JPH0797701B2 - Reflow soldering method - Google Patents

Reflow soldering method

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JPH0797701B2
JPH0797701B2 JP30074290A JP30074290A JPH0797701B2 JP H0797701 B2 JPH0797701 B2 JP H0797701B2 JP 30074290 A JP30074290 A JP 30074290A JP 30074290 A JP30074290 A JP 30074290A JP H0797701 B2 JPH0797701 B2 JP H0797701B2
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、基板上にペースト状半田を塗布した後、ペー
スト状半田上に部品を装着し、次いでリフロー炉にて部
品を基板に半田接合するリフロー半田付け方法に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reflow soldering method in which a paste-like solder is applied on a substrate, a component is mounted on the paste-like solder, and then the component is soldered to the substrate in a reflow furnace. The present invention relates to a soldering method.

従来の技術 表面実装技術を用いた電子回路基板の製造は基板上に塗
布したペースト状半田の上に表面実装用電子部品を搭載
してから、連続的に基板を搬送して、基板上のペースト
状半田を溶解して半田接合を行なうリフロー半田付け法
により行なわれる。リフロー半田付けを行なう装置は一
般に連続的に基板を搬送する機構を有するとともに、半
田材料の融点以下の温度まで加熱する予熱工程用の炉体
と半田材料の融点以上の温度まで加熱し半田材料を溶解
して部品と基板の半田接合を行なうリフロー工程用の炉
体を有する。ペースト状半田を加熱する熱源としては赤
外線か大気の熱風を用いるのが一般的である。基板は加
熱中つねに大気にさらされていることになり、基板や半
田の酸化がおこり半田ボールや半田末接合、ブリッジ等
の半田付け不良の原因となっている。さらに、半田付け
工程の後に行なわれる洗浄工程に用いられるフロン113
の使用がオゾン層を破壊するので洗浄工程をなくす必要
がある。洗浄工程をなくすためには、半田付け部の高温
高湿下での長期使用の信頼性を確保するとともにペース
ト状半田に含まれるフラックス成分の残渣を低減するこ
とが必要である。半田付け部の高温高湿下での長期使用
の信頼性を確保するためにはリフロー後のイオン性の残
渣を低減することが必要で、無洗浄でこれを実現するた
めにはペースト状半田に含まれる塩素系の活性成分を少
なくする必要がある。このような目的で製造されるよう
になった塩素系の活性成分を少なくしたペースト状半田
をRMA(Rosin Mild Activated)タイプと呼ぶ。とこ
ろが、RMAタイプのペースト状半田は活性力が低く濡れ
性があまりよくないため大気中でリフローを行なった場
合、十分な濡れ性が確保できない。そこで、加熱雰囲気
を窒素等の不活性ガス雰囲気にしたリフロー炉が使われ
るようになった。雰囲気を窒素にすることにより基板や
部品の酸化が防止され濡れ性は改善されるが、極く少量
の塩素系活性成分の残渣と共に、フラックスの固形分
(ロジン、増粘剤等)の残渣が残り、この固形分の残渣
は半田接合部の表面に絶縁層を形成するのでピンチェッ
クテストによる検査が難しくなる。又、リフロー中にフ
ラックスの溶剤分が半田から抜けきらず気泡となるので
半田内にブローホールが発生する等の問題点がある。
Conventional technology In the manufacture of electronic circuit boards using surface mounting technology, the surface mounting electronic components are mounted on the paste-like solder applied on the board, and then the board is continuously conveyed to paste on the board. It is carried out by a reflow soldering method in which molten solder is melted and soldering is performed. An apparatus for performing reflow soldering generally has a mechanism for continuously transporting a board, and a furnace body for a preheating process for heating to a temperature lower than the melting point of the solder material and a solder material heated to a temperature higher than the melting point of the solder material. It has a furnace body for a reflow process that melts and solder-joins a component to a substrate. As a heat source for heating the paste solder, infrared rays or hot air of the atmosphere is generally used. Since the substrate is always exposed to the atmosphere during heating, the substrate and the solder are oxidized and cause soldering defects such as solder balls, solder powder joints and bridges. Furthermore, CFC 113 used in the cleaning process performed after the soldering process.
It is necessary to eliminate the washing step since the use of ozone destroys the ozone layer. In order to eliminate the cleaning step, it is necessary to secure the reliability of the soldered portion for long-term use under high temperature and high humidity and reduce the residue of the flux component contained in the paste-like solder. It is necessary to reduce the ionic residue after reflow in order to ensure the reliability of long-term use of the soldered part under high temperature and high humidity. To achieve this without cleaning, paste solder should be used. It is necessary to reduce the content of chlorine-based active ingredients. The paste-like solder containing less chlorine-based active components that has been manufactured for this purpose is called RMA (Rosin Mild Activated) type. However, since the RMA type paste-like solder has low activity and poor wettability, sufficient wettability cannot be secured when reflowing in the air. Therefore, a reflow furnace has been used in which the heating atmosphere is an atmosphere of an inert gas such as nitrogen. By changing the atmosphere to nitrogen, the oxidation of the substrate and parts is prevented and the wettability is improved. The remaining solid content forms an insulating layer on the surface of the solder joint, so that the inspection by the pin check test becomes difficult. Further, during reflow, the solvent component of the flux is not completely removed from the solder to form bubbles, which causes a problem that blow holes are generated in the solder.

