JP2007227663A - 半田付け実装構造の製造方法および製造装置 - Google Patents

半田付け実装構造の製造方法および製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく配線基板上に実装された、半田付け実装構造を製造する。
【解決手段】
本発明では、カメラモジュール構造100の製造において、熱風ノズル4から熱風を吹付けて半田接合部3の半田を溶融させながら、熱風ノズル4の配置位置よりもカメラモジュール2側から、吸引ノズル5によってカメラモジュール2側に対流する熱風を吸引する。
【選択図】図1

Description

本発明は、特に、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく配線基板上に実装された、半田付け実装構造の製造方法および製造装置に関するものである。
プリント基板上に、集積回路(IC),抵抗,コンデンサ等の電子部品を半田付けにより実装する方式として、リフロー装置や半田フロー槽を用いた半田付けが行われてきた。特に、リフロー装置は、最近頻繁に用いられている。
リフロー装置は、プリント基板に電子部品を実装した状態でこのリフロー炉内に投入し、半田付けを行う(例えば特許文献1)。このため、リフロー装置は、複雑な形状のプリント基板の半田付けなどに、柔軟に対応できる点で有用である。
一方、別の半田付け方式として、半田付け部分(半田接合部)のみを局所的に加熱する、スポット方式の半田付けも提案されている(例えば特許文献2)。この方式の半田付けでは、熱風により、半田付け部分が加熱される。
また、特許文献3には、電子回路(電子部品)の過熱を防止するための、半田付け方式が開示されている。図21は、特許文献3において、半田付け方式を行う装置を示す図である。この方式では、半田付け部103からみた電子回路102の反対側から、半田付け後の熱風が吸引される。熱風ノズル104から吹付けられた熱風が、吸引ノズル105で吸引される。
これらの半田付け方式を用いる大きなメリットは、セルフアライメントにある。セルフアライメントとは、プリント基板と電子部品との位置合わせを、半田溶融時の表面張力と粘度とを利用する技術である。セルフアライメントは、電子部品を面実装する半田技術において、よく利用される。
特開2004−235381号公報(2004年8月19日公開) 特開2005−79124号公報(2005年3月24日公開) 特開平6−151032号公報(1994年5月31日公開)
しかしながら、従来の方法では、熱に弱い(耐熱性の低い)電子部品を実装するには不適である。
具体的には、リフロー装置を用いた半田付けでは、電子部品が、リフロー炉内に投入される。つまり、電子部品も、加熱されることになる。このため、リフロー装置を用いた半田付けは、熱に弱い電子部品(例えば、カメラモジュールなど)の実装には不適である。
また、スポット方式の半田付けでは、半田付け部分に、スポット的に熱風を与えているものの、熱風が半田付け部分以外にも漏れてしまう。このため、プリント基板に実装される電子部品も、その熱風で加熱されてしまう。このため、リフロー装置と同様に、熱に弱い電子部品の実装には不適である。
また、図21の構成では、電子回路102の反対側(つまり半田付け部103の外側)から、吸引ノズル105によって、熱風が吸引される。しかも、この構成では、半田付け部103に対して垂直に、熱風ノズル104から熱風が吹付けられる。このため、熱風を吸引しても、電子回路102側への熱風の漏洩を避けることはできない。その結果、漏洩した熱風によって、電子回路102が、加熱されてしまう。従って、この構成も、熱に弱い電子部品の実装には不適である。
特許文献3には、半田付け部103に冷風を吹付ける構成も開示されている。図22は、その構成を示す図である。この構成では、電子回路102側に、冷却ノズル106が設けられている。そして、この構成では、熱風ノズル104からの半田付け部103への熱風の吹付けと同時に、吸引ノズル105による熱風の吸引、および、半田付け部103への冷風の吹付けが行われる。
前述のように、図21の構成では、電子回路102への熱風の漏洩を避けることはできない。このため、特許文献3の構成において、そのような熱風の漏洩を防ぐには、図22のような、熱風ノズル104および吸引ノズル105に加え、冷却ノズル106を備えた構成をとらざるを得ない。
しかしながら、この構成では、冷却ノズル106を、半田付け部103と電子回路103との間に配置しなければならない。このため、電子回路102と半田付け部103とが近接している場合などは、電子回路102と冷却ノズル106とが衝突してしまう。つまり、電子回路102の実装位置やサイズによって、冷却ノズル106を配置することができなくなってしまう。このように、3つのノズルを使用するには、電子回路102の実装位置やサイズによる制約が非常に大きい。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく配線基板上に半田実装された、半田付け実装構造の製造方法および製造装置を提供することにある。
本発明の半田付け実装構造の製造方法は、上記の課題を解決するために、配線基板上に半田接合部を介して電子部品を実装する半田実装工程を有する半田付け実装構造の製造方法であって、半田実装工程では、熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風の吹付け位置よりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風を吸引することを特徴としている。
上記の方法によれば、熱風の吹付けよりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風を吸引する。このため、熱風の吹付けによって、電子部品側に熱風が漏洩したとしても、その熱風を確実に吸引できる。これにより、熱風によって、電子部品が過熱されるのを防ぐことができる。従って、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく、基板上に電子部品を実装することができる。
半田接合部を介して配線基板上に電子部品を実装する半田実装工程を有する半田付け実装構造の製造方法であって、半田実装工程では、熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風の吹付け位置よりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風を、電子部品周辺の雰囲気とともに吸引することを特徴としている。
上記の方法によれば、熱風の吹付けよりも電子部品側から、熱風を吸引するため、電子部品側に熱風が漏洩したとしても、その熱風を確実に吸引できる。これにより、熱風によって、電子部品が過熱されるのを防ぐことができる。従って、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく、基板上に電子部品を実装することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法は、半田実装工程では、半田接合部に対し、電子部品とは反対側から斜め方向に熱風を吹付けることが好ましい。
上記の方法によれば、半田接合部には、電子部品とは反対側から、斜め方向に熱風を吹付けられる。このため、電子部品によって、半田接合部への熱風の吹付けが妨げられるのを防ぐことができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法では、半田実装工程は、半田接合部の半田を、溶融温度未満に加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程を行った半田を、溶融温度以上に加熱する本加熱工程とを有することが好ましい。
