JP3552061B2

JP3552061B2 - ハンダ付け性試験装置及びハンダ付け性試験方法

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Publication number: JP3552061B2
Application number: JP25638493A
Authority: JP
Inventors: 健一冨塚; 金次郎高山; 民治政時; 治年田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-07-23
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JPH0783804A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リフローハンダ付け等において、電子部品等の被ハンダ付け物をクリームハンダでハンダ付けする際の、クリームハンダ及び被ハンダ付け物のハンダ付け性の良否を判断するためのハンダ付け性試験装置及びハンダ付け性試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば溶融したハンダの電子部品に対するハンダ付け性を測定する装置としては、メニスコグラフとして一般的に確定したものがある。
【０００３】
しかしながら、ソルダーペーストやチップ部品のハンダ付け性を効率よく正確に測定する装置はなかった。ソルダーペーストを使用したハンダ付けの場合、ソルダーペースト自体が、あまり安定性のある製品ではないため、保存状態等によって、特性が変化してしまうことがある。
【０００４】
このため、実際にハンダ付け実装を行なう前に、ソルダーペーストに対する部品のハンダ付け性を試験して、ハンダ付け不良等の発生を抑止する必要がある。
また、ハンダ付け性に優れた安定性の良いソルダーペーストを選定する必要がある。電子部品の電極も適当な表面処理を施して、ハンダ付け性を改良する必要がある。
【０００５】
このようなハンダ付け性試験装置は、例えば本出願人による特開平０５−０７２１５３号に開示されている。
このハンダ付け性試験装置は、図９に示すように構成されている。
【０００６】
図９において、ハンダ付け性試験装置１は、外力検出手段としてのロードセル２と、部品保持手段３と、部品載置台４ａ，支持台４ｂを有するベースステージ４と、このベースステージ４を水平方向に移動させる水平移動手段５と、このベースステージ４を垂直方向に移動させる垂直移動手段６と、上記支持台４ｂ上に載置されたテストプリント基板を加熱するための加熱手段７とから構成されている。
【０００７】
このような構成のハンダ付け性試験装置１によれば、先づ部品載置台４ａ上に、測定対象となるチップ部品，ＱＦＰ部品等の電子部品８を載置すると共に、支持台４ｂ上に、部品接着部材であるテストプリント基板９を載置する。
そして、このテストプリント基板９の上面には、クリームハンダ９ａが印刷されている。
【０００８】
尚、部品載置台４ａは、マイクロエレベータ４ｃによって、高さ調整されるようになっている。この場合、テストプリント基板９の厚さを考慮して、部品載置台４ａの上面が、このテストプリント基板９の上面より、所望の、例えば数十ミクロンオーダーのギャップ、所謂マイクロギャップδだけ高くなるように調整される。
【０００９】
続いて、垂直移動手段６を動作させて、ベースステージ４を上昇させ、部品保持手段３のエアピンセット３ａの下面に、部品載置台４ａ上の電子部品８を当接させる。
さらに、ベースステージ４を上昇させると、電子部品８がエアピンセット３ａを押し上げることになり、このベースステージ４が上方ストッパ４ｄに当接した位置で、このベースステージ４の上面４ｅの垂直移動が停止される。
同時に、この部品保持手段３のシリンダ３ｂが減圧され、エアピンセット３ａが電子部品８を吸着保持することになる。
【００１０】
この状態から、ベースステージ４が下降されると、エアピンセット３ａは、電子部品８を保持し続けている。ここで、ロードセル２がゼロ調整される。
【００１１】
その後、水平移動手段５により、ベースステージ４が図面にて右方に移動される。これにより、支持台４ｂが、部品保持手段３のエアピンセット３ａの下方に位置されることになる。
【００１２】
