JP2002011593A - Lead-free solder, electronic substrate, household electrical appliance, refrigerator, electronic component joining method, pipe joining method, and soldering apparatus - Google Patents
Lead-free solder, electronic substrate, household electrical appliance, refrigerator, electronic component joining method, pipe joining method, and soldering apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉛（Ｐｂ）を含ま
ないはんだ付け用の無鉛はんだ合金、およびこの無鉛は
んだ合金を使用した電子基板、この電子基板を使用した
冷蔵庫、家電装置、および電子基板の接合方法、配管の
接合方法、はんだ付け装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lead-free solder alloy containing no lead (Pb), an electronic substrate using the lead-free solder alloy, a refrigerator, a home appliance, and an electronic device using the electronic substrate. The present invention relates to a method of joining substrates, a method of joining piping, and a soldering device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子基板のはんだ付け材料はＳｎ
をベースとし、これに鉛（Ｐｂ）を加える事によって、
融点を低くして使いやすくしたものが、一般的に使用さ
れていた。特にＰｂを３７重量％配合したＳｎ−３７％
Ｐｂはんだ合金は融点が１８３℃と低いため、電子基板
の接合などに広く使用されてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, a soldering material for an electronic substrate is Sn.
By adding lead (Pb) to this,
A material having a low melting point and being easy to use was generally used. In particular, Sn-37% containing 37% by weight of Pb
Since the melting point of Pb solder alloy is as low as 183 ° C., it has been widely used for bonding electronic substrates and the like.
【０００３】また、冷蔵庫等の冷媒回路を構成する冷媒
配管の接合にも、接合後の曲げ加工工程での必要強度を
有し、また高熱伝導性を有するＳｎ−３７％Ｐｂはんだ
合金を使用していた。[0003] In addition, when joining refrigerant pipes constituting a refrigerant circuit of a refrigerator or the like, an Sn-37% Pb solder alloy having the necessary strength in a bending process after joining and having high thermal conductivity is used. I was
【０００４】従来これら鉛を添加したはんだで接合した
電子基板もしくは配管を搭載した冷蔵庫、エアコン、電
子レンジ、洗濯機、換気扇、蛍光灯などの電機製品（家
電装置）の廃棄処理は埋め立てによるものが多いが、こ
の埋め立てによる方法では、酸性雨の影響により廃棄製
品中のはんだから有害な鉛成分が溶出し、地下水の汚染
を引き起こす可能性があるとして、近年、問題となって
いる。Conventionally, disposal of electric appliances (home electric appliances) such as refrigerators, air conditioners, microwave ovens, washing machines, ventilation fans, fluorescent lamps and the like equipped with these electronic boards or pipes joined by the lead-added solder is performed by landfill. In many cases, however, this landfill method has been a problem in recent years because harmful lead components may be eluted from solder in waste products due to the effects of acid rain and may cause groundwater contamination.
【０００５】このような問題を対処するために、電子基
板及び冷媒配管の接合などに現行鉛含有はんだの持って
いる特性を保持したままで鉛を含まない無鉛はんだの開
発が行われ、特開平５−５０２８６号公報に開示された
ような無鉛はんだが提案されている。特開平５−５０２
８６号公報で提案された無鉛はんだは、Ａｇ３〜５重量
％、Ｃｕ０．５〜３．０重量％及び残部がＳｎの組成の
ものである。In order to solve such a problem, a lead-free solder containing no lead while maintaining the characteristics of the current lead-containing solder has been developed for joining electronic boards and refrigerant pipes. A lead-free solder as disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-50286 has been proposed. JP-A-5-502
The lead-free solder proposed in Japanese Patent Publication No. 86 has a composition of 3 to 5% by weight of Ag, 0.5 to 3.0% by weight of Cu, and the balance of Sn.
【０００６】しかしながら、特開平５−５０２８６号公
報で提案された組成のはんだでは、はんだの濡れ広がり
性が現行鉛はんだより明らかに低下しており、フローは
んだ付け時にはんだ付け部同士がつながるブリッジ現象
等のはんだ付け不良が発生し易く、生産効率が低下する
という問題があった。そこで、上記組成の無鉛はんだに
おいて、Ａｇを１〜３重量％程度とし、Ｂｉを３〜５重
量％程度添加することにより、融点を低下させ、はんだ
濡れ広がり性を改善したものが提案されている。However, in the solder having the composition proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-50286, the wettability of the solder is clearly lower than that of the existing lead solder. However, there is a problem that soldering defects such as the above easily occur and the production efficiency is reduced. Therefore, a lead-free solder having the above composition has been proposed in which the melting point is reduced and the solder wettability is improved by adding about 1 to 3% by weight of Ag and about 3 to 5% by weight of Bi. .
【０００７】しかしながら、この組成でははんだ濡れ広
がり性は改善されるが、接合する電子部品のリード部に
若干の鉛が含有されている場合には、接合界面で脆弱な
Ｂｉ−Ｐｂの金属間化合物が析出し、耐熱疲労強度特性
が悪化するという問題があった。また、冷蔵庫、エアコ
ン、電子レンジ、洗濯機、換気扇、蛍光灯などの電子基
板など鉛を有する部品を搭載した家電装置は、地球環境
問題やリサイクルに対応する必要があり、鉛対策を必要
としていた。However, although the solder wettability is improved with this composition, when a small amount of lead is contained in the lead of the electronic component to be joined, the intermetallic compound of Bi-Pb which is fragile at the joint interface. Precipitates and the thermal fatigue strength characteristics are deteriorated. In addition, home appliances equipped with electronic components such as refrigerators, air conditioners, microwave ovens, washing machines, ventilation fans, fluorescent lamps, and other electronic components that contain lead must deal with global environmental issues and recycling, and needed lead measures. .
【０００８】また、従来は基板を自動はんだ付けする場
合、基板下面より溶融したはんだ噴流を当ててフィレッ
トを形成するようにはんだ付けを行っているが、環境に
やさしい無鉛はんだは現行の有鉛はんだよりも融点が高
くなる傾向があるため、必要な部分に十分にはんだがま
わらず、はんだ付け不良が発生して信頼性が低下する恐
れがあった。そのため、生産性が低下したり、製造コス
トが上昇したりしていた。Conventionally, when a board is automatically soldered, soldering is performed so as to form a fillet by applying a molten solder jet from the lower surface of the board. However, environmentally friendly lead-free solder is a conventional leaded solder. Since the melting point tends to be higher than that of the solder, there is a possibility that the solder does not sufficiently spread to a necessary portion, and that a soldering failure occurs and reliability is reduced. As a result, productivity has decreased and manufacturing costs have increased.
【０００９】本発明は、地下水などの汚染を引き起こさ
ない環境にやさしいはんだ及びこのはんだを使用した家
電装置を得ることを目的とする。また、濡れ広がり性と
耐熱強度特性の両方を有する無鉛はんだ及びこの無鉛は
んだを用いた家電装置を得ることを目的とする。また、
家電装置の環境対策に有効な技術を提供することを目的
とする。また、信頼性の高い無鉛はんだを使用できるは
んだ付け装置を提供することを目的とする。また生産性
が低下したり、製造コストが上昇したりしないはんだ付
け装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an environment-friendly solder which does not cause pollution such as groundwater and a home appliance using the solder. It is another object of the present invention to provide a lead-free solder having both wet spreadability and heat-resistant strength characteristics and a home appliance using the lead-free solder. Also,
An object of the present invention is to provide effective technology for environmental measures of home electric appliances. Another object of the present invention is to provide a soldering apparatus that can use a highly reliable lead-free solder. It is another object of the present invention to provide a soldering apparatus that does not reduce productivity or increase manufacturing cost.
【００１０】本発明は上記問題を解決するために成され
たものであり、本発明の請求項１の発明は、Ｂｉが０．
１〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕ
が０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎであるように配
合したものである。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem.
1 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu
Is 0.1 to 1.0% by weight and the balance is Sn.
【００１１】本発明の請求項２の発明は、融点が２１０
〜２２０℃であるようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, the melting point is 210
２２０220 ° C.
【００１２】本発明の請求項３の発明は、引張り強度が
３０〜４５ＭＰａ、伸びが３０〜６０％であるようにし
たものである。According to a third aspect of the present invention, the tensile strength is 30 to 45 MPa and the elongation is 30 to 60%.
【００１３】本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至
請求項３のうちの１項に記載の無鉛はんだを使用して部
品を基板に接合したものである。According to a fourth aspect of the present invention, a component is joined to a substrate using the lead-free solder according to any one of the first to third aspects.
【００１４】本発明の請求項５の発明は、ピン部を有す
る電子部品を前面から前記ピン部が背面に突出するよう
に基板に装着し、不活性ガスが供給される容器内で溶融
した無鉛はんだを前記基板の背面に噴きつけて前記電子
部品を接合するようにしたものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a lead-free electronic component having a pin portion mounted on a substrate such that the pin portion protrudes from the front surface to the rear surface, and is melted in a container to which an inert gas is supplied. Solder is sprayed on the back surface of the substrate to join the electronic components.
【００１５】本発明の請求項６の発明は、請求項４また
は請求項５に記載の電子基板を備えたものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the electronic substrate according to the fourth or fifth aspect.
【００１６】本発明の請求項７の発明は、請求項１乃至
請求項３のうちの１項に記載の無鉛はんだを使用して複
数の配管を接合した配管接合品を備えたものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a pipe joint product in which a plurality of pipes are joined by using the lead-free solder according to any one of the first to third aspects.
【００１７】本発明の請求項８の発明は、はんだの溶融
温度以上の温度に加熱された接触した状態の複数の配管
と、前記複数の配管の接触部に供給される糸状の無鉛は
んだと、前記糸状の無鉛はんだが溶融することにより前
記複数の配管が接合されて形成される配管接合品と、を
備えたものである。[0017] The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that: a plurality of pipes in contact with each other heated to a temperature not lower than the melting temperature of the solder; a thread-like lead-free solder supplied to a contact portion of the plurality of pipes; And a pipe joint formed by joining the plurality of pipes by melting the thread-like lead-free solder.
【００１８】本発明の請求項９の発明は、はんだの溶融
温度以上の温度に加熱され接触した状態の複数の配管
と、複数の配管の接触部に供給され、Ｂｉが０．１〜
１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕが
０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎである糸状の無鉛
はんだと、糸状の無鉛はんだが溶融することにより複数
の配管が接合されて形成される配管接合品と、を備えた
ものである。According to a ninth aspect of the present invention, a plurality of pipes which are heated to a temperature higher than the melting temperature of solder and are in contact with each other and a contact portion between the plurality of pipes are provided, and Bi is 0.1 to 0.1.
1.5% by weight of Ag, 2.0 to 3.0% by weight of Cu, 0.1 to 1.0% by weight of Cu, and the balance being Sn; And a pipe joint formed by joining a plurality of pipes.
【００１９】本発明の請求項１０の発明は、Ｂｉが０．
５〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕ
が０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎである無鉛はん
だを使用して基板に部品を接合した電子基板を備えたも
のである。According to a tenth aspect of the present invention, when Bi is equal to 0.1.
5 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu
Has an electronic board in which components are joined to the board using a lead-free solder having 0.1 to 1.0% by weight and the balance being Sn.
【００２０】本発明の請求項１１の発明は、ピン部を有
する電子部品を前面から前記ピン部が背面に突出するよ
うに装着された基板を容器内に運搬する部品運搬ステッ
プと、Ｂｉが０．５〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜
３．０重量％、Ｃｕが０．１〜１．０重量％及び残部が
Ｓｎである溶融した無鉛はんだを前記容器内で前記基板
の背面から噴きつけて前記電子部品を前記基板に接合す
るはんだ噴きつけステップと、前記噴きつけられた無鉛
はんだを前記容器内の貯部に回収するはんだ回収ステッ
プと、を備えたものである。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a component transporting step of transporting an electronic component having a pin portion into a container with a substrate mounted such that the pin portion protrudes from the front surface to the rear surface, wherein Bi is zero. 0.5-1.5% by weight, Ag 2.0-
A solder for joining the electronic component to the substrate by spraying a molten lead-free solder having 3.0% by weight, 0.1 to 1.0% by weight of Cu and the balance being Sn from the back of the substrate in the container. A spraying step; and a solder collecting step of collecting the sprayed lead-free solder into a storage section in the container.
