JP2002111194A - フローはんだ付け方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実装す
るためのフローはんだ付け方法であって、はんだ材料と
して鉛フリーはんだ材料を用いる場合に適した方法を提
供する。 【解決手段】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実
装するフローはんだ付け方法のはんだ材料供給工程にお
いて、基板温度をより高温にする。本発明の１つの態様
においては、電子部品が配置されて搬送される基板（１
１）の下方に位置するプリヒーター（３）と、基板（１
１）の上方を覆う加熱用カバー（１０）とを用いて基板
（１１）を予め加熱し、予め加熱された基板（１１）に
はんだ材料（４）を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ材料を用い
て電子部品などを基板に実装するためのフローはんだ付
け方法およびそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子回路基板の製造において、電
子部品などを基板に接合する１つの方法として、溶融し
たはんだ材料を噴流の形態で用いるフローはんだ付け方
法が知られている。このフローはんだ付け方法は、一般
的に、基板にフラックスを塗布するフラックス塗布工
程、基板を予め加熱するプリヒート工程、ならびに基板
をはんだ材料から成る噴流に接触させて基板にはんだ材
料を供給するはんだ材料供給工程を含む。以下、従来の
一般的なフローはんだ付け方法について、図面を参照し
ながら説明する。図１１は、従来のフローはんだ付け装
置の概略断面図である。図１２は、図１１のＹ−Ｙ線に
沿った断面図である。

【０００３】まず、既知の方法によってスルーホール挿
入部品などの電子部品が所定の位置に適切に配置された
プリント基板などの基板に、フラックス供給手段（図示
せず）を用いてフラックスを供給し、基板の下面にフラ
ックスを塗布する。フラックスは、通常、ロジン（樹脂
成分）などの活性成分およびイソプロピルアルコールな
どの溶剤を含み、このようなフラックスを基板に塗布す
るフラックス塗布工程は、基板に形成されたランド（即
ち、はんだ材料が供給されるべき部分）に不可避的に形
成される酸化膜（自然酸化膜）を除去して、ランド表面
でのはんだ材料の濡れ広がりを良好にする目的で行われ
る。フラックス供給手段には、霧状のフラックスを基板
に吹き付けるスプレーフラクサーや、泡状のフラックス
を基板と接触させる発泡フラクサーなどを用い得る。こ
のようなフラックス供給手段は、フローはんだ付け装置
とは別個に構成されていても、あるいはフローはんだ付
け装置６０の内部に一体的に組み込まれて構成されてい
てもよい。

【０００４】図１１のフローはんだ付け装置６０に、上
記のようにしてフラックスが塗布された基板７１を入口
部６１から供給する。基板７１は、装置６０の内部を
（図１１に点線にて示す搬送ラインに沿って）、矢印６
２の方向に一定速度で機械的に搬送される。基板７１の
搬送は、より詳細には、図１２に示すように、基板７１
を両端部にて保持する搬送爪７２ａおよび７２ｂを矢印
６２の搬送方向に機械的に移動させることにより行われ
る。ここで、搬送爪７２ａおよび７２ｂは、チェーン７
４ａおよび７４ｂに各々連結されて、図１１に示す入口
部６１から出口部６９に亘って延在するコンベアフレー
ム７３ａおよび７３ｂの周りを、基板７１の主面と平行
な面内でそれぞれ回転する。コンベアフレーム７３ａは
固定された基準側のコンベアフレームであり、コンベア
フレーム７３ｂは、搬送方向６２に対して垂直で、固定
コンベアフレーム７３ａと平行な方向に（即ち、図１２
の紙面内で左右に）に、スライド可能な幅調整側のコン
ベアフレームである。

【０００５】このようにして装置６０の内部を入口部６
１から出口部６９へ向けて搬送される基板７１は、ま
ず、遠赤外線ヒーターなどの、基板７１の下方に位置す
るプリヒーター６３により加熱される。この加熱による
プリヒート工程は、基板７１へのはんだ材料６４の供給
に先立って、基板７１を予め加熱して基板の上下方向に
おける温度勾配を減少させて基板本体の温度を上昇させ
るため、上記のフラックス塗布ステップにより基板７１
に塗布されたフラックスのうち不要な溶剤成分を気化さ
せるため、ならびにぬれ時間（はんだ材料が被接合物
（この場合ランド）に接触した時から、ぬれ始める時ま
でに要する時間）の短縮のために行われるものである。
プリヒーター６３は、一般的には、図１２に示すよう
に、固定コンベアフレーム７３ａと固定フレーム７５と
に上端が接続され、上部が開口した溝構造体（または支
持体）７６の底部に配置されて、基板７１の搬送ライン
の下方に配置されており、続くはんだ材料供給工程にお
いてはんだ材料が供給される側と同じ側、即ち基板７１
の下側から基板７１を加熱する。

【０００６】続いて、基板７１は、予め加熱により溶融
させたはんだ材料６４が入ったはんだ槽６５などを含む
はんだ材料供給手段６６の上方に搬送され、はんだ材料
６４から成る１次噴流６７および２次噴流６８と基板７
１の下面側にて接触して、はんだ材料６４が基板７１に
供給される。このとき、はんだ材料６４は、基板７１に
形成されたスルーホール（図示せず）の内壁と、基板７
１の上面側からスルーホールに挿入されているスルーホ
ール挿入部品のリード（図示せず）との間の環状空間
を、基板７１の下面側から毛管現象によって濡れ上が
る。その後、基板７１に供給されて付着したはんだ材料
は温度低下により固化し、はんだ材料からなる接合部、
いわゆる「フィレット」を形成する。このはんだ材料供
給工程（またはフローはんだ付け工程）において、１次
噴流６７は、スルーホールの壁面を覆って形成されたラ
ンド（および電子部品のリード）の表面をはんだ材料で
十分に濡らすためのものであり、これが不十分である
と、スルーホールとリードとの間の環状空間をはんだ材
料が十分濡れ上がらず、いわゆる「赤目」などの問題が
生じる。また、２次噴流６８は、はんだレジストで覆わ
れた領域に付着したはんだ材料を除去し、フィレットの
形を整えるためのものであり、これが不十分であると、
はんだ材料がランド間にまたがって残留・固化して、い
わゆる「ブリッジ」を形成したり（このブリッジは電子
回路のショートを招くので望ましくない）、角状の突起
を形成したりするので望ましくない。

【０００７】このようにして得られた基板７１は、その
後、出口部６９から取り出され、これにより、フローは
んだ付け方法によって電子部品が基板７１にはんだ付け
された電子回路基板が作製される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにして作製
される電子回路基板においては、従来、ＳｎおよびＰｂ
を主要構成成分とするＳｎ−Ｐｂ系のはんだ材料、特に
Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ材料が一般的に用いられている。
しかし、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料に含まれる鉛は、不適
切な廃棄物処理により環境汚染を招く可能性があるた
め、鉛を含有するはんだ材料の代替として、鉛を含まな
いはんだ材料、いわゆる「鉛フリーはんだ材料」が工業
規模で使用され始めている。

【０００９】しかし、単にＳｎ−Ｐｂ系はんだ材料を鉛
フリーはんだ材料に代えて、従来の方法および装置を用
いてフローはんだ付けを行うと、いわゆる「赤目（また
は濡れ上がり不足）」や「ブリッジ」などの発生率が、
Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料の場合に比べて増加するという
問題があり、鉛フリーはんだ材料を用いる場合に従来の
フローはんだ付け方法および装置をそのまま利用するこ
とは適当でない。

【００１０】本発明は上記の従来の課題を解決すべくな
されたものであり、本発明の目的は、はんだ材料を用い
て電子部品を基板に実装するためのフローはんだ付け方
法であって、はんだ材料として鉛フリーはんだ材料を用
いる場合に適した方法および該方法を実施するための装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鉛フリー
はんだ材料の融点がＳｎ−Ｐｂ系はんだ材料に比べて高
いことが、上記のような問題をもたらす１つの要因とな
っていることを見出した。更に、本発明者らは、鉛フリ
ーはんだ材料が、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料よりも一般的
に高い融点を有するのに対して、鉛フリーはんだ材料を
用いるフローはんだ付けの作業温度が、従来のＳｎ−Ｐ
ｂ系はんだ材料を用いる場合の作業温度に比べて、これ
らはんだ材料の融点の差に対応する温度程には上昇して
いないことに気付いた。一般的な鉛フリーはんだ材料の
融点は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料では約２２０℃であ
り、Ｓｎ−Ｃｕ系材料では約２２７℃であり、これらの
融点は、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ材料の融点である１８３
℃よりも３０〜４０℃程度高い。これに対して、鉛フリ
ーはんだ材料を用いるフローはんだ付けの作業温度（１
つの指標として、ここでははんだ槽における溶融したは
んだ材料の液温とする）は、約２５０〜２５５℃であ
り、従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだ材料の作業温度である約
２３５〜２４５℃に比べて約１０〜１５℃程度しか上昇
していない。

