JP2011142134A - はんだダム形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】はんだダムの形成精度を向上させ、あるいは緻密なはんだダムを形成する装置を提供する。
【解決手段】はんだダム形成装置10aは、電子部品のリード1にはんだダム4を形成するはんだダム形成装置10aであって、スリット1022が形成されているマスク部材102と、このマスク部材102のスリット1022を介して電子部品のリード1に無機化合物からなるはんだダムをスパッタリングにより付着させるスパッタ手段101とを備える。
【選択図】図4

Description

本件は、電子部品のリードにはんだダムを形成する技術に関する。
従来、プリント基板に電子部品を実装する方式の一つとして、リフロー方式が知られている。リフロー方式とは、ペースト状のはんだがあらかじめ塗布又は印刷された基板上に電子部品を載置した後、リフロー炉と呼ばれる加熱装置で基板全体を加熱してはんだを溶融させ、電子部品のリードを基板上の所定位置にはんだ接合する方式である。リフロー炉は、例えば遠赤外線ヒータや温風ヒータ等を内蔵しており、炉内の温度を正確に制御することによって基板上のはんだを均一に溶融する。
ところで、溶融したはんだのぬれ性(はんだの流動性や広がりやすさ)は、はんだが付着する部位の温度によって変化する。一方、リフロー炉内の温度が均一であったとしても、基板とリードとの熱容量の相違により、リードが接合される基板上のランドの温度よりもリード自体の温度が高温になることがある。この場合、基板上で溶融したはんだがリードの表面を伝って電子部品の樹脂封止部側へと吸い上げられるいわゆる吸い上がり現象が生じ、リードとプリント基板のランドとの間に接合不良が発生しやすくなる。
このような課題に対し、リード表面にソルダーレジスト層を形成してはんだの吸い上がり現象を防止する技術が知られている。この技術では、リードを液状のソルダーレジストに浸漬してリード表面に膜状のレジスト層を形成し、その後、剥離液を用いてリードの先端部分のレジスト層を剥離してはんだ接合部を形成する。つまり、リードの先端以外の部位をレジスト層で覆うことで、はんだの吸い上がり現象を防止する。
また、リードの周面にフッ素やシリコーンを塗布してはんだ上がりを防止する技術も知られている。すなわち、はんだが付着しないはんだ上がり設定(すなわち、はんだダムに対応する部位)をリード上に設け、リードの先端側から基端側へのはんだの濡れ上がりを防止するものである(例えば、特許文献1)。
特開2000−261134号公報
しかしながら、前者の技術では、はんだダムが不要である部位にも一旦レジスト層が形成されるため、剥離される分のソルダーレジストが無駄になり製造コストが増大する。また、剥離されずに残ったレジスト層がはんだダムとなるため、ソルダーレジストの粘度,剥離液の濃度,剥離液の塗布精度といったさまざまな要因がはんだダムの寸法精度に影響を及ぼすことになる。したがって、緻密なはんだダムの形成が難しく、ピッチの狭い微細リードに適用することが困難であるという課題がある。
また、後者の技術では、はんだダムの形成精度がフッ素やシリコーンの塗布精度に依存するため、緻密なはんだダムを形成することが難しいという課題がある。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、はんだダムの形成精度を向上させ、あるいは緻密なはんだダムを形成することである。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
このため、開示のはんだダム形成装置は、電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、スリットが形成されているマスク部材と、前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに無機化合物からなる前記はんだダムをスパッタリングにより付着させるスパッタ手段とを備える。
また、開示のはんだダム形成装置は、電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、スリットが形成されているマスク部材と、前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに帯電性の樹脂材からなる前記はんだダムを静電付着させる静電塗装手段とを備える。
さらに、開示のはんだダム形成装置は、電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、スリットが形成されているマスク部材と、帯電した樹脂材を、前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに電着させる電着塗装手段とを備える
開示の技術によれば、ダムの形成位置の精度を向上させることができ、緻密なはんだダムを形成することができることができる。
実施形態に係るはんだダム形成装置によって製造される半導体パッケージの例示であり、(a)はその全体斜視図、(b)はその要部拡大斜視図である。 実施形態に係るはんだダム形成装置によって使用されるリードフレームの斜視図である。 第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の構成を示す平面図である。 第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の成膜部を模式的に示す斜視図である。 第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置にかかるスパッタ遮蔽マスクの構成を模式的に例示する斜視図である。 第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置におけるリードへのはんだダムの形成手法を説明するためのフローチャートである。 実施形態に係るはんだダム形成装置によって製造された半導体パッケージの実装例を示す図であり、(a)は表面実装の場合、(b)はスルーホール実装の場合を示す。 第1実施形態のはんだダム形成装置の第1変形例の成膜部を模式的に示す図である。 第1実施形態のはんだダム形成装置の第2変形例の成膜部を模式的に示す図である。 第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の構成を模式的に示す平面図である。 第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の成膜部を模式的に示す斜視図である。 第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置にかかる噴霧遮蔽マスクの構成を模式的に例示する斜視図である。 第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の構成を模式的に示す平面図である。 第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の成膜部を模式的に示す側面図である。 第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の電着遮蔽マスクの構成を説明するための分解斜視図である。 第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置の電着遮蔽マスクの斜視図である。 図16の断面Aにおける断面図である。 図16の断面Bにおける断面図である。 変形例に係るはんだダム形成方法で使用されるリードフレームの斜視図である。
以下、図面を参照して本はんだダム形成方法に係る実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形(各実施形態及び各変形例を組み合わせる等)して実施することができる。
(A)はんだダムの概要
本実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置は、電子部品のリードにはんだダムを形成するものである。はんだダムは、はんだが付着しにくい物質によって形成された部位であり、溶融したはんだの流れを堰き止める機能を有する。
例えば図1(a),(b)に示すように、半導体パッケージ3(電子部品)の樹脂封止部2から外部へ延びるリード1の中途において、リード1をその先端1a側と基端1b側とに分断するように、リード1の外周を囲って環状にはんだダム4が形成される。はんだダム4は、はんだの物理的な移動(リード1の先端1a側から基端1b側への吸い上がり)を抑制する面であるといえる。
図1(b)に示すように、リード1は金属板を精密金型で打ち抜いて成形(スタンピング成形)された板状の部材である。以下、リード1における面状の部位を表面1cと呼び、板厚方向に形成された切断面(小口部分)を側端面1dと呼ぶ。
この図1(a),(b)に示すはんだダム4は、リード1における2つの表面1c及び2つの側端面1dの双方にわたって形成されている。そして、表面1c,1c及び側端面1d,1dに形成された各はんだダムは連通し、一のはんだダム4はリード1を環囲するように形成されている。
また、図1(b)の例では、はんだダム4がリード1の先端1aから基端1bへ向かう方向に並んで二重に(2列に)形成されている。すなわち、この図1(b)に示す例においては、2列の平行するはんだダム4が形成されている。
また、はんだダム4としては、図1(b)に示したようなリード1の表面1c,1c及び側端面1d,1dに形成する代わりに、リード1の表面1c,1c及び側端面1d,1dのうち一部にのみ形成してもよい。
