(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状に引き伸ばされたはんだ線を複数本束ねると同時に、これらのはんだ線よりも高い耐引っ張り性を有し、かつはんだの溶融温度では溶融しない１本又は複数本の芯線を設けたことを特徴とする線はんだ。
【請求項２】
芯線は、はんだ線の接合温度で変質せず切れない熱硬化性樹脂からなる請求項１記載の線はんだ。
【請求項３】
芯線は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、芳香族ポリアミド系樹脂、炭素繊維、ポリイミド系樹脂から選ばれた１の樹脂である請求項２記載の線はんだ。
【請求項４】
芯線は、ジュール熱により発熱する素材である請求項１記載の線はんだ。
【請求項５】
芯線は、タングステン線、ステンレス線、ピアノ線、鉄線、アルミ線、銅線から選ばれた１の金属線である請求項４記載の線はんだ。
【請求項６】
はんだ線は、中心軸にヤニを有するヤニ入りはんだ線である請求項１〜５のいずれか記載の線はんだ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかの線はんだを収納するはんだ収納部と、前記線はんだの先端側から前記芯線を回収しながら収納する芯線収納部とからなり、前記芯線収納部を回転させて芯線を回収すると共に、当該回収の前段階で線はんだの一部を加熱し、はんだを溶融させてはんだ接合を行うはんだ供給装置。
【請求項８】
芯線収納部はリール状であり、この芯線収納部をモータ駆動で回転させて芯線を回収する請求項７記載のはんだ供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯線を有した線はんだ及びその供給装置に関し、小さな力で簡単に切れてしまう線はんだに高テンションを有する芯線を共存して引っ張ることができる線はんだに関するもので、さらに、この線はんだを供給するための供給方法、及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板に抵抗やコンデンサ、ＩＣ等の電子部品を実装する手段として、従来からはんだ合金を線状に加工した線はんだや、この線はんだの内部にフラック成分を含有させたヤニ入りはんだを、はんだ鏝で溶かして接合する方法が通常である。
ところで、線はんだはその形状特性より柔軟で変形し易いという問題があり、はんだ供給装置には様々な工夫がなされている。そして、近年の電子部品の小型化に伴い、用いられる線はんだの線径も飛躍的に細くなり、最近では直径が０．１ｍｍ以下の線はんだも用いられている。しかしながら、この種の線はんだは引っ張ると容易に切断してしまうので、接合部に安定して供給するための供給方法や、安定して線はんだを供給するための装置が必要になる。【０００３】
近年提案されている線はんだの供給装置としては、細い線はんだを自動供給する供給する装置（特許文献１）、線はんだを容易に挿着するためのマニュアルソルダリング用の線はんだ供給装置（特許文献２）等がある。また、安定的な供給や接続のためのはんだとしては、はんだ複数の線はんだを縒り合わせたタイプのはんだ（特許文献３）、金属線入りのはんだ（特許文献４）等が提案されている。【０００４】
しかし、特許文献１の装置ははんだ線を送り込む装置であり、特許文献２の装置は特許文献１同様はんだ線を送り出す機構であるが、やわらかい材質のはんだ線を決められた位置へ高速でより的確にはんだを供給することは実際には困難である。また、特許文献３で提案されているはんだは、複数の線はんだを束ねたものであるが、より細い線径が求められている最近の電子部品の実装には不向きであるとともに、安定供給という面においてもさらに解決すべき問題がある。特許文献４に提案されているはんだは、はんだにリード線を加工したものであるが、プリント基板に抵抗やコンデンサ、ＩＣ等の電子部品を実装する手段としては不適である。また、特許文献４では、線はんだ自体のテンションを向上させることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４５６２７号公報
【特許文献２】国際公開第０５／５１５号パンフレット
【特許文献３】特開２００７−９８４５５号公報
【特許文献４】特開平９−１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、柔らかい線はんだであっても容易に切断しない構成を開示し、この線はんだを正確、効率的に供給することができる供給方法及び供給装置をさらに開示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、まず、線状に引き伸ばされたはんだ線を複数本束ねると同時に、これらのはんだ線よりも高い耐引っ張り性を有し、かつはんだの溶融温度では溶融しない１本又は複数本の芯線をこれら線はんだと同じ方向に設けた線はんだを採用した。