(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部（１ｂ）を有するとともに、加熱用第１ヒータ（２）を有する試料ポット収納ケース（１）と、
上記凹部内に取り出し可能に挿入されかつ挿入時には遊嵌されて評価対象材料（４）を収納可能なポット（３）と、
上記試料ポット収納ケース（１）の上面及び上記凹部内の上記ポット（３）を覆いかつ加熱用第２ヒータ（５）を有する蓋（８）と、
評価基準となる鉛フリー半田材料の時間経過に対する温度変化グラフを検量線として記憶するメモリ（１３）と、
上記メモリ（１３）に記憶された上記検量線と、上記評価対象材料の時間経過に対する温度変化グラフとの差を演算する演算部（１４）とを備えて、
上記評価対象材料（４）を収納した上記ポット（３）を上記試料ポット収納ケース（１）の上記凹部内に挿入し、上記試料ポット収納ケース（１）の上記加熱用第１ヒータ（２）により上記ポット（３）内の上記評価対象材料（４）を加熱する一方、上記蓋（８）の上記加熱用第２ヒータ（５）により上記ポット（３）の上方への放熱を防止するように加熱するとともに、
上記蓋（８）の温度を上記評価対象材料（４）の温度に同調させるように上記加熱用第２ヒータ（５）を制御して、上記評価対象材料（４）における溶解中の上記蓋（８）への熱移動を防止するようにしたことを特徴とする鉛フリー半田材料の品質評価装置。
【請求項２】
上記演算部（１４）での演算結果を表示する表示部（１５）をさらに備える請求項１に記載の鉛フリー半田材料の品質評価装置。
【請求項３】
上記検量線の変曲点での温度と上記評価対象材料の温度変化グラフの変曲点での温度との差が閾値を越える場合に警告を発するアラーム部（１７）をさらに備える請求項１又は２に記載の鉛フリー半田材料の品質評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板に実装するためのフロー半田付け方法に用いられる鉛フリー半田材料の不純物混入に対する鉛フリー半田材料の品質評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品に内蔵される電子回路基板の作製において、いわゆるフロー半田付け方法を用いてプリント基板などの基板に電子部品が実装されている。
【０００３】
以下、一般的なフロー半田付け方法について説明する。半田付けに先立って、まず、基板に貫通して設けられたスルーホールに、電子部品から引き出されたリード（例えば電極）が基板の上面側から挿入されて、電子部品が配置された基板を準備する。ここで、スルーホールの壁面ならびに基板の上面および下面のスルーホールを取り囲む領域には、例えば銅箔などからなるランドが形成され、このランドは、基板の上面にある回路パターンに接続されている。また、基板の上面および下面のランドを除く部分は、溶融した半田材料をはじくように、半田材料レジストによって覆われている。
【０００４】
フロー半田付け装置内でほぼ一定速度でこの基板を機械的に搬送しながら、半田材料槽にて予め加熱により溶融させた半田材料を半田材料噴流として基板に下面側から供給する。このとき、供給した溶融した半田材料は、基板の上面側からスルーホールに挿入されているリードとスルーホールの内壁との間の環状空間を、基板の下面側から毛管現象によって濡れ上がり、その後、温度低下により固化して、半田材料からなる接合部を形成する。他方、スルーホール内に供給されなかった大部分の半田材料は、重力により溶融状態のまま（固化する前に）半田材料槽に戻り、再び半田材料噴流として供給される。
【０００５】
以上のようにして、半田材料からなる接合部が、電子部品のリードと、基板に形成されたランドとを電気的および物理的に接合して形成され、これにより、電子回路基板が作製される。
【０００６】
