JP3051267U - はんだ吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複合半導体モジュール等の製造過程で、放熱
用金属等ベース基板の所定ランド位置にはんだを塗布す
る工程において、絶縁基板及び半導体チップ等の部品
を、はんだの溶融と冷却により固着する過程で、発生す
るはんだのボイドや飛散及び流れ出しを最少化するため
の好適なはんだ吐出手段を得る。 【解決手段】 先端部分が直線状に隣接した複数個の屈
曲型はんだ噴出ノズルを、十字四方状に配置した構造
で、該噴出ノズル毎に着脱可能なはんだ充填部を備え、
且つ上記噴出ノズル別にはんだの吐出量と吐出位置を制
御することで、自在なはんだ塗布構造を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、放熱用金属等ベース基板の所定ランド位置にはんだを塗布する工程 において、はんだの溶融と冷却による部品の固着過程で発生するはんだのボイド や飛散及び流れ出しを抑制するための好適なはんだ塗布構造を得るはんだ吐出装 置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、この種のはんだ塗布手段として、単一の専用ノズルを駆動し、はん だ等の軟粘度材料を所定位置に定量吐出する装置がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来技術のはんだ吐出装置は、単一ノズルを使用して単発的または連続的 な塗布動作を行い、点状または面上にはんだを一定量吐出する基本機能を有する が、構造上多大な塗布時間を必要とする欠点がある。

【０００４】 しかも半導体チップ等の部品の種類に応じたはんだの吐出量や吐出動作を任意 に設定し、且つ制御する冗長的な機能手段を保有しておらず、段取り替え等の余 分な工程作業が頻発する。

【０００５】 したがって、大きな形状を有するベアチップ等の半導体部品や複数の電極で構 成する表面実装部品等を塗布対象とする場合、はんだの塗布面積及び塗布点数の 増大に伴い、はんだの塗布時間も長大化することが容易に推測できる。これは、 大気中でのはんだの放置時間が長くなり、はんだ内への水蒸気等の混入による酸 化現象を引き起こす原因となり、後工程で実施するはんだの溶融と冷却により部 品を固着する過程で、はんだ内に気泡や巣（以後、ボイドと呼ぶ）を残存したり はんだの飛散や流れ出し等を誘発する。

【０００６】 さらに、上述の機能手段によれば、上記半導体チップ等の部品の形状や特性に 応じた適正なはんだ塗布構造、例えば、はんだの膜厚や該膜厚勾配等を自在に形 成することが極めて困難であり、上記同様の問題点を内在する。よって、前記は んだによる部品固着時の品質と信頼性が著しく低下する。

【０００７】

【問題を解決するための手段】

本考案は、以上の従来の欠点を除去するためになされたもので、先端部分が直 線状に隣接した複数個のはんだ噴出ノズルと該噴出ノズル毎に着脱が可能なバレ ル等のはんだ充填部を備え、且つ上記噴出ノズル別にはんだの吐出量と吐出動作 を制御する自動吐出制御装置を設けたことで、半導体チップ等の部品の種類に応 じた好適なはんだの塗布構造を高速、且つ自在に形成することができるはんだ吐 出装置である。

【０００８】

【作用】

部品の構造や特性に適合したはんだの膜厚及び該膜厚勾配等のはんだ塗布構造 を効果的に形成するための適正なはんだの吐出量及び吐出動作を前記はんだ充填 部及びはんだ噴出ノズル別に設定し、且つ制御できるようにしている。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図を参照して説明する。第１実施例、図１において、 １は、はんだ噴出ノズル、２は、はんだ充填部、３は、クリームはんだ等のはん だ、４は、載置テーブル、５は、駆動ステージ、６は、放熱用金属等ベース基板 、７は、はんだ塗付パターン、８は、自動吐出制御装置、９は、着脱部である。

【００１０】 はんだ噴出ノズル１は、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）に示すように、該先端部 分を所定の角度Ｇで屈曲させて複数個を直線状に隣接配置している。また、上記 はんだ充填部２との物理的干渉を回避し、且つ着脱９が可能なように、図２に示 すごとく、該はんだ充填部２と一体化して十字四方状に配設する構造とする。

【００１１】 図１で、はんだ充填部２に貯留されるはんだ３は、所定の空圧制御手段により 、上記はんだ噴出ノズル１を介して上記駆動ステージ５に載置した放熱用金属等 ベース基板６の所定はんだ塗布パターン７上に定量吐出される。通常、上記はん だ塗布パターン７位置に塗布するはんだ３の量は、部品の特性や構造に依存する 熱容量及び後工程のはんだの溶融と冷却により部品を固着する際の温度条件等に より、固有な値が一義的に定まる。

【００１２】 自動吐出制御装置８は、上記噴出ノズル１及びはんだ充填部２ごとに、個別に はんだ３の吐出量を設定する機能と、該噴出ノズル１の先端部分が塗布相当位置 に効率よく到達できるように前記駆動ステージ５を位置決めする制御手段を備え る。

【００１３】 そして、はんだ３を塗布する過程で該吐出量に比例する空圧制御信号を生成し 、上記はんだ充填部２に送出することで、上述のはんだ膜厚及び該膜厚勾配等の はんだ塗布構造を自在に形成できるようにしている。

