(57)【要約】【課題】鉛フリーはんだのはんだ槽に鉛は絶対に混入してはならない。例え鉛フリー棒状はんだの形状を鉛入り棒状はんだの形状と相違させても、はんだ槽の近傍に鉛入り棒状はんだを置いておくと、これがはんだ槽に投入されることがあった。【解決手段】本発明は、はんだ槽上部に鉛入り棒状はんだと形状の異なる鉛フリー棒状はんだは通過させるが、鉛入り棒状はんだは通過させない通過部を設置し、はんだ槽に投入時には該通過部から投入するようにする。【選択図】図１
2008155817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛入り棒状はんだの長手方向に直交する断面形状と同断面形状が相違する鉛フリー棒状はんだをはんだ槽に供給する方法において、はんだ槽の上部には鉛入り棒状はんだは通過させないが、鉛フリー棒状はんだを通過させることができる通過部が形成されており、該通過部から鉛フリー棒状はんだを通過させることにより、はんだ槽に鉛フリー棒状はんだを供給する方法。
【請求項２】
溶融はんだにプリント基板を接触させてプリント基板のはんだ付けを行うはんだ槽において、はんだ槽の上部には鉛入り棒状はんだは通過させないが、該鉛入り棒状はんだとは長手方向に直交する断面形状が相違する鉛フリー棒状はんだを通過させることのできる通過部が形成されていることを特徴とするはんだ槽。
【請求項３】
前記通過部は、はんだ槽の一部を覆う投入板に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のはんだ槽。
【請求項４】
前記通過部は、噴流ノズル以外のはんだ槽上部を覆う投入カバーに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のはんだ槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだを溶融させてプリント基板のはんだ付けを行うはんだ槽に鉛フリー棒状はんだを供給する方法およびはんだ槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリント基板のはんだ付け方法としては、鏝付け法、リフロー法、フロー法がある。【０００３】
鏝付け法とは、はんだ付け部一箇所毎に脂入りはんだをあてがいながら、脂入りはんだとはんだ付け部を高温に熱せられたはんだ鏝で加熱して、はんだ付けを行う方法である。この鏝付け法は、はんだ付け部一箇所毎のはんだ付けであるため、大量箇所のはんだ付けはできず、他のはんだ付け方法ではんだ付けできなかったはんだ付け箇所や、他のはんだ付け方法で発生した不良箇所の修正に適している。【０００４】
リフロー法とは、プリント基板のはんだ付け部と同一箇所に穴が穿設されたメタルマスクやシルクスクリーンをプリント基板に重ね合わせ、その上に粉末はんだとフラックスからなるソルダペーストを載置してからスキージーで掻きならして、多数のはんだ付け部にソルダペースト印刷塗布する。その後、該プリント基板をリフロー炉で加熱して、ソルダペーストを溶融させることによりプリント基板のはんだ付けを行う方法である。このリフロー法は、多数のはんだ付け部を一度の作業ではんだ付けができるため、生産性に優れているが、経済性の面で問題があった。なぜならばリフロー法では、ソルダペーストを用いるが、ソルダペーストの粉末はんだを製造するのに多大な手間と高価な製造装置が必要であり、そのためにソルダペーストが高価となるからである。【０００５】
フロー法とは、プリント基板のはんだ付け面全体に液状フラックスを塗布し、予備加熱後、はんだ槽で噴流する溶融はんだにプリント基板を接触させてはんだ付けを行う方法である。このフロー法も、リフロー法同様に、多数のはんだ付け部を一度の作業ではんだ付けできるという生産性に優れているばかりでなく、リフローよりも経済性に優れている。つまりフロー法に用いるはんだは、棒状はんだであり、該棒状はんだは、溶融したはんだを鋳型に流し込んだり、大きなビレットを押出機で押し出したりする、という簡単な方法で、しかも大量に生産できるからである。【０００６】
ところでプリント基板のはんだ付けには、かつてはＰｂ−Ｓｎはんだ（以下、鉛入りはんだという）が用いられていた。しかしながら鉛入りはんだで、はんだ付けされた電子機器が故障したり、古くなって使い勝手が悪くなったりしても、修理や機能向上せず、廃棄されることが多かった。廃棄された電子機器は、ケースのプラスチックやシャーシーのような金属は、取り出して再利用されるが、はんだ付けされたプリント基板は再利用ができないため埋め立て処分となっていた。はんだ付けしたプリント基板が再利用できない理由は、はんだ付け部の銅とはんだとが金属的に合金化されており、この合金化した部分の銅とはんだとを完全に分離できないからである。この埋め立て処分されたプリント基板に酸性雨が接触すると、はんだ中のＰｂ成分が溶出し、さらに地中深く浸透して、ついには地下水と混合する。そしてＰｂ成分を含んだ地下水を人間や家畜が長期間にわたって飲用すると、鉛中毒を起こすとされ、現在は地球規模で鉛入りはんだの使用が規制されている。【０００７】
