(57)【要約】【課題】半田鍍金装置の浴槽内に収容される溶融状態の半田の中央部に含まれる金属間化合物の含有量を低減する。【解決手段】浴槽（１）内に収容される半田（２）を溶融状態に加熱し、浴槽（１）に収容された半田（２）内に被鍍金材（２２）を浸漬して、被鍍金材（２２）に半田鍍金を行う半田鍍金法において、被鍍金材（２２）を半田（２）内に浸漬した後、半田（２）と共に浴槽（１）を回転すると、半田鍍金操作中に溶融状態の半田（２）内に形成された比重の大きな金属間化合物（１３）は溶融状態の半田（２）内で遠心力により浴槽（１）内の外周側に移動して沈殿するので、金属間化合物（１３）の量が減少した浴槽（１）内に収容される溶融状態の半田（２）の中央部分に被鍍金材（２２）を浸漬して半田鍍金を良好に形成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽内に収容される半田を溶融状態に加熱する工程と、前記浴槽に収容された前記半田内に被鍍金材を浸漬して、前記被鍍金材に半田鍍金を行う工程とを含む半田鍍金法において、
前記被鍍金材を前記半田内に浸漬した後、前記半田と共に前記浴槽を回転する工程と、
前記浴槽の回転により前記浴槽内に形成された金属間化合物を前記浴槽内の外周側に移動させる工程と、
前記金属間化合物の量が減少した前記浴槽内に収容される溶融状態の前記半田の中央部分に前記被鍍金材を浸漬する工程とを含むことを特徴とする半田鍍金法。
【請求項２】
前記金属間化合物の含有量の多い溶融状態にある外周側の前記半田を前記浴槽から除去する除去工程を含み、
該除去工程は、前記浴槽の低部に設けた開閉可能な排出口から前記半田を排出する工程又は前記浴槽を回転する前に前記浴槽の内壁に沿ってコレクタを配置し、前記浴槽の回転により溶融状態の前記半田内で外側に移動する前記金属間化合物を前記コレクタにより捕集し、その後、前記金属間化合物が付着した前記コレクタを前記浴槽の外部に取り出す工程を含む請求項１に記載の半田鍍金法。
【請求項３】
被鍍金材を浸漬する半田を収容する浴槽と、該浴槽内の前記半田を溶融状態に加熱する加熱装置とを備えた半田鍍金装置において、
前記加熱装置内で前記浴槽を回転可能に支持する支持装置と、
該支持装置上で前記浴槽を回転させる回転装置とを備えたことを特徴とする半田鍍金装置。
【請求項４】
前記半田内の金属間化合物を除去する除去手段を備え、
該除去手段は、前記浴槽の低部に設けた開閉可能な排出口又は前記浴槽の内壁に沿って着脱可能に配置され且つ前記浴槽の回転により溶融状態の前記半田内で外側に移動する前記金属間化合物を捕集するコレクタとを含む請求項３に記載の半田鍍金装置。
【請求項５】
前記半田は、前記被鍍金材を構成する少なくとも一部の金属と同一の元素と、錫とを含む半田である請求項３又は４に記載の半田鍍金装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田鍍金技術、特に浴槽内の溶融した半田中に生成される金属間化合物を分離できる半田鍍金法及び半田鍍金装置に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置のリード端子に半田を被覆して、リード端子に半田の鍍金膜を形成する場合に、被鍍金材としてリード端子を溶融状態の半田内に短時間だけ浸漬して取り上げる半田ディップ法が公知である。浴槽内に溶融される半田は、錫９６．５重量％と、半田ぬれ性を向上する銀３．５重量％とを含む錫銀（ＳｎＡｇ）共晶半田等が使用される。共晶半田には、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）を混合し又は銀の代わりに銅を錫に混合した錫銅半田を使用することもある。錫９６．５重量％、銀３．５重量％の半田の融点は、２２１℃であり、浴槽内の半田は、半田の融点より３０〜５０℃だけ高い温度に加熱される。浴槽内で溶融する半田内にリード端子が浸漬され、リード端子の半田鍍金が行われる。
【０００３】