【００１４】 本考案の構成と手段によれば、前記十字四方状に配置した複数個のはんだ噴出 ノズル１及びはんだ充填部２は、前記金属等ベース基板６に搭載する部品の種類 で決まるランドパターン及びランド面積に応じて、点状または線状に塗布する単 発吐出と連続吐出の基本動作手段を具備しており、且つ上記噴出ノズル１の該先 端部口径Ｈを上述の塗布対象条件に基づき、自在に選択して装着することを可能 とする。これは、適正なはんだ塗布構造を精度よく形成すると共にはんだの塗布 時間を大幅に縮減する効果を得る。

【００１５】 例えば、複数の微少電極を有する表面実装部品等のランドパターンに適応した 塗布構造を得る場合、前記駆動ステージ５に上記ランドのピッチ幅と関連ずけた 位置決め駆動手段を設け、且つこの動作と同期させた単発的なはんだ吐出動作を 複数回繰り返し行うことで、各ランドに均一、且つ適正なはんだの膜厚を高速に 形成する。この時、上記はんだ噴出ノズル１は、電極間の最少ピッチ幅に適合し た口径Ｈ幅を選択する。

【００１６】 また、ベアチップ等の半導体部品や絶縁基板を対象としたはんだの塗布構造を 得る場合、ランド面全体を効率よく高速に塗布する手段として、比較的大きな口 径Ｈ幅を有する噴出ノズルを選択する。そして、上記複数個のはんだ噴出ノズル １には個別に、はんだ３の吐出量を設定し、前記駆動ステージ５を所定の方向に 定速度制御する動作と連動させた連続的なはんだ吐出動作を行う。これにより、 固有な立体面状のはんだ塗布構造を形成する。

【００１７】 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用い、上記はんだの連続吐出手段により得られる 好適なはんだの塗布構造を例示し、説明する。図４（Ａ）は、微小部品１０を対 象にした塗布工程を示したもので、前記はんだ噴出ノズル１別に異なるはんだの 吐出量（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を設定し、且つ所定の方向Ｄに連続的な吐出 動作を行うことで、三角錐状のはんだ膜厚勾配を形成している。

【００１８】 この形状のはんだ上に、後工程で部品１０を搭載し、所定の温度ではんだ３の 溶融と冷却を開始した時、該膜厚勾配に沿って、図の左端部Ｌから右端部Ｒ方向 へ順次部品１０を固着させて行く。この過程で、はんだ３の内部に滞留、あるい は部品間に介在するはんだのボイドは、図の右端部Ｒ方向へ徐々に押し出されて 行き、且つはんだの飛散や流れ出しも抑制するように作用する。

【００１９】 図４（Ｂ）は、形状の大きな部品１０を対象にした塗布工程で、特有なはんだ 膜厚勾配を形成する例を説明している。はんだ噴出ノズル１別に異なるはんだ吐 出量（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）を設定し、且つ連続的な吐出動作をランドの面 積に合せ複数回繰り返すことで、該ランド面全体に亘り、中央部分のはんだ膜厚 を増大させた台形状のはんだ塗布構造を得ている。

【００２０】 前記同様、この形状のはんだ上に、後工程で部品１０を搭載し、所定の温度で はんだ３の溶融と冷却を開始した時、図の中央部分Ｃから段階的に左Ｌ右Ｒ両方 向へ順次、部品１０を固着させて行く。この過程において、上記はんだ３内のボ イドも徐々に外部へ排除され、はんだの飛散や流れ出しも抑止される。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、はんだの溶融と冷却により部品を固着する過 程で発生し得るはんだ内のボイドを抑制し、且つ固着部外へのはんだの飛散や流 れ出しを防止する好適なはんだの塗布構造を得るはんだ吐出手段により、部品固 着時の信頼性と作業効率を高めており、歩留りが飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す簡略全体構成図

【図２】図１の要部を説明するための簡略上視構造図

【図３】分図（Ａ）は図１の要部を説明するための簡略
正面構造図、分図（Ｂ）は第１実施例で説明するはんだ
噴出ノズルの部分断面図

【図４】分図（Ａ）及び分図（Ｂ）は第１実施例のはん
だ塗布構造を説明するための状態模式図

【符号の説明】

１ はんだ噴出ノズル ２ はんだ充填部 ３ はんだ ４ 載置テーブル ５ 駆動ステージ ６ ベース基板 ７ はんだ塗布パターン ８ 自動吐出制御装置 ９ 着脱部 １０ 部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 田中 実 福岡県糸島郡二丈町大字深江1432番地の１ 株式会社サンエー福岡工場内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部分が直線状に隣接するように構成
   した複数個の屈曲型はんだ噴出ノズルと、該ノズル毎に
   着脱が可能なバレル等のはんだ充填部を複数個十字四方
   状に配置した構成で、且つ上記噴出ノズル別に、はんだ
   の吐出量と吐出位置を制御せしめる自動吐出制御装置を
   備えたことを特徴とするはんだ吐出装置。
2. 【請求項２】 半導体チップ等の部品の種類に応じたは
   んだの吐出量と吐出動作を制御する手段を設け、はんだ
   の膜厚及び該膜厚勾配など、はんだの塗布構造を制御す
   る手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のはんだ
   吐出装置。
3. 【請求項３】 はんだ噴出ノズル及びこれに装着するは
   んだ充填部を、はんだの塗布対象位置に合せ、複数個連
   動して作動せしめる連続同時吐出手段を備えたことを特
   徴とする請求項１記載のはんだ吐出装置。