JP2002210552A - 部分はんだ付着金属片の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】小さなはんだ付け部や難はんだ付け材料であっ
ても、確実に所定量のはんだを所定の部分に付着させる
ことができる部分はんだ付着金属片の製造方法を提供す
る。 【解決手段】帯状の難はんだ付け材料１の両面にマスキ
ングテープ２，３を貼付し、はんだ付着の不要部分に沿
ってレーザー光線でマスキングテープ２，３を切断す
る。そしてはんだ付着必要部分のマスキングテープ２，
３を剥離し、はんだ必要部分にはんだ７を付着させ、は
んだ付着不要部分に残っていたマスキングテープ２，３
を剥離してから、はんだ７が枠状となるようにしてプレ
スで打ち抜く。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属片の必要な部
分だけに、はんだを付着させる方法に関する。

【従来の技術】

【０００１】電子部品は、構成部品を組み立てたり電子
部品をプリント基板に実装したりするときにはんだを用
いる。例えば半導体は、構成部品のパッケージと蓋部材
をはんだで接合し、また電子部品はリードをプリント基
板に取り付けるのにはんだで接合している。従って、従
来、電子部品の構成部品やリードは、はんだ付け性に優
れた銅のような材料を用いていたが、銅は機械的強度に
弱いという問題がある。そこで最近の電子部品では、ニ
ッケル、コバール、４２アロイ等という機械的強度に強
い材料を用いている。

【０００２】しかしながらニッケルは、表面にニッケル
の酸化被膜が形成され、コバールや４２アロイは表面に
クロムの酸化被膜が形成されるため、これらを電子部品
の構成部品として使用した場合、非常にはんだ付けが困
難になるという問題がある。従来より、はんだ付け性が
困難な材料（以下、難はんだ付け材料という）には、は
んだ付け部に予めはんだや錫等のはんだ付け性に優れた
材料を付着させておいて、はんだ付けが良好に行なえる
ようにすることがなされていた。

【０００３】また電子部品では、はんだ付け部が非常に
小さかったり、はんだ付け時にはんだを供給することが
困難だったりする場合にも、はんだ付け部に予め必要量
のはんだを付着させておくことがなされていた。この場
合、難はんだ付け材料では、予めはんだ付け部に必要量
のはんだを付着させておくと、はんだ付け性を向上させ
るばかりでなく、別途はんだを供給する必要がないため
生産性に優れたはんだ付けが行なえるという合理的な作
業が行なえるようになる。

【０００４】例えば、小型の半導体の蓋部材は、ニッケ
ルやコバールのような難はんだ付け材料を用いるため、
パッケージと接合する蓋部材の全面にはんだを付着させ
ておくことがなされていた。これは難はんだ付け材料の
はんだ付け性を向上させるとともに、予め必要量のはん
だを付着させておいて、はんだ付け時の作業を容易にす
るものである。蓋部材をパッケージに接合するときに
は、はんだが付着した面をパッケージのはんだ付け部に
合わせてパッケージに搭載し、パッケージと蓋部材をリ
フロー炉のような加熱装置で加熱して、はんだを溶融さ
せることによりはんだ付けを行なうものである。

【０００５】蓋部材の片面全面に必要量のはんだを付着
させる方法としては、クラッド法と溶融法がある。クラ
ッド法とは、長尺の帯状金属材料と長尺のはんだを重ね
合わせてローラーで圧着し、それを所定の大きさに打ち
抜くものである。また溶融法とは、長尺の帯状金属材料
の片面に耐熱性のマスキングテープを貼付し、もう一方
の面にフラックスを塗布してから溶融はんだ中を通過さ
せてはんだを付着させる。その後、マスキングテープを
剥離してプレスにより所定の大きさに打ち抜く。

【０００６】ところでクラッド法や溶融法で片面全面に
はんだを付着させた蓋部材では、はんだ付け部、即ちパ
ッケージと接する部分以外にもはんだが付着しているた
め、パッケージとの接合時に、はんだ付け部以外に付着
していたはんだが溶融して蓋部材の中央に集まり、それ
がパッケージの中に落下して半導体を損傷させたり、蓋
部材の厚さを厚くして、はんだがパッケージ内の素子に
接触したりするという問題を生じさせることがあった。

【０００７】上記問題に鑑み、蓋部材にはパッケージと
はんだ付けする部分だけに枠状にはんだを付着させてお
くことが提案されている。（参照：特開平3-47673、同4
-186659）このように蓋部材に枠状にはんだを付着させ
ておくと、はんだの落下や蓋部材が厚くなるようなこと
はない。

