JP2003083866A - Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic - Google Patents

Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic

Info

Publication number
JP2003083866A
JP2003083866A JP2001276788A JP2001276788A JP2003083866A JP 2003083866 A JP2003083866 A JP 2003083866A JP 2001276788 A JP2001276788 A JP 2001276788A JP 2001276788 A JP2001276788 A JP 2001276788A JP 2003083866 A JP2003083866 A JP 2003083866A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
paste
solder paste
solder
paste layer
fillet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001276788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Harada
学 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MARCOM KK
Malcom Co Ltd
Original Assignee
MARCOM KK
Malcom Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MARCOM KK, Malcom Co Ltd filed Critical MARCOM KK
Priority to JP2001276788A priority Critical patent/JP2003083866A/en
Publication of JP2003083866A publication Critical patent/JP2003083866A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a testing device and testing method capable of performing the evaluation of wetting characteristic with respect to various solder pastes by use of the same index. SOLUTION: This testing device comprises a heater unit for heating a paste layer consisting of a solder paste to be tested in the state where the lower end of a testing contact member is inserted to the paste layer; a lighting means for lighting a fillet forming spot where a solder filler is to be formed by heating the paste layer; and an image recording means having a visual field facing a section vertical to a paste layer forming surface in the fillet forming spot. This testing method comprises calculating the shape characteristic of the solder paste from the image data of the fillet forming spot by use of the above testing device, and measuring the time required until the shape characteristic is laid in a prescribed stable state from the time of starting the melting of the solder paste or the time of reaching substantially the same temperature as the liquid phase line temperature for the solder paste.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリント回
路基板に電子部品を表面実装するために用いられるはん
だペーストの特性を試験するためのはんだペースト特性
試験装置およびはんだペースト特性試験方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder paste characteristic testing apparatus and a solder paste characteristic testing method for testing the characteristics of a solder paste used for surface mounting electronic components on a printed circuit board, for example. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化および高機能化
に伴って、プリント回路基板上に小型の電子部品を高密
度で実装することが要求されており、そのため、プリン
ト回路基板に小型の電子部品を実装する方法として表面
実装法が採用されている。この表面実装法においては、
例えばプリント回路基板に形成された接続用電極上に、
例えばスクリーン印刷によってはんだペーストを塗布し
てペースト層を形成し、その後、当該プリント回路基板
上に電子部品をその電極がペースト層上に位置するよう
配置し、この状態で、ペースト層中のはんだ合金をリフ
ローさせる。具体的には、予め設定された温度プロファ
イルに従ってペースト層を加熱・冷却することにより、
当該ペースト層中のはんだ合金を溶融・再固化させ、こ
れにより、プリント回路基板の接続用電極と電子部品の
電極とがはんだ合金によって接続される。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and higher functionality of electronic equipment, it has been required to mount small electronic components on a printed circuit board at a high density. The surface mounting method has been adopted as a method for mounting electronic components. In this surface mounting method,
For example, on the connecting electrodes formed on the printed circuit board,
For example, a solder paste is applied by screen printing to form a paste layer, and then electronic components are arranged on the printed circuit board so that the electrodes are located on the paste layer, and in this state, the solder alloy in the paste layer is placed. To reflow. Specifically, by heating / cooling the paste layer according to a preset temperature profile,
The solder alloy in the paste layer is melted and re-solidified, so that the connection electrode of the printed circuit board and the electrode of the electronic component are connected by the solder alloy.

【0003】而して、このような表面実装法において
は、使用されるはんだペーストの特性、とりわけ実装す
べき電子部品の電極に対するはんだペーストのぬれ特性
を予め評価することが極めて重要であり、一般に、例え
ば以下に示す(1)〜(3)の条件を満足するものであ
れば、「ぬれ性がよい」はんだペーストとされる。 (1)均整のとれた美しい形状のフィレットが短時間で
形成されること。 (2)電子部品に対するはんだペーストの接触角の大き
さが小さいこと。 (3)所定の大きさのぬれ力が短時間で生じるものであ
ること。
Therefore, in such a surface mounting method, it is extremely important to evaluate beforehand the characteristics of the solder paste to be used, especially the wetting characteristics of the solder paste with respect to the electrodes of the electronic component to be mounted. For example, if the solder paste satisfies the following conditions (1) to (3), the solder paste has “good wettability”. (1) A well-balanced and beautifully shaped fillet is formed in a short time. (2) The contact angle of the solder paste with the electronic component is small. (3) A predetermined amount of wetting force is generated in a short time.

【0004】従来より、はんだペーストの特性を試験す
る方法として、予め加熱溶融したはんだ漕中に試験用接
触部材を上方から浸漬し、当該試験用接触部材に対して
その浸漬方向(上下方向)に作用する応力の経時的変化
を測定するメニスコグラフ法が知られている。然るに、
このメニスコグラフ法は、溶融した状態のはんだのぬれ
特性を評価する方法であって、リフローによるはんだペ
ーストのぬれ特性を評価する方法ではない。すなわち、
表面実装法におけるリフロー工程においては、はんだペ
ーストは電子部品の電極と接触した状態で加熱されるこ
とにより、ぬれる過程において、電子部品の電極の表面
温度ははんだペーストの温度と常に同等であり、しか
も、はんだペースト中のはんだ合金が溶融しながら当該
溶融したはんだ合金によって電子部品がぬれると考えら
れるため、予め加熱溶融したはんだ漕中に試験用接触部
材を浸漬するメニスコグラフ法では、表面実装における
リフロー工程の実態に即したぬれ特性の評価を行うこと
はできない。
Conventionally, as a method for testing the characteristics of a solder paste, a test contact member is immersed from above in a solder bath that has been heated and melted in advance, and the test contact member is immersed in the immersion direction (vertical direction). A meniscograph method for measuring a change in applied stress over time is known. However,
The meniscograph method is a method for evaluating the wettability of solder in a molten state, not a method for evaluating the wettability of solder paste by reflow. That is,
In the reflow process in the surface mounting method, the solder paste is heated while being in contact with the electrodes of the electronic component, so that the surface temperature of the electrode of the electronic component is always equal to the temperature of the solder paste in the wet process, and , It is considered that the solder alloy in the solder paste is melted while the electronic component is wetted by the molten solder alloy. Wet characteristics cannot be evaluated according to the actual conditions of.

【0005】このような問題を解決するため、試験すべ
きはんだペーストよりなるペースト層に試験用接触部材
を接触させて所定の深さに進入させた状態で、ペースト
層を予め設定された温度プロファイルに従って加熱しな
がら、前記試験用接触部材に対して垂直方向(ペースト
層に対する試験用接触部材の進入方向)に作用する応力
の変化を検出するはんだペースト特性試験方法(以下、
「温度プロファイル法」という。)が提案されている
(特開平6−207900号公報参照)。ここで、上記
の温度プロファイルは、表面実装におけるリフロー工程
の加熱条件に応じて設定され、具体的には、例えばプリ
ヒート温度までの昇温工程、プリヒート温度保持工程、
本加熱昇温工程、本加熱ピーク温度保持工程により構成
される。このような温度プロファイル法においては、は
んだペースト中のはんだ合金が溶融し始めてから当該溶
融したはんだ合金による試験用チップのぬれが終了する
までの過程において、当該試験用接触部材に作用する垂
直方向の応力の変化を検出することにより、当該はんだ
ペーストの特性の評価を行うことができる。
In order to solve such a problem, a test contact member is brought into contact with a paste layer made of a solder paste to be tested to enter a predetermined depth, and the paste layer is set to a preset temperature profile. A solder paste characteristic test method for detecting a change in stress acting in the direction perpendicular to the test contact member (the direction in which the test contact member enters the paste layer) while heating according to
It is called "temperature profile method". ) Has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-207900). Here, the above temperature profile is set according to the heating conditions of the reflow step in surface mounting, and specifically, for example, a temperature raising step to a preheat temperature, a preheat temperature holding step,
It is composed of a main heating temperature raising step and a main heating peak temperature holding step. In such a temperature profile method, in the process from the start of melting of the solder alloy in the solder paste to the end of the wetting of the test chip by the molten solder alloy, the vertical direction acting on the test contact member By detecting the change in stress, the characteristics of the solder paste can be evaluated.

【0006】図13は、温度プロファイル法によって測
定されたはんだペースト特性曲線を示す図である。この
図において、縦軸は試験用接触部材に対して垂直方向に
作用する応力であり、正の方向は、ペースト層によって
試験用接触部材を下方に引く力(引き力)を示し、負の
方向は、ペースト層によって試験用接触部材を上方に押
す力(押し力)を示す。横軸は加熱時間である。図13
について具体的に説明すると、本加熱昇温工程におい
て、ペースト層中のはんだ合金が溶融する前にあって
は、ペースト層が昇温するに従って、当該ペースト層が
形成されたペースト層支持部材が熱変形し、これによ
り、試験用接触部材には押し力が作用する。その後、ペ
ースト層の加熱温度を更に昇温することにより、ペース
ト層中のはんだ合金の溶融が開始すると、はんだ合金が
固相から液相に転換する過程において、ペースト層の体
積が急激に減少し、これにより、試験用接触部材には引
き力が作用する(以下、この引き力を「液相転換力」と
もいう。)。この液相転換力は、ペースト層の体積の減
少に伴って増加するが、はんだ合金の溶融が進行するに
従ってペースト層の流動性が増加して液相転換力は減衰
する。一方、はんだ合金の溶融が開始すると、溶融した
はんだ合金によって試験用接触部材がぬれ始め、当該溶
融したはんだ合金の表面張力によって、試験用接触部材
に引き力が作用する。この引き力は、ぬれが進行するに
従って増加し、十分にぬれた状態では安定した値を示
す。
FIG. 13 is a diagram showing a solder paste characteristic curve measured by the temperature profile method. In this figure, the vertical axis represents the stress acting in the direction perpendicular to the test contact member, the positive direction represents the force (pulling force) that pulls the test contact member downward by the paste layer, and the negative direction. Indicates the force (pushing force) for pushing the test contact member upward by the paste layer. The horizontal axis is the heating time. FIG.
More specifically, in the main heating and heating step, before the solder alloy in the paste layer is melted, as the temperature of the paste layer rises, the paste layer supporting member on which the paste layer is formed is heated. It is deformed, so that a pressing force acts on the test contact member. After that, when the heating temperature of the paste layer is further increased, when the melting of the solder alloy in the paste layer starts, the volume of the paste layer rapidly decreases in the process of the solder alloy converting from the solid phase to the liquid phase. As a result, a pulling force acts on the test contact member (hereinafter, this pulling force is also referred to as "liquid phase conversion force"). The liquid phase conversion force increases as the volume of the paste layer decreases, but as the melting of the solder alloy progresses, the fluidity of the paste layer increases and the liquid phase conversion force attenuates. On the other hand, when the melting of the solder alloy is started, the test contact member starts to be wetted by the melted solder alloy, and the pulling force acts on the test contact member due to the surface tension of the melted solder alloy. This attractive force increases as the wetting progresses, and shows a stable value in a sufficiently wet state.