【００１２】溶融した金属材料の濡れ性は、概略的に
は、その融点を基準とする温度差（即ち、実際の温度か
ら融点を差し引いた温度）に依存し、この温度差が小さ
い程、濡れ性が低くなると考えられる。この事実に基づ
けば、作業温度から融点を差し引いた温度差は、鉛フリ
ーはんだ材料の場合の方が、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料の
場合よりも小さいため、鉛フリーはんだ材料の濡れ性の
方が、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料の濡れ性よりも低くなっ
ていると考えられる。ところで、はんだ材料の実際の温
度は、はんだ材料が置かれる状況によって変化し、はん
だ槽内における溶融状態にて最も高く、その後、はんだ
噴流の形態で、より低温の基板と接触して基板を通じて
熱を奪わることにより低下する。このような温度低下
は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用いる場合には問題にな
らない程度であるのに対して、鉛フリーはんだ材料を用
いる場合にはその濡れ性に顕著に影響すると考えられ、
鉛フリーはんだ材料がスルーホールとリードとの間の環
状空間を十分に濡れ上がることを阻害し、これにより、
いわゆる「赤目」などの発生を招き得る。

【００１３】また、鉛フリーはんだ材料を用いる場合、
１次噴流により供給されて基板に付着した溶融状態のは
んだ材料は、２次噴流により新たなはんだ材料が基板に
供給されるまでの間に、基板を通じて、また周辺雰囲気
により、その熱を奪われて部分的に凝固すると考えられ
る。このような現象は、融点が比較的低いＳｎ−Ｐｂ系
はんだ材料を用いる場合には問題にならなかったが、融
点が高い鉛フリーはんだ材料では、基板が１次噴流を離
れてから２次噴流と接触する間のわずかな温度低下にも
敏感に反応し、凝固を開始すると考えられる。このよう
にして、１次噴流を離れてから２次噴流と接触するまで
の間に凝固したはんだ材料を２次噴流により再び溶融さ
せる必要があるが、２次噴流によるはんだ材料の最溶融
が十分でないと、いわゆる「ブリッジ」などの発生を招
き得る。

【００１４】以上のように、鉛フリーはんだ材料を用い
てフローはんだ付けを行う際に発生する濡れ上がり不足
やブリッジなどの問題は、高い融点を有するはんだ材料
が、フローはんだ付けの際に、特にはんだ材料供給工程
において基板を通じてその熱を奪われ、供給されたはん
だ材料の温度が低下することに一要因があると考えられ
る。従って、フローはんだ付け方法のはんだ材料供給工
程において、基板温度をより高温にすることによって、
濡れ上がり不足やブリッジなどの発生率を減少させるこ
とが可能になると考えられる。しかしながら、従来の装
置を用いて作業温度を更に上昇させることは、基板や部
品の耐熱温度の制約のために出来ない。このような知見
に基づいて、本発明者らは、フローはんだ付け方法のは
んだ材料供給工程において、より詳細には、はんだ材料
供給工程の初期および／またはその間中に亘って、基板
温度をより高温にし得るように改良されたフローはんだ
付け方法およびそのための装置を得るに至った。このよ
うなフローはんだ付け方法および／または装置によれ
ば、フローはんだ付けによる濡れ上がり不足やブリッジ
などの発生率を、従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用い
る場合に劣らない程度に維持することが可能となった。
具体的には、本発明により以下のようなフローはんだ付
け方法および装置が提供される。

【００１５】本発明の１つの要旨においては、はんだ材
料を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け
方法であって：電子部品が配置されて搬送される基板の
下方に位置するプリヒーターと、基板の上方を覆う加熱
用カバーとを用いて基板を予め加熱するプリヒート工程
と；基板の下面に、溶融したはんだ材料を１次噴流およ
び２次噴流の形態で順次接触させることによって基板に
はんだ材料を供給するはんだ材料供給工程とを含む方法
が提供される。尚、本明細書において、はんだ材料供給
工程に先立って基板を予め加熱する手段であって、従来
と同様に基板の下方に位置し、基板を下方から加熱する
手段をプリヒーターと呼ぶものとする。

【００１６】本発明の別の要旨によれば、はんだ材料を
用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け装置
であって：電子部品が配置されて搬送される基板の下方
に位置するプリヒーターと；プリヒーターの上方に、基
板の上方を覆うように位置する加熱用カバーと；基板の
搬送方向においてプリヒーターの下流に位置し、基板の
下面に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２次噴流
の形態で順次接触させることによって基板にはんだ材料
を供給するはんだ材料供給手段とを備える装置が提供さ
れる。

【００１７】従来、はんだ材料供給工程に先立つプリヒ
ート工程において、図１１および図１２に示すように、
基板７１の下方に位置する遠赤外線ヒーターなどのプリ
ヒーター６３による基板７１の加熱は、基板７１が搬送
されて通過する基板の搬送空間のうち、プリヒーター６
３の上方に位置する空間（これは、溝構造体７６の内側
の空間でもあり、以下、予熱空間とも言う）が、溝構造
体７６の外側の空間と隔離されずに一体化した状態で実
施されていた。基板７１は、予熱空間の雰囲気ガスがプ
リヒーター６３により加熱されて形成された予熱雰囲気
ガスに曝されるが、このような従来方法では、予熱雰囲
気ガスの熱は、溝構造体７６の外側の空間にあるより低
温の雰囲気ガスへ逃げて、散逸していた。

【００１８】これに対して、本発明の上記方法または装
置では、基板（または基板の搬送空間）の下方に位置す
るプリヒーターと、基板の上方を覆う（または基板の搬
送空間の上部を閉じる）加熱用カバーとを用いているの
で、プリヒーターと加熱用カバーとによって挟まれた予
熱空間の予熱雰囲気ガスは、予熱空間の外部のより低温
の雰囲気ガスから隔離され、予熱雰囲気ガスの熱の散逸
が低減され、熱効率を向上させることができる。従っ
て、本発明の上記方法または装置によれば、熱供給量を
従来と同等とした場合であっても、より高い熱効率によ
って、基板をより高温に加熱することができる。更に、
本発明の上記方法または装置では、プリヒーターを用い
て基板を下方から加熱するだけでなく、発熱機能を有す
る加熱用カバー（または発熱カバー）を用いて基板を上
方からも加熱しているので、プリヒーターのみを用いる
従来方法よりも基板を更に高温に加熱することが可能と
なる。これらの結果、プリヒート工程にて基板を従来よ
り高い温度に加熱し、このより高温の基板を続くはんだ
材料供給工程へと移すことができ、はんだ材料供給工程
の初期における基板の温度をより高温にすることが可能
となる。

【００１９】尚、上記加熱用カバーは、基板の温度を積
極的に上昇させるものであることが好ましいが、それが
存在しない場合と比較して基板の温度低下を抑制し得る
程度に熱を発するものであってもよく、また、発熱機能
を有する発熱体とカバー本体とが一体不可分でなくても
よい。好ましくは、上記加熱用カバー（より詳細には加
熱用カバーを構成する発熱体）は複数のセクションから
成り、加熱用カバーからの加熱がセクション毎に制御さ
れる。