【００２１】本発明の請求項１２の発明は、容器内に不
活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップを備えたも
のである。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an inert gas supply step of supplying an inert gas into the container.
【００２２】本発明の請求項１３の発明は、配管を加熱
する配管加熱ステップと、前記配管加熱ステップにて加
熱された配管を複数接触させながら移動させる配管移動
ステップと、内部にフラックスを含浸し、Ｂｉが０．１
〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕが
０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎである糸状の無鉛
はんだを前記移動する配管の接触部に給線するはんだ給
線ステップと、を備え、前記複数の配管を接合するよう
にしたものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a pipe heating step of heating a pipe, a pipe moving step of moving a plurality of pipes heated in the pipe heating step while contacting the pipes, and impregnating the inside with a flux. , Bi is 0.1
1.5 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu is 0.1 to 1.0% by weight and the balance is Sn. And a step of supplying a soldering wire to wire the plurality of pipes.
【００２３】本発明の請求項１４の発明は、はんだ槽内
に溶融した状態で貯留された無鉛はんだと、前記無鉛は
んだを噴出するための複数の噴流はんだガイドと、前記
複数の噴流はんだガイドのうち少なくとも隣接する２つ
の噴流ガイド間に設けられた仕切り壁と、を備えたもの
である。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a lead-free solder stored in a molten state in a solder bath, a plurality of jet solder guides for jetting the lead-free solder, and a plurality of jet solder guides. And a partition wall provided between at least two adjacent jet guides.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、本発明の
実施の形態１を表す無鉛はんだと従来使用されているは
んだの成分および特性を表す図である。図中のＡ〜Ｈは
はんだの種類を表し、Ａが本実施の形態を表す無鉛はん
だであり、Ｂ〜Ｆは従来の無鉛はんだ、Ｇ、Ｈは従来の
有鉛はんだである。引張り強度、伸びは引っ張り試験機
により試験片を製作して測定した。また、溶融開始、終
了温度は示差走査熱量測定機（ＤＳＣ）を用いて測定し
た。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram illustrating components and characteristics of a lead-free solder according to the first embodiment of the present invention and a conventionally used solder. In the figure, A to H represent the types of solder, A is a lead-free solder according to the present embodiment, B to F are conventional lead-free solders, and G and H are conventional leaded solders. Tensile strength and elongation were measured by preparing test pieces using a tensile tester. The melting start and end temperatures were measured using a differential scanning calorimeter (DSC).
【００２５】また、はんだ広がり率は、図２に示す方法
によって測定した。図２は、はんだの広がり率を測定す
る方法を表した図であり、銅板上にはんだのサンプルを
ｗ（ｇ）置き、有機酸を主成分としたフラックス存在下
の熱風炉内で雰囲気温度２５０℃まで加熱する。このと
き加熱前の状態量を把握しておくため、はんだの比重を
ｄ（ｇ／ｃｍ3）として、球状とした場合のはんだサン
プルの近似直径Ｒを下式により求める。 Ｒ＝（（３×１０３×ｗ）／（４×π×ｄ）×２）1/3 The solder spread rate was measured by the method shown in FIG. FIG. 2 is a view showing a method of measuring the spread rate of solder. A solder sample is placed on a copper plate in w (g), and the atmosphere temperature is set to 250 ° C. in a hot air oven in the presence of a flux containing an organic acid as a main component. Heat to ° C. At this time, in order to grasp the state quantity before heating, the specific diameter of the solder is set to d (g / cm 3 ), and the approximate diameter R of the solder sample in the case of a spherical shape is obtained by the following equation. R = ((3 × 103 × w) / (4 × π × d) × 2) 1/3
【００２６】そして、加熱後のはんだの高さｒを測定
し、下式によってはんだ広がり率Ｓ（％）を求める。 Ｓ（％）＝（Ｒ−ｒ）／Ｒ×１００ また、はんだの広がり面積は画像処理装置を用いて測定
した。これらの測定結果を図１にまとめてある。Then, the height r of the solder after heating is measured, and the solder spreading ratio S (%) is obtained by the following equation. S (%) = (R−r) / R × 100 The spread area of the solder was measured using an image processing apparatus. These measurement results are summarized in FIG.
【００２７】図１において、従来の有鉛はんだはＧ，Ｈ
で表されているように、Ｐｂ３７重量％であり、各特性
（はんだ広がり率、広がり面積、引っ張り強度、伸びな
ど）は問題ないレベルであり、無鉛はんだの開発におい
ても、現行のＧ，Ｈレベルを狙って開発されている。こ
こで、はんだ広がり率、広がり面積は大きい方が良く、
はんだ付け時にはんだ部が連なってはんだ付け不良とな
るブリッジ現象が発生しにくい。このはんだ広がり率あ
るいは広がり面積は同じ意味で使用され、どちらか一方
で代用されることが多い。また、溶融開始温度は低い方
が良く、電子部品の保証温度（２５０℃程度）以下でな
いとはんだ付け時に電子部品が破損してしまう。In FIG. 1, the conventional leaded solders are G, H
As shown in the above, Pb is 37% by weight, and each property (solder spread rate, spread area, tensile strength, elongation, etc.) is at a level that does not cause any problem. Even in the development of lead-free solder, the current G, H level It is being developed aiming at. Here, the larger the solder spread rate and spread area, the better.
It is unlikely that a bridging phenomenon in which solder portions are connected and soldering failure occurs at the time of soldering. This solder spread rate or spread area is used interchangeably, and one of them is often substituted. The lower the melting start temperature, the better. If the temperature is not lower than the guaranteed temperature of the electronic component (about 250 ° C.), the electronic component will be damaged during soldering.
【００２８】また、溶融開始温度と溶融終了温度の温度
差は小さい方が良い。温度差が大きいと冷却スピードに
差ができて固まっているところと、液状のところが存在
するようになり、液状のところが固まる時に収縮しては
がれ、はんだ付け不良が発生するようになる。また、引
っ張り強度、伸びは大きい方が良く、はんだ付け後の部
品強度などに影響する。また、耐熱疲労特性について
は、問題ないレベルのもの（従来品と同等の引っ張り強
度を有する：サンプルの全てが従来品以上のもの）には
○印を、実使用上問題のあるレベルのもの（従来品以下
の引っ張り強度のもの：サンプルの全てが従来品以下の
もの）には×印、実使用上問題ないが裕度が少ないもの
（従来品と同等以上の引っ張り強度を有するものおよび
従来品以下の引っ張り強度を有するものが混在）には△
印を付してあり、○印のものが良いことを表す。また、
偏析については、有り、無しの表記をしており、偏析は
無い方がよく、もし偏析があれば偏析個所より疲労破壊
が発生し製品がＮＧとなる。The smaller the temperature difference between the melting start temperature and the melting end temperature, the better. If the temperature difference is large, there will be a difference between the cooling speeds and there will be a solidified portion and a liquid portion. When the liquid portion is solidified, it will shrink and peel off, resulting in poor soldering. Also, the larger the tensile strength and elongation, the better, which affects the strength of components after soldering. Regarding the thermal fatigue resistance, a mark having no problem (having a tensile strength equivalent to that of the conventional product: all of the samples are equal to or more than the conventional product) is marked with a circle, and a sample having a problem in practical use ( Those with tensile strength less than conventional products: All samples are less than or equal to conventional products, marked with “X”, those that have no problem in practical use but have less tolerance (those with tensile strength equal to or higher than conventional products and conventional products) The following tensile strengths are mixed).
A mark is attached, and a mark with a circle is good. Also,
Regarding segregation, the presence or absence is indicated, and it is better that there is no segregation. If there is segregation, fatigue failure occurs from the segregation point and the product becomes NG.
【００２９】つぎに従来の無鉛はんだの問題点について
説明する。図中Ｂで表した無鉛はんだは、溶融開始温
度、引っ張り強度については、現行品Ｇと比べて問題な
いが、はんだ広がり率、広がり面積が小さすぎるのと、
溶融開始温度と溶融終了温度の温度差が大きすぎるた
め、実使用上問題となる。また、Ｃで表した無鉛はんだ
は、Ｂに対してはんだ広がり率、広がり面積が改善され
ており、問題ないレベルになっているが、溶融開始温度
と溶融終了温度の温度差が大きすぎるのと、耐熱疲労特
性が良くないため、実使用上問題となる。Next, problems of the conventional lead-free solder will be described. The lead-free solder represented by B in the figure has no problem with respect to the melting start temperature and the tensile strength as compared with the current product G, but the solder spread rate and spread area are too small.
Since the temperature difference between the melting start temperature and the melting end temperature is too large, there is a problem in practical use. In addition, the lead-free solder represented by C has an improved solder spread ratio and spread area with respect to B, and is at a level that does not cause any problem. However, the temperature difference between the melting start temperature and the melting end temperature is too large. However, since the thermal fatigue resistance is not good, there is a problem in practical use.
【００３０】また、Ｄで表した無鉛はんだは、上述の
Ｂ，Ｃの無鉛はんだに対して、溶融開始温度と溶融終了
温度の温度差が小さくなり改善されているが、Ｂｉの量
が多いため偏析が起こり、実使用上問題となる。また、
Ｅで表した無鉛はんだは、Ｄに対してＢｉを添加しない
ようにして偏析が起こらないようにしたものであるが、
逆にはんだ広がり率、広がり面積が小さすぎるため製造
時の不良率が増加することになる。また、Ｆで表した無
鉛はんだは、Ｅに対してＡｇが添加されていないため、
溶融開始温度が高く、はんだ広がり率も小さいのでＥよ
りも不具合が発生する。Further, the lead-free solder represented by D is improved in that the temperature difference between the melting start temperature and the melting end temperature is smaller than the lead-free solders B and C described above, but the amount of Bi is large. Segregation occurs and poses a problem in practical use. Also,
The lead-free solder represented by E does not add Bi to D to prevent segregation.
Conversely, since the solder spread rate and spread area are too small, the defective rate at the time of manufacture increases. In addition, in the lead-free solder represented by F, since Ag is not added to E,
Since the melting start temperature is high and the solder spread rate is small, problems occur more than E.
【００３１】Ｂｉを添加すれば共晶点まで融点が低下
し、濡れ広がり性が改善されることが分かっており、従
来、１％程度の少量のＢｉ添加では、融点の低下が小さ
く濡れ広がり性改善効果も期待できないとされていた
が、図１中のＡに示すように、本発明の無鉛はんだはＢ
ｉが１％添加であるにもかかわらず、図１中Ｅで表した
無鉛はんだに比べてはんだ広がり率および広がり面積が
大きく改善され、実用上問題ないレベルであることが分
かった。また、本発明の無鉛はんだ（図１中のＡで表し
た無鉛はんだ）は、Ｅで表した無鉛はんだに比べて高価
な銀の量を減らせるので低コストな無鉛はんだが得られ
る。It has been known that the addition of Bi lowers the melting point to the eutectic point and improves the wet-spreadability. Conventionally, the addition of a small amount of about 1% Bi results in a small decrease in the melting point and a small wet-spreadability. Although no improvement effect was expected, as shown in FIG.
Although i was added at 1%, the solder spread rate and spread area were greatly improved as compared with the lead-free solder indicated by E in FIG. 1, and it was found that there was no practical problem. Further, the lead-free solder of the present invention (lead-free solder represented by A in FIG. 1) can reduce the amount of expensive silver compared to the lead-free solder represented by E, so that a low-cost lead-free solder can be obtained.
