(57)【要約】【課題】鉛フリーはんだを用いた実装配線基板の製造において、はんだ付け不良発生による歩留まり低下を防止する管理手法を提供する。【解決手段】本発明は、搭載部品を調査する工程、プリント基板を調査する工程、量産設備を調査する工程、およびこれらの情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定する工程と、ペーストやフラックスを選定する工程、プロセス条件を適正化する工程、およびこれらの工程において得られた評価に基づき前記プロセス条件に実用性があるか否か判定する工程と、はんだ付けの温度プロファイルを最適化する工程、製品を検証する工程、はんだ付け不良が発生していないか否か検討し鉛フリー化の技術として適切か否か判断する工程と、量産性の検証を行う工程、量産管理基準の作製・確認を行う工程、およびこれらの工程において量産技術として確立したか否か判断する工程とを備えたものである。【選択図】  図１
2004186380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛フリーはんだを用いたリフロー実装による実装配線基板の製造方法において、
前記実装配線基板に搭載する予定の部品を調査・確認する工程（部品調査・確認工程）と、
前記実装配線基板に使用する予定プリント基板を調査・確認する工程（プリント基板調査・確認工程）と、
前記実装配線基板の量産に使用する予定の量産設備を調査・確認する工程（量産設備調査・確認工程）と、
前記部品調査・確認工程、前記プリント基板調査・確認工程、および前記量産設備調査・確認工程において得られた情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定し、適切なはんだ組成を決定することができない場合には、前記搭載予定部品および前記使用予定プリント基板の変更、前記使用予定量産設備の改良、および新規量産設備の導入から選ばれた少なくとも１つの施策を講じる工程（対策工程）を実行後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、適切なはんだ組成を選択することができた場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（はんだ組成決定工程）と、
前記リフローはんだ付けに使用するペーストを選定する工程（ペースト選定・確認工程）と、
プロセス条件を適正化する工程（プロセス条件適正化工程）と、
前記プロセスマージン評価工程において得られた評価に基づき、前記プロセスマージンに実用性があるか否か判定し、実用性がないと判断された場合には、はんだペーストを変更する工程（はんだペースト変更工程）を実行後、前記ペースト選定工程から処理を継続し、一方、前記プロセスマージンに実用性があると判断された場合には、鉛フリーはんだの基本プロセスが確立したものとして、次のステップから処理を継続することを判断する工程（基本プロセス確立判断工程）と、
鉛フリーはんだの温度プロファイルを最適化する工程（温度プロファイル最適化工程）と、
製品を検証する工程（製品検証工程）と、
前記製品検証工程において得られる製品について、はんだ付け不良が発生していないか否か検討し、はんだ付け不良が発生している場合には、はんだ付けプロセスの改善を行う工程（温度プロファイル改善工程）を実行後、前記プロセス条件最適化工程から処理を継続し、一方、はんだ付け不良が発生していない場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（鉛フリー化技術確立判断工程）と、
量産性の検証を行う工程（量産性検証工程）と、
量産管理基準の作製・確認を行う工程（量産管理基準作製・確認工程）と、
前記量産性検証工程および前記量産管理基準作製・確認工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、管理基準を修正する工程（管理基準修正工程）を実行後、前記量産性検証工程に戻って処理を継続し、前記量産性検証工程および前記量産管理基準の作製・確認工程のいずれにおいても支障がない場合には量産開始、もしくは継続と判断する工程（量産技術確立判断工程）を順次実行することを特徴とするリフロー実装による実装配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記リフロー実装による実装配線基板の製造方法において、前記はんだ組成決定工程と、前記ペースト選定・確認工程の間に、
評価用実装基板の試作を行う工程（評価用実装基板試作工程）と、
前記工程において得られた実装基板の外観を評価する工程（外観評価工程）と、
はんだ接合した接合の信頼性を評価する工程（はんだ接合信頼性評価工程）と、
前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において、満足すべき結果が得られなかった場合には、前記対策工程を実行した後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られた場合には、前記選択した部品および選択したプリント基板を標準仕様と決定して次のステップから処理を続行することを判断する工程（部品・基板の仕様決定工程）とを実行することを特徴とする請求項１記載のリフロー実装による実装配線基板の製造方法。
【請求項３】
鉛フリーはんだを用いたフロー実装による実装配線基板の製造方法において、
前記実装配線基板に搭載する部品を調査・確認する工程（部品調査・確認工程）と、
前記実装配線基板に使用するプリント基板を確認する工程（プリント基板調査・確認工程）と、
前記実装配線基板の量産に使用する量産設備を確認する工程（量産設備調査・確認工程）と、
前記部品調査・確認工程、前記プリント基板調査・確認工程、および前記量産設備調査・確認工程において得られた情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定し、適切なはんだ組成を決定することができない場合には、前記搭載部品および前記使用プリント基板の変更、前記使用量産設備の改良、および新規量産設備の導入から選ばれた少なくとも１つの施策を講じる工程（対策工程）を実行後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、はんだ組成が適切である場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（はんだ組成決定工程）と、
はんだ付けに使用するフラックスを調査・確認する工程（フラックス選定・確認工程）と、
前記フラックスを採用した場合の鉛フリーはんだの基本プロセスが十分満足できるか否かを検討し、その結果、前記基本プロセスが満足できない場合には、前記フラックスを変更する工程（フラックス変更工程）を実行した後、前記フラックス調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記はんだの基本プロセスが満足できるものである場合には、鉛フリーはんだの基本プロセスが修正を要しないものとして、次のステップから処理を継続することを判断する工程（基本プロセス確立判断工程）と、
温度条件などのプロセスマージン評価およびプロセス条件の最適化を図る工程（温度条件最適化工程）と、
製品検証を行う工程（製品検証工程）と、
前記温度条件の最適化および前記製品検証の結果、対象製品における鉛フリー化技術が確立していないと判断された場合には、前記工程で最適化した温度条件を改善する工程（温度条件改善工程）を実行後、前記温度条件最適化工程から処理を継続し、一方、対象製品における鉛フリー化技術が確立していると判断された場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（鉛フリー化技術確立判断工程）と、
量産性の検証を行う工程（量産性検証工程）と、
量産管理基準の作製・確認を行う工程（量産管理基準作製・確認工程）と、
前記量産性検証工程および前記量産管理基準作製・確認工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、管理基準を修正する工程（管理基準修正工程）を実行後、前記量産性検証工程に戻って処理を継続し、前記量産性検証工程および前記量産管理基準の作製・確認工程のいずれにおいても支障がない場合には量産開始もしくは継続と判断する工程（量産技術確立判断工程）を順次実行することを特徴とするフロー実装による実装配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記フロー実装による実装配線基板の製造方法において、前記鉛フリーはんだ組成調査・確認工程と、前記フラックス選定・確認工程との間に、
評価用実装基板の試作を行う工程（評価用実装基板試作工程）と、
前記工程において得られる実装基板の外観を評価する工程（外観評価工程）と、
前記評価用実装基板製作工程において得られたはんだ接合の信頼性を評価する工程（はんだ接合信頼性評価工程）と、