【００２０】好ましい態様においては、上記加熱用カバ
ーは、プリヒーターの上方においてだけでなく、はんだ
材料供給手段の上方においても基板の上方を覆うように
延在する。従来、図１１に示すように、基板７１の搬送
空間のうち、はんだ材料供給手段６６（より詳細にはは
んだ槽６５のはんだ材料６４）の上方に位置する空間
（以下、はんだ材料供給空間とも言う）はカバーで覆わ
れず、周囲の空間と一体化していたため、溶融したはん
だ材料などからの加熱により得た熱が、周囲の空間のよ
り低温の雰囲気ガスへと逃げて、散逸していた。しか
し、本発明のこの態様のように、プリヒーターおよびは
んだ材料供給手段の双方の上方に亘って延在する加熱用
カバーを設けることにより、予熱空間の予熱雰囲気ガス
だけでなく、はんだ材料供給手段（より詳細にははんだ
槽のはんだ材料）と加熱用カバーとによって挟まれるは
んだ材料供給空間の雰囲気ガスも同様に、より低温の、
その周囲の雰囲気ガスから隔離することができる。これ
によりはんだ材料供給空間の熱の散逸をも低減し、よっ
て、熱効率を更に向上させて、基板温度をより高温にす
ることが可能となる。この場合、加熱用カバーは、基板
をプリヒート工程（または予熱空間）において加熱する
だけでなく、はんだ材料供給工程（またははんだ材料供
給空間）においても加熱する（基板の温度低下の抑制を
含む）ことが好ましい。

【００２１】好ましい態様においては、本発明の装置
は、加熱用カバーとプリヒーターとによって挟まれた予
熱空間の予熱雰囲気ガスを強制的に対流させる強制対流
発生手段を更に備える。本発明のこの態様によれば、プ
リヒーターおよび加熱用カバーにより加熱された予熱雰
囲気ガスを、予熱空間内で強制的に対流させているの
で、予熱雰囲気ガスの温度を均一にし、予熱空間全体と
しての熱効率を更に向上させることができ、基板温度を
更に高くすることが可能となる。

【００２２】強制対流発生手段には、例えばファンまた
は気体の吹出し手段を用い得る。ファンは、予熱雰囲気
ガスを予熱空間内で循環させることができる。また、気
体の吹出し手段には、例えば約２００〜４００℃の空
気、好ましくは窒素などの気体を吹き出して予熱空間内
に供給するコンプレッサなどを用いることができ、この
とき、予熱空間の雰囲気ガスを同時に吸引することが好
ましい。

【００２３】本発明のもう１つの要旨においては、はん
だ材料を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ
付け方法であって：電子部品が配置されて搬送される基
板を、基板の下方に位置するプリヒーターを用いて予め
加熱するプリヒート工程と；予め加熱された基板の下面
に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２次噴流の形
態で順次接触させることによって基板にはんだ材料を供
給するはんだ材料供給工程であって、プリヒート工程で
予め加熱された後、１次噴流と接触するまでの間の基板
の温度低下を３℃以下とする工程とを含む方法が提供さ
れる。

【００２４】本発明の別の要旨においては、はんだ材料
を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け装
置であって：電子部品が配置されて搬送される基板の下
方に位置するプリヒーターと；基板の搬送方向において
プリヒーターの下流に位置し、基板の下面に、はんだ槽
に収容された溶融したはんだ材料を１次噴流および２次
噴流の形態で順次接触させることによって基板にはんだ
材料を供給するはんだ材料供給手段であって、プリヒー
ターとはんだ槽との間にある隙間の幅が、２０〜６０ｍ
ｍとなるように配置されたはんだ材料供給手段とを備え
る装置が提供される。

【００２５】尚、本明細書を通じて、基板の温度は、基
板の下面の温度、より詳細には基板の下面側に位置する
ランド表面の温度を言うものであり、例えば基板の下面
側に位置するランドに熱電対を接触させ（例えば貼り付
けて）、この熱電対から得られるデータをペンレコーダ
で記録することによって測定でき、この測定データに基
づいて基板の温度低下が解る。

【００２６】基板がプリヒート工程でプリヒーターによ
り（ならびに、場合によっては上記のような加熱用カバ
ーにより）加熱された後（即ち、基板がプリヒーターの
下流側端部の上方の位置を通過した後）、はんだ材料供
給工程ではんだ材料供給手段により１次噴流と接触する
までの間の基板の温度低下は、従来の方法では約５〜２
０℃となっていたが、本発明の上記方法よれば約３℃以
下、好ましくは約２℃以下とされる。このように、１次
噴流と接触するまでの間の基板の温度低下を減少させる
ことによって、はんだ材料供給工程の初期における基板
の温度をより高くすることができる。

【００２７】具体的には、例えば、本発明の上記装置の
ように、基板を下方から予め加熱するプリヒーターと、
溶融したはんだ材料を収容し、基板の下面に接触する１
次噴流および２次噴流を形成するはんだ槽との間の隙間
の幅を、２０〜６０ｍｍとすることによって、基板の温
度低下を約３℃以下とすることができる。従来、プリヒ
ーターとはんだ槽との間の隙間の幅は約１００ｍｍとさ
れていたのに対し、本発明のこの態様では該隙間を従来
よりも小さくしているので、該隙間を通過するのに要す
る時間を短縮化でき、基板が該隙間の上方を搬送される
際の基板の温度低下を減少させ、よって、はんだ材料供
給工程の初期における基板の温度を高くすることができ
る。尚、ショート防止のために、約２０ｍｍ以上の幅の
隙間を確保することが必要である。

【００２８】好ましい態様においては、本発明の上記装
置には、プリヒーターとはんだ槽との間の隙間を通過す
る雰囲気ガスの流れを遮るように、該隙間を閉止する閉
止手段を更に備える。従来の装置では、通常、上記のよ
うにショート防止のためにプリヒーターとはんだ槽との
間に隙間が設けられ、また、フラックスの蒸発により発
生する煙の除去のために、基板が搬送されて通過する空
間（以下、単に「搬送空間」とも言う）の雰囲気ガスを
基板の上方から排気ダクトを通して吸引しているため、
プリヒーターとはんだ槽との間の隙間を、基板の搬送空
間の雰囲気ガスよりも低温の雰囲気ガスが、この隙間の
下方から上方に向かって流れ、隙間の上方に位置する基
板の搬送空間に入っていた。その結果、基板の下面と接
触して基板から熱を奪うことによって直接的に、あるい
はその上流の予熱空間および／または下流のはんだ材料
供給空間の雰囲気ガスの熱を奪うことによって間接的
に、基板の温度を低下させていた。しかし、本発明のこ
の態様によれば、該隙間を閉止する閉止手段によってこ
のようなより低温の雰囲気ガスの流れを遮っているの
で、基板が該隙間の上方の空間を通過する際の基板の温
度低下を更に減少させ、よって、はんだ材料供給工程の
初期における基板の温度を高くすることができる。

【００２９】本発明の更にもう１つの要旨においては、
はんだ材料を用いて電子部品を基板に実装するフローは
んだ付け方法であって：電子部品が配置されて搬送され
る基板を、基板の下方に位置するプリヒーターを用いて
予め加熱するプリヒート工程と；基板の下面に、溶融し
たはんだ材料を１次噴流および２次噴流の形態で順次接
触させることによって基板にはんだ材料を供給するはん
だ材料供給工程であって、溶融したはんだ材料の上方の
空間の雰囲気ガスを、基板の搬送方向において該雰囲気
ガスより下流にあり、該雰囲気ガスよりも低温のガスか
ら熱的に遮断する工程とを含む方法が提供される。

【００３０】本発明の別の要旨においては、はんだ材料
を用いて電子部品を基板に実装するフローはんだ付け装
置であって：電子部品が配置されて搬送される基板の下
方に位置するプリヒーターと；基板の搬送方向において
プリヒーターの下流に位置し、基板の下面に、溶融した
はんだ材料を１次噴流および２次噴流の形態で順次接触
させることによって基板にはんだ材料を供給するはんだ
材料供給手段と；はんだ材料供給手段の上方の空間の雰
囲気ガスを、基板の搬送方向において該雰囲気ガスより
下流にあり、該雰囲気ガスよりも低温のガスから熱的に
遮断する遮断手段とを含む装置が提供される。

【００３１】通常、はんだ材料供給空間の雰囲気ガス
は、はんだ材料供給工程において使用される高温のはん
だ材料（およびプリヒート工程において使用されるプリ
ヒーター）によって加熱されて、温度が上昇している
が、本発明の上記方法または装置によれば、このような
はんだ材料供給空間の比較的温度の高い雰囲気ガスを、
基板の搬送方向においてはんだ材料供給空間よりも下流
に位置する空間の雰囲気ガスであって、はんだ材料供給
空間の雰囲気ガスよりも低温の雰囲気ガスから熱的に遮
断するので、はんだ材料供給空間の雰囲気ガスの熱の散
逸が効果的に低減される。これにより、はんだ材料供給
工程の間において、基板をより高温の雰囲気ガスに曝す
ことができ、基板の温度をより高くすることが可能とな
る。