【０００８】蓋部材に枠状にはんだを付着させる方法に
は、ペースト法とプリフォーム法がある。ペースト法
は、蓋部材の大きさと同一大の枠状のはんだを予め所定
の形状に形成された金属片にソルダペーストを所定の部
分だけに塗布し、ソルダペーストが塗布された金属片を
リフロー炉のような加熱装置でソルダペーストを溶融さ
せて所定の部分にはんだを付着させる。

【０００９】プリフォーム法は、蓋部材の大きさと同一
大の枠状のはんだを予め所定の形状に形成された蓋部材
に載置し、該蓋部材を不活性雰囲気または活性雰囲気中
で加熱して枠状はんだを溶融させることにより、蓋部材
に枠状はんだを付着させる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところでペースト法で
蓋部材にソルダペーストを用いて枠状にはんだを付着さ
せるには、メタルマスクやシルクスクリーンを用いて印
刷塗布したり、ディスペンサーを用いて吐出塗布したり
する。メタルマスクでソルダペーストを印刷塗布する場
合、メタルマスクに枠状の孔を穿設しなければならない
が、枠状の孔は中央を塞ぐ不抜け部が必要である。しか
しながら、金属板に不抜け部を形成することは不可能で
あり、枠状の孔に不抜け部を保持するための架橋を施さ
なければならない。しかしながら、架橋が存在すると、
ソルダペーストの印刷塗布時に架橋したところにソルダ
ペーストが塗布されなくなってしまう。従って、メタル
マスクを用いて枠状にソルダペーストを印刷塗布するこ
とは不可能である。

【００１１】シルクスクリーンは、網板に乳剤をコーテ
ィングしたものであるため、枠状に孔を穿設することは
可能である。しかしながら、近時の微小化された半導体
では、例えば蓋部材が３×５（mm）という小さなものが
あり、該蓋部材に枠状に付着させるはんだは枠の巾が
０．５（mm）という細いものである。このように細い形
状にソルダペーストを印刷塗布することは、シルクスク
リーンの孔と蓋部材との位置合わせが難しいばかりでな
く、例え印刷塗布ができたとしてもリフロー時にソルダ
ペーストがダレて不必要な部分にはんだが付着してしま
う。さらにペースト法では、蓋部材が難はんだ付け材料
であると、リフロー時に溶融したはんだが全く付着しな
いという問題もあった。

【００１２】プリフォーム法は、厚さが１０〜３０μｍ
のはんだ箔をプレスで枠状に打ち抜いて枠状に形成した
はんだを用いる。この枠状はんだを蓋部材に載置してか
ら、リフロー炉で加熱して蓋部材に枠状にはんだを付着
させるものである。しかしながら、はんだ箔は非常に柔
かく弱いため、巾が０．５ｍｍの枠状に打ち抜いても、
それを使用するときに曲がったり切れたりする。従っ
て、枠状はんだは取り扱いが困難となるため、実用化さ
れていないのが現状である。またこのプリフォーム法も
蓋部材が難はんだ付け材料であると、はんだが付着しに
くいものである。

【００１３】本発明は、小さなはんだ付け部や難はんだ
付け材料であっても、確実に所定量のはんだを所定の部
分に付着させることができるという部分はんだ付着金属
片の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、近時のレ
ーザー照射装置はレーザー光線を正確に照射でき、しか
も切断が早いこと、また難はんだ付け材料には直接に溶
融はんだを付着させることは困難であるが、はんだ付け
部に予め他の方法ではんだ付け性に優れた材料を付着さ
せておけば溶融はんだが容易に付着すること、等に着目
して本発明を完成させた。

【００１５】本発明の第１発明は、以下の工程から構成
されている。 Ａ：帯状金属材料にマスキングテープを貼付する工程 Ｂ：マスキングテープの上方からはんだの付着が不要と
なる部分に沿って帯状金属材料にレーザー光線を照射
し、マスキングテープだけを切断する工程 Ｃ：帯状金属材料のはんだ付着不要部分に貼付したマス
キングテープを残して、はんだ付着必要部分に貼付され
ていたマスキングテープを剥離する工程 Ｄ：はんだ付着必要部分のマスキングテープが剥離され
た帯状金属材料にはんだを付着させる工程 Ｅ：はんだ付着必要部分にはんだを付着させた帯状金属
材料から、はんだ付着不要部分に貼付されていたマスキ
ングテープを剥離する工程 Ｆ：所定の部分にはんだが存在するようにプレスで帯状
金属材料を打ち抜いて所定の部分にはんだが付着した金
属片を形成する工程 からなることを特徴とする部分はんだ付着金属片の製造
方法。

