JP2002176250A - 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】 フローはんだ付け方法のはんだ材料供給
工程において、はんだ材料の温度低下を減少させ得るよ
うに、基板の温度を高温に保つようにする。本発明の１
つの要旨においては、電子部品（３）が配置された基板
（１）の下面に、溶融したはんだ材料（６）を１次噴流
（７）および２次噴流として順次接触させることによっ
て、基板（１）にはんだ材料（６）を供給するはんだ材
料供給工程において、１次噴流（７）の上方に位置する
基板（１）の上面に高温の気体（９）を吹き付ける。

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７は、従来のフローはんだ付け装置
の概略断面図である。図８は、図７のフローはんだ付け
装置を用いるフローはんだ付け方法を説明する、基板が
１次噴流の上方に位置するときの基板近傍の拡大図であ
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
６０とは別個に構成され得るが、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７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
７に点線にて示す搬送ラインに沿って）、矢印６２の方
向に実質的に一定速度で機械的に搬送される。入口部６
１から入った基板７１は、まず、遠赤外線ヒーターなど
のプリヒーター６３により加熱される。この加熱による
プリヒート工程は、上記のフラックス塗布工程により基
板７１に塗布されたフラックスのうち、不要な溶剤成分
を気化させて除去し、活性剤成分のみを基板７１に残留
付着させるため、ならびに、基板７１へのはんだ材料６
４の供給に先立って、基板７１を予め加熱して、溶融し
たはんだ材料６４が基板７１と接触する際に起こる基板
７１に対する熱衝撃を緩和する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、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を加熱するように、基
板７１の搬送ラインの下方に配置される。

【０００５】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、図８に示す
ように、基板７１に形成されたスルーホール７２の内壁
を構成するランド部分と、基板７１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７３のリ
ード７４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。続いて、２次噴流６８の形
態のはんだ材料６４と基板７１が接触することにより、
１次噴流６７により基板７１の下面に付着した過剰なは
んだ材料６４が除去される。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７２
の壁面を覆って形成されたランド７５（および電子部品
のリード７４）の表面をはんだ材料で十分に濡らしてス
ルーホール７２にはんだ材料を供給するためのものであ
り、これが不十分であると、スルーホール７２の内壁を
構成するランド部分とリード７４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」（即
ち、基板の上面に位置する同心円状のランド部分がはん
だ材料で覆われずに露出し、一般的に銅から成るランド
の色がそのまま観察される現象であり、「濡れ上がり不
足」（毛管現象によるはんだ材料の上昇が不十分なこと
による、スルーホールへのはんだ材料の供給不足）とも
呼ばれ得る）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基板の下面の領域に付着
した余分な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。

【０００６】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にはんだ付けされ
た電子回路基板が作製される。

【０００７】

【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。

【０００８】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そ
のまま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
用することは必ずしも適当でない。

【０００９】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。

【００１０】

【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３０〜５０℃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。

【００１１】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、溶融状態の金
属材料の実際の温度からその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。このことに基づけば、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れることにより低下
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、１次噴流の形態で供給され
た溶融状態の鉛フリーはんだ材料がスルーホールの内壁
を構成するランド部分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。

【００１２】また、図９に示すように、１次噴流と２次
噴流との間の距離ｄは、一般的には約８０〜１５０ｍｍ
であり、鉛フリーはんだ材料を用いると、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供給されるまで
に基板を通じて、また、周辺雰囲気に、その熱を奪われ
ることにより、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再溶融が十分でない
と、いわゆる「ブリッジ」などの発生を招き得る。

【００１３】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、その融点に対して低下し過ぎることに
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、鉛フリーはんだ材
料の温度低下を減少させることによって、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、はんだ材料の温度低下を減少させ得るよ
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。本発明の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。

【００１４】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次噴流として順次
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において、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２００〜４０
０℃、より好ましくは２２０〜２８０℃の温度を有する
気体を吹き付けることを特徴とする方法が提供される。

【００１５】本発明のこの方法によれば、１次噴流の上
方に位置する基板の上面から高温の気体を吹き付けてい
るので、基板に供給されたはんだ材料が濡れ上がる際の
はんだ材料の温度低下が低減され、また、ある場合では
はんだ材料が均一に加熱されるので、はんだ材料が基板
に形成されたスルーホール内を濡れ上がるのに十分な濡
れ性を確保することができ、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。尚、本明細書
において、１次噴流の上方とは、１次噴流の基板に向か
う流れ方向に対して、１次噴流が基板と接触する領域の
上方を言い、基板の搬送方向を含む断面において、該搬
送方向に対して上流または下流側にずれた領域をも（例
えば２次噴流の上方をも）含むものとする。

【００１６】上記気体は、基板に対して任意の適切な角
度で、例えば基板の真上からまたは斜め上方から基板の
上面に吹き付けられ得るが、１つの好ましい態様におい
ては、基板を搬送する搬送方向を含む断面において、基
板の上面に対して垂直真上方向から−６０〜＋６０度、
好ましくは０〜＋６０度の角度で基板の上面に吹き付け
られる。この場合、スルーホールを濡れ上がって、基板
の上面から突出したはんだ材料の山を、気体の吹付けに
よる風圧によって基板の上面（好ましくはランド）上に
倒すことができ、これにより、はんだ材料が基板の上面
にも濡れ広がり易くなる。

