JP4090012B2

JP4090012B2 - Surface mounting method

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Publication number: JP4090012B2
Application number: JP2001384176A
Authority: JP
Inventors: 紀彦野田; 洋一榎本
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2021-12-18
Also published as: JP2003188522A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装部品を、例えばリフローハンダ付け方法により基板に実装する場合に、実装部品の温度が高くなることを防止する吸熱デバイスとこの吸熱デバイスを用いた表面実装装置並びに表面実装方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高性能化の一層の進展により、電子部品である実装部品の小型化や、それらを基板に実装する実装装置、実装方法の技術進歩は著しい。そのなかで基板に実装部品をハンダ付けする技術としては種々あるが、例えば小型の部品を高密度に実装するためにリフローハンダ付け方法が好適に用いられているところである。
【０００３】
このリフローハンダ付け方法とは、回路基板の、実装部品をハンダ付けする部位にハンダペーストを塗布し、その上に実装部品の電気的接続部を、塗布されたハンダペーストと一致させて積載し、その後、熱を加えてハンダペーストを溶融し実装部品の電気的接続部を回路基板の回路部と接続して固着するものである。この方法は一方の面に実装した後、他の一方の面に実装することも容易であり、高密度実装に適している。加熱方法としては電気炉中で加熱する方法や、赤外線を用いる方法、レーザ光を用いる方法等があり、いずれもハンダペーストが溶融する温度まで上昇させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、一般的なハンダに替わり鉛成分を含まない、所謂、無鉛ハンダの使用も行われている。
【０００５】
ところで、この無鉛ハンダは従来のハンダよりも溶融点が高温であり、従来の規格のままの実装部品をその温度に晒すと実装部品にダメージを与える危険性が生じてきている。
【０００６】
従って本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、リフローハンダ付け方法により部品を実装する場合において、溶融点の高い無鉛ハンダを用いても実装部品にダメージを与えることのない、吸熱デバイスとこの吸熱デバイスを用いた表面実装装置並びに表面実装方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸熱デバイスは上記課題を解決するために、吸熱性を有する部材からなり、前記部材の所定の面は粘着性を有し、前記所定の面とは反対の他の一方の面は粘着性を除去する処理がなされている構成である。
【０００８】
本発明の吸熱デバイスによれば、吸熱効果がある部材であって、一方の面は粘着性を有していて実装部品と粘着し、他の一方の面は、粘着性は無く、実装装置の部品吸着機構部に吸着し、または離脱することが容易に行われるように形成されている。この吸熱デバイスを実装部品、例えばプラスチックのフラットフパッケージに封入されたＩＣ等の電子部品に粘着性を有する面で貼り付けることにより、電子部品の温度上昇を低減することが可能となる。また、粘着性の無い面に対して実装装置が作用するので、部品の吸着、移動、リリースが正確に行える。
【０００９】
本発明の吸熱デバイスの一態様では、前記部材はシリコンシートである。
【００１０】
この態様によれば、吸熱用の部材にシリコンシートを用いることで、良い特性を有した安価な吸熱デバイスを形成することができる。
【００１１】
本発明の吸熱デバイスの他の態様では、前記粘着性を除去する処理とは、ヘアーライン処理である。
【００１２】
この態様によれば、実装装置と対抗する面はヘアーライン技術により、その面があらされているので、実装装置による部品の吸着、移動、リリースが正確に行える。
【００１３】
本発明の吸熱デバイスの他の態様では、前記粘着性を除去する処理とは、薬品処理である。
【００１４】
この態様によれば、実装装置と対抗する面は薬品によりその面があらされているので、実装装置による部品の吸着、移動、リリースが正確に行える。
【００１５】
本発明の吸熱デバイスは上記課題を解決するために、少なくとも一方の面は粘着性を有し、且つ吸熱性を有する第一の部材と、少なくとも一方の面は粘着性を有しない第二の部材とからなる２層構造であって、前記第一の部材の粘着性を有する面を外側とし、一方、前記第二の部材の粘着性を有しない面を外側として前記第一の部材と前記第二の部材を積層固着した構成をとる。