このような電子回路基板においては、従来、ＳｎおよびＰｂを主要構成成分とするＳｎ−Ｐｂ系の半田材料が一般的に用いられている。しかし、Ｓｎ−Ｐｂ系半田材料に含まれる鉛は不適切な廃棄物処理により環境汚染を招く可能性があるため、鉛を含有する半田材料の代替として、鉛を含まない半田材料、いわゆる「鉛フリーの半田材料」、特にＳｎベースの半田材料が工業規模で使用され始めている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなフロー半田付け方法において鉛フリーの半田材料（以下、単に半田材料とも言う）を用いて電子回路基板を工業規模で長期に亘ってライン生産すると、いわゆるブリッジおよび不濡れなどによる製品不良率の上昇や、いわゆるリフトオフの発生および接合強度の低下などによる信頼性特性の低下などを招く可能性がある。これは、フロー半田付け方法では、溶融した半田材料を噴流の形態で基板に接触させ、その大部分を半田材料槽に回収し、これを循環使用しているために、半田材料の組成が変化するということに起因することを見出した。
【０００８】
フロー半田付け方法では、溶融した半田材料の噴流と接触する基板の部材（例えば基板裏面に形成されている配線パターン、電子部品のリードのめっきおよび母材など）に用いられる材料が、溶融した半田材料と接触する際に半田材料中に不純物（または追加の成分）として溶け出す。現在、電子部品のリードのめっきの材料は未だＳｎ−Ｐｂ系材料が主流であるため、半田材料中にＰｂが不純物として蓄積されることは避けられない。また、鉛フリーのめっき材料としてＳｎ−Ｂｉ系材料も使用され始めており、このような部品を接合する場合には、半田材料中にＢｉが不純物として蓄積され得る。更に、リードの母材の材料としてＺｎ含有合金材料が使用され、これを覆うめっきが溶融する場合には、Ｚｎが半田材料中に不純物として蓄積され得る。これらに加えて、配線パターン材料として使用され得るＣｕも不純物（または追加の成分）となり得る。噴流として供給された半田材料の内、電子部品の接続に用いられない半田材料は、このような不純物を含んだ状態で半田材料槽に回収され、回収された半田材料は再度噴流として供給される。このことが繰り返されると、半田材料槽中の半田材料中に不純物が次第に蓄積され、半田材料の組成が初期の組成からずれることになる。
【０００９】
このような組成のずれは、Ｓｎ−Ｐｂ系半田材料を用いる場合にはほとんど問題とならなかったが、鉛フリーの半田材料を用いる場合には、上述のような製品不良率の上昇および信頼性特性の低下などをもたらし得ることが見出された。例えば、加速試験として半田材料に不純物としてＰｂを添加して引張り試験を行った結果、接合部の破壊モードが変化することがわかった。また、Ｓｎ−Ｃｕ系半田材料（例えばＣｕ約０．７重量％、Ｓｎ残部からなる材料）にＣｕまたはＢｉを添加してリフトオフの発生率を調べた結果、添加量の増加と共にリフトオフの発生率が上昇することがわかった。また、該Ｓｎ−Ｃｕ系半田材料において、Ｃｕの含有率が一定量を超えると、製品のブリッジ不良が急激に増加することがわかった。
【００１０】
従って、不良率の上昇や、信頼性特性の低下が顕著に起こることを防止するために、半田材料槽内の半田材料の組成を定期的に分析検査して、組成管理を行う必要がある。
【００１１】
従来、半田材料の組成が維持されていることを確認するために、半田材料槽から半田材料のサンプルを採取し、これを原子吸光分析装置またはＸ線分析装置などの分析装置を用いて分析している。しかしながら、このような分析方法は、高精度な組成分析を行うことができるが、分析装置の操作が複雑で、製造現場から離れた場所で分析しているのが現状であり、長時間、例えば数日間の時間を要するという問題がある。
【００１２】
そこで、例えば、半田材料の品質評価を行う場合、半田材料収納ケースの中央部の凹部内にケースの底部から凹部内に差し込まれた温度センサを配置し、凹部内に半田材料を入れ、半田材料収納ケースをヒータで加熱し、温度センサで凹部内の半田材料の温度を測定することが考えられる。
【００１３】
しかしながら、上記方法では、半田材料の温度の品質評価を行ったのち、収納ケースの凹部内の半田材料を全部取り出すのが困難であり、凹部内を清掃するのが困難であるといった問題があった。
【００１４】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、半田材料の取出しが簡単に行えかつ、半田材料を収納する部分の半田残さの清掃も簡単に行うことかできる鉛フリー半田材料の品質評価装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、凹部を有するとともに、加熱用第１ヒータを有する試料ポット収納ケースと、
上記凹部内に取り出し可能に挿入されかつ挿入時には遊嵌されて評価対象材料を収納可能なポットと、
