JPH09307219A

JPH09307219A - はんだ付け用処理方法

Info

Publication number: JPH09307219A
Application number: JP11933296A
Authority: JP
Inventors: Tsugunori Masuda; 二紀増田; Susumu Shigeta; 進繁田; Masahiko Furuno; 雅彦古野; Yoshiyuki Tomita; 喜之富田
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Tamura Corp
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Tamura Corp
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ポストフラックスを用いることなく、優れた
はんだ付けの実現を可能とするとともに、はんだボール
などのはんだ付け不良が極めて少ないはんだ付け用処理
方法を提供する。【解決手段】プリント回路基板における金属ランド部
位または金属スルーホール部位などの金属表面に施した
有機防錆皮膜の表層を、プラズマを用いて除去する。こ
れにより、ポストフラックスなどの融剤を用いることな
く、はんだ接続不良のないはんだ付けを行うことができ
る。プリント回路基板のソルダレジストなどのはんだ付
けしない部分の表面にもプラズマを照射して改質し、は
んだボールなどの発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フラックスレスは
んだ付けのための、はんだ付け用処理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子機器用基板などとして利用されるプ
リント回路基板のはんだ接合面（銅ランド部）は、プリ
フラックスの塗膜により、または、はんだ、錫または金
などのメッキにより、表面の防錆処理が施されている。

【０００３】このプリント回路基板に電子部品などをは
んだ付けする場合、プリフラックス塗布基板では、プリ
フラックスの塗膜を溶解するとともに電子部品の電極部
分の酸化皮膜の除去やはんだ付け性改善のため、ポスト
フラックスをはんだ付け前にプリント回路基板に塗布す
る。

【０００４】メッキされた基板の場合もメッキ表面およ
び電子部品の電極部分の酸化皮膜の除去やはんだ付け性
改善のために、ポストフラックスが用いられる。

【０００５】ポストフラックスの基板への塗布方法とし
ては、発砲方式、スプレー方式があるが、ポストフラッ
クスの基板への均一塗布に問題があったり、比重管理な
どの手間がかかる。

【０００６】またプリント回路基板上のポストフラック
スの残渣は、はんだボールを基板上にトラップする要因
ともなり、信頼性に影響する。さらにはフラックスのミ
ストやヒュームなどの発生が装置を汚染したり、人体に
少なからず悪影響を及ぼす。

【０００７】近年、電子機器の小型化に伴いプリント回
路基板への電子部品の実装密度は高くなり、配線間隔も
微細化を極め、はんだボールやブリッジの発生は信頼性
や生産性の低下をもたらす。

【０００８】一方、高密度実装基板のはんだ付けにおい
ては、ポストフラックスの使用は、その残渣のために、
はんだ付け後の電気的信頼性を損なう他、電気特性評価
用のコンタクトピンの接触不良や防湿コーティング材の
密着不良などの問題を生じる。さらには、揮発性有機化
合物を大気中に放出することから少なからず環境汚染を
伴う。

【０００９】電気的信頼性の確保などのためには、はん
だ付け後のフラックス残渣を洗浄する方法と、低残渣や
低活性のフラックスを用い不活性ガス雰囲気中ではんだ
付けを行う方法とがある。

【００１０】洗浄工程を取り入れる場合、まず装置設備
費が高く、ランニングコストもかかる。また、地球環境
保護のためにフロン洗浄が見直されている昨今、代替洗
浄剤の開発も行われているが、安価で信頼性を充分確保
できる洗浄剤はなく、洗浄剤のその後の処理など、地球
環境を考慮した場合のコストアップは避けがたい。

【００１１】また、低残渣のフラックスを用い不活性雰
囲気ではんだ付けを行い、無洗浄化を図る工法は、はん
だ付け基板の電気的信頼性など、問題が残されており、
さらなる高密度実装において対応には新技術の開発が必
要である。

【００１２】また、フロンと同様に地球環境保護から、
揮発性有機化合物の規制が検討されている中、ポストフ
ラックスの改善は必須であり、開発が急がれるが、使用
せずに済むことが最も好ましい。また、はんだ付け装置
本体のフラックスによる汚染は、装置のメンテナンス上
の問題点でもある。

【００１３】次に、プラズマをはんだ付けに用いる技術
としては、実開平１−６８１７１号公報（日本電気）、
特開平５−１７７３４３号公報および特開平５−２７７
７１７号公報（共にモトローラ社）に示されたものがあ
る。

【００１４】これらは、はんだ付け時の熱エネルギ源と
してプラズマを用いており、はんだ付け性を改善する手
だてではなく、フラックスなくして、はんだ付けが行え
るものではない。

【００１５】また、ドイツ特許ＤＥ４２２５３７８Ａ１
およびＤＥ４２２８５５１Ａ１（共にリンデ社）に示さ
れた工法は、特殊混合ガスのプラズマによる、はんだ付
け表面の清浄化によるはんだ付け性の改善であり、ポス
トフラックスを使わないで済むとされる工法である。

【００１６】しかし、表面の清浄化処理であるため、空
気中に曝されると金属表面が再酸化され、はんだ付け性
が損なわれる。

【００１７】そのため、プラズマ処理およびはんだ付け
部を一体の真空容器内に納める必要があり、装置コスト
は高くなる。また基板１枚毎のバッチ処理となるため、
処理時間がかかる点から量産設備には向かない。また、
はんだ付け性も充分とは言えない。

【００１８】さらに、特開平５−５０００２６号公報
（エムシーエヌシー社）に示された工法は、フッ素含有
ブラズマを用いて、酸化したはんだ表面をフッ化物に転
化してはんだリフロー（はんだ融解）する工法である。

【００１９】はんだ表面の酸化物は、はんだの融点また
はそれより高い温度においても固体であるため、接合し
ようとする金属面を濡らすことなく、そのためはんだ付
けができない。

【００２０】それをはんだ付け温度で、はんだに溶解す
るか、コロイド状粒子に解体するフッ化錫に転化する。
これにより溶融はんだは、接合しようとする金属面を濡
らし、はんだ付けができるというものである。

【００２１】つまり、この発明は、金属表面がはんだに
限定され、一般に用いられる銅表面と電子部品とのはん
だ接合には適用できない。

【００２２】また、この工法では、はんだ接合するはん
だの表面をフッ化錫に転化するもので、接合金属表面の
洗浄は含まれない。そのため、はんだ接合する面は清浄
な金属面を維持する必要があるため、前記公報の明細書
に記載されるように、高真空下もしくは非酸化雰囲気で
リフローする必要がある。

【００２３】例えば、銅表面は数十ppm の酸索濃度の窒
素雰囲気下でも１００℃程度の加熱で酸化される。この
ため、プラズマ処理部とはんだ付け部は、一体のチャン
バに納める構造となり、装置コストは非常に高くなる。

【００２４】また、前記公報の明細書に記載されていな
いが、はんだ付け温度で溶解する点から二フッ化錫（Sn
Ｆ₂，融点２１０℃）でなければならない。安定してこ
の二フッ化錫層を形成するのは困難であり、さらに酸素
含有雰囲気中では二フッ化錫は酸化され、はんだ付け性
は低下してしまう。

【００２５】また、フッ化錫の形成を目的とするプラズ
マ処理では、水溶性や樹脂系プリフラックスにより防錆
処理を施された金属表面のはんだ接合は不可能であり、
金属表面が銅の場合、有機物除去後の再酸化防止が重要
である。

【００２６】さらに、はんだ付け工法の１つであるリフ
ロー法への適用が記載されているが溶融したはんだに浸
漬させて、はんだ付けするフロー方式に応用する場合、
はんだ浴上にプラズマを照射する必要があるとともに、
この場台、フッ化物の生成によるはんだ組成のずれ（フ
ッ化錫と鉛リッチな合金への分離）の弊害もあり、さら
に、基板はんだ付け表面（例えばプリフラックスで防錆
処理された銅）の洗浄処理をいかに行うかが問題であ
る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術のう
ち、旧来よりのフラックスを用いたはんだ接合技術で
は、はんだ付け後のフラックス残渣の為に、はんだボー
ルのトラップやマイグレーションなどによる絶縁抵抗値
の低下やショートなどから電気的信頼性を維持できなか
ったり、実装基板表面の防湿コーティングの密着不良の
問題がある。