【００１７】尚、本明細書を通じて「角度」の値は、基
板を搬送する搬送方向を含む断面において、基板の上面
に対して垂直真上方向を基準（即ちゼロ度）とし、これ
に対し基板の搬送方向上流側に傾いた角度を「＋」の値
で、他方、基板の搬送方向下流側に傾いた角度を「−」
の値で示すものとする。

【００１８】基板に吹き付ける気体には、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。ま
た、この気体には、基板に吹き付ける前に予め加熱され
た気体を用い得ることが好ましいが、通常の（常温の）
エアを用いてもよい。常温のエアを用いる場合、このエ
アが基板の周囲の加熱雰囲気ガスを巻き込んで基板に吹
き付けられるので、基板には実質的に高温のガスが吹き
付けられることになる。

【００１９】好ましい態様においては、基板の有無をセ
ンサで感知し、１次噴流の上方に基板が位置するときに
気体を吹き付けるように、センサの感知結果に基づいて
気体の吹き付けを制御する。これにより、複数の基板を
間隔を置いて搬送する場合などにおいて、基板に吹き付
ける気体の使用量を減少させ、また、気体の吹き付けに
必要な電力量を削減することができる。

【００２０】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
付け装置であって、電子部品が配置された基板の下面
に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２次噴流とし
て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、１次噴流の上方に位置す
る基板の上面に、好ましくは２００〜４００℃、より好
ましくは２２０〜２８０℃の高温の気体、好ましくは窒
素ガスを吹き付ける吹付け手段とを備えることを特徴と
する装置が提供される。１つの好ましい態様において
は、前記吹き付け手段は、基板を搬送する搬送方向を含
む断面において、基板の上面に対して垂直真上方向から
−６０〜＋６０度、好ましくは０〜＋６０度の角度で前
記気体を基板の上面に吹き付ける。また、この装置は、
基板の有無を感知するセンサと、センサの感知結果に基
づいて、１次噴流の上方に基板が位置するときに気体を
吹き付けるように吹き付け手段を制御するコントローラ
とを更に備える。

【００２１】上記のような本発明の装置は、上記の本発
明の方法の実施に好適に使用され、本発明の方法と同様
の効果を得ることができる。

【００２２】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方法
であって、電子部品が配置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次噴流として順次接触
させることによって、基板にはんだ材料を供給するはん
だ材料供給工程において、１次噴流と２次噴流との間の
距離ｄが６０ｍｍ以下、好ましくは約３０〜５０ｍｍ、
より好ましくは約４０ｍｍとなるように１次噴流および
２次噴流を基板と接触させることを特徴とする方法が提
供される。尚、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
次噴流から離れて、２次噴流に接触するようになるまで
に基板が搬送される距離を言うものとする。

【００２３】従来、１次噴流と２次噴流との間の距離ｄ
は、一般的には約８０〜１５０ｍｍであるが、本発明の
ように、１次噴流と２次噴流とを６０ｍｍ以下に近づけ
ることにより、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減少させること
ができる。これにより、１次噴流により基板に供給され
て、付着した溶融状態のはんだ材料が、２次噴流により
新たなはんだ材料が供給されるまでに凝固することが効
果的に低減され得、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。また、凝固したはんだ
材料を２次噴流により再び溶融させるのための熱エネル
ギーを減少させることができる。

【００２４】また、１次噴流と２次噴流との間の距離を
近づけることに加えて、上述のように高温の気体を基板
に吹き付けたり、はんだ槽の上方に位置する空間の雰囲
気ガスの熱の散逸を減らすように保温したり、プリヒー
ト工程における基板のプリヒートをより効率的に行うこ
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３
０℃以下に減少させることも可能である。尚、本明細書
を通じて、「基板の温度」とは、基板の下面側（または
裏面）に位置するランド表面の温度を言うものとし、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
タを経時的に記録することによって測定できる。

【００２５】好ましい態様においては、上記のような本
発明の方法は、１次噴流と２次噴流との間に滞留するド
ロスをドロス含有物として（即ち、ドロスとはんだ材料
との混合物であるドロス含有物の形態で）、１次噴流と
２次噴流との間から機械的に排出し、より好ましい態様
においては、１次噴流と２次噴流との間から排出された
ドロス含有物に植物性油脂を含む材料を添加し、ドロス
含有物からはんだ材料を少なくとも部分的に分離する。

【００２６】一般的に、溶融したはんだ材料の表面に
は、はんだ材料が酸化することによって生じた酸化物で
あるドロスが浮かんで来る。このドロスは、はんだ付け
部（フィレット）の品質の劣化およびはんだ付け不良を
もたらすため、通常、ドロスとはんだ材料とを含むドロ
ス含有物として定期的に除去している。このようなドロ
スは、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用いる場合よりも、鉛
フリーはんだ材料を用いる場合のほうが大量に発生する
が、本発明のように１次噴流と２次噴流とを従来よりも
近づけると、１次噴流と２次噴流との間にドロスが滞留
し易くなり、場合によっては１次噴流と２次噴流との間
から噴流の頂部に向かってその表面を逆流して基板に付
着し、はんだ付けに悪影響を及ぼす恐れがある。従っ
て、本発明のように１次噴流と２次噴流とを従来よりも
近づける場合には、１次噴流と２次噴流との間に滞留す
るドロスをドロス含有物として、１次噴流と２次噴流と
の間から機械的に排出することが好ましい。このような
機械的（または強制的）排出は、フローはんだ付け方法
の実施と共に連続的に行っても、あるいは、フローはん
だ付け方法の実施の合間に、間欠的に行ってもよい。

