(57)【要約】【課題】鉛フリーハンダを用いたより良好なハンダ付け方法の提供。【解決手段】鉛フリーハンダを用い、搬送される印刷基板の下面に対して、一次ハンダ付け及びこれに続いて仕上げハンダ付けを行う自動ハンダ付け方法において、前記印刷基板の搬送路上において一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの区域の全体にわたって、該印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持することを特徴とするハンダ付け方法。より好ましくは、前記区域の全体にわたって、前記印刷基板の下面付近の温度を２２０℃ないし２５０℃の範囲内の温度に維持することを特徴とする前述のハンダ付け方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛フリーハンダを用い、搬送される印刷基板の下面に対して、一次ハンダ付け及びこれに続いて仕上げハンダ付けを行う自動ハンダ付け方法において、前記印刷基板の搬送路上において一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの区域の全体にわたって、該印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持することを特徴とするハンダ付け方法。
【請求項２】
前記区域の全体にわたって、前記印刷基板の下面付近の温度を２２０℃ないし２５０℃の範囲内の温度に維持することを特徴とする請求項１記載のハンダ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛フリーハンダを用いたより良好なハンダ付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、印刷基板とチップ部品との自動ハンダ付けは、一次ハンダ付け、そして続く仕上げハンダ付けからなり、そのハンダ付けに使用される装置は、一次ハンダ付けの為の一次ハンダ吹き口塔及び仕上げハンダ付けの為の仕上げハンダ吹き口塔、さらにそれらが並置される外槽からなる。そして溶融ハンダが一次ハンダ吹き口塔の上部のハンダ吹出し部から噴出し一次ハンダ噴流を形成し、続いて二次ハンダ吹き口塔の上部のハンダ吹出し部から溶融ハンダが噴出し仕上げハンダ噴流を形成して印刷基板とチップ部品とのハンダ付けが行われる。一例として、特開平５−６９１２４号公報の図２及び図３に示されるような装置を用いたハンダ付けが挙げられる。
【０００３】
ところでハンダは、従来より鉛−スズ系ハンダが一般的に用いられてきたが、含有される鉛が環境汚染を招く可能性がある為、環境問題の観点から、鉛−スズ系ハンダの代替として、鉛を含まない、いわゆる鉛フリーのハンダの開発が進められ、それはすでに実用されている。
【０００４】
【特許文献】
特開平５−６９１２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上述した従来からの自動ハンダ付け方法をそのまま用い、鉛フリーハンダにより印刷基板にハンダ付けを行ったところ、仕上げハンダ付け終了後の印刷基板において、ハンダ付け不良を生じ易くなるという問題が起きてしまった。
出願人は、かかる問題を生じた一因を探るべく、鉛フリーハンダを用いてハンダ付けを行った場合の、搬送される印刷基板の下面の温度変化を観察することにした。ハンダ付けは、鉛フリーハンダ（融点２２０℃）を、鉛−スズハンダが用いられた従来のハンダ付け装置に対して用い、該ハンダの溶融温度を２６０℃、及び印刷基板の搬送速度を１ｍ／分の条件で行った。また、印刷基板の下面の温度（ｓ’）の測定は、該基板の下面に取り付けた温度センサーにより観察した。
その結果を、図４のグラフ中の温度変化曲線に示した。図４の横軸は印刷基板の搬送開始からの経過時間を表し、縦軸は印刷基板の下面の温度を表す。
【０００６】
図４に示すように、搬送路上において、搬送される印刷基板の下面の温度（ｓ’）は、一次ハンダ噴流との接触が始まる地点（Ｐ１’）から急激に上昇し、およそ２５０℃に達した後は、一次ハンダ噴流との接触が終わる地点（Ｐ２’）までの間にそのままの温度で維持されているが、印刷基板がＰ２’通過後に該温度は急激に低下し、仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点（Ｒ１’）までの間においておよそ１８０℃にまで低下している。仕上げハンダ噴流との接触が始まった後、基板の下面の温度ｓ’は再び上昇し、およそ２５０℃まで達した後は、仕上げハンダ噴流との接触が終わる地点（Ｒ２’）までそのままの温度で維持されている。
【０００７】
ここで出願人は、Ｒ１’からＲ２’までの時間、つまり仕上げハンダ噴流と接触している時間において、およそ２５０℃に維持されている時間（ｔ’）が以外と短いことに着目し、以下のように推論した。一次ハンダ付けにより印刷基板に付着した鉛フリーハンダは、続く仕上げハンダ噴流との接触が始まるまでに固化するが、該ハンダが仕上げハンダ噴流との接触を通じて十分に溶融して基板下面に付着される条件としては、およそ２５０℃に維持される仕上げハンダ噴流とある一定の時間以上の間接触することが必要であると考えられる。しかし仕上げハンダ噴流との接触は一定の時間に限られているので、該条件を満たす為には、基板下面の温度がＲ１’における温度から出来る限り短時間でおよそ２５０℃に到達することが必要と思われる。これにより、印刷基板と仕上げハンダ噴流との接触時間のうち、およそ２５０℃に維持される時間が長くなり、印刷基板に一次ハンダ付けされた鉛フリーハンダは十分に溶融するはずである。
