JP2005166903A - 電子回路パッケージの実装方法及び電子回路基板 - Google Patents

Abstract

【目的】 両面リフロー時の部品落下を防止すると共に、不良部品の交換が容易なことを課題とする。
【構成】 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板１０への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージ２０であって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリード２２ａ，２２ｂを備えるもの、の該ダミーリード２２ａ，２２ｂの下部を耐熱性の接着剤３２ａ，３２ｂにより前記リフロー面に接着・固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子回路パッケージの実装方法及び電子回路基板に関し、更に詳しくは、両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法及び電子回路基板に関する。

近年、回路実装の高密度化が進むにつれ、基板や部品コストは年々高価になってきており、このような高価なプリント回路板では部品不良の発生時に当該部品の修理作業が可能なことが必須条件となってきている。

このような状況の下、従来は、両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、２回目のリフロー時における部品落下を有効に防止する技術が知られている。例えば、プリント板の第１面に溶融はんだの表面張力のみによって自重を保持可能な電子回路パッケージをはんだ付けすると共に、反転した第２面には任意部品を実装してリフローはんだ付けすることで部品落下を防止するものが知られている（特許文献１）。

また従来は、大型表面実装部品２，７の底面に位置するプリント基板１に孔３を設け、該孔３に熱硬化性接着剤を注入すると共に、リフロー加熱工程の温度カーブ特性を利用し、ハンダの溶融温度になる前に、大型表面実装部品２，７とプリント基板１を結合固定することで、大型表面実装部品２，７の落下を防止するものが知られている（特許文献２）。

また従来は、１回目のリフローで実装した電子回路パッケージ（樹脂モールドパッケージ）の四隅に熱硬化性接着剤４を塗布すると共に、２回目（背面）のリフローのプリヒート段階で接着材４を硬化させることにより、電子回路パッケージの落下を防止するものが知られている（特許文献３）。
特開昭５９−１６１０９２号公報 特開平８−７８８３７号公報（要約，図） 特開平７−３８２５１号公報（要約，図）

しかし、上記溶融はんだの表面張力を利用する方法（特許文献１）では、大型ＬＳＩ(重量部品)の落下を防止できない。

また、上記プリント基板に設けた孔に接着剤を注入する方法（特許文献２）では、当該部品が故障した場合に、容易には交換できない。即ち、通常、接着材は部品ボデーの底面にまで流れ込んでいるため、接着材を除去することが難しく、故障部品を無理に外すと、基板パターンの剥離などの破損を起こし、プリント回路板をスクラップ化してしまうことが少なくなかった。また、実装部品の底面に孔を開ける方法は、部品底面に接続端子を有するようなＢＧＡ（Ball Grid Array）型部品には適用できない。

また、上記リフローした電子回路パッケージの四隅に熱硬化性接着剤を直接塗布する方
法（特許文献３）では、上記同様にして故障部品の交換が容易では無い。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、両面リフロー時の部品落下を防止すると共に、不良部品の交換が容易な電子回路パッケージの実装方法及び電子回路基を提供することにある。

上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の電子回路パッケージの実装方法は、両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板１０への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージ２０であって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリード２２ａ，２２ｂを備えるもの、の該ダミーリード２２ａ，２２ｂの下部を耐熱性の接着剤３２ａ，３２ｂにより前記リフロー面に接着・固定するものである。

本発明（１）によれば、１回目のリフロー後、電子回路パッケージ２０のダミーリード２２ａ，２２ｂを基板に接着することで、２回目のリフロー時における部品落下を有効に防止できる。また、実装後の電子回路パッケージが不良となった場合には、ニッパー等の切断具によってダミーリードを容易に切断できると共に、その後は、はんだを溶融して除去するだけの通常の方法によって不良部品を交換できる。

なお、本発明（１）はダミーリードを設け易いＱＦＰ型やＤＩＰ型の電子回路パッケージに適用して好適である。

また本発明（２）の電子回路パッケージの実装方法は、両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部とこれらに対応する基板表面とに熱硬化性の接着材を塗布して後、該接着材を第２回目のリフローはんだ付けのプリヒート段階で熱硬化させるものである。

本発明（２）によれば、上記本発明（１）の作用・効果に加え、２回目のリフロー時のプリヒート熱を有効に利用できるため、接着・固定の部品実装工程を簡略化できる。

本発明（３）の電子回路基板は、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部を耐熱性の接着剤により前記リフロー面に接着・固定したものである。

