(57)【要約】【課題】電子・電気製品で使用される各種鉛フリーはんだペーストのはんだ付け性を的確に測定出来る評価方法と装置を提供する。【解決手段】各種鉛フリーはんだペースト２のぬれ性評価をおこなうためにできるだけ鉛フリーはんだペースト２のぬれ易い環境を作り、評価することで課題を解決した。その手段は銅製の試験治具板１の上に各種鉛フリーはんだペースト２を印刷し、その中に銅製の試験板３を浸漬させ，試験治具板１に対して銅板を垂直に立てて配置して試験治具板をホットプレート上に置き、加熱すると各種鉛フリーはんだペースト２は試験治具板１と試験板３の間に構成された合わせ目に沿ってぬれ進む。この時のぬれ進む速度および距離を測定して各種鉛フリーはんだペースト２のぬれ性の評価をおこなう。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種鉛フリーはんだペーストの材料へのぬれ性を，温度制御装置を備えたホットプレート上に，該鉛フリーはんだペーストが印刷された銅製の試験治具板を置き，銅製の試験板を該鉛フリーはんだペーストに浸漬させた後，試験治具板を加熱して試験板に対する鉛フリーはんだペーストの濡れの測定から評価することを特徴とする，鉛フリーはんだペーストのぬれ性の評価方法および装置。
【請求項２】
各種鉛フリーはんだペーストにおいて試験治具板と試験板の銅板の合わせ目を鉛フリーはんだペーストがぬれ進む速度および距離等を計測し、鉛フリーはんだペーストのぬれ性評価を行うことを特徴とする請求項１に記載の鉛フリーはんだペーストのぬれ性の評価方法および装置。
【請求項３】
鉛フリーはんだペーストが印刷された試験治具板上に試験板を置き，該鉛フリーはんだペーストのぬれ性を評価する方法で鉛フリーはんだペーストに浸漬された試験板をＬ型に曲げて保持する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の鉛フリーはんだペーストのぬれ性の評価方法及び装置。
【請求項４】
鉛フリーはんだペーストが印刷された試験治具板上に試験板を置き，該鉛フリーはんだペーストのぬれ性を評価する方法で鉛フリーはんだペーストに浸漬された試験板を垂直に保持する目的でバネ材等を使用した銅板保持治具を用いることを特徴とする請求項１に記載の鉛フリーはんだペーストのぬれ性の評価方法及び装置。
【請求項５】
試験治具板と試験板の銅板の合わせ目を溶融した鉛フリーはんだペーストがぬれ進む速度および距離等をＣＣＤカメラで計測し、画像解析を行いモニターに表示して鉛フリーはんだペーストのぬれ性評価を行うことを特徴とする請求項２に記載の鉛フリーはんだペーストのぬれ性の評価方法および装置。
【請求項６】
鉛フリーはんだペーストが印刷された試験治具板上に立てる試験板を複数枚とし、試験板の重ね合わされた縁に沿ってぬれが進行する状態を測定してぬれ性を評価することを特徴とする請求項１に記載の鉛フリーはんだペーストのぬれ性の評価方法及び装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は，電子・電気製品に使用される鉛フリーはんだペーストのぬれ性を評価する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、環境汚染源としての鉛公害が問題となり、欧州においては２００６年より法規制で鉛は全面的に使用が禁止される。これに伴い、我が国でも電子・電気産業界では従来使用されていた鉛入りはんだの使用が規制され  各種鉛フリーはんだの開発が進められ、従来のはんだに変わり使用され始めているのが現状である。プリント配線基板や実装部品と鉛フリーはんだのぬれ性は重要であり、鉛フリーはんだの代表的な錫（Ｓｎ）とビスマス（Ｂｉ）系のＳｎ−Ｂｉ共晶はんだの銅板上のぬれ性についても詳細に検討されている（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】  鉛入り共晶はんだは融点が１８３℃でぬれ性が非常に良いため一般的に使用されてきたが新しく開発された鉛フリーはんだの多くは融点が高く、鉛入り共晶はんだと比較するとぬれ性が悪い。このため鉛フリーでぬれ性の良いはんだの開発が進められている。【０００４】  従来からはんだぬれに関しては種々の方法が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。