【００３２】本実施の形態に係る無鉛はんだは、Ｂｉが
０．１〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、
Ｃｕが０．１〜１．５重量％及び残部がＳｎから構成さ
れている。ここで、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の無鉛はんだに
Ｂｉを添加すると融点が低下し、濡れ広がり特性が向上
する効果がある。Ｂｉが無添加だとはんだ広がり率が極
端に悪くなるので、本発明では０．１重量％以上として
いる。また、Ｂｉが１．５重量％を超えると固溶限度を
超えたＢｉが鉛等の異種金属と脆弱な合金間化合物とし
て接合界面に偏析し、初期接合強度、耐熱疲労強度が低
下し、さらに伸びが悪くなるため、本発明では１．５重
量％以下としている。In the lead-free solder according to the present embodiment, Bi is 0.1 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight,
Cu is 0.1 to 1.5% by weight and the balance is Sn. Here, when Bi is added to the Sn-Ag-Cu-based lead-free solder, the melting point is reduced and the wet-spreading property is improved. If Bi is not added, the spread ratio of the solder becomes extremely poor. Therefore, in the present invention, the content is set to 0.1% by weight or more. Further, when Bi exceeds 1.5% by weight, Bi exceeding the solid solution limit segregates at the bonding interface as a brittle intermetallic compound with a dissimilar metal such as lead, and the initial bonding strength and thermal fatigue strength decrease, and Since the elongation is poor, the content is set to 1.5% by weight or less in the present invention.
【００３３】また、Ａｇは融点を低下させ、はんだ広が
り率を大きくする効果があるが、コストが高くなる。通
常、Ｂｉが添加されていない場合は、Ａｇは３．５重量
％以上でないと融点が低下し、はんだ広がり率も大きく
ならないが、本発明ではＢｉを適量添加しているのでＡ
ｇが３．０重量％以下にしても融点を低下させ、はんだ
広がり率を大きくする効果が得られ、コスト低減効果も
得られている。また、Ａｇが２．０重量％以上でないと
溶融開始温度が２２０℃以下にならないため、本発明で
は２．０重量％以上としている。ここで、はんだ付けを
行う電子部品の耐熱補償温度は２５０℃以下の物が多
く、ばらつきを考慮するとはんだの溶融開始温度は２２
０℃以下となることが望ましい。２２０℃以上になる
と、はんだ付けによる電子部品の動作不良を起こす割合
が大きくなり、生産上問題となるので、溶融開始温度は
２２０℃以下のものを使用している。Ag has the effect of lowering the melting point and increasing the solder spread rate, but increases the cost. Usually, when Bi is not added, the melting point is lowered and the solder spread rate is not increased unless Ag is 3.5% by weight or more. However, in the present invention, since an appropriate amount of Bi is added, A
Even if g is 3.0% by weight or less, the effect of lowering the melting point and increasing the solder spread rate is obtained, and the cost reduction effect is also obtained. In addition, since the melting start temperature does not become 220 ° C. or less unless Ag is 2.0% by weight or more, it is set to 2.0% by weight or more in the present invention. Here, the heat-resistant compensation temperature of electronic parts to be soldered is often 250 ° C. or less, and the melting start temperature of the solder is 22 in consideration of variation.
It is desirable that the temperature be 0 ° C or lower. If the temperature is 220 ° C. or higher, the rate of causing malfunctions of the electronic component due to soldering increases, which causes a problem in production. Therefore, the melting start temperature is 220 ° C. or lower.
【００３４】また、通常、基板に電子部品をはんだ付け
する場合は、基板のＣｕパターンを溶かしながらはんだ
付けを行うため、溶けたＣｕによりはんだの組成が変化
するのを抑制するため、本発明のはんだにはあらかじめ
Ｃｕを適量添加している。ただし、Ｃｕの添加量が多す
ぎると、はんだ広がり率が低下するので、本実施の形態
では、実用上問題のないはんだ広がり率が得られるよう
に、Ｃｕが１．０重量％以下となるように配合してい
る。Ｃｕが１％を超えるとはんだ広がり率が極端に悪く
なる。以上説明したように、本実施の形態の無鉛はんだ
は、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕの適正量添加による、ぬれ広がり
性、はんだ強度、溶融温度範囲のバランスがとれており、
現行使用されている有鉛はんだ（図１中のＧ）に近似し
た特性を確保しており、実使用上問題のない無鉛はんだ
となっている。In general, when an electronic component is soldered to a substrate, the soldering is performed while melting the Cu pattern of the substrate. Therefore, in order to suppress a change in the solder composition due to the molten Cu, the present invention is applied. An appropriate amount of Cu is added to the solder in advance. However, if the added amount of Cu is too large, the solder spread rate is reduced. Therefore, in this embodiment, the Cu content is set to 1.0% by weight or less so as to obtain a solder spread rate having no practical problem. It is blended in. When Cu exceeds 1%, the solder spread rate becomes extremely poor. As described above, the lead-free solder of the present embodiment has a good balance of wettability, solder strength, and melting temperature range by adding appropriate amounts of Bi, Ag, and Cu.
Characteristics similar to the currently used leaded solder (G in FIG. 1) are ensured, and the lead-free solder has no practical problems.
【００３５】また、本発明の無鉛はんだは、溶融開始温
度と溶融終了温度の範囲（溶融温度範囲）が２１０〜２
２０℃の範囲内、すなわち１０ｄｅｇ程度と小さくなる
ようにしたので、はんだ付け後の冷却工程で凝固時間が
短くて済み、偏析などの不具合の発生が抑制できる。さ
らに、溶融開始温度を２２０℃以下に抑えたため、リフ
ローのはんだ付け時の電子部品の補償温度（２５０℃以
下）以下であり、熱によるストレスを抑制でき信頼性の
高い無鉛はんだを提供することができる。In the lead-free solder of the present invention, the range between the melting start temperature and the melting end temperature (melting temperature range) is 210 to 2.
Since the temperature is set within the range of 20 ° C., that is, as small as about 10 deg, the solidification time can be shortened in the cooling step after soldering, and occurrence of problems such as segregation can be suppressed. Furthermore, since the melting start temperature is suppressed to 220 ° C. or less, the temperature is not more than the compensation temperature (250 ° C. or less) of the electronic component at the time of reflow soldering. it can.
【００３６】また、本発明の無鉛はんだは、引っ張り強
度が３０〜４５ＭＰａ、伸びが３０〜６０になるように
構成したので、実用上問題の発生しない現行の有鉛はん
だ（図１中のＧ）と同等のはんだ接合強度および耐熱疲
労強度が得られ、信頼性の高い無鉛はんだを提供するこ
とができる。ここで、引っ張り強度と伸びの測定は、鋳
込みなどによってダンベル形状をしたはんだの試験片を
製作して、この試験片を引っ張り試験機にて荷重を加え
ながら定速で引っ張り、試験片が破断したときの荷重と
試験片の長さをもとに算定している。試験片破断時の荷
重をＰ（Ｎ）、試験片破断直前の長さをＬ１（ｍ）、引
っ張り試験前の試験片の断面積をＡ（ｍ 2）、引っ張り
試験前の試験片の長さをＬ０（ｍ）とすれば、 引っ張り強度（Ｐａ）＝Ｐ／Ａ 伸び（％）＝（Ｌ１ーＬ０）／Ｌ０×１００ で表される。The lead-free solder of the present invention has a high tensile strength.
So that the degree is 30-45MPa and the elongation is 30-60
The existing leaded solder that does not cause any practical problems
(G in Fig. 1) equivalent to solder joint strength and heat fatigue
Provide lead-free solder with high labor strength and high reliability
Can be. Here, the measurement of tensile strength and elongation
Dumbbell-shaped solder test specimens
After manufacturing this test piece, apply a load with a tensile tester.
While pulling at a constant speed.
Calculated based on the length of the test piece. Load when the specimen breaks
Weight is P (N), length just before the specimen breaks is L1 (m), pull
The cross-sectional area of the test piece before the tension test is A (m Two), Pull
Assuming that the length of the test piece before the test is L0 (m), the tensile strength (Pa) = P / A elongation (%) = (L1−L0) / L0 × 100.
【００３７】ここで、引っ張り強度が３０ＭＰａより小
さい場合、あるいは伸びが３０％より小さい場合では、
製造工程で不具合（たとえば曲げ加工時にはんだ割れが
発生するなどの不具合）が発生したので、本発明では引
っ張り強度は３０ＭＰａ以上、伸びは３０％以上として
いる。また、上限値は、製造上問題のないレベルで、か
つ現行有鉛はんだ（図１中のＧ）と同等レベル以上とな
るように選定してある。Here, when the tensile strength is less than 30 MPa or when the elongation is less than 30%,
In the present invention, the tensile strength is set to 30 MPa or more and the elongation is set to 30% or more because a defect (for example, a defect such as a solder crack during bending) occurs in the manufacturing process. Further, the upper limit value is selected so as to be at a level having no problem in manufacturing and to be equal to or higher than the current leaded solder (G in FIG. 1).
【００３８】実施の形態２．図３は実施の形態２を表す
基板に電子部品をはんだ付けした電子基板の断面図であ
る。図において、１は紙フェノール基材もしくはガラス
繊維マットにエポキシを含浸した基材に銅箔を任意の配
線パターンで貼り付けたプリント配線基板であり、１１
は基板１に設けられた貫通孔、４は抵抗、コンデンサ等
の電子部品、５は電子部品４の足部を構成するピン部で
ある。基板１の貫通孔１１に電子部品４のピン部５を挿
入して、基板１の背面側１０１よりフローはんだ付け装
置などで自動ではんだ付けした状態である。２は銅箔の
プリント配線パターンであり、電子部品４の挿入される
基板１の正面側１００から貫通孔１１部、基板１の背面
側１０１にまたがってプリントされている。Embodiment 2 FIG. 3 is a cross-sectional view of an electronic substrate in which electronic components are soldered to a substrate according to the second embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a printed wiring board in which a copper foil is adhered in an arbitrary wiring pattern to a paper phenol base material or a base material obtained by impregnating a glass fiber mat with epoxy.
Reference numeral denotes a through hole provided in the substrate 1, 4 denotes an electronic component such as a resistor and a capacitor, and 5 denotes a pin portion forming a foot portion of the electronic component 4. In this state, the pins 5 of the electronic component 4 are inserted into the through holes 11 of the board 1 and are automatically soldered from the back side 101 of the board 1 by a flow soldering device or the like. Reference numeral 2 denotes a printed wiring pattern of copper foil, which is printed from the front side 100 of the board 1 into which the electronic component 4 is inserted, to the through hole 11 and the back side 101 of the board 1.
【００３９】図３（ａ）ははんだ広がり率が大きい（濡
れ広がり性が大きい）場合のはんだの状態を示してお
り、図３（ｂ）ははんだ広がり率が小さい（濡れ広がり
性が小さい）はんだを使用した場合のはんだの状態を示
している。はんだ広がり率が小さいと図３（ｂ）のよう
にはんだが基板１の表面側１００にまで到達していない
ので、所定の接合強度が得られない。ところが本発明で
は、図３（ａ）のようにはんだ広がり率が大きい（濡れ
広がり性が大きい）ので、無鉛で環境にやさしく、か
つ、はんだが基板１の表側面１００のプリントパターン
２５にまで到達しており、接合強度が得られ高信頼性が
得られる。FIG. 3A shows the state of the solder when the solder spread rate is large (wet spreadability is large), and FIG. 3B shows the solder with a small solder spread rate (small wet spread property). 3 shows the state of the solder when using. If the solder spread rate is small, the solder does not reach the front side 100 of the substrate 1 as shown in FIG. 3B, so that a predetermined bonding strength cannot be obtained. However, in the present invention, as shown in FIG. 3A, the solder spread rate is large (wet spreadability is large), so that it is lead-free and environmentally friendly, and the solder reaches the printed pattern 25 on the front surface 100 of the substrate 1. As a result, bonding strength can be obtained and high reliability can be obtained.
