JP2000022324A - 実装ハンダ付け方法 - Google Patents

実装ハンダ付け方法

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    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭ピッチ端子電極に高品質のハンダ接続がで
きるハンダ付け方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、プリント配線板3の金属箔7
の上にクリームハンダ5を塗布する工程、実装部品4を
クリームハンダ5に仮接続する工程、プリント配線板3
を裏向けにして上面より熱風2で加熱する加熱工程とよ
りなる。本発明によれば、溶融クリームハンダが金属箔
7の周囲からにじみ出ることがないので、狭ピッチ端子
電極に高品質のハンダ接続ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、実装部品の実装ハ
ンダ付け方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、プリント配線板の高密度実装化、
半導体実装部品の高集積化は目覚しいものがあり、実装
部品のハンダ付け部分の多ピン化、狭ピッチ化が進んで
いる。
【0003】図4は従来の実装ハンダ付け方法を説明す
る要部拡大正面図である。図において、105はクリー
ムハンダ、107は金属箔、103はプリント配線板、
104はBGAパッケージ、CSPパッケージのように
狭ピッチの端子電極を有する実装部品、108は実装部
品104の端子電極、101はリフローノズル、106
は基板受けである。はじめに図4(a)において、プリ
ント配線板103の金属箔107の上にクリームハンダ
105を塗布する。次に、図4(b)で塗布したクリー
ムハンダ105の上に端子電極108を載せ、実装部品
104をプリント配線板103の上に仮接続する。次
に、プリント配線基板103を基板受け106に載せ、
リフローノズル101の下に置く。図4(c)で実装部
品104の上からリフローノズル101にて熱風102
を実装部品104に直接当てクリームハンダ105を溶
融、冷却すると、端子電極108と金属箔107とが電
気的に接続する。図4には示していないが、実装部品1
04の周辺には面実装する他の電子部品が配置されてお
り、実装部品104の塗布工程、仮接続工程、加熱工程
時に同様の操作がなされ、実装部品104と共に一括処
理されてプリント配線板103が完成する。
【0004】しかしながら、上記従来のハンダ付け方法
ではクリームハンダ105の上に実装部品104が載せ
てあるため、実装部品104の自重がプリント配線板1
03と端子電極108との隙間を小さくする方向に働
く。その結果図5の概念図に示すように、溶融ハンダ1
05が端子電極108の周辺部に押し出され、隣接する
電極間の距離が狭くなり、ハンダ付け品質が悪い課題が
あった。また、リフローノズル101からの熱風102
が直接ハンダ付け部分を吹き付けるので、この風圧によ
って溶融ハンダ105がさらに広がる課題もあった。上
記課題は、実装部品104以外の他の電子部品において
も同様に発生するが、配線ピッチの広い部品では余り問
題とされていなかった。
【0005】従来のハンダ付け方法は隣接端子電極間の
距離が狭くなり易いため、実装部品104のショート不
良が発生し易い。ショート不良品は端子電極108周辺
のハンダを再溶融して実装部品104を取り外し、端子
電極108、金属箔107の周辺の余分なハンダを取り
除いた後、再度金属箔107にクリームハンダ105を
塗布し、図4(a)から図4(c)の工程を繰り返して
リペアしていた。ところがリペア品の端子電極108、
金属箔107の周辺には取り切れずに残ったハンダ残渣
成分が付着しているため、さらにハンダ付けが難しくな
る課題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するもので、狭ピッチの端子電極を有する実装部品と
プリント配線板上の金属箔とを安定して電気的に接続す
るリフローハンダ付け方法を提供するものであり、特に
従来方法では困難であったリペア部品のハンダ付けを高
信頼性、高品質で行うことのできる方法を提供するもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の実装ハンダ付け
方法はリフロー加熱工程において、実装部品をプリント
配線板の下面に位置させ、プリント配線板の上面より加
熱することによりクリームハンダを溶融させ、溶融時に
は実装部品がプリント配線板にハンダの表面張力によっ
て吊るされて保持されるように構成したものである。こ
の構成により、セルフアライメント効果が最大に発揮さ
れ、また溶融ハンダが端子電極、配線電極からにじみ出
ることがないので、信頼性が高く、高品質なハンダ付け
が可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、狭ピッチの端子電極を有する実装部品と、前記端子
電極と接続する金属箔を有するプリント配線板とを電気
的に接続するハンダリフロー工法であって、前記金属箔
にクリームハンダを塗布する工程と、前記金属箔上のク
リームハンダと前記端子電極とを接触させて前記実装部
品を前記プリント配線板上に仮接続する工程と、前記プ
リント配線板を裏向けにして前記実装部品が下方に位置
するようにして前記プリント配線板の上方に設けた加熱
手段により前記クリームハンダを溶融させる工程とより