日本では、鉛入りはんだは、現在のところ電子機器メーカーの自主規制により使用を控えており、欧州ではRoHS指令により規制されている。【０００８】
そのため現在、電子機器のはんだ付けには、鉛入りはんだに代えて鉛フリーはんだが使用されるようになってきている。鉛フリーはんだは、ＪＩＳでも規格化されており、ＪＩＳ  Ｚ３２８２には次のように記されている。
「鉛フリーはんだ：固相線温度が４５０℃未満の溶加材で、鉛を含まない錫系はんだの総称。ここでは、錫、亜鉛、アンチモン、インジウム、銀、ビスマス、銅からなる鉛分０．１０％以下のはんだをいう。
形状及び寸法：棒状の鉛含有はんだ及び鉛フリーはんだの標準寸法は、約７ｍｍ（厚さ）×２０ｍｍ（幅）×４００ｍｍ（長さ）とし、標準質量は、鉛含有はんだＳｎ６３Ｐｂ３７の場合は約５００ｇ、鉛フリーはんだＳｎ９６．５Ａｇ３Ｃｕ０．５の場合は約４５０ｇとする。また、その他は受渡当事者間の協定による。」
つまりＪＩＳでは、鉛入り棒状はんだも鉛フリー棒状はんだも長手方向に直交する断面形状が同一の矩形形状であった。【０００９】
このようにＪＩＳでは、鉛フリーはんだ中への鉛の混入を厳しく規制しているが、棒状の鉛フリーはんだでは鉛入りはんだと同様の形状となっており、はんだを熟知している者は色や重量で区別ができるが、はんだを熟知していない者にとって、それらの区別が困難である。ＪＩＳで規定されているように、鉛フリーはんだを用いたフローはんだ付けでは、はんだ槽中に鉛が混入してはならないものであるが、鉛フリーはんだも鉛入りはんだも外形が同じであるため、はんだを熟知していない作業者が外観を見ただけでは、それらの区別がつかず、両者が近くに置かれていると間違う恐れがあった。【００１０】
現在、前述のように鉛入りはんだは使用が規制されており、フローはんだ付けを行う作業場に鉛フリーはんだと鉛入りはんだが一緒に置かれることは殆どないが、特殊な用途では、まだ鉛入りはんだが使用されることがある。この特殊用途の鉛入りはんだとは、Pｂ主成分にSnやAgを添加したもので、Pb-5Sn(融点：３００〜３１４℃)、Pb-10Sn(融点：２６８〜３０２℃)等の高温はんだである。高温はんだの使用は、電子機器の使用時に熱を発するコイルやパワートランジスター等のはんだ付け箇所、或いはプリント基板を二度にわたってはんだ付けする際に、最初のはんだ付け部が二度目のはんだ付けで溶融してはならない箇所である。【００１１】
一般に、はんだ槽では、はんだ付け時にはんだ槽中のはんだがプリント基板に付着していくため、はんだ槽中のはんだが漸次減少していく。するとはんだ槽での溶融はんだの噴流高さが低くなって、はんだ槽の上方を通過するプリント基板に溶融はんだが接触できなくなり、はんだが付かない未はんだとなる。そのため、はんだ槽中の溶融はんだが所定の量よりも少なくなったときには、はんだ液面を検知するセンサーが警報を発し、それに応じて作業者が適宜、棒状はんだをはんだ槽に投入して、はんだ槽の溶融はんだの液面を一定に保つようにしている。【００１２】
しかしながら、前述のようにPb主成分の高温はんだを使用する作業場では、鉛フリー棒状はんだと鉛入り棒状はんだが一緒に置かれることがあり、作業者が誤って鉛フリーはんだのはんだ槽に鉛入り棒状はんだを投入してしまうことがある。鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛入り棒状はんだが一本（約５００ｇ）でも投入されてしまうと、はんだ槽中には約４５０Kgの鉛フリーはんだが入れられているため、鉛の含有量は０．１％を超えてしまう。それが二本以上となると、さらに鉛含有量が多くなってしまい、それが欧州に輸出された場合は、ＲｏＨＳ規定に違背するため全て回収しなければならなくなる。【００１３】
