JP3184375B2 - 電子部品のはんだ性を評価しかつ回復させる方法 - Google Patents
電子部品のはんだ性を評価しかつ回復させる方法Info
- Publication number
- JP3184375B2 JP3184375B2 JP23013793A JP23013793A JP3184375B2 JP 3184375 B2 JP3184375 B2 JP 3184375B2 JP 23013793 A JP23013793 A JP 23013793A JP 23013793 A JP23013793 A JP 23013793A JP 3184375 B2 JP3184375 B2 JP 3184375B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- cathode
- solderability
- component
- current
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
- B23K1/206—Cleaning
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4161—Systems measuring the voltage and using a constant current supply, e.g. chronopotentiometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/42—Measuring deposition or liberation of materials from an electrolyte; Coulometry, i.e. measuring coulomb-equivalent of material in an electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/42—Printed circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/03—Metal processing
- H05K2203/0315—Oxidising metal
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
- H05K2203/1157—Using means for chemical reduction
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
- H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
- H05K3/07—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process being removed electrolytically
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【関連出願】本出願は１９９１年５月２８日出願の現在
係属中の米国特許出願連続番号第７０６，１４２号の一
部継続出願である。
係属中の米国特許出願連続番号第７０６，１４２号の一
部継続出願である。
【０００２】
【技術の分野】本発明はクロノポテンシオメトリ分析法
に関し、かつ特に電気部品リードおよびプリント配線基
板のはんだ性を評価しかつ回復するための連続電気化学
的還元法および装置に関する。
に関し、かつ特に電気部品リードおよびプリント配線基
板のはんだ性を評価しかつ回復するための連続電気化学
的還元法および装置に関する。
【０００３】
【発明の背景】エレクトロニクス産業に見られる主要な
コストにかかわる問題の１つが電子部品およびプリント
回路基板のはんだ性の損失、特に保管している間の損失
である。部品リードおよびプリント配線基板のはんだ性
が劣ることで起こるはんだ接合不良は全体の７５％にも
のぼると考えられる。湿気の多い環境がこの問題を悪化
させることがわかっているので、電気化学的メカニズム
がはんだ性劣化の原因であることは明らかである。たと
えば鉛−錫−銅はんだ系においては、これまでの研究に
より錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）表面およびその下の銅−錫
（Ｃｕ−Ｓｎ）金属間層の酸化がこの劣化プロセスに含
まれることがわかった。しかしながら過去においては、
さまざまな酸化物の性質およびはんだ性の劣化において
それらが果たす役割についてははっきりしないままであ
った。
コストにかかわる問題の１つが電子部品およびプリント
回路基板のはんだ性の損失、特に保管している間の損失
である。部品リードおよびプリント配線基板のはんだ性
が劣ることで起こるはんだ接合不良は全体の７５％にも
のぼると考えられる。湿気の多い環境がこの問題を悪化
させることがわかっているので、電気化学的メカニズム
がはんだ性劣化の原因であることは明らかである。たと
えば鉛−錫−銅はんだ系においては、これまでの研究に
より錫−鉛（Ｓｎ−Ｐｂ）表面およびその下の銅−錫
（Ｃｕ−Ｓｎ）金属間層の酸化がこの劣化プロセスに含
まれることがわかった。しかしながら過去においては、
さまざまな酸化物の性質およびはんだ性の劣化において
それらが果たす役割についてははっきりしないままであ
った。
【０００４】先行技術において典型的に採用される回路
基板の表面分析のための伝統的技術でははんだ性につい
ての主観的指標が得られるに過ぎない。現在使用される
製造テストの方法は本質的に破壊的なものでもある。は
んだ性の劣化が電気化学的メカニズムを含んでいること
がわかっているので、はんだ性を劣化させることがわか
っている金属酸化物の原位置（in situ ）定量分析がで
きる電気化学的方法および装置を利用すればはんだ性は
より正確にかつ効率的に評価され得るものと考えられ
る。特に、プリント配線基板およびデュアルインライン
実装（ＤＩＰ）部品等の在庫品のテスト、生産環境にお
けるプロセス制御、および劣化した部品はんだ性を回復
させる目的での適用が容易な定量非破壊的電気化学的は
んだ性分析および／または回復方法が必要である。
基板の表面分析のための伝統的技術でははんだ性につい
ての主観的指標が得られるに過ぎない。現在使用される
製造テストの方法は本質的に破壊的なものでもある。は
んだ性の劣化が電気化学的メカニズムを含んでいること
がわかっているので、はんだ性を劣化させることがわか
っている金属酸化物の原位置（in situ ）定量分析がで
きる電気化学的方法および装置を利用すればはんだ性は
より正確にかつ効率的に評価され得るものと考えられ
る。特に、プリント配線基板およびデュアルインライン
実装（ＤＩＰ）部品等の在庫品のテスト、生産環境にお
けるプロセス制御、および劣化した部品はんだ性を回復
させる目的での適用が容易な定量非破壊的電気化学的は
んだ性分析および／または回復方法が必要である。
【０００５】
【発明の概要】本願発明は電子部品リードおよびプリン
ト配線基板のはんだ性を評価および／または回復（すな
わち改善）するための装置を含む、連続的電気化学的還
元分析（ＳＥＲＡ）法を含む。ＳＥＲＡ法でははんだ付
け対象の金属表面上にある、はんだ性を劣化させること
がわかっている金属酸化物を検出しかつ定量化する。本
願発明の方法は鉛−錫−銅はんだ系ならびに他の金属お
よび合金を含むはんだ系に適用可能である。この発明
は、電子部品およびプリント配線基板のはんだ性の定量
測定を行なう非破壊的方法を含む。さらに、この方法を
電子部品およびプリント配線基板のはんだ性を回復かつ
確保するために使用してもよい。
ト配線基板のはんだ性を評価および／または回復（すな
わち改善）するための装置を含む、連続的電気化学的還
元分析（ＳＥＲＡ）法を含む。ＳＥＲＡ法でははんだ付
け対象の金属表面上にある、はんだ性を劣化させること
がわかっている金属酸化物を検出しかつ定量化する。本
願発明の方法は鉛−錫−銅はんだ系ならびに他の金属お
よび合金を含むはんだ系に適用可能である。この発明
は、電子部品およびプリント配線基板のはんだ性の定量
測定を行なう非破壊的方法を含む。さらに、この方法を
電子部品およびプリント配線基板のはんだ性を回復かつ
確保するために使用してもよい。
【０００６】この発明のＳＥＲＡ法はテスト対象の部品
または回路基板のはんだ付け可能な部分をホウ酸緩衝液
等の電解液と接触状態に置くことにより行なわれる。電
解液と接触状態にある部品部分が第１の電極を構成す
る。第２の不活性電極および飽和カロメル電極等の第３
の基準電極も電解液内に置かれる。小さいカソード電流
が不活性電極からテストされる部品に流れ、かつ部品と
基準電極との間の電位が時間の関数として記録される。
代替的には、電流を既知の電位（すなわち測定された、
定量化された、ランプした、または他の態様で制御され
た）の条件下に時間の関数として記録することが可能で
ある。使用する電流が低い場合に第２の、不活性電極が
安定電圧を有するシステムにおいては、基準電極として
も機能することが可能なので、別個の基準電極を設ける
必要がなくなる。電極電位対時間（または通過電荷，す
なわち電流に時間をかけたもの）のプロットにおいて
は、一連の屈曲点またはプラトー（plateau ）が観察さ
れ、電圧レベルが特定の酸化物または酸化混合物を表
し、かつそれに関連する電荷はその特定の酸化物の厚さ
の尺度である。ＳＥＲＡプロセスにより金属酸化物がそ
れらの金属状態に戻るまで減少するので、この方法は実
際に処理した部分のはんだ性を最適レベルまで回復させ
る。
または回路基板のはんだ付け可能な部分をホウ酸緩衝液
等の電解液と接触状態に置くことにより行なわれる。電
解液と接触状態にある部品部分が第１の電極を構成す
る。第２の不活性電極および飽和カロメル電極等の第３
の基準電極も電解液内に置かれる。小さいカソード電流
が不活性電極からテストされる部品に流れ、かつ部品と
基準電極との間の電位が時間の関数として記録される。
代替的には、電流を既知の電位（すなわち測定された、
定量化された、ランプした、または他の態様で制御され
た）の条件下に時間の関数として記録することが可能で
ある。使用する電流が低い場合に第２の、不活性電極が
安定電圧を有するシステムにおいては、基準電極として
も機能することが可能なので、別個の基準電極を設ける
必要がなくなる。電極電位対時間（または通過電荷，す
なわち電流に時間をかけたもの）のプロットにおいて
は、一連の屈曲点またはプラトー（plateau ）が観察さ
れ、電圧レベルが特定の酸化物または酸化混合物を表
し、かつそれに関連する電荷はその特定の酸化物の厚さ
の尺度である。ＳＥＲＡプロセスにより金属酸化物がそ
れらの金属状態に戻るまで減少するので、この方法は実
際に処理した部分のはんだ性を最適レベルまで回復させ
る。
【０００７】テスト部品に対し行なわれた連続電気化学
的還元法から得られた結果についてはさまざまな熟成の
処理にさらされた標本に対する基線実験から得られた、
類似する分析結果と比較する。ウエッティングバランス
法により決定したところでは、熟成した標本のはんだ性
には連続電気化学的還元分析（ＳＥＲＡ）の結果と相関
性があることがわかった。したがって、テスト部品から
得られた分析結果を既知の酸化物およびはんだ性特性を
有する熟成した標本から得られた基線結果と比較して、
テスト部品のはんだ性を決定することができる。またウ
