(57)【要約】【課題】ソルダーペーストを印刷し電子部品を載せたプリント基板の真空雰囲気中あるいは高圧雰囲気中におけるリフローはんだ付け中の溶融はんだの挙動をＸ線リフローシミュレータ装置により動画観察可能とする。【解決手段】Ｘ線透過性に優れ、且つ、高熱伝導性の金属で形成されたベース４２及びカバー４４を有する、上下に開閉可能な容器４０と、前記ベース４２とカバー４４の隙間に挿入される、ガス漏れを防ぐ機能を有する耐熱性のパッキン５０とを備え、それ自体は加熱源を持たず、加熱源を有する装置と共に使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線透過性に優れ、且つ、高熱伝導性の金属で形成されたベース及びカバーを有する、上下に開閉可能な容器と、
前記ベースとカバーの隙間に挿入される、ガス漏れを防ぐ機能を有する耐熱性のパッキンとを備え、
それ自体は加熱源を持たず、加熱源を有する装置と共に使用されることを特徴とするＸ線透過性はんだ付装置。
【請求項２】
前記容器が、固定具又は容器外側に加わる大気圧力により密封されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透過性はんだ付装置。
【請求項３】
前記カバーの中央部が上方に膨らむことにより、前記カバーの中央部と前記ベースの間にはんだ付対象を載せる空間が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線透過性はんだ付装置。
【請求項４】
前記ベースの上面は平面であり、内部にはんだ付対象を水平に密着してセットでき、周辺にいくに従い肉厚が厚くなる構造により容器内部が真空又は高圧となっても変形しにくい構造とされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線透過性はんだ付装置。
【請求項５】
前記容器の内側を真空又は高圧にできる配管が設けられ、真空ポンプあるいはコンプレッサへ接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線透過性はんだ付装置。
【請求項６】
前記容器の内側に熱電対が挿入され、この熱電対の測定温度で外部の加熱源が制御されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＸ線透過性はんだ付装置。
【請求項７】
前記Ｘ線透過性に優れ、且つ、高熱伝導性の金属としてマグネシウム合金あるいはアルミニウム合金を使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＸ線透過性はんだ付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透過性はんだ付装置に係り、特に、リフローはんだ付中の溶融はんだの挙動を観察する際に用いるのに好適な、真空雰囲気中あるいは高圧雰囲気中ではんだ付け可能な、それ自体は加熱源を持たないＸ線透過性はんだ付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜３に示されるように、出願人が開発し特許を取得したＸ線リフローシミュレータ装置が知られている。このＸ線リフローシミュレータ装置によれば、試料等の被検査物を目的の温度に加熱もしくは予め設定された温度プロファイルに従って加熱し、そのＸ線透過画像の状態変化をリアルタイムに観察したり、温度変化や動画を記録することで、各種材料の温度変化による挙動及びはんだ接合部位の不良発生原因解析等が可能となる。
【０００３】
又、特許文献４には、同じくＸ線を用いて回路モジュールのはんだ層におけるボイドの有無を検査する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２９００３０号公報
【特許文献２】特許第４９５９８４４号公報
【特許文献３】特許第５８１８１０６号公報
【特許文献４】特開２０１２−８４７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来は、ソルダーペーストを印刷し電子部品を載せたプリント基板の真空雰囲気中あるいは高圧雰囲気中におけるリフローはんだ付け中の溶融はんだの挙動を検査するのが困難であった。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、ソルダーペーストを印刷し電子部品を載せたプリント基板の真空雰囲気中あるいは高圧雰囲気中におけるリフローはんだ付け中の溶融はんだの挙動をＸ線検査装置により動画観察可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Ｘ線透過性に優れ、且つ、高熱伝導性の金属で形成されたベース及びカバーを有する、上下に開閉可能な容器と、前記ベースとカバーの隙間に挿入される、ガス漏れを防ぐ機能を有する耐熱性のパッキンとを備え、それ自体は加熱源を持たず、加熱源を有する装置と共に使用されることを特徴とするＸ線透過性はんだ付装置により、前記課題を解決するものである。