また上記の課題は例えば図４の構成により解決される。即ち、本発明（４）の電子回路パッケージの実装方法は、両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板１０への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージ４０の少なくとも対角の２箇所の上面に、パッケージ保持部材５２ａ，５２ｂの少なくとも逆Ｌ字状の頭部を当接させると共に、その下部を耐熱性の接着剤３２ａ，３２ｂで前記リフロー面に接着・固定するものである。

本発明（４）によれば、１回目のリフロー後、電子回路パッケージ４０の少なくとも対角の２箇所の上面に、パッケージ保持部材５２ａ，５２ｂの少なくとも逆Ｌ字状の頭部を当接させると共に、その下部を耐熱性の接着剤３２ａ，３２ｂで前記リフロー面に接着・固定することにより、２回目のリフロー時における部品落下を有効に防止できる。また、実装後の電子回路パッケージが不良となった場合には、ニッパー等の切断具パッケージ保
持部材５２ａ，５２ｂを容易に切断できると共に、その後は、はんだを溶融して除去するだけの通常の方法によって不良部品を交換できる。

なお、本発明（４）はダミーリードを設け難いＢＧＡ型の電子回路パッケージに適用して好適である。また、電子回路パッケージ４０のそのものに、上記ダミーリードを設けるような別段の加工を施す必要が無いため、市販の電子回路パッケージ４０を使用できる。

また本発明（５）の電子回路パッケージの実装方法は、両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所に、パッケージ保持部材５２’のコの字状の頭部を嵌合させると共に、その下部とこれに対応する基板表面とに熱硬化性の接着材を塗布して後、該接着材を第２回目のリフローはんだ付けのプリヒートの段階で熱硬化させるものである。

本発明（５）によれば、上記本発明（４）の作用・効果に加え、２回目のリフロー時のプリヒート熱を有効に利用できるため、接着・固定の部品実装工程を簡略化できる。またパッケージ保持部材５２’はコの字状の頭部を有するので、接着前にも、電子回路パッケージに容易に取り付け、その状態を保持できる。

以上述べた如く本発明によれば、両面リフロー時の部品落下を有効に防止できると共に、その後に電子回路部品が故障しても、高価な電子回路部品を容易に交換できるため、
装置運用・保守のコストダウン化に寄与するところが極めて大きい。

以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図１〜図３は第１の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（１）〜（３）で、落下防止が必要なＱＦＰ（Quad Flat Package）型やＤＩＰ（Dual Inline Package）型の電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所にダミーリードを設けると共に、該当リードを接着材で基板に接着・固定し、２回目のリフロー時に電子回路パッケージの落下を防止する場合を示している。

図１に電子回路パッケージを実装した状態の回路基板の斜視図を示す。図において、１０は両面実装用のプリント基板、１１は配線用の導体パターン、１２ａ，１２ｂはダミーリド接着用のランド、２０はＱＦＰ型やＤＩＰ型のＬＳＩチップからなる電子回路パッケージ、２１は信号や電源用のリード、２２ａ，２２ｂは電子回路パッケージ２０の少なくとも対角の２箇所に設けたダミーリード、３１ははんだ、３２ａ，３２ｂは耐熱性の接着材である。なお、ランド１２ａ，１２ｂは設けなくても良い。

落下防止が必要な電子回路パッケージ２０の少なくとも対角の２箇所にダミーリード２２ａ，２２ｂを設ける。ダミーリード２２は、予め全ての電子回路パッケージに実装されていても良いが、落下防止の必要な電子回路パッケージのみに後付けしても良い。

図２に第１の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を示す。図２（ａ）では、基板１０のＡ面にはんだペースト３１を印刷し、その上に電子回路パッケージ２０Ａを搭載する。ダミーリード２２ａ，２２ｂとランド１２ａ，１２ｂの間にははんだペースト３１を印刷しない。図２（ｂ）では例えば赤外線加熱法により電子回路パッケージ２０Ａのリフローはんだ付けを行う。その後、ダミーリード２２ａ，２２ｂの下部を耐熱性の接着材３２ａ，３２ｂで基板１０のランド１２ａ，１２ｂに接着・固定し、基板１０を例えば矢印ｃ方向に裏返す。

図２（ｃ）では、基板１０のＢ面にはんだペースト３１を印刷し、その上に電子回路パッケージ２０Ｂを搭載する。ダミーリード２２ａ，２２ｂとランド１２ａ，１２ｂの間にははんだペースト３１を印刷しない。図２（ｄ）では赤外線加熱法により電子回路パッケージ２０Ｂのリフローはんだ付けを行う。このとき、裏面側の電子回路パッケージ２０Ａのはんだも一斉に溶融するが、電子回路パッケージ２０Ａのダミーリード２２ａ，２２ｂは既に耐熱性の接着材３２ａ，３２ｂでランド１２ａ，１２ｂに接着・固定されているため、２回目のリフローでも部品落下を有効に防止できる。

