(57)【要約】  後工程の特殊性により、急激に変動するはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度を管理するための追加供給用鉛フリーはんだ、及びそのような特殊な状況下のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度調整方法である。はんだ付け後にエアナイフ又はダイスにより処理される銅箔を有するプリント基板、銅リード線、又は銅テープからなるワークに用いるはんだ浴に対して、Ｓｎが主成分であり、少なくともＮｉを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する鉛フリーはんだを供給する。この組成の鉛フリーはんだを投入することにより、後工程のＨＡＳＬ装置やダイスにより急激に変化したはんだ浴中のはんだ濃度を適正な濃度範囲に迅速に戻す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ付け後にエアナイフ又はダイスにより処理される銅箔を有するプリント基板、銅リード線、又は銅テープからなるワークに用いるはんだ浴に対して追加供給される鉛フリーはんだであって、
前記鉛フリーはんだは、Ｓｎが主成分であり、少なくともＮｉを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する
追加供給用鉛フリーはんだ。
【請求項２】
前記鉛フリーはんだのＮｉの含有量が０．０５質量％以上０．３質量％以下である
請求項１に記載の追加供給用鉛フリーはんだ。
【請求項３】
前記鉛フリーはんだのＮｉの含有量が０．１質量％以上０．２質量％以下である
請求項１に記載の追加供給用鉛フリーはんだ。
【請求項４】
前記鉛フリーはんだは、さらにＣｕの含有を１．２質量％を最大として許容する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の追加供給用鉛フリーはんだ。
【請求項５】
銅箔を有するプリント基板及び銅リード線及び銅テープの一群から選ばれる少なくとも一つのワークがはんだ浴への浸漬によりはんだ付けされた後、エアナイフ又はダイスによって除去されたはんだが前記はんだ浴に戻されるはんだ付け工程において、
前記はんだ浴中のＣｕ含有量の所定値からの増加量が最大でも０．５質量％となり、かつＮｉ含有量の所定値からの減少量が最大でも０．０３質量％となる前に、
Ｓｎが主成分であり、少なくともＮｉを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する鉛フリーはんだを追加供給する
はんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後工程の特殊性により、急激に変動するはんだ浴中の銅（以下、Ｃｕとする。）濃度及びニッケル（以下、Ｎｉとする。）濃度を管理するための追加供給用鉛フリーはんだ、及びそのような特殊な状況下のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｓｎ−Ｐｂ共晶近傍の組成を持ったはんだ合金は、融点が低いとともに信頼性が高いため広く用いられてきた。しかし、近年では、環境保護の観点から鉛を含まない鉛フリーはんだの需要は非常に高まっている。特に、昨今広く市場で用いられるようになったＳｎ−Ｃｕ系、特にＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系の組成を持つ鉛フリーはんだは、他の鉛フリーはんだに比べて流動性が高く、大量生産時に問題となるはんだ表面の平滑性不良や、はんだブリッジ、穴あき、未はんだ等の、いわゆるはんだ付け不良が生じにくいという特長を有するため、将来非常に有望なはんだである。【０００３】
