JP2001071125A

JP2001071125A - ハンダ付け方法とその装置

Info

Publication number: JP2001071125A
Application number: JP24977899A
Authority: JP
Inventors: Shinji Watanabe; 信次渡辺
Original assignee: OMC KK
Current assignee: OMC KK
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-21
Also published as: TW464584B

Abstract

(57)【要約】【課題】第１に、ハンダ付け速度が速く、且つ投
入エネルギのコントロールが容易で精密ハンダ付けに適
し、第２に従来の錫−鉛のハンダ合金は勿論、これに代
わる融点の高いハンダ線材、更にはロウ付けにも適用す
る事が出来る汎用性に優れた新規なハンダ付け方法の開
発にある。【解決手段】接合部位(9)に向けてハンダ線材(1)を
送給し、ハンダ線材(1)の先端部分(1a)の近傍に配設し
た電極(2a)とハンダ線材(1)の先端部分(1a)との間でア
ーク(3)を発生させてハンダ線材(1)の先端部分(1a)を溶
融し、接合部位(9)に滴下させた前記溶融金属液滴(4)を
固化させる事で接合部位(9)の接合を行う事を特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接と比較して低
温で行われるハンダ付け方法並びにその装置に関し、特
に鉛を含まず、融点の高いハンダ線材を使用する場合に
効果的なハンダ付け方法並びにその装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題が大きな問題となってお
り、好むと好まざるとに拘わらず、環境を重視した製品
作りが要求されるようになってきた。その中で、工業製
品の接合部分に使用されるハンダに含まれる鉛が環境汚
染の原因の１つとして指弾を受け、鉛を使用しない接合
部材の開発が求められている。

【０００３】前述した従来のハンダは錫と鉛との合金で
融点が低く、例えば電子部品をプリント基板に固定した
り、電線同士を接合するためなど接合用材料として古く
から広く使用されている。しかしながら、前述の理由に
より鉛の使用が制限されるようになると、鉛の代用とし
てビスマスの使用が検討され始め、スズ−ビスマス合
金、スズ−銀−銅−ビスマス合金等が鉛−錫合金の代用
ハンダ線材として注目されるようになってきた。

【０００４】また、特に電子部品をプリント基板に実装
するような場合、電子部品に通電することが出来ないた
め、前記従来の錫−鉛のハンダ合金を接合用材料として
使用する場合、電熱にて加熱されたコテを接合箇所に当
てて接合箇所を十分加熱し、然る後、コテをハンダ合金
に接触させて接触箇所を溶かし、その溶融金属液滴を接
合箇所に垂らして冷却・固化させ接合を計るという方法
が一般的であった。

【０００５】このような錫−鉛のハンダ合金の融点は１
８０℃〜２００℃と低かったので、コテによる溶融は簡
単であったが、スズ−ビスマス合金、スズ−銀−銅−ビ
スマス合金等のハンダ線材の融点は210℃〜230℃と温度
が高くなり、コテによる加熱・溶融では溶融に時間が
掛かり過ぎるという問題の発生や、ハンダゴテからの
熱伝導によるハンダ付けであるので、半導体デバイスの
ように熱影響を受けやすいものの場合にはハンダ温度の
上昇は半導体デバイスの劣化をもたらすという問題や、
コテを使用した場合の本質的な問題として焼けたフラ
ックスや溶けたハンダ屑がコテに付着してハンダゴテが
汚れ、時々作業を中断してハンダゴテの表面を綺麗にし
てやらねばならないという問題があった。

【０００６】その他、半導体デバイスは勿論、他のハ
ンダ付けを必要とするワーク(例を挙げれば、回転体の
回転部分などで、例えば小型モータのロータのハンダ付
け用端部。ハンダ付け部のハンダ量にバラツキがあれ
ば、回転ムラの原因になる。)でも小型化或いは高集積
化に伴いハンダ付け箇所も次第に微細化且つ密集化する
ようになり、ハンダ量が厳密に管理された精密なハンダ
付けが要求されるようになってきた。そのためにはハン
ダ線材に加えるエネルギ量を極めて正確にコントロール
してその溶け量を制御する必要がある。処が、従来のよ
うなコテによる加熱方式では熱管理を厳密に行う事は到
底不可能であり、精密ハンダ付けというような要求には
応える事が出来なかった。

