JP3603399B2 - フォームソルダー及びフォームソルダーへ物質を微量付着させる方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品や電子機器のはんだ付けに用いるフォームソルダーに関する。
【従来の技術】
【０００２】
フォームソルダーは、はんだ付け部の形状に合わせて円形、矩形、ワッシャー状等、各種のものがあり、その製造は帯状となったはんだからプレスで打ち抜くことにより行われている。
【０００３】
このフォームソルダーは、はんだ付け部に載置し、はんだ付け部とともに加熱するだけではんだ付けができるため、ソルダーペーストのように高価な印刷装置が必要なく経済的である。またフォームソルダーは大きさが一定であるため、全てのはんだ付け部に定量のはんだを供給できるばかりでなく、フォームソルダーを載置した箇所には必ずはんだが付着するという信頼性に優れたはんだ付けが行えるものでもある。
【０００４】
はんだメーカーで製造された比較的大きなフォームソルダー、たとえばＩＣウエハーの予備メッキに使用する直径５０ｍｍ以上もある円形状のフォームソルダーは、円筒状の容器の中に積み重ねてユーザーに納入される。このようにして納入された大きなフォームソルダーを、ユーザーでは吸着装置で円筒状容器から１枚ずつ吸着して取り出し、それをＩＣウエハー上に載置してから、水素或いは水素・窒素混合ガスのような活性雰囲気中で加熱してフォームソルダーを溶融することによりウエハー上にはんだメッキを行う。
【０００５】
また小さなフォームソルダー、たとえばヘッドピンとＩＣチップのはんだ付けに用いる直径１０ｍｍ以下の円形フォームソルダーは、ポリエチレン袋やプラスチック容器に入れてユーザーに納入される。このような小さなフォームソルダーは、ユーザーでの使用時、パーツフィーダーで整列させてから、順次エアーピンセットで吸着してはんだ付け部に自動供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで円筒状の容器に収納された大きなフォームソルダーを吸着装置で１枚ずつ吸着して容器から取り出そうとすると、従来のフォームソルダーでは複数枚が付着した状態で取り出され、ＩＣウエハー上に必要以上のフォームソルダーが載置されてしまうことがあった。ＩＣウエハー上に複数枚のフォームソルダーが載置され、そのまま溶融されてしまうと、ＩＣウエハー上に多量のはんだが付着することになり、電子部品として構成されたときに正常に機能しなくなったり、全く機能しなくなったりする不良の原因となってしまう。
【０００７】
またポリエチレン袋やプラスチック容器に入れられた小さなフォームソルダーも、やはり複数枚のフォームソルダーが付着してしまうことがあった。複数枚のフォームソルダーが完全に重なって付着してしまうと、はんだ付け部に多量のはんだが付着し、電子部品の不良の原因となる。またフォームソルダーが部分的に重なってしまうと、形状が大きくなってフォームソルダーの走行路を通ることができなくなって自動供給に支障をきたすようになってしまう。従って、フォームソルダーは絶対にフォームソルダー同志で付着するようなことがあってはならないものである。
【０００８】
またフォームソルダーは使用時にパーツフィーダーやホッパーなどの自動供給装置で整列させて供給されることが多い。フォームソルダーが自動供給装置で供給される場合、フォームソルダーが自動供給装置の走行路を滑りながら移動するため、走行路の途中で引っ掛かってしまうようなものであってはならない。しかしながら、従来のフォームソルダーは滑りにくく、よく自動供給装置の走行路で走行が停止してしまったり、フォームソルダー同志が完全に付着しないまでも重なり合ったまま走行し、他のフォームソルダーの走行の妨げとなることがあった。
【０００９】
本発明は円筒状容器に積み重ねたりポリエチレン袋やプラスチック容器等に収納されたりしても、フォームソルダー同志が決して付着することがなく、しかも自動供給装置内でも走行が停止したり他のフォームソルダーの走行を妨げたりすることのないというフォームソルダー、及びフォームソルダーの表面に潤滑や付着防止の物質を付着させる方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、フォームソルダー同志が付着する原因及び滑りにくい原因について鋭意研究を行った。その結果、フォームソルダー同志が付着する原因は、フォームソルダーの表面が非常に清浄状態であると起こることが分かった。つまり、表面が清浄なフォームソルダーを多数枚円筒状容器内に積み重ねたり、密閉されたポリエチレン容器やプラスチック容器に収納したりしておくと、上に置かれたフォームソルダーの重みでフォームソルダー同志が圧着してしまうからである。この圧着とは、軟らかいはんだが互いに馴染んで完全に密着し、その後密着した状態で時間が経過すると、はんだ中の鉛や錫が固体拡散してさらに強く付着してしまうことである。