ところで、電子機器類のＣｕ箔プリント基板（以下、単にプリント基板とする）、あるいはＣｕのリード線やＣｕテープを有する部品をはんだ浴に浸漬させてはんだ付けする際には、これらのＣｕがはんだ浴中に溶け出すことにより、はんだ浴のＣｕ濃度が次第に上昇してくる。その結果、はんだ浴中の所定の作業温度では溶解しない融点の高いＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が発生し、これが被処理物であるワークの周囲に付着するためはんだ品質が低下する。この問題に対しては、Ｃｕ濃度を低く抑えた補給はんだをはんだ浴に追加供給することにより、Ｃｕ濃度を一定濃度以下に抑制する濃度管理方法が提案されている。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３７５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、はんだ浴にワークを浸漬してから取り出すティニング（Ｔｉｎｎｉｎｇ）工程の後に、エアナイフを用いて高温、高圧のエアーをワークに吹き付けることにより余分なはんだを取り除く、いわゆるホットエアはんだレベラー（以下、ＨＡＳＬとする。）装置によるレベリング処理を行った場合には、上述のＣｕ濃度制御方法で想定されているはんだ浴中のＣｕ濃度の変化をはるかに凌ぐ濃度の上昇が見られた。すなわち、ワーク処理量が少ないにもかかわらず、はんだ浴中のＣｕ濃度の上昇速度が著しく速いのである。この特殊な現象は、ワークをダイスによって伸線化させる際などにも同様に生じる。【０００６】
他方、はんだ浴への浸漬後に前述のＨＡＳＬ装置等によりワークの余分なはんだを取り除く処理がなされると、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系の鉛フリーはんだを用いた時のはんだ浴中のＮｉ濃度は、ワーク処理量が少ないにもかかわらず、急速に低下する現象が見られた。このＮｉ濃度の減少は、はんだ溶解時の流動性を悪化させて上述のはんだ表面の平滑性不良や穴あき、未はんだ等の諸問題を生じさせるため、大量生産時には生産ラインをストップさせるなどの重大な問題を引き起こすことになる。すなわち、はんだ浴中のＣｕ濃度とＮｉ濃度の管理は、安定した生産を確保するために極めて重要な要素となる。【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、はんだ浴中に既存するはんだを入れ替えることなく、急激に変動するＣｕ濃度及びＮｉを適正な範囲に制御するための追加供給用鉛フリーはんだ及び該濃度を制御することができる方法を開示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、従来からの濃度管理方法では対応できない、はんだ浴中のＣｕ濃度やＮｉ濃度の急激な変化にも対応しうる方法を見出すべく検討を行った。具体的には、発明者は、例えば溶融はんだを噴流させてウェーブを発生させ、このウェーブが基板裏面に当るときにだけＣｕ成分が溶け出すようなウェーブはんだ付け方法を採用した場合の濃度管理方法とは異なり、後工程としてＨＡＳＬ装置やダイスが控えている場合の特殊性について着目した。【０００９】
例えば、ＨＡＳＬ装置でいえば、該装置から高温かつ高圧のエアーが放出されるため、そのエアーがワーク自体に少なからず打撃力を与えることになる。そうすると、レベリングの対象となるはんだのみならず、ワーク表面のＣｕも相当量取り除かれてしまうのである。発明者は、更に調査をすすめて、ＨＡＳＬ装置やダイスによるワークに対する物理的な力（打撃力等）が、ワーク表面のＣｕとはんだ界面に形成される界面層（Ｎｉ・Ｃｕ）６Ｓｎ５を含む形ではんだ層を取り除いていることを知見した。【００１０】
前述のワークとはんだの界面層には、はんだ層よりも多量に含まれるワーク側のＣｕが容易に該界面層に浸入し、いわゆるＣｕリッチの層が形成されていると考えられる。そうすると、前述のはんだとワークとの界面層を含めたはんだ層がＨＡＳＬ装置等により取り除かれることになれば、それがはんだ浴に戻されることによって、はんだ浴中のＣｕ濃度は急激に上昇することになる。【００１１】
