JP2022185954A - リフロー方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間且つ低コストでリフローを行うことができるリフロー方法を提供する。【解決手段】開示されるリフロー方法は、基板のランドと複数の電子部品とを半田接続するためのリフロー方法である。当該リフロー方法は、半田を含む層（例えば半田ペースト１１の層）を介して複数の電子部品３０がランド１０ｂ上に配置された基板１０ｘをリフロー装置内に導入する工程（ｉ）と、リフロー装置内に導入された基板１０ｘをリフロー装置内で加熱することによって、半田を溶融させて複数の電子部品３０をランド１０ｂに半田付けする工程（ii）と、を含む。工程（ii）において、基板１０ｘの表面のうちランド１０ｂが形成されている側の表面の表面温度が５０℃から半田の融点に昇温する間は、上記表面温度が４℃／秒以上の昇温速度で昇温するように基板１０ｘが加熱される。【選択図】図３

Description

本発明は、リフロー方法に関する。

複数の電子部品を基板に実装する方法として、半田ペーストを用いて電子部品を基板に実装するリフロー方法が知られている。

特許文献１（特開昭６１－２８９６９７号公報）は、「はんだ材料が塗布され、電子部品等が装着されたプリント回路基板等を、コンベアで連続的に搬送しながら加熱リフローする装置において、予備加熱した後に、赤外線ヒータによる加熱と同時に熱風をコンベアの移動方法と概略平行に流すことによる加熱を行うことを特徴とするはんだ付け方法。」を開示している。

特許文献２（特開平４－２５０６９１号公報）は、「プリント基板にクリームはんだを印刷塗布した後，リフロー炉で予備加熱と本加熱を行ってはんだ付けを行うリフロー方法において，予備加熱での昇温速度を１～５℃／ｓｅｃとしたことを特徴とするクリームはんだのリフロー方法。」を開示している。

特許文献３（特開２００４－２５５４２６号公報）は、「クリーム半田によって電子部品が装着されたプリント回路基板を加熱して前記電子部品をリフロー半田付けする際のリフロー温度プロファイルのリフロー予熱乾燥工程において、加熱によりクリーム半田に発生する垂れ量を印刷不良となるおそれの無い程度に抑制できる予熱昇温速度の範囲である垂れ許容昇温速度範囲の最大値以上の予熱昇温速度で前記プリント回路基板に対する加熱を開始したのち、クリーム半田に垂れが発生する垂れ発生温度まで加熱を継続する第１の予熱工程と、前記第１の予熱工程を経た前記プリント回路基板を前記垂れ許容昇温速度範囲内の予熱昇温速度で加熱して、クリーム半田の垂れの進行が停止する垂れ終了温度まで加熱を継続する第２の予熱工程と、前記第２の予熱工程を経た前記プリント回路基板を垂れ許容昇温速度範囲の最大値以上の予熱昇温速度で加熱して、目標温度に達するまで加熱を継続する第３の予熱工程とを有していることを特徴とするリフロー予熱乾燥方法。」を開示している。

特許文献４（特開２００４－３０４０９８号公報）は、「プリント基板のはんだ付け部にソルダペーストを塗布し、塗布部に電子部品を搭載後、該プリント基板をリフロー炉で加熱してプリント基板と電子部品をはんだ付けするリフロー方法において、プリント基板を１００℃以下の温度からピーク温度までを略一定の加熱速度で加熱することを特徴とするプリント基板のリフロー方法。」を開示している（請求項１）。さらに、特許文献４には、「本発明における略一定の加熱速度は、０．５～２．０℃／秒が適当である。該加熱速度が０．５℃／秒よりも遅いとソルダペーストがダレて微小ボールを発生させてしまい、しかもリフロー炉内を通過する時間が長くなって生産性を悪くするばかりでなく、電子部品に対しても熱影響を与えて機能劣化させる恐れが出てくる。しかるに加熱速度が２．０℃／秒よりも早くなると、フラックス中の溶剤の蒸発が急激に起こってソルダペーストを飛散させたり電子部品の位置ずれを起こしたりするようになる。」と記載されている。