例えば、従来の半田鍍金装置は、図３に示すように、溶融する半田（２）を蓄える金属製の浴槽（１）と、浴槽（１）内の中心部に配置されて浴槽（１）を加熱する加熱装置（３）とを備えている。電気的な加熱抵抗素子のヒータを備えた加熱装置（３）に通電して、浴槽（１）内の半田（２）を溶融状態に加熱した後、電子部品（２０）の樹脂封止体（２１）から導出された金属製のリード端子（２２）を溶融状態の半田（２）内に浸漬して、リード端子（２２）に半田の鍍金膜を形成する。半田の鍍金膜をリード端子（２２）に形成すると、その後、リード端子（２２）を基板に実装する際にリード端子（２２）の半田馴染みがよく、リード端子（２２）を基板に確実にろう付けすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多数のリード端子（２２）を繰り返し浴槽（１）内の半田（２）中に浸漬して半田鍍金を行うと、リード端子（２２）中に含まれる錫又は銀が溶融する半田（２）中に溶出し、半田（２）中の金属組成比が変化する。例えば、半田（２）中にリード端子（２２）から銀が溶出して銀容量が増加すると、半田（２）の融点が上昇する。例えば、銀容量が３．５重量％から５重量％及び１０重量％に上昇すると、半田（２）の溶融温度は、２２１℃からそれぞれ２５０℃、２９５℃に上昇する。半田（２）の融点が上昇すると、溶融する半田（２）内に銀錫金属間化合物が形成され、半田（２）の粘度が上昇して、リード端子（２２）半田付け性が低下する弊害が発生する。
そこで、本発明は、浴槽内で溶融状態にある半田の中央部に含まれる金属間化合物の濃度を低減できる半田鍍金法及び半田鍍金装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による半田鍍金法は、浴槽（１）内に収容される半田（２）を溶融状態に加熱する工程と、浴槽（１）に収容された半田（２）内に被鍍金材（２２）を浸漬して、被鍍金材（２２）に半田鍍金を行う工程と、被鍍金材（２２）を半田（２）内に浸漬した後、半田（２）と共に浴槽（１）を回転する工程と、浴槽（１）の回転により浴槽（１）内に形成された金属間化合物（１３）を浴槽（１）内の外周側に移動させる工程と、金属間化合物（１３）の量が減少した浴槽（１）内に収容される溶融状態の半田（２）の中央部分に被鍍金材（２２）を浸漬する工程とを含む。半田鍍金操作中に溶融状態の半田（２）内に金属間化合物（１３）が形成されたとき、回転装置（４）により浴槽（１）内の半田（２）を回転させると、比重の大きな金属間化合物（１３）は溶融状態の半田（２）内で遠心力により浴槽（１）内の外周側に移動して沈殿する。従って、金属間化合物（１３）の量が減少した浴槽（１）内に収容される溶融状態の半田（２）の中央部分は、所定の溶融温度に保持されるので、半田（２）の中央部分に被鍍金材（２２）を浸漬して、良好な半田膜を被鍍金材（２２）に形成することができる。
本発明による半田鍍金装置は、被鍍金材（２２）を浸漬する半田（２）を収容する浴槽（１）と、浴槽（１）内の半田（２）を溶融状態に加熱する加熱装置（３）と、加熱装置（３）内で浴槽（１）を回転可能に支持する支持装置（５）と、支持装置（５）上で浴槽（１）を回転させる回転装置（４）とを備えている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半田鍍金法及び半田鍍金装置の実施の形態を図１及び図２について説明する。図１及び図２では、図３に示す箇所と同一の部分に同一の符号を付す。
【０００７】
図示のように、本発明による半田鍍金装置は、例えば、リードフリー（鉛無し）の錫銀から成る半田（２）を収容する浴槽（１）と、浴槽（１）内の中央部に配置された加熱装置（３）と、浴槽（１）を回転可能に支持する支持装置（５）と、浴槽（１）を回転させる回転装置（４）と、浴槽（１）の上方に配置されて鍍金により減少する半田（２）を浴槽（１）内に補給する半田供給装置（８）とを備えている。浴槽（１）は、半田より融点が十分に高く金属成分が溶融する半田中に溶出し難いステンレス等の金属により円形に形成される。浴槽（１）内の半田（２）を加熱する加熱装置（３）は、浴槽（１）の中央側に配置されたヒータを備えている。図１に示す実施の形態では、回転装置（４）は、浴槽（１）の底面に接続された回転軸（７）と、歯車装置又はプーリ等の動力伝達装置を介して回転軸（７）に作動連結されて回転軸を回転するモータ等の駆動装置（６）を備えている。支持装置（５）は、浴槽（１）の底部に配置されて浴槽（１）を回転可能に支持するスラスト軸受を有する。回転軸（７）内には加熱装置（３）に電力を供給するハーネス（９）が配置される。ハーネス（９）は、浴槽（１）が回転されても電力を供給できる図示しないコネクタを通じて電源に接続される。半田（２）は、外部リード（２２）を構成する少なくとも一部の金属である銀と、錫とを含む半田である。
【０００８】