上記試料ポット収納ケースの上面及び上記凹部内の上記ポットを覆いかつ加熱用第２ヒータを有する蓋と、
評価基準となる鉛フリー半田材料の時間経過に対する温度変化グラフを検量線として記憶するメモリと、
上記メモリに記憶された上記検量線と、上記評価対象材料の時間経過に対する温度変化グラフとの差を演算する演算部とを備えて、
上記評価対象材料を収納した上記ポットを上記試料ポット収納ケースの上記凹部内に挿入し、上記試料ポット収納ケースの上記加熱用第１ヒータにより上記ポット内の上記評価対象材料を加熱する一方、上記蓋の上記加熱用第２ヒータにより上記ポットの上方への放熱を防止するように加熱するとともに、
上記蓋の温度を上記評価対象材料の温度に同調させるように上記加熱用第２ヒータを制御して、上記評価対象材料における溶解中の上記蓋への熱移動を防止するようにしたことを特徴とする鉛フリー半田材料の品質評価装置を提供する。
【００１９】
本発明の第２態様によれば、上記演算部での演算結果を表示する表示部をさらに備える第１の態様に記載の鉛フリー半田材料の品質評価装置を提供する。
【００２０】
本発明の第３態様によれば、上記検量線の変曲点での温度と上記評価対象材料の温度変化グラフの変曲点での温度との差が閾値を越える場合に警告を発するアラーム部をさらに備える第１又は２の態様に記載の鉛フリー半田材料の品質評価装置を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
本発明の第１の実施形態にかかる鉛フリー半田材料の品質評価装置は、図１〜図３に示すように、試料ポット収納ケース１と、試料ポット３と、蓋８とより大略構成されている。
【００２３】
上記試料ポット収納ケース１は、鉄例えばステンレス鋼の大略円柱体の中央部に、２段階の凹部を有している。２段階の凹部は、第１凹部１ａと、第１凹部１ａの中央部から下方に延びて配置されかつ第１凹部１ａよりも小さな内径でかつ第１凹部１ａよりも深い第２凹部１ｂとより構成されている。試料ポット収納ケース１の外周部には、試料加熱用ヒータ２を大略均等に内蔵している。また、上記試料ポット収納ケース１の底面側から第２凹部１ｂの近傍まで延びるように収納ケース用温度センサ９を配置して、収納ケース用温度センサ９により収納ケース１の温度を測定できるようにしている。
【００２４】
第２凹部１ｂ内に、断熱用の空間すなわち空気層１２をあけて、鉄例えばステンレス鋼製の底付き円筒状の試料ポット３を取り出し可能に収納されている。試料ポット３内には、品質評価測定すべき試料例えば鉛フリー半田材料４を予め注入しておく。試料ポット３の底部にはリング状の突起３ａを有して、この突起３ａで試料ポット３の底面と第２凹部１ｂの底部との間に可能な限り断熱用の空気層１２を介在させるようにしている。
【００２５】
第１凹部１ａ内と第１凹部１ａの外側の試料ポット収納ケース１の上面を大略円板状の蓋８で覆うようにしている。
【００２６】
蓋８の第１凹部１ａの内部には放熱防止用ヒータ５と、下端が第１凹部１ａ近傍にまで達して蓋８の温度を検出しかつ熱電対などから構成される蓋用温度センサ１１とを配置しており、試料ポット３の上方への放熱を防止することができるようにしている。
【００２７】
蓋８の中央部及びその付近には２個の試料用温度センサ６，７を貫通させて配置している。２個の試料用温度センサ６，７のうちの第１試料用温度センサ６は、熱電対などから構成され、下端は試料ポット３の中央部分の半田材料４内に入り込み、その付近の半田材料４の温度を検出できるように配置されている。他の１つすなわち第２試料用温度センサ７は、熱電対などから構成され、下端は試料ポット３の周辺部分の半田材料４内に入り込み、その付近の半田材料４の温度を検出できるように配置されている。なお、試料ポット３が非常に小さく、試料ポット３の中央部分と周辺部分との間での温度差がほとんどない場合には、第１試料用温度センサ６のみを試料ポット３の中央部分の半田材料４内に入り込むように配置するだけでよく、第２試料用温度センサ７は省略してもよい。上記２個の試料用温度センサ６，７の下端位置は特に限定されるものではなく、大略同一としてもよい。上記２個の試料用温度センサ６，７により検出された温度情報は、半田材料４の組成と検出対象不純物によって適宜使用する。
【００２８】