上記の方法によれば、予備加熱工程によって半田接合部が溶融温度未満に加熱された後、本加熱工程によって半田接合部の半田が溶融する。これにより、予備加熱工程により、半田接合部の温度分布を予め均一にした後、本加熱工程により、半田を溶融させることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法では、本加熱工程にて半田の溶融温度以上に加熱された半田を冷却する冷却工程を有することが好ましい。
上記の各方法によれば、冷却工程にて、本加熱工程後の半田を冷却するため、溶融後の半田の粒化を防止し、確実に半田付けすることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法は、冷却工程では、熱風の吹付けを停止することが好ましい。
上記の方法によれば、冷却工程では、熱風の吹付けを停止するため、溶融した半田を半田付け実装構造の周辺の雰囲気(外気)によって、冷却することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法は、冷却工程では、本加熱後の半田接合部に対し、冷風を吹付けることが好ましい。
上記の方法によれば、冷却工程では、熱風の吹付けを停止し、その代わりに半田接合部に冷風を吹付けるため、その冷風によって、あるいは、冷風と半田付け実装構造の周辺の雰囲気(外気)とによって、溶融後の半田を急冷できる。これにより、半田実装工程を短時間化することができる。従って、生産効率を高めることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法は、予備加熱工程および本加熱工程,本加熱工程および冷却工程,または、予備加熱工程,本加熱工程および冷却工程を、連続的に行うことが好ましい。
上記の方法によれば、予備加熱工程,本加熱工程,および冷却工程の逐次処理が可能となる。これにより、複数の半田付け実装構造を連続的に製造できるため、製造効率を高めることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法は、全ての半田接合部の半田を、同時に溶融させることが好ましい。
上記の方法によれば、全ての半田が同時に溶融するため、溶融半田によるセルフアライメント効果により、配線基板上に、電子部品を高精度に位置合わせして実装することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造方法では、上記熱風が、第1の不活性ガスを加熱したものであってもよい。また、本発明の半田付け実装構造の製造方法は、半田実装工程を、第2の不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。これにより、半田が熱風により酸化されるのを防止することができる。第1および第2の不活性ガスとしては、入手の容易性,安全性およびコスト面から、窒素であることが好ましい。
本発明の半田付け実装構造の製造方法では、半田接合部は、鉛フリー半田からなるものであってもよい。
上記の方法では、半田接合部に、鉛が含まれないため、環境に配慮した製造方法とすることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置は、上記の課題を解決するために、配線基板上に半田接合部を介して電子部品が実装された半田付け実装構造の製造装置であって、半田接合部に熱風を吹付ける熱風ノズルと、上記熱風の少なくとも一部を吸引する吸引ノズルとを備え、熱風ノズルから熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風ノズルの配置位置よりも電子部品側から、吸引ノズルによって電子部品方向に対流する熱風を吸引するようになっていることを特徴としている。
上記の構成によれば、熱風ノズルによる熱風の吹付けよりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風が、吸引ノズルによって吸引される。このため、熱風の吹付けによって、電子部品側に熱風が漏洩したとしても、その熱風を確実に吸引できる。これにより、熱風によって、電子部品が過熱されるのを防ぐことができる。従って、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく、基板上に電子部品を実装することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置は、上記の課題を解決するために、配線基板上に半田接合部を介して電子部品が実装された半田付け実装構造の製造装置であって、半田接合部に熱風を吹付ける熱風ノズルと、上記熱風を吸引する吸引ノズルとを備え、熱風ノズルから熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風ノズルの配置位置よりも電子部品側から、吸引ノズルによって電子部品方向に対流する熱風を、電子部品周辺の雰囲気とともに吸引するようになっていることを特徴とする半田付け実装構造の製造装置。
上記の構成によれば、熱風ノズルによる熱風の吹付けよりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風が、吸引ノズルによって吸引される。このため、熱風の吹付けによって、電子部品側に熱風が漏洩したとしても、その熱風を確実に吸引できる。これにより、熱風によって、電子部品が過熱されるのを防ぐことができる。従って、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく、基板上に電子部品を実装することができる。
しかも、上記の構成によれば、熱風ノズルの配置位置よりも電子部品側から、熱風とともに電子部品周辺の雰囲気(外気)も吸引するため、吸引した外気によって、溶融した半田を冷却することができる。これにより、溶融した半田の冷却効率を、高めることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルの先端部の角度が、変動可能となっていることが好ましい。
上記の構成によれば、熱風ノズルの先端部を、任意の角度に設定することができる。従って、電子部品のサイズや基板上の配置位置に応じて、熱風ノズルの角度の設定を変更して、半田実装することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルの先端部が、半田付け実装構造の外側から内側に傾斜していてもよい。
上記の構成によれば、熱風ノズルの先端部が、半田付け実装構造の外側から内側に斜めになっている。このため、熱風ノズルは、半田接合部に対し、電子部品とは反対側から、斜め方向に熱風を吹付けることになる。これにより、熱風ノズルによる半田接合部への熱風の吹付けが、電子部品によって妨げられるのを防ぐことができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルのノズル口の面積は、吸引ノズルのノズル口の面積よりも大きく設定されていてもよい。
上記の構成によれば、吸引ノズルよりも熱風ノズルのノズル口面積が広くなっている。このため、熱風の排出量を容易に調節できる。これにより、加熱時には、大量の熱風を排出させることによって、急激に温度上昇させることが可能となる。また、加熱終了時には、大量の熱風の排出を減少(または停止)させることによって、急激に温度を低下させることが可能となる。つまり、熱風の排出量による温度制御が、容易となる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルと吸引ノズルとが、近接して設けられていることが好ましい。
上記の構成によれば、熱風ノズルと吸引ノズルが近接しているため、吸引ノズルによって、熱風ノズルから吹付けられた熱風を確実に吸引することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルと吸引ノズルとが、一体構造となっていてもよい。
