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Title:
METHOD OF FEEDING LEAD-FREE STICK SOLDER TO SOLDER TANK AND SOLDER TANK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/155817
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEMS] Mixing of lead into a lead-free solder tank must be absolutely avoided. Even when the shape of lead-free stick solder is differentiated from that of lead-containing stick solder, in the event of disposing of a lead-containing stick solder in the vicinity of the solder tank, it has happened that the lead-containing stick solder is put in the solder tank. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] The solder tank at its superior part is provided with a passage part through which any lead-free stick solder with configuration different from that of lead-containing stick solder can pass but any lead-containing stick solder cannot pass. At the time of inputting in the solder tank, the inputting is performed through the passage part.

Inventors:
NAKAMURA HIDEKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/062305
Publication Date:
December 24, 2008
Filing Date:
June 19, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SENJU METAL INDUSTRY CO (JP)
NAKAMURA HIDEKI (JP)
International Classes:
H05K3/34; B23K1/08; B23K3/06
Foreign References:
JP2005095916A2005-04-14
JP2004195534A2004-07-15
JPH01172458U1989-12-06
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Claims:
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。
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。
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。
 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。
Description:
はんだ槽への鉛フリー棒状はん の供給方法およびはんだ槽

 本発明は、はんだを溶融させてプリント 板のはんだ付けを行うはんだ槽に鉛フリー 状はんだを供給する方法およびはんだ槽に する。

 一般に、プリント基板のはんだ付け方法 しては、鏝付け法、リフロー法、フロー法 ある。

 鏝付け法とは、はんだ付け部一箇所毎に 入りはんだをあてがいながら、脂入りはん とはんだ付け部を高温に熱せられたはんだ 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 んだ付けであるため、大量箇所のはんだ付 はできず、他のはんだ付け方法ではんだ付 できなかったはんだ付け箇所や、他のはん 付け方法で発生した不良箇所の修正に適し いる。

 リフロー法とは、プリント基板のはんだ け部と同一箇所に穴が穿設されたメタルマ クやシルクスクリーンをプリント基板に重 合わせ、その上に粉末はんだとフラックス らなるソルダペーストを載置してからスキ ジーで掻きならして、多数のはんだ付け部 ソルダペースト印刷塗布する。その後、該 リント基板をリフロー炉で加熱して、ソル ペーストを溶融させることによりプリント 板のはんだ付けを行う方法である。このリ ロー法は、多数のはんだ付け部を一度の作 ではんだ付けができるため、生産性に優れ いるが、経済性の面で問題があった。なぜ らばリフロー法では、ソルダペーストを用 るが、ソルダペーストの粉末はんだを製造 るのに多大な手間と高価な製造装置が必要 あり、そのためにソルダペーストが高価と るからである。

 フロー法とは、プリント基板のはんだ付 面全体に液状フラックスを塗布し、予備加 後、はんだ槽で噴流する溶融はんだにプリ ト基板を接触させてはんだ付けを行う方法 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 けできるという生産性に優れているばかり 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 だであり、該棒状はんだは、溶融したはん を鋳型に流し込んだり、大きなビレットを 出機で押し出したりする、という簡単な方 で、しかも大量に生産できるからである。

 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 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 地中深く浸透して、ついには地下水と混合 る。そしてPb成分を含んだ地下水を人間や 畜が長期間にわたって飲用すると、鉛中毒 起こすとされ、現在は地球規模で鉛入りは だの使用が規制されている。

 日本では、鉛入りはんだは、現在のとこ 電子機器メーカーの自主規制により使用を えており、欧州ではRoHS指令により規制され ている。

 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 されるようになってきている。鉛フリーは 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 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 Sn63Pb37の場合は約500g、鉛フリーはんだSn96.5Ag 3Cu0.5の場合は約450gとする。また、その他は 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 棒状はんだも長手方向に直交する断面形状 同一の矩形形状であった。