また、上記２個の試料用温度センサ６，７からの温度情報が入力される制御装置１０を備えている。制御装置１０は、上記２個の試料用温度センサ６，７のそれぞれから温度データである電気信号を受け取る測定部と、該電気信号をデジタル化してサンプルおよびリファレンス物質の温度のデジタル化データを得るＡ／Ｄコンバータを備えて構成している。制御装置１０には、これら温度データを経時的に記録して温度曲線のデータを得るとともに記憶させるメモリ１３と、これら温度データと予め記憶されていたデータとの比較を行う演算部１４と、種々の入力情報を入力する、テンキー、キーボード、マウスなどの入力部１５と、温度データや予め記憶されていたデータや入力情報などを表示する、数値表示可能な簡易な液晶パネル、画像表示可能な液晶ディスプレイ又はＣＲＴなどの表示部１６と、温度測定ができないなど何らかのエラーがあれば警告を発するアラーム部１７などが接続されている。上記制御装置１０には、収納ケース１の温度を検出する収納ケース用温度センサ９及び蓋８の温度を検出する蓋用温度センサ１１からの温度情報も入力されて、かつ、収納ケース１を加熱する試料加熱用ヒータ２と蓋８を加熱する放熱防止用ヒータ５との加熱温度を制御装置１０により制御する。特に、制御装置１０により放熱防止用ヒータ５を加熱制御することにより、蓋８の温度を半田材料４の温度に同調させるように制御して、半田材料４の溶解中の蓋側への熱移動を防止するようにしている。
【００２９】
上記構成にかかる鉛フリー半田材料の品質評価装置では、まず、試料ポット３内に品質評価すべき半田材料４を入れたのち、試料ポット３を試料ポット収納ケース１の第２凹部１ｂ内に断熱用の空間すなわち空気層１２を空けて収納したのち、蓋８により第１凹部１ａ内と第１凹部１ａの外側の試料ポット収納ケース１の上面を覆う。
【００３０】
次いで、制御装置１０の制御の下に、収納ケース用温度センサ９により収納ケース１の温度を測定しつつ試料ポット収納ケース１の試料加熱用ヒータ２により、試料ポット収納ケース１の第２凹部１ｂ内の試料ポット３の半田材料４を加熱し始めるとともに、蓋用温度センサ１１により蓋８の温度を測定しつつ放熱防止用ヒータ５による蓋８の加熱を行い、試料ポット３の上方への放熱を防止することができるようにしている。このとき、蓋用温度センサ１１により測定される蓋８の温度を、収納ケース用温度センサ９により測定される半田材料４の温度に同調させるように少なくとも放熱防止用ヒータ５を制御して、半田材料４の溶解中の蓋側への熱移動を防止するようにしている。
【００３１】
この結果、２個の試料用温度センサ６，７のそれぞれから、例えば図６に示すような、半田材料４の時間に対する温度変化の温度変化グラフを得ることができる。得られた温度変化グラフ は、不純物が含まれていない半田材料４の時間経過に伴う温度変化のデータである検量線と比較して、その差から不純物の含有度合いを判断して半田材料４の品質を評価する。この不純物が含まれていない半田材料４の検量線のデータは、評価すべき半田材料４を測定するよりも前に予めメモリ１３内に記憶させておく。そして、半田材料４内に不純物が入ると、不純物が含まれていない半田材料４と比較して半田材料４の変曲点（半田材料が溶融を開始して固相から液相へ変わる固相変曲点及び溶融が終了して完全に液相となる液相変曲点）などにズレが生じるため、不純物の割合言い換えれば半田材料４の品質を評価することができる。入力部１５からの指示に基き、制御装置１０の制御の下に、ユーザ側で基準となる、不純物が含まれていない半田材料４又は所望の成分の半田材料の検量線を求めてメモリ１３内に記憶させるようにしてもよい。
【００３２】
ここで、上記検量線は、図４に示すように、温度と時間が経過するにつれて、温度と時間との間での前部直線の関係が進み、固相変曲点θｓ前の固相平衡温度Ｓ１に達すると、曲線となる。そして、共晶開始温度Ｓ２を過ぎると、温度が一定となる横方向の平衡線すなわち共晶線θｅとなる。この共晶線θｅが共晶終点温度Ｌ１を過ぎると、上向き上がりの曲線となったのち、液相変曲点θ１後の液相平衡温度Ｌ２を過ぎると、再び直線的に傾斜して後部直線となる。このように直線と曲線の軌跡を描くのは、半田材料４が加熱されて直線的に上昇するようになるが、固相変曲点θｓにて半田材料４が溶融し始めると、半田材料４に加えられる熱量が融解熱として使用されるために半田材料４の温度が上がらず、この温度を維持しながら（共晶線θｅに沿いながら）半田材料４の液化が進行し、液相変曲点θ１にて完全に液体となり、その後、半田材料４が吸収する熱量が半田材料４の温度の上昇に利用されるて直線的に上昇するようになるためである。