JP2002257701A

JP2002257701A - はんだ付け性試験装置及びはんだ付け性試験方法

Info

Publication number: JP2002257701A
Application number: JP2001051611A
Authority: JP
Inventors: Tamiji Masatoki; 民治政時; Yutaka Shinozaki; 豊篠崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: EP1236991A1; JP4284873B2; US6758108B2; US20020157486A1

Abstract

(57)【要約】【課題】供試品保持部材にフラックスが濡れ上がり、濡
れ波形を擾乱するといった現象の発生を殆ど防止でき、
確実な濡れ時間の測定を可能とするはんだ付け性試験装
置を提供する。【解決手段】はんだ付け性試験装置は、（Ａ）供試品５
０を保持するための供試品保持部材２３を備えた供試品
保持手段２０と、（Ｂ）該供試品保持手段２０を支持す
る外力検出手段１０と、（Ｃ）フラックスを含むソルダ
ペースト３１を納めたソルダペースト収納容器３０と、
（Ｄ）ソルダペースト３１を加熱するための加熱手段４
０を備え、少なくとも供試品保持部材２３の供試品保持
部分２３Ａの表面にフラックス濡れ防止層が形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ付け性試験
装置及びはんだ付け性試験に関する。

【０００２】

【従来の技術】良好なはんだ付けを達成するためには、
母材を構成する金属（例えば、プリント配線板において
は銅箔（ランド部）、表面実装部品においては電極部）
と、はんだ（一般的には、錫と鉛の合金）との間で、充
分な金属結合が形成される必要がある。そのためには、
母材の表面がはんだ（より具体的には、錫）で濡れるこ
とが必要である。濡れたはんだ（錫）が母材中に拡散
し、金属結合によって母材との間で合金層が形成され、
これによってはんだ付けが完了する。従って、母材とは
んだとの間の濡れ性の試験を行うことが、はんだ付け性
の定量的な評価に繋がる。

【０００３】リード部品のリード部や表面実装部品のリ
ード部や電極部、プリント配線板に設けられたランド部
のはんだ濡れ性、フラックスの濡れ性、はんだ合金の濡
れ性、ソルダペースト（クリームはんだ、あるいは、は
んだペーストとも呼ばれる）の濡れ性等の評価装置とし
て、例えば、特開平７−７２０６４号公報に開示された
装置や、これをもとに制定された日本電子機械工業会規
格ＥＩＡＪＥＴ−７４０４「ソルダペーストを用いた
表面実装部品のはんだ付け性試験方法（平衡法）」に規
定された装置が公知である。これらに開示されたはんだ
付け性試験装置は、平衡法に基づくはんだ付け性試験に
適した装置である。

【０００４】図１に概念図を示すように、このはんだ付
け性試験装置は、具体的には、供試品保持手段２０と、
供試品保持手段２０を支持する外力検出手段１０と、ソ
ルダペースト収納容器３０と、加熱手段４０から構成さ
れている。外力検出手段１０はロードセル（高感度加重
センサー）を備えている。ソルダペースト収納容器３０
には、フラックスを含むソルダペースト３１が納められ
ている。供試品保持手段２０は、供試品（又は、標準試
験片）５０を保持するための供試品保持部材２３と、こ
の供試品保持部材２３を支持する伸縮可能なスライド部
２１と、このスライド部２１をロックする電磁クラッチ
２２から構成されている。更には、スライド部２１の上
端が外力検出手段１０に吊下げられている。

【０００５】ソルダペースト収納容器３０はホルダー３
２によって支持されており、ソルダペースト収納容器３
０を含むホルダー３２はステッピングモーター３３によ
って上下動可能である。加熱手段４０は、熱源として機
能するはんだ槽４１を備えている。はんだ槽４１内に納
められたはんだ４２は、ヒータ４３によって加熱され、
溶融状態となる。また、はんだ槽４１内に納められたは
んだ４２の温度を、図示しない温度センサー（例えば、
熱電対）によって測定し、その結果に基づきヒータ４３
を制御する。これによって、はんだ槽４１内に納められ
た溶融はんだ４２の温度を所定の温度に制御することが
できる。そして、はんだ槽４１内の溶融はんだ４２にソ
ルダペースト収納容器３０を浸漬することによって、ソ
ルダペースト収納容器３０内のソルダペースト３１を加
熱し、所定の温度の溶融状態とすることができる。はん
だ槽４１は、下方に備えられたステッピングモーター４
４によって上下動可能である。

【０００６】図６の（Ａ）には、供試品保持部材２３に
よって供試品５０（例えば、表面実装部品）を保持した
状態を模式的に部分的に示す。ここで、従来のはんだ付
け性試験装置における供試品保持部材２３は、例えば、
鋼材やステンレス鋼等の構造部材となり得る金属全般
（融点が５００゜Ｃ以下のもの、及び亜鉛やアルミニウ
ム等のはんだ毒になるものを除く）から作製されてい
る。

【０００７】はんだ付け性試験においては、供試品５０
を供試品保持部材２３によって保持した状態にてステッ
ピングモーター３３を動作させ、ソルダペースト３１を
収納したソルダペースト収納容器３０を含むホルダー３
２を上昇させると、供試品５０の下端が、ソルダペース
ト３１内に浸入し、ソルダペースト収納容器３０の底面
に衝突する。その後は、ソルダペースト収納容器３０を
含むホルダー３２の上昇により、ソルダペースト収納容
器３０が供試品５０を押し上げる。これによって、供試
品保持手段２０のスライド部２１内を、供試品５０の上
昇分だけ供試品保持部材２３は上方に移動する。そし
て、ソルダペースト収納容器３０を含むホルダー３２の
上昇を停止させた後、電磁クラッチ２２によってスライ
ド部２１をロックする。この状態において、供試品５０
の下端はソルダペースト収納容器３０の底面（上底）と
接した状態にある。その後、ステッピングモーター３３
を動作させて、ソルダペースト収納容器３０を含むホル
ダー３２を下降させる。これにより、供試品５０の下部
はソルダペースト３１に所定の浸せき深さだけ浸漬さ
れ、ソルダーペースト収納容器の上底との間に所定の間
隔が形成される。

