JPS59212165A - 気相ハンダ付けの改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相・・ンダ付は又は「凝縮り７０−ハンダ伺
け（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ｒｅ−ｆｌｏｗ　ｓｏ
１４ｅｒｉｎｇ　）　ｊとして知られる技術に関する。

このような技術においては、少くとも１種のハンダ付け
すゝき構成要素を蒸気浴中（ｔこ浸で！↓しＣ）・ンダ
を融解流動させ、次いで該要素を蒸気浴から引き上げる
。この技術の特に周知の尾、川の一つにおいてプリフォ
ーム（ｐ　ｒ　ｅ　−ｆ　ｏ　ｒ　ｍ　）　（１，）よ
う／：ｃ、−”ンダ付げ物品をｉｆ！ｌ口込んだ１ｆｆ
、子要素か配線板に関して所望の位置に組み立てられ、
次いＣ該組立ｆｌ１品が蒸気の浴に浸漬され、該蒸気の
成縮潜熱によりハンダが融解流動し、このようにし−Ｃ
該描成装素が配線板に固着される。その代りに、又はそ
れに加えて、該ノ・ンダ付けＸｉ−べき構成要素が配線
板自体であることもある。

ウェスタン　エレクトリンク社により開発されたこの技
術を記載した刊行物か多斂存在゛１ろ。″づなわち該技
術は、［ジャーナル　チン　アンドインン　ユーセズＪ
、第１３０号（１９８１年）第１〜６負において、また
「エレクトロニックプロダクションＪ１９８０年６月号
、第２１〜２７頁においても記載されている。

しかしながら、この技術に結ひつ＜　ｌｊｊ題の一つは
蒸気浴の生成用の適当な祠科を迅択−３る１１」１題で
ある。理想的な材料としては、望ましくは次の性質を有
すべきである： ａ、適当な沸点範囲、すなわちハンダを融解するのに十
分な沸点範囲であること、 ｂ、金属類、ガラス、セラミックス及び局分子材料など
の存在下に気相中において、化学的に不活性であること
、 Ｃ０取扱いが安全であり、しかも金属類、ガラス、セラ
ミックス及び尚分子材料ならびに水分の存在下における
蒸発／凝縮サイクル中に鼻性物質又は腐食性物質を生成
し易くないこと、 ｄ、凝縮により回収し得ること、 ｅ、難燃性であること、 ｆ、容器中において重質層を形成する高気体密１糺を翁
するものであること、 ｇ、＊れた誘電性、 ｈ、蒸発後に残留物を残さないこと、 １、室温以下にオ６いて融解すること。

これに関連して釉々の流体の使用について、上記二つの
引用文献が記載をしている。しかじなカーら、該先行技
術の流体は上ム己の基架の−Ｊ−＜　Ｃを幽足させるも
のではなし・。最大の未解決の問題（土気相ハンダ付は
技術に：ｉ６いて使用さオシろ蒸発／凝縮サイクルの過
程中におけろ（１）ペルフルオロイソブチレン（ｐｆｉ
ｂ　）及び（Ｉｆ）例えばンツ化水素０）ような酸性生
成物が形成されることでおる。これらσ）問題は上記に
引用しブこ２番目の文献（ｆｃ−記載れ一〇いる。ペル
フルオロインブチレンは＋’＋ｊＪＩＡｔに毒性である
（８時間労働Ｈに対する時間亜み伺き平均酒客濃度−０
，０１ｐｐｍ　）。

本発明者らは今回、プロセス中に包含される実質的伝熱
蒸気が主としてペルフルオロテトラデカヒドロフェナン
トレン（Ｃ１４１’２４）−）：り成るならば特に効果
的でしかも安全な気相・・ンダイ；］げ技術を案出する
ことができるということを見出した。

本発明は、ハンダ付けＪ″−′ζき構成虞素を蒸気浴中
に浸漬してハンダを融解し、次いで該要素を蒸気浴から
引き上げ、この場合該魚気浴か主としてペルフルオロテ
トラデカヒドロフェナントレン（Ｃ１４Ｆ２４）から成
るものであるハンダ付は方法を提供１′る。