【００１６】本発明の第２発明は、以下の工程から構成
されている。 ａ：帯状金属材料にマスキングテープを貼付する工程 ｂ：マスキングテープの上方からはんだの付着が不要と
なる部分に沿って帯状金属材料にレーザー光線を照射
し、マスキングテープだけを切断する工程 ｃ：帯状金属材料のはんだ付着不要部分に貼付したマス
キングテープを残して、はんだ付着必要部分に貼付され
ていたマスキングテープを剥離する工程 ｄ：マスキングテープが剥離されたはんだ付着必要部分
にはんだ付け性に優れた金属を電気メッキで付着させる
工程 ｅ：はんだ付着必要部分に電気メッキを施した帯状金属
材料から、はんだ付着不要部分に貼付されていたマスキ
ングテープを剥離する工程 ｆ：電気メッキされた部分に溶融はんだを付着する工程 ｇ：所定の部分にはんだが存在するようにプレスで帯状
金属材料を打ち抜いて所定の部分にはんだが付着した金
属片を形成する工程 からなることを特徴とする部分はんだ付着金属片の製造
方法。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第一発明では、はんだ付
着不要部分に貼付したマスキングテープを残してはんだ
付着必要部分に貼付されたマスキングテープを剥がした
後、はんだを付着させるが、ここで用いるはんだの付着
は溶融はんだ中に浸漬するものである。この溶融はんだ
で付着させたはんだは、実際のはんだ付けに用いるはん
だであり、そのためはんだ付けに必要な量のはんだを付
着させなければならない。半導体のパッケージと蓋部材
とをはんだ付けする場合、はんだの必要量は、約２０μ
ｍ以上である。

【００１８】溶融はんだを直接はんだ必要部分に付着さ
せる場合、帯状金属材料は、はんだが付着しやすい金属
が適している。このとき帯状金属材料にマスキングテー
プを付着させたまま高温となった溶融はんだ中に浸漬す
るため、高温で炭化したり剥離したりしないような耐熱
性のマスキングテープが必要となる。溶融メッキではん
だを付着させる場合、フラックスを用いたりフラックス
を用いないで行なう。フラックスを用いる場合は、はん
だ付着後、フラックス残渣を洗浄しなければならないこ
とがある。しかしながらフラックスを用いない場合は、
フラックス残渣の洗浄が必要なくなる。フラックスを用
いないはんだ付着方法としては、溶融はんだ中に超音波
振動子を設置した超音波はんだ付けが適している。

【００１９】本発明の第二発明は、はんだの付着が必要
な部分のマスキングテープを剥がした後に、はんだ付け
性が良好な材料を電気メッキで付着させておく。はんだ
付け性が良好な金属としては、錫、銀、銅、或いはこれ
らの金属を主成分とする合金であり、特に錫や錫と鉛の
合金であるはんだが適している。その後、該メッキ部に
溶融はんだを付着させる。これは難はんだ材料に対して
適した方法であり、必要部分に電気メッキではんだ付け
性に優れた金属のメッキを施しておくと、その後の溶融
はんだでのはんだの付着が容易になるからである。

【００２０】マスキングテープをレーザー光線で切断す
るときに帯状金属材料に貼付したマスキングテープの上
方からレーザー光線を照射するが、このときレーザー光
線はマスキングテープだけを切断し、帯状金属材料には
全く影響を与えないように出力を調整する。このような
レーザー光線としては、炭酸ガスレーザー光線が適して
いる。

【００２１】本発明は、半導体の蓋部材にはんだを枠状
に付着させるばかりでなく、電子部品用リードにはんだ
を部分的に付着させたり、或いはVCOのような電子部品
の部分はんだ付けを行なったりするものに適応できる。

【００２２】

【実施例】(実施例１)図面に基づいて本発明を説明す
る。図１は半導体用パッケージの蓋部材の片面に枠状に
はんだを付着させる方法であり、比較的はんだが付着し
やすい材料を用いた場合である。