上記の構成によれば、熱風ノズルと吸引ノズルとが対になっているため、熱風ノズルと吸引ノズルとを同時に移動させることができる。なお、一体構造とは、例えば、1つの基板に熱風ノズルと吸引ノズルとを備える構成,熱風ノズルと吸引ノズルとの両機能を兼ね備えた単一のノズルで構成することなどを示す。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、半田接合部は、配線基板上に複数設けられており、熱風ノズルは、複数の半田接合部のそれぞれに対して、独立して設けられていてもよい。
上記の構成によれば、半田接合部と同数の熱風ノズルを備えているため、個々の半田接合部に対し熱風を吹付けることができる。これにより、任意の半田接合部に対して、熱風を吹付けることもできるし、全ての半田接合部に対して、均一に熱風を吹付けることができる。この構成は、特に、セルフアライメント効果を得たい場合に好適である。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、吸引ノズルは、複数の熱風ノズルからの熱風を、吸込むようになっていることが好ましい。
上記の構成によれば、吸引ノズルが、複数の熱風ノズルから排出された熱風を吸込むため、吸引ノズルを熱風ノズルよりも少なく構成できる。なお、この構成は、複数の吸引ノズルが、一体となった構成とも言い換えられる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルは、半田接合部の予備加熱時には、半田接合部の半田を溶融温度未満に加熱し、半田接合部の本加熱時には、予備加熱された半田を、溶融温度以上に加熱するようになっていることが好ましい。
上記の構成によれば、熱風ノズルは、予備加熱時に半田接合部を溶融温度未満に加熱し、その後の本加熱時には半田接合部を溶融温度以上に加熱する。これにより、予備加熱により、半田接合部の温度分布を予め均一にした後、本加熱により、半田を溶融させることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルは、本加熱後の半田接合部に対し、熱風の吹付けを停止するようになっていることが好ましい。
上記の構成によれば、本加熱後には、熱風ノズルから半田接合部に、熱風が吹付けられない。このため、溶融した半田を半田付け実装構造の周辺の雰囲気(外気)によって、冷却することができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルは、本加熱後の半田接合部に対し、冷風を吹付けるようになっていることが好ましい。
上記の構成によれば、本加熱後には、熱風ノズルから半田接合部に、冷風が吹付けられる。このため、その冷風によって、あるいは、冷風と半田付け実装構造の周辺の雰囲気(外気)とによって、溶融後の半田を急冷できる。これにより、半田実装工程を短時間化することができる。従って、生産効率を高めることができる。
本発明の半田付け実装構造の製造装置では、熱風ノズルは、全ての半田接合部に対して、同時に熱風を吹付けることが好ましい。
上記の構成によれば、熱風ノズルから排出された熱風によって、全ての半田が同時に溶融する。このため、セルフアライメント効果により、配線基板上に、電子部品を高精度に位置合わせして実装することができる。
本発明に係る半田付け実装構造の製造方法および製造装置は、以上のように、熱風により半田を溶融させながら、熱風の吹付け位置よりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風を吸引する。これにより、電子部品が加熱により破損することなく、配線基板に電子部品を実装できる。従って、熱に弱い電子部品が熱により損なわれることなく、その電子部品が配線基板上に実装された半田付け実装構造を製造できる。
以下、本発明の実施形態について、図1〜図20に基づいて説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施の形態1〕
本発明は、基板上に半田接合部を介して電子部品が実装された半田付け実装構造を製造する際に、電子部品側に熱風が流れ込むのを防ぐものである。従って、本発明は、特に耐熱性の低い電子部品を基板に実装するのに好適である。
まず、本発明によって製造される半田付け実装構造について説明する。
本実施形態では、携帯電話およびデジタルスチルカメラ等の電子機器に備えられる、カメラモジュール構造(半田付け実装構造)について説明する。図15は、本実施形態のカメラモジュール構造100の部分断面図である。
本実施形態のカメラモジュール構造(半田付け実装構造)100は、プリント配線基板(基板)1と、カメラモジュール(電子部品;光学部品)2とが、半田接合部(半田パッド)3により、接合された構成である。また、カメラモジュール構造100は、以下では、プリント配線基板1におけるカメラモジュール2の実装面を表面(おもて面),その反対面を裏面として説明する。
図13は、プリント配線基板1の表面、および、カメラモジュール2の裏面を示す平面図である。
プリント配線基板1は、図12および図13に示されるような、シート状の基板である。プリント配線基板1は、例えば、フレキシブル配線基板(Flexible Print Circuit :FPCとも称される)である。プリント配線基板1の種類や材質は、特に限定されるものではない。
プリント配線基板1の表面(実装面)には、複数の端子12と、配線パターン(図示せず)と、コネクタ16とが形成されている。
端子12は、カメラモジュール2が実装される領域に、複数形成されている。本実施形態では、端子12は、方形(4方向)に配置されている。端子12は、例えば、金メッキ処理された銅箔などの金属からなるものである。なお、図13に示されるように、端子12上には、カメラモジュール2を半田接合するための半田接合部3が形成される。また、端子12は、配線パターンに接触しており、半田接合部3を介して、プリント配線基板1とカメラモジュール2とが導通する。
コネクタ16(図2)は、カメラモジュール構造100と別の部品とを電気的に接続するためのものである。コネクタ16は、カメラモジュール2が実装される領域以外の部分に形成されている。コネクタ16は、例えば、カメラモジュール2で撮影した画像データを、別の部材に送信する。つまり、プリント配線基板1は、中継基板としても機能する。
カメラモジュール2は、携帯電話またはデジタルスチルカメラ等に搭載されるレンズ部材(光学部品)である。カメラモジュール2は、通常、基板上に、レンズ,IRカットフィルタ,CCD/CMOSセンサー,信号処理IC,抵抗,およびコンデンサ等の各素子が搭載されている。それらの各素子は、樹脂製の筐体によって覆われている。そして、その筐体は、接着樹脂により基板上に接着されている。なお、カメラモジュール下部の半田付け部分は比較的耐熱性のある材料が使用されている。
図13に示すように、カメラモジュール2の裏面(底面)には、プリント配線基板1の端子12に対応して、複数の端子21が形成されている。そして、プリント配線基板1に形成された端子12と、カメラモジュール2に形成された端子21とが、互いに対向するように配置され、それらの間に設けられた半田接合部3によって、プリント配線基板1とカメラモジュール2とが互いに接合されている。これにより、カメラモジュール2の電気信号は、半田接合部3を介して、プリント配線基板1に送られる。つまり、プリント配線基板1およびカメラモジュール2の電気信号は、いずれも半田接合部3を介して出入りする。なお、カメラモジュール2の裏面の端子21が形成される部分(半田付け部分)には、比較的耐熱性のある材料が使用されている。
このように、カメラモジュール構造100は、プリント配線基板1の表面に、半田接合部3を介して、カメラモジュール2が接合された構成である。
次に、カメラモジュール構造100の製造装置および製造方法について説明する。
カメラモジュール2に搭載されるレンズ,IRカットフィルタ,CCD/CMOSセンサー等の光学部品は熱に弱い。特に、目的とする光学特性を維持するために必要な、レンズ(ガラスまたは樹脂製)の耐熱温度は、約80℃程度と低い。