【０００７】また、前記コテによる加熱方式では温度
の低いハンダ付けは出来ても、接合温度の高いロウ付け
作業は不可能であり、ロウ付け時には別の装置又は方法
(例えばバーナーによる加熱)により実施しなければなら
ず作業が繁雑となる。しかもこれだけでなく、この場合
には前述の精密な接合は全く望むべくもない。以上のよ
うな問題点に対して、今般、新たなハンダ付け方法並び
にその装置の開発が急務となってきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、第１
に、ハンダ付け速度が速く、且つ投入エネルギのコント
ロールが容易で精密ハンダ付けに適し、第２に従来の錫
−鉛のハンダ合金は勿論、これに代わる融点の高いハン
ダ線材、更にはロウ付けにも適用する事が出来て汎用性
に優れ、第３にコテのように汚れたりせず、第４にワー
クに熱影響を与えることが少ない新規なハンダ付け方法
とその装置の開発にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】「請求項１」に記載の方
法は「接合部位(9)に向けてハンダ線材(1)を送給し、ハ
ンダ線材(1)の先端近傍に配設した電極(2a)とハンダ線
材(1)の先端部分(1a)との間でアーク(3)を発生させてハ
ンダ線材(1)の先端部分(1a)を溶融し、接合部位(9)に滴
下させた前記溶融金属液滴(4)を固化させる事で接合部
位(9)の接合を行う」事を特徴とする。

【００１０】これによれば、アーク(3)によりハンダ線
材(1)の先端部分(1a)を溶融するので、従来の鉛−錫合
金よりも融点の高い例えばスズ−ビスマス合金、スズ−
銀−銅−ビスマス合金や更にそれ以上のロウ材（銀ロ
ウ、金ロウ、白ロウなど）のように融点の高いハンダ線
材(1)を使用しても、その先端部分(1a)は短時間で溶融
して溶融金属液滴(4)となる。同時に前記アーク(3)や前
記溶融金属液滴(4)からの放射熱により接合部位(9)が加
熱される。そして該溶融金属液滴(4)はハンダ線材(1)か
ら垂れ落ちて接合部位(9)を濡らし冷却して固まり、接
合部位(9)を接合する。この時、前述のように接合部位
(9)もアーク(3)や前記溶融金属液滴(4)の放射熱で瞬時
に加熱されるため、垂れ落ちた高温の溶融金属液滴(4)
と親和して強固な接合面を形成する。

【００１１】此処で重要なことは、ハンダ線材(1)の先
端部分(1a)が、アーク(3)にて溶融される点である。即
ち、ハンダ線材(1)の先端部分(1a)の溶融量は、投入エ
ネルギ量によって制御する事が出来る事である。従っ
て、投入エネルギ量を制御する事で、一定の溶融量で繰
り返してハンダ付けを行う事が出来、非常に高い品質の
ハンダ付け作業が可能となる。特に、複数箇所のハンダ
付け箇所を有する回転体にあっては各ハンダ付け箇所の
ハンダ量は厳密に制御される必要があり、ハンダ付け量
にバラツキがあれば、回転ムラ発生の原因になるので、
前述のようにハンダ量の精密なコントロールが出来れば
回転ムラの抑制に有効である。

【００１２】なお、ハンダ線材(1)にはフラックス入り
のものとフラックスなしのものとがあり、後者の場合は
必要に応じて別途フラックスを供給する事になる。フラ
ックスの供給方法は後述する。

【００１３】「請求項２」は請求項１を限定したもので
「ハンダ線材(1)と電極(2a)とが非接触であり且つその
間隔が5mm以下である」事を特徴するもので、このよう
にすることで安定的なアーク(3)がハンダ線材(1)の先端
部分とトーチ(2)の電極(2a)との間に形成される。ハン
ダ線材(1)の先端部分(1a)と電極(2a)との間隔が5mm以上
の場合、アーク(3)が消滅することがあり、安定的なア
ーク(3)を得る事が出来ない。