特開昭６１－２８９６９７号公報 特開平４－２５０６９１号公報 特開２００４－２５５４２６号公報 特開２００４－３０４０９８号公報

上記の特許文献に示されるように、従来のリフロー工程では、予熱工程を行うことが当業者の技術常識であった。また、予熱工程を行わないとしても、昇温速度を２℃／秒以下とすることが一般的であった。

一方、リフローによる電子部品の実装では、リフロー時に半田ペースト内の半田表面が酸化して半田付けの不良が起こりやすい。そのような酸化を防止するために、リフロー装置内を窒素ガス雰囲気にしてリフローを行うことが実施されている。しかし、その場合、リフロー工程のコストが高くなる。また、リフロー装置が複雑化するとともに高価になる。

このような状況において、本発明の目的の１つは、短時間且つ低コストでリフローを行うことができるリフロー方法を提供することである。

本発明の一態様は、リフロー方法に関する。当該リフロー方法は、基板のランドと複数の電子部品とを半田接続するためのリフロー方法であって、半田を含む層を介して前記複数の電子部品が前記ランド上に配置された前記基板をリフロー装置内に導入する工程（ｉ）と、前記リフロー装置内に導入された前記基板を前記リフロー装置内で加熱することによって、前記半田を溶融させて前記複数の電子部品を前記ランドに半田付けする工程（ii）と、を含み、前記工程（ii）において、前記基板の表面のうち前記ランドが形成されている側の表面の表面温度が５０℃から前記半田の融点に昇温する間は、前記表面温度が４℃／秒以上の昇温速度で昇温するように前記基板が加熱される。

本発明のリフロー方法によれば、短時間且つ低コストでリフローを行うことができる。

実施形態１で用いられるリフロー装置の一例を模式的に示す図である。 実施形態１のリフロー方法で処理される基板の作製工程の一例を模式的に示す断面図である。 実施形態１の工程（ii）の一例を模式的に示す断面図である。 実施形態１の工程（ii）における基板の表面温度の温度プロファイルの一例を模式的に示す図である。 実施形態２の工程（ii）の一例を模式的に示す断面図である。

以下では、本発明に係る実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。この明細書において、「数値Ａ～数値Ｂ」という記載は、数値Ａおよび数値Ｂを含み、「数値Ａ以上で数値Ｂ以下」と読み替えることが可能である。

（リフロー方法）
本実施形態に係るリフロー方法は、基板のランドと複数の電子部品とを半田接続するためのリフロー方法である。このリフロー方法は、工程（ｉ）および工程（ii）を含む。それらの工程について、以下に説明する。

（工程（ｉ））
工程（ｉ）は、半田を含む層を介して複数の電子部品がランド上に配置された基板をリフロー装置内に導入する工程である。当該半田を含む層を、以下では、「半田を含む層（Ｌ）」または「層（Ｌ）」と称する場合がある。基板（例えばプリント基板）は、基板部と、基板部の表面に形成されたランドとを含む。ランドは配線の一部であり、ランドには電子部品が半田付けされる。基板に特に限定はなく、公知のプリント基板を用いてもよい。

半田を含む層（Ｌ）は、半田粒子を含む半田ペーストで形成された層であってもよい。半田ペーストは、半田粒子とその他の成分（例えばフラックス）とを含む。半田を含む層（Ｌ）は、半田プリコート層を含んでもよい。半田を含む層は、半田プリコート層と、半田プリコート層を覆うように配置されたフラックス層とを含んでもよい。

半田を含む層（Ｌ）に含まれる半田（半田粒子または半田プリコート層）の融点は、例えば、２００℃以上（例えば２１０℃以上や２１５℃以上）である。当該半田の融点は、２４０℃以下（例えば２３０℃以下や２２５℃以下）であることが好ましい。当該半田の融点は、２００℃～２４０℃の範囲（例えば２００℃～２３０℃の範囲や、２１５℃～２３０℃の範囲）にあってもよい。当該半田には、鉛を含まない半田（鉛フリー半田）が好ましく用いられる。

