JP2747931B2 - プラスチツク・パツケージ電子装置の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プラスチック・パッケージ電子装置に吸
収された湿気を除去する方法に関する。

〔従来技術〕

電子及びコンピュータ装置用印刷回路ボードの製造に
は電子装置やサブアセンブリとか他の成分にボードに接
続するコネクションが必要である。“貫通孔”技術とも
呼ばれる印刷回路ボード製造に共通な手段は電子装置の
リード線を貫通孔に通して挿入することによってその電
子装置をボードの片側に取付けることが含まれる。それ
ら電子成分はボードの反対側に通されたリード線をはん
だ付けすることによってボードに固定される。従来のは
んだ付技術は、いわゆる“ウェーブ・ソルダリング”と
称する回路成分を緩く差込んだ印刷回路ボードを熔融し
たはんだにひたして通過させることにより行っていた。
回路成分のリード線は熔融はんだの波に接触してはんだ
付けされる。

現在、印刷回路ボード製造技術は“表面取付技術”と
称するものが出現し、そのボードの両面に回路成分が取
付けられる。表面取付技術はボードに取付けることがで
きる成分の量が貫通孔技術より多くすることができると
いう明らかな利点を有する。しかし、それは高度に自動
化された波形はんだ付け技術を使用することはできず、
個々の成分を手動でボードの表面に取付けている。好ま
しい大量生産方法はボード及び成分を加熱することを含
む。その加熱には加熱空気及び赤外線（LR）放射が使用
される。例えば、IR循環オーブンは赤外線放射を使用し
てはんだが熔けるまで（約218℃）成分を加熱する。

比較的高温のIR循環オーブンはいくつかの問題を提供
する。ボードに取付けられる多くの電子装置はいわゆる
“プラスチック・パッケージ装置”である。その装置は
半導体チップをプラスチック・パッケージに封入するこ
とによって作られる。これらプラスチック・パッケージ
装置はそのチップのコンタクトを装置の外部リードに接
続する複数の細い半導体ワイヤを有する。チップ及びワ
イヤは外部リードだけを出してプラスチックにより封入
される。典型的にはエポキシ樹脂であるプラスチックは
湿気を受けたときに湿気を吸収する特性を有する。IR循
環オーブンの高温を受けたときに、プラスチックの湿気
は急速に蒸発する。その蒸発によりプラスチックを通し
て小さなひびわれを生じさせるかもしれない。これらひ
びわれは、そこに水が入るとチップを通してコンタクト
を腐植するかもしれないという問題を発生する。又、そ
れより前に、そのひびわれによって細い接続線を切断し
てしまうかもしれない。このひびわれの問題は比較的ピ
ン数の多い大きな装置できびしいかもしれない。又、時
には、チップそれ自体、チップ・コンタクトと接続ワイ
ヤとの間に製造中に与えられる圧力超過によって発生す
る微小ひびわれを持つかもしれない（オーバーボンデイ
ングという）。これら微小ひびわれは害とはならないか
もしれいなが、湿気がひびわれに入り、はんだ付中急激
に蒸発させるとチップ自体をひびわれさせるかもしれな
い（チップアウトという）。

ひびわれ問題を除去する従来の方法はIR循環オーブン
で処理する前にプラスチック・パッケージ装置を低温
（約125℃,24時間）で焼くことである。もっともゆっく
り湿気を蒸発させると装置にひびわれを生ぜしめること
なくプラスチックから湿気を蒸発させることができる。
この焼処理では、数個の問題を発生する。第１に、電子
装置の外部リードは通常すず／鉛はんだにつけられ又は
塗布される。このはんだは約183℃以下では熔融しない
が、約60℃以上にはんだを加熱すると酸化し始める。は
んだ付されるリード線はIR循環オーブンで処理される前
に約60℃で１回加熱されるかもしれない。しかし、ひと
たびそのように加熱されると、はんだは、鉛／すずはん
だの酸化を受けずに再び約60℃で加熱することはできな
くなる。リード線が酸化するとそのチップは使用できな
くなるから、一度吸収された湿気を放出するために装置
を焼くと、IR循環オーブンで処理されるまでそれ以上湿
気が入らないように処理しなければならない。96時間内
で処理するIR循環オーブンに取付けられない装置は、通
常、除湿剤と共に防湿バッグの中に密封される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、装置を焼いた後、湿気の吸収か
ら装置を保護するコストは望ましくなく、除去されるべ
きである。