【００２８】一方、フラックスを使用する場合に比重や
ｐＨ管理が必要であり、またフラックスがはんだ付け装
置を汚し、メンテナンスに手間がかかるなどの管理面で
の問題もある。

【００２９】また、フロンの全廃や揮発性有機化合物の
規制が検討されるなど、地球環境保全を求める社会情勢
の中で、電気的信頼性を確保するための洗浄工程には、
技術的な多くの改善余地が残されているとともに、生産
コストの高騰は避けがたく、廃液処理の問題もある。

【００３０】さらに、フラックスを用いない新たな試み
の中でも、現状の技術では、十分なはんだ接合を得ら
れ、電気的信頼性を確保できる技術はない。

【００３１】このように、従来のはんだ付け時には、接
合金属の界面を清浄にする必要から、金属表面の酸化物
除去および再酸化防止のためにポストフラックスを用い
ており、主に有機溶剤などに溶解されたフラックス成分
は、基板全面にスプレーフラクサーなどの装置で塗布さ
れ、予備加熱で溶剤の揮発により固形物として残り、そ
して、はんだ付け温度で融解したフラックス成分が酸化
物を除去し、清浄な界面を露出させ、はんだ接合が達成
されるのであるが、しかしながら、基板表面にはフラッ
クス残渣が残り、電気的信頼性やその他の問題が生じ
る。一方、揮発した有機溶剤は大気中に放出されること
になり、少なからず環境汚染の一因となる。

【００３２】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、地球環境の保全のために行われている揮発性有機
化合物の規制やフロンの全廃を念頭に、ポストフラック
スを用いることなく、かつ洗浄工程を必要とすることな
く、優れたはんだ付けの実現を可能とするはんだ付け用
処理方法を提供することを目的とするものである。さら
に、はんだボールやブリッジなどのはんだ付け不良が極
めて少なく、電気的信頼性の高い電子機器用基板を生産
するためのはんだ付け用処理方法を提供することを目的
とするものである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、プリント回路基板における有機防錆皮膜により防
錆処理を施された金属ランド部位または金属スルーホー
ル部位などの金属表面に対し、軟質はんだ合金ではんだ
層を形成したり、電子部品の金属表面を接合するなどの
はんだ付けを行うに当たって、酸素、フッ化物、水素な
どを用いたガスのプラズマを用いて有機防錆皮膜の表層
の除去および改質の少なくとも一方を行うはんだ付け用
処理方法である。

【００３４】そして、この方法により、プラズマを用い
て有機防錆皮膜の表層を除去することにより、はんだ付
けを阻害する有機物や酸化物を除去する。さらに、有機
防錆皮膜の表層を改質することにより、酸化された有機
防錆皮膜の分解温度を下げることができ、はんだ付け温
度で皮膜が分解し、金属表面とはんだを接触させること
が容易となる。一方、表面にフッ素が導入された皮膜表
面は、はんだ接合部に、そのはんだ付け性を改善する効
果も有する。

【００３５】これらにより、ポストフラックスなどの融
剤を用いることなく、はんだ接続不良のないはんだ付け
を行うことができる。

【００３６】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載のはんだ付け用処理方法における有機防錆皮膜とし
て、トリアゾール誘導体およびイミダゾール誘導体の少
なくとも一方の銅キレート錯体を用いるものである。

【００３７】請求項３に記載された発明は、請求項１記
載のはんだ付け用処理方法における有機防錆皮膜とし
て、アビエチン酸などのロジン系の有機化合物を用いる
ものである。

【００３８】請求項４に記載された発明は、請求項１記
載のはんだ付け用処理方法における有機防錆皮膜中に、
はんだ接合時に酸化膜除去効果および還元効果の少なく
とも一方を有する酸および塩類のいずれかを含有するも
のである。

【００３９】請求項５に記載された発明は、請求項１記
載のはんだ付け用処理方法において、有機防錆皮膜で防
錆処理を施された金属表面を銅および銅合金のいずれか
としたものである。

【００４０】請求項６に記載された発明は、請求項１記
載のはんだ付け用処理方法におけるプラズマ処理を、酸
素と、四フッ化炭素、ハロゲン化炭化水素または六フッ
化硫黄などのフッ素を含有するガスとを混合したプロセ
スガスを用い、１００mbar以下の低圧で行うものであ
る。

【００４１】請求項７に記載された発明は、請求項６記
載のはんだ付け用処理方法において、プラズマ処理の効
率を向上させるために、ペニング効果を有するアルゴン
等のガスをプロセスガスに混入するものである。

【００４２】請求項８に記載された発明は、請求項６記
載のはんだ付け用処理方法において、プラズマ処理時間
を６０秒以下とし、ソルダレジストの損傷を抑制するこ
とができる。

【００４３】請求項９に記載された発明は、請求項１記
載のはんだ付け用処理方法において、酸素と、四フッ化
炭素、ハロゲン化炭化水素または六フッ化硫黄などのフ
ッ素を含有するガスとを混合したプロセスガスを用い、
１００mbar以下の低圧でプラズマ処理を行った後に、水
素プラズマをプリント回路基板に照射することにより、
濡れ性の向上を図るものである。

【００４４】請求項１０に記載された発明は、請求項１
乃至９のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法におい
て、金属表面の有機防錆皮膜の表層の除去および改質の
少なくとも一方を行った後に、フローはんだ付け装置に
よりプリント回路基板に溶融はんだを供給して、金属表
面および金属表面間のいずれか一方にはんだ付けを行う
ものである。

【００４５】請求項１１に記載された発明は、請求項１
乃至９のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法におい
て、金属表面の有機防錆皮膜の表層の除去および改質の
少なくとも一方を行った後に、プリント回路基板に非溶
融はんだを供給してから、リフローはんだ付け装置によ
り非溶融はんだを溶融して、金属表面上にはんだ層を形
成するものである。

【００４６】請求項１２に記載された発明は、請求項１
乃至９のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法におい
て、金属表面の有機防錆皮膜の表層の除去および改質の
少なくとも一方を行った後に、プリント回路基板に非溶
融はんだを供給し、次いで電子部品を搭載してから、リ
フローはんだ付け装置により非溶融はんだを溶融して、
プリント回路基板と電子部品の金属表面間をはんだ接合
するものである。

【００４７】請求項１３に記載された発明は、請求項１
０乃至１２のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法に
おいて、溶融はんだの供給および非溶融はんだの溶融の
少なくとも一方を、窒素雰囲気、非酸化性雰囲気および
還元性雰囲気の少なくとも一つのもとで行うものであ
る。

【００４８】請求項１４に記載された発明は、プリント
回路基板のソルダレジストおよび基板基材の少なくとも
一方の表面にプラズマを照射して、プリント回路基板の
はんだ付けされない部分の表面を改質して、はんだボー
ルやブリッジの発生を抑制するはんだ付け用処理方法で
ある。

【００４９】請求項１５に記載された発明は、請求項１
４記載のはんだ付け用処理方法におけるプラズマ処理
を、酸素と、四フッ化炭素、ハロゲン化炭化水素または
六フッ化硫黄などのフッ素を含有するガスとを混合した
プロセスガスを用い、１００mbar以下の低圧で行うもの
である。

【００５０】請求項１６に記載された発明は、請求項１
４記載のはんだ付け用処理方法におけるプラズマ処理の
効率を向上させるために、ペニング効果を有するアルゴ
ン等のガスをプラズマ用のプロセスガスに混入するもの
である。