【0007】上記の特性曲線から、例えば、試験用接触
部材に対して当該試験用接触部材がはんだ合金によって
十分にぬれた状態で作用する引き力の値Fmを、はんだ
ペーストによる最大ぬれ力として測定する。また、試験
用接触部材に対してペースト層支持部材の熱変形による
押し力が作用した後、当該押し力が減少して0となる時
点tsを、ぬれが開始する時点(以下、「ぬれ開始点」
という。)とみなし、試験用接触部材がはんだ合金によ
って十分にぬれた時点、すなわち試験用接触部材に作用
する引き力が最大ぬれ力(Fm)に達した時点teを、
ぬれが終了した時点(以下、「ぬれ終了点」という。)
とみなし、ぬれ開始点(ts)からぬれ終了点(te)
までの時間Twをぬれ時間として測定する。そして、最
大ぬれ力(Fm)およびぬれ時間(Tw)の値は、試験
用接触部材すなわち電子部品の電極の表面活性度および
はんだペースト中に含まれるフラックスの種類等によっ
て異なるため、これらの値から、はんだペーストのぬれ
特性の評価を行うことができる。
From the above characteristic curve, for example, the value Fm of the pulling force acting on the test contact member when the test contact member is sufficiently wet by the solder alloy is measured as the maximum wetting force of the solder paste. To do. Further, after the pressing force due to the thermal deformation of the paste layer supporting member acts on the test contact member, the time point ts at which the pressing force decreases and becomes 0, is the time point when the wetting starts (hereinafter, “wetting start point”). "
Say. ), The time point te when the test contact member is sufficiently wet by the solder alloy, that is, the time point te at which the pulling force acting on the test contact member reaches the maximum wetting force (Fm),
When wetting ends (hereinafter referred to as "wetting end point")
Wet start point (ts) to wet end point (te)
The time Tw up to is measured as the wetting time. The values of the maximum wetting force (Fm) and the wetting time (Tw) differ depending on the surface activity of the test contact member, that is, the electrode of the electronic component, the type of flux contained in the solder paste, and the like. It is possible to evaluate the wetting characteristics of the solder paste.

【0008】このような温度プロファイル法によれば、
ペースト層に試験用接触部材を接触させた状態で当該ペ
ースト層を加熱するため、ぬれる過程において、試験用
接触部材の表面温度はペースト層の温度と常に同等であ
り、しかも、ペースト層中のはんだ合金が溶融しながら
当該溶融したはんだ合金によって試験用接触部材がぬれ
るため、表面実装におけるリフロー工程の実態に即した
ぬれ特性の評価を行うことが可能である。
According to such a temperature profile method,
Since the paste layer is heated while the test contact member is in contact with the paste layer, the surface temperature of the test contact member is always equal to the temperature of the paste layer during the wetting process, and the solder in the paste layer is Since the test contact member gets wet with the molten solder alloy as the alloy melts, it is possible to evaluate the wettability according to the actual condition of the reflow process in surface mounting.

【0009】一方、表面実装に使用されるはんだペース
トは、従来、錫−鉛系共晶はんだ合金を含有してなるも
のが主流であったが、最近においては、環境保全上の観
点から、無鉛系はんだ合金を含有してなるものを使用す
ることが求められている。しかしながら、無鉛系はんだ
合金を含有してなるはんだペーストのぬれ特性試験を温
度プロファイル法によって行う場合には、以下のような
問題があることが判明した。
On the other hand, the solder paste used for surface mounting has conventionally been mainly composed of a tin-lead eutectic solder alloy, but recently, from the viewpoint of environmental protection, it is lead-free. It is required to use a material containing a solder alloy. However, when the wetting characteristic test of the solder paste containing the lead-free solder alloy is performed by the temperature profile method, it has been found that the following problems occur.

【0010】無鉛系はんだ合金には、非共晶性のものが
多く、このようなはんだ合金はその融点に大きな温度幅
を有する。具体的な例を挙げると、Sn−37Pbはん
だ合金の融点は183℃であるのに対し、Sn−2Ag
−0.75Cu−3Biはんだ合金の融点は206〜2
20℃であって、14℃の温度幅を有する。このような
はんだ合金を含有してなるはんだペーストの特性試験を
行う場合には、本加熱昇温工程において、Sn−37P
bはんだ合金の溶融時間(溶融が開始してから終了する
までの時間)は、理論的には潜熱を吸収する時間と同等
であるため、一定でかつ短い時間であるのに対し、Sn
−2Ag−0.75Cu−3Biはんだ合金の溶融時間
は、潜熱を吸収する時間に、融点の最小値から最大値ま
でに昇温する時間を加えたものとなる。例えば、本加熱
昇温工程における昇温速度を3℃/secに設定した場
合には、Sn−2Ag−0.75Cu−3Biはんだ合
金の溶融時間は、潜熱を吸収する時間+4.7秒間であ
って、Sn−37Pbはんだ合金の溶融時間と比較して
相当に大きい値となる。
Many lead-free solder alloys are non-eutectic, and such solder alloys have a wide temperature range in their melting points. To give a specific example, the melting point of Sn-37Pb solder alloy is 183 ° C, whereas Sn-2Ag
-0.75Cu-3Bi solder alloy has a melting point of 206-2.
It is 20 ° C. and has a temperature range of 14 ° C. When conducting a characteristic test of a solder paste containing such a solder alloy, Sn-37P is used in the main heating and heating step.
b The melting time of the solder alloy (the time from the start of melting to the end of melting) is theoretically equivalent to the time of absorbing latent heat, so it is constant and short, whereas Sn
The melting time of the -2Ag-0.75Cu-3Bi solder alloy is the time for absorbing the latent heat, plus the time for raising the temperature from the minimum value to the maximum value of the melting point. For example, when the heating rate in the main heating / heating step is set to 3 ° C./sec, the melting time of the Sn-2Ag-0.75Cu-3Bi solder alloy is the time for absorbing latent heat +4.7 seconds. The value is considerably larger than the melting time of the Sn-37Pb solder alloy.

【0011】そして、温度プロファイル法においては、
はんだ合金の溶融が開始してからはんだ合金によって試
験用接触部材がぬれるまでの時間をぬれ時間として測定
するため、Sn−37Pbはんだ合金とSn−2Ag−
0.75Cu−3Biはんだ合金とを比較した場合に
は、真のぬれ時間すなわちはんだ合金によって試験用接
触部材がぬれ始めてからぬれ終わるまでの時間が同等で
あっても、実際のぬれ時間に、はんだ合金が溶融してか
らはんだ合金によって試験用接触部材がぬれ始めるまで
の時間が誤差として含まれるので、測定されるぬれ時間
は大きく異なり、結局、温度プロファイル法では、融点
の温度幅の異なるはんだ合金を含有するはんだペースト
のぬれ特性について、同一の指標で評価を行うことがで
きないのが実状である。
In the temperature profile method,
Since the time from the start of melting of the solder alloy until the test contact member gets wet by the solder alloy is measured as the wetting time, Sn-37Pb solder alloy and Sn-2Ag-
When compared with the 0.75Cu-3Bi solder alloy, even if the true wetting time, that is, the time from the start of wetting of the test contact member by the solder alloy to the end of wetting is equal, the actual wetting time Since the time from the melting of the alloy to the start of wetting of the test contact member by the solder alloy is included as an error, the wetting time measured differs greatly, and in the end, in the temperature profile method, solder alloys with different melting point temperature ranges are used. The fact is that the wetting characteristics of a solder paste containing Pt cannot be evaluated with the same index.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
種々のはんだペーストについて、当該はんだペーストの
ぬれ特性の評価を同一の指標によって行うことができる
新規なはんだペースト特性試験装置およびはんだペース
ト特性試験方法を提供することにある。
The present invention has been made based on the above circumstances, and its purpose is to:
It is an object of the present invention to provide a novel solder paste property test apparatus and a solder paste property test method capable of evaluating the wettability of the solder paste with respect to various solder pastes using the same index.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のはんだペースト
特性試験装置は、加熱室を備えてなり、当該加熱室内に
おいて、試験すべきはんだペーストよりなるペースト層
に試験用接触部材の下端が当該ペースト層の上面から押
入された状態で、当該ペースト層を加熱するヒーターユ
ニットと、前記ペースト層が加熱されてはんだフィレッ
トが形成されるべきフィレット形成個所を照明するよう
配置された光照射手段と、前記フィレット形成個所にお
けるペースト層形成面に対して垂直な断面を臨む視野を
有する画像記録手段とを備えてなることを特徴とする。
The solder paste property testing apparatus of the present invention comprises a heating chamber, and in the heating chamber, the lower end of the test contact member is placed on the paste layer of the solder paste to be tested. A heater unit for heating the paste layer in a state of being pushed in from the upper surface of the layer, and a light irradiation means arranged to illuminate a fillet formation point where the paste layer is heated to form a solder fillet, and An image recording unit having a field of view facing a section perpendicular to the paste layer forming surface at the fillet forming portion.

【0014】本発明のはんだペースト特性試験装置にお
いては、前記ペースト層は、予め設定された温度プロフ
ァイルに従って加熱されることが好ましい。また、光照
射手段は、その光軸がペースト層形成面を含む平面に対
して0〜60゜上方に傾斜した状態で、かつ、前記光軸
をペースト層形成面を含む平面に投影したときの投影直
線と画像記録手段の光軸とのなす角が0〜170゜とな
る状態で配置されていることが好ましい。また、光照射
手段は、フィレット形成個所に対してスリット光を照射
するものであって、当該スリット光の幅が0.001〜
2mmであることが好ましい。また、画像記録手段の視
野から外れた個所に、温度検知手段がペースト層に押入
された状態で設けられていることが好ましい。
In the solder paste property testing apparatus of the present invention, it is preferable that the paste layer is heated according to a preset temperature profile. Further, the light irradiating means is such that when the optical axis thereof is tilted upward by 0 to 60 ° with respect to the plane including the paste layer forming surface and the optical axis is projected onto the plane including the paste layer forming surface. It is preferable that the projection line and the optical axis of the image recording means are arranged at an angle of 0 to 170 °. The light irradiating means irradiates the fillet forming portion with slit light, and the width of the slit light is from 0.001 to 0.001.
It is preferably 2 mm. Further, it is preferable that the temperature detecting means is provided at a position outside the visual field of the image recording means in a state of being pressed into the paste layer.

【0015】上記のはんだペースト特性試験装置におい
ては、加熱室内に載置された、試験されるべきはんだペ
ーストよりなるペースト層を支持するペースト層支持部
材の上方位置において、ヒーターユニットの上部壁を気
密に貫通して上下方向に伸びるよう配置された、試験用
接触部材を加熱室内の所定の位置に保持する保持部材を
有する応力検出センサユニットと、当該応力検出センサ
ユニットにおいて保持された試験用接触部材が、前記ペ
ースト層支持部材におけるペースト層に進入した状態で
保持されるよう、ヒーターユニットの全体を相対的に上
方に移動させる昇降機構とを備えた構成とすることがで
きる。
In the above-mentioned solder paste characteristic testing apparatus, the upper wall of the heater unit is hermetically sealed above the paste layer supporting member which is placed in the heating chamber and which supports the paste layer made of the solder paste to be tested. A stress detection sensor unit having a holding member for holding the test contact member at a predetermined position in the heating chamber, the test contact member being held in the stress detection sensor unit. However, an elevating mechanism for moving the entire heater unit relatively upward may be provided so that the paste layer supporting member is held in a state of having entered the paste layer.