このため、カメラモジュール2が過熱されると、光学部品が熱により損なわれてしまう。
そこで、本実施形態のカメラモジュール構造100の製造装置および製造方法では、半田接合部3に熱風を吹付けて半田を溶融させながら、カメラモジュール2側に対流する熱風を吸引する。これにより、半田の溶融には関係のない余剰の熱風、特に、カメラモジュール2側に対流する熱風が、吸引される。従って、カメラモジュール2が熱により損なわれることなく、カメラモジュール2をプリント配線基板1上に実装することが可能となる。
以下、カメラモジュール構造100の製造装置および製造方法を詳細に説明する。
図2は、カメラモジュール構造100の製造装置40の要部概略図である。図2に示すように、本実施形態の製造装置40は、処理室41内に搬送された、カメラモジュール構造100の半田実装(プリント配線基板1上へのカメラモジュール2の実装)を行う。なお、本実施形態では、処理室41内に搬送されたカメラモジュール構造100の半田実装を、1つずつ行う。
製造装置40は、処理室41内に設けられたノズルヘッド42によって半田実装処理を行う。ノズルヘッド42は、昇降機43に接続されており、ノズルヘッド42を上下動させて高さを調節できるようになっている。
また、ノズルヘッド42は、熱風ノズル4と吸引ノズル5とを備えている。ノズルヘッド42には、熱風ノズル4用のヒータポンプ44、および、吸引ノズル5用の吸気ポンプ45が接続される。
ヒータポンプ44は、熱風ノズルから排出される熱風の流量を調整するものである。ヒータポンプ44には、ボンベ46が接続されている。そして、ヒータポンプ44によって加熱されたボンベ46内のガスが、熱風ノズル4から排出される。
なお、ボンベ46内のガスは、例えば、窒素等の不活性ガス(第1の不活性ガス)を用いることができる。不活性ガス22は、半田の酸化を防止できればよく、特に限定されるものではない。一方、処理室41内も、不活性ガス(第2の不活性ガス)を充填することが好ましい。つまり、不活性ガス雰囲気下で、半田実装工程を行うことが好ましい。これにより、半田の酸化を防止できる。これらの不活性ガスとしては、入手の容易性,安全性およびコスト面から、窒素であることが好ましい。
吸気ポンプ45は、吸引ノズル5の吸気量を調整するものである。
図3は、ノズルヘッド42の斜視図(概観図)である。ノズルヘッド42は、熱風ノズル4と、吸引ノズル5とを備えている。熱風ノズル4の吹出口と、吸引ノズル5の吸込口とは、別々になっている。本実施形態では、熱風ノズル4と吸引ノズル5とが一体構成されている。また、本実施形態では、熱風ノズル4と吸引ノズル5とは、互いに近接して設けられている。さらに、本実施形態では、熱風ノズル4の先端部(熱風吹出し口)および吸引ノズル5の先端部(熱風吸込み口)は、いずれも可動式となっており、熱風の吹付けまたは吸込みの角度を調節できるようになっている。また、熱風ノズル4の先端部は、広がっており、熱風が拡散しやすくなっている。
熱風ノズル4は、半田実装時に、半田接合部3に熱風を吹付けることによって、半田を溶融させるものである。この熱風は、ボンベ46内のガス(ここでは窒素ガス)を加熱したものである。本実施形態では、熱風ノズル4の先端部(ノズル口)は、変動可能となっており、半田接合部3に対し、カメラモジュール2とは反対側(外側)から、斜め方向に熱風を吹付けるようになっている。
前述のように、本実施形態では、プリント配線基板1上に形成された複数の端子12上のそれぞれに対応するように、複数の半田接合部3が形成されている(図14参照)。熱風ノズル4は、複数の半田接合部3のそれぞれに対し熱風を吹付けるように、複数設けられている。つまり、本実施形態では、複数の半田接合部3のそれぞれに対し、独立して熱風を吹付けるようになっている。
なお、熱風ノズル4は、半田接合部3のそれぞれに対し、独立して設けなくても、例えば、1つの熱風ノズル4によって、複数の半田接合部3に対し、熱風を吹付けるようになっていてもよい。
一方、吸引ノズル5は、熱風ノズル4から吹付けられた熱風のうち、半田接合部3の半田の溶融には関与しない余剰の熱風を吸引する。本実施形態では、1つの吸引ノズル5が、複数の熱風ノズル4の熱風を吸引する構成となっている。より詳細には、本実施形態では、複数の熱風ノズル4が方形に配置されている。この方形の各辺に、4つずつ熱風ノズル4が配置されている。吸引ノズル5は、各辺に1つずつ設けられており、4つの熱風ノズル4の熱風を、1つの吸引ノズル5によって吸引する構成となっている。
本実施形態では、熱風ノズル4のノズル口(熱風排出口)の面積は、吸引ノズルのノズル口(吸気口)の面積よりも大きく設定されている。
また、図3の破線で示すチューブによって、熱風ノズル4はヒータポンプ44に、吸引ノズル5は吸気ポンプ45にそれぞれ接続されている。
ノズルヘッド42の中央部には、開口が形成されており、半田実装の際には、この開口に、カメラモジュール2が配置(挿入)される。図4は、開口にカメラモジュール構造100が配置された状態を示す図である。ノズルヘッド42は、この開口に対し、熱風ノズル4が外側,吸引ノズル5が内側に配置されている。なお、図4において、熱風ノズル4から延びる破線は熱風ノズル4のダクトを、2点鎖線は吸引ノズル5のダクトを、それぞれ示している。これらのダクトは、ノズルヘッド42の裏面(プリント配線基板1との対向面)に形成されている。
次に、この製造装置40を用いた、カメラモジュール構造100の製造方法について説明する。図5(a),図5(b),図6〜図11は、カメラモジュール構造100の製造方法における、半田実装工程の工程図である。
まず、端子12が形成されたプリント配線基板1に、半田接合部(半田パッド)3を形成する。図5(a)および図5(b)は、面実装半田付けをする前処理の半田印刷を示す図であり、図5(b)は図5(a)のB−B断面図である。半田接合部3の形成は、図5(a)に示すような、半田マスク50を用いた半田印刷によって行う。半田マスク50には、プリント配線基板1の端子12に対応する開口51が形成されている。開口51の面積は、端子12の面積よりも、やや小さくなっている。
この半田マスク50を、図5(a)の破線で示すように、半田接合部3を形成する部分に当て、プリント配線基板1の端子12上に、開口51を配置する。このとき、図5(b)に示すように、プリント配線基板1は、ステージ54に載置しておく。
次に、半田マスク50上に供給した半田ペースト(クリーム半田)52を、スキージ(へら)53で、左右になすりつけるように塗布する。これにより、開口51に確実に半田ペーストが供給され、一定時間経過後に、半田マスク50を取り除くと、端子12上に、図6に示すように、半田接合部3が形成される。
このように、半田印刷は、プリント配線基板1とカメラモジュール2との接合面に、半田マスク50を介して半田ペースト52を、インクに見立て、スクリーン印刷を行う作業である。
次に、図7および図8に示すように、ステージ54に載置されたプリント配線基板1上に、カメラモジュール2を配置(搭載)する。図7は、カメラモジュール2をプリント配線基板1に搭載する途中を示しており、図8は、カメラモジュール2をプリント配線基板1に、搭載(位置合わせ)された後を示している。カメラモジュール2は、カメラモジュール2の裏面に形成された端子21(図13参照)と、プリント配線基板1の端子12上に形成された半田接合部3とが略対応するように配置する。この時点では、カメラモジュール構造100は、まだ半田付けされていない。なお、後述のように、本実施形態では、半田のセルフアライメントを利用するので、カメラモジュール2の端子と、半田接合部3とを厳密に一致させる必要はない。
次に、図9,図10および図11に示すように、半田付けされていないカメラモジュール構造100と、ノズルヘッド42とを相対移動させて、半田溶融の準備をする。つまり、ノズルヘッド42を初期位置(図9,図10)から、半田接合部3に熱風ノズル4によって熱風を吹付けられる位置(図11)まで、ノズルヘッド42を移動させる。
