JP3688347B2 - 電子部品の実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は狭リードピッチ電子部品の実装工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電気電子産業において、製品の小型化にともない電子部品の小型化、回路基板への高密度実装化が急速に進んでいる。チップ部品においては１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズのもの（１００５チップ部品）も使用されている。また、図４に示すクワッドフラットパッケージ（以下、ＱＦＰという）においては、リードピッチが０．５ｍｍから０．４ｍｍ、０．３ｍｍへと狭ピッチ化が進んできている。また、液晶に代表されるＴＣＰ実装においても、ディスプレイの小型化、狭額縁化により狭パターンピッチ化、狭リードピッチ化が急速に進んでいる。
【０００３】
以下、従来の電子部品の表面実装におけるはんだ付け部の構成を図５により説明する。まずプリント基板２上のランド３に印刷によりクリームはんだ４を８０μｍから１５０μｍの厚さで供給し、次に電子部品をクリームはんだの粘着力を利用して、プリント基板上にＱＦＰを装着し、引き続き加熱炉中で昇温させることにより、はんだを溶融させはんだ付けを行っていた。
【０００４】
また、鉛の毒性が深刻な社会問題となりつつあるが、現在一般に使用されているはんだ中には、その組成のうち約４０重量％もの鉛が含まれている。
【０００５】
【本発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、上記のようなクリームはんだの印刷技術を用いたはんだ付け方法においては、リードの狭ピッチ化が進むと、その印刷に限界が生じる。すなわち、リードの狭ピッチ化にともない、リード間のはんだブリッジが急激に増加するという問題点を有していた。現在では、クリームはんだの印刷はリードピッチが０．３ｍｍが限界であると考えられている。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑み、クリームはんだを使用することなしに、リードとランドを熱圧着によりそれぞれの母材を直接接合し、リード間にブリッジを発生させることなく、しかも鉛を含まない接合部を形成することを可能にするものである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の実装工法は、クリームはんだを使用せず、リードとランド界面に低融点金属層（以下、インサートメタルという）を設け、加熱ツールにより加熱及び加圧を同時に行い、リードとランドの密着性を向上させ、拡散を生じさせることにより、リード間にブリッジを発生させることなく、リードとランドの母材間に鉛を含まない接合部を形成することを可能にするものである。
【０００８】
さらに、電子部品のリードまたはプリント基板上のランドにあらかじめ低融点金属材料を直接被覆して接合媒体の形成を行うことを特徴とし、接合媒体としての低融点金属材料の被覆厚さが合計１０μｍ以下となることを特徴とするものである。さらに熱源としてレーザを用い、加圧ツールとして使用レーザ波長域において透過率に優れる光学結晶あるいはガラスを用いることにより、レーザ照射部に接合部を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明は上記した実装工法によって、リードとランド界面のインサートメタルが加熱と加圧により溶融し、リードとランドの密着性を向上させ、リードとランド母材に拡散接合をすることにより、クリームはんだ使用時のようなブリッジの発生およびはんだ中の鉛の含有による毒性の問題を解消することができる。
【００１０】
また、レーザを加熱源とし、レーザ波長域で透過率に優れる加圧ツールを用いて熱圧着することにより、電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合が可能となる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例の実装工法について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施例における実装工法の接合部断面を示すものである。図１において、１ａは図４で示したＱＦＰ１のリード、２はプリント基板、３はランド、５は低融点金属層であるインサートメタル、６は加熱ツールである。
【００１２】
以上のように構成された実装工法について、以下図１及び図２を用いて説明する。
図１は電子部品のリード１ａとプリント基板上のランド３界面に低融点金属層であるインサートメタル５を接合媒体として挿入し、加熱ツール６により加熱、加圧する第１の実施例の断面図である。
【００１３】
この実施例においては、電子部品のリード１ａとプリント基板上のランド３界面にインサートメタル５を挿入した後に、電子部品の装着及び接合部の酸化膜除去のため、ボンドフラックスを塗布し、加熱ツール６により加熱、加圧することにより熱圧着を行い、接合部界面には不要なボンドフラックスを界面から排出させ、リード１ａおよびランド３のそれぞれの母材に相互に界面拡散を生じさせ、電子部品のリード１ａとプリント基板上のランド３界面にはんだを介さず直接接合部を形成する。
