(57)【要約】【課題】  鉛フリーはんだを使用した際のランド剥離を確実に阻止し、はんだ付け品質と信頼性に優れたプリント配線板のはんだ付け実装を可能にする。【解決手段】  両面に被はんだ付け部を有するプリント配線板に対してはんだ付けを行うはんだ付け方法であって、電子部品をプリント配線板の一方の面に少なくとも錫と銀と銅から成る鉛フリーはんだによってリフローはんだ付けを行い、続いて、プリント配線板の他方の面に形成された被はんだ付け部を錫−９亜鉛はんだにより該はんだを２２０℃〜２３０℃の温度範囲内に制御するとともに、リフローはんだ付けが行われたはんだ付け部の温度を１７８℃以下に保持してフローはんだ付けを行うことを特徴とする【選択図】  図１
2008091957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に被はんだ付け部を有するプリント配線板に対してはんだ付けを行うはんだ付け方法において、
電子部品をプリント配線板の一方の面に少なくとも錫と銀と銅から成る鉛フリーはんだによってリフローはんだ付けを行い、
続いて、プリント配線板の他方の面に形成された被はんだ付け部を錫−９亜鉛はんだにより該はんだを２２０℃〜２３０℃の温度範囲内に制御するとともに、リフローはんだ付けが行われたはんだ付け部の温度を１７８℃以下に保持してフローはんだ付けを行うことを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項２】
前記電子部品は、錫−鉛はんだによるコーティングが行われたはんだ付け端子を有することを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記プリント配線板にめっきスルーホールを形成し、さらに、このプリント配線板に対して錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理を施すことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
前記フローはんだ付けに際して用いるフラックスが、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を含有するものであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
前記はんだは、ビスマスを含有しないことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項６】
両面に被はんだ付け部を有するプリント配線板に対してはんだ付けを行うはんだ付け方法において、
電子部品をプリント配線板の一方の面に少なくとも錫と銀と銅から成る鉛フリーはんだによってリフローはんだ付けを行い、
続いて、プリント配線板の他方の面に形成された被はんだ付け部を錫−９亜鉛はんだによりフローはんだ付けを行い、
このフローはんだ付けは、リフローはんだ付けが行われたはんだ付け部の温度が、錫−銀−鉛の３元共晶合金の融点を越えることのないように行われることを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項７】
前記電子部品は、錫−鉛はんだによるコーティングが行われたはんだ付け端子を有することを特徴とする請求項６に記載のはんだ付け方法。
【請求項８】
前記プリント配線板にめっきスルーホールを形成し、さらに、このプリント配線板に対して錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理を施すことを特徴とする請求項６に記載のはんだ付け方法。
【請求項９】
前記フローはんだ付けに際して用いるフラックスが、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を含有するものであることを特徴とする請求項６に記載のはんだ付け方法。
【請求項１０】
前記はんだは、ビスマスを含有しないことを特徴とする請求項６に記載のはんだ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、その両方の面に被はんだ付け部を有するプリント配線板のはんだ付けを行うに際して、一方の面をリフローはんだ付けを行った後に他方の面をフローはんだ付けするはんだ付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（第１の従来技術）
鉛入りはんだによるめっきの代替として、半導体部品のリードフレーム表面にパラジウム層あるいはパラジウム合金層を設けることが行われている。しかし、このパラジウムは従来から使用されている錫−鉛はんだや鉛フリーはんだの有力候補となっている錫−銀−銅系のはんだや錫−銅系のはんだに対して濡れ性が悪いという問題やプリント配線板の銅ランドからはんだが浮いてしまうリフトオフ（Lift-off）の問題がある。以下に、このような従来技術及びその問題点について詳細に説明する。
【０００３】
上述のように、電子部品における鉛フリー化技術として、半導体部品のリードフレームの表面にめっき等によりパラジウム層あるいはパラジウム合金層を設けることが行われている。パラジウムは、ダイボンディングの際のろう材（銀ろう）や金等のボンディングワイヤに対して濡れ性が優れているからである。
【０００４】
なお、パラジウム層あるいはパラジウム合金層だけではリードフレームに錆が発生することがあるため、その下地層としてニッケル層等を設けることが一般的に行われている。
【０００５】
図３は、半導体部品のリードフレーム（はんだ付けリード）の断面を示す図で、めっき層がわかり易いようにその厚さを厚めに描いてある。
【０００６】
すなわち、はんだ付けリード３０においては、例えば、鉄−ニッケル合金３１から成るリードフレーム素材の表面を、ニッケル層３２から成る下地層で一旦被覆し、その上層をパラジウム層３３（あるいはパラジウム合金層）で覆うように構成されている。
【０００７】
このような電子部品すなわち半導体部品をプリント配線板に搭載し、フローはんだ付け方法によりはんだ付け実装する場合には、そのはんだ付けリード端子をプリント配線板のスルーホールに挿入し、このスルーホールの周囲に形成されたはんだ付けランドおよび前記はんだ付けリード端子に溶融状態のはんだの噴流波に接触させてはんだ付けが行われる。なお、高信頼性のはんだ付け実装を行うために、スルーホールに銅めっき等を施しためっきスルーホールとすることが行われている。
【０００８】
図４は、めっきスルーホールを有するプリント配線板に半導体部品のはんだ付けリード端子が挿入されている状態の断面を説明する図で、スルーホールの縦断面を示す図である。
【０００９】
すなわち、プリント配線板４０の下方側の面および上方側の面にははんだ付けランド４１が設けてあり、これら両ランド４１がめっきスルーホール４２によって接続されている。そして、このスルーホール４２に半導体装置のはんだ付けリード端子４３が挿入され、これらランド４１およびめっきスルーホール４２とはんだ付けリード端子４３との間に被はんだ付け部４４が構成されている。
【００１０】
なお、溶融状態のはんだの噴流波は同図４の下方側からプリント配線板４０の下方側の面すなわち該下方側の面の被はんだ付け部４４側から接触させてフローはんだ付けが行われる。
【００１１】
このはんだ付け実装に際しては、その被はんだ付け部４４に十分に溶融状態のはんだを供給して良好な濡れ性を得ることが必要である。すなわち、被はんだ付け部４４の良好な電気的接続性と十分な強度の機械的接続性とを満足する上で必要だからである。また、めっきスルーホール４２を有するプリント配線板４０では、スルーホール４２内に十分にはんだが充填され濡れ上がることが必要である。
【００１２】
従来、プリント配線板に電子部品をはんだ付けするときに、はんだ付け性を確保するために、液状フラックスを塗布することが一般的である。この液状フラックスの塗布は、浸漬、ブラッシング、スプレー、発泡などの方法で行われる。電子工業において用いられるポストフラックスは、一般にイソプロピルアルコールのような低級アルコール系有機溶剤にベース樹脂としてロジン、また活性剤としてアミンのハロゲン化水素酸塩などを配合して溶解したものを主成分として構成されている。
【００１３】
しかし、ボンディング性に優れているパラジウムやパラジウム合金も、半導体部品製造の際のダイボンディグ工程やワイヤボンディグ工程でリードフレームが温度上昇することによって、プリント配線板へのはんだ付け実装に際してリードフレームのはんだ濡れ性が低下する問題がある。すなわち、半導体部品のはんだ付けリード端子のはんだ濡れ性が低下してしまうのである。
【００１４】
図５は、濡れ性の低下したはんだ付けリード端子のはんだ付け状態を説明するための図で、スルーホールの縦断面を示す図である。
【００１５】
すなわち、はんだ付けリード端子５３の濡れ性低下が、めっきスルーホール５２内へのはんだの濡れ上がりを阻止し、プリント配線板５０の上方側の面に設けられたはんだ付けランド５１迄に十分に濡れ上がらないのである。このようなはんだ５４の濡れ上がり不良は、従来から使用されている錫−鉛はんだでも、また、鉛フリーはんだの有力候補となっている錫−銀−銅系のはんだや錫−銅系のはんだに対しても同様に発生する。
【００１６】
一方、鉛フリーはんだ化技術として、錫−銀−銅系のはんだが有力候補となっているが、このはんだを用いて各種めっきが施されている電子部品のはんだ付けリード端子を、鉛を含まないプリント配線板表面処理を行う際の有力候補であるプリフラックスを施したスルーホールに挿入して、前記の錫と銀と銅系のはんだを用いてはんだ付けを行うと、プリント配線板の銅ランドからはんだが浮くリフトオフ（Lift-off）という不具合（接合不良）が発生することが知られている。図６（ａ）（ｂ）は鉛フリーはんだで発生したリフトオフの鳥瞰図である。
【００１７】
このように、めっきスルーホール内へ溶融状態のはんだが十分に充填され濡れ上がらず、また、リフトオフを生じると、プリント配線板が電子装置に搭載されて使用される際に加わるストレス（例えば、温度変化や振動，加速度，プリント配線板のたわみ等による変形等）や経時変化により、プリント配線板の下方側の面に設けられたはんだ付けランドすなわちそのプリント配線とプリント配線板の上方側の面に設けられたはんだ付けランドすなわちそのプリント配線とが断線したり、はんだ接合が離間し断線しやすくなる問題がある。すなわち、当該プリント配線板が搭載された電子装置の信頼性が著しく低下する。
【００１８】
（第２の従来技術）
図１５は、従来の方法によるプリント配線板６０の一方の面についてリフローはんだ付けを行い、他方の面についてフローはんだ付けを行う場合のはんだ付け手順の例を説明する図である。なお、この従来例はめっきスルーホール６１を有するプリント配線板６０の例を示し、（１）〜（９）の数字は工程の番号を表している。
【００１９】
すなわち、工程（１）で先ずフローはんだ付けを行う電子部品１２（例えば、チップ部品等のＳＭＤ）を接着するための接着剤６３を塗布し、続いて工程（２）で当該の電子部品１２を搭載する。その後工程（３）で前記（１）で塗布した接着剤６３を硬化させ、電子部品１２をランド６４（回路パターン）上に固定する。
【００２０】
次に、工程（４）でプリント配線板６０を反転し、リフローはんだ付けを行う電子部品６２、６６のはんだ付け端子が載置されるランド６４上に例えばクリームはんだ等のはんだ６５を予め供給し、続いて工程（５）でチップ部品やＱＦＰ  ＩＣ等の電子部品６２，６６を搭載する。
【００２１】
その後工程（６）において、リフローはんだ付け装置によりリフローはんだ付けを行う。すなわち、前記工程（４）で供給したはんだ６５を加熱し溶融させ、チップ部品やＱＦＰ  ＩＣ等の電子部品６２，６６のはんだ付け端子６７とランド６４との間に形成された被はんだ付け部のはんだ付けを行う。
【００２２】
リフローはんだ付けが完了したら、工程（７）でプリント配線板のリフローはんだ付け面側から、例えばコネクタ等の挿入型の電子部品６８（以後、挿入部品と呼称する）のリード端子６９をスルーホール６１に挿入し、工程（８）でフローはんだ付け装置によりフローはんだ付けを行う。
【００２３】
すなわち、前記工程（３）においてランド６４と該ランド６４上に固定された電子部品６２との間に形成された被はんだ付け部、および前記工程（７）でめっきスルーホール６１を含むランド６４と該スルーホール６１に挿入された挿入部品６８のリード端子６９との間に形成された被はんだ付け部とを、溶融状態のはんだの噴流波に接触させてこれら被はんだ付け部にはんだを供給し、フローはんだ付けを行う。
【００２４】
なお、プリント配線板６０に電子部品１２や挿入部品６８をフローはんだ付けするときに、はんだ付け性を確保するために、液状フラックスを塗布することが一般的である。この液状フラックスの塗布は、浸漬、ブラッシング、スプレー、発泡などの方法で行われる。電子工業において用いられるポストフラックスは一般にイソプロピルアルコールのような低級アルコール系有機溶剤にベース樹脂としてロジン、また活性剤としてアミンのハロゲン化水素酸塩などを配合して溶解したものを主成分として構成されている。
【００２５】
以上の手順により、図１５の工程（９）に示すように冷却されてプリント配線板６０の両方の面に存在する被はんだ付け部のはんだ付けが完了し、ＳＭＤ（電子部品１２）の被はんだ付け部や挿入部品６８の被はんだ付け部にはんだのフィレット６００が形成される。
【００２６】
なお、プリント配線板６０の一方の面に設けられたランド６４と他方の面に設けられたランド６４とがめっきスルーホール６１で接続されている場合においては、前記工程（８）のフローはんだ付け工程において、めっきスルーホール６１内にはんだ６５が濡れ上がると供に両ランド６４にはんだ６５が濡れ広がっている必要がある。また、このめっきスルーホール６１に挿入部品６８のリード端子６９が挿入されている場合には、工程（９）に示すように両ランド６４にはんだ６５が濡れ広がってフィレット６００が形成されている必要がある。
【００２７】
これは、プリント配線板６０が電子装置に搭載された際に受ける熱ストレスや加速度や振動等のストレス等々によって、めっきスルーホール６１にクラック等を生じて回路的な断線を生じ、このプリント配線板６０によって作動する電子装置の信頼性を損なわないようにするためである。
【００２８】
また、最も重要な事項は、工程（８）のフローはんだ付けの際に工程（６）でリフローはんだ付けされた被はんだ付け部のはんだが再溶融しないようにすることである。すなわち、フローはんだ付けの際にプリント配線板６０に接触させたはんだの噴流波からの熱伝導によって、リフローはんだ付けされた被はんだ付け部の温度が上昇するからである。
