(57)【要約】【課題】簡便な方法で未はんだ不良を抑制することができるはんだ付け方法、はんだ付け装置およびこのはんだ付け方法によってはんだ付けされたプリント配線板を提供する。【解決手段】はんだ付け方法は、被はんだ付け部１ａを有するプリント配線板１を溶融はんだ２に浸漬させるはんだ付け方法であって、プリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲にフラックス８および金属粉９を付着させる工程と、フラックス８および金属粉９を付着させたプリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲を溶融はんだ２に浸漬させて金属粉９を溶融する工程とを備えている。【選択図】図２
2013149653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被はんだ付け部を有するプリント配線板を溶融はんだに浸漬させるはんだ付け方法であって、
前記プリント配線板の前記被はんだ付け部およびその周囲にフラックスおよび金属粉を付着させる工程と、
前記フラックスおよび前記金属粉を付着させた前記プリント配線板の前記被はんだ付け部およびその周囲を前記溶融はんだに浸漬させて前記金属粉を溶融する工程とを備えた、はんだ付け方法。
【請求項２】
前記金属粉は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、ＮｉおよびＡｕよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含む、請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記金属粉と前記溶融はんだとが同一組成の金属からなる、請求項１または２に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
前記プリント配線板に付着される前記金属粉の総量は、前記溶融はんだの前記プリント配線板への付着量と前記溶融はんだの浸漬の際に酸化物になる前記溶融はんだの総量との和と同量である、請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
被はんだ付け部を有するプリント配線板を溶融はんだに浸漬させるはんだ付け装置であって、
前記プリント配線板の前記被はんだ付け部およびその周囲にフラックスおよび金属粉を付着可能な付着手段と、
前記付着手段によって前記フラックスおよび前記金属粉を付着させた前記プリント配線板の前記被はんだ付け部およびその周囲を前記溶融はんだに浸漬させて前記金属粉を溶融可能なはんだ槽とを備えた、はんだ付け装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ付け方法によって前記被はんだ付け部がはんだ付けされた、プリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付け方法、はんだ付け装置およびプリント配線板に関し、特に、浸漬（ディップ）はんだ付けにおけるはんだ付け方法、はんだ付け装置および上記はんだ付け方法によってはんだ付けされたプリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線板に電子部品をはんだ付けする方法として、溶融はんだにプリント配線板を浸漬させる、いわゆる浸漬（ディップ）はんだ付け方法がある。
【０００３】
一般的なディップはんだ付け方法では、まず電子部品が搭載されたプリント配線板のはんだ付け対象面に対してフラックスが塗布される。次に、プリヒートによってプリント配線板が予備加熱される。その後、溶融はんだにプリント配線板が浸漬される。
【０００４】
このディップはんだ付けにおいて、プリント配線板と溶融はんだとの接触の際に、フラックスガスおよび空気が電子部品を覆うように存在する。これによりプリント配線板の電極パッドと溶融はんだとの接触が妨げられるためはんだが未着となる未はんだ不良が発生することがある。なお、この未はんだ不良は、電極パッド寸法の拡大等により改善できる場合もあるが、改善のためには配線設計の見直しが必要となる。このため特に高密度化されたプリント配線板においては、適切な対応が困難な場合が多い。
【０００５】
未はんだ不良を抑制可能な方法がたとえば特開２００８−１６７３４号公報（特許文献１）、特開平４−１０６９４号公報（特許文献２）に開示されている。特開２００８−１６７３４号公報の方法においては、配線基板のランド上およびランド周辺の半田レジスト層上に形成された金属膜が液状半田中に溶解する。金属膜との合金化反応による誘導作用と半田レジスト層の反発作用との相乗作用によって液状半田がランドに誘導され、半田付け不良が低減される。
【０００６】
また、特開平４−１０６９４号公報の方法はリフローはんだ付け方法に関するものであるが、まずプリント配線基板の導体領域面にフラックスが印刷される。次にフラックス面上に粉末状の半田が付着される。続いてプリント配線基板が加熱されることによって加熱溶融（リフロー）された半田にエアーノズルからエアーが吹き付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１６７３４号公報
