JP2016064444A - 半田チップ、半田チップを用いた端子付きガラス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合の歩留まりを改善できる、半田チップの提供。
【解決手段】ガラス基板２０に形成される導電膜３０と端子４０との接合に用いられる半田チップ１０であって、前記導電膜３０における前記端子４０との対向面と面接触し、収容凹部１３に対応するダミー凹部１４が形成されている第１面１１と、前記端子４０における前記導電膜３０との対向面と面接触し、前記端子４０における前記導電膜３０との対向面に形成される突起４２を収容する収容凹部１３が形成されている第２面１２とを有する、半田チップ１０。
【選択図】図２

Description

本発明は、半田チップ、半田チップを用いた端子付きガラス基板の製造方法に関する。

ガラス基板に形成される導電膜と、端子とを半田によって接合させる接合装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この接合装置は、端子に対し半田とは反対側から押し付けられる電極棒を複数有する。複数の電極棒によって端子を通電加熱することで、半田を加熱することができる。

米国特許第６３３５５１４号明細書

従来、半田は、導電膜と端子との間に挟む前に、導電膜における端子との対向面、または端子における導電膜との対向面に半球状に盛られていた。そのため、電極棒などの加熱装置を端子に対し半田とは反対側から押し付けると、バランスが崩れることがあり、接合不良が生じることがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、接合の歩留まりを改善できる、半田チップの提供を主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
ガラス基板に形成される導電膜と、端子との接合に用いられる半田チップであって、
前記導電膜における前記端子との対向面と面接触する第１面と、
前記端子における前記導電膜との対向面と面接触する第２面とを有する、半田チップが提供される。

本発明の一態様によれば、接合の歩留まりを改善できる、半田チップが提供される。

一実施形態による半田チップおよび半田チップを用いて接合する部材を示す断面図である。 図１の一部拡大図である。 一実施形態による端子付きガラス基板を示す断面図である。 図３の一部拡大図である。 第１変形例による半田チップおよび半田チップを用いて接合する部材を示す断面図である。 第２変形例による半田チップおよび半田チップを用いて接合する部材を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成には、同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。

図１は、一実施形態による半田チップおよび半田チップを用いて接合する部材を示す断面図である。図２は、図１の一部拡大図である。図３は、一実施形態による端子付きガラス基板を示す断面図である。図４は、図３の一部拡大図である。

図１〜図２に示すように、半田チップ１０は、ガラス基板２０に形成される導電膜３０と端子４０との間に挟まれ、導電膜３０と端子４０との接合に用いられる。以下、ガラス基板２０、導電膜３０、端子４０、および半田チップ１０についてこの順で説明する。

ガラス基板２０は、フロート法またはフュージョン法などにより成形される。ガラス基板２０のガラスは、特に限定されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラスなどである。ガラス基板２０は、未強化ガラス、強化ガラスのいずれでもよい。強化ガラスは、熱強化ガラス、化学強化ガラスのいずれでもよい。ガラス基板２０は、他のガラス基板と積層されてもよく、例えば合わせガラスの一部でもよい。ガラス基板２０の用途は、特に限定されないが、例えば自動車用の窓ガラス、鉄道車両用の窓ガラスなどである。

導電膜３０は、ガラス基板２０に形成される。導電膜３０は、例えば金属膜であってよい。金属膜は、蒸着、スパッタリング、金属ペーストの焼成などにより成膜される。金属膜は、成膜後に所望のパターンに加工されてもよいし、成膜時に所望のパターンに形成されてもよい。前者のパターン加工にはフォトリソグラフィ法やエッチング法などが用いられ、後者のパタ−ン形成にはマスキングテープまたはスクリーン印刷などが用いられる。導電膜３０は、例えば発熱回路、アンテナ回路などの電気回路を形成する。発熱回路は、窓ガラスに付いた氷や雪の融解、結露による窓ガラスの曇りの除去などに用いられる。アンテナ回路は、外部からの電波の受信に用いられる。

端子４０は、不図示の電子部品と導電膜３０とを電気的に接続する。端子４０は、銅または銅合金、銀メッキされたステンレスなどの金属で形成されてよい。端子４０の種類は、特に限定されないが、例えば半田による接合部が複数個所あるもの、端子の一部が樹脂で形成されているものなどである。

