(57)【要約】【課題】低コストで、歩留まりが高く、信頼性の高いはんだ付けを行うことができるはんだ付け装置及びはんだ付け方法を提供する。【解決手段】銅電極を有する被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１ａに浸漬させる第１有機脂肪酸含有溶液槽２１と、有機脂肪酸含有溶液３１ａと同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液３１ｂの蒸気雰囲気の空間部２４であって、被処理部材１０に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段３３及び余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する噴射手段３４を水平方向に備えた空間部２４と、余剰の溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液３１ｃに浸漬させる第２有機脂肪酸含有溶液槽２３と、を少なくとも備えるはんだ付け装置によって上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅電極を有する被処理部材を有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる第１有機脂肪酸含有溶液槽と、
前記有機脂肪酸含有溶液と同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間部であって、前記被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段及び余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する噴射手段を水平方向に備えた空間部と、
余剰の前記溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる第２有機脂肪酸含有溶液槽と、を少なくとも備えることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項２】
前記有機脂肪酸含有溶液がパルミチン酸含有溶液である、請求項１又は２に記載のはんだ付け装置。
【請求項３】
前記溶融はんだが前記有機脂肪酸含有溶液で処理された溶融はんだである、請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項４】
前記余剰の溶融はんだを除去する液体が前記有機脂肪酸含有溶液である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項５】
前記第２有機脂肪酸含有溶液槽の後に処理後の処理部材の表面に付着した有機脂肪酸含有溶液を液切りする噴射手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項６】
前記第１有機脂肪酸含有溶液槽と第２有機脂肪酸含有溶液槽の温度が、前記空間部内の温度よりも高く、該空間部内の温度が、該空間部内で吹き付ける溶融はんだの温度と同じ又はその温度よりも高い、請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項７】
前記被処理部材に吹き付けられた溶融はんだを再利用するために回収する受け皿が、前記噴射手段の下方の前記空間部内に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項８】
前記噴射手段の下方の前記有機脂肪酸含有溶液の底に貯まった溶融はんだを、前記溶融はんだを吹き付ける前記噴射手段に送るための循環装置を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項９】
銅電極を有する被処理部材を有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる工程と、
該浸漬工程後、前記有機脂肪酸含有溶液と同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間中で、前記被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける工程と、
該吹き付け工程後、前記と同じ空間内を水平方向に移動させ、吹き付けられた前記溶融はんだのうちの余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する工程と、余剰の前記溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬させ工程と、を少なくとも備えることを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ付け装置又は請求項９に記載のはんだ付け方法で製造された基板であって、該基板が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられていることに特徴とする基板。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ付け装置又は請求項９に記載のはんだ付け方法で製造された電子部品であって、該電子部品が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられていることに特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付け装置及び方法並びに製造された基板及び電子部品に関する。さらに詳しくは、低コストで、歩留まりが高く、信頼性の高いはんだ付けを行うことができるはんだ付け装置及び方法、並びに製造された基板及び電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント基板、ウエハー及びフレキシブル基板等の基板（以下、これらを「実装基板」ということがある。）は、配線密度や実装密度がますます向上している。実装基板は、電子部品をはんだ付けするための銅電極を多数有している。その銅電極上にははんだバンプが設けられ、電子部品はそのはんだバンプにはんだ付けされて実装基板に実装される。【０００３】
はんだバンプは、微細で、形状及び寸法等が揃っており、必要な部分にのみはんだバンプが形成されていることが要求されている。そうした要求を満たすはんだバンプの形成方法として、特許文献１には、ペーストでペーストバンプを形成するための開口を備えたスクリーン版であって、剛性な第１の金属層、樹脂系の接着剤層及び第２の金属層からなり、かつ第１の金属層の開口に対して接着剤層及び第２の金属層の開口が縮径していることを特徴とするスクリーン版を用い、緻密で一定形状のバンプを容易に形成する手法等が提案されている。【０００４】
ところで、コネクタ、ＱＦＰ（Quad  Flat  Package）、ＳＯＰ（Small  Out  line  Package）、ＢＧＡ（Ball  Grid  Array）等の電子部品は、リード端子等の接続端子の寸法にばらつきが存在することがある。接続端子の寸法がばらついた電子部品をはんだ付け不良なくはんだ付けするためには、実装基板に設けるはんだバンプを厚くすることにより、電子部品の寸法ばらつきの影響を小さくする必要がある。実装基板に実装するための電子部品にＣＳＰ（Chip  Size  Package）等の小型の電子部品が混在する場合、そうした小型電子部品用のはんだバンプの大きさは極めて小さく微細である。【０００５】