【００２９】
このフローはんだ付けの際に、リフローはんだ付けされた被はんだ付け部のはんだの再溶融を生じると、フローはんだ付けの際にリフローはんだ付けされた電子部品６２の位置が移動してはんだ付け不良を生じたり、甚だしくは電子部品６２がその被はんだ付け部を構成するランド６４上から外れて移動し、回路的な機能不良を生じるからである。また、再溶融を生じただけでも、はんだ濡れ不良を生じてはんだ付け強度が低下したりする。
【００３０】
このような問題を解消するために、種々のはんだ付け方法が提案されている。
【００３１】
例えば、特許文献１（従来例）にその一例を見ることができる。すなわち、この従来例は、錫−銀−ビスマス系の鉛フリーはんだと錫−亜鉛−ビスマス系の鉛フリーはんだとを使用して、「それぞれのはんだの融点範囲をずらすことで、第２面リフローもしくはフローはんだ付けの際の第１面リフローにより接続された部品のはずれあるいは接続強度低下を抑制」（特許文献１の従来例の段落〔０００９〕参照）した技術である。
【００３２】
上述の従来例に開示された技術は、主にビスマスを融点調節剤として使用し、はんだ中のビスマス含有量を調節して当該はんだの融点範囲を調節している。しかし、はんだ中にビスマスを含有すると、被はんだ付け部のはんだが脆化し易く、被はんだ付け部に加わるサイクルストレスに対してはんだ付け強度が急速に低下し易い問題がある。すなわち、靱性が無いのである。
【００３３】
また、従来例では、「部品の種類によっては、部品がはんだとともに基板上の電極からはがれるという現象」（従来例の段落〔０００５〕参照）については説明されているが、それがどのようなメカニズムによって発生するかについては解明されていないため、理論的に適切な技術によってその問題を解消するに至ってはいない。すなわち、鉛フリーはんだにビスマスを含めることによって強制的にその融点を下げ、フローはんだ付けの際の温度上昇の影響をできるだけ少なくなるように構成した技術である。
【００３４】
本発明者らは、この「部品がはんだとともに基板上の電極からはがれるという現象」、すなわちランドからのフィレット剥離の発生が、錫−銀−ｘ（他の元素）系の鉛フリーはんだを使用してはんだ付けを行った際に錫−鉛はんだによるコーティング、例えばめっきが行われたはんだ付け端子を有する電子部品についてのみ発生していることに着目し、剥離部分を電子顕微鏡を用いて観察した。その結果、剥離部分に鉛の偏析を認めた。すなわち、ランドとフィレットとの界面においてミクロ的に錫−銀−鉛の３元共晶合金組成が形成され、その融点が１７８℃の低い温度になっているためであることを解明した。（「鉛フリーはんだのＳＭＴフィレット剥離に関する実験的考察」田辺一彦  斉藤  優  論文名：第１５回エレクトロニクス実装学術講演大会講演論文集参照）。
【００３５】
図１６は、このフィレット剥離を説明するための被はんだ付け部の端面を示す図で、（ａ）は正常なはんだ付け状態を説明するための図、（ｂ）は剥離したフィレット６００の様子を説明する図で剥離部分７０がわかり易いように誇張して描いた図である。このように、フィレット剥離はランド６４とはんだの界面から剥がれる態様で発生する。
【００３６】
なお、上記従来例では、「Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに代わるＰｂフリーはんだ合金としてＳｎ−Ａｇ−ＢｉあるいはＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系３元系をベースとしたものが有力候補としてクローズアップされている」とし、「Ｓｎ−９重量％Ｚｎ（融点１９９℃）は融点はほぼ適正であるが、大気中のはんだ付けでは、はんだ表面が著しく酸化されやすく使用しにくい」（第１の従来例の段落〔０００３〕参照）として発明の範囲の境界点に退けている。
【００３７】
特に、この従来例の出願時点においては、錫−９亜鉛はんだ（錫−９重量％亜鉛はんだ：以下同様に元素前の数字は重量％を表す）を使用したプリント配線板のフローはんだ付け技術は未だ確立されていなかったのである。この錫−９亜鉛はんだを使用したプリント配線板のフローはんだ付け技術は、その後に、特許文献２特開２００１−２９３５５９号公報等により公開され、その技術的確立が公知となっている。
【００３８】
（第３の従来技術）
鉛毒の自然環境への拡散ひいては人体への影響が問題となり、鉛を使用しない鉛フリーはんだによって電子装置のはんだ付けひいてはプリント配線板のはんだ付けが行われるようになってきた。しかし、現在使用されている鉛フリーはんだの殆どは、その融点が約２２０℃程度の高融点鉛フリーはんだであり、その最適なはんだ付け温度は、従来から使用されてきた錫−鉛はんだのはんだ付け温度（約２４０℃〜２５０℃）よりも約１０℃〜１５℃程度高く２５０℃〜２５５℃程度である。
【００３９】
電子部品を搭載したプリント配線板すなわち被はんだ付けワークをフローはんだ付けする際に、該プリント配線板と電子部品に熱ストレスが加わる。すなわち、溶融状態のはんだにその被はんだ付け部つまりプリント配線板の被はんだ付け面を接触させてはんだ付けを行う必要があるからである。
【００４０】
そして、現在使用されている高融点鉛フリーはんだの場合には、この熱ストレスが従来よりも大きくなるために、電子装置の寿命を従来よりも短命化させてしまうことが問題となっいる。その対策として、電子部品の耐熱性を向上させるための開発と低温のはんだでフローはんだ付けを行うことを実現する開発とが現在行われている。
【００４１】
この熱ストレスは電子部品等の寿命に与える影響が大きい。すなわち、低温のはんだでフローはんだ付けを行うことにより、長寿命の電子装置を実現することができるのである。しかも、従来から使用されて来た錫−鉛はんだよりも最適はんだ付け温度の低いはんだを使用すれば、従来よりも長寿命の電子装置を実現できる。
【００４２】
このように、フローはんだ付けの際のはんだの温度は電子装置を外から見ただけでは判断できない信頼性上の差となって現れるため、ユーザに信頼性の高い電子装置を供給する為の重要な指標として、最適はんだ付け温度の低いはんだを使用したフローはんだ付け技術が注目されている。
【００４３】
錫−亜鉛はんだの融点は（例えば、錫−９亜鉛はんだの融点）約１９９℃程度で他の鉛フリーはんだの融点（例えば、約２２０℃程度）と比較して低融点であり、フローはんだ付けに際してプリント配線板や電子部品に与える熱ストレスを小さくすることができる長所がある。しかし、錫−亜鉛はんだを使用してプリント配線板のフローはんだ付けを行うことは、濡れ性等のはんだ付け性が良くないために不可能とされていた。
【００４４】
本発明者等は、既に特願２００２−４１８５号において、プリント配線板の被はんだ付けランドやめっきスルーホールに錫−亜鉛はんだによるＨＡＬ(Hot Air Leveler) 処理等のレベラ処理を行う等してその表面に錫と亜鉛を主成分とするはんだの層を形成することにより、特には電子部品のはんだ付けリード端子の表面にパラジウム層またはパラジウム合金層が形成された電子部品のはんだ付けを、優れた濡れ性で行うことができると供に、被はんだ付け部の接続信頼性も高い技術を特許出願している。
【００４５】
これにより、従来と同様あるいはそれよりも低い温度のはんだでフローはんだ付けを行うことができるようになった。なお、このパラジウム層やパラジウム合金層は、従来から広く使用されていた錫−鉛はんだ層の代替え部材として鉛フリー化の為に使用されるようになってきた部材である。
【００４６】
ちなみに前記のＨＡＬ処理とは、溶融状態のはんだや金属中にプリント配線板を浸漬し、その後に溶融状態のはんだ中から当該プリント配線板を引き出しながらエアや不活性ガス等を吹きつけてレベリングを行う処理のことである。
【００４７】
多種・多数の電子部品を搭載して多数の被はんだ付け部を有するプリント配線板の各被はんだ付け部を一括してフローはんだ付けするような場合においては、はんだの濡れ性や濡れ上がり性等のはんだ付け性に影響を与える主要因を制御することで、その他の副要因によるはんだ付け性への影響が無視できるようにすることが、多数の各被はんだ付け部のはんだ付け品質を向上させると供に均一化させ、しかも大量生産されるプリント配線板のはんだ付け品質を向上させ安定化させる上では必要である。
【００４８】
そこで、本発明者等は、錫−亜鉛はんだを使用したフローはんだ付け方法において、プリント配線板上の被はんだ付けランドやめっきスルーホールにおける錫−亜鉛はんだの濡れ性や濡れ上がり性を向上させるための該プリント配線板における主要因を特定し、錫−亜鉛はんだを使用したフローはんだ付け方法を安定したはんだ付け品質で行える条件を解明することを技術的課題としてフローはんだ付け方法の開発を行った。
【００４９】
【特許文献１】特開２００１−３５８４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−２９３５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００５０】
そこで、本発明は、上記第２の従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、鉛フリーはんだを使用した際のランド剥離を確実に阻止し、はんだ付け品質と信頼性に優れたプリント配線板のはんだ付け実装を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
上記目的を達成するために、本発明では、両面に被はんだ付け部を有するプリント配線板に対してはんだ付けを行うはんだ付け方法において、電子部品をプリント配線板の一方の面に少なくとも錫と銀と銅から成る鉛フリーはんだによってリフローはんだ付けを行い、続いて、プリント配線板の他方の面に形成された被はんだ付け部を錫−９亜鉛はんだにより該はんだを２２０℃〜２３０℃の温度範囲内に制御するとともに、リフローはんだ付けが行われたはんだ付け部の温度を１７８℃以下に保持してフローはんだ付けを行うことを特徴とする。
【００５２】
ここで、前記電子部品は、錫−鉛はんだによるコーティングが行われたはんだ付け端子を有する。
【００５３】
さらに、前記プリント配線板にめっきスルーホールを形成し、さらに、このプリント配線板に対して錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理を施す。ここで、ＨＡＬ処理とは、上述のように、電子回路基板におけるはんだ付け性を向上させるために、基板そのものにはんだをコーティングさせ、その上に電子部品をはんだ付けする方式において、はんだ浴にディップした基板に加熱したガス（空気）を吹き付けてレベリングを行う処理である。
【００５４】
また、前記フローはんだ付けに際して用いるフラックスは、好ましくは、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を含有する。
【００５５】
この場合、前記はんだは、ビスマスを含有しない。
【００５６】
本発明のはんだ付け方法は、リフローはんだ付け面側の被はんだ付け部の温度が、錫−銀−鉛の３元共晶合金の融点１７８℃を越えることのないようにフローはんだ付けを行うところに特徴がある。
【００５７】
（１）すなわち、錫ー鉛はんだによるコーティングが行われたはんだ付け端子を有する電子部品をプリント配線板の一方の面に少なくとも錫と銀と銅から成る鉛フリーはんだによってリフローはんだ付けを行い、続いてプリント配線板の他方の面に形成された被はんだ付け部を錫−９亜鉛はんだにより該はんだを２２０℃〜２３０℃の温度範囲内に制御することによってリフローはんだ付けが行われたはんだ付け部の温度を１７８℃以下に保持してフローはんだ付けを行うはんだ付け方法である。
【００５８】
このように、錫−９亜鉛はんだの温度を２２０℃〜２３０℃の範囲内に制御してフローはんだ付けを行うことにより、リフローはんだ付けされた被はんだ付け部の温度を、錫−銀−鉛の３元共晶合金の融点１７８℃以下の温度に保持することができるようになる。
【００５９】
従って、フィレットとランドとの界面にミクロ的に形成される錫−銀−鉛の３元共晶合金が溶融することがなく、フィレット剥離が解消される。
【００６０】
また、はんだ合金にビスマスを含有させないので、被はんだ付け部のはんだが脆化することもない。
【００６１】
（２）また、前記（１）のはんだ付け方法において、めっきスルーホールを有するプリント配線板を使用する場合に、錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理されたプリント配線板を使用するはんだ付け方法である。
【００６２】
錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理されたプリント配線板を使用することにより、錫−９亜鉛はんだによるフローはんだ付けの際に、錫−９亜鉛はんだがめっきスルーホール内を容易に濡れ上がることができるようになり、フローはんだ付け面のランドと供にリフローはんだ付け面のランドにも錫−９亜鉛はんだが濡れ広がって、はんだ付け品質に優れたはんだ付けを行うことができるようになる。
【００６３】
（３）前記フローはんだ付けに際して用いるフラックスが、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を含有する。フラックス組成物において、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を用いることにより、錫−９亜鉛はんだによるフローはんだ付けの際にスルーホール内を容易に濡れ上がることができるようになり、はんだ付け品質に優れたはんだ付けを行うことができるようになる。
【００６４】
つまり、本発明では、プリント配線板の両方の面に被はんだ付け部が存在し、その一方の面側をリフローはんだ付け方法により他方の面側をフローはんだ付け方法にはんだ付けを行うに際して、リフローはんだ付けによりランド剥離の原因となる錫−銀−鉛の３元共晶合金が被はんだ付け部の界面にミクロ的に形成された場合においても、ビスマスを含有しない鉛フリーはんだを用いて、錫−銀−鉛の３元共晶合金の融点を越えることなく他方の面側のフローはんだ付けを行うことができるはんだ付け方法を確立する。これにより、鉛フリーはんだを使用した際のランド剥離を確実に阻止し、はんだ付け品質と信頼性に優れたプリント配線板のはんだ付け実装を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態のはんだ付け方法およびはんだ接合体について図を用いて詳細に説明する。
