JP6481525B2 - はんだ接合品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、はんだ接合品の製造方法に関する。

従来、各種部材をはんだ付けするに当たって、はんだ付けがなされる箇所に前工程としてフラックスを塗布することが行われている。例えば、特許文献１に記載のフラックス塗布方法では、基板のスルーホールにピン部材が挿入された状態で、基板の上方から基板上にフラックスを滴下した後、基板の下側から吸引ダクトにより吸引してスルーホールの内周面にフラックスを塗布するようにしている。

特開２０１０−９３０３５号公報

ところで、例えばモータ部と制御ユニットとが一体化される回転電機（特開２０１４−３３５４１号公報等参照）において、モータ部のモータ線と、制御ユニットの基板の端子とをはんだ接合する場合がある。こうしたモータ線と端子との接合部位周辺の製品仕様によっては、例えば基板の上方からフラックスを滴下することはできても、下側に吸引ダクトを配置する空間がない場合もあり、上記方法では対応することが難しい。

また、他のフラックス塗布方法として、被塗布面をフラックス液に浸漬させて行う浸漬式や、スプレー式などがあるが、いずれも被塗布面が狭小で部分的に塗布したい場合には不向きである。こうした方法で塗布しようとすると、例えば被塗布面に対してフラックスの量が多すぎて不必要な部位にフラックスが付着してしまったり、逆にフラックスが被塗布面に行き渡らず十分な塗布ができなかったりと言った問題が生じていた。フラックス塗布が十分でないと、結果的にはんだ付品質が悪化する原因となる。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、被塗布面に対して良好にフラックスを塗布することが可能なはんだ接合品の製造方法を提供することにある。

本発明のはんだ接合品の製造方法は、フラックスを吐出するディスペンサと、ディスペンサを移動させる移動機構と、ディスペンサ及び移動機構を制御する制御部と、を備えたフラックス塗布装置を用い、先細の先端部を有する第１部材と、第１部材が挿入される挿入部を有する第２部材とを、第１部材の外面のうち挿入部に対向する被塗布面にフラックスを塗布した後はんだ付けし、はんだ接合品を製造する。

はんだ接合品の製造方法は、滴下工程と、分割工程と、流下工程とを含む。滴下工程では、第１部材は先端部を重力方向上方に向けて設置され、ディスペンサが先端部の上方から先端部に向けてフラックスの液滴を滴下する。分割工程では、滴下工程の後、先端部において液滴が分割される。流下工程では、分割された液滴が先端部から被塗布面へ流れる。先端部は、２つの斜面の境界に形成される稜線を含み、滴下工程において、ディスペンサは稜線に向けて液滴を滴下する。

本発明の方法によれば、滴下工程において第１部材の先端部に滴下されたフラックスの液滴が、分割工程において先端部に当たって分割される。分割されたフラックスは、流下工程において先端部より下方に位置する第１部材の被塗布面を流れる。このように、先端部へのフラックス滴下により、鉛直方向への自然な流れで被塗布面まで好適にフラックスを行き渡らせることができる。すなわち、被塗布面が狭小であっても、被塗布面に対して良好にフラックスを塗布することができる。特に、第１部材の先端部が稜線を含む尖った形状である場合には、液滴が稜線で確実に分割しやすく、より好適にフラックスを塗布することができる。