【0016】本発明のはんだペースト特性試験方法は、
加熱室内において、試験すべきはんだペーストよりなる
ペースト層に試験用接触部材の下端が当該ペースト層の
上面から押入された状態で、当該ペースト層を加熱する
ことにより、はんだフィレットを形成するフィレット形
成過程において、前記ペースト層が加熱されてはんだフ
ィレットが形成されるべきフィレット形成個所に光を照
射した状態において、当該フィレット形成個所における
ペースト層形成面に対して垂直な断面の画像データを取
得して、当該画像データを画像処理することによりはん
だペーストの形状特性を算出し、はんだペーストが溶融
し始めた時点、あるいはペースト層の温度が液相線温度
と実質的に同一の温度に到達した時点から、算出された
はんだペーストの形状特性が所定の安定状態に至るまで
に要する時間を測定することを特徴とする。
The solder paste characteristic test method of the present invention is
In the heating chamber, the lower end of the test contact member is pressed into the paste layer made of the solder paste to be tested from the upper surface of the paste layer, by heating the paste layer, a fillet forming process for forming a solder fillet. In, in a state in which the paste layer is heated to irradiate the fillet formation point where the solder fillet is to be formed, obtain image data of a cross section perpendicular to the paste layer formation surface at the fillet formation point, Calculate the shape characteristics of the solder paste by image processing the image data, when the solder paste begins to melt, or from the time when the temperature of the paste layer reaches a temperature substantially the same as the liquidus temperature, Measure the time required for the calculated solder paste shape characteristics to reach a predetermined stable state. Characterized in that it.

【0017】本発明のはんだペースト特性試験方法にお
いては、画像データより算出されるはんだペーストの形
状特性が、試験用接触部材に対するはんだペーストのぬ
れの接触角(θ)、ペースト層支持部材におけるペース
ト層形成面よりはんだペーストの上端縁までのぬれの高
さ(h)およびはんだペーストのぬれの断面積(S)か
ら選ばれた少なくとも一とすることができる。
In the solder paste characteristic test method of the present invention, the shape characteristics of the solder paste calculated from the image data are the contact angle (θ) of the solder paste wetting with respect to the test contact member, the paste layer in the paste layer supporting member. It can be at least one selected from the height (h) of wetting from the forming surface to the upper edge of the solder paste and the cross-sectional area (S) of wetting of the solder paste.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、実際に処理されるべき温度条
件で加熱処理が実施されているはんだペーストの画像デ
ータより、当該はんだペーストのぬれの状態を直接的に
判断することができるので、フィレットが形成される過
程において、ぬれが開始される時点を、大きな誤差を生
ずることなしに特定することができ、その結果、はんだ
ペーストのぬれ性を定量的に評価するための普遍的な指
標を得ることができ、これにより、当該はんだペースト
の種類によらずに当該はんだペーストのぬれ特性の評価
を高い信頼性で安定的に行うことができる。
According to the present invention, it is possible to directly determine the wet state of the solder paste from the image data of the solder paste which has been heat-treated under the temperature condition to be actually treated. In the process of forming the fillet, the point of time when wetting starts can be specified without causing a large error, and as a result, a universal index for quantitatively evaluating the wettability of the solder paste is obtained. Therefore, the wettability of the solder paste can be evaluated with high reliability and stability regardless of the type of the solder paste.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は、本発明のはんだペースト
特性試験装置の一例における外観を示す説明用斜視図、
図2は、図1に示すはんだペースト特性試験装置の構成
の概略を示す横断平面図、図3は、図1に示すはんだペ
ースト特性試験装置の構成の概略を示す縦断面図であ
る。このはんだペースト特性試験装置は、全体が直方体
形の箱状のヒーターユニット10を備えてなり、このヒ
ーターユニット10は、前方に位置される側壁である前
壁(図2においては下方に位置する側壁)に前面開口1
0Aが形成されていると共に、この前壁に隣接する一方
の側壁(図2においては左方に位置する側壁)に側面開
口10Bが形成されている。ヒーターユニット10にお
ける前面開口10Aおよび側面開口10Bの各々には、
これらの開口10A,10Bを外側から気密に塞ぐ透明
な窓部材11A,11Bが設けられており、これによ
り、ヒーターユニット10の内部に加熱室Rが形成され
ている。
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing the appearance of an example of a solder paste characteristic testing apparatus of the present invention,
2 is a cross-sectional plan view showing the outline of the configuration of the solder paste characteristic test apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the outline of the configuration of the solder paste characteristic test apparatus shown in FIG. This solder paste characteristic testing device includes a box-shaped heater unit 10 having a rectangular parallelepiped shape as a whole, and the heater unit 10 is a front wall that is a front side wall (a side wall located below in FIG. 2). ) Front opening 1
0A is formed, and a side opening 10B is formed on one side wall (a side wall located on the left side in FIG. 2) adjacent to the front wall. In each of the front opening 10A and the side opening 10B in the heater unit 10,
Transparent window members 11A and 11B are provided to hermetically close the openings 10A and 10B from the outside, whereby a heating chamber R is formed inside the heater unit 10.

【0020】ここに、12および13は、加熱室R内に
例えば窒素ガスや空気などを供給するガス供給管であ
り、14は、加熱室R内のガスを採取してその成分濃度
を検出するためのガス採取管である。
Reference numerals 12 and 13 are gas supply pipes for supplying, for example, nitrogen gas or air into the heating chamber R, and 14 is for sampling the gas in the heating chamber R and detecting the component concentrations thereof. It is a gas sampling pipe for.

【0021】加熱室R内には、試験片ユニット20が載
置される載置手段であるヒーターテーブル25が下面中
央位置に設けられており、このヒーターテーブル25に
は、試験片ユニット20の下面領域の全体をカバーする
発熱領域を有する面状ヒーター26が、当該ヒータテー
ブル25における試験片ユニット載置面25Aと平行に
伸びるよう設けられている。そして、ヒーターテーブル
25に載置された試験片ユニット20を、面状ヒーター
26によって下方から加熱することにより、後述する加
熱手段によって試験片ユニット20が所定の温度に均一
に加熱されるよう、試験片ユニット20の加熱状態が調
整される。
In the heating chamber R, a heater table 25, which is a mounting means for mounting the test strip unit 20, is provided at the central position of the lower surface. The heater table 25 has a lower surface of the test strip unit 20. A planar heater 26 having a heat generating area that covers the entire area is provided so as to extend parallel to the test piece unit mounting surface 25A of the heater table 25. Then, the test strip unit 20 placed on the heater table 25 is heated from below by the planar heater 26 so that the test strip unit 20 is uniformly heated to a predetermined temperature by the heating means described later. The heating state of the single unit 20 is adjusted.

【0022】ヒーターテーブル25により支持される試
験片ユニット20は、試験すべきはんだペーストよりな
るペースト層を支持するペースト層支持部材により、試
験用接触部材がその下端がペースト層の上面から押入さ
れた状態で保持されて構成されており、具体的には、試
験用接触部材である電子部品23における電極24A,
24Bが、ペースト層支持部材である回路基板21の表
面に形成されたはんだペースト層22A,22Bの各々
に押入された状態で保持されて構成されている。
In the test piece unit 20 supported by the heater table 25, the lower end of the test contact member was pushed in from the upper surface of the paste layer by the paste layer supporting member supporting the paste layer made of the solder paste to be tested. The electrode 24A in the electronic component 23, which is a test contact member,
24B is held in a state of being pressed into each of the solder paste layers 22A and 22B formed on the surface of the circuit board 21 which is a paste layer supporting member.

【0023】ヒーターユニット10における上部壁およ
び下部壁の各々には、例えば面状ヒーターよりなる上部
加熱手段30および下部加熱手段31が、ヒーターテー
ブル25における試験片ユニット載置面25Aと平行に
伸びるよう設けられており、これにより、試験片ユニッ
ト20が上部加熱手段30によって上方から加熱される
と共に、下部加熱手段31によって下方から加熱され
る。
On each of the upper wall and the lower wall of the heater unit 10, an upper heating means 30 and a lower heating means 31, which are, for example, planar heaters, extend in parallel with the test piece unit mounting surface 25A of the heater table 25. By this, the test strip unit 20 is heated from above by the upper heating means 30 and from below by the lower heating means 31.

【0024】ヒーターユニット10の前方には、前面開
口10Aに設けられた窓部材11Aを介して加熱室R内
におけるヒーターテーブル25上の試験片ユニット20
を臨む視野を有する画像記録手段であるCCDカメラ3
5が設置されており、このCCDカメラ35の光軸Pが
窓部材11Aに対して垂直な方向(図2においては上下
方向)に伸びる状態とされている。具体的には、加熱手
段により加熱されてフィレットが形成されるべきフィレ
ット形成個所である、ヒーターユニット10における側
面開口10B側に位置される一方の電極24Aに係るは
んだペースト22Aに、CCDカメラ35の光軸Pが位
置される状態とされている。
In front of the heater unit 10, the test piece unit 20 on the heater table 25 in the heating chamber R is provided through a window member 11A provided in the front opening 10A.
CCD camera 3 which is an image recording means having a field of view
5 is installed, and the optical axis P of the CCD camera 35 extends in a direction perpendicular to the window member 11A (vertical direction in FIG. 2). Specifically, the solder paste 22A relating to the one electrode 24A located on the side surface opening 10B side of the heater unit 10, which is a fillet forming portion to be heated by the heating means to form a fillet, is attached to the solder paste 22A of the CCD camera 35. The optical axis P is positioned.

【0025】このCCDカメラ35には、少なくとも1
0倍以上に拡大可能とされたマイクロフォーカスレンズ
などの望遠レンズ36が装着されていることが好まし
い。CCDカメラ35と試験片ユニット20との離間距
離は、例えば50〜200mmであることが好ましい。
This CCD camera 35 has at least one
It is preferable to mount a telephoto lens 36 such as a microfocus lens which can be magnified 0 times or more. The distance between the CCD camera 35 and the test strip unit 20 is preferably 50 to 200 mm, for example.

【0026】ヒーターユニット10の側面開口10Bに
設けられた窓部材11Bを介して、加熱室R内のヒータ
ーテーブル25により支持された試験片ユニット20に
おけるフィレット形成個所、例えば一方の電極24Aに
係るはんだペースト22Aにおける前後方向の中央位置
を帯状光によって照明するよう、光照射手段である光照
射光学系40が設置されている。光照射光学系40は、
図4に示すように、光軸Qがヒーターユニット10の斜
め前方上方に伸びるよう配置された例えばレーザダイオ
ードよりなる光源41と、この光源41よりの光をCC
Dカメラ35の光軸Pに対して垂直な方向に照射するた
めの、例えば凸レンズよりなる第1の集光レンズ42お
よび例えばシリンドリカルレンズよりなる第2の集光レ
ンズ43とにより構成されている。
Solder for the fillet forming point in the test piece unit 20 supported by the heater table 25 in the heating chamber R, for example, one electrode 24A, through the window member 11B provided in the side opening 10B of the heater unit 10. A light irradiation optical system 40, which is a light irradiation unit, is installed so as to illuminate the central position in the front-rear direction of the paste 22A with band-shaped light. The light irradiation optical system 40 is
As shown in FIG. 4, a light source 41 made of, for example, a laser diode is arranged so that the optical axis Q extends obliquely forward and upward of the heater unit 10, and the light from this light source 41 is CC
It is configured by a first condensing lens 42 made of, for example, a convex lens and a second condensing lens 43 made of, for example, a cylindrical lens, for irradiating in a direction perpendicular to the optical axis P of the D camera 35.