ここで、固相変曲点θｓ前の固相平衡温度Ｓ１と共晶開始温度Ｓ２との間での大略三角形の面積は、低融点成分で増加する固相変曲熱Ｑｓであり、共晶終点温度Ｌ１と液相変曲点θＬ後の液相平衡温度Ｌ２との間での大略三角形の面積は、高融点成分で増加する液相変曲熱ＱＬである。上記前部直線の傾斜角度は、制御装置１０による試料加熱用ヒータ２の加熱制御により変化し、例えば１０〜１５℃／１分となっている。
【００３３】
半田材料４の変曲点にズレとしては以下のような例がある。▲１▼鉛が含まれていない半田材料に対して鉛を少し入れると、半田材料の検量線の変曲点Ａ，Ｂの温度にズレが生じる。▲２▼共晶半田材料の場合には検量線の傾斜角度が変わる。また、▲３▼検量線の変曲点付近での面積、詳しくは、図４に示すように固相変曲点θｓ前の固相平衡温度Ｓ１と共晶開始温度Ｓ２との間での大略三角形の面積（低融点成分で増加する固相変曲熱Ｑｓ）と、共晶終点温度Ｌ１と液相変曲点θＬ後の液相平衡温度Ｌ２との間での大略三角形の面積（高融点成分で増加する液相変曲熱ＱＬ）が変わる。
【００３４】
上記半田材料の品質評価において、一回の半田材料４の加熱に対して２個の試料用温度センサ６，７のそれぞれから求められた２つの温度変化グラフから、上記▲１▼と▲２▼と▲３▼の変化の有無を制御装置１０に接続された演算部１４により演算して求めておき、半田材料４の成分により▲１▼と▲２▼と▲３▼のうちの少なくともいずれか１つの結果を使用して半田材料４の品質評価を行う。演算部１４による演算結果は、表示部１６に表示し、温度測定ができないなど何らかのエラーがあれば警告をアラーム部１７で出す。
【００３５】
図５は、上記鉛フリー半田材料の品質評価装置を使用するときの、一例として、鉛を含まないＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田材料の検量線のグラフである。図６は、図５の半田材料に０．５％鉛を含んだ半田材料の温度変化グラフである。図５の検量線と図６の温度変化グラフとでは、前部直線の傾斜角度、固相変曲点、共晶線の傾斜角度、液相靴曲点、後部直線の傾斜角度が少しずつ異なっている。具体的には、Ｓｎ−Ｃｕ系半田材料に対しては、低融点成分としてＰｂ、Ｂｉ、Ｚｎなどを例示でき、高融点成分としてＣｕなどを例示できる。
【００３６】
図７は、上記鉛フリー半田材料の品質評価装置の上記表示部１６の一例としての判定画面の説明図である。判定画面では、品質評価を行う半田材料４の温度変化グラフでの固相変曲点θｓ前の固相平衡温度Ｓ１、共晶開始温度Ｓ２、共晶終点温度Ｌ１、液相変曲点θ１後の液相平衡温度Ｌ２が明示され、かつ、固相変曲点θｓでの固相変曲温度Ｓｓ、固相平衡温度Ｓ１、固相平衡熱Ｑｓ、共晶開始温度Ｓ２、共晶終点温度Ｌ１、液相平衡温度Ｌ２、液相平衡熱ＱＬ、液相変曲温度ＬＬの各閾値（鉛を含まない半田材料の検量線からのズレの許容範囲）を入力部１５から入力可能とし、入力された閾値を越えている場合（品質劣化の場合）には×、その閾値を越えていない場合（品質劣化していない場合）には○という判定を演算部１４で演算させて自動的に表示させることができる。このようにすれば、使用者は、誰でも簡単に、半田材料４の品質を評価することができる。
【００３７】
上記閾値は、半田材料４への追加的な混入が想定される成分（例えば不純物元素）、例えばＣｕ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｂｉ、およびＺｎからなる群から選択される１種以上の元素、好ましくはＰｂおよび／またはＣｕを追加の成分として、所定の組成を有する半田材料４に添加して成る材料の特性値との差として決定することができる。具体的には、鉛フリーの半田材料４が、Ｓｎ−Ｃｕ系材料（０．５〜１．０重量％のＣｕと残部のＳｎとを含む材料）、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系材料（０．５〜１．０重量％のＣｕと０〜０．５重量％（但しゼロは含まない）のＡｇと残部のＳｎとを含む材料）、またはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系材料（２．