【０００８】このとき、外力検出手段１０を構成するロ
ードセルには供試品保持手段２０及び供試品５０の重量
が荷重として加わるので、この荷重分を風袋としてキャ
ンセルし、荷重ゼロとしておく。

【０００９】続いて、ステッピングモーター４４を動作
させて、はんだ槽４１を上昇させる。これにより、ソル
ダペースト収納容器３０内に収納されたソルダペースト
３１が溶融はんだ４２の温度まで急激に加熱され、溶融
状態となる。このソルダペースト３１が溶融する過程に
おいて、供試品５０に加わるソルダペースト３１による
浮力や溶融ソルダペースト３１の表面張力による作用力
を、外力検出手段１０を構成するロードセルによって検
出し、電気信号として出力する。

【００１０】はんだ付けの過程において、溶融したソル
ダペースト３１と供試品５０との間で作用する力には、
付着したソルダの重量を無視すると、次の２つが考えら
れる。即ち、溶融したソルダペースト３１の表面張力に
よる作用力ｆ₁、及び、溶融したソルダペースト３１の
浮力ｆ₂である。これらの作用力ｆ₁、浮力ｆ₂は、以下
の式（１）及び式（２）で表すことができる。尚、下向
きの力（張力）を正とする。

【００１１】［数１］ｆ₁＝γｌcosθ （１）ｆ₂＝−ρｖｇ（２）

【００１２】ここで、γ、θ、ｌ、ρ、ｖ、ｇは以下の
とおりである。 γ・・・溶融ソルダペーストとフラックスとの界面張力 θ・・・溶融ソルダペーストと供試品の接触角ｌ・・・溶融ソルダペースト接触面での供試品の外周 ρ・・・溶融ソルダペースト（ソルダ）の密度ｇ・・・重力の加速度

【００１３】ソルダペースト３１が加熱され始めると、
ソルダペースト３１中に混合されていたフラックスによ
る供試品５０の表面の濡れが始まり、そのフラックスの
作用によって、供試品５０の表面における酸化膜や異物
等が除去され、供試品５０表面の清浄化が図られる。

【００１４】続いて、ソルダペースト３１の溶融が開始
し、溶融ソルダペースト３１による浮力が作用し始める
と共に、供試品の温度が所定の温度に上昇するにつれ
て、ソルダペースト３１の濡れも開始する。ここで、供
試品５０に作用する力Ｆは、以下の式（３）のとおりで
ある。

【００１５】［数２］Ｆ＝ｆ₁＋ｆ₂ ＝γｌcosθ−ρｖｇ（３）

【００１６】この作用力の時間変化（濡れ曲線で表され
る）及び加熱過程の時間変化、並びに、供試品５０の濡
れ状態を図５に示す。図５において、ソルダペースト３
１中に浸漬された供試品５０はＡ点で加熱が開始され
る。このときの供試品５０及びソルダペースト３１の状
態を、図５中、（ａ）で示す。

【００１７】Ａ点とＢ点との間で、ソルダペースト３１
のだれ、溶剤の蒸発、フラックスの濡れ（Ｂ点がフラッ
クスの表面張力に起因する作用力の最大値）等の複雑な
過程を経た後、Ｂ点でソルダペースト３１が溶融し始め
る。ソルダペースト３１の溶融の開始と共に、溶融ソル
ダ３１の浮力が作用し始め、供試品５０を排斥する力
（図５では、下向きの力）が検出される。Ｃ点でこの力
が最大となり、全てのソルダペースト３１が溶融を完了
している。そして、溶融したソルダペースト３１と供試
品５０との接触角は、図５の（ｂ）に模式的に示すよう
に、最も大きくなっている（＞９０゜）。この時点にお
いては、供試品５０の表面が溶融ソルダペースト３１に
よって濡れる条件が既に整っており、濡れが始まる。Ｃ
点以降、溶融ソルダペースト３１の表面張力による作用
力（以下、張力と呼ぶ）が増加し、供試品５０を吸引す
る力（図５では上向きの力）が検出され始める。Ｄ点で
作用力Ｆ＝０となり、浮力と張力が平衡する。

【００１８】この時点の接触角は、図５の（ｃ）に模式
的に示すように、９０゜である。Ｄ点以降、接触角は９
０゜よりも小さくなり、供試品５０の非浸漬部にも、溶
融ソルダペースト３１が濡れ上がり、図５の（ｄ）に模
式的に示すように、メニスカスが形成される。