構成されることを特徴とするものであり、クリームハン
ダの溶融時には実装部品がプリント配線板にハンダの表
面張力によって吊るされて保持されるように構成したも
のである。この構成により、セルフアライメント効果が
最大に発揮され、また溶融ハンダが実装部品の自重によ
って配線電極の周辺部に押し出されることがないので、
信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。ま
た、プリント配線板を介して熱伝導するので、実装部品
に対する熱ストレスを少なくすることができる。
【0009】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1に記載の発明において前記実装部品、または前記プリ
ント配線板がリペア部品であるものであり、端子電極、
または金属箔周辺部に正規工程時に塗布したクリームハ
ンダの残渣成分が付着していても信頼性が高く、高品質
なハンダ付けが可能となる。また、プリント配線板を介
して熱伝導するので、実装部品に対する熱ストレスを少
なくすることができ、リペアの実装部品に対する熱スト
レスを最少にすることができる。
【0010】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1、または請求項2に記載の発明において、前記加熱手
段が前記実装部品の投影面積部分を局部的に加熱するも
のであり、特定部分の実装部品のみをハンダ付けするこ
とができる。したがって、特にリペア工程のように部分
的なハンダ付けが必要な場合には、周辺の他の実装部品
に再度の熱ストレスを加えることがないので最適な方法
である。
【0011】本発明の請求項4に記載の発明は、請求項
1、請求項2、または請求項3に記載の発明において、
前記実装部品が、BGAパッケージ、またはCSPパッ
ケージ、またはフェイスダウンコンタクトコネクタであ
るものであり、端子電極の総面積がハンダの表面張力に
よって実装部品を吊り下げるのに十分な広さを有するの
で、ハンダ溶融時に実装部品が落下してしまうことがな
い。
【0012】以下、本発明の実施の形態を、図1から図
3を用いて詳細に説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態に係る、実
装ハンダ付け方法の加熱工程の構成を示す図、図2
(a)はクリームハンダの塗布工程、(b)はクリーム
ハンダの上に端子電極を仮接続する工程、(c)は仮接
続した配線板を裏返した図である。
【0013】図2において、実装部品4はBGAチップ
であり、実装部品4の裏面にはΦ0.8の高温ハンダか
らなる球状端子電極8が格子状に配列されている。プリ
ント配線板3の上には球状端子電極8に対応する金属箔
7が設けられている。
【0014】本発明の実装ハンダ付け方法におけるクリ
ームハンダの塗布工程、仮接続工程は、従来の方法と同
一である。即ち、金属箔7の上に共晶クリームハンダ5
をスクリーン印刷によって約15μm厚に均一に塗布
し、次にクリームハンダ5と球状端子電極8との位置決
めをしてクリームハンダ5の上に球状端子電極8を重ね
て仮接続する。
【0015】仮接続の接着力はクリームハンダ5の粘着
力であるが、仮接続点が多数存在するので図2(c)の
ようにプリント配線板3を180°回転させても実装部
品4は落下することはない。
【0016】次に、裏返したプリント配線板3を基板受
け6の上に載せてリフローノズル1の下まで移動し、リ
フローノズル1と実装部品4とが重なるように位置合わ
せする。リフローノズルの開口面積は、実装部品4の投
影面積とほぼ等しく設計されている。プリント配線板3
とリフローノズル1との隙間は、約3mmである。リフ
ローノズル1は図には示していない加熱装置から送風さ
れた約230℃に温度制御された熱風2を吹き出し、実
装部品4が仮接続しているプリント配線板4の裏面を加
熱する。
【0017】加熱開始後約3分後にクリームハンダ5
は、溶融温度(183℃)以上になり溶融状態となる。
クリームハンダ5の溶融状態においては、クリークハン
ダ5は金属箔7上に表面張力によって水滴状に保持さ
れ、この水滴状溶融ハンダの中にさらに球状端子電極8
が吊るされた状態となる。実装部品4は溶融クリームハ
ンダ5の表面張力によって支配されているので、理想的
なセルフアライメント効果が発揮され、最も安定した位
置での接続が可能となる。また、溶融クリームハンダ5
には重力による下方向の力が支配的に作用するため、溶
融クリームハンダ5は横方向に移動することはない。し
たがって、従来のように金属箔7の周囲に溶融クリーム
ハンダが広がることはない。約190℃の温度に1分間
置いた後、熱風2の送風を停止し、ハンダが固化した後
プリント配線板3を取り出してハンダ付けが終了する。
【0018】図3に実施の形態1で得られるハンダ接続
部の概念図を示す。図5に示した従来の接続部と比較す
ると、本実施の形態の接続部はハンダのにじみが少な
く、高品質の高密度実装ハンダ付けが実現できる。
【0019】本実施の形態のハンダ付け方法は、従来の
ハンダ付け方法と比較すると、上記説明した以外に下記
の利点を持つ。
【0020】熱風2をクリームハンダ5が存在する面の
裏面より吹き付けているので、熱風2の風圧が溶融クリ
ームハンダ5を押し流すことがない。
【0021】実装部品4の球状端子電極側より加熱して
いるので、実装部品4の本体部の熱ストレスを最小にす
ることができる。実施の形態1における本体部の最高温
度は190℃以下である。また、リフローノズルの開口
面積と実装部品の投影面積をほぼ同じにしているので、