一般的なはんだバンプの形成方法として、銅電極が設けられた実装基板をそのまま溶融はんだ中にディッピング（浸漬）する方法が知られている。しかしながら、銅電極にはんだが接触すると、銅とはんだに含まれる錫とが化合してＣｕＳｎ金属間化合物が生成する。このＣｕＳｎ金属間化合物は、銅電極がはんだ中の錫で浸食される態様で形成されることから「銅溶食」又は「銅食われ」等（以下「銅溶食」と呼ぶ。）と呼ばれることがある。こうした銅溶食は、電気接続部である銅電極の信頼性を低下させ、実装基板の信頼性を損なわせるおそれがある。そのため、溶融はんだ中への実装基板のディッピング時間を短縮して銅溶食を抑制することが必要であり、そのために、実装基板の銅電極上に予備はんだ層を形成し、その後に実装基板を溶融はんだ中にディッピングする方法（ディッピング方法）が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８６９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したはんだバンプの形成方法のうち、スクリーン版を用いたはんだバンプの形成方法は生産性が悪いという難点があり、ディッピング方法でのはんだバンプの形成方法は、最初にディッピング（浸漬）する部分と、最後にディッピングする部分とで、銅溶食に差が生じ、同じ基板の各部で銅電極の信頼性に差が生じる。そのため、銅溶食の問題が依然として解決できていないという問題があった。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低コストで、歩留まりが高く、信頼性の高いはんだ付けを行うことができるはんだ付け装置及びはんだ付け方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そうしたはんだ付け装置やはんだ付け方法で製造された基板及び電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するための本発明に係るはんだ付け装置は、銅電極を有する被処理部材を有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる第１有機脂肪酸含有溶液槽と、前記有機脂肪酸含有溶液と同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間部であって、前記被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段及び余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する噴射手段を水平方向に備えた空間部と、余剰の前記溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる第２有機脂肪酸含有溶液槽と、を少なくとも備えることを特徴とする。【００１０】
本発明に係るはんだ付け装置において、（ａ１）前記有機脂肪酸含有溶液が、パルミチン酸含有溶液であることが好ましく、（ｂ１）前記溶融はんだが前記有機脂肪酸含有溶液で処理された溶融はんだであることが好ましく、（ｃ１）前記余剰の溶融はんだを除去する液体が前記有機脂肪酸含有溶液であることが好ましく、（ｄ１）前記第２有機脂肪酸含有溶液槽の後に処理後の処理部材の表面に付着した有機脂肪酸含有溶液を液切りする噴射手段をさらに備えることが好ましく、（ｅ１）前記第１有機脂肪酸含有溶液槽と前記第２有機脂肪酸含有溶液槽の温度が、前記空間部内の温度と同じ又はその温度よりも高く、該空間部内の温度が、該空間部内で吹き付ける溶融はんだの温度と同じ又はその温度よりも高いことが好ましい。【００１１】
本発明に係るはんだ付け装置において、（ｆ１）前記被処理部材に吹き付けられた溶融はんだを再利用するために回収する受け皿が、前記噴射手段の下方の前記空間部内に設けられていることが好ましい。また、（ｇ１）前記噴射手段の下方の前記有機脂肪酸含有溶液の底に貯まった溶融はんだを、前記溶融はんだを吹き付ける前記噴射手段に送るための循環装置を備えることが好ましい。【００１２】
（２）上記課題を解決するための本発明に係るはんだ付け方法は、銅電極を有する被処理部材を有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる工程と、該浸漬工程後、前記有機脂肪酸含有溶液と同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間中で、前記被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける工程と、該吹き付け工程後、前記と同じ空間内を水平方向に移動させ、吹き付けられた前記溶融はんだのうちの余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する工程と、余剰の前記溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。【００１３】
本発明に係るはんだ付け方法において、（ａ２）前記有機脂肪酸含有溶液が、パルミチン酸含有溶液であることが好ましく、（ｂ２）前記溶融はんだが前記有機脂肪酸含有溶液で処理された溶融はんだであることが好ましく、（ｃ２）前記余剰の溶融はんだを除去する液体が前記有機脂肪酸含有溶液であることが好ましく、（ｄ２）前記有機脂肪酸含有溶液に再び浸漬させた後の処理部材の表面に付着した有機脂肪酸含有溶液を液切りすることが好ましく、（ｅ２）最初に浸漬した有機脂肪酸含有溶液と再び浸漬した有機脂肪酸含有溶液の温度が、前記空間部内の温度と同じ又はその温度よりも高く、該空間部内の温度が、該空間部内で吹き付ける溶融はんだの温度と同じ又はその温度よりも高いことが好ましい。【００１４】
本発明に係るはんだ付け方法において、（ｆ２）前記被処理部材に吹き付けられた溶融はんだを再利用するために回収することが好ましい。また、（ｇ２）前記噴射手段の下方の前記有機脂肪酸含有溶液の底に貯まった溶融はんだを、前記溶融はんだを吹き付ける前記噴射手段に送ることが好ましい。【００１５】
（３）上記課題を解決するための本発明に係る基板は、上記本発明に係るはんだ付け装置又ははんだ付け方法で製造された基板であって、該基板が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられていることに特徴を有する。【００１６】
（４）上記課題を解決するための本発明に係る電子部品は、上記本発明に係るはんだ付け装置又ははんだ付け方法で製造された電子部品であって、該電子部品が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられていることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るはんだ付け装置及びはんだ付け方法によれば、第１有機脂肪酸含有溶液への浸漬処理、空間部内での溶融はんだの噴射処理、同空間部内を水平移動させて行う余剰の溶融はんだの除去処理、及び第２有機脂肪酸含有溶液への浸漬処理を連続して行うので、従来のディッピング処理のような銅電極の銅溶食が起こらず、しかもその後の種々の実装工程での銅溶食を起こさない基板や電子部品を製造することができる。その結果、電気的接続部である銅電極の信頼性が高く、歩留まりのよい基板や電子部品を低コストで製造することができる。【００１８】
特に、有機脂肪酸含有溶液に浸漬した後に、その有機脂肪酸含有溶液と同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間中で、被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付け、さらに、その空間内を水平移動させた後に余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去するので、清浄化された銅電極表面に、銅溶食防止層が欠陥なく一様に形成され、しかも余剰の溶融はんだを除去した状態で再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬して有機脂肪酸コーティング層を設けている。その結果、銅溶食防止層上に最小限のはんだ層を設けた状態でそのはんだ層のはんだ濡れ性を維持する有機脂肪酸コーティング層が設けられているので、その後の実装工程で、種々の溶融はんだ槽にディッピングされたり、ペーストはんだを印刷した後にリフロー炉に投入されたり、焼成路に投入されたりした場合であっても、銅電極の銅食われが起きず、しかもはんだ濡れ性を損なわず、その後に実装工程で処理することができる。【００１９】