【００６６】
最初に、はんだ付け装置の構成を図１を参照して説明する。図１は、本発明のはんだ付け方法を実現するはんだ付け装置の例を説明する縦断面図である。なお、窒素ガス供給系はシンボル図で示してある。
【００６７】
先ず、プリント配線板のランドおよびスルーホールにＨＡＬ処理により錫−亜鉛はんだ（錫−９重量％亜鉛はんだ）の被覆を設ける。なお、プリント配線板に（錫−亜鉛はんだにより）ＨＡＬ処理を実施する方法については公知であるので図示は省略する。例えば、上記ＨＡＬ処理を実施する方法については、特開２００１−１６８５１３号公報に記載されている。
【００６８】
ここで、上述のように、ＨＡＬ処理とは、例えば、電子回路基板におけるはんだ付け性を向上させるために、基板そのものにはんだをコーティングさせ、その上に電子部品をはんだ付けする方式において、はんだ浴にディップした基板に加熱した空気を吹き付けてレベリングを行う処理である。
【００６９】
次に、はんだ付けリード端子にパラジウムめっきやパラジウム合金めっきが施された電子部品（例えば、はんだ付け端子がリード端子型の半導体部品）を前記プリント配線板のスルーホールに挿入して搭載し（図４参照）、被はんだ付けワークを形成する。
【００７０】
他方、この被はんだ付けワークすなわちそのはんだ付けリード端子にパラジウムめっきが施された電子部品を搭載したプリント配線板は、通常行われているように図示しないフラックス塗布装置によりその被はんだ付け面にフラックスが塗布された後、図１に例示するはんだ付け装置１００によりはんだ付けを行う。
【００７１】
図１に示すはんだ付け装置１００は、低酸素濃度の不活性ガスすなわち窒素ガス雰囲気中ではんだ付け作業を行うように構成されている。
【００７２】
すなわち、前記被はんだ付けワークつまりプリント配線板１０１を搬送する搬送コンベアは、仰角搬送（仰角θ1）の第１の搬送コンベア１０２と俯角搬送（俯角θ2）の第２の搬送コンベア１０３とにより構成してあり、これらの搬送コンベアを覆うようにトンネル状チャンバ１０４を設けてある。
【００７３】
このトンネル状チャンバ１０４の縦断面は、同図にも示すように「へ」の字状に構成してあり、水平面から搬入口１０５の高さと搬出口１０６の高さが同じ高さになるように構成してある。このように、搬入口１０５の高さと搬出口１０６の高さが同じ高さになるように構成することにより、はんだ付け装置１００を他の装置と連繋してインラインで使用することが容易となる。また、最も重要なことは、チャンバ１０４外の大気よりも温度の高いチャンバ内雰囲気をその内部に滞留させ易くなり、成分（例えば、酸素濃度）の安定した雰囲気を形成できるようになることである。
【００７４】
第１および第２の搬送コンベア１０２，１０３は、プリント配線板１０１の両側端部を保持する保持爪を備え、両側端部側に設けられ平行２条に構成されたコンベアフレームから成る。なお、幅の異なるプリント配線板１０１を保持できるように、通常は一方のコンベアフレームがプリント配線板１０１の幅方向に移動し調節できるように構成されている。図中の矢印Ａはプリント配線板１０１の搬送方向を示している。
【００７５】
また、第１の搬送コンベア１０２に沿ってトンネル状チャンバ１０４内に、プリント配線板１０１の予備加熱工程を構成するプリヒータ１０７とはんだ付け工程を構成するはんだ槽１０８とが配設してある。
【００７６】
予備加熱工程のプリヒータ１０７は、予めフラックスが塗布されたプリント配線板１０１の予備加熱を行い、フラックスの前置的活性化とプリント配線板１０１および搭載電子部品に与えるヒートショックを軽減するために設けられている。
【００７７】
また、はんだ付け工程のはんだ槽１０８には図示しないヒータにより加熱されて溶融状態の錫−亜鉛はんだ１０９（錫−９％亜鉛はんだ）が収容してあり、この溶融状態のはんだ１０９を第１のポンプ１１０により第１の吹き口体１１１に送出して第１の噴流波１１２を形成する。また、第２のポンプ１１３により第２の吹き口体１１４に送出して第２の噴流波１１５を形成する。
【００７８】
そして、これら噴流波１１２，１１５をプリント配線板１０１の下方側の面すなわち図４に例示するようなランド４１やスルーホール４２そして電子部品のはんだ付けリード端子４３から成る被はんだ付け部４４が存在する被はんだ付け面に接触させることにより、被はんだ付け部４４に溶融状態のはんだを供給してはんだ付けを行う。
【００７９】
また、プリヒータ１０７は、トンネル状チャンバ１０４内に設けられている。しかし、はんだ槽１０８は、トンネル状チャンバ１０４に開口１１６を設けて開口１１６から第１の噴流波１１２と第２の噴流波１１５とがトンネル状チャンバ１０４内に位置するように構成してある。なお、トンネル状チャンバ１０４の封止を維持するため、トンネル状チャンバ１０４に設けた開口１１６にはスカート１１７を設け、このスカート１１７をはんだ槽１０８の溶融状態のはんだ中に浸漬して完全な封止を実現している。
【００８０】
また、トンネル状チャンバ１０４内には、トンネルの長手方向すなわち搬送コンベアの搬送方向に沿って、多数の板状部材すなわち抑止板１１８を設けてある。そしてこの抑止板１１８は、その板面が搬送コンベアの搬送方向に対して直交するように設けてある。すなわち、この抑止板１１８によりトンネル状チャンバ１０４内にラビリンスシールを形成し、トンネル状チャンバ１０４内に不要な雰囲気流動が生じないように構成してある。
【００８１】
なお、この抑止板１１８は、トンネル状チャンバ１０４の上壁から搬送コンベアに向けて下向きに設けられていると供に、トンネル状チャンバ１０４の下壁から搬送コンベアに向けて上向きに設けられている。
【００８２】
トンネル状チャンバ１０４内に不活性ガスである窒素ガスを供給する吐出口筐１１９は、搬送方向から見てはんだ槽１０８の後段側の抑止板１１８間に設けてあり、流量調節弁１２０および流量計１２１によって目的とする窒素ガス供給流量に調節できるように構成してある。窒素ガスは、ボンベやＰＳＡ方式の窒素ガス供給装置１２２から供給され、開閉弁１２３および不純物を除去するフィルタ１２４、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁１２５を介して前記流量調節弁１２０に供給される。圧力計１２６は圧力モニタ用である。
【００８３】
窒素ガス供給流量は、図示しない酸素濃度計によりトンネル状チャンバ１０４内の酸素濃度を測定し、例えば、プリント配線板１０１と溶融状態のはんだ１０９の噴流波とが接触する領域であるはんだ付け工程の雰囲気をサンプリングして測定し、目的の酸素濃度になるように流量調節弁１２０を調節して設定する。
【００８４】
さらに、必要があれば破線で示したように、予備加熱工程のプリヒータ１０７近傍に同様にして窒素ガス供給用の吐出口筐１１９を設けるように構成し、プリヒータ１０７近傍の雰囲気の酸素濃度を酸素濃度計で測定するように構成してもよい。
【００８５】
次に、図１に示すはんだ付け装置１００の動作について説明する。
【００８６】
被はんだ付け部のあるプリント配線板１０１の下方側の面すなわち被はんだ付け面に予めフラックスを塗布したプリント配線板１０１を、図１に示すはんだ付け装置１００の搬入口１０５から搬入すると、第１の搬送コンベア１０２の保持爪に両側端部を保持されて、搬送仰角θ1で矢印Ａ方向に搬送される。
【００８７】
そして、プリヒータ１０７により、例えば、その被はんだ付け部が約１００℃程度に予備加熱され、続いて、プリント配線板１０１の下方側の面すなわち被はんだ付け面を、温度が例えば約２５０℃程度の第１の噴流波１１２および第２の噴流波１１５に接触させ、その被はんだ付け部に溶融状態のはんだ１０９を供給してはんだ付けが行われる。
【００８８】
その後、プリント配線板１０１はトンネル状チャンバ１０４の頂部で第２の搬送コンベア１０３に移載され、搬送俯角θ2で搬送されて搬出口１０６から搬出され、はんだ付けが完了する。
【００８９】
この一連のはんだ付け作業は、低酸素濃度の窒素ガス雰囲気中で行われる。すなわち、窒素ガス供給用の吐出口筐１１９から供給される窒素ガスにより、トンネル状チャンバ１０４内が低酸素濃度の窒素ガス雰囲気になる。
【００９０】
以上のように構成された一連のはんだ付け作業により、錫と亜鉛を主成分とするはんだ層が形成されたはんだ付けランドおよびめっきスルーホールと該スルーホールに挿入されその表面にパラジウム層またはパラジウム合金層を形成した電子部品のはんだ付けリード端子とに錫と亜鉛を主成分とするはんだの噴流波から溶融状態のはんだを供給することによりに、錫−亜鉛はんだがはんだ付けリード端子を濡らしながらめっきスルーホール内に濡れ上がり、部品挿入面（図４や図５に示すプリント配線板の上方側の面）に設けられたランドにもはんだが濡れ広がってフィレット（図５の５５参照）を形成し、濡れ性に優れた良好なはんだ接合体を得ることができた。
【００９１】
すなわち、パラジウムおよびパラジウム合金は錫と亜鉛を主成分とするはんだに対して良好な濡れ性を示し、銅で形成されたはんだ付けランドおよびめっきスルーホールの表面には、ＨＡＬ処理により錫と亜鉛を主成分とするはんだが十分に濡れている錫−亜鉛はんだ層が形成されているからである。
【００９２】
［第１の実施例］
図２は、はんだ付け性を比較した結果を説明する図表で、（ａ）は比較結果をまとめた図表、（ｂ）は被はんだ付け部のスルーホールに溶融状態のはんだが濡れ上がり充填された程度を表す評価基準（レベル）を説明する図で被はんだ付け部の縦断面を示す図、である。
【００９３】
先ず、はんだ付け性を評価する当たり、評価基準を定めた。すなわち、図２（ｂ）に示すように、スルーホール２２内にはんだが濡れ上がってプリント配線板２０の下方側の面のランド２１にも上方側の面のランド２１にもはんだフィレットが形成された状態が良好なはんだ付け状態を示す「○」であり、プリント配線板２０の下方側の面のランド２１にははんだフィレット２４が形成されスルーホール２２内にもはんだが濡れ上がったが、プリント配線板２０の上方側のランド２１にはんだが濡れ広がることができずフィレット２４が形成されなかった状態がやや不十分なはんだ付け状態を示す「△」、プリント配線板２０の下方側の面のランド２１にははんだフィレット２４が形成されたがスルーホール２２内に十分にはんだが濡れ上がらず、したがってプリント配線板２０の上方側のランド２１にはんだが濡れ広がることができずフィレット２４が形成されなかった状態が不十分なはんだ付け状態を示す「×」である。
【００９４】
一方、はんだ付け性の比較を行うため、被はんだ付け部の構成として、はんだ付けリード端子の表面処理状態として３種類を用意した。すなわち、従来の鉛を有する錫−１０重量％鉛はんだのめっきを施したはんだ付けリード端子、金めっきを施したはんだ付けリード端子、下地としてニッケル層を有し該ニッケル層の上層にパラジウムまたはパラジウム合金層を形成したはんだ付けリード端子とを用意した。
【００９５】
他方、被はんだ付け部のもう１つの構成要素であるプリント配線板のランドおよびスルーホールの表面処理状態として４種類を用意した。すなわち、ａ．配線パターンやランドとして使用されている銅そのものを露顕させているプリント配線板、ｂ．前記銅ランドおよび銅スルーホールに錫−３７重量％鉛はんだのＨＡＬ処理を行ったプリント配線板、ｃ．前記銅ランドおよび銅スルーホールに錫−９重量％亜鉛はんだのＨＡＬ処理を行ったプリント配線板、ｄ．さらにこの錫−９重量％亜鉛はんだのＨＡＬ処理を行ったプリント配線板の表面に防錆剤の塗布を行ったプリント配線板とを用意した。
【００９６】
また、はんだ付け工程において噴流波から前記被はんだ付け部に供給するはんだの種類として、イ．従来から使用されている錫−３７重量％鉛はんだ、ロ．鉛フリーはんだの有力な候補となっている錫−３重量％銀−０．５重量％銅はんだ、ハ．錫−０．７重量％銅はんだ、ニ．錫−９重量％亜鉛はんだとを用意した。なお、はんだの温度は通常使用されるはんだの温度である２５０℃とした。
【００９７】
そして、これらのはんだ付けリード端子と、ａ．ｂ．ｃ．ｄ．のプリント配線板と、イ．ロ．ハ．ニ．のはんだとの間におけるはんだ付け性の関係を一覧として纏めた表が図２（ａ）である。
【００９８】
すなわち、はんだ付けリード端子が、錫−３７％鉛はんだのめっきのものと、金めっきのものとは、ランドおよびスルーホールの表面処理およびはんだの種類に依らず何れも良好なはんだ付け性が得られた。しかし、環境問題を源とする鉛フリー化の要請から錫−１０重量％鉛はんだのめっき処理を電子部品のはんだ付けリード端子の表面処理として今後も続けることはできない。また、金は極めて高価であるためコストを問題にしない特別な用途でのみ使用され、その殆どを占める汎用の電子部品に使用することは行われていない。
【００９９】
一方、はんだ付けリード端子が、パラジウムめっきのものは、ランドおよびスルーホールに錫−９重量％亜鉛はんだのＨＡＬ処理を行ったプリント配線板を用いて錫−９重量％亜鉛はんだの噴流波からはんだを供給した場合にのみ良好なはんだ付け性が得られていることがわかる。
【０１００】
すなわち、半導体部品を製造しそれをプリント配線板にはんだ付け実装するという一連の全実装工程を視野に入れた見地から、これら全実装作業により製造された電子機器の実装信頼性を考えると、パラジウムめっきされたリードフレームは、銀ろうによるダイボンディング性や金線によるワイヤボンディング性に優れており、はんだ付け実装に際しては錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理されたプリント配線板に搭載して錫−亜鉛はんだの噴流波から溶融はんだを供給してはんだ付けを行った場合に最も優れた実装体を形成できることがわかる。
【０１０１】
次に、リフトオフ発生率の比較を行うため、電子部品はんだ付けリード端子部のめっき処理として３種類を用意した。すなわち（１）従来の鉛を有する錫−１０重量％鉛はんだのめっきを施したはんだ付けリード端子、（２）下地としてニッケル層を有し該ニッケル層の上層に金めっきを施したはんだ付けリード端子、（３）下地としてニッケル層を有し該ニッケル層の上層にパラジウムまたはパラジウム合金層を形成したはんだ付けリード端子とを用意した。他方、被はんだ付け部のもう一つの構成要素であるプリント配線板のスルーホールの表面処理状態として２種類を用意した。
【０１０２】
すなわち、ａ）配線パターンとして使用されている銅そのものの上に酸化防止としてプリフラックスを塗布させているプリント配線板、ｂ）前記スルーホールに錫−９重量％亜鉛はんだのＨＡＬ処理を行った１．６ｍｍ厚さのプリント配線板を用意した。さらにプリント配線板のスルーホールとランド設計には９種類を用意した。