なお、上記電子回路パッケージ２０Ａのダミーリード２２ａ，２２ｂを耐熱性の接着材で接着・固定する代わりに、熱硬化性の接着材を塗布しても良い。この場合は、２回目のリフロー時におけるプリヒート段階で熱硬化性の接着材が硬化することにより、部品落下を有効に防止できる。

図３に故障した電子回路パッケージを交換する場合を示す。ダミーリードを接着・固定した電子回路パッケージ２０に不具合が発生して部品交換作業を行う場合には、まずニッパー等によりダミーリード２２ａ，２２ｂの部分を切断する。これにより、電子回路パッケージ２０の接着材による固定は解除されるため、以降は、従来より行われている通常の方法で部品を交換できる。即ち、例えば故障部品２０のはんだを溶かして吸引・除去し、該故障部品２０を取り外す。次に、新たな電子回路パッケージをはんだ付けにより実装する。

なお、必要なら、ダミーリード２２ａ，２２ｂの断片をペンチ等でつかみ、基板表面より引き剥がす。こうしても、基板表面には導体パターン１１が形成されていないため、回路パターンの破損を起こす恐れはない。また、上記ダミーリード２２ａ，２２ｂをランド１２ａ，１２ｂに接着したが、これに限らない。ランド１２ａ，１２ｂを設けずに、ダミーリード２２ａ，２２ｂを基板表面に直接接着しても良い。

図４〜図６は第２の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（１）〜（３）で、落下防止が必要なＢＧＡ（Ball Grid Array）型電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所の上面にパッケージ保持部材の頭部を当接させてその下部を接着材で基板に接着・固定することにより、２回目のリフロー時に電子回路パッケージの落下を防止する場合を示している。

図４に電子回路パッケージを実装した状態の回路基板の斜視図を示す。図において、４０はＢＧＡ型のＬＳＩチップからなる電子回路パッケージ、４１は信号や電源用の背面のボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、５２ａ，５２ｂは、それぞれの頭部を、電子回路パッケージ４０の少なくとも対角の２箇所の上面に当接させることで電子回路パッケージ４０を基板に保持可能な、逆Ｌ字状のパッケージ保持部材である。

一例のパッケージ保持部材５２は、その板厚がＢＧＡ底面と基板１０との隙間（約０．５ｍｍ）より薄い厚さ(０．２〜０．３ｍｍ)を有し、ステンレス材や熱硬化性プラスチック等のリフロー温度（２５０°Ｃ程度）に十分に耐える材料で構成されている。

なお、図４の挿入図（ａ）に示す如く、パッケージ保持部材５２’の頭部をコの字状のバネ部材にすることで、この部分により電子回路パッケージ４０の側面を挟み込むことが可能である。この場合のパッケージ保持部材５２’は、接着材なしでも電子回路パッケージ４０に取り付けられるため、その下部に熱硬化性の接着材を塗布して２回目のリフロー時に接着・固定する場合に適している。

但し、１回目のリフロー後にパッケージ保持部材５２を接着・固定してしまう場合には、頭部が逆Ｌ字状のものが構造簡単であると共に、部品落下を防止する機能面からもこれで十分である。

図５に第２の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を示す。図５（ａ）では、基板１０のＡ面にはんだペースト３１を印刷し、その上に電子回路パッケージ４０Ａを搭載する。図５（ｂ）では例えば赤外線加熱法により電子回路パッケージ４０Ａのリフローはんだ付けを行う。その後、電子回路パッケージ４０Ａの少なくとも対角の２箇所にパッケージ保持部材５２ａ，５２ｂの頭部を搭載し、その下部を耐熱性の接着材３２ａ，３２ｂで基板１０のＡ面に接着・固定し、基板１０を例えば矢印ｃ方向に裏返す。

図５（ｃ）では、基板１０のＢ面にはんだペースト３１を印刷し、その上に電子回路パッケージ４０Ｂを搭載する。図５（ｄ）では赤外線加熱法により電子回路パッケージ４０Ｂのリフローはんだ付けを行う。このとき、裏面側にある電子回路パッケージ４０Ａのはんだも一斉に溶融するが、電子回路パッケージ４０Ａに取り付けたパッケージ保持部材５２ａ，５２ｂは既に耐熱性の接着材３２ａ，３２ｂで基板１０のＡ面に接着・固定されているため、２回目のリフローでも電子回路パッケージ４０Ａの落下を有効に防止できる。