【００１６】
本発明の吸熱デバイスによれば、吸熱効果があり、少なくとも一方の面は粘着性がある第一の部材と、少なくとも一方の面は粘着性を有しない第二の部材の２層構造の吸熱デバイスである。実装部品に貼り付ける面を第一の部材の粘着性をある面とし、実装装置に対向する面を第二の部材の粘着性を有する面となるようにして積層されている。この吸熱デバイスを実装部品に粘着性を有する面で貼り付けることにより、電子部品の温度上昇を低減することが可能となる。また、粘着性の無い面に対して実装装置が作用するので、部品の吸着、移動、リリースが正確に行える。
【００１７】
本発明の吸熱デバイスは上記課題を解決するために、吸熱性を有する第一の部材と、少なくとも一方の面は粘着性を有しない第二の部材とを、前記第二の部材の粘着性を有しない面を外側として前記第一の部材と前記第二の部材を積層固着し、更に、前記第一の部材の、前記第二の部材を固着した面とは反対の面に耐熱性粘着部材を貼り付けた３層構造である。
【００１８】
本発明の吸熱デバイスによれば、吸熱効果がある第一の部材と、少なくとも一方の面は粘着性を有しない第二の部材と、耐熱性の粘着部材との３層構造の吸熱デバイスである。実装部品に貼り付ける面を耐熱性の粘着部材とし、実装装置に対向する面を第二の部材の粘着性の無い面となるよう第一の部材をはさんで積層されている。この吸熱デバイスを実装部品に粘着性を有する面で貼り付けることにより、電子部品の温度上昇を低減することが可能となる。また、粘着性の無い面に対して実装装置が作用するので、部品の吸着、移動、リリースが正確に行える。
【００１９】
本発明の吸熱デバイスの一態様では、前記耐熱性粘着部材を貼り付けることに替えて耐熱性粘着剤を塗布する。
【００２０】
この態様によれば、３層構造の吸熱デバイスの粘着部材に替えて、耐熱性の粘着材を塗布することで同様の効果を有する吸熱デバイスを実現する。
【００２１】
本発明の吸熱デバイスの他の態様では、前記第一の部材はシリコンシートである。
【００２２】
この態様によれば、シート状の部材にシリコンシートを用いることで、良い特性を有した安価な吸熱デバイスを形成することができる。
【００２３】
本発明の吸熱デバイスの他の態様では、前記第二の部材はＰＥＴのシートである。
【００２４】
この態様によれば、実装装置が作用する面にＰＥＴのシートを用いることで、部品の吸着、移動、リリースが正確に行える。
【００２５】
本発明の吸熱デバイスの他の態様では、前記吸熱デバイスを表面実装部品の表面に貼着する強度は、表面実装部品の自重では剥離せず、一方、外力が加わった場合に剥離することが可能な範囲である。
【００２６】
この態様によれば、本発明の吸熱デバイスは実装装置で吸着され持ち上げられたときに、実装部品の自重で実装部品が吸熱デバイスから剥がれる落ちることはなく、また、剥離しようとする力に対しては容易に実装部品から吸熱デバイスを剥がすことが可能となる。
【００２７】
本発明の表面実装装置は上記課題を解決するために、請求項１から１０のいずれか一項に記載の吸熱デバイスを表面実装部品の表面に貼着する手段と、実装基板にハンダを塗布する手段と、前記吸熱デバイスを貼着した表面実装部品を、前記ハンダを塗布した実装基板に配置する手段と、前記表面実装部品を配置した実装基板を加熱し、前記ハンダを溶融して前記表面実装部品を前記実装基板に溶着する手段と、前記表面実装部品に貼着した前記吸熱デバイスを剥離する手段とを備える。
【００２８】
本発明の表面実装装置によれば、リフローハンダ付け方法により実装基板に実装部品をハンダ付けするときに、本発明の吸熱デバイスを、高温に晒されることを防止したい実装部品に貼り付けてハンダ付けの工程に導入する。これにより、ハンダ付けの温度を高くする必要がある場合でも、実装部品を高温から守りながらハンダ付けを行うことが可能となる。貼り付けられた吸熱デバイスはハンダ付け後、冷却を待って剥離する。
【００２９】
本発明の表面実装装置の一態様では、前記ハンダは無鉛ハンダである。
【００３０】
この態様によれば、鉛成分を含まない無鉛ハンダをハンダ付けに用いることができる。無鉛ハンダは鉛を主成分とするハンダに比べて溶融温度が高いが、本発明の表面実装装置を用いることで、実装部品が高温に晒されることを防止してハンダ付けができる。
【００３１】
本発明の表面実装方法は上記課題を解決するために、請求項１から１０のいずれか一項に記載の吸熱デバイスを表面実装部品の表面に貼着する工程と、実装基板にハンダを塗布する工程と、前記吸熱デバイスを貼着した表面実装部品を、前記ハンダを塗布した実装基板に配置する工程と、前記表面実装部品を配置した実装基板を加熱し、前記ハンダを溶融して前記表面実装部品を前記実装基板に溶着する工程と、前記表面実装部品に貼着した前記吸熱デバイスを剥離する工程とを備える。
【００３２】