【００１４】「請求項３」は接合電流値に関する限定で
「電極(2a)とハンダ線材(1)との間に印加される接合電
流値が１〜50Ａである」事を特徴するもので、１Ａ以下
の場合、供給電流値が小さ過ぎてアーク(3)が不安定に
なりやすく、逆に50Ａ以上になると本発明の用途として
は電流値が大き過ぎ、電極(2a)にダメージを与えるおそ
れがあるし、ハンダ線材(1)の溶け量のコントロールが
困難になる。

【００１５】「請求項４」は、接合電流の印加方法に関
し「接合電流印加前に接合電流より弱い電流を電極(2a)
とハンダ線材(1)との間に印加し、続いてパルス接合電
流を電極(2a)とハンダ線材(1)との間に印加する」事を
特徴する。

【００１６】接合電流印加前に接合電流より弱い電流を
電極(2a)とハンダ線材(1)との間に印加することで、電
極(2a)とハンダ線材(1)との間でアーク(3)の発生を容易
にし、続いて行われる電極(2a)とハンダ線材(1)との間
の接合用印加電流をパルス電流(更には高周波パルス電
流)とする事で接合電流の電流制御が容易になり、ハン
ダ線材(1)の先端部分(1a)に投入されるエネルギ量を厳
密に管理する事が出来てハンダ線材(1)の溶融量を正確
にコントロールする事が出来る。従って、例えば半導体
デバイスの基板へのハンダ接合のように密集した部位で
の極めて正確なハンダ付けが要求されるような用途或い
は回転体のように各接合部位(9)のハンダ量が回転ムラ
の発生に大きく影響するような用途には最適である。

【００１７】「請求項５」は前記方法を実施するための
装置で「接合部位(9)に向かってハンダ線材(1)を送給す
る送給機構(5)と、ハンダ線材(1)の先端部分(1a)の近傍
に配設され、送給された前記ハンダ線材(1)との間でア
ーク(3)を発生させてハンダ線材(1)の先端部分を溶融す
る電極(2a)と、接合電流供給用の制御装置(6)とで構成
された」事を特徴とする。

【００１８】「請求項６」は前記装置に適用されるハン
ダ線材(1)に関し「ハンダ線材(1)が、成分として鉛を含
まない」事を特徴するもので、これによりたとえハンダ
線材(1)を接合部材(8)として使用した製品や部品をその
まま投棄したとしても、接合部材(8)から鉛が自然界に
溶けだして鉛汚染を引き起こすというような事がなく、
鉛に比べて環境をクリーンに保つ事が出来る。

【００１９】「請求項７」は送給機構(5)の出口(16)に
関し「送給機構(5)のハンダ線材(1)の出口(16)が、耐熱
性電気絶縁部材で構成されている」事を特徴する。この
ようにすることで、出口(16)から突出しているハンダ線
材(1)の先端部分(1a)との間でアーク(3)が形成されるよ
うになる。従って、出口(16)からのハンダ線材(1)の突
出量(S)を制御する事で溶融量の制御が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の態様】以下、本発明を図示実施例に従っ
て説明する。図１は本発明装置の実施例で、主として接
合部位(9)の上方にて接合部位(9)に向かってハンダ線材
(1)を送給する送給機構(5)、ハンダ線材(1)の先端部分
(1a)の近傍に配設され、送給された前記ハンダ線材(1)
の先端部分(1a)との間でアーク(3)を発生させてハンダ
線材(1)の先端部分(1a)を溶融する電極(2a)を有するト
ーチ(2)並びに接合電流供給用の制御装置(6)とで構成さ
れている。