このように鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛入りはんだが混入することを防ぐため、見た目でそれらが容易に区別がつくように、鉛フリー棒状はんだを鉛入り棒状はんだと異なる形状にすることが提案されている。その形状とは、鉛フリー棒状はんだを、例えば長手方向に直交する断面形状が一辺２０ｍｍの正三角形の棒状にすることである。つまり鉛入り棒状はんだは、ＪＩＳの規格で規定されているように長手方向に直交する断面形状が７ｍｍ×２０ｍｍの矩形であり、断面形状が正三角形の鉛フリー棒状はんだとは、一目瞭然に判別できるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述のように、はんだ槽の周囲には鉛フリー棒状はんだと鉛入り棒状はんだが置かれていることがあるが、鉛フリー棒状はんだの断面形状が正三角形であれば、鉛入り棒状はんだとは外観が相違しているため、鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛入り棒状はんだが誤って投入されることはないと考えられていた。しかしながら、外観の異なる鉛フリー棒状はんだと鉛入り棒状はんだを近くに置いておくと、鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛入り棒状はんだが投入されてしまうことがあった。その原因は、作業者への伝達不足や作業者の認識不足である。例えば、はんだ槽中のはんだ量が不足するとはんだ付け不良となることが一大事であり、鉛混入による重大性をよく理解できていない作業者は、はんだ槽中のはんだが減量して警報が発せられると、何の考えもなく自動的にはんだ槽の周辺にある棒状はんだをはんだ槽に投入してしまう。その結果、投入した棒状はんだが鉛入りはんだの場合、鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛が混入してしまうものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、ＪＩＳ規格で鉛入り棒状はんだの長手方向に直交する断面形状が７ｍｍ×２０ｍｍの矩形であり、鉛フリー棒状はんだを長手方向に直交する断面形状が一辺２０ｍｍの正三角形とした場合、例えば図３（Ａ）に示すように一辺が２２ｍｍの正三角形の穴Ｈに該鉛フリー棒状はんだＦを通過させることはできるが、図３（Ｂ）に示すように一辺が２２ｍｍの正三角形の穴Ｈには、断面が７ｍｍ×２０ｍｍの矩形の鉛入り棒状はんだは如何なる方向からも、また傾斜させても絶対に通過させることはできないことに着目して本発明を完成させた。【００１６】
本発明は、鉛入り棒状はんだの長手方向に直交する断面形状と同断面形状が相違する鉛フリー棒状はんだをはんだ槽に供給する方法において、はんだ槽の上部には鉛入り棒状はんだは通過させないが、鉛フリー棒状はんだを通過させることができる通過部が形成されており、該通過部から鉛フリー棒状はんだを通過させることにより、はんだ槽に鉛フリー棒状はんだを供給する方法である。【００１７】
また別の発明は、溶融はんだにプリント基板を接触させてプリント基板のはんだ付けを行うはんだ槽において、はんだ槽の上部には鉛入り棒状はんだは通過させないが、該鉛入り棒状はんだとは長手方向に直交する断面形状が相違する鉛フリー棒状はんだを通過させることのできる通過部が形成されていることを特徴とするはんだ槽である。【００１８】
本発明のはんだ槽における通過部は、鉛フリー棒状はんだは通過させるが、鉛入り棒状はんだは通過させない形状とする。例えば鉛フリー棒状はんだの長手方向に直交する断面形状形状が一辺２０ｍｍの正三角形であり、鉛入り棒状はんだの長手方向に直交する断面形状形状が７ｍｍ×２０ｍｍの矩形であれば、はんだ槽における通過部の形状は、一辺２２ｍｍの正三角形にする。この形状であれば、断面形状が７ｍｍ×２０ｍｍの鉛入り棒状はんだは絶対に通過することができない。【００１９】
はんだ槽における通過部は、単なる穴でもよいが、穴だけでは棒状はんだを挿入するときに、穴の周囲に棒状はんだが当たって挿入しにくくなるため、穴の周囲にガイドを設けたり、穴と同一形状の筒にしておいたりしてもよい。【００２０】
また作業者に棒状はんだをはんだ槽に投入する際は必ず通過部を通して投入するように指導しても、作業者によっては通過部を通さずに棒状はんだを直接、はんだ槽に投入することも考えられる。つまりはんだ槽は、棒状はんだを投入できる部分は噴流ノズル以外、如何なる部分でも投入できる。そこで棒状はんだを簡単に投入できないように、噴流ノズル以外の部分を投入カバーで覆っておき、投入カバーの一箇所、または複数箇所に棒状はんだを通過させる通過部を設けておくようにしてもよい。このように噴流ノズル以外を投入カバーで覆っておくと、作業者が噴流ノズルから棒状はんだを投入しようと思っても、噴流ノズルの部分は底が浅くて棒状はんだが深く入らず、棒状はんだを溶かしにくくなっているため、作業者は投入しないものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明はんだ槽の第一実施例の斜視図
【図２】本発明はんだ槽の第二実施例の斜視図
【図３】鉛フリー棒状はんだと断鉛入り棒状はんだの通過状態を説明する図
【符号の説明】
【００２２】
１    はんだ槽
２    一次噴流ノズル
３    二次噴流ノズル
４    溶融はんだ