発明が解決しようとする課題 上記のように窒素雰囲気でリフローを行なう場合、基板
や部品の酸化が防止されるので、RMAタイプの活性度の
低いペースト状半田を使用しても、半田の濡れ性が改善
されるが、フラックス残渣が残り、半田接合部の長期信
頼性に悪影響があることやピンチェックテストが難くな
るという問題点があり、又、半田内にブローホールが発
生するという問題点がある。本発明はこれらの問題点を
解決することを目的としている。
Problems to be Solved by the Invention When performing reflow in a nitrogen atmosphere as described above, oxidation of the substrate and parts is prevented, so even if RMA type low activity paste solder is used, solder wettability However, there is a problem that flux residue remains, the long-term reliability of the solder joint is adversely affected, and the pin check test becomes difficult, and a blow hole occurs in the solder. is there. The present invention aims to solve these problems.

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、基板上にペースト状
半田を塗布する工程、基板のペースト状半田上に部品を
装着する工程、リフロー炉において熱を与えて部品を基
板に半田付けする工程を順次実行するリフロー半田付け
方法において、リフロー炉から取出された基板を後処理
装置の真空室に搬入し、この真空室を高温状態に保ち、
真空吸引することを特徴とする。
Means for Solving the Problems The present invention, in order to achieve the above object, a step of applying a paste-like solder on a substrate, a step of mounting a component on the paste-like solder of a substrate, a component is provided by applying heat in a reflow furnace. In the reflow soldering method of sequentially performing the step of soldering to the substrate, the substrate taken out of the reflow furnace is carried into the vacuum chamber of the post-treatment device, and the vacuum chamber is kept at a high temperature,
It is characterized by vacuum suction.

前記真空室を100〜240℃で、かつ10-3〜10-1torrの真空
度に設定することが好ましい。
It is preferable to set the vacuum chamber to a temperature of 100 to 240 ° C. and a vacuum degree of 10 −3 to 10 −1 torr.

作用 リフロー炉から後処理装置の真空室に搬入された基板状
の半田は、溶融状態又は半溶融状態にあり、フラックス
残渣が表面に残っていると共に、内部に気泡が閉じ込め
られている。後処理装置の真空室においては、半田を溶
融状態又は半溶融状態に維持できる温度に保たれてお
り、フラックス成分は液相あるいは気相状態にあり非常
に気化しやすい状態であるので、真空吸引することによ
りフラックス残渣を外部に吸引除去できる。前記ブロー
ホールも溶融半田より取出し外部に吸引除去することが
できる。従って、後処理装置の真空室における加熱状態
での真空吸引作業が終了した後冷却された基板には、そ
の半田部分にフラックス残渣がほとんど残らず、又ブロ
ーホールが形成されなくなる。
The substrate-shaped solder carried into the vacuum chamber of the post-treatment apparatus from the reflow furnace is in a molten state or a semi-molten state, the flux residue remains on the surface, and the bubbles are trapped inside. In the vacuum chamber of the post-treatment device, the solder is maintained at a temperature that can maintain it in a molten or semi-molten state, and the flux components are in the liquid phase or vapor phase, which is very easy to vaporize. By doing so, the flux residue can be removed by suction to the outside. The blow hole can also be taken out from the molten solder and sucked and removed to the outside. Therefore, after the vacuum suction work in the vacuum chamber of the post-processing apparatus in the heated state is completed, the substrate cooled after the solder has almost no flux residue on the solder portion and no blow hole is formed.