【００２１】送給機構本体(5a)の上面には支柱(7)が立
設されており、その先端にハンダ線材(1)を巻き取って
いるリール(19)がリール支持軸(19a)に回転可能に枢着
されるようになっている。前記支柱(7)に沿って送給機
構本体(5a)の中段部分には入口用ガイド筒(24)が配設さ
れており、その直下に千鳥状に配設された複数の矯正ロ
ール(11a)(12a)からなる第１矯正部(11)、第２矯正部(1
2)が上下に配設されている。前記第１矯正部(11)と第２
矯正部(12)とはハンダ線材(1)の搬送ラインを軸に90°
回転した(換言すれば捻れた)位置関係にあり、リール(1
9)からカールして引き出されたハンダ線材(1)を直線状
態に矯正する機能を有する。

【００２２】下側の第２矯正部(12)の直下には、大小２
個の引出ロール(13)(14)が併設されており、ハンダ線材
(1)を両側から挟み込んで引き出すようになっており、
前記引出大ロール(13)には回転駆動用のモータ(15)が設
置されており、引出用大ロール(13)を回転駆動するよう
になっている。

【００２３】前記引出ロール(13)(14)の直下にはハンダ
線材(1)の例えばセラミックスのような耐熱性に優れ且
つ絶縁性を有する出口(16)が設けられている。出口(16)
を電気絶縁材料で構成しておけば、アーク(3)は出口(1
6)の先端で制限される事になり、出口(16)の中までアー
ク(3)が入り込んで必要以上のハンダ線材(1)を溶かすよ
うな事がなく、正確な溶融量制御が実現できる。なお、
溶融量制御は後述するようなハンダ線材(1)の連続送給
の場合の送給速度制御、或いは間欠送給の場合の突出量
制御などがある。

【００２４】また、前記出口(16)の出口形状はどのよう
な形でも良いが本実施例では細い筒状であるので、本実
施例では出口(16)を出口用ガイド筒として説明する。前
記ハンダ線材(1)の引出端部がこの出口用ガイド筒(16)
に挿通され、接合部位(9)に向けて突出するようになっ
ている。

【００２５】また、送給機構本体(5a)の側面からアーム
(17)が突設されており、トーチ(2)の突設部(2e)を固定
している。前記突設部(2e)はトーチ(2)のトーチ本体(2
c)の後端側面に設けられており、トーチ本体(2c)内のガ
ス供給孔(2b)に連通するガス供給管(18)が挿通されてい
る。

【００２６】トーチ本体(2c)の先端には電気絶縁と耐熱
用のセラミック製の先端部分(2d)が取付られており、先
端の尖った棒状のタングステン電極(2a)が挿通され、先
端部分(2d)から突出するように装着されている。前記電
極(2a)の突出代の調整は可能で、例えば０〜7mmの範囲
内で調整する事が出来る。タングステン電極(2a)として
は、単なるタングステン製のものでもよいが、放電を容
易にするためにトリウムを塗布或いはドーピングしてお
いてもよいし、トリウムを含むタングステン(トリアド
ープタングステン)にて形成してもよい。

【００２７】また、前記先端部分(2d)の前記電極(2a)の
周囲には、ガス供給孔(2b)が形成されており、不活性ガ
ス(I)（例えばアルゴンガスや窒素ガス或いはヘリウム
ガスなど）が噴き出して、不活性ガス雰囲気にて電極(2
a)の周囲を取り囲み、通電時の電極(2a)の酸化を防止す
るようになっている。本発明では、例えば毎分0〜5リッ
トルの不活性ガス(I)が供給されるようになっている。
前記ガス供給孔(2b)は、ガス供給孔(2b)に電極(2a)が直
接挿通されたような形式でも良いし、電極(2a)が挿通さ
れている電極挿通孔とは独立してその周囲に穿設されて
いてもよい。

【００２８】制御装置(6)としては、直流或いは交流又
は高周波電源などが用途によって使用される。直流電源
の場合は、ハンダ線材(1)側を連続的にプラスに、電
極(2a)側を連続マイナスに設定する場合、或いはその
逆の場合とがあり、いずれの場合でもよい。の場合、
アーク発生時にプラス極の方がマイナス極より高温にな
るので、ハンダ線材(1)を高温側にして急速に溶融され
るようにし、低温側に電極(2a)を持ってきて電極(2a)の
保護を図るようにしてもよい。この場合、溶融対象であ
るハンダ線材(1)の融点が高い材料である場合に好適で
ある。