【０００８】
ここで、前記容器を、固定具又は容器外側に加わる大気圧力により密封することができる。
【０００９】
又、前記カバーの中央部が上方に膨らむことにより、前記カバーの中央部と前記ベースの間にはんだ付対象を載せる空間を形成することができる。
【００１０】
又、前記ベースの上面は平面であり、内部にはんだ付対象基板等を水平に密着してセットでき、周辺にいくに従い肉厚が厚くなる構造により容器内部が真空又は高圧となっても変形しにくい構造とすることができる。
【００１１】
又、前記容器の内側を真空又は高圧にできる配管を設け、真空ポンプあるいはコンプレッサへ接続されることができる。
【００１２】
又、前記容器の内側に熱電対を挿入し、この熱電対の測定温度で外部の加熱源を制御することができる。
【００１３】
又、前記Ｘ線透過性に優れ、且つ、高熱伝導性の金属としてマグネシウム合金あるいはアルミニウム合金を使用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加熱源を持たない本発明に係るはんだ付装置を、例えば特許文献１〜３に記載したＸ線リフローシミュレータ装置の上下から熱風の突出する空間に、あたかもサンプル基板のように挿入することで、本はんだ付装置内に設置したソルダーペースト印刷基板を真空リフロー時は主として熱伝導加熱で、又、高圧リフロー時は熱伝導加熱及び対流加熱で加熱することによりリフローはんだ付けでき、真空中のリフローはんだ付けあるいは高圧下でのリフローはんだ付け中における溶融はんだの挙動をＸ線で拡大率を大きくした動画を撮影観察できる。従って、真空中あるいは高圧中での溶融はんだの挙動を観察できるようになり、ボイド、ブリッジ、不濡れ、更には基板内の湿度に起因するブローホール等のはんだ付不良の原因解析、更には、これらはんだ付不良の対策実験を行うことができ、効果的な不良対策を立てることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図
【図２】同じく平面図
【図３】同じくベースの薄肉部を示す斜視図
【図４】Ｘ線リフローシミュレータ装置の一例で本発明装置を加熱している状態を示す断面図
【図５】本発明の実施例の外観を示す図面代用写真
【図６】同じく分解した状態を示す図面代用写真
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
【００１７】
本実施形態は、図１（断面図）及び図２（平面図）に示す如く、マグネシウム合金あるいはアルミニウム合金等のＸ線透過性に優れ、且つ、高熱伝導性の金属で形成されたベース４２及びカバー４４を有する、上下に開閉可能な容器４０と、前記ベース４２とカバー４４の隙間に挿入される、ガス漏れを防ぐ機能を有する耐熱性のバイトンゴムやシリコンゴム等の各種耐熱ゴム製又は金属製のパッキン（板状あるいはＯリング状等）５０とを備えている。
【００１８】
前記ベース４２の上面は平面であり、内部にはんだ付対象のプリント配線基板７を水平に密着してセットでき、周辺にいくに従い肉厚が厚くなる構造により、本体内部が真空又は高圧となっても変形しにくい構造とされている。該ベース４２には、図２（平面図）及び図３（斜視図）に示す如く、例えば０°、９０°、１８０°、２７０°の４方向に薄肉部４２Ａが設けられており、後は徐々に厚くなるようにされている。これは、後述する配管６０や熱電対６２を収容しやくすると共に、ベース４２の中央凹部に下から当たった熱風が側面に逃げられるようにするための空間を設けるためである。
【００１９】
前記プリント配線基板７のランド９上にはソルダーペースト１０が印刷され、その上にリフローはんだ付けされる電子部品８が載置されている。
【００２０】
前記カバー４４の中央部は、上方に膨らむことにより、前記カバー４４の中央部と前記ベース４２の間にはんだ付対象のプリント配線基板７を載せる空間が形成されている。このカバー４４も周辺にいくに従い肉厚が厚くなるようにされ、容器４０内部が真空又は高圧となっても変形しにくい構造とされている。
【００２１】
前記ベース４２とカバー４４は、例えば薄肉部４２Ａに配設したボルト４６及びナット４８により密封可能とされている。ナット４８をベース４２の薄肉部４２Ａ内に納めることにより、容器４０を水平にセットできる。なお、ボルト４６とナット４８以外の固定具を用いることも可能であり、特に、容器４０内を真空とする場合には、ボルト４６及びナット４８を省略することも可能である。
【００２２】