【００４０】実施の形態３．図４は実施の形態３を表す
基板に電子部品をはんだ付けした電子基板の断面図であ
る。図において、１は紙フェノール基材もしくはガラス
繊維マットにエポキシを含浸した基材に銅箔を任意の配
線パターンで貼り付けたプリント配線基板であり、１１
は基板１に設けられた貫通孔、４は抵抗、コンデンサ等
の電子部品、５、５１は電子部品４の足部を構成するピ
ン部である。基板１の貫通孔１１に電子部品４のピン部
５を挿入して、基板１の背面よりフローはんだ付け装置
などで自動ではんだ付けした状態である。２はピン部５
と基板１が正常にはんだ付けされた状態のはんだ部を示
しており、隣のピン部５１のはんだ付けされたはんだ部
２１とつながっていない。Embodiment 3 FIG. 4 is a sectional view of an electronic substrate in which electronic components are soldered to a substrate according to the third embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a printed wiring board in which a copper foil is adhered in an arbitrary wiring pattern to a paper phenol base material or a base material obtained by impregnating a glass fiber mat with epoxy.
Reference numeral denotes a through hole provided in the substrate 1, 4 denotes electronic components such as a resistor and a capacitor, and 5 and 51 denote pin portions that constitute feet of the electronic component 4. In this state, the pins 5 of the electronic component 4 are inserted into the through holes 11 of the board 1 and are automatically soldered from the back of the board 1 by a flow soldering device or the like. 2 is a pin 5
2 shows a solder portion where the board 1 is normally soldered, and is not connected to the soldered solder portion 21 of the adjacent pin portion 51.
【００４１】３ははんだ広がり率が小さい（濡れ広がり
性が小さい）はんだを使用した場合のはんだの状態を示
している。はんだ広がり率が小さいとピン部５２にはん
だ付けされたはんだ部３が隣のピン部５３のはんだ部と
つながってしまい（ブリッジ現象）、はんだ付け不良と
なる。これらのはんだ付け不良は電子基板の信頼性の低
下及び後工程での手直しによる生産効率の低下等の問題
が発生する。Reference numeral 3 indicates the state of the solder when a solder having a small solder spread ratio (small wet spreadability) is used. If the solder spread ratio is small, the solder portion 3 soldered to the pin portion 52 is connected to the solder portion of the adjacent pin portion 53 (bridge phenomenon), resulting in poor soldering. These soldering defects cause problems such as a decrease in reliability of the electronic substrate and a decrease in production efficiency due to rework in a later process.
【００４２】本発明では、はんだ広がり率が大きいの
で、はんだ付けされたはんだ部が隣のはんだ部とつなが
らないため、はんだ付け不良が発生せず、信頼性の高い
電子基板が得られる。また、無鉛はんだを使用している
ので、環境にもやさしい電子基板が得られる。一方、本
発明によるはんだ組成ではＢｉを添加したことよりぬれ
広がり性を向上させているが、さらに微量の燐（Ｐ）等
酸化防止成分を添加すればフローはんだ付け装置などに
より噴流されるはんだの表面の酸化が抑制され、はんだ
のきれが良くなり、前述のブリッジ等のはんだ付け不良
が低減できる。In the present invention, since the solder spread rate is large, the soldered portion does not connect to the adjacent solder portion, so that a soldering defect does not occur and a highly reliable electronic substrate can be obtained. Further, since lead-free solder is used, an environmentally friendly electronic substrate can be obtained. On the other hand, in the solder composition according to the present invention, the wet spreadability is improved by adding Bi. However, if a small amount of an antioxidant such as phosphorus (P) is further added, the solder jetted by a flow soldering device or the like can be used. Oxidation of the surface is suppressed, the solder is improved, and the aforementioned soldering failure such as a bridge can be reduced.
【００４３】また、本実施の形態に適応される部品は、
ピン数が４〜１２０本、ピンピッチが０．３〜１．０ｍ
ｍなどのＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋ
ａｇｅ）等の多ピンパッケージ部品にも適用できる。The components applied to this embodiment are as follows:
Number of pins is 4 to 120, pin pitch is 0.3 to 1.0m
QFP (Quad Flat Package)
e), SOP (Small Outline Pack)
age).
【００４４】実施の形態４．図５は実施の形態４を表す
フローはんだ付け装置の噴流はんだ槽断面図である。図
において、実施の形態１〜実施の形態３と同等部分は同
一の符号を付して説明は省略する。図において、１は基
板、２０は融点以上に加熱されて溶融したはんだを貯留
するはんだ槽であり、本実施の形態では実施の形態１で
説明した無鉛はんだが貯留されている。２３は噴流はん
だガイド、２２は容器、２４は容器５内に不活性ガス例
えば窒素ガスを供給する不活性ガス供給手段、６は基板
１を搬送するコンベア、２１ははんだ槽２０よりコンベ
ア６によって搬送される基板１の背面側に噴きつけられ
る噴流はんだ、２８ははんだ槽２０に設けられたヒータ
である。噴流はんだ槽２０はステンレスなどの箱体で構
成され、容器２２内は不活性ガス供給手段２４のノズル
から窒素ガス等の不活性ガスが供給される。Embodiment 4 FIG. FIG. 5 is a sectional view of a jet solder bath of a flow soldering apparatus according to a fourth embodiment. In the figure, the same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate, and reference numeral 20 denotes a solder tank for storing the solder that has been heated and melted above the melting point. In the present embodiment, the lead-free solder described in the first embodiment is stored. 23 is a jet solder guide, 22 is a container, 24 is an inert gas supply means for supplying an inert gas such as nitrogen gas into the container 5, 6 is a conveyor for conveying the substrate 1, 21 is a conveyor from the solder tank 20 by the conveyor 6. And 28, a heater provided in the solder bath 20. The jet solder bath 20 is formed of a box made of stainless steel or the like, and the inside of the container 22 is supplied with an inert gas such as a nitrogen gas from a nozzle of an inert gas supply unit 24.
【００４５】容器２２内に搬送された基板１は、はんだ
槽２０内のヒータ２８によりはんだの融点以上に加熱さ
れたはんだが噴流はんだガイド２３より噴出される噴流
はんだにより背面側よりはんだ付けされる。噴出された
噴流はんだ２１は、基板１の背面側をはんだ付けした後
は、再度はんだ槽２０に回収されるので、はんだを無駄
に廃却することがなく、低コストなはんだ付け装置が得
られる。The substrate 1 conveyed into the container 22 is soldered from the back side by the jet solder jetted from the jet solder guide 23, in which the solder heated by the heater 28 in the solder tank 20 is heated to the melting point of the solder or more. . After the jetted solder 21 is soldered on the back side of the substrate 1, the solder 21 is collected again in the solder tank 20, so that the solder is not wasted and the low-cost soldering apparatus can be obtained. .
【００４６】また、はんだ槽２０が設置されている容器
２２内には不活性ガスが供給されているので、容器２２
内を巡回しているはんだの表面が酸化して濡れ広がり性
が悪くなるのを防止できる。また、噴流時に発生するは
んだ酸化物（ドロス）ができるのを抑制できるので、廃
却しなければならないはんだが無くなるため、直材費の
低減につながる。特に実施の形態１で説明した無鉛はん
だに適用すれば、容器によりはんだ付けされる部分が囲
われており、外気温度の変動による影響を受けにくいた
め、実施の形態１で説明した無鉛はんだに適用すれば、
融点が現行はんだよりも高くなることによるはんだ付け
不良が低減できる。Since an inert gas is supplied into the container 22 in which the solder bath 20 is installed, the container 22
It is possible to prevent the surface of the solder circulating in the inside from being oxidized to deteriorate the wet spreading property. In addition, since the formation of solder oxide (dross) generated at the time of jet flow can be suppressed, there is no more solder to be discarded, which leads to a reduction in direct material costs. In particular, when applied to the lead-free solder described in the first embodiment, since the portion to be soldered is surrounded by the container and is not easily affected by a change in the outside air temperature, it is applied to the lead-free solder described in the first embodiment. if,
Poor soldering due to a higher melting point than the current solder can be reduced.
【００４７】実施の形態５．図６は本発明の実施の形態
５を表す自動はんだ付け装置を用いたはんだ付けの様子
を表した図である。図において、実施の形態１〜実施の
形態４と同等部分は同一の符号を付して説明は省略す
る。図において、１は基板、２０は融点以上に加熱され
て溶融したはんだを貯留するはんだ槽、６は基板１を搬
送するコンベアである。２３Ａ、２３Ｂは噴流はんだガ
イド、２１Ａ、２１Ｂはコンベア６によって搬送される
基板１の背面側にヒータなどにより加熱されて噴流はん
だガイド２３Ａを介して噴きつけられる第一の噴流はん
だ、２１Ｃ、２１Ｄはコンベア６によって搬送される基
板１の背面側にヒータなどにより加熱されて噴流はんだ
ガイド２３Ｂを介して噴きつけられる第二の噴流はんだ
である。Embodiment 5 FIG. 6 is a diagram illustrating a state of soldering using the automatic soldering apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted. In the figure, 1 is a substrate, 20 is a solder tank for storing the solder that has been heated and melted above the melting point, and 6 is a conveyor for transporting the substrate 1. 23A and 23B are jet solder guides, 21A and 21B are first jet solders which are heated by a heater or the like on the back side of the substrate 1 conveyed by the conveyor 6 and are jetted through the jet solder guide 23A, 21C and 21D are This is the second jet solder which is heated by a heater or the like on the back side of the substrate 1 conveyed by the conveyor 6 and jetted through the jet solder guide 23B.
【００４８】３００は噴流はんだガイド２３Ａおよび２
３Ｂに設けられたはんだ噴流波２１Ａ〜２１Ｄを発生さ
せるためのポンプである。噴流はんだ槽２０はステンレ
スなどの箱体で構成され、噴流はんだガイド２３Ａ、２
３Ｂは実施の形態４で説明したように容器（図示せず、
図５に２２で表される容器）により囲われており、容器
内には不活性ガス供給手段（図示せず）から窒素ガス等
の不活性ガスが供給される。２０は、はんだ槽であり、
ヒータ（図示せず）などによりはんだの融点以上に加熱
され溶融したはんだが貯留されている。Reference numeral 300 denotes the jet solder guides 23A and 23A.
3B is a pump for generating solder jet waves 21A to 21D provided in 3B. The jet solder bath 20 is formed of a box body such as stainless steel, and has a jet solder guide 23A,
3B is a container (not shown, as described in Embodiment 4;
An inert gas such as nitrogen gas is supplied from an inert gas supply means (not shown) into the container. 20 is a solder bath,
Solder heated by a heater (not shown) or higher than the melting point of the solder and melted is stored.
【００４９】はんだ槽２０内に貯留された溶融はんだは
ポンプ３００により噴流はんだガイド２３Ａ、２３Ｂよ
り押し出され噴流はんだ（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２
１Ｄ）となる。そして、容器（図示せず、図５に２２で
表される容器）内に搬送された基板１は、この噴流はん
だ（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）により背面側よ
りはんだ付けされる。ここで、噴流はんだガイド２３Ａ
より噴出される第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂは、主
にはんだ付けされる基板１とはんだをなじませるために
実施される。また、第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂ
は、貫通孔（スルーホール部）のある基板に対してはス
ルーホール部へのはんだ上がりも実施する。The molten solder stored in the solder bath 20 is pushed out from the jet solder guides 23A and 23B by the pump 300 and jet solder (21A, 21B, 21C, 2C).
1D). Then, the substrate 1 transported into a container (not shown, a container denoted by 22 in FIG. 5) is soldered from the back side by the jet solder (21A, 21B, 21C, 21D). Here, the jet solder guide 23A
The first jet solders 21A and 21B which are spouted out are mainly used to mix the solder with the board 1 to be soldered. Also, the first jet solders 21A, 21B
In the case of a substrate having a through-hole (through-hole), soldering to the through-hole is also performed.