このはんだダム4の幅(ダム幅)Wは任意に設定されるものであり、好ましくは0.1〜1.0mmの範囲とする。
図2は実施形態の一例としてのはんだダム形成方法で使用されるリードフレームの斜視図である。
リードフレーム16は、図2に示すように、帯状のフレーム部163から、複数のリード1を、等間隔で同一方向(図2に示す例では下向き)に互いに平行になるように突出させることにより形成されており、これにより、複数のリード1が帯状に連接されている。
また、この図2に示す例においては、リードフレーム16における、リード1の所定数(図2に示す例では6本)おきに搬送ガイド穴2が形成されている。
なお、この図2に示した状態においては、リード1にはんだダム4は形成されていない状態を示している。又、この図2に示す例においては、便宜上、リード1等、リードフレーム16の形状を簡略化して示している。以下、各実施形態や変形例においては、このように図中において簡略化したリードフレーム16を用いて説明を行なう。
(B)実施形態
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図3は第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10aの構成を示す平面図、図4はその成膜部を模式的に示す斜視図である。はんだダム形成装置10aは、リードフレーム16を搬送し、このリードフレーム16に含まれるリード1の表面1c,1cに薄膜形成方法を用いてはんだダム4を形成するものである。
以下、薄膜形成方法としてスパッタを用いる例について説明する。
本第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10aは、図3に示すように、真空チャンバ104,第1成膜部110a,第2成膜部110bおよびモータ108をそなえている。
本はんだダム形成装置10aにおいては、リードフレーム16を装着部160aの軸161bにロール状に巻きつけた状態で装着し、このロール状に巻かれた状態からリードフレーム16を繰り出し可能に構成されている。
また、装着部160aから繰り出されたリードフレーム16は、第1装着部160aに対して、真空チャンバ104を介して対向する装着部160bの軸161bに固定する。これにより、軸161bと軸161aとの間においてリードフレーム16が展延される。
そして、これらの軸161a,161b間において展延されたリードフレーム16に対して、第1成膜部110aおよび第2成膜部110bによりはんだダム4の形成を行なう。
モータ108は、第2装着部160bにそなえられた軸161bを所定方向(図3に示す例では矢印A1方向)に回転させる駆動装置である。モータ108は、軸161bを所定の速度で所定方向に回転させることにより、リードフレーム16を軸161bに巻き取り、軸161a,161b間で展延されたリードフレーム16を搬送方向(図3に示す例では矢印A2参照)に所定の速度で搬送する。すなわち、モータ108はリードフレーム16を搬送する搬送装置として機能する。
また、本はんだダム形成装置10aにおいては、リードフレーム16は、図4に示すように、フレーム部163からリード1が鉛直下向きになるように取り付けられ、搬送される。
なお、本はんだダム形成装置10aには、図示しない搬送ガイドがそなえられている。この搬送ガイドは、リードフレーム16の位置決めやモータ108によるリードフレーム16の搬送の案内を行なうものであり、更に、リードフレーム16を展張して所定の張力を付加する。
この搬送ガイドは、例えば、軸161a,161b間における所定位置において、フレーム部163に形成されたガイド穴162にガイドピン(図示省略)をそれぞれ緩挿し、モータ108によるリードフレーム16の搬送に応じてリードフレーム16を送り出すことにより、リードフレーム16を懸架し、その位置決め及び案内を行なう。
なお、このリードフレーム16の搬送や案内,位置決めについては、既知の種々の手法を用いて実現することができ、その詳細な説明は省略する。
真空チャンバ104は、内部空間を真空もしくはほぼ真空状態に維持可能な装置であり、真空ポンプ105およびガス供給装置106が接続される。真空ポンプ105は真空チャンバ104内を真空もしくはほぼ真空状態にするものであり、例えばロータリーポンプが用いられる。そして、真空チャンバ104は、軸161a,161b間において、展延されたリードフレーム16が貫通するように配置されている。ガス供給装置106は、アルゴン(Ar)等の不活性ガスを供給するものである。
また、図3に示すように、真空チャンバ104において、リードフレーム16が搬入される側(上流側)には真空チャンバシャッター109aが、又、リードフレーム16が搬出される側(下流側)には、真空チャンバシャッター109bが、それぞれ配置されている。これらの真空チャンバシャッター109a,109bは例えばゴムパッキンであり、リードフレーム16に密着した状態で、リードフレーム16の外形に追従して弾性変形することにより真空チャンバ104を密封する。これにより、主に真空チャンバ104内への外気の進入を阻止する。
真空チャンバ104内には、第1成膜部110aおよび第2成膜部110bが配置されている。第1成膜部110aは、リードフレーム16の一方の側の表面1cにはんだダム4を形成するものであり、第2成膜部110bは、リードフレーム16の他方の側の表面1cにはんだダム4を形成するものである。
また、本はんだダム形成装置10aにおいては、第2成膜部110bは、リードフレーム16の搬送方向(矢印A2参照)における第1成膜部110aの下流側に配置されている。
なお、第1成膜部110aと第2成膜部110bとは互いにほぼ同様の構成を有している。以下、これらの第1成膜部110aおよび第2成膜部110bにおいて共通な構成や作用について説明する場合には、便宜上、単に成膜部110という場合がある。
成膜部(成膜手段,スパッタ手段)110は、スパッタ装置101,スパッタ遮蔽マスク102及び電極103をそなえており、スパッタにより、リードフレーム16の一方の側の表面1cに、はんだダム4となる、はんだが接合しない物質の皮膜(以下、はんだダム皮膜という場合がある)を形成する。
ここで、はんだダム4の形成に用いられる、はんだが接合しない皮膜の材料(ターゲット)としては、SiO2、SiN、Ta2O5顔料などの無機化合物や、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ−ポリエステル樹脂、アクリル−ポリエステル樹脂、フッ素樹脂もしくはアクリル変性エポキシ樹脂、パリレン樹脂、イミド樹脂などを主成分とする静電塗装材料または電着塗装材料などの有機物質を用いる。
また、第1成膜部110aにおけるスパッタ装置101,スパッタ遮蔽マスク102および電極103と、第2成膜部110aにおけるスパッタ装置101,スパッタ遮蔽マスク102および電極103とは、リードフレーム16の搬送方向上における異なる位置において、リードフレーム16を介して面対照に配置されている。
スパッタ装置101は、リードフレーム16におけるはんだダム皮膜を形成する面(表面1c)に対向するように配置されている。このスパッタ装置101には、はんだダム皮膜のターゲット(図示省略)が取り付けられる。又、スパッタ装置101におけるリードフレーム16を介して対向する位置には電極103が配置されている。そして、これらのスパッタ装置101および電極103には電源107が接続されており、スパッタ装置101と電極103との間に電圧がかけられるようになっている。
そして、真空雰囲気中において、これらのスパッタ装置101と電極103に電圧をかけることにより、スパッタ装置101と電極103との間において、電子やイオンが高速移動し、イオンがターゲットに衝突する。高速移動した電子やイオンは、気体分子に衝突し、分子の電子をはじき飛ばし、さらにイオンとなる。ターゲットに衝突したイオンは、ターゲットの粒子をはじき飛ばす(スパッタリング現象)。このようにはじき飛ばされたターゲットの粒子はスパッタ装置101から放射される。
また、スパッタ装置101とリードフレーム16との間にはスパッタ遮蔽マスク102が、リードフレーム16に平行に配置されている。
図5は第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10aにかかるスパッタ遮蔽マスク102の構成を模式的に例示する斜視図である。
スパッタ遮蔽マスク(マスク部材)102は、スパッタ装置101から放射されるターゲット粒子の一部を遮蔽し、リードフレーム16(リード1)における所定の領域にのみターゲット粒子を付着させるものである。すなわち、スパッタ遮蔽マスク102は、リード1に形成するはんだダム4の形状を規定する。
このスパッタ遮蔽マスク102は、図5に示すように、板状部材1021に1以上のスリット1022を形成することにより構成されている。
スリット1022は、板状部材1021に形成された矩形の開口部であり、前述したスパッタ装置101から放射されたターゲット粒子が通過する空間として機能する。すなわち、このスリット1022は、リード1におけるはんだダム4の形状に対応するものであり、リード1に形成するはんだダム4のダム幅Wと同じ幅で開口している。好ましくは、このスリット1022の幅WS(図5参照)は0.1〜1.0mmの範囲とする。
また、これらの複数のスリット1022は、板状部材1021に、リード1に形成するはんだダム4の列数と同数(本実施形態では2つ)そなえられる。又、リード1にはんだダム4を複数形成する場合には、これらのスリット1022は互いに平行に形成される。更に、隣り合うスリット1022の間隔は、リード1におけるはんだダム4の間隔に相当する。なお、スリット1022の長さは、真空チャンバ104のサイズやスパッタ装置101にそなえられるターゲットのサイズ等に応じて任意に規定される。