【００１９】加熱開始（Ａ点）からＤ点までの時間を濡
れ時間ｔｗ（ゼロクロスタイム）と呼ぶ。Ｄ点は、図５
に示すゼロラインと濡れ曲線との交点で近似して求める
ことができる。尚、ゼロラインと、試験開始前の荷重ゼ
ロ状態を示すイニシャルラインとの間の荷重差は、試験
完了時に供試品５０に付着（残留）したソルダペースト
の重量に相当する。この濡れ時間ｔｗが短いほど、ソル
ダペースト３１と供試品５０との間の濡れ性が良く、は
んだ付け性が良好であると云える。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ソルダペー
スト３１が加熱され始めると、ソルダペースト３１中に
混合されていたフラックスによる供試品５０の表面の濡
れが始まる。即ち、フラックスが供試品５０の表面を伝
って供試品５０の上部へと濡れ上がり、供試品５０と供
試品保持部材２３の供試品保持部分との間にフラックス
が瞬時に浸入し、更には、供試品保持部材２３の上部に
まで瞬時に濡れ上がる場合がある。この状態を、模式的
に図６の（Ｂ）に示すが、図６の（Ｂ）においては、フ
ラックスの濡れ上がり部分を明示するために斜線を付し
た。このような現象は、フラックスの表面張力に起因す
る。このような供試品保持部材の上部までフラックスが
濡れ上がる現象が発生すると、フラックスの過剰な表面
張力と重量が外力検出手段１０を構成するロードセルに
よって検出され、あるいは又、フラックスの急激な動き
が作用力としてロードセルによって検出され、ロードセ
ルによって検出される作用力に多大な悪影響（濡れ曲線
の擾乱）を与える。あるいは又、ロードセルによって検
出される作用力に対して、フラックスの表面張力による
作用力が大きく影響を及ぼす。外力検出手段１０を構成
するロードセルによって検出する力は微小な力（数ミリ
ニュートン乃至十数ミリニュートン程度）である。それ
故、このような不要部分へのフラックスの浸入、濡れ上
がりといった現象が発生すると、外力検出手段１０を構
成するロードセルによって供試品５０に作用する作用力
を正確に検出することができなくなる。しかも、このよ
うなフラックスの濡れは、ソルダペーストの濡れと比較
して急激であり、且つ、一様ではない。その結果、濡れ
時間ｔｗの決定が極めて困難となる。尚、このような現
象が発生したときの濡れ曲線を、図７に例示する。

【００２１】通常、濡れ時間ｔｗは、外力検出手段１０
（具体的には、ロードセル）の出力（濡れ曲線に相当す
る）をパーソナルコンピュータを用いた解析を行うこと
によって求めることができる。しかしながら、図７に示
した例においては、実際の濡れ時間ｔｗ（ゼロクロスタ
イム）がＡ点であるにも拘わらず、パーソナルコンピュ
ータを用いた解析ではＢ点となってしまい、実際の濡れ
時間ｔｗよりも観察される濡れ時間ｔｗ’が短い値とな
ってしまう。図８に例示するように、このような現象が
発生したときの濡れ曲線は、再現性、一様性に乏しいた
め、濡れ時間の解析を行うためのソフトウエアによっ
て、このような問題を解決することは極めて困難であ
る。尚、図８においては、６本の濡れ曲線を示すが、そ
のうちの２本は重ねて表示している。

【００２２】従って、本発明の目的は、供試品と供試品
保持部材の供試品保持部分との間の上方までフラックス
が浸入し、更に、供試品保持部材の上部にまでフラック
スが濡れ上がるといった不要部分の濡れ現象の発生を確
実に防止でき、特に、０６０３、１００５等の小型ＳＭ
Ｄにおける正確な濡れ時間の測定を可能とするはんだ付
け性試験装置、及び、はんだ付け性試験方法を提供する
ことにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】以下に説明する本発明の
第１の態様、第２の態様に係るはんだ濡れ性試験装置、
あるいは、本発明の第１の態様〜第３の態様に係るはん
だ濡れ性試験方法は、基本的には、日本電子機械工業会
規格ＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定された「ソルダ
ペーストを用いた表面実装部品のはんだ付け性試験方法
（平衡法）」に基づいている。

【００２４】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係るはんだ付け性試験装置は、（Ａ）供試品を
保持するための供試品保持部材を備えた供試品保持手段
と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段
と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソ
ルダペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱
するための加熱手段、を備えたはんだ付け性試験装置で
あって、少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分の
表面に、フラックス濡れ防止層が形成されていることを
特徴とする。

【００２５】上記の目的を達成するための本発明の第１
の態様に係るはんだ付け性試験方法は、（Ａ）供試品を
保持するための供試品保持部材を備えた供試品保持手段
と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段
と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソ
ルダペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱
するための加熱手段、を備え、少なくとも供試品保持部
材の供試品保持部分の表面に、フラックス濡れ防止層が
形成されているはんだ付け性試験装置を用いたはんだ付
け性試験方法であって、供試品保持部材によって保持さ
れた供試品の一部をソルダペースト中に浸漬した状態
で、加熱手段によってソルダペーストを加熱して溶融状
態とし、溶融ソルダペーストと供試品との間に働く作用
力の経時変化を外力検出手段で測定することを特徴とす
る。

【００２６】本発明の第１の態様に係るはんだ付け性試
験装置あるいははんだ付け性試験方法において、フラッ
クス濡れ防止層は、少なくとも供試品保持部材の供試品
保持部分の表面に形成されていればよく、供試品保持部
材の表面の大半あるいは全面に形成されていてもよい。
即ち、例えば、供試品保持部材の供試品保持部分及びそ
の上部の表面（フラックスが濡れ上がる可能性のある部
分）に、フラックス濡れ防止層が形成されていればよ
い。

【００２７】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係るはんだ付け性試験装置は、（Ａ）供試品を
保持するための供試品保持部材を備えた供試品保持手段
と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段
と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソ
ルダペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱
するための加熱手段、を備えたはんだ付け性試験装置で
あって、少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分
は、フラックスの濡れ性が悪い材料から作製されている
ことを特徴とする。

【００２８】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係るはんだ付け性試験方法は、（Ａ）供試品を
保持するための供試品保持部材を備えた供試品保持手段
と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段
と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソ
ルダペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱
するための加熱手段、を備え、少なくとも供試品保持部
材の供試品保持部分は、フラックスの濡れ性が悪い材料
から作製されているはんだ付け性試験装置を用いたはん
だ付け性試験方法であって、供試品保持部材によって保
持された供試品の一部をソルダペースト中に浸漬した状
態で、加熱手段によってソルダペーストを加熱して溶融
状態とし、溶融ソルダペーストと供試品との間に働く作
用力の経時変化を外力検出手段で測定することを特徴と
する。

