JPH0715120A - リフロー半田付け方法 - Google Patents

リフロー半田付け方法

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JPH0715120A
JPH0715120A JP15577593A JP15577593A JPH0715120A JP H0715120 A JPH0715120 A JP H0715120A JP 15577593 A JP15577593 A JP 15577593A JP 15577593 A JP15577593 A JP 15577593A JP H0715120 A JPH0715120 A JP H0715120A
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JP
Japan
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reflow
temperature
wiring board
printed wiring
solder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP15577593A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirofumi Ose
弘文 大瀬
Hiroshi Mazaki
弘 真崎
Yuji Hashimoto
雄二 橋本
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半田付け不良が少なく、しかもフラックス残渣
が少なくて無洗浄化が図れるリフロー半田付け方法を提
供するにある。 【構成】リフロー炉1内は窒素の雰囲気下にある3つの
部分に区分され、入口側にはプリント配線基板3を予熱
温度まで急激に温度上昇させる前処理過程を担う前処理
部が、また中央部にはプリント配線基板3を予熱する
予熱過程を担う予熱部が、更に出口側にはリフロー過
程を担うリフロー部が夫々設けられている。前処理部
は搬送されてくるプリント配線基板3の表面温度を2
〜3℃/sec程度で急上昇させ、最終的に略130℃
に上昇させる。予熱部は、約130℃から例えば約8
0secかけて約160℃まで緩やかにプリント配線基
板3の表面温度を上昇させる。リフロー部は最大23
0℃の範囲でプリント配線基板3の表面温度を上昇させ
て半田付けを行い、更にフラックスの蒸発を担う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線基板のよ
うな配線基板に用いるリフロー半田付け方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、大気中のリフロー半田付けにおい
ては所謂RAタイプのクリーム半田が多く用いられてき
たが、半田付け性を確保するために相当量のハロゲン化
物(塩素等)を含んでいた。そのためこのハロゲン化合
物分が配線基板であるプリント配線基板の腐食、マイグ
レーション等を起こす原因となって信頼性に悪影響を及
ぼす可能性が高いため、半田付け後、洗浄行程を必要と
した。
【0003】しかし、洗浄行程には洗浄液の処理等環境
上の問題などがあり、そのため近年無洗浄化が要求され
てきた。そこで使用するクリーム半田にハロゲン化合物
を含まず、しかもフラックス分がリフローの間に蒸発し
て、リフロー終了後のフラックスの残渣が少ない低残渣
の半田クリームを使用する方法が用いられるようになっ
てきたが、この方法も次のような問題があった。
【0004】つまり大気中でのリフローであったため、
金属表面の酸化によって、半田が金属表面に十分に行き
渡らず、半田の濡れ性が悪いという問題があり、更にク
リーム半田の酸化により微細な半田ボールの発生が多く
なる等の問題があった。また従来のリフロー工法は、プ
リント配線基板の搭載部品の熱容量の違いによる半田表
面温度のばらつきを抑制する目的で、図5に示すように
リフロー炉内に入ってきたプンリント配線基板を予熱温
度(例えば150℃)に短時間(例えば4℃/sec)
で急上昇させる前処理過程Aと、予熱温度に達してから
上記目的に対応するため一定時間(例えば80sec程
度)、一定予熱温度で加熱する予熱過程と、この予熱過
程経過後、半田溶融温度以上に急激に温度を上昇させ、
リフロー半田を行うリフロー過程Cと、このリフロー過
程Cの経過後半田付けが既に終了したプリント配線基板
をリフロー炉から出して冷却する冷却過程Dとからなっ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のよう予熱温度を
一定に保持する従来工法では、無洗浄化の為に低残渣の
クリーム半田を使用している場合、予熱過程Bで必要以