 このようにJISでは、鉛フリーはんだ中へ 鉛の混入を厳しく規制しているが、棒状の フリーはんだでは鉛入りはんだと同様の形 となっており、はんだを熟知している者は や重量で区別ができるが、はんだを熟知し いない者にとって、それらの区別が困難で る。JISで規定されているように、鉛フリー んだを用いたフローはんだ付けでは、はん 槽中に鉛が混入してはならないものである 、鉛フリーはんだも鉛入りはんだも外形が じであるため、はんだを熟知していない作 者が外観を見ただけでは、それらの区別が かず、両者が近くに置かれていると間違う れがあった。

 現在、前述のように鉛入りはんだは使用 規制されており、フローはんだ付けを行う 業場に鉛フリーはんだと鉛入りはんだが一 に置かれることは殆どないが、特殊な用途 は、まだ鉛入りはんだが使用されることが る。この特殊用途の鉛入りはんだとは、Pb 成分にSnやAgを添加したもので、Pb-5Sn(融点:30 0~314℃)、Pb-10Sn(融点:268~302℃)等の高温はんだ ある。高温はんだの使用は、電子機器の使 時に熱を発するコイルやパワートランジス ー等のはんだ付け箇所、或いはプリント基 を二度にわたってはんだ付けする際に、最 のはんだ付け部が二度目のはんだ付けで溶 してはならない箇所である。

 一般に、はんだ槽では、はんだ付け時に んだ槽中のはんだがプリント基板に付着し いくため、はんだ槽中のはんだが漸次減少 ていく。するとはんだ槽での溶融はんだの 流高さが低くなって、はんだ槽の上方を通 するプリント基板に溶融はんだが接触でき 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 量よりも少なくなったときには、はんだ液 を検知するセンサーが警報を発し、それに じて作業者が適宜、棒状はんだをはんだ槽 投入して、はんだ槽の溶融はんだの液面を 定に保つようにしている。

しかしながら、前述のようにPb主成分の高 はんだを使用する作業場では、鉛フリー棒 はんだと鉛入り棒状はんだが一緒に置かれ ことがあり、作業者が誤って鉛フリーはん のはんだ槽に鉛入り棒状はんだを投入して まうことがある。鉛フリーはんだのはんだ 中に鉛入り棒状はんだが一本(約500g)でも投 されてしまうと、はんだ槽中には約450Kgの フリーはんだが入れられているため、鉛の 有量は0.1%を超えてしまう。それが二本以上 なると、さらに鉛含有量が多くなってしま 、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。

 このように鉛フリーはんだのはんだ槽中 鉛入りはんだが混入することを防ぐため、 た目でそれらが容易に区別がつくように、 フリー棒状はんだを鉛入り棒状はんだと異 る形状にすることが提案されている。その 状とは、鉛フリー棒状はんだを、例えば長 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。

 前述のように、はんだ槽の周囲には鉛フ ー棒状はんだと鉛入り棒状はんだが置かれ いることがあるが、鉛フリー棒状はんだの 面形状が正三角形であれば、鉛入り棒状は だとは外観が相違しているため、鉛フリー んだのはんだ槽中に鉛入り棒状はんだが誤 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 んだと鉛入り棒状はんだを近くに置いてお と、鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛入り 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 認識不足である。例えば、はんだ槽中のは だ量が不足するとはんだ付け不良となるこ が一大事であり、鉛混入による重大性をよ 理解できていない作業者は、はんだ槽中の んだが減量して警報が発せられると、何の えもなく自動的にはんだ槽の周辺にある棒 はんだをはんだ槽に投入してしまう。その 果、投入した棒状はんだが鉛入りはんだの 合、鉛フリーはんだのはんだ槽中に鉛が混 してしまうものである。