５、６ポンプ軸
７  投入板
１０  通過部
１１  投入カバー
１２、１３  軸の穴
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明のはんだ槽を説明する。図１は本発明はんだ槽の第一実施例の斜視図、図２は同第二実施例の斜視図である。【００２４】
先ず本発明はんだ槽の第一実施例について説明する。はんだ槽１には、一次噴流ノズル２と二次噴流ノズル３が設置されており、内部には溶融はんだ４が入れられている。溶融はんだ４の下部には一次噴流ノズル２と二次噴流ノズル３に溶融はんだを送って噴流させるポンプが配置されており、該ポンプには軸５、６が取り付けられている。軸５、６は溶融はんだ４の液面から上方に突出しており、上部に図示しないプーリーが取り付けられていて、該プーリーがやはり図示しないベルトでモーターと連動している。【００２５】
はんだ槽１の上部には、はんだ槽の一部を覆う投入板７が取り付けられている。投入板７の取り付け位置は、一次噴流ノズル２と二次噴流ノズル３の横方で比較的広い空間のある部分である。投入板７には下方に折り曲げられた取り付け部８が形成されており、該取り付け部がはんだ槽１の壁面にビス９で固定されている。投入板７には通過部１０の穴が穿設されている。通過部１０は、はんだ槽に挿入する鉛フリー棒状はんだＦの直交する断面形状が例えば一辺２０ｍｍの正三角形であれば、該断面形状よりも少し大きい一辺が２２ｍｍの正三角形の穴である。【００２６】
次に本発明はんだ槽の第二実施例について説明する。第一実施例と同一箇所には同一符号を付して、その説明は省略する。はんだ槽１の上部には、一次噴流ノズル２と二次噴流ノズル３以外の部分を覆う投入カバー１１が配置されている。投入カバー１１には取り付け部８が形成されており、ビス９ではんだ槽１の壁面に固定されている。投入カバー１１は、軸５、６を挿通する穴１２、１３が穿設されている。そして投入カバー１１は、これらの穴１２、１３の中心を横切るようにして分割されている。このように投入カバー１１を分割したのは、軸５、６の上方にはプーリーやモーターと連動するベルトが取り付けられており、投入カバーが一体のものであると着脱時にプーリーやベルトが邪魔になって穴から抜くことができず、多大な手間がかかるからである。投入カバーを穴１２、１３を横切って分割しておけば、投入カバーの着脱時、軸の両側から外したり挟むようにしたりするだけで容易に着脱ができる。【００２７】
投入カバー１１の一側、即ち一次噴流ノズル２と二次噴流ノズル３の横方で比較的広い空間のある部分に三個の通過部１０、１０、１０の穴が穿設されている。通過部の形状は、前述実施例と同一である。【００２８】
ここで上記はんだ槽における鉛フリー棒状はんだを供給する方法について説明する。はんだ槽１の一次噴流ノズル２と二次噴流ノズル３から溶融はんだ４を噴流させ、該噴流している溶融はんだに多数のプリント基板を接触させてはんだ付けを行うと、はんだ槽１内の溶融はんだ４はプリント基板に付着するため、徐々に少なくなっていく。そして所定液面高さまで減少すると、図示しない液面センサーがこれを検知して警報を発する。すると、作業者は、はんだ槽１の近傍に置いてある断面形状が正三角形の鉛フリー棒状はんだＦを矢印のように上方からはんだ槽１に投入する。この鉛フリー棒状はんだの投入をはんだ槽１に固定された通過部１０から必ず行うようにすれば、例えはんだ槽近傍に鉛入り棒状はんだが置いてあって、それを作業者がはんだ槽に投入しようと思っても、鉛入り棒状はんだは通過部を通過しないため、投入されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の実施例では、断面形状が正三角形の鉛フリー棒状はんだを投入するために、通過部が該断面形状と相似形の正三角形のもので説明したが、鉛フリー棒状はんだの断面形状が鉛入り棒状はんだの矩形の断面形状と相違し、しかも鉛入り棒状はんだが通過できない形状であれば如何なる形状の通過部にすることも可能である。
鉛フリー棒状はんだの断面形状としては、台形、半円形、円形、正方形等が考えられる。
【図１】
2008155817.tif 000003
【図２】
2008155817.tif 000004
【図３】
2008155817.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月12日(2008.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2008155817.tif 000006
【国際調査報告】
2008155817.tif 000007
2008155817.tif 000008
2008155817.tif 000009
2008155817.tif 000010