このように構成されたスパッタ遮蔽マスク102は、図4に示すように、その板状部材1021のスリット1022が形成された面がリードフレーム16におけるリード1の表面1cに対向するように配置される。これにより、スパッタ遮蔽マスク102のスリット1022は、リード1の表面に対向して開口するように配置される。
また、スパッタ遮蔽マスク102は、図4に示すように、リードフレーム16の搬送方向に直交して配置されたレール1024に案内され、リードフレーム16に近づくもしくは遠ざかる方向(図3の左右方向)に摺動可能に配置されている。そして、スパッタ遮蔽マスク102は、このレール1024上のおける任意の位置に図示しない固定装置により固定される。これにより、スパッタ遮蔽マスク102を、リードフレーム16に対して任意の距離を隔てた位置に固定(位置決め)することができる。
なお、このレール1024上におけるスパッタ遮蔽マスク102の移動は、本はんだダム形成装置10aの管理者等が手動で行なってもよく、又、例えば、図示しないパルスモータ等を用いて機械的に行なってもよい。同様に、スパッタ遮蔽マスク102の位置決めについても、本はんだダム形成装置10aの管理者等が手動で行なってもよく、又、パルスモータを用いたジョグ送りにより行なってもよい。
そして、これらのレール1024や固定装置,パルスモータが、リード1とスパッタ遮蔽マスク102との隙間寸法を調節する隙間調節手段として機能する。
リード1におけるはんだダム4の寸法精度を向上させるためには、このスパッタ遮蔽マスク102とリードフレーム16との隙間を小さくすることが望ましく、例えば、0.1mm以下であることが望ましい。
なお、スパッタ遮蔽マスク102をリードフレーム16に対して密着させる、すなわち、隙間を0にすることも考えられる。しかしながら、本はんだダム形成装置10aにおいては、後述の如く、リードフレーム16を搬送しながら、スパッタ遮蔽マスク102のスリット1022を介してスパッタ装置101から放射されるターゲット粒子を付着させる。この場合、スパッタ遮蔽マスク102がリードフレーム16に密着していることで、スパッタ遮蔽マスク102とリード1とが摺接し、スパッタ遮蔽マスク102の板状部材1021がリード1に形成されたはんだダム4(ターゲット粒子の皮膜)に接触して、リード1に一旦形成されたはんだダム4が剥離するおそれがある。従って、スパッタ遮蔽マスク102とリードフレーム16との間には所定の隙間を設けることが望ましい。例えば、スパッタ遮蔽マスク102とリードフレーム16との隙間は0.05mm〜0.1mm程度が望ましい。
そして、スパッタ装置101から放射されたターゲット粒子の一部は、このスパッタ遮蔽マスク102のスリット1022を通過してリード1に到達し、はんだダム4として付着する。又、残りのターゲット粒子は、スパッタ遮蔽マスク102の板状部分1021等に衝突し、リード1におけるはんだダム4の形成箇所以外の部分に到達することはない。
このように、真空チャンバ104や成膜部110は、スパッタ遮蔽マスク102のスリット1022を介してリード1に帯電性の樹脂材からなるはんだダム4を静電付着させる静電塗装手段として機能する。
[1−2.はんだダムの形成手法]
上述の如く構成された第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10aにおけるリード1へのはんだダム4の形成手法を、図6に示すフローチャート(ステップA10〜A60)に従って説明する。
先ず、はんだダム4を形成するリードフレーム16を本はんだダム形成装置10aに装着する(ステップA10)。具体的には、リードフレーム16を巻きつけた軸161aを装着部160aに装着するとともに、リードフレーム16の端部を引き出す。そして、このリードフレーム16の端部を、真空チャンバシャッター109aを通して真空チャンバ104に挿入した後、第1成膜部110a及び第2成膜部110bを通過させて、真空チャンバシャッター109bを通して取り出す。取り出したリードフレーム16の端部を装着部160bの軸161bに取り付ける。
また、これと並行して、第1成膜部110aと第2成膜部110bとのそれぞれにおいて、スパッタ遮蔽マスク102を取り付ける(ステップA20)。すなわち、第1成膜部110aと第2成膜部110bとのそれぞれにおいて、リードフレーム16とスパッタ装置101との間に、リードフレーム16と所定距離を隔てて平行となるようにスパッタ遮蔽マスク102を取り付ける。
その後、第1成膜部110aと第2成膜部110bとのそれぞれにおいて、電源107から電極103とスパッタ装置101とに電圧をかけ、スパッタを開始する(ステップA30)。
そして、モータ108が軸161bを回転駆動することにより、リードフレーム16を所定速度で搬送させる(ステップA40)。
先ず、第1成膜部110aにおいて、スパッタ装置101から放射されたターゲット粒子の一部がスパッタ遮蔽マスク102のスリット1022を通過して、搬送されたリードフレーム16の一方の面に到達する。これにより、リード1における一方の表面1cにはんだダム4として機能するはんだダム皮膜が形成される。
次に、リードフレーム16が第2成膜部110bに搬送される。この第2成膜部110bにおいても、スパッタ装置101から放射されたターゲット粒子の一部がスパッタ遮蔽マスク102のスリット1022を通過して、搬送されたリードフレーム16の他方の面に到達する。これにより、リード1における他方の表面1cにもはんだダム4として機能するはんだダム皮膜が形成され、リード1の両方の表面1cにはんだダム皮膜が形成される(ステップA50)。
リード1にはんだダム4が形成されたリードフレーム16は、装着部160bにおいて軸161bに順次、巻き取られ、リード1へのはんだダム4の形成が完了すると、モータ108を停止させることにより、リードフレーム16の搬送を停止する。すなわち、停止位置にリードフレーム16を停止させ(ステップA60)、はんだダム4の製造プロセスが完了する。
このようにしてはんだダム4が形成されたリード1は、リードフレーム16から適宜切り離され、半導体パッケージ3の製造に用いられる。
[1−3.作用]
上記のプロセスを経て形成されたはんだダム4を有する半導体パッケージ3の実装例を図7(a),(b)に例示する。
表面実装の場合には、図7(a)に示すように、ほぼ水平に折り曲げられたリード1の先端1a側がプリント基板17のランド18上に載置され、先端1a及びランド18間がはんだ付けされる。このとき、温度条件等によりランド18上で溶融したはんだがリード1の表面1cや側端面1dを伝って樹脂封止部2側へと吸い上げられたとしても、その途上に形成されたはんだダム4にははんだが付着しにくいため、吸い上がり現象が抑制される。
これにより、はんだダム4の最下端部4aよりも下方にはんだが押し留められ、図7(a)中に破線で示すように、良好な形状のはんだフィレット19が形成される。
また、スルーホール実装の場合には、図7(b)に示すように、リード1がプリント基板12の板厚方向に貫通するスルーホール12aに差し込まれ、リード1の先端1aとプリント基板17上のランド18とがはんだ付けされる。このとき、温度条件等によりはんだがスルーホール17aを通り抜けてリード1の表面1cや側端面1dを伝わり、樹脂封止部2側へと吸い上げられたとしても、その途上に形成されたはんだダム4によって吸い上がりが抑制される。
したがって、はんだダム4の最下端部4aよりも下方にはんだが押し留められ、図7(b)中に破線で示すように、良好な形状のはんだフィレット19が形成される。
[1−4.効果]
このように、第1実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10aによれば、リード1の表面に、スパッタ遮蔽マスク102のスリット1022を介して、スパッタによりはんだダム皮膜を形成することにより、緻密なはんだダム4を形成することができる。例えば、狭いピッチで細いはんだダム4を多段形成することができる。リード1間のピッチが狭い微細リードにも適用が容易である。
また、はんだダム4の幅やピッチの寸法は、スパッタ遮蔽マスク102のスリット1022の形状や配置に依存するため、スパッタ遮蔽マスク102の寸法精度や配置精度を高めるほどはんだダム4の形成精度を格段に向上させることが可能である。
なお、スリット1022の幅を大きくするほど幅の広いはんだダム4が形成され、スリット1022の幅を小さくするほど幅の細いはんだダム4が形成される。したがって、要求されるはんだダム4の幅Wに応じてスリット1022のサイズや形状を任意に設定することができる。本手法によれば、例えば、加工精度±0.05mm程度の精密な寸法形状を有するはんだダム4を形成することができる。
また、スパッタ遮蔽マスク102とリード1とが物理的に接触しないように隙間を作ることにより、リード1に形成されたはんだダム4(ターゲット粒子の皮膜)が、スパッタ遮蔽マスク102に接触して剥離することがなく、高品質ははんだダム4を作成することができる。
さらに、スパッタ遮蔽マスク102を、リードフレーム16の搬送方向に直交して配置されたレール1024上で摺動可能に配置し、任意位置に固定できるので、スパッタ遮蔽マスク102とリードフレーム16との隙間を任意の寸法に調整することができる。これにより、寸法精度の高いはんだダム4をリード1上に形成することができる。
また、スパッタ遮蔽マスク102とリード1とが物理的に接触しないため、スパッタ遮蔽マスク102の摩耗を防止することができ、本はんだダム形成装置10aの維持コストを低減できるほか、リード1の変形や摩耗をも防止することができ、半導体パッケージ3の品質を確保することができる。