そして、再び垂直移動手段６により、ベースステージ４をその上面４ｅが上方ストッパ４ｄに当接するまで上昇させると、電子部品８の下面が、テストプリント基板９上のクリームハンダ９ａに接触し、クリームハンダ中に侵入する。
この際、部品載置台４ａの高さが、このテストプリント基板９の上面よりδだけ高く設定されていることから、電子部品８の下面は、このプリント基板９の上面に対して、δのギャップ間隔にて正確に位置決めされ、クリームハンダ９ａ内に所定の浸漬深さだけ進入することになる。
【００１３】
この状態から、加熱手段７によって、このテストプリント基板９を加熱する。これにより、このクリームハンダ９ａの熱的挙動が発生して、電子部品８に対する浮力，濡れ力等の力が作用し、この力が、ロードセル２によって、電気信号として出力される。
ここで、このロードセル２の出力の時間的変化は、例えば図１０に示すように、得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成されたハンダ付け性試験装置１においては、マイクロギャップの調整は、テストプリント基板９の厚さや、電子部品８の長さに対応して、マイクロエレベータ４ｃを調整することにより行われる。
従って、電子部品８やテストプリント基板９が交換された場合、一定量のマイクロギャップδを得るために、その都度マイクロエレベータ４ｃを調整しなければならず、操作が面倒であるということを、電子部品やプリント基板の厚さのバラツキによって測定値にバラツキが生じるという問題があった。
【００１５】
また、加熱手段７は、所謂雰囲気加熱であることから、テストプリント基板９の温度が不安定であると共に、大熱容量の加熱を行なう場合、所定温度への加熱を迅速に行なうことができず、また高精度の温度設定が困難であるという問題があった。
【００１６】
尚、加熱手段としては、例えば熱板を押し当てる方法，赤外線投光による加熱，高周波誘導加熱，熱風加熱等の方法が考えられる。
しかしながら、熱板の押し当てによる加熱方法は、熱伝達性に５乃至１０℃程度の温度差と熱平衡時間の遅れが生じてしまい、温度ムラが発生しやすいという問題があった。
【００１７】
また、赤外線投光による加熱は、ハロゲンランプ等の局所加熱手段を使用したとしても、温度分布の不均一となり、温度制御の精度を高くすることが困難であり、さらに温度上昇速度もあまり高くすることができないという問題があった。
さらに、高周波誘導加熱は、装置のコストが高くなってしまうという問題があった。また、熱風加熱は、温度分布が不均一になってしまうと共に、温度上昇速度もあまり高くすることができないという欠点があった。
【００１８】
本発明は、以上の点に鑑み、マイクロギャップが容易に所定値に調整されると共に、所定温度への加熱が、迅速にかつ高精度で行なわれ得るようにした、ハンダ付け性試験装置及びハンダ付け性試験方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るハンダ付け性試験装置は、試験片と接触する部分に断熱部を有し、熱の放散を防止して試験片が短時間で熱平衡に到達する構造の部品保持手段と、部品保持手段の下方にて部品接着部材を上下動可能に支持する支持部材と、支持部材の下方に配設された加熱手段とを備えるハンダ付け性試験装置において、部品保持手段に保持された電子部品等の試験片と部品接着部材の接触を検出する接触検出手段が備えられていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るハンダ付け性試験装置は、好ましくは、接触検出手段が、部品保持手段を支持する外力検出手段からの出力信号に基づいて、部品保持手段に保持された試験片と部品接着部材の接触を検出する構成となっている。
本発明に係るハンダ付け性試験装置は、好ましくは、外力検出手段による圧力測定値を記録するための記録装置が備えられている。
本発明に係るハンダ付け性試験装置は、好ましくは、部品接着部材の温度を検出するための温度センサが備えられていて、温度センサによる温度測定値が、記録装置に記録される構成とされている。
本発明に係るハンダ付け性試験装置は、好ましくは、接触検出手段は、試験片と部品接着部材とが当接することによって、これらが導通することにより、試験片と部品接着部材との接触を検出する構成とされている。
本発明に係るハンダ付け性試験装置は、好ましくは、加熱手段として溶融ハンダが用いられ、溶融ハンダによって部品吸着部材に収容されたソルダーペーストの急速加熱を達成し、ソルダーペーストと試験片との真のぬれ時間測定を可能とされている。
