(57)【要約】【課題】Ｓｎを含むはんだによって部品がはんだ付けされた基板における当該はんだのフラックスを、洗浄、除去するにあたって、特別な洗浄液を用いることなく、Ｓｎ塩の洗浄液への蓄積、および、基板への再付着を抑制する。【解決手段】Ｓｎを含むはんだ３０によって部品２０、２１がはんだ付けされた基板１０における当該はんだのフラックス３１を、洗浄液Ｌによって洗浄して除去する洗浄装置であって、洗浄液Ｌを収納するとともに洗浄液Ｌに基板１０が浸漬されるようになっている洗浄槽１００と、洗浄液Ｌ中の異物を濾過して除去するフィルタ１０１と、を備え、洗浄液Ｌを、フィルタ１０１で濾過して洗浄槽１００にて再利用するようにしており、フィルタ１０１の表面は、Ｐｂガラス１０１ｃによりコーティングされている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎを含むはんだ（３０）によって部品（２０、２１）がはんだ付けされた基板（１０）における当該はんだのフラックス（３１）を、洗浄液（Ｌ）によって洗浄して除去する洗浄装置であって、
前記洗浄液を収納するとともに前記洗浄液に前記基板が浸漬されるようになっている洗浄槽（１００）と、
前記洗浄液中の異物を濾過して除去するフィルタ（１０１）と、を備え、
前記洗浄液を、前記フィルタで濾過して前記洗浄槽にて再利用するようにしており、
前記フィルタの表面は、Ｐｂガラス（１０１ｃ）によりコーティングされていることを特徴とするはんだ洗浄装置。
【請求項２】
前記はんだはＰｂフリーはんだであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ洗浄装置。
【請求項３】
Ｓｎを含むはんだ（３０）によって部品（２０、２１）がはんだ付けされた基板（１０）における当該はんだのフラックス（３１）を、洗浄液（Ｌ）によって洗浄して除去する洗浄方法であって、
前記洗浄液に前記基板を接触させて前記フラックスの洗浄を行う洗浄工程を備え、
前記洗浄工程では、前記洗浄液をフィルタ（１０１）に通すことにより、前記洗浄液中の異物を濾過して除去し、前記洗浄液を前記洗浄工程にて再利用するようにし、
前記フィルタとして、表面がＰｂガラス（１０１ｃ）によりコーティングされているものを用いることを特徴とするはんだ洗浄方法。
【請求項４】
前記はんだとして、Ｐｂフリーはんだを用いることを特徴とする請求項３に記載のはんだ洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｎを含むはんだによって部品がはんだ付けされた基板における当該はんだのフラックスを、洗浄液によって洗浄して除去するはんだ洗浄装置、および、そのようなはんだ洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のはんだ洗浄方法では、Ｓｎを含むはんだを介して基板に部品を搭載し、これをはんだリフローすることによってはんだ付けした後、当該基板を洗浄液に浸漬させて接触させる。それにより、基板上にて、はんだよりはみ出したフラックスを、洗浄し除去するようにしている。
【０００３】
ここで、はんだリフロー後には、はんだ中のＳｎ成分とフラックス中の有機酸等の酸成分とが反応して形成されたＳｎ塩が、当該はみ出したフラックス中に存在する。そのため、洗浄液にはＳｎ塩が蓄積されていき、このＳｎ塩が基板に再付着し、電気特性の不良等を引き起こしてしまう。通常は、洗浄液を頻繁に交換する方法を採用しているが、それによる手間やコストがかかってしまう。
【０００４】