そして、半田接合部3に、熱風ノズル4から熱風を吹付けて、半田接合部3の半田を溶融させる。溶融した半田が冷却されると、プリント配線基板1にカメラモジュール2が半田実装される。
このようにして、プリント配線基板1とカメラモジュール2との半田付けが完了し、カメラモジュール構造100を製造することができる。
ここで、本実施形態の最大の特徴は、半田を溶融させながら(つまり、熱風の吹付けと同時に)、熱風ノズル4の配置位置(熱風の吹付け位置)よりもカメラモジュール2側に配置された吸引ノズル5から、熱風を吸引することである。
この特徴について、図1を用いて詳細に説明する。図1は、半田実装工程における、熱風ノズル4および吸引ノズル5付近の気体の流れを示す図である。半田を溶融するために、半田接合部3周辺(半田接合部3及びプリント配線基板1、カメラモジュール2の半田付け部分(端子21))に対し、熱風ノズル4から熱風が吹付けられる。しかし、半田接合部3に選択的に熱風が吹付けられるように設定したとしても、半田接合部3以外の領域にも、熱風が流れ込んでしまう。このため、耐熱性の低い光学部品を有するカメラモジュール2の方向に熱風が流れ込むと、その熱風によって、カメラモジュール2が熱により損なわれてしまう。
従って、吸引ノズル5は、少なくとも、カメラモジュール2に流れ込む熱風を吸引すればよいことになる。これにより、半田接合部3に重点的(選択的)に熱風が吹付けられる。このため、カメラモジュール2が、熱風による過熱によって損なわれるのを、防ぐことができる。従って、熱に弱い光学部品を有するカメラモジュール2が熱により損なわれることなく、プリント配線基板1にカメラモジュール2を実装することができる。
さらに、吸引ノズル5は、カメラモジュール2に対流する熱風に加え、半田の溶融には関与しない余剰の熱風を吸引することが好ましい。例えば、吸引ノズル5は、上記の熱風に加えて、処理室41内の雰囲気も、吸引することがより好ましい。つまり、吸引ノズル5は、熱風だけでなく、カメラモジュール2周辺の雰囲気(外気)も、積極的に吸引することが好ましい。これにより、カメラモジュール2への熱風の流れ込みを、確実に防ぐことができる。特に、耐熱性の低い光学部品があるカメラモジュール2上部への熱(過剰な熱風)の対流を防ぐことができる。
さらに、処理室41内の雰囲気およびカメラモジュール2周辺の雰囲気(外気)を、熱風とともに積極的に吸引すれば、熱風と同時に吸引される外気によって、半田を常温にまで冷却できる。つまり、溶融後の半田を効率よく冷却できる効果がある。
本実施形態では、熱風ノズル4の先端部(排出口)の角度が、変動可能となっており、熱風ノズル4の先端部を、任意の角度に設定することができる。このため、プリント配線基板1に実装する電子部品のサイズや配置位置に応じて、熱風ノズル4の角度の設定を変更して、半田実装することができる。
本実施形態では、熱風ノズル4の先端部が、カメラモジュール2の外側から内側に傾斜した状態で、熱風を吹付けるように構成されている。熱風ノズル4の先端部が、半田付け実装構造の外側から内側に斜めになっている。このため、半田接合部3に対し、カメラモジュール2とは反対側から斜め方向に熱風が吹付けられることになる。これにより、熱風ノズル4による半田接合部3への熱風の吹付けが、カメラモジュール2によって妨げられない。
本実施形態では、熱風ノズル4のノズル口(熱風排出口)の面積は、吸引ノズル5のノズル口(吸気口)の面積よりも大きく設定されている。このため、熱風の排出量を調節することによって、温度制御が容易となる。
また、本実施形態では、熱風ノズル4と吸引ノズル5とが、近接して設けられているため、吸引ノズルによって、熱風ノズルから吹付けられた熱風を確実に吸引することができる。しかも、本実施形態では、熱風ノズル4と吸引ノズル5とが一体構造となったノズルヘッド42を用いているため、熱風ノズル4と吸引ノズル5とを同時に移動させることができる。
さらに、本実施形態では、このようなノズルヘッド42の全ての熱風ノズル4から、同時に熱風を排出することが好ましい。つまり、全ての半田接合部3の半田を、同時に溶融することが好ましい。これにより、プリント配線基板1とカメラモジュール2との位置あわせを、セルフアライメントによって行うことができる。従って、プリント配線基板1とカメラモジュール2とを高精度に位置合わせすることができる。
また、本実施形態では、図13に示すように、プリント配線基板1には、複数の端子12が、配置されている。つまり、半田接合部3も、複数配置されている。そして、熱風ノズル4は、それらの端子12のそれぞれに対して、独立して設けられている。言い換えれば、端子12(半田接合部3)と同数の熱風ノズル4を備えている。このため、熱風ノズル4は、複数の半田接合部3(端子12)のそれぞれに対して、独立して熱風を吹付けることができる。従って、任意の半田接合部3に対して、熱風を吹付けることもできるし、全ての半田接合部3に対して、均一に熱風を吹付けることもできる。
また、本実施形態では、1つの吸引ノズル5が、4つの熱風ノズル4からの熱風を吸込むようになっており、吸引ノズル5の数は熱風ノズル4よりも少ない。
ところで、本実施形態において、半田接合部3の加熱温度および加熱時間は、用いる半田の溶融温度,プリント配線基板1に実装する電子部品の耐熱温度(耐熱性)などを考慮して設定すればよい。つまり、プリント配線基板1およびカメラモジュール2が熱により破損しない範囲で設定すればよく、特に限定されるものではない。
例えば、熱風ノズル4による半田接合部3の加熱(熱風の温度)は、図14に示すような、半田溶融の温度プロファイルにしたがって行えばよい。図14の温度プロファイルでは、半田実装工程を、予備加熱工程,本加熱工程,および冷却工程により行うことが好ましい。具体的には、一旦、半田接合部3の半田溶融温度未満の予備加熱温度(Tp)に保持し、半田接合部3の温度分布を均一化する(予備加熱工程)。その後、半田接合部3の半田溶融温度(T1)以上に加熱(本加熱工程)し、最後に、半田溶融温度以上に加熱した半田を冷却する(冷却工程)。
例えば、予備加熱工程では予備加熱温度(Tp)を210℃程度として半田を加熱し、本加熱工程では、半田溶融温度である230℃まで加熱して約2〜10秒程度保持する。そして、本加熱後、溶融した半田を、急激に室温(25℃)程度まで冷却する。これにより、溶融後の半田の粒化を防止し、確実に半田実装を行うことができる。
このように、予備加熱工程と本加熱工程とを行えば、予備加熱工程では、半田接合部が溶融温度未満に加熱される。これにより、予備加熱工程により、半田接合部3の温度分布を予め均一にした後、本加熱工程により、半田を溶融させることができる。このため、全ての半田接合部3を同時に溶融させることが容易となる。従って、セルフアライメント効果を得るには、これらの工程を行うことが好ましい。
また、本加熱後に冷却工程を行えば、溶融後の半田の粒化を防止することができる。
冷却工程では、例えば、熱風ノズル4による熱風の吹付けを停止すればよい。これにより、半田接合部3には熱風が吹付けられないため、本加熱工程により溶融した半田をカメラモジュール2周辺の雰囲気(外気)によって、冷却することができる。
冷却工程では、本加熱後の半田接合部3に対し、熱風ノズル4から熱風を吹付ける代わりに、冷風を吹付けてもよい。これにより、その冷風によって、あるいは、冷風と処理室41内の雰囲気(カメラモジュール2の周辺の雰囲気(外気))とによって、溶融後の半田を急冷できる。このため、熱風の吹付けを停止する場合よりも、半田実装工程を短時間化することができる。従って、生産効率を高めることができる。
なお、半田接合部3の半田の溶融温度は、特に限定されるものではないが、例えば、140℃〜219℃であることが好ましく、183℃〜190℃であることがより好ましい。