本発明に係る基板及び電子部品によれば、基板及び電子部品が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられているので、その後のリフロー炉や焼成路等で熱が加わっても、銅溶食防止層で銅電極の溶食がブロックされる。その結果、種々の工程を経て行われる電子部品の実装工程での電気的接続部（銅電極部）の信頼性が低下せず、しかも歩留まりよく製造できるので、低コストで信頼性の高い基板及び電子部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るはんだ付け装置の一例を示す模式的な構成図である。
【図２】被処理部材である基板の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】処理後の基板（処理部材）の一例を示す模式的な断面図である。
【図４】各処理部又は各工程を経た後の被処理部材の形態を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明に係るはんだ付け装置の他の一例を示す模式的な構成図である。
【図６】溶融はんだを噴射して溶融はんだを銅電極上に盛る工程を示す模式的な断面図である。
【図７】有機脂肪酸含有溶液を噴射して余剰の溶融はんだを除去する工程を示す模式的な断面図である。
【図８】銅電極上に形成された金属間化合物層の例であり、（Ａ）は比較例で形成された銅電極部の模式的な断面図であり、（Ｂ）は実施例で形成された銅電極部の模式的な断面図である。
【図９】保持ジグに保持されて連続処理された電子部品の一例を示す模式図である。
【図１０】製造された電子部品の一例を示す斜視図と断面図である。
【図１１】製造された電子部品の他の例を示す斜視図である。
【図１２】はんだ付けされた銅電極部を加熱した後のマイクロボイドの発生形態の例であり、（Ａ）（Ｂ）は比較例での結果であり、（Ｃ）（Ｄ）は実施例での結果である。
【図１３】実施例で得られたはんだ接続部の断面の元素マッピング像である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るはんだ付け装置及びはんだ付け方法、並びに製造された基板及び電子部品について、図面を参照しつつ説明する。なお、本願では、「本発明」を「本願の実施形態」と言い換えることができる。なお、「銅溶食防止層」とは、電極を構成する銅電極がはんだによって溶食（銅原子が拡散して溶け出す態様のこと。）されるのを防ぐように機能する層のことである。
【００２２】
［はんだ付け装置及び方法］
本発明に係るはんだ付け装置２０及び方法は、図１及び図５に示すように、第１有機脂肪酸含有溶液３１ａへの浸漬処理、空間部２４内での溶融はんだ５ａの噴射処理、同空間部２４内を水平移動させて行う余剰の溶融はんだ５ａの除去処理、及び第２有機脂肪酸含有溶液３１ｃへの浸漬処理、を連続して行う装置及び方法である。こうしたはんだ付け装置２０及び方法により、従来のディッピング処理のような銅電極の銅溶食が起こらず、しかもその後の種々の実装工程での銅溶食を起こさない基板や電子部品を製造することができる。その結果、電気的接続部である銅電極の信頼性が高く、歩留まりのよい基板や電子部品を低コストで製造することができる。
【００２３】
以下、装置の各構成及び工程について詳しく説明する
【００２４】
（被処理部材）
被処理部材１０は、はんだ付け装置２０及び方法に適用されるものであり、具体的には、プリント基板、ウエハー及びフレキシブル基板等の基板（「実装基板」ともいう。）や、コネクタ、ＱＦＰ（Quad  Flat  Package）、ＳＯＰ（Small  Out  line  Package）、ＢＧＡ（Ball  Grid  Array）、半導体チップ、チップ抵抗、チップコンデンサ、ジャンパー配線材等の電子部品を挙げることができる。また、ここに例示したもの以外の公知の基板や電子部品、さらには今後開発される新しい基板や電子部品を含む。
【００２５】
被処理部材１０には、銅電極２が設けられており、本発明に係るはんだ付け装置２０及び方法は、そうした銅電極２へのはんだ付けする際に適用する装置及び方法である。
【００２６】
こうした被処理部材１０は、例えば図１及び図５に矢印を含む点線でループさせたベルトコンベアーによって、連続的に装置内を搬送される。そうしたベルトコンベアーで搬送される際に、被処理部材１０をベルトコンベアーに取り付ける取り付けジグは、搬送する被処理部材１０の形状を考慮して各種のものを用いることができる。例えば図２に示すプリント基板の場合には、その矩形のプリント基板を周縁で挟んで保持する枠状ジグ（図示しない）を任意に用いることができ、例えば図９に示す電子部品４０の場合には、その電子部品４０の形状に合わせた保持ジグ４２を任意に用いることができる。
【００２７】
（第１有機脂肪酸含有溶液への浸漬処理）
被処理部材１０は、図１及び図５の投入部Ａで、第１有機脂肪酸含有溶液槽２１に投入される。第１有機脂肪酸含有溶液槽２１は、第１有機脂肪酸含有溶液３１ａを一定量満たしている。第１有機脂肪酸含有溶液槽２１の大きさ及び形状は特に限定されないが、被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１ａに浸漬できる十分な大きさと形状であり、被処理部材１０の連続な搬送に支障のない大きさと形状で構成されていることが好ましい。図１及び図５の例では、上方から下方に向かって縦長に延びる矩形又は円筒形の水槽構造の投入部Ａと、その投入部Ａに引き続いて設けられて下から斜め上方に向かって延びる矩形又は円筒形の水槽構造の予熱部Ｂとで構成されている。投入部Ａと予熱部Ｂの形態は、もちろんこれらに限定されない。
【００２８】
投入部Ａは、図１及び図５で例示するように、上方から下方に向かって縦長に延びる矩形又は円筒形の水槽構造である。この投入部Ａでは、第１有機脂肪酸含有溶液槽２１中の有機脂肪酸含有溶液３１ａは、あまり高温ではなく、例えば３０℃以上１００℃以下程度に制御されていることが好ましい。その制御手段としては、投入部Ａの槽周りにヒーターや冷却器を巻き付けて制御してもよいし、投入部Ａの槽中にヒーターや冷却管を挿入して制御してもよい。好ましい温度は３０℃以上７０℃以下程度であり、このような高すぎない温度範囲にすることにより、有機脂肪酸含有溶液３１ａの蒸発を抑制することができるとともに、常温の被処理部材１０がいきなり高温の有機脂肪酸含有溶液３１ａに投入されて熱膨張による不具合等が生じるのを防ぐことができる。
【００２９】
予熱部Ｂは、図１及び図５で例示するように、下方から上方に向かって斜めに延びる矩形又は円筒形の水槽構造である。この予熱部Ｂでは、第１有機脂肪酸含有溶液槽２１中の有機脂肪酸含有溶液３１ａは、比較的高い温度であり、例えば１００℃以上２４０℃以下程度に制御されていることが好ましい。その制御手段としては、予熱部Ｂの周りにヒーターや冷却器を巻き付けて制御してもよいし、予熱部Ｂの槽中にヒーターや冷却管を挿入して制御してもよい。好ましい温度は１４０℃以上２２０℃以下程度であり、このような温度範囲にすることにより、被処理部材１０が約２５０℃前後の温度雰囲気に制御された空間部２４に投入された場合の急激な熱膨張等による不具合等が生じるのを防ぐことができる。なお、この予熱部Ｂでは、槽が空間部２４に連続しているので、有機脂肪酸含有溶液３１ａの蒸発は問題にならないという利点がある。
【００３０】