このような問題に対して、従来では、洗浄液にＳｎ塩を溶解して除去する添加剤（キレート剤）を含有させることで、洗浄液中のＳｎ塩を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０２４１４１号パンフレット（再公表特許ＷＯ２０１０／０２４１４１号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の方法では、添加剤を含有する特別な洗浄液を用いており、当該洗浄液中の添加剤濃度の管理が困難である。また、洗浄後は、基板を洗浄液から取り出して純水に浸漬してリンスを行うが、この純水でリンスするときに、基板に付着した洗浄液が純水に入り込む。そのため、当該リンス工程において、洗浄液が純水で薄められ添加剤濃度が低下して、Ｓｎ塩が再析出し、基板に付着するという問題が生じる。
【０００７】
ここで、洗浄液をフィルタに通して、洗浄液中のＳｎ塩を濾過して除去し、再利用することも考えられる。しかし、Ｓｎ塩のサイズは微細であり、そのためにはフィルタの開口径も微細にする必要があり、フィルタの開口径が小さくなりすぎて、フィルタを通る洗浄液の流速が確保できず、却って、洗浄能力が不十分なものとなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、Ｓｎを含むはんだによって部品がはんだ付けされた基板における当該はんだのフラックスを、洗浄、除去するにあたって、特別な洗浄液を用いることなく、Ｓｎ塩の洗浄液への蓄積、および、基板への再付着を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意検討の結果、Ｓｎ塩がＰｂガラスに吸着しやすいことを見出した。本発明は、このことに着目してなされたものである。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の発明では、Ｓｎを含むはんだ（３０）によって部品（２０、２１）がはんだ付けされた基板（１０）における当該はんだのフラックス（３１）を、洗浄液（Ｌ）によって洗浄して除去する洗浄装置であって、
洗浄液を収納するとともに洗浄液に基板が浸漬されるようになっている洗浄槽（１００）と、洗浄液中の異物を濾過して除去するフィルタ（１０１）と、を備え、洗浄液を、フィルタで濾過して洗浄槽にて再利用するようにしており、フィルタの表面は、Ｐｂガラス（１０１ｃ）によりコーティングされていることを特徴とする。
【００１１】
それによれば、フラックス洗浄により洗浄液に混合されたＳｎ塩が、フィルタを通過するときフィルタ表面のＰｂガラスに付着するので、特別な洗浄液を用いることなく、Ｓｎ塩の洗浄液への蓄積、および、基板への再付着を抑制することができる。
【００１２】
ここで、請求項２に記載の発明では、請求項１のはんだ洗浄装置において、はんだはＰｂフリーはんだであることを特徴とする。
【００１３】
Ｐｂフリーはんだは、リフロー温度が高く、Ｓｎ含有量が多く、Ｓｎ塩を形成する有機酸のフラックス中の含有量が多いので、Ｓｎ塩を多量に出しやすいことから、上記請求項１のはんだ洗浄装置による効果が有効に発揮される。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、Ｓｎを含むはんだ（３０）によって部品（２０、２１）がはんだ付けされた基板（１０）における当該はんだのフラックス（３１）を、洗浄液（Ｌ）によって洗浄して除去する洗浄方法であって、
洗浄液に基板を接触させてフラックスの洗浄を行う洗浄工程を備え、洗浄工程では、洗浄液をフィルタ（１０１）に通すことにより、洗浄液中の異物を濾過して除去し、洗浄液を洗浄工程にて再利用するようにし、フィルタとして、表面がＰｂガラス（１０１ｃ）によりコーティングされているものを用いることを特徴とする。
【００１５】
それによれば、フラックス洗浄により洗浄液に混合されたＳｎ塩が、フィルタを通過するときフィルタ表面のＰｂガラスに付着するので、特別な洗浄液を用いることなく、Ｓｎ塩の洗浄液への蓄積、および、基板への再付着を抑制することができる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態にかかる電子装置の概略断面図である。