上のフラックス成分が蒸発するためフラックス作用が低
下して濡れ不良の増加や、半田ボールの発生増加につな
がるという問題があった。また逆にこの予熱過程Bの温
度を低くすると、所謂チップ立ち等が起きるという問題
もあった。
【0006】また図6(a)に示すように電子部品の端
子20とプリント配線基板21の銅箔面21aとの間に
クリーム半田23を塗布した状態でリフロー半田付けを
行う場合、クリーム半田の種類によっては150°程度
迄急激に温度を上昇させることがあるが、この場合クリ
ーム半田23のフラックス中のバインダーが軟化してし
まって、クリーム半田23自体の型崩れが図6(b)に
示すように起き、図6(c)のように半田ボール24を
作る原因になる恐れもあった。
【0007】本発明は、上述の問題点に鑑みて為された
もので、その目的とするところは半田付け不良が少な
く、しかもフラックス残渣が少なくて無洗浄化が図れる
リフロー半田付け方法を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、窒素雰囲気中のリフロー炉で、低残渣
の半田クリームを使用するリフロー半田付け方法であっ
て、半田クリームを塗布した配線基板の温度を急激に上
昇させる前処理過程と、前処理過程の後半田溶融温度近
傍の温度まで緩やかに上昇させる予熱過程と、リフロー
半田付けに対応した温度まで上昇させるリフロー過程
と、リフロー過程終了後配線基板を冷却する冷却過程と
から成ることを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、窒素雰囲気中でリフロー半田
付けを行うことにより、配線基板の金属製表面の酸化が
低減され、そのため半田が金属表面に十分に行き渡り、
所謂濡れ性が向上する。また濡れ性が向上することによ
り、半田付けと金属表面間の半田付け強度が向上するた
め信頼性が高くなる。更に酸化による半田ボールの発生
数が低減される。
【0010】しかも前処理過程の後半田溶融温度近傍の
温度まで緩やかに上昇させる予熱過程により、低残渣の
クリーム半田のフラックスが予熱過程で蒸発する量を少
なくすることができるためリフロー過程でのフラックス
作用の低下が少なくなり、結果窒素雰囲気による半田ボ
ールの発生低減効果に加えて半田ボールの発生をより少
なくすることができ、そのため低残渣半田クリーム使用
によるフラックス残渣の低減効果と半田ボールの発生低
減とにより、洗浄を必要としない無洗浄化が図れるので
ある。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明方法に用いるリフロー炉を示して
おり、このリフロ炉1は、一端からコンベア2によりプ
リント配線基板3が送り込まれ、他端より半田付け終了
のプリント配線基板3が送り出されるようになってい
る。プリント配線基板3は図2に示すように配線パター
ンに半田付けすべきチップトランジタ等の電子部品を搭
載したもので、リフロー炉1に入れる前に低残渣のクリ
ーム半田が半田付け部位に塗布される。
【0012】リフロー炉1内は窒素の雰囲気下にある3
つの部分に区分され、入口側にはプリント配線基板3を
予熱温度まで急激に温度上昇させる前処理過程Aを担う
前処理部が、また中央部にはプリント配線基板3を予
熱する予熱過程Bを担う予熱部が、更に出口側にはリ
フロー過程Cを担うリフロー部が夫々設けられてお
り、前処理部にはコンベア2上のプリント配線基板3
の表面温度を例えば図3に示すように2〜3℃/sec
程度で急上昇させるために、コンベア2の上方近傍に配
置したヒータ4と、このヒータ4よりやや上方に配置し
たヒータ5とを備え、ヒータ5の上方に設けたファン6
で下方に適当な風速の温風をコンベア2で搬送されてい
るプリント配線基板3に当てるようになっている。而し
てこの前処理部では最終的に略130℃にプリント配
線基板3の表面温度を上昇させる。
【0013】次の予熱部は、天井部付近にヒータ7を
配置し、このヒータ7の下方に設けたファン8で温風を
コンベア2で搬送されているプリント配線基板3に当て
るようになっており、プリント配線基板3の表面温度を
約130℃から約160℃まで例えば約80sec程度
の時間をかけて緩やかに上昇させる。、この予熱部に
よる予熱過程Bでは半田温度の均一化とフラックス作用
(基板の洗浄化)が開始される。
【0014】リフロー部は、前処理部と同様にコン
ベア2の上方近傍に配置したヒータ9と、このヒータ9
よりやや上方に配置したヒータ10とを備えるととも
に、コンベア2の下方にヒータ12を備え、ヒータ10
の上方に設けたファン11で下方に適当な風速の温風を
コンベア2で搬送されているプリント配線基板3に当て
るようになっており、このリフロー部においては最大
230℃の範囲でプリント配線基板3の表面温度を上昇