【００５１】請求項１７に記載された発明は、請求項１
４記載のはんだ付け用処理方法におけるプラズマ処理時
間を６０秒以下とし、ソルダレジストの損傷を抑制する
ことができる。

【００５２】請求項１８に記載された発明は、請求項１
４記載のはんだ付け用処理方法において、酸素と、四フ
ッ化炭素、ハロゲン化炭化水素または六フッ化硫黄など
のフッ素を含有するガスとを混合したプロセスガスを用
い、１００mbar以下の低圧でプラズマ処理を行った後
に、水素プラズマをプリント回路基板に照射するもので
ある。

【００５３】請求項１９に記載された発明は、請求項１
４乃至１８のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法に
より、プリント回路基板のソルダレジストおよび基板基
材の少なくとも一方の表面を改質し、次いでフローはん
だ付け装置によりプリント回路基板に溶融はんだを供給
して、金属表面および金属表面間のいずれか一方にはん
だ付けを行うものである。この方法により、はんだ付け
を行う際の、はんだボールやブリッジの発生を抑える。

【００５４】請求項２０に記載された発明は、請求項１
４乃至１８のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法に
より、プリント回路基板のソルダレジストおよび基板基
材の少なくとも一方の表面を改質し、次いでプリント回
路基板に非溶融はんだを供給した後に、リフローはんだ
付け装置により非溶融はんだを溶融して、はんだボール
やブリッジの発生を抑制しながら、金属表面上にはんだ
層を形成する。

【００５５】請求項２１に記載された発明は、請求項１
４乃至１８のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法に
より、プリント回路基板のソルダレジストおよび基板基
材の少なくとも一方の表面を改質し、次いでプリント回
路基板に非溶融はんだを供給し、この非溶融はんだを介
して電子部品を搭載した後に、リフローはんだ付け装置
により非溶融はんだを溶融することにより、はんだボー
ルやブリッジの発生を抑制しながら、プリント回路基板
と電子部品の金属表面間をはんだ接合するものである。

【００５６】請求項２２に記載された発明は、請求項１
９乃至２１のいずれかに記載のはんだ付け用処理方法に
おいて、はんだ付けのための溶融はんだの供給および非
溶融はんだの溶融の少なくとも一方を、窒素雰囲気、非
酸化性雰囲気および還元性雰囲気の少なくとも一つのも
とで、ポストフラックスなどの融剤を使用することなく
行うものである。

【００５７】請求項２３に記載された発明は、プリント
回路基板における有機防錆皮膜により防錆処理を施され
た金属ランド部位または金属スルーホール部位などの金
属表面に対し、軟質はんだ合金ではんだ層を形成した
り、電子部品の金属表面を接合するなどのはんだ付けを
行うに当たって、プラズマを用いて有機防錆皮膜の表層
の除去および改質の少なくとも一方を行うと同時に、プ
リント回路基板のソルダレジストおよび基板基材の少な
くとも一方の表面にプラズマを照射して、プリント回路
基板のはんだ付けされない部分の表面を改質するはんだ
付け用処理方法である。

【００５８】そして、この発明は、電子機器用基板など
のプリント回路基板にはんだ付けを行なうに当たって、
低圧プラズマなどにより、はんだ接合部などの金属表面
上に設けられた有機防錆皮膜の表層を除去したり改質す
ることにより、ポストフラックスなどの融剤を用いるこ
となく、はんだ付け性を改善して、はんだ接続不良のな
いはんだ付けを行うとともに、ソルダレジスト表面など
を低圧プラズマなどで処理することにより、基板の非は
んだ付け部分の表面も同時に改質して、はんだボールや
ブリッジの発生を抑制する。

【００５９】この方法は、ポストフラックスを用いない
クリーンで信頼性の高いはんだ付け方法であるから、は
んだ付け装置のフラックス固形分による装置汚染が無
く、ポストフラックスの比重管理などが不要となる。ま
た、フラックス残渣の洗浄を不要とし、さらにはんだボ
ールやブリッジが発生しない為、検査およびリペア工程
が短縮され、経済的で信頼性の高い電子機器用の電子部
品実装基板を生産できる技術である。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
および図２を参照しながら説明する。

【００６１】電子部品がはんだ接合されるプリント回路
基板は、電子部品等と電気的接続を得る必要のある部分
を除きソルダレジストが塗布される。ソルダレジスト
は、基板上の銅配線の酸化や断線を防止する他、はんだ
付け時に不必要な部分へのはんだ付着防止、はんだ槽へ
の銅溶出防止等の機能を有する。

【００６２】電子部品との電気的接続を必要とする金属
ランド部位または金属スルーホール部位は銅により形成
されているが、その銅表面が酸化することを防止するた
めに、防錆処理が施される。一般的には樹脂系プリフラ
ックスまたは水溶性プリフラックス（銅キレート錯体皮
膜）の塗膜か、もしくは、はんだ、錫、金等のメッキで
ある。

【００６３】本発明では、上述したプリント基板に電子
部品をはんだ付けする場合に、ポストフラックスを用い
る必要がない。

【００６４】先ず、はんだ付け前に、酸素と、四フッ化
炭素、ハロゲン化炭化水素、六フッ化硫黄などのフッ素
を含有するガス（以下、フッ化物ガスという）との混合
ガスをプロセスガスとして使用したプラズマをプリント
回路基板に照射し、または、さらにその後に水素プラズ
マを、プリント回路基板に照射する。

【００６５】酸素とフッ化物ガスのプラズマは、有機防
錆皮膜の表層を除去し、清浄な表面を露出させる。一
方、ソルダレジストの表面または基板基材の表面は、は
んだに対する濡れ性が著しく改善される結果、はんだの
流動性が向上し、ソルダレジスト面でのはんだの取り残
しがなく、はんだボールの発生を抑えることができる。

【００６６】次に、プラズマを発生させる装置として、
代表的な平行平板形の高周波プラズマ装置（以下、高周
波をＲＦという）を図１に、また、マイクロ波プラズマ
装置の概略図を図２に示す。

【００６７】図１に示されるＲＦプラズマ装置は、真空
チャンバ11の内部に、基板Ｐの搬送経路を挟んで対面す
る平行平板形の一対の電極12，13が設けられ、その一方
の電極12はインピーダンス整合器14を介して１３．５６
ＭＨｚのＲＦ電源15に接続され、他方の電極13はアース
されている。

【００６８】前記真空チャンバ11には、真空引き用のロ
ータリポンプ16がバルブ16a を介して接続され、また真
空計17が接続され、さらに、真空チャンバ11内に充填さ
れるプロセスガスの供給管18が供給量制御用のマスフロ
ーコントローラ19およびバルブ19a を介して接続されて
いる。

【００６９】そして、基板Ｐを搬入した真空チャンバ11
を密閉し、ロータリポンプ16により内部を真空引きする
とともに、プロセスガス供給管18より内部にプロセスガ
ス（プラズマ発生ガス）を供給し、ＲＦ電源15などを駆
動して電極12，13間に高周波プラズマを発生させ、この
プラズマによって電極12，13間を通して搬送される基板
Ｐの金属表面に施された有機防錆皮膜の表層の除去およ
び改質の少なくとも一方を行い、はんだ濡れ性を改善す
る。

【００７０】図２に示されるマイクロ波プラズマ装置
は、処理室21に対しプラズマ発生部22が輸送管23を介し
て接続されている。このプラズマ発生部22は、プロセス
ガスの供給管24が供給量制御用のマスフローコントロー
ラ25およびバルブ25a を介して接続された放電管26と、
この放電管26の周囲に位置して２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波電源に接続された導波管27とからなる。前記処理室
21には、真空引き用のロータリポンプ28がバルブ28a を
介して接続され、真空計29が接続されている。