【図２】図１に示される電子装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】図２に続く製造方法におけるはんだ洗浄工程に用いるはんだ洗浄装置を示す図であり、（ａ）は全体構成を模式的に示す図、（ｂ）は（ａ）中のフィルタの概略平面図、（ｃ）は当該フィルタの詳細構成を示す図である。
【図４】一般的なはんだ洗浄工程におけるＳｎ塩の基板への付着メカニズムを示す図である。
【図５】上記実施形態におけるＳｎ塩のＰｂガラスへの選択的付着の様子を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
本発明の実施形態にかかる電子装置について、図１を参照して述べる。この電子装置は、たとえば、自動車に搭載される電子装置として適用される。
【００２０】
本実施形態の電子装置は、大きくは、基板１０と、基板１０に搭載された部品２０、２１と、基板１０と部品２０、２１との間に介在し、これら両者を接合するはんだ３０と、を備えて構成されている。
【００２１】
基板１０は、たとえばセラミック基板やプリント基板、あるいはリードフレーム等よりなる。図１では、基板１０はセラミック基板としている。部品２０、２１は、基板１０にはんだ実装されるものであればよいが、ここでは、半導体チップ２０とチップコンデンサ２１よりなる。
【００２２】
また、はんだ３０は、Ｓｎ（スズ）を含むＰｂ（鉛）フリーはんだよりなる。このＰｂフリーはんだは、Ｓｎを含むはんだ成分と、カルボン酸等の有機酸等の酸を含むフラックスとよりなるはんだペーストをリフローさせることにより形成されたものである。
【００２３】
次に、図２、図３を参照して、電子装置の製造方法について述べる。まず、図２（ａ）に示されるように、基板１０上に、上記はんだペーストとしてのはんだ３０を配置する。このはんだ３０の配置は、印刷などにより行える。そして、図２（ｂ）に示されるように、はんだ３０の上に部品２０、２１を搭載する。
【００２４】
続いて、図２（ｃ）に示されるように、加熱炉等により、はんだペースト状態のはんだ３０をリフローさせ、続いて冷却して固化させる。このとき、はんだ３０がいったん液化して、固化するが、はんだペースト中のフラックス３１が、はんだ３０の周辺に流れ出ていく。
【００２５】
そして、図２（ｃ）に示されるように、このフラックス３１中には、Ｓｎ塩３２が存在する。これは、フラックス３１中には上記したように有機酸等の酸が含有されており、この酸と、はんだ３０中のＳｎとがリフローの熱により反応して、Ｓｎ塩３２を形成することによる。Ｓｎ塩３２は、たとえばカルボン酸のＳｎ塩などである。
【００２６】
次に、この部品２０、２１がはんだ付けされた基板１０におけるフラックス３１を、洗浄する洗浄工程を行う。この洗浄工程に用いるはんだ洗浄装置は、図３（ａ）に示されるように、当該基板１０に洗浄液Ｌを接触させるための洗浄槽１００を備える。
【００２７】
この洗浄槽１００には、洗浄液Ｌが収納されるとともに洗浄液Ｌに基板１０が浸漬されるように構成されている。ここで、洗浄液Ｌとしては、グリコールエーテル系など通常のものが用いられる。また、洗浄液Ｌとしては、後述するＰｂガラス１０１ｃが溶解しないものを用いる。
【００２８】
また、はんだ洗浄装置には、洗浄液Ｌ中の異物を濾過して除去するフィルタ１０１と、洗浄液Ｌをフィルタ１０１で濾過して再利用するための手段である循環手段１０２とが備えられている。
【００２９】
ここでは、フィルタ１０１は、洗浄槽１００の外部に設けられている。そして、循環手段１０２は、洗浄槽１００の洗浄液Ｌをフィルタ１０１に通し再び洗浄槽１００に戻す循環路１０３と、この循環路１０３の流れを形成するために圧力を加えるポンプ１０４と、を備えるものである。これにより、洗浄液Ｌは、洗浄槽１００からフィルタ１０１で濾過されて再び洗浄槽１００に戻り、再利用されるようになっている。