【００５０】そして、噴流はんだガイド２３Ｂより噴出
される第二の噴流はんだ２１Ｃ、２１Ｄは、主に基板１
の下面のはんだ付け部にフィレットを形成する。したが
って、はんだをなじませる必要がない場合や貫通孔（ス
ルーホール部）のない下側のみにチップを有する基板の
場合は、第二の噴流はんだのみで対応してもよい。すな
わち、噴流ガイド２３Ａを設ける必要がなく第一の噴流
はんだによるはんだ付けを実施しなくても問題はない。The second jet solders 21C and 21D jetted from the jet solder guide 23B are mainly used for the substrate 1
A fillet is formed on the soldered portion on the lower surface of the. Therefore, in the case where it is not necessary to adapt the solder or in the case of a substrate having a chip only on the lower side without a through-hole (through-hole portion), only the second jet solder may be used. That is, there is no need to provide the jet guide 23A, and there is no problem even if soldering with the first jet solder is not performed.
【００５１】ここで、図７を用いて第一の噴流はんだと
第二の噴流はんだのはんだ付け時の役割について説明す
る。図７は貫通孔（スルーホール部）を有する基板にお
ける第一の噴流はんだと第二の噴流はんだのはんだ付け
時の役割について説明するための図である。図におい
て、実施の形態１〜実施の形態４と同等部分は同一の符
号を付して説明は省略する。Here, the role of the first jet solder and the second jet solder at the time of soldering will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the role of the first jet solder and the second jet solder at the time of soldering in a substrate having a through hole (through hole portion). In the figure, the same parts as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is omitted.
【００５２】図において、１は紙フェノール基材もしく
はガラス繊維マットにエポキシを含浸した基材に銅箔を
任意の配線パターンで貼り付けたプリント配線基板であ
り、１１は基板１に設けられた貫通孔（スルーホール
部）、４は抵抗、コンデンサ等の電子部品、５は電子部
品４の足部を構成するピン部である。基板１の貫通孔１
１に電子部品４のピン部５を挿入して、基板１の背面側
１０１よりフローはんだ付け装置などで自動ではんだ付
けした状態である。２は銅箔のプリント配線パターンで
あり、電子部品４の挿入される基板１の正面側１００か
ら貫通孔１１部、基板１の背面側１０１にまたがってプ
リントされている。In the figure, reference numeral 1 denotes a printed wiring board in which a copper foil is adhered to a paper phenol base material or a base material obtained by impregnating a glass fiber mat with epoxy in an arbitrary wiring pattern. Holes (through-hole portions), 4 are electronic components such as resistors and capacitors, and 5 is a pin portion forming a foot portion of the electronic component 4. Through hole 1 in substrate 1
1 is a state in which the pin portion 5 of the electronic component 4 is inserted and soldered automatically from the back side 101 of the substrate 1 by a flow soldering device or the like. Reference numeral 2 denotes a printed wiring pattern of copper foil, which is printed from the front side 100 of the board 1 into which the electronic component 4 is inserted, to the through hole 11 and the back side 101 of the board 1.
【００５３】ここで、３は基板１にはんだ付けされたは
んだであり、上側部分３Ａと下側のフィレット部分３Ｂ
により構成されている。第一の噴流はんだ２１Ａ、２１
Ｂでは主に上側部分３Ａと貫通孔１１の部分（スルーホ
ール部）にはんだをなじませつつはんだ上がりを実施
し、第二の噴流はんだ２１Ｃ、２１Ｄでは下側のフィレ
ット部分３Ｂを適正形状に成形するように設定されてい
る。ここで、噴流はんだガイド２３Ａとコンベア６との
距離は５〜２０ｍｍ程度に設定すれば良く本実施の形態
では７〜８ｍｍ程度に設定している。Here, reference numeral 3 denotes a solder which is soldered to the substrate 1, and includes an upper portion 3A and a lower fillet portion 3B.
It consists of. First jet solder 21A, 21
In B, the solder is lifted while the solder is mainly applied to the upper portion 3A and the portion of the through hole 11 (through hole portion), and the lower fillet portion 3B is formed into an appropriate shape in the second jet solders 21C and 21D. Is set to Here, the distance between the jet solder guide 23A and the conveyor 6 may be set to about 5 to 20 mm, and in this embodiment, it is set to about 7 to 8 mm.
【００５４】このとき、第一の噴流はんだ２１Ａ、２１
Ｂと第二の噴流はんだ２１Ｃ、２１Ｄが干渉しないよう
に第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂと第二の噴流はんだ
２１Ｃ、２１Ｄの間隔は５０ｍｍ以上設けるようににて
いる。このように間隔を５０ｍｍ以上設ければ、お互い
の噴流はんだ（２１Ｂと２１Ｃ）が衝突したり干渉する
ことがなくなるので、はんだ噴流波がみだれることがな
くなり、良好なはんだ付けが行えるようになり、はんだ
付け不良のない信頼性の高いはんだ付け装置が得られ
る。At this time, the first jet solders 21A, 21A
The distance between the first solders 21A, 21B and the second solders 21C, 21D is set to 50 mm or more so that B and the second solders 21C, 21D do not interfere with each other. When the interval is set to 50 mm or more in this manner, the solders (21B and 21C) do not collide with each other or interfere with each other, so that the solder jet wave does not escape and good soldering can be performed. A highly reliable soldering apparatus free from poor soldering can be obtained.
【００５５】しかしながら、本発明の無鉛はんだは現行
有鉛はんだよりも融点が３０℃程度高くなるため、第一
の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂと第二の噴流はんだ２１
Ｃ、２１Ｄの間隔をあけすぎると第一の噴流はんだ２１
Ａ、２１Ｂではんだ付けを行った部分が第二の噴流はん
だ２１Ｃ、２１Ｄによりはんだ付けされる前に完全に凝
固してしまう状態が発生することがある。However, since the melting point of the lead-free solder of the present invention is about 30 ° C. higher than that of the current leaded solder, the first jet solders 21A and 21B and the second jet solder 21
If the distance between C and 21D is too large, the first jet solder 21
A state may occur in which the portions soldered by A and 21B are completely solidified before being soldered by the second jet solders 21C and 21D.
【００５６】そうすると、第二の噴流はんだ２１Ｃ、２
１Ｄでは、第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂにてはんだ
付けされた凝固した部分を再溶解する必要がありその分
の熱量が余分に必要となる。そのため、第二の噴流はん
だ２１Ｃ、２１Ｄと基板１との接触時間を長くする必要
があり、噴流ガイドのノズル形状を改良したり、基板１
を搬送するコンベア６の搬送速度を遅くしたりして対応
する必要が生じ、製造コストの上昇、生産性の低下を招
くことになる。Then, the second jet solder 21C, 2
In 1D, the solidified portion soldered by the first jet solders 21A and 21B needs to be re-melted, which requires an extra amount of heat. Therefore, it is necessary to prolong the contact time between the second jet solders 21C and 21D and the substrate 1, and to improve the nozzle shape of the jet guide,
It is necessary to reduce the conveying speed of the conveyor 6 that conveys the sheet, thereby increasing the manufacturing cost and lowering the productivity.
【００５７】その場合は、図８に示すように対応すれば
良い。図８は本発明の実施の形態５を表す自動はんだ付
け装置を用いたはんだ付けの様子を表した別の構成例を
説明するための図である。図において、図６と同等部分
は同一の符号を付して説明は省略する。図において、３
５は第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂと第二の噴流はん
だ２１Ｃ、２１Ｄが干渉しなように第一の噴流はんだ２
１Ａ、２１Ｂと第二の噴流はんだ２１Ｃ、２１Ｄの間に
設けられた仕切り壁である。In this case, it is sufficient to take measures as shown in FIG. FIG. 8 is a view for explaining another configuration example showing a state of soldering using the automatic soldering apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In the figure, parts that are the same as in FIG. 6 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. In the figure, 3
5 is a first jet solder 2 so that the first jet solders 21A and 21B and the second jet solders 21C and 21D do not interfere with each other.
It is a partition wall provided between 1A, 21B and the second jet solder 21C, 21D.
【００５８】ここで、仕切り壁３５は第一の噴流はんだ
２１Ｂと第二の噴流はんだ２１Ｃが干渉しないように仕
切るだけでもよいが、図に示したように第一の噴流はん
だ２１Ｂがはんだ槽２０に落下した後も第二の噴流はん
だ２１Ｃと干渉しないような位置（第二の噴流はんだ２
１Ｃ、２１Ｄに影響しないような位置）に第一の噴流は
んだ２１Ｂを戻すようにすれば、第二の噴流はんだ２１
Ｃ、２１Ｄに影響をおよぼさないためはんだ付けがきれ
いにしかもはんだ付け不良がおこらない。In this case, the partition wall 35 may be merely partitioned so that the first jet solder 21B and the second jet solder 21C do not interfere with each other. However, as shown in FIG. Position that does not interfere with the second jet solder 21C (the second jet solder 2
1C, 21D), the first jet solder 21B can be returned to the second jet solder 21B.
Since C and 21D are not affected, soldering is clean and no soldering failure occurs.
【００５９】このように仕切り壁３５を設けることによ
って、第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂと第二の噴流は
んだ２１Ｃ、２１Ｄの間隔を５０ｍｍあるいは５０ｍｍ
よりも小さく（５０ｍｍ以下）することができる。した
がって、第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂにてはんだ付
けされた部分が凝固することがなくなり、凝固した部分
を再溶解する必要がなくなるので、噴流ガイドのノズル
形状を改良したり、基板１を搬送するコンベア６の搬送
速度を遅くしたりして対応する必要がなくなる。By providing the partition wall 35 in this manner, the distance between the first jet solders 21A and 21B and the second jet solders 21C and 21D can be 50 mm or 50 mm.
Smaller (less than 50 mm). Accordingly, the portions soldered by the first jet solders 21A and 21B do not solidify, and the solidified portions do not need to be re-melted, so that the nozzle shape of the jet guide can be improved or the substrate 1 can be transported. It is no longer necessary to reduce the conveying speed of the conveyor 6 to take measures.
【００６０】逆に第一の噴流はんだ２１Ａ、２１Ｂと第
二の噴流はんだ２１Ｃ、２１Ｄの間隔を５０ｍｍよりも
小さくすることができるので、はんだ付けの品質を確保
しながらはんだ付け時間を低減することができる。した
がって、製造コストの上昇、生産性の低下を招くことが
なくなり、製造コストが安く生産性も良好でしかも信頼
性の高いはんだ付け装置が得られる。特に、現行有鉛は
んだよりも融点の高い無鉛はんだに本はんだ付け装置を
適用した場合に本はんだ付け装置は有効であり、生産性
を低下させることなく信頼性を向上させることができ
る。Conversely, the interval between the first jet solders 21A, 21B and the second jet solders 21C, 21D can be made smaller than 50 mm, so that the soldering time can be reduced while ensuring the quality of soldering. Can be. Therefore, an increase in manufacturing cost and a decrease in productivity are not caused, and a highly reliable soldering device with low manufacturing cost and good productivity can be obtained. In particular, when the present soldering apparatus is applied to a lead-free solder having a higher melting point than the current leaded solder, the present soldering apparatus is effective, and the reliability can be improved without lowering the productivity.
【００６１】ここで、３６は第二の噴流はんだ２１Ｄの
噴流波形をフラット（鏡面状）にするために噴流はんだ
ガイド２３Ｂに設けられた高さ１〜５ｍｍ程度のガイド
である。このように噴流はんだガイド２３Ｂにガイド３
６を設けることによって、第二の噴流はんだ２１Ｄの噴
流波形を鏡面状（基板１の背面と接する部分の噴流波形
をフラット）にすることができるので、はんだ付け時に
ブリッジができることがなくなり、信頼性の高いはんだ
付け装置が得られる。Here, reference numeral 36 denotes a guide having a height of about 1 to 5 mm provided on the jet solder guide 23B to make the jet waveform of the second jet solder 21D flat (mirror surface). Thus, the guide 3 is attached to the jet solder guide 23B.