（工程（ii））
工程（ii）は、工程（ｉ）によってリフロー装置内に導入された基板をリフロー装置内で加熱することによって、層（Ｌ）中の半田を溶融させて複数の電子部品をランドに半田付けする工程である。工程（ii）において、基板の表面のうちランドが形成されている側の表面の表面温度が５０℃から半田の融点に昇温する間は、当該表面温度が４℃／秒以上の昇温速度で昇温するように基板が加熱される。以下では、基板の表面のうちランドが形成されている側の表面を「上面」と称する場合があり、上面と反対側の面を「下面」と称する場合がある。上面は、別の観点では、半田付けされる電子部品が配置される側の表面である。

リフロー装置は、ヒータを含む。リフロー装置は、ヒータの熱を基板に伝えやすくするためのファンを含んでもよい。リフロー装置は、公知のリフロー装置と同様の構成を有してもよく、公知のリフロー装置を用いてもよい。ただし、本発明のリフロー方法では、装置の長さ（基板の搬送方向における長さ）を短くすることが可能である。

通常、工程（ii）において、基板の下面も基板の上面と同様に昇温する。通常、工程（ii）において、基板の下面の表面温度が５０℃から層（Ｌ）中の半田の融点に昇温するまで、下面の表面温度が４℃／秒以上の昇温速度で昇温するように基板が加熱される。すなわち、基板の下面の表面温度が５０℃から層（Ｌ）中の半田の融点に昇温するまで、下面の昇温速度が４℃／秒未満となることはない。当該昇温速度が４℃／秒以上であるかぎり、昇温速度は、一定であってもよいし一定でなくてもよい。

基板の下面および上面に関する上記の昇温速度は、４℃／秒以上であり、４．５℃／秒以上または５℃／秒以上であってもよい。基板の下面および上面に関する上記の昇温速度の上限に特に限定はない。昇温速度は、例えば、１０℃／秒以下、８℃／秒以下、６℃／秒以下、または５℃／秒以下であってもよい。昇温速度を１０℃／秒以下とすることによって、配線やランドが基板部から剥離することを抑制できる。これらの下限と上限とは、下限が上限以上とならない限り、任意に組み合わせることができる。例えば、上記の昇温速度は、４℃／秒以上～１０℃／秒以下の範囲であってもよいし、この範囲の下限および／または上限を、上に例示した下限および／または上限に置き換えてもよい。

工程（ii）において、基板の上面の表面温度よりも基板の下面の表面温度の方が温度が高くなるように加熱してもよい。電子部品が配置されている側の温度が高いほど、半田の酸化が起きやすくなる。そのため、下面側の温度を高くして半田を溶融させることが好ましい。基板の下面側の温度をより高くするために、基板の下面側から加熱するためのヒータの数および／または出力を、基板の上面側から加熱するためのヒータの数および／または出力よりも、大きくしてもよい。上記の昇温速度について、基板の下面の昇温速度を、基板の上面の昇温速度よりも高くしてもよい。

基板の表面温度が半田の融点を超えた後も、必要に応じて基板の加熱を続けてもよい。工程（ii）において、基板の上面の表面温度および下面の表面温度の最高温度は、半田の融点に４０℃（例えば２０℃または３０℃）を足した温度よりも低いことが好ましい。工程（ii）において、基板の上面の表面温度および下面の表面温度の最高温度は、電子部品への影響を考慮して、２５０℃以下（例えば２４０℃以下や２３０℃以下）としてもよい。基板の上面の表面温度が半田の融点に到達した後は、層（Ｌ）に含まれる半田のすべてが溶融する限り、基板の上面の表面温度に特に限定はない。例えば、基板の上面の表面温度が半田の融点に到達した後は、昇温速度を４℃／秒未満としてもよいし、当該表面温度を一定にしてもよいし、当該表面温度を下降させてもよい。基板の加熱は、少なくとも、層（Ｌ）に含まれる半田のすべてが溶融するまで行われる。

上記の昇温速度で基板の温度を上昇させて半田を溶融させた後は、基板を冷却して溶融した半田を固化させればよい。工程（ii）は、リフロー装置内に導入された基板をリフロー装置内で加熱することによって層（Ｌ）中の半田を溶融させる工程（ii－ａ）と、溶融した半田を冷却して固化させる工程（ii－ｂ）とを含んでもよい。

