JPH07256443A - 半田付け方法及びこの方法に使用する半田付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田付け作業の能率を向上させることができ
る半田付け方法とこの方法の実施に使用する半田付け装
置とを提供する。 【構成】 金属テープ４の表面の幅方向に少くとも半田
層４ａの幅だけ当接させる平板状のチップ６ａを有する
超音波ホーン６と、チップ６ａの先端近傍で少くとも該
チップ６ａの一側面の幅一杯に加熱面５ａを有するヒー
タブロック５ａとを備え、ヒータブロック５の加熱面５
ａと超音波ホーン６のチップ６ａを金属テープ４の表面
の幅方向に当接させた状態で、ヒータブロック５により
半田層４ａを加熱溶融させると共に、超音波ホーン６に
より前記溶融半田に超音波振動を与えて、ヒータブロッ
ク５及び超音波ホーン６を連続的に移動させ、対向して
隣接した一対のシールド部材１₁ 、１₂ の金属箔に金属
テープ４を半田付けする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電磁波シールド構造
物や電磁波シールド室を構成する電磁波シールド面の施
工に使用する半田付け方法及びこの方法に使用する半田
付け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁波シールド面は、複数のシー
ルド部材の端部を対向させ、この対向端部を接合するこ
とによって構成していた。そして、対向端部を接合する
場合、対向端部近傍を所定幅に亘って跨ぐように半田層
を介して金属テープで覆い、該金属テープの表面の幅方
向に、偏平なタッチ面を有する棒状の半田鏝を当接させ
た後、該半田鏝により前記半田層を加熱溶融させて前記
金属テープを、前記両シールド部材を構成する金属箔の
対向端部に半田付けしている。

【０００３】前記半田層は金属テープの裏面の全面に形
成されているため、半田鏝により半田層がその全幅に渡
り加熱溶融されたときには、溶融半田が金属テープの両
側縁から金属箔の表面に流れ出るおそれがある。このた
め、半田鏝の幅を金属テープの幅寸法より短く形成し、
前記半田鏝を金属テープの両側縁部に当接させないよう
にする。

【０００４】また、前記半田鏝はヒータを内蔵してお
り、その加熱容量が大きいほど半田層を確実に加熱溶融
させることができる反面、半田鏝の重量が重くなり、該
半田鏝を持って行う半田付け作業はし難くなる。この点
から、半田鏝には、加熱容量が小さいが持ち易い軽量な
ものとしてタッチ面の幅が狭いものが使用されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電磁波シールド構造にあっては、半田鏝が金属テー
プ表面に幅狭に接触することとなり、接触面積が小さ
い。このため、半田鏝から金属テープを介して半田層に
十分な熱量を供給するためには、半田鏝を強く金属テー
プに押し付けると共に、半田鏝の温度・移動速度等を調
整したり、半田鏝を同一箇所で重複するように反復移動
させたりすることが必要となる。上記調整等が失敗した
場合には、半田層が十分に加熱溶融されず、金属テープ
をシールド部材に確実に半田付けすることができない。
また、上記半田鏝の反復移動等で、折角半田付けした箇
所に誤って半田鏝を再び当ててしまった場合には半田部
が剥がれ易く、半田付けによる補修に手間がかかる。上
記半田部の剥がれや半田付けの不良は電磁波シールド性
能の低下を招く。また、前記半田鏝が金属テープの両側
縁に当接して裏面の半田層が加熱溶融されたときには溶
融半田が金属箔の表面に流れ出ることから、前記半田鏝
を金属テープの両側縁部に当接させないようにしなけれ
ばならない。従って、半田鏝の温度・移動速度等を十分
に管理しながら、半田付けできた箇所及び金属テープの
両側縁部には半田鏝を当てないように半田付け作業を慎
重に行うことが必要となり、作業に熟練度が必要になる
と共に、半田付け作業の能率が悪い。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためになし
たもので、その第１の目的は、半田付け作業の能率を向
上させることができる半田付け方法を提供することにあ
る。

【０００７】また、この発明の第２の目的は、上記半田
付け方法の実施に使用する半田付け装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、この発明は、一対のシールド部材の各端部を
互いに対向させ、該両対向端部近傍を跨ぐように、各々
所定幅に亘って半田層を介して金属テープで覆った状態
で、該金属テープの表面の幅方向にヒータブロックの加
熱面と超音波ホーンのチップを当接させた後、前記ヒー
タブロックにより前記半田層を加熱溶融させると共に、
前記超音波ホーンにより前記溶融半田に超音波振動を与
えて、前記ヒータブロック及び超音波ホーンを連続的に
移動させ、前記金属テープを、前記両シールド部材を構
成する金属箔に半田付けする半田付け方法とした。