前記真空室の温度は、フラックス成分が溶解、気化する
状態にある100〜240℃の温度、半田中のブローホール除
去が可能である180〜240℃の温度、すなわち100〜240℃
に設定するとよい。両方の効果を出すためには180〜240
℃に設定する必要があるが、フラックス残渣の除去効果
を主張とする場合は100〜180℃でよい。100℃より温度
が低ければフラックスが固体のままであり真空下でも除
去することができず、240℃より温度が高ければ基板や
部品が熱損傷を受けるので好ましくない。又真空室の真
空度は10-2torr前後が最適であり、10-1torrより大気圧
側にあるとフラックス残渣等の除去効果が不十分とな
り、10-3torrより真空側にあると溶融した半田が飛散す
るようになり、半田も吸引除去されることになって不適
当である。
The temperature of the vacuum chamber, the flux component is dissolved, the temperature of 100 ~ 240 ℃ in the state of vaporization, the temperature of 180 ~ 240 ℃ is possible blowhole removal in the solder, i.e. 100 ~ 240 ℃
Set to. 180-240 for both effects
Although it is necessary to set the temperature to 100 ° C, 100 to 180 ° C may be used when the effect of removing flux residue is claimed. If the temperature is lower than 100 ° C, the flux remains solid and cannot be removed even under vacuum. If the temperature is higher than 240 ° C, the substrate and components are thermally damaged, which is not preferable. The optimum vacuum degree in the vacuum chamber is around 10 -2 torr.If it is on the atmospheric pressure side of 10 -1 torr, the effect of removing flux residue and the like will be insufficient, and if it is on the vacuum side of 10 -3 torr, it will melt. The solder is scattered and the solder is also sucked and removed, which is inappropriate.

実施例 本発明の一実施例について以下に図面を参照しながら説
明する。第1図は本発明の一実施例を示す工程図であ
る。Aは基板上にペースト状半田を塗布する工程を示
し、この工程は一般にスクリーン印刷法を用いて行なわ
れる。Bは基板のペースト状半田上に部品を装着する工
程を示し、この工程は一般に自動部品装着機を用いて行
なわれる。Cはリフロー炉において熱を与えて部品を基
板に半田付けする工程を示し、「従来の技術」において
説明したように、一般には予熱工程とリフロー工程の2
段階の工程を含んでいる。しかし単独のリフロー工程の
みで半田付けする場合もある。又不活性ガスの雰囲気中
で行なうこともあるが、大気の雰囲気中で行なわれるこ
とが一般である。リフロー炉で半田が加熱溶融された状
態のままで、リフロー炉から取出して速やかに後処理工
程に導入することが好ましいが、一度冷却して半田が凝
固してから、後処理工程に導入することも可能である。
Dは後処理工程を示し、この後処理工程において、リフ
ロー炉から取出された基板を後処理装置に搬入される。
この後処理装置の真空室は100〜240℃の高温状態に保た
れ、その内部が真空吸引されるようになっている。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process drawing showing an embodiment of the present invention. Reference symbol A denotes a step of applying paste-like solder on a substrate, and this step is generally carried out using a screen printing method. B shows a step of mounting a component on the paste-like solder of the substrate, and this step is generally performed using an automatic component mounting machine. C indicates a process of applying heat in the reflow furnace to solder the component to the substrate, and as described in "Prior Art", generally, a preheating process and a reflow process are performed.
Includes a staged process. However, soldering may be performed only by a single reflow process. Although it may be performed in an atmosphere of an inert gas, it is generally performed in an atmosphere of air. It is preferable to remove the solder from the reflow furnace and immediately introduce it to the post-treatment process while the solder is still heated and melted in the reflow oven, but to introduce it to the post-treatment process after cooling once and the solder solidifies. Is also possible.
D indicates a post-treatment process, and in this post-treatment process, the substrate taken out from the reflow furnace is carried into the post-treatment device.
The vacuum chamber of this post-treatment device is kept at a high temperature of 100 to 240 ° C., and the inside thereof is vacuumed.