本発明の表面実装方法によれば、リフローハンダ付け方法により実装基板に実装部品をハンダ付けするときに、本発明の吸熱デバイスを、高温に晒されることを防止したい実装部品に貼り付けてハンダ付けをすることで、実装部品を高温から守ることが可能となる。特に鉛成分を含まない無鉛ハンダは環境対策上、導入が進められているが、その溶融温度は鉛を主成分とするハンダに比べて高く、そのまま実装すると実装部品の性能劣化を招く虞がある。本発明の表面実装方法を用いることでこれを防止することが可能である。
【００３３】
本発明のこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
（吸熱デバイスの実施形態）
吸熱デバイスの実施形態について図１から図７を参照して説明する。ここで図１から図３は本発明の吸熱デバイスの各種の構造を示し、図４は吸熱デバイスを実装部品に装着して用いる状態とマウント装置で基板に配置するときの効果を示す図であり、図５は吸熱デバイスの吸熱効果について測定する図であって、（ａ）は吸熱デバイスを実装部品に装着した場合であり、（ｂ）は吸熱デバイスを装着しない場合である。また、図６は実装部品の温度上昇について、本発明の吸熱デバイスの効果を示す図であり、図７は吸熱デバイスとして用いるための材料の試験結果の一例を示す図である。
【００３５】
図１に示すように、吸熱デバイス１の構成はシリコン部材からなるシリコンシート１１であって、その一方の面は荒らされていて粗面１２を形成し、その一方の面は粘着面１３を形成している。粗面１２は粘着性を有せず、他の装置に付着することは無い。また、粘着面１３は粘着性を有していて、この面で実装部品に貼り付けられ、リフローハンダ付け時に実装部品が規格以上の温度になることを防止し、ハンダ付け後は剥がされ、破棄されるものである。
【００３６】
粗面１２は例えばヘアーライン等の機械的手法で、或いは化学的に薬品により荒らされている。この粗面１２に対して実装装置が吸着、リリースして実装基板に実装部品のマウントを行う。粗面１２の粘着性がない、又は粘着性が低い効果によって吸着、リリースすることを確実に行うことができる。
【００３７】
また、粘着面１３は実装部品に貼り付けられる面であって、吸熱デバイス１が実装部品から剥がれることを防止し、実装装置が実装部品を吸着して移動するときに実装部品が自重で脱落することを防止している。また、実装後は吸熱デバイス１を剥がす必要があり、剥がす力が加わったときには容易に剥がれる程度の粘着性を有するものである。粘着力は上述したように自重では実装部品は剥がれて脱落せず、一方、剥離する力に対して容易に剥がれる範囲に設計される。
【００３８】
また、図２に示すように、吸熱デバイス２の構成はシリコン部材からなるシリコンシート２１と、その上に貼り付けられたＰＥＴ（Polyethylene Terephtｈalate）シート２２からなり、シリコンシート２１のＰＥＴシート２２が貼り付けられた面とは反対の面は粘着面１３を形成している。この吸熱デバイス２は粘着面１３で実装部品に貼り付けられ、リフローハンダ付け時に実装部品が規格以上の温度になることを防止し、ハンダ付け後は剥がされるものである。
【００３９】
ＰＥＴシート２２は粘着性がなく、この上面に実装装置が吸着して実装基板にマウントを行い、マウント後はリリースする。粘着性がないので吸着、リリースすることを確実に行うことができる。
【００４０】
また、粘着面２３は実装部品に貼り付けられる面であって、吸熱デバイス２が実装部品から剥がれることを防止すると共に、実装装置が実装部品を吸着して移動するときに実装部品が自重で脱落することを防止している。また、実装後は吸熱デバイス２を剥がす必要があり、剥がす力が加わったときには容易に剥がれる程度の粘着性を有するものである。粘着力は上述したように自重では実装部品は剥がれて脱落せず、一方、剥離する力に対して容易に剥がれる範囲に設計される。
【００４１】
また、図３に示すように、吸熱デバイス３の構成はシリコン部材からなるシリコンシート３１と、その上に貼り付けられたＰＥＴシート３２と、シリコンシート３１のＰＥＴシート３２が貼り付けられた面とは反対の面に粘着部材３３が貼り付けられた３層構造を有する。この吸熱デバイス３は粘着部材３３で実装部品に貼り付けられ、リフローハンダ付け時に実装部品が規格以上の温度になることを防止し、ハンダ付け後は剥がされるものである。
【００４２】
ＰＥＴシート３２は粘着性がなく、この上面に実装装置が吸着して実装基板にマウントを行い、マウント後はリリースする。粘着性がないので吸着、リリースすることを確実に行うことができる。
【００４３】
また、粘着部材３３は実装部品に貼り付けられる面であって、吸熱デバイス３が実装部品から剥がれることを防止すると共に、実装装置が実装部品を吸着して移動するときに実装部品が自重で脱落することを防止している。また、実装後は吸熱デバイス２を剥がす必要があり、剥がす力が加わったときには容易に剥がれる程度の粘着性を有するものである。粘着力は上述したように自重では実装部品は剥がれて脱落せず、一方、剥離する力に対して容易に剥がれる範囲に設計される。