【００２７】また、ドロスは、ドロスのみを単独で分離
することが望ましいが、通常は、上述のようにドロスと
はんだ材料との混合物であるドロス含有物の形態で除去
され、有用なはんだ材料がドロスと共に廃棄されること
になる。このようなはんだ材料のロスを低減するため
に、植物性油脂をドロス含有物に添加することによっ
て、ドロス含有物からはんだ材料を少なくとも部分的に
分離し、はんだ材料を回収し得ることが知られている。
ドロス含有物からはんだ材料を分離し得る分離剤である
植物性油脂を含む材料としては、例えば、特開平１１−
２４５０３０号公報および特開２０００−１９００７３
号公報には、糖類、穀類の粒または粉末、豆類の粉末、
種子の粒または粉末、大豆カスの粉末および落花生の殻
の粉末ならびにこれらの組み合わせなどを用い得ること
が記載されている。本発明においても、このような分離
剤をドロス含有物に添加し、ドロス含有物からはんだ材
料を少なくとも部分的に分離して、有用なはんだ材料を
回収することが好ましい。

【００２８】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次噴流として順次接触
させることによって、基板にはんだ材料を供給するはん
だ材料供給手段を備え、基板と接触する１次噴流と２次
噴流との間の距離を６０ｍｍ以下とすることを特徴とす
る装置が提供される。好ましくは、本発明の装置は、１
次噴流と２次噴流との間に滞留するドロスをドロス含有
物として、１次噴流と２次噴流との間から機械的に排出
する排出手段を備え、より好ましくは、ドロス含有物か
らはんだ材料を少なくとも部分的に分離するために、１
次噴流と２次噴流との間から排出されたドロス含有物に
植物性油脂を含む材料を添加する手段を更に備える。

【００２９】上記のような本発明の装置は、上記の本発
明の方法の実施に好適に使用され、本発明の方法と同様
の効果を得ることができる。

【００３０】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系材料、Ｓ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料、Ｓｎ−Ａｇ系材料、Ｓｎ−Ａｇ
−Ｂｉ系材料、およびＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系材料な
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。

【００３１】更に、本発明者らは鋭意努力の結果、鉛フ
リーはんだ材料を用いてフローはんだ付けを実施するの
に好ましい温度プロファイルを見出すに至った。本発明
者らが得た温度プロファイルにおいては、まず、基板の
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）が１２０℃±３０℃（即ち、９０〜１５０
℃）となるように加熱（またはプリヒート）した基板を
１次噴流と接触させる。次いで、基板が１次噴流を離れ
る時から２次噴流と接触し始める時までの間、基板の温
度を２００℃以上に維持する。そして、基板が２次噴流
から離れた時から１０秒後には、基板の温度が１５０℃
±３０℃（即ち、１２０〜１８０℃）となるように基板
を冷却する。

【００３２】このような温度プロファイルは、任意の適
切な方法によって確立してよい。上記のような各段階の
基板の温度範囲は、例えば次のような手法により実現さ
れ得る。まず、１次噴流と接触させる基板の温度は、プ
リーターの温度を調節したり、プリヒート効率を従来の
ものよりも向上させることにより、１２０℃±３０℃の
範囲の温度にされ得る。また、基板が１次噴流を離れる
時から２次噴流と接触し始める時までの間の基板の温度
は、例えば１次噴流と２次噴流との間の距離を従来より
も狭く、例えば約６０ｍｍ以下とすることにより、２０
０℃以上に維持される。また、基板が２次噴流から離れ
た後の基板の温度は、例えば気体、液体またはこれらの
混合物を基板に接触させることにより基板を冷却するノ
ズルやアトマイザーなどの任意の適切な冷却手段により
基板を積極的に冷却することにより、基板が２次噴流か
ら離れた時から１０秒後には、基板の温度が１５０℃±
３０℃とされ得る。

【００３３】フローはんだ付けにおいて、基板の温度プ
ロファイルが、上記のような条件を満たすように維持
し、管理することにより、濡れ上がり不足（または赤目
の発生）、ブリッジの発生、ならびにいわゆる「リフト
オフ」（即ち、基板の上面および／または下面に位置す
るランド部分と接触しているフィレットの端部がランド
から剥がれる現象）の発生を効果的に低減することがで
きる。これについては、後により詳細に説明するものと
する。

【００３４】尚、上述の温度プロファイルは、基板の搬
送速度を、例えば約１〜２ｍ／分（または約１．６〜
３．３ｃｍ／秒）としてフローはんだ付けを実施する場
合に適し、このような速度範囲にて基板を搬送する場合
には、基板が１次噴流を離れる時から２次噴流と接触し
始める時までの間の時間は、例えば３〜５秒であり得
る。基板の搬送速度を上記のような範囲外とする場合に
は、２次噴流から離れる時から「１０秒」後とする時間
は、搬送速度に応じて適宜変更され得ることが、当業者
には容易に理解されよう。

【００３５】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。

【００３６】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。例えば、フラック
スを基板にスプレー式で塗布し、その後に発泡式で塗布
しても、その逆であってもよい。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。