【００１１】
またフォームソルダーが滑りにくい原因は、やはり表面が清浄状態であるからである。つまり表面が清浄なフォームソルダーは表面に滑りにくい鉛や錫の金属が露出しており、この金属が自動供給装置の走行路や他のフォームソルダーに引っ掛かってフォームソルダーの滑りを阻害しているものである。
【００１２】
従来よりフォームソルダーの表面が清浄状態でなく、酸化したような状態であれば、フォームソルダー同志が付着したり、滑りにくくなったりすることがないことは分かっていたが、フォームソルダーの表面を酸化させると、はんだ付け時に酸化膜が邪魔をしてはんだ付け性を阻害してしまうものである。そこで本発明者等は、フォームソルダーの表面を清浄状態を保ったままでフォームソルダー間に固体拡散を起こさせず、また鉛や錫が直接に自動供給装置の走行路やフォームソルダー同志で接触させないようにすれば前述のような不都合が起こらなくなることに着目して本発明を完成させた。
【００１３】
本発明は、表面が平らなフォームソルダーにおいて、常温で固体である物質がフォームソルダーの表面に均一に微量塗布されていることを特徴とするフォームソルダーであり、また常温で固体である物質を溶媒に溶解して物質溶解液とし、湿潤材に該物質溶解液を含浸させ、そして湿潤材でフォームソルダー表面に物質溶解液を塗布した後、フォームソルダー表面に塗布された物質溶解液の溶媒を揮散させることによりフォームソルダー表面に前記物質を均一に微量付着させることを特徴とするフォームソルダーへ物質を微量付着させる方法である。
【００１４】
本発明のフォームソルダーに使用する物質としては、常温で固体であるものであれば如何なるものでもよい。たとえば無機物としては硼酸、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、アルミナホワイト、硅酸アルミニウムーム、酸化錫、酸化鉛、等である。
【００１５】
また本発明のフォームソルダーに使用する有機物としては、ラウリル酸、ミルスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ベヘニン酸、シュウ酸、リンゴ酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、安息香酸、イソフタル酸、フマル酸等が適している。
【００１６】
上記無機物や有機物がはんだ付け性、即ち活性作用を有するものである場合は、はんだ付け時に優れたはんだ付け性を呈することができるが、はんだ付け性のない物質の場合でも付着量が極微量であれば、はんだ付けの妨げとはならない。しかしながら、活性作用のない物質に活性剤を添加するとはんだ付け性を向上させることができるようになる。ここで使用する活性剤とは、トリノニルアミン臭化水素酸塩、２エチルヘキシルアミン臭化水素酸塩、フェニルイミダゾール、ベンゾトリアゾール、フェニルテトラゾールチオール、２、３ジブロモノプロパノール、１・１・２・２テトラブロモエタン、１・６ジブロモエタン等である。
【００１７】
本発明のフォームソルダーでは、表面に物質が付着する状態は微粉末状態、或いは薄い被膜状態であるが、滑り性を良好にするのは微粉末状態である。
【００１８】
本発明のフォームソルダーへの物質の付着方法では物質を溶媒に溶解させるが、このときに使用する溶媒は、はんだ合金に対して良好な濡れ性を有するものでないと、物質を均一に微量塗布できない。そのため溶媒は、はんだ合金に対して濡れ性が良好なものを使用する。しかしながら物質を溶解する溶媒がはんだ合金に対して濡れにくいものである場合は、さらに濡れ性の良好な溶剤と混合するようにするとよい。
【００１９】
本発明の物質の塗布方法で使用する湿潤材とは、液体を含浸させることができるものであれば如何なるものでもよい。本発明に使用して便宜な湿潤材としては、スポンジ、刷毛、布等である。
【００２０】
【作用】
フォームソルダーの表面に常温で固体の物質を均一に塗布しておくと、該物質がフォームソルダー同志の接触を妨げるため、金属的な固体拡散が起こらずフォームソルダー同志が付着しなくなるばかりでなく、滑り性が良好となる。また常温で固体の物質を溶媒で溶解した溶液をフォームソルダー表面に薄く塗布し、その後溶媒を揮散させるとフォームソルダーの表面に物質が均一に微量付着するようになる。
【００２１】
【実施例及び比較例】
○実施例１