【００３２】好ましい態様においては、上記遮断手段
は、エアカーテンまたはメカニカルシャッターである。

【００３３】エアカーテンは、基板の搬送空間（または
搬送ライン）を横切るように気体（好ましくは高温の気
体）を流すことによって形成され、この気体には、例え
ば、空気または窒素ガスなどを用い得るが、窒素ガスが
好ましい。窒素ガスは、基板に形成されたランドおよび
／またははんだ材料の酸化を招くことがなく、はんだ材
料の濡れ性を更に向上させることができるという利点を
有する。

【００３４】また、メカニカルシャッターは、例えばス
テンレスまたはゴムなどの耐熱性の材料からなるシャッ
ターを開閉可能に機械的に操作できるものを用い得る。
このシャッターは、例えば、基板が搬送されて、閉じて
いるシャッターに近づいたときに開き、シャッターを通
過した後に再び閉じるように制御され得る。

【００３５】上述したような本発明の種々の方法および
装置は、単独で用いても上記のような効果を奏し得る
が、はんだ材料供給工程において更に高い基板温度を得
るために、これらを組み合わせ用いることが好ましい。
これらの組み合わせは、任意に選択可能である。

【００３６】また、上述の本発明の方法（本発明の方法
の任意の組み合わせを含む）の好ましい態様において
は、１次噴流を離れてから２次噴流と接触するまでの間
の基板の温度低下を５０℃以下とし、より好ましくは３
０℃以下とする。本明細書において、「１次噴流を離れ
てから２次噴流と接触するまでの間」とは、１次噴流と
接触した基板が１次噴流を離れる時から２次噴流と接触
する直前までの間を言うものとする。このような態様
は、具体的には、例えば上述の本発明の装置（本発明の
装置の任意の組み合わせを含む）におけるはんだ材料供
給手段を、基板と接触する１次噴流と２次噴流との間の
距離を６０ｍｍ以下、好ましくは約３０〜５０ｍｍ、よ
り好ましくは約４０ｍｍとするように構成した装置を用
いて実施することができる。本明細書において、「１次
噴流と２次噴流との間の距離」とは、１次噴流と接触す
る基板が１次噴流を離れる箇所から、２次噴流に接触す
る箇所までの距離（図９のｄ’の相当する）を言うもの
とする。このように１次噴流と２次噴流との間の距離を
６０ｍｍ以下とすることは、例えば、本出願人による特
願２０００−２９２２７１号に記載されている。このよ
うな本発明の方法／装置において、更に、１次噴流の上
方に位置する基板の上面に高温の気体、好ましくは約２
００〜４００℃の温度を有する気体を吹き付けるように
してもよい。

【００３７】これら本発明の方法および装置はいずれ
も、はんだ材料として、例えば、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−
Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、お
よびＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系などの鉛フリーはんだ材
料を使用する場合に特に適するが、本発明はこれに限定
されず、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料などの鉛を含むはんだ
材料を使用してもよい。

【００３８】本発明に利用可能な基板には、例えば、紙
フェノール系材料、ガラスエポキシ系材料、ポリイミド
フィルム系材料、およびセラミック系材料などからなる
基板が用いられ得る。また、基板に接合される電子部品
は、挿入部品（例えば半導体、コンデンサ、抵抗、コイ
ル、コネクタなど）および／または基板の裏面に配置さ
れる表面実装部品（例えば半導体、コンデンサ、抵抗、
コイルなど）であってよい。しかし、これらは単なる例
示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３９】本発明のフローはんだ付け方法はフラック
ス供給手段を用いるフラックス塗布工程を含み、また、
本発明のフローはんだ付け装置はフラックス供給手段を
含むことが好ましい。このようなフラックス供給手段と
しては、泡状のフラックスを基板と接触させる発泡式の
フラックス供給手段（例えば発泡フラクサー）、ならび
に霧状のフラックスを基板に吹き付けるスプレー式のフ
ラックス供給手段（例えばスプレーフラクサー）を単独
で、あるいは組み合わせて用い得る。このフラックス供
給手段は、フローはんだ付け装置に一体的に組み込まれ
て構成されていても、フローはんだ付け装置と別個に構
成されていてもよい。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の種々の実施形態に
ついて図面を参照しながら説明するが、従来のフローは
んだ付け方法および装置と異なる点を中心に説明するも
のとする。

【００４１】（実施形態１）図１に示す本実施形態のフ
ローはんだ付け装置２０は、図１１および図１２を参照
して説明した従来のフローはんだ付け装置６０と同様の
構成を有するが、プリヒーター３およびはんだ材料供給
手段６の上方において、基板１１の上方を覆う（または
予熱空間およびはんだ材料供給空間の上部を閉じる）よ
うに延在して設けられた加熱用カバー１０を更に備える
点で従来のものと相違する。以下、このようなフローは
んだ付け装置２０を用いて、電子部品を基板に実装する
フローはんだ付け方法について説明する。

【００４２】まず、従来と同様に、電子部品が所定の位
置に適切に配置された基板の下面に、例えば発泡式また
はスプレー式のフラクサーを用いてフラックス（図示せ
ず）を塗布し、この基板１１を入口部１から装置２０に
供給し、入口部１から出口部９に向かう搬送ライン（図
１に点線にて示す）に沿って矢印２の方向に機械的に搬
送する。基板１１の搬送についても、従来と同様にして
行われるが、概略的には、図２に示すように、搬送爪１
２ａおよび１２ｂにより基板１１を保持し、搬送爪１２
ａおよび１２ｂと各々連結されたチェーン１４ａおよび
１４ｂをコンベアフレーム１３ａおよび１３ｂの周りを
回転させることにより基板１１を搬送する。基板１１の
幅に応じて、搬送爪１２ａおよび１２ｂ間の幅をスライ
ド調整できるように、一方のコンベアフレーム１３ａを
固定された基準側コンベアフレームとし、他方のコンベ
アフレーム１３ｂを、基板１１の搬送方向２に垂直で、
固定コンベアフレーム１３ａと平行な方向に（即ち、図
２（ａ）の紙面内で左右に）スライド可能な幅調整側コ
ンベアフレームとすることが好ましい。

【００４３】尚、上記フラクサーはフローはんだ付け装
置２０の内部に一体的に構成されていてもよく、この場
合には、フラックスが塗布されていない基板１１を入口
部１から装置２０内に入れて搬送しながら、以下のプリ
ヒート工程に先立って、プリヒーター３の上流にて基板
１１の下面にフラックスを塗布する。

【００４４】その後、基板１１がプリヒーター３の上方
に搬送されると、プリヒート工程として、基板１１の上
方を覆う加熱用カバー１０と、基板１１の下方に位置す
るプリヒーター３とを用いて、基板１１をそれぞれ上方
および下方から予め（またははんだ材料供給に先立っ
て）加熱する。このような加熱用カバー１０をプリヒー
ター３と共に用いることにより、加熱用カバー１０とプ
リヒーター３とによって挟まれた予熱空間の予熱雰囲気
ガスの熱の散逸が低減されて、フローはんだ付け装置２
０の熱効率を向上させ得ると共に、基板１１を下方だけ
でなく上方からも加熱（基板の温度低下の抑制を含む）
でき、よって、基板１１を従来よりも高温に加熱するこ
とができる。その後、このようにより高温に加熱された
基板１１は、はんだ材料供給手段６の上方に搬送される
が、このはんだ材料供給手段６を用いるはんだ材料供給
工程の初期、より詳細には基板１１と１次噴流７との接
触時において、基板１１の温度が従来よりも高温となる
ことが理解されよう。

【００４５】ここで、上記加熱用カバー１０は、基板１
１が搬送ライン（図１に点線にて示す）に沿って通過す
る搬送空間のうち、プリヒーター３の上方に位置する予
熱空間の上部を閉じる（または覆う）ように構成されて
いればよいが、本実施形態のように、はんだ材料供給手
段６の上方に位置するはんだ材料供給空間の上部をも閉
じるように、プリヒーター３およびはんだ材料供給手段
６の上方に延在して設けることが、熱効率を更に向上さ
せ得るために好ましい。