【００３７】

【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し、同
様の点については説明を省略するものとする。

【００３８】（実施形態１）本実施形態のフローはんだ
付け装置は、図７〜９を参照して説明した従来のフロー
はんだ付け装置と同様の構成を有するが、図１に示すよ
うに、溶融したはんだ材料６から成る１次噴流７の上方
に位置する基板１の上面に高温の気体９を吹き付ける吹
き付け手段８を備える点で相違する。この吹き付け手段
８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、パイプに設けられたスリットを通
して気体を流出させて、搬送される基板１の上面に向け
て吹き付けるように構成された手段を用い得る。この吹
き付け手段８は、吹き付け手段８の下方にて搬送される
基板１の搬送方向Ｘ（図中に矢印Ｘにて示す方向）に垂
直な、基板１の幅全体に亘って気体９を一様に吹き付け
ることが好ましい。

【００３９】従来のフローはんだ付け方法における場合
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
を経た基板１が、溶融したはんだ材料を１次噴流および
２次噴流として基板１の下面に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
の上方に搬送され、図１に示すように、基板１のスルー
ホール２が１次噴流７の上方に位置すると、１次噴流７
として供給されたはんだ材料６が、スルーホール２の内
壁を構成するランド５の部分と、電子部品３から引き出
されたリード４との間の環状空間を通って濡れ上がる。
このとき、本実施形態のフローはんだ付け方法では、基
板１に、より詳細には基板１のスルーホール２を覆って
形成されたランド５に、ならびに／あるいはスルーホー
ル２内を濡れ上がって来るはんだ材料６に、高温の気体
９によって熱が供給される。これにより、はんだ材料６
がスルーホール２内を濡れ上がる際に、ランド５および
基板１を通じて奪われる熱量を減少させることができる
ので、はんだ材料６の温度低下を減少でき、よって、は
んだ材料６がスルーホール２内を十分濡れ上がることが
できる。好ましくは、図１に示すように、基板１を搬送
する搬送方向Ｘを含む断面（図１の紙面）において、基
板１の上面（または主面）に対して垂直真上に向かう方
向Ｙ（図中に矢印Ｙにて示す方向）から、角度θ＝−６
０〜＋６０度で傾いた角度（図１には、方向Ｙから搬送
方向Ｘの上流側に傾いたプラスの角度θを示す）で、気
体９を基板１に向かって吹き付けると、スルーホール２
を濡れ上がって、基板１の上面から突出したはんだ材料
６の山（突出部）を、気体９の吹付けによる風圧によっ
てランド５上に倒すことができる。これにより、はんだ
材料６が基板１の上面にあるランド５の表面部分におい
て濡れ広がり易くなる。

【００４０】本実施形態のフローはんだ付け装置は、好
ましくは、基板１の有無を感知するセンサ１０と、セン
サ１０の感知結果に基づいて、１次噴流７の上方に基板
１が位置するときに気体９を吹き付けるように吹き付け
手段８を制御するコントローラ１１とを更に備える。セ
ンサ１０が基板１の有無を感知する位置は、基板１の搬
送速度を考慮して、任意の適切な位置とすることができ
る。本実施形態では、１次噴流７と基板１とが接触し始
める位置の上方にセンサ１０を配置するものとして図示
したが、例えば、装置入口部にセンサを設置して、基板
の搬送速度を考慮して基板が１次噴流の上方に達すると
きに気体を吹き付けるようにすることが好ましい。本実
施形態のフローはんだ付け方法では、このようなセンサ
１０を用いて基板１の有無を感知し、１次噴流７の上方
に基板１が位置するときに気体９を吹き付けるように、
センサ１０の感知結果に基づいて、吹付け手段８からの
気体９の吹き付けをコントローラ１１により制御するこ
とによって、基板１に吹き付ける気体９の使用量を減少
させ、また、気体９の吹き付けに必要な電力量を削減す
ることができる。

【００４１】以上のようにして１次噴流７と接触した基
板１は、その後、従来のフローはんだ付け方法および装
置と同様にして、２次噴流と接触し、フローはんだ付け
装置の出口部から取り出される。これにより、電子部品
がフローはんだ付けされた電子回路基板が作製される。

【００４２】本実施形態のフローはんだ付け方法および
装置は、特に、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。ま
た、この場合、例えば、本出願人による特願２０００−
１６８９０３号および同２０００−１６８９０４号に基
づく優先権を主張する、特願２００１−１７１０４４号
に示されるような、示差熱分析の原理を利用して、所定
の組成を有するはんだ材料の融解特性と、実際にフロー
はんだ付けに使用されるはんだ槽内のはんだ材料の融解
特性とを比較することによって鉛フリーはんだ材料の品
質を評価するセンサなどを用いて、はんだ槽内の鉛フリ
ーはんだ材料の品質を評価し、これを管理することが望
ましい。

【００４３】（実施形態２）本実施形態のフローはんだ
付け装置は、図７〜９を参照して説明した従来のフロー
はんだ付け装置と同様の構成を有するが、図２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
るように構成されている点で相違する。従来のフローは
んだ付け装置においては、図９に示すように、１次噴流
と２次噴流との間の距離ｄは、約８０〜１５０ｍｍであ
ったものを、本実施形態のフローはんだ付け装置では、
図２に示すように、２次噴流１２の流れを決定するガイ
ド１４の上方部分を、１次噴流７の流れを決定するガイ
ド１３に近づけて、１次噴流７と２次噴流１２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。