従来から、リフロー方法において、１００～１５０℃程度の温度に基板を保持する予熱工程によって基板全体の温度を所定の温度（半田ペーストの融点よりも低い温度）に上昇させてから、さらに基板を加熱して半田（例えば半田ペースト中の半田粒子）を溶融させることが必要であると考えられてきた。それは、余熱工程を行わないと基板の温度にばらつきが生じて半田付けの不良が発生しやすくなると考えられてきたためである。特許文献４は、余熱工程を設けずに、プリント基板を１００℃以下の温度からピーク温度までを略一定の加熱速度で加熱する方法を開示している。しかし、その場合でも、「加熱速度が２．０℃／秒よりも早くなると、フラックス中の溶剤の蒸発が急激に起こってソルダペーストを飛散させたり電子部品の位置ずれを起こしたりするようになる。」ことが特許文献４に開示されている。すなわち、特許文献４の方法においても、加熱速度を２．０℃／秒以下とすることが必要と考えられてきた。

しかしながら、検討の結果、本願発明者らは、上記の技術常識に全く反する方法で、リフローを行うことが可能であることを見出した。具体的には、従来の技術常識では考えられない昇温速度で半田の融点以上の温度まで基板を昇温させることによってリフローを行うことが可能であることを、本願発明者らは新たに見出した。本発明は、この新たな知見に基づく。

工程（ii）は、リフロー装置内が空気雰囲気の状態で行われてもよい。従来のリフロー方法では、層（Ｌ）中の半田が長時間高温に曝される。そのため、層（Ｌ）中の半田の表面が酸化されて半田付けの不良が発生しやすくなる。半田ペーストを用いて電子部品を半田付けする場合、半田付けする電子部品のサイズが小さくなると、１つのランドに配置される半田ペーストの量が少なくなる。１つのランドに配置される半田ペーストの量が少なくなると、（当該半田ペーストの露出している表面積Ｓ（ｍｍ^２））／（当該半田ペーストの体積Ｖ（ｍｍ^３））の値が大きくなる。そのため、電子部品のサイズが小さいほど、半田の表面の酸化が起きやすくなり、半田付けの不良が発生しやすくなる。そのため、従来のリフロー方法では、微少な電子部品を含む電子部品を半田付けする場合には、半田の酸化を防止するために、窒素ガス雰囲気中でリフロー工程を行うこともあった。しかし、窒素ガス雰囲気でリフローを行うと、リフロー工程自体のコストや、リフロー装置のコストが高くなる。一方、本発明の方法によれば、リフロー装置内が空気雰囲気の状態であっても、微少な電子部品を歩留まり良く半田付けすることができる。ただし、本発明のリフロー方法を、窒素ガス雰囲気中で行うことも可能である。

基板に半田付けされる複数の電子部品は、平面形状の一辺が０．４ｍｍ以下の電子部品を含んでもよい。上述したように、微少な電子部品を半田付けする場合には、本発明の方法が特に好ましく用いられる。複数の電子部品が、平面形状の一辺が０．４ｍｍ以下の電子部品と、それよりも大きいサイズの電子部品とを含む場合、本発明の方法が特に好ましく用いられる。平面形状の一辺が０．４ｍｍ以下の電子部品の例には、ＪＩＳ規格の０４０２サイズ以下のサイズの電子部品が含まれる。なお、この明細書において、「平面形状」とは、電子部品が基板に実装された状態で、基板の上方から電子部品を見たときの形状である。

リフロー装置内において、基板が搬送される距離は２ｍ以下であってもよい。本発明のリフロー方法では、基板の温度をゆっくりと上昇させる予熱工程を行わない。そのため、基板が加熱される領域を短くすることができ、その結果、リフロー装置内において基板が搬送される距離を、従来のリフロー装置における距離（例えば５ｍ程度）と比較して大幅に短くできる。そのため、装置の小型化が可能である。もちろん、リフロー装置内において基板が搬送される距離は、２ｍよりも長くてもよい。