また、半田接合部3に用いる半田の種類は、特に限定されるものではないが、環境に配慮して、いわゆる鉛フリー半田であることが好ましい。鉛フリー半田としては、例えば、Sn−Ag系半田,Sn−Zn系半田,Sn−Bi系半田,Sn−In系半田,Sn−Ag−Cu系半田等が例示されるが、特に限定されるものではない。また、各半田成分の組成比も特に限定されるものではない。なお、共晶半田(成分として鉛が使用されている)を用いてもよい。
また、半田接合部3の半田は、フラックスが混入されたものであってもよい。言い換えれば、この半田は、フラックス剤等が含まれていた半田ペースト(クリーム半田)であってもよい。これにより、半田の濡れ性および流動性が向上するため、より高いセルフアライメント効果が得られる。なお、仮に半田実装工程の際に、フラックスが飛散したとしても、吸引ノズル5によって、そのフラックスを吸引して回収することができる。
フラックスの種類は、電子部品(カメラモジュール2)および配線基板(プリント配線基板1)のそれぞれに形成された電極の成分によって設定すればよく、特に限定されるものではない。フラックスとしては、例えば、腐食性フラックス(ZnCl−NHCl系の混合塩など),緩性フラックス(有機酸およびその誘導体など),非腐食性フラックス(松やに(ロジン))とイソプロピルアルコールとの混合物など),水溶性フラックス(ロジン系フラックスなど),低残渣フラックス(固形成分が5%以下で有機酸を活性剤とする、ロジン系または樹脂系のフラックス等)などを用いることができる。
なお、上述の説明では、図13に示すように、プリント配線基板1上の端子12と、その端子12上の半田接合部3が、カメラモジュール2の実装領域(四角形上の4辺)に配置されていた。しかし、端子12および半田接合部3の配置は、これに限定されるものではなく、任意に設定すればよい。そして、端子12(半田接合部3)の配置状態に合わせて、ノズルヘッド42(熱風ノズル4および吸引ノズル5)を設計すればよい。例えば、図15のように、四角形状のカメラモジュール2の実装領域のうち、その四角形の2辺にのみ端子12(半田接合部3)を形成してもよい。
以上のように、本実施形態では、吸引ノズル5によって、カメラモジュール2方向に対流する熱風を吸引するため、熱風ノズル4からの熱風の吹付けによって、カメラモジュール2側に熱風が漏洩したとしても、その熱風を確実に吸引できる。その結果、半田接合部3を選択的に加熱することができる。従って、耐熱性の低い光学部品を有するカメラモジュール2が、半田溶融時の熱によって損なわれることなく、プリント配線基板1にカメラモジュール2を実装することができる。また、カメラモジュール2の光学部品に対する熱衝撃およびストレスによって、その光学部品に生じる歪や故障を低減できる。さらに、セルフアライメント効果によってプリント配線基板1とカメラモジュール2との位置ずれの低減または位置合わせの容易化が可能となり、実装不良を低減することもできる。
〔実施の形態2〕
次に、本発明の別の実施形態について、図16〜図20に基づいて説明する。なお、本実施形態では、主に、実施の形態1との相違点について説明し、同様部分の説明は省略する。別の実施形態について説明する。
実施の形態1では、図2に示すように、処理室41内に搬送されたカメラモジュール構造100を、1つずつ半田実装していた。
本実施形態では、処理室41内に搬送された複数のカメラモジュール構造100の半田実装処理を行う構成について説明する。
図16は、本実施形態の製造装置における処理室41周辺を示す図である。また、図17は、図16の製造装置における処理室41内に配置されたノズルヘッド42aを示す図である。
本実施形態の製造装置(図16)も、実施の形態1の製造装置(図2参照)と基本構成は同様である。本実施形態の製造装置も、熱風ノズル4と吸引ノズル5とを一体化したノズルヘッド42を用いる。また、熱風ノズル4には、図示しないヒータポンプが接続され、図14の温度プロファイルを実現しかつ、熱風の流量を調整可能となっている。また、熱風ノズル4は、半田の酸化を防止するため不活性ガス(窒素)を熱し熱風として排出する。
ただし、本実施形態では、ノズルヘッド42の構成が異なる。本実施形態では、予備加熱工程用,本加熱工程用,および冷却工程用に、それぞれ、2本のノズルヘッド42aが設けられている。この2本のノズルヘッド42aは、互いに対向しており、カメラモジュール構造100の搬送方向に対して平行である。この2本のノズルヘッド42aは、その間にカメラモジュール2を搬送できるように、間隔をあけて配置されている。なお、この2本のノズルヘッド42aは、処理室41内に固定されており、カメラモジュール構造100ごとに、上下に移動はしない。カメラモジュール構造100は、この2本のノズルヘッド42aの間を、水平方向(図16・図17の矢印方向)に搬送される。
さらに、本実施形態では、本加熱工程用に、2本のノズルヘッド42に対し垂直な、別の2本のノズルヘッド42bを備えている。本加熱工程は、計4本のノズルヘッド42a・42bにより行う。これら4本のノズルヘッド42a・42bによって、実施の形態1のようなノズルヘッド42(図3参照)と同方向から、熱風の吹付けおよび吸引が可能となっている。
本実施形態では、各工程用のノズルヘッド42a・42bを備えることによって、複数のカメラモジュール構造100の半田実装を逐次処理することが可能となる。
ここで、図16〜図20に基づき、本実施形態の製造装置を用いた半田実装工程について説明する。図18〜図20は、半田実装工程を示す図である。ここでは、図13に示すような、四角形状のカメラモジュール2の実装領域のうち、その四角形の4辺に端子12に形成された半田接合部3の半田付けについて説明する。
図16に示すように、カメラモジュール構造100は、処理室41内を、図面の左から右へと搬送される。そして、カメラモジュール構造100が、図17に示すような各工程用のノズルヘッド42の領域に達すると、順次、予備加熱工程,本加熱工程,および冷却工程が行われる。そして、カメラモジュール構造100は、各工程の処理の終了と同時に、次の工程へとスライドして搬送される(パイプライン処理)。
ここで、予備加熱工程では、半田接合部3の温度分布が概ね均一となればいい。このため、図17に示すように、カメラモジュール2の対向する2辺に、熱風ノズル4を配置し、残りの2辺が開放されるようなノズルヘッド42aでも、全ての半田接合部3の温度分布を均一できる。予備加熱工程が終了したカメラモジュール構造は、ベルトコンベア47のスライドによって、本加熱工程の位置に搬送される。
本加熱工程では、図18に示すように、ノズルヘッド42bが、初期位置から降下し、図19に示すようにノズルヘッド42aと同じ高さ(半田付け部分の高さ)で停止して本加熱工程を行う。なお、ノズルヘッド42bの昇降は、昇降機43により行う。
本加熱工程が終了すると、図20に示すように、ノズルヘッド42bが初期位置まで上昇するとともに、カメラモジュール構造100がベルトコンベア47により冷却工程の位置まで、スライドする。
冷却工程では、予備加熱工程と同様に、ノズルヘッド42aの熱風の吹付けを停止するか、ノズルヘッド42aの熱風ノズル4から冷風を吹付ける。
このように、本加熱工程だけ、ノズルヘッド42aおよび42bを用いて、熱風を吹付けることによって、カメラモジュール構造100の搬送がスムーズとなる。このため、生産効率を高めることができる。なお、各工程にノズルヘッド42a・42bを用いてもよい。
このように、本実施形態によれば、予備加熱工程,本加熱工程,および冷却工程の各工程用のノズルヘッド42を備えているため、各工程の逐次処理が可能となる。このため、実施の形態1の構成に比べ、複数のカメラモジュール構造100を連続的に製造できるため、生産性を高めることができる。
なお、各実施形態で説明したカメラモジュール2は、レンズ,赤外線カットフィルタなどの光学部品と、ズーム,オートフォーカスなどの駆動部とから構成される。この駆動部には、磁石が使用されている。
ここで、リフロー装置を用いた半田付けは、半田溶融温度程度(230℃程度)まで加熱されたリフロー炉内で、半田を溶融させ半田付けする技術であり、リフロー炉内は200℃を超える温度になる。