【0027】光源41は、その光軸Qが回路基板21の
ペースト層形成面を含む平面に対して0〜60゜上方に
傾斜した状態、図1において、光源41の光軸Qと当該
光軸Qをペースト層形成面を含む平面に投影したときの
投影直線Nとのなす角(以下、「仰角」という。)βが
0〜60゜となる状態とされることが好ましい。また、
CCDカメラ35の光軸Pと、光源41の光軸Qの投影
直線Nとのなす角(以下、「水平面内回転角」とい
う。)αが0〜170゜となる状態で設置されているこ
とが好ましい。光源41が、その光軸Qが上記のような
立体的な角度範囲を満足する状態で設置されていること
により、試験片ユニット20のフィレット形成個所にお
ける所定の断面を確実に帯状光により照射することがで
き、フィレット形成過程におけるはんだペーストの画像
データを確実に得ることができる。
The light source 41 is in a state in which its optical axis Q is inclined upward by 0 to 60 ° with respect to the plane including the paste layer forming surface of the circuit board 21, and in FIG. It is preferable that an angle (hereinafter, referred to as “elevation angle”) β formed by the projection straight line N when Q is projected on a plane including the paste layer forming surface is in a state of 0 to 60 °. Also,
The optical axis P of the CCD camera 35 and the projection line N of the optical axis Q of the light source 41 form an angle (hereinafter referred to as "rotation angle in the horizontal plane") α of 0 to 170 °. Is preferred. Since the light source 41 is installed with the optical axis Q thereof satisfying the above-mentioned three-dimensional angular range, a predetermined cross section at the fillet forming portion of the test piece unit 20 is reliably irradiated with the band-shaped light. Therefore, the image data of the solder paste in the process of forming the fillet can be surely obtained.

【0028】この光照射光学系40においては、試験片
ユニット20に対してスリット状の光Lが照射される
が、スリット光Lの幅は0.001〜2mmであること
が好ましい(図5参照。ただし、図5は、はんだペース
トが電子部品23の電極24A,24Bに対してぬれが
終了してフィレットが形成された状態を示す。)。これ
により、はんだペーストが溶け始めるときに発生する泡
等によるノイズとなる画像データが含まれる程度を低く
することができ、フィレット形成過程におけるはんだペ
ーストの画像データを確実に得ることができる。
In this light irradiation optical system 40, the slit light L is irradiated to the test piece unit 20, and the width of the slit light L is preferably 0.001 to 2 mm (see FIG. 5). However, FIG. 5 shows a state in which the solder paste has finished wetting the electrodes 24A and 24B of the electronic component 23 and a fillet has been formed. As a result, the degree of inclusion of image data that becomes noise due to bubbles or the like generated when the solder paste begins to melt can be reduced, and image data of the solder paste in the fillet formation process can be reliably obtained.

【0029】加熱室R内には、フィレット形成過程にお
けるはんだペーストの温度を検知するための温度検知手
段50が設けられている。温度検知手段50は、例えば
図6に示すように、金属素線が例えばガラス繊維により
被覆されてなる熱電対51と、この熱電対51を保持す
る例えばセラミックスよりなる保持部材52を先端部に
有し、基端部がネジなどの留め具53により固定される
板バネ54とにより構成されており、熱電対51が板バ
ネ54の下面より突出する状態とされている。そして、
熱電対51は、CCDカメラ35の視野から外れた個
所、例えば電子部品23における他方の電極24Bに係
るはんだペースト22Bに対して、板バネ54によるバ
ネ力によって付勢された状態で接触している。また、回
路基板21の温度を検知するための温度検知手段55が
さらに設けられた構成とすることができる。
Inside the heating chamber R, there is provided a temperature detecting means 50 for detecting the temperature of the solder paste in the process of forming the fillet. For example, as shown in FIG. 6, the temperature detecting means 50 has a thermocouple 51 having a metal element wire coated with, for example, glass fiber, and a holding member 52 made of, for example, ceramics for holding the thermocouple 51 at a tip portion thereof. However, the base end portion is configured by a leaf spring 54 fixed by a fastener 53 such as a screw, and the thermocouple 51 projects from the lower surface of the leaf spring 54. And
The thermocouple 51 is in contact with a portion outside the field of view of the CCD camera 35, for example, the solder paste 22B related to the other electrode 24B of the electronic component 23 while being biased by the spring force of the leaf spring 54. . Further, the temperature detecting means 55 for detecting the temperature of the circuit board 21 may be further provided.

【0030】本発明においては、上記のような試験装置
を用い、以下のようにしてはんだペーストの特性試験が
行われる。先ず、回路基板21の表面における所定の個
所に、適量の試験すべきはんだペーストを例えばスクリ
ーン印刷等の印刷法を利用して塗布することによってペ
ースト層22A,22Bを形成し、このはんだペースト
層22A,22Bに電子部品23を押し込んで所定の深
さに押入させた状態で保持させて、これをペースト層形
成面が水平となる状態で、ヒーターユニット10の加熱
室R内におけるヒーターテーブル25により支持する。
In the present invention, the characteristic test of the solder paste is conducted as follows using the above-mentioned test apparatus. First, an appropriate amount of solder paste to be tested is applied to a predetermined portion on the surface of the circuit board 21 by using a printing method such as screen printing to form paste layers 22A and 22B. , 22B by pushing the electronic component 23 into a predetermined depth and supporting it by the heater table 25 in the heating chamber R of the heater unit 10 with the paste layer forming surface horizontal. To do.

【0031】以上においては、塗布されるはんだペース
トの量は、均整のとれた美しい形状のフィレットが形成
されるべき量とされ、例えばペースト層22A,22B
の径が1〜8mm、ペースト層22A,22Bの厚みが
0.1〜0.4mm、ペースト層22A,22Bの体積
が0.01〜2.0mm3 となるような量であることが
好ましい。ここに、「均整のとれた美しい形状」とは、
例えばフィレットの接触角θが0〜35゜、ぬれの高さ
hが0.2〜3.0mm、ぬれの断面積Sが0.05〜
10mm2 となる形状である。ペースト層22A,22
Bに対する電子部品23の押入深さは、ペースト層22
A,22Bの厚みによって異なるが、例えば0.05〜
0.2mmの範囲で設定されることが好ましい。
In the above description, the amount of the solder paste to be applied is such that a well-balanced and beautifully shaped fillet should be formed. For example, the paste layers 22A and 22B are used.
Is preferably 1 to 8 mm, the thickness of the paste layers 22A and 22B is 0.1 to 0.4 mm, and the volume of the paste layers 22A and 22B is 0.01 to 2.0 mm 3 . Here, "a well-balanced and beautiful shape" means
For example, the contact angle θ of the fillet is 0 to 35 °, the wetting height h is 0.2 to 3.0 mm, and the wetting cross-sectional area S is 0.05 to
The shape is 10 mm 2 . Paste layers 22A, 22
The push-in depth of the electronic component 23 with respect to B is the paste layer 22.
Depending on the thickness of A and 22B, for example, 0.05 to
It is preferably set in the range of 0.2 mm.

【0032】次いで、CCDカメラ35および光照射光
学系40を、加熱室R内において支持された試験片ユニ
ット20に対して所定の位置関係を満足する状態で設置
した後、電子部品23の一方の電極24Aに係るペース
ト層22A(フィレット形成個所)における前後方向の
中央位置を光源41によって照明した状態において、試
験すべきはんだペーストが使用される表面実装における
リフロー工程の条件に応じて、ガス供給管12,13か
ら例えば窒素ガス等の不活性ガスまたは空気を加熱室R
内に供給し、上部加熱手段30、下部加熱手段31およ
びヒーターテーブル25における面状ヒータ26によ
り、リフロー工程の加熱条件に応じて予め設定された温
度プロファイルに従ってペースト層22A,22Bを加
熱すると共に、CCDカメラ35によってペースト層2
2Aの状態を撮影してフィレット形成過程におけるはん
だペーストの所定断面の画像データを取得する。また、
温度検知手段50によって電子部品23における他方の
電極24Bに係るペースト層22Bの温度状態を検知す
る。
Next, the CCD camera 35 and the light irradiation optical system 40 are installed in a state satisfying a predetermined positional relationship with the test strip unit 20 supported in the heating chamber R, and then one of the electronic components 23 is installed. In the state where the light source 41 illuminates the center position in the front-rear direction in the paste layer 22A (fillet formation point) related to the electrode 24A, the gas supply pipe is used according to the condition of the reflow process in the surface mounting in which the solder paste to be tested is used An inert gas such as nitrogen gas or air from 12, 13 is heated in the heating chamber R.
And heating the paste layers 22A and 22B according to a temperature profile preset according to the heating conditions of the reflow process by the upper heating means 30, the lower heating means 31, and the planar heater 26 in the heater table 25, Paste layer 2 by CCD camera 35
2A is photographed to obtain image data of a predetermined cross section of the solder paste in the fillet formation process. Also,
The temperature detecting means 50 detects the temperature state of the paste layer 22B of the other electrode 24B of the electronic component 23.

【0033】図7は、ペースト層を加熱するための温度
プロファイルの一例を示す説明図である。図7におい
て、Aはプリヒート温度t1までの昇温工程の時間であ
って、この昇温工程における昇温速度は例えば1〜4℃
/secである。Bはプリヒート温度保持工程の時間で
あって、この時間Bは例えば30〜150秒間であり、
プリヒート温度t1は、試験すべきはんだペースト中の
はんだ合金の融点(温度幅を有する場合にはその最低
値)よりも低い温度に設定される。Cは本加熱昇温工程
の時間であって、この昇温工程における昇温速度は例え
ば1〜4℃/secである。Dは本加熱ピーク温度保持
工程の時間であって、この時間Dは例えば3〜10秒間
であり、本加熱ピーク温度t2は、はんだペーストの融
点(温度幅を有する場合にはその最高値)よりも高い温
度に設定される。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a temperature profile for heating the paste layer. In FIG. 7, A is the time of the temperature raising process up to the preheat temperature t1, and the temperature raising rate in this temperature raising process is, for example, 1 to 4 ° C.
/ Sec. B is the time of the preheat temperature holding step, and this time B is, for example, 30 to 150 seconds,
The preheat temperature t1 is set to a temperature lower than the melting point (the minimum value of the solder alloy in the solder paste to be tested in the case of having a temperature range). C is the time of the main heating and heating step, and the heating rate in this heating step is, for example, 1 to 4 ° C./sec. D is the time of the main heating peak temperature holding step, and this time D is, for example, 3 to 10 seconds, and the main heating peak temperature t2 is determined from the melting point of the solder paste (the maximum value in the case of having a temperature range). Is also set to a high temperature.