【００４６】このような加熱用カバー１０は、例えば、
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、半円筒形状を有
するガラスなどの、十分な耐熱性を有する透明な部材か
ら成るカバー本体１０ａに、熱線ヒーターなどの発熱体
１０ｂを設けて構成されることが好ましい。カバー本体
１０ａに透明な部材を用いることによって、装置内部を
外部から目視により監視することが可能となる。基板１
１は、上述のように搬送爪１２ａおよび１２ｂに保持さ
れて搬送されるが、これら搬送爪１２ａおよび１２ｂか
ら脱落する可能性があり、特に、基板１１がプリヒータ
ー３の上に脱落すると火災が発生する危険性がある。し
かし、本実施形態のように、カバー本体１０ａに透明な
部材を用いれば、基板１１の脱落などの異常事態の早期
発見が可能となり、火災などの発生を未然に防ぐことが
できる。また、加熱用カバー１０は、フローはんだ付け
装置２０のメンテナンスが容易に行えるように、図２
（ａ）の点線にて示すように、固定フレーム１５の近傍
に配置された蝶番により開閉可能であることが好まし
い。このような半円筒形状の加熱用カバー１０に代え
て、図３および図４にそれぞれ示す板状の加熱用カバー
１８および１９を用いてもよいが、この場合、水平に設
けられた加熱用カバー１９（図４）よりも、傾斜させて
設けられた加熱用カバー１８（図３）の方が、透明なカ
バー本体を通して装置内部を監視し易いので好ましい。

【００４７】また、加熱用カバー１０（または発熱体１
０ｂ）は、複数のセクションから成り、発熱体１０ｂの
加熱温度をセクション毎に制御できるようにすることが
好ましい。また、プリヒーター３も、セクション毎に加
熱温度を制御し得るようにセクション分割されているこ
とが好ましい。このような構成によれば、基板１１の加
熱を搬送ライン上の位置によって調整することができ、
基板が急速に加熱されることを回避できるなど、所望の
基板温度プロファイルを得ることができる。

【００４８】このような加熱用カバー１０およびプリヒ
ーター３を用いるプリヒート工程において、基板１１
は、図２（ａ）に示すような、プリヒーター１０が配置
された溝構造体１６と該加熱用カバー１０とで形成され
るトンネル構造の内部を矢印２の方向（即ち、図２
（ａ）の紙面に垂直な方向であって、紙面の裏から表に
向かう方向）に搬送される。好ましくは、このトンネル
構造内には、加熱用カバー１０とプリヒーター１０とに
によって挟まれる予熱空間の雰囲気ガスを強制的に対流
させる強制対流発生手段として、ファン１７が備えられ
る。予熱空間の雰囲気ガスは、加熱用カバー１０および
プリヒーター３によって加熱されて温度が上昇してお
り、上記のようなファン１７を用いて予熱空間の温度が
上昇した雰囲気ガスをトンネル構造内にて強制的に対流
させた状態でプリヒート工程を実施すれば、フローはん
だ付け装置２０の熱効率を更に向上させることが可能と
なり、続くはんだ材料供給工程へより高い基板温度にて
基板を移すことができる。尚、ファン１７の位置、数、
および風量などは、フローはんだ付け装置に応じて適切
に調節され得ることは当業者に容易に理解されよう。ま
た、ファン１７に代えて、コンプレッサエアを強制対流
発生手段として用いて、ファン１７の位置にコンプレッ
サエアの吹出し部を設けて気体をトンネル構造内に吹き
出させるようにしてもよい。

【００４９】以上のようなプリヒート工程によって、従
来よりも高い温度に予め加熱された基板１１は、続い
て、図１に示すはんだ材料供給手段６の上方に搬送さ
れ、はんだ材料供給工程が実施される。この工程は従来
と同様であり得るが、具体的には、基板１１の下面に、
はんだ槽５内の溶融したはんだ材料４を１次噴流７およ
び２次噴流８の形態で順次接触させることによって実施
される。その後、はんだ材料供給工程を経た基板１１が
出口部９から取り出され、これにより、フローはんだ付
け方法によって電子部品が基板１１に実装された電子回
路基板が得られる。

【００５０】基板１１は、上述のプリヒート工程におい
て従来よりも高温に加熱されているので、上記はんだ材
料供給工程の初期においても、より詳細には１次噴流７
と基板１１とが接触する際にも、基板１１の温度は従来
よりも高くなる。よって、はんだ材料として鉛フリーは
んだ材料を用いる場合でも、基板に供給されて付着した
はんだ材料の温度低下を従来よりも減少させることがで
きるので、はんだ材料の濡れ性を十分に高く維持でき、
また、１次噴流により基板に付着したはんだ材料が、２
次噴流と接触するまでの間に部分的に固化することが回
避され得る。これにより、濡れ上がり不足やブリッジな
どの発生率を効果的に低減することが可能となる。従っ
て、本実施形態により得られた電子回路基板は、従来の
方法および装置を用いて得られたものに比べて、はんだ
材料として鉛フリーはんだ材料を用いた場合における、
濡れ上がり不足やブリッジなどの発生率を効果的に低減
することができる。

【００５１】（実施形態２）本実施形態のフローはんだ
付け装置は、図１を参照して説明した実施形態１のフロ
ーはんだ付け装置２０において、加熱用カバー１０を設
ける代わりに、プリヒーター３とはんだ槽５とをより近
づけて配置したものである。図１の実施形態では、プリ
ヒーター３とはんだ槽５との間の隙間ｄは、従来と同様
に約７０〜１５０ｍｍであるが、本実施形態のフローは
んだ付け装置では、この隙間ｄを２０〜６０ｍｍとす
る。

【００５２】このような装置を用いる本実施形態のフロ
ーはんだ付け方法では、加熱用カバーで基板の上方を覆
う点を除いて実施形態１とほぼ同様にして（即ち従来の
方法と同様にして）、フラックス塗布工程およびプリヒ
ート工程を経た後、基板は上記のような隙間の上方を搬
送されて、はんだ材料供給工程に付される。このときの
基板下面の温度プロファイルを図５に示す。図５におい
て、縦軸は基板下面の温度（任意単位）であり、横軸は
時間（従って、装置内の搬送ライン上の位置に相当す
る）（任意単位）であり、実線は本実施形態の温度プロ
ファイル、点線は従来のフローはんだ付け方法および装
置を用いる場合の温度プロファイルを示す。図５に実線
にて示すように、本実施形態の温度プロファイルによれ
ば、基板の下面温度は、プリヒート工程にてプリヒート
され、点Ａにてプリヒーター３の下流側端部の上方の位
置から離れた後に低下し、その後点Ｂにて１次噴流と接
触してはんだ材料の溶融温度と実質的に等しい温度まで
急激に上昇し、頂部Ｃにて該温度でほぼ一定に維持され
てから１次噴流と離れて低下し、次いで、点Ｄにて２次
噴流と接触して再びはんだ材料の溶融温度と実質的に等
しい温度まで上昇し、頂部Ｅにて該温度でほぼ一定に維
持されてから２次噴流と離れて低下する。

【００５３】本実施形態において、プリヒート工程で予
め加熱（プリヒート）されてから１次噴流と接触するま
での間の基板の温度低下は、点Ａにおける温度から、点
Ｂにおける温度を差し引いて求められ、この値は、約１
〜２℃となる。具体的には、例えば隙間ｄ＝３０ｍｍと
し、基板の搬送速度を１．２ｍ／分とし、点Ａにおける
温度を約１１０℃とし、はんだ材料の溶融温度（即ち、
頂部ＣおよびＥの温度）を約２５０℃とした場合、点Ｂ
における温度は約１０９℃であり、点ＡＢ間の温度低下
は約１℃となる。このように、本実施形態によれば、プ
リヒート工程で予め加熱されてから１次噴流と接触する
までの間の基板の温度低下を約３℃以下、好ましくは約
２℃以下にすることが可能となる。

