(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方法を提供する。【解決手段】銅電極２を有する被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１に浸漬し、浸漬した被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１中で水平移動する第１処理部と、処理した被処理部材１０を上方向の蒸気雰囲気の空間部２４に引き上げながら、被処理部材１０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を備えた第２処理部と、処理した被処理部材１０を空間部２４中で水平移動した後に有機脂肪酸含有溶３１液中に降下させながら、被処理部材１０上の余剰の溶融はんだ５ａに有機脂肪酸含有溶液３１を吹き付けて除去する噴射手段３４を備えた第３処理部と、処理した被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理部とを備えるはんだ付け装置により上記課題を解決した。【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し、浸漬した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動する第１処理部と、
該第１処理部で処理した前記被処理部材を上方向の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、前記被処理部材に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段を備えた第２処理部と、
該第２処理部で処理した前記被処理部材を前記空間部中で水平移動した後に前記有機脂肪酸含有溶液中に降下させながら、前記被処理部材上の余剰の溶融はんだに前記有機脂肪酸含有溶液を吹き付けて除去する噴射手段を備えた第３処理部と、
該第３処理部で処理した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理部と、を備え、
前記被処理部材を前記第１処理部から第４処理部に連続して移動する搬送手段と、前記第１処理部に前記被処理部材を投入する投入口及び前記第４処理部から処理後の前記被処理部材を排出する排出口が設けられており、それ以外は密閉又は略密閉されてい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又は２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４処理部で処理した後に前記被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】
前記空間部が、前記有機脂肪酸含有溶液の蒸気によって加圧されている、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７】
前記空間部の温度と前記有機脂肪酸含有溶液の温度とが同じであり、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１〜６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回収して、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１〜７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し、浸漬した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動する第１処理工程と、
該第１処理工程で処理した前記被処理部材を上方向の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、前記被処理部材に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける第２処理工程と、
該第２処理工程で処理した前記被処理部材を前記空間部中で水平移動した後に前記有機脂肪酸含有溶液中に降下させながら、前記被処理部材上の余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する第３処理工程と、
該第３処理工程で処理した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理工程と、を備え、
前記被処理部材を前記第１処理工程から第４処理工程に連続して移動する搬送手段と、前記第１処理工程に前記被処理部材を投入する投入口と、前記第４処理工程から処理後の前記被処理部材を排出する排出口とを有し、該投入口及び該排出口以外は密閉又は略密閉されているはんだ付け装置を使用することを特徴とする。
【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し、浸漬した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動する第１処理部と、該第１処理部で処理した前記被処理部材を上方向の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、前記被処理部材に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段を備えた第２処理部と、該第２処理部で処理した前記被処理部材を前記空間部中で水平移動した後に前記有機脂肪酸含有溶液中に降下させながら、前記被処理部材上の余剰の溶融はんだに前記有機脂肪酸含有溶液を吹き付けて除去する噴射手段を備えた第３処理部と、該第３処理部で処理した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理部と、を備え、前記被処理部材を前記第１処理部から第４処理部に連続して移動する搬送手段と、前記第１処理部に前記被処理部材を投入する投入口及び前記第４処理部から処理後の前記被処理部材を排出する排出口が設けられており、それ以外は密閉又は略密閉されてい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４処理部で処理した後に前記被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）前記空間部が、前記有機脂肪酸含有溶液の蒸気によって加圧されていることが好ましく、（ｆ１）前記空間部の温度と前記有機脂肪酸含有溶液の温度とが同じであり、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く、（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回収して、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。【００１１】
（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し、浸漬した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動する第１処理工程と、該第１処理工程で処理した前記被処理部材を上方向の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、前記被処理部材に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける第２処理工程と、該第２処理工程で処理した前記被処理部材を前記空間部中で水平移動した後に前記有機脂肪酸含有溶液中に降下させながら、前記被処理部材上の余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する第３処理工程と、該第３処理工程で処理した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理工程と、を備え、前記被処理部材を前記第１処理工程から第４処理工程に連続して移動する搬送手段と、前記第１処理工程に前記被処理部材を投入する投入口と、前記第４処理工程から処理後の前記被処理部材を排出する排出口とを有し、該投入口及び該排出口以外は密閉又は略密閉されているはんだ付け装置を使用することを特徴とする。【００１２】
