極７を有している。スルーホール電極７には、プリント配線板４の実装面側から電子部品５の電極リード６が挿入される。

はんだ接合方法にかかるはんだ供給装置８は、プリント配線板４の実装面側の下方に配置される。はんだ供給装置８は、スルーホール電極７に電極リード６が挿入された状態で、プリント配線板４の裏面側からスルーホール電極７に溶融したはんだ１を供給する。

はんだ接合方法にかかる加熱装置１１は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を選択的に加熱する。

上述のように構成されたはんだ接合方法は、スルーホール電極７に電子部品５の電極リード６が挿入された状態で、当該スルーホール電極７に対し、はんだ供給装置８によりプリント配線板４の裏面側から溶融したはんだ１を供給する工程を備えている。

上述のように構成されたはんだ接合方法は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱装置１１により選択的に加熱し、供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせて、スルーホール電極７と電極リード６とをはんだ接合する工程を備えている。

ここで言う選択的に加熱し、とは、スルーホール電極７に対して溶融したはんだ１が供給されたあと、このスルーホール電極７に対して供給された溶融したはんだ１が凝固するまでの間に、加熱装置１１がスルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱することを言う。さらに、ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、このスルーホール電極７に対して供給されたはんだ１のみを、局所的に加熱することを言う。

以上のように、本実施の形態にかかるはんだ接合方法によれば、加熱装置１１により供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせるため、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制することができる。また、供給されるはんだ１の温度が低くてもよいので、消費エネルギーを減らすことができる。

（プリント配線板の製造方法）
再び図１または図２を参照して、実施の形態にかかるプリント配線板の製造方法について説明する。プリント配線板の製造方法にかかるプリント配線板４は、プリント配線板４の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極７を有している。スルーホール電極７には、プリント配線板４の実装面側から電子部品５の電極リード６が挿入される。

プリント配線板の製造方法にかかるはんだ供給装置８は、プリント配線板４の実装面側の下方に配置される。はんだ供給装置８は、スルーホール電極７に電極リード６が挿入された状態で、プリント配線板４の裏面側からスルーホール電極７に溶融したはんだ１を供給する。

プリント配線板の製造方法にかかる加熱装置１１は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を選択的に加熱する。ここで言う選択的に加熱するとは、スルーホール電極７に対して溶融したはんだ１が供給されたあと、このスルーホール電極７に対して供給された溶融したはんだ１が凝固するまでの間に、加熱装置１１がスルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱することを言う。さらに、ここで言う選択的に加熱するとは、加熱装置１１が、このスルーホール電極７に対して供給されたはんだ１のみを、局所的に加熱することを言う。

上述のように構成されたプリント配線板の製造方法は、プリント配線板４の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極７に、電子部品５の電極リード６を挿入する工程を備えている。

上述のように構成されたプリント配線板の製造方法は、スルーホール電極７に対し、はんだ供給装置８によりプリント配線板４の裏面側から溶融したはんだ１を供給する工程を備えている。

上述のように構成されたプリント配線板の製造方法は、スルーホール電極７に供給されたはんだ１を加熱装置１１により選択的に加熱し、供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせて、スルーホール電極７と電極リード６とをはんだ接合する工程を備えている。

以上のように、本実施の形態にかかるプリント配線板の製造方法によれば、加熱装置１１により供給されたはんだ１が凝固するのを遅らせるため、ブリッジ不良またはツララ不良が発生することを抑制することができる。また、供給されるはんだ１の温度が低くてもよいので、消費エネルギーを減らすことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ はんだ、２ はんだ槽、３ 溶融装置、４ プリント配線板、５ 電子部品、６ 電極リード、７ スルーホール電極、８ はんだ供給装置、１０ はんだ接合部、１１ 加熱装置、１２ 熱線、１３ 搬送装置、２０ ノズル部、２１ モータ、２２ インペラ、２３ ダクト、２４ はんだ噴流、２５ 矢印、３０ 昇降部、５１ 基板、５２ 電極パッド、５３ セラミクス製抵抗器、５４ フィレット、５５ 電極、６０ 亀裂、１００ ブリッジ不良、２００ ツララ不良。

Claims (9)