第１実施形態によるフラックス塗布装置を模式的に示す概略構成図。 ワークとしてのモータを模式的に示す正面図。 ワークとしてのモータを模式的に示す平面図であり、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線矢視図。 図３において破線で囲んだ部分の拡大図であり、モータ線と端子とのはんだ接合部位を示す図。 フラックス塗布方法を示す工程ブロック図。 滴下工程において、モータ線に液滴が滴下される状態を模式的に示す図。 流下工程において、フラックスが被塗布面へ流れる状態を模式的に示す図。 その他の実施形態による、モータ線を示す断面図。 その他の実施形態による、モータ線を示す平面図であり、図１０のＩＸ−ＩＸ線矢視図。 その他の実施形態による、モータ線を示す側面図。 その他の実施形態による、モータ線と端子とのはんだ接合部位を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〈第１実施形態〉
［構成］
本発明の第１実施形態のはんだ接合品の製造方法について、図１〜図７を参照して説明する。本実施形態のはんだ接合品の製造方法は、図２に示すようにモータ部１１と制御ユニット１２とが直結される回転電機１０をはんだ接合品としてのワークに用いる。モータ部１１のモータ線１３と、制御ユニット１２の内部に実装される図示しない制御基板の端子１４との結線箇所をはんだ接合する。このはんだ接合の前に、両者の間に、特にモータ線１３側にフラックスを塗布する点が本発明の特徴であるため、主にフラックス塗布方法に着目して以下説明する。

まず、ワークとしての回転電機１０の構成について説明する。図２，図３に示すように、回転電機１０は、モータ部１１と制御ユニット１２とを有する。モータ部１１からは、複数のモータ線１３が、回転電機１０内部の巻線から延長されて制御ユニット１２側に引き出されている。本実施形態の回転電機１０は、二組の三相巻線組を有する三相ブラシレスモータであり、各巻線組の各相に対応する６本のモータ線１３が引き出されている。

制御ユニット１２は、モータ部１１の反出力側に配置され、その内部には回転電機１０を駆動するための図示しないインバータや制御基板が実装されている。制御基板からはモータ部１１と電気的に接続するための複数（本実施形態では６つ）の端子１４が、モータ軸中心から外側に向けて引き出されている。また、制御ユニット１２にはコネクタ２１（図３参照）が設けられており、このコネクタ２１から電源が供給される。

図１，図４に示すように、モータ線１３の尖った先端部３１は、本実施形態のモータ線１３の特徴的な形状であって、２つの斜面３２，３３とその境界に形成される稜線３４とを含む。モータ線１３の外面のうち、先端部より下方に位置し、エナメル質が削られた剥離部分が被塗布面３５，３６，３７，３８（図４参照）である。被塗布面３５〜３８で区画された部分は四角柱状をなし、本実施形態では４面の被塗布面３５〜３８に対しフラックス塗布を行う。フラックス塗布を行うことで、被塗布面３５〜３８の酸化皮膜を除去する。なお、モータ線１３は、特許請求の範囲に記載の「第１部材」に相当する。

図３，図４に示すように、端子１４は、制御基板から引き出された先端形状が円形状をなし、その先端には、モータ線１３が挿入される挿入部としての孔４１が円形状にくり抜いて形成されている。孔４１は、モータ線１３が挿入された際に、モータ線の外形と孔４１との間に適度な隙間を有する程度に、モータ線１３の外形よりも大きく形成されている。なお、端子１４は、特許請求の範囲に記載の「第２部材」に相当する。

モータ線１３と端子１４の孔４１とは、それぞれ位置対応しており、端子１４の孔４１に対応するモータ線１３が挿入された状態で組み付けられ、組み付けられた回転電機１０は、図示しないステージ上に載置されてフラックス塗布位置まで搬送される。

次に、フラックス塗布装置１の構成について、図１を参照して説明する。なお、図１では、フラックス塗布箇所であるモータ線１３と端子１４の一部のみを示し、その他の回転電機１０を構成する部材については省略して示してある。図１に示すように、フラックス塗布装置１は、ディスペンサ２、フラックス液を貯留するタンク３、移動機構４、制御部５、３Ｄ位置センサ６などを備える。なお、図１における上下方向が、フラックス塗布装置１が配置される重力方向と一致し、モータ線１３はその先端部３１を重力方向上方に向けて配置される。

ディスペンサ２は、制御部５からの開弁信号に基づいて、タンク３から供給される液状のフラックスＦを図示しない先端ノズルから下方へ吐出する。ディスペンサ２は、移動機構４により垂直および水平方向へ移動可能に支持され、内部にフラックス液が充填されている。