【００２９】本発明の第２の態様に係るはんだ付け性試
験装置あるいははんだ付け性試験方法においては、供試
品保持部材の供試品保持部分がフラックスの濡れ性が悪
い材料から作製されていればよく、供試品保持部材全体
がフラックスの濡れ性が悪い材料から作製されていても
よい。更には、供試品保持部材の供試品保持部分は、熱
の不良導体材料から作製されていることが好ましい。

【００３０】本発明の第１の態様に係るはんだ濡れ性試
験装置あるいははんだ濡れ性試験方法において、フラッ
クス濡れ防止層を構成する材料に対するフラックスの接
触角θは、θ＞９０度を満足することが好ましい。そし
て、この場合、フラックス濡れ防止層を構成する材料
を、高分子材料、あるいは、サーメット若しくはセラミ
ックスとすることが望ましい。ここで、高分子材料は、
耐熱性、耐摩耗性、撥水性等を有していることが好まし
く、フッ素系樹脂あるいはその誘導体（例えば、ポリテ
トラフルオロエチレン）、ポリオキシメチレン（ＰＯ
Ｍ）樹脂といった各種のエンジニアリングプラスチック
スを例示することができる。あるいは又、サーメット若
しくはセラミックスは、撥水性を有していることが好ま
しい。ここで、サーメットとは、セラミックスの粉末と
金属等の粉末とを焼結した複合材料であり、あるいは、
セラミックスと金属等から成る複合材料であり、鉄（Ｆ
ｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属やケイ素（Ｓ
ｉ）、ホウ素（Ｂ）と各種の炭化物（ＴｉＣ、ＺｒＣ、
Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、ＳｉＣ等）、酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃、Ｚｒ
Ｏ₂、ＴｈＯ₂等）や窒化物（Ｗ−Ｎ、Ｍｏ−Ｎ、Ｔａ
Ｎ、Ｂ−Ｎ等）との複合材を例示することができる。ま
た、セラミックスとして、アルミナやムライト、マグネ
シア、フォルステライト、ジルコニア、チタニア及びイ
ットリア等のニューセラミックス、ホウ珪酸ガラスやホ
ウ珪酸カリガラスといったガラス質材料、石英ガラス、
リン珪酸ガラスを例示することができる。

【００３１】フラックス濡れ防止層の形成方法として、
フラックス濡れ防止層を構成する材料にも依るが、供試
品保持部材の供試品保持部分（場合によっては、供試品
保持部材全体）（以下、便宜上、フラックス濡れ防止層
形成部分と呼ぶ）を、フラックス濡れ防止層を構成する
材料の溶液に浸漬し、乾燥する方法、フラックス濡れ防
止層形成部分にフラックス濡れ防止層を構成する材料の
溶液を塗布し、乾燥する方法、フラックス濡れ防止層形
成部分にフラックス濡れ防止層を構成する材料を噴霧
し、所望に応じて、かかる材料を焼き付けるか溶射する
方法、コーティング（溶着）する方法、フラックス濡れ
防止層形成部分にフラックス濡れ防止層を構成する材料
をスパッタリング法、蒸着法といった物理的気相成長法
（ＰＶＤ法）や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて成膜
する方法を例示することができる。また、プラスチック
等を直接加工成型してもよい。

【００３２】また、本発明の第２の態様に係るはんだ濡
れ性試験装置あるいははんだ濡れ性試験方法において、
少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分（場合によ
っては供試品保持部材全体）を構成する材料に対するフ
ラックスの接触角θは、θ＞９０度を満足することが好
ましい。そして、この場合、供試品保持部材の供試品保
持部分（場合によっては供試品保持部材全体）を構成す
る材料を、良好なる耐熱性、加工性、耐摩耗性を有し、
高強度を有する高分子材料（例えば、フッ素系樹脂ある
いはその誘導体（例えば、ポリテトラフルオロエチレ
ン）やポリオキシメチレン樹脂）といった各種のエンジ
ニアリングプラスチックスとし、あるいは、上述したサ
ーメット若しくはセラミックスとすることが望ましい。

【００３３】本発明の第１の態様、第２の態様に係るは
んだ濡れ性試験装置、あるいは、本発明の第１の態様、
第２の態様に係るはんだ濡れ性試験方法（以下、これら
を総称して、単に本発明と呼ぶ場合がある）において、
供試品保持手段は、供試品保持部材を支持する伸縮可能
なスライド部と、スライド部をロックする電磁クラッチ
から更に構成され、更には、スライド部の上端が外力検
出手段に吊下げられている構成とすることが好ましく、
あるいは又、可撓性（ばね性）を有する材料から供試品
保持部材を作製し、かかる供試品保持部材の外周を覆う
スリーブから更に構成され、更には、スリーブの上端が
外力検出手段に吊下げられ、あるいは、供試品保持部材
が外力検出手段に吊下げられている構成とすることが好
ましいが、これらの構成に限定するものではない。

【００３４】本発明において、外力検出手段を、例え
ば、ロードセルといった高感度加重センサー、電子天秤
から構成することができる。ソルダペースト収納容器と
して、具体的には、ＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定
された試験ジグ板Ｉ、試験ジグ板ＩＩを挙げることがで
きる。加熱手段は、加熱板と比較して接触表面積の大き
い液体金属を収納した加熱槽（例えば、はんだを収納し
たはんだ槽や、ウッド合金といった易融金属を収納した
加熱槽）を備えていることが好ましい。