実装部品の周辺に存在する他の電子部品を加熱するのを
最少にすることができる。
【0022】以上説明したように、本実施の形態による
実装ハンダ付け方法によれば、信頼性が高く、高品質な
ハンダ付けが可能となる。
【0023】なお、本実施の形態1では加熱手段として
熱風を採用しているが、遠赤外線等他の熱源を使用する
ことも可能である。
【0024】また、本実施の形態1では、プリント配線
基板中の特定の実装部品のみを局部的な加熱によってハ
ンダ付けする方法を説明したが、他の実装部品を同時に
リフローするようにしてもよい。この場合、プリント配
線板を裏返したときに落下するようなものがあれば、そ
の部品には落下防止用の接着処理をする必要がある。
【0025】(実施の形態2)実施の形態2は、実施の
形態1のハンダ付け方法をリペア工程に採用したもので
ある。
【0026】正規のハンダ付け工程は、従来例で説明し
た図3の方法によるものである。すでに説明したよう
に、従来の工程ではクリームハンダが金属箔の周辺にに
じみ易く、このために高密度に配列された端子電極を有
する実装部品の電極間がショート不良になる場合があ
る。このような実装部品のショート不良品のリペア工程
を説明する。
【0027】(1)ドライヤー等の局部加熱でハンダを
溶融して、実装部品をプリント配線板より外す。
【0028】(2)ハンダ吸い取り線等で金属箔、球状
端子電極に付着した余分なハンダを除去する。
【0029】(3)リペア部分の金属箔にクリームハン
ダを塗布、リペア実装部品を仮接続する。
【0030】(4)実施の形態1による局部的なハンダ
付け方法によって、リペア部品の実装を行う。
【0031】リペア工程でハンダ付けを困難にしている
のは、正規工程で付着したハンダ成分を完全に除去でき
ない点にある。1mm以下の狭ピッチに配列した金属
箔、球状端子電極から完全にハンダの残渣成分を除去す
ることは困難である。ハンダ残渣成分は、溶融ハンダの
濡れ性を不均一にしショート不良、オープン不良を発生
させる。
【0032】実施の形態1の実装ハンダ付け方法によれ
ば、リペア実装部品に対しても信頼性が高い高品質なハ
ンダ付けが可能である。
【0033】また、リペア実装品は二度にわたり熱スト
レスを受けることになるが、本発明では球状端子電極側
より加熱しているので、実装部品本体部の熱ストレスを
最少にすることができる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、クリームハンダの
溶融時において、実装部品の自重を利用することでプリ
ント配線板と実装部品の隙間を最適なものにでき、部品
信頼性が高くかつ、高品質なハンダ付けをすることがで
きる。また、実装部品の端子電極側から加熱するので、
実装部品本体に対する熱ストレスを最少にすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における実装ハンダ付け
方法の加熱工程を示す図
【図2】本発明の一実施の形態における実装ハンダ付け
方法における (a)塗布工程を示す図 (b)仮接続工程を示す図 (c)裏向けにしたプリント配線基板を示す図
【図3】本発明の一実施の形態における実装ハンダ付け
方法によって得られるハンダ接続部を示す概念図
【図4】従来の実装ハンダ付け方法における (a)塗布工程を示す図 (b)仮接続工程を示す図 (c)加熱工程を示す図
【図5】従来の実装ハンダ付け方法によって得られるハ
ンダ接続部を示す概念図
【符号の説明】
1、101 リフローノズル 2、102 熱風 3、103 プリント配線板 4、104 実装部品 5、105 クリームハンダ 6、106 基板受け 7、107 金属箔 8、108 球状端子電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】狭ピッチの端子電極を有する実装部品と、
    前記端子電極と接続する金属箔を有するプリント配線板
    とを電気的に接続するハンダリフロー工法であって、前
    記金属箔にクリームハンダを塗布する工程と、前記金属
    箔上のクリームハンダと前記端子電極とを接触させて前
    記実装部品を前記プリント配線板上に仮接続する工程
    と、前記プリント配線板を裏向けにして前記実装部品が
    下方に位置するようにして前記プリント配線板の上方に
    設けた加熱手段により前記クリームハンダを溶融させる
    工程とより構成されることを特徴とする実装ハンダ付け
    方法。
  2. 【請求項2】前記実装部品、または前記プリント配線板
    がリペア部品であることを特徴とする請求項1に記載の
    実装ハンダ付け方法。
  3. 【請求項3】前記加熱手段が前記実装部品の投影面積部
    分を局部的に加熱することを特徴とする請求項1、また
    は請求項2に記載の実装ハンダ付け方法。
  4. 【請求項4】前記実装部品が、BGAパッケージ、また
    はCSPパッケージ、またはフェイスダウンコンタクト
    コネクタであることを特徴とする請求項1、請求項2、
    または請求項3に記載の実装ハンダ付け方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001301352A (ja) * 2000-04-25 2001-10-31 Ricoh Microelectronics Co Ltd 印刷マスク、印刷マスク形成方法及び電子回路基板補修方法

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