【００１４】
インサートメタルの厚さは適宜選択可能であるが、１０μｍ以下が好ましい。インサートメタルの厚さが１０μｍを超えると熱圧着の際、リードおよびランドの母材同士の拡散がインサート金属により妨げられ、接合強度が不足する。インサートメタルの厚さが１０μｍ以下のとき、リードおよびランドの母材間に良好な接合界面を形成することが可能になる。
【００１５】
次に、図２（ａ）（ｂ）はインサートメタル５の被覆部分を示すものであって、リード１ａ表面とランド３表面にインサートメタル５が直接被覆されている。このインサートメタル５を被覆したランド３に、インサートメタル５を被覆したＱＦＰ１のリード１ａを装着する前に、ボンドフラックスを塗布することによりランドに粘着力をもたせＱＦＰ１の固定を容易にし、リード１ａ及びランド３表面に形成された酸化膜を除去し、接合界面に清浄な金属面を露出させることができる。次に、図１の実施例と同様に加熱ツール６で加熱及び加圧をすることにより、接合部界面には不要なボンドフラックスを界面から排出させ、リードとランド界面に拡散を生じさせ、それぞれの母材間に良好な接合部の形成を可能にした。
【００１６】
以上のように本実施例によれば、電子部品の実装時に、クリームはんだを使用せず、電子部品のリードとランドをその界面にインサートメタルを介して熱圧着することによりリード間にブリッジ不良を発生させることなくリードとランドのそれぞれの母材間に良好な接合部を形成させることができた。
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図３は本発明の第２の実施例を示す実装工法の接合部断面図を示すものである。
同図において、１ａは図４で示したＱＦＰ１のリード、２はプリント基板、３はランド、５は低融点金属層であるインサートメタルで、図１の構成と同様なものである。一方、図１では加熱ツール６により加熱及び加圧を行っていたのに対し、図３においては加熱ツールを、加圧ツール７とレーザによる加熱源８に分けて設けている。
【００１８】
以上のように構成された実装工法について、以下図３を用いてその接合プロセスを説明する。
インサートメタル５を被覆したランド３に、インサートメタル５を被覆したＱＦＰ１のリード１ａを装着する前に、ボンドフラックスを塗布し、ランドに粘着力をもたせ、ＱＦＰ１の固定を容易にするとともに、リード１ａ及びランド３表面に形成された酸化膜を除去し、接合界面に清浄な金属面を露出させる。以上の工程は第１の実施例と同様である。一方、第１の実施例と異なるのは、レーザを加熱源８として用い、レーザ照射部を急激に温度上昇をさせることにより、接合時間を短くし、電子部品への熱によるダメージを少なくすることである。この場合、レーザ波長域での透過率に優れる加圧ツール７を用いることにより、レーザのエネルギー損失を最小限に抑え、効率の良い熱エネルギー供給を可能にした。このように加熱及び加圧を同時に行うことにより、接合部界面での不要なボンドフラックスを接合界面から排出させ、リード１ａとランド３のそれぞれの母材界面に拡散を生じさせ密着性に優れた良好な接合部の形成を可能にした。また、レーザを加熱源８とし、レーザ波長域で透過率に優れた材料であるガラスまたは光学結晶を加圧ツール７として用いることにより短時間で接合が可能になり、加圧ツール７へのインサートメタルの付着も低減することができた。
【００１９】
以上のように、本実施例においてレーザを加熱源にし、レーザ波長域において透過率に優れる加圧ツールを用いて接合を行うことにより、電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合が可能となり、また加圧ツールへのインサートメタルの付着を低減できるので、加圧ツールのクリーニング回数を低減することが可能となり、能率良く電子部品の実装を行うことができた。また、はんだを使用しない実装工法であるので、はんだ中に含まれる鉛の毒性についての問題も解消することができる。なお、第１の実施例、第２の実施例において狭リードピッチ電子部品（特にＱＦＰ）の接合プロセスとして説明しているが、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）における接合に関しても同様な効果を得ることが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、電子部品のリードフレームとプリント基板上のランド界面に低融点金属層を接合媒体として挿入し、さらに電子部品の装着及び接合部の酸化膜を除去するため、ボンドフラックスを塗布し、ヒートツールによる加熱及び加圧を同時に行うことにより、電子部品のリードとプリント基板上のランド界面からボンドフラックスを排出させ、リード及びランド母材の拡散による接合部を形成し密着性を向上させることができ、狭リードピッチ電子部品のリード間のブリッジ不良をなくすことができる。また、はんだを使用しないことから、鉛の毒性についての問題も解消される。
【００２１】
また、レーザを加熱源として用い、レーザ波長域で透過率に優れる加圧ツールを用いて熱圧着することにより電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合が可能となり、また加圧ツールへのインサートメタルの付着を低減できるので、加圧ツールのクリーニング回数を低減することが可能となり、能率良く電子部品の実装を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）電子部品リードへインサートメタルを被覆したときの断面図である。