なお、上記電子回路パッケージ４０Ａの２箇所に上面に当接させたパッケージ保持部材５２ａ，５２ｂを耐熱性の接着材で接着・固定する代わりに、熱硬化性の接着材を塗布しても良い。この場合は、電子回路パッケージ４０Ａの２箇所に頭部がコの字のパッケージ保持部材５２’を嵌め込んでその下部に熱硬化性の接着材を塗布すると共に、２回目のリフローにおけるプリヒート段階で熱硬化性の接着材が硬化することにより、電子回路パッケージ４０Ａの落下を有効に防止できる。

図６に故障した電子回路パッケージ４０を交換する場合を示す。接着・固定された電子回路パッケージ４０に不具合が発生して部品交換作業を行う場合には、ニッパー等によりパッケージ保持部材５２ａ，５２ｂ（又は５２ａ’，５２ｂ’）の支柱部分を切断する。これにより、電子回路パッケージ４０の接着材による固定は解除されるため、以降は、従来より行われている通常の方法によって故障部品の交換作業を行える。即ち、故障部品のはんだを溶かして該故障部品を取り外し、新たな電子回路パッケージ４０をはんだ付けにより実装する。

なお、必要なら、パッケージ保持部材５２ａ，５２ｂの断片をペンチ等でつかみ、基板表面より引き剥がす。こうしても、パッケージ保持部材５２ａ，５２ｂの部分には導体パターン１１が形成されていないため、回路パターンの破損を起こす恐れはない。また、上記パッケージ保持部材５２ａ，５２ｂを基板表面に直接に接着したが、予め基板表面にランド１２を設けておいても良い。以上のことはパッケージ保持部材５２’を使用する場合も同様である。

また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。

（付記１） 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部を耐熱性の接着剤により前記リフロー面に接着・固定することを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。

（付記２） 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部とこれらに対応する基板表面とに熱硬化性の接着材を塗布して後、該接着材を第２回目のリフローはんだ付けのプリヒート段階で熱硬化させることを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。

（付記３） 電子回路パッケージはＱＦＰ型又はＤＩＰ型の電子回路パッケージであることを特徴とする付記１又は２記載の電子回路パッケージの実装方法。

（付記４） 第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部を耐熱性の接着剤により前記リフロー面に接着・固定したことを特徴とする電子回路基板。

（付記５） 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所の上面に、パッケージ保持部材の少なくとも逆Ｌ字状の頭部を当接させると共に、その下部を耐熱性の接着剤で前記リフロー面に接着・固定することを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。

（付記６） 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所に、パッケージ保持部材のコの字状の頭部を嵌合させると共に、その下部とこれらに対応する基板表面とに熱硬化性の接着材を塗布して後、該接着材を第２回目のリフローはんだ付けのプリヒートの段階で熱硬化させることを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。

（付記７） 電子回路パッケージはＢＧＡ型の電子回路パッケージであることを特徴とする付記５又は６記載の電子回路パッケージの実装方法。

第１の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（１）である。 第１の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（２）である。 第１の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（３）である。 第２の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（１）である。 第２の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（２）である。 第２の実施の形態による電子回路パッケージの実装方法を説明する図（３）である。

符号の説明

１０ プリント基板
１１ 導体パターン
１２ ランド
２０ 電子回路パッケージ（ＬＳＩチップ）
２１ リード
２２ ダミーリード
３１ はんだ
３２ 接着材
４０ 電子回路パッケージ（ＬＳＩチップ）
４１ ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）
５２ パッケージ保持部材

Claims (5)

1. 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部を耐熱性の接着剤により前記リフロー面に接着・固定することを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。
2. 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部とこれらに対応する基板表面とに熱硬化性の接着材を塗布して後、該接着材を第２回目のリフローはんだ付けのプリヒート段階で熱硬化させることを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。
3. 第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージであって、少なくとも対角の２箇所に回路機能を有しないダミーリードを備えるもの、の該ダミーリードの下部を耐熱性の接着剤により前記リフロー面に接着・固定したことを特徴とする電子回路基板。
4. 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所の上面に、パッケージ保持部材の少なくとも逆Ｌ字状の頭部を当接させると共に、その下部を耐熱性の接着剤で前記リフロー面に接着・固定することを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。
5. 両面リフローによりはんだ付けを行うプリント基板への電子回路パッケージの実装方法において、第１回目のリフロー面にリフローはんだ付けされた電子回路パッケージの少なくとも対角の２箇所に、パッケージ保持部材のコの字状の頭部を嵌合させると共に、その下部とこれに対応する基板表面とに熱硬化性の接着材を塗布して後、該接着材を第２回目のリフローはんだ付けのプリヒートの段階で熱硬化させることを特徴とする電子回路パッケージの実装方法。

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