焼処理のもう１つの問題は各種タイプの電子装置に搬
送し、貯蔵するに使用される保護キャリヤに含まれてい
る。例えば、装置のリード線の機械的破損を防止するた
めにプラスチック・チューブが使用され、装置の電気的
破損を防止するために静電気シールド・コンテナが使用
され、テープ及びリール構造が自動化アセンブリのため
に小さな装置を指向し、それらを分離する。ほとんどの
場合、焼処理のためにキャリヤから装置を外すことはキ
ャリヤの目的を損うかもしれない。すなわち、例えば、
リード線を曲げ、チップが静電気で飛ばされ、テープさ
れた成分の組織が失われる。しかし、ほとんどの場合、
125℃はキャリヤ構造が損われる臨界温度を越え、それ
はプラスチック・チューブ、静電シールド及びプラスチ
ック・キャリヤ・テープが熔けるか、又は劣化する温度
である。従って、装置を焼いて湿気を放出するため、そ
れら装置はキャリヤから取外されるので必然的に損傷を
受け、費用がかかる。上記のような従来の方式では、ピ
ン数の多い装置では、約42％のように高い損傷を受け
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は以下に説明するようにして上記の問題を解
決した。

この発明は、１回より多く限界以上に加熱した場合、
酸化となる臨界温度を有するはんだではんだ付けするプ
ラスチック・パッケージ電子装置の処理方法を提供す
る。この方法は低圧下において、及びプラスチックに吸
収された湿気を放出するだけ十分に高く、はんだの臨界
温度より低い温度で装置を焼く（ベークする）ことを含
む。

この発明の他の形式によると、装置と共にキャリヤを
保護し、プラスチックによって吸収された湿気を放出す
るよう装置及びキャリヤをベークする各工程を含むプラ
スチック・パッケージ電子装置の処理方法を提供する。
ベーク工程はオーブンに装置及びキャリヤを入れ、オー
ブンを減圧し、湿気を制御的に放出するよう装置を加熱
することを含む。

〔実施例〕

半導体チップは外部環境の変化に感じ易く、もろい。
そのチップを支持し、外部環境から保護し、その電気導
体を支持するために、エポキシ樹脂のようなプラスチッ
ク・パッケージにチップを封入することが知られてい
る。例えば、典型的には１ミルの単位の厚さの細い金線
を用い、その一端をチップのコンタクトに接続するよう
にしている。金線の他端は回路ボードに対する物理的接
続を与えるコンタクト・ピンである太い金属リードに接
続される。チップ，金線及び金属リードは液体のエポキ
シ樹脂で封入され、固化され、半導体チップを保護し支
持する。そのように形成されたプラスチック・パッケー
ジ電子装置はプラスチック本体とそこから延びる複数の
ピン又はリード線を有する。この発明はプラスチック・
パッケージ電子装置を処理する方法である。

装置のピンは良く支持され、チップからそれらを不当
に切離すことなく、作業することができる。しかし、こ
れは無事にピンを曲げることができるということではな
い。エポキシ樹脂にチップを封入する処理はコンタクト
・ピンの注意深いアライメントを必要とする。特に多ピ
ン装置においては、このアライメントは印刷回路ボード
にコンタクトを接続する場合の正しい位置付けを保証す
るため重要である。そのずれを避けるため、装置の製造
のときから回路ボードに配置するまで、そのピンの取扱
いを可能な限り少くしなければならない。装置を保護す
る１つの方法としては装置を運搬するキャリヤを提供す
ることである。プラスチック・チューブに多数の装置を
挿入してそれらを保護する。典型的なチューブは装置が
落ちないように両端を閉じる。少数ピン装置では、特に
機械によって回路ボードに自動的に配置されるテープ及
びリール・キャリヤがより実際的である。テープ及びリ
ール・キャリヤは、テープに沿った通常の間隔でプラス
チックの装置を取付ける糊がついた比較的長いテープの
帯から成る。テープ及びそこに取付けられた装置はリー
ルに巻取られ、そのリールは後で機械に取付けられ、装
置を回路ボードに取付ける際、自動的に取外す。テープ
及びリール・キャリヤはリード線の曲りを保護するが、
更に同様に重要な機能は有効に装置の自動処理を行う手
段を提供することである。