従来から用いられている線はんだは、引っ張りに弱く簡単に切れてしまうが、はんだ線よりも張力の高い芯線を複数本のはんだ線と同じ方向に設けることによって、芯線の耐引っ張り力が線はんだ全体の耐引っ張り力に相当することになり、芯線に張力を負荷しながら引き出し方向に線はんだを引っ張ることにより、容易にはんだの位置制御が可能となる。なお、線はんだは、複数本束ねる場合には、それぞれのはんだ組成を異なるものにすることにより、ボイドの発生を抑制・制御することが可能である。そしてこの構成は、従来公知の技術によってはんだ線を製造し、複数のはんだ線を束ねたり、ロープ状に編むことで１本の複合はんだ線を得ることができ、製造が容易であると同時に、芯線を含むので、引っ張り力の向上という要請をも満たすことができる。なお、芯線は、他の複数のはんだ線と同じように編み込むことも、芯線をコアとしてその周囲にはんだ線を編み込むことも、何れの手段も含む。
【０００８】
また、芯線は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、芳香族ポリアミド系樹脂（一例として、ケブラー：デュポンの登録商標）、炭素繊維、ポリイミド系樹脂などからなる、はんだ線の接合温度で変質しない熱硬化性樹脂を選択的に採用した。これらの樹脂を芯線として採用する構成は、線はんだを製造する際に、コアに相当する部分にヤニを入れるのと同様の手段で硬化前の樹脂を入れる手段によって実現する。その後、加熱によって樹脂を熱硬化すれば、はんだ線を引っ張ることができる芯線を得ることになる。【０００９】
一方、別の手段として、芯線として、タングステン線、ステンレス線、ピアノ線、鉄線、アルミ線、銅線のようなジュール熱により発熱する素材を採用することとした。この場合には、従来のようにはんだ鏝ではんだを溶融させるのではなく、適宜公知の手段によって芯線にジュール熱を発生させれば、はんだ線は芯線に近い部分から溶融するので、加熱不足によって溶融不足が生じることはない。しかも、これらの芯線は引っ張りに強く、請求項１で求められる芯線の機能を十分に発揮する。【００１１】
はんだ線には、中心軸（コアの部分）にヤニを有するヤニ入りはんだ線を選択的に採用する。ヤニをはんだ線のコアに設けることによって、別途ヤニやフラックスを必要としないので、はんだ付け工程が容易になる。【００１２】
これらの線はんだの供給については、一般的な形態であるリールに巻付けられた使用前の線はんだを、芯線に張力を負荷して引き出し、所定位置において加熱溶融させてはんだ付けを行なうことになる。本発明では、はんだ付けの所定位置を基準として、使用前の方向を上流、はんだ付け後の芯線を回収する側を下流として説明している。【００１３】
これらの線はんだの供給装置としては、線はんだ又は線はんだ束を収納するはんだ収納部と、この線はんだの先端側から前記芯線を回収しながら収納する芯線収納部とからなり、芯線収納部を回転させて芯線を回収すると共に、当該回収の前段階で線はんだ又は線はんだ束の一部を加熱し、はんだを溶融させてはんだ接合を行なうものである。また、芯線収納部はリール状であり、この芯線収納部をモータ駆動で回転させて芯線を回収する手段を具体的に採用する。この装置は、比較的小さい構造が可能であり、手作業であっても自動化であっても何れにも基本的に対応が可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る線はんだは、引っ張ることができる芯線が共存しているので、巻き取り時や引き出し時でも芯線に対してテンションを負荷することによって、線はんだが容易に切断することを確実に回避することが可能となる。また、本発明の線はんだの供給方法及び線はんだ供給装置は、はんだ合金の種類や直径の大小に影響されることなく、はんだ接合部への線はんだの供給を容易かつ正確に行うことが可能である。即ち、切れにくいはんだ線を採用しているにもかかわらず、はんだ付け工程を自動にて行うことも可能であるため、電子部品の実装時の作業性の向上はもとより、コスト削減にも効果が期待できる。【００１５】
また、本発明の線はんだ束を用いる場合には、複数種類の組成からなる線はんだを束ねて供給することが可能なため、はんだ付け時に発生するボイド等の接合不良を抑制・制御する効果を期待することが可能になる。【００１６】
そして、ジュール熱として発熱する軸芯の材質を用いることにより、局部加熱が可能になるので、極めて小さい部分だけに熱エネルギーを付与してはんだ接合をすることも可能であり、はんだ付けする電子部品に対する熱負荷が軽減され、電子部品の高温劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の線はんだの一例を示す横断面図
【図２】同、他の例を示す横断面図
【図３】さらに他の例を示す横断面図
【図４】本発明の線はんだ供給装置の一例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