しかしながら、カメラモジュールの光学部品の耐熱温度(光学機能や特性を保持できる温度)は、80℃であり、リフロー炉内の温度よりも低い。さらに、カメラモジュールの駆動部に使用される磁石は、高温にさらされると消磁される可能性がある。
一般に、全く磁力が無くなる温度をキューリー温度といい通常、フェライト磁石で約450℃、アルニコ磁石で850℃である。しかし、キューリー温度は、磁力が全く無くなる温度であって、これより低い温度でも磁力はなくならないまでも弱くなる傾向がある。特に、フェライト磁石の熱減磁が大きい磁石であって、20℃での磁力を100%とした場合、50℃で約90%、100℃で約80%、200℃で約50%に低下する。しかし、200℃程度までなら概ね元の磁力を回復すると言われている。
本発明では、カメラモジュール2への熱風の漏洩を防ぐことが可能であるため、カメラモジュール2が磁石を備えていても、磁力が弱くなるのを防ぐことができる。
また、各実施形態では、プリント配線基板1に実装される電子部品として、カメラモジュール2を例に説明したが、この電子部品は、カメラモジュール2に限定されるものではない。電子部品としては、例えば、半導体チップ,ICチップ等であってもよく、特に、熱に弱い光学素子(光学部品)であることが好ましい。このような光学素子としては、例えば、レンズ,赤外線カットフィルタ,およびセンサーデバイスがセットになったレンズモジュールなどを挙げることができる。
本発明は、携帯電話やデジタルスチルカメラ用のカメラモジュール(画像装置)の実装、半田付けに好適である。カメラモジュールは、熱に弱い光学部品(カラーフィルタ等)を備えている。本発明では、この光学部品が熱により損なわれることなく、カメラモジュールを基板上に、実装することができる。しかも、溶融半田のセルフアライメントにより、基板と光学部品との位置合わせを高精度に行うことができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明では、半田溶融時の熱によって、電子部品が損なわれることなく、配線基板に電子部品を実装可能である。それゆえ、あらゆる半田実装に適用可能であり、電子部品産業にて利用可能である。例えば、デジタルスチルカメラおよび携帯電話等の撮像用のレンズと固体撮像素子とが一体となったカメラモジュールなどの、熱に弱い電子部品を配線基板に接合するため等の半田付けに、特に好適である。また、光学系(CCDなど),バイオセンサ(センシングデバイス),半導体(モールドの半導体素子),などの実装にも適用できる。
本発明に係るカメラモジュール構造の製造装置を用いた半田実装工程における、熱風ノズルおよび吸引ノズル付近の気体の流れを示す図である。 本発明に係るカメラモジュール構造の製造装置の概略構成図である。 図2の製造装置におけるノズルヘッドの斜視図である。 本発明に係るカメラモジュール構造の製造装置を用いた半田実装工程を示す上面図である。 図5(a)および図5(b)は、半田接合部の形成方法を示す図である。 本発明に係るカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 図6の続きを示すカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 図7の続きを示すカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 図8の続きを示すカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 本発明に係るカメラモジュール構造の製造工程における、ノズルヘッドの初期位置を示す図である。 本発明に係るカメラモジュール構造の製造工程における、半田実装工程時のノズルヘッドの位置を示す図である。 本発明によって製造されるカメラモジュール構造を示す図である。 図12のカメラモジュール構造におけるプリント配線基板およびカメラモジュールを示す図である。 本発明に係るカメラモジュール構造の製造工程における、半田実装工程時の半田溶融の温度プロファイルである。 図13とは異なるプリント配線基板およびカメラモジュールを示す図である。 本発明に係る別のカメラモジュール構造の製造装置の概略構成図である。 図16の製造装置の上面図である。 図16の製造装置におけるカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 図18の続きを示すカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 図19の続きを示すカメラモジュール構造の製造工程を示す断面図である。 特許文献3の半田付け装置の概略図である。 特許文献3の別の半田付け装置の概略図である。
符号の説明
1 プリント配線基板(基板)
2 カメラモジュール(電子部品)
3 半田接合部
4 熱風ノズル
5 吸引ノズル
100 カメラモジュール構造(半田付け実装構造)

Claims (26)

  1. 配線基板上に半田接合部を介して電子部品を実装する半田実装工程を有する半田付け実装構造の製造方法であって、
    半田実装工程では、熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風の吹付け位置よりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風を吸引することを特徴とする半田付け実装構造の製造方法。
  2. 半田接合部を介して配線基板上に電子部品を実装する半田実装工程を有する半田付け実装構造の製造方法であって、
    半田実装工程では、熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風の吹付け位置よりも電子部品側から、電子部品方向に対流する熱風を、電子部品周辺の雰囲気とともに吸引することを特徴とする半田付け実装構造の製造方法。
  3. 半田実装工程では、半田接合部に対し、電子部品とは反対側から斜め方向に熱風を吹付けることを特徴とすることを特徴とする請求項1または2に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  4. 半田実装工程は、
    半田接合部の半田を、溶融温度未満に加熱する予備加熱工程と、
    予備加熱工程を行った半田を、溶融温度以上に加熱する本加熱工程とを有することを特徴とする請求項1または2に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  5. 本加熱工程にて半田の溶融温度以上に加熱された半田を冷却する冷却工程を有することを特徴とする請求項4に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  6. 冷却工程では、熱風の吹付けを停止することを特徴とする請求項5に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  7. 冷却工程では、本加熱後の半田接合部に対し、冷風を吹付けることを特徴とする請求項6に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  8. 予備加熱工程および本加熱工程,本加熱工程および冷却工程,または、予備加熱工程,本加熱工程および冷却工程を、連続的に行うことを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  9. 全ての半田接合部の半田を、同時に溶融させることを特徴とする請求項1または2に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  10. 上記熱風が、第1の不活性ガスを加熱したものであることを特徴とする請求項1または2に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  11. 半田実装工程を、第2の不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  12. 第1の不活性ガスおよび第2の不活性ガスは、窒素ガスであることを特徴とする請求項10または11に記載の半田付け実装構造の製造方法。
