JPH0671430A - はんだ付け方法およびはんだ付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 はんだを被接合体の接合部に保持し、該はん
だの融点以上に加熱したフラックスを接合部に供給し、
はんだが溶融した後に、該フラックスを接合部から除去
してはんだを冷却固化し、被接合体を接合する。 【効果】 被接合体の接合部に常に加熱されたフラック
スを連続して補充、供給することができ、フラックスが
不足することがなく、酸化皮膜の除去を十分に行なうこ
とができ、はんだの接合面積が縮小されることがない。
特に、フラックスを循環して使用できるので、接合中で
もフラックスの管理（成分・濃度等）が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被接合体をはんだ付
けする方法、およびはんだ付けに使用する装置に関する
もので、特に、真空断熱容器において、耐熱温度が低い
合成樹脂製の内筒と外筒のはんだ付け、またはステンレ
ス製内筒と合成樹脂製外筒とのはんだ付け方法およびは
んだ付けに使用するはんだ付け装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空断熱容器としては、ガラス瓶
やステンレス鋼製の外筒と内筒を口元で接合一体化した
二重容器とし、それら内外筒間に真空断熱層を形成して
なるものが主に提供されている。しかし、これらの材料
を用いた真空断熱容器はその製造上、形状やデザインが
制約されてしまい、また、出来上った容器はその重量が
重いために携帯に不便である等の問題があった。そこ
で、これらガラス瓶やステンレス鋼製の真空断熱容器の
問題点を解決するためのものとして、成形が容易であり
かつ軽量の合成樹脂製の真空断熱容器が提案されてい
る。このような合成樹脂製真空断熱容器は、合成樹脂材
料からなる外筒と内筒とをそれぞれ口元部で接合一体化
した二重容器であり、内外筒間の空間部を真空排気し、
真空断熱層としたものである。この内外筒間には、ガス
バリア性を高める目的で電気めっきにて少なくとも一部
に銅めっき等の金属被膜が形成さている。これら外筒と
内筒とは、それらの口元部を低融点はんだを使用したは
んだ付け方法によって接合一体化されている。そのはん
だ付けに際しては、はんだ付け面の酸化膜除去の目的で
通常フラックスを使用することが必要である。また、ス
テンレス製の内筒と合成樹脂製の外筒の接合一体化にも
低融点はんだが使用されている。

【０００３】この内筒と外筒の具体的な接合方法として
は、予めリング状に成形した低融点はんだを外筒および
内筒の口元部に挟み込み、外筒の片側よりヒーターを内
蔵した加熱ブロックを利用し、力を加えて押しつけると
同時に加熱して低融点はんだを溶融した後、冷却して接
合一体化する方法が採られる。尚、外筒と、予め排気管
の接合一体化されている封止板の接合も同様に、低融点
はんだによってはんだ付けされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記は
んだ付け方法では、以下のような欠点が生じて十分な接
合が得られていないのが現状である。 １．予め接合面に塗布したフラックスが低融点はんだの
溶融温度に達する前に揮散してしまうために、酸化皮膜
を十分除去出来ず、はんだの流れが悪く、十分な接合面
積が得られない。 ２．内筒がステンレス製である場合は、特に酸化皮膜の
強度が大きいため、より高い温度でフラックスの効果を
十分に活用しなければならない。しかし、低融点はんだ
の融点は低いので、高い温度で加熱することは出来ず、
そこで低温で長時間かけざるを得ない。また、被接合体
が耐熱性の低い合成樹脂製である場合も、高い温度で加
熱することができず、やはり低温（低融点はんだの融点
より若干だけ高い温度）での長時間の加熱を必要とす
る。従って、加熱に長時間を必要とするためにフラック
スの補充が必要である。 ３．接合に加熱ブロックを利用する場合、はんだの融点
まで昇温するのに固体の熱伝導を利用することになる
が、加熱ブロックと被接合体の接触面が平滑でないと、
加熱ブロックに力を加えても全体が密着されず、伝熱面
積を有効に生かせず、昇温時間に長時間を必要とする。 ４．一方、はんだが溶融した後、はんだを冷却させて凝
固、接合させる場合、加熱ブロックのヒーターを切るこ
とで冷却を開始するが、該加熱ブロックの熱容量が影響
して冷却を徐々にしか出来ず、接合時間に長時間を要し
てしまう。 ５．また、加熱ブロックによる加熱であっては、加熱温
度の制御精度が低く、低融点はんだの融点より若干だけ
高い温度に長時間保つことが困難である。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、特に耐熱性の低い合成樹脂製容器等に有効で、短時
間で接合が可能となるはんだ付け方法およびその装置を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のはんだ付け方法
は、はんだを被接合体の接合部に保持し、該はんだの融
点以上に加熱したフラックスを接合部に供給し、はんだ
が溶融した後に、該フラックスを接合部から除去しては
んだを冷却固化し、被接合体を接合することを特徴とす
るものである。