有機脂肪酸含有溶液３１ａは、第１有機脂肪酸含有溶液槽２１中に収容れさている。この有機脂肪酸含有溶液３１ａは、炭素数が１２以上２０以下の有機脂肪酸を含む溶液であることが好ましい。炭素数１１以下の有機脂肪酸でも使用可能ではあるが、そうした有機脂肪酸は、吸水性があり、予熱部Ｂで制御する例えば１００℃以上２４０℃以下の温度域で使用する場合にはあまり好ましくない。また、炭素数２１以上の有機脂肪酸は、融点が高いこと、浸透性が悪いこと、取扱いし難いこと等の難点がある。代表的なものとしては、炭素数１６のパルミチン酸が好ましい。有機脂肪酸としては、炭素数１６のパルミチン酸のみを用いることが特に好ましく、必要に応じて炭素数１２以上２０以下の有機脂肪酸、例えば炭素数１８のステアリン酸を含有させることもできる。
【００３１】
有機脂肪酸含有溶液３１ａは、５質量％以上２５質量％以下のパルミチン酸を含み、残部がエステル合成油からなるものが好ましく用いられる。こうした有機脂肪酸含有溶液３１ａを投入部Ａと予熱部Ｂとでそれぞれの温度に加温して用いることにより、その有機脂肪酸含有溶液３１ａが被処理部材１０の銅電極２の表面に存在する酸化物やフラックス成分等の不純物を選択的に取り込み、銅電極２の表面を清浄化することができる。特に、炭素数１６のパルミチン酸を１０質量％前後（例えば、５質量％以上１５質量％以下）含有する有機脂肪酸含有溶液３１ａが好ましい。なお、有機脂肪酸含有溶液３１ａには、ニッケル塩やコバルト塩等の金属塩や酸化防止剤等の添加剤は含まれていない。
【００３２】
有機脂肪酸の濃度が５質量％未満では、銅電極２の表面に存在する酸化物やフラックス成分等の不純物を選択的に取り込んで精製する効果がやや低く、さらに低濃度での管理が煩雑になることがある。一方、有機脂肪酸の濃度が２５質量％を超えると、有機脂肪酸含有溶液３１ａの粘度が高くなること、３００℃以上の高温領域では発煙と悪臭の問題を生ずること、等の問題がある。したがって、有機脂肪酸の含有量は、５質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、特に炭素数１６のパルミチン酸のみを用いる場合は、１０質量％前後（例えば、５質量％以上１５質量％以下）の含有量であることが好ましい。
【００３３】
第１有機脂肪酸含有溶液槽２１では、上記した有機脂肪酸含有溶液３１ａに投入された被処理部材１０が浸漬し、その結果、被処理部材１０が有する銅電極２の表面に存在する酸化物や不純物等が除去されて清浄化される。そして、銅電極２の表面は、有機脂肪酸含有溶液３１ａを構成する有機脂肪酸のコーティング層３（図４（Ｂ）参照）が形成される。このコーティング層３は、銅電極２の表面を清浄し、さらには銅電極２の表面の酸化を抑制して酸化被膜の生成を防ぐことができる。
【００３４】
（空間部）
被処理部材１０は、図１及び図５に示すように、投入部Ａと予熱部Ｂの第１有機脂肪酸含有溶液槽２１で処理された後、処理部Ｃである空間部２４に移動する。空間部２４は、有機脂肪酸含有溶液３１ａと同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液３１ｂの蒸気雰囲気の加圧された空間部であって、被処理部材１０に設けられている銅電極２に向けて溶融はんだ５ａの噴流５’を吹き付ける噴射手段３３及び余剰の溶融はんだ５ａに液体を吹き付けて除去する噴射手段３４を水平方向に備えている空間部である。
【００３５】
この空間部２４は、有機脂肪酸含有溶液の蒸気等で満たされており、加圧状態になっていることが好ましい。空間部２４の圧力は特に限定されないが０．１Ｐａ前後であることが好ましい。特に有機脂肪酸含有溶液の蒸気によって上記範囲の加圧状態になっていることにより、被処理部材１０の銅電極２が酸化したり不純物で汚染されることがない。この空間部２４は、有機脂肪酸含有溶液３１で空間部２４の天面まで満たした後、先ず、窒素ガスを導入して有機脂肪酸含有溶液の液面を下げて図１に示す空間部２４を形成し、その後、有機脂肪酸含有溶液３１ｂを加温して空間部２４をその蒸気で満たすことによって形成される。
【００３６】
空間部２４の雰囲気温度は、はんだ付けする溶融はんだ５ａの温度と同じ又はそれに近い温度であることが好ましい。同じ温度であってもよいが、溶融はんだ５ａの温度よりもやや高く設定することが好ましい。例えば、溶融はんだ５ａの噴流温度に比べて、２℃以上１０℃以下の高さで設定されていることが好ましく、２℃以上５℃以下の雰囲気温度に設定されていることが好ましい。この温度範囲内とすることにより、銅電極２の表面に噴射した後の溶融はんだ５ａの噴流５’をその銅電極２の表面に満遍なく流動させることができ、特にファインピッチの銅電極や小面積の銅電極の表面の隅々にまで溶融はんだ５ａを広げることができる。雰囲気温度が溶融はんだ５ａの噴流温度よりも低い場合は、溶融はんだ５ａの粘度が低下して溶融はんだ５ａの流動性が低下することがあり、一方、雰囲気温度が１０℃を超える高さで設定されると、温度が高すぎて被処理部材１０に熱ダメージを与えるおそれがある。
【００３７】
空間部２４の下には有機脂肪酸含有溶液槽２２があり、その有機脂肪酸含有溶液槽２２から蒸発した有機脂肪酸含有溶液の蒸気が空間部２４を満たしている。有機脂肪酸含有溶液槽２２は、有機脂肪酸含有溶液３１ｂを一定量満たしている。有機脂肪酸含有溶液槽２２の大きさ及び形状は特に限定されないが、空間部２４の圧力を０．１ＭＰａ前後にする蒸気を発生させることができる程度の有機脂肪酸含有溶液３１ｂを収容できる十分な大きさと形状であることが好ましい。図１及び図５の例では、空間部２４の真下に矩形又は円筒形の水槽構造で構成されている。
【００３８】
有機脂肪酸含有溶液３１ｂの温度は、そこから蒸発した蒸気で空間部２４の温度を溶融はんだ５ａの噴流温度と同じ又は略同じ温度とすることから、溶融はんだ５ａの噴流温度によって決まる。例えば溶融はんだ５ａの噴流温度が２５０℃である場合は、有機脂肪酸含有溶液３１ｂの温度も同じ又は同程度の温度であることが好ましい。こうした温度に設定することにより、有機脂肪酸含有溶液３１ｂから蒸発した蒸気の温度を、溶融はんだ５ａの噴流温度と同じ又は同程度の温度にすることができる。有機脂肪酸含有溶液３１ｂの温度の制御手段としては、有機脂肪酸含有溶液槽２２の周りにヒーターや冷却器を巻き付けたり、槽中にヒーターや冷却管を挿入したり、槽中の有機脂肪酸含有溶液３１ｂを温調機器（図示しない）に循環して温度制御してもよい。
【００３９】
有機脂肪酸含有溶液３１ｂは、第１有機脂肪酸含有溶液槽２１中の有機脂肪酸含有溶液３１ａと同じく、炭素数が１２以上２０以下の有機脂肪酸を含む溶液であることが好ましい。代表的なものとしては、炭素数１６のパルミチン酸が好ましい。有機脂肪酸としては、炭素数１６のパルミチン酸のみを用いることが特に好ましく、必要に応じて炭素数１２以上２０以下の有機脂肪酸、例えば炭素数１８のステアリン酸を含有させることもできる。
【００４０】
有機脂肪酸含有溶液３１ｂは、５質量％以上２５質量％以下のパルミチン酸を含み、残部がエステル合成油からなるものが好ましく用いられる。こうした有機脂肪酸含有溶液３１ｂを有機脂肪酸含有溶液槽２２で加温して蒸気発生源として用いることにより、発生した蒸気が被処理部材１０の銅電極２の表面に存在する酸化物やフラックス成分等の不純物を選択的に取り込み、銅電極２の表面を清浄化することができる。特に、炭素数１６のパルミチン酸を１０質量％前後（例えば、５質量％以上１５質量％以下）含有する有機脂肪酸含有溶液３１ａが好ましい。なお、有機脂肪酸含有溶液３１ａには、ニッケル塩やコバルト塩等の金属塩や酸化防止剤等の添加剤は含まれていない。なお、有機脂肪酸の濃度の上下限は、有機脂肪酸含有溶液３１ａで説明したのと同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４１】
（溶融はんだの噴射処理）
処理部Ｃである空間部２４では、被処理部材１０の銅電極２に向けて溶融はんだ５ａの噴射処理が行われる。噴射処理は、溶融はんだ５ａの噴流５’を吹き付ける噴射手段３３によって行われ、例えば図１及び図５に示すような噴射ノズル３３が好ましく用いられる。
【００４２】