【００３５】本発明の第１の態様、第２の態様に係るは
んだ濡れ性試験方法（以下、これらを総称して、本発明
のはんだ濡れ性試験方法と呼ぶ場合がある）において、
溶融ソルダペーストと供試品との間に働く作用力は、具
体的には、溶融するソルダペースト中のソルダから供試
品が受ける浮力と表面張力（張力）の合成力である。

【００３６】本発明においては、以下に例示する試験品
の濡れ性あるいははんだ濡れ性の評価を行うことができ
る。（１）リード部品のリード部（２）表面実装部品の電極部（端子部）（３）プリント配線板に設けられたランド部（４）フラックス（５）はんだ合金（Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ等の
鉛フリーはんだを含む）（６）ソルダペースト（クリームはんだあるいははんだ
ペーストとも呼ばれる）（７）線材（銅、ＣＰ線）、フープ材（リードフレー
ム、端子等に加工。４２６、４２合金等）といった、部
品（ブリキ、トタン等の亜鉛めっき鋼板やＳｎめっき鋼
板）端子リード、リードフレーム等に加工する前の材料
（素材）（８）上記（７）にて示した材料に各種めっきを施した
材料（めっき薬品のはんだ濡れ性の評価）（９）ＰＶＤ、ＣＶＤ等の表面処理装置により上記
（７）にて示した材料上に施された皮膜のはんだ付け性
評価（装置の性能テスト）（１０）ＰＶＤ、ＣＶＤ等の表面処理装置及び方法のは
んだ付け性に係る性能テスト（１１）フラックス以外のはんだ付け性に係る表面処理
材料（ＢＴＡ、イミダゾール）

【００３７】上記（１）、（２）、（３）の評価を行う
場合には、リード部品、表面実装部品、プリント配線
板、あるいはプリント配線板に設けられたランド部が供
試品に相当する。尚、これらの場合には、例えば、ＥＩ
ＡＪＥＴ−７４０４にて規定された標準ソルダペース
トや使用者が事前に決定した標準のペースト（参照用ペ
ースト）を用いることが好ましい。そして、上記（１）
〜（３）、（７）〜（１０）の評価を行う場合には、本
発明の第１の態様あるいは第２の態様に係るはんだ付け
性試験方法に基づき試験を行うことが好ましい。これら
の試験条件としては、ＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規
定された推奨試験条件に基づくことが好ましいが、これ
に限定するものではない。

【００３８】一方、（４）の評価を行う場合には、供試
品として酸化銅線（直径０．６ｍｍ）、又は、使用者が
決定した参照用の材料（例えば、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓ
ｎ−Ａｇ等の鉛フリーめっき電極等）を標準試料として
用い、ソルダペーストを構成するはんだ粉末としてＥＩ
ＡＪＥＴ−７４０４にて規定されたはんだ粉末を用
い、ソルダペーストを調製することが好ましい。また、
（５）、（６）、（１１）の評価を行う場合には、供試
品として酸化銅線（直径０．６ｍｍ）を標準試料として
用いることが好ましい。これらの（４）、（５）、
（６）、（１１）の評価を行う場合には、本発明の第１
の態様、第２の態様に係るはんだ付け性試験方法に基づ
き試験を行うことが好ましい。

【００３９】本発明の第１の態様、第２の態様に係るは
んだ濡れ性試験方法において、標準ソルダペーストを用
いる場合、加熱手段によってソルダペーストを加熱して
溶融状態とするときの昇温プロファイル（供試品の昇温
プロファイル）は、ＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定さ
れた急加熱昇温とすることが好ましいが、これらに限定
するものではない。

【００４０】本発明においては、少なくとも供試品保持
部材の供試品保持部分の表面にフラックス濡れ防止層が
形成され、あるいは又、少なくとも供試品保持部材の供
試品保持部分はフラックスの濡れ性が悪い材料から作製
されているので、供試品と供試品保持部材の供試品保持
部分との間の上部にフラックスが浸入し、供試品保持部
材までフラックスが濡れ上がるといった現象の発生を確
実に防止でき、正確な濡れ時間の測定が可能となる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。

【００４２】（実施の形態１）実施の形態１は、本発明
の第１の態様に係るはんだ付け性試験装置及びはんだ付
け性試験方法に関する。供試品保持部材２３の構成を除
き、実施の形態１のはんだ付け性試験装置は、図１を参
照して説明した従来のはんだ付け性試験装置と同様の構
造とすることができるので、詳細な説明は省略する。

【００４３】図２に、実施の形態１のはんだ付け性試験
装置における供試品保持部材２３の部分模式図を示す。
この供試品保持部材２３は、鋼材やステンレス鋼から作
製されており、少なくとも供試品保持部材２３の供試品
保持部分２３Ａの表面に、フラックス上がり防止剤から
成るフラックス濡れ防止層２４が形成されている。尚、
フラックス濡れ防止層２４を明示するために、フラック
ス濡れ防止層２４に斜線を付した。具体的には、セイミ
ケミカル株式会社製、ＳＦＣＯＡＴＳＩＦ−２００
ＡＥＲＯＳＯＬ（主成分：フッ素樹脂のイソプロピルア
ルコール溶液）を供試品保持部材２３の供試品保持部分
２３Ａ及びその近傍の表面にスプレーした後、工業用の
ドライヤーによる約２００゜Ｃの乾燥処理を行った。ま
た、スプレー及び焼付け処理を３回繰り返した。こうし
て、供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａ及びそ
の近傍の表面にフラックス濡れ防止層２４を形成した。