【００２９】これに対して、ハンダ線材(1)の融点が低
い材料である場合、逆にのようにしてハンダ線材(1)
の溶融を前者に比べて抑え気味にしておいてもよい。従
って、ハンダ線材(1)と電極(2a)の極性を材料の種類或
いは使用条件に合わせて切り換えるようにしておいても
よい。

【００３０】また、制御装置(6)を交流電源とした場合
は、ハンダ線材(1)と電極(2a)との間で周期的に極性が
切り替わるので、交流アーク(3)が生成される。交流ア
ーク(3)は極性が一定の直流アーク(3)の中間的な性質を
有する。即ち、極性が周期的に切り替わるので、ハンダ
線材(1)の温度はハンダ線材(1)を連続的にプラス極とし
た場合と連続的にマイナス極にした場合の中間となる。

【００３１】制御装置(6)を、高周波電源とした場合、
高周波電圧の使用が気体放電を生起させるのに有利であ
る。周波数は、数10kHz（13.56kHz或いは20kHz付近の高
周波数が有効）のものが選択される。本発明で使用され
る制御装置(6)としては、単相200V，AC50/60Hz,DC30Aの
高周波電源が使用される。

【００３２】制御装置(6)の一例を示すと、図４に示す
ようにＣＰＵ制御部(25)、パワー制御部(26)、アーク・
スタート部(27)、操作パネル(28)、電流センサ(29)とで
構成されている。操作パネル(28)はＣＰＵ制御部(25)に
接続されており、オペレータが外部からＣＰＵ制御部(2
5)にデータなどを入力出来るようになっている。その
他、シーケンサなど外部制御機器(30)がＣＰＵ制御部(2
5)に接続可能となっている。

【００３３】ＣＰＵ制御部(25)では、ハンダ付けの際に
印加される電流の基準波形が形成される。前記基準波形
は、操作パネル(28)にて自由に変更することが出来る
し、外部制御機器(30)から入力する事も出来る。パワー
制御部(26)では、まず前記基準波形に対して周波数変換
が行われた後、増幅器(26a)のベースに入力され、基準
波形のＮ倍の出力が出力される。出力波形は基準波形を
Ｎ倍したものである。

【００３４】出力波形は、電極(2a)とハンダ線材(1)と
の間で低い電流値(例えば1〜15Ａ)で通電を図るプレヒ
ート通電領域(p)[ 電流値は例えば1〜50Ａで、一般的に
は30Ａ内外である。]、プレヒート通電領域(p)からハン
ダ通電領域(h)に達する迄のライズ通電領域(r)、周波数
変換されたハンダ通電領域(h)、ハンダ通電領域(h)から
電流値を漸減させるフォール通電領域(f)とで例えば構
成されており、操作パネル(28)によりプレヒート通電領
域(p)、ライズ通電領域(r)、ハンダ通電領域(h)、フォ
ール通電領域(f)の長さや強さ、或いはライズ通電領域
(r)やフォール通電領域(f)の勾配を任意に設定する事が
出来るようになっている。

【００３５】ハンダ付けの場合、特にライズ通電領域
(r)の勾配を急勾配にして加熱速度を過剰に高速にした
り、ハンダ線材(1)の太さ或いは供給量に対してハンダ
通電領域(h)の電流量が過剰である場合、溶融したハン
ダ液滴(4)が沸騰して飛び散るので、そのような現象が
生じないようにハンダ線材(1)の太さ或いは供給量に合
わせて基準波形が設定される。

【００３６】図５はハンダ工程のシーケンスの一例で、
その大略を説明するとアークスタート部(26)からのハン
ダ付けスタート信号の入力によりハンダ付け作業準備完
了の信号が(T1)時間後に出力され、同時にシーケンスが
作動して不活性ガス(I)が電極(2a)の周囲からプレガス
として(T2)時間噴出し、電極(2a)の周囲を不活性ガス
(I)で覆う。この不活性ガス(I)はハンダ付け終了後も一
定時間流し続けられ、ハンダ付けエンド信号により停止
する。