【００２１】
また、本発明に係るハンダ付け性試験方法は、試験片と接触する部分に断熱部を有し、熱の放散を防止して試験片が短時間で熱平衡に到達する構造の部品保持手段と、部品保持手段に備えられた接触検出手段と、部品保持手段の下方にて部品接着部材を上下動可能に支持する支持部材と、支持部材の下方に配設された加熱手段とを備えるハンダ付け性試験装置を用いるハンダ付け性試験方法において、接触検出手段が、部品接着部材と電子部品等の試験片との接触を検出するまで、部品接着部材を上昇させ、次いで、部品接着部材を所定量だけ、相対的に下降させることにより、試験片と部品接着部材との間に、一定量の間隙を形成することを特徴とする。
【００２２】
【作用】
上記構成によれば、接触検出部が、部品接着部材と電子部品等の試験片との接触を検出するまで、部品接着部材を上昇させた後、この部品接着部材を所定量だけ、相対的に下降させることにより、試験片と部品接着部材との間に、一定量の間隙が形成されるので、例えば試験片の寸法等に対応して、その都度調整を行なう必要がなく、所定のマイクロギャップが形成される。
【００２３】
ここで、加熱は、その直下に配設された加熱手段によって直接的にまたは間接的に行われるので、比較的熱容量が大きい場合であっても、所定温度への加熱が迅速にかつ正確に行なわれ得ることになると共に、部品接着部材、試験片及びソルダーペーストが、均一に加熱されることになる。
【００２４】
上記接触検出手段が、外力検出手段からの出力信号に基づいて、部品保持手段に保持された試験片と部品接着部材の接触を検出するようになっている場合には、この接触が、外力検出手段を利用して、その出力信号を電気的に処理するだけの簡単な構成により、検出されることになる。
【００２５】
また、上記外力検出手段による圧力測定値を記録するための記録装置が備えられている場合には、検出した圧力変化が、視覚的に観察されることになる。かくして、圧力変化曲線が容易に把握されることになる。
【００２６】
部品接着部材の温度を検出するための温度センサが備えられていて、この温度センサによる温度測定値が、上記記録装置に記録される場合には、温度変化曲線も同時に、視覚的に観察されるので、より一層ハンダ付け性の良否が容易に行なわれ得ることになる。
【００２７】
【実施例】
以下、この発明の好適な実施例を図１乃至図２を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２８】
図１は、本発明によるハンダ付け性試験装置の第１の実施例を示している。
図において、ハンダ付け性試験装置１０は、外力検出手段としてのロードセル１１と、部品保持手段１２と、部品接着手段としてのマイクロポット１３を保持する支持台１４と、この支持台１４を垂直方向に移動させる駆動装置１５と、この駆動装置を制御するための駆動制御装置１６と、この支持台１４の下方に配設された加熱手段１７と、この加熱手段１７でマイクロポット１３を所定温度に加熱するための温度制御装置１８とを有している。
【００２９】
上記ロードセル１１は、固定部材１１ａを介して固定保持されている。さらに、このロードセル１１の出力信号は、記録装置１９に入力されることにより、圧力変化が記録されるようになっている。
また、このロードセル１１の出力信号は、タッチセンサ回路２０に入力されている。これにより、ロードセル１１の負荷の変化がゼロになったとき、駆動制御装置１６に制御信号が出力されるようになっている。
【００３０】
この部品保持手段１２は、ハンダ濡れ性試験金属片２１または電子部品を保持するようになっている。
【００３１】
また、マイクロポット１３には、スキージングによって、一定量のクリームハンダが搭載される。
【００３２】
上記温度制御装置１８は、マイクロポット１３に備えられた温度センサ（図示せず）からの検出温度に基づいて、加熱手段１７への通電を制御することにより、マイクロポット１３内のクリームハンダ２２を、一定温度に保持し得るようになっている。
【００３３】
本実施例によるハンダ付け性試験装置１０は、以上のように構成されており、先づ部品保持手段１２にハンダ濡れ性試験金属片２１または電子部品（以下「金属片」という）を保持させると共に、マイクロポット１３内に、一定量のクリームハンダ２２を搭載して、支持台１４上にセットする。
【００３４】