５〜４．０重量％のＡｇと０．５〜１．０重量％のＣｕと残部のＳｎとを含む材料）の場合には、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｇ、およびＢｉの少なくとも１種を添加した材料の特性値、例えば、固相変曲点θｓ前の固相平衡温度Ｓ１、共晶開始温度Ｓ２、共晶終点温度Ｌ１、液相変曲点θ１後の液相平衡温度Ｌ２が明示され、かつ、固相変曲点θｓでの固相変曲温度Ｓｓ、固相平衡温度Ｓ１、固相平衡熱Ｑｓ、共晶開始温度Ｓ２、共晶終点温度Ｌ１、液相平衡温度Ｌ２、液相平衡熱ＱＬ、液相変曲温度ＬＬに基づいて閾値を決定することが好ましい。閾値を求めるためには、不純物を添加した半田材料４をこの装置により品質評価して、不純物を添加した半田材料４の温度曲線を得、温度曲線のデータを上述のような所定の方法でデータ処理して特性値を得、基準となる特性値との差として求めることができる。
【００３８】
閾値を決定する手順の１つの例について以下に説明する。まず、所定の組成の鉛フリー半田材料に、フロー半田付け方法おいて半田材料の噴流中に溶け込む可能性のある部材（基板裏面に形成された配線パターン並びにリードのめっき及び母材など）の材料を追加の成分として意図的に添加して、半田材料を調製する。そのような半田材料を用いて電子部品を基板に接続した場合の、リフトオフ発生率、接合強度などの信頼性特性、およびブリッジ発生などの製品品質（又は不良率）の追加成分添加量依存性を調べ、その結果に基づいて該追加成分添加量の許容限界を求める。所定の組成の半田材料に許容限界の追加の成分が添加された材料をこの装置により品質評価して、温度曲線のデータを得、これをデータ処理して特性値と、基準となる鉛フリーの半田材料の特性値との差を求める。以上のようにして得られた上記差を閾値とすることができる。
【００３９】
尚、以上のような閾値を決定する手順は、１つの例にすぎず、種々の改良を加えることが可能である。例えば、追加的に混入する成分として、複数の元素を想定し、これらの添加量を独立したパラメータとして用いて閾値を決定してもよく、あるいは、半田材料の品質の変化を段階的に評価できるように、複数の閾値を設定してもよい。
【００４０】
このようにして予め決定された閾値の範囲内に、評価すべき半田材料の特性値が入るか否かを比較し、その比較結果に基づいて、半田材料の品質を評価することができる。より具体的には、評価すべき半田材料の特性値が閾値の限界に近づいて、最終的に閾値を越えると、許容限界を越える量の追加の成分が半田材料に混入していると考えられ、従って、比較結果に基づいて半田材料の品質を評価することができる。
【００４１】
上述のような比較結果に基づいて、フロー半田付け方法において、所定の操作を実施するかどうかを判断することができる。比較結果が、評価すべき半田材料の特性値が閾値を越えてないことを示す場合には、半田材料の品質が十分に高く、この半田材料を用いてフロー半田付けを実施し続けてよいと判断できる。他方、比較結果が、評価すべき半田材料の特性値が閾値を越えていることを示す場合には、半田材料の品質が不十分であり、この半田材料を用いてフロー半田付けを実施すると製品不良率の上昇や、得られる回路基板の信頼性特性の低下を招き得るため、フロー半田付けに用いる半田材料の品質を十分高くするような操作を行うことが好ましいと判断できる。
【００４２】
上記構成によれば、試料ポット収納ケース１と試料ポット３とを別体として試料ポット３を試料ポット収納ケース１から簡単に出し入れ可能とし、かつ、半田材料４を試料ポット３内に入れるようにしたので、半田材料４を試料ポット３とともに試料ポット収納ケース１から簡単に取り出すことができ、かつ、試料ポット３から半田材料４を取り出すのも容易でかつ半田残さの清掃が容易になり、次の測定時に半田残さが影響しないとともに連続した測定作業を迅速に行うことができる。
【００４３】
また、試料温度センサ６，７を蓋８の上部から蓋８を貫通させて試料ポット３内に挿入する構造とすることにより、試料４すなわち試料ポット３の出し入れ、清掃を容易にすることができる。
【００４４】