【００４４】
シリコンシート３１はその表面が粘着性を有するものであるが、粘着部材３３を導入することで最適な粘着性を有する吸熱デバイス３を形成することが可能となる。
【００４５】
次に、吸熱デバイスを実装部品のハンダ付け時に用いる形態を説明する。図４（ａ）に示すように吸熱デバイス１（または２、３）は実装部品４１の実装基板とは反対の面上に貼り付けられる。実装部品４１に対する吸熱デバイス１、吸熱デバイス２の吸着力はシリコンシートの粘着性により、また、吸熱デバイス３では粘着部材３３の粘着力による。
【００４６】
図４（ｂ）は吸熱デバイス１（または２、３）を貼り付けられた実装部品４１がマウント装置４２により吸着され、実装基板の所定の位置に移動され、その位置でリリースする様子を示している。マウント装置４２はその吸着機構部分だけを図示しているが、その当接する部位は吸熱デバイス１ではシリコンシート１１の粗面１２であり、吸熱デバイス２、３ではＰＥＴシート２２、３２の上面である。この面は粘着性がなく、吸着、リリースの操作が正確に行える。
【００４７】
ここで実装部品４１とは、抵抗やコンデンサに加えて、例えばプラスチックで封入された半導体部品等が考えられる。プラスチックは過度の高温に晒されることはその性能劣化につながるが、リフローハンダ付け時の温度上昇を、吸熱デバイスを貼り付けることで低減することが可能となる。特に、鉛成分を含まない無鉛ハンダは鉛を主成分とするハンダに対してその溶融温度が高い。
【００４８】
従って、環境問題上、無鉛ハンダが推奨されている現在は、更にプラスチックが高温に晒されるケースが多くなってきている。しかしながらそのプラスチックは従来の鉛を主成分とするハンダに対して温度特性が規格されたままのものが多いのが現状である。本発明の吸熱デバイスはこの対策として、プラスチックに貼り付けて温度上昇を低減し、その劣化を防止する。
【００４９】
次に、本発明の吸熱デバイスの吸熱効果について説明する。図５（ａ）は吸熱デバイスを実装部品４１に貼り付けた場合の実装部品４１の温度を測定する測定系であり、図５（ｂ）は吸熱デバイスがない場合の実装部品４１の温度を測定する測定系である。
【００５０】
実装部品４１はハンダ５２が塗布された実装基板５１に載せられ電気炉５３に入れられる。実装部品４１の所定の部位に熱電対５４が取り付けられ、電気炉５３の外部の温度計５５に接続されて、温度が測定される。電気炉５３はその温度がリフローハンダを行うときの温度プロファイルに沿って上昇、下降するように制御される。このハンダ付け過程の温度測定によって吸熱デバイスを貼り付けた場合の温度プロファイルA、吸熱デバイスを用いない場合の温度プロファイルＢが求められる。
【００５１】
図６はリフローハンダを行うときの温度プロファイルについて示している。徐々に温度を上げる過程のプリヒートゾーン、ハンダを溶融し実行するリフローゾーン、ハンダ後の冷却ゾーンに区分されるが、リフローゾーンのピーク温度付近で実際にハンダが溶融し、実装基盤と実装部品とを接合する。
【００５２】
そのピークはハンダが無鉛ハンダの場合、従来の鉛を主成分とするハンダに比較して高いことが必要である。温度プロファイルＢは無鉛ハンダの場合に必要な温度プロファイルに該当し、温度プロファイルAは吸熱デバイスの効果で温度ピークがΔＴだけ低下した温度プロファイルである。
【００５３】
このピーク温度の低下量ΔＴを、実装部品に悪い影響を与えないような温度に低下できるように設定できれば、実装部品の規格を従来のままで、例えば無鉛ハンダを用いてリフローハンダをする場合のように、比較的高温での実装を行うことが可能となり、本発明の吸熱デバイスがこれを実現している。
【００５４】
次に、吸熱デバイスとして用いられる材料について説明する。図７はＮｏ１からＮｏ５までの試験材料の特性を示している。尚、図中の伸縮性に関しては、吸熱デバイスを実装部品に貼り付け、或いは除去する際の作業性や、その作業中に加わる実装部品への外力をできるだけ排除するために、伸縮性の良いこと、即ち伸びる特性と縮む特性の双方を備えていることが好ましい。
【００５５】
Ｎｏ１は厚さが１ｍｍで伸縮性はやや良く、材質はシリコンゴムで裏面に離形剤を有する。粘着性は良好で、剥離は困難である。図５の測定系で測定した温度低下は0.2℃である。
【００５６】
Ｎｏ２は厚さが２〜３ｍｍで伸縮性は良く、材質はフェラーにシリコンを混入したもので柔らかいものである。粘着性はないが接着剤を使用することで実装部品と剥がれることはない。図５の測定系で測定した温度低下は10.5℃である。
【００５７】
Ｎｏ３は厚さが0.7ｍｍで伸縮性は良く、材質はブチルゴムで裏面に離形剤を有する。粘着性は良好で、剥離は困難である。図５の測定系で測定した温度低下は5℃である。
【００５８】
Ｎｏ４は厚さが1.2ｍｍで伸縮性は劣る。材質はシリコンゴムで裏面に離形剤を有する。粘着性は良好で、剥離性も良い。図５の測定系で測定した温度低下は5.6℃である。