【0034】ここに、ペースト層22A(22B)の状
態、すなわち電子部品23における電極24A(24
B)に対するはんだペーストのはんだ付けの挙動につい
て説明すると、先ず、予備加熱工程(昇温工程A+プリ
ヒート温度保持工程B)において予備加熱処理が行われ
ることによって、回路基板21および電極24A(24
B)の温度が上昇すると共に、はんだペーストに含有さ
れる各種成分の蒸発が起こる。そして、本加熱工程(本
加熱昇温工程C+本加熱ピーク温度保持工程D)におい
て本加熱処理が行われることによって、はんだペースト
に含有されるフラックスの流動性が増して、はんだ合金
が凝集を始め、その後、はんだ付け温度に近づくと、フ
ラックスはその活性度を増し、回路基板21や電極24
A(24B)を清浄にすると共に、はんだ合金が溶融を
開始して凝集力を高め、ぬれを開始する。そして、ぬれ
が進行するに従って接触角θの大きさが減少すると共
に、ぬれの高さhおよびぬれの断面積Sの大きさが増大
し、最終的に、これらの形状特性が所定の安定状態に至
り、ぬれが終了する。
Here, the state of the paste layer 22A (22B), that is, the electrode 24A (24 in the electronic component 23)
The behavior of soldering of the solder paste with respect to B) will be described. First, the circuit board 21 and the electrode 24A (24A (24) by the preliminary heating process performed in the preliminary heating process (heating process A + preheat temperature holding process B).
As the temperature of B) rises, evaporation of various components contained in the solder paste occurs. Then, by performing the main heating process in the main heating step (main heating temperature raising step C + main heating peak temperature holding step D), the fluidity of the flux contained in the solder paste increases, and the solder alloy begins to agglomerate. After that, when the soldering temperature is approached, the flux increases its activity and the circuit board 21 and the electrodes 24
While cleaning A (24B), the solder alloy starts to melt to increase cohesive force and start wetting. Then, as the wetting progresses, the size of the contact angle θ decreases, and the height h of the wetting and the size of the cross-sectional area S of the wetting increase, so that these shape characteristics finally reach a predetermined stable state. The wetness ends.

【0035】以上のようにして得られた画像データに対
して画像処理を行うことによって、ペースト層22Aの
形状特性を算出し、得られた形状特性の経時的変化を示
す特性曲線を取得するペースト特性取得操作が行われ
る。具体的には、例えばCCDカメラ35により得られ
た画像データは、適宜の画像処理が行われることによっ
て、例えば図8(ロ)に示すような、フィレット形成過
程におけるはんだペーストの状態を模擬的に示す解析用
画像データに変換された後、図9に示すように、電子部
品23における電極24Aに対するペースト層22Aの
接触角θ、ぬれの高さhおよびぬれの断面積Sの形状特
性を算出し、図8(イ)に示すように、フィレット形成
過程におけるはんだペーストの形状特性曲線(図8
(イ)における曲線A)としてモニター(図示せず)に
可視的に表示される。なお、図8において示されている
接触角θ、ぬれの高さhおよびぬれの面積Sの値は、図
8(イ)において破線で示す時刻における数値例であ
る。
By performing image processing on the image data obtained as described above, the paste for calculating the shape characteristic of the paste layer 22A and for obtaining the characteristic curve showing the change with time of the obtained shape characteristic A property acquisition operation is performed. Specifically, for example, the image data obtained by the CCD camera 35 is subjected to appropriate image processing to simulate the state of the solder paste in the fillet forming process as shown in FIG. 8B, for example. After being converted into the analysis image data shown, as shown in FIG. 9, the shape characteristics of the contact angle θ of the paste layer 22A with respect to the electrode 24A in the electronic component 23, the wet height h, and the wet cross-sectional area S are calculated. As shown in FIG. 8A, the shape characteristic curve of the solder paste during the fillet formation process (see FIG.
It is visually displayed on a monitor (not shown) as a curve A) in (a). The values of the contact angle θ, the wetting height h, and the wetting area S shown in FIG. 8 are numerical examples at the time indicated by the broken line in FIG.

【0036】このようなペースト特性取得操作は、画像
処理の時間的効率の向上およびデータの信頼性の向上の
観点から、例えば10〜66.6msec間隔毎に行わ
れることが好ましい。また、ペースト特性取得操作は、
はんだペーストの接触角θ、ぬれの高さhおよびぬれの
断面積Sから選ばれた少なくとも一の形状特性について
のみ行われてもよいが、はんだペーストの評価を行うた
めの指標が高い信頼性で得られることから、これらすべ
ての形状特性について行われることが好ましい。
From the viewpoint of improving the time efficiency of image processing and improving the reliability of data, it is preferable to perform such paste characteristic acquisition operation at intervals of, for example, 10 to 66.6 msec. Also, the paste characteristic acquisition operation is
Although it may be performed only for at least one shape characteristic selected from the contact angle θ of the solder paste, the wetting height h, and the wetting cross-sectional area S, the index for evaluating the solder paste is highly reliable. Since it is obtained, it is preferable to perform all of these shape characteristics.

【0037】また、温度検知手段50によって検知され
た他方の電極24Bに係るペースト層22Bの温度状態
の経時的変化を示す温度特性曲線(図8(イ)における
曲線B)を、はんだペーストの形状特性曲線に対応させ
て同時に表示することができる。
Further, the temperature characteristic curve (curve B in FIG. 8A) showing the change over time of the temperature state of the paste layer 22B relating to the other electrode 24B detected by the temperature detecting means 50 is the shape of the solder paste. The characteristic curves can be displayed at the same time.

【0038】そして、上記の解析用画像データおよびは
んだペーストの形状特性曲線から、はんだペーストが溶
融し始めたことが確認された時点(図8(イ)において
T0)をぬれ開始点とみなすと共に、はんだペースト特
性曲線において、接触角θ、ぬれの高さhおよびぬれの
断面積Sのすべての形状特性の値が最終安定状態に至っ
た時点(図8(イ)においてT1)をぬれ終了点とみな
して、ぬれ開始点からぬれ終了点までの時間(以下、
「フィレット形成時間」という。)Tを算出し、このフ
ィレット形成時間Tの値に基づいてはんだペーストのぬ
れ特性の評価を行う。具体的には、フィレット形成時間
Tは、各々の形状特性について、ぬれ開始点から最終安
定状態に至るまでの時間を算出し、取得された値の平均
値をとることによって求められる。以上においては、フ
ィレット形成過程におけるペースト層の最終安定状態と
は、はんだペーストの形状特性曲線において、接触角
θ、ぬれの高さhおよびぬれの断面積Sの値の変動幅
が、±0.05×(θ、h、S)/sec以下になった
と判断された時刻の1秒前の時刻における状態をいう。
また、はんだペーストが溶融し始める時刻(T0)は、
温度検知手段50により得られた温度データに基づいて
決定される。
Then, from the above-mentioned image data for analysis and the shape characteristic curve of the solder paste, the time point (T0 in FIG. 8 (A)) at which it is confirmed that the solder paste has started to melt is regarded as the wetting start point, and In the solder paste characteristic curve, when the contact angle θ, the wetting height h, and the cross-sectional area S of wetting all the shape characteristic values reach the final stable state (T1 in FIG. 8A), the wetting end point is set. Regarded, the time from the wet start point to the wet end point (hereinafter,
It is called "fillet formation time". ) T is calculated, and the wetting characteristics of the solder paste are evaluated based on the value of the fillet formation time T. Specifically, the fillet formation time T is calculated by calculating the time from the wetting start point to the final stable state for each shape characteristic and taking the average value of the obtained values. In the above description, the final stable state of the paste layer in the fillet formation process means that the variation range of the contact angle θ, the wetting height h, and the wetting cross-sectional area S in the shape characteristic curve of the solder paste is ± 0. It is a state at a time one second before the time when it is determined that the speed is less than or equal to 05 × (θ, h, S) / sec.
Also, the time (T0) when the solder paste begins to melt is
It is determined based on the temperature data obtained by the temperature detecting means 50.

【0039】また、温度検知手段50により検知される
はんだペーストの温度が、そのはんだペーストについて
の液相線温度と実質的に同一の温度に到達した時点をぬ
れ開始点とみなして、フィレット形成時間Tを算出して
もよい。なお、「実質的に同一」とは、温度検知手段5
0により検知されるはんだペーストの温度が液相線温度
に対して±1℃の温度範囲内で一致していることをい
う。
Further, the time when the temperature of the solder paste detected by the temperature detecting means 50 reaches substantially the same temperature as the liquidus temperature of the solder paste is regarded as the wetting start point, and the fillet formation time is determined. You may calculate T. In addition, "substantially the same" means the temperature detecting means 5
It means that the temperature of the solder paste detected by 0 coincides with the liquidus temperature within a temperature range of ± 1 ° C.

【0040】以上のような試験装置によれば、実際に処
理されるべき温度条件で加熱処理が実施されているはん
だペーストの画像データより、当該はんだペーストのぬ
れの状態を直接的に判断することができるので、フィレ
ットが形成される過程において、ぬれが開始される時点
を大きな誤差を生ずることなしに特定することができ、
その結果、はんだペーストのぬれ性を定量的に評価する
ための普遍的な指標を得ることができる。すなわち、フ
ィレット形成過程において、はんだペーストのぬれ開始
点とみなされるはんだペーストが溶融し始める時点は、
実質的に、はんだペーストの温度が固相から液相に転換
される液相線温度と一致する温度状態に達しており、従
って、はんだペーストが溶融し始めた時点から最終安定
状態に至るまでのフィレット形成時間を算出することに
より、実際上、はんだペーストが試験用接触部材に対し
てぬれる過程における特性の評価を行うことができ、こ
れにより、はんだペーストのぬれ特性の評価を高い信頼
性で安定的に行うことができる。
According to the test apparatus as described above, it is possible to directly judge the wet state of the solder paste from the image data of the solder paste which has been heat-treated under the temperature condition to be actually treated. Therefore, in the process of forming the fillet, it is possible to specify the time when the wetting is started without causing a large error,
As a result, it is possible to obtain a universal index for quantitatively evaluating the wettability of the solder paste. That is, in the fillet formation process, the time when the solder paste, which is regarded as the wetting start point of the solder paste, starts to melt,
Substantially, the temperature of the solder paste has reached a temperature state that coincides with the liquidus temperature at which the solid phase is converted to the liquid phase, and therefore, from the time when the solder paste begins to melt to the final stable state. By calculating the fillet formation time, it is possible to actually evaluate the characteristics of the solder paste in the process of wetting the test contact member, which makes it possible to reliably and stably evaluate the solder paste wetting characteristics. Can be done on a regular basis.

【0041】図10は、本発明のはんだペースト特性試
験装置の他の例における構成の概略を示す説明用断面図
である。このはんだペースト特性試験装置においては、
ペースト層22A,22Bによって電子部品23に作用
する応力を検出する応力検出センサユニット60が設け
られており、この応力検出センサユニット60は、試験
片ユニット20が支持されるべき個所の上方位置におい
てヒーターユニット10の上部壁を気密に貫通して上下
方向に伸びる支持棒61と、この支持棒61の上端に接
続された応力検出センサ62と、支持棒61の下端に接
続された、電子部品23を加熱室R内の所定の位置に保
持する保持部材63とを備えている。
FIG. 10 is an explanatory sectional view showing the outline of the configuration of another example of the solder paste characteristic testing apparatus of the present invention. In this solder paste property testing device,
A stress detection sensor unit 60 for detecting the stress acting on the electronic component 23 by the paste layers 22A and 22B is provided, and the stress detection sensor unit 60 is provided with a heater above the position where the test piece unit 20 is to be supported. The support rod 61 that vertically extends through the upper wall of the unit 10 and extends in the vertical direction, the stress detection sensor 62 connected to the upper end of the support rod 61, and the electronic component 23 connected to the lower end of the support rod 61. A holding member 63 that holds the heating chamber R at a predetermined position is provided.

