JP2510593B2 - 半田リフロ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半田リフロー技術、特に、半導体装置，配
線基板等の複数のリードを一括に加圧及び加熱する半田
リフロー装置に適用して有効な技術に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

液晶表示装置の駆動には、テープキャリア型半導体装
置が使用されている。テープキャリア型半導体装置は、
薄型化が可能でかつ量産に適しているという特徴があ
る。

テープキャリア型半導体装置は、柔軟性を有する配線
基板の表面に半導体チップを搭載している。配線基板の
表面には複数の配線を施している。半導体チップの外部
端子（ボンディングパッド）は、突起電極（バンプ電
極）を介在させて配線基板の配線に接続されている。配
線基板の各配線は、それと一体に構成されたリード（ア
ウターリード）を通して液晶表示装置の外部端子に接続
されている。テープキャリア型半導体装置の配線基板の
表面に形成される配線及びリードは、銅（Cu）箔の表面
に半田を被覆して構成されている。液晶表示装置の外部
端子は、透明ガラス基板の表面に形成され、銅層上に金
（Au）を積層して形成されている。

前記液晶表示装置の外部端子とテープキャリア型半導
体装置の配線基板のリードとの接続は、後者のリード側
を半田リフロー装置のツールで加圧及び加熱することで
行われている。つまり、前記接続は、ツールでリフロー
の半田層を溶かし（リフローし）、リードと外部端子と
を接合することにより行われている。

半田リフロー装置では、リフロー工程を短縮するため
に、テープキャリア型半導体装置及び液晶表示装置をテ
ーブル上に設置し、前記複数のリードをツールで一括に
外部端子に接続している。

この種の半田リフロー装置においては、複数のリード
の夫々の表面とツールの加圧面或は加熱面との接触が確
実に行われていない。つまり、複数のリードで形成され
る面とツールの加圧面或は加熱面とが平行でないので、
リードへの加圧或は加熱が不均一になる。このため、リ
ードと外部端子との圧接が充分に行われず、或はリード
の半田が充分にリフローされないので、リードと外部端
子との間に剥がれが多発し、接続不良が生じる。

特開昭57−37842号公報には、前記問題点を解決する
半田リフロー装置が提案されている。この半田リフロー
装置は、ツールの支持側（加圧面或は加熱面と反対側）
に球状の回転体を設け、この回転体を回転中心としてツ
ールの加圧面或は加熱面が移動するように構成されてい
る。つまり、半田リフロー装置は、ツールとリードの表
面との接触度が高くなるにつれ、前記回転体が回転し、
複数のリードの夫々の表面に対してツールの加圧面或は
加熱面が平行となるように構成されている。したがっ
て、リードの表面には充分な加圧及び加熱がなされるの
で、前述の問題点を解決することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、リード幅寸法が0.07［mm］，リード間々
隔が0.18［mm］程度の高集積、多ピン化のテープキャリ
ア型半導体装置の開発中、半田リフローを施した各リー
ドが外部端子から剥がれ、接続不良が多発するという事
実を発見した。本発明者の検討によれば、次の理由によ
って生じると考察している。前述の半田リフロー装置を
使用した場合、複数のリードの夫々の表面とツールの加
圧面或は加熱面とが平行になるためには、回転体を回転
中心として、リードの表面に対してツールの加圧面或は
加熱面を平行に移動しながら加圧及び加熱がなされる過
程を必要とする。すなわち、リードと外部端子との間に
加圧方向と直交する方向の横ずれによる応力が生じるの
で、リードと外部端子との接続部に残留応力が発生す
る。このため、前述したように、外部端子からリードが
剥がれ、両者間の接続不良が生じる。

本発明の目的は、半田リフロー技術において、ツール
の横ずれによる接続不良を低減することが可能な技術を
提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