半田チップ１０は、上述の如く、ガラス基板２０に形成される導電膜３０と端子４０との間に挟まれ、導電膜３０と端子４０との接合に用いられる。半田チップ１０は、鉛含有半田で形成されてもよいが、環境負荷低減の観点から、好ましくは鉛フリー半田で形成される。鉛フリー半田は、銀を含まないものでもよいが、銀を含まない場合、一般的に銀を含む導電膜３０上で用いた場合、半田合金中の金属と導電膜３０中の銀とが化合物を形成し導電膜３０が浸食されるため、好ましくは銀を含むものであってよい。

半田チップ１０は、導電膜３０と端子４０との間に挟んだ状態で加熱装置５０によって溶融させられ、その後、固化させられることで、図３に示すように接合層６０を形成する。接合層６０は、導電膜３０と端子４０との間に形成され、導電膜３０と端子４０とを接合する。接合層６０の外側には、フィレット６１が形成される。

ところで、加熱装置５０は、端子４０に対し半田チップ１０とは反対側から押し付けられ、半田チップ１０を加熱する。例えば、加熱装置５０は、端子４０に対し半田チップ１０とは反対側から押し付けられる電極棒５１を複数有し、複数の電極棒５１によって端子４０を通電加熱することで、半田チップ１０を加熱する。尚、図３では、電極棒５１の数は２つであるが、３つ以上でもよい。尚、加熱装置５０は、端子４０に押し付けられ、半田チップ１０を加熱するものであれば、特に限定されない。

本実施形態の半田チップ１０は、導電膜３０における端子４０との対向面３１に面接触する第１面１１と、端子４０における導電膜３０との対向面４１に面接触する第２面１２とを有する。つまり、半田チップ１０は、導電膜３０と端子４０の両方に面接触する。よって、加熱装置５０を端子４０に押し付けた際にバランスが崩れにくい。その結果、接合不良が低減でき、歩留まりが改善できる。また、半田チップ１０と端子４０とが面接触しているので、半田チップ１０と端子４０とが点接触している場合に比べて、端子４０から半田チップ１０に熱が伝わりやすく、半田チップ１０の加熱効率が良い。

ところで、図２および図４に示すように、端子４０における導電膜３０との対向面４１には突起４２が形成されることがある。突起４２は、突起４２の周囲を削ることで形成されてもよいし、突起４２を付加することで形成されてもよい。突起４２が形成されることで、突起４２の高さ以上の厚さの接合層６０が形成できる。接合層６０の厚さが一定になるように、突起４２は間隔をおいて複数形成されてもよい。

突起４２が形成される場合、半田チップ１０の第２面１２には、半田チップ１０と端子４０とが面接触できるように、突起４２を収容する収容凹部１３が形成されてよい。収容凹部１３は、研削、エッチングなどにより形成される。収容凹部１３は、突起４２の高さよりも深く形成され、突起４２の大きさよりも大きく形成される。収容凹部１３は、間隔をおいて複数形成されてもよい。

一方、半田チップ１０の第１面１１には、収容凹部１３に対応するダミー凹部１４が形成されてもよい。ダミー凹部１４は、収容凹部１３と同一の形状、同一の寸法を有する。これにより、半田チップ１０の第１面１１と、半田チップ１０の第２面１２との入れ替えが可能になり、半田チップ１０の裏表の管理が不要になる。

尚、本実施形態の突起４２は、端子４０における導電膜３０との対向面４１に形成されるが、導電膜３０における端子４０との対向面３１に形成されてもよい。この場合、収容凹部１３とダミー凹部１４の配置が逆とされる。つまり、収容凹部１３が半田チップ１０の第１面１１に形成され、ダミー凹部１４が半田チップ１０の第２面１２に形成される。尚、突起４２は、端子４０と導電膜３０の両方に形成されてもよい。

半田チップ１０の第１面１１および半田チップ１０の第２面１２は、互いに平行な平面であってよい。加熱装置５０を端子４０に押し付けた際に、半田チップ１０に均一に荷重がかかるため、バランスが崩れにくい。

尚、本実施形態の第１面１１および第２面１２は互いに平行な平面であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、端子４０における導電膜３０との対向面４１が断面視Ｖ字状に形成される場合、半田チップ１０の第２面１２も断面視Ｖ字状に形成されてもよい。半田チップ１０が導電膜３０と端子４０の両方に面接触すればよい。