【特許文献２】特開平４−１０６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特開２００８−１６７３４号公報の方法においては、半田レジスト層上に金属膜を形成する必要がある。また上記の特開平４−１０６９４号公報の方法においては、フラックスの印刷工程、粉末状の半田の付着工程および半田へのエアー吹き付け工程が必要である。したがって、これらの公報の方法では、製造工程が複雑になるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便な方法で未はんだ不良を抑制することができるはんだ付け方法、はんだ付け装置およびこのはんだ付け方法によってはんだ付けされたプリント配線板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のはんだ付け方法は、被はんだ付け部を有するプリント配線板を溶融はんだに浸漬させるはんだ付け方法であって、プリント配線板の被はんだ付け部およびその周囲にフラックスおよび金属粉を付着させる工程と、フラックスおよび金属粉を付着させたプリント配線板の被はんだ付け部およびその周囲を溶融はんだに浸漬させて金属粉を溶融する工程とを備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のはんだ付け方法によれば、溶融はんだに浸漬されることによって、被はんだ付け部およびその周囲に付着した金属粉が溶融する。溶融した金属粉によって溶融はんだが誘導されることにより溶融はんだが被はんだ付け部に誘導される。このため、被はんだ付け部での未はんだ不良を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明のはんだ付け方法では、被はんだ付け部およびその周囲に金属粉が付着され、被はんだ付け部およびその周囲が溶融はんだに浸漬されて金属粉が溶融する。このため、製造工程を複雑にすることなく簡便な方法で未はんだ不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態におけるはんだ付け装置の概略側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態におけるフラックスおよび金属粉が塗布されたプリント配線板の概略断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態におけるプリント配線板が溶融はんだに浸漬された状態を示す概略断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるはんだ付けされたプリント配線板の概略断面図である。
【図５】比較例におけるプリント配線板が溶融はんだに浸漬された状態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態について図に基づいて説明する。
最初に、本実施の形態のはんだ付け装置の構成について説明する。
【００１５】
図１を参照して、本実施の形態のはんだ付け装置は、プリント配線板１を溶融はんだ２に浸漬させてはんだ付けするための装置である。本実施の形態のはんだ付け装置は、付着手段３と、はんだ槽４と、はんだノズル５と、プリヒータ６と、コンベア７とを主に有している。なお、図１にはプリント配線板１および電子部品１２も図示されている。
【００１６】
図２を参照して、本実施の形態のはんだ付け装置ではんだ付けされるプリント配線板１は、被はんだ付け部１ａと、電極パッド１１とを有している。プリント配線板１にはたとえばガラスクロスにエポキシ樹脂を含有させた基材が用いられている。電子部品１２はプリント配線板１に搭載されており、部品電極１２ａを有している。
【００１７】
主に図１を参照して、付着手段３はプリント配線板１の被はんだ付け部１ａにフラックス８および金属粉９を付着可能に構成されている。はんだ槽４は、付着手段３によってフラックス８および金属粉９を付着させたプリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲を溶融はんだ２に浸漬させて金属粉９を溶融可能に構成されている。
【００１８】
はんだ槽４は少なくとも上面の一部が開口した中空の筐体で構成されている。はんだ槽４は、その筐体の内部に溶融はんだ２を貯留可能に形成されている。はんだ槽４は、はんだ槽４に貯留された溶融はんだ２をはんだノズル５へ供給するために、図示しないはんだ供給手段を備えている。はんだ供給手段は、たとえばプロペラおよび駆動手段を有している。
【００１９】
プロペラははんだ槽４の筐体の内部に配置されている。プロペラはたとえばはんだノズル５の下方に回転可能に配置されている。なお、はんだ供給手段にはプロペラの他にポンプも適用可能である。プロペラは駆動手段に接続されている。駆動手段は、たとえばモータとモータ軸とを有している。駆動手段は、モータの駆動力がモータ軸を経由してプロペラに伝達されることによりプロペラを回転させるように構成されている。
【００２０】
はんだノズル５ははんだ槽４の開口した上面から上方へ突出するようにはんだ槽４の内部に設置されている。はんだノズル５は溶融はんだ２を噴流させるように構成されている。はんだノズル５は一次噴流はんだ付けに用いるための一次はんだノズル５ａと、二次噴流はんだ付けに用いるための二次はんだノズル５ｂとを有している。一次はんだノズル５ａは搬送方向ＴＤの手前側に配置されており、二次はんだノズル５ｂは搬送方向ＴＤの奥側に配置されている。
