JP6849909B2 - はんだ付け方法、はんだ付け装置、及び噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法 - Google Patents
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Description
本発明は、はんだ付け方法、はんだ付け装置、及び噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法
現在、プリント板ユニット製造におけるはんだ付けの方法として、スルーホールに挿入された電子部品のピンに溶融はんだを接触させ、電子部品のピンとスルーホールとをはんだを用いて接続する方法が行われている。
プリント板ユニット内にスルーホールが多い場合には、はんだ付け方法として、フローディップ方式が用いられることが多い。
フローディップ方式は、溶融したはんだ噴流を基板ユニットの幅に形成して、はんだ付けを要する箇所をはんだ噴流に接触させつつ通過させることで、はんだ付けを一括して行う方法である。この方式は、大量のはんだを使用するために、はんだの酸化（スラグ化）が多く、使用するはんだ量が多くなるほど、廃却はんだが多くなるという問題がある。
フローディップ方式は、溶融したはんだ噴流を基板ユニットの幅に形成して、はんだ付けを要する箇所をはんだ噴流に接触させつつ通過させることで、はんだ付けを一括して行う方法である。この方式は、大量のはんだを使用するために、はんだの酸化（スラグ化）が多く、使用するはんだ量が多くなるほど、廃却はんだが多くなるという問題がある。
一方、電子部品の表面実装化や両面実装化が進むにつれて、フローディップ方式でのはんだ付けが必要な部品は少なくなりつつある。
例えば、車載向けのプリント板ユニットでは、外部接続のためのコネクタがはんだ付けの対象である。このような特定箇所のはんだ付けを行うには、フローディップ方式を用いたのでは、不要部分へのはんだ噴流の付着や、大量のはんだ廃却につながる。
例えば、車載向けのプリント板ユニットでは、外部接続のためのコネクタがはんだ付けの対象である。このような特定箇所のはんだ付けを行うには、フローディップ方式を用いたのでは、不要部分へのはんだ噴流の付着や、大量のはんだ廃却につながる。
そこで、局所噴流ノズルを用いたはんだ付け方法が提案されている。
局所噴流ノズルを用いたはんだ付け方法では、はんだ付けが必要な部分のみにはんだ噴流を走査させることで、特定箇所のはんだ付けを可能にしている。この方法では、局所ノズル（φ１４ｍｍ程度）の先端から約４ｍｍ程度の噴流が必要なだけであるために、基板幅を網羅するはんだ噴流を発生させるのに比べて、はんだの使用量が約１／１０と少ない。そのため、酸化により廃却されるはんだが少ない。
局所噴流ノズルを用いたはんだ付け方法では、はんだ付けが必要な部分のみにはんだ噴流を走査させることで、特定箇所のはんだ付けを可能にしている。この方法では、局所ノズル（φ１４ｍｍ程度）の先端から約４ｍｍ程度の噴流が必要なだけであるために、基板幅を網羅するはんだ噴流を発生させるのに比べて、はんだの使用量が約１／１０と少ない。そのため、酸化により廃却されるはんだが少ない。
局所噴流ノズルを用いて、高速、且つ品質良くはんだ付けを行うためには、局所噴流ノズルの外周側面のはんだ濡れを良くする必要がある。これは、局所噴流ノズルの外周側面のはんだ濡れによって、はんだ噴流の形状を安定させる効果と、はんだ噴流が下に引っ張られる効果とが期待されるためである。局所噴流ノズル外周を伝うはんだの自重により、はんだ噴流が下側に引っ張られることで、ワーク（基板、ピン）からの良好なはんだ引きが実現される。局所噴流ノズルの外周側面のはんだ濡れが不十分な場合は、はんだ噴流の形状が不均一になることによる他部品へのはんだの付着や、はんだ引きが行われないことによるピン間のショートが発生する。
局所噴流ノズルを用いる方法では、通常、常時はんだ噴流が噴流ノズルから噴出しているわけではなく、一定の時間噴出が行われた後、一定の時間の停止を行う。それを繰り返しながら、はんだ付けが行われる。そして、停止の際に、噴流ノズルの外周側面のはんだ濡れ性が低下する。
局所噴流ノズルを用いる方法では、通常、常時はんだ噴流が噴流ノズルから噴出しているわけではなく、一定の時間噴出が行われた後、一定の時間の停止を行う。それを繰り返しながら、はんだ付けが行われる。そして、停止の際に、噴流ノズルの外周側面のはんだ濡れ性が低下する。
そこで、局所噴流ノズルの外周側面のはんだ濡れ性を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、はんだ濡れ性を検出することで、はんだ濡れ不良にともなう不具合を防止できる。
しかし、この提案の技術では、はんだ濡れ不良自体を防ぐことはできない。そのため、はんだ濡れ不良が発生した場合には、フラックス等によりノズルの清掃を行い、はんだ濡れ性を回復させる必要がある。はんだ濡れ性を回復させる作業は、はんだ付けを停止して行われるため、はんだ付けの作業効率を低下させる。
しかし、この提案の技術では、はんだ濡れ不良自体を防ぐことはできない。そのため、はんだ濡れ不良が発生した場合には、フラックス等によりノズルの清掃を行い、はんだ濡れ性を回復させる必要がある。はんだ濡れ性を回復させる作業は、はんだ付けを停止して行われるため、はんだ付けの作業効率を低下させる。
本件は、はんだ付けの作業効率が良好なはんだ付け方法、はんだ付けの作業効率が良好なはんだ付け装置、及び噴流ノズルのはんだ濡れ性を保つことができる噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
１つの態様では、はんだ付け方法は、
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける。
１つの態様では、はんだ付け方法は、
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける。