工業規格として、鉛フリーはんだのぬれ性評価試験方法としては日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ３１９８−３鉛フリーはんだ試験方法−第３部に広がり試験方法として、銅板の上に鉛フリーはんだを置き銅板を加熱して鉛フリーはんだのぬれ広がる面積を測定する方法，また、ＪＩＳ  Ｚ３１９８−４鉛フリーはんだ試験方法−第４部にウエッティングバランス法及び接触角法による試験方法として各種鉛フリーはんだと銅板とのぬれ力又は接触角を測定し評価する方法が規格化されている。【０００５】  はんだペーストのぬれ性評価方法として、基板上のはんだレジストで囲まれた範囲にはんだペーストを印刷し、その中に銅製の板状や円筒状の試験片をはんだペーストの中に垂直に立てて保持し、リフロー炉を通して所定の温度に加熱して溶融したはんだペーストが試験片をぬれ上がる面積を測定してはんだペーストのぬれ性を評価する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５６７２２
【特許文献２】特開２００１−７４６３０
【特許文献３】特開平１１−２９５２０６
【非特許文献１】田辺晃生、水谷承靖、朝木善次郎、資源処理技術、Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．３，ｐ．１８４（２００１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  各種鉛フリーはんだのぬれ性を評価する方法としては，上記の通り、ぬれ広がり試験方法，ウエッティングバランス法，及び接触角測定法が使用されている。しかし、これらのＪＩＳで決められている方法はペースト状で提供される鉛フリーはんだペーストのぬれ性を測定することはできない。また、特許文献３に開示された方法は各種材料へのはんだペーストのぬれ性を簡単に測定できる優れた方法ではあるがぬれ広がる面積を求める方法は鉛フリーはんだペーストの組成によって比重が異なることから比較試験法としては適切でない。鉛フリーはんだペーストでの各種はんだのぬれ性を確実に、容易に評価ができて、装置は比較的安価である評価方法および装置の出現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  係る事情に鑑み，発明者らは鋭意研究の結果，はんだのぬれ広がりが起きやすい環境を作り、その状態で鉛フリーはんだペーストを溶融し、ぬれ性の違いを容易に、しかも確実に測定できて装置も比較的安価であると言う評価方法を見出し、課題を解決するに至った。【０００８】  従来の鉛フリーはんだのぬれ広がり試験方法は直径が６．５ｍｍで高さが１．２４ｍｍのはんだ試験片を銅板の上で溶融し、はんだのぬれ広がり率を計算して評価していた。しかし鉛フリーはんだペーストにおいて銅板上にはんだペーストを印刷し、溶融してぬれ広がり率を調べる事は可能では有るが適切な方法ではない。本発明は、鉛フリーはんだペーストのぬれが生じやすい状況を作り，試験板としての銅板上で溶融した鉛フリーはんだペーストがぬれ進む速度および距離を時計、ノギス等の計測手段を使い、またはＣＣＤカメラで計測し、モニターで観察することから鉛フリーはんだペーストのぬれ性を評価する試験方法および装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】  この方法は鉛フリーはんだ普及に際し、各種鉛フリーはんだペーストのはんだ付け性をぬれ性試験から測定するもので，従来のはんだの平衡法試験と違い、リアルタイムで直接に各種鉛フリーはんだペーストのぬれ性試験が容易に、かつ確実に、しかも比較的安価な装置で評価できるものであり、当該業界において効果大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の全体を示した概念図である。銅製の試験治具板（１）に評価しようとする鉛フリーはんだペースト（２）を印刷する。印刷後、Ｌ字形の銅製の試験板（３）を鉛フリーはんだペースト（２）中に浸漬させる。試験治具板（１）は温度制御機構を有するホットプレート（４）の上に置かれ，ホットプレート（４）を加熱すると鉛フリーはんだペースト（２）は溶融し，溶融された鉛フリーはんだは試験板（３）と試験治具板（１）の間に構成される角の部分をぬれ進む。この時の鉛フリーはんだがぬれ進む状況をＣＣＤカメラ（５）で撮影して取り込み、画像解析部（６）にてぬれ速度とぬれ距離を計測してモニターに表示し、鉛フリーはんだペースト（２）のぬれ性を評価する。この測定ではホットプレート（４）の温度制御は２４５℃又は２５０℃まで、一定速度で昇温し、その温度で保持することができる。【００１１】  図２は特許文献３などに開示された従来法での測定例で、印刷されたはんだペースト（２）に銅製の試験板（３）を浸漬させた説明図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図である。