半田リフロー装置において、ツールの加圧面或は加熱
面の中心位置をツールの回転中心として旋回させる旋回
機構を介在させ、前記ツールを装置本体に支持する。

〔作 用〕

上述した手段によれば、ツールの加圧面或は加熱面が
その中心位置を回転中心として旋回し、複数のリード表
面に平行となるように密着すると共に、横ずれを生じな
いので、リードの剥がれによる接続不良を低減すること
ができる。

以下、本発明の構成について、液晶表示装置にそれを
駆動するテープキャリア型半導体装置を接続する半田リ
フロー装置に本発明を適用した一実施例とともに説明す
る。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。

〔実施例〕

本発明の一実施例である半田リフロー装置の概略構成
を第３図（部分断面構成図）で示す。

第３図に示すように、半田リフロー装置は、Ｘ方向固
定リフロー機構1A及びＸ方向可動リフロー機構1Bで構成
されている。Ｘ方向固定リフロー機構1A、Ｘ方向可動リ
フロー機構1Bの夫々は、実質的に左右に同一の構造で構
成されている。

Ｘ方向固定リフロー機構1A、Ｘ方向可動リフロー機構
1Bの夫々のツール２は、ツール支持部材３に支持されて
いる。このツール支持部材３は、主に、旋回機構４、加
圧調整用スプリング５、ジョイント部材６、衝撃吸収用
スプリング７を介在させて、Ｙ方向駆動源８のシャフト
に接続されている。このＹ方向駆動源８は、前記ツール
２をＹ方向（矢印Ｙ方向）に駆動するように構成されて
いる。つまり、Ｙ方向駆動源８は、ツール２をテーブル
18の表面に近接及び離反し、半導体装置等のリードを加
圧するように構成されている。Ｙ方向駆動源８は、例え
ば、空圧シリンダ（或は油圧シリンダや電磁ソレノイ
ド）で構成されている。Ｙ方向駆動源８は、Ｙ方向支持
部材９によって支持されている。

前記旋回機構４は、Ｙ方向駆動源８及びＹ方向スライ
ドレール部材10によってＹ方向の動作を規定している。
Ｙ方向スライドレール部材10は、Ｙ方向支持部材９に取
り付けられている。

Ｘ方向固定リフロー機構1AのＹ方向支持部材９は、Ｘ
方向支持部材11に取り付けられた固定されている。つま
り、このＹ方向支持部材９は、Ｘ方向に移動しないよう
に構成されている。

Ｘ方向可動リフロー機構1BのＹ方向支持部材９は、Ｘ
方向スライドレール部材12を介在させて、Ｘ方向支持部
材11に取り付けられている。このＹ方向支持部材９は、
Ｘ方向スライドレール部材12によってＸ方向（矢印Ｘ方
向）に移動できるように構成されている。Ｙ方向支持部
材９は、Ｘ方向支持部材11に取り付けられたＸ方向駆動
源13及びＸ方向スライドレール部材12によって、Ｘ方向
の動作を規定している。Ｙ方向支持部材９のＸ方向の移
動は、Ｘ方向固定リフロー機構1A、Ｘ方向可動リフロー
機構1Bの夫々のツール２の間隔を調整するようになって
いる。Ｘ方向駆動源13は、Ｙ方向駆動源８と同様に、空
圧シリンダで構成する。

Ｘ方向支持部材11の上部には、電源ユニット14が設け
られている。電源ユニット14は、その電流経路を第１図
に符号ｉで示すが、Ｘ方向固定リフロー機構1A、Ｘ方向
可動リフロー機構1Bの夫々のツール２に電流を流し、ツ
ール２を加熱するように構成されている。つまり、ツー
ル２の加熱は、半田リフローのために行われる。電源ユ
ニット14は、瞬間加熱方式によってツール２を加熱し、
半田リフローを行うように構成されている。