【００５４】これに対し、図５に点線にて示す従来の温
度プロファイルでは、プリヒーターとはんだ槽との間の
隙間が本実施形態よりも大きいため、プリヒーターを離
れてから１次噴流と接触するまでに要する時間が長くな
り、よってこの間の基板の温度低下がより大きくなる。
従来方法の場合、この温度低下は、点Ａと実質的に同じ
温度を有する点Ａ’における温度から点Ｂ’における温
度を差し引いて求められ、一般的には、約５〜２０℃で
ある。具体的には、例えば隙間ｄ＝１００ｍｍとし、基
板の搬送速度を１．２ｍ／分とし、点Ａ’における温度
を約１１０℃とし、はんだ材料の溶融温度（即ち、頂部
ＣおよびＥの温度）を約２５０℃とした場合、点Ｂ’に
おける温度は約１００℃であり、点Ａ’Ｂ’間の温度低
下は約１０℃となる。

【００５５】本実施形態の場合、プリヒーターを離れて
から（即ち、プリヒーターの下流側端部の上方の位置を
通過してから）１次噴流と接触するまでの温度低下が従
来の場合よりも小さいため、基板の本体温度も従来の場
合よりも高く維持される。従って、基板の本体温度と、
基板に供給される溶融したはんだ材料との間の温度差が
小さくさり、はんだ材料が基板に供給されて付着した
後、基板を通じて奪われるはんだ材料の熱量が減少する
ため、基板に付着したはんだ材料の温度低下を減少させ
ることが可能となる。

【００５６】以上のように、本実施形態によっても実施
形態１と同様に、はんだ材料として鉛フリーはんだ材料
を用いる場合でも、基板に供給されて付着したはんだ材
料の温度低下を従来よりも減少させることができるの
で、実施形態１と同様の効果を奏し得る。よって、本実
施形態のフローはんだ付け方法および装置もまた、はん
だ材料として上記のような鉛フリーはんだ材料を用いる
場合に適し、濡れ上がり不足やブリッジなどの発生率を
効果的に低減することができる。

【００５７】これに加えて、本実施形態の装置は、図６
に示すように、プリヒーター３とはんだ槽５との間の隙
間を閉止し、該隙間を通過するガスの流れを遮る閉止手
段として、板状部材２１を備えることが好ましい。通
常、はんだ槽５からオーバーフローしたはんだ材料４が
プリヒーター３と接触するために起こるショートの防止
のために、プリヒーターとはんだ槽との間に隙間が設け
られ、また、フラックスの蒸発により発生する煙の除去
のために、基板の搬送空間の雰囲気ガスを搬送空間の上
方から排気ダクトを通して吸引しているが、このような
板状部材２１を設けて隙間を閉止することによって、搬
送空間の外部のより低温のガスが、プリヒーター３とは
んだ槽５との間の隙間を下から上に（図６に点線矢印に
て示す方向に）向かって通過し、搬送空間に流入するこ
とを回避できる。これにより、搬送空間の外部のより低
温のガスの流入による基板の温度低下を減少させ、よっ
て、はんだ材料供給工程の初期における基板温度を更に
高くすることができ、鉛フリーはんだ材料を用いる場合
の濡れ上がり不足やブリッジなどの発生率を効果的に低
減することが可能となる。

【００５８】このような閉止手段は、本実施形態と組み
合わせて用いられることが好ましいが、プリヒーター３
とはんだ槽５との間の隙間を小さくすることなく、上記
のような閉止手段を単独で用いてもよい。この場合に
も、プリヒート工程で予め加熱されてから１次噴流と接
触するまでの間の基板の温度低下を約３℃以下、好まし
くは約２℃以下にでき、よって、はんだ材料供給工程の
初期における基板の温度を従来よりも高くすることがで
き、鉛フリーはんだ材料を用いる場合の濡れ上がり不足
やブリッジなどの発生率を効果的に低減することが可能
となる。

【００５９】上記のような板状部材２１を設ける場合、
該板状部材２１を敷板として利用して、図６および図７
に示すようなはんだ受け箱２２を板状部材２１の上に配
置することが好ましい。図７に示すように、はんだ受け
箱２２は、オーバーフローしたはんだ材料４を受け得る
ように、はんだ槽５の上端部分にガイド２５を備え、ま
た、矢印２６の方向に引き出せることが好ましい。はん
だ材料４が、地震などによりはんだ槽５からオーバーフ
ローすると、はんだ材料４がプリヒーター３と接触して
ショートし、火災が発生する危険性があるが、このよう
なはんだ受け箱２２を設けると、はんだ材料４がプリヒ
ーター３と接触しないので、火災の発生を未然に防ぐこ
とが可能となる。また、はんだ受け箱２２は、日常的に
実施されるはんだ材料のドロスを除去する際にドロスを
入れる容器としても使用でき、ドロス除去の作業性を向
上させ得る。また、図６に示すように、はんだ槽５の上
流側だけでなく、下流側にも同様の構造を有するはんだ
受け箱２４および板状部材２３を設けることが更に好ま
しい。

【００６０】本実施形態の方法／装置は、単独で用いて
も上述のような効果を奏し得るが、実施形態１の方法／
装置と組み合わせて用いることが好ましい。

【００６１】（実施形態３）本実施形態のフローはんだ
付け装置は、図１を参照して説明した実施形態１のフロ
ーはんだ付け装置２０において、加熱用カバー１０を設
ける代わりに、エアカーテン形成手段２７（図８）を設
けたものである。本実施形態においても、このようなフ
ローはんだ付け装置を用いて、加熱用カバーで基板の上
方を覆う点を除いて実施形態１とほぼ同様にして（即ち
従来の方法と同様にして）、フラックス塗布工程、プリ
ヒート工程、およびはんだ材料供給工程を含むフローは
んだ付け方法が実施され得るが、エアカーテン形成手段
２７を用いることにより以下のような相違がある。

【００６２】エアカーテン形成手段２７は、搬送空間の
うち、はんだ材料供給手段６の上方に位置するはんだ材
料供給空間の雰囲気ガスを、基板の搬送方向においては
んだ材料供給空間よりも下流にある空間の雰囲気ガスで
あって、該雰囲気ガスよりも低温の雰囲気ガスから熱的
に遮断する、遮断手段として機能するエアカーテンを提
供するものである。このエアカーテン形成手段２７に
は、例えば、適切な大きさおよび形状を有するスリット
（または穴）が設けられたパイプなどの内孔に、高温
（好ましくは約２００〜４００℃）の気体（好ましくは
窒素ガス）を流し、搬送方向２に搬送される基板の搬送
ライン（図８にて点線にて示す）を横切るように気体を
パイプのスリットから流出させて、エアカーテン２８を
形成している。

【００６３】通常、はんだ材料供給空間の雰囲気ガス
は、プリヒート工程において使用されるプリヒーター３
（実施形態１の場合ではプリヒーター３および加熱用カ
バー１０）およびはんだ材料供給工程において使用され
る高温のはんだ材料４によって加熱されている。一方、
搬送方向２において、はんだ材料供給空間よりも下流に
ある空間の雰囲気ガスは、はんだ材料４などからの熱的
影響が少ないので、はんだ材料供給空間の雰囲気ガスよ
りも温度が低い。従って、はんだ材料供給空間の雰囲気
ガスと、はんだ材料供給空間の下流の空間のより低温の
雰囲気ガスとの温度差により、はんだ材料供給空間の雰
囲気ガスの熱が、より低温の雰囲気ガスへ逃げて、散逸
することになる。

【００６４】しかし、本実施形態のように、はんだ材料
供給空間の雰囲気ガスとその下流の空間のより低温の雰
囲気ガスとの間にエアカーテン２８を設けることによっ
て、はんだ材料供給空間の雰囲気ガスの熱の散逸が効果
的に低減され、はんだ材料供給空間の雰囲気ガスの温度
をより高くすることができる。これにより、はんだ材料
供給空間の雰囲気ガスに曝される基板の温度がより高く
なり、よって、鉛フリーはんだ材料を用いる場合の濡れ
上がり不足やブリッジなどの発生率を効果的に低減する
ことが可能となる。

【００６５】上記のようなエアカーテンなどの遮断手段
は、はんだ材料供給空間において、はんだ材料から成る
２次噴流と接触していた基板が２次噴流から離れる位置
より下流であればよいが、好ましくは該遮断手段が２次
噴流の外形（または表面）に影響を及ぼさない位置に設
けることが好ましい。遮断手段は、例えば、はんだ槽の
下流側端部付近の上方に位置する基板の搬送空間を横切
って設けることができる。