【００５９】
Ｎｏ５は厚さが1ｍｍで伸縮性は劣る。材質は特殊ポリエチレンで表面に厚さ１８８μｍのＰＥＴ材が貼られ、裏面に離形剤を有する。粘着性は無く、図５の測定系で測定した温度低下は1.1℃である。
【００６０】
以上、5種類の材料を検討した結果、吸熱効果の大きなＮｏ２の材料が最も本発明に用いる材料として好適であった。
【００６１】
以上、本発明の吸熱デバイスについて詳述したが、部品実装に用いることに限らず、高い温度環境下で所定温度だけ低下させたい用途、例えば電子機器の熱を発する部品からの吸熱等に用いても好適なものである。
【００６２】
（表面実装装置の実施形態）
次に、図8及び図９を参照して表面実装装置の実施形態について説明する。尚、図８は本発明の吸熱デバイスを用いた表面実装装置について説明するための図であり、図９は図８に対応した実装部品の装着過程を示す図である。
【００６３】
吸熱デバイスを用いた表面実装装置の構成は、吸熱デバイス供給装置８１、実装部品供給装置８２、実装基板供給装置８３、吸熱デバイス貼着装置８４、ハンダペースト印刷装置８５、実装部品マウント装置８６、ハンダ付け装置８７、冷却装置８８、吸熱デバイス除去装置８９を備えて構成される。
【００６４】
吸熱デバイス供給装置８１は、上述した本発明に係わる吸熱デバイスを供給する装置であって、実装部品のサイズに応じてストックされている。マウントされる実装部品の供給にあわせ、合致したサイズの吸熱デバイスが供給される。
【００６５】
実装部品供給装置８２は、実装する部品で吸熱デバイスを必要とするデバイス、例えばプラスチックのフラットパッケージである半導体装置がストックされている。またこの実装部品供給装置８２には実装基板に積載する他の電子部品もストックされている。
【００６６】
実装基板供給装置８３は、電子機器の回路を形成する実装基板を格納し、順次供給されて電子部品が実装されていく。片面のみならず両面に実装する基板もあり、この種のものは一方の面に実装した後、基板を反転して再度他の一方の面について実装される。
【００６７】
吸熱デバイス貼着装置８４は、実装部品供給装置８２で供給される実装部品上部に吸熱デバイス供給装置８１からサイズが合致して供給された吸熱デバイスを貼着する。自動的に行うことのほかにマニュアルで行うこともここに含める。吸熱デバイスを貼着された実装部品は次に送られ、吸熱デバイスの不要な実装部品はそのまま次に送られる。
【００６８】
ハンダペースト印刷装置８５は、実装基板上の実装部品をマウントする回路パターン上にクリームハンダを印刷手法で塗布する。ハンダ材料は環境上の要求から鉛成分を含まない無鉛ハンダが用いられる。しかしながら鉛を主成分とするハンダを用いることも可能である。
【００６９】
実装部品マウント装置８６には、吸熱デバイス貼着装置８４から供給される吸熱デバイスが貼着した実装部品や他の電子部品が、また、クリームハンダが塗布された実装基板が供給され、この実装基板上に実装部品がマウントされる。実装部品はクリームハンダと接着し、その位置が保持される。吸熱デバイスはマウント装置で持ち上げられてもその粘着力で実装部品から離れることは無く、また、マウント装置によって吸着され、移動し、所定の実装基板上の位置でリリースすることは、吸熱デバイスの表面処理、或いはＰＥＴシートの粘着性の無い、又は低い部分の効果によってマウント装置に貼りつくことなく正確におこなわれる。
【００７０】
ハンダ付け装置８７は、実装基板上にマウントされている実装部品を、ハンダを溶融して実装部品の電極端子、或いは電極リードを基板回路に固着させる。ハンダ付けはリフローハンダ付けの手法をとるものであって、加熱方法としては電気炉による加熱、赤外線による加熱、レーザ光による加熱等いずれの方法を用いても良いものである。
【００７１】
加熱の温度プロファイルは図６を参照して説明したことに従う。無鉛ハンダが用いられる場合は、その溶融温度が高いため、図6の温度プロファイルＢに従うことになる。従来のプラスチックパッケージでは、何も対策をしなければ温度プロファイルＢのピークで示される高い温度がそのまま印加されることになり、プラスチックパッケージの劣化を招くことになる。
【００７２】
本発明ではその虞のある実装部品はで吸熱デバイスを貼着してあるので、プラスチックパッケージ加わる温度は温度プロファイルＡとなり、温度が低下して、熱によるプラスチックパッケージのダメージを防止するものである。
【００７３】
冷却装置８８は、ハンダ付けが終了した後、冷却してハンダと実装部品の電極端子、或いは電極リードを基板回路に完全に固着させる。ハンダ付け装置８７から取り出し自然冷却させても良い。
【００７４】
吸熱デバイス除去装置８９は、実装部品を保護してきた吸熱デバイスを実装部品から取り除くものであって、吸熱デバイスの実装部品に対する接着性はマウント装置４２で吸着して持ち上げる程度の重量では脱落せず、剥す外力を加えると剥がれる程度に設定されているものである。