一方、このはんだ浴中のＣｕ濃度の急激な上昇により、はんだ浴の底部にＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が発生して溜まるようになる。このＳｎ−Ｃｕ金属間化合物は、はんだ浴中にあるＮｉを取り込む形で結晶化するため、はんだ浴中に含まれているＮｉの含有量が早期に減少することになる。該Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物の発生をできる限り遅らせるために、はんだ浴の作業温度を２６０℃程度に保持した場合であっても、Ｃｕ濃度の急激な上昇には対応できず、結果としてはんだ浴底部にＳｎ−Ｃｕ金属間化合物の発生を許してしまうため、Ｎｉの取り込みについても不可避となる。また、鉛フリーはんだにおいて少ない含有量のＮｉに関しては、そもそもワークであるプリント基板等側には含まれていないのが一般的であるため、ワークを処理する毎にはんだ浴中のＮｉ含有量は減少していくことになる。この少量のＮｉこそが流動性等に優れたＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系はんだの本質であるところ、ワークの処理により確実に減少するＮｉに対する適切なタイミングによる追加供給は、生産の安定化には必須となる。【００１２】
上述のように、ＨＡＳＬ等の特殊な装置が後工程で控えている場合は、はんだ浴中のＣｕやＮｉの濃度変動が極めて早いため、緻密な濃度管理が必要となる。従って、発明者は、かかる観点に基づいて鋭意研究を重ねた結果、濃度の最大変動幅としてＣｕ濃度が所定分だけ増加し、かつＮｉ濃度が所定分だけ減少する前に追加供給用はんだを投入する必要があることを見出した。発明者は、更に、追加供給すべき鉛フリーはんだ自身についても、その組成についての厳格な管理がなければ適切な濃度管理を実現することができないことを知見し、この発明を完成した。【００１３】
すなわち、本発明の追加供給用鉛フリーはんだは、はんだ付け後にエアナイフ又はダイスにより処理される銅箔を有するプリント基板、銅リード線、又は銅テープからなるワークに用いるはんだ浴に対して追加供給される鉛フリーはんだであって、該鉛フリーはんだは、Ｓｎが主成分であり、少なくともＮｉを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する。この組成の鉛フリーはんだを投入することにより、後工程のＨＡＳＬ装置やダイスにより急激に濃度変化したはんだ浴中のはんだを適正な濃度範囲に迅速に戻すことが可能となる。【００１４】
このはんだ浴のＣｕ濃度及びＮｉ濃度を調整するための鉛フリーはんだにおけるＣｕの濃度については、１．２質量％を含有する許容最大値とするが、Ｓｎ−Ｃｕの共晶融点である０．７質量％かそれ以下であることが過剰な（Ｎｉ・Ｃｕ）６Ｓｎ５等の金属間化合物の発生を抑制する観点からより好ましく、０．５質量％以下であることが更に好ましい。また、Ｃｕを全く含有しないＳｎ−Ｎｉのみの鉛フリーはんだは、はんだ浴全体のＣｕ濃度を最も迅速に低減させることができるので最も好ましい。他方、該はんだ中のＮｉの濃度については、０．０５質量％以上０．３質量％以下であることが好ましい。この範囲を設定したのは、Ｓｎ−Ｎｉの共晶点がＮｉ０．１５質量％であるが、これを中心として下方０．１、上方０．１５質量％の幅を持たせたものであり、この範囲であればＮｉの追加供給量を制御し易いと考えたからである。また、最も好ましい範囲としては０．１質量％以上０．２質量％以下である。この範囲であれば、追加はんだを投入した場合のＣｕ濃度の変動を小さく抑えることができ、はんだ成分の安定に有利だからである。【００１５】
また、本発明のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度の調整方法は、銅箔を有するプリント基板及び銅リード線及び銅テープの一群から選ばれる少なくとも一つのワークがはんだ浴への浸漬によりはんだ付けされた後、エアナイフ又はダイスによって除去されたはんだが該はんだ浴に戻されるはんだ付け工程において、該はんだ浴中のＣｕ含有量の所定値からの増加量が最大でも０．５質量％となり、かつＮｉ含有量の所定値からの減少量が最大でも０．０３質量％となる前に、Ｓｎが主成分であり、Ｃｕを１．２質量％以下含有し、かつＮｉを０．０１質量％以上０．５質量％以下含有する鉛フリーはんだを追加供給するものである。この方法では、急速に変化するはんだ浴中のはんだ濃度を連続的にあるいは断続的に測定しておき、所定の上昇幅あるいは下降幅に至るまでに追加供給用はんだを速やかに投入する手法を採用する。この方法により、例えばＨＡＳＬ装置やダイスのような工程が後工程に控えていて、はんだ浴のＣｕやＮｉの濃度が急激に変動するような場合であっても、適切な濃度管理が実現されて不良率が低減されるとともに、はんだ付け処理工程を中断させることなく生産の安定性が確保される。【００１６】