さらに、ターゲットとして樹脂材料を用いることにより、被着体を選ばないという利点がある。すなわち、はんだダム4を形成するリード1の材質に係らず接着剤と同じ作用で固定することができる。
このような樹脂材料において、例えばイミド樹脂は、ガラス転移点が230℃程度であり、一般的なはんだ付け温度である215℃での10秒程度のはんだ付け作業には充分耐えうる耐熱性を有する。又、イミド樹脂以外の一般樹脂でも、高温暴露時間が短く、変質が発生してもはんだダムとしての機能は維持できる。すなわち、樹脂材料ではんだダム4を形成した場合でも、溶融したはんだの流れを堰き止める機能を充分に実現することができる。
さらに、樹脂材料は、柔軟性があるので温度変化や物理ストレスによるクラック(亀裂)や剥離が発生し難いという利点もある。又、樹脂材料は、比重が低く均一混合が容易であるので、はんだダム皮膜の形成が容易であり、蒸着に用いた場合に、被着体の形状や位置(傾斜等)による塗布むらが発生し難いという利点もある。
また、リードフレーム16をリード1が下向きに突出するように懸架して搬送するとともに、第1成膜部110a及び第2成膜部110bにより、その両側面からスパッタによりはんだダム4を形成することにより、リード1の両表面1cにおいてはんだダム4を均質に生成することができる。
[1−4.変形例]
上述した第1実施形態の一例に関わらず、本第1実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本第1実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述の第1実施形態では、リードフレーム16をリード1が下向きに突出するように懸架して搬送するとともに、第1成膜部110a及び第2成膜部110bにより、その両側面からスパッタによりはんだダム4を構成しているが、これに限定されるものではない。
図8は第1実施形態のはんだダム形成装置の第1変形例の成膜部を模式的に示す図である。この図8に示す変形例においては、リードフレーム16をリード1を水平方向に突出するよう横向きにした状態で搬送するとともに、このリードフレーム16に対して第1成膜部110a及び第2成膜部110bにおいて上下方向からスパッタを行なう。
具体的には、図8に示す例においては、第1成膜部110aにおいては、リードフレーム16の下側にスパッタ装置101が配設され、このスパッタ装置101とリードフレーム16との間にスパッタ遮蔽マスク102が配置されている。又、この第1成膜部110aの下流側(図8の左側)の第2成膜部110bにおいては、リードフレーム16の上側にスパッタ装置101が配設され、このスパッタ装置101とリードフレーム16との間にスパッタ遮蔽マスク102が配置されている。
すなわち、この図8に示す第1変形例においては、リードフレーム16の搬送方向A2に対して、第1成膜部110aの下流側に第2成膜部110bをずらして配置している。
なお、図8に示す例においては、便宜上、はんだダム形成装置10bのリードフレーム16,スパッタ遮蔽マスク102およびスパッタ装置101のみを図示しており、これらの図示された以外の部分は、上述した第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様もしくはほぼ同様に構成されているものとする。
このように、第1実施形態の第1変形例としてのはんだダム形成装置10bによっても、第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様の作用効果を奏することができる。
また、図9は第1実施形態のはんだダム形成装置の第2変形例の成膜部を模式的に示す図である。この図9に示すはんだダム形成装置10cにおいても、リードフレーム16をリード1を水平方向に突出するよう横向きにした状態で搬送するとともに、このリードフレーム16に対して第1成膜部110a及び第2成膜部110bにおいて上下方向からスパッタを行なう。
そして、本変形例のはんだダム形成装置10cにおいては、図9に示すように、第1成膜部110aのスパッタ装置101と第2成膜部110bのスパッタ装置101とを対向させて配置している。
すなわち、この図9に示す第2変形例においては、リードフレーム16の搬送方向A2における同一もしくはほぼ同一位置において、第1成膜部110aと第2成膜部110bとの両方から、リード1の両表面1cにはんだダム4を生成する。
この図9に示す変形例を実現するには、例えば、スパッタ装置101としてマグネトロンスパッタ方式を適用することにより実現することができる。なお、マグネトロンスパッタ方式は公知の技術であるので、その説明は省略する。
このように、第1実施形態の第1変形例としてのはんだダム形成装置10cによっても、第1変形例としてのはんだダム形成装置10bと同様の作用効果を奏することができる。更に、本はんだダム形成装置10cによれば、第1成膜部110aおよび第2成膜部110bにより同時もしくはほぼ同じタイミングでリード1の両表面1cにはんだダム4を生成するので、はんだダム4の製造時間を短縮することができる。又リードフレーム16の搬送長を短かくすることができ、装置の小型化を実現することができる
また、上述した第1実施形態および各変形例においては、真空チャンバ104内に第1成膜部110a及び第2成膜部110bをそなえ、リードフレーム16の一度の搬送で、その表裏面(リード1の2つの表面1c)にはんだダム4を形成しているが、これに限定されるものではない。すなわち、第1成膜部110aもしくは第2成膜部110bのみをそなえ、リードフレーム16の一度の搬送で、そのいずれか一方の面(リード1のいずれかの表面1c)にはんだダム4を形成してもよい。この場合、リードフレーム16の2度目の搬送において、リードフレーム16を反転させて、その他方の面にはんだダム4を形成する。なお、このためにリードフレーム16を反転させる反転装置をそなえてもよい。
また、成膜部110におけるスパッタは、例えば、2極法,3極法,4極法,RF法,マグネトロン法,対向ターゲット法,ミラートロン法,ECR(Electron Cyclotron Resonance)法,PEMS(Plasma Enhanced Magnetron Sputter)法,イオンビーム法,デュアルイオンビーム法等、既知の種々の手法を適宜用いることができる。
また、上述した第1実施形態および各変形例においては、薄膜形成方法として成膜部110においてスパッタを行なうことにより、リード1にはんだダム皮膜を形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、成膜部110は、真空蒸着法を用いてはんだダム皮膜を生成してもよく、イオンプレーティングのような他のPVD(Physical Vapor Deposition)法やCVD(Chemical Vapor Deposition)を用いてもよい。
さらに、ガス供給装置16は、Arガスと共に微量のO2・N2ガスを真空チャンバ104に供給してもよく、これにより、成膜部110において反応性スパッタリング(ITO・TiN等)を行なってもよい。
[2.第2実施形態]
[2−1.構成]
図10は第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10dの構成を模式的に示す平面図、図11はその成膜部を模式的に示す斜視図である。このはんだダム形成装置10dは、リードフレーム16を搬送し、このリードフレーム16に含まれるリード1の表面1c,1cに静電塗装によりはんだダム4を形成するものである。
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。
本第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10dは、図10に示すように、第1成膜部210a,第2成膜部210bおよびモータ108をそなえている。
また、本はんだダム形成装置10dにおいても、第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様に、リードフレーム16は、図11に示すように、フレーム部163からリード1が鉛直下向きになるように取り付けられ、搬送される。
なお、本はんだダム形成装置10dにおいても、第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様に図示しない搬送ガイドがそなえられており、リードフレーム16の位置決めやモータ108によるリードフレーム16の搬送の案内を行なう。
第1成膜部210aは、リードフレーム16の一方の側の表面1cにはんだダム4を形成するものであり、第2成膜部210bは、リードフレーム16の他方の側の表面1cにはんだダム4を形成するものである。
また、図10に示す例においては、本はんだダム形成装置10dにおいては、第2成膜部210bは、リードフレーム16を介して第1成膜部210aに対向する位置に配置されている。これにより、リードフレーム16の搬送方向A2における同一位置において、リード1の両方の表面1cにはんだダム4が形成される。
なお、第1成膜部210aと第2成膜部210bとは互いにほぼ同様の構成を有している。以下、これらの第1成膜部210aおよび第2成膜部210bにおいて共通な構成や作用について説明する場合には、便宜上、単に成膜部210という場合がある。