【００７５】
実際の吸熱デバイスと実装部品との実装工程における係わりは図９に示すように、まず、吸熱デバイス１（または２，３）と実装部品４１が供給され〔図９（ａ）〕、吸熱デバイス１（または２，３）は実装部品４１の所定部位に貼り付く〔図９（ｂ）〕。次に、供給された実装基板51にハンダ52が塗布され、吸熱デバイス１（または２，３）が貼りついた実装部品４１がマウント装置４２で実装基板51上のハンダ52に押し付けられ、仮固定される〔図９（ｃ）〕。次に、加熱され、ハンダ52が溶融してリード４３を包み込み引き寄せる。その後冷却して固定する〔図９（ｄ）〕。最後に吸熱デバイス１（または２，３）を実装部品４１から剥離し〔図９（ｅ）〕、ハンダ付けが完了する。
【００７６】
以上説明した表面実装装置によって、高い温度が要求される無鉛ハンダを用いるリフローハンダ付けにおいても、従来の鉛を主成分とするハンダの温度規格のプラスチックパッケージにダメージを与えることなくハンダ付けを行うことが可能となる。
【００７７】
（表面実装方法の実施形態）
次に、表面実装方法の実施形態について、図１０を参照して説明する。尚、図１０は本発明の吸熱デバイスを用いた表面実装方法の工程を示す図である。
【００７８】
本発明の表面実装方法では吸熱デバイス供給工程と、実装部品供給工程と、実装基板供給工程と、吸熱デバイス貼着工程と、ハンダペースト印刷工程と、実装部品マウント工程と、ハンダ付け工程と、冷却工程と、吸熱デバイス除去工程とを経て実装部品の実装基板に対するハンダ付けが行われる。
【００７９】
吸熱デバイス供給工程Ｓ１０１は、吸熱デバイスを供給する工程であって、実装部品のサイズに応じてストックされている吸熱デバイスを、供給される実装部品のサイズにあわせて選択され供給される。
【００８０】
実装部品供給工程Ｓ１０２は、実装する部品を供給する工程であって、吸熱デバイスを必要とするデバイス、例えばプラスチックのフラットパッケージで封入された半導体や、基板に積載する他の電子部品が格納されていて、自動マウントにあわせて実装部品が選択され供給される。
【００８１】
実装基板供給工程Ｓ１０３は、電子機器の回路を形成する基板を供給する工程であって、順次供給されて電子部品の実装に供される。両面に実装する基板の場合は一方の面に実装が完了した後、再度ここに戻され、基板を反転して他の一方の面についても実装される。
【００８２】
吸熱デバイス貼着工程Ｓ１０４は、実装部品供給工程Ｓ１０３により供給される実装部品に吸熱デバイス供給工程Ｓ１０１で供給される実装部品のサイズに合致した吸熱デバイスを貼着する工程である。高温に晒されることを防止する必要のある実装部品に対して行われる。
【００８３】
ハンダペースト印刷工程Ｓ１０５は、実装基板上の実装部品をマウントする回路パターン上にクリームハンダを印刷手法で塗布する工程である。ハンダ材料は環境上の要求から鉛成分を含まない無鉛ハンダが用いられるが、鉛を主成分とするハンダを用いることも可能である。
【００８４】
実装部品マウント工程Ｓ１０６は、吸熱デバイス貼着工程Ｓ１０４から供給される吸熱デバイスが貼着した実装部品やその他の電子部品を、実装基板供給工程Ｓ１０３から供給され、ハンダペースト印刷工程Ｓ１０５でクリームハンダが塗布された実装基板上にマウントする工程である。実装部品はクリームハンダと接着し、その位置が保持される。吸熱デバイスはマウント装置で持ち上げられてもその粘着力で実装部品から離れることは無い。また、マウント装置によって吸着され、移動し、所定の実装基板上の位置でリリースすることは、吸熱デバイスの表面処理、或いはＰＥＴシートの粘着性が無いことの効果によって正確におこなわれる。
【００８５】
ハンダ付け工程Ｓ１０７は、実装基板上にマウントされている実装部品を、塗布されたハンダを溶融して実装部品の電極端子、或いは電極リードを実装基板の回路部に固着させる工程である。リフローハンダ付けの手法をとるものであって、加熱方法としては電気炉による加熱、赤外線による加熱、レーザ光による加熱等いずれの方法を用いても良いものである。
【００８６】
冷却工程Ｓ１０８は、ハンダ付け工程Ｓ１０７でハンダ付けが終了した後、冷却してハンダと実装部品の電極端子、或いは電極リードを完全に実装基板の回路部に固着させる。ハンダ付け装置８７から取り出し自然冷却させても良い。
【００８７】
吸熱デバイス除去工程Ｓ１０９は、冷却工程Ｓ１０８で冷却した後、実装部品を保護してきた吸熱デバイスを実装部品から取り除く工程である。吸熱デバイスの実装部品に対する接着性はマウント装置４２で吸着して持ち上げる程度の自重では脱落しないが、外力を加えることにより剥がすことが容易である。
【００８８】
上述した工程を経ることで、吸熱デバイスと実装部品との実装が完了する。
【００８９】
以上説明した表面実装方法によって、高い温度が要求される無鉛ハンダを用いるリフローハンダ付けにおいても、従来の鉛を主成分とするハンダの温度規格のプラスチックパッケージ等の部品にダメージを与えることなくハンダ付けを行うことが可能となる。