また、１つの態様では、はんだ付け装置は、
はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置であって、
噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段と、
前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける手段とを有する。
はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置であって、
噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段と、
前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける手段とを有する。
また、１つの態様では、噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法は、
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける。
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける。
開示のはんだ付け方法によれば、従来における前記諸問題を解決することができ、はんだ付けの作業効率が良好なはんだ付け方法を提供できる。
開示のはんだ付け装置によれば、従来における前記諸問題を解決することができ、はんだ付けの作業効率が良好なはんだ付け装置を提供できる。
開示の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法によれば、従来における前記諸問題を解決することができ、噴流ノズルのはんだ濡れ性を保つことができる。
開示のはんだ付け装置によれば、従来における前記諸問題を解決することができ、はんだ付けの作業効率が良好なはんだ付け装置を提供できる。
開示の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法によれば、従来における前記諸問題を解決することができ、噴流ノズルのはんだ濡れ性を保つことができる。
（はんだ付け方法、はんだ付け装置、及び噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法）
開示のはんだ付け方法は、噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法である。
開示のはんだ付け装置は、はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置である。
開示の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法は、噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる。
開示のはんだ付け方法は、噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法である。
開示のはんだ付け装置は、はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置である。
開示の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法は、噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる。
前記はんだ付け対象物としては、例えば、プリント基板などが挙げられる。
前記はんだ付け方法においては、前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける。
前記はんだ付け方法は、例えば、前記はんだ付け装置により行うことができる。
前記はんだ付け装置は、例えば、噴出手段と、ガス吹付手段とを有し、更に必要に応じて、同期手段などのその他の手段を有する。
以下に、前記はんだ付け方法、前記はんだ付け装置、及び前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法について説明する。
なお、前記はんだ付け装置の構成の説明を行いつつ、前記はんだ付け方法、及び前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法についても説明する。
前記はんだ付け方法は、例えば、前記はんだ付け装置により行うことができる。
前記はんだ付け装置は、例えば、噴出手段と、ガス吹付手段とを有し、更に必要に応じて、同期手段などのその他の手段を有する。
以下に、前記はんだ付け方法、前記はんだ付け装置、及び前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法について説明する。
なお、前記はんだ付け装置の構成の説明を行いつつ、前記はんだ付け方法、及び前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法についても説明する。
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法においては、噴流ノズルの清掃を行わずにはんだ付けを繰り返すと、噴流ノズルの外周側面に酸化物層が形成される。酸化物層の表面におけるはんだ噴流の濡れ性は悪い。そのため、噴流ノズルの外周側面におけるはんだ噴流の形状が不均一になる。
ここで、噴流ノズルの外周側面の濡れが悪い状態（図１）における噴流ノズルの断面写真（図２）及びその際の元素分析結果（図３）を示す。
図１に示す、噴流ノズル１の外周側面の濡れ不良箇所１ａにおいては、はんだ噴流２が流れず、はんだ噴流の形状が不均一になる。
その濡れ不良箇所１ａでは、図２に示すように、薄い被膜が形成されており、それは、図３に示すように、錫酸化物（ＳｎＯｘ）が主成分である。なお、ここでは、はんだとして、ＳｎＡｇＣｕはんだを用いている。また、元素分析は、蛍光Ｘ線分析により行った。