本発明のリフロー方法では、予熱工程を行わず、且つ、従来の方法と比べて非常に高い昇温速度で基板を加熱する。そのため、本発明のリフロー方法では、リフロー装置内における処理時間を大幅に短縮することが可能である。

（リフロー装置）
本開示は、さらにリフロー装置に関する。当該リフロー装置は、基板を搬送するための基板搬送装置と、基板を加熱するためのヒータ（加熱装置）と、制御装置とを含む。リフロー装置は、さらに、基板の表面温度を測定するための測定装置を含んでもよい。なお、基板の表面温度は、基板の加熱条件を決定するときだけ測定してもよい。基板の加熱条件が決定されれば、その条件に従って、リフロー工程において基板を加熱できる。異なる基板や異なる電子部品や異なる半田含有層（例えば半田ペースト）を用いる場合には、それらの種類ごとに加熱条件を決定してもよい。あるいはリフロー装置は、リフロー工程の際に基板の表面温度をモニタしながら基板を加熱してもよい。制御装置は、演算処理装置と記憶装置とを含む。制御装置は、上述した工程（ｉ）および工程（ii）を実施する。

記憶装置は、本発明のリフロー方法を実行するためのプログラムを格納する。具体的には、記憶装置は、上記工程（ｉ）および工程（ii）を実行するためのプログラムを格納する。演算処理装置は、当該プログラムを実行することによって、工程（ｉ）および工程（ii）を実施する。このとき、制御装置は、測定装置からの出力に基づいて、ヒータおよび／または基板搬送装置を制御してもよい。リフロー装置を構成するそれぞれの装置には、公知のリフロー装置で用いられている装置を適用してもよいし、公知のリフロー装置で用いられている装置を本発明の装置に適合するように変更して適用してもよい。

以下では、本発明に係る実施形態の例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する実施形態は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。また、本発明に係る実施形態に必須ではない事項は省略することが可能である。なお、理解を容易にするために、以下の図は、部材の縮尺を変更して示す場合がある。また、以下の図では、一部の部材のハッチングを省略する場合がある。

（実施形態１）
実施形態１では、層（Ｌ）として、半田ペーストで形成された層を用いる場合の一例について説明する。実施形態１で用いられるリフロー装置１００の一例を図１に模式的に示す。リフロー装置１００は、筐体１０１、加熱ゾーン１１０、冷却ゾーン１２０、およびコンベア（基板搬送機構）１３１を含む。リフロー装置１００は、基板１０ｘの表面温度をモニタするための測定器と、機器を制御するための制御装置とを含む（いずれも図示せず）。筐体１０１の内部は、加熱ゾーン１１０と冷却ゾーンとに仕切られている。コンベア１３１は、基板搬入部１０２から基板搬出部１０３まで基板１０ｘ（最終的には基板１０ｙ）を移動可能なように配置されている。

加熱ゾーン１１０は、複数のヒータ１１１と、複数のファン１１２とを含む。冷却ゾーン１２０は、複数のファン１２２を含む。図示する一例では、ヒータ１１１、ファン１１２、およびファン１２２は、コンベア１３１の下側および上側の両方に配置されている。コンベア１３１の下に配置されるヒータ１１１およびファン１１２の数や出力、コンベア１３１の上側に配置されるヒータ１１１およびファン１１２の数や出力、コンベア１３１の搬送速度などを調整することによって、基板１０ｘの上面の昇温速度、下面の昇温速度、およびそれらの昇温速度の比を制御できる。

実施形態１のリフロー方法による処理は、リフロー装置内に窒素ガスを流した状態で行ってもよい。しかし、コストや装置の簡略化の点から、リフロー装置内が空気雰囲気の状態で処理を行うことが好ましい。

実施形態１のリフロー方法では、まず、コンベア１３１によって、基板搬入部１０２から基板１０ｘをリフロー装置１００内に導入する（工程（ｉ））。基板１０ｘは、ランド上に配置された複数の電子部品を含む。複数の電子部品が配置された基板１０ｘの製造方法の一例の工程を、図２に示す。