【００９０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う吸熱デバイス及び表面実装装置並びに表面実装方法もまた本発明の技術思想に含まれるものである。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の吸熱デバイスと表面実装装置及び表面実装方法を用いることにより、例えば溶融点の高い無鉛ハンダを用いたリフローハンダ付け方法で基板に部品を実装する場合においても、部品にダメージを与えることを防止し、従って、電子機器の信頼性を向上させる。
【００９２】
また、リフローハンダ付け方法を用いることに限らず温度上昇を防止する必要があるいずれの環境においても、本発明の吸熱デバイスを用いることで部品の温度上昇の防止に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の吸熱デバイスの構造を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の第二の吸熱デバイスの構造を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の第三の吸熱デバイスの構造を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の吸熱デバイスについて、（ａ）は実装部品に貼り付ける状態を示す図であり、（ｂ）はマウント装置で吸熱デバイスを貼り付けた実装部品を実装基板に配置するときの状態を示す図である。
【図５】本発明の吸熱デバイスの吸熱効果について測定する図であって、（ａ）は吸熱デバイスを実装部品に用いた場合であり、（ｂ）は吸熱デバイスを用いない場合である。
【図６】実装部品の温度上昇について、本発明の吸熱デバイスの効果を示す図である。
【図７】吸熱デバイスとして用いるための材料の試験結果の一例を示す図である。
【図８】本発明の吸熱デバイスを用いる表面実装装置の構成について説明するための図である。
【図９】図８に対応した実装部品のハンダ付け過程を示す図である。
【図１０】本発明の吸熱デバイスを用いる表面実装方法の工程について説明するための図である。
【符号の説明】
１，２，３・・・吸熱デバイス
１１，２１，３１・・・シリコンシート
１２・・・粗面
１３、２３・・・粘着面
２２，３２・・・ＰＥＴシート
３３・・・粘着部材
４１・・・実装部品
４２・・・マウント装置
４３・・・リード
５１・・・実装基板
５２・・・ハンダ
５３・・・電気炉
５４・・・熱電対
５５・・・温度計
８１・・・吸熱デバイス供給装置
８２・・・実装部品供給装置
８３・・・実装基板供給装置
８４・・・吸熱デバイス貼着装置
８５・・・ハンダペースト印刷装置
８６・・・実装部品マウント装置
８７・・・ハンダ付け装置
８８・・・冷却装置
８９・・・吸熱デバイス除去装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat-absorbing device that prevents the temperature of a mounted component from becoming high when a surface-mounted component is mounted on a substrate by, for example, a reflow soldering method, a surface-mounting apparatus using the heat-absorbing device, and a surface-mounting method It belongs to the technical field.
[0002]
[Prior art]
In recent years, due to further progress in downsizing and higher performance of electronic devices, downsizing of mounting parts, which are electronic parts, and technological advances in mounting devices and mounting methods for mounting them on a substrate are remarkable. Among them, there are various techniques for soldering a mounting component on a substrate. For example, a reflow soldering method is preferably used for mounting small components at high density.