先ず、本発明に係る線はんだの一形態について説明する。図１は、本発明の線はんだ１の横断面を示したもので２は芯線、３ははんだ線である。その構成は、はんだ線３のコアとして芯線２を有している。芯線２の位置は厳密にはんだ線３の中心である必要はなく、芯線２の周囲をはんだ合金が覆っているものと理解される。しかしながら、はんだ合金からなるはんだ線３の一部が欠けた状態で、芯線２が一部的に露出する構成であっても、これを排除する必要はない。はんだ線３を構成する合金組成は、はんだとして機能する限りにおいて任意である。図２は、図１の構成にさらにヤニ４が含まれるものであるが、ヤニの含有方法は従来から公知の手段で行うことができる。
【００１９】
芯線２は、はんだ接合箇所を介して下流側から手繰り寄せる方法、又は引っ張る方法に耐える高テンションの材質からなる。耐引っ張り力については、数値的に限定する必要はなく、線はんだ１を操作する場合に芯線２を下流側に引っ張るときの力によって容易に切断しない強さであれば十分である。この意味において、芯線２の径はその素材を選択することによって極めて小さい径のものを採用することが可能である。
【００２０】
図３は、別の実施形態の線はんだを示したもので、はんだ合金及びロジン等のフラックスより構成される線はんだ５を複数本束ねて線はんだ束６を構成し、高テンションの芯線７を備えたものである。線はんだ５と、芯線７との関係は、芯線７を中心にして周囲に線はんだを複数本用いて束ねた構成や、線はんだ５と芯線７を編み込んだ構成を提案することができるが、両者とも本発明に含むことはもちろん、線はんだ束６を一束にする具体的構成はこれらの形態に限定されない。
【００２１】
本発明の線はんだの形状、大きさは、本発明が予期する効果の範囲において特に制限はない。例えば、断面形状であれば、円、楕円、多角形等用途に合わせて選択が可能であり、太さに関しても一般に使用されている程度ならば問題なく、１００μｍ以下の線径でも可能である。また、線はんだ束６についても、用いる線はんだ５の本数や束ねる方法に関しても特に制限はない。例えば、芯線７を中央部に配し、芯線７の周囲にロジン等の樹脂を付着させてその周囲に複数本の線はんだを定着させる方法や、２本の線はんだ５・５と、これと同等以下の線径を有する芯線７を三つ編みの要領で編込む構成等が例示できる。
【００２２】
本発明の線はんだに用いるはんだ合金組成は、上述したように特に制限はない。はんだ合金組成は、環境面を考慮してＳｎ−Ｃｕ系やＳｎ−Ａｇ系等の鉛フリーはんだが好ましいが、Ｐｂを含有するはんだであっても本発明の本質に影響を与えない。
【００２３】
本発明において採用する芯線２、７は、高テンションを有し、はんだ接合温度にて変質せずに本発明の効果を有するものであることが必要であり、例えば熱硬化性樹脂又はジュール熱により発熱する材質等が開示される。芯線２、７のテンションについては、線はんだを供給する際に芯線を手繰り寄せる方法、又は引っ張る方法において容易に切断しないテンションである必要があるが、その他の性質ははんだ接合を阻害しない範囲において特に制限はない。芯線２、７の耐熱性については、はんだ接合時の温度によって変質しないものが必要であるが、鉛フリーはんだのはんだ付けに用いられている一般的なはんだコテ先温度である３７０℃よりも幾分高い４００℃程度で変質しなければ問題はない。ただし、さらなる低温はんだ合金を線はんだに用いる場合には、この数値よりもさらに低い温度を変質の限界温度とすることは何ら問題はない。
【００２４】
芯線２、７の素材として例示した熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂などを採用することができる。熱硬化性樹脂の場合、硬化温度がはんだ溶融温度よりも低い温度で硬化する材質であることが条件となり、目安となる硬化温度は、一般的な低温はんだの融点である約１３０℃よりも低いことが好ましい。一方、ジュール熱により発熱する材質は、例えばジュール熱の一種である高周波加熱、電流等により発熱するタングステン線、ステンレス線、ピアノ線、鉄線、アルミ線、銅線などを例示することができる。
【００２５】
本発明の線はんだの製法は、本発明の効果を有するものあれば特に制限はなく、従来の線はんだの製法や装置を用いることも勿論可能である。熱硬化性樹脂を芯線として用いる場合、予め中空の円柱状に線はんだを成型した後、流動状態のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂相に前述の線はんだ突端を浸し、線はんだの他方端部から減圧して、芯線となるエポキシ樹脂を線はんだ内に吸引することによって樹脂を充填し、その後、熱処理を行って線はんだに充填した樹脂を硬化させ、さらにその後、ダイス等を用いて任意の線径に加工する方法を例示することができる。  また、ジュール熱により発熱する材質であるピアノ線等を用いる場合は、予め指定の線径に加工したピアノ線の周囲をはんだ合金で覆い、その後、任意の線径に加工する方法、あるいは、はんだ線の周囲に巻きつけたり埋める等の方法も例示することができる。
【００２６】