【0042】ヒーターユニット10の下部壁には、その
下面中央位置に、加熱室R内において支持された回路基
板21が所定の位置に保持されるようヒーターユニット
10の全体を上下方向に移動させる昇降機構65が設け
られている。昇降機構65は、上端がヒーターユニット
10の下面に接続されて上下方向に伸びるよう配置され
た回転駆動軸66を有しており、この回転駆動軸66に
は、例えばステッピングモーターよりなる駆動源67が
接続されている。
On the lower wall of the heater unit 10, at the center position of the lower surface thereof, the entire heater unit 10 is vertically moved so that the circuit board 21 supported in the heating chamber R is held at a predetermined position. A mechanism 65 is provided. The elevating mechanism 65 has a rotary drive shaft 66 whose upper end is connected to the lower surface of the heater unit 10 and is arranged so as to extend in the vertical direction. The rotary drive shaft 66 has a drive source 67 which is, for example, a stepping motor. Are connected.

【0043】他の構成については、図1〜図3に示すは
んだペースト特性試験装置と同様とされており、同一の
構成部材については同一の符号が付されている。
Other configurations are the same as those of the solder paste characteristic testing apparatus shown in FIGS. 1 to 3, and the same components are designated by the same reference numerals.

【0044】このような試験装置においては、基本的に
は、試験すべきはんだペーストが使用される表面実装に
おけるリフロー工程の条件に従ってペースト層22A,
22Bを加熱しながら、CCDカメラ35によってペー
スト層22Aの状態を撮影してフィレット形成過程にお
けるはんだペーストの所定断面の画像データを取得し、
得られた画像データに対して画像処理を行うことによっ
てはんだペーストの形状特性を算出し、この形状特性に
基づいて算出されるはんだペースト特性(フィレット形
成時間)によりぬれ特性の評価が行われることになる
が、CCDカメラ35によりはんだペーストの画像デー
タが取得されると共に、応力検出センサユニット60に
より電子部品23に対して垂直方向(上下方向)に作用
する応力の変化が検出される。
In such a test apparatus, basically, the paste layers 22A, 22A,
While heating 22B, the state of the paste layer 22A is photographed by the CCD camera 35 to obtain image data of a predetermined section of the solder paste in the fillet formation process,
The shape characteristics of the solder paste are calculated by performing image processing on the obtained image data, and the wetting characteristics are evaluated by the solder paste characteristics (fillet formation time) calculated based on the shape characteristics. However, the CCD camera 35 acquires the image data of the solder paste, and the stress detection sensor unit 60 detects the change in the stress acting on the electronic component 23 in the vertical direction (vertical direction).

【0045】具体的には、回路基板21の表面における
所定の個所に、試験すべきはんだペーストを塗布するこ
とによってペースト層22A,22Bを形成し、このペ
ースト層22A,22Bが形成された回路基板21を、
加熱室R内における所定の位置において支持すると共
に、電子部品23を応力検出ユニット60における保持
部材63に保持させた状態において、昇降機構65によ
ってヒーターユニット10全体を上方に移動させ、電子
部品23がペースト層22A,22Bに接触すると、こ
の接触による応力を応力検出センサ62によって検出す
ることにより、ヒーターユニット10の移動を一旦停止
させ、その後、昇降機構65によってヒーターユニット
10を所定の距離だけ移動させる。これにより、電子部
品23がペースト層22A,22Bの表面に接触して所
定の深さに浸入した状態となり、更に、電子部品23お
よびペースト層22A,22Bの界面と回路基板21の
表面との距離が一定となるよう保持される。
Specifically, the paste layers 22A and 22B are formed by applying a solder paste to be tested to predetermined portions on the surface of the circuit board 21, and the circuit board on which the paste layers 22A and 22B are formed. 21
While supporting the electronic component 23 at a predetermined position in the heating chamber R and holding the electronic component 23 by the holding member 63 of the stress detection unit 60, the lifting mechanism 65 moves the entire heater unit 10 upward, and the electronic component 23 is When the paste layers 22A and 22B are brought into contact with each other, the stress due to the contact is detected by the stress detection sensor 62, so that the movement of the heater unit 10 is temporarily stopped, and then the elevating mechanism 65 moves the heater unit 10 by a predetermined distance. . As a result, the electronic component 23 comes into contact with the surfaces of the paste layers 22A and 22B and penetrates to a predetermined depth, and further, the distance between the interface between the electronic component 23 and the paste layers 22A and 22B and the surface of the circuit board 21. Is held constant.

【0046】そして、試験すべきはんだペーストが使用
される表面実装におけるリフロー工程における加熱条件
に応じて予め設定された温度プロファイル(図7参照)
に従ってペースト層22A,22Bを加熱しながら、応
力検出センサ62によって、電子部品23に対して垂直
方向(図10においては上下方向)に作用する応力の変
化を検出することにより、はんだペーストのぬれ力特性
曲線が得られる(図13参照)。そして、はんだペース
トのぬれ力特性曲線は、画像データより取得された形状
特性曲線と関連づけられて、モニター(図示せず)に可
視的に表示される。
Then, a temperature profile preset according to the heating conditions in the reflow process in the surface mounting in which the solder paste to be tested is used (see FIG. 7).
While heating the paste layers 22A and 22B in accordance with the above, the stress detection sensor 62 detects a change in stress acting in the vertical direction (vertical direction in FIG. 10) with respect to the electronic component 23, and thus the wetting force of the solder paste is A characteristic curve is obtained (see FIG. 13). Then, the wetting force characteristic curve of the solder paste is visually displayed on a monitor (not shown) in association with the shape characteristic curve acquired from the image data.

【0047】以上のような試験装置によれば、基本的
に、実際に処理されるべき温度条件で加熱処理が実施さ
れているはんだペーストの画像データより、当該はんだ
ペーストのぬれの状態を直接的に判断することができる
ので、フィレットが形成される過程において、ぬれが開
始される時点を大きな誤差を生ずることなしに特定する
ことができ、その結果、はんだペーストのぬれ性を定量
的に評価するための普遍的な指標を得ることができ、こ
れにより、はんだペーストのぬれ特性の評価を高い信頼
性で安定的に行うことができる。しかも、電子部品23
に対して作用する応力の変化が検出されることにより、
フィレット形状によるぬれ特性の評価に加えて、物理量
としての変化からはんだペーストのぬれ特性の評価を実
現することができ、従って、評価の信頼性をより高いも
のとすることができる。
According to the test apparatus as described above, basically, the wet state of the solder paste is directly determined from the image data of the solder paste which is actually heat-treated under the temperature condition to be treated. In the process of forming the fillet, it is possible to specify the time when wetting is started without causing a large error, and as a result, the wettability of the solder paste is quantitatively evaluated. It is possible to obtain a universal index for this, and thereby, the wetting characteristics of the solder paste can be stably evaluated with high reliability. Moreover, the electronic component 23
By detecting the change in stress acting on
In addition to the evaluation of the wettability by the fillet shape, the evaluation of the wettability of the solder paste can be realized from the change as the physical quantity, and therefore the reliability of the evaluation can be further enhanced.

【0048】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は、上記の態様に限定されるものではな
く、以下に示すような種々の変形を加えることができ
る。例えば、上記の態様においては、実装に供される電
子部品を試験用接触部材とし、実装に供される回路基板
をはんだペーストを支持する支持部材としてそれぞれ用
いた場合を例に挙げて説明したが、実装に供される電子
部品および回路基板に換えて、金属板等の代替物を用い
ることができる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described modes, and various modifications as described below can be added. For example, in the above embodiment, the case where the electronic component used for mounting is used as the test contact member and the circuit board used for mounting is used as the supporting member for supporting the solder paste has been described as an example. Instead of the electronic components and the circuit board used for mounting, a substitute such as a metal plate can be used.

【0049】また、例えば、図11に示すL字型のリー
ド端子(Lリード;ガルウイング)71を備えた電子部
品70や、図12に示すJ字型のリード端子(Jリー
ド)76を備えた電子部品75を試験用接触部材として
用いた場合には、リード端子71,76の突出方向(図
において左方)の外方側に形成されるべきトップフィレ
ット80およびリード端子71,76の突出方向の内方
側に形成されるべきヒールフィレット81の両者につい
て、画像データより得られる形状特性に基づいてはんだ
ペースト特性の評価が行われる。図12および13にお
いて、72は、ペースト層が塗布形成されるパッドであ
る。
Further, for example, an electronic component 70 having an L-shaped lead terminal (L lead; gull wing) 71 shown in FIG. 11 and a J-shaped lead terminal (J lead) 76 shown in FIG. 12 are provided. When the electronic component 75 is used as a test contact member, the top fillet 80 and the protruding direction of the lead terminals 71, 76 to be formed on the outer side of the protruding direction of the lead terminals 71, 76 (left side in the drawing). The solder paste characteristics of both the heel fillets 81 to be formed on the inner side of are evaluated based on the shape characteristics obtained from the image data. In FIGS. 12 and 13, 72 is a pad on which a paste layer is applied and formed.

【0050】[0050]

【実施例】以下、本発明のはんだペースト特性試験方法
の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, specific examples of the solder paste characteristic test method of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

【0051】はんだペーストとして、下記のものを用意
した。 ペースト1:RMA(Mildly activate
d rosin base)を基剤とするフラックス中
に粉状のSn−37Pbはんだ合金(融点183℃)が
含有されてなるはんだペースト, ペースト2:RMA(Mildly activate
d rosin base)を基剤とするフラックス中
に粉状のSn−3.5Ag−0.75Cuはんだ合金
(融点217〜219℃)が含有されてなるはんだペー
スト, ペースト3:RMA(Mildly activate
d rosin base)を基剤とするフラックス中
に粉状のSn−2Ag−0.75Cu−3Biはんだ合
金(融点206〜220℃)が含有されてなるはんだペ
ースト,
The following were prepared as the solder paste. Paste 1: RMA (Moldly activate)
Drosin base) -based flux containing powdered Sn-37Pb solder alloy (melting point 183 ° C.), paste 2: RMA (Moldly activate)
Solder paste in which powdered Sn-3.5Ag-0.75Cu solder alloy (melting point 217 to 219 ° C) is contained in a flux based on drosin base, Paste 3: RMA (Moldly activate)
a solder paste containing a powdered Sn-2Ag-0.75Cu-3Bi solder alloy (melting point 206 to 220 ° C.) in a flux based on drosin base),

【0052】<実施例1>図10に示す構成に従って作
製したはんだペースト特性試験装置を用い、ペースト1
について、下記の条件に従ってはんだペースト特性試験
を行ったところ、下記表1に示すようなはんだペースト
の形状特性が得られた。下記表1においては、はんだペ
ーストが溶融し始めた時間を0secとし、0.5秒間
隔毎のはんだペーストの形状特性の算出結果が示されて
いる。このようなペースト特性試験を5回ずつ行い、画
像データに基づくフィレット形成時間の平均値を求め
た。この結果を下記表2に示す。
<Example 1> Using the solder paste characteristic test apparatus manufactured according to the configuration shown in FIG.
A solder paste characteristic test was conducted according to the following conditions, and the solder paste shape characteristics shown in Table 1 below were obtained. In Table 1 below, the calculation results of the shape characteristics of the solder paste are shown at intervals of 0.5 seconds, with the time when the solder paste starts to melt as 0 sec. Such a paste characteristic test was conducted 5 times each, and the average value of the fillet formation time based on the image data was obtained. The results are shown in Table 2 below.