前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られなかった場合には、前記対策工程を実行した後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られた場合には、これらの部品・基板の仕様を標準仕様と決定し次のステップから処理を継続することを判断する工程（部品・基板の仕様決定工程）から処理を実行することを特徴とする請求項３記載のフロー実装による実装配線基板の製造方法。
【請求項５】
鉛フリーはんだを用いた混載実装による実装配線基板の製造方法において、
前記実装配線基板に搭載する部品を確認する工程（部品調査・確認工程）と、
前記実装配線基板に使用するプリント基板を確認する工程（プリント基板調査・確認工程）と、
前記実装配線基板の量産に使用する量産設備を確認する工程（量産設備調査・確認工程）と、
前記部品調査・確認工程、前記プリント基板調査・確認工程、および前記量産設備調査・確認工程において得られた情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定し、適切なはんだ組成を決定することができない場合には、前記搭載部品および前記使用プリント基板の変更、前記使用量産設備の改良、および新規量産設備の導入から選ばれた少なくとも１つの施策を講じる工程（対策工程）を実行後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、はんだ組成が適切である場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（はんだ組成決定工程）と、
前記はんだ付けに使用する副資材を選定する工程（副資材選定・確認工程）と、
適正なプロセス条件を求める工程（プロセス条件適正化工程）と、
前記プロセス条件適正化工程において得られた結果に基づき、当該プロセスのプロセスマージンに実用性があるか否か判定し、実用性がないと判断された場合には、副資材を変更する工程（副資材変更工程）を実行後、前記副資材選定・確認工程から処理を継続し、一方、前記プロセスマージンに実用性があると判断された場合には、鉛フリーはんだの基本プロセスが変更を要しないものとして、次のステップから処理を継続することを判断する工程（基本プロセス確立判断工程）と、
鉛フリーはんだの温度プロファイルを最適化する工程（温度プロファイル最適化工程）と、
製品を検証する工程（製品検証工程）と、
前記製品検証工程において得られる製品について、はんだ付け不良が発生していないか否か検討し、はんだ付け不良が発生している場合には、前記温度プロファイルの改善を行う工程（温度プロファイル改善工程）を実行後、前記温度プロファイル最適化工程から処理を継続し、一方、はんだ付け不良が発生していない場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（鉛フリー化技術確立判断工程）と、
量産性の検証を行う工程（量産性検証工程）と、
量産管理基準の作製・確認を行う工程（量産管理基準作製・確認工程）と、
前記量産性検証工程および前記量産管理基準作製・確認工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、管理基準を修正する工程（管理基準修正工程）を実行後、前記量産性検証工程に戻って処理を継続し、前記量産性検証工程および前記量産管理基準の作製・確認工程のいずれにおいても支障がない場合には量産継続と判断する工程（量産技術確立判断工程）を順次実行することを特徴とする混載実装による実装配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記混載実装による実装配線基板の製造方法において、前記はんだ組成調査・確認工程と、前記副資材調査・確認工程の間に、
評価用実装基板の試作を行う工程（評価用実装基板試作工程）と、
前記工程において得られた実装基板の外観を評価する工程（外観評価工程）と、
はんだ接合した接合の信頼性を評価する工程（はんだ接合信頼性評価工程）と、
前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において、満足すべき結果が得られなかった場合には、前記対策工程を実行した後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られた場合には、前記選択した部品および選択したプリント基板を標準仕様と決定して次のステップから処理を続行することを判断する工程（部品・基板の仕様決定工程）とを実行することを特徴とする請求項５記載の混載実装による実装配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、電子回路を構成する実装配線基板の製造方法に関し、特に鉛フリーはんだを用いた実装に適した方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子機器には、ガラスエポキシ樹脂などの基板材料に、配線パターン、電子部品搭載用の端子部、多層の配線パターン間を電気的に接続したり電子部品を接続するためのスルーホールなどを形成し、この配線基板上に、電子部品を搭載しはんだ付けによって電気的・機械的に接合を行って作製した電子回路を使用している。そして、このはんだ付け工程において、加熱温度は、はんだ溶融温度以上の温度で、かつ、搭載する電子部品の耐熱温度以下の温度とする必要がある。
【０００３】
ところで、従来、このような実装配線基板において配線パターンと電子部品の接合を行うためのはんだ材料としては、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだが、電極材料へのぬれ性、接合信頼性、はんだ付け温度などの点で優れているため広く用いられてきている。しかしながら、電気機器で広く使用されてきているこの鉛含有はんだ材料が廃棄されると、人体に有害な鉛が環境に溶出し、重金属汚染を引き起こすおそれが大きいことから、近年鉛を含有しないいわゆる鉛フリーはんだ材料の採用が急速に進められている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「本番を迎えるＰｂフリー化  いよいよ本命ハンダが名乗り」  日経エレクトロニクス  ２００２．９．９  ｐ．６９〜７６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
現在リフロー実装において広く知られている鉛フリーはんだ材料としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系（融点２１９℃）、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系などの材料が知られている。これらの鉛フリーはんだ材料は、Ｓｎ−Ｐｂはんだの融点（１８３℃）より融点が高くなっており、はんだ付け温度を高くすることが望まれている。一方、耐熱性の比較的低い電子部品の耐熱温度は、２４０℃前後であり、この電子部品の実装に当たってはんだ付け温度を２４０℃以上とすることは、電子機器の信頼性を損なうこととなるため容認できないことであり、従って、鉛フリーはんだを用いた実装方法においては、はんだ付けにおける温度マージンは、たかだか２０℃程度で、従来のＳｎ−Ｐｂ系のはんだ材料における温度マージン５０℃程度と比較して、はんだ付け条件が格段に厳しくなっている。
【０００６】
熱容量が大きいＣＰＵ・大容量メモリ・トランス・ＬＳＩ部品や熱容量の小さいチップ部品などが雑多に混載された電子回路は、これら電子部品配置の粗密によって部分的に熱容量が異なり、フロー実装工程ではんだ浴に浸漬した場合、あるいはリフロー実装工程でリフロー炉に搬入する場合、配線基板の部分によって昇温の速度が異なり、配線基板平面内において温度分布の差が生じることになる。
【０００７】
従来、電子機器の電子回路搭載実装配線基板は、回路の配線を設計し、適切な電子部品を選択した後、配線基板上にもっとも電気的特性が良好となるように配線パターンを決定し、電子部品を配置する工程により設計され、製造されていた。
しかしながらこのような工程によって設計された実装配線基板は、電気特性として所要の電気的特性を満足するとしても、リフロー炉に搬入しはんだ付けのために加熱した場合、前述のように配線基板の各はんだ接合部間の温度分布の差が場所によって大きく異なることがある。従来のスズ−鉛系のはんだ材料を用いている場合には、前述したように温度マージンが比較的大きいため、配線基板面内のリフロー炉内における配線基板表面の温度分布について特に配慮することなくはんだ付けを行っても問題になることは無かったが、鉛フリーはんだにおいては、前述のように温度マージンが比較的小さいため、はんだ接合信頼性を確保するためにはんだ付け温度を上昇させると、電子部品の耐熱温度以上のはんだ付け温度となる領域の発生を避けることができなかったり、逆に耐熱温度以上の温度での加熱を避ける温度範囲ではんだ付けを行うと、配線基板内の領域においてははんだ接合不良が発生することがあった。