【０００９】また、上記第２の目的を達成するために、
この発明は、一対のシールド部材の各端部を互いに対向
させ、該両対向端部近傍を跨ぐように、各々所定幅に亘
って半田層を介して金属テープで覆い、前記半田層を溶
融して前記両シールド部材を接合する半田付け装置にお
いて、前記金属テープの表面の幅方向に当接して前記半
田層を加熱溶融させて前記金属テープを前記両シールド
部材に半田付けするヒータブロックと該ヒータブロック
により加熱溶融された半田層に超音波振動を与える超音
波ホーンとを備えて成る半田付け装置とした。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、加熱溶融された半田に超音
波振動を与えて、前記溶融半田中にキャビテーションを
発生させ、金属箔の表面に形成された酸化皮膜をキャビ
テーションエロージョンで除去し、同時に前記金属箔の
表面に金属テープを半田付けすることができる。この半
田付けの原理から、同一箇所を反復移動することなく前
記ヒータブロック及び超音波ホーンの連続的な移動によ
って、一対のシールド部材を構成する金属箔を金属テー
プを介して確実に接合できる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１２】図１（１）はこの発明の一実施例になる半
田鏝の半田付け作業前の状態を示す概要図、（２）は同
半田鏝の半田付け作業中の状態を示す斜視図、図２は同
半田鏝の制御系を示す概略図、図３（１），（２），
（３）は各々同半田鏝の左側面図，正面図，底面図であ
る。

【００１３】これらの図において１₁ 、１₂ はシールド
部材であり、該シールド部材１₁ 、１₂ は銅箔等の金属
箔の裏面に網目状に形成されたガラス繊維を接着し、該
ガラス繊維にポリエチレンシートを介してクラフト紙を
接着した構成となっている。前記金属箔は厚さ６０μｍ
〜８０μｍに形成されると共に、前記ガラス繊維の網目
の大きさは１０ｍｍ以下に形成されている。

【００１４】このようなシールド部材１₁ 、１₂ は、ク
ラフト紙にてプラスターボード等下地材２に接着して各
端部を互いに対向させ、両対向端部間に目地３を形成
し、前記対向端部を後述の金属テープを用いて接合する
ことによって電磁波シールド面を構成する。

【００１５】また、４は電磁波シールド面を構成する銅
箔等の金属テープであり、該金属テープ４の裏面には１
２μｍ〜２０μｍの一定の厚さを有する半田層４ａが金
属テープ４の両側に所定幅残して付着形成されている。
４ｂは前記金属テープ４の裏面に形成された無半田部分
であり、その幅は半田層４ａの厚さに応じて例えば半田
層４ａの厚さが１２μｍであるときには約２ｍｍという
ように設定されている。前記半田層４ａには、半田付け
後の腐食が少い例えばＺｎ（２４％）−Ｓｎ（１２％）
−Ｃｄ半田やＺｎ（２０％）−Ｃｄ（８０％）半田等を
使用することが好ましい。

【００１６】前記金属テープ４は前記一対のシールド部
材１₁ 、１₂ の対向端部を跨いでいて、該両シールド部
材１₁ 、１₂ の対向端部の近傍は各々所定幅前記半田層
４ａを介して覆われている。

【００１７】そして、この発明によれば、前記半田層４
ａを半田鏝によって溶融して、金属テープ４を介してシ
ールド部材１₁ 、１₂ の対向端部を接合するのである
が、この接合に当たって使用する半田鏝は、超音波ホー
ン６とヒータブロック５から構成されている。

【００１８】前記超音波ホーン６は、金属テープ４の表
面の幅方向に少くとも半田層４ａの幅だけ当接させる平
板状のチップ６ａを有する。また、ヒータブロック５
は、前記チップ６ａを囲む筒状に形成されて、該チップ
６ａの両側面の幅に渡って加熱面５ａを備えている。

【００１９】前記ヒータブロック５には、前記加熱面５
ａを加熱する図示しない発熱線と前記加熱面５ａの温度
を検出する図示しない温度検出回路（実施例では熱電
対）とが設けられている。前記発熱線には図示しない電
力制御回路が接続され、該電力制御回路と前記熱電対は
ヒータ温度制御回路７に接続されている。