この状態から、駆動装置１５を動作させて、この支持台１４を上方に移動させる。これにより、この支持台１４の移動中に、上記金属片２１の下端が、マイクロポット１３内のソルダーペースト試料２２を貫通してマイクロポット１３の表面に当接すると、図２（Ａ）に示すように、ロードセル１１により検出される圧力は、Ｂ点にある。
Ａ点は、ソルダーペースト試料２２の表面に金属片２１の下端が当接する点の圧力である。
【００３５】
ここで、更に駆動装置１５を動作させると、ロードセル１１の荷重は、支持台１４及びマイクロポット１３によって支持されることになる。従って、ロードセル１１の圧力は、徐々に増加して、図２（Ａ）のＢ点で、圧力変化がなくなる。このＢ点が、タッチセンサ回路２０によって、検出されて、その検出信号が、駆動制御装置１６に入力される。
【００３６】
これにより、駆動装置１５が停止される。この際、ロードセルは、金属片２１の下端２１ａが、マイクロポット１３内のクリームハンダ２２を押し退けるための必要な圧力、所謂初期圧力を検出することになる。そして、この初期圧力は、記録装置１９によって記録される。
【００３７】
続いて、駆動装置１５を所定時間だけ動作させることにより、マイクロギャップδの分だけ、例えば数十μｍ乃至数百μｍだけ、支持台１４を下降させる。
これにより、この金属片２１の下端とマイクロポット１３の表面との間には、図示のように、マイクロギャップδが形成されることになる。この際、金属片をマイクロポット１３の表面から引き離すために要する圧力、所謂初期圧力の減少圧力（図２（Ａ）のＣ点からＤ点）が、ロードセル１１により検出され、記録装置１９に記録される。
【００３８】
この場合、上記マイクロギャップδは、クリームハンダ２２の厚さ以内であり、さらに好ましくは、クリームハンダの量，金属片２１のクリームハンダ２２への接触面積，金属片２１とマイクロポット１３の熱容量，温度調整装置１８の設定温度等に基づいて、選定される。
【００３９】
その後、図２（Ｂ）のａ点にて、加熱手段１７を動作させて、マイクロポット１３、クリームハンダ２２そして金属片２１を加熱する。かくして、このマイクロポット１３上に搭載されたクリームハンダ２２は、設定温度まで急速に加熱され、溶解され溶融される。
【００４０】
その際、ロードセル１１は、上記初期圧力及び減少圧力の差分が作用した状態にある。尚、ロードセル１１は、この時点で、上記差分にてゼロリセットされると共に、加熱、溶融したハンダの金属片２１に対して作用する力を測定するため、その感度が例えば数１００倍に切換えられる。
かくして、このクリームハンダ２２が溶解する過程及び溶融状態にて、図２（Ｂ）のｂ点及びｃ点に示すような温度上昇と熱平衡状態に対応して、金属片２１とクリームハンダ２２との間に発生する浮力、濡れ力等の力が発生する。これらの力の変化が、圧力変化として、ロードセル１１によって検出され、電気信号として出力されて、記録装置１９にて記録される。
【００４１】
このようにして得られたロードセル１１で検出される圧力変化（図２（Ａ）参照）と、温度センサで検出されるマイクロポット１３の温度変化（図２（Ｂ））によれば、以下の状態を示していることがわかる。
【００４２】
即ち、先づ図２（Ａ）の圧力変化においては、Ａ点からＢ点は、駆動装置１５を動作させて支持台１４を上昇させて、前以て一定量のクリームハンダ２２を載置したマイクロポット１３を金属片２１に押し付ける際に、金属片２１が、クリームハンダ２２に接触（Ａ点）してから、マイクロポット１３に接触するまでの時間を示す。
【００４３】
Ｃ点からＤ点は、駆動装置１５を逆方向に動作させて、マイクロポット１３を金属片２１から所定のマイクロギャップδだけ引き離すまでの時間を示す。Ｄ点からＥ点は、加熱手段１７の加熱によって、クリームハンダ２２がマイクロポット１３を介して加熱され、溶融を開始するまでの時間を示す。
Ｅ点からＦ点は、クリームハンダ２２の溶融開始から金属片２１の電極部２１ａに対する負の濡れ力が発生するまでの時間、Ｆ点からＧ点は、正の濡れ発生から、濡れ完了までの時間をそれぞれ示している。
通常Ｅ点からＥ’点までの時間（ゼロクロスタイム）ｔ０を、一般に濡れ時間と称している。
【００４４】
ここで、圧力変化は、Ａ点からＢ点では、初期圧力を示し、Ｃ点からＤ点では、減少圧力を示している。さらに、圧力変化は、Ｅ点からＦ点では、、溶融したクリームハンダ２２により金属片２１に作用する浮力と負の濡れ力を示している。