濡れ不良箇所１ａでは、はんだ噴流の噴出を停止後、噴出を再開させた際に、濡れ不良を起こし、その箇所ははんだ噴流が流れない。
なお、図３及び図５において、スパッタ時間１分間は、厚み約５．１ｎｍのスパッタリングに相当する。
図１に示す、噴流ノズル１の外周側面の濡れ不良箇所１ａにおいては、はんだ噴流２が流れず、はんだ噴流の形状が不均一になる。
その濡れ不良箇所１ａでは、図２に示すように、薄い被膜が形成されており、それは、図３に示すように、錫酸化物（ＳｎＯｘ）が主成分である。なお、ここでは、はんだとして、ＳｎＡｇＣｕはんだを用いている。また、元素分析は、蛍光Ｘ線分析により行った。
濡れ不良箇所１ａでは、はんだ噴流の噴出を停止後、噴出を再開させた際に、濡れ不良を起こし、その箇所ははんだ噴流が流れない。
なお、図３及び図５において、スパッタ時間１分間は、厚み約５．１ｎｍのスパッタリングに相当する。
開示の技術においては、噴流ノズルからのはんだ噴流の噴出を停止させた際に、噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けることにより、噴流ノズルの外周側面における濡れ不良箇所の発生を防ぐことができる。その理由は、以下のとおりである。
噴流ノズルからのはんだ噴流の噴出を停止させた際に、噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けると、噴流ノズルの外周側面においてはんだ噴流が冷却され、はんだ噴流に由来するはんだが、噴流ノズルの外周側面に付着する。そして、再度はんだ噴流の噴出を開始させると、噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだは、はんだ噴流とともに流れ落とされる。たとえ、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだの表面に酸化物が形成されていても、酸化物は前記はんだとともに流れ落とされるため、濡れ不良に影響を与えない。
ここで、噴流ノズルからのはんだ噴流の噴出を停止させた際に、噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けたときの、噴流ノズルの断面写真（図４）及びその際の元素分析結果（図５）を示す。
図４の断面写真及び図５の元素分析結果から、噴流ノズル１（鉄鋼製）の外周側面にはんだ噴流に由来するはんだ２ａの厚い膜が形成されていることが確認できる。更に、はんだ２ａの中には、はんだ噴流及び噴流ノズルにより形成される合金２ｂ（ＦｅＳｎ２）も形成されている。酸化物（ＳｎＯｘ）は前記膜のごく表面にのみ観察される。
前記噴流ノズルの外周側面に付着したはんだにより、前記噴流ノズルの外周側面は保護され、前記噴流ノズルの外周側面のはんだ噴流に対する濡れ性が保たれる。
そして、はんだ噴流の噴出を開始させると、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだは、はんだ噴流とともに流れ落とされる。そのとき、前記合金が存在し、その合金の融点が前記はんだ噴流の温度よりも低い場合には、はんだ噴流の噴出を開始させると、前記合金が早くに溶融するため、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだが流れ落とされ易くなる。
図４の断面写真及び図５の元素分析結果から、噴流ノズル１（鉄鋼製）の外周側面にはんだ噴流に由来するはんだ２ａの厚い膜が形成されていることが確認できる。更に、はんだ２ａの中には、はんだ噴流及び噴流ノズルにより形成される合金２ｂ（ＦｅＳｎ２）も形成されている。酸化物（ＳｎＯｘ）は前記膜のごく表面にのみ観察される。
前記噴流ノズルの外周側面に付着したはんだにより、前記噴流ノズルの外周側面は保護され、前記噴流ノズルの外周側面のはんだ噴流に対する濡れ性が保たれる。
そして、はんだ噴流の噴出を開始させると、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだは、はんだ噴流とともに流れ落とされる。そのとき、前記合金が存在し、その合金の融点が前記はんだ噴流の温度よりも低い場合には、はんだ噴流の噴出を開始させると、前記合金が早くに溶融するため、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだが流れ落とされ易くなる。
＜噴出手段＞
前記噴出手段としては、噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記噴出手段は、例えば、前記噴流ノズルと、はんだ槽と、はんだ流供給部とを有する。
前記噴出手段としては、噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記噴出手段は、例えば、前記噴流ノズルと、はんだ槽と、はんだ流供給部とを有する。
前記はんだ噴流となるはんだとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｓｎ、並びにＡｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＳｎ合金などが挙げられる。
具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系はんだなどが挙げられる。
これらの中でも、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（例えば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ（例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ）系はんだが好ましい。
具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系はんだなどが挙げられる。