【０００８】
そして、従来鉛フリーはんだを用いた実装において、歩留まりを向上させるための一般的な手法がなく、問題発生毎に、その問題発生の原因を追及し、対策を講じてゆく必要があり、プロセス開発のリードタイムが結果として長くなり効率が悪かった。
【０００９】
本発明は、鉛フリーはんだを用いた電子回路実装配線基板のプロセス設計および量産における上記問題を解決するためになされたもので、環境問題を生起することのない鉛フリーはんだを用いた電子回路を実装した実装配線基板の製造プロセス設計および量産プロセス立ち上げを容易にし、かつ、実装配線基板の量産過程においては、はんだ付け不良発生による歩留まり低下を防止する管理手法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、鉛フリーはんだを用いたリフロー実装による実装配線基板の製造方法において、
前記実装配線基板に搭載する予定の部品を調査・確認する工程（部品調査・確認工程）と、
前記実装配線基板に使用する予定プリント基板を調査・確認する工程（プリント基板調査・確認工程）と、
前記実装配線基板の量産に使用する予定の量産設備を調査・確認する工程（量産設備調査・確認工程）と、
前記部品調査・確認工程、前記プリント基板調査・確認工程、および前記量産設備調査・確認工程において得られた情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定し、適切なはんだ組成を決定することができない場合には、前記搭載予定部品および前記使用予定プリント基板の変更、前記使用予定量産設備の改良、および新規量産設備の導入から選ばれた少なくとも１つの施策を講じる工程（対策工程）を実行後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、適切なはんだ組成を選択することができた場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（はんだ組成決定工程）と、
前記リフローはんだ付けに使用するペーストを選定する工程（ペースト選定・確認工程）と、
プロセス条件を適正化する工程（プロセス条件適正化工程）と、
前記プロセスマージン評価工程において得られた評価に基づき、前記プロセスマージンに実用性があるか否か判定し、実用性がないと判断された場合には、はんだペーストを変更する工程（はんだペースト変更工程）を実行後、前記ペースト選定工程から処理を継続し、一方、前記プロセスマージンに実用性があると判断された場合には、鉛フリーはんだの基本プロセスが確立したものとして、次のステップから処理を継続することを判断する工程（基本プロセス確立判断工程）と、
鉛フリーはんだの温度プロファイルを最適化する工程（温度プロファイル最適化工程）と、
製品を検証する工程（製品検証工程）と、
前記製品検証工程において得られる製品について、はんだ付け不良が発生していないか否か検討し、はんだ付け不良が発生している場合には、はんだ付けプロセスの改善を行う工程（温度プロファイル改善工程）を実行後、前記プロセス条件最適化工程から処理を継続し、一方、はんだ付け不良が発生していない場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（鉛フリー化技術確立判断工程）と、
量産性の検証を行う工程（量産性検証工程）と、
量産管理基準の作製・確認を行う工程（量産管理基準作製・確認工程）と、
前記量産性検証工程および前記量産管理基準作製・確認工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、管理基準を修正する工程（管理基準修正工程）を実行後、前記量産性検証工程に戻って処理を継続し、前記量産性検証工程および前記量産管理基準の作製・確認工程のいずれにおいても支障がない場合には量産開始、もしくは継続と判断する工程（量産技術確立判断工程）を順次実行することを特徴とするリフロー実装による実装配線基板の製造方法である。
【００１１】
前記第１の本発明の前記リフロー実装による実装配線基板の製造方法において、
前記はんだ組成決定工程と、前記ペースト選定・確認工程の間に、
評価用実装基板の試作を行う工程（評価用実装基板試作工程）と、
前記工程において得られた実装基板の外観を評価する工程（外観評価工程）と、
はんだ接合した接合の信頼性を評価する工程（はんだ接合信頼性評価工程）と、
前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において、満足すべき結果が得られなかった場合には、前記対策工程を実行した後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られた場合には、前記選択した部品および選択したプリント基板を標準仕様と決定して次のステップから処理を続行することを判断する工程（部品・基板の仕様決定工程）とを実行することができる。
【００１２】
第２の本発明は、鉛フリーはんだを用いたフロー実装による実装配線基板の製造方法において、
前記実装配線基板に搭載する部品を調査・確認する工程（部品調査・確認工程）と、
前記実装配線基板に使用するプリント基板を確認する工程（プリント基板調査・確認工程）と、
前記実装配線基板の量産に使用する量産設備を確認する工程（量産設備調査・確認工程）と、
前記部品調査・確認工程、前記プリント基板調査・確認工程、および前記量産設備調査・確認工程において得られた情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定し、適切なはんだ組成を決定することができない場合には、前記搭載部品および前記使用プリント基板の変更、前記使用量産設備の改良、および新規量産設備の導入から選ばれた少なくとも１つの施策を講じる工程（対策工程）を実行後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、はんだ組成が適切である場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（はんだ組成決定工程）と、
はんだ付けに使用するフラックスを調査・確認する工程（フラックス選定・確認工程）と、
前記フラックスを採用した場合の鉛フリーはんだの基本プロセスが十分満足できるか否かを検討し、その結果、前記基本プロセスが満足できない場合には、前記フラックスを変更する工程（フラックス変更工程）を実行した後、前記フラックス調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記はんだの基本プロセスが満足できるものである場合には、鉛フリーはんだの基本プロセスが修正を要しないものとして、次のステップから処理を継続することを判断する工程（基本プロセス確立判断工程）と、
温度条件などのプロセスマージン評価およびプロセス条件の最適化を図る工程（温度条件最適化工程）と、
製品検証を行う工程（製品検証工程）と、
前記温度条件の最適化および前記製品検証の結果、対象製品における鉛フリー化技術が確立していないと判断された場合には、前記工程で最適化した温度条件を改善する工程（温度条件改善工程）を実行後、前記温度条件最適化工程から処理を継続し、一方、対象製品における鉛フリー化技術が確立していると判断された場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（鉛フリー化技術確立判断工程）と、
量産性の検証を行う工程（量産性検証工程）と、
量産管理基準の作製・確認を行う工程（量産管理基準作製・確認工程）と、
前記量産性検証工程および前記量産管理基準作製・確認工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、管理基準を修正する工程（管理基準修正工程）を実行後、前記量産性検証工程に戻って処理を継続し、前記量産性検証工程および前記量産管理基準の作製・確認工程のいずれにおいても支障がない場合には量産開始もしくは継続と判断する工程（量産技術確立判断工程）を順次実行することを特徴とするフロー実装による実装配線基板の製造方法である。
【００１３】
前記第２の本発明であるフロー実装による実装配線基板の製造方法において、
前記鉛フリーはんだ組成調査・確認工程と、前記フラックス選定・確認工程との間に、
評価用実装基板の試作を行う工程（評価用実装基板試作工程）と、
前記工程において得られる実装基板の外観を評価する工程（外観評価工程）と、
前記評価用実装基板製作工程において得られたはんだ接合の信頼性を評価する工程（はんだ接合信頼性評価工程）と、
前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られなかった場合には、前記対策工程を実行した後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られた場合には、これらの部品・基板の仕様を標準仕様と決定し次のステップから処理を継続することを判断する工程（部品・基板の仕様決定工程）から処理を実行することができる。