Ｘ方向支持部材11は、Ｚ方向スライドレール部材15を
介在させて、半田リフロー装置本体に取り付けられたＺ
方向支持部材16に支持されている。Ｘ方向支持部材11
は、Ｚ方向スライドレール部材15及びＺ方向駆動源17に
よって、Ｚ方向（紙面に対して垂直な方向）に移動でき
るように構成されている。Ｚ方向駆動源17は、前記Ｙ方
向駆動源８及びＸ方向駆動源13と同様に、空圧シリンダ
で構成する。

前記Ｘ方向固定リフロー機構1A、Ｘ方向可動リフロー
機構1Bの夫々のツール２及び旋回機構４の具体的な構成
について、第１図（第３図の部分断面要部拡大図）及び
第２図（第１図のIII−III切断線で切った断面図）で示
す。

第１図及び第２図に示すように、ツール２は、Ｘ方向
に長い板形状で構成されており、ねじ2Aによってツール
支持部材３の一端部に取り付けられている。ツール２
は、適度な硬度と耐熱性を有するように、例えば、鋼材
で構成されている。

ツール支持部材３の中央部には、加熱されるツール２
の熱が旋回機構４に伝達されないように、熱を放出する
放熱フィン3Aを設けている。放熱フィン3Aは、後に詳述
するが、ツール支持部材３を介在させてツール２を旋回
させる旋回機構４の動作を損なわないように構成されて
いる。

前記旋回機構４は、主に、旋回枠体4A、下部ガイド部
材4B、上部ガイド部材4C、旋回体4D、球材（ベアリン
グ）4E、中心位置維持部材4F、維持用スプリング4G、ス
プリング支持部材4Hで構成されている。

前記下部ガイド部材4B、上部ガイド部材4Cの夫々は、
旋回体4Dを中心に上下夫々に配置されている。下部ガイ
ド部材4Bは、旋回枠体4Aにねじによって取り付けられ固
着されている。上部ガイド部材4Cは、加圧調整用スプリ
ング５が取り付けられたボルト部材によって旋回体4Dを
押圧するように、旋回枠体4Aに取り付けられ固着されて
いる。

下部ガイド部材4B、上部ガイド部材4Cの夫々には、第
１図に示すように、ツール２の加圧面及び加熱面の中心
位置を回転中心Ｐとして形成された円弧形状のレール部
4Ba、4Caが夫々設けられている。旋回体4Dには、レール
部4Ba、4Caに対応するように、回転中心Ｐに基づいて形
成された断面Ｖ字型の円弧形状のレール部4Da、4Dbの夫
々が設けられている。そして、下部ガイド部材4Bのレー
ル部4Baと旋回体4Dのレール部4Daとの間、上部ガイド部
材4Cのレール部4Caと旋回体4Dのレール部4Dbとの間に
は、夫々、球材（或はコロ材）4Eが設けられている。す
なわち、旋回体4Dは、下部ガイド部材4B、上部ガイド部
材4Cの夫々のレール部4Ba、4Caに沿って、矢印Ｌ方向に
摺動するように構成されている。球材4Eは、旋回体4Dの
摺動をスムーズに行うために設けられている。旋回体4D
には、ねじによってツール支持部材３の他端が取り付け
られ固着されている。

中心位置維持部材4Fは、旋回体4Dに一端が取り付けら
れた棒形状で構成されている。中心位置維持部材4Fは、
旋回枠体4Aに取り付けられたスプリング支持部材4Hに支
持された維持用スプリング4Gによって左右から押圧さ
れ、常時、旋回枠体4Aの中心位置に旋回体4Dを設定する
ように構成されている。ただし、維持用スプリング4G
は、ツール２で半田リフローを行う時、ツール２の加圧
面或は加熱面がリードと接触すると傾斜できるような弾
性力で構成されている。

このように構成される半田リフロー装置は、第４図
（半田リフロー工程を示す要部斜視図）に示すように、
テープキャリア型半導体装置19のリード19Aを液晶表示
装置（図示しない）の外部端子に接続（半田リフロー）
することができる。