（ｂ）ランドへインサートメタルを被覆したときの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】（ａ）電子部品の一例としてのクワットフラットパッケージ（ＱＦＰ）の斜視図である。
（ｂ）クワッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）の断面図である。
【図５】従来の電子部品のはんだ付け部の断面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品
１ａ 電子部品のリード
２ プリント基板
３ ランド
４ クリームはんだ
５ インサートメタル
６ 加熱ツール
７ 加圧ツール
８ レーザ熱源
【産業上の利用分野】
本発明は狭リードピッチ電子部品の実装工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電気電子産業において、製品の小型化にともない電子部品の小型化、回路基板への高密度実装化が急速に進んでいる。チップ部品においては１ｍｍ×０．５ｍｍのサイズのもの（１００５チップ部品）も使用されている。また、図４に示すクワッドフラットパッケージ（以下、ＱＦＰという）においては、リードピッチが０．５ｍｍから０．４ｍｍ、０．３ｍｍへと狭ピッチ化が進んできている。また、液晶に代表されるＴＣＰ実装においても、ディスプレイの小型化、狭額縁化により狭パターンピッチ化、狭リードピッチ化が急速に進んでいる。
【０００３】
以下、従来の電子部品の表面実装におけるはんだ付け部の構成を図５により説明する。まずプリント基板２上のランド３に印刷によりクリームはんだ４を８０μｍから１５０μｍの厚さで供給し、次に電子部品をクリームはんだの粘着力を利用して、プリント基板上にＱＦＰを装着し、引き続き加熱炉中で昇温させることにより、はんだを溶融させはんだ付けを行っていた。
【０００４】
また、鉛の毒性が深刻な社会問題となりつつあるが、現在一般に使用されているはんだ中には、その組成のうち約４０重量％もの鉛が含まれている。
【０００５】
【本発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、上記のようなクリームはんだの印刷技術を用いたはんだ付け方法においては、リードの狭ピッチ化が進むと、その印刷に限界が生じる。すなわち、リードの狭ピッチ化にともない、リード間のはんだブリッジが急激に増加するという問題点を有していた。現在では、クリームはんだの印刷はリードピッチが０．３ｍｍが限界であると考えられている。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑み、クリームはんだを使用することなしに、リードとランドを熱圧着によりそれぞれの母材を直接接合し、リード間にブリッジを発生させることなく、しかも鉛を含まない接合部を形成することを可能にするものである。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するため、本発明の実装工法は、クリームはんだを使用せず、リードとランド界面に低融点金属層（以下、インサートメタルという）を設け、加熱ツールにより加熱及び加圧を同時に行い、リードとランドの密着性を向上させ、拡散を生じさせることにより、リード間にブリッジを発生させることなく、リードとランドの母材間に鉛を含まない接合部を形成することを可能にするものである。
【０００８】
さらに、電子部品のリードまたはプリント基板上のランドにあらかじめ低融点金属材料を直接被覆して接合媒体の形成を行うことを特徴とし、接合媒体としての低融点金属材料の被覆厚さが合計１０μｍ以下となることを特徴とするものである。さらに熱源としてレーザを用い、加圧ツールとして使用レーザ波長域において透過率に優れる光学結晶あるいはガラスを用いることにより、レーザ照射部に接合部を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明は上記した実装工法によって、リードとランド界面のインサートメタルが加熱と加圧により溶融し、リードとランドの密着性を向上させ、リードとランド母材に拡散接合をすることにより、クリームはんだ使用時のようなブリッジの発生およびはんだ中の鉛の含有による毒性の問題を解消することができる。
【００１０】
また、レーザを加熱源とし、レーザ波長域で透過率に優れる加圧ツールを用いて熱圧着することにより、電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合が可能となる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例の実装工法について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施例における実装工法の接合部断面を示すものである。図１において、１ａは図４で示したＱＦＰ１のリード、２はプリント基板、３はランド、５は低融点金属層であるインサートメタル、６は加熱ツールである。