By providing 6, the jet waveform of the second jet solder 21D can be made into a mirror-like shape (the jet waveform of a portion in contact with the back surface of the substrate 1 is flat). And a soldering device with high performance can be obtained.
【００６２】本実施の形態では、噴流はんだガイドが２
つ（２３Ａ、２３Ｂ）の場合について説明したが、噴流
はんだガイドはも複数あってもよく、そのうちの少なく
とも隣接する２つの噴流ガイド間に上述した仕切り壁を
設けるようにすれば、同等の効果が得られる。また、本
発明は現状の有鉛はんだのはんだ付け装置としても使用
できるが、実施の形態１で説明した無鉛はんだに適用す
れば、有鉛はんだよりも融点が高くなることに起因する
信頼性の低下や生産性の低下が抑制でき、生産性が高
く、低コストで信頼性の良好なはんだ付け装置が得られ
る。In this embodiment, the jet solder guide is
(23A, 23B), but there may be a plurality of jet solder guides, and the same effect can be obtained by providing the above-mentioned partition wall between at least two adjacent jet guides. can get. Further, the present invention can be used as an existing soldering apparatus for leaded solder, but if it is applied to the lead-free solder described in the first embodiment, the reliability due to the higher melting point than the leaded solder will be described. It is possible to suppress the decrease and the decrease in the productivity, and to obtain a highly reliable, low-cost and highly reliable soldering apparatus.
【００６３】実施の形態６．図９は実施の形態６を表す
リフローはんだ付けした部品の引っ張り試験片の断面図
である。また、図１０は図９に示した試験片について本
発明の無鉛はんだと現行有鉛はんだの両方にてはんだ付
けを行ったサンプルの引っ張り強度を比較した図であ
る。比較試験はリフローはんだ付けした後に熱ストレス
を加え引っ張り試験機により引っ張り強度を比較する。
図は熱ストレスを加える前後のＱＦＰ部品のピン部と基
板との接合部の引っ張り試験結果を比較したものであ
る。Embodiment 6 FIG. FIG. 9 is a sectional view of a tensile test piece of a reflow-soldered component according to the sixth embodiment. FIG. 10 is a diagram comparing the tensile strengths of the test pieces shown in FIG. 9 obtained by soldering both the lead-free solder of the present invention and the current leaded solder. In the comparative test, thermal stress is applied after reflow soldering, and the tensile strength is compared with a tensile tester.
The figure compares the results of a tensile test of the joint between the pin portion of the QFP component and the substrate before and after the application of thermal stress.
【００６４】図において、１は銅箔がパターン状に貼り
付けられた基板、４０は電子部品でありたとえばＱＦＰ
部品、３０は電子部品４０の足部であるピン部、２００
はリフローはんだ付けされたはんだである。引っ張り強
度の確認は、基板１にはんだ付けされた電子部品４のピ
ン部３０を基板１の水平面に対し４５度の角度で定速で
引っ張り、基板１、銅箔パターン、はんだあるいはピン
部のうち、いずれかが剥離したときの荷重をもって確認
する。In the figure, 1 is a substrate on which a copper foil is pasted in a pattern, and 40 is an electronic component such as a QFP.
Component, 30 is a pin portion which is a foot of the electronic component 40, 200
Is reflow soldered solder. To check the tensile strength, the pin part 30 of the electronic component 4 soldered to the substrate 1 is pulled at a constant speed at an angle of 45 degrees with respect to the horizontal plane of the substrate 1 to determine whether the substrate 1, the copper foil pattern, the solder or the pin part And the load at the time of peeling off any one.
【００６５】また、図１０に示した引っ張り強度結果
は、本発明の無鉛はんだ（図１中のＡ）と現行有鉛はん
だ（図１中のＧ）に対し、温度ストレスを加えたときの
引っ張り試験結果である。温度ストレスは未加熱時、１
５０℃で１００ｈｒ後、１５０℃で５００ｈｒ後に対し
て行い、それぞれサンプル数１０個の剥離したときの荷
重の範囲を示した。ここで、はんだ以外の部位が剥離し
ても、はんだははんだ以外の部位と同等の強度として評
価している。The results of the tensile strength shown in FIG. 10 show the tensile strength when a temperature stress was applied to the lead-free solder of the present invention (A in FIG. 1) and the current leaded solder (G in FIG. 1). It is a test result. Temperature stress is 1 when not heated
After 100 hours at 50 ° C. and after 500 hours at 150 ° C., the range of the load when 10 samples were peeled was shown. Here, even if a part other than the solder peels, the solder is evaluated as having the same strength as the part other than the solder.
【００６６】図１０の試験結果より本発明の無鉛はんだ
は現行有鉛はんだ（図１中のＧ）と比較すると、両方と
も１ｋｇｆ以上の引っ張り強度を有しており、ほぼ同等
の初期接合強度となっている。また、熱ストレスを加え
た後も接合強度の劣化は見られない。このことは接合界
面で偏析、結晶の粗大化等の不具合が発生していないた
めと考えられる。したがって、本発明の実施の形態１で
説明した無鉛はんだは、鉛を含まないため環境にやさし
い無鉛はんだである。また、現行有鉛はんだと同等以上
の接合強度を有しているので、地下水の汚染など起こさ
ない環境にやさしい信頼性の高い無鉛はんだおよび電子
基板を提供することができる。また、本発明の実施の形
態２乃至実施の形態５で説明した電子基板は、冷蔵庫、
エアコン、電子レンジ、洗濯機、換気扇、蛍光灯などの
家電装置に大量に使用されており、地球環境問題に対し
て、特に有効である。From the test results shown in FIG. 10, the lead-free solder of the present invention has a tensile strength of 1 kgf or more as compared with the current leaded solder (G in FIG. 1), and has almost the same initial joint strength and strength. Has become. Further, no deterioration in the bonding strength is observed even after the application of the thermal stress. This is presumably because defects such as segregation and crystal coarsening did not occur at the bonding interface. Therefore, the lead-free solder described in the first embodiment of the present invention is an environmentally friendly lead-free solder because it does not contain lead. In addition, since it has a bonding strength equal to or higher than that of the existing leaded solder, it is possible to provide an environment-friendly and highly reliable lead-free solder and electronic substrate that do not cause contamination of groundwater. The electronic substrate described in Embodiments 2 to 5 of the present invention includes a refrigerator,
It is used in large quantities in home appliances such as air conditioners, microwave ovens, washing machines, ventilation fans, and fluorescent lights, and is particularly effective against global environmental problems.
【００６７】実施の形態７．図１１、１２、１３は実施
の形態７を表す図であり、図１１は配管接合工程を表し
たフローチャート図、図１２は配管のはんだ付け方法を
説明するための説明図、図１３は接合した配管接合品を
製品へ組付けた状態を表す概念図である。図１１におい
て、ＳＴ１は配管余熱ステップ、ＳＴ２は配管送りステ
ップ、ＳＴ３は配管のはんだ付けがＯＫかどうかをはん
だ付け不良判断するステップ、ＳＴ４は曲げ加工ステッ
プ、ＳＴ５は製品組み込みステップ、ＳＴ６ははんだ給
線ステップ、ＳＴ７は手直しはんだ給線ステップ、ＳＴ
８は手直しステップである。また、図１２において、
Ａ，Ｂは径の異なる配管、５１は糸はんだ６０を給線す
る給線機、５２、５３は配管Ａ，Ｂを進行方向に搬送す
るコンベアのローラー、５４は配管Ａ，Ｂが密着するよ
うにクランプする配管クランプ部、５５はバーナーなど
の加熱部、６１は２本の配管Ａ，Ｂをはんだ付けした後
はんだである。Embodiment 7 11, 12 and 13 are views showing Embodiment 7, FIG. 11 is a flowchart showing a pipe joining step, FIG. 12 is an explanatory view for explaining a method of soldering a pipe, and FIG. 13 is joined. It is a conceptual diagram showing the state which assembled the pipe joint product to the product. In FIG. 11, ST1 is a pipe preheating step, ST2 is a pipe feeding step, ST3 is a step of judging whether soldering of the pipe is OK or not, ST4 is a bending step, ST5 is a product assembling step, and ST6 is a solder feeding step. Line step, ST7 is a rework solder supply line step, ST
8 is a rework step. Also, in FIG.
A and B are pipes having different diameters, 51 is a wire feeder for feeding the thread solder 60, 52 and 53 are rollers of a conveyor for transporting the pipes A and B in the traveling direction, and 54 is a pipe so that the pipes A and B are in close contact with each other. Is a heating section such as a burner, and 61 is a solder after the two pipes A and B are soldered.
【００６８】図１１、図１２において、２本の径の異な
る長さ１０００〜３０００ｍｍの銅製の配管Ａ，Ｂを予
めガスバーナー等の加熱部５５でＳＴ１にてはんだ溶融
温度以上に加熱した後、ＳＴ２にて２本の銅管Ａ，Ｂを
クランプ部５４により密着させながらローラー５２，５
３上で等速で送り、ＳＴ６にて銅管の密着面に配管の送
り速度と同速度で径がφ０．３〜２．０ｍｍの中心にフ
ラックスを含浸した糸はんだ６０を給線機より給線しな
がら溶解させてはんだ付けを行い配管２本がはんだ６１
により接合した状態の配管接合品を製造していく。ここ
でＳＴ３のはんだ付け不良確認ステップにて、はんだ付
け不良が発生した場合はＳＴ７にて手直しはんだを給線
して、ＳＴ８にて手直しはんだ付けを行う。In FIGS. 11 and 12, two copper pipes A and B having different lengths of 1000 to 3000 mm and having different diameters are heated in advance by a heating section 55 such as a gas burner to a solder melting temperature or higher in ST1. In ST2, the two copper tubes A and B are brought into close contact with the
3 at a constant speed, and feeds a flux solder impregnated with flux into the center of a diameter of 0.3 to 2.0 mm from the feeder at the same speed as the feed speed of the pipe to the contact surface of the copper pipe in ST6. The two pipes are soldered by melting and soldering while drawing.
To manufacture jointed pipe products. Here, in the soldering failure confirmation step of ST3, if a soldering failure occurs, the repair solder is supplied in ST7, and the repair soldering is performed in ST8.
【００６９】その後、はんだ付けで接合された配管は必
要形状（たとえば図１３に示したような冷蔵庫に必要な
任意の形状）にＳＴ４にて曲げ加工処理が施される。そ
の後、ＳＴ５にて各製品（たとえば冷蔵庫）にロー付け
などにより接続される。図１３は接合した配管接合品を
製品へ組み付けた状態を表す概念図であり、図１３にお
いて、１１０は冷蔵庫などの製品、１０２は上述の曲げ
加工を施された配管接合品、１０３は冷蔵庫の機械室な
どに配置さされる圧縮機、１０４は熱交換器である。配
管接合品１０２は圧縮機１０３や熱交換器などの冷凍サ
イクルを構成する部品にロー付けなどにより気密に接続
される。Thereafter, the pipe joined by soldering is subjected to a bending process in ST4 to a required shape (for example, an arbitrary shape required for a refrigerator as shown in FIG. 13). Then, in ST5, each product (for example, a refrigerator) is connected by brazing or the like. FIG. 13 is a conceptual diagram showing a state where the joined pipe-joined product is assembled to a product. In FIG. 13, reference numeral 110 denotes a product such as a refrigerator, 102 denotes a pipe-joined product subjected to the above-described bending process, and 103 denotes a refrigerator. A compressor 104 disposed in a machine room or the like is a heat exchanger. The pipe joint 102 is air-tightly connected to components constituting a refrigeration cycle, such as a compressor 103 and a heat exchanger, by brazing or the like.