【００４４】こうして作製された供試品保持部材２３を
図１に示したはんだ付け性試験装置に取り付けた。そし
て、表面にＳｎめっきの施された４２合金端子を有する
チップ型のタンタルコンデンサ（６．２ｍｍ×５．８ｍ
ｍ×１．２ｍｍ）（ニチコン製）、または、Ａｇ−Ｐｄ
焼付（厚膜）電極の上にはんだめっきを施した端子を有
する１．０×０．５のチップ抵抗器（太洋社製）等を供
試品５０とした。また、試験用のソルダペーストとして
は、ＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定された標準ソル
ダペースト（タルチンケスター社製）を用いた。そし
て、ＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定された試験条件
（浸せき角度：水平、浸せき方向１Ａ）を採用し、加熱
手段４０によってソルダペースト３１を加熱して溶融状
態とするときの昇温プロファイル（供試品の昇温プロフ
ァイル）としてＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定され
た急加熱昇温を採用し、ソルダペースト収納容器３０と
してＥＩＡＪＥＴ−７４０４にて規定された試験ジグ
板ＩＩを用い、浸せき深さを０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ
（部品サイズによる）とした。尚、はんだ付け性試験の
具体的な手順は、従来の技術にて説明した手順と同様と
した。

【００４５】こうして得られた濡れ曲線を図３、図４に
例示する。尚、図３、図４においては、それぞれ、６
点、４点の濡れ曲線を示す。試験後に供試品保持部材２
３の供試品保持部分２３Ａを観察したところ、供試品保
持部分２３Ａにフラックスの濡れ上がりは殆ど認められ
なかった。また、得られた濡れ曲線は図に示すように非
常に安定しており、正確な濡れ時間の測定を行うことが
できた。

【００４６】（実施の形態２）実施の形態２も、本発明
の第１の態様に係るはんだ付け性試験装置及びはんだ付
け性試験方法に関する。実施の形態２においても、供試
品保持部材２３は実施の形態１と同じ材料から作製され
ている。実施の形態２においては、表面全体にフッ素系
樹脂誘導体から成るフラックス濡れ防止層２４を形成し
た。具体的には、フッ素系樹脂誘導体のイソプロピルア
ルコール溶液あるいはパーフルオロカーボン溶液（フッ
素系樹脂誘導体を０．２〜１％含む）に、供試品保持部
材２３全体を浸漬した後、かかる溶液をヘヤードライヤ
ーで乾燥することによってフラックス濡れ防止層２４を
形成した。尚、供試品保持部材２３の供試品保持部分２
３Ａ及びその近傍をかかる溶液に浸漬した後、かかる溶
液を乾燥すれば、供試品保持部材２３の供試品保持部分
２３Ａ及びその近傍の表面にフラックス濡れ防止層２４
を形成することができる。また、かかる溶液に浸漬する
代わりに、刷毛等を用いて供試品保持部材２３全体ある
いは供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａ（及び
その近傍）にかかる溶液を塗布し、その後、ヘヤードラ
イヤー等で乾燥させてもよい。かかる溶液への浸漬ある
いは塗布を複数回、行ってもよい。

【００４７】こうして作製された供試品保持部材２３を
図１に示したはんだ付け性試験装置に取り付けた。そし
て、実施の形態１と同様のはんだ付け性試験を行った。
試験後に供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａを
観察したところ、供試品保持部分２３Ａにフラックスの
濡れ上がりは殆ど認められなかった。また、得られた濡
れ曲線は安定しており、確実に濡れ時間の測定を行うこ
とができた。

【００４８】（実施の形態３）実施の形態３も、本発明
の第１の態様に係るはんだ付け性試験装置及びはんだ付
け性試験方法に関する。実施の形態３においても、供試
品保持部材２３は実施の形態１と同じ材料から作製され
ている。実施の形態３においては、表面全体にフッ素系
樹脂誘導体から成るフラックス濡れ防止層２４が形成さ
れている。具体的には、ポリテトラフルオロエチレンを
ターゲットとしたスパッタリング法にて、フッ素系樹脂
から成るフラックス濡れ防止層２４を供試品保持部材２
３の供試品保持部分２３Ａ及びその近傍の表面に成膜し
た。

【００４９】こうして作製された供試品保持部材２３を
図１に示したはんだ付け性試験装置に取り付けた。そし
て、実施の形態１と同様のはんだ付け性試験を行った。
試験後に供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａを
観察したところ、供試品保持部分２３Ａにフラックスの
濡れ上がりは殆ど認められなかった。また、得られた濡
れ曲線は安定しており、確実な濡れ時間の測定を行うこ
とができた。

【００５０】（実施の形態４）実施の形態４も、本発明
の第１の態様に係るはんだ付け性試験装置及びはんだ付
け性試験方法に関する。実施の形態４においても、供試
品保持部材２３は実施の形態１と同じ材料から作製され
ている。実施の形態３においては、セラミックスから成
るフラックス濡れ防止層２４が形成されている。具体的
には、アルミナをセラミックコーティングして、セラミ
ックスから成るフラックス濡れ防止層２４を供試品保持
部材２３の供試品保持部分２３Ａ及びその近傍の表面に
溶着した。

【００５１】こうして作製された供試品保持部材２３を
図１に示したはんだ付け性試験装置に取り付けた。そし
て、実施の形態１と同様のはんだ付け性試験を行った。
試験後に供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａを
観察したところ、供試品保持部分２３Ａにフラックスの
濡れ上がりは殆ど認められなかった。また、得られた濡
れ曲線は安定しており、確実な濡れ時間の測定を行うこ
とができた。

【００５２】（実施の形態５）実施の形態５も、本発明
の第１の態様に係るはんだ付け性試験装置及びはんだ付
け性試験方法に関する。実施の形態５においても、供試
品保持部材２３は実施の形態１と同じ材料から作製され
ている。実施の形態３においては、サーメットから成る
フラックス濡れ防止層２４が形成されている。具体的に
は、ＳｉＣとＴａＮをターゲットとしたスパッタリング
法にて、サーメットから成るフラックス濡れ防止層２４
を供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａ及びその
近傍の表面に成膜した。