【００１２】
以上のように構成された実装工法について、以下図１及び図２を用いて説明する。
図１は電子部品のリード１ａとプリント基板上のランド３界面に低融点金属層であるインサートメタル５を接合媒体として挿入し、加熱ツール６により加熱、加圧する第１の実施例の断面図である。
【００１３】
この実施例においては、電子部品のリード１ａとプリント基板上のランド３界面にインサートメタル５を挿入した後に、電子部品の装着及び接合部の酸化膜除去のため、ボンドフラックスを塗布し、加熱ツール６により加熱、加圧することにより熱圧着を行い、接合部界面には不要なボンドフラックスを界面から排出させ、リード１ａおよびランド３のそれぞれの母材に相互に界面拡散を生じさせ、電子部品のリード１ａとプリント基板上のランド３界面にはんだを介さず直接接合部を形成する。
【００１４】
インサートメタルの厚さは適宜選択可能であるが、１０μｍ以下が好ましい。インサートメタルの厚さが１０μｍを超えると熱圧着の際、リードおよびランドの母材同士の拡散がインサート金属により妨げられ、接合強度が不足する。インサートメタルの厚さが１０μｍ以下のとき、リードおよびランドの母材間に良好な接合界面を形成することが可能になる。
【００１５】
次に、図２（ａ）（ｂ）はインサートメタル５の被覆部分を示すものであって、リード１ａ表面とランド３表面にインサートメタル５が直接被覆されている。このインサートメタル５を被覆したランド３に、インサートメタル５を被覆したＱＦＰ１のリード１ａを装着する前に、ボンドフラックスを塗布することによりランドに粘着力をもたせＱＦＰ１の固定を容易にし、リード１ａ及びランド３表面に形成された酸化膜を除去し、接合界面に清浄な金属面を露出させることができる。次に、図１の実施例と同様に加熱ツール６で加熱及び加圧をすることにより、接合部界面には不要なボンドフラックスを界面から排出させ、リードとランド界面に拡散を生じさせ、それぞれの母材間に良好な接合部の形成を可能にした。
【００１６】
以上のように本実施例によれば、電子部品の実装時に、クリームはんだを使用せず、電子部品のリードとランドをその界面にインサートメタルを介して熱圧着することによりリード間にブリッジ不良を発生させることなくリードとランドのそれぞれの母材間に良好な接合部を形成させることができた。
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図３は本発明の第２の実施例を示す実装工法の接合部断面図を示すものである。
同図において、１ａは図４で示したＱＦＰ１のリード、２はプリント基板、３はランド、５は低融点金属層であるインサートメタルで、図１の構成と同様なものである。一方、図１では加熱ツール６により加熱及び加圧を行っていたのに対し、図３においては加熱ツールを、加圧ツール７とレーザによる加熱源８に分けて設けている。
【００１８】
以上のように構成された実装工法について、以下図３を用いてその接合プロセスを説明する。
インサートメタル５を被覆したランド３に、インサートメタル５を被覆したＱＦＰ１のリード１ａを装着する前に、ボンドフラックスを塗布し、ランドに粘着力をもたせ、ＱＦＰ１の固定を容易にするとともに、リード１ａ及びランド３表面に形成された酸化膜を除去し、接合界面に清浄な金属面を露出させる。以上の工程は第１の実施例と同様である。一方、第１の実施例と異なるのは、レーザを加熱源８として用い、レーザ照射部を急激に温度上昇をさせることにより、接合時間を短くし、電子部品への熱によるダメージを少なくすることである。この場合、レーザ波長域での透過率に優れる加圧ツール７を用いることにより、レーザのエネルギー損失を最小限に抑え、効率の良い熱エネルギー供給を可能にした。このように加熱及び加圧を同時に行うことにより、接合部界面での不要なボンドフラックスを接合界面から排出させ、リード１ａとランド３のそれぞれの母材界面に拡散を生じさせ密着性に優れた良好な接合部の形成を可能にした。また、レーザを加熱源８とし、レーザ波長域で透過率に優れた材料であるガラスまたは光学結晶を加圧ツール７として用いることにより短時間で接合が可能になり、加圧ツール７へのインサートメタルの付着も低減することができた。
【００１９】
以上のように、本実施例においてレーザを加熱源にし、レーザ波長域において透過率に優れる加圧ツールを用いて接合を行うことにより、電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合が可能となり、また加圧ツールへのインサートメタルの付着を低減できるので、加圧ツールのクリーニング回数を低減することが可能となり、能率良く電子部品の実装を行うことができた。また、はんだを使用しない実装工法であるので、はんだ中に含まれる鉛の毒性についての問題も解消することができる。なお、第１の実施例、第２の実施例において狭リードピッチ電子部品（特にＱＦＰ）の接合プロセスとして説明しているが、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）における接合に関しても同様な効果を得ることが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、電子部品のリードフレームとプリント基板上のランド界面に低融点金属層を接合媒体として挿入し、さらに電子部品の装着及び接合部の酸化膜を除去するため、ボンドフラックスを塗布し、ヒートツールによる加熱及び加圧を同時に行うことにより、電子部品のリードとプリント基板上のランド界面からボンドフラックスを排出させ、リード及びランド母材の拡散による接合部を形成し密着性を向上させることができ、狭リードピッチ電子部品のリード間のブリッジ不良をなくすことができる。また、はんだを使用しないことから、鉛の毒性についての問題も解消される。