【００１４】
第３の本発明は、鉛フリーはんだを用いた混載実装による実装配線基板の製造方法において、
前記実装配線基板に搭載する部品を確認する工程（部品調査・確認工程）と、
前記実装配線基板に使用するプリント基板を確認する工程（プリント基板調査・確認工程）と、
前記実装配線基板の量産に使用する量産設備を確認する工程（量産設備調査・確認工程）と、
前記部品調査・確認工程、前記プリント基板調査・確認工程、および前記量産設備調査・確認工程において得られた情報に基づき鉛フリーはんだの組成を決定し、適切なはんだ組成を決定することができない場合には、前記搭載部品および前記使用プリント基板の変更、前記使用量産設備の改良、および新規量産設備の導入から選ばれた少なくとも１つの施策を講じる工程（対策工程）を実行後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、はんだ組成が適切である場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（はんだ組成決定工程）と、
前記はんだ付けに使用する副資材を選定する工程（副資材選定・確認工程）と、
適正なプロセス条件を求める工程（プロセス条件適正化工程）と、
前記プロセス条件適正化工程において得られた結果に基づき、当該プロセスのプロセスマージンに実用性があるか否か判定し、実用性がないと判断された場合には、副資材を変更する工程（副資材変更工程）を実行後、前記副資材選定・確認工程から処理を継続し、一方、前記プロセスマージンに実用性があると判断された場合には、鉛フリーはんだの基本プロセスが変更を要しないものとして、次のステップから処理を継続することを判断する工程（基本プロセス確立判断工程）と、
鉛フリーはんだの温度プロファイルを最適化する工程（温度プロファイル最適化工程）と、
製品を検証する工程（製品検証工程）と、
前記製品検証工程において得られる製品について、はんだ付け不良が発生していないか否か検討し、はんだ付け不良が発生している場合には、前記温度プロファイルの改善を行う工程（温度プロファイル改善工程）を実行後、前記温度プロファイル最適化工程から処理を継続し、一方、はんだ付け不良が発生していない場合には、次のステップから処理を継続することを判断する工程（鉛フリー化技術確立判断工程）と、
量産性の検証を行う工程（量産性検証工程）と、
量産管理基準の作製・確認を行う工程（量産管理基準作製・確認工程）と、
前記量産性検証工程および前記量産管理基準作製・確認工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、管理基準を修正する工程（管理基準修正工程）を実行後、前記量産性検証工程に戻って処理を継続し、前記量産性検証工程および前記量産管理基準の作製・確認工程のいずれにおいても支障がない場合には量産継続と判断する工程（量産技術確立判断工程）を順次実行することを特徴とする混載実装による実装配線基板の製造方法である。
【００１５】
前記第３の本発明である前記混載実装による実装配線基板の製造方法において、
前記はんだ組成調査・確認工程と、前記副資材調査・確認工程の間に、
評価用実装基板の試作を行う工程（評価用実装基板試作工程）と、
前記工程において得られた実装基板の外観を評価する工程（外観評価工程）と、
はんだ接合した接合の信頼性を評価する工程（はんだ接合信頼性評価工程）と、
前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において、満足すべき結果が得られなかった場合には、前記対策工程を実行した後、前記部品調査・確認工程から処理を継続し、一方、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において満足すべき結果が得られた場合には、前記選択した部品および選択したプリント基板を標準仕様と決定して次のステップから処理を続行することを判断する工程（部品・基板の仕様決定工程）とを実行することができる。
【００１６】
以上に説明したように本発明は、鉛フリーはんだを用いた電子回路を実装したリフロー実装、フロー実装、あるいは、混載実装を行う配線基板の製造方法において、定期的に上記発明の管理手法を実施することにより、はんだ付け不良の発生を未然に予防して、歩留まり低下を防止するとともに、問題発生時に最小限の対策により問題を解決することが可能な管理手法を提供できる。さらに、上記実装配線基板の製造プロセス設計においても、試行錯誤による問題解決を強いられることなく、最小限の施策で容易に最適化されたプロセス設計を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の３つの実施の形態についてフローチャートを用いて説明する。本発明は、実装基板の製造方法であるが、この特徴的な工程は、実装基板製造プロセスの設計にある。以下の工程において「調査・確認」とあるのは、プロセス設計に当たって、必要な情報が得られていない場合には、調査を行い、必要な情報を実験・測定などによって入手することを意味しており、すでに製造を行っており必要な情報を入手している場合には、実施している状況を確認することを意味している。
【００１８】
［第１の実施の形態：リフロー実装］
本発明のリフロー実装にかかる配線基板の製造方法について図１のフローチャートを用いて説明する。以下の説明においては、リフロー実装によるはんだ付けプロセスを採用した配線基板の製造方法に関して説明するが、このフローチャートの手順は、量産段階に入っているプロセスを再検討し、はんだ付け不良発生の原因究明を容易にし、製造歩留まりを向上させるために使用することができるが、このフローチャートをリフロー実装を採用した実装配線基板の製造プロセスを設計する場合にも適用することができる。
【００１９】
（ｓ１１１：部品調査・確認工程）
第１の工程（ｓ１１１）は、実装配線基板に搭載する予定、もしくは使用している部品を調査・確認する工程である。この工程で、部品の耐熱条件（耐熱温度、耐熱時間、耐リフロー回数）、リード及びリードメッキ材質、保管条件（温度、湿度、期間）などを調査・確認する。この工程において、部品の耐熱条件は、はんだ付け工程において使用することが可能なはんだを、融点の点から決定するために必要な情報であり、また、リード材質、およびメッキ材質は、これらの材質と、特定のはんだ材料の組み合わせにおいては、はんだ接合信頼性を低下させる組み合わせがあり、これを排除できるようにするものである。
【００２０】
（ｓ１１２：プリント基板調査・確認工程）
この工程（ｓ１１２）は、プリント基板を調査・確認する工程である。この工程で、プリント基板に用いている基材材質の特性（電気伝導率、ガラス転移温度、ポアソン比、熱膨張率（面内方向・厚さ方向））、電極の表面処理種別の情報を調査確認する。基材材質の特性を元に、熱伝導率および熱膨張率が判断でき、はんだ付け炉中における基板表面温度、および、熱膨張による寸法変化を予測し、はんだ接合信頼性に対する情報が得られる。また、表面処理の種別からは、はんだとのぬれ性を予測することができる。
【００２１】
（ｓ１１３：量産設備調査・確認工程）
この工程（ｓ１１３）は、量産設備を調査・確認する工程である。この工程では、はんだペーストの印刷時の温度湿度とその変動範囲、および、ステップｓ１１１，ｓ１１２において得られた部品と基板のパラメータを用いてリフローシミュレーションを行い、リフロー炉内における配線基板の面内温度プロファイル及び炉内雰囲気の情報を得る。これらの情報により、使用することが可能なはんだペーストの選択、および、使用できるはんだ材料の融点に関する判断基準が得られる。
【００２２】
（ｓ１１４：はんだ組成決定工程）
この工程（ｓ１１４）は、鉛フリーはんだの組成を決定する工程である。この工程においては、前記部品調査・確認工程、プリント基板調査・確認工程、および量産設備調査・確認工程において、把握された上記情報を総合して、最も適切なはんだ組成を決定するものである。このはんだ組成決定に当たっては、材質・特性の異なる複数のはんだ組成から、上記過程で検討された部品耐熱温度以下の融点を持ち、リード材、メッキ材あるいは電極材などと反応してはんだ付けに不都合な物質を生成することのない材料を選択する。
この工程で、上記条件に適合するはんだ材料が見つからない場合には、次の対策工程（ｓ１１５）で部材の変更、設備の改良、あるいは新規設備の導入などの施策を施した後、前記部品調査確認工程（ｓ１１１）に戻って処理を継続する。
【００２３】
（ｓ１１５：対策工程）
この工程（ｓ１１５）は、前記はんだ組成決定工程（ｓ１１４）で適切なはんだ組成が見いだせない場合に、行われる工程である。この工程においては、使用する部品の再検討、プリント基板の再検討、ペースト印刷機の改良、リフロー炉の改良、あるいは、更に適切な新規設備の導入などを行なって、はんだ材料の選択範囲を広げる。この工程終了後は、前記部品調査確認工程に戻って処理を継続する。