【００４４】このようなフローはんだ付け装置を用い
て、まず、従来のフローはんだ付け方法における場合と
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１は、上記のはんだ材料供給手段を用いる
はんだ材料供給工程に付される。このときの基板の温度
のプロファイルを図３に示す。図３において、縦軸は基
板の温度（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３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、基板の温度（即
ち、基板の下面の温度、より詳細には基板の下面側に位
置するランド部分の表面の温度）は、プリヒート工程に
てプリヒートされ、点Ｐにてプリヒーターの下流側端部
の上方の位置から離れた後に低下し、その後点Ａ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、１次噴流と接触している間、
頂部Ｂにて該温度でほぼ一定に維持され、その後、１次
噴流と離れることによって低下し、次いで、点Ｃ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Ｄにて該温度でほぼ一定に
維持され、その後２次噴流と離れることによって低下す
る。

【００４５】本実施形態において、１次噴流を離れてか
ら２次噴流と接触するまでの間の基板の温度低下は、頂
部Ｂにおける温度（即ち、はんだ材料の溶融温度と実質
的に等しい温度）から、点Ｃにおける温度を差し引いて
求められる。具体的には、例えば距離ｄ＝４０ｍｍと
し、はんだ材料の溶融温度（即ち、実質的に頂部Ｂおよ
びＤの温度）を約２５０℃とし、よって、頂部Ｂの温度
を約２５０℃とした場合、点Ｃにおける温度は約１６０
℃とでき、温度低下は約９０℃となる。

【００４６】これに対し、図３に点線にて示す従来の温
度プロファイルでは、１次噴流と２次噴流との間の距離
ｄが本実施形態よりも大きいため、１次噴流を離れてか
ら２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、頂部Ｂにおける温度から点
Ｃ’における温度を差し引いて求められる。具体的に
は、例えば距離ｄ＝７０ｍｍとした場合、頂部Ｂの温度
は約２５０℃のとき、点Ｃ’における温度は約１２８℃
となり、温度低下は約１２２℃となる。このように大き
い温度低下が起こると、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。本実施形態によれば、１次噴流と２次噴流
との間の距離を６０ｍｍ以下とすることによって、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
温度低下を減少させ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る。

【００４７】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。また、本実施形態においても、上記に引用し
た特許出願に記載されるセンサなどによって、はんだ槽
内の鉛フリーはんだ材料の品質を評価し、これを管理す
ることが望ましい。

【００４８】更に、本実施形態に実施形態１の特徴を組
み合わせて用い、また、はんだ槽の上方に位置する空間
の雰囲気ガスの熱の散逸を減らすように保温したり、プ
リヒート工程における基板のプリヒートをより効率的に
行うことによって、基板の温度低下を更に低下させ、好
ましくは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下に減少
させることも可能である。

【００４９】（実施形態３）本実施形態のフローはんだ
付け装置は、図２および図３を参照して上述した実施形
態２と同様に１次噴流と２次噴流との間の距離を６０ｍ
ｍ以下とすることに加えて、図４に示すように、１次噴
流用のガイド１３と２次噴流用のガイド１４との間に配
置されたスクリュー１５と、スクリュー１５を回転させ
るモーター１６と、植物性油脂を含有する材料を収容
し、該材料を分離剤１９としてはんだ槽に供給するため
のラインと連結されている容器１７と、容器１７からは
んだ槽への該材料の供給を調節するバルブ１８とを備え
る。スクリュー１５およびモーター１６は、１次噴流と
２次噴流との間に滞留するドロスをドロス含有物とし
て、１次噴流と２次噴流との間から機械的に排出する排
出手段である。また、容器１７およびバルブ１８は、１
次噴流と２次噴流との間から排出されたドロス含有物に
植物性油脂を含む材料を添加する手段である。

【００５０】図４に示すはんだ材料供給手段において
は、１次噴流（図示せず）は、ガイド１３の開口部（例
えば図４に示すような複数の穴）から噴出されて、ガイ
ド１３の表面を流れ落ち、他方、２次噴流（図示せず）
は、ガイド１４の開口部（例えば図４に示すような細長
い開口部）から噴出されて、ガイド１４の表面を流れ落
ちる。本実施形態のように、１次噴流と２次噴流との間
の距離を６０ｍｍ以下とすると、１次噴流と２次噴流と
の間にドロスが従来よりも滞留し易くなるが、モーター
１６によってスクリュー１５を回転させると、滞留して
いるドロスをドロス含有物の形態で送り出して、１次噴
流と２次噴流との間から機械的に排出することができ
る。排出されたドロス含有物に、バルブ１８を通して容
器１７から分離剤（植物性油脂を含む材料）１９を添加
すると、ドロス含有物からはんだ材料を少なくとも部分
的に分離し、ドロス含量が上昇したドロス含有物を除去
することができる。これにより、はんだ材料のロスを低
減することが可能となる。

【００５１】本実施形態においては、１次噴流と２次噴
流との間に滞留するドロスをドロス含有物として機械的
に排出する排出手段として、スクリュー１５およびモー
ター１６を用いたが、これらに代えて、図５に示すよう
に、ガイド１３および１４の間に形成される隙間の断面
に適合した板状部材２０と、板状部材２０をガイド１３
および１４の間で往復運動させるエアシリンダー（また
はモーター）２１とを用いてもよい。エアシリンダー２
１によって板状部材２０を、エアシリンダー２１に対し
て手前から奥に向かって移動させると、１次噴流と２次
噴流との間に滞留するドロスが板状部材２０によって押
し進められて、１次噴流と２次噴流との間から排出され
る。