【００３７】続いて不活性ガス(I)を連続して噴出させ
るためのガス連続噴出スタート信号から(T3)時間後、ガ
ス連続噴出準備完了出力、ハンダ付け出力、及び基準波
形がスタートし、プレガスに連続して不活性ガス(I)が
連続して噴出され、通電が開始されてハンダ付けが開始
される。ハンダ付け信号の出力時間中、標準波形が出力
される。この標準波形は前述のようにプレヒート通電領
域(p)、ライズ通電領域(r)を経た後、ハンダ通電領域
(h)に到達し、ここで周波数変換され、続いて増幅器(26
a)にて増幅されて出力され、電極(2a)とハンダ線材(1)
との間に印加されてアーク(3)が形成される。前記印加
電流の出力は電流センサ(29)によってセンシングされて
おり、パワー制御部(26)にフィードバックされている。

【００３８】ハンダ付け出力が０になる時点と、基準波
形の終息点とは一致しており、ハンダ付け出力が０にな
った時点から(T4)時間経過後、ハンダ付け準備完了出力
とガス連続噴出準備完了出力とは１になり、不活性ガス
(I)の噴出が停止する。これと同時にハンダ付け終了信
号が出力されてハンダ付けが完了する。

【００３９】本発明に使用されるハンダ線材(1)として
は、通常の錫−鉛合金ハンダは勿論、鉛が含まれていな
いスズ−ビスマス合金、スズ−銀−銅−ビスマス合金、
銀ロウ、白ロウ或いは金ロウなど各種ロウ材が含まれ
る。従って、本発明のハンダの概念には当然ロウ付けも
含まれる。本発明では特に鉛が含まれていないスズ−ビ
スマス合金（融点は180℃〜200℃）、スズ−銀−銅−ビ
スマス合金（融点は210℃〜230℃）が対象となる。ま
た、ハンダ線材(1)の太さは細いものから太いもの迄、
用途により各種のものがある。

【００４０】また、ハンダ線材(1)にはフラックス(22)
が混入されているものと、そうでないものとがあり、後
者の場合はフラックス(22)を別途供給しなければならな
い場合、接合部位(9)の表面の酸化皮膜を灰化除去する
ためのアッシングガス(圧縮空気やヘリウム又は窒素と
酸素の混合ガス)を接合部位(9)に供給する場合、エッチ
ングを目的とする場合には、ヘリウムガス又は圧縮空気
とフッ化炭素化合物(CF₄,C₂F₆などとの混合ガス) を接
合部位(9)に供給する場合、又はオゾン(O₃)を接合部位
(9)に供給すると共に例えば発光波長が172nmの単色紫外
線(ＵＶ光)を当て、オゾン(O₃)を分解し、その時に発生
する活性酸素で酸化皮膜を分解する場合等がある。本実
施例ではフラックス(22)を使用する場合を代表例として
説明する。

【００４１】また、本装置はハンダ作業を行うメイン装
置の機台(21)に設置して使用しても良いが、本実施例で
は例えば多関節ロボットのロボットハンド(20)に装着し
た場合を例に取って説明する。

【００４２】対象となるワーク(W)は、ハンダ付け(ロウ
付けを含む)を必要とするもの全てに適用する事が出来
るが、本実施例ではワーク(W)に通電する事が出来ない
もの、例えば半導体デバイスのようなものをプリント基
板(10)に実装する場合をその代表例とする。

【００４３】次に、本発明装置の作用について説明す
る。ハンダ線材(1)を巻いたリール(19)を支柱(7)の先端
に装着し、ハンダ線材(1)を引き出す。引き出されたハ
ンダ線材(1)は入口用ガイド筒(24)に導入され、続いて
第１矯正部(11)、第２矯正部(12)に通されてリール(19)
から湾曲して引き出されたハンダ線材(1)を直線状態に
矯正する。