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）前記第４処理工程で処理した後に処理後の前記被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工程をさらに備えることが好ましく、（ｅ２）前記空間部が、前記有機脂肪酸含有溶液の蒸気によって加圧されていることが好ましく、（ｆ２）前記空間部の温度と前記有機脂肪酸含有溶液の温度とが同じであり、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く、（ｇ２）前記空間部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回収して、前記溶融はんだを吹き付ける噴射手段に送って再利用することが好ましい。【００１３】
（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。【００１４】
（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】
【００１５】
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、有機脂肪酸含有溶液への浸漬処理、空間部に引き上げながら行う溶融はんだの付着処理、空間部から降下させながら行う余剰の溶融はんだの除去処理、及び有機脂肪酸含有溶液への再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。【００１６】
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の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、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て溶融はんだを銅電極に付着させ、さらに、その空間部から降下させながら余剰の溶融はんだに有機脂肪酸含有溶液を吹き付けて除去するので、清浄化された銅電極表面に、銅溶食防止層を欠陥なく一様に形成することができ、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等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。【００１７】
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、微細な銅電極で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】
【００１８】
【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】溶融はんだを噴射して溶融はんだを銅電極上に付着させる工程を示す模式的な断面図である。
【図６】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７】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８】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９】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１０】製造された電子部品の他の例を示す斜視図である。
【図１１】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１２】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。
【図１３】基板の微細な銅電極に、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た形態を示す光学顕微鏡写真（Ａ）（Ｂ）及び電子顕微鏡写真（Ｃ）である。
【図１４】基板の微細な銅電極に、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た断面形態を示す電子顕微鏡写真（Ａ）及びその元素マッピング像（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
［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に示すように、有機脂肪酸含有溶液３１への浸漬処理（浸漬処理部Ａ）、空間部３２に引き上げながら行う溶融はんだ５ａの付着処理（付着処理部Ｂ）、空間部３２から降下させながら行う余剰の溶融はんだ５ａの除去処理（除去処理部Ｂ）、及び有機脂肪酸含有溶液３１への再浸漬処理（再浸漬処理部Ｃ）、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。
【００２１】
以下、装置の各構成及び工程について詳しく説明する
【００２２】
（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。
【００２３】
被処理部材１０は、基材１に銅電極２が任意の形態で設けられており、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。
【００２４】
こうした被処理部材１０は、例えば図１に矢印を含む点線でループさせた搬送手段（ベルトコンベアー）２８によって、連続的に搬送される。被処理部材１０を搬送手段２８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８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。
【００２５】
（有機脂肪酸含有溶液への浸漬処理）
被処理部材１０は、図１の投入部２１の投入口２６から装置２０内に投入される。投入された被処理部材１０は、浸漬処理部Ａで、有機脂肪酸含有溶液槽２２に降下して有機脂肪酸含有溶液３１に浸漬する。こうした有機脂肪酸含有溶液槽２２は、有機脂肪酸含有溶液３１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、被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１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の例では、有機脂肪酸含有溶液槽２２は矩形又は円筒形の水槽構造で構成されており、その浸漬処理部Ａは有機脂肪酸含有溶液槽２２のやや周縁部に位置している。そして、後述する再浸漬処理部Ｃの対称位置にある。なお、浸漬した被処理部材１０は、後述する溶融はんだ付着処理のために引き上げられる箇所まで水平方向に水平移動する。
【００２６】
有機脂肪酸含有溶液槽２２中の有機脂肪酸含有溶液３１は、浸漬処理部Ａ及び再浸漬処理部Ｃ等のいずれの場所でも同じ温度である。有機脂肪酸含有溶液３１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３１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３１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３１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３１を温調機器（図示しない）に循環して温度制御してもよい。
【００２７】