エッティングバランス法による測定では、劣化した部品
のはんだ性がＳＥＲＡ処理により回復したことが示され
た。
的還元法から得られた結果についてはさまざまな熟成の
処理にさらされた標本に対する基線実験から得られた、
類似する分析結果と比較する。ウエッティングバランス
法により決定したところでは、熟成した標本のはんだ性
には連続電気化学的還元分析（ＳＥＲＡ）の結果と相関
性があることがわかった。したがって、テスト部品から
得られた分析結果を既知の酸化物およびはんだ性特性を
有する熟成した標本から得られた基線結果と比較して、
テスト部品のはんだ性を決定することができる。またウ
エッティングバランス法による測定では、劣化した部品
のはんだ性がＳＥＲＡ処理により回復したことが示され
た。
【０００８】本願発明の基本的な目的は電子部品および
回路基板のはんだ性を分析かつ改善することである。本
願発明の特徴ははんだ性の損失を引き起こす金属酸化物
を同定しかつ除去するためにあらゆるタイプの電子部品
に対して適用可能な連続電気化学的還元分析（ＳＥＲ
Ａ）法にある。本願発明の利点は電子部品のはんだ性を
決定しかつ回復する、非破壊的で、定量的で、かつ容易
に実行できる方法にある。この方法により得られた情報
はプリント配線基板および他の電子部品のための製造は
んだ付け工程の制御および製造工程の改善に役立つ。
回路基板のはんだ性を分析かつ改善することである。本
願発明の特徴ははんだ性の損失を引き起こす金属酸化物
を同定しかつ除去するためにあらゆるタイプの電子部品
に対して適用可能な連続電気化学的還元分析（ＳＥＲ
Ａ）法にある。本願発明の利点は電子部品のはんだ性を
決定しかつ回復する、非破壊的で、定量的で、かつ容易
に実行できる方法にある。この方法により得られた情報
はプリント配線基板および他の電子部品のための製造は
んだ付け工程の制御および製造工程の改善に役立つ。
【０００９】本願発明およびそのさらなる利点のより完
全な理解のため、以下の好ましい実施例の詳細な説明は
添付の図面を参照しながら行なう。
全な理解のため、以下の好ましい実施例の詳細な説明は
添付の図面を参照しながら行なう。
【００１０】
【好ましい実施例の詳細な説明】はんだコーティング
は、はんだ性の損失につながり得るプリント配線基板お
よび電子部品リードの銅を保護するために広く利用され
る。典型的なはんだコーティングには、溶融めっきによ
り直接塗布するかまたは電気めっきを行ないその後リフ
ロー（溶融）により高密度化を行なうことが可能な共融
Ｓｎ−Ｐｂが含まれる。仕上げた部品のはんだ性は堆積
したはんだの金属比、コーティングの厚さ、はんだ浴の
タイプ、めっき条件、めっき浴添加剤からの有機汚染の
有無、および破損製品の発生により影響を受ける。十分
な厚さでかつ適切に塗布された場合でも、これらのコー
ティングは通常の保管の期間にはんだ性を徐々に失う。
Ｓｎ−Ｐｂコーティングの酸化およびはんだ性損失は、
不十分なコーティングの厚さ、コーティングの質の悪
さ、および／または劣った保管環境の結果、より速度が
速くなる可能性がある。
は、はんだ性の損失につながり得るプリント配線基板お
よび電子部品リードの銅を保護するために広く利用され
る。典型的なはんだコーティングには、溶融めっきによ
り直接塗布するかまたは電気めっきを行ないその後リフ
ロー（溶融）により高密度化を行なうことが可能な共融
Ｓｎ−Ｐｂが含まれる。仕上げた部品のはんだ性は堆積
したはんだの金属比、コーティングの厚さ、はんだ浴の
タイプ、めっき条件、めっき浴添加剤からの有機汚染の
有無、および破損製品の発生により影響を受ける。十分
な厚さでかつ適切に塗布された場合でも、これらのコー
ティングは通常の保管の期間にはんだ性を徐々に失う。
Ｓｎ−Ｐｂコーティングの酸化およびはんだ性損失は、
不十分なコーティングの厚さ、コーティングの質の悪
さ、および／または劣った保管環境の結果、より速度が
速くなる可能性がある。
【００１１】本願発明は電子部品のはんだ付け可能な部
分の連続電気化学的還元分析（ＳＥＲＡ）のための装置
および方法双方に対する改良点を含む。この発明は、金
属上の表面酸化物に伴うはんだ性の非破壊的評価とはん
だ性の実際の回復の双方をもたらす。この方法はほとん
どどのようなジオメトリにも適用可能で、その中にはプ
リント配線基板の表面パッドおよびスルーホール、デュ
アルインライン実装リード、グリッドアレイ、はんだバ
ンプ、およびさまざまな他の部品リードが含まれる。こ
の方法はまた金属硫化物の存在を検知するために使用さ
れ得る場合もある。はんだコーティング上で検出される
表面酸化物のタイプおよび量は、周知のウエッティング
バランス法で決定したところでははんだ性と相関関係を
示している。比較的厚いＳｎおよびＳｎ−Ｐｂコーティ
ングのはんだ性劣化の主要な原因は表面金属酸化物の存
在、特にかなりの量のＳｎＯ2 を含む高度な錫酸化物で
あることが判明している。
分の連続電気化学的還元分析（ＳＥＲＡ）のための装置
および方法双方に対する改良点を含む。この発明は、金
属上の表面酸化物に伴うはんだ性の非破壊的評価とはん
だ性の実際の回復の双方をもたらす。この方法はほとん
どどのようなジオメトリにも適用可能で、その中にはプ
リント配線基板の表面パッドおよびスルーホール、デュ
アルインライン実装リード、グリッドアレイ、はんだバ
ンプ、およびさまざまな他の部品リードが含まれる。こ
の方法はまた金属硫化物の存在を検知するために使用さ
れ得る場合もある。はんだコーティング上で検出される
表面酸化物のタイプおよび量は、周知のウエッティング
バランス法で決定したところでははんだ性と相関関係を
示している。比較的厚いＳｎおよびＳｎ−Ｐｂコーティ
ングのはんだ性劣化の主要な原因は表面金属酸化物の存
在、特にかなりの量のＳｎＯ2 を含む高度な錫酸化物で
あることが判明している。
【００１２】
【基線実験】最初のテストでは、典型的な標本は、丸め
られた端部を有する長さ１ｃｍのセクションを露出する
テフロン（登録商標）熱収縮チューブでマスクされた直
径１．５ｍｍ長さ２．５ｃｍの硬質Ｃｕ配線であった。
露出されたセクションは５５℃で標準的な非添加ピロリ
ン酸塩浴からの１０μｍＣｕでめっきされた後室温で標
準的なフルオロホウ酸塩からの共融Ｓｎ−Ｐｂ１２μｍ
でめっきされた。めっきを行なう間、溶液中の質量移動
を制御するために配線の陰極を２０００ｒｐｍで回転さ
せた。酸性溶液中に溶解した標本の原子吸収分析および
Ｘ線蛍光分析により６０／４０Ｓｎ−Ｐｂ比が確認され
た。Ｓｎ−Ｐｂコーティングは使用前に最小限の時間に
わたって２３５℃で水溶性油中でリフローされた。さら
なるテストでは、標本にはプリント配線基板とその表面
をＲＭＡフラックスで処理した後に溶融はんだに漬ける
ことでＳｎまたはＳｎ−Ｐｂはんだでコーティングした
直径０．８ｍｍのＣｕ配線が含まれていた。標本のいく
つかはさまざまな酸化物構造を有するサンプルを作るた
めに、２０μＡ／ｃｍ2 の定電流で陽極酸化処理を施し
た。陽極電圧が、作り出された酸化物のタイプと量を規
定するために見つけた特定の値に到達した時点でこの陽
極酸化処理を終了した。基準飽和カロメル電極（ＳＣ
Ｅ）に対して約０．２Ｖを下回る電圧で低度Ｓｎ酸化物
（ＳｎＯが優勢）が生成される。より正の電圧によりか
なりの量のＳｎＯ2 を含む高度Ｓｎ酸化物が生成され
た。
られた端部を有する長さ１ｃｍのセクションを露出する
テフロン（登録商標）熱収縮チューブでマスクされた直
径１．５ｍｍ長さ２．５ｃｍの硬質Ｃｕ配線であった。
露出されたセクションは５５℃で標準的な非添加ピロリ
ン酸塩浴からの１０μｍＣｕでめっきされた後室温で標
準的なフルオロホウ酸塩からの共融Ｓｎ−Ｐｂ１２μｍ
でめっきされた。めっきを行なう間、溶液中の質量移動
を制御するために配線の陰極を２０００ｒｐｍで回転さ
せた。酸性溶液中に溶解した標本の原子吸収分析および
Ｘ線蛍光分析により６０／４０Ｓｎ−Ｐｂ比が確認され
た。Ｓｎ−Ｐｂコーティングは使用前に最小限の時間に
わたって２３５℃で水溶性油中でリフローされた。さら
なるテストでは、標本にはプリント配線基板とその表面
をＲＭＡフラックスで処理した後に溶融はんだに漬ける
ことでＳｎまたはＳｎ−Ｐｂはんだでコーティングした
直径０．８ｍｍのＣｕ配線が含まれていた。標本のいく
つかはさまざまな酸化物構造を有するサンプルを作るた
めに、２０μＡ／ｃｍ2 の定電流で陽極酸化処理を施し
た。陽極電圧が、作り出された酸化物のタイプと量を規
定するために見つけた特定の値に到達した時点でこの陽
極酸化処理を終了した。基準飽和カロメル電極（ＳＣ
Ｅ）に対して約０．２Ｖを下回る電圧で低度Ｓｎ酸化物
（ＳｎＯが優勢）が生成される。より正の電圧によりか
なりの量のＳｎＯ2 を含む高度Ｓｎ酸化物が生成され
た。
【００１３】テスト標本に対する酸化物の電気化学還元
が、ガラスセル／貯蔵槽内に含まれるアルゴン飽和ｐＨ
８．４ホウ酸緩衝液（９．５５ｇ／Ｌホウ酸ナトリウム
と６．１８ｇ／Ｌホウ酸）中で−２０μＡ／ｃｍ2 の定
還元電流で、白金（Ｐｔ）対極および基準飽和カロメル
電極（ＳＣＥ）を利用して行なわれた。調査したこの特
定の金属系（たとえばＣｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系）と適合性が
ある他の電解液を他の不活性材料からなる他のタイプの
基準電極および対極に関して使用してもよい。塩素によ
る電解液の汚染を最小限にするため、ＳＣＥ電極を、熱
収縮テフロン（登録商標）チューブでガラス管の端部に
封止された多孔Ｖｙｃｏｒ（登録商標）ガラスディスク
を経由して主コンパートメントに電気的に接続された別
個のコンパートメント（たとえばガラス管など）内に入
れた。主セルコンパートメント内の電解溶液に接触した
配線標本の分析のため、Ｐｔ電極も陽極で発生した酸素
による溶液の汚染を避けるために多孔性ガラスを経由し
て分離された。電解液が主貯蔵槽から分析対象の表面と
の接触状態にもたらされるプリント配線基板スルーホー
ルまたは表面パッドの分析のため、Ｐｔ対極を溶液中に
そのままではあるが分析を行なう表面からは十分な距離
を離して置き、酸素還元による干渉を避けるようにし
た。すべての電気化学的実験はポテンシオスタット−ガ
ルバノスタット（potentiostat-galvanostat PAR model
173, EG&G Princeton Applied Research Corp., Princ
eton, NJ）またはプログラマブル電流源（Keithley Ins
trumentsmodel 224とFluke model 8842 multimeter ）
を使用して行った。はんだ性テストは修正したウィルヘ
ルミ（Wilhelmy）ウェッティングバランスとデジタルオ
シロスコープ（Nicolet model 2090, Nicolet Instrume
nt Corp., Madison WI）を組合わせたものまたはＩＢＭ
モデルＸＴパーソナルコンピュータにより制御されるマ
ルチコア（Multicore ）ユニバーサルはんだ性テスタを
使用して行なわれた。
が、ガラスセル／貯蔵槽内に含まれるアルゴン飽和ｐＨ
８．４ホウ酸緩衝液（９．５５ｇ／Ｌホウ酸ナトリウム
と６．１８ｇ／Ｌホウ酸）中で−２０μＡ／ｃｍ2 の定
還元電流で、白金（Ｐｔ）対極および基準飽和カロメル
電極（ＳＣＥ）を利用して行なわれた。調査したこの特
定の金属系（たとえばＣｕ−Ｓｎ−Ｐｂ系）と適合性が
ある他の電解液を他の不活性材料からなる他のタイプの
基準電極および対極に関して使用してもよい。塩素によ