させて半田付けを行うとともに、フラックス作用を盛ん
にし、更にフラックスを蒸発させる。このリフロー部
が担うリフロー過程Cは約30sec間程度となる。こ
のリフロー部3を通過した後が冷却過程Dとなり、この
冷却過程Dでは半田付け済のプリント配線基板3が冷却
されることになる。
【0015】而して本発明方法では、上記プリント配線
基板3に低残渣のクリーム半田(例えば 松下電器産業
株式会社製 MR−7733)を塗布して、図1に示す
リフロー炉1を通し、図3に示す温度設定が為された各
過程A〜C及びDを経ると、フラックス残渣が極めて低
減されて、洗浄を行う必要のない、半田付けが為された
プリント配線基板3が得られた。
【0016】表1は、図3に示す温度設定で各過程A〜
Cを経た本発明方法の場合と、図5に示す温度設定の従
来方法の平均半田ボールの発生数を示しており、この表
1から分かるように本発明方法は従来方法に比べて半田
ボール数の発生量が約1/3に低減されている。この結
果は無洗浄化にとって有意な結果である。尚サンプルは
図2に示すプリント配線基板3であって、搭載部品には
チップトランジスタ、SOP等があり、また基板として
は0.8mm厚のガラスエポキシ樹脂の基板が用いられ
ている。
【0017】
【表1】
【0018】また図4(a)(b)は酸素濃度と、濡れ
性不良数、半田ボール数との関係を示しており、この図
から明らかなように酸素濃度が低く且つ低残渣クリーム
を使用した場合(イ)には夫々の数が低減されているこ
とが分かる。また従来のクリーム半田を使用した場合
(ロ)も酸素濃度が低いほど半田ボール数が低減されて
いるが、濡れ性不良数は、低残渣クリームを使用した場
合(イ)に比べて安定していない。この図からも低残渣
クリーム使用で、窒素雰囲気でのリフロー半田付け方法
によれば濡れ性不良の発生数、半田ボールの数共に低減
されることが分かる。
【0019】
【発明の効果】本発明は、窒素雰囲気中のリフロー炉
で、低残渣の半田クリームを使用するリフロー半田付け
方法であって、半田クリームを塗布した配線基板の温度
を急激に上昇させる前処理過程と、前処理過程の後半田
溶融温度近傍の温度まで緩やかに上昇させる予熱過程
と、リフロー半田付けに対応した温度まで上昇させるリ
フロー過程と、リフロー過程終了後配線基板を冷却する
冷却過程とからなるので、金属製表面の酸化が低減され
て半田が金属表面に十分に行き渡り、所謂濡れ性が向上
するという効果があり、また濡れ性が向上することによ
り、半田付けと金属表面間の半田付け強度が向上するた
め信頼性が高くなり、更に酸化による半田ボールの発生
数が低減され、しかも前処理過程の後半田溶融温度近傍
の温度まで緩やかに上昇させる予熱過程により、低残渣
のクリーム半田のフラックスが予熱過程で蒸発する量を
少なくすることができ、そのためリフロー過程でのフラ
ックス作用の低下が少なくなって窒素雰囲気による半田
ボールの発生低減効果に加えて半田ボールの発生をより
少なくすることができ、そのため低残渣半田クリーム使
用によるリフロー過程終了後のフラックス残渣の低減効
果と半田ボールの発生低減とにより、洗浄を必要としな
い無洗浄化が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法に用いるリフロー炉の概略構成図で
ある。
【図2】同上でリフロー半田されるプリント配線基板の
一例の斜視図である。
【図3】同上の各過程の温度設定の説明図である。
【図4】(a)は濡れ性不良数と酸素濃度との関係説明
図である。(b)は半田ボール数と酸素濃度との関係説
明図である。
【図5】従来方法の温度設定の説明図である。
【図6】従来方法の問題点の説明図である。
【符号の説明】 前処理部 予熱部 リフロー部 1 リフロー炉 2 コンベア 3 プリント配線基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素雰囲気中のリフロー炉で、低残渣の半
    田クリームを使用するリフロー半田付け方法であって、
    半田クリームを塗布した配線基板の温度を急激に上昇さ
    せる前処理過程と、前処理過程の後半田溶融温度近傍の
    温度まで緩やかに上昇させる予熱過程と、リフロー半田
    付けに対応した温度まで上昇させるリフロー過程と、リ
    フロー過程終了後配線基板を冷却する冷却過程とから成
    ることを特徴とするリフロー半田付け方法。
JP15577593A 1993-06-25 1993-06-25 リフロー半田付け方法 Withdrawn JPH0715120A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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