【００３０】
ここで、フィルタ１０１は、異物を通さずに洗浄液を通す開口部１０１ａを有するものである。図２（ｂ）の例では、フィルタ１０１は、金属やセラミック等よりなる線材１０１ｂを格子状に配置した網目状の部材として構成されている。この開口部１０１ａのサイズは、洗浄液Ｌの流速を確保するために、たとえば１０μｍ以上とする。
【００３１】
そして、フィルタ１０１の表面、ここでは、線材１０１ｂの表面は、Ｐｂガラス１０１ｃによりコーティングされている。このＰｂガラス１０１ｃは、典型的なものであり、たとえばＰｂＯを含むホウ素やシリカを主成分とするガラスである。そして、Ｐｂガラス１０１ｃのコーティング方法としては、蒸着等が挙げられる。
【００３２】
本実施形態の洗浄工程では、このようなはんだ洗浄装置を用い、部品２０、２１がはんだ付けされた基板１０、すなわち、図２（ｃ）に示される基板１０を、洗浄液Ｌに接触させてフラックス３１の洗浄を行う。それにより、図２（ｃ）に示される基板１０において、フラックス３１が除去される。
【００３３】
ここで、本実施形態の洗浄工程では、洗浄液Ｌをフィルタ１０１に通すことにより、洗浄液Ｌ中の異物を濾過して除去し、洗浄液Ｌを洗浄工程にて再利用する。このとき、フラックス３１とともに洗浄液Ｌ中に混合されたＳｎ塩３２は、フィルタ１０１の表面のＰｂガラス１０１ｃに付着し、除去される。
【００３４】
この洗浄工程の後は、通常の方法と同様、洗浄槽１００から基板１０を取り出し、純水に浸漬して、洗浄液Ｌを洗い流すリンス工程を行う。こうして、図１に示される本実施形態の電子装置ができあがる。
【００３５】
ところで、本実施形態の洗浄方法によれば、フィルタ１０１として、表面がＰｂガラス１０１ｃによりコーティングされているものを用い、洗浄工程にて洗浄液Ｌ中のＳｎ塩３２をフィルタ１０１のＰｄガラス１０１ｃに付着させることで、洗浄液ＬからＳｎ塩３２を除去している。
【００３６】
そのため、本実施形態によれば、洗浄液Ｌとして、従来のような添加剤を含む特別な洗浄液を用いることなく、Ｓｎ塩３２の洗浄液Ｌへの蓄積、および、基板１０への再付着を抑制することができる。
【００３７】
ここで、従来の一般的なはんだ洗浄工程におけるＳｎ塩の基板への付着メカニズムについて、図４を参照して述べる。図４（ａ）では、上記図２（ｃ）と同様、はんだ付け直後の状態が示され、フラックス３１にはＳｎ塩３２が存在している。
【００３８】
これを洗浄液Ｌに浸漬すると、図４（ｂ）に示されるように、フラックス３１成分が洗浄液Ｌに溶解し、それに伴ってＳｎ塩３２は、フラックス３１中の界面活性剤に包含されたＳｎ塩３２ａ、あるいは凝集したＳｎ塩３２ｂとして、洗浄液Ｌ中に溶解する。
【００３９】
そして、上記リンス工程を行うが、このとき図４（ｃ）に示されるように、基板１０に付着している洗浄液Ｌが、基板１０とともに純水Ｊ中に入る。そのため、上記界面活性剤に包含されたＳｎ塩３２ａは、界面活性剤が除去されたＳｎ塩３２となり、基板１０に付着しやすくなる。
【００４０】
また、上記界面活性剤が純水Ｊで薄められることにより、Ｓｎ塩３２の凝集が促進され、より大きく凝集したＳｎ塩３２ｂとなり、これが基板１０に付着する。このように、従来では、リンス工程において、Ｓｎ塩３２の基板１０への付着が顕著であり、その付着するＳｎ塩３２のサイズも大きなものになりやすかった。
【００４１】
これに対して、本実施形態によれば、図４（ｂ）に示されるような界面活性剤で包含されたＳｎ塩３２ａおよび凝集したＳｎ塩３２ａを含め、洗浄液Ｌに溶解するＳｎ塩３２は、リンス工程の前の洗浄工程にて、フィルタ１０１によって予め除去されるようになっている。そのため、本実施形態によれば、洗浄工程およびリンス工程におけるＳｎ塩３２の基板１０への付着を、極力防止できるのである。