なお、処理前の被処理部材１０が有機脂肪酸含有溶液３１に投入される箇所の温度と、処理後の被処理部材１０が有機脂肪酸含有溶液３１から引き上げられる箇所の温度は、他の箇所の有機脂肪酸含有溶液３１の温度よりも低くしてもよい。その温度は、基板の種類やはんだの種類によっても異なるので一概には言えないが、例えば５０℃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、被処理部材１０が最初に投入される部分や最後に引き上げられる部分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、その部分の槽中にヒーターや冷却管を挿入して制御してもよい。こうした温度に設定することにより、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３１に投入されて熱膨張による不具合等が生じたり、有機脂肪酸含有溶液３１中での高温の被処理部材１０がいきなり常温の空間に引き上げられて熱収縮による不具合等が生じたりするのを防ぐことができる。
【００２８】
有機脂肪酸含有溶液槽２２中の有機脂肪酸含有溶液３１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、例えば投入部２１側や排出部２３側で有機脂肪酸含有溶液３１の温度を下げた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。
【００２９】
有機脂肪酸含有溶液３１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３１を用いることにより、その有機脂肪酸含有溶液３１は、投入部２１から有機脂肪酸含有溶液３１中に投入された被処理部材１０の銅電極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３１が好ましい。なお、有機脂肪酸含有溶液３１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。
【００３０】
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３１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２５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。
【００３１】
有機脂肪酸含有溶液槽２２では、上記した有機脂肪酸含有溶液３１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３１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。
【００３２】
（空間部）
被処理部材１０は、図１に示すように、浸漬処理部Ａの有機脂肪酸含有溶液３１で処理された後、処理部Ｂである空間部２４に引き上げられる。空間部２４は、有機脂肪酸含有溶液３１と同じ又は略同じ有機脂肪酸含有溶液３１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に有機脂肪酸含有溶液３１を吹き付けて除去する噴射手段３４を水平方向に離して配置している空間部である。
【００３３】
この空間部２４は、有機脂肪酸含有溶液３１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３１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たりすることがない。この空間部２４は、先ず、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、窒素ガスを導入して有機脂肪酸含有溶液３１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３１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。
【００３４】
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。
【００３５】
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３１の蒸気が空間部２４を満たしている。その量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量であればよい。
【００３６】
空間部２４の下の有機脂肪酸含有溶液３１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３１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３１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３１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３１を温調機器（図示しない）に循環して温度制御してもよい。
【００３７】
（溶融はんだの噴射処理）
処理部Ｂ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（付着処理ともいう。）を行う。すなわち、有機脂肪酸含有溶液３１から上方の空間部２４に被処理部材１０を引き上げながら、その被処理部材１０に対して溶融はんだ５ａの噴流５’を噴射させて、銅電極２上に溶融はんだ５ａを付着させる。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に示すように、噴射ノズル３３が好ましく用いられる。この噴射ノズル３３は、銅電極２が設けられている面の側に配置されていることが好ましいが、通常、被処理部材１０の両面側に配置されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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７（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。いずれの場合であっても、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。
【００４２】
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７（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。
【００４３】
溶融はんだ５ａに含まれるニッケル含有量は、ＣｕＮｉＳｎ金属間化合物層４の厚さに影響することがわかっている。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。
【００４４】
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。
【００４５】
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の亀裂を起こす可能性がなく、平滑な均一層を形成することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
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。さらにその溶融はんだ５ａは、処理していない溶融はんだに比べて粘度も下がる。その結果、微細なパターンの銅電極２上にはんだ層５を形成する場合に、その銅電極２上に満遍なくはんだ層５を形成でき、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。
【００４８】
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３１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。
【００４９】
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５に示すように、被処理部材１０が有機脂肪酸含有溶液３１から上方に引き上げられている途中で、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（Ｃ）及び図５に示すように、銅電極２に付着して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５ａ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。