【０００８】
しかしながら、従来の自動ハンダ付けにおいては、Ｒ１’における温度（およそ１８０℃）とＲ２’における温度（およそ２５０℃）との差が大きく、Ｒ１’における温度からＲ２’における温度まで上昇させる為により長くの時間が必要とされる。その為、結果として印刷基板と仕上げハンダ噴流との接触時間のうち、２５０℃に維持される時間（ｔ’）が短くなって印刷基板に一次ハンダ付けされた鉛フリーハンダが十分に溶融せず、つまり実質的に仕上げハンダ付けが十分に為されていないことによりハンダ付け不良を引き起こしたものであると考えられる。
これら推測から、出願人は、一次ハンダ噴流との接触が終わる地点（Ｐ２’）から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点（Ｒ１’）までの間の温度管理を工夫することにより上述の問題点を解決することを着想し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は詳細には、鉛フリーハンダを用い、搬送される印刷基板の下面に対して、一次ハンダ付け及びこれに続いて仕上げハンダ付けを行う自動ハンダ付け方法において、前記印刷基板の搬送路上において一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの区域の全体にわたって、該印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持することを特徴とするハンダ付け方法に関する。その中で好ましい態様は、前記区域の全体にわたって、前記印刷基板の下面付近の温度を２２０℃ないし２５０℃の範囲内の温度に維持することを特徴とする前述のハンダ付け方法に関する。
【００１０】
本発明の方法は、鉛フリーハンダを用いた自動ハンダ付けに特に適した方法であって、印刷基板の搬送路上において、該印刷基板の下面に対し、一次ハンダ付けにおける一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から、仕上げハンダ付けにおける仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの区域の全体にわたって、該印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持することを特徴とする。
【００１１】
搬送される印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持する手段としては、該下面付近を、例えば熱風又はヒーター等による加熱する手段が挙げられる。しかしながら、これらよりも有効な手段としては、印刷基板と一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの距離Ａを短くし、一次ハンダ付けにより印刷基板の下面に付着した鉛フリーハンダの温度が、ハンダ付け不良を起こしやすくなる程に低い温度にまで低下しないうちに、より短時間で仕上げハンダ付け噴流と接触するように調整する手段が挙げられ、この場合、基板の搬送速度が１ｍ／分のとき、前記距離Ａは２０ｍｍ以下であるのが好ましい。もしくは、印刷基板の搬送速度を上げ、同様に短時間で仕上げハンダ付け噴流と接触するように調整する手段等も挙げられる。
【００１２】
以上説明したように、本発明のハンダ付け方法は、一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から、仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの区域の全体にわたって、印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持する方法である為、該下面に一次ハンダ付けされた鉛フリーハンダの温度が前記区域において、該ハンダがハンダ付け不良を生じる温度にまで低下して固化することを効果的にに抑制し得る。したがって、特に融点の高い鉛フリーハンダを用いたハンダ付けにおいてもより良好なハンダ付けを行うことが出来る。
【００１３】
【実施例】
図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。以下の実施例は本発明を限定することを目的とするものではない。
【００１４】
実施例１．
本発明のハンダ付け方法を具体的に表した装置として、ハンダ付け装置１を挙げて説明する。図１及び図２（図１におけるＡ−Ａ線による断面図を示す）に示すように、ハンダ付け装置１は、溶融した鉛フリーハンダが満たされる鋳鉄からなる外槽２、該ハンダを加熱し、かつ一定温度に保つ為のヒーター３、外槽２中の溶融した鉛フリーハンダを一次ハンダ吹き口塔４及び仕上げハンダ吹き口塔５に給送する為のハンダ給送部６及び６’を備える。ステンレス鋼の表面に窒化クロム処理された一次ハンダ吹き口塔４及び仕上げハンダ吹き口塔５は、印刷基板７の搬送方向（図２中の矢印方向Ｐ）に前後となるように並置されている。一次ハンダ吹き口塔４の上部には、多孔平板８からなるハンダ吹出し部９が設けられ、その一方、仕上げハンダ吹き口塔５の上部のハンダ吹出し部９’においては、複数の振動板１０が、バイブレーターに連結したシャフト１１によって、互いに一定間隔で配置されている。