【0053】〔ペースト層支持部材〕 材質:リン脱酸銅(C1201P),寸法:25mm×
31mm×0.3mm 〔試験用接触部材〕 試験用接触部材:幅が3mm、長さが10mm、厚みが
0.3mmの銅板を5%塩酸水溶液中に60秒間浸漬す
ることによって表面洗浄処理したもの 〔CCDカメラおよび光照射光学系〕CCDカメラに4
0倍に拡大可能なマイクロフォーカスレンズを装着し、
加熱室内におけるペースト層を20倍望遠で撮影可能な
状態に設定して、はんだペーストにおける撮影断面より
150mm離間させた状態でCCDカメラを配置した。
光照射光学系を構成する光源としてレーザダイオードを
用い、光源よりのスリット光が試験用接触部材の厚み方
向における中央位置に照射されるよう、CCDカメラの
光軸に対する水平面内回転角(α)が90゜、仰角
(β)が45゜となる状態で光照射光学系を配置した。
[Paste Layer Support Member] Material: Phosphorus deoxidized copper (C1201P), Dimension: 25 mm ×
31 mm × 0.3 mm [Test contact member] Test contact member: A copper plate having a width of 3 mm, a length of 10 mm and a thickness of 0.3 mm, which is surface-cleaned by being immersed in a 5% hydrochloric acid aqueous solution for 60 seconds. [CCD camera and light irradiation optical system] 4 in CCD camera
With a microfocus lens that can be magnified 0 times,
The paste layer in the heating chamber was set in a state capable of photographing at 20 times the telephoto, and the CCD camera was arranged in a state of being separated from the photographing section of the solder paste by 150 mm.
A laser diode is used as a light source that constitutes the light irradiation optical system, and the rotation angle (α) in the horizontal plane with respect to the optical axis of the CCD camera is set so that the slit light from the light source is irradiated to the central position in the thickness direction of the test contact member. The light irradiation optical system was arranged at 90 ° and an elevation angle (β) of 45 °.

【0054】〔試験条件〕支持部材の表面に、はんだペ
ーストを塗布することによって直径が8mmで厚みが
0.3mm、体積が0.015cm3 のペースト層を形
成し、このペースト層に試験用接触部材を接触した後、
浸入深さが0.1mm(試験用接触部材およびペースト
層の界面と支持部材の表面との距離が0.2mm)とな
るよう押入し、この状態で、下記に示す加熱条件に従っ
て、ペースト層を加熱しながら、CCDカメラによって
ペースト層の状態を撮影してフィレット形成過程におけ
る画像データを取得する。 加熱条件:3℃/secの昇温速度で150℃(プリヒ
ート温度t1)まで昇温した後、150℃で60秒間保
持し、次いで、3℃/secの昇温速度で220℃(本
加熱ピーク温度t2)まで昇温した後、220℃で3秒
間保持する。 画像処理条件;CCDカメラにより得られる連続的な画
像データにおいて33msec間隔毎の画像データにつ
いて画像処理を行い、はんだペーストの形状特性の値を
求めた。
[Test Conditions] A paste layer having a diameter of 8 mm, a thickness of 0.3 mm, and a volume of 0.015 cm 3 is formed by applying a solder paste to the surface of the supporting member, and the paste layer is contacted for a test. After contacting the parts,
It is pushed in so that the penetration depth is 0.1 mm (the distance between the interface of the test contact member and the paste layer and the surface of the support member is 0.2 mm), and in this state, the paste layer is formed according to the heating conditions shown below. While heating, the state of the paste layer is photographed by a CCD camera to obtain image data during the fillet formation process. Heating conditions: After heating up to 150 ° C. (preheat temperature t1) at a heating rate of 3 ° C./sec, holding at 150 ° C. for 60 seconds, and then 220 ° C. at a heating rate of 3 ° C./sec (main heating peak After the temperature is raised to the temperature t2), the temperature is maintained at 220 ° C. for 3 seconds. Image processing conditions: Image data was obtained by performing image processing on image data at intervals of 33 msec in continuous image data obtained by a CCD camera to obtain values of shape characteristics of solder paste.

【0055】[0055]

【表1】 [Table 1]

【0056】<実施例2および実施例3>ペースト1の
代わりに、それぞれペースト2(実施例2)およびペー
スト3(実施例3)を用いたこと以外は、実施例1と同
様にして、フィレット形成時間の平均値を求めた。この
結果を表2に示す。
Example 2 and Example 3 A fillet was obtained in the same manner as in Example 1 except that Paste 2 (Example 2) and Paste 3 (Example 3) were used instead of Paste 1, respectively. The average value of the formation time was obtained. The results are shown in Table 2.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】以上のように評価された各々のはんだペー
ストにおいて、ぬれ性が良好であると判断されるもの、
すなわちフィレット形成時間が短いものにおいては、は
んだペーストのぬれ不良が発生することがなく、信頼性
の高い接合部が形成されることが確認され、従って、本
発明による試験方法によれば、種々のはんだペーストに
ついて同一の指標により定量的に評価することができる
ことが確認された。
Each of the solder pastes evaluated as described above is judged to have good wettability,
That is, it is confirmed that in the case where the fillet formation time is short, a solder paste wettability does not occur, and a highly reliable joint is formed. Therefore, according to the test method of the present invention, It was confirmed that the solder paste can be quantitatively evaluated by the same index.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のはんだペ
ースト試験装置によれば、実際に処理されるべき温度条
件で加熱処理が実施されているはんだペーストの画像デ
ータより、当該はんだペーストのぬれの状態を直接的に
判断することができるので、フィレットが形成される過
程において、ぬれが開始される時点を、大きな誤差を生
ずることなしに特定することができ、その結果、はんだ
ペーストのぬれ性を定量的に評価するための普遍的な指
標を得ることができ、これにより、当該ペーストの種類
によらずに、当該はんだペーストのぬれ特性の評価を高
い信頼性で安定的に行うことができる。
As described above, according to the solder paste testing apparatus of the present invention, the wetness of the solder paste can be determined from the image data of the solder paste which has been heat-treated under the temperature condition to be actually treated. Since it is possible to directly determine the state of, the time when wetting is started in the process of forming the fillet can be specified without causing a large error, and as a result, the wettability of the solder paste can be determined. It is possible to obtain a universal index for quantitatively evaluating the solder paste, which enables reliable and stable evaluation of the wettability of the solder paste regardless of the type of the paste. .

【0060】本発明のはんだペースト試験方法によれ
ば、実際に処理されるべき温度条件で加熱処理が実施さ
れているはんだペーストの画像データより、当該はんだ
ペーストのぬれの状態を直接的に判断することができる
ので、フィレットが形成される過程において、ぬれが開
始される時点を、大きな誤差を生ずることなしに特定す
ることができ、その結果、はんだペーストのぬれ性を定
量的に評価するための普遍的な指標を得ることができ、
これにより、当該ペーストの種類によらずに、当該はん
だペーストのぬれ特性の評価を高い信頼性で安定的に行
うことができる。
According to the solder paste test method of the present invention, the wet state of the solder paste is directly judged from the image data of the solder paste which has been subjected to the heat treatment under the temperature condition to be actually treated. Therefore, in the process of forming the fillet, the time when wetting is started can be specified without causing a large error, and as a result, the wettability of the solder paste can be quantitatively evaluated. You can get a universal indicator,
Thereby, the wettability of the solder paste can be stably evaluated with high reliability regardless of the type of the paste.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のはんだペースト特性試験装置の一例に
おける外観を示す説明用斜視図である。
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing an external appearance of an example of a solder paste characteristic testing device of the present invention.

【図2】図1に示す試験装置の構成の概略を示す横断平
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing the outline of the configuration of the test apparatus shown in FIG.

【図3】図1に示す試験装置の構成の概略を示す縦断面
図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the outline of the configuration of the test apparatus shown in FIG.

【図4】図1に示す試験装置における光照射光手段の一
構成例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration example of a light irradiation light unit in the test apparatus shown in FIG.

【図5】はんだペーストについての形状特性を取得する
べき撮影断面に光源よりの光が照射された状態を示す説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which light from a light source is applied to an imaging section for which shape characteristics of a solder paste are to be acquired.

【図6】はんだペーストの温度を検知するために用いら
れる温度検知手段の一例を示す説明用部分断面図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory partial cross-sectional view showing an example of a temperature detecting means used to detect the temperature of the solder paste.

【図7】ペースト層を加熱するための温度プロファイル
の一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a temperature profile for heating the paste layer.

【図8】はんだペースト特性試験における試験結果の一
表示例を示す説明図であり、(イ)は、フィレット形成
過程におけるはんだペーストの特性曲線、(ロ)は、フ
ィレット形成過程における任意の時間におけるはんだペ
ーストの状態を模擬的に示す解析用画像データを示す。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a display example of a test result in a solder paste characteristic test, (a) is a characteristic curve of a solder paste in a fillet forming process, and (b) is an arbitrary time in the fillet forming process. The image data for analysis which shows the state of a solder paste simulated is shown.

【図9】フィレット形成過程におけるはんだペーストの
形状特性を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the shape characteristics of a solder paste in the process of forming a fillet.

【図10】本発明のはんだペースト特性試験装置の他の
例における構成の概略を示す説明用断面図である。
FIG. 10 is an explanatory sectional view showing the outline of the configuration of another example of the solder paste characteristic testing device of the present invention.

【図11】Lリードにフィレットが形成された状態を示
す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which a fillet is formed on the L lead.

【図12】Jリードにフィレットが形成された状態を示
す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state in which a fillet is formed on a J lead.