【００５０】
（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１に示すように、空間部２４内に引き上げられた後に空間部２４内を水平方向に移動し、その後、余剰の溶融はんだ５ａに有機脂肪酸含有溶液３１’を吹き付けて除去する工程に移行する。その除去工程は、被処理部材１０を有機脂肪酸含有溶液３１中に降下させながら、その途中の空間部２４内に配置された噴射手段３４から有機脂肪酸含有溶液３１’を吹き付けて行う工程である。この除去工程により、図４（Ｃ）及び図６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のみを残すことができる。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。
【００５１】
溶融はんだ５ａを除去するための有機脂肪酸含有溶液３１’は、有機脂肪酸含有溶液槽２２に含まれる有機脂肪酸含有溶液３１と同じもの又は略同じものである。空間部２４が有機脂肪酸含有溶液３１の蒸気雰囲気であることから、有機脂肪酸含有溶液３１を構成する有機脂肪酸含有溶液３１と同じものが用いられる。なお、窒素ガス等の不活性ガスを一部混入させてもよい。一方、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からの有機脂肪酸含有溶液３１’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。
【００５２】
噴射液体として用いる有機脂肪酸含有溶液３１’の温度は、溶融はんだ５ａの温度（例えば２５０℃前後）と同じ又は略同じであることが好ましい。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４（Ｄ）及び図９（Ｂ）参照）を形成できる。
【００５３】
（溶融はんだの再利用）
空間部２４の下方の有機脂肪酸含有溶液槽２２の底部には、図１に示すように、噴射手段３３から噴射した溶融はんだ５ａや噴射手段３４で掻き落とされた溶融はんだ５ａが比重差で沈んでいる。図１に示すように、沈んだ溶融はんだ５ａを回収して再利用するための循環装置３７が設けられていてもよい。この循環装置３７は、有機脂肪酸含有溶液槽２２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に送っている。
【００５４】
なお、有機脂肪酸含有溶液３１と溶融はんだ５ａとは、比重差で分離され、有機脂肪酸含有溶液槽２２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３１と分離することができる。こうして分離された溶融はんだ５ａと有機脂肪酸含有溶液３１は、必要に応じて濾過処理等が施された後に再利用することができる。
【００５５】
（有機脂肪酸含有溶液への再浸漬処理）
空間部２４内を降下させながら余剰の溶融はんだ５ａを除去した被処理部材１０は、再び有機脂肪酸含有溶液３１中に浸漬する。再浸漬処理部Ｃは、例えば図１に示すように、有機脂肪酸含有溶液槽２２と同じ槽内に位置したやや周縁部にあり、処理部Ｂで処理された被処理部材１０が再び有機脂肪酸含有溶液３１に投入される領域である。そして、前述した浸漬処理部Ａの対称位置にある。
【００５６】
再浸漬処理部Ｃの有機脂肪酸含有溶液３１の温度は、前述したように、有機脂肪酸含有溶液槽２２中の各部の温度と同じである。また、その有機脂肪酸含有溶液３１やその含有成分等も前述したとおりであるので、ここではそれらの説明は省略する。
【００５７】
（その後の工程）
再浸漬処理部Ｃから引き上げられた後は、図１に示す排出部２３の空間で、処理部材１１の表面に付着した有機脂肪酸含有溶液３１を液切りする。こうした液切りにより、余剰に付着した有機脂肪酸含有溶液３１を除去することができる。この液切りは、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。
【００５８】
液切りされた処理部材１１は、図１の排出部２３の排出口２７から装置２０外に排出される。
【００５９】
なお、図１に示す空間部２４の上には、装置２０全体を覆う密閉カバー２８が設けられている。この密閉カバー２８は、投入口２６と排出口２７以外を密閉又はほぼ密閉するためのカバーである。この密閉カバー２８ではんだ付け装置２０全体を密閉又はほぼ密閉することにより、例えば２５０℃前後に加温されて蒸発しやすい有機脂肪酸含有溶液３１が、蒸気になって外部に放散するのを防ぐことができるとともに、外部からの汚染物質が装置内に入り込むのを防ぐことができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、有機脂肪酸含有溶液３１への浸漬処理、空間部２４に引き上げながら行う溶融はんだ５ａの付着処理、空間部２４から降下させながら行う余剰の溶融はんだ５ａの除去処理、及び有機脂肪酸含有溶液３１への再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。
【００６３】
特に、有機脂肪酸含有溶液３１に浸漬した後に、その有機脂肪酸含有溶液３１の蒸気雰囲気の空間部２４に引き上げながら、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’を吹き付けて溶融はんだ５ａを銅電極２に付着させ、さらに、その空間部２４から降下させながら余剰の溶融はんだ５ａに有機脂肪酸含有溶液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を欠陥なく一様に形成することができ、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３１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のはんだ濡れ性等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。
【００６４】
［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及び図４（Ｄ）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。
【００６５】
また、本発明に係る電子部品は、図９及び図１０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。
【００６６】
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】
【００６７】
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。【００６８】
［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。【００６９】
有機脂肪酸含有溶液槽２２に投入する有機脂肪酸含有溶液３１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た有機脂肪酸含有溶液３１を準備した。有機脂肪酸含有溶液槽２２中の有機脂肪酸含有溶液３１の温度を２５０℃に制御した。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。【００７０】
空間部２４は、最初に有機脂肪酸含有溶液３１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３１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３１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。【００７１】