る電解液の汚染を最小限にするため、ＳＣＥ電極を、熱
収縮テフロン（登録商標）チューブでガラス管の端部に
封止された多孔Ｖｙｃｏｒ（登録商標）ガラスディスク
を経由して主コンパートメントに電気的に接続された別
個のコンパートメント（たとえばガラス管など）内に入
れた。主セルコンパートメント内の電解溶液に接触した
配線標本の分析のため、Ｐｔ電極も陽極で発生した酸素
による溶液の汚染を避けるために多孔性ガラスを経由し
て分離された。電解液が主貯蔵槽から分析対象の表面と
の接触状態にもたらされるプリント配線基板スルーホー
ルまたは表面パッドの分析のため、Ｐｔ対極を溶液中に
そのままではあるが分析を行なう表面からは十分な距離
を離して置き、酸素還元による干渉を避けるようにし
た。すべての電気化学的実験はポテンシオスタット−ガ
ルバノスタット（potentiostat-galvanostat PAR model
173, EG&G Princeton Applied Research Corp., Princ
eton, NJ）またはプログラマブル電流源（Keithley Ins
trumentsmodel 224とFluke model 8842 multimeter ）
を使用して行った。はんだ性テストは修正したウィルヘ
ルミ（Wilhelmy）ウェッティングバランスとデジタルオ
シロスコープ（Nicolet model 2090, Nicolet Instrume
nt Corp., Madison WI）を組合わせたものまたはＩＢＭ
モデルＸＴパーソナルコンピュータにより制御されるマ
ルチコア（Multicore ）ユニバーサルはんだ性テスタを
使用して行なわれた。
【００１４】還元分析を行なう間、電極電位対基準ＳＣ
Ｅ電極が時間の関数として記録された。ＰｂＯ、Ｓｎ
Ｏ、およびＳｎＯ2 の還元に対応すると考えられる屈曲
点がそれぞれおよそ−０．６Ｖ、−０．９Ｖ、および−
１．１Ｖで観察された。純粋ＰｂおよびＳｎ電極を含む
循環ボルタメトリ測定から、陽極酸化により酸化物の形
成の間に通過した陽極電荷とそれらの還元のために必要
な陰極電荷との間には１対１対応の関係が存在すること
がわかった。この結果は、本願発明の電気化学還元法が
存在する各表面酸化物の量の定量測定を提供することを
意味する。加えて、この厚い酸化物が連続的に還元され
得るという事実は容易に評価できる酸化物の多孔性を意
味する。高度に酸化された標本は一貫して非常に劣った
はんだ濡れ性を示しており、これにより高度Ｓｎ酸化物
とはんだ性の損失との間には相関関係が成立する。
Ｅ電極が時間の関数として記録された。ＰｂＯ、Ｓｎ
Ｏ、およびＳｎＯ2 の還元に対応すると考えられる屈曲
点がそれぞれおよそ−０．６Ｖ、−０．９Ｖ、および−
１．１Ｖで観察された。純粋ＰｂおよびＳｎ電極を含む
循環ボルタメトリ測定から、陽極酸化により酸化物の形
成の間に通過した陽極電荷とそれらの還元のために必要
な陰極電荷との間には１対１対応の関係が存在すること
がわかった。この結果は、本願発明の電気化学還元法が
存在する各表面酸化物の量の定量測定を提供することを
意味する。加えて、この厚い酸化物が連続的に還元され
得るという事実は容易に評価できる酸化物の多孔性を意
味する。高度に酸化された標本は一貫して非常に劣った
はんだ濡れ性を示しており、これにより高度Ｓｎ酸化物
とはんだ性の損失との間には相関関係が成立する。
【００１５】図１（Ａ）はＣｕ基板上のＳｎ−Ｐｂはん
だコーティング上に形成された酸化物の連続的電気化学
還元分析から得られたタイプの代表的な曲線を示す。こ
れらの曲線は酸化物の還元の間の電極電位対時間の関係
を表わす。曲線１２で示されるすべてが電解液にさらさ
れる良い表面酸化物を含む理想的なケースでは、陰極電
圧は最初、最も簡単に還元される酸化物の還元に対応す
るプラトーまで減少する。この第１の酸化物が完全に還
元されると、電圧は次に還元が簡単な酸化物の還元に必
要な値まで減少する。このプロセスはすべての酸化物が
還元されかつ水電気分解からの水素発生に対応する定常
電圧が得られるまで繰返される。Ｓｎ酸化物は密接な混
合物として発生することが多いので、曲線１４で示すよ
うによいＳｎ電圧プラトーは１つしか観察され得ず、尾
はかなり波うっている。したがって、Ｓｎ酸化物を低度
酸化物（基準ＳＣＥ電極に対しおよそ−０．８５Ｖない
し−１．０Ｖの電圧で還元するＳｎＯが優勢であると考
えられる）および高度酸化物（およそ−１．０Ｖないし
−１．４Ｖの電圧で還元する、かなりの量のＳｎＯ 2 を
含むと考えられる）と呼び分けることが好都合である。
曲線１４で示されるように、マイナスの電圧ピークがよ
く観察されかつ下に横たわる素材よりも還元することが
難しい（より高度なＳｎ酸化物の）遮断外側層を有する
二重構造を示しているものと考えられる。
だコーティング上に形成された酸化物の連続的電気化学
還元分析から得られたタイプの代表的な曲線を示す。こ
れらの曲線は酸化物の還元の間の電極電位対時間の関係
を表わす。曲線１２で示されるすべてが電解液にさらさ
れる良い表面酸化物を含む理想的なケースでは、陰極電
圧は最初、最も簡単に還元される酸化物の還元に対応す
るプラトーまで減少する。この第１の酸化物が完全に還
元されると、電圧は次に還元が簡単な酸化物の還元に必
要な値まで減少する。このプロセスはすべての酸化物が
還元されかつ水電気分解からの水素発生に対応する定常
電圧が得られるまで繰返される。Ｓｎ酸化物は密接な混
合物として発生することが多いので、曲線１４で示すよ
うによいＳｎ電圧プラトーは１つしか観察され得ず、尾
はかなり波うっている。したがって、Ｓｎ酸化物を低度
酸化物（基準ＳＣＥ電極に対しおよそ−０．８５Ｖない
し−１．０Ｖの電圧で還元するＳｎＯが優勢であると考
えられる）および高度酸化物（およそ−１．０Ｖないし
−１．４Ｖの電圧で還元する、かなりの量のＳｎＯ 2 を
含むと考えられる）と呼び分けることが好都合である。
曲線１４で示されるように、マイナスの電圧ピークがよ
く観察されかつ下に横たわる素材よりも還元することが
難しい（より高度なＳｎ酸化物の）遮断外側層を有する
二重構造を示しているものと考えられる。
【００１６】製造プリント配線基板の分析により、混合
Ｓｎ酸化物還元プラトーの電圧がはんだ欠陥の発生と相
関することがわかっている。この電圧がよりマイナスに
なると、はんだ欠陥の平均数が増大し、本願発明の連続
電気化学還元分析（ＳＥＲＡ）からのデータがプリント
配線基板のはんだ性を予測するために使用可能であるこ
とを示す。これらの結果はまたＳｎ−Ｐｂコーティング
自体のはんだ性損失の主要原因が、よりマイナスの還元
電位で反映される、表面酸化物におけるＳｎＯ 2 の量の
増大であることを示す実験研究を確証する。連続電気化
学還元分析もまた図１Ａのカーブ１６で示されるよう
な、酸化されたＣｕ種の還元に対応するカーブ上の低電
圧「ショルダ」を作り出す、酸化Ｃｕ−Ｓｎ金属間層を
検出する。このＣｕ−Ｓｎ金属間酸化ははんだ性を著し
く劣化させるが、ときにははんだコーティングが薄くな
りがちな回路基板スルーホールのへり（「弱い膝」）部
分で生じる。Ｐｂ酸化物は通常Ｓｎ−Ｐｂ表面上では高
い濃度で形成することはないので、低電圧ショルダの発
生（図１Ａの曲線１６で示されるような）は露出された
Ｃｕ−Ｓｎ間金属の信頼できる指標である。
Ｓｎ酸化物還元プラトーの電圧がはんだ欠陥の発生と相
関することがわかっている。この電圧がよりマイナスに
なると、はんだ欠陥の平均数が増大し、本願発明の連続
電気化学還元分析（ＳＥＲＡ）からのデータがプリント
配線基板のはんだ性を予測するために使用可能であるこ
とを示す。これらの結果はまたＳｎ−Ｐｂコーティング
自体のはんだ性損失の主要原因が、よりマイナスの還元
電位で反映される、表面酸化物におけるＳｎＯ 2 の量の
増大であることを示す実験研究を確証する。連続電気化
学還元分析もまた図１Ａのカーブ１６で示されるよう
な、酸化されたＣｕ種の還元に対応するカーブ上の低電
圧「ショルダ」を作り出す、酸化Ｃｕ−Ｓｎ金属間層を
検出する。このＣｕ−Ｓｎ金属間酸化ははんだ性を著し
く劣化させるが、ときにははんだコーティングが薄くな
りがちな回路基板スルーホールのへり（「弱い膝」）部
分で生じる。Ｐｂ酸化物は通常Ｓｎ−Ｐｂ表面上では高
い濃度で形成することはないので、低電圧ショルダの発
生（図１Ａの曲線１６で示されるような）は露出された
Ｃｕ−Ｓｎ間金属の信頼できる指標である。
【００１７】図１Ｂは緩やかに酸化する条件下でのＳ
ｎ，Ｐｂおよび共融Ｓｎ−Ｐｂ上に形成された酸化物の
実際の連続電気化学還元分析から得られた曲線を示す。
これらの曲線は電極電位（−２０μＡ／ｃｍ2 の定電流
での）対電荷密度（電流密度×時間に等しい）を示す。
これらカーブは個々の酸化物の種の連続的還元の典型的
なよいプラトーを示す。
ｎ，Ｐｂおよび共融Ｓｎ−Ｐｂ上に形成された酸化物の
実際の連続電気化学還元分析から得られた曲線を示す。
これらの曲線は電極電位（−２０μＡ／ｃｍ2 の定電流
での）対電荷密度（電流密度×時間に等しい）を示す。
これらカーブは個々の酸化物の種の連続的還元の典型的
なよいプラトーを示す。
【００１８】図２は、陽極電荷されたＳｎ−浸漬ＣＵ配
線標本に関して２３５℃で測定された濡れ時間（wettin
g time）と同様の条件下で準備された標本に関してのＳ
ＥＲＡデータにより示される酸化物の量およびタイプと
の相関を示す。便宜上、酸化物の量は還元に必要な電荷
密度で表わす。電荷密度と酸化物の厚さとの間の関係は
酸化物のタイプに依存する（たとえばＳｎＯでは１ｍＣ
／ｃｍ2
線標本に関して２３５℃で測定された濡れ時間（wettin
g time）と同様の条件下で準備された標本に関してのＳ
ＥＲＡデータにより示される酸化物の量およびタイプと
の相関を示す。便宜上、酸化物の量は還元に必要な電荷
密度で表わす。電荷密度と酸化物の厚さとの間の関係は
酸化物のタイプに依存する（たとえばＳｎＯでは１ｍＣ
／ｃｍ2
【００１９】
【数１】
【００２０】１ｎｍの酸化物の厚さ）。ＳＥＲＡ還元電
圧がＳｎＯのみの存在を示す、約１．６ｍＣ／ｃｍ2 ま
での合計還元電荷密度に相当する酸化物の量に関して
は、濡れ時間に対する影響は少ない。しかしながら、増
大する量のＳｎＯ2 （ＳＥＲＡ曲線におけるマイナスの
ピークで示されるような）を含む酸化物に関しては濡れ
時間にかなりの増大が存在する。これらの結果は、ＳＥ
ＲＡデータがはんだ性の信頼できる測定を提供しかつＳ
ｎＯ2 がはんだ性に最も有害な酸化物であることを示
す。
圧がＳｎＯのみの存在を示す、約１．６ｍＣ／ｃｍ2 ま
での合計還元電荷密度に相当する酸化物の量に関して
は、濡れ時間に対する影響は少ない。しかしながら、増
大する量のＳｎＯ2 （ＳＥＲＡ曲線におけるマイナスの
ピークで示されるような）を含む酸化物に関しては濡れ
時間にかなりの増大が存在する。これらの結果は、ＳＥ
ＲＡデータがはんだ性の信頼できる測定を提供しかつＳ
ｎＯ2 がはんだ性に最も有害な酸化物であることを示
す。
【００２１】
【はんだ性の評価】電子部品のはんだ性を評価しかつ回
復する本願の方法は基線実験において上に述べたものと
本質的に同じである。テスト対象（および回復対象）の
電子部品のはんだ付け可能な部分たとえば金属リード線
等が電解液との接触状態に置かれて第１の電極を構成す
る。電解液は還元を容易にしかつ興味の金属酸化物の化
学溶解を最小限にするように選ばれる。第２の不活性対
極（たとえば白金またはステンレス鋼等）も電解液内に