テープキャリア型半導体装置19は、柔軟性を有する樹
脂基板19Bに半導体チップ19Dを搭載して構成されてい
る。樹脂基板19Bの表面には、配線19Cが施されており、
この配線19Cの内部端子に相当する部分に突起電極を介
在させて半導体チップ19Dの外部端子を接続している。
テープキャリア型半導体装置19のリード19Aは、前記配
線19Cと一体に構成されている。リード19A、配線19Cの
夫々は、例えば、銅層に半田層を被覆して構成されてい
る。液晶表示装置の外部端子は、図示していないが、例
えば、銅層に金メッキを施して形成されている。

前記テープキャリア型半導体装置19のリード19Aと液
晶表示装置の外部端子との接続は、半田リフロー装置の
ツール２の加圧面及び加熱面でリード19Aの表面を加圧
及び加熱することにより行われる。樹脂基板19Bの一辺
側に配置された複数のリード19Aは、一括に加圧及び加
熱が行われるようになっている。

このように、半田リフロー装置において、ツール２の
加圧面或は加熱面の中心位置を回転中心Ｐとしてツール
２を旋回させる旋回機構４を介在させ、前記ツール２を
装置本体に支持することにより、第１図に点線で示すよ
うに、ツール２の加圧面或は加熱面がその中心位置を回
転中心Ｐとして旋回するので、複数のリード19Aの表面
に平行となるようにツール２を密着することができると
共に、平行になるためのツール２の横ずれ（第１図及び
第４図に示す矢印ｌ方向のずれ）を生じなくすることが
できる。この結果、リード19Aと外部端子との接続部に
横ずれによる残留応力が生じなくなり、外部端子からの
リード19Aの剥がれを防止することができるので、半田
リフロー装置のリフロー工程で生じる接続不良を低減す
ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例
に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、液晶表示装置とそれを駆動するテ
ープキャリア型半導体装置とを接続する半田リフロー装
置に限定されず、配線基板間の夫々の外部端子（又はア
ウターリード）を接続する半田リフロー装置に適用する
ことができる。

また、本発明は、加圧だけ或は加熱だけを行う半田リ
フロー装置に適用することができる。

また、本発明は、半田リフロー装置に限定されず、加
圧或は加熱によって電極間を接続する接続装置に適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

半田リフロー技術において、ツールの横ずれに基づく
接続不良を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である半田リフロー装置の
部分断面要部拡大図、 第２図は、前記第１図のII−II切断線で切った断面図、 第３図は、前記半田リフロー装置の概略構成を示す部分
断面構成図、 第４図は、前記半田リフロー装置の半田リフロー工程を
示す要部斜視図である。 図中、２……ツール、３……ツール支持部材、3A……放
熱フィン、４……旋回機構、4A……旋回枠体、4B……下
部ガイド部材、4C……上部ガイド部材、4D……旋回体、
4E……球材、4F……中心位置維持部材、4G……維持用ス
プリング、4H……スプリング支持部材、18……テーブ
ル、19……テープキャリア型半導体装置、19A……リー
ド、Ｐ……回転中心である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テーブル上に配置された半導体装置，配線
   基板等の複数のリードを一括に加圧及び加熱するツール
   を有する半田リフロー装置において、前記ツールの加圧
   面或は加熱面の中心位置を回転中心としてツールを旋回
   させる旋回機構を介在させ、前記ツールを装置本体に支
   持したことを特徴とする半田リフロー装置。
2. 【請求項２】前記旋回機構は、前記回転中心に基づいた
   円弧で形成されるレール部を有しかつ装置本体側に設け
   られたガイド部材と、該ガイド部材のレール部に沿って
   摺動しかつ前記ツールを支持する旋回体と、該旋回体と
   ガイド部材のレール部との間に設けられた球材或はコロ
   材とで構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の半田リフロー装置。
3. 【請求項３】前記旋回機構の旋回体とツールとの間に
   は、ツールで発生する熱を放熱する放熱フィンが設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の半田リフロー装置。