基板１０を搬送し、その基板１０を浸漬処理部Ａで有機脂肪酸含有溶液３１中に浸漬して、銅電極２上に有機脂肪酸コーティング層３を設けた（例えば図４（Ｂ）参照）。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３１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、浸漬処理部Ａで水平移動させた後に、図１及び図５に示すように上方に引き上げながら、基板１０の両面側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、例えば図４（Ｃ）に示すように、溶融はんだ５ａが付着して盛られた状態になった。【００７２】
引き続いて、図１に示すように、空間部２４内で基板１０を水平方向に移動し、その後、下方の有機脂肪酸含有溶液槽２２内に降下させながら基板１０上の余剰の溶融はんだ５ａを除去した（図１及び図６参照。）。その除去手段は、基板１０の両面にいずれも例えば３０°に傾けてセットした噴射ノズル３４を用いて行った。噴射ノズル３４からは、例えば２５０℃の有機脂肪酸含有溶液３１を噴射させた。その結果、図４（Ｄ）に示す形態の基板１１を得た。なお、この基板１１は、銅電極２上に、銅溶食防止層４、はんだ層５、有機脂肪酸コーティング層６の順でが設けられている。その後、基板１１を、有機脂肪酸含有溶液槽２２中で水平方向に移動し、その後、上方に引き上げた。基板１１を有機脂肪酸含有溶液３１から引き出した直後に、エアーノズル３９からのエアー噴射により液切りした。こうして基板１１を得た。【００７３】
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１１（Ｃ）に示した。図１１（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１１（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１２に示した。【００７４】
［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の基板を得た。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１１（Ａ）を参照。）、銅電極２上には、ＣｕＳｎ金属間化合物層７が形成されていた。また、図１１（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である。ボイド等の不具合が発生していた。【００７５】
［実施例２］
実施例１において、基材１として、幅が約２５μｍで厚さが約９μｍの銅電極をピッチ約５５μｍで形成した基板１０（例えば図１３及び図１４を参照。）を用いた。それ以外は、実施例１と同じにして、実施例２の基板１１を得た。【００７６】
図１３は、得られた基板１１の平面図（Ａ）（Ｂ）と斜視図（Ｃ）である。図１３（Ａ）（Ｂ）は光学顕微鏡写真であり、図１３（Ｃ）は電子顕微鏡写真である。図１３の顕微鏡写真から、微細な銅電極２上に、欠陥や不具合にないはんだ層５がきれいに設けられていることが確認できた。また、図１４は、得られた基板１１の断面の電子顕微鏡写真（Ａ）と、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た像である。図１４（Ａ）に示したように、銅電極２上には、厚さ約２μｍの銅溶食防止層４と、厚さ約２μｍのはんだ層５がその順で設けられていることが確認できた。なお、有機脂肪酸コーティング層６がはんだ層５上に付着していることも確認できた。
【符号の説明】
【００７７】
１  基材
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【００７８】
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  投入部
２２  有機脂肪酸含有溶液槽
２３  排出部
２４  空間部
２５  密閉カバー
２６  投入口
２７  排出口
２８  搬送手段（ベルトコンベアー）
３１  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  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  浸漬処理部
Ｂ  溶融はんだ付着処理部及び余剰の溶融はんだの除去処理部
Ｃ  再浸漬処理部
【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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【図１４】
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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し、浸漬した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動する第１処理部と、
該第１処理部で処理した前記被処理部材を上方向の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、前記被処理部材に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける噴射手段を備えた第２処理部と、
該第２処理部で処理した前記被処理部材を前記空間部中で水平移動した後に前記有機脂肪酸含有溶液中に降下させながら、前記被処理部材上の余剰の溶融はんだに前記有機脂肪酸含有溶液を吹き付けて除去する噴射手段を備えた第３処理部と、
該第３処理部で処理した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理部と、を備え、
前記被処理部材を前記第１処理部から第４処理部に連続して移動する搬送手段と、前記第１処理部に前記被処理部材を投入する投入口と、前記第４処理部から処理後の前記被処理部材を排出する排出口と、が設けられており、該投入口及び該排出口以外は密閉されてい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又は２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４処理部で処理した後に前記被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】
前記空間部が、前記有機脂肪酸含有溶液の蒸気によって加圧されている、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７】
前記空間部の温度と前記有機脂肪酸含有溶液の温度とが同じであり、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１〜６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回収して、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１〜７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し、浸漬した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動する第１処理工程と、
該第１処理工程で処理した前記被処理部材を上方向の蒸気雰囲気の空間部に引き上げながら、前記被処理部材に向けて溶融はんだの噴流を吹き付ける第２処理工程と、
該第２処理工程で処理した前記被処理部材を前記空間部中で水平移動した後に前記有機脂肪酸含有溶液中に降下させながら、前記被処理部材上の余剰の溶融はんだに液体を吹き付けて除去する第３処理工程と、
該第３処理工程で処理した前記被処理部材を前記有機脂肪酸含有溶液中で水平移動した後に上方向に引き上げて溶液外に取り出す第４処理工程と、を備え、
前記被処理部材を前記第１処理工程から第４処理工程に連続して移動する搬送手段と、前記第１処理工程に前記被処理部材を投入する投入口と、前記第４処理工程から処理後の前記被処理部材を排出する排出口とを有し、該投入口及び該排出口以外は密閉されているはんだ付け装置を使用す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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