【００６６】また、本実施形態のフローはんだ付け装置
は、搬送方向２においてはんだ材料供給手段６に対して
下流にて基板を冷却する、例えば気体を吹き出すファン
や、液体を噴射または噴霧するスプレーなどの冷却手段
２９を備える場合に特に適する。

【００６７】はんだ材料として鉛フリーはんだ材料を用
いる場合、いわゆる「リフトオフ」の発生が問題となる
が、本出願人による特願２０００−２４９５８８号に示
されるように、このようなリフトオフの発生率を低減す
るためにはんだ材料供給工程の後に基板を積極的に冷却
する冷却工程を実施することが望ましい。この冷却工程
を実施するために、例えばファンやスポットクーラーな
どを用いて、好ましくは低温の気体を基板に吹き付けた
り、スプレーなどを用いて液体を基板に噴霧したりでき
るが、冷却用の気体および／または液体などが存在する
冷却空間（即ち、はんだ材料供給空間の下流に位置し、
基板を冷却するための空間）の雰囲気ガスは、その直ぐ
搬送方向上流に位置するはんだ材料供給空間の雰囲気ガ
スよりも低温であるため、はんだ材料供給空間の雰囲気
ガスの熱を奪って温度を低下させる。はんだ材料供給工
程において、はんだ材料供給空間の雰囲気ガスの温度が
低下すると、はんだ材料供給工程での基板温度も低下し
得る。

【００６８】しかし、本実施形態のように、エアカーテ
ン２８を用いて、はんだ材料供給空間の雰囲気ガスを、
搬送方向２において下流に位置する冷却空間の、より低
温の雰囲気ガスから熱的に遮断すると、上記のような基
板温度の低下を低減することができる。よって、はんだ
材料供給工程の後に基板を冷却する場合において生じ得
る、はんだ材料供給工程での基板温度の低下を低減で
き、鉛フリーはんだ材料を用いる場合の濡れ上がり不足
やブリッジ、リフトオフなどの発生率を低減することが
可能となる。

【００６９】本実施形態の方法／装置は、単独で用いて
も上述のような効果を奏し得るが、実施形態１および／
または実施形態２の方法／装置と組み合わせて用いるこ
とが好ましい。特に、実施形態１〜３の全てを組み合わ
せて用いれば、はんだ材料供給工程における基板温度の
低下を顕著に低減できるのでより好ましい。

【００７０】（実施形態４）本実施形態のフローはんだ
付け装置は、実施形態１〜３の全ての特徴を備え（即
ち、実施形態１のように加熱用カバーが設けられ、実施
形態２のようにプリヒーターとはんだ槽との間にある隙
間の幅を２０〜６０ｍｍとし、実施形態３のようにエア
カーテン形成手段が設けられる）、更に、図９に示すよ
うに、はんだ材料供給手段によって形成される１次噴流
と２次噴流との間の距離ｄ’が、約６０ｍｍ以下、好ま
しくは約３０〜５０ｍｍ、より好ましくは約４０ｍｍで
あるように構成される。尚、図９中、基板が搬送される
搬送ラインを点線にて示す。実施形態１〜３のフローは
んだ付け装置または従来の装置においては、１次噴流と
２次噴流との間の距離ｄ’（より詳細には、図９にて点
線にて示される搬送ラインに沿って搬送される基板が、
接触していた１次噴流を離れる箇所から、２次噴流に接
触する箇所までの距離）は、約８０〜１５０ｍｍである
のに対して、本実施形態のフローはんだ付け装置では、
図９に示すように、２次噴流の流れを決定するガイド３
３の上方部分を、１次噴流７の流れを決定するガイド３
２に近づけて、１次噴流７と２次噴流３１との間の距離
ｄ’が上記のような値となるようにされている。

【００７１】このようなフローはんだ付け装置における
はんだ材料供給工程での基板下面の温度プロファイルを
図１０に示す。図１０の実線は、１次噴流と２次噴流と
の間の距離ｄ’を約６０ｍｍ以下とした本実施形態の温
度プロファイルであり、本実施形態の温度プロファイル
を説明するために、１次噴流と２次噴流との間の距離
ｄ’を従来と同様に約８０〜１５０ｍｍとした場合の温
度プロファイルを図１０に点線にて併せて示す。尚、図
１０は図５に示す温度プロファイルと同様の図であり、
特に説明のない限り図５を参照して行った上述の説明と
同様とする。

【００７２】図１０に示すように、基板の下面温度は、
基板が１次噴流および２次噴流と接触しているときは、
それぞれ頂部ＣおよびＥにてはんだ材料の溶融温度実質
的に等しい温度でほぼ一定に維持されるが、基板が接触
していた１次噴流から離れて、点Ｄにて２次噴流と接触
するまでの間では、はんだ材料との接触が絶たれるため
に基板の下面温度が下降する。図１０に点線にて示すこ
のような点Ｄおよびその後の温度曲線は、本実施形態の
ように１次噴流と２次噴流との間の距離ｄ’を小さくし
て２次噴流を１次噴流に近づけることによって、図１０
に実線にて示すように点Ｄ’’およびこれに続く温度曲
線へとシフトさせることができる。これにより、１次噴
流を離れてから２次噴流と接触するまでの間の基板の温
度低下を効果的に低減することができる。

【００７３】従来の装置および／または方法では、１次
噴流を離れてから２次噴流と接触するまでの間の基板の
温度低下は１００℃以上であったが、特に、本実施形態
のように、実施形態１〜３の特徴および１次噴流と２次
噴流との間の距離を近づけるという特徴を組み合わせる
ことによって、１次噴流を離れてから２次噴流と接触す
るまでの間の基板の温度低下を５０℃以下、好ましくは
３０℃以下とすることが可能となる。

【００７４】従来のように１次噴流を離れてから２次噴
流と接触するまでの間の基板の温度低下が大きいと、特
に鉛フリーはんだ材料を用いる場合、１次噴流によって
基板に付着したはんだ材料が部分的に凝固し、濡れ上が
り不足やブリッジなどの発生を招き得るが、本実施形態
によれば、基板の温度低下を５０℃以下、好ましくは３
０℃以下とすることが可能となるので、特に鉛フリーは
んだ材料を用いる場合に、１次噴流によって基板に付着
したはんだ材料が部分的に凝固することを効果的に低減
することができ、濡れ上がり不足やブリッジなどの発生
率を効果的に低減することができる。

【００７５】以上のように、本実施形態のフローはんだ
付け方法および装置もまた、はんだ材料として上記のよ
うな鉛フリーはんだ材料を用いる場合に適する。尚、本
実施形態においては、実施形態１〜３の特徴および１次
噴流と２次噴流との間の距離を近づけるという特徴の全
てを含めたが、これら４つの特徴の全てを備える必要は
なく、１次噴流と２次噴流との間の距離を近づけるとい
う特徴に実施形態１〜３のいずれか１つまたは２つを適
切に組み合わせても、１次噴流を離れてから２次噴流と
接触するまでの間の基板の温度低下を５０℃以下、好ま
しくは３０℃以下とすることができる。また更に、１次
噴流の上方に位置する基板の上面に高温の気体、好まし
くは約２００〜４００℃の温度を有する気体を吹き付け
るようにしてもよい。

【００７６】また、これら実施形態１〜３およびこれら
の組み合わせならびに実施形態４について、種々の改変
がなされ得ることが当業者に理解されよう。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、はんだ材料を用いて電
子部品を基板に実装するためのフローはんだ付け方法で
あって、はんだ材料として鉛フリーはんだ材料を用いる
場合に適した方法および該方法を実施するための装置が
提供される。このようなフローはんだ付け方法および装
置は、基板をはんだ材料供給工程に付す際に、基板温度
の低下を従来よりも低減して、基板温度を高くでき、よ
って、はんだ材料として鉛フリーはんだ材料を用いる場
合の濡れ上がり不足やブリッジなどの発生率を効果的に
低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１つの実施形態におけるフローはん
だ付け装置の概略断面図である。

【図２】 図２（ａ）は、図１の実施形態の１つの例に
おけるフローはんだ付け装置の、図１のＸ−Ｘ線に沿っ
た断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のフローは
んだ付け装置に備えられる加熱用カバーの斜視図であ
る。