本発明の濃度の調整方法において、Ｃｕ含有量の所定値からの増加量が最大でも０．３質量％となり、かつＮｉ含有量の所定値からの減少量が最大でも０．０２質量％となる前に上記の追加供給用鉛フリーはんだを補給することは、生産安定のための十分な余裕を確保でき、かつはんだ浴の作業温度をより低くして操業することができるため、生産性の観点で一層好ましい。また、追加供給用の鉛フリーはんだの組成としては、ＣｕとＮｉに関して、前述の好ましい濃度範囲が本発明の濃度の調整方法にも適用される。【００１７】
上記いずれの発明であっても、追加供給する鉛フリーはんだの組成としては、ＣｕとＮｉ以外の組成、例えば酸化防止剤として有効なゲルマニウム（以下、Ｇｅとする。）やリン（以下、Ｐとする。）が０．１質量％程度添加されていても本発明の効果は有効に発揮される。尚、Ｇｅを添加した方が、Ｐに比べていわゆる銅食われ防止に寄与する。他方、ＳｎとＣｕとＮｉ以外の元素は含まれない鉛フリーはんだであっても前述と同様、本発明の効果は発揮される。ところで、ＧｅやＰが含まれる鉛フリーはんだとＳｎとＣｕとＮｉ以外の元素は含まれない鉛フリーはんだとを比較すれば、前者の方が、はんだの酸化を抑制するため酸化物（ドロス）が少なくなり、また、製品への該酸化物の付着がなくなるため、より好ましい。また、追加供給する鉛フリーはんだの組成としてＮｉの替わりにＣｏを用いたものであっても、Ｎｉを用いた場合と同様の問題が生じるとともに、上述の各発明によって解決される。また、追加供給用のはんだの形状は、棒はんだ、糸はんだなど自由であり、いずれであっても本発明の効果が発揮される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の追加供給用はんだによれば、はんだ浴に浸漬したワークを取り出し、その後にＨＡＳＬ装置やダイスによる処理を行う場合、これらの処理により急激に濃度変化するはんだ浴中のＣｕやＮｉの濃度を適正な濃度範囲に迅速に戻すことが可能となる。これにより、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系の鉛フリーはんだ溶解時の流動性を悪化させて穴あきや未はんだ等の諸問題を生じさせることなく、生産を安定させる。また、本発明のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度の調整方法によれば、はんだ浴のＣｕやＮｉの濃度が急激に変動するような場合であっても、適切な濃度管理が実現されて不良率が低減されるとともに、はんだ付け処理工程を中断させることなく、特に大量生産において安定した工程を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】後工程でエアナイフによる処理を行ったときの連続はんだ付け処理による、はんだ浴中のＣｕ濃度とＮｉ濃度の変化を示すグラフ
【図２】後工程でエアナイフによる処理を行ったときの連続はんだ付け処理に対して、本発明を適用した場合のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度変化を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の具体的な実施形態を以下に説明する。まず、はんだ浴にプリント基板のワークを浸漬した後、ＨＡＳＬ装置のエアナイフにより該基板上の余分なはんだを取り除く場合の実施例について述べる。【００２１】
本実施例においては、ＳｎとＣｕとＮｉ以外の元素は含まれない鉛フリーはんだが用いられた。具体的には、該鉛フリーはんだの含有量は、Ｃｕが０．７質量％、Ｎｉが０．０５質量％であり、残部がＳｎであった。そして、該鉛フリーはんだは、２６５℃に設定されたはんだ浴中で溶融状態となった。かかる条件の下、ワークであるプリント基板は垂直に降下して１秒〜５秒間該はんだ浴中に浸漬された後、該基板は該はんだ浴から１０ｃｍ／秒〜２０ｃｍ／秒の速さで引き上げられた。次に、ＨＡＳＬ装置のエアナイフを用いて、該基板を引き上げながら該基板両面の互いにほぼ対向する位置に向けて、２箇所から２８０℃の熱風を、ワークへの風圧が０．０９８ＭＰａ〜０．２９４ＭＰａとなるように噴射した。ここで、このようなはんだ付け処理が複数枚連続して行われている間、該はんだ浴中のＣｕ濃度とＮｉ濃度をワークが処理されるごとに測定した。【００２２】