最初に、噴射ノズル３３から噴射される溶融はんだ５ａについて説明する。溶融はんだ５ａとしては、はんだを加熱して溶融させ、噴流５’として吹き付けることができる程度に流動化させたものを用いる。その加熱温度は、はんだ組成によって任意に選択されるが、通常、１５０℃以上３００℃以下程度の範囲内から良好な温度が設定される。本発明では、錫を主成分とし、ニッケルを副成分として少なくとも含み、さらに銀、銅、亜鉛、ビスマス、アンチモン及びゲルマニウムから選ばれる１種又は２種以上を副成分として任意に含む溶融鉛フリーはんだが用いられる。
【００４３】
好ましいはんだ組成は、Ｓｎ−Ｎｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｇｅ合金であり、具体的には、ニッケル０．０１質量％以上０．５質量％以下、銀２質量％以上４質量％以下、銅０．１質量％以上１質量％以下、ゲルマニウム０．００１質量％以上０．０２質量％以下、残部が錫のはんだ合金を用いることが、銅食われを安定して防ぐことができるＣｕＮｉＳｎ金属間化合物４（図８（Ｂ）参照。）を形成するために好ましい。そうしたＣｕＮｉＳｎ金属間化合物４を形成するための特に好ましい組成は、０．０１質量％以上０．０７質量％以下、銀０．１質量％以上４質量％以下、銅０．１質量％以上１質量％以下、ゲルマニウム０．００１質量％以上０．０１質量％以下、残部が錫のはんだ合金である。こうしたＳｎ−Ｎｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｇｅ合金ではんだ付けする場合は、２４０℃以上２６０℃以下の温度の溶融はんだ５ａとして用いることが好ましい。
【００４４】
また、ビスマスを含むはんだは、溶融はんだ５ａの加熱温度をさらに低温化することができ、その成分組成を調整することにより、例えば１５０℃近くまで低温化させることができる。こうした低温化は、空間部２４内の蒸気の温度も下げることができるのでより好ましい。ビスマスを含有するはんだ組成も、上記同様、ニッケルを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有することが好ましく、０．０１質量％以上０．０７質量％以下含有することがより好ましい。こうすることにより、ＣｕＳｎ金属間化合物層４を容易に形成できる低温型の溶融はんだ５ａとすることができる。
【００４５】
また、その他の亜鉛やアンチモンも、必要に応じて配合される。いずれも場合であっても、はんだ組成は、少なくともニッケルを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有することが好ましく、０．０１質量％以上０．０７質量％以下含有することがより好ましい。
【００４６】
こうした組成の溶融はんだ５ａは、鉛を含まない鉛フリーはんだであるとともに、上記含有量のニッケルを必須に含むので、図８（Ｂ）に示すように、溶融はんだ５ａに含まれるニッケルが銅電極２の銅と化合し、さらに溶融はんだ５ａの錫とも化合して、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４を銅電極２の表面に容易に形成することができる。形成されたＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４は、銅電極２の銅溶食防止層として作用し、銅電極２の欠損や消失を防ぐように作用する。したがって、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４を有するはんだ層５は、その後において、そのはんだ層５が形成された基板をはんだ槽中にディッピングするディッピング工程に投入する場合のように、銅電極２にとって過酷とも言える処理にも容易に耐えることができる。そのため、低コストのはんだディッピング工程を適用しても、歩留まりがよく、信頼性の高いはんだ層５を形成できる。さらに、そのはんだ層５を利用した電子部品の実装を低コストで信頼性高く行うことができる実装基板を歩留まりよく得ることができる。
【００４７】
溶融はんだ５ａに含まれるニッケル含有量は、後述の実施例に示すように、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さに影響する。具体的には、ニッケル含有量が０．０１質量％以上、０．５質量％以下（好ましくは０．０７質量％以下）の範囲では、１μｍ以上３μｍ以下程度の略均一厚さのＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４を生成できる。この範囲内の厚さのＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４は、銅電極２中の銅が溶融はんだ５ａ中又ははんだ層５中に溶け込んで溶食されるのを防ぐことができる。
【００４８】
ニッケル含有量が０．０１質量％では、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さが約１μｍ以上１．５μｍ以下程度になり、ニッケル含有量が例えば０．０７質量％では、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さが約２μｍ程度になり、ニッケル含有量が０．５質量％では、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さが約３μｍ程度になる。
【００４９】
ニッケル含有量が０．０１質量％未満では、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さが１μｍ未満になって、そのＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４が銅電極２を覆いきれない箇所が生じ、その箇所から銅の溶食が起こりやすくなることがある。ニッケル含有量が０．５質量％を超えると、硬いＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４が厚さ３μｍを超えてさらに厚くなり、そのＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４に亀裂が生じることがある。その結果、その亀裂部分から銅の溶食が起こりやすくなる。なお、好ましいニッケル含有量は０．０１質量％以上０．０７質量％以下であり、この範囲のニッケル含有量を有する溶融はんだ５ａは、ニッケル含有量が０．０７質量％を超え、０．５質量％以下の場合に比べて、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の亀裂を起こすことがなく、平滑な均一層を形成することができる。
【００５０】
溶融はんだ５ａとして用いるはんだは、精製処理されていることが好ましい。具体的には、炭素数１２〜２０の有機脂肪酸を５質量％以上２５質量％以下含有する溶液を１８０℃以上３５０℃以下に加熱し、その加熱された溶液と溶融はんだ５ａとを接触させて激しく撹拌混合する。こうすることにより、酸化銅とフラックス成分等で汚染された精製処理前の溶融はんだ５ａを清浄化することができ、酸化銅やフラックス成分等を除去した溶融はんだ５ａを得ることができる。その後、酸化銅やフラックス成分等が除去された溶融はんだ５ａを含む混合液を、有機脂肪酸含有溶液貯槽（図示しない）に導入し、その有機脂肪酸含有溶液貯槽中において比重差で分離した清浄化後の溶融はんだ５ａをその有機脂肪酸含有溶液貯槽の底部からポンプで鉛フリーはんだ液貯槽に戻す。こうした精製処理を行うことで、噴流として使用する溶融はんだ５ａ中の銅濃度及び不純物濃度の経時的な上昇を抑制し、かつ酸化銅やフラックス残渣等の不純物を鉛フリーはんだ液貯槽に持ち込ませないようにすることができる。その結果、鉛フリーはんだ液貯槽内の溶融はんだ５ａの経時的な組成変化を抑制することができるので、安定した接合信頼性の高い溶融はんだ５ａを用いたはんだ層５を連続して形成することができる。また、そうしたはんだ層５を備えた実装基板を連続して製造することができる。
【００５１】
精製された溶融はんだ５ａは、はんだ層５の接合品質に影響する酸化銅やフラックス残渣等の不純物を含まない。その結果、はんだ層５と電子部品との接合品質のロット間ばらつきがなくなり、経時的な品質安定性に寄与することができる。