【００５３】こうして作製された供試品保持部材２３を
図１に示したはんだ付け性試験装置に取り付けた。そし
て、実施の形態１と同様のはんだ付け性試験を行った。
試験後に供試品保持部材２３の供試品保持部分２３Ａを
観察したところ、供試品保持部分２３Ａにフラックスの
濡れ上がりは殆ど認められなかった。また、得られた濡
れ曲線は安定しており、確実な濡れ時間の測定を行うこ
とができた。

【００５４】尚、実施の形態１〜実施の形態５におい
て、熱伝導率の低い材料からフラックス濡れ防止層２４
を構成すれば、加熱手段４０から供試品５０に供給され
る熱が供試品保持部材２３に伝導（逃散）することを防
止できる結果、ソルダペースト３１の温度制御精度を高
めることができるし、濡れ時間に含まれる温度上昇時間
の割合（温度上昇の遅れ）を少なくすることができ、一
層正確な濡れ時間の測定が可能となる。尚、このよう
な、フラックス濡れ防止層２４を構成する材料の熱伝導
率として、金属（Ｎｉ）の１／１００以下［０．２〜
１．０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1（３００Ｋ）］以下を例示するこ
とができる。

【００５５】（実施の形態６）実施の形態６は、本発明
の第２の態様に係るはんだ付け性試験装置及びはんだ付
け性試験方法に関する。供試品保持部材２３の構成を除
き、実施の形態１のはんだ付け性試験装置は、図１を参
照して説明した従来のはんだ付け性試験装置と同様の構
造とすることができるので、詳細な説明は省略する。

【００５６】実施の形態６においては、フッ素系樹脂
（具体的には、ポリテトラフルオロエチレン）から、図
２に示したと同様の供試品保持部材２３を切削加工し
た。

【００５７】そして、供試品保持部材２３を図１に示し
たはんだ付け性試験装置に取り付け、実施の形態１と同
様のはんだ付け性試験を行った。試験後に供試品保持部
材２３の供試品保持部分２３Ａを観察したところ、フラ
ックスの濡れ上がりは殆ど認められなかった。また、得
られた濡れ曲線は安定しており、確実な濡れ時間の測定
を行うことができた。また、このようなフッ素系樹脂か
ら供試品保持部材２３を作製すれば、加熱手段４０から
供試品５０に供給される熱が供試品保持部材２３に伝導
（逃散）することを防止できる結果、ソルダペースト３
１の温度制御精度を高めることができるし、濡れ時間に
含まれる部品端子（被供試部分）の温度上昇時間の割合
（温度上昇の遅れ）を少なくすることができ、一層正確
な濡れ時間の測定が可能となる。尚、一般に、少なくと
も供試品保持部材の供試品保持部分を構成する材料の熱
伝導率として、金属（Ｎｉ）の１／１００以下［０．２
〜１．０Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1（３００Ｋ）］以下を例示する
ことができる。

【００５８】尚、供試品保持部材２３の供試品保持部分
２３Ａ（例えば、図２で斜線を付した部分）をフッ素系
樹脂（具体的には、ポリテトラフルオロエチレン）から
作製し、供試品保持部材２３のその他の部分を他の材料
（例えば、鋼材やステンレス鋼）から作製し、これらを
組み立てることで、供試品保持部材２３を作製すること
もできる。

【００５９】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明したはんだ付け性試験装
置の構造、はんだ付け性試験方法の条件等は例示であ
り、適宜変更することができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明においては、部品端子（供試部
分）に対してフラックスを確実に濡れ上がらせつつ、は
んだの濡れに先行して発生していたフラックスの不要部
分への濡れ上がりに起因した濡れ曲線における擾乱の発
生を防止することができ、正確で、再現性が良く、信頼
性の高い濡れ時間（ゼロクロスタイム）の測定が可能と
なる。また、パーソナルコンピュータで濡れ時間の解析
を行っているが、このソフトウエアの改良と比較して、
実現することが容易で、しかも、低費用で実現すること
ができる。また、ソフトウエアの改善では対応できない
くらい濡れ波形が擾乱されることもあるが、擾乱のもと
を断つため、このことにも対応可能である。また、熱伝
導率の低い材料から供試品保持部材を作製すれば、加熱
手段から供試品に供給される熱が供試品保持部材に伝導
（逃散）することを防止できる結果、ソルダペーストの
温度制御精度を高めることができるし、濡れ時間に含ま
れる温度上昇時間の割合（昇温時間の遅れ）を少なくす
ることができ、一層正確な濡れ時間の測定が可能とな
る。更には、部品電極部の表面処理材料の鉛フリー化
や、プリント配線板の銅箔（ランド）の表面処理用のプ
リフラックス中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）フリー
化、鉛フリーはんだや鉛フリーソルダペーストの開発を
推進するに当たっての、はんだ付け性評価の共通の物差
しとして強力なツールを提供することができる。また、
供試品保持部材がフラックスによって汚染されることが
無くなるので、供試品の脱着が容易になるし、供試品保
持部材の清浄時間を減じることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】はんだ付け性試験装置の概念図である。

【図２】本発明のはんだ付け性試験装置における供試品
保持部材の部分模式図である。

【図３】発明の実施の形態１における鉛フリー表面処理
（Ｓｎ−Ｃｕめっき）が施された部品（１００５）の端
子の濡れ曲線の例を示すグラフである。

【図４】発明の実施の形態１における鉛フリーソルダペ
ースト（Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ）の濡れ曲線の
例を示すグラフである。