図１には、前述のように該基板に対するはんだ付け処理が連続して行われたときの、はんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度の変化が示されている。ここで、縦軸（Ｙ軸）は、Ｃｕ濃度（質量％）及びＮｉ濃度（質量％）を表し、横軸（Ｘ軸）は、ワークであるプリント基板の処理面積（ｍ2）を表す。図１に示すように、はんだ浴中のＣｕ濃度はワーク処理面積が少ないにもかかわらず急激に上昇し、一方で、Ｎｉ濃度は処理面積の増加に伴って急激に減少していることがわかる。そして、更に、はんだ付け処理及びＨＡＳＬ装置による処理を継続すると、２６０℃以上に作業温度を維持していても、溶解しないＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が発生しはじめ、はんだ浴中のＣｕ濃度の上昇は止まるが、はんだ浴の壁面や底部に多量のＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が確認され、操業を停止せざるを得なくなった。尚、Ｎｉ濃度はＣｕ濃度の上昇が止まった後も減少を続けたが、これはＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が増えるにつれ、該化合物にＮｉが取り込まれてしまったことが影響していると考えられる。尚、この当初の濃度変化の急激さは、例えば、上述のウェーブはんだ付け方法を採用した場合のＣｕ濃度変化の速度（即ち、基準となるプリント基板面積を処理した場合のＣｕ濃度上昇の傾き）と比較すると、約１０倍となっていることが分かった。【００２３】
次に、発明者は、Ｎｉが０．１５質量％であって残部がＳｎである追加供給用鉛フリーはんだを用意した。そして、上述と同様、プリント基板に対するはんだ付け処理を連続して行い、その際のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度を測定しつつ、はんだ浴中に適宜、該追加供給用鉛フリーはんだを投入した。具体的には、Ｃｕ濃度が基準値から０．５質量％増加する前であって、かつＮｉ濃度が０．０３％減少する前に前述の追加供給用鉛フリーはんだをはんだ浴に投入した。このときのはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度の変化を図２に示す。ここで、図中の矢印は、追加供給用鉛フリーはんだを投入した時を表している。
また、基準値とは、はんだ付け処理前の段階では当初のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度を指し、はんだ付け処理中においては、追加供給用鉛フリーはんだを投入した結果、はんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度が最も変化したときの値（即ち、Ｃｕであれば極大値であり、Ｎｉであれば極小値）を指す。【００２４】
図２に示すように、当初、ワーク処理面積の増加に伴いＣｕ濃度は急激に増加し、一方でＮｉ濃度は減少していたが、前述の追加供給用鉛フリーはんだを投入することにより、極めて迅速にＣｕ濃度及びＮｉ濃度をほぼ当初のそれぞれの濃度にまで回復させる効果が確認できた。図示のとおり、Ｃｕ濃度の上昇状況及びＮｉ濃度の下降状況を公知の濃度測定装置によって確認しつつ、複数回にわたり、前述の追加供給用鉛フリーはんだをはんだ浴に投入することにより、非常に再現性良くＣｕ濃度及びＮｉ濃度を適切な範囲内に収めるように制御することができた。尚、投入する追加供給用鉛フリーはんだの量は、はんだ浴中の溶融はんだの質量との関係で適宜選定されるものである。また、Ｃｕ濃度及びＮｉ濃度の適切な範囲とは、Ｃｕ濃度では０．６質量％以上１％質量以下をいい、Ｎｉ濃度では０．０２質量％以上０．０８質量％以下をいう。【００２５】