成膜部(成膜手段,静電塗装手段)210は、噴霧装置201及び噴霧遮蔽マスク202をそなえており、静電塗装方式により静電塗装材料(塗料)を噴霧し、この静電塗装材料をリードフレーム16の一方の側の表面1cに付着させることによりはんだダム4を生成する。本はんだダム形成装置10dにおいては、静電塗装材料としてはんだが接合しない有機化合物を用いるものであり、これにより、この静電塗装材料がはんだダム4として機能する。
ここで、静電塗装材料としては、例えば、アクリル−ポリエステルを主成分とし、帯電性を増すためにカーボン粒子を添加したカチオン静電塗装材料を用いることが望ましい。
噴霧装置201は、上述した静電塗装材料を霧状にする塗装霧化装置(図示省略)をそなえている。この塗装霧化装置としては、例えば、一般的なスプレーガンに用いられる空気霧化方式の他、エアレスタイプの霧化方式や電気霧化方式,電気空気併用霧化方式等の既知の種々の方式のものを用いることができる。又、これらの他、帯電した塗料自身の反発を利用した静電霧化方式の塗装霧化装置を用いることもできる。
本はんだダム形成装置10dにおいては、アースしたリードフレーム16(被塗物)を陽極にするとともに塗装霧化装置を陰極にする。そして、これに電源107により負の高電圧を与えることにより、両極間に静電界を作り、塗装霧化装置により霧化した塗料粒子を負に帯電させて、反対極である被塗物に効率よく塗料を吸着させる。
なお、霧化した塗料粒子に帯電させる手法としては、例えば、塗料を帯電させてから噴霧してもよく、又、噴霧した塗料に外部電極からコロナ放電等の手法で電荷を付与してもよく、種々変形して実施することができる。
また、成膜部210において、噴霧装置201とリードフレーム16との間には噴霧遮蔽マスク202が、リードフレーム16に平行に配置されている。
図12は第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10dにかかる噴霧遮蔽マスク202の構成を模式的に例示する斜視図である。
噴霧遮蔽マスク(マスク部材)202は、噴霧装置201から噴霧される塗料粒子の一部を遮蔽し、リードフレーム16(リード1)における所定の領域にのみ塗料粒子を付着させるものである。すなわち、噴霧遮蔽マスク202は、リード1に形成するはんだダム4の形状を規定する。
この噴霧遮蔽マスク202は、図12に示すように、図5に示したスパッタ遮蔽マスク102と同様に、矩形の板状部材2021に1以上のスリット2022を形成することにより構成されている。
スリット2022は、板状部材2021に形成された矩形の開口部であり、前述した噴霧装置201から放射された塗料粒子が通過する空間として機能する。すなわち、このスリット2022は、リード1におけるはんだダム4の形状に対応するものであり、リード1に形成するはんだダム4のダム幅Wと同じ幅で開口している。好ましくは、このスリット2022の幅WS(図12参照)は0.1〜1.0mmの範囲とする。
また、これらの複数のスリット2022は、板状部材2021に、リード1に形成するはんだダム4の列数と同数(本実施形態では2つ)そなえられる。又、リード1にはんだダム4を複数形成する場合には、これらのスリット2022は互いに平行に形成される。更に、隣り合うスリット2022の間隔は、リード1におけるはんだダム4の間隔に相当する。なお、スリット2022の長さは、本はんだダム形成装置10dの設置スペースや噴霧装置201の性能等に応じて任意に規定される。
このように構成された噴霧遮蔽マスク202は、図11に示すように、その板状部材2021のスリット2022が形成された面がリードフレーム16におけるリード1の表面1cに対向するように配置される。これにより、噴霧遮蔽マスク202のスリット2022は、リード1の表面に対向して開口するように配置される。
また、噴霧遮蔽マスク202は、リードフレーム16の搬送方向に直交して配置されたレール1024に案内され、リードフレーム16に近づくもしくは遠ざかる方向(図10の左右方向)に摺動可能に配置されている。そして、噴霧遮蔽マスク202は、このレール1024上のおける任意の位置に図示しない固定装置により固定される。これにより、噴霧遮蔽マスク202を、リードフレーム16に対して任意の距離を隔てた位置に固定(位置決め)することができる。
なお、このレール1024上における噴霧遮蔽マスク202の移動は、本はんだダム形成装置10aの管理者等が手動で行なってもよく、又、例えば、図示しないパルスモータ等を用いて機械的に行なってもよい。同様に、噴霧遮蔽マスク202の位置決めについても、本はんだダム形成装置10dの管理者等が手動で行なってもよく、又、パルスモータを用いたジョグ送りにより行なってもよい。
そして、これらのレール1024や固定装置,パルスモータが、リード1と噴霧遮蔽マスク202との隙間寸法を調節する隙間調節手段として機能する。
リード1におけるはんだダム4の寸法精度を向上させるためには、この噴霧遮蔽マスク202とリードフレーム16との隙間を小さくすることが望ましく、例えば、0.1mm 以下であることが望ましい。
なお、噴霧遮蔽マスク202をリードフレーム16に対して密着させる、すなわち、隙間を0にすることも考えられる。しかしながら、本はんだダム形成装置10dにおいては、後述の如く、リードフレーム16を搬送しながら、噴霧遮蔽マスク202のスリット2022を介して噴霧装置201から噴霧される塗料粒子を付着させる。この場合、噴霧遮蔽マスク202がリードフレーム16に密着していることで、噴霧遮蔽マスク202とリード1とが摺接し、噴霧遮蔽マスク202の板状部材2021がリード1に形成されたはんだダム4(塗料粒子の皮膜)に接触して、リード1に一旦形成されたはんだダム4が剥離するおそれがある。従って、噴霧遮蔽マスク202とリードフレーム16との間には隙間を設けることが望ましい。例えば、噴霧遮蔽マスク202とリードフレーム16との隙間は0.05mm〜0.1mm程度が望ましい。
そして、噴霧装置201から噴霧された塗料粒子の一部は、この噴霧遮蔽マスク202のスリット2022を通過してリード1に到達し、はんだダム4として付着する。又、残りの塗料粒子は、噴霧遮蔽マスク202の板状部分2021等に衝突し、リード1におけるはんだダム4の形成箇所以外の部分に到達することはない。
このように、成膜部210は、噴霧遮蔽マスク202のスリット2022を介してリード1に帯電性の樹脂材からなるはんだダム4を静電付着させる静電塗装手段として機能する。
[2−2.はんだダムの形成手法]
上述の如く構成された第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10cにおいても、図6に示した第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様の処理により、リード1へのはんだダム4が形成される。
すなわち、はんだダム形成装置10dに対するリードフレーム16の取り付けと、噴霧遮蔽マスク202の取り付けを行なった後に、噴霧装置201から塗料粒子の噴霧を開始する。
そして、モータ108が軸161bを回転駆動することにより、リードフレーム16を所定速度で搬送させ、リード1にはんだダム4を形成するのである。
本はんだダム形成装置10dにおいては、第1成膜部210aにおいて、噴霧装置201から噴霧された塗料粒子の一部が噴霧遮蔽マスク202のスリット2022を通過して、搬送されたリードフレーム16の一方の面に到達する。これにより、リード1における一方の表面1cにはんだダム4が形成される。
また、これと同時もしくはほぼ同時のタイミングで、第2成膜部210bにおいても、噴霧装置201から噴霧された塗料粒子の一部が噴霧遮蔽マスク202のスリット2022を通過して、搬送されたリードフレーム16の他方の面に到達する。これにより、リード1における他方の表面1cにもはんだダム4が形成され、リード1の両方の表面1cにはんだダム4が形成される。
なお、リード1の表面1c及び側端面1dに付着した塗料材料は、その後の搬送過程において自然乾燥する。なお、乾燥機を用いてリード1にした塗料材料を強制的に乾燥させてもよい。乾燥して定着した塗料材料は、はんだダム4として機能する部位となる。
そして、リード1へのはんだダム4の形成が完了すると、停止位置にリードフレーム16を停止させ、はんだダム4の製造プロセスが完了する。
このようにしてはんだダム4が形成されたリード1は、リードフレーム16から適宜切り離され、半導体パッケージ3の製造に用いられる。
なお、本はんだダム形成装置10dにより形成されたはんだダム4を有する半導体パッケージ3も、図7(a),(b)に示したものと同様の作用効果を奏する。
[2−3.効果]
このように、第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10dによっても、第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、第2実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10dによれば、リード1の表面に、噴霧遮蔽マスク202のスリット2022を介して、静電塗装によりはんだダム皮膜を形成することにより、緻密なはんだダム4を形成することができる。例えば、狭いピッチで細いはんだダム4を多段形成することができる。リード1間のピッチが狭い微細リードにも適用が容易である。
また、はんだダム4の幅やピッチの寸法は、噴霧遮蔽マスク202のスリット2022の形状や配置に依存するため、噴霧遮蔽マスク202の寸法精度や配置精度を高めるほどはんだダム4の形成精度を格段に向上させることが可能である。