２００°Ｃ以下の融点を有するハンダを担持した＋！＋
１成狭素を使用ラーることか好ましい。使用するハンダ
は６０／４０のスズ／鉛ハンダでよい。

ハンダ化けすべき構成要素が、蒸気浴の熱により融解し
た場合に流動することのできるハンダを被覆又は担持し
た任意の構成要素でよいということが評価されるであろ
う。さきに示したように、上り己のような構成要素は例
えばプリント配線板又は１神もしくはそれ以上の、配線
板に応用すべきプリフォーム類ようなハンダ有り一単品
類であることかできる。このような構成要素類（すなわ
ち配勝板及びプリフォーム類）は通常には本発明方法に
より、すなわち同一蒸気浴中において一緒に処理される
けれど、それにも拘らず該構成要素類を蒸気浴中におい
て別個に処理し、次いで一緒に結ａさぜろことができる
と予想される。

ベルフルメロテトラデカヒドロフェナントレンの製造及
び物理的性）ｉは化学文献〔例えば米国特許第２．４５
９，７８０号ψ」細４４＆Ｕ’テトラヘドロン、１９（
１２）１８９３〜１９０１　（１９６３）案照〕におい
て詳細に記載され−Ｃいる。該物質の沸点及びその他の
関係のある物理的性質を下記のように総括することかで
きる： 分子量　　　　　　　　　　　６２４ 密度、ｋｇ／ｌｃ液体）　　　　　　　　２．［Ｊ　３
蒸気密度（１／ｌ）　　　　　　　　２４．８　（ｓＴ
ｐ　）沸点、℃　　　　　　　　　　２１５ 流動点（代表的）、°Ｃ約２０ 電気抵抗（最小値）１０　　オーム・ｃｍ絶縁耐力（最
小値）１３ｋｖ／ｍｍ 今回、ハンダ合金及び１シロ分子イ２料のイＪ、在Ｆに
おける蒸発／濃縮ザイクル禾列１こお（・て、ペルフル
オロテトラデカヒドロフェナントレンからのペルフルオ
ロイソブチレンの生Ｊ、ＭばＩ）ｊ（：ｉｉｉ：分’ｉ
ｌ’　Ｍｌ’　Ｉｃ　接続したエレクトロン　キャブ′
ナユア÷天田器な備えたガスクロマトグラフィー（４矢
出１’ｊＪ　ｂ’ｉ、１ｏ　１．０分の１重量部）を使
用して検出不能である二とか実、１挾的に測定された。

これに対し、同一の分ｐｒｉ！、　／検出技術を使用し
て公知の気相ノ・ンダ付は流体〔市場的にフルオリナー
ト（Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ　、登録商標）＋ｒｃ　７　
Ｑとして知られるベルフルオル化第三アミン〕について
は０．１　ｐｐｍ以上のｐｆｉｂが認められた〔ソルビ
＝　（Ｔｕｒｂｉｎｉ　）及びデド（Ｚａｄｏ　）のエ
レクトロニック　プロダクション（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　）、１９８０’年６月号、第
２１〜２７頁参照〕。

このペルフルオロテトラデカヒドロフェナントレンは２
００°Ｃ以下において融解する／％ンダと共に使用する
のに適している二本発明方法に使用することのできる代
表的なノ・ンダ組成を下記に示す一８ｎ　　　　ｐｂ　
　　　ｓｂ　　　Ａｇ　　　　Ｃｄ６２　　　３５．７
　２．０　０．ろ　　　　　　　　　　　　１７９６０
　　４０　　　　　　　　　　　　　１８３〜１８８５
１．２　３０．６　　　　　　１８．２　　　　１４５
下記の非限定的な実施例を参照して本発明を更に説明す
る。実施例において： 実施例１は本発明方法における（ａ）〜（θ）の五つの
場合において気相ノーンダイ４けυ１し体とし−〔１史
１１１　Ｌ　１こときのベル７ルオロテトラデカヒド レンの使用について記載１−ろ。

実施例２は先行技術の流体（フルメー１ノブーー１・１
・Ｃ７０）と比較して本発明方法に１６（・て使ＪＩＪ
−ｊべき流体〔実施例においてはフルチック（　Ｉｉ’
ｌｕｔｅｃ　、登録商標）ｐｐｌｌとして示されろ〕に
文ｊする、Ｍｌ。