【０００７】本発明のはんだ付け装置は、フラックスを
貯溜するフラックス浴と、該フラックス浴に貯溜された
フラックスに接合部が浸漬するように被接合体を固定す
る固定機構と、該フラックス浴に加熱されたフラックス
を供給し又は回収するフラックス供給手段とを有してな
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、フラックスを常時連続して補
充、供給することができるので、はんだの融点温度でフ
ラックスが揮散して不足してしまうことがない。はんだ
の溶融は、はんだの融点以上に加熱されたフラックスを
供給することで行なうので、加熱ブロックによる加熱と
異なり、被接合体の接触面に左右されることなくはんだ
を加熱することができ、はんだの溶融時間を短縮するこ
とができる。しかも、温度制御が容易で精度も高いこと
から、はんだの融点よりも僅かに高い温度に保つことが
できる。また、はんだの冷却は、加熱媒体であるフラッ
クスを除去することで行なうので、加熱ブロックによる
加熱と異なり、加熱ブロックの熱容量の影響を受けず、
急速にはんだを冷却することができ、接合時間を短縮す
ることができる。

【０００９】

【実施例】図２に合成樹脂製真空断熱容器の構造を示
す。図中、符号１１は外筒、１２は内筒、１３は封止板
である。この外筒１１はＡＢＳ樹脂などの合成樹脂から
なる円筒体であり、その底部中央には排気管１４が形成
されている。また内筒１２は合成樹脂材料若しくはステ
ンレス鋼などの金属材料からなる有底円筒体であり、そ
の端部には径方向外方に向けて張出したフランジ１８が
形成されている。これら外筒１１の内面と内筒１２の外
面とには蒸着またはめっきによって金属めっき層１６が
形成されている。外筒１１の口元部１５および排気孔１
９の外周縁部、内筒１２のフランジ１８の下面側、およ
び封止板１３の基部は接合部であって、各接合部に低融
点はんだ層１７が形成されている。この低融点はんだと
しては、外筒１１又は内筒１２を構成する合成樹脂材料
の熱変形温度以下の融点の材料が使用され、好ましくは
融点が１００℃以下の低融点はんだ材が用いられる。

【００１０】この真空断熱容器１０の外筒１１と内筒１
２の口元部１５でのはんだ付け方法を以下に記す。外筒
１１、内筒１２を図２に示すように組み立て、リング状
に成形した低融点はんだ１７を口元部１５に保持する。
この状態で図１に示すはんだ付け装置のフラックス浴２
２にセットする。フラックス浴２２は接合槽２０内に設
けられ、さらに接合槽２０の外部に設けられているフラ
ックス供給槽２８とフラックス貯溜槽４６が接続してい
る。接合槽２０には被接合体である真空断熱容器１０を
固定する固定機構２４が設けられている。固定機構２４
としては、載置板４２上に載置された真空断熱容器１０
の底部を接合槽２０の上部より抑えて固定する空気圧シ
リンダー等を適用できる。リング状低融点はんだ１７と
内・外筒１１，１２は固定機構２４による付勢力で密着
する。載置板４２は、複数の孔が形成された多孔板であ
ることがフラックスの流動が妨げられることがなく好ま
しい。フラックス浴２２の底部外面には補助ヒーター２
６が取り付けられている。フラックス浴２２とフラック
ス供給槽２８は供給管３０で接続されており、供給管３
０には、フラックスをフラックス浴２２に供給する供給
ポンプ３８と供給用電磁弁４０が設けられている。フラ
ックス供給槽２８には、フラックス供給槽内に貯溜され
ているフラックスを加熱するヒーター３６が設けられて
いる。フラックス浴２２とフラックス貯溜槽４６は排出
管３２で接続されており、排出管３２には排出用電磁弁
４４が設けられている。また、フラックス浴２２には、
フラックス浴２２内に貯溜するフラックスの量を制御す
る液面調整管３４が設けられ、液面調整管３４はフラッ
クス貯溜槽４６に接続している。フラックス貯溜槽４６
にも、フラックス貯溜槽４６内に貯溜したフラックスを
加熱するヒーター４８が設けられている。フラックス貯
溜槽４６とフラックス供給槽２８は補給管５２で接続さ
れており、補給管５２には補給用ポンプ５０が設けられ
ている。尚、図示していないが、フラックス浴２２、フ
ラックス供給槽２８、フラックス貯溜槽４６内には、温
度検知器が配置されている。また、フラックスは酸化皮
膜を除去する融剤であって、一般に、有機酸類（ステア
リン酸、マロン酸、コハク酸等）及びその塩類と、多価
アルコール（イソプロピルアルコール等）と、水と、添
加剤との混合溶液が用いられる。