【００４２】
また、このＳｎ塩がＰｂガラス１０１ｃに選択的に吸着しやすいことは、図５に示されるような本発明者の検討結果による。本発明者は、Ｓｉ（シリコン）基板１上に、アルミニウム電極２とＰｂガラス１０１ｃとを平面的に分けて形成した。図５では、Ｐｂガラス１０１ｃは、逆Ｌ字状の幅を持った領域とされ、Ｐｂガラス１０１ｃを挟んで、図中の左側がアルミニウム電極２、右側がＳｉの領域である。
【００４３】
そして、このＳｉ基板１を、Ｓｎ塩３２を含む洗浄液Ｌに浸漬した。その後、Ｓｉ基板１の表面について、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）や金属顕微鏡による観察やＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）等によるＸ線元素分析を行った。
【００４４】
その結果、図５に示されるように、Ｓｎ塩３２は、アルミニウム電極２およびＳｉ基板１の表面には、ほとんど存在せず、Ｐｂガラス１０１ｃの表面に選択的に付着していることが確認された。このＳｎ塩３２のＰｂガラス１０１ｃへの選択的付着のメカニズムについては、次のように推定される。
【００４５】
ＳｎはＰｂと同族で１つ上の周期に位置し、Ｐｂガラス１０１ｃ中のＰｂと同様に三角錘、または正方錘構造をとることから、Ｐｂとの親和性が高い。また、Ｓｎ２＋はＳｎ４＋に酸化されやすいので、Ｓｎ塩３２は強い還元作用を持ち、一方、ＰｂＯは酸化作用を持っていることから、両者の酸化還元作用により、Ｐｂガラス１０１ｃへのＳｎ塩３２の吸着が生じると考えられる。
【００４６】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、フィルタ１０１は網目状の部材であったが、洗浄液Ｌの異物を濾過する細孔等を有する形状であればよい。たとえば、フィルタ１０１としては、ハニカム状の部材や、多孔質部材等であってもよい。この場合も、上記同様、蒸着等により、洗浄液Ｌに接触するフィルタ１０１の表面に、Ｐｂガラス１０１ｃをコーティングしてやればよい。さらには、フィルタ１０１としては、Ｐｂガラス１０１ｃのコーティングが可能なものであれば、樹脂や繊維等で形成されたものであってもよい。
【００４７】
また、洗浄液Ｌをフィルタ１０１で濾過して洗浄槽１００にて再利用する手段としては、上記循環手段１０２に限定するものではない。たとえば、洗浄槽１００内にフィルタ１０１を設け、洗浄液Ｌがフィルタ１０１を通るように洗浄槽１００内に対流を発生させるようにしてもよい。
【００４８】
また、はんだ３０としては、Ｓｎを含むものであればよく、上記したＰｂフリーはんだ以外のはんだ、たとえばＳｎ−Ｐｂ等の共晶はんだ等であってもよい。また、基板１０の部品搭載構成は、上記図１に限定されるものではない。基板１０上には、上記したようなはんだ付けの部品２０、２１以外にも、たとえば導電性接着剤やスルーホール等、他の接続手法により実装された部品が、搭載されていてもよい。
【００４９】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、また、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１０      基板
２０      部品としての半導体チップ
２１      部品としてのチップコンデンサ
３０      はんだ
１００    洗浄槽
１０１    フィルタ
１０１ｃ  Ｐｂガラス
Ｌ        洗浄液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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