【００７１】そして、基板Ｐを搬入した状態で処理室21
を密閉し、ロータリポンプ28により内部を真空引きし、
外部のプラズマ発生部22より輸送管23を経て処理室21内
に供給されたマイクロ波プラズマを基板Ｐに照射し、基
板Ｐの金属表面に施された有機防錆皮膜の表層の除去お
よび改質の少なくとも一方を行い、はんだ濡れ性を改善
する。

【００７２】この図２に示されるマイクロ波プラズマの
場合、アルゴン等のキャリアガスで、発生したラジカル
を被処理物表面まで運ぶ形になるため、処理室へのガス
導入口は被処理面に相対する位置に設けることが望まし
い。

【００７３】また、図１に示されるＲＦプラズマの場合
も基本的には同様である。平行平板形の場合、プロセス
ガスの流れを電極が妨げないよう、電極には多数の穴を
開けたパンチングプレートを用いることが好ましい。

【００７４】処理圧力は特に規定されるものではない。
処理圧力は通常用いられる低圧プラズマ装置で使用され
るＯ．１〜１００mbar程度の範囲でよい。処理圧力はガ
スに与えられるエネルギと共に、ラジカルの発生と被処
理物との反応に影響し、処理に適したラジカルの比率を
得る為に、適時調整されるものである。

【００７５】ただし、低温プラズマとはいえ処理による
被処理物の温度上昇が生じる為、被処理物である電子部
品、プリント回路基板やソルダレジスト等の耐熱性を考
慮して、処理圧力等は適切に決めることが好ましい。

【００７６】処理基板の加熱は特に必要としないが、高
温で有機物の除去速度は速くなるので、特に処理時間の
短時間化を図る場合、電子部品の耐熱性、耐圧性を考慮
して、予備加熱することができる。温度は部品の耐熱性
を考慮すれば室温から１００℃程度の範囲が妥当であ
る。

【００７７】酸素とフッ化物ガスの混合割合は、除去す
るはんだ接合を阻害する有機物とその量、有機防錆皮膜
の特性、ソルダレジストの耐プラズマ性、処理基板の大
きさによって、また、プロセスガスの流量、基板温度
（通常室温）、処理時間などを考慮して任意に決めるこ
とができる。

【００７８】ソルダレジストの耐プラズマ性は、レジス
トの種類によりビニルエステル樹脂の多いものはエポキ
シ主体の物に比べ弱い。レジストのアッシングが優先す
ると、プロセスガス中のラジカルの組成変化をもたら
す。

【００７９】低温プラズマの処理時間は、ソルダレジス
トの灰化（白色化）、部品の温度上昇などの点を考慮し
て６０秒以内が望ましい。

【００８０】酸素とフッ化物ガスの混合ガスに、さらに
アルゴンのようにペニング効果を有するガスを少量加え
ることにより、ラジカルの生成効率が向上して、処理時
間を短縮できる。または、ガス混合比をソルダレジスト
に与えるダメージを軽減できる組成に変えることも可能
である。

【００８１】さらに、酸素とフッ化物ガスの混合ガスに
よるプラズマ処理の後、水素プラズマ処理を行うと、還
元効果による部品リードや銅ランドの濡れ性を改善でき
る。還元によるチップコンデンサの容量変化が懸念され
るが、一つの条件としては、処理圧力が０．３mbar、Ｒ
Ｆ出力が４００Ｗ、処理時間が３０秒の処理では間題が
なかった。

【００８２】プラズマを生成する為にプロセスガスヘ供
給されるエネルギは、平行平板形の電極構造を持つＲＦ
プラズマ装置（周波数１３．５６ＭＨｚ）を用いた場
合、高周波出力は５００Ｗ程度で十分であり、あまり出
力を上げると、特に処理圧力が高い場合、基板全面にわ
たっての均一な処理が難しくなる。これは、処理基板上
での電界強度に分布を持つこと、およびプロセスガスと
反応生成ガスの基板上での分布不均一による。

【００８３】マイクロ波プラズマでは、プラズマ発生部
と基板のプラズマ処理部は異なる為にマイクロ波出力に
よる処理の不均一性は生じない。出力はラジカルの生成
量に影響すると考えられ、処理時間の短時間化等を図れ
る可能性がある。

【００８４】このようなプラズマ処理を施した被処理表
面は、はんだ接合を阻害する酸化物や有機物を除去し、
有機防錆皮膜の表面が清浄化され、はんだ濡れ性が改善
される。また、プラズマ処理を施したソルダレジスト表
面もしくは基板基材の表面は、はんだの濡れ性が著しく
改善され、はんだボールの残留やブリッジの発生が抑制
される。

【００８５】このようなプラズマ処理は、プリント回路
基板の金属表面上に形成された有機防錆皮膜の表層を除
去したり改質する場合と、基板のソルダレジストや基板
基材などのはんだ付けされない部分の表面を改質する場
合の、いずれか一方または両方に用いられる。そして、
このようなプラズマ処理された基板に対して、次のよう
なはんだ付け処理が行われる。

【００８６】すなわち、噴流式はんだ槽などのフローは
んだ付け装置によって、プリント回路基板における有機
防錆皮膜により防錆処理を施された金属ランド部位また
は金属スルーホール部位などの金属表面に対し、溶融は
んだ（軟質はんだ合金）を噴流形式などにより供給し
て、プリント回路基板の金属表面にはんだ層を形成した
り、プリント回路基板の金属表面と、電子部品の電極ま
たはリードフレームなどの金属表面との間をはんだ接合
したりする。

【００８７】または、プリント回路基板に非溶融はんだ
（はんだペースト）を供給してから、窒素雰囲気リフロ
ー炉または気相式はんだ付け装置などのリフローはんだ
付け装置によって、非溶融はんだを溶融（リフロー）し
て、金属表面上にはんだ層（はんだ皮膜）を形成する。

【００８８】または、プリント回路基板に非溶融はんだ
を供給し、この非溶融はんだを介して表面実装型の電子
部品を搭載してから、リフローはんだ付け装置により非
溶融はんだを溶融して、プリント回路基板の金属表面と
電子部品の金属表面とをはんだ接合する。

【００８９】これらのはんだ付けにおいて、溶融はんだ
の供給および非溶融はんだの溶融の少なくとも一方を、
窒素雰囲気、非酸化性雰囲気または還元性雰囲気のもと
で行うと、はんだ付け時の酸化を効果的に防止でき、優
れたはんだ濡れ性を確保して、信頼性の高いはんだ付け
結果を得ることができる。

【００９０】次に、このようにして得られた被はんだ接
合面のはんだ付け性が優れる点について説明する。

【００９１】銅ランドの有機防錆皮膜として、イミダゾ
ール誘導体の銅キレート錯体が用いられている場合、熱
付与等の履歴を有する皮膜の表面では、酸化やキレート
錯体の結合が強くなるように変質が生じ、はんだ付け温
度にて皮膜が分解せず、はんだ付けができない。

【００９２】ここで、酸素とフッ化物ガスの混合ガスを
用いたプラズマを処理基板に照射することで、変質した
銅ランド上の有機防錆皮膜の表面層を除去することがで
き、これにより、はんだ付けが可能となる。

【００９３】また、ソルダレジスト表面の濡れ性を改善
することで、溶融はんだの流動性が良くなり、溶融はん
だが濡れ広がることにより銅ランドに取り込まれるた
め、プリント基板が噴流はんだ表面から離脱する際のは
んだの取り残しがなく、基板上へのはんだボールの残留
がなくなる。

【００９４】酸素プラズマのみの処理によってもソルダ
レジスト部位の濡れ性を向上させることは可能である
が、はんだボールの発生は抑制できない。これはカルボ
ニル基等の官能基の導入だけでは、はんだボールを抑制
できないことを示しており、ソルダレジスト表面に吸着
していたフッ素がはんだ表面に置換され、はんだ自体の
流動性が向上したことで、はんだボールの発生が抑制さ
れるものと考えられる。