【００５２】上記のような排出手段は、図４に示す本実
施形態および図５に示す本実施形態の改変例のように、
植物性油脂を含む材料（分離剤）の添加手段と組み合わ
せて用いられることが好ましいが、該排出手段を単独で
用いてもよい。また、ドロス含有物の排出は連続的に実
施しても、あるいは、日常管理の１つとして間欠的に実
施してもよい。更に、本実施形態およびその改変例にお
いても、上記に引用した特許出願に記載されるセンサな
どによって、はんだ槽内の鉛フリーはんだ材料の品質を
評価し、これを管理することが望ましい。

【００５３】（実施形態４）本実施形態は、鉛フリーは
んだ材料を用いるフローはんだ付けにおける基板の温度
プロファイルに関する。より具体的には、図６を参照し
て、まず、基板が１次噴流と接触し始める時間ａ_０の前
に基板の温度が１２０℃±３０℃（即ち、９０〜１５０
℃）となるように予め加熱（またはプリヒート）した基
板を１次噴流と接触させる。次いで、基板が１次噴流を
離れる時間ｂ_１から２次噴流と接触し始める時間ｂ_２ま
での間、基板の温度を２００℃以上に維持する。そし
て、基板が２次噴流から離れる時間ｃ_０を基準として１
０秒後の時間ｃ_１にて基板の温度が１５０℃±３０℃
（即ち、１２０〜１８０℃）となるように基板を冷却す
る。

【００５４】尚、図６に示す温度プロファイルは、図３
に示す温度プロファイルとは横軸である時間軸が逆向き
となっている（即ち、左右が逆である）。また、図６に
実線にて示す温度プロファイルは、基板の温度プロファ
イルの１つの例にすぎす、本発明はこの温度プロファイ
ルに限定されないことに留意されるべきである。

【００５５】上記の温度プロファイルにおける時間
ａ_０、ｂ_１、ｂ_２およびｃ_０は、フローはんだ付け装置
における１次噴流および２次噴流ならびにその上を搬送
される基板相互の位置関係や、基板の搬送速度に依存し
て決定されるが、基板の温度測定により得られた温度プ
ロファイルから、時間ａ_０、ｂ_１、ｂ_２およびｃ_０を決
定することができる。まず、基板が１次噴流と接触し始
める時間ａ_０は、基板の温度プロファイルにおいて、基
板の温度が最初に急激に上昇し始める時として決定され
得る。また、基板が１次噴流から離れる時間ｂ_１は、基
板の温度プロファイルにおいて、上記のようにして決定
された時間ａ_０の後、急激に上昇した基板の温度が横ば
いの温度を示した後、低下し始める時として決定され得
る。また、基板が２次噴流と接触し始める時間ｂ_２は、
基板の温度プロファイルにおいて、上記のようにして決
定された時間ｂ_１の後、低下し続けていた基板の温度が
一転して再び急激に上昇し始める時として決定され得
る。また、基板が２次噴流から離れる時間ｃ_０は、上記
のようにして決定された時間ｂ_２の後、急激に上昇した
基板の温度が横ばいの温度を示した後、低下し始める時
として決定され得る。

【００５６】本実施形態における温度プロファイルは、
基板の搬送速度を、例えば約１〜２ｍ／分（または約
１．６〜３．３ｃｍ／秒）とする場合に適し、このよう
な速度範囲にて基板を搬送する場合には、基板が１次噴
流を離れる時から２次噴流と接触し始める時までの間の
時間は、例えば３〜５秒であり得る。

【００５７】本実施形態における温度プロファイルは、
鉛フリーのはんだ材料を用いてフローはんだ付けする場
合に特に適する。Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用いる従来
の一般的なフローはんだ付けにおける温度プロファイル
を、鉛フリーはんだ材料を用いる場合にそのまま適用す
ると、種々のはんだ付け不良が発生するが、本実施形態
のような温度プロファイルに従ってフローはんだ付けを
実施すれば、鉛フリーはんだ材料を用いる場合であって
も、はんだ付け不良の発生を効果的に低減することが可
能となる。以下、これについて詳細に説明する。

【００５８】Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用いる場合の従
来の一般的な温度プロファイルでは、約７０〜８０℃に
加熱した基板を１次噴流と接触させていた。これを鉛フ
リーはんだ材料を用いる場合にも適用して、約７０〜８
０℃の基板温度で１次噴流と接触させて電子部品を基板
にはんだ付けすると、鉛フリーはんだ材料がスルーホー
ルを十分に濡れ上がらずに「赤目」が発生したり、はん
だ材料から成るフィレットとランドとの間の接合が不十
分になったりするという問題がある。