体蒸気のｐｆ１ｂ含址ヲ測定するために使用′１−る分
析手順を記載する。

実施例６は先行技術の流体（）／Ｌ．　Ｊ−　ＩＪツブ
−１・Ｉ・°（７０）と比較して本発明方法に使用１べ
き流体σつ相対的熱安定性を例証する。

実施例１ フルチックＰＰ　１　１　（ペルフルオロテトラデカヒ
ドロフェナントレン）１０〜’ｆノ・イブリッドテクノ
ロジー社（　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｔｅｃｈｎｏ〕ｏｇｙ　Ｃ
ｏｍｐａｎｙ　）製「フェース（　Ｐｈａｓｅ　）　４
　Ｊ気相ノ・ンダト」けタンクに注入した。該散体を加
熱７す１とつさせ一Ｃ然シ（層を確立させた（入力電力
３．５　ｋｗにお（・て約２０分後）。次いでトリクロ
ロトリフルメーロエタン糸り１０ｍｌｙ；ｒ：該タンク
に注入してフルチックｐｐ　１　１蒸気上に第二の蒸気
帯域を形成した。

この段階においてヒーター制御を「低」に設定した。次
いで下記の試験を行った： （ａ）７４個のコネクタをスズー鉛の通しめつき（　ｔ
ｈｒｏｕｇｈ　−　ｐｌａｔｅ　）　した基板に挿入し
、６０／４０のＳｎ　／　Ｐｂハンダ環ラフ０リフオー
ム取りつけた。該コネクタの２６個は金めつきし、残り
はスズー鉛めっきした。該組立部品をフルチックｐｐ１
１＃．気中に全滞留時間２０秒、次いで第二の蒸気帯域
中に１分間の滞留時間にわたって沈めた。該組立部品を
取り出して検査し、目視検査によりすべての結合部が十
分にハンダ付けされていることが認められた。

（ｂ）　　金めつさコネクタ２８個及びスズー鉛めつき
コイ・フタ５６個を使用して上記の試験をくり返した。

すべての結合部が十分にハンダ付けされていることが認
められた。

（Ｃ）　・・ンダペースト（スズー鉛、６　０／４　０
　）＄．復したコネクタのそれぞれ１８個を有する２個
のチップキャリアを、セラミツクツ、（板上の対応する
スズー鉛（６０／４［］）被イ友しブーパッド上に置い
た。該組立Ｒ１へ品欠フルう”ツクｐｐ　１　１蒸気帯
域中に２０秒間、次（・で第二の蒸気帯域中に１分間の
ｆ＋ｉｋ　１１時間にわたって沈めた。すべての結合部
が十分に）・ンダイ（１けされていることが認められた
。

（ｄ）水平方向のセラミック基板の両１１１１にチップ
キャリアを配置し、下方のチップを表向張力により適所
に固定した点を除℃・て、上記σ）試験をくり返した。

目視検査により、づーベてσ）結合部が十分にノ・ンダ
付けされていることが認められた。

（ｅ）　　スズー鉛ノ・ンダ（６０／４０）被覆した１
５ｃｍ×１０ｃｍのプリント配勝板を塙酸で清浄化し、
蒸留水で洗浄し、次いで吸収紙により乾燥した。次いで
該配勝板乞フルチックＰＰ１１蒸気帯域中に６０＄間、
次いで第一二の蒸気帯域中に１分間の滞留時間にわたっ
て沈めた。該スズー鉛の十分なりフローが行われた。

すなわちハンダが配線板全体にわたって流れた。

実施例２ 蒸発タンクを気相・・ンダ付は流体により投込電熱器の
水準面上約１インチ（２，Ｅｌｍ）の深さまで満たした
。銅製冷却コイルを、液面上約３インチ（７，６ｃｍ　
）となるように取りつけ、次いで水を流した。電熱器を
全容量で通電して起動し、次いで−たん沸とうが始まる
と約半分の電力に戻した。

蒸気層が冷却コイル水準面において形成され池４時間の
時間全体にわたり、半時間間隔ケもって、蒸気層の６イ
ンチ（７゜６ｃｍ）上方の水準面において糸の試料採取
を行った。