【００５２】
精製に用いる有機脂肪酸含有溶液に含まれる有機脂肪酸は、上記した有機脂肪酸含有溶液３１ａ，３１ｂが含むものと同じであるので、ここではその説明を省略する。なお、精製に用いる有機脂肪酸含有溶液の温度は、精製する溶融はんだ５ａの融点で決まり、有機脂肪酸含有溶液と溶融はんだ５ａとは、少なくとも溶融はんだ５ａの融点以上の高温領域（一例としては２４０℃〜２６０℃）で激しく撹拌接触させる。また、有機脂肪酸含有溶液の上限温度は、発煙の問題や省エネの観点から３５０℃程度であり、望ましくは精製処理する溶融はんだ５ａの融点以上の温度〜３００℃の範囲である。例えば、ニッケル０．０１質量％以上０．０７質量％以下、銀０．１質量％以上４質量％以下、銅０．１質量％以上１質量％以下、ゲルマニウム０．００１質量％以上０．０１質量％以下、残部が錫のはんだ合金は、２４０℃以上２６０℃以下の温度で溶融はんだ５ａとして用いるので、有機脂肪酸含有溶液の温度もそれと同じ２４０℃以上２６０℃以下程度であることが好ましい。
【００５３】
こうした有機脂肪酸含有溶液で精製した溶融はんだ５ａは、図１及び図６に示すように、噴射手段３３から被処理部材１０に向かって噴流５’として噴霧される。噴射手段３３からの溶融はんだ５ａの噴射圧力は特に限定されず、溶融はんだ５ａの種類、温度、粘度等に応じて任意に設定される。通常は０．３ＭＰａ〜０．８ＭＰａ程度の圧力で噴射する。雰囲気温度は、上記したように、溶融はんだ５ａの噴流温度と同じ又はそれに近い温度（好ましくはやや高い温度）であることが好ましい。こうして、図４及び図６に示すように、盛り上がった溶融はんだ５ａが設けられる。また、噴射手段３３から吹付ける溶融はんだの噴流５’の流速と吹付け処理時間は、溶融はんだ５ａの種類等を考慮して任意に設定する。また、噴射手段３３の形状と吹付け角度等の条件についても、溶融はんだ５ａの種類等を考慮して任意に適用又は設定する。
【００５４】
（余剰の溶融はんだの除去処理）
溶融はんだ５ａが盛られた被処理部材１０は、図６に示すように、処理部Ｃである空間部２４内を水平移動して、余剰の溶融はんだ５ａに液体を吹き付けて除去する工程に移行する。こうした余剰の溶融はんだ５ａの除去工程は、図４（Ｃ）及び図７に示すように、銅電極２上に盛り上がった溶融はんだ５ａを除去して、除去しきれない溶融はんだ５ａのみを残す工程である。除去しきれない溶融はんだ５ａとは、銅電極２上に形成されたＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４に付着した溶融はんだ５ａのことであり、その付着した溶融はんだ５ａがはんだ層５を構成する。
【００５５】
溶融はんだ５ａを除去するための液体は、液体であれば特に限定されないが、空間部２４が有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気であることから、有機脂肪酸含有溶液が用いられる。なお、窒素ガス等の不活性ガスを一部混入させてもよいが、酸素を含む空気や水等は、はんだ層５の酸化や有機脂肪酸含有溶液への相溶性の観点から混入させない。噴射手段３４からの液体の噴射圧力は特に限定されず、溶融はんだ５ａの種類、温度、粘度等に応じて任意に設定される。通常は０．２ＭＰａ〜０．４ＭＰａ程度の圧力で噴射する。
【００５６】
噴射液体として用いる有機脂肪酸含有溶液としては、有機脂肪酸含有溶液槽２２中の有機脂肪酸含有溶液３１ｂと同じものを用いることが好ましい。液体は、有機脂肪酸含有溶液３１ｂの温度を溶融はんだ５ａの温度（例えば２５０℃前後）と同じ又は略同じになるように加熱した液体を用いる。こうして余剰の溶融はんだ５ａを吹き飛ばすと同時に、露出した溶融はんだ５ａの表面には、有機脂肪酸のコーティング層６（図１０（Ｂ）参照）を形成できる。
【００５７】
（溶融はんだの再利用）
空間部２４内の噴射手段３３の下には、図１に示すように、噴射された溶融はんだ５ａを再利用するために回収する受け皿３７が設けられていてもよい。また、図５に示すように、噴射手段３３の下方の有機脂肪酸含有溶液３１ｂの底に貯まった溶融はんだ５ａを、溶融はんだ５ａを吹き付ける噴射手段３３に送るための循環装置３７ａを備えていてもよい。
【００５８】
同様に、空間部２４内の噴射手段３４の下にも、図１に示すように、余剰の溶融はんだの除去により除去された溶融はんだ５ａを再利用するために回収する受け皿３８が設けられていてもよい。また、余剰の溶融はんだの除去により除去された溶融はんだ５ａが下方に落ちて、下方の有機脂肪酸含有溶液３１ｂの底に貯まった場合も、図５に示すように、溶融はんだ５ａを吹き付ける噴射手段３３に送るための循環装置３７ａを備えていてもよい。
【００５９】
なお、噴射した有機脂肪酸含有溶液と、その有機脂肪酸含有溶液とともに除去された溶融はんだ５ａとは、比重差で分離され、有機脂肪酸含有溶液の底に沈んだ溶融はんだ５ａを取り出して、有機脂肪酸含有溶液と分離することができる。分離された溶融はんだ５ａと有機脂肪酸含有溶液は、再利用することができる。
【００６０】
（第２有機脂肪酸含有溶液への浸漬処理）
余剰の溶融はんだ５ａを除去した後の被処理部材１０は、処理部Ｃである空間部２４から再投入部Ｄ及び冷熱部Ｅを含む第２有機脂肪酸含有溶液槽２３に搬送され、第２有機脂肪酸含有溶液槽２３中の第２有機脂肪酸含有溶液３１ｃに再び浸漬される。第２有機脂肪酸含有溶液槽２３は、温度が高い再投入部Ｄと、その再投入部Ｄのさらに後工程に位置して温度が低い冷熱部Ｅとで構成されている。
【００６１】
再投入部Ｄは、例えば図１及び図５に示すように、上方から下方に向かって斜めに延びる矩形又は円筒形の水槽構造であり、処理部Ｃで処理された被処理部材１０が再び有機脂肪酸含有溶液３１ｃに投入される領域である。その再投入部Ｄでは、有機脂肪酸含有溶液３１ｃの温度が前記した予熱部Ｂと同じ温度に制御されていることが好ましい。すなわち、再投入部Ｄでは、第２有機脂肪酸含有溶液槽２３中の有機脂肪酸含有溶液３１ｃは、比較的高い温度であり、例えば１００℃以上２４０℃以下程度に制御されていることが好ましい。その制御手段としては、再投入部Ｄの周りにヒーターや冷却器を巻き付けて制御してもよいし、再投入部Ｄの槽中にヒーターや冷却管を挿入して制御してもよい。好ましい温度は１４０℃以上２２０℃以下程度である。このような温度範囲にすることにより、約２５０℃前後の温度雰囲気に制御された空間部２４内から搬送される被処理部材１０が急冷されることを防ぎ、急激な熱収縮等による不具合等が生じるのを防ぐことができる。なお、この再投入部Ｄでは、第２有機脂肪酸含有溶液槽２３と空間部２４とが連続しているので、有機脂肪酸含有溶液３１ｃの蒸発は問題にならないという利点がある。
【００６２】
有機脂肪酸含有溶液３１ｃは、第２有機脂肪酸含有溶液槽２３中に収容れさている。この有機脂肪酸含有溶液３１ｃは、既述した有機脂肪酸含有溶液３１ａ，３１ｂと同じものであることが好ましく、ここではその説明を省略する。なお、この有機脂肪酸含有溶液３１ｃは、既述の有機脂肪酸含有溶液３１ａ，３１ｂとは異なり、若干違う組成の有機脂肪酸含有溶液３１ｃにすることも可能である。その理由は、既述の有機脂肪酸含有溶液３１ａ，３１ｂは、いずれも銅電極２の表面に直接作用するものであり、銅電極表面の清浄化や溶融はんだ５ａの清浄化を行うものであるが、ここでの有機脂肪酸含有溶液３１ｃは、既に銅溶食防止層４とはんだ層５が設けられた後の再投入部Ｄであるからである。したがって、有機脂肪酸として炭素数１６のパルミチン酸のみを用いることが好ましい有機脂肪酸含有溶液３１ａ，３１ｂとは異なり、炭素数が１２以上２０以下の有機脂肪酸を含む溶液でもかまわない。
【００６３】
冷熱部Ｅは、例えば図１及び図５に示すように、再投入部Ｄに引き続いて第２有機脂肪酸含有溶液槽２３内に配置されている。冷熱部Ｅは、下方から上方に向かって上に延びる矩形又は円筒形の水槽構造であり、再投入部Ｄで処理された処理部材１１がさらに低い温度の有機脂肪酸含有溶液３１ｃで冷却される領域である。その冷熱部Ｅでは、有機脂肪酸含有溶液３１ｃの温度が前記した投入部Ａと同じ温度に制御されていることが好ましい。