ところで、上述と同様の処理と測定を行った他の実施例では、Ｓｎを主成分とし、Ｃｕが１．２質量％を超える含有量であり、かつＮｉが０．０１質量％未満又は０．５質量％を超える鉛フリーはんだを追加供給用としてはんだ浴に投入した場合は、連続してはんだ付け処理がされる際のいかなるタイミングに投入した場合であっても、特にはんだ浴中のＣｕ濃度の上昇を抑えることができず、濃度調整が全くできなかった。一方、Ｃｕが１．２質量％以下の含有量である鉛フリーはんだでは、Ｎｉ濃度が０．０１質量％以上０．５質量％以下の場合に濃度調整に寄与した。特に、鉛フリーはんだの含有量としてＣｕ濃度が０．７質量％以下の場合は濃度調整が比較的早期に達成され、さらにＣｕ濃度が０．５％以下であれば、濃度調整が更に迅速になされることが分かった。尚、Ｃｕが全く含有していない鉛フリーはんだを投入すると、上述のようにＣｕの濃度調整が最も迅速かつ確実に行われ
る。【００２６】
また、他の実施例では、Ｃｕ濃度が１質量％以下のＳｎを主成分とする鉛フリーはんだにおいて、Ｎｉ含有量が０．０１％以上０．５％質量以下であればはんだ浴中のＮｉ濃度を適切な範囲、具体的には０．０２質量％以上０．０８質量％以下の範囲に安定化させることができた。そして、Ｎｉ濃度が０．０５質量％以上０．３質量％以下であれば、はんだ浴中のＮｉ濃度をより迅速に適切な範囲に制御することができる。更に、Ｎｉ濃度が０．１質量％以上０．２質量％以下であれば、はんだ浴中の低下したＮｉ濃度を最も迅速に回復させるとともに、Ｎｉ濃度の上限を低く抑えることにより、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物の発生をより確実に抑制することができる。【００２７】
さらに、本実施例及び他の実施例においては、ＨＡＳＬ装置やダイスがはんだ付け処理の後工程として控えている場合は、はんだ浴の作業温度を２６０℃以上３００℃以下に設定した。これにより、後工程の特殊性による急激なＣｕ及びＮｉの濃度変化に対しても、融点の高いＳｎ−Ｃｕ金属間化合物をはんだ浴中に発生させにくくするとともに、上述の各組成の追加供給用鉛フリーはんだを投入する時期に十分な余裕を持たせることが可能となった。換言すれば、投入する追加供給用鉛フリーはんだの組成にも相当の自由度が確保された。Ｃｕ濃度が１．２質量％以下という含有量であっても濃度調整に寄与しうるのは上記の温度設定による。尚、３００℃を上限としたのは、これを超えるとワーク側のＣｕが過剰にはんだ浴に溶け込んでしまうため、該追加供給用鉛フリーはんだを使用しても濃度調整が非常に困難となるためである。かかる観点により、はんだ浴の作業温度の上限値として最も好ましい値は２８０℃である。【００２８】
また、Ｃｕ含有量の所定値からの増加量が最大でも０．３質量％となり、かつＮｉ含有量の所定値からの減少量が最大でも０．０２質量％となる前に上記の追加供給用鉛フリーはんだを投入した他の実施例では、それら以上の増加量となった場合に投入した結果と比較して、連続操業の時間を長くすることができ、また、はんだ浴の作業温度についても２６２℃乃至２６３℃という比較的低温下での操業が可能となった。【００２９】
次に、本発明の別の具体的な実施形態として、はんだ浴に銅リード線を浸漬した後、ダイスにより該リード線を覆う余分なはんだを取り除く場合の実施例をについて述べる。【００３０】
本実施例においても、先の実施例と同様、ＳｎとＣｕとＮｉ以外の元素は含まれない鉛フリーはんだが用いられた。具体的には、該鉛フリーはんだの含有量は、Ｃｕが０．７質量％、Ｎｉが０．０５質量％であり、残部がＳｎであった。そして、該鉛フリーはんだは、２６５℃に設定されたはんだ浴中で溶融状態となった。かかる条件の下、ワークである銅リード線を浸漬した後、ダイスと該リード線とを公知の加熱装置で加熱し、延性を高めて伸線加工処理を行った。【００３１】
かかる処理においても、上述と同様、鉛フリーはんだで覆われた銅リード線をダイスにより伸線化する際、銅リード線のＣｕについても余分なはんだと共に取り除かれることとなり、それがはんだ浴に溶け込むため、Ｃｕ濃度の急激な上昇が確認された。そして、はんだ浴中のＮｉ濃度についても急激な減少が見られた。【００３２】