【００５９】これに対して、本実施形態においては基板
が１次噴流と接触する時ａ_０の直前に、基板の温度を約
１２０℃±３０℃（即ち、９０〜１５０℃）とするよう
に基板が加熱される。例えば、基板をプリヒートするた
めに用いられるプリヒーターの温度を調節したり、プリ
ヒートの間に基板が配置される雰囲気ガスの流れ等を考
慮してプリヒーターからの加熱の熱効率を調節したりす
ることによって、基板の温度を９０〜１５０℃の範囲内
とすることが可能である。このように、本実施形態では
基板を９０℃以上の温度に加熱しているので、鉛フリー
はんだ材料がスルーホールを十分に濡れ上がることがで
き、よって、「赤目」の発生を効果的に低減することが
でき、はんだ材料をランドと十分に接合させることがで
きる。他方、本実施形態では、基板の温度を１５０℃以
下としているので、基板に接合される（またははんだ付
けされる）電子部品が熱により損傷を受けることが十分
に回避される。

【００６０】また、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用いる場
合の従来の一般的な温度プロファイルでは、基板が１次
噴流から離れてから２次噴流と接触し始めるまでの間の
基板の温度低下が著しく、基板の温度が約１００〜１８
０℃にまで低下していた。鉛フリーはんだ材料を用いる
場合にも同程度の温度にまで一旦温度低下した基板を２
次噴流と接触させて電子部品を基板にはんだ付けする
と、フィレットの形状が整わずに「ブリッジ」を発生し
たり、鉛フリーはんだ材料がスルーホールを十分に濡れ
上がらずに「赤目」が発生したり、はんだ材料から成る
フィレットとランドとの間の接合が不十分になったりす
るという問題がある。

【００６１】これに対して、本実施形態においては、基
板が１次噴流を離れる時ｂ_１から２次噴流と接触し始め
る時ｂ_２までの間、基板の温度は２００℃以上に維持さ
れる。基板が１次噴流と接触している間（即ち、時間ａ
_０から時間ｂ_１までの間）および２次噴流と接触してい
る間（即ち、時間ｂ_２からｃ_０までの間）は、はんだ槽
内にある溶融状態のはんだ材料の温度、例えば約２５０
℃の温度に実質的に等しい温度を示す。しかし、基板が
１次噴流から離れてから２次噴流と接触し始めるまでの
間（即ち、時間ｂ_１から時間ｂ_２までの間）は、基板よ
り低温の周囲雰囲気へ熱を放出することにより基板温度
が低下し続け、一般的には２次噴流と接触し始める時
（即ち、時間ｂ_２）の直前にて、この間で最も低い温度
を示す。換言すれば、本実施形態においては２次噴流と
接触し始める時（即ち、時間ｂ_２）の直前の基板の温度
が２００℃以上に維持される。例えば、実施形態２にて
上述したように、１次噴流と２次噴流との間の距離ｄを
従来よりも近づけ、例えば約６０ｍｍ以下、好ましくは
約３０〜５０ｍｍ、より好ましくは約４０ｍｍとした
り、熱風などを用いて外部から熱を供給したりすること
によって、基板の温度を２００℃以上に維持することが
可能である。このように、本実施形態では、基板が１次
噴流から離れてから２次噴流と接触し始めるまでの間の
基板の温度低下を低減し、基板の温度を２００℃以上に
維持しているので、はんだ材料から成るフィレットとラ
ンドとの間の接合が不十分になることを防止できる。

【００６２】更にまた、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料を用い
る場合の従来の一般的な温度プロファイルでは、基板が
２次噴流から離れてから後、基板を積極的に冷却してい
ないために、２次噴流を離れる時から１０秒後において
も、基板の温度は約２００℃以上となっていた。これを
鉛フリーはんだ材料を用いる場合にも適用して電子部品
を基板にはんだ付けすれば、鉛フリーはんだ材料特有の
問題である「リフトオフ」が多く発生したり、また、ク
ラックが発生したりするという問題がある。

【００６３】これに対して、本実施形態においては、基
板が２次噴流を離れる時を基準として１０秒後に（即
ち、時間ｃ_０を基準として１０秒後となる時間ｃ_１にお
いて）基板の温度が１５０℃±３０℃（即ち、１２０〜
１８０℃）となるように基板が冷却される。例えば、ノ
ズルやファンなどを用いて基板に風、好ましくは冷風を
基板に当てたり、アトマイザーなどを用いてミスト状の
液体を基板に吹き付けたりすることによって、基板の温
度を１２０〜１８０℃以下に冷却することが可能であ
る。このように、基板が２次噴流から離れる時から１０
秒後の基板の温度を１８０℃以下とすることにより、鉛
フリーはんだ材料中の低融点成分の偏析を緩和すること
ができるので、「リフトオフ」の発生を効果的に低減で
きる。他方、基板が２次噴流から離れる時から１０秒後
の基板の温度を１２０℃以上とすることにより、過度な
急冷によるフィレットへのクラックの導入を回避するこ
とができる。

【００６４】以上詳述したように、基板の温度プロファ
イルを本実施形態のように管理することにより、鉛フリ
ーはんだ材料を用いる場合に顕著に現れる赤目（または
濡れ上がり不足）、ブリッジ、リフトオフおよびクラッ
クの発生などの種々のはんだ付け不良を効果的に低減す
ることができる。

【００６５】

【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、はんだ材料供給工程においてはんだ材料の温度低
下を減少させることを可能とし、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
だ付け方法を説明する、基板が１次噴流の上方に位置す
るときの基板近傍の拡大図である。

【図２】 本発明のもう１つの実施形態におけるフロー
はんだ付け方法を説明する、１次噴流および２次噴流近
傍の拡大図である。

【図３】 図２の実施形態における、はんだ材料供給工
程での基板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４】 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に備えられるはんだ材料供給手段の
斜視図である。