まず、図２（ａ）に示すプリント基板（基板）１０を準備する。プリント基板１０は、板状の基板部１０ａと基板部１０ａの表面に形成されたランド１０ｂとを含む。ランド１０ｂは、必要に応じて配線（図示せず）に接続されている。

次に、図２（ｂ）に示すように、プリント基板（基板）１０の上にマスク２０を配置する。マスク２０は、半田ペーストを塗布するランド１０ｂに対応する位置に開口２０ｈを有する。

次に、図２（ｃ）に示すように、半田ペースト１１を塗布することによって、ランド１０ｂ上に半田ペースト１１を配置する。半田ペースト１１は、半田粒子１１ａと、フラックス１１ｆとを含む。半田ペースト１１は、半田を含む層（Ｌ）を形成している。

次に、プリント基板１０上からマスク２０を移動させる。このとき、図２（ｄ）に示すように、隣接する２つのランド１０ｂの間に半田粒子１１ａが配置されることがある。次に、図２（ｅ）に示すように、半田ペースト１１上に電子部品３０を配置する。図２（ｅ）に示す一例の電子部品３０は、ランド１０ｂに接続される端子部３０ａと、素子部３０ｂとを含む。このようにして、電子部品３０が配置された基板１０ｘが得られる。なお、図２（ｅ）には電子部品３０を１つだけ示すが、プリント基板１０上には、複数の電子部品３０が配置される。以上の工程によって、複数の電子部品３０が配置された基板１０ｘが得られる。半田ペースト１１の配置の方法、および、電子部品３０の配置の方法に限定はなく、公知の方法を用いてもよい。

リフロー装置１００内に導入された基板１０ｘは、コンベア１３１によって搬送され、加熱ゾーン１１０および冷却ゾーン１２０を通過する。通常、基板１０ｘはコンベア１３１によって一定の速度でリフロー装置１００内を搬送される。加熱ゾーン１１０では基板１０ｘが加熱され、半田ペースト１１内の半田粒子１１ａが溶融する。冷却ゾーン１２０では基板１０ｘが冷却され、溶融した半田が固化する。このようにして、複数の電子部品３０がランド１０ｂに半田付けされる。

工程（ii）では、基板１０ｘが、室温から、５０℃を超えてさらに加熱され、半田の融点以上の温度まで加熱される。工程（ii）における基板１０ｘの変化の一例を、図３（ａ）～図３（ｃ）の断面図に示す。図３（ａ）は、加熱ゾーン１１０における基板１０ｘの加熱の初期の段階を示す。図３（ａ）の段階では、半田粒子１１ａの一部が溶融して溶融核１１ｂを形成している。基板１０ｘを加熱すると、ランド１０ｂから半田粒子１１ａに熱が伝わりやすい。そのため、溶融核１１ｂは、ランド１０ｂ上に形成される。

基板１０ｘを加熱する際は、上述したように、プリント基板１０の上面１０ｓａの表面温度が５０℃から半田粒子１１ａの融点に昇温するまで、当該表面温度が４℃／秒以上の昇温速度で昇温するように基板１０ｘを加熱する。上面１０ｓａは、電子部品３０が配置されるランド１０ｂが形成されている表面である。

上述したように、上面１０ｓａの反対側の下面１０ｓｂの表面温度は、上面１０ｓａの表面温度よりも高いことが好ましい。すなわち、下面１０ｓｂの表面の昇温速度は、上面１０ｓａの表面の昇温速度よりも高いことが好ましい。

半田粒子１１ａの溶融が進むと、図３（ｂ）に示すように、半田粒子１１ａのすべてが溶融して溶融した半田１１ｃとなる。このとき、半田粒子１１ａは、最初に接触した溶融核１１ｂに引き寄せられながら溶融する。そのため、ランド１０ｂ間に存在する半田粒子１１ａもランド１０ｂ上の溶融核１１ｂに引き寄せられる。その結果、隣接する２つのランド１０ｂが半田で短絡することが抑制される。