そして、本発明の線はんだ束は、構成する線はんだの合金組成とフラックス組成をそれぞれ異なる種類を用いて製造したものを用いることも、同材質の線はんだを複数本用いることも、またそれぞれの太さが異なる線はんだを用いることも、前述の線はんだを組合せ、異なる太さ異なる組成よりなる線はんだをそれぞれ用いて束ねるとも可能である。例えば、融点の異なる合金組成からなる線はんだ２種以上用いて束にすることも可能であり、用いる合金組成やフラックスの組成を複数組合せにより接合時に発生するボイド等による接合不具合を抑制・制御することや接合強度を向上させることも可能である。
【００２７】
（実施例）
本発明の線はんだが引っ張り強度に優れ、テンションを負荷しても容易に切断しないことを証明するために、２点の実施例試料と、３点の比較例試料を表１に示す態様にて作成し、それぞれ１５cmに調整し、両端を固定しながら一方に張力を負荷した。試験条件は、室温（２０℃）、引張速度５０mm／分で行った。なお、はんだ線の組成はSn-0.7Cu-0.05Niに微量のGeを添加したもので、芯線にはピアノ線を用いた。実施例試料については、３本のはんだ線を１本の芯線とともに編みこんだ態様で、基本的に図３の構成を採用している。一方、比較例試料については、それぞれ単線である。
【００２８】
【表１】
0005635913.tif 000002
【００２９】
引っ張り試験は、線はんだが切断するまでの最大試験力（gf）を求め、それぞれの試料について５回の測定結果の平均値を表２に示した。
【００３０】
【表２】
0005635913.tif 000003
【００３１】
表２から明らかな事実は、芯線が付加された実施例試料は、はんだ線径０．１mmと０．３mmの何れについても、単線である比較例試料の測定値を３倍にした数値よりはるかに大きい耐引っ張り強度をもっていることである。
【００３２】
次に、表３は、表２の結果を利用して、はんだ線の断面積に着目して実施例１と比較例２、及び実施例２と比較例３を対比したものである。計算に当たっては、π＝3.14とした。
【００３３】
【表３】
0005635913.tif 000004
【００３４】
表３の結果では、実施例１の総断面積は比較例２の断面積よりも３分の１程度であるが、ピアノ線を有するために引っ張り強度が大きく、実施例２の総断面積は比較例３の断面積よりわずかに大きいが、引っ張り強度は約２倍であった。従って、本発明の構成を採用することにより、一段階細いはんだ線を採用しても引っ張り強度を保証することができるので、断線の危険なくより狭い箇所に対するはんだ付けを行うことが可能である。
【００３５】
本発明の線はんだの供給方法は、高テンションの軸芯をはんだ接合箇所を介して下流側から芯線を手繰り寄せる方法、又は引張る方法によって線はんだをはんだ接合箇所に供給するものである。また、下流側から芯線を手繰り寄せる方法、又は引張る方法によって線はんだをはんだ接合箇所に供給する方法であれば、芯線をガイドして手繰り寄せ、又は引張る位置や方向についても制限がない。
【００３６】
図４は本発明の線はんだをはんだ付け位置に供給する装置の一例であり、本発明の全ての形態の線はんだにも適用することができる。図中、１１は線はんだ１を収納するリール構造を有したはんだ収納部、１２ははんだ収納部１１の中心軸１３を回転自在に支持する支柱、１４は芯線２を収納するリール構造を有した芯線回収部、１５は芯線回収部１４の中心軸１６を回転自在に支持する支柱である。支柱１２、１５はそれぞれ台座１７Ａ、１７Ｂに安定して設けられているが、台座は共通であってもよい。１８Ａ・１８Ｂは線はんだあるいは芯線を直線的に保持するためのゲートであり、そのほぼ中央部分がはんだ付け作業部１９に相当する。なお、はんだ収納部１１のリールは駆動を与えられない自由回転であり、芯線回収部１４のリールには駆動力が付与される。駆動力は、手動であってもよいが、ステップモータやサーボモータによって精密に回転を制御することもできる。
【００３７】
上記の本発明の線はんだ供給装置において、線はんだは芯線収納部１４を回転させることによって、線はんだ１ははんだ収納部１１から繰り出され、ゲート１８Ａを通過してはんだ付け作業部１９に供給され、はんだ接合が終了すると、芯線のみが心線収納部１４にゲート１８Ｂを通過して収納される。この場合、各ゲート１８Ａ・１８Ｂは、線はんだ１を作業部１９に正確に供給するための機能を有するが、その表面に例えばテフロン（登録商標）加工を施すことによって、線はんだ１に擦り傷を生じることなくスムーズに供給される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の線はんだ、線はんだ供給方法及び供給装置は、簡易な方法で正確にはんだ接合箇所に線はんだを供給することが可能であり、しかも、線はんだの成分組成に関係なく適応が可能であるため、広く電子部品の実装に応用が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  線はんだ
２  芯線
３  はんだ線
４  ヤニ
【図１】
0005635913.tif 000005
【図２】
0005635913.tif 000006
【図３】
0005635913.tif 000007
【図４】
0005635913.tif 000008