さらに、示差熱分析では、試料４と標準物質の温度差を比較するが、この鉛フリー半田材料の品質評価装置では、半田材料４の溶解温度のみで判断するため、簡略化させることができて、研究室ではなく、半田材料４を使用する現場で評価を行うことができ、かつ、蛍光Ｘ線成分分析やクロマト分析などにより評価を行う場合よりも時間と費用を大幅に短縮することができる。
【００４５】
また、試料温度センサ６，７を２個使用することにより、１つは試料ポット３の中央部分に配置する。他の１つは試料ポット３の周辺部分に配置することができて、半田材料４の組成と検出対象不純物によって使い分けすることができる。例えば、Ｃｕ濃度が増加した場合、中央部での変化は少ないが外周部の共晶終点温度Ｌ１、液相平衡温度Ｌ２が大きく変化する。
【００４６】
また、試料ポット３の上方への放熱を防止するため、試料ポット３の蓋８にもヒータ５を組み込みかつ蓋８の温度を半田材料の温度に同調させるようにヒータ５を制御して、溶解中の上記蓋８への熱移動を防止するようにしているため、より精度良く、試料４の時間経過に伴う温度変化を測定することができる。
【００４７】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、試料ポット収納ケースと試料ポットとを別体として試料ポットを試料ポット収納ケースから簡単に出し入れ可能とし、かつ、半田材料を試料ポット内に入れるようにしたので、半田材料を試料ポットとともに試料ポット収納ケースから簡単に取り出すことができ、かつ、試料ポットから半田材料を取り出すのも容易でかつ清掃が容易になる。
【００４９】
また、試料温度センサを蓋の上部から蓋を貫通させて試料ポット内に挿入する構造とすることにより、試料すなわち試料ポットの出し入れ、半田残さの清掃を容易にすることができる。また、評価の段取り時間を大幅に短縮（例えば１／２以下）すると共に、半田残さが残らないので、半田残さの影響を受けることなく測定できる。
【００５０】
さらに、示差熱分析では、試料と標準物質の温度差を比較するが、この鉛フリー半田材料の品質評価装置では、半田材料の溶解温度のみで判断するため、簡略化させることができて、研究室ではなく、半田材料を使用する現場で評価を行うことができ、かつ、蛍光Ｘ線成分分析やクロマト分析などにより評価を行う場合よりも時間と費用を大幅に短縮することができる。
【００５１】
また、試料温度センサを２個使用することにより、１つは試料ポットの中央部分に配置する。他の１つは試料ポットの周辺部分に配置することができて、半田材料の組成と検出対象不純物によって使い分けすることができる。
【００５２】
また、試料ポットの上方への放熱を防止するため、試料ポットの蓋にもヒータを組み込みかつ蓋の温度を半田材料の温度に同調させるようにヒータを制御して、溶解中の上記蓋への熱移動を防止するようにしているため、より精度良く、試料の時間経過に伴う温度変化を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にかかる鉛フリー半田材料の品質評価装置の分解断面図である。
【図２】  上記鉛フリー半田材料の品質評価装置の断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ線での断面図である。
【図４】  上記鉛フリー半田材料の品質評価装置で使用する検量線の説明図である。
【図５】  上記鉛フリー半田材料の品質評価装置で使用する一例として鉛を含まないＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の半田材料の検量線のグラフである。
【図６】  図５の半田材料に０．５％鉛を含んだ半田材料の温度変化グラフである。
【図７】  上記鉛フリー半田材料の品質評価装置の判定画面の説明図である。
【符号の説明】
１…試料ポット収納ケース、１ａ…第１凹部、１ｂ…第２凹部、２…試料加熱用ヒータ、３…試料ポット、３ａ…突起、４…試料、５…放熱防止用ヒータ、６…試料用温度センサ、７…試料用温度センサ、８…蓋、９…収納ケース用温度センサ、１０…制御装置、１１…蓋用温度センサ、１２…空気層、１３…メモリ、１４…演算部、１５…入力部、１６…表示部、１７…アラーム部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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