【図３】 図１の実施形態のもう１つの例におけるフロ
ーはんだ付け装置の断面図であって、図１のＸ−Ｘ線に
沿った断面図に相当する図である。

【図４】 図１の実施形態の更にもう１つの例における
フローはんだ付け装置の断面図であって、図１のＸ−Ｘ
線に沿った断面図に相当する図である。

【図５】 本発明のもう１つの実施形態において、プリ
ヒート工程からはんだ材料供給工程に移行する際の基板
下面の温度プロファイルを、従来のフローはんだ付け方
法および装置を用いる場合と比較して示すグラフであ
る。

【図６】 図５の実施形態におけるフローはんだ付け装
置の部分概略断面図である。

【図７】 図６のフローはんだ付け装置に備えられるは
んだ受け箱の近傍の斜視図である。

【図８】 本発明の更にもう１つの実施形態におけるフ
ローはんだ付け装置の部分概略断面図である。

【図９】 本発明の更にもう１つの実施形態におけるフ
ローはんだ付け装置の部分概略断面図である。

【図１０】 図９の実施形態におけるはんだ材料供給工
程での基板下面の温度プロファイルを示すグラフであ
る。

【図１１】 従来のフローはんだ付け装置の概略断面図
である。

【図１２】 図１１のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

１ 入口部 ２ 矢印（搬送方向） ３ プリヒーター ４ はんだ材料 ５ はんだ槽 ６ はんだ材料供給手段 ７ １次噴流 ８ ２次噴流 ９ 出口部 １０、１８、１９ 加熱用カバー １０ａ カバー本体 １０ｂ 熱線ヒーター（発熱体） １１ 基板 １２ａ、１２ｂ 搬送爪 １３ａ 基準側コンベアフレーム １３ｂ 幅調整側コンベアフレーム １４ａ、１４ｂ チェーン １５ 固定フレーム １６ 溝構造体 １７ ファン（強制対流発生手段） ２０ フローはんだ付け装置 ２１、２３ 板状部材 ２２、２４ はんだ受け箱 ２５ ガイド ２６ 矢印（はんだ受け箱の移動方向） ２７ パイプ（エアカーテン形成手段） ２８ エアカーテン ２９ ファン（冷却手段） ３１ ２次噴流 ３２、３３ ガイド

───────────────────────────────────────────────────── 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 31/02 ３１０ Ｂ２３Ｋ 31/02 ３１０Ｈ (72)発明者 日比野 俊治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高野 宏明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 奥地 達夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 椛島 祥之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 前田 幸男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中田 幹也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E080 AA01 AB03 AB05 BA03 BA14 CB04 5E319 AC01 BB01 BB08 CC25 CC58 CD28 CD31 CD32 CD35 GG03 GG05

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実
   装するフローはんだ付け方法であって、 電子部品が配置されて搬送される基板の下方に位置する
   プリヒーターと、基板の上方を覆う加熱用カバーとを用
   いて基板を予め加熱するプリヒート工程と、 基板の下面に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２
   次噴流の形態で順次接触させることによって基板にはん
   だ材料を供給するはんだ材料供給工程とを含む方法。
2. 【請求項２】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実
   装するフローはんだ付け方法であって、 電子部品が配置されて搬送される基板を、基板の下方に
   位置するプリヒーターを用いて予め加熱するプリヒート
   工程と、 予め加熱された基板の下面に、溶融したはんだ材料を１
   次噴流および２次噴流の形態で順次接触させることによ
   って基板にはんだ材料を供給するはんだ材料供給工程で
   あって、プリヒート工程で予め加熱された後、１次噴流
   と接触するまでの間の基板の温度低下を３℃以下とする
   工程とを含む方法。
3. 【請求項３】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実
   装するフローはんだ付け方法であって、 電子部品が配置されて搬送される基板を、基板の下方に
   位置するプリヒーターを用いて予め加熱するプリヒート
   工程と、 基板の下面に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２
   次噴流の形態で順次接触させることによって基板にはん
   だ材料を供給するはんだ材料供給工程であって、溶融し
   たはんだ材料の上方の空間の雰囲気ガスを、基板の搬送
   方向において該雰囲気ガスより下流にあり、該雰囲気ガ
   スよりも低温のガスから熱的に遮断する工程とを含む方
   法。
4. 【請求項４】 プリヒート工程において基板を予め加熱
   するために、基板の上方を覆う加熱用カバーを更に用い
   る、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 はんだ材料供給工程が、プリヒート工程
   で予め加熱された後、１次噴流と接触するまでの間の基
   板の温度低下を３℃以下とすることを含む、請求項１、
   ３および４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 １次噴流を離れてから２次噴流と接触す
   るまでの間の基板の温度低下を５０℃以下とする、請求
   項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 【請求項７】 はんだ材料が、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａ
   ｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、およ
   びＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系からなる群から選択される
   鉛フリーはんだ材料である、請求項１〜６のいずれかに
   記載の方法。
8. 【請求項８】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実
   装するフローはんだ付け装置であって、 電子部品が配置されて搬送される基板の下方に位置する
   プリヒーターと、 プリヒーターの上方に、基板の上方を覆うように位置す
   る加熱用カバーと、 基板の搬送方向においてプリヒーターの下流に位置し、
   基板の下面に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２
   次噴流の形態で順次接触させることによって基板にはん
   だ材料を供給するはんだ材料供給手段とを備える装置。
9. 【請求項９】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に実
   装するフローはんだ付け装置であって、 電子部品が配置されて搬送される基板の下方に位置する
   プリヒーターと、 基板の搬送方向においてプリヒーターの下流に位置し、
   基板の下面に、はんだ槽に収容された溶融したはんだ材
   料を１次噴流および２次噴流の形態で順次接触させるこ
   とによって基板にはんだ材料を供給するはんだ材料供給
   手段であって、プリヒーターとはんだ槽との間にある隙
   間の幅が、２０〜６０ｍｍとなるように配置されたはん
   だ材料供給手段とを備える装置。
10. 【請求項１０】 はんだ材料を用いて電子部品を基板に
    実装するフローはんだ付け装置であって、 電子部品が配置されて搬送される基板の下方に位置する
    プリヒーターと、 基板の搬送方向においてプリヒーターの下流に位置し、
    基板の下面に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２
    次噴流の形態で順次接触させることによって基板にはん
    だ材料を供給するはんだ材料供給手段と、 はんだ材料供給手段の上方の空間の雰囲気ガスを、基板
    の搬送方向において該雰囲気ガスより下流にあり、該雰
    囲気ガスよりも低温のガスから熱的に遮断する遮断手段
    とを含む装置。
11. 【請求項１１】 遮断手段が、エアカーテンまたはメカ
    ニカルシャッターである、請求項１０に記載の装置。
12. 【請求項１２】 プリヒーターの上方に、基板の上方を
    覆うように位置する加熱用カバーを更に備える、請求項
    １０または１１に記載の装置。
13. 【請求項１３】 加熱用カバーが、はんだ材料供給手段
    の上方においても基板の上方を覆うように延在する、請
    求項８または１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】 加熱用カバーが複数のセクションから
    成り、加熱用カバーからの加熱がセクション毎に制御さ
    れる、請求項８、１２および１３のいずれかに記載の装
    置。
15. 【請求項１５】 加熱用カバーとプリヒーターとによっ
    て挟まれた空間の雰囲気ガスを強制的に対流させる強制
    対流発生手段を更に備える、請求項８および１２〜１４
    のいずれかに記載の装置。
16. 【請求項１６】 強制対流発生手段が、ファンまたは気
    体の吹出し手段である、請求項１５に記載の装置。
17. 【請求項１７】 はんだ材料供給手段が、溶融したはん
    だ材料を収容するはんだ槽を備え、プリヒーターとはん
    だ槽との間にある隙間の幅が、２０〜６０ｍｍとなるよ
    うに配置される、請求項８および１０〜１６のいずれか
    に記載の装置。
18. 【請求項１８】 プリヒーターとはんだ槽との間にある
    隙間を閉止して、該隙間を通過するガスの流れを遮る閉
    止手段を更に含む、請求項８または１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】 はんだ材料供給手段が、基板と接触す
    る１次噴流と２次噴流との間の距離を６０ｍｍ以下とす
    るように構成される、請求項８〜１８のいずれかに記載
    の装置。
20. 【請求項２０】 はんだ材料が、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−
    Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、お
    よびＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系からなる群から選択され
    る鉛フリーはんだ材料である、請求項８〜１９のいずれ
    かに記載の装置。