【０１０３】
すなわち、１）スルーホール径０．８ｍｍ、ランド径１．１ｍｍ、２）スルーホール径０．８ｍｍ、ランド径１．４ｍｍ、３）スルーホール径０．８ｍｍ、ランド径１．７ｍｍ、４）スルーホール径１．０ｍｍ、ランド径１．３ｍｍ、５）スルーホール径１．０ｍｍ、ランド径１．６ｍｍ、６）スルーホール径１．０ｍｍ、ランド径１．９ｍｍ、７）スルーホール径１．２ｍｍ、ランド径１．５ｍｍ、８）スルーホール径１．２ｍｍ、ランド径１．８ｍｍ、９）スルーホール径１．２ｍｍ、ランド径２．１ｍｍを用意した。
【０１０４】
また、はんだ付け工程において噴流波から前記被はんだ付け部に供給するはんだの種類として、イ）鉛フリーはんだの有力な候補となっている錫−３重量％銀−０．５重量％銅はんだ、ロ）錫−９重量％亜鉛はんだを用意した。なお、はんだの温度は通常使用されるはんだの温度である２５０℃とした。
【０１０５】
これら（１）（２）（３）のはんだ付けリード端子とａ、ｂのプリント配線板とイ、ロのはんだ間におけるリフトオフ発生比率の関係を纏めた表が図７〜図９である。なお、これらの図においてＴ／Ｈ径とはスルーホール径を示し、Ｌａｎｄ径とはランド径を示している。
【０１０６】
すなわち、図７に示すように（１）従来の鉛を有する錫−１０重量％鉛はんだのめっきを施したはんだ付けリード端子において、プリフラックスを塗布させているプリント配線板と鉛フリーはんだの有力な候補となっている錫−３重量％銀−０．５重量％銅はんだでは５０％以上のリフトオフ発生率に対し、スルーホールに錫−９重量％亜鉛はんだのＨＡＬ処理を行ったプリント配線板では５０％以下のリフトオフ発生率と低減効果が認められた。
【０１０７】
一方、図９に示すように下地としてニッケル層を有し該ニッケル層の上層にパラジウムまたはパラジウム合金層を形成したはんだ付けリード端子では、鉛フリーはんだの有力な候補となっている錫−３重量％銀−０．５重量％銅はんだでも錫−９重量％亜鉛はんだでもリフトオフの発生率は０で同等であった。また、図８に示すように下地としてニッケル層を有し該ニッケル層の上層に金めっきを施したはんだ付けリード端子では一部のスルーホール径とランド径の組み合わせにおいて、錫−３重量％銀−０．５重量％銅はんだではリフトオフの発生が認められたが、錫−９重量％亜鉛はんだではリフトオフ発生はゼロと完全に防止されていることが判る。
【０１０８】
ところで、鉛フリーはんだである錫−亜鉛系はんだは、錫と亜鉛を主成分とするため従来の錫−鉛はんだと比較して高融点であり、濡れ性も悪い。そのため従来のポストフラックスを使用した場合には十分な濡れ性や接合信頼性を確保しがたい。
【０１０９】
そこで、本発明では、ポストフラックスの耐熱性向上とはんだ濡れ性向上の観点から、従来のポストフラックスの樹脂成分であるガムロジンに代えて、より耐熱性の高いロジンのアクリル酸付加物を選択使用した。
【０１１０】
さらに、本発明では、錫−亜鉛系はんだに用いるポストフラックスの要求性能である持続的な濡れ性を確保する観点から、配合する活性剤についても着目することにより、サルコシン骨格を有する活性剤を選択使用することによって持続的な濡れ性を可能にしたものである。本発明に用いるロジンのアクリル酸付加物とは、アクリル酸とロジンの付加反応物あるいはさらに水素化反応行ったロジン誘導体である。ロジンとは、アビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチン酸等の樹脂酸を主成分とするガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンである。
【０１１１】
また、本発明に用いられるサルコシン骨格を有する活性剤としては、オレイルサルコシン、ラウロイルサルコシン、ヤシ油脂肪酸サルコシン等を挙げることができる。さらに本発明のフラックスには、前記特定の構成成分に加えて、一般用フラックスに用いる各種成分、例えば樹脂、活性剤、溶剤、酸化防止剤、艶消し剤、その他の添加剤などを併用することもできる。一般用フラックスに用いる樹脂成分としては、ガムロジン、重合ロジン、不均化ロジン、水添ロジンなどの各種ロジン誘導体や、ポリアミド樹脂、テルペン樹脂等の合成樹脂等を挙げることができる。
【０１１２】
一般用フラックスに用いる活性剤としては、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸類、有機アミン、有機ハロゲン化物等が挙げられる。アミンのハロゲン化水素酸塩の具体例としては、ジエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩を挙げることができ、有機酸類の具体例としては、アジピン酸、ステアリン酸、安息香酸等を挙げることができ、有機アミン類の具体例としては、ヘキシルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン等を挙げることができ、有機ハロゲン化物の具体例としては、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール等を挙げることができる。溶剤としては、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、トルエン等を用いることができる。さらに、酸化防止剤、艶消し剤、その他の添加剤としては特に限定はされず、各種公知のものから適宜に選択して使用すればよい。
【０１１３】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。実施例１〜４及び比較例１〜３からなる液状フラックス組成物を調合し、これをスプレー塗布により、電子部品を搭載したプリント配線板に塗布し、自動はんだ付け装置によりはんだ付けを行った。はんだ付け状態を観察し、フィレットの形状によリ「○」、「△」、「×」ではんだ付け性の評価を行った。この評価結果を下記の表１に示す。
【０１１４】
（実施例１）
アジピン酸                            １．０ｗｔ％
ジブチルアミン                        １．０ｗｔ％
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
オレイルサルコシン                    １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              ７．０ｗｔ％
水添ロジン                            ７．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ８２．８ｗｔ％
（実施例２）
セバシン酸                            １．０ｗｔ％
２，３−ジブロモ−１−プロパノール    ０．５ｗｔ％
ジエチルアミン塩酸塩                  ０．２ｗｔ％
ラウロイルサルコシン                  １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              １０．０ｗｔ％
ガムロジン                            ５．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ８２．３ｗｔ％
（実施例３）
オクチル酸                            １．０ｗｔ％
安息香酸                              １．０ｗｔ％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
ヤシ油脂肪酸サルコシン                １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              ２０．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ７７．８ｗｔ％
（実施例４）
グルタル酸                            １．０ｗｔ％
２，３−ジブロモ−１−プロパノール    ０．５ｗｔ％
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
オレイルサルコシン                    １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              ７．０ｗｔ％
不均化ロジン                          ７．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ８３．３ｗｔ％
（比較例１）
アジピン酸                            １．０ｗｔ％
ジブチルアミン                        １．０ｗｔ％
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
ガムロジン                            １５．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ８２．８ｗｔ％
（比較例２）
セバシン酸                            １．０ｗｔ％
２，３−ジブロモ−１−プロパノール    ０．５ｗｔ％
ジエチルアミン塩酸塩                  ０．２ｗｔ％
ラウロイルサルコシン                  １．０ｗｔ％
ガムロジン                            １５．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ８２．３ｗｔ％
（比較例３）
オクチル酸                            １．０ｗｔ％
安息香酸                              １．０ｗｔ％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              １０．０ｗｔ％
水添ロジン                            １０．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール                ７７．８ｗｔ％
【０１１５】
【表１】
2008091957.tif 000003
【０１１６】
すなわち、表１に示すように実施例１，２，３において良好なはんだ付け性が得られている。以上のように、本発明のはんだ付け方法およびはんだ接合体においては、はんだ接合の基本である良好な電気的接続性と十分な強度の機械的接続性が得られることがわかる。しかも、錫−亜鉛はんだは適度な硬さと優れた伸び特性を有している。例えば、その高温伸びは１２５℃において従来の錫と３７重量％鉛のはんだは６６％であり、錫と９重量％亜鉛のはんだが６７％と同等以上の値を有している。これに対し、錫と３重量％銀と０．５重量％銅とからなるはんだでは１２％しかない。
【０１１７】
したがって、表面にパラジウム層やパラジウム合金層を形成したリードフレームを有する半導体部品をプリント配線板にはんだ付け実装する場合においては、本発明のはんだ付け方法によって良好なはんだ付け性を得ることが可能となり、強靱で機械的接続性にも電気的接続性にも優れかつ長期信頼性に優れたはんだ接合体を得ることが可能となることがわかる。
【０１１８】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図面を参照しながら以下に詳述する。
【０１１９】
（１）はんだ付け手順
本発明のはんだ付け方法を実現するはんだ付け手順を図１０を用いて説明する。各工程（１）〜（９）の順番は図１５とほぼ同じであるが、各工程における処理内容が図１５とは異なる。
【０１２０】
先ず工程（１）では、錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理されたプリント配線板１０を用意し、フローはんだ付けを行う電子部品（ＳＭＤ）１２を接着するための接着剤１３を塗布し、続いて工程（２）で当該の電子部品１２を搭載する。その後工程（３）で前記（１）で塗布した接着剤１３を硬化させ、電子部品１２をランド１４上に固定する。
【０１２１】
ここで、ＨＡＬ処理とは、上述のように、例えば、電子回路基板におけるはんだ付け性を向上させるために、基板そのものにはんだをコーティングさせ、その上に電子部品をはんだ付けする方式において、はんだ浴にディップした基板に加熱したガス（空気）を吹き付けてレベリングを行う処理である。
【０１２２】
次に、工程（４）でプリント配線板１０を反転し、リフローはんだ付けを行う電子部品１２のはんだ付け端子が載置されるランド１４上に、錫−３銀−０．５銅のクリームはんだ１５（固相線温度２１７℃、液相線温度２２０℃）または錫−３．５銀−０．７５銅のクリームはんだ１５（固相線温度２１７℃、液相線温度２１９℃）を予め供給し、続いて工程（５）でそのはんだ付け端子に錫−鉛はんだによるコーティング、例えばめっきが施されたチップ部品６２やＱＦＰ  ＩＣ等の電子部品１６をランド１４上に搭載する。もちろん、他の種類のめっきが施された電子部品が含まれていてもよい。
【０１２３】
その後工程（６）において、リフローはんだ付け装置によりリフローはんだ付けを行う。すなわち、前記工程で供給したはんだを加熱し溶融させ、チップ部品６２やＱＦＰ  ＩＣ等の電子部品１６のはんだ付け端子１７（リード端子部）とランド１４との間に形成された被はんだ付け部のはんだ付けを行う。
【０１２４】
リフローはんだ付けが完了したら、工程（７）でプリント配線板１０のリフローはんだ付け面側から、例えばコネクタ等の挿入部品１８のリード端子１９をスルーホール１１に挿入する。そして、工程（８）で錫ー９亜鉛はんだの温度が温度制御装置により２２０℃〜２３０℃の範囲内の温度に制御された溶融状態のはんだを噴流させて形成した噴流波を、プリント配線板１０のフローはんだ付け面側に接触させてフローはんだ付けを行う。
【０１２５】