1. はんだを収容したはんだ槽と、
   前記はんだを溶融するはんだ溶融装置と、
   プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通して設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードが挿入された状態で、前記プリント配線板の裏面側から前記スルーホール電極に対して溶融した前記はんだを供給するはんだ供給装置と、
   前記スルーホール電極に供給された前記はんだを選択的に加熱し、供給された前記はんだが凝固するのを遅らせる加熱装置と、を備え、
   前記加熱装置は、送風機を含み、前記送風機は、前記スルーホール電極に供給された前記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、前記スルーホール電極に供給された前記はんだを対流熱伝達によって加熱する、
   はんだ接合装置。
2. 前記はんだ供給装置はノズル部を有し、前記ノズル部から溶融した前記はんだを前記スルーホール電極に向けてはんだ噴流として供給する、
   請求項１に記載のはんだ接合装置。
3. 前記はんだ供給装置は前記プリント配線板を昇降させる昇降部を有し、
   前記プリント配線板の前記スルーホール電極は、溶融した前記はんだに対向するよう上方に配置され、前記はんだ供給装置の前記昇降部により下方に移動して溶融した前記はんだに浸漬され、当該スルーホール電極に溶融した前記はんだが供給される、
   請求項１に記載のはんだ接合装置。
4. 前記プリント配線板を搬送する搬送装置をさらに備え、
   前記搬送装置は、前記プリント配線板を第１の位置および第２の位置に搬送し、
   前記第１の位置において、前記スルーホール電極に対して溶融した前記はんだが供給され、
   前記第２の位置において、前記溶融したはんだが選択的に加熱される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のはんだ接合装置。
5. 前記加熱装置は、前記プリント配線板が搬送される方向における前方から、前記スルーホール電極に供給された前記はんだを選択的に加熱する、
   請求項４に記載のはんだ接合装置。
6. 前記はんだは、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）およびアンチモン（Ｓｂ）を含有し、
   前記はんだのアンチモン（Ｓｂ）含有量が２．５％質量以上３．５％質量未満である、請求項１から５のいずれか１項に記載のはんだ接合装置。
7. プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードが挿入された状態で前記スルーホール電極に対し、はんだ供給装置により前記プリント配線板の裏面側から溶融したはんだが供給され、
   前記スルーホール電極に供給された前記はんだを加熱装置により選択的に加熱し、供給された前記はんだが凝固するのを遅らせて、前記スルーホール電極と前記電極リードとがはんだ接合されて形成され、
   前記加熱装置は、送風機を含み、前記送風機は、前記スルーホール電極に供給された前記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、前記スルーホール電極に供給された前記はんだを対流熱伝達によって加熱する、はんだ接合部。
8. プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードが挿入された状態で前記スルーホール電極に対し、はんだ供給装置により前記プリント配線板の裏面側から溶融したはんだを供給する工程と、
   前記スルーホール電極に供給された前記はんだを加熱装置により選択的に加熱し、供給された前記はんだが凝固するのを遅らせて、前記スルーホール電極と前記電極リードとをはんだ接合する工程と、
   を備え、
   前記加熱装置は、送風機を含み、前記送風機は、前記スルーホール電極に供給された前記はんだに向けて加熱された窒素ガスを吹き付けて、前記スルーホール電極に供給された前記はんだを対流熱伝達によって加熱する、はんだ接合方法。
9. プリント配線板の実装面側から裏面側に向けて貫通するよう設けられたスルーホール電極に、電子部品の電極リードを挿入する工程と、
   前記スルーホール電極に対し、はんだ供給装置により前記プリント配線板の裏面側から溶融したはんだを供給する工程と、
   前記スルーホール電極に供給された前記はんだを加熱装置により選択的に加熱し、供給された前記はんだが凝固するのを遅らせて、前記スルーホール電極と前記電極リードとをはんだ接合する工程と、
   を備え、
   前記加熱装置は、送風機を含み、前記送風機は、前記スルーホール電極に供給された前記はんだに加熱された窒素ガスを吹き付けて、前記スルーホール電極に供給された前記はんだを対流熱伝達によって加熱する、プリント配線板の製造方法。

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