  13. 半田接合部は、鉛フリー半田からなることを特徴とする請求項1または2に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  14. 配線基板上に半田接合部を介して電子部品が実装された半田付け実装構造の製造装置であって、
    半田接合部に熱風を吹付ける熱風ノズルと、
    上記熱風の少なくとも一部を吸引する吸引ノズルとを備え、
    熱風ノズルから熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風ノズルの配置位置よりも電子部品側から、吸引ノズルによって電子部品方向に対流する熱風を吸引するようになっていることを特徴とする半田付け実装構造の製造装置。
  15. 配線基板上に半田接合部を介して電子部品が実装された半田付け実装構造の製造装置であって、
    半田接合部に熱風を吹付ける熱風ノズルと、
    上記熱風を吸引する吸引ノズルとを備え、
    熱風ノズルから熱風を吹付けて半田接合部の半田を溶融させながら、熱風ノズルの配置位置よりも電子部品側から、吸引ノズルによって電子部品方向に対流する熱風を、電子部品周辺の雰囲気とともに吸引するようになっていることを特徴とする半田付け実装構造の製造装置。
  16. 熱風ノズルの先端部の角度が、変動可能となっていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  17. 熱風ノズルの先端部が、半田付け実装構造の外側から内側に傾斜していることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  18. 熱風ノズルのノズル口の面積は、吸引ノズルのノズル口の面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  19. 熱風ノズルと吸引ノズルとが、近接して設けられていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  20. 熱風ノズルと吸引ノズルとが、一体構造となっていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  21. 半田接合部は、配線基板上に複数設けられており、
    熱風ノズルは、複数の半田接合部のそれぞれに対して、独立して設けられていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  22. 吸引ノズルは、複数の熱風ノズルからの熱風を、吸込むようになっていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  23. 熱風ノズルは、
    半田接合部の予備加熱時には、半田接合部の半田を溶融温度未満に加熱し、
    半田接合部の本加熱時には、予備加熱された半田を、溶融温度以上に加熱するようになっていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  24. 熱風ノズルは、本加熱後の半田接合部に対し、熱風の吹付けを停止するようになっていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  25. 熱風ノズルは、本加熱後の半田接合部に対し、冷風を吹付けるようになっていることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
  26. 熱風ノズルは、全ての半田接合部に対して、同時に熱風を吹付けることを特徴とする請求項14または15に記載の半田付け実装構造の製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220121A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd 接合治具およびそれを用いた異種材料接合体の製造方法
JP2010004043A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 S E T メタルボンディングパッドを有する構成要素組み立て装置
JP2019102702A (ja) * 2017-12-05 2019-06-24 株式会社弘輝テック はんだ付け装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101521995B (zh) * 2009-03-26 2012-06-27 埃派克森微电子(上海)股份有限公司 光学指示装置电路板模组的制造方法
CN101931742B (zh) * 2009-06-18 2013-04-24 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 影像感测模组及取像模组
US9282650B2 (en) * 2013-12-18 2016-03-08 Intel Corporation Thermal compression bonding process cooling manifold
US9521738B1 (en) 2013-12-23 2016-12-13 Flextronics Ap, Llc Graphite sheet to protect SMT components from thermal exposure
US9149882B1 (en) * 2014-12-09 2015-10-06 Flextronics Ap, Llc Thermal carrier
CN105983739B (zh) * 2015-01-27 2021-12-31 宁波舜宇光电信息有限公司 一种锡膏焊接装置及方法
US11883011B2 (en) * 2015-03-09 2024-01-30 CoreSyte, Inc. Method for manufacturing a biological fluid sensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151032A (ja) * 1992-10-30 1994-05-31 Kyocera Corp 電子回路基板への外部リードの半田付け方法
JPH09108828A (ja) * 1995-10-19 1997-04-28 Omron Corp 接合方法及び装置
JP3656534B2 (ja) * 2000-09-12 2005-06-08 Tdk株式会社 ヘッドジンバルアセンブリの製造方法及び接続部切断装置
JP3869643B2 (ja) * 2000-10-26 2007-01-17 三洋電機株式会社 混成集積回路装置の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220121A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Ngk Insulators Ltd 接合治具およびそれを用いた異種材料接合体の製造方法
JP2010004043A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 S E T メタルボンディングパッドを有する構成要素組み立て装置
JP2019102702A (ja) * 2017-12-05 2019-06-24 株式会社弘輝テック はんだ付け装置

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