【図５】 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に備えられるはんだ材料供給手段の
斜視図である。

【図６】 本発明の更にもう１つの実施形態における基
板の温度プロファイルを示すグラフである。

【図７】 従来の１つのフローはんだ付け装置の概略断
面図である。

【図８】 図７のフローはんだ付け装置を用いるフロー
はんだ付け方法を説明する、基板が１次噴流の上方に位
置するときの基板近傍の拡大図である。

【図９】 図７のフローはんだ付け装置を用いるフロー
はんだ付け方法を説明する、１次噴流および２次噴流近
傍の拡大図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ スルーホール ３ 電子部品 ４ リード ５ ランド ６ はんだ材料 ７ １次噴流 ８ 吹き付け手段 ９ 気体 １０ センサ １１ コントローラ Ｘ 搬送方向 Ｙ 基板の上面に対して垂直真上方向

───────────────────────────────────────────────────── 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 ３１０Ｂ ３１０Ｆ // Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０ Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０Ａ Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42 (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 BA03 CB01 5E319 AA02 BB08 CC25 GG03

Claims (19)

【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、上面に電子部品
   が配置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次噴流として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に
   おいて、１次噴流の上方に位置する基板の上面に向かっ
   て高温の気体を吹き付けることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記気体が、２００〜４００℃の温度を
   有する、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記気体が、基板を搬送する搬送方向を
   含む断面において、基板の上面に対して垂直真上方向か
   ら−６０〜＋６０度の角度で基板の上面に向かって吹き
   付けられる、請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記気体が窒素ガスである、請求項１〜
   ３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 基板の有無をセンサで感知し、１次噴流
   の上方に基板が位置するときに気体を吹き付けるよう
   に、センサの感知結果に基づいて気体の吹き付けを制御
   することを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方
   法。
6. 【請求項６】 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、上面に電子部品
   が配置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次噴流として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、１次噴流の上方に位置する基板の上面に向かって高
   温の気体を吹き付ける吹付け手段とを備えることを特徴
   とする装置。
7. 【請求項７】 前記気体が、２００〜４００℃の温度を
   有する、請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記吹き付け手段が、基板を搬送する搬
   送方向を含む断面において、基板の上面に対して垂直真
   上方向から−６０〜＋６０度の角度で前記気体を基板の
   上面に向かって吹き付ける、請求項６または７に記載の
   装置。
9. 【請求項９】 前記気体が窒素ガスである、請求項６〜
   ８のいずれかに記載の装置。
10. 【請求項１０】 基板の有無を感知するセンサと、セン
    サの感知結果に基づいて、１次噴流の上方に基板が位置
    するときに気体を吹き付けるように吹き付け手段を制御
    するコントローラとを更に備える、請求項６〜９のいず
    れかに記載の装置。
11. 【請求項１１】 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、上面に電子部
    品が配置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次噴流として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に
    おいて、１次噴流と２次噴流との間の距離が６０ｍｍ以
    下となるように１次噴流および２次噴流を基板と接触さ
    せることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 １次噴流と２次噴流との間に滞留する
    ドロスをドロス含有物として、１次噴流と２次噴流との
    間から機械的に排出する、請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 １次噴流と２次噴流との間から排出さ
    れたドロス含有物に植物性油脂を含む材料を添加し、ド
    ロス含有物からはんだ材料を少なくとも部分的に分離す
    る、請求項１２に記載の方法。
14. 【請求項１４】 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、上面に電子部
    品が配置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次噴流として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を
    備え、基板と接触する１次噴流と２次噴流との間の距離
    が６０ｍｍ以下であることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】 １次噴流と２次噴流との間に滞留する
    ドロスをドロス含有物として、１次噴流と２次噴流との
    間から機械的に排出する排出手段を備える、請求項１４
    に記載の装置。
16. 【請求項１６】 ドロス含有物からはんだ材料を少なく
    とも部分的に分離するために、１次噴流と２次噴流との
    間から排出されたドロス含有物に植物性油脂を含む材料
    を添加する手段を更に備える、請求項１５に記載の装
    置。
17. 【請求項１７】 上面に電子部品が配置された基板の下
    面に、溶融したはんだ材料を１次噴流および２次噴流と
    して順次接触させることを含む、フローはんだ付け方法
    であって、 基板の温度が９０〜１５０℃となるように予め加熱した
    基板を１次噴流と接触させ、 基板が１次噴流を離れる時から２次噴流と接触し始める
    時までの間、基板の温度を２００℃以上に維持し、およ
    び、 基板が２次噴流から離れる時から１０秒後に基板の温度
    が１２０〜１８０℃となるように基板を冷却することを
    特徴とする方法。
18. 【請求項１８】 はんだ材料が、Ｓｎ−Ｃｕ系材料、Ｓ
    ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料、Ｓｎ−Ａｇ系材料、Ｓｎ−Ａｇ
    −Ｂｉ系材料、およびＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系材料か
    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１〜５、１１〜１３および１７のいずれかに記載の
    方法。
19. 【請求項１９】 はんだ材料が、Ｓｎ−Ｃｕ系材料、Ｓ
    ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料、Ｓｎ−Ａｇ系材料、Ｓｎ−Ａｇ
    −Ｂｉ系材料、およびＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系材料か
    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６〜１０および１４〜１６のいずれかに記載の装
    置。