【００４４】直線状に矯正されたハンダ線材(1)は、大
小２個の引出ロール(13)(14)の間に挿入され、回転駆動
用のモータ(15)により所定のスピードで連続的或いは間
欠的に引き出される。前記モータ(15)としては、通常の
インダクションモータのようなものでもよいが、例えば
フィードバック制御或いは回転数制御が可能なステッピ
ングモータ或いはサーボモータが使用される。連続送給
の場合には、正確な送り出し速度、間欠送給の場合に
は、正確な突出量を確保するにはステッピングモータ或
いはサーボモータの使用が好ましい。

【００４５】引き出されたハンダ線材(1)は、出口用ガ
イド筒(16)に挿入され、その先端から突き出される。一
方、トーチ(2)の先端から突出した電極(2a)が、出口用
ガイド筒(16)から突出しているハンダ線材(1)の先端部
分(1a)に臨んでいる。

【００４６】この状態で、ロボットハンド(20)を作動さ
せてワーク(W)の接合部位(9)［ここでは、基板(10)に装
着された半導体デバイス(W)のリード］の直上に前記先
端部分(1a)が来るように移動させ、且つ接合部位(9)か
ら非接触で且つ最大5mmの間隔をあけて前記電極(2a)が
位置するようにする。ハンダ線材(1)の先端部分(1a)
は、通電の影響を受けないようなワーク(W)の場合は接
合部位(9)に接触させてもよいし離しておいてもよい。
通電の影響を受けるようなワーク(W)の場合は接合部位
(9)から離しておくのが好ましい。

【００４７】この状態で制御装置(6)を作動させて電極
(2a)とハンダ線材(1)の先端部分(1a)との間でアーク(3)
を発生させると短時間で出口用ガイド筒(16)から突出し
ている先端部分(1a)は溶けて溶融金属液滴(4)となり、
前記アーク(3)に近接して条件によっては200℃程度まで
その放射熱によって上昇している接合部位(9)上に滴下
し、ハンダ付けを完了する。前記アーク(3)は、溶けた
ハンダ液滴(4)が飛び散ることなく綺麗な涙状或いは球
状になるように制御される。

【００４８】前記ハンダ作業において、ハンダ線材(1)
の送給方法としては前述のように連続送りと間欠送りと
があるが、連続送りの場合は出口用ガイト筒(16)から所
定速度で連続的に送り出される前記先端部分(1a)が厳密
に投入エネルギがフィードバック制御されたアーク(3)
によって連続的に溶解されて液滴(4)を作り、これが接
合箇所(9)に付着する。付着量はハンダ線材(1)の供給量
に合わせて増加し、次第に大きい半球状の接合部材(8)
を形成する。

【００４９】そして、所定投入エネルギ量となったとこ
ろで消弧或いはハンダ線材(1)の送給を停止する事で接
合箇所(9)に付着する半球状の接合部材(8)の量が確定さ
れる。これを繰り返す事で各接合部位(9)の接合部材(8)
の量は一定となる。

【００５０】これに対して間欠供給の場合は、溶融すべ
き量の全量或いはそのＮ分の１のハンダ線材(1)を出口
用ガイド筒(16)から突出させ、突出部分(1a)をアーク
(3)にて溶融する事になる。突出量がＮ分の１の場合、
Ｎ回ハンダ線材(1)を出口用ガイド筒(16)から突出さ
せ、順次溶融する事になる。

【００５１】以上のハンダ作業において、出口用ガイド
筒(16)が耐熱性の電気絶縁材で形成されているので、突
出部分(1a)のみ溶融される事になり、出口用ガイド筒(1
6)内までアーク(3)が入り込んで内部のハンダ線材(1)を
溶かすようなことがなく正確な溶融が可能となる。

【００５２】またこの時、ハンダ線材(1)内にフラック
スが混入している場合には、同時に溶融金属液滴(4)内
に混入する事になり、溶融金属液滴(4)を球状化すると
同時に接合部位(9)の表面の酸化皮膜を除去し、接合部
位(9)に完全なハンダ付けを形成する事になる。ハンダ
付け終わると、ロボットハンド(20)を次の接合部位(9)
に迄移動させる。