第2図は前記リフロー炉1と前記後処理装置11を示して
いる。リフロー炉1内にはヒータ2が設けられていて、
基板4を加熱する。リフロー炉1内の温度は220〜240℃
に保たれ、リフロー炉1内の基板4上の半田(融点は18
0〜185℃)を溶融させる。
FIG. 2 shows the reflow furnace 1 and the aftertreatment device 11. A heater 2 is provided in the reflow furnace 1,
The substrate 4 is heated. The temperature inside the reflow furnace 1 is 220-240 ℃
Held on the substrate 4 in the reflow furnace 1 (melting point is 18
0-185 ° C) is melted.

後処理装置11は前段階室4、真空室5、後段階室6を備
えており、夫々は真空ポンプ7に接続されて、真空吸引
される。又前段階室4、及び真空室5はヒータ8、9を
備えている。リフロー炉1から取出された基板4は、速
やかに(例えば10秒以内)前段階室4に搬入され、搬送
コンベヤ3によって、前段階室4、真空室5、後段階室
6に順次間欠的に送られた後、外部に取出される。12、
13、14、15は各室4、5、6の真空度を維持するような
気密構造を有するシャッターである。
The post-processing device 11 includes a pre-stage chamber 4, a vacuum chamber 5, and a post-stage chamber 6, each of which is connected to a vacuum pump 7 and is vacuum-sucked. The pre-stage chamber 4 and the vacuum chamber 5 are provided with heaters 8 and 9. The substrate 4 taken out from the reflow furnace 1 is rapidly carried into the pre-stage chamber 4 (for example, within 10 seconds), and is intermittently sequentially transferred to the pre-stage chamber 4, the vacuum chamber 5, and the post-stage chamber 6 by the transfer conveyor 3. After being sent, it is taken out. 12,
Reference numerals 13, 14, 15 are shutters having an airtight structure for maintaining the degree of vacuum in each chamber 4, 5, 6.

前段階室4は真空ポンプ7によって1〜100torrの真空
度になるように真空吸引されている。シャッター12が開
放され、基板4を受入れるときは、100torr前後にな
り、シャッター12が閉じられたときは1torr前後に真空
度が上がるように構成されている。又前段階室4はヒー
タ8によって160〜170℃になるよう加熱されている。
The pre-stage chamber 4 is vacuum-sucked by a vacuum pump 7 so as to have a vacuum degree of 1 to 100 torr. When the shutter 12 is opened and the substrate 4 is received, the vacuum degree is about 100 torr, and when the shutter 12 is closed, the vacuum degree is increased to about 1 torr. The front-stage chamber 4 is heated by the heater 8 to 160 to 170 ° C.

真空室5は真空ポンプ7によって10-2torr前後の真空度
になるよう真空吸引され、その真空吸引通路途中にはフ
ィルタ10が配されている。又真空室5はヒータ9によっ
て160〜170℃になるよう加熱されている。シャッター13
が開放され前段階室4から基板4を受け入れるとき、前
段階室4は1torr前後の真空度となている。又シャッタ
ー14が開放され基板4を後段階室6に搬出するときも、
同様に後段階室6は1torr前後の真空度となっている。
The vacuum chamber 5 is vacuum-sucked by a vacuum pump 7 to a vacuum degree of about 10 -2 torr, and a filter 10 is arranged in the vacuum suction passage. The vacuum chamber 5 is heated by the heater 9 so as to reach 160 to 170 ° C. Shutter 13
When the substrate 4 is opened and the substrate 4 is received from the pre-stage chamber 4, the pre-stage chamber 4 has a vacuum degree of about 1 torr. Also, when the shutter 14 is opened and the substrate 4 is carried out to the rear stage chamber 6,
Similarly, the rear chamber 6 has a vacuum degree of about 1 torr.