【図13】温度プロファイル法によって測定されたはん
だペースト特性曲線を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a solder paste characteristic curve measured by a temperature profile method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ヒーターユニット 10A 前面開口 10B 側面開口 11A,11B 窓部材 12,13 ガス供給管 14 ガス採取管 R 加熱室 20 試験片ユニット 21 回路基板(支持部材) 22A,22B ペースト層 23 電子部品(試験用接触部材) 24A,24B 電極 25 ヒーターテーブル 25A 試験片ユニット載置面 26 面状ヒーター 30 上部加熱手段 31 下部加熱手段 35 CCDカメラ 36 マイクロフォーカスレンズ 40 光照射光学系 41 光源 42 第1の集光レンズ 43 第2の集光レンズ α 水平面内回転角 β 仰角 P CCDカメラの光軸 Q 光源の光軸 L スリット光 50,55 温度検知手段 51 熱電対 52 保持部材 53 留め具 54 板バネ θ 接触角 h ぬれ高さ S ぬれの断面積 60 応力検出センサユニット 61 支持棒 62 応力検出センサ 63 保持部材 65 昇降機構 66 回転駆動軸 67 駆動源 70,75 電子部品 71,76 リード端子 72 パッド 80 トップフィレット 81 ヒールフィレット 10 heater unit 10A front opening 10B side opening 11A, 11B window member 12, 13 Gas supply pipe 14 Gas sampling tube R heating room 20 test piece unit 21 Circuit board (support member) 22A, 22B paste layer 23 Electronic components (test contact members) 24A, 24B electrodes 25 heater table 25A test piece unit mounting surface 26 Sheet heater 30 Upper heating means 31 Lower heating means 35 CCD camera 36 Micro Focus Lens 40 Light irradiation optical system 41 light source 42 first condenser lens 43 Second condenser lens α Rotation angle in horizontal plane β elevation Optical axis of PC CCD camera Optical axis of Q light source L slit light 50,55 Temperature detection means 51 thermocouple 52 holding member 53 Fastener 54 leaf spring θ contact angle h Wet height S wet cross section 60 Stress detection sensor unit 61 Support rod 62 Stress detection sensor 63 holding member 65 Lifting mechanism 66 rotary drive shaft 67 Drive source 70,75 electronic components 71,76 Lead terminal 72 pads 80 Top Fillet 81 heel fillet

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加熱室を備えてなり、当該加熱室内にお
いて、試験すべきはんだペーストよりなるペースト層に
試験用接触部材の下端が当該ペースト層の上面から押入
された状態で、当該ペースト層を加熱するヒーターユニ
ットと、 前記ペースト層が加熱されてはんだフィレットが形成さ
れるべきフィレット形成個所を照明するよう配置された
光照射手段と、 前記フィレット形成個所におけるペースト層形成面に対
して垂直な断面を臨む視野を有する画像記録手段とを備
えてなることを特徴とするはんだペースト特性試験装
置。
1. A heating chamber is provided, and the paste layer is formed in the heating chamber with the lower end of the test contact member pressed into the paste layer made of the solder paste to be tested from the upper surface of the paste layer. A heater unit for heating, a light irradiation means arranged to illuminate a fillet forming point where the paste layer is heated to form a solder fillet, and a cross section perpendicular to the paste layer forming surface at the fillet forming point. And an image recording means having a field of view facing the solder paste characteristic testing device.
【請求項2】 前記ペースト層は、予め設定された温度
プロファイルに従って加熱されることを特徴とする請求
項1に記載の試験装置。
2. The test apparatus according to claim 1, wherein the paste layer is heated according to a preset temperature profile.
【請求項3】 光照射手段は、その光軸がペースト層形
成面を含む平面に対して0〜60゜上方に傾斜した状態
で、かつ、前記光軸をペースト層形成面を含む平面に投
影したときの投影直線と画像記録手段の光軸とのなす角
が0〜170゜となる状態で配置されていることを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の試験装置。
3. The light irradiating means projects the optical axis onto a plane including the paste layer forming surface while the optical axis is inclined upward by 0 to 60 ° with respect to the plane including the paste layer forming surface. The test apparatus according to claim 1 or 2, wherein the projection line and the optical axis of the image recording means make an angle of 0 to 170 °.
【請求項4】 光照射手段は、フィレット形成個所に対
してスリット光を照射するものであって、当該スリット
光の幅が0.001〜2mmであることを特徴とする請
求項1乃至請求項3のいずれかに記載の試験装置。
4. The light irradiating means irradiates the fillet forming portion with slit light, and the width of the slit light is 0.001 to 2 mm. The test apparatus according to any one of 3 above.
【請求項5】 画像記録手段の視野から外れた個所にお
いて、温度検知手段がペースト層に押入された状態で設
けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4の
いずれかに記載の試験装置。
5. The temperature detecting means is provided in a state of being pressed into the paste layer at a position outside the visual field of the image recording means, according to any one of claims 1 to 4. Test equipment.
【請求項6】 加熱室内に載置された、試験されるべき
はんだペーストよりなるペースト層を支持するペースト
層支持部材の上方位置において、ヒーターユニットの上
部壁を気密に貫通して上下方向に伸びるよう配置され
た、試験用接触部材を加熱室内の所定の位置に保持する
保持部材を有する応力検出センサユニットと、 当該応力検出センサユニットにおいて保持された試験用
接触部材が、前記ペースト層支持部材におけるペースト
層に進入した状態で保持されるよう、ヒーターユニット
の全体を相対的に上方に移動させる昇降機構とを備えて
いることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか
に記載の試験装置。
6. An upper wall of the heater unit extends in a vertical direction above an upper wall of a paste layer support member supporting a paste layer of a solder paste to be tested, which is placed in the heating chamber. The stress detection sensor unit having a holding member for holding the test contact member at a predetermined position in the heating chamber, and the test contact member held in the stress detection sensor unit are arranged in the paste layer support member. 6. The test according to claim 1, further comprising an elevating mechanism for moving the entire heater unit relatively upward so that the heater unit is held in a state of entering the paste layer. apparatus.
【請求項7】 加熱室内において、試験すべきはんだペ
ーストよりなるペースト層に試験用接触部材の下端が当
該ペースト層の上面から押入された状態で、当該ペース
ト層を加熱することにより、はんだフィレットを形成す
るフィレット形成過程において、 前記ペースト層が加熱されてはんだフィレットが形成さ
れるべきフィレット形成個所に光を照射した状態におい
て、当該フィレット形成個所におけるペースト層形成面
に対して垂直な断面の画像データを取得して、当該画像
データを画像処理することによりはんだペーストの形状
特性を算出し、 はんだペーストが溶融し始めた時点、あるいははんだペ
ーストの温度が当該はんだペーストについての液相線温
度と実質的に同一の温度に到達した時点から、算出され
たはんだペーストの形状特性が所定の安定状態に至るま
でに要する時間を測定することを特徴とするはんだペー
スト特性試験方法。
7. The solder fillet is heated by heating the paste layer in the heating chamber with the lower end of the test contact member pressed into the paste layer made of the solder paste to be tested from the upper surface of the paste layer. In the process of forming a fillet to be formed, in a state where the paste layer is heated to irradiate light to a fillet forming point where a solder fillet is to be formed, image data of a cross section perpendicular to the paste layer forming surface at the fillet forming point. And calculate the shape characteristics of the solder paste by performing image processing on the image data, and when the solder paste begins to melt, or the temperature of the solder paste is substantially the liquidus temperature of the solder paste. Calculated solder paste shape from the time when the same temperature is reached Solder paste characteristic test method of sex and measuring the time required to reach a predetermined stable state.
【請求項8】 画像データより算出されるはんだペース
トの形状特性が、試験用接触部材に対するはんだペース
トのぬれの接触角(θ)、ペースト層支持部材における
ペースト層形成面よりはんだペーストの上端縁までのぬ
れの高さ(h)およびはんだペーストのぬれの断面積
(S)から選ばれた少なくとも一であることを特徴とす
る請求項7に記載の試験方法。
8. The shape characteristics of the solder paste calculated from the image data are the contact angle (θ) of the solder paste wet to the test contact member, the paste layer forming surface of the paste layer supporting member to the upper edge of the solder paste. The test method according to claim 7, wherein the test method is at least one selected from a wetting height (h) and a solder paste wetting cross-sectional area (S).
JP2001276788A 2001-09-12 2001-09-12 Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic Withdrawn JP2003083866A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001276788A JP2003083866A (en) 2001-09-12 2001-09-12 Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001276788A JP2003083866A (en) 2001-09-12 2001-09-12 Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003083866A true JP2003083866A (en) 2003-03-19

Family

ID=19101438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001276788A Withdrawn JP2003083866A (en) 2001-09-12 2001-09-12 Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003083866A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1317550C (en) * 2005-04-13 2007-05-23 吴懿平 Testing apparatus and testing method for printable property of soldering paste
WO2007074889A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-05 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Soldering method, semiconductor module manufacturing method and soldering apparatus
JP2013029392A (en) * 2011-07-28 2013-02-07 Ihi Corp Contact angle measurement device and prediction method for behavior of combustion ash in boiler furnace
JP2013172057A (en) * 2012-02-22 2013-09-02 Fujifilm Corp Mounting device and control method thereof
JP2019208021A (en) * 2018-05-25 2019-12-05 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing light-emitting module
CN114682948A (en) * 2022-03-04 2022-07-01 广东风华高新科技股份有限公司 Method, device and system for testing weldability of chip component

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1317550C (en) * 2005-04-13 2007-05-23 吴懿平 Testing apparatus and testing method for printable property of soldering paste
WO2007074889A1 (en) * 2005-12-28 2007-07-05 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Soldering method, semiconductor module manufacturing method and soldering apparatus
JP2013029392A (en) * 2011-07-28 2013-02-07 Ihi Corp Contact angle measurement device and prediction method for behavior of combustion ash in boiler furnace
JP2013172057A (en) * 2012-02-22 2013-09-02 Fujifilm Corp Mounting device and control method thereof
JP2019208021A (en) * 2018-05-25 2019-12-05 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing light-emitting module
CN114682948A (en) * 2022-03-04 2022-07-01 广东风华高新科技股份有限公司 Method, device and system for testing weldability of chip component
CN114682948B (en) * 2022-03-04 2023-10-31 广东风华高新科技股份有限公司 Method, device and system for testing weldability of chip component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003083866A (en) Testing device of solder paste characteristic and testing method of solder paste characteristic
CN109688727A (en) One kind having lead pb-free solder method
JP3552061B2 (en) Solderability test apparatus and solderability test method
JP4533540B2 (en) Solder paste characteristics test method
JP2630712B2 (en) Paste property measuring method and its paste property measuring machine
JP3083120B2 (en) Method and apparatus for evaluating solder wettability
JPH0763664A (en) Method and device for testing solder wettability
JP5689795B2 (en) Solder paste wettability evaluation apparatus and evaluation method
JP3672430B2 (en) Cream solder evaluation apparatus and evaluation method
CN114682948B (en) Method, device and system for testing weldability of chip component
CN115302121B (en) Reflow soldering test method for testing solderability of printed circuit board
JP2003139729A (en) Detector for detecting concentration of impurity metal in leadless solder
JP2001074630A (en) Solderability-testing device and method
JP2003110231A (en) Wiring board, soldering method and solder-bonded structure
JP2000146801A (en) Soldering wettabililty testing device
JP2002340769A (en) Spreading rate tester of solder
JPH09145589A (en) Method and apparatus for testing of solderability of electronic component
JP2005077400A (en) Method and apparatus for evaluating wettability of lead-free solder paste
JP2003188528A (en) Device and method for testing solider wettability
JP2005274206A (en) Solder composition determination device and its determination method
JP5555999B2 (en) Electronic component and electronic component mounting method
JPH07174686A (en) Method and device for testing solderability ad microcrucible for testing
JP2001318066A (en) Impurity metal concentration detection method and device in leadless solder
JPH04147762A (en) Instrument for measuring wetting speed by molten solder
JPH06177530A (en) Soldering method of surface-mounting part

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081202