【００５３】前記ハンダ付けにおいて、印加電流を高周
波パルス電流とすると投入エネルギの制御が非常に正確
になり、ハンダ線材(1)の溶融量の微細制御が可能とな
る。これは、特に接合部位(9)が互いに近接して密集し
ているような場合には狙った部分のみがハンダ付けされ
ることになり非常に有効なハンダ付け手段となる。

【００５４】前記場合でハンダ線材(1)にフラックス(2
2)が混入されていない場合には、別途フラックスポッ
ト(23)を用意しておき、ハンダ付けの前にロボットハン
ド(20)を操作してハンダ線材(1)の先端部分(1a)をフラ
ックス(22)に浸漬させてフラックス(22)を前記先端部分
(1a)に塗布する事になる。

【００５５】その他の例としては、予めプリント基板
(10)の接合部位(9)上にフラックス(22)を塗布してお
き、溶けたハンダ液滴(4)が接合部位(9)に落ちたときに
同時にハンダ液滴(4)内に混入するようにしてもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明方法並びに本発明装置によれば、
アークによりハンダ線材の先端部分を溶融するので、従
来の鉛−錫合金は勿論、これよりも融点の高い例えばス
ズ−ビスマス合金、スズ−銀−銅−ビスマス合金や更に
それ以上のロウ材でも使用できるし、電流制御により投
入エネルギの精密コントロールが可能となり、溶融量を
厳密にコントロールする事が出来る。特に、印加電流を
パルス電流とする事で前記コントロールをより正確にす
る事が出来る。また、従来のようにコテがフラックスや
ハンダ屑によって汚れると言うような事もない。

【００５７】また、本発明で使用されるハンダ線材の成
分に鉛を含まないようにすれば、鉛汚染を未然に防止す
る事が出来て環境をクリーンに保つ事が出来る。

【００５８】また、送給機構のハンダ線材の出口を耐熱
性電気絶縁部材で構成しておけば、出口から突出してい
る先端部分のみが溶融される事になり、出口からのハン
ダ線材の突出量を制御する事で溶融量の制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の正面図

【図２】本発明装置の接合前の要部拡大正面図

【図３】本発明装置の接合時の要部拡大正面図

【図４】本発明装置に使用される制御装置のブロック回
路図

【図５】本発明のタイムチャート

【符号の説明】

(1) ハンダ線材 (2) トーチ (2a) 電極 (3) アーク (4) 溶融金属液滴 (5) 送給機構 (6) 制御装置 (8) 接合部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接合部位に向けてハンダ線材を送給し、
ハンダ線材の先端部分の近傍に配設した電極とハンダ線
材の先端部分との間でアークを発生させてハンダ線材の
先端部分を溶融し、接合部位に滴下させた前記溶融金属
液滴を固化させる事で接合部位の接合を行う事を特徴と
するハンダ付け方法。
【請求項２】ハンダ線材と電極とが非接触であり且つ
その間隔が5mm以下である事を特徴する請求項１に記載
のハンダ付け方法。
【請求項３】電極とハンダ線材との間に印加される接
合電流値が１〜50Ａである事を特徴する請求項１又は２
に記載のハンダ付け方法。
【請求項４】接合電流印加前に接合電流より弱い電流
を電極とハンダ線材との間に印加し、続いてパルス接合
電流を電極とハンダ線材との間に印加する事を特徴する
請求項１〜３のいずれかに記載のハンダ付け方法。
【請求項５】接合部位に向かってハンダ線材を送給す
る送給機構と、ハンダ線材の先端近傍に配設され、送給
された前記ハンダ線材との間でアークを発生させてハン
ダ線材の先端部分を溶融する電極と、接合電流供給用の
制御装置とで構成された事を特徴とするハンダ付け装
置。
【請求項６】ハンダ線材が、成分として鉛を含まない
事を特徴する請求項５に記載のハンダ付け装置。
【請求項７】送給機構のハンダ線材の出口が、耐熱性
電気絶縁部材で構成されている事を特徴する請求項５又
は６に記載のハンダ付け装置。