【００１５】
Ｐ方向に向って搬送される印刷基板７は、外槽２中の鉛フリーハンダが一次ハンダ吹き口塔４に給送されハンダ吹出し部９を通って形成される一次ハンダ噴流と接触し、続いて印刷基板７は、外槽２からハンダ吹出し部９’を通って形成される仕上げハンダ噴流と接触されることによってハンダ付けされる。本実施例においては、融点がおよそ２２０℃の鉛フリーハンダを用い、該ハンダの溶融温度を２６０℃、印刷基板７の搬送速度は０．９ｍ／分とし、一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの距離（図２中のＬ）を１５ｍｍに設定した。また、印刷基板の下面の温度（ｓ）は、該基板の下面に取り付けた温度センサーにより測定した。その結果を、図３のグラフ中の温度変化曲線に示す。図３の横軸は印刷基板の搬送開始からの経過時間を表し、縦軸は印刷基板の下面の温度を表す。
【００１６】
図３によると、印刷基板の下面の温度ｓは、一次ハンダ噴流との接触が始まる地点（Ｐ１）から急激に上昇し、およそ２５０℃に達した後は、一次ハンダ噴流との接触が終わる地点（Ｐ２）まで該温度に維持されている。そして印刷基板７がＰ２を通過した後、印刷基板の下面の温度ｓはおよそ２２０℃まで低下するが、仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点（Ｒ１）から上昇し、再び上昇し、２５０℃に達した後は仕上げハンダ噴流との接触が終わる地点（Ｒ２）まで同温度に維持されている。
ここで、印刷基板の下面の温度ｓはＰ２における温度から低下しているものの、Ｐ２−Ｒ１間の距離Ｌを１５ｍｍと短く設定してある為に、印刷基板７がＰ２からＲ１に至るまでの時間もより短縮され、結果として印刷基板の下面の温度ｓの低下がおよそ２２０℃までの低下に抑えられており、従来のハンダ付けによる結果である図４における対応する温度（およそ１８０℃）よりもその低下の程度がより少ない結果となっている。この為、仕上げハンダ噴流と接触して印刷基板の下面の温度ｓが上昇し、２５０℃に到達する時間も従来の方法と比較して早く、したがって印刷基板７がＲ１からＲ２まで達する時間、つまり印刷基板７が仕上げハンダ噴流と接触する時間のうち、２５０℃に維持されている時間（ｔ）も、図４におけるｔ’と比較してより長い結果となっている。したがって、一次ハンダ付けにより印刷基板７に付着された鉛フリーハンダは、仕上げハンダ噴流との接触によって十分な時間の間で加熱されて溶融される為、ハンダ付け不良を引き起こすおそれがより低く、従来と比較して鉛フリーハンダを用いたより良好なハンダ付けを行うことが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のハンダ付け方法は、自動ハンダ付け方法において、一次ハンダ噴流との接触が終わる地点から仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点までの区域の全体にわたって、搬送される印刷基板の下面付近の温度を２００℃以上の温度に維持する方法である。その為、一次ハンダ付けにより印刷基板の下面に付着した鉛フリーハンダの温度が、続く二次ハンダ付けが始まるまでの間に急激に低下して、ハンダ付け不良を生じる程低温にまで固化してしまうことを効果的に防ぎ得る。したがって、従来のハンダ付け方法では対応することが困難であった、融点の高い鉛フリーハンダを用いたハンダ付けにおいてもより良好なハンダ付けを行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のハンダ付け方法に使用されるハンダ付け装置１を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明のハンダ付け方法において、搬送される印刷基板の下面の温度（ｓ）の変化を示したグラフである。
【図４】従来のハンダ付け方法において、搬送される印刷基板の下面の温度（ｓ’）の変化を示したグラフである。
【符号の説明】
１    ハンダ付け装置      ２  外槽                  ３  ヒーター
４  一次ハンダ吹き口塔    ５  仕上げハンダ吹き口塔  ６  ハンダ給送部
７印刷基板                ８  多孔平板              ９  ハンダ吹出し部
１０  振動板              １１  シャフト
Ｐ１、Ｐ１’  一次ハンダ噴流との接触が始まる地点
Ｐ２、Ｐ２’    一次ハンダ噴流との接触が終わる地点
Ｒ１、Ｒ１’    仕上げハンダ噴流との接触が始まる地点
Ｒ２、Ｒ２’  仕上げハンダ噴流との接触が終わる地点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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