前記容器４０の、例えばベース４２の挿入口４２Ｂにはアルミニウム管５８が挿入され、該アルミニウム管５８に、前記容器４０内を真空又は高圧にするためのゴム管等の配管６０が接続されている。この配管６０は、真空ポンプ又は例えば窒素の高圧ガスボンベ又はコンプレッサ等に接続され、容器４０の内部空間を真空又は高圧にすることが可能とされている。
【００２３】
又、前記容器４０の、例えばベース４２には、該容器４０の内側に挿入される熱電対６２の挿入口４２Ｃが設けられ、該熱電対６２は、例えば内部に設置したプリント配線基板７に貼り付けられている。そして、この熱電対６２の測定温度で外部の加熱源（例えば後述熱風生成用面状ヒーター）を制御するようにされている。
【００２４】
前記アルミニウム管５８及び熱電対６２の挿入口４２Ｂ、４２Ｃは、シリコンラバー等の耐熱接着剤を充填し、封止されている。なお、熱電対６２として、隔壁貫通用熱電対を使用することも可能である。
【００２５】
図４は、既に権利化されている特許第４９５９８４４号（特許文献２）に記載したＸ線リフローシミュレータ装置の一例で本発明装置を加熱している状態を示す断面図である。
【００２６】
図４において、１は熱風生成用の面状ヒーター、１４は遮蔽断熱部、１５はガス供給管、２０はＸ線照射装置のＸ線発生部、２１は同じくＸ線照射範囲、２２は窓部、２３はＸ線受光装置、２７は試料室、３１は支持体、３１ａは、支持体３１の例えば側面に形成された排気口、３２は熱風吹き出し板、３２ａは熱風吹き出し穴である。
【００２７】
前記面状ヒーター１は上下に設置され、下側の面状ヒーター１と、プリント配線基板７が収容された本発明に係る容器４０の間に絶縁スペーサ１６が挿入されている。
【００２８】
前記ガス供給管１５は、遮蔽断熱部１４の熱風吹き出し穴にはめ込んで使用することができる。
【００２９】
上述のような構成からなる実施形態において、試料の加熱を行うためには、ガス供給管１５からガスを供給しながら、面状ヒーター１に電圧を印加する。電圧印加は面状ヒーター１端部の、窓部２２外の部分から行えば良い。また、印加電圧は直流、交流を問わない。尚、観察の際には、Ｘ線観察に支障のない部位に熱電対を設置して、温度モニターを行うこともできる。
【００３０】
面状ヒーター１の温度が上昇するにつれ、ガス供給管１５から供給されたガスも昇温し、熱風吹き出し穴３２ａから熱風が吹き出し、試料室２７内に熱した旋回流を発生させ、試料室２７内の温度を上昇させる。すると、試料であるプリント配線基板７が収容された容器４０も、急速かつ面内で均一に温度上昇し、ソルダーペースト１０を溶融させ、電子部品８と銅ランド９とが濡れて接合する。
【００３１】
本発明の加熱装置では、試料をＸ線観察する範囲である窓部２２には、Ｘ線透過性の良好な材料のみが用いられているため、様々な温度条件下ではんだのぬれ挙動を明瞭に観察することができる。
【００３２】
また、予め設定した温度プロファイル下でのリアルタイム観察を行うことができ、ボイド発生メカニズムの解明などに役立てることができる。
【００３３】
更に、外部からの伝熱機構が不要であるため装置を小型化、薄型化することができるため、試料をＸ線検査装置に近づけることが可能となり、極小の部品を高倍率で鮮明に観察することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明に係るはんだ付装置を用いる対象は図４に示したものに限定されず、特許文献１〜３に記載した他の構成の装置や、更に他の装置にも用いることができる。
【実施例】
【００３５】
実施例の外観を示す図面代用写真を図５に、同じく分解した状態を示す図面代用写真を図６に示す。
【００３６】
実施例の形状、配置は、図１乃至図３に示した実施形態と多少異なり、配管６０及び熱電対６２がカバー４４側に配置されているが、本発明の権利範囲に含まれる。
【００３７】
なお、前記実施形態及び実施例では、容器４０の平面形状が円形とされていたが、他の平面形状、例えば四角形であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
７…基板
８…電子部品
９…ランド
１０…ソルダーペースト
４０…容器
４２…ベース
４４…カバー
４６…ボルト
４８…ナット
５０…パッキン
６０…配管
６２…熱電対
【図１】
2018015803.tif 000003
【図２】
2018015803.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018015803.tif 000006
【図５】
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【図６】
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