Ｆ点からＧ点では、金属片２１の電極部２１ａに対するクリームハンダ２２の正の濡れ力による浮力減少から、平衡状態までの圧力変化が示されている。
【００４５】
また、図２（Ｂ）の温度変化においては、ａ点における加熱開始、ｂ点における加熱と温度上昇過程、ｃ点における熱平衡による設定温度到達が示されている。
【００４６】
このようにして記録装置１９で得られた圧力変化及び温度変化に基づいて、圧力変化曲線のＤ点、Ｆ点及びＧ点，温度変化曲線のａ点及びｃ点を読み取ることにより、Ｄ点からＦ点及びＧ点のトータル時間と、ａｃ間のトータル時間，加熱温度等が求められる。
そして、これらのトータル時間、加熱温度と、実際のリフローハンダ付けの実施条件との比較が行なわれ、ソルダーペーストや電子部品のハンダ付け性の良否が判定される。
【００４７】
これにより、実施条件のプレヒート後の実質的なリフロー加熱条件下の加熱時間よりもＤ点からＧ点のトータル時間が長い場合には、当該クリームハンダを使用した被ハンダ付け物のリフローハンダ付けは、ハンダ付け性が悪いと判断される。
【００４８】
他方、ａｃ間のトータル時間が、前記実施条件の加熱時間よりも長い場合には、本試験装置１０の加熱条件が適切ではないと判断される。この場合、試験装置１０の加熱手段１７の加熱速度を速くする必要がある。
【００４９】
好ましくは、試験装置１０におけるａｃ間のトータル時間と、実質的な加熱条件下での加熱時間とを一致させるように、当該試験装置１０の温度制御装置１８に、昇温時間を設定する機能が設けられる。
【００５０】
尚、上述した実施例において、圧力変化曲線から読み取られたＤ点からＧ点のトータル時間と、実質的なリフロー加熱条件との差異を、図示しない制御回路等によって算出することにより、ハンダ付け性の判断が自動的に行なわれ得るようにすることも可能である。また、算出された差異に基づいて、この差異が所定値以上である場合に、ランプを点灯させる等の表示が行なわれるようしてもよい。
【００５１】
このように、上述の実施例によれば、所定量のマイクロギャップは、試験片の下端を、一旦、部品接着部材の上面に当接させた後、所定量だけ、部品接着部材を相対的に下降させることにより、形成される。従って、使用する部品接着部材の厚さや、試験片の寸法等に関係なく、簡単な操作によって、所定量のマイクロギャップが形成されることになる。
また、クリームハンダの加熱が加熱手段によって直接的にまたは間接的に行なわれることから、加熱が迅速に、すなわち、図２（Ｂ）におけるｂの時間が短く、かつ正確に行なわれる。このｂの時間が長いと、濡れるために必要な温度までなかなか到達できず、濡れ時間にこの昇温時間が加味されるため、測定される時間が長くなり、真の濡れ時間が測定できない。
【００５２】
また、部品保持手段に保持された試験片の下端に対して、部品接着部材を支持する支持台を上昇させ、この試験片と部品接着部材の接触が、ロードセルの検出出力に基づいて検出されたとき、この部品接着部材の上昇を停止させ、かつこの部品接着部材が所定量だけ下降されることにより、使用する部品接着部材、試験片等の寸法を考慮することなく、この試験片の下端と部品接着部材の上面との間には、所定量のマイクロギャップが形成されることになる。
【００５３】
図３は、本発明によるハンダ付け性試験装置の第２の実施例を示している。
図において、ハンダ付け性試験装置３０は、外力検出手段としての電子天秤３１と、部品保持手段としてのチャック３２と、部品接着手段としてのマイクロルツボ３３を有しており、このマイクロルツボ３３にはクリーム半田等の試験試料３４が収容されるようになっている。
このチャック３２には、ハンダ濡れ性試験金属片２１または電子部品を保持するようになっている。
【００５４】
上記マイクロルツボ３３は例えば図示するように例えばラック部材にステー状の接続部３６を介して接続され、このラック部材は、駆動機構３５のピニオンと歯合されている。これにより、マイクロルツボ３３は、図において上下に移動するようになっている。
また、このマイクロルツボ３３の温度は温度変換手段３９によって電気信号に変換されて出力されるようになっている。
【００５５】
さらに、チャック３２，マイクロルツボ３３，接続部材３６は導電材料で形成されており、導電性を有する試験片３８が後述するようにマイクロルツボ３３の底面に接触した場合に、この接触による導通を導電タッチセンサ４１で検出できるようになっている。