これらの中でも、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（例えば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ（例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ）系はんだが好ましい。
前記噴流ノズルは、はんだ付け対象物に対するスポットはんだ付けを行う小口径のノズルである。
前記噴流ノズルの口径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直径１０ｍｍ〜２０ｍｍなどが挙げられる。なお、前記噴流ノズルの開口の形状は、円形にかぎらず、例えば、矩形であってもよい。
前記噴流ノズルの外周側面の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、厚すぎると、ガスの吹き付けの際の冷却効率が低下することがあり、薄すぎると、はんだの侵食により穴が生じることがあるため、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍがより好ましい。
前記噴流ノズルの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄鋼などが挙げられる。
前記噴流ノズルの口径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直径１０ｍｍ〜２０ｍｍなどが挙げられる。なお、前記噴流ノズルの開口の形状は、円形にかぎらず、例えば、矩形であってもよい。
前記噴流ノズルの外周側面の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、厚すぎると、ガスの吹き付けの際の冷却効率が低下することがあり、薄すぎると、はんだの侵食により穴が生じることがあるため、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍがより好ましい。
前記噴流ノズルの材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、鉄鋼などが挙げられる。
前記はんだ槽としては、溶融はんだを貯留する槽であれば、その大きさ、材質、形状、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記はんだ流供給部は、前記はんだ槽で溶融はんだを形成して前記噴流ノズルに供給する構成要素であり、例えば、前記はんだ槽の内部に投入したはんだ材を加熱して溶融はんだを形成するヒーターと、前記噴流ノズルを加熱するヒーターと、前記溶融はんだのはんだ流を形成するポンプと、はんだ流となった前記溶融はんだを前記噴流ノズルに供給するはんだ流経路とを備える。なお、ヒーターの温度調整とポンプの駆動制御は、例えば、制御部によって実施される。
また、前記はんだ流供給部は、ポンプに代えて、ガスを前記はんだ槽に圧送する圧縮機を有していてもよい。前記圧縮機によってガスを前記はんだ槽に圧送することによって、前記溶融はんだのはんだ流を形成することができる。
また、前記はんだ流供給部は、ポンプに代えて、ガスを前記はんだ槽に圧送する圧縮機を有していてもよい。前記圧縮機によってガスを前記はんだ槽に圧送することによって、前記溶融はんだのはんだ流を形成することができる。
前記噴流ノズルからはんだ噴流を噴出させる際の、前記噴流ノズルの温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、はんだ噴流の流動性の点から、はんだの融点よりも５０℃以上高い温度が好ましく、７５℃以上高い温度がより好ましい。他方、高すぎると設備面での制約が増える。そのため、はんだの融点よりも５０℃以上２００℃以下高い温度が好ましく、７５℃以上１５０℃以下高い温度がより好ましい。
前記噴流ノズルから前記はんだ噴流を間欠的に噴出させる際の、はんだ噴流の１回の噴出時間、及び停止時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
＜ガス吹付手段＞
前記ガス吹付手段としては、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガスを吹き出すガス吹出しノズルと、圧縮ガスを生成する圧縮機とを有する。
前記ガス吹付手段としては、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガスを吹き出すガス吹出しノズルと、圧縮ガスを生成する圧縮機とを有する。
前記ガスの種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、大気、不活性ガスなどが挙げられる。
前記ガスの吹き付け量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１０Ｌ／分間〜１００Ｌ／分間などが挙げられる。
前記ガスの温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、冷風又は熱風である必要もないため、ガスの冷却又は加熱にエネルギーを使用しなくて済む点から、１０℃〜５０℃が好ましく、２０℃〜４０℃がより好ましい。
前記ガスを前記噴流ノズルの外周側面に吹き付ける際には、前記噴流ノズルの温度を、５０℃以上低下させることが好ましく、７５℃以上低下させることがより好ましく、１００℃以上低下させることが特に好ましい。なお、前記噴流ノズルを常温まで低下させる必要はなく、その点では、前記噴流ノズルの温度は、５０℃以上２５０℃以下低下させることが好ましく、７５℃以上２００℃以下低下させることがより好ましく、１００℃以上１５０℃以下低下させることが特に好ましい。
また、異なる観点からは、前記ガスを前記噴流ノズルの外周側面に吹き付ける際には、前記噴流ノズルの温度を、はんだの融点以下に低下させることが好ましく、前記合金の融点以下に低下させることがより好ましい。