【００７０】配管接合時、はんだの溶融開始温度（融
点）が高すぎると銅配管の余熱時間が増大し生産性が低
下する。また、はんだの加工性が悪い（伸びが小さい）
と曲げ加工工程ではんだ割れもしくは接合界面剥離等の
加工不具合を起こす。しかしながら、本発明の無鉛はん
だはＢｉ、Ａｇ、Ｃｕを適量添加したので、配管接合に
要求される融点、加工性を保持しており、生産効率の良
い環境にやさしい信頼性の高い配管接合品および製品を
提供することができる。また、冷蔵庫で無くとも良く、
配管をはんだにより接合する家電装置であれば同様の効
果が得られるのは言うまでもない。また、配管は２本で
無ければ成らないことは無く、３本でも４本でも複数本
であれば同様の効果が得られるのは言うまでもない。If the melting start temperature (melting point) of the solder is too high at the time of joining the pipes, the residual heat time of the copper pipes increases, and the productivity decreases. Poor solder workability (small elongation)
In the bending process, processing defects such as solder cracking or peeling of the bonding interface are caused. However, since the lead-free solder of the present invention has Bi, Ag, and Cu added in appropriate amounts, it maintains the melting point and workability required for pipe joining, and has a highly efficient and environmentally friendly pipe jointing product with good production efficiency. Products can be provided. Also, it does not have to be a refrigerator,
Needless to say, the same effect can be obtained in a home appliance in which the piping is joined by solder. It is needless to say that the number of pipes is not limited to two, and it is needless to say that the same effect can be obtained if three or four pipes are used.
【００７１】[0071]
【発明の効果】本発明の請求項１の発明は、Ｂｉが０．
１〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕ
が０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎであるように配
合したので、はんだ付け作業時に必要な濡れ広がり性の
確保と、優れた耐熱疲労特性の確保を両立できる無鉛は
んだを提供できる。According to the first aspect of the present invention, when Bi is equal to or less than 0.
1 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu
Is 0.1 to 1.0% by weight and the balance is Sn, so that a lead-free solder can be provided which can ensure both wet-spreadability required during soldering work and excellent thermal fatigue resistance. .
【００７２】本発明の請求項２の発明は、融点が２１０
〜２２０℃であるようにしたので、はんだ付け時の部品
への熱ストレスを抑制し、リフロー、フローはんだ付け
両方に対応できる。また、溶融温度範囲が狭いためはん
だこてによる手直し作業性が安定して行うことができる
無鉛はんだを提供できる。The invention of claim 2 of the present invention has a melting point of 210
Since the temperature is set to ２２０220 ° C., thermal stress on components at the time of soldering is suppressed, and both reflow and flow soldering can be performed. Further, since the melting temperature range is narrow, it is possible to provide a lead-free solder that can be stably reworked by a soldering iron.
【００７３】本発明の請求項３の発明は、引張り強度が
３０〜４５ＭＰａ、伸びが３０〜６０％であるようにし
たので、耐熱疲労特性、接合強度等の接合信頼性が確保
できる。また、冷媒配管等の接合に用いたときは、後曲
げ加工工程に対応できる加工性が確保できる無鉛はんだ
を提供できる。According to the third aspect of the present invention, since the tensile strength is set to 30 to 45 MPa and the elongation is set to 30 to 60%, the joining reliability such as the thermal fatigue resistance and the joining strength can be secured. Further, when used for joining a refrigerant pipe or the like, it is possible to provide a lead-free solder capable of ensuring workability capable of coping with a post-bending process.
【００７４】本発明の請求項４の発明は、請求項１乃至
請求項３のうちの１項に記載の無鉛はんだを使用して部
品を基板に接合したので、鉛及びその他の有毒な物質を
含有しないため廃棄されても鉛及びその他の有毒物質の
溶出がなく、地球環境に対し悪影響を及ぼさない電子基
板を提供できる。According to a fourth aspect of the present invention, since a component is joined to a substrate using the lead-free solder according to any one of the first to third aspects, lead and other toxic substances are eliminated. Since it does not contain, even when discarded, there is no elution of lead and other toxic substances, and an electronic substrate which does not adversely affect the global environment can be provided.
【００７５】本発明の請求項５の発明は、ピン部を有す
る電子部品を前面から前記ピン部が背面に突出するよう
に基板に装着し、不活性ガスが供給される容器内で溶融
した無鉛はんだを前記基板の背面に噴きつけて前記電子
部品を接合するようにしたので、現行電子基板はんだ付
け設備が流用でき、はんだ表面の酸化による濡れ広がり
性が悪くなるのを抑制できる電子基板を提供できる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a lead-free electronic component having a pin portion mounted on a substrate such that the pin portion protrudes from a front surface to a rear surface, and is melted in a container to which an inert gas is supplied. Since the electronic components are joined by spraying the solder on the back surface of the substrate, the present electronic substrate soldering equipment can be used, and an electronic substrate capable of suppressing deterioration of wettability due to oxidation of the solder surface is provided. it can.
【００７６】本発明の請求項６の発明は、請求項４また
は請求項５に記載の電子基板を備えたので、電子基板に
鉛及びその他の有毒な物質を含有しないため、地球環境
に対し影響がなく、またリサイクル実施時に電子基板か
ら回収したはんだを無害化する工程が省略できるためリ
サイクルコストを低減できる家電装置が得られる。According to the invention of claim 6 of the present invention, since the electronic substrate according to claim 4 or 5 is provided, the electronic substrate does not contain lead and other toxic substances, and thus has an adverse effect on the global environment. In addition, since a step of detoxifying the solder collected from the electronic substrate at the time of recycling can be omitted, a home appliance that can reduce recycling costs can be obtained.
【００７７】本発明の請求項７の発明は、請求項１乃至
請求項３のうちの１項に記載の無鉛はんだを使用して複
数の配管を接合した配管接合品を備えたので、現行冷媒
配管接合設備を流用できるため、製造条件の変更のみで
はんだ材切替ができ、製造コストの低い低コストな家電
装置を提供できる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a pipe-joined product in which a plurality of pipes are joined using the lead-free solder according to any one of the first to third aspects. Since the pipe joining equipment can be diverted, the solder material can be switched only by changing the manufacturing conditions, and a low-cost low-cost home electric appliance can be provided.
【００７８】本発明の請求項８の発明は、はんだの溶融
温度以上の温度に加熱された接触した状態の複数の配管
と、前記複数の配管の接触部に供給される糸状の無鉛は
んだと、前記糸状の無鉛はんだが溶融することにより前
記複数の配管が接合されて形成される配管接合品と、を
備えたので、鉛を含まないでしかも配管接合に要求され
る融点、加工性を保持した無鉛はんだにより接合された
配管接合品を備えており、信頼性の高い環境にやさしい
家電装置を提供することができる。[0078] The invention according to claim 8 of the present invention is characterized in that: a plurality of pipes in contact with each other heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder; a thread-like lead-free solder supplied to a contact portion of the plurality of pipes; A pipe-joined product formed by joining the plurality of pipes by melting the thread-like lead-free solder, so that it does not contain lead and retains the melting point and workability required for pipe joining. A pipe joint product joined by lead-free solder is provided, and a highly reliable environment-friendly home appliance can be provided.
【００７９】本発明の請求項９の発明は、はんだの溶融
温度以上の温度に加熱され接触した状態の複数の配管
と、複数の配管の接触部に供給され、Ｂｉが０．１〜
１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕが
０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎである糸状の無鉛
はんだと、糸状の無鉛はんだが溶融することにより複数
の配管が接合されて形成される配管接合品と、を備えた
ので、配管接合に要求される融点、加工性、強度を保持
した生産効率の良い環境にやさしい信頼性の高い配管接
合品を備えた冷蔵庫を提供することができる。According to a ninth aspect of the present invention, a plurality of pipes which are heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature of solder and are in contact with the plurality of pipes and a contact portion of the plurality of pipes are provided.
1.5% by weight of Ag, 2.0 to 3.0% by weight of Cu, 0.1 to 1.0% by weight of Cu, and the balance being Sn; And a pipe joint that is formed by joining a plurality of pipes, so that an environment-friendly and highly reliable pipe joint with good production efficiency that maintains the melting point, workability, and strength required for pipe joining. Provided with a refrigerator.
【００８０】本発明の請求項１０の発明は、Ｂｉが０．
１〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕ
が０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎである無鉛はん
だを使用して基板に部品を接合した電子基板を備えたの
で、電子基板に鉛及びその他の有毒な物質を含有しない
ため、地球環境に対し影響がなく、またリサイクル実施
時に回収したはんだを無害化する工程が省略できリサイ
クルコストを低減できる冷蔵庫を得ることができる。According to a tenth aspect of the present invention, when Bi is equal to 0.
1 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu
Has an electronic board in which components are joined to the board using a lead-free solder having 0.1 to 1.0% by weight and a balance of Sn, so that the electronic board does not contain lead and other toxic substances. It is possible to obtain a refrigerator that has no influence on the global environment and can omit the step of rendering the solder collected during recycling harmless, thereby reducing the recycling cost.
【００８１】本発明の請求項１１の発明は、ピン部を有
する電子部品を前面から前記ピン部が背面に突出するよ
うに装着された基板を容器内に運搬する部品運搬ステッ
プと、Ｂｉが０．１〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜
３．０重量％、Ｃｕが０．１〜１．０重量％及び残部が
Ｓｎである溶融した無鉛はんだを前記容器内で前記基板
の背面から噴きつけて前記電子部品を前記基板に接合す
るはんだ噴きつけステップと、前記噴きつけられた無鉛
はんだを前記容器内の貯部に回収するはんだ回収ステッ
プと、を備えたので、はんだを無駄に廃却することがな
く、低コストな電子部品の接合方法が得られる。According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a component transporting step of transporting an electronic component having a pin portion into a container with a substrate mounted so that the pin portion protrudes from the front surface to the rear surface; 0.1-1.5% by weight, Ag 2.0-
A solder for joining the electronic component to the substrate by spraying a molten lead-free solder having 3.0% by weight, 0.1 to 1.0% by weight of Cu and the balance being Sn from the back of the substrate in the container. Since the method includes a spraying step and a solder collecting step of collecting the sprayed lead-free solder into a storage section in the container, solder is not wasted and wasteful, and low-cost joining of electronic components is performed. A method is obtained.
【００８２】本発明の請求項１２の発明は、容器内に不
活性ガスを供給する不活性ガス供給ステップを備えたの
で、はんだ表面の酸化による濡れ広がり性が悪くなるの
を抑制できる電子部品の接合方法が得られる。According to the twelfth aspect of the present invention, since an inert gas supplying step of supplying an inert gas into the container is provided, it is possible to suppress the deterioration of wettability due to oxidation of the solder surface. A joining method is obtained.
【００８３】本発明の請求項１３の発明は、配管を加熱
する配管加熱ステップと、前記配管加熱ステップにて加
熱された配管を複数接触させながら移動させる配管移動
ステップと、内部にフラックスを含浸し、Ｂｉが０．１
〜１．５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕが
０．１〜１．０重量％及び残部がＳｎである糸状の無鉛
はんだを前記移動する配管の接触部に給線するはんだ給
線ステップと、を備え、前記複数の配管を接合するよう
にしたので、配管接合に要求される融点、加工性を保持
しており、生産効率の良い環境にやさしい信頼性の高い
配管接合品および製品を提供することができる配管接合
方法が得られる。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a pipe heating step of heating pipes, a pipe moving step of moving a plurality of pipes heated in the pipe heating step while contacting the pipes, and impregnating the inside with flux. , Bi is 0.1
1.5 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu is 0.1 to 1.0% by weight and the balance is Sn. And a solder supply step to wire, so that the plurality of pipes are joined, so that the melting point and workability required for the joining of the pipes are maintained, the production efficiency is high, environment-friendly and highly reliable. A pipe joining method capable of providing a pipe joined product and product is obtained.