なお、スリット2022の幅を大きくするほど幅の広いはんだダム4が形成され、スリット2022の幅を小さくするほど幅の細いはんだダム4が形成される。したがって、要求されるはんだダム4の幅Wに応じてスリット2022のサイズや形状を任意に設定することができる。本手法によれば、例えば、加工精度±0.05mm程度の精密な寸法形状を有するはんだダム4を形成することができる。
また、噴霧遮蔽マスク202とリード1とが物理的に接触しないように隙間を作ることにより、リード1に形成されたはんだダム4(塗料粒子の皮膜)が、噴霧遮蔽マスク202に接触して剥離することがなく、高品質ははんだダム4を作成することができる。
さらに、噴霧遮蔽マスク202を、リードフレーム16の搬送方向に直交して配置されたレール1024上で摺動可能に配置し、任意位置に固定できるので、噴霧遮蔽マスク202とリードフレーム16との隙間を任意の寸法に調整することができる。これにより、寸法精度の高いはんだダム4をリード1上に形成することができる。
また、噴霧遮蔽マスク202とリード1とが物理的に接触しないため、噴霧遮蔽マスク202の摩耗を防止することができ、本はんだダム形成装置10bの維持コストを低減できるほか、リード1の変形や摩耗をも防止することができ、半導体パッケージ3の品質を確保することができる。
さらに、静電塗装材料として樹脂材料を用いることによっても、前述したはんだダム形成装置10aと同様の作用効果を得ることができる。
また、第1成膜部210aおよび第2成膜部210bにより同時もしくはほぼ同じタイミングでリード1の両表面1cにはんだダム4を生成するので、はんだダム4の製造時間を短縮することができる。又、リードフレーム16の搬送長を短かくすることができ、装置の小型化を実現することができる
[3.第3実施形態]
[3−1.構成]
図13は第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10eの構成を模式的に示す平面図、図14はその成膜部310を模式的に示す側面図である。このはんだダム形成装置10eは、リードフレーム16を搬送し、このリードフレーム16に含まれるリード1の表面1c,1cに電着塗装によりはんだダム4を形成するものである。
なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。
本第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10eは、図13に示すように、成膜部310および搬送レール320をそなえている。
成膜部(成膜手段,電着塗装手段)310は、リード1の表面1cにはんだダム4を形成するものであり、貯留槽311および電極312をそなえている。
貯留槽311は、底面311a,傾斜底面311b,311c,側壁311d,311dをそなえ、これらによって環囲される空間内に電着塗装液313が貯留されるものである。
底面311aは矩形形状を有し、その一辺に矩形の傾斜底面311bが接続されている。又、この傾斜底面311bにおける底面311aに接続されている辺と対向する辺は、底面311aよりも高い位置に配置され、これにより、傾斜底面311bは底面311aに向かって所定角度で下降する傾斜を形成している。底面311aにおける傾斜底面311bが接続されている辺に対向する辺には、傾斜底面133cが接続されている。この傾斜底面311cも、その底面311aに接続されている辺と対向する辺が底面311aよりも高い位置に配置され、これにより、傾斜底面311cも底面311aに向かって所定角度で下降する傾斜を形成している。
側壁311d,311dは、底面311aおよび傾斜底面311b,311cを挟んで対向する位置において縦立する。又、これらの側壁311d,311dの高さ寸法は、後述する電着遮蔽マスク302の高さ寸法H(図16参照)よりも大きくなるよう形成されている。更に、底面311aにおける傾斜底面311bが接続された辺と、傾斜底面311cが接続された辺との間の寸法(すなわち、側壁311d,311dに沿う方向の長さ)は、電着遮蔽マスク302の搬送方向長さL(図16参照)よりも大きくなるように形成されている。
これにより、底面311a,傾斜底面311b,311cおよび側壁311d,311dにより環囲された空間に電着遮蔽マスク302を格納することができる。
また、この貯留槽311には、少なくとも一方の側壁311dに沿って電極312が配置されている。この電極312には電源307が接続され、この電源307から電力が印加される。
そして、この貯留槽311内に、電着塗装液313が貯留される。電着塗装液313は、水中に塗料を、例えば8〜20%の固形分濃度となるように溶融もしくは分散させたものである。この電着塗装液313は、はんだが接合しない有機化合物を溶融したものであって、例えば、アクリル変性エポキシ樹脂を含有したカチオン電着塗料である。
表1に、本はんだダム形成装置10eにおいて静電塗装材料として用いるカチオン電着塗料の成分構成例を示す。
Figure 2011142134
また、この貯留槽311には、電着塗装液313を循環、補充するポンプやタンク(いずれも図示省略)もそなえられている。
搬送レール320は、電着遮蔽マスク302が取り付けられたリードフレーム16を案内するものであり、図13及び図14に示すように、貯留槽311の上部を、傾斜底面311b,底面311a,傾斜底面311cの順番で縦断するように架設されている。
また、この搬送レール320は、図14に示すように、貯留槽311上において、傾斜底面311b,底面311aおよび傾斜底面311cの形状に合わせて高低差が設けられている。すなわち、搬送レール320においては、傾斜底面311bや傾斜底面311cの上方においてはこれらの傾斜底面311bや傾斜底面311cとほぼ平行になるよう傾斜し、又、底面311aの上方においては、この底面311aと平行となるよう水平に配置されている。
これにより、貯留槽311において、搬送レール320と傾斜底面311b,底面311aおよび傾斜底面311cとの各距離がほぼ一定となるように形成されている。
搬送レール320には、保持装置330が取り付けられる。この保持装置330は、電着遮蔽マスク302が取り付けられたリードフレーム16を、垂下した状態で保持し搬送レール320上を移動するものである。
保持装置330は、図14に示すように、保持部333,支持棒332,連結部334およびローラ331をそなえている。この保持装置330は、支持棒332の一端側(図14の下側)に保持部333をそなえるとともに、その他端側(図14の上側)にローラ331および連結部334をそなえている。
保持部333は電着遮蔽マスク302が取り付けられたリードフレーム16を保持するものであり、例えば、電着遮蔽マスク302を挟持することにより指示棒332に固定する。
ローラ331は、搬送レール320上に配置され、この搬送レール320を、その長手方向(搬送方向:図13の矢印A3参照)に移動可能にそなえられている。なお、図14に示す例においては、2つのローラ331を、各回転軸を搬送方向に直交する向きに平行に並べた状態で配置されている。
連結部334は、ローラ331,331と支持棒332とを連結するものである。又、図14に示す例においては、この連結部334がローラ331,331と搬送レール320とを環囲することにより、搬送レール320からローラ331,331が脱落することを防止する脱落防止装置としても機能している。
なお、支持棒332の長さは、保持部333により電着遮蔽マスク302が取り付けられたリードフレーム16を保持した状態で、このリードフレーム16が貯留槽311に貯留された電着塗装液313に浸漬し、且つ、このリードフレーム16が貯留槽311の底面311a,傾斜底面311b,311cに接触しない長さである。
また、この保持装置330に保持された状態で、リードフレーム16には電源307から電力が供給される。
そして、上述した保持装置330は、図示しない搬送装置により、搬送レール320に沿って所定速度で移動する。なお、この保持装置330を移動させるための構成としては、例えば、モータ等によりローラ331を回転駆動してもよく、又、図示しない牽引装置により搬送レール320に沿って保持装置330を牽引してもよく、種々変形して実施することができる。
図15〜図18は第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10eの電着遮蔽マスク302の構成を説明するための図であり、図15はその分解斜視図、図16はその斜視図である。又、図17は図16の断面Aにおける断面図、図18は図16の断面Bにおける断面図である。
電着遮蔽マスク(マスク部材)302は、リードフレーム16に装着されるものであって、貯留槽311において電着塗装液313がリードフレーム16(リード1)における所定の領域(はんだダム4の形成部位)以外へ付着することを阻止するものである。すなわち、電着遮蔽マスク302は、電着塗装液313がリードフレーム16(リード1)における所定の領域にのみ付着させることにより、リード1に形成するはんだダム4の形状を規定する。
この電着遮蔽マスク302は、図15に示すように、マスク基部302aとマスク蓋部302bとをそなえ、これらのマスク基部302aとマスク蓋部302bとで、フレーム部163において所定長さに切断されたリードフレーム16を挟み込むことにより、このリードフレーム16に取り付けられる。
マスク基部302aは、図15に示すように、リードフレーム16よりも大きな矩形の
板状部材3021に1以上のスリット3022が形成されている。又、板状部材3021における長手方向の一方の辺に沿った端部と短手方向の両方の辺に沿った各端部とには、マスク蓋部302bの板厚とほぼ同じ高さで板面の法線方向に突出する突出部3024及び3023,3023が形成されている。