また、異なる観点からは、前記ガスを前記噴流ノズルの外周側面に吹き付ける際には、前記噴流ノズルの温度を、はんだの融点以下に低下させることが好ましく、前記合金の融点以下に低下させることがより好ましい。
前記ガスを吹き出す前記ガス吹出しノズルの先端と、前記噴流ノズルの外周側面との距離としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５０ｍｍ〜１，０００ｍｍが好ましく、１００ｍｍ〜７００ｍｍがより好ましく、２００ｍｍ〜５００ｍｍが特に好ましい。前記距離が、近すぎると、前記噴流ノズルにガスが強く当たりすぎ、前記噴流ノズルの外周側面に前記はんだの膜が形成されないことがあり、遠すぎると、前記噴流ノズルの冷却効率が低下することがある。
前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだの膜の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０μｍ〜１００μｍが好ましく、２０μｍ〜７０μｍがより好ましい。
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けると、前記噴流ノズルの外周側面には、前記はんだ噴流に由来するはんだが付着する。そして、前記はんだ噴流の噴出を開始させると、前記はんだは、はんだ噴流とともに流れ落とされる。
前記噴流ノズルの外周側面に付着したはんだにより、前記噴流ノズルの外周側面は保護され、前記噴流ノズルの外周側面のはんだ噴流に対する濡れ性が保たれる。
更に、前記噴流ノズルの外周側面には、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金が形成されることが好ましい。そして、前記合金の融点は、前記はんだ噴流の温度より低いことが好ましい。そうすることにより、はんだ噴流の噴出を開始させると、前記合金が早くに溶融するため、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだが流れ落とされ易くなる。
前記噴流ノズルの外周側面に付着したはんだにより、前記噴流ノズルの外周側面は保護され、前記噴流ノズルの外周側面のはんだ噴流に対する濡れ性が保たれる。
更に、前記噴流ノズルの外周側面には、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金が形成されることが好ましい。そして、前記合金の融点は、前記はんだ噴流の温度より低いことが好ましい。そうすることにより、はんだ噴流の噴出を開始させると、前記合金が早くに溶融するため、前記噴流ノズルの外周側面に付着した前記はんだが流れ落とされ易くなる。
前記ガスの吹き付けは、冷却効率、及び均一な冷却の点から、２箇所以上から行われることが好ましく、前記噴流ノズルを挟んで対向する２つの位置から行われることがより好ましい。
前記噴流ノズルを挟んで対向する２つの位置から行われる際には、２つの前記吹出ノズルが、前記噴流ノズルを挟んで対向配置される。
前記噴流ノズルを挟んで対向する２つの位置から行われる際には、２つの前記吹出ノズルが、前記噴流ノズルを挟んで対向配置される。
＜同期手段＞
前記ガスの吹き付けは、前記はんだ噴流の停止と同期して行われることが好ましい。そうすることにより、前記噴流ノズルの外周側面への前記はんだの付着を確実に行うことができる。
前記同期は、例えば、前記同期手段によって行われる。
前記同期手段としては、前記はんだ噴流の停止と前記ガスの吹き付けとを同期させる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、制御部などが挙げられる。前記同期手段としての制御部は、前記噴出手段に対して前記はんだ噴流の停止を指示する際に、前記ガス吹付手段に対して前記ガスの吹き付けを指示する。
前記ガスの吹き付けは、前記はんだ噴流の停止と同期して行われることが好ましい。そうすることにより、前記噴流ノズルの外周側面への前記はんだの付着を確実に行うことができる。
前記同期は、例えば、前記同期手段によって行われる。
前記同期手段としては、前記はんだ噴流の停止と前記ガスの吹き付けとを同期させる手段であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、制御部などが挙げられる。前記同期手段としての制御部は、前記噴出手段に対して前記はんだ噴流の停止を指示する際に、前記ガス吹付手段に対して前記ガスの吹き付けを指示する。
更に、図６及び図７を用いて、前記はんだ付け方法、前記はんだ付け装置、及び前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法の一例について説明する。
図６は、はんだ付け装置を用いてはんだ付けを行う一態様の概略図である。
図７は、図６のはんだ付け装置に、プリント基板が配置された状態を示す概略図である。
図８は、はんだ噴流の噴出を停止させた際に、噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けたときの様子を示す概略図である。
この一態様では、プリント基板１１のスルーホールと、電子部品１２のピン１２ａとをはんだ付けする。
図６〜図８に示すはんだ付け装置は、噴出手段と、ガス吹付手段と、制御部７とを有する。
噴出手段は、噴流ノズル１と、はんだ槽３と、不図示のポンプとを有する。
ガス吹付手段は、２つのガス吹出しノズル４と、圧縮機５と、ガス配管６とを有する。２つのガス吹出しノズル４は、噴流ノズル１を挟んで対向している。
圧縮機５は、制御部７と配線８により接続されており、圧縮機５による圧縮ガスの生成は、制御部７により制御される。
不図示のポンプは、制御部７と配線９により接続されており、ポンプの動作は制御部７により制御される。
図７は、図６のはんだ付け装置に、プリント基板が配置された状態を示す概略図である。
図８は、はんだ噴流の噴出を停止させた際に、噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けたときの様子を示す概略図である。