すなわち、前記工程（３）においてランド１４と該ランド１４上に固定された電子部品１２との間に形成された被はんだ付け部、および前記工程（７）でめっきスルーホール１１を含むランド１４と該スルーホール１１に挿入された挿入部品１８のリード端子１９との間に形成された被はんだ付け部とを、溶融状態の錫−９亜鉛はんだの噴流波に接触させてこれら被はんだ付け部に錫−９亜鉛はんだを供給し、フローはんだ付けを行う。
【０１２６】
この工程（８）のフローはんだ付け工程では、錫−９亜鉛によりフローはんだ付けを行うので、その温度が２２０℃〜２３０℃という低い温度、すなわち従来の錫−３７鉛はんだにおいて適切とされる２４５℃〜２５０℃の温度、また、錫−３銀−０．５銅の鉛フリーはんだ１５や錫−３．５銀−０．７５銅の鉛フリーはんだ１５において適切とされる２５０℃〜２５５℃の温度と比較して遙に低い温度でフローはんだ付けを行うことができる。また、プリント配線板１０に錫−亜鉛はんだによるＨＡＬ処理を施してあるので、めっきスルーホール１１における錫−９亜鉛はんだの濡れ上がりも極めて良好である。
【０１２７】
また、工程（８）のフローはんだ付け工程において、リフローはんだ付けされた被はんだ付け部のはんだ詳しくは部品１６，６２が搭載されたランド１４とフィレット１５０との間にミクロ的に形成された錫−銀−鉛の３元共晶合金が、その融点である１７８℃を越えて加熱されることが無くなって、フィレット剥離を生じることがない。
【０１２８】
その結果、工程（９）に示すように冷却されてプリント配線板１０の両方の面に存在する被はんだ付け部のはんだ付けが完了し、ＳＭＤの被はんだ付け部や挿入部品１８の被はんだ付け部には、フィレット剥離が無く良好な接合状態のはんだのフィレット１５０が形成され、はんだ付け品質に優れたプリント配線板１０が完成する。
【０１２９】
また、錫−９亜鉛はんだによりフローはんだ付けを行うので、他の鉛フリーはんだよりフローはんだ付けの際に発生するリフトオフ現象を防止または低減することができる。さらには、ビスマスを含有しない鉛フリーはんだを使用しているので、被はんだ付け部のはんだが脆化することがなく、熱サイクルストレスや繰り返し加わる加速度によるストレス、例えば振動等のストレスに対して強靱なはんだ付け実装を行うことができる。
【０１３０】
なお、フローはんだ付けに際して塗布するフラックス組成物において、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を用いることで、スルーホール１１における錫−９亜鉛はんだの濡れ上がりを一層良好にすることができる。
【０１３１】
本発明は、ポストフラックスの耐熱性向上の観点から、従来のポストフラックスの樹脂成分であるガムロジンに代えて、より耐熱性の高いロジンのアクリル酸付加物を選択使用したものである。
【０１３２】
さらに、本発明では、錫−亜鉛系はんだに用いるポストフラックスの要求性能である持続的な濡れ性を確保する観点から、配合する活性剤についても着目することにより、サルコシン骨格を有する活性剤を選択使用することによって持続的な濡れ性を可能にしたものである。
【０１３３】
本発明に用いるロジンのアクリル酸付加物とは、アクリル酸とロジンの付加反応物あるいはさらに水素化反応行ったロジン誘導体である。ロジンとは、アビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチン酸等の樹脂酸を主成分とするガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンである。また、本発明に用いられるサルコシン骨格を有する活性剤としては、オレイルサルコシン、ラウロイルサルコシン、ヤシ油脂肪酸サルコシン等を挙げることができる。
【０１３４】
本発明のフラックスには、前記特定の構成成分に加えて、一般用フラックスに用いる各種成分、例えば樹脂、活性剤、溶剤、酸化防止剤、艶消し剤、その他の添加剤などを併用することもできる。
【０１３５】
一般用フラックスに用いる樹脂成分としては、ガムロジン、重合ロジン、不均化ロジン、水添ロジンなどの各種ロジン誘導体や、ポリアミド樹脂、テルペン樹脂等の合成樹脂等を挙げることができる。一般用フラックスに用いる活性剤としては、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸類、有機アミン、有機ハロゲン化物等が挙げられる。アミンのハロゲン化水素酸塩の具体例としては、ジエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩を挙げることができ、有機酸類の具体例としては、アジピン酸、ステアリン酸、安息香酸等を挙げることができ、有機アミン類の具体例としては、ヘキシルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン等を挙げることができ、有機ハロゲン化物の具体例としては、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール等を挙げることができる。溶剤としては、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、トルエン等を用いることができる。
【０１３６】
さらに、酸化防止剤、艶消し剤、その他の添加剤としては特に限定はされず、各種公知のものから適宜に選択して使用すればよい。
【０１３７】
（２）はんだ付け装置の構成
次に、リフローはんだ付け装置の構成例とその作動を図１１を参照して説明する。
【０１３８】
リフローはんだ付け装置は、予めはんだが供給された被はんだ付け部を加熱してはんだを溶融させ、プリント配線板に形成されたランドひいては回路パターンと電子部品とのはんだ付けを行う装置である。
【０１３９】
リフローはんだ付け装置の加熱方式としては、赤外線等による熱線加熱、熱風加熱、蒸気加熱、伝熱加熱、これらを併用した加熱、等の方式がある。これら何れの方式においても、高温の雰囲気を維持するためにチャンバ形式の加熱炉内においてプリント配線板を加熱し、リフローはんだ付けが行われる。また、これらの加熱は窒素ガス等の不活性ガスを供給して低酸素濃度の雰囲気中で行われることもある。
【０１４０】
図１１は、リフローはんだ付け装置２００の一例を示す側断面すなわち縦断面である。なお、窒素ガス供給系はシンボル図で描いてある。
【０１４１】
この例は、加熱炉すなわち炉体２１６を７つの領域に区画して形成したいわゆる７ゾーン構成のリフローはんだ付け装置で、プリント配線板２０１を搬送する搬送コンベア２０２を堺にして加熱手段２０３を設けた加熱室２０４を上下対称に設けた構造であり、この加熱室２０４が１４室設けてある。そして、プリント配線板２０１の搬送方向Ａに沿って第１ゾーンと第２ゾーンが昇温部加熱室、第３ゾーン〜第５ゾーンが均熱部加熱室、第６ゾーンと第７ゾーンがリフロー部加熱室である。
【０１４２】
加熱手段２０３としては、公知の熱風加熱手段や赤外線加熱手段を使用する。またはこれらの加熱手段２０３を併用して使用する。プリント配線板２０１への供給熱量は、熱風加熱手段では熱風温度により最終供給熱量が決まり、熱風の風速で単位時間当たりの供給熱量が決まる。
【０１４３】
また、赤外線加熱手段では、赤外線ヒータの表面温度の概ね４乗に比例して供給熱量を増加させることができる。そして、これらの熱風温度や熱風の風速、赤外線ヒータの表面温度を調節することによりプリント配線板２０１の加熱温度を調節し、目的とする加熱温度プロファイルを得る仕組みとなっている。
【０１４４】
また、搬送コンベア２０２の詳細は図示しないが、通常使用されている搬送コンベアであり、平行２条の搬送チェーンによりプリント配線板２０１の両側端部を保持して搬送する構成となっている。なお、搬入口２０５および搬出口２０６には並設した抑止板によりラビリンスシール部すなわち入り口ラビリンス部２０７と出口ラビリンス部２０８とを構成し、加熱室２０４の内部と外部すなわち炉体２１６外との封止性を確保している。
【０１４５】
一方、はんだを溶融させるリフロー部加熱室には窒素ガスが供給され、リフロー部加熱室に最も酸素濃度の低い窒素ガス雰囲気を形成している。すなわち、ボンベやＰＳＡ方式等の窒素ガス供給装置２０９から開閉弁２１０を通ってフィルタ２１１で不要物を除去した後圧力制御弁２１２で目的の圧力に維持し、流量制御弁２１３と流量計２１４とで目的とする流量に調節して供給される。圧力計２１５は圧力モニタ用である。
【０１４６】
はんだ付け作業は、搬送コンベア２０２によりプリント配線板２０１を搬送しながら行われる。すなわち、搬入口２０５から搬入されたプリント配線板２０１は矢印Ａ方向へ搬送され、昇温部→均熱部→リフロー部の順に各加熱室２０４を通って加熱され、はんだ付けが完了したプリント配線板２０１は搬出口２０６から搬出される。
【０１４７】
各加熱室２０４におけるプリント配線板２０１の加熱到達温度は、各加熱室２０４の加熱手段２０３からプリント配線板２０１へ供給される熱量で調節され、熱風温度や熱風の風速、さらには、赤外線ヒータの表面温度等によって調節される。これにより、プリント配線板２０１は目的とする所定の加熱温度プロファイルで加熱されてリフローはんだ付けが行われる。
【０１４８】
例えば、本実施形態で使用した錫−銀−銅系の鉛フリーはんだすなわち錫−３銀−０．５銅のクリームはんだまたは錫−３．５銀−０．７５銅のクリームはんだでは、リフロー部において被はんだ付け部の温度を２３０℃〜２４０℃程度の温度範囲に制御してはんだ付けが行われるのが通常である。
【０１４９】
なお、錫−銀−銅系の鉛フリーはんだのリフローはんだ付け作業を行う場合においては、加熱室２０４内に窒素ガスを供給することなく大気雰囲気においてリフローはんだ付けを行うこともできる。ちなみに、低酸素濃度の窒素ガス雰囲気中でリフローはんだ付けを行うことにより、プリント配線板２０１の被はんだ付け部やはんだの酸化が抑止され、大気雰囲気中よりも一層良好な濡れ性のはんだ付けを行うことができるようになる。
【０１５０】
次に、フローはんだ付け装置の構成例とその作動を図１２を参照して説明する。ここで、図１２は、フローはんだ付け装置の一例を説明する縦断面図で、窒素ガス供給系はシンボル図で描いてある。
【０１５１】
フローはんだ付け装置３００は、低酸素濃度の不活性ガスすなわち窒素ガス雰囲気中ではんだ付け作業を行うように構成されている。なお、同図のフローはんだ付け装置は、図１のフローはんだ付け装置と同様の構成である。
【０１５２】
すなわち、前記被はんだ付けワークつまりプリント配線板３０１を搬送する搬送コンベアは、仰角搬送（仰角θ1 ）の第１の搬送コンベア３０２と俯角搬送（俯角θ2 ）の第２の搬送コンベア３０３とにより構成してあり、これらの搬送コンベアを覆うようにトンネル状チャンバ３０４を設けてある。
【０１５３】
このトンネル状チャンバ３０４の縦断面は、同図にも示すように「へ」の字状に構成してあり、水平面から搬入口３０５の高さと搬出口３０６の高さが同じ高さになるように構成してある。これにより、チャンバ３０４外の大気よりも温度の高いチャンバ３０４内の雰囲気をその内部に滞留させ易くなり、成分（例えば、酸素濃度）の安定した雰囲気を形成できるようになる。
【０１５４】
第１および第２の搬送コンベア３０２，３０３は、プリント配線板３０１の両側端部を保持する保持爪を備え、両側端部側に設けられ平行２条に構成されたコンベアフレームから成る。そして、第１の搬送コンベア３０２に沿ってトンネル状チャンバ３０４内に、プリント配線板３０１の予備加熱工程を構成するプリヒータ３０７とはんだ付け工程を構成するはんだ槽３０８とが配設してある。なお、図中の矢印Ａはプリント配線板３０１の搬送方向を示している。
【０１５５】
はんだ付け工程のはんだ槽３０８には錫−９亜鉛はんだ３０９が収容してあり、はんだ３０９は図示しないヒータおよび温度センサそして温度制御装置とにより加熱されて溶融状態となっていて、その温度は予め指示された温度に制御されている。そして、この溶融状態のはんだ３０９を第１のポンプ３１０により第１の吹き口体３１１に送出して第１の噴流波３１２を形成し、また、第２のポンプ３１３により第２の吹き口体３１４に送出して第２の噴流波３１５を形成するように構成されている。
【０１５６】
そして、プリント配線板３０１の下方側の面、すなわち図１０の工程（７）に例示するプリント配線板１０の下方側の面のランド１４やスルーホール１１そして電子部品１２のはんだ付け端子やリード端子から成る被はんだ付け部が存在する被はんだ付け面つまりフローはんだ付け面に前記の噴流波３１２，３１５を接触させることにより、被はんだ付け部に溶融状態のはんだ３０９を供給してはんだ付けを行う。
【０１５７】
また、プリヒータ３０７は、トンネル状チャンバ３０４内に設けられている。しかし、はんだ槽３０８は、トンネル状チャンバ３０４に開口３１６を設けて開口３１６から第１の噴流波３１２と第２の噴流波３１５とがトンネル状チャンバ３０４内に位置するように構成してある。なお、この開口３１６にはスカート３１７を設け、このスカート３１７をはんだ槽３０８の溶融状態のはんだ３０９中に浸漬して完全な封止を実現している。
【０１５８】
さらに、トンネル状チャンバ３０４内には、トンネルの長手方向すなわち搬送コンベア３０２，３０３の搬送方向に沿って、多数の板状部材すなわち抑止板３１８を設けてラビリンスシールを形成し、トンネル状チャンバ３０４内に不要な雰囲気流動が生じないように構成してある。
【０１５９】
トンネル状チャンバ３０４内に不活性ガスである窒素ガスを供給する吐出口筐３１９は、搬送方向から見てはんだ槽３０８の後段側の抑止板３１８間に設けてあり、流量調節弁３２０および流量計３２１によって目的とする窒素ガス供給流量に調節できるように構成してある。窒素ガスは、ボンベやＰＳＡ方式の窒素ガス供給装置３２２から供給され、開閉弁３２３および不純物を除去するフィルタ３２４、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁３２５を介して前記流量調節弁３２０に供給される。圧力計３２６は圧力モニタ用である。
【０１６０】
窒素ガス供給流量は、図示しない酸素濃度計によりトンネル状チャンバ３０４内の酸素濃度を測定し、例えば、プリント配線板３０１と溶融状態のはんだ３０９の噴流波３１２，３１５とが接触する領域であるはんだ付け工程の雰囲気をサンプリングして測定し、目的の酸素濃度になるように流量調節弁３２０を調節して設定する。
【０１６１】
さらに、必要があれば破線で示したように、予備加熱工程のプリヒータ３０７近傍に同様にして窒素ガス供給用の吐出口筐３１９を設けるように構成し、プリヒータ３０７近傍の雰囲気の酸素濃度を酸素濃度計で測定するように構成してもよい。このように構成することにより、予備加熱工程の酸素濃度とはんだ付け工程の酸素濃度を別々に調節し制御することもできるようになる。