以上説明したキャリヤはその装置が劣化する臨界温度
を有する。プラスチック・チューブであるため、その臨
界温度は約55℃乃至70℃間の熔融し始める温度である。
プラスチック・キャリヤ・テープにおいても、その臨界
温度は約55℃乃至70℃間のプラスチック・キャリヤが熔
融し始める温度である。両タイプのキャリヤの臨界温度
はプラスチック・パッケージの融点温度より相当低く、
以前に説明したプラスチック・パッケージ装置の湿気放
出に使用する125℃より低い。

勿論、はんだは、ある温度、例えば183℃で熔ける。
しかし、はんだは、又１回だけ約60℃以上183℃以下に
加熱することができる性質を有する。はんだを２回以
上、下の限界温度60℃以上に再加熱すると、それは酸化
されることになる。その酸化は、装置を印刷回路ボード
に接続するために使用されるペーストが装置のリード線
をウィックアップしなければならないため、問題であ
る。リード線が酸化されるとウィッキング、すなわち絶
縁材の除去が発生しない。酸化が生じる下限界（約60
℃）はここでははんだの臨界温度という。この臨界温度
はプラスチック・パッケージの熔点温度以下であり、プ
ラスチック・パッケージ装置の湿度放出のために前に使
用した125℃より低い。

プラスチック・パッケージに使用するエポキシ樹脂は
湿気状態下におかれたときに湿気を吸収する性質を有す
る。IR循環オーブン内におかれたように、218℃のはん
だ付温度に高められると、チップはそれに吸収された湿
気を急速に蒸発して装置にひびわれを生じさせる。湿気
を放出させるために125℃でベークすることにより装置
を前処理するようなここで許された方法はそのような制
限を有する。特に、この温度ははんだの臨界温度及び最
も典型的なキャリヤ材料の臨界温度を越える。かくし
て、そのようなベーキングははんだ付けする前に１回だ
け行うことができ、装置はまずそのキャリヤから取外さ
なければならない。

この発明方法はプラスチック・パッケージによって吸
収された湿気を制御的に放出するため、そのキャリヤと
共に装置をベークすることである。装置及びキャリヤは
オーブンに入れられる。装置がプラスチック・チューブ
内にある場合、チューブの一端のカバーがまず除去さ
れ、水蒸気が逃げられるようにする。キャリヤから装置
を出す必要はなく、そのため、偶然ピンを傷める危険が
少い。オーブンは大気圧より減圧される。その圧力は35
トル以下が好ましく、この実施例では約30トンに減圧さ
れた。そこで装置は加熱され、オーブン内の温度を上げ
て湿気を放出させる。オーブンの温度ははんだの臨界温
度より低く、キャリヤの臨界温度より低いが、前にプラ
スチックに吸収された湿気を放出するだけ十分高い温度
である。オーブン内の温度を35℃乃至40℃（この実施例
では約35℃）間に上げることによって装置を加熱するの
が好ましい。30トル及び35℃において、装置は約12乃至
24時間ベークされ、許容範囲まで湿気を減少させること
ができる。一般に、これは装置又はパッケージの重さの
約0.013％である。

装置は上記のように処理された後、加熱ひびわれを発
生させずにIR循環オーブンのより高温加熱を受けること
ができる。もし、装置が所定の期間内に使用されない場
合、通常乾燥剤なしに、又は密封されないで96時間、は
んだの酸化又は他の損傷を受けずにそれをベークするこ
とができる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラスチック・パッケージ電子装置を、プ
   リント回路基板へのはんだ付け実装に先だって処理する
   方法であって、 前記電子装置をその運搬用のキャリアとともにオーブン
   に入れ、 前記キャリアの臨界温度及び前記電子装置のリード線の
   はんだの臨界温度よりも低く且つプラスチック・パッケ
   ージに吸収された湿気を放出するに十分な温度となるよ
   うに、前記オーブン内の気圧を減圧して前記電子装置を
   加熱する、ことを特徴としたプラスチック・パッケージ
   電子装置の処理方法。