次に、基板１０ｘは、冷却ゾーン１２０で冷却される。これによって、図３（ｃ）に示すように、溶融した半田１１ｃが固化して半田１１ｄとなる。また、フラックス１１ｆは、フラックス残渣１１ｇとなる。このようにして、電子部品３０がランド１０ｂに半田付けされた基板１０ｙが得られる。基板１０ｙは、電子部品３０が実装された電子部品実装基板である。

工程（ii）における上面１０ｓａおよび下面１０ｓｂの表面温度の温度プロファイルの一例を、図４に模式的に示す。図４に示す一例では、室温（この一例では２５℃）から最高温度（この一例では２３０℃）まで、ほぼ一定の昇温速度で基板１０ｘの上面１０ｓａおよび下面１０ｓｂのそれぞれを昇温させる。下面１０ｓｂの昇温速度は、上面１０ｓａの昇温速度よりも高い。上面の最高到達温度は、半田粒子の融点（例えば２２１℃）よりも高く、２３０℃よりも低い。下面１０ｓｂの昇温速度は、２５℃（室温）から半田粒子の融点までは４℃／秒以上である。同様に、上面１０ｓａの昇温速度も、２５℃から半田粒子の融点までは４℃／秒以上である。すなわち、上面１０ｓａの表面温度の昇温速度、および、下面１０ｓｂの表面温度の昇温速度は、いずれも、５０℃～半田の融点まで４℃／秒以上であり、４℃／秒未満となることはない。上述したように、昇温速度は一定であってもよいし一定でなくてもよい。

実施形態１の工程（ii）について、実際に実験した結果を以下に説明する。この実験では、まず、０４０２サイズのチップと０２０１サイズのチップとを実装することを想定した試験用の基板を準備した。そして、その基板のランド上に半田ペーストを塗布した。このようにして得られた基板を、半田粒子の融点以上の温度に加熱して半田粒子を溶融させた。このとき、昇温速度を変えて５種類の実験（例１～例５）を行った。その後、基板を冷却することによって、溶融した半田を固化させた。固化した半田について目視で状態を観察することによって、半田の溶融性を評価した。具体的には、半田ペーストが溶融した後に固化して形成される半田がランド上に凝集していれば「良」と判定し、そうでなければ「不良」と判定した。

加熱の条件と、半田の溶融性の評価結果とを表１に示す。表１において、「ヒータの設定温度」は、基板の上下に配置されるヒータの設定温度である。Ｔ（５０）は、基板の上面の表面温度が、室温から５０℃になるまでにかかった時間を示す。Ｔ（融点）は、基板の上面の表面温度が、室温から半田粒子の融点（２２１℃）に到達するまでにかかった時間を示す。「昇温に要した時間」は、基板の上面の表面温度が５０℃から半田粒子の融点に到達するまでにかかった時間を示す。「昇温速度」は、基板の上面の表面温度が５０℃から半田粒子の融点まで上昇したときの昇温速度を示す。

表１に示すように、昇温速度が４．０℃／秒以上である場合には、従来の技術常識に反して半田粒子が適切に溶融した。一方、例１および例２では、半田粒子が適切に溶融しなかった。これは、昇温に要した時間が長くなって半田粒子の表面が酸化したためであると考えられる。

（実施形態２）
実施形態２では、半田を含む層（Ｌ）が半田プリコート層を含む場合の一例について説明する。リフローに用いる装置については、例えば、実施形態１で説明したリフロー装置１００を用いることができる。

実施形態２では、基板１０ｘの代わりに図５（ａ）に示す基板１０Ｘを用いることを除いて、実施形態１と同様の方法で工程（ｉ）および工程（ii）を行うことができる。工程（ii）による基板１０Ｘの変化を、図５に示す。

図５（ａ）は、リフロー装置１００に導入される基板１０Ｘを示す。基板１０Ｘは、ランド１０ｂを含むプリント基板１０と、ランド１０ｂ上に形成された半田プリコート層１１ｐと、半田プリコート層１１ｐ上に配置された電子部品３０を含む。プリント基板１０は、基板部１０ａとランド１０ｂとを含む。半田プリコート層１１ｐは、半田を含む層（Ｌ）である。