【００２４】
（ｓ１２１：評価用実装基板製作工程）
この工程（ｓ１２１）は、評価用実装基板を製作する工程である。この工程では、前記はんだ組成決定工程までで決定された使用部品、使用プリント基板、使用量産設備、および決定されたはんだ材料を用いて、実装配線基板を製作する工程である。
この工程で試作する実装配線基板は、必ずしも量産時の電子回路を忠実に再現する必要はないが、可能な限り実際の実装配線基板に近いものを製作することが好ましい。また、はんだ接合信頼性の評価のために、比較例として従来のＳｎ−Ｐｂはんだペーストを用いてはんだ付けした基板も試作することが好ましい。このとき同時に、いくつかの部品本体と、いくつかの部品のリードと、基板表面内のいくつかのはんだづけ部位の温度プロファイルも調べておく。部品については特にＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）について調べておくと良い。
【００２５】
（ｓ１２２：外観評価工程）
この工程（ｓ１２２）は、前記工程で試作した実装基板の外観を評価する工程である。この工程においては、はんだ付け部の外観を観察し、はんだぬれの状態、はんだ表面の凹凸の状態、はんだブリッジ発生の状態、および未溶融はんだの存在などを確認する。この工程において、はんだ接合信頼性の初期評価データが得られる。
【００２６】
（ｓ１２３：はんだ接合信頼性評価工程）
この工程（ｓ１２３）は、はんだ接合の信頼性を評価する工程である。この工程においては、前述の評価用基板製作工程で試作された実装基板を用いて、温度サイクル試験や、高温放置試験などの加速劣化試験を行い、はんだ接合強度を測定して、はんだ接合の信頼性を評価する。同時に、前記外観評価工程で得られる情報を加味して、はんだ接合信頼性を判断する。
【００２７】
（ｓ１２４：部品・基板の仕様決定工程）
この工程（ｓ１２４）は、前記外観評価工程および前記はんだ接合信頼性評価工程において得られた情報を元に、従来のＳｎ−Ｐｂはんだと同等もしくはそれ以上の外観状態およびはんだ接合強度が得られているか否か判断し、所要の条件を満足している場合に上記部品基板を標準仕様と決定する工程である。
この工程において、外観およびはんだ接合強度が不十分と判断された場合には、前述の対策工程に戻って、部品の変更、設備の改良、新規設備の導入などの施策を講じた上で、部品調査・確認工程から処理を継続する。
【００２８】
なお、上記ステップｓ１２１からステップｓ１２４までの工程は、必ずしも常に必要というわけではないが、新たに量産プロセスを開始する場合、あるいは、既存のプロセスを抜本的に改善したい場合に実施すると、製造プロセスを早期によい歩留まり率が得られるように立ち上げることができる。
【００２９】
（ｓ１３１：ペースト選定・確認工程）
この工程（ｓ１３１）は、はんだペーストを選定もしくは確認する工程である。この工程は、リフロー実装におけるはんだのフラックス成分は、従来のＳｎ−Ｐｂのはんだと異なるため、最適なペースト材料を選定する工程である。通常はんだペーストは印刷によって配線基板の所要箇所に適用されるため、印刷性能が特に重要であり、はんだペーストを、水溶液抵抗、広がり性、はんだボール、マイグレーション、印刷性、タッキングなどの特性について評価し、ステップｓ１２４において決定した仕様に対する適正を確認して最適なはんだペーストを決定する。
【００３０】
（ｓ１３２：プロセス条件適正化工程）
この工程（ｓ１３２）は、プロセスマージンを評価し適正化する工程である。この工程では、プロセス条件として、リフローピーク温度、溶融時間、プリヒート温度と時間、酸素濃度の範囲などの条件を適正化していくが、これらすべてを調整する必要はなく、実験計画法によって各種プロセス条件の内、最も実装品質に影響を及ぼすプロセス条件を見いだし、そのプロセス条件として最も適切な条件を決定し管理することが必要である。
【００３１】
（ｓ１３３：基本プロセス確立判断工程）
この工程（ｓ１３３）は、上記工程までで決定された鉛フリーはんだの基本プロセスが十分満足できる結果か否か判定し、満足できなかった場合には、すなわち適正条件のはんだ付け工程で不良が多発した場合には、はんだペーストを変更するため、ペースト選定工程（ｓ１３４）に戻って処理を継続する。一方、基本プロセスとして満足できる結果が得られたら、鉛フリーはんだの基本プロセスが確立したものとして、次のｓ１４１：温度プロファイル最適化工程から処理を継続する。この際の判断基準は、はんだペースト性能が従来のＳｎ−Ｐｂはんだと同等の性能を有しているので、このときこれまでのプロセスに従ってはんだ組成を決定しているならば、はんだの組成そのものまで立ち返っても原則的に他の適当な組成のはんだは見あたらないはずであるから、ステップｓ１３４における取り組みとしては、新たなフラックス材料の開発が必要になる場合がある。
【００３２】
（ｓ１３４：はんだペースト変更工程）
この工程（ｓ１３４）は、前工程（ｓ１３３）において、はんだ付け不良が発生するなど、はんだペーストが不適切であると判断された場合、はんだペーストを変更する工程である。この工程では、前記ペースト選定工程（ｓ１３１）で収集したはんだペーストのデータを元に、代替のはんだペーストを選定しても良いし、さらに他のはんだペーストの情報を収集して、はんだペーストを選定することもできる。また、実験によってはんだペーストを改良することもできる。
【００３３】
（ｓ１４１：温度プロファイル最適化工程）
この工程（ｓ１４１）は、鉛フリーはんだの温度プロファイルを決定する工程である。この工程では、前工程までに決定したプロセス条件に基づいて、量産設備を用いてはんだ付け工程を実施する際に、実際に用いる部品をはんだでマウントした基板を流しながらリフロー炉内の温度、すなわちリフロー温度のプロファイルを最適化して、リフロー温度が耐熱温度の低い部品の耐熱温度を超えず、熱容量の大きな部品の近辺においてはんだ接合部の温度がはんだ付けの下限温度以下にならない温度プロファイルを決定する工程である。この最適化工程においては、リフロー炉を過熱するヒータ温度の調整や、配線基板を搬送するコンベアベルトの速度などの条件についても検討することが重要である。
【００３４】
（ｓ１４２：製品検証工程）
この工程（ｓ１４２）は、製品を検証する工程である。この工程においては、量産設備で製造した配線基板について、製品の信頼性試験、すなわち、温度サイクル試験、高温放置試験、振動試験などを実施し、その配線基板に搭載されている電子回路が所定の動作をするか否か評価するもので、主としてはんだ接合部を機械的信頼性、および製品機能の信頼性を検討するものである。評価の尺度としては、従来のＳｎ−Ｐｂはんだを標準として評価することができる。
【００３５】
（ｓ１４３：鉛フリー化技術確立判断工程）
この工程（ｓ１４３）は、対象製品における鉛フリー化の技術が確立したか否か判断する工程である。すなわち、この工程では、前記製品検証工程で製品として十分満足できるものが得られたか否か検討し（ｓ１４３）、この過程で、十分満足する製品が得られていない場合には、プロセスの改善を行うために、後述のプロセス改善工程（ｓ１４４）を実施し、一方、ステップｓ１４３で製品として満足できるものが得られたら、次のｓ１５１：量産性検証工程から処理を継続する。
この工程での判定基準は、製品基板が信頼性保証条件をクリアしていることと、製造ラインの工程能力（実装品質、歩留まり、修正工数など）が判断材料となる。また、はんだ接合部の機械的信頼性（接合強度、接合部のクラック損傷、接合界面の組織）についても、評価することが好ましい。
【００３６】
（ｓ１４４：温度プロファイル改善工程）
この工程（ｓ１４４）は、前工程で、対象製品について十分満足できる製品が得られなかった場合、リフロー温度プロファイルの改善を行う工程である。本発明のプロセスによって条件を決めていれば、これまでに決定したその他のプロセス条件については変更の余地がないはずであるから、この工程で実施されるプロセス改善は、前述のプロセス条件の最適化工程（ｓ１４１）で、変更した条件にとどまる。
【００３７】
（ｓ１５１：量産性検証工程）
この工程（ｓ１５１）は、量産性の検証を行う工程である。この工程においては、前記工程までに決定された条件でプロセスを稼働させた場合のプロセス条件の安定性を評価し、最終確認するものである。この安定性は、複数枚の基板をこれまで決定してきたプロセス条件で実際にはんだ付けしていき、そのプロセス条件の変動が少ないこと、また、実装製品の品質が安定していることを確認する。この工程では、印刷工程、マウント工程、リフロー工程において、実装基板を抜き取り検査する。なお、リフロー後の実装品質については全数検査を行うことが望ましい。
【００３８】
（ｓ１５２：量産管理基準作製・確認工程）
この工程（ｓ１５２）は、量産管理基準の作成、および見直しを行う工程である。この工程では、本発明の鉛フリーはんだプロセスでは、従来のＳｎ−Ｐｂはんだプロセスと比較して印刷工程およびリフロー工程の管理条件が大きく異なっており、具体的には、ペーストの保管、印刷工程における連続使用時間、放置時間などの条件、あるいはリフロー工程のリフロー温度プロファイル、雰囲気条件、および実装品質などの条件について、管理基準の作成および見直しを行う。