【００１１】被接合体である真空断熱容器１０をセット
したら、供給用電磁弁４０を開放し、供給用ポンプ３８
を駆動して、フラックス供給槽２８から加熱されたフラ
ックスをフラックス浴２２に供給する。フラックスの加
熱温度は低融点はんだの融点よりも若干高い温度に設定
しておく。フラックス浴２２に供給されたフラックスは
真空断熱容器１０の接合部に浸透し、接合面の酸化皮膜
を除去すると共に低融点はんだ１７を加熱、溶融する。
この間、常に新しいフラックスがフラックス浴２２ない
し真空断熱容器１０の接合部に供給され接合面の酸化皮
膜を連続的に除去することとなる。フラックス浴２２に
貯溜されたフラックスの量が所定量を越したら、余分の
フラックスは液面調整管３４を通ってフラックス浴２２
から流れ出ていく。液面調整管３４を流れ出たフラック
スはヒーター４８が設置されているフラックス貯溜槽４
６に流れ込む。さらに、所定の量のフラックスがフラッ
クス貯溜槽４６に貯まると、補給用ポンプ５０が起動
し、補給管５２を通ってフラックス供給槽２８へ所定量
のフラックスが補給される。このとき補給されるフラッ
クスはヒーター４８により加熱され、フラックス供給槽
２８内の温度と同程度もしくは若干低い温度で移送され
る。従って、はんだの融点よりも若干高い温度のフラッ
クスが、フラックス供給槽２８、フラックス浴２２、フ
ラックス貯溜槽４６を循環することになる。そして、接
合面の酸化皮膜除去と低融点はんだの溶融の完了した
後、供給ポンプ３８を停止し、供給用電磁弁４０を閉じ
てフラックス浴２２へのフラックスの供給を終える。次
に、排出用電磁弁４４を開き、フラックス浴２２内のフ
ラックスを排出管３２を介してフラックス貯溜槽４６に
回収し、フラックス浴２２内のフラックスを除去する。
加熱されていたフラックスが除去し終えると、フラック
ス浴２２内に固定されている真空断熱容器１０の接合部
に溶融している低融点はんだ１７が冷却凝固し、外筒１
１と内筒１２がはんだ付けされて接合一体化する。接合
が終了すると固定機構２４による固定が解除され、外筒
１１と内筒１２の一体化した真空断熱容器１０を取り出
すことが出来る。尚、はんだ付けを完了した真空断熱容
器の半製品は、内外筒間の空気を真空排気する等の各種
工程および、必要に応じて取手を取付けるなど付属品の
取付や外面塗装などを行って種々の最終製品となる。

【００１２】尚、はんだ付け装置は、フラックス浴２２
を覆う接合槽２０を設けず、開放した状態としても接合
が出来ることは勿論であるが、フラックスヒュームによ
る作業環境の汚染を防止するためにフラックス浴２２を
接合槽２０内に配置し、気密を保つことが望ましい。ま
た、さらに高性能なはんだ接合を実施するために窒素ガ
スなどの不活性ガスを流通させることも可能である。

【００１３】〔製造例〕外筒１１にＡＢＳ樹脂、内筒１
２にはＳＵＳ３０４を用い、外筒１１の内面に銅めっき
層を形成する。リング状低融点はんだ１７には直径２ｍ
ｍの低融点（融点：９５℃）はんだを使用した。これら
を図２のようにセットした後、はんだ付け装置のステン
レス製フラックス浴２２内のステンレス製多孔板４２の
上に置いた。フラックスにはノンハロゲン有機酸系水溶
性フラックス（ＮＳ−５２：日本スペリア社製）を使用
した。次に、外筒１１の底部を空気圧シリンダー２４を
利用して押しつけ、内筒１２、外筒１１およびリング状
低融点はんだ１７を密着固定した。予め、フラックス浴
２２内に溜められているフラックスの温度を補助ヒータ
ー２６により９０℃まで加温し、補助ヒーター２６によ
る加熱は接合が終了するまで持続した。数分後、接合部
の温度が９０℃まで到達したことを確認して、９８℃に
加熱されているフラックスをフラックス供給槽２８から
供給ポンプ３８および供給用電磁弁４０を経由してフラ
ックス浴２２に供給した。外筒接合部が約１０ｍｍ程浸
漬する液面状態を保つように、９８℃のフラックスを流
した。この加熱されたフラックスの供給を約１０分間続
け、接合部の温度が低融点はんだの融点９５℃を越え、
はんだが溶融したのを確認した後、供給ポンプ３８を停
止し、供給用電磁弁４０を閉じた。この間、液面調整管
３４からフラックス貯溜槽４８に流れ込んだフラックス
はヒーター４８により９６〜９８℃の温度に加熱され、
所定の量が貯まると補給用ポンプ５０を起動させてフラ
ックス供給槽２８内に戻した。フラックス浴２２内への
フラックス供給を停止した後、排出用電磁弁４４を開
け、フラックスをフラックス貯溜槽４６に回収した。フ
ラックスの排出が終了した後、接合部の冷却が始まり、
接合部の温度は約５分で９１℃まで下がり低融点はんだ
が冷却され凝固して接合が終了した。その後、空気圧シ
リンダーの空気圧を解除し、内、外筒が一体化された接
合体を得た。本構成の、フラックス供給槽２８、フラッ
クス浴２２、フラックス貯溜槽４６等の温度制御や供給
ポンプ３８や補給ポンプ５０の起動、停止に関連する一
般的なレベル制御方法については特に限定されるもので
はなく、公知汎用の制御システムを本発明のはんだ付け
装置に適用できる。