【００２３】A：マスキングテープ貼付工程 帯状金属材料は、はんだが付着しやすい鉄材であり、巾
が５ｍｍ、厚さが０．１ｍｍである。この鉄材１の両面
にマスキングテープ２、３を貼り付ける。このマスキン
グテープは、後工程の溶融はんだへの浸漬時、はんだ付
け温度で劣化しないような耐熱性のある材料のポリイミ
ド（商品名：カプトン）である。 B：マスキングテープ切断工程 はんだ付着不要部分、即ち蓋部材をパッケージに接合す
る部分以外の部分に沿って片面のマスキングテープ２の
上方から炭酸ガスレーザー照射装置４でレーザー光線５
を照射し、マスキングテープ２に蓋部材よりも小さい矩
形（２ｍｍ×４ｍｍ）の切れ目６…を入れてマスキング
テープだけを切断する。 C：はんだ付着部分のマスキングテープ剥離工程 マスキングテープ２のはんだ付着不要部分を切断した
後、はんだ付着不要部分以外のマスキングテープ２１を
剥離する。すると、はんだ付着不要部分だけにマスキン
グテープ２２、３が残るようになる。 D：はんだ付着工程 はんだ付着不要部分にマスキングテープ２２、３が残っ
た長尺の鉄材１に図示しないフラックス塗布装置で鉄部
にフラックスを塗布した後、やはり図示しない溶融はん
だ中に該鉄材を浸漬して鉄部にはんだ７を付着させる。
このときの溶融はんだはPb-63Snであり、溶融はんだの
温度は２３０℃である。溶融はんだへの浸漬により鉄部
に２０〜３５μｍのはんだを付着させる。 E：はんだ不要部分のマスキングテープ剥離工程 鉄部にはんだを付着させた後、はんだ不要個所に貼付さ
れていたマスキングテープ２２、３を剥離する。 F：打ち抜き工程 所定の蓋部材と同一形状のプレス（一点鎖線）８で、は
んだが同一巾で枠状に残るようにして鉄材１を打ち抜
く。このようにしてプレスで打ち抜くと、矩形の鉄材１
の片面周囲にはんだ７が枠状に付着した蓋部材９が得ら
れる。蓋部材は３ｍｍ×５ｍｍであり、枠上に付着した
はんだの巾は０．５ｍｍである。

【００２４】(実施例２)次に図２に基づいて難はんだ付
け材料のコバールを用いた蓋部材の製造方法について説
明する。

【００２５】ａ：マスキングテープ貼付工程 帯状金属材料はコバール材１０であり、巾が５ｍｍ、厚
さが０．１ｍｍである。このコバール板材の両面にマス
キングテープ２、３を貼り付ける。このマスキングテー
プは、後工程の電気メッキを行なうときにメッキ用電解
液が浸透しないような耐水性のある樹脂材料（商品名：
ヒタレックスKタイプ）である。 ｂ：マスキングテープ切断工程 はんだ付着不要部分、即ち蓋部材をパッケージに接合す
る部分以外の部分に沿って片面のマスキングテープ２の
上方から炭酸ガスレーザー照射装置４でレーザー光線５
を照射し、マスキングテープ２に蓋部材よりも小さい矩
形（２ｍｍ×４ｍｍ）の切れ目６…を入れてマスキング
テープだけを切断する。 ｃ：はんだ付着部分のマスキングテープ剥離工程 マスキングテープ２のはんだ付着不要部分を切断した
後、はんだ付着不要部分以外のマスキングテープ２１を
剥離する。すると、はんだ付着不要部分だけにマスキン
グテープ２２、３が残るようになる。 ｄ：電気メッキ工程 はんだ付着不要部分にマスキングテープ２２、３が貼付
された長尺のコバール材１０を図示しない電気メッキ装
置に浸漬してコバール部に電気メッキではんだ１１を付
着させる。このときの電気メッキによるはんだはPb-90S
nであり、メッキ厚は約２μｍである。 ｅ：はんだ不要部分のマスキングテープ剥離工程 コバール部に電気メッキではんだを付着させた後、はん
だ不要個所に貼付されていたマスキングテープ２２、３
を剥離する。 ｆ：はんだ付着工程 全てのマスキングテープを剥離した後、図示しないはん
だ槽で電気メッキ部にはんだ７を付着させる。ここで用
いるはんだ槽には超音波振動子が設置されており、超音
波振動をコバール材に当てることにより、電気メッキは
んだに付着していた酸化物や汚れ等を除去し、電気メッ
キはんだに溶融はんだを付着させる。このとき電気メッ
キが施されていないコバール部は表面にコバールの酸化
物が強固に付着しており、該酸化物は超音波振動ぐらい
では除去できないため、コバール部にははんだが付着し
ない。このときの溶融はんだはPb-8Bi-4Sn-1In-1Agであ
り、溶融はんだの温度は３２０℃である。溶融はんだへ
の浸漬によりコバール部には２０〜３５μｍのはんだが
付着した。 ｇ：打ち抜き工程 所定の蓋部材と同一形状のプレス（一点鎖線）８で、は
んだが同一巾で枠状に残るようにしてコバール材１０を
打ち抜く。このようにしてプレスで打ち抜くと、矩形の
コバール材の片面周囲にはんだ７を枠状に付着させた蓋
部材９が得られる。蓋部材は３ｍｍ×５ｍｍであり、枠
状に付着したはんだの巾は０．５ｍｍである。