置かれる。たとえば多孔性ガラスを経由して分離された
別個のコンパートメント内の電解液内に置かれるような
第３の基準電極が使用されてもよい。部品と第２の電極
との間には（部品のはんだ付け可能な部分上の金属酸化
物の電気化学還元を行なうために）定陰極電流が通され
る一方で、部品と基準電極との間の電位が時間の関数と
してモニタされる。代替的実施例においては、可変の
（または定）電流が定（または可変）電極電位の条件下
で時間の関数としてモニタされ得る。上記のとおり、第
２の不活性電極が使用される低電流で安定電圧を有する
ようなシステムにおいては、これはまた基準電極として
の機能を果たすことが可能で、それにより別個の基準電
極を設ける必要がなくなる。はんだ性の回復が目的であ
りかつ経過をモニタする必要がない場合には、電圧およ
び／または電流応答を測定することなく、電流または電
圧を特定の時間印加することが可能である。本願発明の
方法はさまざまな部品構成に適用することが可能で、そ
の中には長短部品リード線、はんだバンプ、ならびに回
路基板スルーホールおよび表面装着パッドが含まれる。
Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、およびＮｉの酸化物
（およびいくつかの場合においては硫化物）に関連する
はんだ性の劣化を、本願発明の連続電気化学還元プロセ
スを利用して決定することが可能である。
復する本願の方法は基線実験において上に述べたものと
本質的に同じである。テスト対象（および回復対象）の
電子部品のはんだ付け可能な部分たとえば金属リード線
等が電解液との接触状態に置かれて第１の電極を構成す
る。電解液は還元を容易にしかつ興味の金属酸化物の化
学溶解を最小限にするように選ばれる。第２の不活性対
極（たとえば白金またはステンレス鋼等）も電解液内に
置かれる。たとえば多孔性ガラスを経由して分離された
別個のコンパートメント内の電解液内に置かれるような
第３の基準電極が使用されてもよい。部品と第２の電極
との間には（部品のはんだ付け可能な部分上の金属酸化
物の電気化学還元を行なうために）定陰極電流が通され
る一方で、部品と基準電極との間の電位が時間の関数と
してモニタされる。代替的実施例においては、可変の
（または定）電流が定（または可変）電極電位の条件下
で時間の関数としてモニタされ得る。上記のとおり、第
２の不活性電極が使用される低電流で安定電圧を有する
ようなシステムにおいては、これはまた基準電極として
の機能を果たすことが可能で、それにより別個の基準電
極を設ける必要がなくなる。はんだ性の回復が目的であ
りかつ経過をモニタする必要がない場合には、電圧およ
び／または電流応答を測定することなく、電流または電
圧を特定の時間印加することが可能である。本願発明の
方法はさまざまな部品構成に適用することが可能で、そ
の中には長短部品リード線、はんだバンプ、ならびに回
路基板スルーホールおよび表面装着パッドが含まれる。
Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、およびＮｉの酸化物
（およびいくつかの場合においては硫化物）に関連する
はんだ性の劣化を、本願発明の連続電気化学還元プロセ
スを利用して決定することが可能である。
【００２２】テストまたは回復対象の部分との接触を成
立させるために使用される電気リード線が電解液に接触
する場合には、たとえば鉛、錫、水銀、インジウム、ア
ンチモン、タンタル、ビスマス、砒素、炭素、カドミウ
ム、タリウムおよびそれらの合金等の高い水素過電圧を
有する材料を含む必要がある。コンタクトの材料が銅ま
たは他の一般的に使用される導電材料である場合には、
電流はコンタクト配線を通って電解液に通じ得る。この
寄生作用が、水素ガスを形成する電解液の絶縁破壊によ
り生じる測定の不正確さおよび／または回復の不効率を
招く。精度を最も高めるためには、コンタクト材料上の
表面酸化物は、分析対象の部分に接触状態にもたらされ
る前に電気化学的に（または化学的に）還元される必要
がある。大変短いリード配線、電気抵抗の高い部品また
はグリッドアレイがテストされ処理されるような場合で
は、たとえばコンタクト配線を電解液にさらすことなし
には電気的接触を設けることは難しいかもしれない。こ
のような場合には、高い水素過電圧を有するコンタクト
材料を使用することで水素の発生に付随する寄生電流を
抑制する。
立させるために使用される電気リード線が電解液に接触
する場合には、たとえば鉛、錫、水銀、インジウム、ア
ンチモン、タンタル、ビスマス、砒素、炭素、カドミウ
ム、タリウムおよびそれらの合金等の高い水素過電圧を
有する材料を含む必要がある。コンタクトの材料が銅ま
たは他の一般的に使用される導電材料である場合には、
電流はコンタクト配線を通って電解液に通じ得る。この
寄生作用が、水素ガスを形成する電解液の絶縁破壊によ
り生じる測定の不正確さおよび／または回復の不効率を
招く。精度を最も高めるためには、コンタクト材料上の
表面酸化物は、分析対象の部分に接触状態にもたらされ
る前に電気化学的に（または化学的に）還元される必要
がある。大変短いリード配線、電気抵抗の高い部品また
はグリッドアレイがテストされ処理されるような場合で
は、たとえばコンタクト配線を電解液にさらすことなし
には電気的接触を設けることは難しいかもしれない。こ
のような場合には、高い水素過電圧を有するコンタクト
材料を使用することで水素の発生に付随する寄生電流を
抑制する。
【００２３】本願発明の方法を使用した酸化物の分析で
は、印加電流は、陰極の過度の分極を回避するよう選ば
れかつ典型的には大変小さいので（一般的には約１００
μＡ／ｃｍ2 を超えない）、バルク電解液での電圧降下
は無視できる量である。電流密度をさらに最適化すると
許容可能な短い分析時間で良い分解と精度がもたらされ
る。電解液は（不活性ガスでのパージにより）脱気する
必要があり、それによって水素の電気化学的還元が分析
の邪魔にならないようにする。電解溶液内の残留水素の
還元に付随する誤差についてはより高い電流密度を使用
することによりある程度まで減らすことが可能である。
連続電気化学還元分析（ＳＥＲＡ）から得られる電圧対
電荷密度のクロノポテンシオメトリー測定値は上記のよ
うに部品の金属表面上のさまざまなタイプおよび量の酸
化物を示す。このデータが基線実験から得られる既知の
結果と比較されてその部品のはんだ性が特徴付けられ
る。たとえば可変電圧および／またはランプ電流等の電
流がＳＥＲＡを行なうために使用されてもよいが、独立
したパラメータを変化させることは結果データの解釈を
複雑にさせる。
は、印加電流は、陰極の過度の分極を回避するよう選ば
れかつ典型的には大変小さいので（一般的には約１００
μＡ／ｃｍ2 を超えない）、バルク電解液での電圧降下
は無視できる量である。電流密度をさらに最適化すると
許容可能な短い分析時間で良い分解と精度がもたらされ
る。電解液は（不活性ガスでのパージにより）脱気する
必要があり、それによって水素の電気化学的還元が分析
の邪魔にならないようにする。電解溶液内の残留水素の
還元に付随する誤差についてはより高い電流密度を使用
することによりある程度まで減らすことが可能である。
連続電気化学還元分析（ＳＥＲＡ）から得られる電圧対
電荷密度のクロノポテンシオメトリー測定値は上記のよ
うに部品の金属表面上のさまざまなタイプおよび量の酸
化物を示す。このデータが基線実験から得られる既知の
結果と比較されてその部品のはんだ性が特徴付けられ
る。たとえば可変電圧および／またはランプ電流等の電
流がＳＥＲＡを行なうために使用されてもよいが、独立
したパラメータを変化させることは結果データの解釈を
複雑にさせる。
【００２４】プリント配線基板のはんだ性評価は図３、
図４、および図５に模式的に示されるものと類似する装
置を用いて行なわれ得る。図３の装置は回路基板スルー
ホールはんだ可能領域を主にテストするためのものであ
り、図４の装置は表面装着部品に使用されるはんだ付け
可能なパッド（および他の平坦なはんだ付け可能表面）
をテストするのに適しており、かつ図５の装置はスルー
ホールまたはパッドのいずれかをテストするために修正
されたものである。図３、図４、および図５ではいくつ
かの装置の同じまたは類似する部品を示すために同じ参
照番号を使用する。図３では、はんだ性に関してテスト
の対象となるむき出しのまたははんだコーティングされ
たプリント銅回路を有するプリント配線基板２０が上あ
ご部分２２と下あご部分３２との間でクランプされる。
上あご部分２２はアパチャ２４とＯリング２６とを有す
る。Ｏリング２６はあご部分２２の下側に取り付けられ
アパチャ２４を囲む。下あご部分３２はアパチャ３４と
Ｏリング３６とを有する。Ｏリング３６はあご部分３２
の上側に取り付けられアパチャ３４を取囲む。センタリ
ングピン４１を有するチャンバ４０はあご部２２の上に
装着される。チャンバ４０はピン４１があご部２２内の
アパチャ２４を通って下向きに延びることができるよう
にあご部２２上に装着される。ピン４１はプリント配線
基板２０のスルーホール電極４６をＯリング２６と３６
との間に位置決めするために使用され得る。回路基板を
位置決めするための代替的手段には図５に示されるよう
な透明な縁または窓４９を通して向けられ得るたとえば
光源４７からの光を使用することが含まれる。回路基板
２０がピン４１（または他の手段）により位置決めされ
かつあご部２２と３２との間にクランプされる場合、Ｏ
リング２６と３６がスルーホール４６に関連してのむき
出しのまたははんだコーティングされたプリント銅回路
のはんだ性評価に備えてスルーホール電極４６の周りに
封止を設ける。
図４、および図５に模式的に示されるものと類似する装
置を用いて行なわれ得る。図３の装置は回路基板スルー
ホールはんだ可能領域を主にテストするためのものであ
り、図４の装置は表面装着部品に使用されるはんだ付け
可能なパッド（および他の平坦なはんだ付け可能表面）
をテストするのに適しており、かつ図５の装置はスルー
ホールまたはパッドのいずれかをテストするために修正
されたものである。図３、図４、および図５ではいくつ
かの装置の同じまたは類似する部品を示すために同じ参
照番号を使用する。図３では、はんだ性に関してテスト
の対象となるむき出しのまたははんだコーティングされ
たプリント銅回路を有するプリント配線基板２０が上あ
ご部分２２と下あご部分３２との間でクランプされる。
上あご部分２２はアパチャ２４とＯリング２６とを有す
る。Ｏリング２６はあご部分２２の下側に取り付けられ
アパチャ２４を囲む。下あご部分３２はアパチャ３４と
Ｏリング３６とを有する。Ｏリング３６はあご部分３２
の上側に取り付けられアパチャ３４を取囲む。センタリ
ングピン４１を有するチャンバ４０はあご部２２の上に
装着される。チャンバ４０はピン４１があご部２２内の
アパチャ２４を通って下向きに延びることができるよう
にあご部２２上に装着される。ピン４１はプリント配線
基板２０のスルーホール電極４６をＯリング２６と３６
との間に位置決めするために使用され得る。回路基板を
位置決めするための代替的手段には図５に示されるよう
な透明な縁または窓４９を通して向けられ得るたとえば
光源４７からの光を使用することが含まれる。回路基板
２０がピン４１（または他の手段）により位置決めされ
かつあご部２２と３２との間にクランプされる場合、Ｏ
リング２６と３６がスルーホール４６に関連してのむき
出しのまたははんだコーティングされたプリント銅回路
のはんだ性評価に備えてスルーホール電極４６の周りに