これにより、板状部材3021の縁辺部において、突出部3024と突出部3023,3023とがコの字型に突出している。そして、図15,図17に示すように、この板状部材3021における突出部3024,3023,3023によって3方を囲まれた領域に、リードフレーム16を挟んでマスク蓋部302bが嵌合される。これにより、図16に示すように、電着遮蔽マスク302にリードフレーム16が格納された状態となる。なお、以下、この板状部材3021における突出部3024,3023,3023によって3方を囲まれた領域をリードフレーム格納領域3025という場合がある。
スリット3022は、板状部材3021におけるリードフレーム格納領域3025に形成された矩形の開口部である。
そして、前述した貯留槽311において、このスリット3022から電着塗装液313が浸入し、リードフレーム16(リード1)に浸着する。そして、このスリット3022において、後述の如くリード1に浸着した電着塗装液313からはんだダム4となる塗料分(塗装薄膜)が析出する。すなわち、このスリット3022は、リード1におけるはんだダム4の形状に対応するものであり、リード1に形成するはんだダム4のダム幅Wと同じ幅で開口している。好ましくは、このスリット3022の幅WS(図15参照)は0.1〜1.0mmの範囲とする。
また、これらの複数のスリット3022は、板状部材3021に、リード1に形成するはんだダム4の列数と同数(本実施形態では2つ)そなえられる。又、リード1にはんだダム4を複数形成する場合には、これらのスリット3022は互いに平行に形成される。更に、隣り合うスリット3022の間隔は、リード1におけるはんだダム4の間隔に相当する。なお、スリット3022の長さは、貯留槽311の底面311aやリードフレーム16のサイズ等に応じて任意に規定される。
マスク蓋部302bは、図15に示すように、リードフレーム16よりも大きな矩形の
板状部材3031に、マスク基部302aと同数のスリット3032が形成されている。又、この板状部材3031は、前述したリードフレーム格納領域3025と同一形状を有しており、これにより、マスク蓋部302bは、マスク蓋部302bにおける上記リードフレーム格納領域3025に、リードフレーム16を挟んで嵌合可能に構成されている。
また、このマスク蓋部302bにもマスク基部302aと同数のスリット3022が形成されている。このマスク蓋部302bのスリット3022は、図17に示すように、マスク基部302aのリードフレーム格納領域3025にリードフレーム16を挟んでマスク蓋部302bを嵌合させた状態で、マスク基部302aのスリット3022とリードフレーム16を介して対向する位置に形成されている。
なお、マスク基部302a,マスク蓋部302b及びリードフレーム16は、図示しない固定装置により、マスク基部302aとマスク蓋部302bとの間にリードフレーム16を挟んだ状態で固定される。この固定装置は、例えば、ネジやクランプ器具等、種々の固定手段により実現することができ、その説明は省略する。
また、これらのマスク基部302a及びマスク蓋部302bの材質には、耐油性をそなえた弾性部材が用いられており、例えば、耐油性ゴム材料が用いられる。以下に耐油性ゴム材料として好適な材料を例示する。
(1)EPM・EPDM(エチレン・プロピレンゴム)
(2) IIR(ブチルゴム)
(3)NBR(ニトリルゴム)
(4)HNBR(水素化ニトリルゴム)
(5)フッ素ゴム
・FKM(フッ化ビニリデン系ゴム)
・FEPM(テトラフルオロエチレン-プロピレン系ゴム)
・FFKM(テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル系ゴム)
(6)CR(クロロプレンゴム)
(7)ACM(アクリルゴム)
(8)SR(シリコーンゴム)
そして、リードフレーム格納領域3025にリードフレーム16を挟んだ状態でマスク基部302aとマスク蓋部302bとを押し付ける。マスク基部302a及びマスク蓋部302bの材質に弾性部材であるゴム材料を用いることにより、図18に示すように、スリット3022以外の部分においては、隣り合うリード1間の隙間に弾性変形したマスク基部302a及びマスク蓋部302bが浸入しこの隙間を埋める。
これにより、スリット3022以外の部分においては、リード1における側端面1dに電着塗装液313が浸着することがない。
そして、上述の如く、そのリードフレーム格納領域3025にリードフレーム16を挟んでマスク基部302aとマスク蓋部302bとを押圧した電着遮蔽マスク302を、電着塗装液313で満たされた貯留槽311に浸漬する。これにより、電着塗装液313が、この電着遮蔽マスク302のスリット3022を通過してリード1に到達する。
この状態において、リードフレーム16(リード1:被塗物)を陰極(−)、又、貯留槽311の電極312を陽極(+)として、これらの間に電源307から直流電圧(例えば100V〜300V)をかけて電流を流す。これにより、リードフレーム16(リード1)における電着塗装液313が浸漬した部分に不溶性の塗膜が析出する。
すなわち、リード1における電着遮蔽マスク302のスリット3022が開口する領域において、不溶性の塗膜がはんだダム4として付着する。又、リードフレーム16における他の領域には、電着遮蔽マスク302が密着しており電着塗装液313が浸漬することがない。これにより、リード1におけるはんだダム4の形成箇所以外の部分に不溶性の有機化合物の塗膜が形成されることはない。
このように、成膜部310は、帯電した樹脂材を、静電遮蔽マスク302のスリット3022を介してリード1に電着させる電着塗装手段として機能する。
[2−2.はんだダムの形成手法]
上述の如く構成された第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10eにおいては、先ず、リードフレーム16に電着遮蔽マスク302を取り付ける。そして、搬送レール320における所定の取り付け位置において、このリードフレーム16を格納した電着遮蔽マスク302を保持装置330の保持部333に取り付ける。
その後、図示しない搬送装置により、保持装置330を、搬送レール320に沿って所定速度で移動させ、電着遮蔽マスク302を貯留槽311の電着塗装液313に浸漬させる。
そして、電源370により、リードフレーム16と電極312との間に電源307から直流電圧(例えば100V〜300V)をかけて電流を流す。これにより、リードフレーム16(リード1)における電着塗装液313が浸漬した部分に不溶性の塗膜が析出し、リード1における表面1c及び側端面1dにはんだダム皮膜が形成される。
その後、リードフレーム16を格納した電着遮蔽マスク302を貯留槽311から引き上げて未電着の電着塗装液313を水洗いし、図示しない乾燥炉で加熱硬化させて塗膜を形成する。この加熱硬化した塗膜は、リード1においてはんだダム4として機能する部位となる。
このようにしてはんだダム4が形成されたリード1も、リードフレーム16から適宜切り離され、半導体パッケージ3の製造に用いられる。
なお、本はんだダム形成装置10eにより形成されたはんだダム4を有する半導体パッケージ3も、図7(a),(b)に示したものと同様の作用効果を奏する。
[3−3.効果]
このように、第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10eによっても、第1実施形態のはんだダム形成装置10aと同様の作用効果を奏することができる。
すなわち、第3実施形態の一例としてのはんだダム形成装置10eによれば、リード1の表面に、電着遮蔽マスク302のスリット3022を介して、電着塗装によりはんだダム皮膜を形成することにより、緻密なはんだダム4を形成することができる。例えば、狭いピッチで細いはんだダム4を多段形成することができる。リード1間のピッチが狭い微細リードにも適用が容易である。
また、はんだダム4の幅やピッチの寸法は、電着遮蔽マスク302のスリット3022の形状や配置に依存するため、電着遮蔽マスク302の寸法精度や配置精度を高めるほどはんだダム4の形成精度を格段に向上させることが可能である。
なお、スリット3022の幅を大きくするほど幅の広いはんだダム4が形成され、スリット3022の幅を小さくするほど幅の細いはんだダム4が形成される。したがって、要求されるはんだダム4の幅Wに応じてスリット2022のサイズや形状を任意に設定することができる。本手法によれば、例えば、加工精度±0.05mm程度の精密な寸法形状を有するはんだダム4を形成することができる。
また、マスク蓋部302b及びマスク基部302aに弾性部材を用い、これらをリード1を挟んで押し付けあうことにより、マスク蓋部302b及びマスク基部302aが弾性変形してリード1間の隙間が埋められる。これにより、リード1の側端面1dにおけるスリット3022不在の領域へのはんだダム4の形成を抑止することができ、リード1の品質を向上させることができる。
さらに、電着塗装液313として樹脂材料を用いることによっても、前述したはんだダム形成装置10a等と同様の作用効果を得ることができる。
[4.その他]
上述した各実施形態および変形例に関わらず、上記各実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、上述した第1実施形態及びその変形例においては、スパッタ遮蔽マスク102に2つのスリット1022が形成され、これによりリード1に2つのはんだダム4を形成する例を示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、スパッタ遮蔽マスク102に1つもしくは3つ以上のスリット1022を形成し、これによりリード1に1つもしくは3つ以上のはんだダム4を形成してもよい。