【００２０】前記超音波ホーン６は振動の伝達損失が少
くかつ熱伝導が小さいクロム等により使用周波数に共振
する形状に形成されていて、該超音波ホーン６の一端に
設けた前記チップ６ａの部分が１／４波長、他の部分が
１／４波長で全体で１／２波長の共振をするようになっ
ている。この超音波ホーン６の他端には断熱用セラミッ
クワッシャ８を介して図示しない超音波振動子が設けら
れ、該超音波振動子には超音波発振器９が接続されてい
る。１０は前記超音波振動子の周囲に設けたハンドピー
スである。

【００２１】上記のように構成する本実施例によれば、
まず、対向して隣接した一対のシールド部材１₁ 、１₂
を跨ぐ金属テープ４で前記両シールド部材１₁ 、１₂ の
対向端部の近傍を各々所定幅半田層４ａを介して覆った
状態で、図１（１）に示すように、ヒータブロック５の
加熱面５ａと超音波ホーン６のチップ６ａを前記金属テ
ープ４の裏面に付着した半田層４ａに対応させて該金属
テープ４の表面の幅方向に当接させる。

【００２２】次いで、ヒータブロック５の発熱線に通電
して発熱させると、加熱面５ａの温度が上昇する。この
加熱面５ａの温度は熱電対により検出され、該熱電対の
検出信号はヒータ温度制御回路７に入力される。このヒ
ータ温度制御回路７から予め入力設定した温度との較差
に応じた制御信号が電力制御回路に出力され、該電力制
御回路により制御電流が発熱線に印加される。このよう
にヒータ温度制御回路７によるフィードバック制御によ
ってヒータブロック５の加熱面５ａの温度を半田に適し
た温度に制御する。

【００２３】また、超音波発振器９により超音波振動子
に電力を入力すると、該超音波振動子は超音波周波数で
軸方向に縦振動し、この振動が超音波ホーン６に付勢さ
れて、該超音波ホーン６のチップ６ａが前記周波数に共
振して縦振動する。このチップ６ａの振動変位振幅を、
後述する溶融半田中にキャビテーションが発生するとき
の下限値より大き目に選び、可聴周波数の上限よりやや
高い２０ｋｃ／ｓ程度で大体８μ（片振幅）でチップ６
ａを超音波振動させる。

【００２４】上記のようにすることによって、半田鏝の
ヒータブロック５により半田層４ａを加熱溶融させると
共に、超音波ホーン６により前記溶融半田に超音波振動
を与えて、溶融半田中にキャビテーションを確実に発生
させることができる。このため、図１（２）に示すよう
に、前記ヒータブロック５及び超音波ホーン６を連続的
に移動させれば、一対のシールド部材１₁ ，１₂ を構成
する金属箔に金属テープ４を半田付けして該金属テープ
４を介して前記両シールド部材１₁ 、１₂ を接合するこ
とができる。

【００２５】上記本実施例によれば、溶融半田中にキャ
ビテーションが発生すると、両シールド部材１₁ 、１₂
を構成する金属箔の表面に形成された酸化皮膜がキャビ
テーションエロージョンで除去され、同時に前記金属箔
の表面に金属テープ４が半田付けされる。この半田付け
の原理から、ヒータブロック５と超音波ホーン６を金属
テープ４に強く押し付けないでも、かつ、半田付けした
箇所にヒータブロック５と超音波ホーン６を再び当てて
も、半田部の剥がれを生じることなく半田付けができる
と共に、上記半田付けで前記金属テープ４と前記両シー
ルド部材１₁ 、１₂ の金属箔とを強固に接着できること
となる。尚、半田付けに際して、半田層４ａの表面にフ
ラックスを付けなくても良いが、半田付けによる接合部
の品質向上及び作業性の向上を図る場合には、松脂系の
フラックスを付けておくことが好ましい。

【００２６】また、上記超音波半田付けの原理から、半
田鏝をハンドピース１０で支持して金属テープ４に強く
押し付けることなくスムーズに移動させることができ
る。因みに、実験では半田付け速度を毎秒４〜５ｃｍと
することができた。偏平をした半田鏝による従来の半田
付け方法では、上記程の半田付け速度は得られないばか
りでなく、後述するような一定以上の電磁波シールド効
果を得るためには半田付け不良等の手直しが必要であ
り、手直しに時間がかなり掛かることから、半田付け作
業をおおよそ１時間当り２．４ｍしか行えなかったが、
上記本実施例によれば、半田付け速度を毎秒４〜５ｃｍ
と高速化できると共に、従来必要であった手直し時間を
なくすことができることから、半田付け作業をおおよそ
１時間当り１０．８ｍ（従来の略４倍）で行えて、半田
付け作業の能率を従来より大幅に向上させることができ
た。