半田チップ１０の第１面１１および半田チップ１０の第２面１２は、共に２６ｍｍ^２以上の面積を有していてもよい。これにより、接合層６０の接合強度が強固となる。

次に、半田チップ１０を用いた端子付きガラス基板の製造方法について説明する。端子付きガラス基板の製造方法は、下記（１）〜（３）の工程を有する。（１）の工程では、導電膜３０と端子４０との間に半田チップ１０を挟み、端子４０に対し半田チップ１０とは反対側から加熱装置５０を押し付ける。（２）の工程では、加熱装置５０によって半田チップ１０を溶融させる。（３）の工程では、溶融させた半田チップ１０を固化させることで、接合層６０を形成する。これにより、端子付きガラス基板が得られる。端子付きガラス基板は、図４に示すように、ガラス基板２０と、導電膜３０と、端子４０と、接合層６０などを有する。

以上、半田チップの実施形態などについて説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

図５は、第１変形例による半田チップおよび半田チップを用いて接合する部材を示す断面図である。第１変形例による半田チップ１０Ａは、加熱装置５０（図３参照）による加熱温度よりも高い融点のスペーサ１５Ａと、スペーサ１５Ａを内部に含む半田層１６Ａとを有する。スペーサ１５Ａは、図５では端子４０に接しているが、導電膜３０に接していてもよいし、端子４０および導電膜３０の両方に接していなくてもよい。加熱装置５０によって半田層１６Ａが溶融させられるとき、スペーサ１５Ａはほとんど溶融しない。よって、スペーサ１５Ａの厚さ以上の厚さの接合層が得られる。スペーサ１５Ａは、銅やニッケルなどの金属、セラミックなどで形成される。尚、スペーサ１５Ａは、図３に示す突起４２と共に用いられてもよい。

図６は、第２変形例による半田チップおよび半田チップを用いて接合する部材を示す断面図である。第２変形例による半田チップ１０Ｂは、導電膜３０に面接触する第１半田層１７Ｂと、端子４０に面接触する第２半田層１８Ｂと、加熱装置５０（図３参照）よる加熱温度よりも高い融点の中間半田層１９Ｂとを有する。第１半田層１７Ｂと第２半田層１８Ｂは、加熱装置５０による加熱温度よりも低い融点の材料で形成される。第１半田層１７Ｂと第２半田層１８Ｂとは、異なる材料で形成されてもよいが、好ましくは同じ材料で形成される。中間半田層１９Ｂは、第１半田層１７Ｂと第２半田層１８Ｂとの間に配設される。加熱装置５０によって第１半田層１７Ｂや第２半田層１８Ｂが溶融させられるとき、中間半田層１９Ｂはほとんど溶融しない。よって、中間半田層１９Ｂの厚さよりも厚い接合層が得られる。尚、中間半田層１９Ｂと第１半田層１７Ｂとの間に、拡散を抑制するバリア層が形成されてもよい。また、中間半田層１９Ｂと第２半田層１８Ｂとの間に、拡散を抑制するバリア層が形成されてもよい。バリア層は、例えば銅やニッケルなどで形成される。

尚、接合層の厚さを確保するため、半田チップを加熱する際に導電膜３０と端子４０との間隔を維持する装置が用いられてもよい。

１０ 半田チップ
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 収容凹部
１４ ダミー凹部
２０ ガラス基板
３０ 導電膜
３１ 導電膜における端子との対向面
４０ 端子
４１ 端子における導電膜との対向面
４２ 突起
５０ 加熱装置
５１ 電極棒

Claims (8)

1. ガラス基板に形成される導電膜と端子との接合に用いられる半田チップであって、
   前記導電膜における前記端子との対向面と面接触する第１面と、
   前記端子における前記導電膜との対向面と面接触する第２面とを有する、半田チップ。
2. 前記第２面には、前記端子における前記導電膜との対向面に形成される突起を収容する収容凹部が形成されている、請求項１に記載の半田チップ。
3. 前記第１面には、前記収容凹部に対応するダミー凹部が形成されている、請求項２に記載の半田チップ。
4. 前記第１面および前記第２面は、互いに平行な平面とされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半田チップ。
5. 前記第１面の面積および前記第２面の面積がそれぞれ２６ｍｍ^２以上である、請求項４に記載の半田チップ。
6. 前記半田チップは、鉛フリー半田で形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半田チップ。
7. 前記鉛フリー半田は、銀を含む、請求項６に記載の半田チップ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の半田チップを前記導電膜と前記端子との間に挟み、前記端子に対し前記半田チップとは反対側から加熱装置を押し付ける工程と、
   前記加熱装置によって前記半田チップを溶融させる工程と、
   溶融させた前記半田チップを固化させることで、前記導電膜と前記端子とを接合する接合層を形成する工程とを有する、端子付きガラス基板の製造方法。

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