封止を設ける。
【００２５】不活性材料の管４８は下部あご部３２のア
パチャ３４から封止された電解液貯蔵槽５０内へ延び
る。貯蔵槽５０は電解溶液５２と電解溶液５２上のアル
ゴン等の不活性ガス５４とを含む。電解液５２はＣｕ−
Ｓｎ−Ｐｂ系とともに使用するのに適したホウ酸緩衝液
（たとえばｐＨ８．４で９．５５ｇ／Ｌホウ酸ナトリウ
ムおよび６．１８ｇ／Ｌホウ酸）等の特定のはんだ系と
適合性がある電解液を含み得る。広範囲な電解液（たと
えばホウ酸、クエン酸塩、硫酸塩、硝酸塩等）が許容で
きる結果をもたらす。しかしながら、中性またはアルカ
リのｐＨを有し強い金属錯化剤（たとえば塩素、臭化物
等）が除かれた電解液は最も正確な測定値をもたらすこ
とになる。不活性ガス５４はガス源５８からのガス線５
６を通って貯蔵槽５０に供給される。ガス５４はガス出
口バルブ５７を通って貯蔵槽５０を出る。たとえばアル
ゴンまたは窒素等の不活性ガス５４は酸素の存在により
引き起こされる誤った電気化学還元データをなくすため
にシステムから空気をフラッシングするために使用され
る。たとえば飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を含み得る、
基準電極６０は貯蔵槽５０の内部および電解液５２内に
延びる。基準電極６０は電解液の汚染の影響を最小限に
するために貯蔵槽５０内の別個のコンパートメント内に
置かれ得る。
パチャ３４から封止された電解液貯蔵槽５０内へ延び
る。貯蔵槽５０は電解溶液５２と電解溶液５２上のアル
ゴン等の不活性ガス５４とを含む。電解液５２はＣｕ−
Ｓｎ−Ｐｂ系とともに使用するのに適したホウ酸緩衝液
（たとえばｐＨ８．４で９．５５ｇ／Ｌホウ酸ナトリウ
ムおよび６．１８ｇ／Ｌホウ酸）等の特定のはんだ系と
適合性がある電解液を含み得る。広範囲な電解液（たと
えばホウ酸、クエン酸塩、硫酸塩、硝酸塩等）が許容で
きる結果をもたらす。しかしながら、中性またはアルカ
リのｐＨを有し強い金属錯化剤（たとえば塩素、臭化物
等）が除かれた電解液は最も正確な測定値をもたらすこ
とになる。不活性ガス５４はガス源５８からのガス線５
６を通って貯蔵槽５０に供給される。ガス５４はガス出
口バルブ５７を通って貯蔵槽５０を出る。たとえばアル
ゴンまたは窒素等の不活性ガス５４は酸素の存在により
引き起こされる誤った電気化学還元データをなくすため
にシステムから空気をフラッシングするために使用され
る。たとえば飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を含み得る、
基準電極６０は貯蔵槽５０の内部および電解液５２内に
延びる。基準電極６０は電解液の汚染の影響を最小限に
するために貯蔵槽５０内の別個のコンパートメント内に
置かれ得る。
【００２６】電流（または電圧）源、電圧（または電
流）メータ、および記録装置を含む制御システム６２は
それぞれリード線６１、６３、および６５により基準電
極６０、チャンバ４０の室内に延びる不活性対極６４
（たとえば白金等）、および回路基板２０のプリント回
路によりスルーホール電極４６に接続されるスルーホー
ルコンタクト６６とに接続される。代替的実施例におい
ては、不活性電極が低い使用電流で安定した電圧を有す
る場合には、基準電極として機能することも可能で、別
個の基準電極６０を設ける必要がなくなる。さらに、セ
ンタリングピン４１を対極として使用することにより別
個の対極６４を設けなくてもよい。
流）メータ、および記録装置を含む制御システム６２は
それぞれリード線６１、６３、および６５により基準電
極６０、チャンバ４０の室内に延びる不活性対極６４
（たとえば白金等）、および回路基板２０のプリント回
路によりスルーホール電極４６に接続されるスルーホー
ルコンタクト６６とに接続される。代替的実施例におい
ては、不活性電極が低い使用電流で安定した電圧を有す
る場合には、基準電極として機能することも可能で、別
個の基準電極６０を設ける必要がなくなる。さらに、セ
ンタリングピン４１を対極として使用することにより別
個の対極６４を設けなくてもよい。
【００２７】スルーホール電極４６はピン４１（または
他の手段）によりはんだ性をテストされ、Ｏリング２６
と３６との間に回路基板２０のスルーホール４６を位置
決めする。回路基板２０は、Ｏリング２６および３６が
電極４６の回りに封止を形成するようにあご部２２と３
２とによりしっかりクランプされる。その後ピン４１は
スルーホール４６から引き抜かれ得る。チャンバ４０は
バルブ４３により制御される真空線４２に接続されかつ
バルブ４５により制御される不活性ガス線４４に接続さ
れる。バルブ４５はシステムから酸素を除去するため、
チャンバ４０、スルーホール４６、および管４８をフラ
ッシングするために開かれる。その後、バルブ４５は閉
じられかつバルブ４３が開かれて電解液５２が管４８を
通り、電極４６を通ってその回りに至りかつ対極６４上
のチャンバ内４０へ引き込まれる。代替的には、電解液
５２は機械的なポンプを使用して管４８を通って貯蔵槽
５０から汲み上げられてもよいし、または貯蔵槽５０内
の電解液５２上にガス圧を与えることで管４８を介して
強制的に引き上げてもよい。
他の手段）によりはんだ性をテストされ、Ｏリング２６
と３６との間に回路基板２０のスルーホール４６を位置
決めする。回路基板２０は、Ｏリング２６および３６が
電極４６の回りに封止を形成するようにあご部２２と３
２とによりしっかりクランプされる。その後ピン４１は
スルーホール４６から引き抜かれ得る。チャンバ４０は
バルブ４３により制御される真空線４２に接続されかつ
バルブ４５により制御される不活性ガス線４４に接続さ
れる。バルブ４５はシステムから酸素を除去するため、
チャンバ４０、スルーホール４６、および管４８をフラ
ッシングするために開かれる。その後、バルブ４５は閉
じられかつバルブ４３が開かれて電解液５２が管４８を
通り、電極４６を通ってその回りに至りかつ対極６４上
のチャンバ内４０へ引き込まれる。代替的には、電解液
５２は機械的なポンプを使用して管４８を通って貯蔵槽
５０から汲み上げられてもよいし、または貯蔵槽５０内
の電解液５２上にガス圧を与えることで管４８を介して
強制的に引き上げてもよい。
【００２８】チャンバ４０内に電解液５２が引き込まれ
ると、システム６２は線６３、電極６４、電解液５２、
電極４６、スルーホール６６、および線６５を介して約
１０−１０００μＡ／ｃｍ2 の範囲の定電流（好ましい
実施例においては）を与え再び源６２に戻す（すなわち
陰極電流が回路基板２０のスルーホール４６に与えられ
る）。源６２により与えられた電流はスルーホール電極
４６のむき出しのまたははんだコーティングされた銅回
路上の酸化物の連続的電気化学還元を引き起こす。上に
推奨した１０−１０００μＡ／ｃｍ2 より大きいまたは
小さい電流が使用されてもよい、すなわち酸素がシステ
ムから取り除かれた場合には、低い電流は時間はかかる
が高い分解能をもたらし、高い電流は早く結果が得られ
るがその分解能は低い。電流を供給（および測定）する
一方で、システム６２は時間の関数としてスルーホール
電極４６と基準電極６０との間の電極電位を測定しかつ
記録する。電流密度に経過時間を乗算することで時間フ
ァクタを電荷密度に変換することができる。上記のとお
り、電極電位対電荷密度（または時間）の読出しにより
特定の酸化物が還元されることを示す一連の屈曲点また
はプラトーおよびさまざまな酸化層の厚さが得られる。
この結果を基線データに比較して電極４６上に存在する
特定の酸化物およびはんだ性の関連する測定値を決定す
ることができる。典型的回路基板２０は複数のスルーホ
ール電極を含んでいるが、少ない数のスルーホール（統
計上のサンプル）をテストして回路基板２０全体のはん
だ性の特徴を知ることができる。
ると、システム６２は線６３、電極６４、電解液５２、
電極４６、スルーホール６６、および線６５を介して約
１０−１０００μＡ／ｃｍ2 の範囲の定電流（好ましい
実施例においては）を与え再び源６２に戻す（すなわち
陰極電流が回路基板２０のスルーホール４６に与えられ
る）。源６２により与えられた電流はスルーホール電極
４６のむき出しのまたははんだコーティングされた銅回
路上の酸化物の連続的電気化学還元を引き起こす。上に
推奨した１０−１０００μＡ／ｃｍ2 より大きいまたは
小さい電流が使用されてもよい、すなわち酸素がシステ
ムから取り除かれた場合には、低い電流は時間はかかる
が高い分解能をもたらし、高い電流は早く結果が得られ
るがその分解能は低い。電流を供給（および測定）する
一方で、システム６２は時間の関数としてスルーホール
電極４６と基準電極６０との間の電極電位を測定しかつ
記録する。電流密度に経過時間を乗算することで時間フ
ァクタを電荷密度に変換することができる。上記のとお
り、電極電位対電荷密度（または時間）の読出しにより
特定の酸化物が還元されることを示す一連の屈曲点また
はプラトーおよびさまざまな酸化層の厚さが得られる。
この結果を基線データに比較して電極４６上に存在する
特定の酸化物およびはんだ性の関連する測定値を決定す
ることができる。典型的回路基板２０は複数のスルーホ
ール電極を含んでいるが、少ない数のスルーホール（統
計上のサンプル）をテストして回路基板２０全体のはん
だ性の特徴を知ることができる。
【００２９】図４に模式的に示される装置はスルーホー
ルではなく、回路基板２０上のはんだパッド電極６８
（または他の平らなはんだ付け可能な表面）をテストす
るのに適した先程述べたシステムの単なる修正例であ
る。修正した装置はその底部縁の回りにＯリング２０を
有するオープンボトムの容器７０を含む。容器７０は基
板２０上に置かれてＯリング７２がはんだパッド電極６
８を取り囲むようにする。容器７０は典型的には電解液
５２を添加するためのふたまたはポート（図示せず）を
含む。クリップ（図示せず）を使用して容器７０の底部
に対し基板２０を固定し、それによりはんだパッド電極
６８の回りにＯリング７２により密封状態が維持される
ようにする。不活性ガス５４がガス源５８から線５６に
より容器７０へ供給される。パッド電極６８の回りに密
封状態が作り出された後、容器７０を不活性ガス５４で
フラッシングし、空気をベント５７から逃がしてもよ
い。容器７０は基準電極６０を部分的に分離するための
多孔ガラスフリット７５を有する接続されたチャンバ７
４を含み得る。システム６２ははんだパッド電極６８上
の金属酸化物の電気化学還元のために電流を与える。電
流は線６３、電極６４、電解液５２、パッド電極６８、
回路接続されたパッド電極６９を通って与えられかつ線
６５を通ってシステム６２に戻る。システム６２はまた
パッド電極６８上の金属酸化物の電気化学還元の間に時
間の関数としてパッド電極６８と基準電極６０との間の
電極電位を測定かつ記録する。電極６０は図示のとおり
チャンバ７４内に置かれることが可能で、またはいくつ
かの状況下においては電極６４が基準電極として機能し
てもよく、それにより別個の基準電極６０を設ける必要
がなくなる。上記のとおり、電極電位対時間の記録が基
線データに比較されて、パッド電極６８上に存在する特
定の酸化物とはんだ性の関連する測定値とを決定するこ
とができる。
ルではなく、回路基板２０上のはんだパッド電極６８
（または他の平らなはんだ付け可能な表面）をテストす
るのに適した先程述べたシステムの単なる修正例であ
る。修正した装置はその底部縁の回りにＯリング２０を
有するオープンボトムの容器７０を含む。容器７０は基