【００２７】更に、半田鏝を金属テープ４に強く押し付
けないことで、金属テープ４に損傷・皺が発生すること
を防止できる。このため、金属箔の裏面にクラフト紙を
接着しただけのシールド部材の使用も可能となる。ま
た、半田鏝を金属テープ４に強く押し付けないことで、
溶融半田を金属テープ４の両側縁部の裏面の無半田部分
４ｂまでに収めて、金属テープ４の両側縁から溶融半田
が外方に流れ出ないようにして、前記金属テープ４をシ
ールド部材１₁ ，１₂ の金属箔表面に半田付けする。
尚、半田付け後は、シールド部材１₁ ，１₂ と金属テー
プ４との間に露出する半田部の表面に適当な塗料等を用
いて湿気等から遮断することが好ましい。

【００２８】次に、上記本実施例により施工された電磁
波シールド構造のシールド効果を確認するための測定を
下記の要領で行った。

【００２９】図４は上記測定を行った電磁波シールド室
を示す平面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図
である。これらの図においてＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓは測定対象
の電磁波シールド構造（金属テープ４のみを示す）であ
る。

【００３０】測定周波数の範囲は０．５〜５００ＭＨｚ
と５００〜１０００ＭＨｚとした。また、受信機１１ａ
と送信機１１ｂとで構成される測定機器１１には、測定
周波数０．５〜５００ＭＨｚの範囲については０．５Ｍ
Ｈｚ用のものを使用し、また、測定周波数５００〜１０
００ＭＨｚの範囲については５００ＭＨｚ用のものを使
用した。そして、上記測定対象Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓの全体を
含む電磁波シールド面１２の図示する測定箇所Ｘを介し
て対向するように電磁波シールド室１３の内外に前記測
定機器１１の受信機１１ａと送信機１１ｂを配置した。
前記測定箇所Ｘの決定に当たっては、電磁波シールド室
１３の扉１４，空調口１５，換気口１６について電磁波
の漏洩がないことを確認した上で、送信機１１ｂの位置
を一定として電磁波シールド面１２の全体について測定
周波数１０００ＭＨｚで探ったところ、どの箇所からも
電磁波の漏洩が認められなかったため、前記測定箇所Ｘ
で測定を行った。

【００３１】上記測定は、測定周波数０．５〜５００Ｍ
Ｈｚの範囲では０．５，１，２，１０，３０ＭＨｚにつ
いて、また測定周波数５００〜１０００ＭＨｚの範囲で
は５００，７００，１０００ＭＨｚについて行った。そ
の結果、前記測定周波数０．５，１，２，１０，３０，
５００，７００，１０００ＭＨｚの場合には各々減衰率
は電磁波シールド室に最低要求される６０ｄＢを遥かに
超える１００，９５，１０１，１０９，１１２，１０
２，９６，１０１ｄＢ以上となり、どの周波数において
もピークの存在はなかった。図６は上記測定結果を示し
たもので、この図から明らかなように、上記本実施例に
より施工された電磁波シールド構造Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓには
安定しかつ優れた電磁波シールド効果が得られた。この
結果は、従来技術では半田部の剥がれや半田付け不良に
よって電磁波シールド性能の低下を招いている場合に比
較して、格段優れた効果を発揮し得るものといえる。

【００３２】尚、上記実施例では、シールド部材１₁ ，
１₂ を、金属箔の裏面に網目状に形成されたガラス繊維
等を介してクラフト紙を接着した構成のものについて説
明したが、金属箔の裏面にクラフト紙だけを接着した構
成のもの、金属箔だけの構成のものについても上記半田
鏝及び半田付け方法が使用できることはいうまでもな
い。

【００３３】また、図７（１）に簡略化して示すよう
に、ヒータブロック５を超音波ホーン６のチップ６ａを
囲む筒状に形成したが、チップ６ａの先端近傍に少くと
も該チップ６ａの幅に渡って加熱面５ａを備えていれば
良い。例えば図示しないが平板状に形成したヒータブロ
ックをチップ６ａの一側面のみに又は両側面に沿って配
置しても良い。この場合は、上記筒状に形成したものと
同様な効果が得られる。また、図７（２）に示すヒータ
ブロック５₁ のように、該ヒータブロック５₁ を、超音
波ホーン６のチップ６ａを直角に突き合わせる平板状に
形成し、その上面に溝部５ｂを形成して、該溝部５ｂ内
に前記チップ６ａを係合させても良い。この場合には、
ヒータブロック５の加熱面５ａを大きくできると共に、
ヒータブロック５₁ を超音波ホーン６により超音波振動
させて、前記両シールド部材１₁ ，１₂ を構成する金属
箔にヒータブロック５₁ を介して間接的に超音波振動を
与えて上記実施例と同様の効果を得ることができる。更
に、図７（３）に示すヒータブロック５₂ のように、前
記チップ６ａにヒータを内蔵して全体をヒータブロック
５₂ としても良い。この場合には、半田鏝が単体とな
り、作業時の取扱いがし易くなる。