【０１６２】
はんだ付け作業は、搬送コンベア３０２，３０３によりプリント配線板３０１を搬送しながら行われる。すなわち、搬入口３０５から搬入されたプリント配線板３０１は矢印Ａ方向へ搬送され、予備加熱工程→はんだ付け工程の順に搬送され、はんだ付け工程でプリント配線板３０１の被はんだ付け部に噴流波３１２，３１５によって溶融はんだ３０９が供給されてはんだ付けが行われ、はんだ付けが完了したプリント配線板３０１は搬出口３０６から搬出される。
【０１６３】
このフローはんだ付け作業は、予備加熱工程においてはプリント配線板３０１の被はんだ付け部の温度が８０℃〜１５０℃の範囲の予め決めた目的の値になるように制御して行い、はんだ付け工程では錫−９亜鉛はんだの温度が２２０℃〜２３０℃の範囲の予め決めた目的の値になるように制御して行う。
【０１６４】
なお、特開２００１−２９３５５９号公報に開示されているように、予備加熱工程の酸素濃度を１０００ｐｐｍ以下に、はんだ付け工程の酸素濃度を５００ｐｐｍ以下に制御することによって、錫−９亜鉛はんだによるプリント配線板３０１のフローはんだ付けを良好な濡れ性で行うことができる。
【０１６５】
［第２の実施例］
本発明者らは、電子部品のはんだ付け端子に錫−鉛はんだによるコーティングが施されている場合に、錫−銀−銅系の鉛フリーはんだでリフローはんだ付けを行うと、被はんだ付け部ランドのフィレット界面にミクロ的に融点１７８℃の錫−銀−鉛の３元共晶合金が形成され、これが原因で、続いて行われるフローはんだ付けにおいてフィレット剥離が生じることを解明した。
【０１６６】
そこで、本発明者らは、この事実を実際のプリント配線板のはんだ付け作業においてさらに確認した。図１３は、フィレット剥離の発生条件を確認した結果を示す図表で、（ａ）ははんだの種類と電子部品のめっきの種類さらにはんだ付け手順のどの段階で発生しているのかを分析した結果を示し、（ｂ）はフローはんだ付けの際に既にリフローはんだ付けによりはんだ付けが完了しているはんだ付け部等の温度を測定した結果を示し、（ｃ）はフローはんだ付けを行う前に、ＱＦＰ  ＩＣがリフローはんだ付けされた面とは反対側のフローはんだ付け面に、熱伝導を抑制する断熱テープを貼り付けた態様を示す図である。
【０１６７】
この分析を行うに当たっては、リフローはんだ付け作業において被はんだ付け部のはんだ付け端子（リード端子）やはんだの温度が２３０℃になるようにして行い、フローはんだ付け作業においてははんだの温度を２５０℃に制御して行った。また、図１３（ａ）において○印はフィレット剥離が発生していないことを示し、×印はフィレット剥離が発生したことを示している。
【０１６８】
図１３（ａ）からわかるように、錫−３７鉛はんだおよび錫−３銀−０．５銅はんだそして錫−３．５銀−０．７５銅はんだのいずれのはんだにおいても、部品のはんだ付け端子のめっきの種類すなわち錫−鉛はんだメッキおよび錫−ビスマスはんだメッキの種類にかかわらず、第１面のリフローはんだ付け作業だけではフィレット剥離が発生していないことがわかる。
【０１６９】
しかし、続いて第２面のフローはんだ付けを行うと、第１面のリフローはんだ付けの際に錫−３銀−０．５銅はんだと錫−３．５銀−０．７５銅はんだを使用し、部品に錫−鉛はんだめっきが施されたものにおいてのみフィレット剥離が発生していることがわかる。なお、フローはんだ付けに使用したはんだはリフローはんだ付けに使用したはんだと同じ組成のはんだである。
【０１７０】
また、図１３（ｃ）のようにＱＦＰ  ＩＣ１６（２４０ｐｉｎ  ＱＦＰ  ＩＣ）のはんだ付け端子の温度上昇を抑制するために断熱テープ４０を貼り付けると、フローはんだ付けによってもフィレット剥離が発生しないことがわかる。
【０１７１】
このフローはんだ付けの際のリフローはんだ付けされたはんだ付け部の温度は、図１３（ｂ）に示すように、断熱テープ４０なしの通常のはんだ付け状態では１８２℃であり、断熱テープ４０を貼り付けることにより１２２℃になる。なお、プリント配線板１０の第１面すなわちリフローはんだ付け面の表面の温度はそれぞれ２０１℃と１３３℃であった。
【０１７２】
これらの分析結果から、そのはんだ付け端子が錫−鉛はんだめっきされた電子部品１２を錫−銀−銅系の鉛フリーはんだでリフローはんだ付けを行ったはんだ付け部にのみ、続いて行われるフローはんだ付けによってフィレット剥離が発生していることが確認され、このフローはんだ付けの際に、はんだ付け部の温度が錫−銀−鉛３元共晶合金の融点１７８℃を越える１８２℃に上昇することがその原因として特定できる。
【０１７３】
次に、本発明のはんだ付け方法を用いてフィレット剥離の有無を検討した。図１４はその結果を示す図表であり、（ａ）はリフローはんだ付けを行うはんだの種類と電子部品のめっきの種類さらにフローはんだ付けに使用する錫−９亜鉛はんだの温度を要因として、フィレット剥離の有無をまとめた図表、（ｂ）はフローはんだ付けの際の各部の温度を、はんだの種類とはんだ付けに際して使用される適切な各はんだ温度において比較した図表である。
【０１７４】
すなわち、図１４（ａ）に示すように、リフローはんだ付けを行う際のはんだとして先の例と同様に錫−３銀−０．５銅はんだそして錫−３．５銀−０．７５銅はんだを使用し、フローはんだ付けを行うはんだとして錫−９亜鉛はんだを使用し、その温度が２２０℃の場合と２３０℃の場合について検討した。その結果、いずれの場合についてもフィレット剥離は発生しなかった。
【０１７５】
もちろん、めっきスルーホール内にも錫−９亜鉛はんだが十分に濡れ上がり、そのランドにも十分にはんだが濡れ広がった（図１０の工程（９）に示す状態）。また、プリント配線板に錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理が施されている場合、あるいは、フラックス組成物において、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を用いる場合については、はんだの温度が２２０℃〜２３０℃という極めて低い温度であるにもかかわらず、この錫−９亜鉛はんだの濡れ上がり速度は大変に速く、極めて確実にフィレットが形成された。
【０１７６】
一方、図１４（ｂ）に示すように、フローはんだ付けの際における２４０ｐｉｎのＱＦＰ  ＩＣのリード端子部すなわちはんだ付け端子の温度は、錫−９亜鉛はんだで温度が２２０℃の場合に１５１℃、錫−９亜鉛はんだで温度が２３０℃の場合に１６０℃であり、錫−銀−鉛３元共晶合金の融点１７８℃よりは遙に低い温度になっていることがわかる。すなわち、フローはんだ付けのはんだの温度を低くできる分だけ、リフローはんだ付けされたはんだ付け部の温度上昇も低下する。
【０１７７】
ちなみに、錫−３７鉛はんだや錫−３銀−０．５銅はんだそして錫−３．５銀−０．７５銅はんだを使用して、その適切なフローはんだ付け温度とされる２５０℃の温度においてフローはんだ付け行った場合には、先にも説明したように１８２℃となる。
【０１７８】
すなわち、錫−９亜鉛はんだを使用してその温度を２２０℃〜２３０℃に制御してフローはんだ付けを行えば、リフローはんだ付けされたはんだ付け部の界面にミクロ的に存在する錫−銀−鉛３元共晶合金の溶融を阻止して、フィレット剥離を確実に防止できることがわかる。
【０１７９】
なお、図１３および図１４に示し実験に使用したプリント配線板は、最も汎用的に使用されている厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシを基材とするところのＡＳＴＭ／ＮＥＭＡ規格のＦＲ−４材である。
【０１８０】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態のフローはんだ付け方法は、次のように実施することができる。
【０１８１】
（１）フローはんだ付け装置の構成
先ず本発明のフローはんだ付け方法を実施可能なフローはんだ付け装置の構成例を説明する。図１８は、フローはんだ付け装置の一例を説明する縦断面図で、窒素ガス供給系はシンボル図で描いてある。すなわち、このフローはんだ付け装置は、低酸素濃度の不活性ガスすなわち窒素ガス雰囲気中ではんだ付け作業を行うように構成されている。なお、図１８のフローはんだ付け装置は、図１や図１２に示すフローはんだ付け装置と同様の構成である。
【０１８２】
被はんだ付けワークつまりプリント配線板４０１を搬送する搬送コンベアは、仰角搬送（仰角θ1 ）の第１の搬送コンベア４０２と俯角搬送（俯角θ2 ）の第２の搬送コンベア４０３とにより構成してあり、これらの搬送コンベアを覆うようにトンネル状チャンバ４０４を設けてある。
【０１８３】
このトンネル状チャンバ４０４の縦断面は、同図にも示すように「へ」の字状に構成してあり、水平面から搬入口４０５の高さと搬出口４０６の高さが同じ高さになるように構成してある。これにより、チャンバ４０４外の大気よりも温度の高いチャンバ４０４内の雰囲気をその内部に滞留させ易くなり、成分（例えば、酸素濃度）の安定した雰囲気を形成できるようになる。
【０１８４】
第１および第２の搬送コンベア４０２，４０３は、プリント配線板４０１の両側端部を保持する保持爪を備え、両側端部側に設けられ平行２条に構成されたコンベアフレームから成る。そして、第１の搬送コンベア４０２に沿ってトンネル状チャンバ４０４内に、プリント配線板４０１の予備加熱工程を構成するプリヒータ４０７とはんだ付け工程を構成するはんだ槽４０８とが配設してある。なお、図中の矢印Ａはプリント配線板４０１の搬送方向を示している。
【０１８５】
はんだ付け工程のはんだ槽４０８には錫−９亜鉛はんだ４０９が収容してあり、はんだ４０９は図示しないヒータおよび温度センサそして温度制御装置とにより加熱されて溶融状態となっていて、その温度は予め指示された温度に制御されている。そして、この溶融状態のはんだ４０９を第１のポンプ４１０により第１の吹き口体４１１に送出して第１の噴流波４１２を形成し、また、第２のポンプ４１３により第２の吹き口体４１４に送出して第２の噴流波４１５を形成するように構成されている。
【０１８６】
そして、プリント配線板４０１の下方側の面、すなわち図１０の工程（７）に例示するプリント配線板１０の下方側の面のランド１４やスルーホール１１そして電子部品１２のはんだ付け端子やリード端子から成る被はんだ付け部が存在する被はんだ付け面つまりフローはんだ付け面に前記の噴流波４１２，４１５を接触させることにより、被はんだ付け部に溶融状態のはんだ４０９を供給してはんだ付けを行う。
【０１８７】
また、プリヒータ４０７は、トンネル状チャンバ４０４内に設けられている。しかし、はんだ槽４０８は、トンネル状チャンバ４０４に開口４１６を設けて開口４１６から第１の噴流波４１２と第２の噴流波４１５とがトンネル状チャンバ４０４内に位置するように構成してある。なお、この開口４１６にはスカート４１７を設け、このスカート４１７をはんだ槽４０８の溶融状態のはんだ４０９中に浸漬して完全な封止を実現している。
【０１８８】
さらに、トンネル状チャンバ４０４内には、トンネルの長手方向すなわち搬送コンベア４０２，４０３の搬送方向に沿って、多数の板状部材すなわち抑止板４１８を設けてラビリンスシールを形成し、トンネル状チャンバ４０４内に不要な雰囲気流動が生じないように構成してある。
【０１８９】
トンネル状チャンバ４０４内に不活性ガスである窒素ガスを供給する吐出口筐４１９は、搬送方向から見てはんだ槽４０８の後段側の抑止板４１８間に設けてあり、流量調節弁４２０および流量計４２１によって目的とする窒素ガス供給流量に調節できるように構成してある。窒素ガスは、ボンベやＰＳＡ方式の窒素ガス供給装置４２２から供給され、開閉弁４２３および不純物を除去するフィルタ４２４、目的とする供給圧力に調節する圧力制御弁４２５を介して前記流量調節弁４２０に供給される。圧力計４２６は圧力モニタ用である。
【０１９０】
窒素ガス供給流量は、図示しない酸素濃度計によりトンネル状チャンバ４０４内の酸素濃度を測定し、例えば、プリント配線板４０１と溶融状態のはんだ４０９の噴流波４１２，４１５とが接触する領域であるはんだ付け工程の雰囲気をサンプリングして測定し、目的の酸素濃度になるように流量調節弁４２０を調節して設定する。
【０１９１】
さらに、必要があれば破線で示したように、予備加熱工程のプリヒータ４０７近傍に同様にして窒素ガス供給用の吐出口筐４１９を設けるように構成し、プリヒータ４０７近傍の雰囲気の酸素濃度を酸素濃度計で測定するように構成してもよい。このように構成することにより、予備加熱工程の酸素濃度とはんだ付け工程の酸素濃度を別々に調節し制御することもできるようになる。
【０１９２】
はんだ付け作業は、搬送コンベア４０２，４０３によりプリント配線板４０１を搬送しながら行われる。すなわち、搬入口４０５から搬入されたプリント配線板４０１は矢印Ａ方向へ搬送され、予備加熱工程→はんだ付け工程の順に搬送され、はんだ付け工程でプリント配線板４０１の被はんだ付け部に噴流波４１２，４１５によって溶融はんだ４０９が供給されてはんだ付けが行われ、はんだ付けが完了したプリント配線板４０１は搬出口４０６から搬出される。
【０１９３】
このフローはんだ付け作業は、予備加熱工程においてはプリント配線板４０１の被はんだ付け部の温度が８０℃〜１５０℃の範囲の予め決めた目的の値になるように制御して行い、はんだ付け工程では錫−９亜鉛はんだの温度が２２０℃〜２３０℃の範囲の予め決めた目的の値になるように制御して行う。
【０１９４】
一例としては、プリント配線板の被はんだ付け面の温度を約１２０℃に予備加熱加熱した後、２２０℃の錫−９亜鉛はんだの噴流波に接触させてフローはんだ付けを行う。
【０１９５】
（２）はんだ付け手順
図１７は、本発明のフローはんだ付けの方法を実現する手順を説明する図で、（ａ）〜（ｅ）は手順毎のプリント配線板および搭載電子部品の状態を説明するための縦断面図である。なお、前記（１）のフローはんだ付け装置は（ｅ）の工程で使用される。
【０１９６】
（手順１）
図１７（ａ）に示すような被はんだ付け部を構成する銅ランド１７１および銅スルーホール１７２のプリント配線板１７０に、錫−銀−銅系はんだ（例えば、錫−３．５銀−０．７５銅はんだ、錫−３銀−０．５銅はんだ）や錫−銀系はんだ（例えば、錫−３．５銀はんだ）、錫−銅系はんだ（例えば、錫−０．７５銅はんだ）、あるいは錫（１００錫）で公知のＨＡＬ処理を行い、前記銅ランド１７１およず銅スルーホール１７２（銅のめっきスルーホール）の表面に前記はんだや錫の層１７３を形成する（図１（ｂ））。もちろん、その他めっき等の公知の方法により前記はんだや錫の層を形成してもよい。
【０１９７】