この場合、はんだペーストのぬれ性の評価は溶融したはんだペースト（２）が試験板（３）を這い上がろうとする力をぬれ力とし，また、這い上がった高さをぬれ高さとして求め、それらの値からはんだペースト（２）のぬれ性を評価していたが各種鉛フリーはんだペーストは組成の違いによって比重がことなり、故に各種鉛フリーはんだペースト間の相対比較が困難となる。【００１２】  図３は図１に示した本発明の全体図から銅製の試験治具板（１）、はんだペースト（２）、銅製の試験板（３）の関係を示す詳細説明図で図３（ａ）は溶融前の正面図と平面図，図３（ｂ）は溶融後の状態を示す。この場合、試験板（３）の先端を曲げておくと試験治具板（１）上に立てて置くことができるので保持構造を必要としない。鉛フリーはんだペースト（２）は図３（ａ）の状態から加熱されて溶融すると図３（ｂ）の図のように試験治具板（１）と試験板（３）の接している辺に沿ってぬれ進む。この時のぬれ進む速度とぬれ距離を各種計測器具あるいはＣＣＤカメラで計測して測定する。【００１３】  図３の状態で測定を行うと稀に鉛フリーはんだペースト（２）の溶融時の表面張力によって試験板（３）が持ち上がり、試験治具板（１）との間に僅かな隙間が出来ることがある。隙間が出来ると毛細管現象が起き、測定の再現性が悪くなる。図４はこれを防止するための試験板固定用金具（８）の説明図である。図４（ａ）はバネ板材で製作された試験板固定用金具（８）で図４（ｂ）は試験板固定用金具（８）で試験板（３）を保持した状態を示す状態図である。【００１４】  図５は試験板固定用金具（８）を用いた場合の説明図で、図５（ａ）は溶融前、図５（ｂ）は溶融後の状態を示すものである。本発明に於いて鉛フリーはんだペースト（２）に試験板（３）を浸漬させる位置は通常測定では試験治具板（１）上に印刷された鉛フリーはんだペースト（２）の中央または縁とする。最良の形態は鉛フリーはんだペースト（２）が出来るだけ試験板（��）にぬれ易い条件を作り，各種鉛フリーはんだペーストでぬれ現象を起こさせ、その時のぬれ速度，ぬれ距離の差を測定してぬれ性の評価を行う事は言うまでもない。【００１５】  図６は試験治具板（１）上に印刷された鉛フリーはんだペースト（２）に幅と長さの異なる二枚の銅製の試験板（３）を立てた場合で、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は側面図である。この場合に溶融した鉛フリーはんだ（２）は二枚重ね合わせた試験板（３）の縁に沿ってぬれが進行し、ぬれ進む速度および距離を測定する。溶融したはんだのぬれ易い条件の一つが二枚の試験板の合わせ目で、この方法は図２に示した従来のはんだ平衡法に比較して各種鉛フリーはんだペースト間のぬれ性を一層顕著に評価できる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  電子・電気製品の産業界において，環境問題として鉛公害が叫ばれ、現在まで使用されてきた従来の鉛入り共晶はんだは使用されなくなり，鉛フリーはんだの開発が進んでおり銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）＋Ｃｕ、Ｚｎ入り等の種々の鉛フリーはんだが各社で開発されているがはんだ付け性については充分に解明されていない。本発明のはんだペーストのぬれ性の測定方法および装置は測定が容易であり、かつ確実性が高く、装置は比較的安価であり当該産業において利用価値が非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鉛フリーはんだペースト評価装置の概念図である。
【図２】従来の装置（はんだ平衡法）の説明図である。
【図３】鉛フリーはんだペースト評価方法の説明図である。
【図４】鉛フリーはんだペースト評価方法の試験板，固定部品の説明図である。
【図５】鉛フリーはんだペースト評価方法の詳細説明図である。
【図６】鉛フリーはんだペーストに試験板を二枚立てた場合の説明図である。
【符号の説明】
【００１８】１  銅製の試験治具板
２  印刷された鉛フリーはんだペースト
３  銅製の試験板
４  ホットプレート
５  ＣＣＤカメラ
６  画像解析部
７  モニター
８  試験板固定用金具
【図１】
2005077400.tif 000003
【図２】
2005077400.tif 000004
【図３】
2005077400.tif 000005
【図４】
2005077400.tif 000006
【図５】
2005077400.tif 000007
【図６】
2005077400.tif 000008