JP5249198B2 - 半田付けプロセス改善のための熱・電気伝導度分析器 - Google Patents
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Description
・初期室温フラックス活性、この特性によりフラックスの時期尚早な活性化を検出する。尚早な活性化はフラックスの保管寿命を縮め性能を低下させる。
・半田リフロー時間および温度に対するフラックス活性化の時間および温度、この特性により、実際のリフロー条件下でフラックスを有効に作用させることができる。
・リフロープロセス後におけるフラックスの低温活性:この特性によりイオン状のフラックス残渣を検出する。
上記残渣は腐食またはエレクトロマイグレーションを誘起し、使用時に回路故障の原因となり得る。ウェーブ半田付けプロセスにおけるコンダクタンス−温度・時間プロフィールの重要特性はリフロー半田付けプロセスのそれに類似している。
好適な実施形態の記述
101 金属トレース
102 金属トレース
103 ワイヤー
104 ワイヤー
105 コンダクタンス計
106 熱電対
107 ワイヤー
108 ワイヤー
109 電圧計
200 基板
201 円形パッド
202 同心リング
203 ワイヤー
204 ワイヤー
205 コンダクタンス計
203 ワイヤー
204 ワイヤー
206 熱電対
207 ワイヤー
208 ワイヤー
209 電圧計
311 金属トレース
312 金属トレース
331 金属トレース
332 金属トレース
351 金属トレース
352 金属トレース
310 コンダクタンスプローブ
330 コンダクタンスプローブ
350 コンダクタンスプローブ
370 回路基板ラック
370 コンダクタンス計
380 熱電対
381 ワイヤー
382 ワイヤー
383 電圧計
390 バッファー/増幅器
392 アナログ‐デジタル(A/D)変換器
394 コンピュータ
396 プリンタ
Claims (29)
- 処理炉を用いて所定の温度・時間プロフィールでなされる半田付けプロセスにおけるフラックスの性能を評価するための方法であって、
誘電体材料基板上の所定の領域内に配置された2つの金属トレースを備えるコンダクタンスプローブを設ける工程と、
前記半田付けプロセス中に前記コンダクタンスプローブの温度を測定するための温度プローブを設ける工程と、
前記所定の領域の少なくとも一部分上に所定量の前記フラックスを塗布する工程と、
前記コンダクタンスプローブを、塗布された前記フラックスと共に所定の温度・時間プロフィールに従って加熱する工程と、
前記コンダクタンスプローブの前記金属トレース間におけるコンダクタンスを前記半田付けプロセス中に前記コンダクタンスプローブの温度の関数として測定し、時間に対するコンダクタンスおよび温度の変化であるコンダクタンス−温度・時間プロフィールを生成する工程と、
前記コンダクタンス−温度・時間プロフィールを分析し、半田付けプロセスにおける前記フラックスの性能を求める工程とを含む方法。 - 前記各金属トレースの少なくとも一部分と、それらの間の誘電体基板の所定領域内とに前記フラックスを塗布するようにした請求項1に記載の方法。
- 前記フラックスが半田ペーストに含まれ、該半田ペーストが前記金属トレースの少なくとも1つの所定領域内にあって前記金属トレース間の基板を除く領域に塗布され、前記測定工程が前記金属トレース間で発生する電気的短絡を検出する請求項1に記載の方法。
- 前記フラックスが、ステンシル、注射器分注、浸漬被覆、スプレー、ブラシおよび印刷よりなる群から選択される方法によって塗布される請求項1に記載の方法。
- 前記処理炉が、リフロー炉または予熱炉である請求項1に記載の方法。
- 前記コンダクタンスプローブの金属トレース間のコンダクタンスが、前記2つの金属トレース間に印加される電圧に対する電流応答の温度の関数として測定される請求項1に記載の方法。
- 前記2つの金属トレース間に印加される電圧が所定周波数の交流電圧である請求項6に記載の方法。
- 前記塗布、加熱、測定および分析の各工程が、複数の所定周波数に対して繰り返される請求項7に記載の方法。
- 前記分析する工程がコンピュータを用いて行われる請求項1に記載の方法。
- 前記分析する工程が、コンダクタンスのデータ曲線を時間または温度の関数として作成することを含む請求項1に記載の方法。
- 前記分析する工程が、前記データ曲線の勾配、ピーク面積、ピーク面積率、ピーク高さ、ピーク高さ率および前記コンダクタンスが所定値を上回る時間よりなる群から選択される特徴を抽出することをさらに含む請求項10に記載の方法。
- 前記コンダクタンスプローブまたは前記コンダクタンスプローブを含む回路基板ラックに取り付けられた環境センサーからの出力を監視する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記環境センサーが、酸素濃度センサー、相対湿度センサー、および圧力センサーよりなる群から選択される請求項12に記載の方法。
- 前記塗布、加熱、測定、監視および分析の各工程が前記環境センサーからの複数の出力について繰り返される請求項12に記載の方法。
- 処理炉を用いて所定の温度・時間プロフィールでなされる半田付けプロセスにおけるフラックスの性能を評価するための装置であって、
誘電体材料基板上の所定の領域内に配置された2つの金属トレースを備えるコンダクタンスプローブと、
前記半田付けプロセス中に前記コンダクタンスプローブの温度を測定するための温度プローブと、
前記コンダクタンスプローブの2つの金属トレース間におけるコンダクタンスを測定するためのコンダクタンス計とを具備し、
前記所定の領域の少なくとも一部分上に所定量の前記フラックスが塗布され、前記コンダクタンスプローブが、塗布された前記フラックスと共に所定の温度・時間プロフィールに従って加熱され、前記コンダクタンスプローブの前記金属トレース間におけるコンダクタンスが前記コンダクタンスプローブの温度の関数として測定されて、時間に対するコンダクタンスおよび温度の変化であるコンダクタンス−温度・時間プロフィールが生成され、該コンダクタンス−温度・時間プロフィールを分析して、半田付けプロセスにおける前記フラックスの性能を求められるようにした装置。 - 前記2つの金属トレースが、互いに入り込んだくし状パターンを形成する請求項15に記載の装置。
- 前記誘電体材料がポリマーを含む請求項15に記載の装置。
- 前記誘電体材料がセラミックを含む請求項15に記載の装置。
- 前記温度プローブが熱電対と第1の電圧計とを含む請求項15に記載の装置。
- 前記熱電対が、前記コンダクタンスプローブの一部と物理的に接触している請求項19に記載の装置。
- 前記コンダクタンス計が電源と電流計測器とを含む請求項15に記載の装置。
- 前記電源が交流電源である請求項21に記載の装置。
- 前記電流計測器が電気抵抗器と第2の電圧計とを含む請求項21に記載の装置。
- 前記処理炉がリフロー炉または予熱炉である請求項15に記載の装置。
- 複数のコンダクタンスプローブを同時にテストするための回路基板ラックをさらに備える請求項15に記載の装置。
- 前記コンダクタンス計のSN比を増大させるための電流増幅器をさらに備える請求項15に記載の装置。
- アナログ−デジタル変換器とコンピュータとをさらに備え、これにより前記半田付けプロセスにおけるフラックスの性能評価に用いられるコンダクタンス−温度・時間プロフィールの分析を容易にした請求項15に記載の装置。
- 前記コンダクタンスプローブ、前記温度プローブおよび使用されるその他センサーからのデータ信号をデータ収集・処理システムに送信するための無線リンクをさらに備える請求項15に記載の装置。
- データを収集・格納し、前記加熱工程が完了した後にこれをダウンロードできるようなオン・ボード・データリンクをさらに備える請求項15に記載の装置。
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