この一態様では、プリント基板１１のスルーホールと、電子部品１２のピン１２ａとをはんだ付けする。
図６〜図８に示すはんだ付け装置は、噴出手段と、ガス吹付手段と、制御部７とを有する。
噴出手段は、噴流ノズル１と、はんだ槽３と、不図示のポンプとを有する。
ガス吹付手段は、２つのガス吹出しノズル４と、圧縮機５と、ガス配管６とを有する。２つのガス吹出しノズル４は、噴流ノズル１を挟んで対向している。
圧縮機５は、制御部７と配線８により接続されており、圧縮機５による圧縮ガスの生成は、制御部７により制御される。
不図示のポンプは、制御部７と配線９により接続されており、ポンプの動作は制御部７により制御される。
はんだ付け装置を用いてはんだ付けを行う際には、まず、不図示のヒーターを用いてはんだ槽３内のはんだを加熱し、溶融はんだ２ｄを作製する。はんだ槽３内の溶融はんだ２ｄは、不図示のポンプにより噴流ノズル１へ供給される。噴流ノズル１に供給された溶融ハンダ２ｄは、噴流ノズル１の先端からはんだ噴流２として噴出する（図６）。
はんだ噴流２を噴流ノズル１から噴出させている間に、はんだ噴流２に、プリント基板１１のスルーホールを走査させる。スルーホールには、電子部品１２のピン１２ａが挿入されている。そして、噴流ノズル１の先端から噴出しているはんだ噴流２にスルーホール及びピン１２ａを接触させることで、スルーホール及びピン１２ａがはんだ付けされる（図７）。なお、走査は、噴出手段を移動させることにより行ってもよいし、プリント基板を移動させることにより行ってもよい。
この際に、噴流ノズル１の外周側面の濡れ性が悪く、噴流ノズル１から噴出されるはんだ噴流２の形状が不均一であると、他部品へのはんだの付着や、はんだ引きが行われないことによるピン間のショートが発生する。
はんだ噴流２を噴流ノズル１から噴出させている間に、はんだ噴流２に、プリント基板１１のスルーホールを走査させる。スルーホールには、電子部品１２のピン１２ａが挿入されている。そして、噴流ノズル１の先端から噴出しているはんだ噴流２にスルーホール及びピン１２ａを接触させることで、スルーホール及びピン１２ａがはんだ付けされる（図７）。なお、走査は、噴出手段を移動させることにより行ってもよいし、プリント基板を移動させることにより行ってもよい。
この際に、噴流ノズル１の外周側面の濡れ性が悪く、噴流ノズル１から噴出されるはんだ噴流２の形状が不均一であると、他部品へのはんだの付着や、はんだ引きが行われないことによるピン間のショートが発生する。
開示のはんだ付け方法では、図８に示すように、はんだ噴流２の噴出を停止させた際に、噴流ノズル１の外周側面にガスを吹き付ける。ガスの吹き付けは、圧縮機５で生成された圧縮ガスをガス配管６を介してガス吹出しノズル４に供給し、ガス吹出しノズル４から噴流ノズル１の外周側面に向けて圧縮ガスを吹き出すことにより行う。そうすることにより、噴流ノズル１の外周側面には、はんだ噴流が冷却されてはんだ２ａが付着する。
この際、はんだ噴流２の噴出の停止と、ガスの吹出しとを、制御部７を用いて同期させて行うことにより、確実に噴流ノズル１の外周側面にはんだ２ａを付着させることができる。
この際、はんだ噴流２の噴出の停止と、ガスの吹出しとを、制御部７を用いて同期させて行うことにより、確実に噴流ノズル１の外周側面にはんだ２ａを付着させることができる。
ここで、ガス吹き付けの時間と、噴流ノズルの温度との関係を調べた結果を図９に示す。条件は以下のとおりである。３２０℃のはんだ噴流を噴流ノズルから噴出させ、図８に示すように、はんだ噴流２の噴出を停止させると同時に、７０Ｌ／分のガス（室温）を、噴流ノズルを挟んで対向する位置から、はんだ噴流に吹き付けた。温度は噴流ノズルの先端から下方５ｍｍの位置で測定した。なお、ガス吹出しノズルは、噴流ノズルの外周側面から３００ｍｍ離れた位置に配した。
図９に示すように、ガス吹き付けを行わなかった場合には、噴流ノズルの温度の低下は非常に緩やかであり、はんだ噴流の停止後３０秒経っても、２８０℃程度である。それに対して、ガス吹き付けを行った場合には、８秒後には噴流ノズルの温度が１００℃低下した。即ち、噴流ノズルにガス吹き付けることで、噴流ノズルの外周側面の温度が低下する。そうすることにより、はんだ噴流の噴出の停止後に外周側面を伝わって流れ落ちているはんだ噴流が冷却され、はんだが噴流ノズルの外周側面に付着する。このはんだは、噴流ノズルの外周側面の濡れ不良を防止する。
図９に示すように、ガス吹き付けを行わなかった場合には、噴流ノズルの温度の低下は非常に緩やかであり、はんだ噴流の停止後３０秒経っても、２８０℃程度である。それに対して、ガス吹き付けを行った場合には、８秒後には噴流ノズルの温度が１００℃低下した。即ち、噴流ノズルにガス吹き付けることで、噴流ノズルの外周側面の温度が低下する。そうすることにより、はんだ噴流の噴出の停止後に外周側面を伝わって流れ落ちているはんだ噴流が冷却され、はんだが噴流ノズルの外周側面に付着する。このはんだは、噴流ノズルの外周側面の濡れ不良を防止する。
本発明者らの検討では、例えば、ガスの吹き付けを行わない場合には、１００回の間欠噴流により噴流ノズルの外周表面に濡れ不良が生じる。他方、ガスの吹き付けを行った場合には、５００回間欠噴流を行っても噴流ノズルの外周表面に濡れ不良が生じていないことが確認された。
更に以下の付記を開示する。
（付記１）
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けることを特徴とするはんだ付け方法。
（付記２）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させる付記１に記載のはんだ付け方法。
（付記３）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだと、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金とを付着させる付記１に記載のはんだ付け方法。
