JP2001257459A - 電子部品、プリント基板及び半田付け方法 - Google Patents

電子部品、プリント基板及び半田付け方法

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melting point
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聡文 木村
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の形状、サイズに関わらず温度上昇を抑
えることができる電子部品、プリント基板及び半田付け
方法を提供する。 【解決手段】 電子部品10の上部には昇温防止部材1
2がシール部材14により被覆された状態で設けられて
いる。電子部品10は電極16を有しており、半田ペー
スト18が印刷されたプリント基板20に半田付けされ
る。昇温防止部材12は常温では固体であり、その融点
は半田ペースト18の融点以上で、かつ電子部品10の
耐熱保証温度以下の融点を有する。半田付けの際には、
昇温防止部材12が融点に達するまでは電子部品10の
熱容量に昇温防止部材12の熱容量が加わるので温度上
昇が抑制され、融点に達した場合には液化して電子部品
から融解熱を奪うため、さらに温度上昇を抑制する。こ
のため、電子部品10の耐熱保証温度を超えることなく
半田付けすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品及び半田付
け方法に係り、特に、リフローソルダリングによる半田
付けに用いる電子部品及び半田付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、環境問題に対する関心の高まりに
より、電子機器等のプリント配線基板の製造において使
用される半田から有害な鉛をなくす活動が活発化してい
る。このような鉛を含まない半田(以下、鉛フリー半田
(SnAgCu)という)が提案されているが、従来の
SnPb共晶半田に比べて融点が上昇することから、半
田付け時に部品に与える熱ダメージが増加してしまう、
という問題があった。
【0003】例えば、図6に示すように、従来のSnP
b共晶半田の融点と部品耐熱温度との差、すなわち、部
品に熱ダメージを与えることなく半田付けできる温度許
容範囲Δt1は約52°Cであるが、鉛フリー半田の場
合には融点が高いため、温度許容範囲Δt2は約14°
Cと従来のSnPb共晶半田と比べて遥かに小さくな
る。
【0004】また、図7に示すように、プリント配線基
板上に実装される部品の種類は多岐にわたり、それぞれ
の熱容量も異なる。すなわち、熱容量の大きい部品は温
度が上がりにくく、熱容量の小さい部品は温度が上がり
やすいため、リフローソルダリングのように加熱時間を
一定にして基板全体を一括して半田付けするような場合
には、図7に示すように半田付け時のピーク温度が部品
によって異なる。従って、熱容量が小さく耐熱性が低い
アルミ電界コンデンサの温度を上昇させずに、熱容量が
大きいQFP(Quad Flat Package)
やCBGA(Ceramic Ball Grid A
rray)等の半導体パッケージの端子部の温度を半田
が溶融するのに必要な温度まで上昇させるのが非常に困
難である。
【0005】この問題を解決するため、特開平8−20
4324号公報には、部品形状に応じた凹部形状を有す
る防熱部材を耐熱性の低い部品に搭載することにより温
度上昇を抑えて半田付けする技術が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、部品毎に防熱部材を用意して各々の部品に
取り付ける作業が必要となるため、コスト及び工数が増
大する、という問題があった。
【0007】本発明は、上記問題を解決すべく成された
ものであり、部品の形状、サイズに関わらず温度上昇を
抑えることができる電子部品、プリント基板及び半田付
け方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明の電子部品は、半田付けにより
プリント基板に実装される電子部品において、前記半田
付けに用いる半田の融点以上で、かつ前記電子部品の耐
熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華点の何れかを有
する昇温防止部材が付加されたことを特徴としている。
【0009】昇温防止部材は、半田付けに用いる半田の
融点以上で、かつ電子部品の耐熱保証温度以下の融点、
沸点、及び昇華点の何れかを有する。すなわち、昇温防
止部材は、半田付けに用いる半田の融点以上で、かつ電
子部品の耐熱保証温度以下で固体から液体に変化する
か、液体から気体に変化するか、固体から液体に変化す
るか、の何れかの特性を有する材料である。
【0010】このような昇温防止部材が例えば熱容量の
小さい電子部品に付加される。このため、熱容量が大き
くなり、半田付け時の昇温を防止することができる。ま
た、昇温防止部材が液体又は固体に変化するときに電子
部品から熱エネルギーを奪うため、より効果的に昇温を
防止することができる。
【0011】昇温防止部材は、例えば電子部品の上部に