【００３４】

【発明の効果】以上の通り、この発明は、加熱溶融され
た半田に超音波振動を与えて、前記溶融半田中にキャビ
テーションを発生させ、一対のシールド部材を構成する
金属箔の表面に形成された酸化皮膜をキャビテーション
エロージョンで除去し、同時に前記金属箔の表面に金属
テープを半田付けすることができ、この半田付けの原理
から、同一箇所を反復移動することなく前記ヒータブロ
ック及び超音波ホーンの連続的な移動によって一対のシ
ールド部材を金属テープを介して確実に接合できる。ま
た、ヒータブロックと超音波ホーンを金属テープに強く
押し付けないで済むことから、ヒータブロックと超音波
ホーンをスムーズに移動させることができる。しかも、
半田付けした箇所にヒータブロックと超音波ホーンを再
び当てても半田部の剥がれは生じることはない。従っ
て、半田付け速度を従来より速めることができ、かつ従
来必要であった手直し時間をなくして、半田付け作業に
要する時間を短縮し、作業能率の向上が図れると共に、
半田付けによる接合部の品質を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１） この発明の一実施例になる半田付け装
置の半田作業前の状態を示す概要図である。 （２） 同装置の半田作業中の状態を示す斜視図であ
る。

【図２】図１に示す半田付け装置の制御系を示す概略図
である。

【図３】（１） 図１に示す半田付け装置中の半田鏝の
詳細を示す左側面図である。 （２） 同半田鏝の正面図である。 （３） 同半田鏝の底面図である。

【図４】電磁波シールド構造のシールド効果を確認する
ための測定を行った電磁波シールド室を示す平面図であ
る。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。

【図６】測定結果を示す線図である。

【図７】（１） 図１に示すヒータブロックの簡略図で
ある。 （２） 同ヒータブロックの変形例を示す（１）に対応
した簡略図である。 （３） 同ヒータブロックの別の変形例を示す（１）に
対応した簡略図である。

【符号の説明】

１₁ 、１₂ シールド部材 ４ 金属テープ ４ａ 半田 ５，５₁ ，５₂ ヒータブロック（半田鏝） ５ａ 加熱面 ６ 超音波ホーン（半田鏝） ６ａ チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇根 敏弘 東京都中央区銀座６丁目２番10号 株式会 社巴コーポレーション内 (72)発明者 土肥野 国一 東京都墨田区緑一丁目20番10号 土肥野金 属株式会社内 (72)発明者 平良 進 埼玉県戸田市美女木東２丁目４番地の２ プラズマ技研工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のシールド部材の各端部を互いに対
   向させ、該両対向端部近傍を跨ぐように、各々所定幅に
   亘って半田層を介して金属テープで覆った状態で、該金
   属テープの表面の幅方向にヒータブロックの加熱面と超
   音波ホーンのチップを当接させた後、前記ヒータブロッ
   クにより前記半田層を加熱溶融させると共に、前記超音
   波ホーンにより前記溶融半田に超音波振動を与えて、前
   記ヒータブロック及び超音波ホーンを連続的に移動さ
   せ、前記金属テープを、前記両シールド部材を構成する
   金属箔に半田付けすることを特徴とする半田付け方法。
2. 【請求項２】 一対のシールド部材の各端部を互いに対
   向させ、該両対向端部近傍を跨ぐように、各々所定幅に
   亘って半田層を介して金属テープで覆い、前記半田層を
   溶融して前記両シールド部材を接合する半田付け装置に
   おいて、前記金属テープの表面の幅方向に当接して前記
   半田層を加熱溶融させて前記金属テープを前記両シール
   ド部材に半田付けするヒータブロックと該ヒータブロッ
   クにより加熱溶融された半田層に超音波振動を与える超
   音波ホーンとを備えたことを特徴とする半田付け装置。
3. 【請求項３】 前記超音波ホーンは前記金属テープの表
   面の幅方向に少くとも前記半田層の幅だけ当接させる平
   板状のチップを有し、前記ヒータブロックは前記チップ
   の先端近傍で少くとも該チップの幅一杯に加熱面を有す
   るものであることを特徴とする請求項２記載の半田付け
   装置。