【００９５】はんだ接合時の雰囲気に関しては、そのは
んだ接合自体は、周囲の酸素濃度に関係なく維持でき
る。しかし、フローはんだ付け工法等では、大気に曝さ
れたはんだ槽中のはんだ表面は酸化されている。また、
はんだ接合に供給される噴流はんだも大気に曝される表
面には酸化皮膜がある。

【００９６】はんだ接合時にこの酸化皮膜が基板側に付
着するとランド間をショートすることが懸念される。従
って、はんだ槽中のはんだ表面に酸化膜が生じないか、
噴流はんだの酸化膜が滞留しないよう酸素濃度を下げた
雰囲気下でのはんだ付けが好ましい。

【００９７】また、本技術はリフローはんだ付け工程で
も利用可能である。プリント回路基板のはんだ接合面
（金属銅）にキレート錯体皮膜（プリフラックス）が防
錆材として塗布されている場合、当該プラズマ処理を行
うことで、変質したプリフラックス表層を除去し、さら
にソルダレジスト面での溶融はんだの流動性が改善され
る。

【００９８】このようにプラズマで前処理されたプリン
ト基板に、はんだペースト印刷、電子部品実装の後、リ
フロー炉においてはんだを溶融すれば、プリフラックス
は分解し清浄な銅表面が露出して、部品とのはんだ接合
がなされる。

【００９９】次に、金属表面の有機防錆皮膜の表層を除
去する替わりに、または、有機防錆皮膜の表層を除去し
た後に、金属表面の有機防錆皮膜の表層を改質するよう
にしても良い。

【０１００】すなわち、一般に有機防錆皮膜の表面は多
少なりとも酸化により劣化している。この表面にプラズ
マを照射すると酸化層は除かれ、フッ素含有層が形成さ
れる。これにより、皮膜は、はんだ付け温度で容易に分
解され、金属表面と溶融はんだを接触させることが容易
となる。このフッ素含有層中のフッ素は、はんだ側に置
換され、はんだの流動性の改善に効果をもたらすととも
に、電子部品とのはんだ接合において、はんだ付け性を
改善する。

【０１０１】このようにして、有機防錆皮膜の表層のみ
を除去または改質することにより、有機防錆皮膜の下層
によって金属表面での酸化物形成を防止できるため、は
んだ付け時の優れたはんだ濡れ性を確保できるものと考
えられる。

【０１０２】また、有機防錆皮膜は、トリアゾール誘導
体の銅キレート錯体か、イミダゾール誘導体の銅キレー
ト錯体を用いるとよい。これにより、有機防錆皮膜の残
渣の少ないはんだ付けが可能となる。

【０１０３】また、有機防錆皮膜としてアビエチン酸な
どのロジン系の有機化合物を用いてもよい。この場合
も、プラズマを基板に照射することで、その有機防錆皮
膜の表層を除去または改質して、はんだ濡れ性が改善さ
れる結果、ポストフラックスを使用することなく、良好
なはんだ付けを行うことができる。

【０１０４】また、有機防錆皮膜中に酸化膜除去効果お
よび還元効果の少なくとも一方を有する酸や塩類を含有
させるようにしてもよい。これにより、はんだ接合時に
酸化膜を消滅させて、はんだ濡れ性を改善できる。

【０１０５】また、ソルダレジストの表面を改質するプ
ラズマ処理技術は、別個にまたは同時に、ソルダレジス
トの塗布されていない基板基材の表面を改質する場合に
も使用でき、ソルダレジストや基板基材の表面における
はんだ濡れ性を改善することができる。これにより、ソ
ルダレジストや基板基材の表面における、はんだボール
の発生を抑制できる。

【０１０６】同様に、ソルダレジストなどの表面をプラ
ズマ処理により改質して、ソルダレジストなどの表面に
おけるはんだ濡れ性を改善することにより、ブリッジの
発生も防止できる。

【０１０７】その理由は、はんだボール発生の抑制と同
じく、プラズマ処理を施こされたソルダレジストの表面
または基板基材（アルミナ等）の表面には、濡れ性を改
善するカルボニル基やカルボキシル基の導入とともにフ
ッ素が導入され、この表面に接触した溶融はんだの濡れ
広がりは良く、即ちはんだの流動性が優れ、基板基材の
表面からのフッ素の置換により更にはんだの切れが改善
されるためである。

【０１０８】ブリッジは一般に、接合部へのはんだ供給
過多のために生じると考えられるが、プラズマ処理を施
した場合、濡れ性、はんだの流動性およびはんだ切れが
改善されるため、銅ランド部位にはんだは容易に集ま
り、ランド間でのはんだのつながりは容易に断つことが
でき、これにより、ブリッジの発生を防止できる。

【０１０９】以上のように、本発明では、酸素、フッ化
物、水素などを用いたガスのプラズマを電子機器基板に
照射することで、はんだ接合する金属表面および有機防
錆皮膜表面を清浄にすることができ、これにより、はん
だ濡れ性が改善され、その結果、ポストフラックスを使
用しないはんだ付けが実現できる。また、ソルダレジス
ト表面などの改質により、はんだボールやブリッジの発
生を抑えることが可能である。

【０１１０】さらには、ポストフラックスを使用しない
ため、はんだ付け後の基板の残渣洗浄の必要もなく、電
気的信頼性の高いはんだ接合が実現できる。この結果、
安価に信頼性の高い電子部品実装基板の生産が可能とな
り、揮発性溶剤を使用しない点から、地球環境に与える
負荷も殆どない。また、フラックスのミストやヒューム
の発生がないことから装置の汚染がなく、装置のメンテ
ナンス性も向上する。

【０１１１】

【実施例】次に、具体的な数値に基づき本発明に係る実
施例を説明するとともに、その実施例をもとに本発明の
効果を説明する。

【０１１２】（実施例１）寸法１５０mm角、厚み１．６
mm、片面に３５μｍの銅箔付のガラスエポキシ基板（Ｆ
Ｒ−４）に、３２１６形チップ抵抗用として１．４mm×
１．４mmのランドを４００個、チップタンタルコンデン
サ用として２．５mm×２．Ｏmmのランドを６００個、合
計１０００個のランドをエッチングで形成した。

【０１１３】ランド部分を除いて、エポキシ基板の表面
には太陽インキ社製のソルダレジストＰＳＲ４０００を
塗膜形成した。

【０１１４】また、ランド部分の酸化防止の為に、タム
ラ化研株式会社製の水溶性プリフラックスＷＰＦ−１０
６Αを０．２μｍの厚みで塗膜形成した。

【０１１５】上記基板に株式会社タムラエフエーシステ
ム製の窒素雰囲気リフロー装置ＴＮＳ２５−４３ＴＨを
用いて、酸素濃度５００ppm のもと、２３０℃リフロー
を３回かけて熱履歴を加え、水溶性プリフラックスを劣
化させた。その後、基板は相対湿度４０％のデシケータ
中に７日間保管して、試験に供した。

【０１１６】以上のようにして得られた基板をプラズマ
処理し、フローはんだ付けして、ランドのはんだ濡れ性
を評価した。

【０１１７】用いたフローはんだ付け装置は、株式会社
タムラエフエーシステム製ＨＣ２０−３２ＥＮＸであ
る。酸素濃度２００ppm 、はんだ温度２３０℃、搬送速
度１ｍ／min の条件のもとで、フローはんだ付けを行っ
た。

【０１１８】プラズマ処理を施さない基板の銅ランド部
位は、殆どはんだをはじき、濡れなかったのに対し、プ
ラズマ処理を施した基板は総ての銅ランド部位がはんだ
で濡れ、ポストフラックスを用いなくとも、良好なはん
だ濡れ性を示した。