（付記４）
前記合金の融点が、前記はんだ噴流の温度よりも低い付記３に記載のはんだ付け方法。
（付記５）
前記ガスの吹き付けが、前記はんだ噴流の停止と同期して行われる付記１から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記６）
前記ガスの吹き付けが、２箇所以上から行われる付記１から５のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記７）
前記ガスの吹き付けが、前記噴流ノズルを挟んで対向する２つの位置から行われる付記１から５のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記８）
前記ガスの吹き付けにより、前記噴流ノズルの温度を、前記はんだ噴流のはんだの融点以下に低下させる付記１から７のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記９）
前記ガスの吹き付けにより、前記噴流ノズルの温度を、前記合金の融点以下に低下させる付記３から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１０）
前記噴流ノズルの材質が、鉄鋼である付記１から９のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１１）
前記はんだ噴流のはんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだである付記１から１０のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１２）
前記噴流ノズルの材質が、鉄鋼であり、
前記はんだ噴流のはんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだであり、
前記合金が、ＳｎＦｅ２である付記３から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１３）
はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置であって、
噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段と、
前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける手段とを有することを特徴とするはんだ付け装置。
（付記１４）
更に、前記はんだ噴流の停止と前記ガスの吹き付けとを同期させる手段を有する付記１３に記載のはんだ付け装置。
（付記１５）
前記ガスを吹き付ける手段が、ガスを吹き出す吹出しノズルを２つ以上有する付記１３から１４のいずれかに記載のはんだ付け装置。
（付記１６）
前記ガスを吹き付ける手段が、ガスを吹き出す吹出しノズルを２つ有し、
２つの前記吹出しノズルが、前記噴流ノズルを挟んで対向配置される付記１３から１４のいずれかに記載のはんだ付け装置。
（付記１７）
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けることを特徴とする噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記１８）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させる付記１７に記載の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記１９）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだと、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金とを付着させる付記１７に記載の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記２０）
前記合金の融点が、前記はんだ噴流の温度よりも低い付記１９に記載の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記１）
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けることを特徴とするはんだ付け方法。
（付記２）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させる付記１に記載のはんだ付け方法。
（付記３）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだと、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金とを付着させる付記１に記載のはんだ付け方法。
（付記４）
前記合金の融点が、前記はんだ噴流の温度よりも低い付記３に記載のはんだ付け方法。
（付記５）
前記ガスの吹き付けが、前記はんだ噴流の停止と同期して行われる付記１から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記６）
前記ガスの吹き付けが、２箇所以上から行われる付記１から５のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記７）
前記ガスの吹き付けが、前記噴流ノズルを挟んで対向する２つの位置から行われる付記１から５のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記８）
前記ガスの吹き付けにより、前記噴流ノズルの温度を、前記はんだ噴流のはんだの融点以下に低下させる付記１から７のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記９）