この導電タッチセンサ４１の検出信号は、駆動機構３５の動力源４２に与えられるようになっている。
【００５６】
さらに、このハンダ付け性試験装置３０は、部品接着手段としてのマイクロルツボ３３の図において下方に加熱手段４５を備えている。
この実施例の場合、加熱手段４５は、例えば溶融ハンダ４６ａを収容するハンダバス（浸漬加熱バス）４６と、このハンダバス４６を上下に昇降駆動する駆動手段４７と、温度センサ４８ｂの検出温度に基づいてハンダバス４６内の溶融ハンダをヒータ４８ａにより所定温度に加熱する温度制御手段４８とを備えている。
【００５７】
本発明の第２の実施例は、以上のように構成されており、先づ部品保持手段３２にハンダ濡れ性試験金属片３８を保持させると共に、マイクロルツボ３３内に、一定量のクリームハンダ３４を収容する。
【００５８】
この状態から、駆動装置３５の駆動源４２を動作させて、マイクロルツボ３３を上昇させる。このマイクロルツボ３３の移動中に、上記金属片３８の下端が、マイクロルツボ３３のソルダーペースト試料３４を貫通してマイクロルツボ３３の底面に当接する。
これにより、金属片３８、マイクロルツボ３３、接続部材３６は導通するので導電タッチセンサ４１に信号が入り、上記金属片３８がマイクロルツボ３３の底面に接触したことが正確に検出される。
【００５９】
この導電タッチセンサ４１は、上記接触を検出すると、駆動部３５に信号を送り、駆動源４２はこの信号を受けてピニオンを逆転させる。
この場合、駆動源４２は予め定められた回転数だけピニオンを回転させるので、図４に示すように上記金属片３８とマイクロルツボ３３の底面との間には、一定のマイクロギャップが形成される。
【００６０】
この状態で、図３に示す駆動手段４７を駆動させ、ハンダバス４６を上昇させて、図４に示すようにマイクロルツボ３３の外面が溶融ハンダ４６ａ内に浸漬されるようにする。
そして、この溶融ハンダ４６ａを加熱手段４５により所定温度に加熱しておくことにより、熱が伝達されマイクロルツボ３３内のソルダーペースト試料３４が加熱され急速に溶ける。加熱手段を接触させて加熱する方法と比較して、溶融ハンダを接触させるこの方法は、液体接触なので、熱伝導性が優れており、急速加熱が可能である。
【００６１】
かくして、この溶けたソルダーペースト試料３４と金属片３８との間に働くぬれ力を電子天秤３１によって荷重検出することにより、熱平衡到達時間の影響をほとんど含まない正確なぬれ力を計測することができる。
【００６２】
図４に示すマイクロギャップを正確に形成する手段として、さらに、図５に示すような構成が考えられる。
図５は、図３のハンダ付け性試験装置と異なる構成を中心に図示しており、図３と同様の符号を付した箇所は共通の構成となっている。
図において、ハンダ付け性試験装置５０には、マイクロルツボ３３の上方で、かつチャック３２よりも下方に、レーザ光等の光ビームを照射する発光部５１と、この発光部５１と対向して受光部５２とが配置されている。
【００６３】
受光部５２は、レベル測定器５３と接続されている。このレベル測定器５３は、マイクロルツボ３３を上下動させる駆動手段３５と接続されている。したがって、発光部５１から照射されたレーザ光が受光部５２に到る光路Ｌ上に金属片３８の先端が位置することにより、この金属片３８の先端の位置（金属片３８の長さ）をレベル測定器５３が正確に検出して、その検出信号を駆動手段３５に与える。
【００６４】
駆動手段３５は、レベル測定器５３からの検出信号を受けて、金属片３８の先端の正確な位置を得、この位置に対して、所定のギャップ（マイクロギャップ）を形成し得るように、所定距離マイクロルツボ３３を上昇させる。
【００６５】
尚、電子天秤３１を上下に昇降させる昇降手段３７を設けて、レベル測定器５３からの検出信号を鎖線に示すように、この昇降手段３７側に与えるようにしてもよい。この場合は、マイクロルツボ３３は、駆動手段３５により予め定められた位置に正確に移動させておき、この基準位置となるマイクロルツボ３３の底面に対して所定のマイクロギャップを形成できるように、昇降手段３７を駆動する。この際、目標位置にレーザ光の光路Ｌを合わせておき、レベル測定器５３からの信号をモニタしながら昇降手段３７を駆動して、金属片３８を移動させ、金属片３８の先端がこの光路Ｌに達したことを検出することになる。図６は上記図３のハンダ付け性試験装置３０における試験結果を一例として記録したものである。この場合、金属片３８は直径０．４ｍｍの銅線をエメリーペーパー処理したものを用いている。この場合、低融点金属の融点から加熱を開始して３０秒で摂氏２５０度に到達している。マイクロルツボ３３内のソルダーペースト試料は０．２ＣＣとし、金属片３８の試料内浸漬深さ１ｍｍで、データをとったものである。