【００６４】
具体的には、冷熱部Ｅでは、第２有機脂肪酸含有溶液槽２３中の有機脂肪酸含有溶液３１ｃは、あまり高温ではなく、例えば３０℃以上１００℃以下程度に制御されていることが好ましい。その制御手段としては、冷熱部Ｅの槽周りにヒーターや冷却器を巻き付けて制御してもよいし、冷熱部Ｅの槽中にヒーターや冷却管を挿入して制御してもよい。好ましい温度は３０℃以上６０℃以下程度であり、このような高すぎない温度範囲にすることにより、有機脂肪酸含有溶液３１ｃの蒸発を抑制することができるとともに、高温の処理部材１１がいきなり常温の外気に曝されて熱収縮による不具合等が生じるのを防ぐことができる。
【００６５】
（その後の工程）
第２有機脂肪酸含有溶液槽２３の後においては、図１及び図５に示すように、処理後の処理部材１１の表面に付着した有機脂肪酸含有溶液３１ｃを液切りする。この除去は、エアーノズル等の噴射手段３９を用いることが好ましい。このときの噴射手段３９の噴射圧力は特に限定されず、処理部材１１の大きさや形状に応じて任意に設定される。こうして、処理後の処理部材１１を得ることができる。
【００６６】
得られた処理部材１１がプリント基板等の基板である場合は、その基板の銅電極２の表面には、銅溶食防止層４と最小限のはんだ層５と有機脂肪酸コーティング層６とがその順で設けられている。その結果、その基板がその実装工程で、種々の溶融はんだ槽にディッピングされたり、ペーストはんだを印刷した後にリフロー炉に投入されたり、焼成路に投入されたりした場合であっても、銅電極２の銅食われが起きず、しかもはんだ濡れ性を損なわず、その後に実装工程で処理することができる。
【００６７】
得られた処理部材１１が電子部品である場合も、その電子部品の銅電極２の表面には、銅溶食防止層４と最小限のはんだ層５と有機脂肪酸コーティング層６がその順で設けられている。その結果、その電子部品の実装工程で、種々の溶融はんだ槽にディッピングされたり、印刷されたペーストはんだ上に載置された後にリフロー炉に投入されたり、焼成路に投入されたりした場合であっても、電子部品の銅電極２の銅食われが起きず、しかもはんだ濡れ性を損なわず、その後に実装工程で処理することができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明に係るはんだ付け装置２０及び方法は、第１有機脂肪酸含有溶液３１ａへの浸漬処理、空間部２４内での溶融はんだ５ａの噴射処理、同空間部２４内を水平移動させて行う余剰の溶融はんだ５ａの除去処理、及び第２有機脂肪酸含有溶液３１ｃへの浸漬処理を連続して行うので、従来のディッピング処理のような銅電極の銅溶食が起こらず、しかもその後の種々の実装工程での銅溶食を起こさない基板や電子部品を製造することができる。その結果、電気的接続部である銅電極２の信頼性が高く、歩留まりのよい基板や電子部品を低コストで製造することができる。
【００６９】
特に、有機脂肪酸含有溶液３１ａに浸漬した後に、その有機脂肪酸含有溶液３１ａと同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液３１ｂの蒸気雰囲気の空間２４中で、被処理部材１０に設けられている銅電極２に向けて溶融はんだ５ａの噴流５’を吹き付け、さらに、その空間２４内を水平移動させた後に余剰の溶融はんだ５ａに液体３１’を吹き付けて除去するので、清浄化された銅電極表面に銅溶食防止層４が欠陥なく一様に形成され、しかも余剰の溶融はんだ５ａを除去した状態で再び有機脂肪酸含有溶液３１ｃに浸漬して有機脂肪酸コーティング層６を設けている。その結果、銅溶食防止層４上に最小限のはんだ層５を設けた状態でそのはんだ層５のはんだ濡れ性を維持する有機脂肪酸コーティング層６が設けられているので、その後の実装工程で、種々の溶融はんだ槽にディッピングされたり、ペーストはんだを印刷した後にリフロー炉に投入されたり、焼成路に投入されたりした場合であっても、銅電極の銅食われが起きず、しかもはんだ濡れ性を損なわず、その後に実装工程で処理することができる。
【００７０】
［製造された基板及び電子部品］
本発明に係る基板１０は、図３に示すように、上記本発明に係るはんだ付け装置２０又ははんだ付け方法で製造された基板であって、その基板１０が有する銅電極２は、その表面から、銅溶食防止層４、はんだ層５及び有機脂肪酸コーティング層６の順で設けられている。基板１０としては、プリント基板、ウエハー及びフレキシブル基板等の各種の基板を挙げることができる。特にウエハーは、電極の幅やピッチが狭いので、本発明に係る装置及び方法を適用することが好ましく、狭ピッチの微細電極に、はんだ層５を精度よく設けることができる。また、大きな電子部品を設けるプリント基板やフレキシブル基板の場合も、そのはんだ層５の表面を清浄化した状態で保持し、又はその後の工程で処理できるので、信頼性がある基板として用いることができる。
【００７１】
また、本発明に係る電子部品は、図１０及び図１１に示すように、上記本発明に係るはんだ付け装置２０又ははんだ付け方法で製造された電子部品４０，５１，５２であって、その電子部品４０，５１，５２が有する銅電極２は、その表面から、銅溶食防止層４、はんだ層５及び有機脂肪酸コーティング層６の順で設けられている。電子部品としては、半導体チップ、半導体モジュール、ＩＣチップ、ＩＣモジュール、誘電体チップ、誘電体モジュール、抵抗体チップ、抵抗体モジュール、等々を挙げることができる。
【００７２】
こうした基板及び電子部品によれば、その後のリフロー炉や焼成路等で熱が加わっても、銅溶食防止層４で銅電極２の銅溶食がブロックされる。その結果、種々の工程を経て行われる電子部品の実装工程での電気的接続部（銅電極部）の信頼性が低下せず、しかも歩留まりよく製造できるので、低コストで信頼性の高い基板及び電子部品を提供できる。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例と比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。【００７４】
［実施例１］
一例として、基材１に幅が例えば２００μｍで厚さが例えば１０μｍの銅配線パターンが形成された基板１０（例えば図２を参照。）を準備した。この基板１０は、銅配線パターンのうち、電子部品の実装部分となる幅が例えば２００μｍで長さが例えば５０μｍの銅電極２のみが多数露出し、他の銅配線パターンは絶縁層で覆われている。【００７５】
図１に示す各部の有機脂肪酸含有溶液３１ａ，３１ｂ，３１ｃとして、ニッケル塩やコバルト塩等の金属塩や酸化防止剤等が含まれていないエステル合成油にパルミチン酸を１０質量％になるように含有させて、有機脂肪酸含有溶液を調製した。投入部Ａの有機脂肪酸含有溶液３１ａの温度を５０℃に制御し、予熱部Ｂの有機脂肪酸含有溶液３１ａの温度を２００℃に制御し、処理部Ｃの有機脂肪酸含有溶液３１ｂの温度を２５０℃に制御し、再投入部Ｄの有機脂肪酸含有溶液３１ｃの温度を２００℃に制御し、冷熱部Ｅの有機脂肪酸含有溶液３１ｃの温度を５０℃に制御した。【００７６】
用いた溶融はんだ５ａは、Ｎｉ：０．０５質量％、Ｇｅ：０．００５質量％、Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５質量％、残部がＳｎからなる５元系鉛フリーはんだを用い、２５０℃に加熱して溶融はんだ５ａとして準備した。【００７７】
空間部２４は、最初に有機脂肪酸含有溶液を天面まで満たした後に窒素ガスを導入して上部空間を形成し、その状態で有機脂肪酸含有溶液３１ｂの温度を２５０℃まで昇温して、上部空間を有機脂肪酸含有溶液３１ｂの蒸気で満たした。こうして準備されたはんだ付け装置２０に基板１０を投入した。【００７８】