板２０上に置かれてＯリング７２がはんだパッド電極６
８を取り囲むようにする。容器７０は典型的には電解液
５２を添加するためのふたまたはポート（図示せず）を
含む。クリップ（図示せず）を使用して容器７０の底部
に対し基板２０を固定し、それによりはんだパッド電極
６８の回りにＯリング７２により密封状態が維持される
ようにする。不活性ガス５４がガス源５８から線５６に
より容器７０へ供給される。パッド電極６８の回りに密
封状態が作り出された後、容器７０を不活性ガス５４で
フラッシングし、空気をベント５７から逃がしてもよ
い。容器７０は基準電極６０を部分的に分離するための
多孔ガラスフリット７５を有する接続されたチャンバ７
４を含み得る。システム６２ははんだパッド電極６８上
の金属酸化物の電気化学還元のために電流を与える。電
流は線６３、電極６４、電解液５２、パッド電極６８、
回路接続されたパッド電極６９を通って与えられかつ線
６５を通ってシステム６２に戻る。システム６２はまた
パッド電極６８上の金属酸化物の電気化学還元の間に時
間の関数としてパッド電極６８と基準電極６０との間の
電極電位を測定かつ記録する。電極６０は図示のとおり
チャンバ７４内に置かれることが可能で、またはいくつ
かの状況下においては電極６４が基準電極として機能し
てもよく、それにより別個の基準電極６０を設ける必要
がなくなる。上記のとおり、電極電位対時間の記録が基
線データに比較されて、パッド電極６８上に存在する特
定の酸化物とはんだ性の関連する測定値とを決定するこ
とができる。
【００３０】たとえば図５の装置に示されるように、図
３および図４の装置をはんだパッドおよびスルーホール
をテストするために簡単に修正することができる。スル
ーホールをテストする場合には、図５の装置の動作は図
３に関連して上記に述べたものとほとんど同じである。
基板２０の上部表面上のはんだパッドをテストする場合
には、管４８を閉じて電解液５２が管５１を介して引き
込まれ（または強制的に引き込まれ）てはんだパッドと
接触しチャンバ４０を充填するようにする。あご部２２
および３２は回路基板２０上でテストされるスルーホー
ルおよび／またははんだパッドと装置とを整列させるの
が簡単なように蝶番を付けられたまたは引込み式のアー
ム上に装着されてもよい。
３および図４の装置をはんだパッドおよびスルーホール
をテストするために簡単に修正することができる。スル
ーホールをテストする場合には、図５の装置の動作は図
３に関連して上記に述べたものとほとんど同じである。
基板２０の上部表面上のはんだパッドをテストする場合
には、管４８を閉じて電解液５２が管５１を介して引き
込まれ（または強制的に引き込まれ）てはんだパッドと
接触しチャンバ４０を充填するようにする。あご部２２
および３２は回路基板２０上でテストされるスルーホー
ルおよび／またははんだパッドと装置とを整列させるの
が簡単なように蝶番を付けられたまたは引込み式のアー
ム上に装着されてもよい。
【００３１】図６に模式的に示される装置はテスト装置
の電極接点を電解溶液にさらさなければテストすること
が難しい部品リードに対する連続電気化学還元分析（Ｓ
ＥＲＡ）を行なうのに適している。これは、たとえば図
６に示されるデュアルインライン実装（ＤＩＰ）部品８
０等の短い部品リード線または部品下のグリッドアレイ
に分配される小さいはんだバンプ、パッド、またはピン
をテストする場合である。図６の装置はまたキャパシ
タ、トランジスタ、およびダイオード等の直流電流の通
過を簡単に許容しない部品リードのはんだ性をテストし
かつ回復するのに有用である。底部（たとえば）にＯリ
ング封止８２を有する電気化学セル８１を高い水素過電
圧（すなわち水素の発生を最小限にするように分析かつ
回復された金属または合金のものにおよそ等しいまたは
これより大きい水素過電圧）を有する陰極８４に対しク
ランプされる。こうして陰極８４は鉛、錫、水銀、イン
ジウム、アンチモン、タンタル、ビスマス、砒素、炭
素、カドミウム、タリウム、およびこれらの合金を含む
ホイルまたはプレートでよく、より延性の低い裏当てプ
レート８５によって支持してもよい。陰極８４はセルの
床全体に延びるかもしくはテストまたは回復対象の特定
の部品リードと嵌合するようにパターン化され得る。後
者の構成は分析の邪魔になるかもしれない背景電流の大
きさを低減するように陰極８４の面積を最小限にすると
いう利点がある。セル８１は電解液８６を添加しかつ部
品８０等のテスト標本を変えるために除去可能なふた８
３を含む。テスト標本の変更を容易にするために、セル
８１へのすべての接続はセル８１の側面を介してなされ
得る。入口８７および出口８８が矢印の方向により示さ
れるように不活性ガスをセル８１内に導入するために設
けられる。対極（アノード）９０と基準電極９１は上記
のとおりガラスフリット９３によりセル８１の主チャン
バから分離された別のコンパートメント内の電解液８６
内に置かれ得る。
の電極接点を電解溶液にさらさなければテストすること
が難しい部品リードに対する連続電気化学還元分析（Ｓ
ＥＲＡ）を行なうのに適している。これは、たとえば図
６に示されるデュアルインライン実装（ＤＩＰ）部品８
０等の短い部品リード線または部品下のグリッドアレイ
に分配される小さいはんだバンプ、パッド、またはピン
をテストする場合である。図６の装置はまたキャパシ
タ、トランジスタ、およびダイオード等の直流電流の通
過を簡単に許容しない部品リードのはんだ性をテストし
かつ回復するのに有用である。底部（たとえば）にＯリ
ング封止８２を有する電気化学セル８１を高い水素過電
圧（すなわち水素の発生を最小限にするように分析かつ
回復された金属または合金のものにおよそ等しいまたは
これより大きい水素過電圧）を有する陰極８４に対しク
ランプされる。こうして陰極８４は鉛、錫、水銀、イン
ジウム、アンチモン、タンタル、ビスマス、砒素、炭
素、カドミウム、タリウム、およびこれらの合金を含む
ホイルまたはプレートでよく、より延性の低い裏当てプ
レート８５によって支持してもよい。陰極８４はセルの
床全体に延びるかもしくはテストまたは回復対象の特定
の部品リードと嵌合するようにパターン化され得る。後
者の構成は分析の邪魔になるかもしれない背景電流の大
きさを低減するように陰極８４の面積を最小限にすると
いう利点がある。セル８１は電解液８６を添加しかつ部
品８０等のテスト標本を変えるために除去可能なふた８
３を含む。テスト標本の変更を容易にするために、セル
８１へのすべての接続はセル８１の側面を介してなされ
得る。入口８７および出口８８が矢印の方向により示さ
れるように不活性ガスをセル８１内に導入するために設
けられる。対極（アノード）９０と基準電極９１は上記
のとおりガラスフリット９３によりセル８１の主チャン
バから分離された別のコンパートメント内の電解液８６
内に置かれ得る。
【００３２】部品８０はふた８３を介してスリップする
ことが可能なロッド９２に取り付けられ得る（たとえば
速乾性接着剤等を用いて）。テスト前には、陰極８４上
の酸化物が電気化学的に還元されている間部品８０を電
解液８６の上に保持し、部品８０の分析結果に誤差が入
らないようにしてもよい。部品８０はその後部品８０の
電気リード９４が電解液８６と陰極８４双方との接触状
態にもたらされるようにロッド９２で下ろされる。連続
的電気化学還元分析（ＳＥＲＡ）がそれから上記のシス
テム６２のような制御システムを用いて行なわれて、部
品８０のリード９４上の酸化物が還元されかつ特徴がわ
かる。
ことが可能なロッド９２に取り付けられ得る（たとえば
速乾性接着剤等を用いて）。テスト前には、陰極８４上
の酸化物が電気化学的に還元されている間部品８０を電
解液８６の上に保持し、部品８０の分析結果に誤差が入
らないようにしてもよい。部品８０はその後部品８０の
電気リード９４が電解液８６と陰極８４双方との接触状
態にもたらされるようにロッド９２で下ろされる。連続
的電気化学還元分析（ＳＥＲＡ）がそれから上記のシス
テム６２のような制御システムを用いて行なわれて、部
品８０のリード９４上の酸化物が還元されかつ特徴がわ
かる。
【００３３】図６の装置は実際にはＤＩＰ部品８０に関
してＳＥＲＡ曲線を得るためにテストされた。陰極８４
はアクリルポット材料内にＳｎロッドを埋込みかつ表面
を平らに研磨することにより形成される２つのＳｎ金属
ストリップを含んでいた。電解液８６が部品８０に侵入
することを防止するためにリード９４が部品８０を出る
領域を封止するためにめっき浴マスク材料が塗布され
た。電気化学的に予め還元された後、陰極８４を含むこ
の２つのＳｎストリップは部品８０の２組のデュアルイ
ンラインリード９４と接触状態にもたらされ、その後約
−２０μＡ／ｃｍ 2 の電流密度でともに分析を受けた。
してＳＥＲＡ曲線を得るためにテストされた。陰極８４
はアクリルポット材料内にＳｎロッドを埋込みかつ表面
を平らに研磨することにより形成される２つのＳｎ金属
ストリップを含んでいた。電解液８６が部品８０に侵入
することを防止するためにリード９４が部品８０を出る
領域を封止するためにめっき浴マスク材料が塗布され
た。電気化学的に予め還元された後、陰極８４を含むこ
の２つのＳｎストリップは部品８０の２組のデュアルイ
ンラインリード９４と接触状態にもたらされ、その後約
−２０μＡ／ｃｍ 2 の電流密度でともに分析を受けた。
【００３４】図６の装置の変更例においては、テストさ
れる部品リード９４はふた８３またはセル８１内の穴
（図示せず）を介して挿入され、部品８０の本体はセル
８１の外に残る。この実施例では部品８０を溶液８６中
に完全に液浸する必要がなくかつ多くの部品をすばやく
連続的にテストすることが可能となる、というのもふた
８３を取り除く必要がなくかつ部品８０がロッド９２に
取付けられる必要がないからである。テストのためにリ
ード９４が挿入される穴はベント８８として機能するか
またはリード９４の回りに封止を構成する隔壁と係合さ
れても良い。
れる部品リード９４はふた８３またはセル８１内の穴
（図示せず）を介して挿入され、部品８０の本体はセル
８１の外に残る。この実施例では部品８０を溶液８６中
に完全に液浸する必要がなくかつ多くの部品をすばやく
連続的にテストすることが可能となる、というのもふた
８３を取り除く必要がなくかつ部品８０がロッド９２に
取付けられる必要がないからである。テストのためにリ
ード９４が挿入される穴はベント８８として機能するか
またはリード９４の回りに封止を構成する隔壁と係合さ
れても良い。
【００３５】図６の装置は部品の束のはんだ性を特徴付
ける統計サンプルの場合のように部品リードのはんだ性
を決定する場合には有効であり、またそのままでははん
だ性を劣化させていたかもしれない金属酸化物を実際に
還元することによりテストされる部品のはんだ性を回復
する。したがって、上記の装置および方法は部品リード
のはんだ性を直接的に回復するために使用され得る。
ける統計サンプルの場合のように部品リードのはんだ性
を決定する場合には有効であり、またそのままでははん
だ性を劣化させていたかもしれない金属酸化物を実際に
還元することによりテストされる部品のはんだ性を回復
する。したがって、上記の装置および方法は部品リード
のはんだ性を直接的に回復するために使用され得る。
【００３６】たとえば完成した回路基板の場合のよう
に、電気的に相互接続がされていないいくつかの部品を
含む電子部品のはんだ性回復に関しては、高い水素過電
圧を有する多くの小さなコンタクトワイヤ（図示せず）
を有するブラシコンタクト（陰極）が使用可能である。