また、第2実施形態及び第3実施形態においても同様に、噴霧遮蔽マスク202やマスク基部302a,マスク蓋部302bに1つもしくは3つ以上のスリット2022,3022を形成し、これによりリード1に1つもしくは3つ以上のはんだダム4を形成してもよい。
さらに、上述した第1実施形態および第2実施形態においては、スパッタ遮蔽マスク102や噴霧遮蔽マスク202をリードフレーム16から所定の隙間を隔てた位置に配置してはんだダム皮膜を形成する例を示しているが、これに限定されるものではない。
例えば、はんだダム皮膜の形成時に、スパッタ遮蔽マスク102や噴霧遮蔽マスク202をリードフレーム16に密着させ、リードフレーム16の搬送に伴ってこれらのスパッタ遮蔽マスク102や噴霧遮蔽マスク202を所定距離だけ移動させてもよい。そして、リードフレーム16にはんだダム皮膜を形成した後に、リードフレーム16から遠ざかる向きにこれらのスパッタ遮蔽マスク102や噴霧遮蔽マスク202をリードフレーム16から離隔させる。これにより、リード1に形成されたはんだダム皮膜が、スパッタ遮蔽マスク102や噴霧遮蔽マスク202に接触して剥離することがなく、高品質ははんだダム4を作成することができる。
また、上述した各実施形態および各変形例においては、帯状のフレーム部163から、複数のリード1を、等間隔で同一方向に互いに平行になるように突出させたリードフレーム16に対してはんだダム4の形成を行なっているが、これに限定されるものではない。
図19は変形例に係るはんだダム形成方法で使用されるリードフレームの斜視図である。
例えば、この図19に示すように、金属板から打ち抜かれる前の複数のリード1を有する帯状のリードフレーム16′をはんだダム4の形成対象とすることが考えられる。
[5.付記]
以上の実施形態および変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、
スリットが形成されているマスク部材と、
前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに非金属材料からなる前記はんだダムを成膜する成膜手段と、を備えることを特徴とするはんだダム形成装置。
(付記2)
前記成膜手段が、
前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに無機化合物からなる前記はんだダムをスパッタリングにより付着させるスパッタ手段を有することを特徴とする、付記1記載のはんだダム形成装置。
(付記3)
前記成膜手段が、
前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに帯電性の樹脂材からなる前記はんだダムを静電付着させる静電塗装手段を有することを特徴とする、付記1記載のはんだダム形成装置。
(付記4)
前記マスク部材が、該電子部品のリードに対して所定の隙間を持って配置されることを特徴とする、付記1〜3の何れか1項に記載のはんだダム形成装置。
(付記5)
前記マスク部材が、前記電子部品のリードに対して0.1mm以下の隙間を持って配置されることを特徴とする、付記4記載のはんだダム形成装置。
(付記6)
前記電子部品のリードと前記マスク部材との隙間寸法を調節する隙間調節手段をさらに備えることを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載のはんだダム形成装置。
(付記7)
前記成膜手段が、
帯電した樹脂材を、前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに電着させる電着塗装手段を有することを特徴とする、付記1記載のはんだダム形成装置。
(付記8)
前記スリットが、該電子部品のリードに形成される前記はんだダムの幅に応じた大きさの幅で形成されていることを特徴とする、付記1〜7の何れか1項に記載のはんだダム形成装置。
(付記9)
前記スリットが、0.1〜1.0mmの範囲内の幅を有することを特徴とする、付記1〜8の何れか1項に記載のはんだダム形成装置。
(付記10)
電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成方法であって、
スリットが形成されているマスク部材を該リードの表面に配置するマスク部材配置ステップと、
前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに非金属材料からなる前記はんだダムを成膜する成膜ステップと、を備えることを特徴とするはんだダム形成方法。
(付記11)
前記成膜ステップが、
前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに無機化合物からなる前記はんだダムをスパッタリングにより付着させるスパッタステップを有することを特徴とする、付記10記載のはんだダム形成方法。
(付記12)
前記成膜ステップが、
前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに帯電性の樹脂材からなる前記はんだダムを静電付着させる静電塗装ステップを有することを特徴とする、付記10記載のはんだダム形成方法。
(付記13)
該マスク部材配置ステップにおいて、
前記マスク部材を、該電子部品のリードに対して所定の隙間を持って配置することを特徴とする、付記10〜12の何れか1項に記載のはんだダム形成方法。
(付記14)
該マスク部材配置ステップにおいて、
前記マスク部材を、前記電子部品のリードに対して0.1mm以下の隙間を持って配置することを特徴とする、付記13記載のはんだダム形成方法。
(付記15)
前記電子部品のリードと前記マスク部材との隙間寸法を調節する隙間調節ステップをさらに備えることを特徴とする、付記10〜14のいずれか1項に記載のはんだダム形成方法。
(付記16)
前記成膜ステップが、
帯電した樹脂材を、前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに電着させる電着塗装ステップを有することを特徴とする、付記10記載のはんだダム形成方法。
(付記17)
前記スリットが、該電子部品のリードに形成される前記はんだダムの幅に応じた大きさの幅で形成されていることを特徴とする、付記10〜16の何れか1項に記載のはんだダム形成方法。
(付記18)
前記スリットが、0.1〜1.0mmの範囲内の幅を有することを特徴とする、付記10〜17の何れか1項に記載のはんだダム形成方法。
1 リード(対象リード)
1a 先端
1b 基端
1c 表面
1d 側端面
2 樹脂封止部
3 半導体パッケージ(電子部品)
4 はんだダム
10a,10b,10c,10d,10e はんだダム形成装置
16,16′ リードフレーム
162 ガイド穴
17 プリント基板
17a スルーホール
18 ランド
19 はんだフィレット
101 スパッタ装置
102 スパッタ遮蔽マスク(マスク部材)
1022 スリット
103 電極
104 真空チャンバ
106 モータ
109a,109b 真空チャンバシャッター
110,210,310 成膜部(成膜手段)
110a,210a 第1成膜部
110b,210b 第2成膜部

160a,160b 装着部
161a,161b 軸
201 噴霧装置
202 噴霧遮蔽マスク
2021 板状部材
2022 スリット
303 電着遮蔽マスク
302a マスク基部
302b マスク蓋部
3021,3031 板状部材
3022 スリット
3023,3024 突出部
3025 リードフレーム格納領域
311 貯留槽
311a 底面
311b,311c 傾斜底面
311d 側壁
312 電極
313 電着塗装液
320 搬送レール
330 保持装置
331 ローラ
332 支持棒
333 保持装置
334 連結部

Claims (5)

  1. 電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、
    スリットが形成されているマスク部材と、
    前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに無機化合物からなる前記はんだダムをスパッタリングにより付着させるスパッタ手段と、を備えることを特徴とする、はんだダム形成装置。
  2. 電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、
    スリットが形成されているマスク部材と、
    前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに帯電性の樹脂材からなる前記はんだダムを静電付着させる静電塗装手段と、を備えることを特徴とする、はんだダム形成装置。
  3. 前記マスク部材が、前記電子部品のリードに対して0.1mm以下の隙間を持って配置されることを特徴とする、請求項1又は2記載のはんだダム形成装置。
  4. 電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成装置であって、
    スリットが形成されているマスク部材と、
    帯電した樹脂材を、前記マスク部材の前記スリットを介して前記電子部品のリードに電着させる電着塗装手段と、を備えることを特徴とする、はんだダム形成装置。
  5. 前記スリットが、0.1〜1.0mmの範囲内の幅を有することを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のはんだダム形成装置。
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