ｐｆ　ｌ　ｂ　（ペルフルオロイソブチレン）について
の試料の分析を、エレクトロン　キャプテユア検出器を
有するガスクロマトグラフ及び５　ｃｃの試料体数用ル
ープを備えたガス試料弁を使用して行った。１２ノイ一
ト×１／８インチ（３６６ｘ　Ｏ，３ｃＩｎ）のカーボ
ワックス（Ｃａｒｂｏｗａｘ　）　４００　／　ｒｌラ
シル（Ｐｏｒａｓｉｌ　）　Ｃ，１００〜１２０メツシ
ユのカラムを使用した。分析手順は当初のカラム渦ｒＥ
１：　１ｃ６０°Ｃにおいて１０分間保ち、次いで２０
”／分の速度において１４Ｄ’Ｃの最１’？ｊＬＭ度ま
でに渦用−火プログラム化した。すべての尚佛点物がカ
ラ１かう溶離し検出器が清浄化する土で該最菌渦度を維
持した（　１　”／２〜２時間）。検出器ＷＡノ及をろ
２５℃に保った。更にｇｌｃ　（気液クロマトグラフィ
ー）カラムを質量分析器に結合させた。これによりペル
フルオロイソブチレンに対１−ろ感度が増太し、ｐｆｉ
ｂ　０．０００１　Ｍ量ｐｐｍの検出限界牙でＦつだ。

上述の試験タンクにお（・て沸とうフルデックＩ’Ｐ１
１’＆使用して、ペルフルオロイソブチレンは検出する
ことができなかった。

Ｌ、Ｊ、ツルビ＝　（Ｔｕｒ’ｏｉｎｉ　）及び鳳Ｍ、
−ｒド（７，ａｄｏ）（エレクトロ二ンクフロタクショ
ン、１９８（，１年６月号、第２１〜２７頁）はペルフ
ルオロ化第三アミンのフルオリナートＦＣ７（３を満た
した同様の系を使用して、蒸気中における自慈水準のｐ
ｆｉｂ　（例えば一つの試料においてＪＪ　ｆ　ｉ　ｂ
の０．１４ｐｐｍ　Ｎ第二の試料におＬ−てｐｆｉｂの
１　ｐｐｍ以上）を認めた。

実施例６ フルチックｐｐ　１１　（ペルフルオロテトラデカヒド
ロフェナントレン）トフルオｙ　す−）　ＦＣ７０とを
下記の方法により比較した： 該２釉の別個の液体（各２００ゴ）をガラス装置中にお
いて還流下に銅充てん物（１ｇｍ　）の存在のもとに加
熱した。試料を２時間、８時間及び１６時間の間隔にお
いて採取し、反応性７ツ化物（Ｆｌとして示す）及び酸
性度（ＨＦ　）含量について比較した。結果を下記に示
す： 実際の情況をより一層厳密にゾコーミレート−（ろため
に、フルチックｐｐ　１１とフルオリナ−１・）パ（７
０とを実験室的気相）・ンダＡＩＸｊけタンクにおいて
比較した。この単位装置においては液体を金属製加熱要
素と直接に接触させ、次いで蒸気を水冷式銅コイルによ
り凝縮させた。

各液体を還流下に４時間にわたり別１／１ｉに加熱し、
次いで酸性度及び反応性ソツ化物置度を６＋ｌｌ定した
。

結果を下記に示す： 気相ハンダ伺けに使用した」ニ、台、フルチックＰＩ’
１１は７ルオリｔ　−１−Ｉｒｃ　７　［Ｊ　、Ｊ：　
’）　（）　（ｑ’；ＱＪ＋：、８．にＩＪ一層安定で
ある。

代理人　浅　村　　　皓 第１頁の続き ０発　明　者　ポール・レズリー・コニイギリス国バー
ミンガム・ノー スフイールド・メドウ・プルツ ク・ロード１７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１ハンダ付げすべき構成要素を蒸気浴中に浸漬し−
   〔ハンダを溶解させ、次いで該構成要素を蒸気浴から引
   き上げ、この場合該蒸気浴を主としてペルフルオロテト
   ラデカヒドロフェナントレン（Ｃｌ４Ｆ２４　）から構
   成することを特徴とするハンダ付は方法。 （２＋２００℃以下の融点を有するハンダを担持する構
   成要素を使用する特許請求の範囲第（１）項記載の方法
   。 （３）　　使用するハンダが６０／４０のスズ／鉛ハン
   ダである特許請求の範囲第（２）項記載の方法。