【００２１】
プリヒータ６はプリント配線板１を予備加熱可能に構成されている。コンベア７は、搬送方向ＴＤにプリント配線板１を搬送可能に構成されている。コンベア７は、たとえばベルトコンベアなどであってもよい。
【００２２】
次に、本実施の形態のはんだ付け装置の動作およびはんだ付け方法について説明する。
再び図１および図２を参照して、電子部品１２が接着材１３で固定されたプリント配線板１が準備される。このプリント配線板１はコンベア７によって搬送方向ＴＤに搬送される。まず、プリント配線板１のはんだ付け対象面に付着手段３によって金属粉９を含有するフラックス８が塗布される。付着手段３は、たとえばスプレーノズルを有しており、このスプレーノズルから金属粉９を含有するフラックス８が噴射される。これにより、金属粉９を含有するフラックス８は、プリント配線板１の表面、電極パッド１１、電子部品１２の表面、部品電極１２ａに付着する。そして、フラックス８および金属粉９はプリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲に付着する。
【００２３】
本実施の形態では、フラックス８に金属粉９が混入されている。フラックス８および金属粉９の混合割合は、たとえば重量比でフラックス８が３０％であり、金属粉９が７０％である。フラックス８は、活性化成分および溶剤を含んでいる。フラックス８には、たとえばロジンをイソプロピルアルコールに溶解させた標準的なＲＭＡ（Mildly Activated Rosin base）タイプを用いることが可能である。
【００２４】
金属粉９は、Ｓｎ（錫）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｐｂ（鉛）、Ｎｉ（ニッケル）およびＡｕ（金）よりなる群から選ばれる１種以上の元素を含んでいてもよい。金属粉９ははんだ材で構成されたソルダボールである。ソルダボールの材料として、たとえば３質量％Ａｇ、０．５質量％Ｃｕを含み残部がＳｎと不可避不純物であるはんだ合金（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いることが可能である。ソルダボールはたとえば直径５〜５０μｍ程度の球状に形成される。
【００２５】
また、金属粉９と溶融はんだ２とが同一組成の金属からなっていてもよい。つまり、溶融はんだ２の材料として、たとえばＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金が用いられてもよい。なお、溶融はんだ２の温度は２５０℃に設定され得る。
【００２６】
続いて、金属粉９を含有するフラックス８が塗布されたプリント配線板１がプリヒータ６で予備加熱される。その後、はんだノズル５から噴流する溶融はんだ２にプリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲が浸漬されて浸漬はんだ付けが行われる。なお、本実施の形態では、一次はんだノズル５ａによって一次噴流はんだ付けが行われ、二次はんだノズル５ｂによって二次噴流はんだ付けが行われる。
【００２７】
続いて、本実施の形態の浸漬はんだ付けについてさらに詳しく説明する。
図２および図３を参照して、フラックス８および金属粉９を付着させたプリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲が溶融はんだ２に浸漬される。この際、フラックス８および金属粉９に溶融はんだ２が接触することでフラックス８および金属粉９が溶融される。被はんだ付け部１ａおよびその周囲に付着した金属粉９が溶融すると、溶融した金属粉９によって溶融はんだ２が被はんだ付け部１ａに誘導される。また、金属粉９は溶融はんだ２と接触している間に溶融はんだ２中に溶解および拡散する。このため、はんだ付けが完了した時点では短絡することなく正常な電気回路が形成される。
【００２８】
図４を参照して、プリント配線板１の被はんだ付け部１ａにおいて溶融はんだ２が固化してはんだ１５が形成される。これにより、プリント配線板１の被はんだ付け部１ａがはんだ付けされる。このようにして被はんだ付け部１ａにおいてプリント配線板１の電極パッド１１と電子部品１２の部品電極１２ａとがはんだ付けされる。
【００２９】
また、プリント配線板一枚当たりへのソルダボール塗布量は、プリント配線板１への溶融はんだ２の付着量および溶融はんだ２の酸化物発生量と同量となるように設定されてもよい。プリント配線板１に付着される金属粉９の総量は、溶融はんだ２のプリント配線板１への付着量と溶融はんだ２の浸漬の際に酸化物になる溶融はんだ２の総量との和と同量であってもよい。これにより、はんだ付けによる溶融はんだ２の減少を防ぎ、はんだ槽４への溶融はんだ２の補充を不要とすることができる。
【００３０】
なお、上記では、溶融はんだ２を噴流させる噴流はんだ付けの場合について説明したが、これに限るものではなく、噴流させない、いわゆる静止はんだ付けであってもよい。この場合でも上記と同様の効果が得られる。
【００３１】