図２（Ａ）に示す基板１０を搬送して投入部Ａと予熱部Ｂとを経る間に、有機脂肪酸コーティング層３を銅電極２の表面に付着させた。この有機脂肪酸コーティング層３は、有機脂肪酸含有溶液３１ａで銅表面を清浄化した結果として付着されるものである。基板１０を、予熱部Ｂを経た後に処理部Ｃに入れ、図６に示すように、基板１０の上面と下面に向けられてセットした噴射ノズル３３から、例えば２５０℃の溶融はんだ５ａの噴流５’を噴射した。溶融はんだ５ａが吹き付けられた銅電極２上には、図４（Ｃ）に示すように、溶融はんだ５ａが盛られた状態になった。引き続いて、図７に示すように、基板１０の上面と下面にいずれも例えば３０°（図７参照。）に傾けてセットした噴射ノズル３４から、例えば２５０℃の有機脂肪酸含有溶液３１ａを噴射した。その結果、図４（Ｄ）に示す形態の基板を得た。なお、この基板１１のはんだ層５上には、有機脂肪酸コーティング層６が設けられている。その後、基板１１を、再投入部Ｄ及び冷熱部Ｅに順に搬送し、その冷熱部Ｅで有機脂肪酸含有溶液３１ｃから出た直後に、エアーノズルからのエアー噴射により液切りした。こうして基板を１１を得た。【００７９】
得られた基板１１のはんだ層５の断面の走査型電子顕微鏡写真形態を図１２（Ｃ）に示した。図１２（Ｃ）に示す断面写真から、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さを走査型電子顕微鏡写真で測定したところ、１．５μｍの厚さで均一に形成されていた。また、図１２（Ｄ）は、１５０℃で２４０時間エージングした後のはんだ層５の断面の走査型電子顕微鏡写真形態である。ボイド等の不具合は発生していなかった。また、その断面をＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）の元素マッピングで評価し、図１３に示した。【００８０】
［比較例１］
実施例１において、はんだ材料として、Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５質量％、残部がＳｎからなる３元系鉛フリーはんだを用いた他は、実施例１と同様にして、比較例１に係る基板を得た。実施例１と同様に、断面の走査型電子顕微鏡写真から、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層は存在せず（図１２（Ａ）を参照。）、銅電極２上には、ＣｕＳｎ金属間化合物層１３ｂが形成されていた。また、図１２（Ｂ）は、１５０℃で２４０時間エージングした後のはんだ層５の断面の走査型電子顕微鏡写真形態である。ボイド等の不具合が発生していた。
【符号の説明】
【００８１】
１  被処理部材（基板）
２  銅電極
３  コーティング層
４  銅溶食防止層
５  はんだ層
５’  溶融はんだの噴流
５ａ  溶融はんだ
６  コーティング層
７  ＣｕＳｎ化合物層【００８２】
１０  被処理部材（基板又は電子部品）
１１  処理部材（基板又は電子部品）
２０  はんだ付け装置
２１  第１有機脂肪酸含有溶液槽
２２  有機脂肪酸含有溶液槽
２３  第２有機脂肪酸含有溶液槽
２４  空間部
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  有機脂肪酸含有溶液
３１’  有機脂肪酸含有溶液の噴流
３２  有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気
３３  噴射手段（溶融はんだの噴射ノズル）
３４  噴射手段（有機脂肪酸含有溶液の噴射ノズル）
３５  溶融はんだの供給経路
３６  有機脂肪酸含有溶液の供給経路
３７，３８  溶融はんだを回収する受け皿
３７ａ  溶融はんだの循環装置
３９  噴射手段（余剰の有機脂肪酸含有溶液の除去手段）
４０  電子部品
４１  素子
４２  電子部品の保持ジグ
５１，５２  半導体チップ
Ａ  投入部
Ｂ  予熱部
Ｃ  処理部
Ｄ  再投入部
Ｅ  冷熱部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅電極を有する被処理部材を有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる第１有機脂肪酸含有溶液槽と、
有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間部であって、前記被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段及び余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する噴射手段を水平方向に備えた空間部と、
余剰の前記溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる第２有機脂肪酸含有溶液槽と、を少なくとも備えることを特徴とするはんだ付け装置。
【請求項２】
前記有機脂肪酸含有溶液がパルミチン酸含有溶液である、請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項３】
前記溶融はんだが前記有機脂肪酸含有溶液で処理された溶融はんだである、請求項１に記載のはんだ付け装置。
【請求項４】
前記余剰の溶融はんだを除去する液体が前記有機脂肪酸含有溶液である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項５】
前記第２有機脂肪酸含有溶液槽の後に処理後の処理部材の表面に付着した有機脂肪酸含有溶液を液切りする噴射手段をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項６】
前記第１有機脂肪酸含有溶液槽と第２有機脂肪酸含有溶液槽の温度が、前記空間部内の温度よりも高く、該空間部内の温度が、該空間部内で吹き付ける溶融はんだの温度と同じ又はその温度よりも高い、請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項７】
前記被処理部材に吹き付けられた溶融はんだを再利用するために回収する受け皿が、前記噴射手段の下方の前記空間部内に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項８】
前記噴射手段の下方の前記有機脂肪酸含有溶液の底に貯まった溶融はんだを、前記溶融はんだを吹き付ける前記噴射手段に送るための循環装置を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のはんだ付け装置。
【請求項９】
銅電極を有する被処理部材を有機脂肪酸含有溶液に浸漬させる工程と、
該浸漬工程後、有機脂肪酸含有溶液の蒸気雰囲気の空間中で、前記被処理部材に設けられている銅電極に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける工程と、
該吹き付け工程後、前記と同じ空間内を水平方向に移動させ、吹き付けられた前記溶融はんだのうちの余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する工程と、余剰の前記溶融はんだを除去した後の被処理部材を再び有機脂肪酸含有溶液に浸漬させ工程と、を少なくとも備えることを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ付け装置又は請求項９に記載のはんだ付け方法で製造された基板であって、該基板が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられていることに特徴とする基板。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ付け装置又は請求項９に記載のはんだ付け方法で製造された電子部品であって、該電子部品が有する銅電極は、その表面から、銅溶食防止層、はんだ層及び有機脂肪酸コーティング層の順で設けられていることに特徴とする電子部品。
【国際調査報告】
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