【００３９】
（ｓ１５３：量産技術確立判断工程）
前記量産性検証工程および量産管理基準作成工程のいずれかのステップにおいて支障が生じたら、すなわち、目標とする工程能力やはんだ付け不良率を当該プロセスが満足していない場合あるいは量産過程での時間の経過とともに工程能力やはんだ付け不良率が大きく変動している場合などにおいては、管理基準を見直し（ｓ１５４）、ステップｓ１５１に戻って量産性の検討から再開する。一方、量産技術が完成したと判断された場合には、量産を開始する。
【００４０】
（ｓ１５４：管理基準修正工程）
この工程（ｓ１５４）は、前記工程（ｓ１５３）の量産性検証において、問題が発生した場合、前記ｓ１５２ステップで作成した量産管理基準を見直し、不適切な箇所を修正する工程である。
【００４１】
本実施の形態においては、上記各ステップを実行することによって、リフロー実装を採用した実装基板の製造方法について、量産性を損なう問題の発見および原因の把握を可能にし、歩留まりの高い配線基板の製造を行うことができる。また、本プロセスに従えば、リフロー実装における製造プロセスにはんだ接合の問題が発生した場合にも、最小限の改善によって問題解決を図ることが可能となり、作業性の高い製造プロセスを提供することが可能である。なお、ｓ１２４，ｓ１３４，ｓ１４４のそれぞれで不具合の解決ができない場合は、部品や基板の設計に立ち返って再設計から始める必要がある。
【００４２】
［第２の実施の形態：フロー実装］
本発明のフロー実装にかかる配線基板の製造方法について図２のフローチャートを用いて説明する。以下の説明においては、フロー実装によるはんだ付けプロセスを採用した配線基板の製造方法に関して説明するが、このフローチャートの手順は、量産段階に入っているプロセスを再検討し、はんだ付け不良発生の原因究明を容易にし、製造歩留まりを向上させるために使用することができるが、前記第１の実施の形態と同様、このフローチャートを、フロー実装を採用した実装配線基板の製造プロセスを設計する場合にも適用することができる。
【００４３】
（ｓ２１１：部品調査・確認工程）
第１の工程（ｓ２１１）は、実装配線基板に搭載する予定、もしくは使用している部品を調査・確認する工程である。この工程で、部品の耐熱条件（耐熱温度、耐熱時間、耐フロー回数）、リード及びリードメッキ材質、保管条件（温度、湿度、期間）などを調査・確認する。この工程において、部品の耐熱条件は、はんだ付け工程において使用することが可能なはんだを、融点の点から決定するために必要な情報であり、また、リード材質、およびメッキ材質は、これらの材質と、特定のはんだ材料の組み合わせにおいては、はんだ接合信頼性を低下させる組み合わせがあり、これを排除できるようにするものである。
【００４４】
（ｓ２１２：プリント基板調査・確認工程）
この工程（ｓ２１２）は、プリント基板を調査・確認する工程である。この工程で、プリント基板に用いている基材材質の特性（電気伝導率、ガラス転移温度、ポアソン比、熱膨張率（面内方向・厚さ方向））、電極の表面処理の情報を調査確認する。基材材質の特性を元に、熱伝導率および熱膨張率が判断でき、はんだ付け炉中における基板表面温度、および、熱膨張による寸法変化を予測し、はんだ接合信頼性に対する情報が得られる。また、表面処理の種別からは、はんだとのぬれ性を予測することができるばかりでなく、はんだ付け工程において基材材質から溶出する可能性のある元素を把握することができ、はんだ炉の組成変化を予測することができる。
【００４５】
（ｓ２１３：量産設備調査・確認工程）
この工程（２１３）は、量産設備を調査・確認する工程である。この工程では、鉛フリーはんだは一般的に融点が高く、また、適正はんだ付け温度の許容範囲が狭いため、Ｓｎ−Ｐｂはんだ付けプロセスよりも厳密な温度管理が必要になってくる。また、鉛フリーはんだは、Ｓｎ−Ｐｂのはんだと比較してぬれ性や流動性に劣るため、スルーホールが存在する基板においては、スルーホール内部へのはんだ材料の充填状況を確認する必要がある。そのためには、ディップテスタ、表面温度計、熱電対などを用いてはんだ槽の浴温度を測定し、はんだの噴流形状、波の高さ、ノズルの平行度などを調査する。
【００４６】
（ｓ２１４：はんだ組成決定工程）
この工程（ｓ２１４）は、鉛フリーはんだの組成を決定する工程である。この工程においては、使用部品の耐熱温度とはんだ槽の浴温度を元に、別途準備する鉛フリーはんだのはんだ付け温度の情報から採用する鉛フリーはんだの組成を決定する。
【００４７】
（ｓ２１５：対策工程）
前記ｓ２１４の工程で鉛フリーはんだの組成を決定できない場合には、使用する部品の再検討、プリント基板の再検討、フロー槽の再検討、および、設備の改良や、新規設備の導入を行うなどの施策を講じる工程（ｓ２１５）、を経て、部品調査・確認工程（ｓ２１１）に戻って再度部品の調査確認を継続する。
【００４８】
（ｓ２２１：評価用実装基板作成工程）
この工程（ｓ２２１）は、評価用実装基板を作成する工程である。この工程では、前記はんだ組成決定工程までで決定された使用部品、使用プリント基板、使用量産設備、および決定されたはんだ材料を用いて、実装配線基板を試作する工程である。
この工程で試作する実装配線基板は、必ずしも量産時の電子回路を忠実に再現する必要はないが、可能な限り実際の実装配線基板に近いものを試作することが好ましい。また、はんだ接合信頼性の評価のために、比較例として従来のＳｎ−Ｐｂはんだを用いてはんだ付けした基板も試作することが好ましい。
【００４９】
（ｓ２２２：外観評価工程）
この工程（ｓ２２２）は、前記工程で試作した実装基板の外観を評価する工程である。この工程においては、はんだ付け部の外観を観察し、はんだ光沢度、はんだぬれの状態、はんだ表面の凹凸の状態、はんだブリッジ発生の状態、および未溶融ペーストの存在などを確認する。この工程において、はんだ接合信頼性の評価データが得られる。
【００５０】
（ｓ２２３：はんだ接合信頼性評価工程）
この工程（ｓ２２３）は、はんだ接合の信頼性を評価する工程である。この工程においては、前述の評価用基板製作工程で試作された実装基板を用いて、温度サイクル試験や、高温放置試験などの加速劣化試験を行い、はんだ接合強度を測定して、はんだ接合の信頼性を評価する。
同時に、前記外観評価工程で得られる情報を加味して、はんだ接合信頼性を判断する。
【００５１】
（ｓ２２４：部品・基板の仕様決定工程）
次いで、これらの評価によって十分な結果が得られたら、これらの部品・基板の仕様を標準仕様と決定し次のｓ２３１：フラックス選定・確認工程から処理を継続する。一方、ｓ２２３までの段階の評価で十分な結果が得られなかった場合には、ｓ２１５：対策工程戻って、部品の変更、設備の改良、新規設備の導入などの施策を講じた上で、ｓ２１１の部品の調査・確認工程から再度各工程の実行を継続する。
なお、上記ステップｓ２２１からステップｓ２２４までの工程は、必ずしも常に必要というわけではなく、新たに量産プロセスを開始する場合、あるいは、既存のプロセスを抜本的に改善したい場合に実施すると、製造プロセスを早期によい歩留まり率が得られるように立ち上げることができる。
【００５２】
（ｓ２３１：フラックス選定・確認工程）
この工程（ｓ２３１）は、はんだに使用するフラックスを選定する工程である。鉛フリーはんだでは、基板電極や部品リードに対するぬれ性、はんだの表面張力などがＳｎ−Ｐｂはんだと異なるため、鉛フリーはんだ専用のフラックスを選定することが必要である。また、このフラックスは一般的にぬれをよくするためにハロゲンや有機酸を増加しており、フラックス残渣による接合部への影響の有無を併せて把握する必要がある。
【００５３】
（ｓ２３２：基本プロセス確立判断工程）
この工程（ｓ２３２）は、鉛フリーはんだの基本プロセスが十分満足できる結果か否か判定し、満足できなかった場合には、フラックスを変更する（ｓ２３３）。一方、基本プロセスとして満足できる結果が得られたら、鉛フリーはんだの基本プロセスが確立したものとして、次のｓ２４１：温度条件最適化工程から処理を継続する。この工程（ｓ２３２）において、判断基準となるのは、従来のＳｎ−Ｐｂはんだ用いて実装した場合との実装品質レベルの比較判断であり、明らかにＳｎ−Ｐｂはんだの実装品質より劣る場合には、前述の通りフラックスを変更する。
【００５４】
（ｓ２３３：フラックス変更工程）
この工程（ｓ２３３）は、前述の工程において評価した基本プロセスが満足できない場合、フラックスを変更するプロセスである。
【００５５】
（ｓ２４１：温度条件最適化工程）
この工程（ｓ２４１）は、温度条件などのプロセスマージン評価およびプロセス条件の最適化を図る工程である。鉛フリーはんだを用いた場合の実装品質に影響を及ぼす要因を抽出し、これを最適化する。具体的には、プリヒート温度、はんだ浴温度、コンベア速度などの要因と実装品質との相関を調査し、各要因を最適化するとともに、フラックスの塗布量、酸素濃度の適正化を行う。特に後工程において修復することが困難な、樹脂材料の熱変形や、スルーホール内のはんだ上がり不足などを重点的に検討する。