【００２６】上記実施例１で得られた蓋部材を、はんだ
付着面とパッケージのはんだ付け部とを合わせるように
してパッケージ上に載置し、２３０℃の還元雰囲気中で
加熱した。また実施例２で得られた蓋部材を同様にパッ
ケージ上に載置し、３４０℃の還元雰囲気中で加熱し
た。その結果、両方の蓋部材とも蓋部材の中央部の厚さ
が厚くなったり、はんだが垂れ下がったりすることが全
くなかった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば電
子部品のはんだ付け部の必要部分だけにはんだを正確
に、しかも確実に付着させることができるため、本発明
で製造した部分はんだ付着金属片は電子部品として信頼
性を高めることができるという従来にない優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１発明の工程を説明する図。

【図２】本発明の第２発明の工程を説明する図。

【符号の説明】

１ 鉄材の帯状金属材料 マスキングテープ ４ レーザー照射装置 ５ レーザー光線 ６ 切れ目 ７ はんだ ８ プレス ９ 蓋部材

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年１月１５日（２００１．１．１
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ａ：帯状金属材料にマスキングテープを貼
   付する工程 Ｂ：マスキングテープの上方からはんだの付着が不要と
   なる部分に沿って帯状金属材料にレーザー光線を照射
   し、マスキングテープだけを切断する工程 Ｃ：帯状金属材料のはんだ付着不要部分に貼付したマス
   キングテープを残して、はんだ付着必要部分に貼付され
   ていたマスキングテープを剥離する工程 Ｄ：はんだ付着必要部分のマスキングテープが剥離され
   た帯状金属材料にはんだを付着させる工程 Ｅ：はんだ付着必要部分にはんだを付着させた帯状金属
   材料から、はんだ付着不要部分に貼付されていたマスキ
   ングテープを剥離する工程 Ｆ：所定の部分にはんだが存在するようにプレスで帯状
   金属材料を打ち抜いて所定の部分にはんだが付着した金
   属片を形成する工程 からなることを特徴とする部分はんだ付着金属片の製造
   方法。
2. 【請求項２】前記はんだの付着は、溶融はんだ中への浸
   漬であることを特徴とする請求項１記載の部分はんだ付
   着金属片の製造方法。
3. 【請求項３】ａ：帯状金属材料にマスキングテープを貼
   付する工程 ｂ：マスキングテープの上方からはんだの付着が不要と
   なる部分に沿って帯状金属材料にレーザー光線を照射
   し、マスキングテープだけを切断する工程 ｃ：帯状金属材料のはんだ付着不要部分に貼付したマス
   キングテープを残して、はんだ付着必要部分に貼付され
   ていたマスキングテープを剥離する工程 ｄ：マスキングテープが剥離されたはんだ付着必要部分
   にはんだ付け性に優れた金属を電気メッキで付着させる
   工程 ｅ：はんだ付着必要部分に電気メッキを施した帯状金属
   材料から、はんだ付着不要部分に貼付されていたマスキ
   ングテープを剥離する工程 ｆ：電気メッキされた部分に溶融はんだを付着させる工
   程 ｇ：所定の部分にはんだが存在するようにプレスで帯状
   金属材料を打ち抜いて所定の部分にはんだが付着した金
   属片を形成する工程 からなることを特徴とする部分はんだ付着金属片の製造
   方法。
4. 【請求項４】前記電気メッキで付着させる金属は、錫、
   銀、銅、或いはこれらの金属を主成分とする合金である
   ことを特徴とする請求項３記載の部分はんだ付着金属片
   の製造方法。
5. 【請求項５】前記溶融はんだの付着は、超音波を付加し
   た溶融はんだ中で行なうことを特徴とする請求項３記載
   の部分はんだメッキ金属片の製造方法。
6. 【請求項６】前記溶融はんだの付着は、フラックスを塗
   布した後、溶融はんだに浸漬することを特徴とする請求
   項３記載の部分はんだ付着金属片の製造方法。