なお、ここで使用するはんだには錫リッチの鉛フリーはんだを使用する。すなわち、錫の含有量が９０％以上の鉛フリーはんだが望ましい。これは、後述の実施例において説明するように、ランド１７１における錫−亜鉛はんだの濡れ広がりやめっきスルーホール１７２における錫−亜鉛はんだの濡れ上がりを良好な状態にするためである。
【０１９８】
但し、この錫リッチ鉛フリーはんだは、ビスマスを含有しないものに限られる。ビスマスを含有すると、はんだ付け後において被はんだ付け部のはんだが脆化し、靱性が強い錫−亜鉛はんだの本来の特性が失われてサイクルストレスに対して被はんだ付け部の接続強度が弱くなるからである。
【０１９９】
（手順２）
図１７（ｂ）のように、前記のはんだの層や錫の層を設けたプリント配線板１７０に、図１７（ｃ）のように接着剤１７４により電子部品１７５（例えば、ＳＯＰ  ＩＣ）を固定して搭載し、また、挿入型のリード端子１７６を有する電子部品１７５は、図１７（ｄ）のようにプリント配線板１７０を反転した後に当該電子部品１７５（例えば、ＤＩＰ  ＩＣやＳＩＰ  ＩＣ、ＺＩＰ  ＩＣ等々）のリード端子１７６をスルーホール１７２に挿入して搭載する。もちろん、図１７（ｃ）で搭載される電子部品１７５や図１７（ｄ）で搭載される電子部品１７５は一例である。
【０２００】
なお、これらの電子部品１７５のはんだ付け端子やはんだ付けリード端子１７６には、鉛フリーの金属めっき処理や金属コーティング処理が施されたものを使用する。このめっき処理やコーティング処理に使用する金属は電子部品１７５の種類やその製造者により異なり、抵抗やコンデンサ等の受動部品でははんだ付けに使用するはんだと同様のはんだを使用する場合もあるが、ＩＣ等の半導体部品ではリードフレームにダイボンディグを行う際の濡れも考慮され、一例としてはパラジウムやパラジウム合金が用いられている。
【０２０１】
（手順３）
手順２で電子部品１７５のプリント配線板１７０への搭載が完了したら、前記（１）で説明したフローはんだ付け装置によりこのプリント配線板１７０のはんだ付けを行う。すなわち、図１７（ｅ）で示す被はんだ付け面（図の下方側の面）を錫−亜鉛はんだ（例えば、錫−９亜鉛はんだ）の噴流波に接触させ、その被はんだ付け部１７７に錫−亜鉛はんだを供給して濡らし、めっきスルーホール１７２には錫−亜鉛はんだを濡れ上がらせる。
【０２０２】
この場合、プリント配線板１７０のランド表面やめっきスルーホールの表面に前記手順１により錫リッチの鉛フリーはんだや錫の層を形成してあるので、錫−亜鉛はんだのランド１７１における濡れ広がりやめっきスルーホール１７２における濡れ上がりが良好となる。
【０２０３】
また、ランド１７１上に搭載された電子部品１７５のはんだ付け端子やめっきスルーホール１７２に挿入されている電子部品１７５のはんだ付けリード端子１７６の表面にパラジウム層やパラジウム合金層が設けられている場合にも、錫−亜鉛はんだはこのパラジウム層やパラジウム合金層に良く濡れ広がるので、優れたはんだ付け性が得られる。ちなみに、他の鉛フリーはんだではこの錫−亜鉛はんだのような優れた濡れ広がりや濡れ上がりが得られない。
【０２０４】
一方、プリント配線板のフローはんだ付けの際には、酸化防止や濡れ性改善のために通常予備加熱工程の前においてポストフラックスが塗布されるが、このフラックスとして、ロジンのアクリル酸付加物とサルコシン骨格を有する活性剤を含有するものを使用すると、噴流波に接触している際に持続的に濡れ性が向上するようになり、特に錫−亜鉛はんだにおいて一層良好な濡れ性が得られるようになる。
【０２０５】
［第３の実施例］
（１）広がり率法によるはんだ付け性の評価
ＪＩＳ−Ｚ−３１８４に準拠してはんだの広がり率試験を行い、はんだ付け性の評価を行った。
【０２０６】
先ず、りん脱酸銅板（ＪＩＳ  Ｃ−２１００  ５０×５０×０．３ｍｍ）に、錫（１００錫）、錫−０．７５銅はんだ、錫−３銀−０．５銅はんだ、錫−３．５銀はんだ、錫−３．５銀−０．７５銅はんだの溶融めっき（レベラ処理）を実施した試験片を各３枚ずつと、めっき処理を行わない前記りん脱酸銅板（１００銅）の試験片を３枚作成した。
【０２０７】
次に、これら各試験片に錫−９亜鉛はんだペーストを印刷し、続いて、酸素濃度５００ｐｐｍの窒素雰囲気を形成したリフロー炉に投入して、ピーク温度が２２０℃でありかつ２００℃以上の保持時間が６０秒の加熱条件ではんだ付けを行った。
【０２０８】
そして、これらのはんだ付けを行った各試験片を常温で冷却し、その後アルコールで各試験片の表面に残っているフラックスを洗浄・除去し、続いて、各試験片上のはんだの高さをマイクロメータで測定し、それぞれ、次式（１）で広がり率Ｓ（％）を求めた。
【０２０９】
Ｓ＝（Ｄ−Ｈ）／Ｄ  ×１００  （％）  ・・・・・（１）
但し、Ｈは広がったはんだの高さ（ｍｍ）、Ｄは前記の印刷したはんだの体積を球と見なした場合の直径（ｍｍ）である。
【０２１０】
Ｄ＝１．２４Ｖ1/3                     ・・・・・（２）
Ｖ＝印刷したはんだの質量／比重        ・・・・・（３）
である。なお、前記ＨとＤの意味を図１９に示す。
【０２１１】
そして、これらの測定結果を一覧にまとめたものが図２０の図表で、図２０（ａ）は錫−亜鉛はんだの広がり状態を写真で示すと供に広がり率Ｓ（％）の中心値を示した図表であり、図２０（ｂ）は広がり率Ｓ（％）を偏差を含めて示した図である。なお、図２０においては各元素の表示について元素記号を用いている。
【０２１２】
すなわち、銅ランドや銅スルーホールが形成されたプリント配線板に相当する１００銅の場合の錫−９亜鉛はんだの濡れ広がり率が８２．３％であるのに対し、レベラ処理されたプリント配線板に相当する溶融めっき処理が錫（１００錫）の場合が９０．９％、錫−０．７５銅はんだの場合が９１．４％、錫−３銀−０．５銅はんだの場合が９０．３％、錫−３．５銀はんだの場合が８９．４％、錫−３．５銀−０．７５銅はんだの場合が８９．３％の濡れ広がり率になっている。
【０２１３】
また、図２０（ｂ）からレベラ処理の錫の含有率が多くなる程、錫−亜鉛はんだの濡れ広がりが比例して良くなることがわかる。
【０２１４】
そして、この図表から錫または錫の含有率が９０重量％以上の錫リッチはんだによりレベラ処理を行えば、概ね８５％以上の満足できる濡れ広がり率を得ることが可能になることが結論できる。
【０２１５】
（２）フローはんだ付けによる評価
次に、プリント配線板の被はんだ付けランドやめっきスルーホールに各種のレベラ処理を行って、錫や錫リッチはんだの層を形成したプリント配線板の錫−９亜鉛はんだによるフローはんだ付けを行い、はんだ付け性を評価した。はんだ付けの際のはんだの温度ひいては噴流波の温度は２２０℃という低温である。
【０２１６】
図２１は、各種のレベラ処理を行ったプリント配線板の錫−亜鉛はんだによるフローはんだ付けの結果を説明する図表で、（ａ）ははんだ付け結果を一覧にまとめた図表（各元素の表示について元素記号を使用）、（ｂ）ははんだ付け性の評価基準を説明する図で被はんだ付け部の縦断面を示す図である。なお、（ｂ）に示す評価基準は、フローはんだ付けにおいて最も困難を伴うめっきスルーホールに電子部品のリード端子が挿入された場合を示している。
【０２１７】
すなわち、図２１では、プリント配線板の被はんだ付けランドおよびめっきスルーホールに錫（１００錫）の層を形成したプリント配線板、錫−１．２銀−０．７５銅はんだの層を形成したプリント配線板、錫−３銀−０．５銅はんだの層を形成したプリント配線板、錫−３．５銀−０．７５銅はんだの層を形成したプリント配線板、錫−９亜鉛はんだの層を形成したプリント配線板、銅ランドまた銅スルーホールに下地としてニッケルめっきを行いその上に金めっきを行ったプリント配線板、そして、銅ランドまた銅スルーホールに何も処理を行わない銅プリント配線板、のそれぞれについて、錫−９亜鉛はんだによるはんだ付け性を評価した結果を示している。
【０２１８】
そして、この評価を行うに当たって、はんだ付けリード端子に錫−鉛はんだの層が形成された電子部品を前記スルーホールに挿入して搭載した場合と、はんだ付けリード端子に下地としてニッケルめっきを行いその上にパラジウムめっきを行い、該はんだ付けリード端子の表面にパラジウム層が形成された電子部品を前記スルーホールに挿入して搭載した場合とについて評価を行った。また、使用した電子部品はＤＩＰ  ＩＣである。
【０２１９】
なお、はんだ付けリード端子に錫−鉛はんだの層が形成された電子部品を前記スルーホールに挿入して搭載した場合についても評価を行ったのは、鉛が使用されている従来例との比較を行うためである。
【０２２０】
次に、図２１（ｂ）に示す評価基準について説明する。同図に示すように、スルーホール内にはんだが濡れ上がってプリント配線板の下方側の面のランドにも上方側の面ランドにもはんだフィレットが形成された状態が良好なはんだ付け状態を示す「○」であり、プリント配線板の下方側の面のランドにははんだフィレットが形成されスルーホール内にもはんだが濡れ上がったが、プリント配線板の上方側のランドにはんだが濡れ広がることができずフィレットが形成されなかった状態がやや不十分なはんだ付け状態を示す「△」、プリント配線板の下方側の面のランドにははんだフィレットが形成されたがスルーホール内に十分にはんだが濡れ上がらず、したがって、プリント配線板の上方側のランドにはんだが濡れ広がることができずフィレットが形成されなかった状態が不十分なはんだ付け状態を示す「×」である。
【０２２１】
そして、図２１（ａ）の評価結果から、プリント配線板の搭載電子部品に鉛フリーのパラジウム層が形成されたはんだ付けリード端子を有するものは、ニッケ／金めっきを行ったプリント配線板の場合と、なにも処理を行っていない銅プリント配線板の場合とにおいて、不十分なはんだ付け状態になるが、錫層を形成したプリント配線板および錫リッチはんだの層を形成したプリント配線板においては良好なはんだ付け状態が得られている。
【０２２２】
パラジウム層やパラジウム合金層をはんだ付け端子やリード端子の表面に形成した電子部品（特にリードフレームを有するＩＣ）では、一般的に鉛フリーはんだに対する濡れ性が錫や錫−鉛はんだ等の層を設けたものと比較して劣るとされているが、本発明のフローはんだ付け方法によれば、良好なはんだ付け状態を得ることができるようになる。
【０２２３】
また、ニッケル／金めっき処理を行ったプリント配線板は、電子部品に従来の錫−鉛はんだの層が形成されている場合には優れた濡れ性ひいてははんだ付け性が得られるが、電子部品のはんだ付けリード端子にパラジウム層が形成されていると不十分なはんだ付け状態になることがわかる。
【０２２４】
なお、錫−亜鉛はんだの温度を２３０℃および２５０℃と高めてフローはんだ付けを行ったが同様の評価結果が得られており、はんだの温度ひいては噴流波の温度による優位差は認められなかった。
【０２２５】
このように、プリント配線板の被はんだ付けランドやめっきスルーホールの表面に錫（１００錫）あるいは錫リッチ（錫含有率９０重量％以上）の鉛フリーはんだの層を形成しておいて、このプリント配線板に電子部品を搭載して錫−亜鉛はんだによるフローはんだ付けを行うことにより、良好なはんだ付け性が得られるようになる。
【０２２６】
すなわち、この錫−亜鉛はんだを使用してフローはんだ付けを行う場合に、濡れ性に関するプリント配線板の主要因が制御され、従来は濡れ性が悪いと評価されてフローはんだ付け用のはんだとして対象にされていなかった錫−亜鉛はんだを使用しても、優れたはんだ付け品質のプリント配線板を安定して大量生産することが可能となる。
【０２２７】
しかも、はんだの温度ひいては噴流波の温度が２２０℃という低温のはんだであっても、被はんだ付けランドやめっきスルーホールにおいて良好な濡れ広がりと濡れ上がりが得られる。この温度は、従来の錫−鉛はんだによるフローはんだ付けの際のはんだの温度（約２４０℃〜２５０℃程度）や、高融点鉛フリーはんだによるフローはんだ付けの際のはんだの温度（約２５０℃〜２５５℃）と比較して遙に低い温度である。
【０２２８】
その結果、はんだ付けに際して電子部品に与える熱ストレスが少なくなり、この熱ストレスを要因とする電子部品の寿命は従来の錫−鉛はんだよりもまた高融点鉛フリーはんだよりも遙に長寿命となり、他の要因による電子部品の劣化のみを問題にすれば良いようになる。
【０２２９】
さらに、錫−亜鉛はんだは、他のどの鉛フリーはんだと比較しても靱性が強いことが知られており、適度な硬さと優れた伸び特性を有しているため、サイクルストレスに対してその接続状態を強靱に維持することが可能である。そのため、熱サイクルストレスや加速度サイクルストレス等が多い装置（例えば、自動車）に使用する場合においては、被はんだ付け部の接続破断（断線）に依る故障発生が極めて少ない抜群の信頼性を得ることができるようになる。
【０２３０】
（３）持続的作用が得られるフラックス
前記のフローはんだ付けによる評価に際して、通常行われているようにポストフラックスをプリント配線板にスプレー塗布した。このフラックスには、従来のポストフラックスの樹脂成分であるガムロジンに代えて、より耐熱性の高いロジンのアルリル酸付加物を選択使用した。さらに、持続的な濡れ性向上を確保する観点から、配合する活性剤としてサルコシン骨格を有する活性剤を選択使用した。  ロジンのアクリル酸付加物とは、アクリル酸とロジンの付加反応物あるいはさらに水素化反応を行ったロジン誘導体である。ロジンとは、アビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチン酸等の樹脂酸を主成分とするガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジンである。また、サルコシン骨格を有する活性剤としては、オレイルサルコシン、ラウロイルサルコシン、ヤシ油脂肪酸サルコシン等を挙げることができる。
【０２３１】
なお、前記特定の構成成分に加えて、一般用フラックスに用いる各成分、例えば樹脂、活性剤、溶剤、酸化防止剤、艶消し剤、その他の添加剤などを併用することができる。
【０２３２】
一般用フラックスに用いる樹脂成分としては、ガムロジン、重合ロジン、不均化ロジン、水添ロジン等の各種ロジン誘導体や、ポリアミド樹脂、テルペン樹脂等の合成樹脂等を挙げることができる。
【０２３３】