無機物である硼酸１ｇを溶媒のメタノール１０ｇに溶解し、硼酸トリメチル１．７ｇの物質溶解液を作製する。硼酸トリメチルは、はんだ合金に対して濡れ性があまり良好ではないため、これをはんだ合金に対して濡れ性の良好な溶剤であるヘキサン１００ｇと混合する。該混合液を湿潤材である２枚のスポンジに含浸させる。２枚のスポンジを合わせた部分に円形状のフォームソルダーを通過させてフォームソルダーの表面に混合液を塗布する。フォームソルダーは、Ｐｂ−５Ｓｎ合金であり、直径５０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＩＣウエハー用である。混合液が塗布されたフォームソルダーを自然乾燥させて溶媒とヘキサンを揮散させる。このとき、フォームソルダー上に残留した硼酸トリメチルは、空気中の水分によって加水分解され硼酸に戻る。乾燥後のフォームソルダーの表面には、目視でようやく判別できるくらいに硼酸が微粉末状で付着していた。このようにして表面に硼酸を付着させたフォームソルダーを円筒状の容器に２００枚入れて１０日間放置後、吸着装置で取り出したところ、複数枚付着して取り出されたものは全くなかった。またこのフォームソルダーをＩＣウエハー上に載置し、水素・窒素混合ガスの活性雰囲気炉中で加熱したところ、ディウエットや未はんだ等のはんだ付け不良は発生しなかった。
【００２２】
○実施例２
有機物であるステアリン酸１ｇをはんだ合金に対して濡れ性が良好な溶媒であるイソプロピルアルコール１００ｇに溶解する。該物質溶解液を実施例１と同様にしてフォームソルダーの表面に塗布する。ここでのフォームソルダーは、６３Ｓｎ−Ｐｂ合金であり、直径２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのヘッドピン用である。物質溶解液が塗布されたフォームソルダーを自然乾燥してイソプロピルアルコールを揮散させる。完全に乾燥したフォームソルダーの表面を顕微鏡で観察したところ白色の結晶の付着が認められた。このようにして表面にステアリン酸が付着させられたフォームソルダーをポリエチレン袋に入れ、内部の空気を抜いて密閉し、１０日間放置後、パーツフィーダーに入れて自動供給を行ったところ、全てのフォームソルダーは途中で走行が停止したり、フォームソルダー同志が重なったりすることなく順調に走行した。このフォームソルダーをヘッドピンとトランジスター間に設置し、水素雰囲気のリフロー炉で加熱したところ、完全にはんだ接合がなされていた。
【００２３】
○比較例１
実施例１と同一形状、同一合金組成のフォームソルダーを製造後、表面に何の処理を施すことなく円筒状の容器に入れ、１０日間放置後、吸着装置で取り出し作業を行ったところ、フォームソルダー同志で付着したものが多く、吸着装置に複数枚重なった状態で取り出されていた。
【００２４】
○比較例２
実施例２と同一形状、同一合金組成のフォームソルダーを製造後、表面に何の処理を施すことなくポリエチレン袋に入れ、内部の空気を抜いて密閉し、１０日間放置後、パーツフィーダーで自動供給を行ったところ、複数枚が重なって走行したり、複数枚が部分的に付着して走行が途中で停止したりするものが多数見受けられた。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明のフォームソルダーは、表面に極微量の物質を付着させてあるため、フォームソルダー同志で固体拡散を起こすことがなく、重ねた状態で容器に収納しても決して複数枚が付着しないばかりでなく、フォームソルダーの表面に滑りにくい金属が露出していないため滑り性が良好となって自動供給装置に支障をきたすようなことはない。また本発明のフォームソルダーへの物質の微量塗布方法は、物質を溶媒に溶解して物質溶解液とし、これを湿潤材に含浸させてからフォームソルダーに塗布するため、フォームソルダーの表面には非常に極微量の物質を付着させることができ、たとえ物質がはんだ付け性のないものでも、はんだ付けに悪影響を及ぼすことがない。従って、発明の方法で得られたフォームソルダーは信頼あるはんだ付けが行えるものとなる。

Claims (5)

1. 表面が平らなフォームソルダーにおいて、パラフィンワックスである場合を除く常温で固体である接触防止剤がフォームソルダーの表面に均一に微量塗布されていることを特徴とする滑り性の改善されたフォームソルダー。
2. 前記物質は、無機物、有機物のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のフォームソルダー。
3. 前記物質には、活性剤が含まれていることを特徴とする請求項１乃至２記載のフォームソルダー。
4. パラフィンワックスである場合を除く常温で固体である物質を溶媒に溶解して物質溶解液とし、湿潤材に該物質溶解液を含浸させ、そして湿潤材でフォームソルダー表面に物質溶解液を塗布した後、フォームソルダー表面に塗布された物質溶解液の溶媒を揮散させることによりフォームソルダー表面に、フォームソルダー同志の接触を防止するとともに滑り性を改善する前記物質を均一に微量付着させることを特徴とするフォームソルダーへ物質を微量付着させる方法。
5. パラフィンワックスである場合を除く常温で固体である接触防止剤をフォームソルダー表面に付着させることを特徴とするフォームソルダー同志の表面接触を防止し、滑り性を改善する方法。