真空室5における加熱と真空吸引とによって、溶融状態
又は半溶融状態にある半田からフラックス残渣及び内部
気泡(ブローホール)を吸引除去することがきる。フラ
ックス残渣等はフィルタ10によって捕獲されるので、真
空ポンプ7の機能劣化を防ぐことがきる。
By heating and vacuum suction in the vacuum chamber 5, the flux residue and internal bubbles (blowholes) can be sucked and removed from the solder in the molten state or the semi-molten state. Since the flux residue and the like are captured by the filter 10, the functional deterioration of the vacuum pump 7 can be prevented.

後段階室6は真空ポンプ7によって1〜100torrの真空
度になるように真空吸引されている。シャッター15が開
放され、基板4を外部に搬出するときは、100torr前後
になり、シャッター15が閉じられたときは1torr前後に
真空度が上がるように構成されている。この後段階室6
は常温であって、真空室5から後段階室6に送られてき
た基板4はここで自然冷却され、半田も凝固して部品の
基板上への半田接合が行なわれる。
The rear chamber 6 is vacuum-sucked by a vacuum pump 7 so that the degree of vacuum is 1 to 100 torr. When the shutter 15 is opened and the substrate 4 is carried out to the outside, the vacuum degree is about 100 torr, and when the shutter 15 is closed, the vacuum degree is increased to about 1 torr. After this room 6
Is at room temperature, and the substrate 4 sent from the vacuum chamber 5 to the post-stage chamber 6 is naturally cooled here, and the solder is also solidified so that the components are soldered onto the substrate.

発明の効果 本発明によれば、フラックス残渣を除去し、ブローホー
ルの発生を防いで、部品を基板上にリフロー半田付けす
ることができるので、フロン等による洗浄工程を省略で
き、かつ製品の信頼性向上を図ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, flux residues can be removed, blowholes can be prevented from occurring, and components can be reflow-soldered on a substrate. It is possible to improve the property.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例における工程を説明する工程
図、第2図はリフロー装置と後処理装置を示す概略図で
ある。 1……リフロー炉 5……真空室 7……真空ポンプ 9……ヒータ 11……後処理装置
FIG. 1 is a process diagram illustrating a process in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a reflow device and a post-processing device. 1 ... Reflow furnace 5 ... Vacuum chamber 7 ... Vacuum pump 9 ... Heater 11 ... Post-processing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−137393(JP,A) 特開 平3−207573(JP,A) 特公 昭50−19173(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-137393 (JP, A) JP-A-3-207573 (JP, A) JP-B-50-19173 (JP, B2)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上にペースト状半田を塗布する工程、
基板のペースト状半田上に部品を装着する工程、リフロ
ー炉において熱を与えて部品を基板に半田付けする工程
を順次実行するリフロー半田付け方法において、リフロ
ー炉から取出された基板を後処理装置の真空室に搬入
し、この真空室を高温状態に保ち、真空吸引することを
特徴とするリフロー半田付け方法。
1. A step of applying paste-like solder on a substrate,
In a reflow soldering method that sequentially executes a step of mounting a component on a paste-like solder of a board and a step of applying heat in a reflow furnace to solder a component to the board, a board taken out from the reflow furnace is processed by a post-processing apparatus. A reflow soldering method characterized by carrying in a vacuum chamber, keeping the vacuum chamber at a high temperature, and vacuum suction.
【請求項2】真空室を100〜240℃で、かつ10-3〜10-1to
rrの真空度とすることを特徴とする請求項1記載のリフ
ロー半田付け方法。
2. A vacuum chamber at 100 to 240 ° C. and 10 −3 to 10 −1 to
The reflow soldering method according to claim 1, wherein the vacuum degree is rr.
JP30074290A 1990-11-05 1990-11-05 Reflow soldering method Expired - Lifetime JPH0797701B2 (en)

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