【００１４】本実施例のはんだ付け方法およびはんだ付
け装置によれば、被接合体の接合部に常に加熱されたフ
ラックスを連続して補充、供給することができ、フラッ
クスが不足することがなく、酸化皮膜の除去を十分に行
なうことができ、はんだの接合面積が縮小されることが
ない。特に、フラックスを循環して使用できるので、接
合中でもフラックスの管理（成分・濃度等）が可能とな
る。また、フラックスを加熱媒体に使用することによ
り、温度制御が精度良く出来、被接合体のプラスチック
スに過剰な熱影響を与えることのない温度、即ち低融点
はんだの融点より僅かに高い温度設定が容易となる。ま
た、フラックスを加熱媒体に使用するため、接合部が複
雑な形状であっても伝熱係数を大きく取れ、接合部の加
熱時間を大幅に短縮出来る。さらにまた、冷却の際に
は、加熱媒体のフラックスを接合部より除去するもので
あるから、短時間ではんだを凝固温度まで下げることが
出来る。

【００１５】

【発明の効果】本発明のはんだ付け方法は、はんだを被
接合体の接合部に保持し、該はんだの融点以上に加熱し
たフラックスが供給されるフラックス浴内のフラックス
に接合部を浸漬し、はんだが溶融した後に、フラックス
浴からフラックスを除去してはんだを冷却凝固させて被
接合体を接合することを特徴とするものである。また、
本発明のはんだ付け装置は、フラックスを貯溜するフラ
ックス浴と、該フラックス浴に貯溜されたフラックスに
接合部が浸漬するように被接合体を固定する固定機構
と、フラックス浴に加熱されたフラックスを供給し又は
回収するフラックス供給手段とを有してなることを特徴
とするものである。

【００１６】この本発明のはんだ付け方法およびはんだ
付け装置によれば、被接合体の接合部に常に加熱された
フラックスを連続して補充、供給することができ、フラ
ックスが不足することがなく、酸化皮膜の除去を十分に
行なうことができ、はんだの接合面積が縮小されること
がない。特に、フラックスを循環して使用できるので、
接合中でもフラックスの管理（成分・濃度等）が可能と
なる。また、フラックスを加熱媒体に使用することによ
り、温度制御を精度良く出来、低融点はんだの融点より
僅かに高い温度設定が容易となる。また、フラックスを
加熱媒体に使用するため、接合部が複雑な形状であって
も伝熱係数を大きく取れ、接合部の加熱時間を大幅に短
縮出来る。さらにまた、冷却の際には、加熱媒体のフラ
ックスを接合部より除去するものであるから、短時間で
はんだを凝固温度まで下げることが出来る。特に、被接
合体が耐熱性の小さいプラスチック製材料から構成さ
れ、はんだ接合する際に、はんだの融点より十分に高い
温度で長時間保持することが出来ない場合に、本発明は
優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のはんだ付け装置の構成図である。

【図２】合成樹脂製真空断熱容器の一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０・・・真空断熱容器、１１・・・外筒、１２・・・内筒、１
５・・・口元部、１７・・・はんだ、２０・・・接合槽、２２・・・
フラックス浴、２４・・・固定機構、２８・・・フラックス供
給槽、３６・・・ヒーター、４６・・・フラックス貯溜槽、４
８・・・ヒーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだを被接合体の接合部に保持し、該
   はんだの融点以上に加熱したフラックスを接合部に供給
   し、はんだが溶融した後に、該フラックスを接合部から
   除去してはんだを冷却固化し、被接合体を接合すること
   を特徴とするはんだ付け方法。
2. 【請求項２】 フラックスを貯溜するフラックス浴と、
   該フラックス浴に貯溜されたフラックスに接合部が浸漬
   するように被接合体を固定する固定機構と、該フラック
   ス浴に加熱されたフラックスを供給し又は回収するフラ
   ックス供給手段とを有してなることを特徴とするはんだ
   付け装置。