 本発明者は、JIS規格で鉛入り棒状はんだ 長手方向に直交する断面形状が7mm×20mmの矩 であり、鉛フリー棒状はんだを長手方向に 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 三角形の穴Hに該鉛フリー棒状はんだFを通 させることはできるが、図3(B)に示すように 辺が22mmの正三角形の穴Hには、断面が7mm×20m mの矩形の鉛入り棒状はんだは如何なる方向 らも、また傾斜させても絶対に通過させる とはできないことに着目して本発明を完成 せた。

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。

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。

 本発明のはんだ槽における通過部は、鉛 リー棒状はんだは通過させるが、鉛入り棒 はんだは通過させない形状とする。例えば フリー棒状はんだの長手方向に直交する断 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 る。この形状であれば、断面形状が7mm×20mm 鉛入り棒状はんだは絶対に通過することが きない。

 はんだ槽における通過部は、単なる穴で よいが、穴だけでは棒状はんだを挿入する きに、穴の周囲に棒状はんだが当たって挿 しにくくなるため、穴の周囲にガイドを設 たり、穴と同一形状の筒にしておいたりし もよい。

 また作業者に棒状はんだをはんだ槽に投 する際は必ず通過部を通して投入するよう 指導しても、作業者によっては通過部を通 ずに棒状はんだを直接、はんだ槽に投入す ことも考えられる。つまりはんだ槽は、棒 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 んだを簡単に投入できないように、噴流ノ ル以外の部分を投入カバーで覆っておき、 入カバーの一箇所、または複数箇所に棒状 んだを通過させる通過部を設けておくよう してもよい。このように噴流ノズル以外を 入カバーで覆っておくと、作業者が噴流ノ 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 深く入らず、棒状はんだを溶かしにくくな ているため、作業者は投入しないものであ 。

本発明はんだ槽の第一実施例の斜視図 本発明はんだ槽の第二実施例の斜視図 鉛フリー棒状はんだと断鉛入り棒状は だの通過状態を説明する図

符号の説明

 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

  以下、図面に基づいて本発明のはんだ を説明する。図1は本発明はんだ槽の第一実 例の斜視図、図2は同第二実施例の斜視図で ある。

 先ず本発明はんだ槽の第一実施例につい 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 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 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 付けられている。軸5、6は溶融はんだ4の液 から上方に突出しており、上部に図示しな プーリーが取り付けられていて、該プーリ がやはり図示しないベルトでモーターと連 している。

 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 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 である。投入板7には下方に折り曲げられた 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 状はんだFの直交する断面形状が例えば一辺2 0mm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。

 次に本発明はんだ槽の第二実施例につい 説明する。第一実施例と同一箇所には同一 号を付して、その説明は省略する。はんだ 1の上部には、一次噴流ノズル2と二次噴流 ズル3以外の部分を覆う投入カバー11が配置 れている。投入カバー11には取り付け部8が 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 する穴12、13が穿設されている。そして投入 バー11は、これらの穴12、13の中心を横切る うにして分割されている。このように投入 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 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 だけで容易に着脱ができる。

 投入カバー11の一側、即ち一次噴流ノズ 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。

 ここで上記はんだ槽における鉛フリー棒 はんだを供給する方法について説明する。 んだ槽1の一次噴流ノズル2と二次噴流ノズ 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 はんだ4はプリント基板に付着するため、徐 に少なくなっていく。そして所定液面高さ で減少すると、図示しない液面センサーが れを検知して警報を発する。すると、作業 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 うに上方からはんだ槽1に投入する。この鉛 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 はんだ槽近傍に鉛入り棒状はんだが置いて って、それを作業者がはんだ槽に投入しよ と思っても、鉛入り棒状はんだは通過部を 過しないため、投入されることはない。

 本発明の実施例では、断面形状が正三角形 鉛フリー棒状はんだを投入するために、通 部が該断面形状と相似形の正三角形のもの 説明したが、鉛フリー棒状はんだの断面形 が鉛入り棒状はんだの矩形の断面形状と相 し、しかも鉛入り棒状はんだが通過できな 形状であれば如何なる形状の通過部にする 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、 形、半円形、円形、正方形等が考えられる