【０１１９】プラズマ処理条件は、平行平板型のＲＦプ
ラズマ（１３．５６ＭＨｚ）装置を用い、プロセスガス
として酸素と四フッ化炭素（以下、ＣＦ₄と表記する）
の混合ガスでＣＦ₄の含有量は４６％である。プロセス
ガスの流量は約７０cc／minで、ＲＦ出力５００Ｗ、処
理圧力０．４mbar、処理時間１５秒である。

【０１２０】（実施例２）寸法１５０mm角、厚み１．６
mmのＣＥＭ−３基板に、コネクタピンおよびディスクリ
ート部品用の銅メッキされたスルーホール４４０個とチ
ップ部品用ランドをフロー面に３００個設けた基板を用
いて、プラズマ処理にソルダレジスト面へのはんだボー
ル発生の抑制効果を観た。

【０１２１】ソルダレジストはアルカリ現像型液状レジ
ストを用いた。銅ランド部の防錆材は、水溶性プリフラ
ックスを用いた。

【０１２２】プラズマ処理は平行平板型ＲＦプラズマ発
生装置を用い、プロセスガスとして酸素とＣＦ₄を用
い、マスフローコントローラにて流量調整を行った。こ
の時のＣＦ₄の混合割台は４６％である。ＲＦ出力は５
００Ｗである。処理圧力は０．４mbarである。

【０１２３】基板の配置はプロセスガスの流れに対向す
るようした。ここでは、プロセスガスの組成を一定とし
て、基板にプラズマ処理を施し、はんだボール発生の抑
制効果に関して、その処理時間依存性を確認した。

【０１２４】はんだボールは、フローはんだ付け装置に
てはんだ付け後、処理基板全面にわたって計数した総個
数を求めた。処理基板の枚数は各２枚とした。その結果
を次の表１に示す。

【０１２５】

【表１】この表１から、２０秒以上の処理ではんだボールが全く
発生しなくなることが分かる。

【０１２６】ここで使用したはんだ付け装置は、株式会
社タムラエフエーシステム製のフローはんだ付け装置Ｈ
Ｃ２０−３２ＥＮΧで、はんだ温度２５０℃、搬送速度
１ｍ／min 、プリヒート温度３６０℃、酸素濃度１００
ppm である。

【０１２７】（実施例３）実施例２と同様の、寸法１５
０mm角、厚み１．６mmのＣＥＭ−３基板に、コネクタピ
ンおよびディスクリート部品用の銅メッキされたスルー
ホール４４０個とチップ部品用ランドをフロー面に３０
０個設けた基板を用いて、プラズマ処理後にソルダレジ
ストの水に対する接触角を測定し、濡れ性の改善を確認
した。

【０１２８】その後、フローはんだ付けを行い、ランド
の濡れ、スルーホールのはんだ上がり、そしてフロー面
のはんだボール発生数から、はんだ付け性および信頼性
を評価した。銅ランド部位以外にはアルカリ現像型の液
状レジストを塗膜形成した。銅ランドおよびスルーホー
ル部位にはタムラ化研株式会社製の水溶性プリフラック
スＷＰＦ−１０６Α改を防錆皮膜として０．４μｍ塗膜
形成した。

【０１２９】上記基板を株式会社タムラエフエーシステ
ム製の窒素雰囲気リフロー装置ＴＮＳ２５−４３ＴＨを
用い、酸素濃度５００ppm のもとで２３０℃リフローを
３回通して熱履歴を加え、防錆皮膜を劣化させた。基板
はその後に相対湿度４０％デシケータに保管し、翌日プ
ラズマ処理後にフローはんだ付けを行った。

【０１３０】プラズマ処理には平行平板型ＲＦプラズマ
装置を用い、処理圧力を０．４mbarとし、ＲＦ出力を５
００Ｗとし、処理時間を１５秒とし、プロセスガスとし
て酸素とＣＦ₄の混合ガスを使用した。ＣＦ₄ガスの混
合割合を３０％から７４％の範囲でその最適値を検索し
た。その結果を次の表２に示す。

【０１３１】

【表２】この表２から、ＣＦ₄の混合割合が４６から５６％で、
はんだボールの発生を抑えた上に、はんだ濡れ性が良い
ことが判る。さらに、表２からソルダレジスト表面の濡
れ性の改善に伴い、はんだボールの発生が抑制される傾
向が伺える。但し、酸素プラズマによっても濡れ性の改
善は可能であるが、はんだボール発生の抑制効果はな
い。

【０１３２】フローはんだ付けは、株式会社タムラエフ
エーシステム製水平ウェーブはんだ付け装置ＨＣ２０−
３２ＥＮＸを用い、酸素濃度１００ppm 、はんだ温度２
５０℃、搬送速度１ｍ／min の条件で行った。

【０１３３】ソルダレジストの水の濡れ性評価のための
接触角は、表面に水５０μリットルを滴下して濡れ広が
った半球の直径を測定し、その形状を球欠と仮定して、
既知の体積と測定した直径から計算する簡易的な方法に
より算出した。

【０１３４】（実施例４）実施例３で使用した基板と同
じものに、銅の防錆皮膜として樹脂の異なるイミダゾー
ル誘導体の銅キレート錯体を０．４μｍ塗膜形成し、２
週間基板を相対湿度３０％デシケータ中に保管した後、
電子部品を搭載してはんだ付けし、はんだ付け性を評価
した。

【０１３５】チップ部品１５０個は熱硬化性樹脂で基板
に固定した。スルーホール部位４４０箇所には、コネク
タ、抵抗、ダイオード、トランジスタ、電解コンデン
サ、デュアル・インライン・パッケージ、以下ＤＩＰと
いう）ＩＣのそれぞれのピンを挿入し、部品と銅ランド
部位、スルーホールとのはんだ接合を確認した。

【０１３６】プラズマ処理には平行平板型ＲＦプラズマ
装置を用い、処理圧力０．４mbar、ＲＦ出力５００Ｗ、
処理時間１５秒とし、酸素とＣＦ₄の混合ガスを使用し
た。ＣＦ₄ガスの混合割合は４６％である。

【０１３７】プラズマ処理を施された基板は、ただちに
フローはんだ付け装置ではんだ付けを行い、部品のはん
だ付け性、スルーホール上がり率、はんだボール発生数
を確認した。

【０１３８】フローはんだ付けに用いた装置は、株式会
社タムラエフエーシステム製の水平ウェーブ式はんだ付
け装置ＨＣ２０−３２ＥＮＸを用い、酸素濃度１００pp
m 、はんだ温度２５０℃、搬送速度１ｍ／min の条件で
行った。

【０１３９】はんだ付けの評価について、チップ部品は
総て基板ランド部位にはんだ接合がなされ、スルーホー
ルにリードもしくはピンを挿入したディスクリート部品
もフロー面のランド部位へのはんだ付けは良好で、さら
にスルーホール上がりも９９％とほぼ完ぺきであった。

【０１４０】また、はんだボールおよびＤＩＰのピン間
のブリッジについても、今回の試験基板にはその発生は
無かった。

【０１４１】（実施例５）実施例４で使用した部品実装
基板（但し、銅表面の防錆皮膜はタムラ化研株式会社製
ＷＰＦ−１０６Αを使用）について、酸素とＣＦ₄の混
合ガスによるプラズマ処理のみの後にフローはんだ付け
した場合と、酸素とＣＦ₄の混合ガスによるプラズマ処
理の後に水素プラズマ処理を施してフローはんだ付けし
た場合とを比較して、水素プラズマ処理を施す効果につ
いて説明する。

【０１４２】酸素とＣＦ₄混合ガスプラズマ処理のみの
場合を処理Α、水素プラズマ処理をさらに施す処理を処
理Βとする。

【０１４３】部品実装基板の処理Ａは、平行平板型ＲＦ
プラズマ発生装置を用い、ＲＦ出力５００Ｗ、処理圧力
０．４mbar、処理時間１５秒、プロセスガス中のＣＦ₄
の混合割合は５１．５％である。