【００２１】
また、レーザを加熱源として用い、レーザ波長域で透過率に優れる加圧ツールを用いて熱圧着することにより電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合が可能となり、また加圧ツールへのインサートメタルの付着を低減できるので、加圧ツールのクリーニング回数を低減することが可能となり、能率良く電子部品の実装を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ）電子部品リードへインサートメタルを被覆したときの断面図である。
（ｂ）ランドへインサートメタルを被覆したときの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図４】（ａ）電子部品の一例としてのクワットフラットパッケージ（ＱＦＰ）の斜視図である。
（ｂ）クワッドフラットパッケージ（ＱＦＰ）の断面図である。
【図５】従来の電子部品のはんだ付け部の断面図である。
【符号の説明】
１ 電子部品
１ａ 電子部品のリード
２ プリント基板
３ ランド
４ クリームはんだ
５ インサートメタル
６ 加熱ツール
７ 加圧ツール
８ レーザ熱源
Claims (3)
- 電子部品の実装時に、電子部品のリードとプリント基板上のランド界面に１０μｍ以下の厚さの低融点金属材料であるインサートメタルを接合媒体として挿入し、ランドに粘着力を付与し、ボンドフラックスを塗布し、接合部に形成される酸化膜を除去し、加熱ツールにより熱圧着を行い、接合部界面から不要なボンドフラックスを排出させ、リードおよびランドの母材に相互に界面拡散を生じさせ、電子部品のリードとプリント基板上のランド界面間に、はんだを使用せず接合部を形成したことを特徴とする電子部品の実装方法。
- 電子部品のリードとプリント基板上のランド界面にあらかじめ低融点金属材料を直接被覆したことを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装方法。
- 加熱ツールとしてレーザを用い、加圧ツールとしてレーザ波長域における透過率に優れるガラスを用いたことを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15306395A JP3688347B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 電子部品の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15306395A JP3688347B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 電子部品の実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098439A JPH098439A (ja) | 1997-01-10 |
| JP3688347B2 true JP3688347B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=15554179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15306395A Expired - Fee Related JP3688347B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | 電子部品の実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3688347B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP4499899B2 (ja) * | 2000-09-14 | 2010-07-07 | ミヤチテクノス株式会社 | 電子部品パッケージにおけるリードフレームろう付方法 |
| US9426898B2 (en) * | 2014-06-30 | 2016-08-23 | Kulicke And Soffa Industries, Inc. | Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and interconnect methods for fine pitch flip chip assembly |
-
1995
- 1995-06-20 JP JP15306395A patent/JP3688347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH098439A (ja) | 1997-01-10 |
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