前記ガスの吹き付けにより、前記噴流ノズルの温度を、前記合金の融点以下に低下させる付記３から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１０）
前記噴流ノズルの材質が、鉄鋼である付記１から９のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１１）
前記はんだ噴流のはんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだである付記１から１０のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１２）
前記噴流ノズルの材質が、鉄鋼であり、
前記はんだ噴流のはんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだであり、
前記合金が、ＳｎＦｅ２である付記３から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
（付記１３）
はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置であって、
噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段と、
前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付ける手段とを有することを特徴とするはんだ付け装置。
（付記１４）
更に、前記はんだ噴流の停止と前記ガスの吹き付けとを同期させる手段を有する付記１３に記載のはんだ付け装置。
（付記１５）
前記ガスを吹き付ける手段が、ガスを吹き出す吹出しノズルを２つ以上有する付記１３から１４のいずれかに記載のはんだ付け装置。
（付記１６）
前記ガスを吹き付ける手段が、ガスを吹き出す吹出しノズルを２つ有し、
２つの前記吹出しノズルが、前記噴流ノズルを挟んで対向配置される付記１３から１４のいずれかに記載のはんだ付け装置。
（付記１７）
噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付けることを特徴とする噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記１８）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させる付記１７に記載の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記１９）
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだと、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金とを付着させる付記１７に記載の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
（付記２０）
前記合金の融点が、前記はんだ噴流の温度よりも低い付記１９に記載の噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
１ 噴流ノズル
１ａ 濡れ不良箇所
２ はんだ噴流
２ａ はんだ
２ｂ 合金
２ｄ 溶融はんだ
３ はんだ槽
４ ガス吹出しノズル
５ 圧縮機
６ ガス配管
７ 制御部
８ 配線
９ 配線
１１ プリント基板
１２ 電子部品
１２ａ ピン
１ａ 濡れ不良箇所
２ はんだ噴流
２ａ はんだ
２ｂ 合金
２ｄ 溶融はんだ
３ はんだ槽
４ ガス吹出しノズル
５ 圧縮機
６ ガス配管
７ 制御部
８ 配線
９ 配線
１１ プリント基板
１２ 電子部品
１２ａ ピン
Claims (9)
- 噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させることを特徴とするはんだ付け方法。 - 前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだと、前記はんだ噴流及び前記噴流ノズルにより形成される合金とを付着させる請求項１に記載のはんだ付け方法。
- 前記合金の融点が、前記はんだ噴流の温度よりも低い請求項２に記載のはんだ付け方法。
- 前記ガスの吹き付けが、前記はんだ噴流の停止と同期して行われる請求項１から３のいずれかに記載のはんだ付け方法。
- 前記ガスの吹き付けが、２箇所以上から行われる請求項１から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
- 前記ガスの吹き付けが、前記噴流ノズルを挟んで対向する２つの位置から行われる請求項１から４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
- はんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け装置であって、
噴流ノズルを有し、前記噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させる手段と、
前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させる手段とを有することを特徴とするはんだ付け装置。 - 更に、前記はんだ噴流の停止と前記ガスの吹き付けとを同期させる手段を有する請求項７に記載のはんだ付け装置。
- 噴流ノズルからはんだ噴流を間欠的に噴出させてはんだ付け対象物のはんだ付けを行うはんだ付け方法に用いる前記噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法であって、
前記噴流ノズルからの前記はんだ噴流の噴出を停止させた際に、前記噴流ノズルの外周側面にガスを吹き付け、前記噴流ノズルの外周側面に、前記はんだ噴流に由来するはんだを付着させることを特徴とする噴流ノズルのはんだ濡れの保持方法。
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