【００５６】
（ｓ２４２：製品検証工程）
この工程（ｓ２４２）は、製品検証を行う工程である。上記工程までに決定された仕様の元に作製される実装基板について、接合部の信頼性試験および製品性能試験を行う。特に温度サイクル試験、高温環境下での振動試験などを実施することが好ましい。これらの実験データは、従来のＳｎ−Ｐｂはんだのデータと比較して、評価する。
【００５７】
（ｓ２４３：鉛フリー化技術確立判断工程）
前記工程における実装基板の評価および検証の結果、対象製品における鉛フリー化技術が確立したと判断されなかった場合には、プロセス改善の工程（ｓ２４４）に進んだ後、ｓ２４１のプロセスマージンの評価およびプロセス条件の最適化の工程から再開する。一方、ｓ２４３：鉛フリー化技術確立判断工程で、対象製品における鉛フリー化技術が確立したと判断された場合には、次のｓ２５１：量産性検証工程から処理を継続する。
【００５８】
（ｓ２４４：温度条件改善工程）
この工程（ｓ２４４）は、前記工程ｓ２４３で実装基板の評価が不十分と判断された場合、温度条件の改善を行う工程である。このプロセス改善は、ｓ２４１工程でプロセス条件の最適化を行った条件について改善を行う。すなわち、プリヒート温度、はんだ浴温度、コンベア速度などの条件について再検討し、製品検証工程ｓ２４３で不十分と判断された部分の改善を行う。この工程に続いて、再度プロセスマージン評価およびプロセス条件の最適化工程ｓ２４１から処理を継続する。
【００５９】
（ｓ２５１：量産性検証工程）
この工程（ｓ２５１）は、量産性の検証を行う工程である。この工程においては、前記工程までに決定された条件でプロセスを稼働させた場合のプロセス条件の安定性を評価し、最終確認するものである。この工程では、はんだ浴温、プリヒート温度、フラックス比重などのプロセス条件の安定性や、実装製品の品質が安定していることを確認する。
具体的には、フロー実装後の配線基板を全数検査すること、および、作業開始から終了時までのはんだ浴の温度プロファイルや酸素濃度を測定しプロセス条件の変動を把握する。
【００６０】
（ｓ２５２：量産管理基準作成・確認工程）
この工程（ｓ２５２）は、量産管理基準の作成、および見直し確認を行う工程である。この工程では、はんだ浴温、プリヒート温度、コンベア速度、雰囲気条件、フラックス塗布条件などの点について管理基準を作成および見直しを行う。また、量産時には、部品から鉛、銅などの元素が溶け出し、はんだ浴の組成が変化してしまうため、定期的にはんだ浴組成を分析し、組成変動と実装品質の関係を明らかにし、管理基準を作成し、あるいは見直しを行う。
【００６１】
（ｓ２５３：量産技術確立判断工程）
この工程（ｓ２５３）は、上記工程までに決定したプロセス条件を元に、量産稼働した場合の、工程能力や、はんだ付け不良率が所定の基準を満たしていることおよびこれらの評価基準が大きく変動しないことを中心に検討する。これらの点で支障が生じたと判断されたら、管理基準を見直し（工程ｓ２５４）、工程ｓ２５１に戻って量産性の検討から再開する。一方、量産技術が完成したと判断された場合には、量産を開始もしくは継続する。
【００６２】
（ｓ２５４：管理基準修正工程）
この工程（ｓ２５４）は、前記工程ｓ２５３で量産技術が確立したか否か判断した結果、所定の基準を満足していないと判断された場合、前記工程ｓ２５２で作製・見直した管理基準について再見直しを行う工程である。そして、再見直しを行った管理基準を元に、再度量産性の検討工程ｓ２５１に戻って処理を継続する。
【００６３】
本実施の形態においては、上記各ステップを実行することによって、フロー実装を採用した実装基板の製造方法について、量産性を損なう問題の発見および原因の把握を可能にし、歩留まりの高い配線基板の製造を行うことができる。また、本プロセスに従えば、フロー実装における製造プロセスにはんだ接合の問題が発生した場合にも、最小限の改善によって問題解決を図ることが可能となり、作業性の高い製造プロセスを提供することが可能である。
【００６４】
［第３の実施の形態：混載実装］
本発明の混載実装にかかる配線基板の製造方法について図３のフローチャートを用いて説明する。以下の説明においては、混載実装によるはんだ付けプロセスを採用した配線基板の製造方法に関して説明するが、このフローチャートの手順は、量産段階に入っているプロセスを再検討し、はんだ付け不良発生の原因究明を容易にし、製造歩留まりを向上させるために使用することができるが、この手順を、混載実装を採用した実装配線基板の製造プロセスを設計する場合にも適用することができる。
【００６５】
（ｓ３１１：部品調査・確認工程）
第１の工程（ｓ３１１）は、実装配線基板に搭載する予定、もしくは使用している全部品を調査・確認する工程である。この工程で、部品の耐熱保証条件（耐熱温度、耐熱時間、耐フローまたはリフロー回数）、リード及びリードメッキ材質、保管条件（温度、湿度、期間）などを調査・確認する。この工程において、部品の耐熱性は、はんだ付け工程において使用することが可能なはんだを、融点の点から決定するために必要な情報であり、また、リード材質、およびメッキ材質は、これらの材質と、特定のはんだ材料の組み合わせにおいては、はんだ接合信頼性を低下させる組み合わせがあり、これを排除できるようにするものである。
【００６６】
（ｓ３１２：プリント基板調査・確認工程）
この工程（ｓ３１２）は、プリント基板を調査・確認する工程である。この工程で、プリント基板に用いている基材材質の特性（電気伝導率、ガラス転移温度、ポアソン比、熱膨張率（面内方向・厚さ方向））、電極の表面処理種別の情報を調査確認する。基材材質の特性を元に、熱伝導率および熱膨張率が判断でき、はんだ付け炉中における基板表面温度、および、熱膨張による寸法変化を予測し、はんだ接合信頼性に対する情報が得られる。また、表面処理の情報から、はんだとのぬれ性を予測することができるばかりでなく、はんだ付け工程において基材材質から溶出する可能性のある元素を把握することができ、はんだ槽の組成変化を予測することができる。
【００６７】
（ｓ３１３：量産設備調査・確認工程）
この工程（ｓ３１３）は、量産設備を調査・確認する工程である。この工程では、はんだペーストの印刷機について予測される温湿度、および、リフロー炉における温度プロファイルの情報が得られる。これらの情報は、使用することが可能なはんだペーストの選択、および、使用できるはんだ材料の融点に関する判断基準が得られる。
【００６８】
（ｓ３１４：はんだ組成決定工程）
この工程（ｓ３１４）は、鉛フリーはんだの組成を決定する工程である。この工程においては、前記部品調査・確認工程（ｓ３１１）、プリント基板調査・確認工程（ｓ３１２）、および量産設備調査・確認工程（ｓ３１３）において、把握された上記情報を総合して、最も適切なはんだ組成を決定するものである。このはんだ組成決定に当たっては、材質・特性の異なる複数のはんだ組成から、上記過程で検討された部品耐熱温度以下の融点を持ち、リード材、メッキ材あるいは電極材などと反応してはんだ付けに不都合な物質を生成することのない材料を選択する。
この工程で、上記条件に適合するはんだ材料が見つからない場合には、次の対策工程（ｓ３１５）で部材の変更、設備の改良、あるいは新規設備の導入などの施策を施した後、前記部品調査・確認工程（ｓ３１１）に戻って処理を継続する。
【００６９】
（ｓ３１５：対策工程）
この工程（ｓ３１５）は、前記はんだ組成決定工程（ｓ３１４）で適切なはんだ組成が見いだせない場合に、行われる対策工程である。この工程においては、使用する部品の再検討、プリント基板の再検討、ペースト印刷機の改良、リフロー炉・フロー炉の改良、あるいは、更に適切な新規設備の導入などを行なって、はんだ材料の選択範囲を広げる。この工程終了後は、前記部品調査・確認工程（ｓ３１１）に戻って処理を継続する。
【００７０】
（ｓ３２１：評価用実装基板試作工程）
この工程（ｓ３２１）は、評価用実装基板を試作する工程である。この工程では、前記はんだ組成決定工程までで決定された使用部品、使用プリント基板、使用量産設備、および決定されたはんだ材料を用いて、評価用の実装配線基板を試作する工程である。この工程から後述する部品・基板の仕様決定工程（ｓ３２４）までの工程は、採用しなくともプロセス設計、および量産に支障はないが、これらの工程を経ることによって更に確実なプロセス設計および量産をはかることができる。
この工程で製作する実装配線基板は、必ずしも量産時の電子回路を忠実に再現する必要はないが、可能な限り実際の実装配線基板に近いものを製作することが好ましい。また、はんだ接合信頼性の評価のために、比較例として従来のＳｎ−Ｐｂはんだペーストを用いてはんだ付けした基板も試作することが好ましい。
【００７１】
（ｓ３２２：外観評価工程）