発明者は、後工程がＨＡＳＬ装置である場合と同様、Ｎｉが０．１５質量％であって残部がＳｎである追加供給用鉛フリーはんだを用意した。そして、上述と同様、銅リード線に対するはんだ付け処理を連続して行い、その際のはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度を測定しつつ、はんだ浴中に適宜、該追加供給用鉛フリーはんだを投入した。具体的には、Ｃｕ濃度が基準値から０．５質量％増加する前であって、かつＮｉ濃度が０．０３％減少する前に前述の追加供給用鉛フリーはんだをはんだ浴に投入した。ここで、基準値の定義は、後工程としてＨＡＳＬ装置による処理を行った場合の先の実施例で示したものと同じである。【００３３】
その結果、上述のＨＡＳＬ処理を後工程として用いたときの結果と、数値的傾向としてほぼ同様の濃度調整効果が得られることがわかった。また、他の実施例において、ＨＡＳＬ装置を後工程として用いた場合と同様の結果が得られた。即ち、Ｓｎを主成分とし、Ｃｕが１．２質量％を超える含有量であり、かつＮｉが０．０１質量％未満又は０．５質量％を超える鉛フリーはんだを追加供給用としてはんだ浴に投入した場合は、連続してはんだ付け処理がされる際のいかなるタイミングに投入した場合であっても、特にはんだ浴中のＣｕ濃度の上昇を抑えることができず、濃度調整が全くできなかった。一方、Ｃｕが１．２質量％以下の含有量である鉛フリーはんだでは、Ｎｉ濃度が０．０１質量％以上０．５質量％以下の場合に濃度調整に寄与した。特に、鉛フリーはんだの含有量としてＣｕ濃度が０．７質量％以下の場合は濃度調整が比較的早期に達成され、さらにＣｕ濃度が０．５％以下であれば、濃度調整が更に迅速になされることが分かった。尚、Ｃｕが全く含有していない鉛フリーはんだを投入すると、上述のようにＣｕの濃度調整が最も迅速かつ確実に行われる。【００３４】
また、さらに別の実施例では、Ｃｕ濃度が１．２質量％以下のＳｎを主成分とする鉛フリーはんだにおいて、Ｎｉ含有量が０．０１％以上０．５％質量以下であればはんだ浴中のＮｉ濃度を適切な範囲、具体的には０．０２質量％以上０．０８質量％以下の範囲に安定化させることができた。そして、Ｎｉ濃度が０．０５質量％以上０．３質量％以下であれば、はんだ浴中のＮｉ濃度をより迅速に適切な範囲に制御することができ、Ｎｉ濃度が０．１質量％以上０．２質量％以下であれば、はんだ浴中の低下したＮｉ濃度を最も迅速に回復させるとともに、Ｎｉ濃度が高すぎるために生じうる（Ｎｉ・Ｃｕ）６Ｓｎ５金属間化合物の発生の種（ｓｅｅｄ）となる弊害も生じさせることがなくなった。【００３５】
以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、上述した実施例は本発明を実施するための例示にすぎない。例えば、上記いずれの実施例であっても、追加供給する鉛フリーはんだの組成としては、ＣｕとＮｉ以外の組成、例えば酸化防止剤として有効なゲルマニウム（以下、Ｇｅとする。）やリン（以下、Ｐとする。）が０．１質量％程度添加されていても本発明の効果は有効に発揮される。また、上述の実施例では複数回に渡り追加供給用鉛フリーはんだの投入を行なったが、はんだ付け工程の態様（例えば、ワークの種類や一日当たりの処理量又ははんだ付けの処理条件の一定性）に合わせて、はんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度を測定しつつ、連続的又は断続的あるいは周期的に追加供給用鉛フリーはんだを投入しても、本発明の効果が発揮される。特に、一定条件の下ではんだ付け処理を行なう場合は、Ｃｕ及びＮｉの各濃度を測定しつつ、連続的又は周期的な追加供給用鉛フリーはんだを投入することによって濃度管理が可能となる。このとき、公知の濃度測定装置とはんだ補給装置とを連働させることにより、自動濃度制御が可能となり、更に濃度変化量を低減することができるため極めて有利である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の追加供給用はんだ及びはんだ浴中のＣｕ濃度及びＮｉ濃度の調整方法は、後工程がＨＡＳＬ装置やダイスによる特殊な処理である場合のはんだ付け工程に対する生産管理技術として極めて有用である。
【図１】
2007010927.tif 000002
【図２】
2007010927.tif 000003
【国際調査報告】
2007010927.tif 000004
2007010927.tif 000005
2007010927.tif 000006
2007010927.tif 000007