【０１４４】部品実装基板の処理Ｂでは、上記処理に引
続き、ＲＦ出力４００Ｗ、処理圧力は０．２mbar、処理
時間３０秒で、プロセスガスには純水素ガスを用いた。
両処理とも試料数は各５枚である。

【０１４５】プラズマ処理後、部品実装基板は株式会社
タムラエフエーシステム社製のフローはんだ付け装置Ｈ
Ｃ２０−３２ＥＮＸを用いて、ポストフラックスを用い
ずにはんだ付けした。

【０１４６】はんだ付けした基板の評価として、スルー
ホールを濡れ上がったはんだが、さらにフロー面と反対
側に設けられたランド部位に完全に濡れ広がった部位の
全体のスルーホール部に対する割合を測定した。フロー
面の反対側のランド部位へのはんだの濡れ広がりは、機
械的はんだ接続強度がさらに優れることを示す。

【０１４７】処理Αと処理Ｂの各々５枚づつの基板につ
いて、フロー面の反対側のランド部位へのはんだが全部
濡れ広がった部位を計数して、その割合を算出し、その
平均値を比較すると、処理Αでは約１１％であったのに
対して、処理Ｂでは約３倍の３２％であった。これは、
水素プラズマ処理を施すことで、より信頼性の高いはん
だ接続がなされることを示す。

【０１４８】最後に、本発明は、電子機器用基板などの
プリント回路基板に実装された電子部品などをはんだ付
けする場合に、低圧プラズマにより、はんだ接合部の金
属表面上に設けられた有機防錆皮膜の表層を除去したり
改質することにより、ポストフラックスなどの融剤を用
いることなく、はんだ付け性を改善して、はんだ接続不
良のないはんだ付けを行うとともに、ソルダレジスト表
面などを低圧プラズマで処理することにより、基板の非
はんだ付け部分の表面も同時に改質して、はんだボール
やブリッジの発生を抑制する。

【０１４９】この方法は、ポストフラックスを用いない
クリーンで信頼性の高いはんだ付け方法であるから、は
んだ付け装置のフラックス固形分による装置汚染が無
く、ポストフラックスの比重管理などが不要となる。ま
た、フラックス残渣の洗浄を不要とし、さらにはんだボ
ールやブリッジが発生しない為、検査およびリペア工程
が短縮され、経済的で信頼性の高い電子機器用の電子部
品実装基板を生産できる技術である。

【０１５０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、プラズマ
を基板に照射することで、はんだ付けされる金属表面に
施された有機防錆皮膜の表層の除去および改質の少なく
とも一方を行うことにより、はんだ付け時の金属表面に
対するはんだ濡れ性を改善でき、その結果、ポストフラ
ックスを使用することなく、良好なはんだ付けを実現で
きるとともに、ポストフラックスを使用しないため、は
んだ付け後の基板の残渣洗浄の必要もなく、電気的信頼
性の高いはんだ付けを実現できる。

【０１５１】請求項２記載の発明によれば、有機防錆皮
膜として、トリアゾール誘導体やイミダゾール誘導体の
銅キレート錯体を用いることにより、有機防錆皮膜の残
渣の少ないはんだ付けが可能となる。

【０１５２】請求項３記載の発明によれば、有機防錆皮
膜としてロジン系の有機化合物を用いた場合でも、プラ
ズマを基板に照射することで、その有機防錆皮膜の表層
を除去または改質して、はんだ濡れ性が改善される結
果、ポストフラックスを使用することなく、良好なはん
だ付けを行うことができる。

【０１５３】請求項４記載の発明によれば、有機防錆皮
膜中に含まれた酸や塩類の酸化膜除去効果や還元効果に
より、はんだ接合時に酸化膜を消滅させて、はんだ濡れ
性が改善される結果、ポストフラックスを使用すること
なく、良好なはんだ付けを行うことができる。

【０１５４】請求項５記載の発明によれば、金属表面が
銅や銅合金であっても、すなわち金属表面が、はんだに
よりプリコートされた表面に限定されたものでなくて
も、プラズマを基板に照射することで、その金属表面の
有機防錆皮膜の表層を除去または改質して、はんだ濡れ
性が改善される結果、ポストフラックスを使用すること
なく、良好なはんだ付けが可能となる。

【０１５５】請求項６記載の発明によれば、金属表面の
有機防錆皮膜が、熱履歴により、はんだ付け温度にて分
解しくい状態に変質した場合でも、酸素とフッ素を含有
するガスとの混合ガスを用いたプラズマを処理基板に照
射することで、変質した有機防錆皮膜の表面層を除去す
ることができ、これにより、ポストフラックスを使用す
ることなく、良好なはんだ付けが可能となる。

【０１５６】請求項７記載の発明によれば、ペニング効
果を有するガスの混入により、プラズマ処理の効率を向
上させることができる。

【０１５７】請求項８記載の発明によれば、ソルダレジ
ストの灰化などの劣化、被はんだ付け部材の許容値以上
の温度上昇を防止できる。

【０１５８】請求項９記載の発明によれば、加えて行っ
た水素プラズマの照射によりさらに濡れ性が向上し、例
えば基板のスルーホールを濡れ上がったはんだがフロー
面と反対側に設けられたランド部位に完全に濡れ広がる
などして、機械的はんだ接続強度の信頼性がさらに向上
する。

【０１５９】請求項１０記載の発明によれば、フローは
んだ付けにおいて、ポストフラックスを使用することな
く、はんだ濡れ性を改善でき、電気的信頼性の高いはん
だ付け結果を得ることができる。

【０１６０】請求項１１記載の発明によれば、リフロー
はんだ付けにおいて、はんだペーストにフラックスを使
用することなく、はんだ濡れ性を改善でき、電気的信頼
性の高いはんだ層の形成を金属表面上で行うことができ
る。

【０１６１】請求項１２記載の発明によれば、リフロー
はんだ付けにおいて、はんだペーストにフラックスを使
用することなく、はんだ濡れ性を改善でき、電気的信頼
性の高い金属表面間のはんだ接合を行うことができる。

【０１６２】請求項１３記載の発明によれば、窒素雰囲
気などにより、はんだ付け時の酸化を効果的に防止で
き、信頼性の高いはんだ付け結果を得ることができる。

【０１６３】請求項１４記載の発明によれば、プラズマ
によるソルダレジスト表面などの改質で、ソルダレジス
ト表面などのはんだ濡れ性を改善することにより、はん
だボールやブリッジなどのはんだ付け不良の発生を効果
的に抑制できる。

【０１６４】請求項１５記載の発明によれば、酸素とフ
ッ素を含有するガスとの混合ガスを用いたプラズマを基
板に照射することで、ソルダレジスト表面などの濡れ性
の改質により、はんだボールやブリッジなどのはんだ付
け不良の発生を効果的に抑制できる。

【０１６５】請求項１６記載の発明によれば、ペニング
効果を有するガスの混入により、プラズマ処理の効率を
向上させることができる。

【０１６６】請求項１７記載の発明によれば、プラズマ
処理時間を６０秒以下とすることで、ソルダレジストの
灰化などの劣化や部品の過度の温度上昇を防止できる。

【０１６７】請求項１８記載の発明によれば、加えて行
った水素プラズマの照射によりさらに濡れ性が向上し、
はんだボールやブリッジなどのはんだ付け不良の発生を
より効果的に抑制でき、電気的信頼性の高いフローはん
だ付け結果を得ることができる。

【０１６８】請求項１９記載の発明によれば、プラズマ
によるソルダレジスト表面などの改質により、ポストフ
ラックスを使用することなく、はんだボールやブリッジ
などのはんだ付け不良の発生を効果的に抑制でき、フロ
ーはんだ付けにおいて電気的信頼性の高いはんだ付け結
果を得ることができる。

【０１６９】請求項２０記載の発明によれば、プラズマ
によるソルダレジスト表面などの改質により、はんだペ
ーストにフラックスを使用することなく、はんだボール
やブリッジなどのはんだ付け不良の発生を効果的に抑制
でき、リフローはんだ付けにおいて電気的信頼性の高い
はんだ層の形成を行うことができる。