また、上記では、フラックス塗布方法は、スプレーによる方法の場合について説明したが、これに限るものではなく、空気を噴出させる多孔管をフラックスを満たした容器に設置してフラックスを発泡させ、それにプリント配線板を接触させる方法を用いてもよい。
【００３２】
また、上記では、プリント配線板１の基材はガラスクロスにエポキシ樹脂を含有させた基材の場合について説明したが、これに限るものではなく、絶縁性を有する材料、たとえば、ガラス不織布、紙基材などにポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを含有させた基材を用いてもよい。
【００３３】
また、上記では、溶融はんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの場合について説明したが、これに限るものではなく、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、またはＳｎ−Ｐｂ系はんだのいずれを用いてもよい。
【００３４】
また、上記では電子部品１２の一例として表面実装部品が搭載されている場合について説明したが、電子部品１２は表面実装部品に限定されず挿入実装部品であってもよい。
【００３５】
次に、本実施の形態の作用効果について比較例と対比して説明する。
図５を参照して、比較例のプリント配線板１は、通常の浸漬はんだ付けによって、溶融はんだ２に浸漬されている。比較例の浸漬はんだ付けにおいては、電子部品１２に溶融はんだ２が弾かれることによって形成された空気の層が存在する。このため、プリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲に大きな空気の層１４が存在する。この空気の層１４によってプリント配線板１の被はんだ付け部１ａに溶融はんだ２が接触することが妨げられるため未はんだ不良が発生する。
【００３６】
それに対し本実施の形態のはんだ付け方法によれば、溶融はんだ２に浸漬されることによって、被はんだ付け部１ａおよびその周囲に付着した金属粉９が溶融する。この際、比較例における空気の層１４の内部において金属粉９が溶融することになる。溶融した金属粉９によって溶融はんだ２が誘導されることにより溶融はんだ２が被はんだ付け部１ａに誘導される。このため、被はんだ付け部１ａでの未はんだ不良を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施の形態のはんだ付け方法では、被はんだ付け部１ａおよびその周囲に金属粉９が付着され、被はんだ付け部１ａおよびその周囲が溶融はんだ２に浸漬されて金属粉９が溶融する。このため、製造工程を複雑にすることなく簡便な方法で未はんだ不良を抑制することができる。
【００３８】
また、金属粉９は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、ＮｉおよびＡｕよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含んでいてもよい。これにより、金属粉９をはんだ材としてはんだ付けすることができる。
【００３９】
また、金属粉９と前記溶融はんだとが同一組成の金属からなっていてもよい。これにより、金属粉９の溶解による溶融はんだ２の組成変化を抑制することができる。
【００４０】
また、プリント配線板１に付着される金属粉９の総量は、溶融はんだ２のプリント配線板１への付着量と溶融はんだ２の浸漬の際に酸化物になる溶融はんだ２の総量との和と同量であってもよい。これにより、溶融はんだ２の減少を防ぎ、はんだ槽４への溶融はんだ２の補充を不要とすることができる。
【００４１】
本実施の形態のはんだ付け装置は、プリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲にフラックス８および金属粉９を付着可能な付着手段３と、付着手段３によってフラックス８および金属粉９を付着させたプリント配線板１の被はんだ付け部１ａおよびその周囲を溶融はんだ２に浸漬させて金属粉９を溶融可能なはんだ槽４とを備えている。
【００４２】
これにより、溶融はんだ２が被はんだ付け部１ａに誘導される。このため、被はんだ付け部１ａでの未はんだ不良を抑制することができる。また、製造工程を複雑にすることなく簡便な方法で未はんだ不良を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施の形態のプリント配線板１は、上記のはんだ付け方法によって被はんだ付け部１ａがはんだ付けされている。このため、未はんだ不良が抑制された信頼性の高いプリント配線板１を得ることができる。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１  プリント配線板、１ａ  被はんだ付け部、２  溶融はんだ、３  付着手段、４  はんだ槽、５  はんだノズル、６  プリヒータ、７  コンベア、８  フラックス、９  金属粉、１１  電極パッド、１２  電子部品、１２ａ  部品電極、１３  接着剤、１４  空気の層、ＴＤ  搬送方向。
【図１】
2013149653.tif 000003
【図２】
2013149653.tif 000004
【図３】
2013149653.tif 000005
【図４】
2013149653.tif 000006
【図５】
2013149653.tif 000007