【００６６】
図７は、図２に示すような、長くて細い金属片を試験片として保持するために好適なチャック装置の具体例を示している。
このチャック装置６０は、ホルダー６１と、このホルダー６１に対して基端側がビス止めされている板バネ６２とを備えている。
このホルダー６１の先端側には、円錐形の拡径部６３が設けられており、この拡径部６３の中心には貫通孔６４が形成されている。
【００６７】
この貫通孔６４の内径は、試験片としての細い長尺の金属片３８の外径より僅かに大きく形成されている。そして、拡径部６３内部の貫通孔６４の周囲６５は断熱材が施されている。
すなわち、この断熱部６５は、断熱材料，例えばテフロン（登録商標），デルリン（登録商標）等の樹脂材料や適宜のセラミック材料等で形成されている。
また、好ましくは、板バネ６２もこれらの材料でコーティングされることにより、断熱処理されている。
【００６８】
これにより、試験片３８は、図７（Ａ）に示すように、チャック装置６０の拡径部６３の貫通孔６４に挿通されることにより、その向きが正しく案内されて位置決めされる。さらに、この試験片３８の端部を板バネ６２によって挟むことによって、試験片３８はチャック装置６０により確実に保持されることになる。
【００６９】
しかも、チャック装置６０の金属片３８と接触する領域の一部もしくは全部が断熱材料で形成されているから、試験試料としてのハンダの熱が金属片３８を介してチャック装置６０側に逃げることがない。
このため、このチャック装置６０を例えば図３のハンダ付け性試験装置３０に装着して、ハンダのねれ性試験をする場合には、試験開始から短時間で熱平衡に達し、正確な試験結果が得られる。
【００７０】
次に、図１および図３のハンダ付け性試験装置の他の使用例について説明する。
上述の実施例では、例えばクリームハンダのハンダ付け性に関して、そのぬれ力の測定を中心に説明したが、これらの装置は、ハンダの粘着力を測定する場合にも使用できる。
【００７１】
すなわち、リフロー炉を使用したリフローソルダリングにあっては、実装基板等のランド上にソルダーペーストを施し、これに実装すべきチップ部品等を載置した状態で、リフロー炉まで運ばれる。
この間、チップ部品は実装基板上で、ソルダーペーストの粘着力により保持されている。
【００７２】
したがって、ソルダーペーストの粘着力はどの程度であるかは、リフローソルダリングを行うにあたって有用な情報となる。
このような試験の実施方法について、例えば本発明の第２の実施例のハンダ付け性試験装置３０を用いる場合について説明する。
先づ部品保持手段３２に金属片３８を保持させると共に、マイクロルツボ３３内に、一定量のクリームハンダ３４を収容する。
【００７３】
この状態から、駆動装置３５の駆動源４２を動作させて、マイクロルツボ３３を上昇させる。このマイクロルツボ３３の移動中に、上記金属片３８の下端が、マイクロルツボ３３のソルダーペースト試料３４を貫通してマイクロルツボ３３の底面に当接する。
これにより、金属片３８，マイクロルツボ３３，接続部材３６は導通するので導電タッチセンサ４１に信号が入り、上記金属片３８がマイクロルツボ３３の底面に接触したことが正確に検出される。
【００７４】
この導電タッチセンサ４１は、上記接触を検出すると、駆動部３５に信号を送り、駆動源４２はこの信号を受けてピニオンを逆転させる。
この場合、駆動源４２は予め定められた回転数だけピニオンを回転させるので、図４に示すように上記金属片３８とマイクロルツボ３３の底面との間には、一定のマイクロギャップが形成される。
【００７５】
ハンダのねれ性試験の場合は、この状態で、図３に示す駆動手段４７を駆動させてハンダバス４６を上昇させ、図４に示すようにマイクロルツボ３３の外面が溶融ハンダ４６ａ内に浸漬されるようにするのであるが、粘着力試験の場合は、ハンダバス４６を用いない。
【００７６】
金属片３８が、マイクロルツボ３３内のクリームハンダと接触した状態から、駆動装置３５の駆動源４２を逆転させて、金属片３８とマイクロルツボ３３の底面との距離を相対的にゆっくりと離間させる。
【００７７】