この実施例においては、電極部分上の表面金属酸化物
が、陰極ワイヤブラシが電解溶液中のその部分を横切っ
て移動するにつれて電気化学的に還元される。この構成
は、高い水素過電圧を有するブラシワイヤ材料の使用
が、はんだ性を劣化させる金属酸化物の還元に十分なマ
イナスの電圧を得るために必須である点を除いては、ブ
ラシ電気めっきの方法と類似する。
に、電気的に相互接続がされていないいくつかの部品を
含む電子部品のはんだ性回復に関しては、高い水素過電
圧を有する多くの小さなコンタクトワイヤ（図示せず）
を有するブラシコンタクト（陰極）が使用可能である。
この実施例においては、電極部分上の表面金属酸化物
が、陰極ワイヤブラシが電解溶液中のその部分を横切っ
て移動するにつれて電気化学的に還元される。この構成
は、高い水素過電圧を有するブラシワイヤ材料の使用
が、はんだ性を劣化させる金属酸化物の還元に十分なマ
イナスの電圧を得るために必須である点を除いては、ブ
ラシ電気めっきの方法と類似する。
【００３７】本願発明について特定の実施例に関して説
明したが、本願発明の範囲を逸脱することなく当業者に
おいてはさまざまな変更および修正が実行可能である。
したがって、本願発明は先行の特許請求の範囲内にある
これら変更および修正をも含むものとして意図される。
明したが、本願発明の範囲を逸脱することなく当業者に
おいてはさまざまな変更および修正が実行可能である。
したがって、本願発明は先行の特許請求の範囲内にある
これら変更および修正をも含むものとして意図される。
【図１】（Ａ）はさまざまな金属酸化物を有するはんだ
付け可能な標本に関する理論的な連続電気化学還元分析
カーブを示す時間に対する電極電位のグラフであり、
（Ｂ）はＳｎ、Ｐｂおよび共融Ｓｎ−Ｐｂの酸化物に関
する実際の連続電気化学還元分析データを示しかつさま
ざまな酸化物が還元される電圧範囲を示す電荷密度に対
する電極電位のグラフである。
付け可能な標本に関する理論的な連続電気化学還元分析
カーブを示す時間に対する電極電位のグラフであり、
（Ｂ）はＳｎ、Ｐｂおよび共融Ｓｎ−Ｐｂの酸化物に関
する実際の連続電気化学還元分析データを示しかつさま
ざまな酸化物が還元される電圧範囲を示す電荷密度に対
する電極電位のグラフである。
【図２】陽極酸化されたＳｎ−Ｐｂはんだコーティング
銅配線に対するＳｎ酸化物、特にＳｎＯ2 の量の増大の
悪影響（濡れ時間の増大）を示す総還元電荷密度（存在
する錫酸化物の量およびタイプに相当する）に対する濡
れ時間（ウェッティングバランス法からの）の図であ
る。
銅配線に対するＳｎ酸化物、特にＳｎＯ2 の量の増大の
悪影響（濡れ時間の増大）を示す総還元電荷密度（存在
する錫酸化物の量およびタイプに相当する）に対する濡
れ時間（ウェッティングバランス法からの）の図であ
る。
【図３】プリント配線基板スルーホール電極のはんだ性
を評価するための装置の模式図である。
を評価するための装置の模式図である。
【図４】プリント配線基板表面装着パッド電極のはんだ
性を評価するための装置の模式図である。
性を評価するための装置の模式図である。
【図５】プリント配線基板のスルーホールまたは表面装
着パッドのいずれかのはんだ性を評価するための装置の
模式図である。
着パッドのいずれかのはんだ性を評価するための装置の
模式図である。
【図６】はんだ付け可能なリード線を有する電子部品の
はんだ性を評価しかつ回復するための装置の模式図であ
る。
はんだ性を評価しかつ回復するための装置の模式図であ
る。
２０…プリント配線基板 ２２…あご部 ２４…アパチャ ２６…Ｏリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス・ピィ・アンダーソン アメリカ合衆国、91320 カリフォルニ ア州、ニューバリー・パーク、アベニ ダ・デル・プラティーノ、652 (56)参考文献 特開 平５−107218（ＪＰ，Ａ) 米国特許5404494（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/416 B23K 1/20 G01N 27/48
Claims (10)
- 【請求項１】 電子部品のはんだ付け可能な部分上の金
属酸化物を電気化学的に還元させることによりこの部品
のはんだ性を評価しかつ回復させる方法であって、 不活性ガス雰囲気を有する貯蔵槽内に電解液を設け、 前記電解液に陰極を接触状態にし、前記陰極が高い水素
過電圧を有する材料を含み、さらに不活性電極を前記電
解液と接触状態にし、 部品のはんだ付け可能な部分を前記電解液と前記陰極と
の接触状態に置き、 前記陰極と前記不活性電極との間に電流を流すことで部
品のはんだ付け可能な部分上の金属酸化物を連続的に還
元させ、 金属酸化物の前記連続的還元の間に時間の関数として電
圧と電流とを測定し、 前記電圧と電流の測定値を分析して部品のはんだ性を評
価する方法。 - 【請求項２】 前記測定ステップが時間の関数として前
記陰極と前記不活性電極との間の前記電圧と電流とを測
定するステップを含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 時間の関数として前記電圧および電流を
測定するステップが、 前記不活性電極を前記貯蔵槽の第１のコンパートメント
に置くステップと、 前記電解液と接触状態にある第３の基準電極を前記貯蔵
槽の第２のコンパートメントに置くステップと、 前記陰極と前記不活性電極との間の前記電流および前記
陰極と前記基準電極との間の前記電圧を測定するステッ
プとを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記電圧および電流測定値を分析するス
テップが、 前記測定値を既知の金属酸化物を有するテスト標本から
の予め定められた基線データと比較して部品の前記はん
だ付け可能な部分上の金属酸化物を同定するステップ
と、 前記テスト標本の既知のはんだ性と部品上の前記同定さ
れた酸化物とを相関させるステップとを含む、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項５】 前記陰極を設けるステップが鉛、錫、水
銀、インジウム、アンチモン、タンタル、ビスマス、砒
素、炭素、カドミウム、タリウム、およびその合金から
なる材料のグループから前記陰極を選択するステップを
含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 電子部品のはんだ付け可能な部分上の金
属酸化物を電気化学的に還元することでこの電子部品の
はんだ性を評価しかつ回復するための装置であって、 不活性ガスの雰囲気内に電解液を含む貯蔵槽と、 前記電解液と接触状態にある陰極を含み、前記陰極が高
い水素過電圧を有する材料を含み、さらに前記電解液と
接触状態にある不活性電極と、 部品のはんだ付け可能な部分を前記電解液と前記陰極と
の接触状態に置くための手段と、 前記陰極と前記不活性電極との間に電流を流すことによ
って部品のはんだ付け可能な部分上の金属酸化物を連続
的に還元するための手段と、 前記金属酸化物の連続的還元の間に時間の関数として電
圧と電流を測定するための手段と、 前記電圧および電流測定値を分析して部品のはんだ性を
評価するための手段とを含む、装置。 - 【請求項７】 前記陰極が鉛、錫、水銀、インジウム、
アンチモン、タンタル、ビスマス、砒素、炭素、カドミ
ウム、タリウム、およびその合金からなる材料のグルー
プから選択された材料を含む、請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記電解液と接触状態にある第３の基準
電極をさらに含む、請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 第１および第２のガラスフリットにより
それぞれ前記貯蔵槽から分離される第１および第２のコ
ンパートメントをさらに含み、前記不活性電極が前記第
１のコンパートメント内の前記電解液と接触状態にあり
かつ前記基準電極が前記第２のコンパートメント内の前
記電解液と接触状態にある、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記電解液がホウ酸緩衝液を含みかつ
前記不活性ガスがアルゴンを含む、請求項９に記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/060,328 US5425859A (en) | 1991-05-28 | 1993-05-11 | Method and apparatus for assessing and restoring solderability |
| US060328 | 1993-05-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331598A JPH06331598A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3184375B2 true JP3184375B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=22028814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23013793A Expired - Lifetime JP3184375B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-09-16 | 電子部品のはんだ性を評価しかつ回復させる方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5425859A (ja) |
| EP (1) | EP0624416A3 (ja) |
| JP (1) | JP3184375B2 (ja) |
| CA (1) | CA2105493C (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6214210B1 (en) * | 1994-11-08 | 2001-04-10 | Rockwell Technologies, Llc | Electrochemical surface analysis using deoxygenated gel electrolyte |
| US6360935B1 (en) | 1999-01-26 | 2002-03-26 | Board Of Regents Of The University Of Texas System | Apparatus and method for assessing solderability |
| US20040122456A1 (en) * | 2002-12-11 | 2004-06-24 | Saadat Vahid C. | Methods and apparatus for gastric reduction |
| US6331237B1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-12-18 | International Business Machines Corporation | Method of improving contact reliability for electroplating |