【００８４】本発明の請求項１４の発明のはんだ付け装
置は、はんだ槽内に溶融した状態で貯留された無鉛はん
だと、前記無鉛はんだを噴出するための複数の噴流はん
だガイドと、前記複数の噴流はんだガイドのうち少なく
とも隣接する２つの噴流ガイド間に設けられた仕切り壁
と、を備えたので、有鉛はんだよりも融点が高くなるこ
とに起因する信頼性の低下や生産性の低下が抑制でき、
生産性が高く、低コストで信頼性の良好なはんだ付け装
置が得られる。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a soldering apparatus, comprising: a lead-free solder stored in a molten state in a solder bath; a plurality of jet solder guides for jetting the lead-free solder; A partition wall provided between at least two adjacent jet guides among the jet solder guides, thereby suppressing a decrease in reliability and a decrease in productivity due to a higher melting point than leaded solder. Can,
A highly reliable soldering apparatus with high productivity and low cost can be obtained.
【図１】 本発明の実施の形態１を表す無鉛はんだと従
来使用されているはんだの成分および特性を表す図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating components and characteristics of a lead-free solder according to a first embodiment of the present invention and a conventionally used solder.
【図２】 はんだの広がり率を測定する方法を表した図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method of measuring a spread rate of solder.
【図３】 実施の形態２を表す基板に電子部品をはんだ
付けした電子基板の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an electronic substrate in which electronic components are soldered to a substrate according to the second embodiment.
【図４】 実施の形態３を表す基板に電子部品をはんだ
付けした電子基板の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an electronic substrate in which electronic components are soldered to a substrate according to a third embodiment.
【図５】 実施の形態４を表すフローはんだ付け装置の
噴流はんだ槽断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a jet solder bath of a flow soldering apparatus according to a fourth embodiment.
【図６】 実施の形態５を表す自動はんだ付け装置を用
いたはんだ付けの様子を表した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a state of soldering using an automatic soldering apparatus according to a fifth embodiment.
【図７】 スルーホール部を有する基板における第一の
噴流はんだと第二の噴流はんだのはんだ付け時の役割に
ついて説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the role of the first jet solder and the second jet solder at the time of soldering on a substrate having a through-hole portion.
【図８】 本発明の実施の形態５を表す自動はんだ付け
装置を用いたはんだ付けの様子を表した別の構成例を説
明するための図である。FIG. 8 is a view for explaining another configuration example showing a state of soldering using the automatic soldering apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
【図９】 実施の形態６を表すリフローはんだ付けした
部品の引っ張り試験片の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a tensile test piece of a reflow-soldered component representing a sixth embodiment.
【図１０】 図９に示した試験片を無鉛はんだと現行有
鉛はんだの両方の引っ張り強度を比較した図である。10 is a diagram comparing the tensile strengths of the test piece shown in FIG. 9 with both the lead-free solder and the existing leaded solder.
【図１１】 実施の形態７を表す配管接合工程を表した
フローチャート図である。FIG. 11 is a flowchart illustrating a pipe joining step according to a seventh embodiment.
【図１２】 実施の形態７を表す配管のはんだ付け方法
を説明するための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for describing a method for soldering a pipe according to a seventh embodiment.
【図１３】 接合した配管接合品を製品へ組付けた状態
を表す概念図である。FIG. 13 is a conceptual diagram showing a state where the joined pipe-joined product is assembled to a product.
１ 基板、２ 銅箔のプリント配線パターン、３ はん
だ、３Ａ 上側部分、３Ｂ 下側部分、４ 電子部品、
５、５１、５２、５３ ピン部、６ コンベア、１１
貫通孔、２０ はんだ槽、２１ 噴流はんだ、２１Ａ、
２１Ｂ 第一の噴流はんだ、２１Ｃ、２１Ｄ 第二の噴
流はんだ、２２ ヒータ、２３、２３Ａ、２３Ｂ 噴流
はんだガイド、２４ 不活性ガス供給手段、２５、２６
プリントパターン、３０ ピン部、３５ 仕切り壁、
３６ ガイド、４０ 電子部品、４１ 給線機、４２、
４３ ローラー、４４ クランプ部、４５ 加熱部、６
０糸はんだ、６１ はんだ付けした後のはんだ、１００
正面側、１０１ 背面側、１０２ 配管接合品、１０
３ 圧縮機、１０４ 熱交換器、１１０ 冷蔵庫などの
家電装置、２００ はんだ、３００ ポンプ。1 board, 2 printed wiring pattern of copper foil, 3 solder, 3A upper part, 3B lower part, 4 electronic components,
5, 51, 52, 53 pin part, 6 conveyor, 11
Through hole, 20 solder bath, 21 jet solder, 21A,
21B first jet solder, 21C, 21D second jet solder, 22 heater, 23, 23A, 23B jet solder guide, 24 inert gas supply means, 25, 26
Print pattern, 30 pins, 35 partitions,
36 guide, 40 electronic parts, 41 feeder, 42,
43 roller, 44 clamping unit, 45 heating unit, 6
0 thread solder, 61 solder after soldering, 100
Front side, 101 Back side, 102 Pipe joint product, 10
3 Compressor, 104 heat exchanger, 110 Home appliance such as refrigerator, 200 solder, 300 pump.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 3/00 ３１０ Ｂ２３Ｋ 3/00 ３１０Ｃ 3/06 3/06 Ｋ Ｃ２２Ｃ 13/00 Ｃ２２Ｃ 13/00 Ｆ２５Ｄ 19/00 ５１０ Ｆ２５Ｄ 19/00 ５１０Ａ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２Ｃ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B23K 3/00 310 B23K 3/00 310C 3/06 3/06 K C22C 13/00 C22C 13/00 F25D 19 / 00 510 F25D 19/00 510A H05K 3/34 512 H05K 3/34 512C
Claims (14)
２．０〜３．０重量％、Ｃｕが０．１〜１．０重量％及
び残部がＳｎであることを特徴とする無鉛はんだ。1. Bi is 0.1 to 1.5% by weight, Ag is 2.0 to 3.0% by weight, Cu is 0.1 to 1.0% by weight, and the balance is Sn. Lead-free solder.
徴とする請求項１に記載の無鉛はんだ。2. The lead-free solder according to claim 1, wherein the melting point is 210 to 220 ° C.
３０〜６０％であることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の無鉛はんだ。3. The lead-free solder according to claim 1, wherein the tensile strength is 30 to 45 MPa and the elongation is 30 to 60%.
載の無鉛はんだを使用して部品を基板に接合したことを
特徴とする電子基板。4. An electronic substrate, wherein components are joined to a substrate using the lead-free solder according to claim 1.
ピン部が背面に突出するように基板に装着し、不活性ガ
スが供給される容器内で溶融した無鉛はんだを前記基板
の背面に噴きつけて前記電子部品を接合するようにした
ことを特徴とする請求項４に記載の電子基板。5. An electronic component having a pin portion is mounted on a substrate such that the pin portion protrudes from the front surface to the rear surface, and molten lead-free solder is blown onto the rear surface of the substrate in a container to which an inert gas is supplied. The electronic substrate according to claim 4, wherein the electronic component is attached to the electronic component.
板を備えたことを特徴とする家電装置。6. An electric home appliance comprising the electronic substrate according to claim 4.
載の無鉛はんだを使用して複数の配管を接合した配管接
合品を備えたことを特徴とする家電装置。7. An electric home appliance comprising: a pipe-joined product obtained by joining a plurality of pipes using the lead-free solder according to claim 1. Description:
接触した状態の複数の配管と、前記複数の配管の接触部
に供給される糸状の無鉛はんだと、前記糸状の無鉛はん
だが溶融することにより前記複数の配管が接合されて形
成される配管接合品と、を備えたことを特徴とする請求
項７に記載の家電装置。8. A plurality of pipes which are heated and contacted at a temperature equal to or higher than a melting temperature of solder, a thread-like lead-free solder supplied to a contact portion of the plurality of pipes, and the thread-like lead-free solder is melted. The home appliance according to claim 7, further comprising: a pipe joint formed by joining the plurality of pipes.
接触した状態の複数の配管と、前記複数の配管の接触部
に供給され、Ｂｉが０．１〜１．５重量％、Ａｇが２．
０〜３．０重量％、Ｃｕが０．１〜１．０重量％及び残
部がＳｎである糸状の無鉛はんだと、前記糸状の無鉛は
んだが溶融することにより前記複数の配管が接合されて
形成される配管接合品と、を備えたことを特徴とする冷
蔵庫。9. A plurality of pipes which are heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder and are supplied to contact portions of the plurality of pipes, wherein Bi is 0.1 to 1.5% by weight and Ag is 2% by weight. .
0 to 3.0 wt%, 0.1 to 1.0 wt% Cu, and the balance being Sn, and the plurality of pipes are joined by melting the thread-free lead-free solder and the thread-like lead-free solder. A refrigerator comprising:
２．０〜３．０重量％、Ｃｕが０．１〜１．０重量％及
び残部がＳｎである無鉛はんだを使用して基板に部品を
接合した電子基板を備えたことを特徴とする請求項９に
記載の冷蔵庫。10. A lead-free solder containing 0.1 to 1.5% by weight of Bi, 2.0 to 3.0% by weight of Ag, 0.1 to 1.0% by weight of Cu and the balance Sn. The refrigerator according to claim 9, further comprising an electronic board in which components are joined to the board.
記ピン部が背面に突出するように装着された基板を容器
内に運搬する部品運搬ステップと、Ｂｉが０．１〜１．
５重量％、Ａｇが２．０〜３．０重量％、Ｃｕが０．１
〜１．０重量％及び残部がＳｎである溶融した無鉛はん
だを前記容器内で前記基板の背面から噴きつけて前記電
子部品を前記基板に接合するはんだ噴きつけステップ
と、前記噴きつけられた無鉛はんだを前記容器内の貯部
に回収するはんだ回収ステップと、を備えたことを特徴
とする電子部品の接合方法。11. A component transporting step of transporting an electronic component having a pin portion into a container, wherein the substrate is mounted so that the pin portion protrudes from a front surface to a rear surface;
5 wt%, Ag is 2.0-3.0 wt%, Cu is 0.1
A step of spraying molten lead-free solder having a balance of Sn of 1.0% by weight from the back surface of the substrate in the container to join the electronic component to the substrate; A solder collecting step of collecting solder in a storage section in the container.
ガス供給ステップを備えたことを特徴とする請求項１１
に記載の電子部品の接合方法。12. The method according to claim 11, further comprising an inert gas supply step of supplying an inert gas into the container.
3. The method for joining electronic components according to claim 1.
前記配管加熱ステップにて加熱された配管を複数接触さ
せながら移動させる配管移動ステップと、内部にフラッ
クスを含浸し、Ｂｉが０．１〜１．５重量％、Ａｇが
２．０〜３．０重量％、Ｃｕが０．１〜１．０重量％及
び残部がＳｎである糸状の無鉛はんだを前記移動する配
管の接触部に給線するはんだ給線ステップと、を備え、
前記複数の配管を接合するようにしたことを特徴とする
配管の接合方法。13. A piping heating step for heating piping,
A pipe moving step in which a plurality of pipes heated in the pipe heating step are moved while being in contact with each other; and a flux impregnated therein, wherein Bi is 0.1 to 1.5% by weight and Ag is 2.0 to 3.0. Soldering step of feeding a thread-like lead-free solder containing 0.1% to 1.0% by weight of Cu and the balance of Sn being Sn to the contact portion of the moving pipe,
A method for joining pipes, wherein the plurality of pipes are joined.
た無鉛はんだと、前記無鉛はんだを噴出するための複数
の噴流はんだガイドと、前記複数の噴流はんだガイドの
うち少なくとも隣接する２つの噴流ガイド間に設けられ
た仕切り壁と、を備えたことを特徴とするはんだ付け装
置。14. A lead-free solder stored in a molten state in a solder bath, a plurality of jet solder guides for jetting the lead-free solder, and at least two adjacent jet guides among the plurality of jet solder guides. A soldering device comprising: a partition wall provided therebetween.
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
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- 2001-03-08 JP JP2001064691A patent/JP2002011593A/en active Pending
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