設けられる。このとき、請求項2にも記載したように、
昇温防止部材の漏洩を防止するための漏洩防止手段を設
けてもよい。例えば昇温防止部材が常温で固体の場合に
は、シール部材などにより被覆してもよい。また、漏洩
防止壁を設けて漏洩を防止するようにしてもよい。
【0012】また、昇温防止部材が常温で液体の場合に
は、請求項3にも記載したように、漏洩防止手段に通気
孔を設けることが好ましい。これにより、昇温防止部材
が気化したときに容易に外部に逃がすことができる。
【0013】また、請求項4に記載のプリント基板は、
前記請求項1乃至請求項3に記載の電子部品のうち少な
くとも1種類の電子部品が実装されたことを特徴として
いる。
【0014】プリント基板に実装される電子部品の熱容
量にばらつきがあるような場合には、請求項1乃至請求
項3に記載したような電子部品、すなわち昇温防止部材
が付加された電子部品を実装することにより、電子部品
の損傷を防止することができ、歩留まりを向上させるこ
とができる。
【0015】なお、昇温防止部材は、電子部品をプリン
ト基板に実装する前に付加してもよいし、プリント基板
に実装した後に付加してもよい。
【0016】プリント基板に実装する前に昇温防止部材
を電子部品に付加する場合には、請求項5にも記載した
ように、半田付けに用いる半田の融点以上で、かつ電子
部品の耐熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華点の何
れかを有する昇温防止部材を熱容量が小さい電子部品に
付加し、前記昇温防止部材が付加された電子部品をプリ
ント基板へ実装し、前記電子部品が実装されたプリント
基板を加熱して半田付けすればよい。
【0017】このように熱容量が小さい電子部品に昇温
防止部材を付加して加熱すると、融点、沸点、昇華点の
何れかに達するまでは電子部品そのものの熱容量に昇温
防止部材の熱容量が加わるので温度上昇が抑制される。
【0018】また、昇温防止部材が融点、沸点、昇華点
の何れかに達した場合には、液化又は気化することによ
り電子部品から熱エネルギーを奪うため、さらに温度上
昇が抑制される。従って、半田付けする際の電子部品の
温度上昇が急激に抑制され、耐熱保証温度を超えること
なく半田付けすることができ、基板内の部品間の温度差
を小さくすることができる。
【0019】このように、電子部品に昇温防止部材を設
けて半田付けするため、電子部品の形状に合わせた冶具
を複数種類用意する必要がなく、様々な形状の電子部品
に対応することができる。
【0020】また、電子部品をプリント基板に実装した
後に昇温防止部材を付加する場合には、請求項6にも記
載したように、電子部品をプリント基板へ実装し、半田
付けに用いる半田の融点以上で、かつ前記電子部品の耐
熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華点の何れかを有
する昇温防止部材を熱容量が小さい電子部品に付加し、
前記電子部品が実装されたプリント基板を加熱して半田
付けすればよい。
【0021】なお、電子部品をプリント基板へ実装して
から昇温防止部材を付加する方法としては、例えば、X
Yロボット等の位置決め装置に取り付けられたディスペ
ンサノズルにより昇温防止部材を付加する方法、XYロ
ボット等の位置決め装置に取り付けられたスプレーノズ
ルにより昇温防止部材を噴霧する方法、XYロボット等
の位置決め装置に取り付けられた吸着ノズルを用いて昇
温防止部材を電子部品に付加する方法、電子部品が実装
された位置に貫通穴を有するスクリーン版を介して昇温
防止部材を噴霧する方法、電子部品が実装された位置に
貫通穴を有するスクリーン版を介して昇温防止部材をス
キージにより刷り込む方法、昇温防止部材が上からカー
テン状に流れている所に電子部品が実装された位置に貫
通穴を有するスクリーン版と共にプリント基板を通過さ
せることで昇温防止部材を供給する方法(カーテンコー
ト法)などを採用することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】[第1実施形態]以下、図面を参
照して本発明の第1実施形態について説明する。
【0023】図1には、本発明を適用した電子部品(例
えばアルミコンデンサ)10が示されている。図1
(A)に示すように、電子部品10の上部には、昇温防
止部材12がシール部材14により被覆された状態で設
けられている。
【0024】このように昇温防止部材12が設けられた
電子部品10は電極16を有しており、半田ペースト1
8が印刷されたプリント基板20に半田付けされる。
【0025】昇温防止部材12は、例えば常温では固体
であり、その融点は、電子部品10を例えばリフローソ
ルダリングによりプリント基板に半田付けする際に用い
る半田ペーストの融点以上で、かつ電子部品10の耐熱
保証温度以下の融点を有する。なお、昇温防止部材12
は、電子部品10のうち一番低い耐熱保証温度以下の融
点を有するものが好ましい。
【0026】このような昇温防止部材12としては、例
えば電子部品10の半田付けに用いる半田ペーストを融
点が216〜220°CであるSn96Ag3.5Cu
0.5とし、電子部品10の耐熱保証温度が240°C