制御部５は、移動機構４を制御して、搬送されてきた回転電機１０の複数（本実施形態では６つ）の結線箇所にディスペンサ２を移動させ、フラックスＦを滴下させる。本実施形態では、ワークとしてのモータ１つに対して６つの結線箇所がある。各結線箇所がはんだ付けにより接合されることで、モータ部１１と制御ユニット１２とは電気的に接続される。

なお、制御部５には、３Ｄ位置センサ６により取得されたモータ線１３の稜線３４の位置情報が送信される。そして、制御部５は、その位置情報に基づいて、予め設定された滴下位置とのずれを把握し、ディスペンサ２の先端ノズルがモータ線１３の稜線３４の真上に位置するように正確にディスペンサ２を移動させる。

［作用］
次に、上記フラックス塗布装置１によるフラックス塗布方法について、図５〜図７を参照して説明する。図５に示すように、本実施形態のフラックス塗布方法は、滴下工程１００と、分割工程２００と、流下工程３００とを含む。

まず、滴下工程１００では、ディスペンサ２により、モータ線１３の稜線３４の上方からフラックスＦの液滴を滴下する。このとき、予め３Ｄ位置センサ６により取得された稜線３４の位置情報に基づいて、ディスペンサ２は稜線３４の上方に正確に移動されている。

そして、ディスペンサ２の先端ノズルから、稜線３４に対して位置を変えて複数滴（本実施形態では３滴）、滴下される。図６において、滴下されるフラックスＦの液滴を円形の破線で示している。図６に示すように、液滴の径Ｄは、例えばモータ線１３の短辺の幅Ｗ１より大きく設定される。滴下する液滴数は、モータ線１３の長辺の幅Ｗ２をカバーするように適宜設定される。本実施形態では、滴下された液滴の径Ｄが、位置を変えて滴下する際に若干重なるように滴下位置および滴下数を設定することで、十分な量のフラックスＦが確実に滴下される。

また、ディスペンサ２の先端ノズルから吐出された液滴は、適度に丸みを帯びた形状で稜線３４に到達する。なお、ディスペンサ２の先端ノズルと稜線３４との距離Ｈ（図１参照）は、液滴が適度に丸みを帯びた形状で稜線３４に到達する程度の距離に設定されている。

次いで、分割工程２００では、稜線３４に到達した液滴が分割される。このとき、液滴が丸みを帯びた形状で稜線３４に当たることで、液滴がほぼ等分に分割される。そして、流下工程３００では、図７に示すように、分割された液滴であるフラックスＦが、稜線３４から両サイドの斜面３２，３３へ流れ、さらに被塗布面３５〜３８まで流れる。これにより、４面の被塗布面３５〜３８にフラックスＦが塗布される。

制御部５は、１箇所のモータ線１３について滴下工程が終了すると、次の任意のモータ線１３の上方へディスペンサ２を移動させて同様にフラックスＦを滴下塗布する。この動作を連続して６箇所のモータ線１３について実行する。なお、各モータ線１３へのディスペンサ２の移動に際して、ディスペンサ２は、予め３Ｄ位置センサ６により取得された位置情報に基づき、各モータ線１３の稜線３４上に正確に位置決めされる。

以上説明したフラックス塗布が終了した後には、フラックスが塗布されたことで酸化皮膜が除去された被塗布面３５〜３８に、周知のはんだ付け装置によりはんだが塗布され、はんだを加熱して溶融させることでモータ線１３と端子１４とがはんだ結合される。