【図５】溶融ソルダペーストによる供試品に対する作用
力の時間変化（濡れ曲線）及び加熱過程の時間変化、並
びに、供試品の濡れ状態の説明図である。

【図６】従来のはんだ付け性試験装置における供試品保
持部材によって供試品を保持した状態を模式的に示す図
（Ａ）、及び、供試品保持部材の上部にまでフラックス
が濡れ上がった状態を模式的に示す図（Ｂ）である。

【図７】供試品保持部材までフラックスが濡れ上がった
場合（図６の（Ｂ）に相当する）の擾乱が含まれた濡れ
曲線を示すグラフ（前記部品の例）である。

【図８】供試品保持部材までフラックスが濡れ上がった
場合（図６の（Ｂ）に相当する）の擾乱が含まれた濡れ
曲線を示すグラフ（前記鉛フリーソルダペーストの例）
である。

【符号の説明】

１０・・・外力検出手段、２０・・・供試品保持手段、
２１・・・スライド部、２２・・・電磁クラッチ、２３
・・・供試品保持部材、２３Ａ・・・供試品保持部分、
２４・・・フラックス濡れ防止層、３０・・・ソルダペ
ースト収納容器、３１・・・ソルダペースト、３２・・
・ホルダー、３３・・・ステッピングモーター、４０・
・・加熱手段、４１・・・はんだ槽、４２・・・（溶
融）はんだ、４３・・・ヒータ、４４・・・ステッピン
グモーター、５０・・・供試品又は標準試験片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）供試品を保持するための供試品保持
部材を備えた供試品保持手段と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソルダ
ペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱するための加熱手段、を備
えたはんだ付け性試験装置であって、少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分の表面に、
フラックス濡れ防止層が形成されていることを特徴とす
るはんだ付け性試験装置。
【請求項２】フラックス濡れ防止層を構成する材料に対
するフラックスの接触角θは、θ＞９０度を満足するこ
とを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け性試験装
置。
【請求項３】フラックス濡れ防止層を構成する材料は、
フッ素系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の
はんだ付け性試験装置。
【請求項４】フラックス濡れ防止層を構成する材料は、
サーメット若しくはセラミックスであることを特徴とす
る請求項２に記載のはんだ付け性試験装置。
【請求項５】（Ａ）供試品を保持するための供試品保持
部材を備えた供試品保持手段と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソルダ
ペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱するための加熱手段、を備
えたはんだ付け性試験装置であって、少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分は、フラッ
クスの濡れ性が悪い材料から作製されていることを特徴
とするはんだ付け性試験装置。
【請求項６】供試品保持部材の供試品保持部分を構成す
る材料に対するフラックスの接触角θは、θ＞９０度を
満足することを特徴とする請求項５に記載のはんだ付け
性試験装置。
【請求項７】供試品保持部材の供試品保持部分を構成す
る材料は、フッ素系樹脂であることを特徴とする請求項
６に記載のはんだ付け性試験装置。
【請求項８】供試品保持部材の供試品保持部分を構成す
る材料は、サーメット若しくはセラミックスであること
を特徴とする請求項６に記載のはんだ付け性試験装置。
【請求項９】（Ａ）供試品を保持するための供試品保持
部材を備えた供試品保持手段と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソルダ
ペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱するための加熱手段、を備
え、少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分の表面に、
フラックス濡れ防止層が形成されているはんだ付け性試
験装置を用いたはんだ付け性試験方法であって、供試品保持部材によって保持された供試品の一部をソル
ダペースト中に浸漬した状態で、加熱手段によってソル
ダペーストを加熱して溶融状態とし、溶融ソルダペース
トと供試品との間に働く作用力の経時変化を外力検出手
段で測定することを特徴とするはんだ付け性試験方法。
【請求項１０】フラックス濡れ防止層を構成する材料に
対するフラックスの接触角θは、θ＞９０度を満足する
ことを特徴とする請求項９に記載のはんだ付け性試験方
法。
【請求項１１】フラックス濡れ防止層を構成する材料
は、フッ素系樹脂であることを特徴とする請求項１０に
記載のはんだ付け性試験方法。
【請求項１２】フラックス濡れ防止層を構成する材料
は、サーメット若しくはセラミックスであることを特徴
とする請求項１０に記載のはんだ付け性試験方法。
【請求項１３】（Ａ）供試品を保持するための供試品保
持部材を備えた供試品保持手段と、（Ｂ）該供試品保持手段を支持する外力検出手段と、（Ｃ）フラックスを含むソルダペーストを納めたソルダ
ペースト収納容器と、（Ｄ）ソルダペーストを加熱するための加熱手段、を備
え、少なくとも供試品保持部材の供試品保持部分は、フラッ
クスの濡れ性が悪い材料から作製されているはんだ付け
性試験装置を用いたはんだ付け性試験方法であって、供試品保持部材によって保持された供試品の一部をソル
ダペースト中に浸漬した状態で、加熱手段によってソル
ダペーストを加熱して溶融状態とし、溶融ソルダペース
トと供試品との間に働く作用力の経時変化を外力検出手
段で測定することを特徴とするはんだ付け性試験方法。
【請求項１４】供試品保持部材の供試品保持部分を構成
する材料に対するフラックスの接触角θは、θ＞９０度
を満足することを特徴とする請求項１３に記載のはんだ
付け性試験方法。
【請求項１５】供試品保持部材の供試品保持部分を構成
する材料は、フッ素系樹脂であることを特徴とする請求
項１４に記載のはんだ付け性試験方法。
【請求項１６】供試品保持部材の供試品保持部分を構成
する材料は、サーメット、セラミックス又は耐熱性プラ
スチックスであることを特徴とする請求項１４に記載の
はんだ付け性試験方法。