とした場合、以下の組成の半田を採用することができ
る。
【0027】
【表1】
【0028】このような組成の半田は、例えば半田箔、
半田ペースト、糸半田、半田ボールなどの形で供給する
ことができる。
【0029】このような昇温防止部材12は、プリント
基板20へ半田付けする際において、融点に達するまで
は電子部品10そのものの熱容量に昇温防止部材12の
熱容量が加わるので温度上昇を抑制する。
【0030】また、昇温防止部材12が融点に達した場
合には図1(B)に示すように液化して電子部品から融
解熱を奪うため、さらに温度上昇を抑制する。従って、
半田付けする際の電子部品10の温度上昇が急激に抑制
され、耐熱保証温度を超えることなく半田付けすること
ができる。
【0031】このように、電子部品10の上部に昇温防
止部材12を設けてシール部材14により被覆するた
め、電子部品10の形状に合わせた冶具を複数種類用意
する必要がなく、様々な形状の電子部品に対応すること
ができる。
【0032】なお、上記では昇温防止部材12をシール
部材14により完全に被覆しているが、これに限らず、
図2に示すように、昇温防止部材12が液化したときに
外部に漏れるのを防ぐための漏洩防止壁22を設けるよ
うにしてもよい。
【0033】[第2実施形態]以下、図面を参照して本
発明の第2実施形態について説明する。なお、第1実施
形態で説明した電子部品10と同一部分については同一
符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0034】第2実施形態では、昇温防止部材12に所
定温度で気化する材料を用いた場合について説明する。
【0035】図3(A)に示すように、電子部品10の
上部には、漏洩防止壁22が設けられており、その内側
に昇温防止部材12が設けられている。なお、漏洩防止
壁2の上部には、通気口24が設けられている。
【0036】このように昇温防止部材12が設けられた
電子部品10は電極16を有しており、半田ペースト1
8が印刷されたプリント基板20に半田付けされる。
【0037】昇温防止部材12は、例えば常温では液体
であり、その融点は、電子部品10を例えばリフローソ
ルダリングによりプリント基板に半田付けする際に用い
る半田ペーストの融点以上で、かつ電子部品10の耐熱
保証温度以下の気化温度(沸点又は昇華点)を有する。
【0038】このような昇温防止部材12としては、例
えば電子部品10の半田付けに用いる半田ペーストを融
点が216〜220°CであるSn96Ag3.5Cu
0.5とし、電子部品10の耐熱保証温度が240°C
とした場合、以下の材料を採用することができる。
【0039】
【表2】
【0040】このような昇温防止部材12は、プリント
基板20へ半田付けする際において、気化温度、すなわ
ち沸点又は昇華点に達するまでは電子部品10そのもの
の熱容量に昇温防止部材12の熱容量が加わるので温度
上昇を抑制する。
【0041】また、昇温防止部材12が気化温度に達し
た場合には気化して電子部品から気化熱を奪うため、さ
らに温度上昇を抑制する。従って、半田付けする際の電
子部品10の温度上昇が急激に抑制され、耐熱保証温度
を超えることなく半田付けすることができる。
【0042】また、半田付けの際には、図3(B)に示
すように、昇温防止部材12は気化して漏洩防止壁22
に設けられた通気口24から外部へ逃げるため、半田付
けが終了した後には、電子部品10の上部にはほとんど
残らない。従って、プリント基板20を汚すことなく半
田付けすることができる。
【0043】なお、上記では昇温防止部材12を漏洩防
止壁22の中に入れた場合について説明したが、これに
限らず、図4に示すように、昇温防止部材12を電子部
品10の上部に塗布するようにしてもよい。
【0044】[第3実施形態]以下、図面を参照して本
発明の第3実施形態について説明する。第1実施形態で
説明した電子部品10と同一部分については同一符号を
付し、その詳細な説明を省略する。
【0045】第3実施形態では、昇温防止部材12をリ
フロー半田付け時に電子部品10の上部に供給する場合
について説明する。
【0046】例えば、図5(A)に示すように、図示し
ないXYロボット等の位置決め装置に取り付けられたデ
ィスペンサノズル26により、第1実施形態及び第2実
施形態で説明した例えばペースト状又は液状の昇温防止
部材12を電子部品10の上部に供給する。
【0047】また、図5(B)に示すように、図示しな
いXYロボット等の位置決め装置に取り付けられたスプ
レーノズル28により液状の昇温防止部材12を電子部
品10の上部に噴霧するようにしてもよい。
【0048】さらに、図示は省略するが、XYロボット
等の位置決め装置に取り付けられた吸着ノズルを用いて
固体の昇温防止部材12を電子部品10の上部に供給し
てもよい。
【0049】また、電子部品10が実装された位置に貫
通穴を有するスクリーン版を介して液状又はペースト状
の昇温防止部材12を噴霧してもよい。
【0050】また、電子部品10が実装された位置に貫
通穴を有するスクリーン版を介して液状又はペースト状
の昇温防止部材12をスキージにより刷り込んでも良
い。
【0051】また、液状又はペースト状の昇温防止部材