また、一般用フラックスに用いる活性剤としては、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸類、有機アミン、有機ハロゲン化物等が挙げられる。アミンのハロゲン化水素酸塩の具体例としては、ジエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩を挙げることができ、有機酸類の具体例としては、アジピン酸、ステアリン酸、安息香酸等を挙げることができ、有機アミン類の具体例としては、ヘキシルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン等を挙げることができ、有機ハロゲン化物の具体例としては、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１、４−ジオール等を挙げることができる。また、溶剤としては、フソプロピルアルコール、酢酸エチル、トルエン等を用いることができる。
【０２３４】
さらに、酸化防止剤、艶消し剤、その他の添加剤としては特に限定はされず、各種公知のものから適宜に選択して使用すればよい。
【０２３５】
次に、フラックスの実施例を挙げてさらに詳しく説明する。以下の実施例５〜実施例８および比較例４〜比較例６から成る液状フラックス組成物を調合し、電子部品を搭載したプリント配線板にこのフラックスをスプレー塗布により塗布し、前記のフローはんだ付け装置によりはんだ付けを行った。
【０２３６】
図２２の（ａ）はその評価結果を説明する図表で、評価結果の○△×は同図の（ｂ）に示すように図２１（ｂ）に示す評価基準と同じ評価基準により評価を行った。
【０２３７】
（実施例５）
アジピン酸                            １．０ｗｔ％（重量％）
ジブチルアミン                        １．０ｗｔ％
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
オレイルサルコシン                    １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              ７．０ｗｔ％
水添ロジン                            ７．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ８２．８ｗｔ％
（実施例６）
セバシン酸                            １．０ｗｔ％
２，３−ジブロモ−１−プロパノール    ０．５ｗｔ％
ジエチルアミン塩酸塩                  ０．２ｗｔ％
ラウロイルサルコシン                  １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物            １０．０ｗｔ％
ガムロジン                            ５．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ８２．３ｗｔ％
（実施例７）
オクチル酸                            １．０ｗｔ％
安息香酸                              １．０ｗｔ％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
ヤシ油脂肪酸サルコシン                １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物            ２０．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ７７．８ｗｔ％
（実施例８）
グルタル酸                            １．０ｗｔ％
２，３−ジブロモ−１−プロパノール    ０．５ｗｔ％
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
オレイルサルコシン                    １．０ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物              ７．０ｗｔ％
不均化ロジン                          ７．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ８３．３ｗｔ％
（比較例４）
アジピン酸                            １．０ｗｔ％
ジブチルアミン                        １．０ｗｔ％
シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
ガムロジン                          １５．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ８２．８ｗｔ％
（比較例５）
セバシン酸                            １．０ｗｔ％
２，３−ジブロモ−１−プロパノール    ０．５ｗｔ％
ジエチルアミン塩酸塩                  ０．２ｗｔ％
ラウロイルサルコシン                  １．０ｗｔ％
ガムロジン                          １５．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ８２．３ｗｔ％
（比較例６）
オクチル酸                            １．０ｗｔ％
安息香酸                              １．０ｗｔ％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩      ０．２ｗｔ％
ロジンのアクリル酸付加物            １０．０ｗｔ％
水添ロジン                          １０．０ｗｔ％
イソプロピルアルコール              ７７．８ｗｔ％
【０２３８】
図２２の評価結果に示すように、実施例５、実施例６、実施例７、実施例８において良好なはんだ付け性が得られる。
【０２３９】
このように、耐熱性に優れ持続した濡れ性向上が得られる本実施例のフラックス組成物により、プリント配線板と錫−亜鉛はんだの噴流波とが接触している際における濡れ性の向上等のフラックスの作用が持続して得られるようになり、錫−亜鉛はんだを被はんだ付けランドに濡れ広がらせ、また、めっきスルーホールに濡れ上がらせる際に好適な作用が得られる。
【０２４０】
第１の発明のはんだ付け方法によれば、リフトオフを生じないはんだ付け実装を行うことが可能であり、はんだ付けリード端子にパラジウム層やパラジウム合金層を有する電子部品をプリント配線板にはんだ付けする場合において、はんだ濡れ性に優れていて機械的接続性が強靱であり電気的接続性も良好なはんだ付け信頼性の高いプリント配線板のはんだ付け実装を行うことができる。
【０２４１】
また、第１の発明のはんだ接合体によれば、パラジウム層やパラジウム合金層を形成したリードフレームが用いられた鉛を使用しない所謂鉛フリーの半導体部品の高信頼性特性と半導体部品のプリント配線板へのはんだ付け実装における高い信頼性特性とを両立させ得ることができる。
【０２４２】
これにより、半導体部品のパッケージングから半導体部品のプリント配線板へのはんだ付け実装に至る全工程において高信頼性特性を得ることができるようになり、その結果、極めて信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【０２４３】
第２の発明によれば、フローはんだ付けの際にランド剥離を生じる条件を有する電子部品や鉛フリーはんだ（錫−鉛はんだめっきのはんだ付け端子と錫−銀−銅系の鉛フリーはんだ）を使用してプリント配線板のリフローはんだ付けを行った後に、当該リフローはんだ付け面とは反対側の面を、錫−９亜鉛はんだを使用してその温度を２２０℃〜２３０℃の範囲に制御してフローはんだ付けを行う。これにより、前記リフローはんだ付けされたはんだ付け部の温度を錫−銀−鉛３元共晶合金の融点１７８℃以下に保持することが可能となり、フローはんだ付けの際にランド剥離を生じることがない。
【０２４４】
また、はんだにビスマスを含有させないので、はんだ付け強度が強靱でありサイクルストレスに対して強固なはんだ付けを行うことができる。
【０２４５】
さらに、錫−亜鉛はんだによりＨＡＬ処理を施したプリント配線板を使用することにより、フローはんだ付けに使用する錫−９亜鉛はんだの温度が低いにもかかわらず、めっきスルーホールとそれに繋がるランドに錫−９亜鉛はんだを素早く濡れ広がらせ、スルーホールにも確実で良好なはんだ付けを行うことができる。
【０２４６】
加えて、酸化しやすい錫−亜鉛はんだによく適合するフラックスを使用することで、はんだ濡れ性が一層優れたはんだ付けを行なうことができるようになる。
【０２４７】
その結果、鉛フリーはんだを使用した際のランド剥離を確実に阻止し、はんだ付け品質と信頼性に優れたプリント配線板のはんだ付け実装が可能となる。
【０２４８】
第３の発明のフローはんだ付け方法によれば、錫−亜鉛はんだを使用したフローはんだ付け作業において、はんだ付け品質に影響を与える主要因が制御され特にはプリント配線板における主要因が制御され、錫−亜鉛はんだの良好な濡れ広がりと濡れ上がりとが得られるようになり、プリント配線板に多種・多数の電子部品を錫−亜鉛はんだを使用してはんだ付け実装する場合において、各被はんだ付け部を優れたはんだ付け状態で均一かつ安定してはんだ付けすることができるようになる。
【０２４９】
しかも２２０℃程度の低温のはんだでフローはんだ付けを行うことが可能となり、プリント配線板に搭載される電子部品の寿命ひいてはプリント配線板が搭載される電子装置の寿命を長寿命化することが可能となる。
【０２５０】
したがって、サイクルストレスに強く長寿命の電子装置すなわち高信頼性の電子装置を実現することができるようになる。また、亜鉛は安価であるため、他の鉛フリーはんだよりも低コストでの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０２５１】
【図１】本発明のはんだ付け方法を実現するはんだ付け装置の例を示す縦断面図である。
【図２】各種はんだとめっきにおけるはんだ付け性を比較した結果を示す図である。
【図３】半導体部品のリードフレームの断面図である。
【図４】めっきスルーホールを有するプリント配線板に半導体部品のリード端子が挿入されている状態を示す断面図である。
【図５】濡れ性が低下したはんだ付けリード端子のはんだ付け状態を示す断面図である。
【図６】鉛フリーはんだで発生したリフトオフの鳥瞰図である。
【図７】Ｓｎ−Ｐｂめっきにおけるリフトオフ（lift-off）とランド剥離の発生率との関係を示す図である。
【図８】Ａｕめっきにおけるリフトオフ（lift-off）とランド剥離の発生率との関係を示す図である。
【図９】Ｎｉ／Ｐｄめっきにおけるリフトオフ（lift-off）とランド剥離の発生率との関係を示す図である。
【図１０】本発明のはんだ付け方法を実現するはんだ付け手順を示す図である。
【図１１】リフローはんだ付け装置の一例を示す側断面すなわち縦断面を示す図である。
【図１２】フローはんだ付け装置の構成例を示す図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）はフィレット剥離の発生条件を確認した結果を示す図表で、（ａ）ははんだの種類と電子部品のめっきの種類さらにはんだ付け手順のどの段階で発生しているのかを分析した結果を示し、（ｂ）はフローはんだ付けの際に既にリフローはんだ付けによりはんだ付けが完了しているはんだ付け部等の温度を測定した結果を示し、（ｃ）はフローはんだ付けを行う前に、ＱＦＰ  ＩＣがリフローはんだ付けされた面とは反対側のフローはんだ付け面に熱伝導を抑制する断熱テープを貼り付けた態様を示す図である。
【図１４】本発明のはんだ付け方法を用いてフィレット剥離の有無を検討した結果を示す図表であり、（ａ）はリフローはんだ付けを行うはんだの種類と電子部品のめっきの種類さらにフローはんだ付けに使用する錫−９亜鉛はんだの温度を要因として、フィレット剥離の有無をまとめた図表、（ｂ）はフローはんだ付けの際の各部の温度を、はんだの種類とはんだ付けに際して使用される適切な各はんだ温度において比較した図表である。
【図１５】従来の本発明のはんだ付け方法を説明するはんだ付け手順を示す図である。
【図１６】フィレット剥離を説明するための被はんだ付け部の端面を示す図で、（ａ）は正常なはんだ付け状態を説明するための図、（ｂ）は剥離したフィレット６００の様子を説明する図で剥離部分がわかり易いように誇張して描いた図である。
【図１７】本発明のフローはんだ付けの方法を実現する手順を説明する図である。
【図１８】フローはんだ付け装置の一例を説明する縦断面図である。
【図１９】ＪＩＳ−Ｚ−３１８４に準拠したはんだの広がり率試験におけるＨ（広がったはんだ高さ）、Ｄ（印刷したはんだの体積を球と見なした場合の直径）を説明する図である。
【図２０】ＪＩＳ−Ｚ−３１８４に準拠したはんだの広がり率試験結果を一覧にまとめた図表である。
【図２１】各種レベラ処理を行ったプリント配線板の錫−亜鉛はんだによるフローはんだ付けの結果を説明する図表である。
【図２２】フラックスの実施例、比較例を用いたはんだ付け評価結果を説明する図表である。
【符号の説明】
【０２５２】
１０  プリント配線板
１１  めっきスルーホール
１２  電子部品
１３  接着剤
１４  ランド
１５  はんだ
１６  電子部品
１７  はんだ付け端子（リード端子部）
１８  挿入部品
１９  リード端子
１５０  フィレット
１００  はんだ付け装置
１０１  プリント配線板
１０２  第１の搬送コンベア
１０３  第２の搬送コンベア
１０４  トンネル状チャンバ
１０５  搬入口
１０６  搬出口
１０７  プリヒータ
１０８  はんだ槽
１０９  はんだ
１１０  第１のポンプ
１１１  第１の吹口体
１１２  第１の噴流波
１１３  第２のポンプ
１１４  第２の吹口体
１１５  第２の噴流波
１１６  開口
１１７  スカート
１１８  抑止板
１１９  吐出口筐
１２０  流量調整弁
１２１  流量計
１２２  窒素ガス供給装置
１２３  開閉弁
１２４  フィルタ
１２５  圧力制御弁
１２６  圧力計
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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