この工程（ｓ３２２）は、前記工程で試作した実装基板の外観を評価する工程である。この工程においては、はんだ付け部の外観を観察し、はんだぬれの状態、はんだ表面の凹凸の状態、はんだブリッジ発生の状態、および未溶融はんだの存在などを確認する。またこの工程において、特に、リフロー実装部品の再溶融剥がれ発生の有無について厳密に検証することが必要である。この工程において、はんだ接合信頼性の評価データが得られる。
【００７２】
（ｓ３２３：はんだ接合信頼性評価工程）
この工程（ｓ３２３）は、はんだ接合の信頼性を評価する工程である。この工程においては、前述の評価用基板製作工程で試作された実装基板を用いて、温度サイクル試験や、高温放置試験などの加速劣化試験を行い、はんだ接合強度を測定して、はんだ接合の信頼性を評価する。
【００７３】
（ｓ３２４：部品・基板の仕様決定工程）
この工程（ｓ３２４）は、前記外観評価工程（ｓ３２２）および前記はんだ接合信頼性評価工程（ｓ３２３）において得られた情報を元に、従来のＳｎ−Ｐｂはんだ材料と同等の外観およびはんだ接合強度が得られているか否か判断し、所要の条件を満足している場合に上記部品基板を標準仕様と決定する工程である。この工程において、外観およびはんだ接合強度が不十分と判断された場合には、前述の対策工程（ｓ３１５）に戻って、部品の変更、設備の改良、新規設備の導入などの施策を講じた上で、前記部品調査・確認工程（ｓ３１１）から処理を継続する。
【００７４】
なお、上記ステップｓ３２１からステップｓ３２４までの工程は、必ずしも常に必要というわけではなく、新たに量産プロセスを開始する場合、あるいは、既存のプロセスを抜本的に改善したい場合に実施すると、製造プロセスを早期によい歩留まり率が得られるように立ち上げることができる。
【００７５】
（ｓ３３１：副資材選定・確認工程）
この工程（ｓ３３１）は、はんだに使用するペーストやフラックスなどの副資材の仕様を選定する工程である。鉛フリーはんだを用いたはんだ付け作業におけるペースト成分やフラックス成分は従来のＳｎ−Ｐｂはんだと異なるため、最適なペースト材料やフラックス材料を選定する必要がある。
はんだに使用するペースト材料を選定するには、通常はんだペーストは印刷によって配線基板の所要箇所に適用されるため、印刷性能が特に重要であり、はんだペーストを、水溶液抵抗、広がり性、はんだボール、マイグレーション、印刷性、タッキングなどの特性について評価し、最適なはんだペーストを決定する。また、はんだに使用するフラックスを選定する場合には、鉛フリーはんだでは、基板電極や部品リードに対するぬれ性、はんだの表面張力などがＳｎ−Ｐｂはんだと異なるため、鉛フリーはんだ専用のフラックスを選定することが必要である。また、このフラックスは一般的にぬれをよくするためにハロゲンや有機酸を増加しており、フラックス残渣による接合部への影響の有無を併せて把握する必要がある。
【００７６】
（ｓ３３２：プロセス条件適正化工程）
この工程（ｓ３３２）は、適正プロセス条件を見出し、決定し、管理する工程である。この工程では、リフロー実装用はんだペーストのプロセス条件の適正化を中心に行う。フロー実装に関しては、再溶融によるはんだ剥がれ防止とスルーホールへのはんだ材料の充填は背反する関係にあるので、後述するリフロー温度プロファイル最適化工程（ｓ３４１）で行うことが望ましい。このプロセス条件としては、リフローピーク温度、溶融時間、プリヒート温度と時間、酸素濃度の範囲などの条件がある。
【００７７】
（ｓ３３３：基本プロセス確立判断工程）
この工程（ｓ３３３）では、上記工程までで決定した鉛フリーはんだの基本プロセスが、十分満足できる結果か否か判定し、満足できなかった場合には、副資材を変更（ｓ３３４）し、一方、基本プロセスとして満足できる結果が得られたら、鉛フリーはんだの基本プロセスが確立したものとして、次のステップに進む。
【００７８】
（ｓ３４１：温度プロファイル最適化工程）
この工程（ｓ３４１）は、鉛フリーはんだのプロセス条件である温度プロファイルを最適化する工程である。この工程では、前工程までに決定した、プロセス条件に基づいて、量産設備を用いてはんだ付け工程を実施する際に、リフロー温度のプロファイルを最適化して、リフロー温度が耐熱温度の低い部品の耐熱温度を超えないこと、および熱容量の大きな部品の近辺においてはんだ接合部の温度がはんだ付けの加減温度以下になっていないことを確認し、最適な温度プロファイルを決定し、さらに、フロー槽のプリヒート温度、はんだ浴温度、コンベア速度などの要因と実装品質の相関、および、フラックス塗布量および酸素濃度の適正範囲を把握する工程である。
【００７９】
（ｓ３４２：製品検証工程）
この工程（ｓ３４２）は、製品を検証する工程である。この工程においては、量産設備で製造した実装配線基板について、製品の信頼性試験、すなわち、温度サイクル試験、降温放置試験、振動試験などを実施し、その配線基板に搭載されている電子回路が所定の動作をするか否か評価するもので、主としてはんだ接合部を機械的信頼性、および製品機能の信頼性を検討するものである。評価の尺度としては、従来のＳｎ−Ｐｂはんだ材料を標準として評価することができる。
【００８０】
（ｓ３４３：鉛フリー化技術確立判断工程）
この工程（ｓ３４３）では、前記製品検証工程（ｓ３４２）で製品として十分満足できるものが得られたか否か検討し、この過程で、十分満足する製品が得られていない場合には、温度プロファイル改善を行う（ｓ３４４）。一方、ｓ３４３：鉛フリー化技術確立判断工程で製品として満足できるものが得られたら、次のｓ３５１：量産性検証工程から処理を継続する。
【００８１】
（ｓ３５１：量産性検証工程）
この工程（ｓ３５１）は、量産性の検証を行う工程である。この工程においては、前記工程までに決定された条件でプロセスを稼働させた場合のプロセス条件の安定性を評価し、最終確認するものである。この安定性は、プロセス条件の変動が少ないこと、また、実装製品の品質が安定していることを確認する。この工程では、リフロー実装工程後、およびフロー実装工程後の実装基板については全数検査を行うことが望ましい。
【００８２】
（ｓ３５２：量産管理基準作製・見直し工程）
この工程（ｓ３５２）は、量産管理基準の作製、および確認見直しを行う工程である。この工程では、本発明の鉛フリーはんだプロセスでは、従来のＳｎ−Ｐｂはんだプロセスと比較して印刷工程およびリフロー工程の管理条件が大きく異なっており、これらの点を中心に管理基準を作製あるいは見直しを行うことが重要である。具体的には、ペーストの保管、印刷工程における連続使用時間、放置時間などの条件、あるいはリフロー工程のリフロー温度プロファイル、雰囲気条件、および実装品質などの条件、およびフロー工程のはんだ浴温、プリヒート温度、コンベア速度、雰囲気条件、フラックス塗布条件などの点について管理基準を作製および見直しを行う。また、量産時には、部品から鉛、銅などの元素が溶け出し、はんだ浴の組成が変化してしまうため、定期的にはんだ浴組成を分析し、組成変動と実装品質の関係を明らかにし、管理基準を作製し、あるいは見直しを行う。
【００８３】
（ｓ３５３：量産技術確立判断工程）
この工程（ｓ３５３）は、上記工程までに決定したプロセス条件を元に、量産稼働した場合の、工程能力や、はんだ付け不良率が所定の基準を満たしていることおよびこれらの評価基準が大きく変動しないことを中心に検討する。これらの点で支障が生じたと判断されたら、管理基準を見直し（ｓ３５４）、３５１：量産性検証工程に戻って量産性の検討から再開する。一方、量産技術が完成したと判断された場合には、量産を開始もしくは継続する。
【００８４】
（ｓ３５４：管理基準修正工程）
前工程（ｓ３５３）において、修正が必要と判断された管理基準を適切なものに改める工程であり、その後、ｓ３５１の量産性の検証工程以下を継続して実行する。
【００８５】
本実施の形態においては、上記各ステップを実行することによって、混載実装を採用した実装基板の製造方法について、量産性を損なう問題の発見および原因の把握を可能にし、歩留まりの高い配線基板の製造を行うことができる。また、本プロセスに従えば、、混載実装における製造プロセスにはんだ接合の問題が発生した場合にも、最小限の改善によって問題解決を図ることが可能となり、作業性の高い製造プロセスを提供することが可能である。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、環境問題を生起することのない鉛フリーはんだを用いて電子回路搭載配線基板の製造プロセス設計を容易にし、かつ、量産過程においては、はんだ付け不良発生による製造歩留まり低下を防止して早期に製造ラインを立ち上げることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】リフロー実装による実装配線基板の製造プロセスを示すフローチャート。
【図２】フロー実装による実装配線基板の製造プロセスを示すフローチャート。
【図３】混載実装による実装配線基板の製造プロセスを示すフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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