これにより、金属片３８の先端に付着したハンダペーストが、マイクロルツボ３３底面に塗られたハンダペースト３４とのあいだで、いわば糸を引くようにして切れる瞬間の荷重を電子天秤３１で計測する。かくして、図８に示されているように、Ａ，Ｂ２種類のクームハンダについて、上記粘着力を荷重に換算した試験結果を得ることができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、マイクロギャップが容易に所定値に調整でき、しかも、所定温度への加熱が、迅速にかつ高精度で行なえるようにした、ハンダ付け性試験装置及びハンダ付け性試験方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるハンダ付け性試験装置の第１の実施例を示す概略図である。
【図２】図１のハンダ付け性試験装置により検出される（Ａ）圧力変化曲線及び（Ｂ）温度変化曲線である。
【図３】本発明によるハンダ付け性試験装置の第２の実施例を示す概略図である。
【図４】図３の装置によりマイクロギャップを形成した状態を示す要部概略図である。
【図５】図３の装置の変形例を示す要部概略図である。
【図６】図３の試験装置による記録結果の一例を示す図である。
【図７】図３の装置に適用されるチャック装置の構成を示す（Ａ）正面一部断面図，（Ｂ）側面図，（Ｃ）底面図である。
【図８】図１及び図３の装置によりハンダの粘着力を検出したようすを示す図である。
【図９】従来のハンダ付け試験装置の一例を示す概略図である。
【図１０】図９の装置によるロードセル出力と各現象との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０ハンダ付け性試験装置、１１ロードセル、１２部品保持手段、１３マイクロポット、１４支持台、１５駆動装置、１６駆動制御装置、１７加熱手段、１８温度制御装置、１９記録装置、２０タッチセンサ回路、２１金属片、２２クリームハンダ、３０ハンダ付け性試験装置、３３マイクロルツボ、３５駆動装置、３９温度変換装置、４１導電タッチセンサ、４５加熱装置、４６ハンダバス

Claims

試験片と接触する部分に断熱部を有し、熱の放散を防止して試験片が短時間で熱平衡に到達する構造の部品保持手段と、
上記部品保持手段の下方にて部品接着部材を上下動可能に支持する支持部材と、
上記支持部材の下方に配設された加熱手段とを備えるハンダ付け性試験装置において、
上記部品保持手段に保持された電子部品等の試験片と上記部品接着部材の接触を検出する接触検出手段が備えられていることを特徴とするハンダ付け性試験装置。
上記接触検出手段が、上記部品保持手段を支持する外力検出手段からの出力信号に基づいて、上記部品保持手段に保持された試験片と上記部品接着部材の接触を検出する構成としたことを特徴とする請求項１記載のハンダ付け性試験装置。
上記外力検出手段による圧力測定値を記録するための記録装置が備えられていることを特徴とする請求項２記載のハンダ付け性試験装置。
上記部品接着部材の温度を検出するための温度センサが備えられていて、上記温度センサによる温度測定値が、上記記録装置に記録される構成としたことを特徴とする請求項３記載のハンダ付け性試験装置。
上記接触検出手段は、試験片と部品接着部材とが当接することによって、これらが導通することにより、試験片と部品接着部材との接触を検出する構成としたことを特徴とする請求項１記載のハンダ付け性試験装置。
上記加熱手段として溶融ハンダが用いられ、ソルダーペーストを上記部品接着部材に収容し上記溶融ハンダに浸漬することにより、上記ソルダーペーストの急速加熱を達成し、上記ソルダーペーストと上記試験片との真のぬれ時間測定を可能としたことを特徴とする請求項１記載のハンダ付け性試験装置。
試験片と接触する部分に断熱部を有し、熱の放散を防止して試験片が短時間で熱平衡に到達する構造の部品保持手段と、上記部品保持手段に備えられた接触検出手段と、上記部品保持手段の下方にて部品接着部材を上下動可能に支持する支持部材と、上記支持部材の下方に配設された加熱手段とを備えるハンダ付け性試験装置を用いるハンダ付け性試験方法において、
上記接触検出手段が、上記部品接着部材と電子部品等の試験片との接触を検出するまで、上記部品接着部材を上昇させ、
次いで、上記部品接着部材を所定量だけ、相対的に下降させることにより、上記試験片と上記部品接着部材との間に、一定量の間隙を形成することを特徴とするハンダ付け性試験方法。