12が上からカーテン状に流れている所に電子部品10
が実装された位置に貫通穴を有するスクリーン版と共に
プリント基板20を通過させることで昇温防止部材12
を供給するようにしてもよい(カーテンコート法)。
【0052】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0053】本実施例では、プリント基板20にSO
P、アルミコンデンサ、QFPを搭載し、従来のように
そのままでリフロー半田付けした場合、第1実施形態で
説明したようにSn95.75Ag3.5Cu0.75
の糸半田をSOPの上部にポリイミドテープで固定して
リフロー半田付けした場合のそれぞれについてピーク温
度を測定した。なお、リフロー半田付けは同一の設備で
行った。
【0054】以下に結果を示す。
【0055】
【表3】
【0056】このように、本発明の場合、従来の場合と
比較してアルミコンデンサ及びQFPの温度が約1°C
上昇し、SOPのピーク温度は本発明を適用しなかった
SOPと比べてピーク温度が約2°C下がった。従っ
て、部品間の温度差は、従来と比較して約3°C低くな
り、本発明の有効性を確認することができた。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半田付けに用いる半田の融点以上で、かつ電子部品の耐
熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華点の何れかを有
する昇温防止部材を熱容量が小さい部品に付加して半田
付けするので、温度上昇を抑制して耐熱保証温度を超え
ることなく半田付けすることができると共に基板内の部
品間の温度差を小さくすることができ、さらに電子部品
の形状に合わせた冶具を複数種類用意する必要がなく、
様々な形状の電子部品に対応することができる、という
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は第1実施形態に係るリフロー前の電
子部品の側面図、(B)は第1実施形態に係るリフロー
中の電子部品の側面図である。
【図2】 第1実施形態に係る電子部品の他の例を示す
側面図である。
【図3】 (A)は第2実施形態に係るリフロー前の電
子部品の側面図、(B)は第2実施形態に係るリフロー
中の電子部品の側面図である。
【図4】 第2実施形態に係る電子部品の他の例を示す
側面図である。
【図5】 (A)、(B)は第3実施形態に係る電子部
品への昇温防止部材の供給方法について説明するための
図である。
【図6】 半田の融点と部品のピーク温度との関係を示
す図である。
【図7】 各部品のピーク温度を示す図である。
【符号の説明】
10 電子部品 12 昇温防止部材 14 シール部材 16 電極 18 半田ペースト 20 プリント基板 22 漏洩防止壁 24 通気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01G 9/00 331 H01L 23/42 // H01L 23/42 B23K 101:42 B23K 101:42 H01G 1/08 A

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半田付けによりプリント基板に実装され
    る電子部品において、 前記半田付けに用いる半田の融点以上で、かつ前記電子
    部品の耐熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華点の何
    れかを有する昇温防止部材が付加された電子部品。
  2. 【請求項2】 前記昇温防止部材の漏洩を防止するため
    の漏洩防止手段が設けられたことを特徴とする請求項1
    記載の電子部品。
  3. 【請求項3】 前記漏洩防止手段に通気孔が設けられた
    ことを特徴とする請求項2記載の電子部品。
  4. 【請求項4】 前記請求項1乃至請求項3に記載の電子
    部品のうち少なくとも1種類の電子部品が実装されたプ
    リント基板。
  5. 【請求項5】 半田付けに用いる半田の融点以上で、か
    つ電子部品の耐熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華
    点の何れかを有する昇温防止部材を熱容量が小さい電子
    部品に付加し、 前記昇温防止部材が付加された電子部品をプリント基板
    へ実装し、 前記電子部品が実装されたプリント基板を加熱して半田
    付けすることを特徴とする半田付け方法。
  6. 【請求項6】 電子部品をプリント基板へ実装し、 半田付けに用いる半田の融点以上で、かつ前記電子部品
    の耐熱保証温度以下の融点、沸点、及び昇華点の何れか
    を有する昇温防止部材を熱容量が小さい電子部品に付加
    し、 前記電子部品が実装されたプリント基板を加熱して半田
    付けすることを特徴とする半田付け方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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