半田プリコート層１１ｐの表面には、残渣１１ｐｇが存在する。残渣１１ｐｇは、半田プリコート層１１ｐを形成する際に生じたフラックスの残渣である。半田プリコート層１１ｐの周囲にはフラックス（半田フラックス）１２が配置されている。プリント基板１０は、実施形態１で説明した基板である。

基板１０Ｘを準備する方法に限定はなく、公知の方法で準備してもよい。例えば、以下の方法で基板１０Ｘを準備してもよい。まず、プリント基板１０のランド１０ｂ上に半田プリコート層１１ｐを形成し、次に、半田プリコート層１１ｐを覆うようにフラックス１２を配置する。次に、半田プリコート層１１ｐを介してランド１０ｂ上に電子部品３０を配置する。このようにして基板１０Ｘが得られる。半田プリコート層１１ｐの形成、フラックス１２の配置、および電子部品３０の配置は、公知の方法で行うことができる。

次に、基板１０Ｘを加熱ゾーン１１０内で加熱することによって半田プリコート層１１ｐを溶解させる。図５（ｂ）は、加熱ゾーン１１０における基板１０Ｘの加熱の初期の段階を示す。図５（ｂ）の段階では、半田プリコート層１１ｐの一部が溶融して溶融核１１ｂを形成している。加熱は、実施形態１で説明したように行うことができる。上述したように、上面１０ｓａの表面温度の昇温速度、および、下面１０ｓｂの表面温度の昇温速度は、いずれも、５０℃～半田の融点まで４℃／秒以上であり、４℃／秒未満となることはない。

半田プリコート層１１ｐの溶融が進むと、図５（ｃ）に示すように、半田プリコート層１１ｐのすべてが溶融して溶融した半田１１ｃとなる。次に、基板１０Ｘは、冷却ゾーン１２０で基板１０Ｘを冷却する。これによって、図５（ｄ）に示すように、溶融した半田１１ｃが固化して半田１１ｄとなる。フラックス１２は、フラックス残渣１２ｇとなる。このようにして、電子部品３０がランド１０ｂに半田付けされた基板１０ｙが得られる。基板１０ｙは、電子部品３０が実装された電子部品実装基板である。

本発明は、リフロー方法に利用できる。

１０ ：プリント基板（基板）
１０ｂ ：ランド
１０ｓａ ：上面
１０ｓｂ ：下面
１０ｘ、１０Ｘ、１０ｙ ：基板
１１ ：半田ペースト（半田を含む層）
１１ａ ：半田粒子
１１ｃ、１１ｄ ：半田
１１ｆ、１２ ：フラックス
１１ｇ、１２ｇ：フラックス残渣
１１ｐ ：半田プリコート層（半田を含む層）
３０ ：電子部品
１００ ：リフロー装置
１１０ ：加熱ゾーン
１１１ ：ヒータ
１２０ ：冷却ゾーン
１２２ ：ファン
１３１ ：コンベア

Claims (5)

1. 基板のランドと複数の電子部品とを半田接続するためのリフロー方法であって、
   半田を含む層を介して前記複数の電子部品が前記ランド上に配置された前記基板をリフロー装置内に導入する工程（ｉ）と、
   前記リフロー装置内に導入された前記基板を前記リフロー装置内で加熱することによって、前記半田を溶融させて前記複数の電子部品を前記ランドに半田付けする工程（ii）と、を含み、
   前記工程（ii）において、前記基板の表面のうち前記ランドが形成されている側の表面の表面温度が５０℃から前記半田の融点に昇温する間は、前記表面温度が４℃／秒以上の昇温速度で昇温するように前記基板が加熱される、リフロー方法。
2. 前記半田を含む層は、半田粒子を含む半田ペーストで形成された層である、請求項１に記載のリフロー方法。
3. 前記工程（ii）は、前記リフロー装置内が空気雰囲気の状態で行われる、請求項１または２に記載のリフロー方法。
4. 前記複数の電子部品は、平面形状の一辺が０．４ｍｍ以下の電子部品を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のリフロー方法。
5. 前記リフロー装置内において、前記基板が搬送される距離が２ｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載のリフロー方法。
   
   

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