［効果］
（１）本実施形態では、液滴を稜線３４に当てることで分割させて、各被塗布面３５〜３８へフラックスＦを塗布する。すなわち、稜線３４を含むモータ線１３の先端部３１の形状を好適に利用しており、フラックスＦを滴下した後は鉛直方向への自然な流れで被塗布面３５〜３８までフラックスＦを行き渡らせることができる。このように、被塗布面３５〜３８がモータ線１３の外周であるような狭小で部分的な場合においても、被塗布面３５〜３８に対して良好にフラックス塗布を行うことができる。ひいては、はんだ付け性能を向上させることができる。

（２）また、予めフラックスＦの液滴径や液滴数を適宜設定することで、滴下量が多すぎて不必要な部位まで塗布してしまったり、逆に滴下量が少なすぎて被塗布面３５〜３８に対し十分な塗布ができなかったりと言った問題を回避することができる。これにより、複数の被塗布面３５〜３８に対して効率的にフラックス塗布をすることができる。特に本実施形態では、稜線３４に対して位置を変えて液滴を複数滴下しているため、被塗布面３５〜３８に対し確実にフラックスＦを塗布することができる。

（３）本実施形態では、予め３Ｄ位置センサ６により取得された稜線３４の位置情報に基づいて塗布位置のずれを補正しているため、より正確に稜線３４を狙うことができ、さらに精度を向上させることができる。

特に、本実施形態のモータ線１３は、モータ部１１から制御ユニット１２側へ引き出されていることでその姿勢が若干不安定であり、ワークごとに稜線３４の位置が微妙に異なる。このように、被塗布面３５〜３８を有する部材の姿勢が不安定である場合には、特に有効な形態である。

〈他の実施形態〉
上記実施形態において、稜線３４は先端部３１の幅Ｗ１の中央でなく、どちらかの側面に寄っていても良い。また、稜線３４は、直線状でなく曲線状であっても良い。短辺の幅Ｗ１方向において極端に曲がっていなければ、稜線３４を狙ってフラックスＦを滴下することができる。また、斜面３２，３３は勾配一定の直線状ではなく、勾配がなだらかに変化する形状でも良い。要は、滴下時に稜線３４を狙うことができ、稜線３４で液滴が分割できる形状であれば種々変更可能である。

上記実施形態では、モータ線１３の被塗布面３５〜３８で区画された部分の形状が四角柱形状であるとしたが、その他、例えば円柱形状であっても良い。

上記実施形態では、モータ線１３の先端部３１が稜線３４を有する形状としたが、図８に示すモータ線８３の先端部８１のように、稜線を有していなくても良い。すなわち、先端部形状は、先端部において液滴が分割してサイドに流れていく程度の先細の形状であれば良く、必ずしも鋭く尖っていなくても良い。その他の形状としては、例えば山形状でも良い。

さらに、上記実施形態における先端部３１の形状は、図９，図１０に示すモータ線９３の先端部９１のように、四角錐形状であって４つの斜面９５および頂点９４を有する形状としても良い。この場合、滴下工程１００では、頂点９４を狙ってフラックスＦの液滴を１滴滴下することで、頂点９４において液滴が分割し、各斜面９５を流れて被塗布面９６までフラックスＦを行き届かせることができる。

上記実施形態において、端子１４に形成される挿入部としての孔４１は、必ずしもモータ線１３の全周囲を覆う孔状でなくても良く、例えば、図１１に示す挿入部５１のように一部を切り欠いた形状でも良い。また、上記実施形態では端子１４のはんだ接合される部位の形状は円形状としたが、図１１に示すように、四角形状をなす端子５４でも良いしその他の形状であっても良い。

上記実施形態において、第１部材としてモータ線１３を適用し、第２部材として端子１４を適用した例について説明したが、その他、例えば、第１部材はピン部材であり、第２部材はスルーホールを有する基板としても良い。この場合、スルーホールにピン部材が挿入されて両者がはんだ接合される形態に本方法を適用することができる。

