众所周知，WEEE & RoHS指令已于2006年7月开始实施。另今年开始实施的新劳动法对人力成本提升较快,许多企业对无铅化加工法的要求更加严格了。在JAPAN UNIX用户里，有一电路基板制造公司的EMS事业部。进行制造的基板种类繁多，生产形态从一枚批次至日产5000枚，为多品种变量生产。在这样的状况中，为了对应用户多样化的要求，在实装技术，资材调配，制造准备，制造，品质等诸多方面进行了调整。

其中的一个方面即为引进了焊锡机器人设备。该设备的焊锡方法，被划分为局部焊锡工法，即在有必要进行局部焊锡的基板(两面均进行完回流炉后有插入元件部分要进行焊锡的)，或耐热温度较低的元件(如CCD元件)等方面的应用非常有效。

本文将主要就局部焊锡方式在我公司的适用状况进行说明，并参照已经引进的焊锡机器人设备，就其概略样式和如何进行充分应用该设备的手法进行记述。

另外，对现在正在急速发展的无铅焊锡转换方面，就应用焊锡机器人场合下的技术对策，及今后的课题进行讲述。

1 局部焊锡方式的选定 在表1中，表示有代表性的焊锡方式。单孔锡炉方式为从直径为5mm的孔径中喷出熔化的焊锡，通过移动基板来进行焊锡作业。多孔锡炉方式为从在锡炉里，只对复数个的需要进行焊锡的焊点在同样复数个的喷出口喷出熔融状态的焊锡，一次即可完成焊锡作业。单孔锡炉方式的特征为不需要任何夹具，对应新产品的生产准备调试时间缩短，但是缺点为焊锡所需要的时间过长。另外多孔锡炉则具有和前项完全相反的特征，需要考虑导生产量和交货期等方面而进行方式的选定。

而焊锡机器人方式的话，在夹具费用和生产准备调试时间等方面，具有位于单孔锡炉方式和多孔锡炉方式中间的(平均)特性，可以说是一种符合多品种变量短交货期生产的方式。并且，由于烙铁头具有形状多样性和机器人本身的作业动作可调性，可以说是最适合于狭窄邻接部分的焊点焊锡的最好方式。从该点着眼，作为对应多种多样的客户需求的局部焊锡方式，我公司采用了焊锡机器人。

2 焊锡机器人装置

2.1 引进装置的主要样式 * 烙铁头动作：XYZθ (照片1)

* 烙铁头：150 W，门型形状

* 焊锡供给：自动送锡丝、锡丝预热

* 氮气气流：有 (照片2)

* 架台：安全外罩 (照片3)

2.2 焊锡方法 焊锡方法为一点一点进行焊锡的<<点焊>>方法 (照片4) 和对排成一列的焊点采用烙铁头一列扫过的<<拖焊>>方法 (照片5)。

3 锡丝，助焊剂评价 焊锡机器人设备和手工焊锡作业相比，焊锡条件安定，并且作业时产生的有害性(如有害性气体)较少。为了充分应用该特性，我公司选定了专用于焊锡机器人的锡丝和助焊剂。 表2为7个种类的锡丝的评价结果。通过焊锡的达成状态，只有产品a和c十分符合判定基准，最终根据价格选定了产品c。

表3为7个种类的助焊剂的评价结果。通过在外观和焊锡的达成状态，产品c、e、g满足了判定基准，其中最为安定的产品e被选定作为焊锡机器人设备的标准助焊剂。

4 焊锡条件评价 根据插入元件的线脚直径及基板的铜片面积，将焊锡条件做成类似的分组，然后评价了适合于各组的标准焊锡条件。 表4为对各组的具有代表性的元件进行焊锡的条件。可以确认用焊锡量(送锡量)和必要量的计算值基本一致。

5 烙铁头的磨损和管理 烙铁头的磨损量和使用次数一起增加，增加量又一定程度上取决于烙铁头的温度。图1，图2分别表示当烙铁头温度为365度和310度时的磨损量。这些数据在编制程序或烙铁头更换管理等方面可以利用。

6 引进机器人焊锡设备的效果 和以往的两面REFLOW&FLOW焊锡工法相对比，有以下的效果。 ①工数消减 省去了粘贴／剥离保护膜的工数，并且减少了焊锡修正所需工数。(占全部的50%) ②人工减少 和FLOW焊锡工法相比节省约25%的人工 ③品质提高 比采用FLOW焊锡工法时所产生的不良相比约减少了8成。

7 在无铅焊锡方面的对策和课题 在用机器人进行无铅焊锡生产的时候，烙铁头的寿命将较之前的锡铅锡丝大幅减短。文章之前有提到烙铁头的温度和烙铁头的磨损之间的关系，即烙铁头温度升高，烙铁头的磨损速度增加，烙铁头形状的变形和烙铁头镀锡面磨损后锡材无法进行扩散等状态的产生而需更换烙铁头的周期将大幅度减短。并且现在所使用的烙铁头是在铜质材料表面镀铁制作而成，由于采用机器人焊锡的特殊环境，锡丝和烙铁头的接触位置是不变且集中于一点，一旦镀铁层消失后，铜质材料将溶入锡材的问题已经被确实(照片6)。根据这种状况，烙铁头的热容量随着铜质的减少而下降，从而引起焊锡不良的产生。 为了消除该问题，可以通过尽量降低烙铁头的温度，减少锡丝对烙铁头的冲击力度，提高锡丝的预热温度，并且提高烙铁头镀铁层的加工工法等对策来解决。

8 其他应用事例 作为焊锡机器人设备在其他方面的应用事例，可以参照CCD的焊锡作业(照片7)。CCD的耐热温度为80 ℃～100 ℃，很难用REFLOW焊锡方式进行。在烙铁头的动作方法，烙铁头形状，焊锡条件等方面进行调整后可以对1个零件在10 s～15 s内完成焊锡作业

9 今后的计划 下列为局部焊锡工法在今后的开发计划 ① 机器人焊锡设备的无铅化对策 实施烙铁头的防磨损对策。 ② 激光焊锡设备的检讨 在日常维护性以及对狭窄邻接元件和细小元件焊锡有利的<<激光焊锡方式>>(写真8)，激光加热方式焊接体现在非接触性，无需更换烙铁头等优点,现采用新一代的LD激光源,并已进入实用阶段,日本,韩国,中国已有多个用户实际使用,并已取得在局部焊锡工程的生产性能提高和品质安定化的良好效果。

10 支持无铅化的开发伙伴 无铅焊接的要求越来越高，越来越的用户就多种多样产品的焊接提出各种不同的问题。至今本公司利用丰富多样的产品和技术及经验解决了许多用户的实际问题。 然而，本公司也还有许多未知的领域。在几千年的锡焊历史中，无铅焊接才出现不长时间。一开始，本公司努力致力于针对无铅化的研究开发(包括独自开发、与研究机关•锡丝厂家•用户的共同开发)。同时，在公司内外开展关于无铅焊接方法的教育活动。在用户购入设备的时候，与用户共同探讨最佳的工法。 无铅化后，出现很多利用至今的常识无法解决的问题。同时也有基板的焊盘问题、树脂的耐热等问题。 在自然环境中使用的产品，其焊接品质能否经受10年或20年时间的考验，会成为今后的重点话题。今后，本公司将继续致力于无铅化的研究和开发，以最适合无铅焊接的工具为更多的用户服务。