鍍金を行う際に、浴槽（１）内に半田を供給した後、加熱装置（３）を稼動して、所定の温度に浴槽（１）を加熱し、浴槽（１）内の半田を溶融させる。加熱装置（３）は浴槽（１）の中央側に配置されているので、浴槽（１）の中央側に収容された半田（２）の温度が浴槽（１）の外周側に収容された半田（２）の温度よりも高くなる。この状態で、被鍍金材（２２）として半導体装置のリード端子（２２）を溶融する半田（２）内に浸漬して、リード端子（２２）の半田鍍金を行うが、多数のリード端子（２２）に鍍金を繰り返して行なうと、半田（２）内にリード端子（２２）を構成する銅や銀が溶け出して、半田（２）中の銅や銀の組成比が増加し、半田（２）内に銀錫等の金属間化合物（１３）が形成される。この場合、浴槽（１）内の中央部に配置される加熱装置（３）に近い半田（２）の温度は浴槽（１）の外側部に配置される半田（２）の温度よりも高いので、中央部の半田（２）に金属間化合物（１３）が形成され易い。
【０００９】
そこで、所定の回数半田鍍金を行った後又は半田鍍金を行いながら、回転装置（４）により回転軸（７）を回転し、浴槽（１）を回転させると、半田（２）内で半田よりも比重の大きい金属間化合物（１３）は遠心力により浴槽（１）内の外周側に移動して沈殿しやすい。この場合に、浴槽（１）の回転数は、浴槽（１）の大きさにも依存するが、１０〜１２０ｒｐｍ、好ましくは３０〜８０ｒｐｍがよい。従って、浴槽（１）の中央部にある半田（２）内の金属間化合物（１３）の濃度が低下するので、浴槽（１）の中央部での半田（２）の組成変化及びこれに伴う粘度上昇を防止して、良好な半田付け性を保持することができる。
【００１０】
本発明の実施の形態では、半田（２）内の金属間化合物（１３）を除去する除去手段（１０）が設けられる。図１に示す実施の形態では、除去手段（１０）は、浴槽（１）の低部、例えば底壁（５）に設けられた排出口（１１）と、排出口（１１）に接続されたドレイン管（１５）と、ドレイン管（１５）の一部に取付けられ且つ排出口（１１）を開閉可能に制御する開閉弁（１２）とを備えている。浴槽（１）を回転して、金属間化合物（１３）を浴槽（１）内の外周部の底部に沈殿させた後に、開閉弁（１２）を開放すると、排出口（１１）、開閉弁（１２）及びドレイン管（１５）を通り、金属間化合物（１３）を多量に含む半田（２）を浴槽（１）の外部に排出することができる。
【００１１】
図２は、金属間化合物（１３）を捕集する略円筒状のコレクタ（１４）を浴槽（１）の外周側に配置した除去手段（１０）の他の実施の形態を示す。コレクタ（１４）は、浴槽（１）の内壁（１ａ）の全周に沿って着脱可能に且つ浴槽（１）の側面に密接して配置された円筒部と、円筒部の下端に設けられた内側フランジとから成る略Ｌ字状断面を有する。図示を省略するが、コレクタ（１４）内には冷却水を循環させる循環路が形成され中央部側の半田（２）の温度より低い温度に浴槽（１）内の外周側の半田（２）を維持して、金属間化合物のコレクタ（１４）への付着を促進することができる。浴槽（１）を回転すると、溶融状態の半田（２）内で金属間化合物（１３）が浴槽（１）内の外側に移動し、コレクタ（１４）の内面に付着するので、金属間化合物（１３）を捕集することができる。その後、回転する浴槽（１）を所定の位置で停止させ、浴槽（１）からコレクタ（１４）を取り出すと、コレクタ（１４）に付着した金属間化合物（１３）を半田（２）から除去することができる。また、所定時間使用後に開閉弁（１２）を解放して半田（２）をドレイン管（１５）から外部に排出した後、浴槽（１）を洗浄することができる。
【００１２】
本発明の前記実施の形態は、変更が可能である。半田鍍金を行う製品は、半導体装置以外の金属製品でもよい。
【００１３】
【発明の効果】
前記のように、本発明では、浴槽の中央部で半田内に含有する金属間化合物の濃度を低減し、必要に応じて金属間化合物を浴槽内の半田から除去できるので、半田ディップを多数回連続して行なえ、生産性が向上すると共に、均一且つ良好な半田鍍金を行うことができる。また、半田の再生が可能であり、省資源化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態を示す半田鍍金装置の断面図
【図２】本発明による第２の実施の形態を示す半田鍍金装置の断面図
【図３】従来の半田鍍金装置の断面図
【符号の説明】
（１）・・浴槽、  （２）・・半田、  （３）・・加熱装置、  （４）・・回転装置、  （５）・・支持装置、  （１０）・・除去手段、  （１１）・・排出口、  （１４）・・コレクタ、  （２０）・・電子部品、  （２２）・・リード端子（被鍍金材）、
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004292866.tif 000005