【０１７０】請求項２１記載の発明によれば、プラズマ
によるソルダレジスト表面などの改質により、はんだペ
ーストにフラックスを使用することなく、はんだボール
やブリッジなどのはんだ付け不良の発生を効果的に抑制
でき、リフローはんだ付けにおいて電気的信頼性の高い
金属表面間のはんだ接合を行うことができ、電気的信頼
性の高い電子機器用基板を生産できる。

【０１７１】請求項２２記載の発明によれば、ポストフ
ラックスなどの融剤を使用することなく、はんだ付け時
の酸化を効果的に防止でき、はんだボールやブリッジな
どのはんだ付け不良の発生をより効果的に抑制でき、信
頼性の高いはんだ付け結果を得ることができる。

【０１７２】請求項２３記載の発明によれば、プラズマ
を電子機器用基板に照射することで、はんだ接合する金
属表面上の有機防錆皮膜の表層を除去などして、はんだ
濡れ性を改善でき、ポストフラックスを使用しなくとも
良好なはんだ付けを実現できるとともに、ソルダレジス
ト表面などの改質により、はんだボールやブリッジの発
生を抑えることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のはんだ付け用処理方法を実施するため
の高周波プラズマ装置を示す概略図である。

【図２】本発明のはんだ付け用処理方法を実施するため
のマイクロ波プラズマ装置を示す概略図である。

【符号の説明】

Ｐ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｃ２３Ｆ 11/00 ＢＣ２３Ｇ 5/00 Ｃ２３Ｇ 5/00 Ｈ０５Ｋ 3/26 7511−4ＥＨ０５Ｋ 3/26 Ｆ 3/28 3/28 Ｂ (72)発明者古野雅彦東京都練馬区東大泉一丁目19番43号株式会社タムラ製作所内 (72)発明者富田喜之愛知県知多市原一丁目８番地５号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント回路基板における有機防錆皮膜
により防錆処理を施された金属表面に対しはんだ付けを
行うに当たって、プラズマを用いて有機防錆皮膜の表層
の除去および改質の少なくとも一方を行うことを特徴と
するはんだ付け用処理方法。
【請求項２】有機防錆皮膜として、トリアゾール誘導
体およびイミダゾール誘導体の少なくとも一方の銅キレ
ート錯体を用いることを特徴とする請求項１記載のはん
だ付け用処理方法。
【請求項３】有機防錆皮膜として、ロジン系の有機化
合物を用いることを特徴とする請求項１記載のはんだ付
け用処理方法。
【請求項４】有機防錆皮膜中に、はんだ接合時に酸化
膜除去効果および還元効果の少なくとも一方を有する酸
および塩類のいずれかを含有することを特徴とする請求
項１記載のはんだ付け用処理方法。
【請求項５】有機防錆皮膜で防錆処理を施された金属
表面が銅および銅合金のいずれかであることを特徴とす
る請求項１記載のはんだ付け用処理方法。
【請求項６】酸素と、フッ素を含有するガスとを混合
したプロセスガスを用い、１００mbar以下の低圧でプラ
ズマ処理を行うことを特徴とする請求項１記載のはんだ
付け用処理方法。
【請求項７】プラズマ処理の効率を向上させるため
に、ペニング効果を有するガスをプロセスガスに混入す
ることを特徴とする請求項６記載のはんだ付け用処理方
法。
【請求項８】プラズマ処理時間を６０秒以下としたこ
とを特徴とする請求項６記載のはんだ付け用処理方法。
【請求項９】酸素と、フッ素を含有するガスとを混合
したプロセスガスを用い、１００mbar以下の低圧でプラ
ズマ処理を行った後に、水素プラズマをプリント回路基
板に照射することを特徴とする請求項１記載のはんだ付
け用処理方法。
【請求項１０】金属表面の有機防錆皮膜の表層の除去
および改質の少なくとも一方を行った後に、プリント回
路基板に溶融はんだを供給して、金属表面および金属表
面間のいずれか一方にはんだ付けを行うことを特徴とす
る請求項１乃至９のいずれかに記載のはんだ付け用処理
方法。
【請求項１１】金属表面の有機防錆皮膜の表層の除去
および改質の少なくとも一方を行った後に、プリント回
路基板に非溶融はんだを供給し、次いで非溶融はんだを
溶融して、金属表面上にはんだ層を形成することを特徴
とする請求項１乃至９のいずれかに記載のはんだ付け用
処理方法。
【請求項１２】金属表面の有機防錆皮膜の表層の除去
および改質の少なくとも一方を行った後に、プリント回
路基板に非溶融はんだを供給し、次いで電子部品を搭載
してから、非溶融はんだを溶融して、プリント回路基板
と電子部品の金属表面間をはんだ接合することを特徴と
する請求項１乃至９のいずれかに記載のはんだ付け用処
理方法。
【請求項１３】溶融はんだの供給および非溶融はんだ
の溶融の少なくとも一方を、窒素雰囲気、非酸化性雰囲
気および還元性雰囲気の少なくとも一つのもとで行うこ
とを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の
はんだ付け用処理方法。
【請求項１４】プリント回路基板のソルダレジストお
よび基板基材の少なくとも一方の表面にプラズマを照射
して、その表面を改質することを特徴とするはんだ付け
用処理方法。
【請求項１５】酸素と、フッ素を含有するガスとを混
合したプロセスガスを用い、１００mbar以下の低圧でプ
ラズマ処理を行うことを特徴とする請求項１４記載のは
んだ付け用処理方法。
【請求項１６】ペニング効果を有するガスをプラズマ
用のプロセスガスに混入することを特徴とする請求項１
４記載のはんだ付け用処理方法。
【請求項１７】プラズマ処理時間を、６０秒以下とし
たことを特徴とする請求項１４記載のはんだ付け用処理
方法。
【請求項１８】酸素と、フッ素を含有するガスとを混
合したプロセスガスを用い、１００mbar以下の低圧でプ
ラズマ処理を行った後に、水素プラズマをプリント回路
基板に照射することを特徴とする請求項１４記載のはん
だ付け用処理方法。
【請求項１９】プリント回路基板のソルダレジストお
よび基板基材の少なくとも一方の表面を改質した後、プ
リント回路基板に溶融はんだを供給して、金属表面およ
び金属表面間のいずれか一方にはんだ付けを行うことを
特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載のはん
だ付け用処理方法。
【請求項２０】プリント回路基板のソルダレジストお
よび基板基材の少なくとも一方の表面を改質し、次いで
プリント回路基板に非溶融はんだを供給した後に溶融し
て、金属表面上にはんだ層を形成することを特徴とする
請求項１４乃至１８のいずれかに記載のはんだ付け用処
理方法。
【請求項２１】プリント回路基板のソルダレジストお
よび基板基材の少なくとも一方の表面を改質し、次いで
プリント回路基板に非溶融はんだを供給し、電子部品を
搭載した後に、非溶融はんだを溶融して、プリント回路
基板と電子部品の金属表面間をはんだ接合することを特
徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載のはんだ
付け用処理方法。
【請求項２２】溶融はんだの供給および非溶融はんだ
の溶融の少なくとも一方を、窒素雰囲気、非酸化性雰囲
気および還元性雰囲気の少なくとも一つのもとで行うこ
とを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載の
はんだ付け用処理方法。
【請求項２３】プリント回路基板における有機防錆皮
膜により防錆処理を施された金属表面に対しはんだ付け
を行うに当たって、プラズマを用いて有機防錆皮膜の表
層の除去および改質の少なくとも一方を行うと同時に、
プリント回路基板のソルダレジストおよび基板基材の少
なくとも一方の表面にプラズマを照射して、その表面を
改質することを特徴とするはんだ付け用処理方法。