その他、第１部材としてのモータ線１３および第２部材としての端子１４は、適宜他の部材を適用可能である。また、第１部材（上記実施形態ではモータ線１３）の姿勢が安定している場合には、予め設定されたワークにおける位置情報に基づいてフラックスを滴下し、３Ｄ位置センサ６による結線箇所ごとの位置補正は適宜省略しても良い。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・フラックス塗布装置
２ ・・・ディスペンサ
４ ・・・移動機構
５ ・・・制御部
６ ・・・３Ｄ位置センサ（３次元位置センサ）
１０ ・・・回転電機（はんだ接合品）
１３ ・・・モータ線（第１部材）
１４ ・・・端子（第２部材）
３１ ・・・先端部
３２，３３ ・・・斜面
３４ ・・・稜線
３５，３６，３７，３８ ・・・被塗布面
４１ ・・・孔（挿入部）
Ｆ ・・・フラックス

Claims (5)

1. フラックスを吐出するディスペンサ（２）と、前記ディスペンサを移動させる移動機構（４）と、前記ディスペンサ及び前記移動機構を制御する制御部（５）と、を備えたフラックス塗布装置（１）を用い、先細の先端部（３１）を有する第１部材（１３）と、前記第１部材が挿入される挿入部（４１）を有する第２部材（１４）とを、前記第１部材の外面のうち前記挿入部に対向する被塗布面（３５，３６，３７，３８）にフラックスを塗布した後はんだ付けし、はんだ接合品を製造する方法であって、
   前記第１部材は前記先端部を重力方向上方に向けて設置され、前記ディスペンサが前記先端部の上方から前記先端部に向けてフラックスの液滴を滴下する滴下工程（１００）と、
   前記滴下工程の後、前記先端部において前記液滴が分割される分割工程（２００）と、
   分割された前記液滴が前記先端部から前記被塗布面へ流れる流下工程（３００）と、
   を含み、
   前記先端部は、２つの斜面（３２，３３）の境界に形成される稜線（３４）を含み、
   前記滴下工程において、前記ディスペンサは前記稜線に向けて前記液滴を滴下することを特徴とするはんだ接合品の製造方法。
2. 前記滴下工程において、前記ディスペンサは、前記移動機構により移動されて前記稜線に対して位置を変えて前記液滴を複数滴下することを特徴とする請求項１に記載のはんだ接合品の製造方法。
3. 前記第１部材は、前記被塗布面で区画された部分が四角柱状をなし、
   前記流下工程において、４面の前記被塗布面に対して前記液滴が流れることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のはんだ接合品の製造方法。
4. フラックスを吐出するディスペンサ（２）と、前記ディスペンサを移動させる移動機構（４）と、前記ディスペンサ及び前記移動機構を制御する制御部（５）と、を備えたフラックス塗布装置（１）を用い、先細の先端部（３１）を有する第１部材（１３）と、前記第１部材が挿入される挿入部（４１）を有する第２部材（１４）とを、前記第１部材の外面のうち前記挿入部に対向する被塗布面（３５，３６，３７，３８）にフラックスを塗布した後はんだ付けし、はんだ接合品を製造する方法であって、
   前記第１部材は前記先端部を重力方向上方に向けて設置され、前記ディスペンサが前記先端部の上方から前記先端部に向けてフラックスの液滴を滴下する滴下工程（１００）と、
   前記滴下工程の後、前記先端部において前記液滴が分割される分割工程（２００）と、
   分割された前記液滴が前記先端部から前記被塗布面へ流れる流下工程（３００）と、
   を含み、
   前記第１部材は、前記被塗布面で区画された部分が四角柱状をなし、
   前記流下工程において、４面の前記被塗布面に対して前記液滴が流れることを特徴とするはんだ接合品の製造方法。
5. 前記フラックス塗布装置は、前記先端部の位置情報を取得する３次元位置センサ（６）をさらに備え、
   前記滴下工程において、前記３次元位置センサ（６）により取得された前記位置情報に基づいて、前記ディスペンサは前記液滴を滴下することを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のはんだ接合品の製造方法。

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