| US20020067486A1 (en) * | 2000-09-25 | 2002-06-06 | S. Forney Leroy | Solderability assessment |
| JP6144532B2 (ja) * | 2013-05-01 | 2017-06-07 | 株式会社デンソー | ブレージングシートのろう付け方法、及び熱交換器の製造方法 |
| CN104849554B (zh) * | 2014-02-14 | 2018-01-05 | 快捷半导体(苏州)有限公司 | 阻抗检测电路、方法及集成电路 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2390591A (en) * | 1941-11-08 | 1945-12-11 | Nat Carbon Co Inc | Electrolytic method for producing oxygen |
| NL240441A (ja) * | 1958-06-27 | |||
| NL259614A (ja) * | 1959-12-31 | |||
| US3421989A (en) * | 1964-11-24 | 1969-01-14 | Beckman Instruments Inc | Mercury pool electrode |
| US3309233A (en) * | 1964-12-30 | 1967-03-14 | Charles C Mcpheeters | Solid electrolyte electrochemical cell |
| FR1569772A (ja) * | 1968-03-20 | 1969-06-06 | ||
| US3684679A (en) * | 1969-06-05 | 1972-08-15 | John R Smith | Apparatus for testing the corrosion resistance of tinplate |
| GB1434199A (en) * | 1972-10-19 | 1976-05-05 | Wilkinson Sword Ltd | Selective electrolytic dissolution of predetermined metals |
| US3838021A (en) * | 1973-07-18 | 1974-09-24 | United Nuclear Corp | Method and apparatus for in situ calibration of electrochemical sensors |
| US4132605A (en) * | 1976-12-27 | 1979-01-02 | Rockwell International Corporation | Method for evaluating the quality of electroplating baths |
| US4427496A (en) * | 1980-01-25 | 1984-01-24 | Rca Corporation | Method for improving the inspection of printed circuit boards |
| US4725339A (en) * | 1984-02-13 | 1988-02-16 | International Business Machines Corporation | Method for monitoring metal ion concentrations in plating baths |
| EP0194103B1 (en) * | 1985-02-28 | 1990-02-07 | C. Uyemura & Co Ltd | Method and apparatus for detecting start of electroless plating |
| FR2560797A1 (fr) * | 1985-03-06 | 1985-09-13 | Asm Fico Tooling | Procede et appareil pour le nettoyage par pulverisation inverse sous vide des fiches de connexion et similaires avant des operations de soudage |
| US4654126A (en) * | 1985-10-07 | 1987-03-31 | International Business Machines Corporation | Process for determining the plating activity of an electroless plating bath |
| US5262022A (en) * | 1991-05-28 | 1993-11-16 | Rockwell International Corporation | Method of assessing solderability |
| US5104494A (en) * | 1991-07-02 | 1992-04-14 | Rockwell International Corp. | Method of restoring solderability |
-
1993
- 1993-05-11 US US08/060,328 patent/US5425859A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-26 EP EP93113688A patent/EP0624416A3/en not_active Withdrawn
- 1993-09-03 CA CA002105493A patent/CA2105493C/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-16 JP JP23013793A patent/JP3184375B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2105493A1 (en) | 1994-11-12 |
| JPH06331598A (ja) | 1994-12-02 |
| EP0624416A2 (en) | 1994-11-17 |
| CA2105493C (en) | 2004-04-20 |
| US5425859A (en) | 1995-06-20 |
| EP0624416A3 (en) | 1995-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1203950B1 (en) | Plating bath analysis | |
| US8016987B2 (en) | Evaluation of the corrosion inhibiting activity of a coating | |
| JPH0580028A (ja) | 電気メツキ浴中の有機添加剤を分析するための方法 | |
| CN106066353B (zh) | 柔性阵列参比电极及应用其原位研究金属焊缝腐蚀的方法 | |
| US5262022A (en) | Method of assessing solderability | |
| JP3184375B2 (ja) | 電子部品のはんだ性を評価しかつ回復させる方法 | |
| EP1471348A1 (en) | Electrochemical method for determining a quantity of an organic component in an electroplating bath | |
| US7384535B2 (en) | Bath analysis | |
| EP0747944B1 (en) | Potentiometric evaluation of substrate oxidation and coating porosity | |
| US11125717B2 (en) | Electrochemical sensor for lead detection | |
| Nguyen | Reliability assessment of ion contamination residues on printed circuit board | |
| US6214210B1 (en) | Electrochemical surface analysis using deoxygenated gel electrolyte | |
| US20220011263A1 (en) | Electrochemical sensor for lead detection | |
| Bratin et al. | Evaluating finishes using SERA | |
| JP5013104B2 (ja) | ピンホールの評価方法 | |
| Yoo et al. | Difference of potential range formed at the anode between water drop test and temperature humidity bias test to evaluate electrochemical migration of solders for printed circuit board | |
| JP5235810B2 (ja) | Ｓｎ酸化物の定量方法およびフラックスの評価方法 | |
| Klengel et al. | A new method for local electrochemical measurements at PCBs | |
| JP2009121854A (ja) | 酸化銅の分離定量方法 | |
| Jin et al. | Quantitative Analysis of Corrosion Resistance for Electroless Ni-P Plating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010403 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090427 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090427 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100427 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100427 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110427 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120427 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120427 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130427 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130427 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140427 Year of fee payment: 13 |