[0003]
With this reflow soldering method, a solder paste is applied to a portion of a circuit board where a mounting component is to be soldered, and an electrical connection portion of the mounting component is placed on the solder paste so that it matches the applied solder paste. Thereafter, heat is applied to melt the solder paste, and the electrical connection portion of the mounted component is connected and fixed to the circuit portion of the circuit board. This method can be easily mounted on one surface after mounting on one surface, and is suitable for high-density mounting. As a heating method, there are a method of heating in an electric furnace, a method of using infrared rays, a method of using laser light, etc., all of which raise the temperature to a temperature at which the solder paste melts.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, so-called lead-free solder that does not contain a lead component is used instead of general solder.
[0005]
By the way, this lead-free solder has a melting point higher than that of the conventional solder, and there is a risk of damaging the mounted component when the mounted component with the conventional standard is exposed to that temperature.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and when mounting a component by a reflow soldering method, a heat absorbing device that does not damage the mounted component even if lead-free solder having a high melting point is used. It is an object of the present invention to provide a surface mounting apparatus and a surface mounting method using this heat absorbing device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the heat absorbing device of the present invention is composed of a member having endothermic properties, the predetermined surface of the member has adhesiveness, and the other surface opposite to the predetermined surface is adhesive. This is a configuration that has been processed to remove the property.
[0008]
According to the heat absorbing device of the present invention, the member has an endothermic effect, and one surface has adhesiveness and adheres to the mounting component, and the other surface has no adhesiveness, and the mounting device It is formed so that it can be easily attracted to or detached from the component adsorption mechanism. By sticking this heat absorbing device to an electronic component such as an IC enclosed in a mounting component, for example, a plastic flat package, it is possible to reduce the temperature rise of the electronic component. In addition, since the mounting device acts on the non-adhesive surface, it is possible to accurately adsorb, move, and release components.
[0009]
In one aspect of the heat absorbing device of the present invention, the member is a silicon sheet.
[0010]
According to this aspect, by using the silicon sheet as the heat absorbing member, an inexpensive heat absorbing device having good characteristics can be formed.
[0011]
In another aspect of the endothermic device of the present invention, the treatment for removing the tackiness is a hairline treatment.
[0012]
According to this aspect, since the surface facing the mounting device is exposed by the hairline technique, the component can be adsorbed, moved, and released accurately by the mounting device.
[0013]
In another aspect of the endothermic device of the present invention, the treatment for removing the adhesiveness is a chemical treatment.
[0014]
According to this aspect, since the surface facing the mounting device is exposed by the chemical, the component can be accurately adsorbed, moved, and released by the mounting device.
[0015]
In order to solve the above problems, the heat absorbing device of the present invention has at least one surface having adhesiveness and a first member having endothermic properties, and at least one surface having no adhesiveness. The first member and the first member have a sticky surface of the first member as the outside, and the non-sticky surface of the second member as the outside. The two members are stacked and fixed.
[0016]
According to the endothermic device of the present invention, the endothermic device has a two-layer structure of a first member having an endothermic effect and having at least one surface sticky, and at least one surface not sticking. It is. Lamination is performed such that the surface to be attached to the mounting component is the surface having the adhesiveness of the first member, and the surface facing the mounting device is the surface having the adhesiveness of the second member. By sticking this heat absorbing device to a mounting component with an adhesive surface, it is possible to reduce the temperature rise of the electronic component. In addition, since the mounting device acts on the non-adhesive surface, it is possible to accurately adsorb, move, and release components.
[0017]
In order to solve the above-mentioned problems, the heat absorbing device of the present invention comprises a first member having endothermic properties, a second member having at least one surface not having adhesiveness, and the adhesiveness of the second member. The first member and the second member are laminated and fixed with the surface that does not have the outer side, and a heat-resistant adhesive member on the surface of the first member opposite to the surface to which the second member is fixed Is a three-layer structure.
[0018]
According to the heat absorbing device of the present invention, the heat absorbing device has a three-layer structure including a first member having an endothermic effect, a second member having at least one surface not having adhesiveness, and a heat-resistant adhesive member. . The surface to be attached to the mounting component is a heat-resistant adhesive member, and the surface facing the mounting device is laminated with the first member sandwiched so that the second member has no adhesive surface. By sticking this heat absorbing device to a mounting component with an adhesive surface, it is possible to reduce the temperature rise of the electronic component. In addition, since the mounting device acts on the non-adhesive surface, it is possible to accurately adsorb, move, and release components.
[0019]
In one aspect of the endothermic device of the present invention, a heat resistant adhesive is applied instead of attaching the heat resistant adhesive member.
[0020]
According to this aspect, a heat-absorbing device having the same effect is realized by applying a heat-resistant adhesive material instead of the adhesive member of the heat-absorbing device having a three-layer structure.
[0021]
In another aspect of the heat absorbing device of the present invention, the first member is a silicon sheet.
[0022]
According to this aspect, by using a silicon sheet for the sheet-like member, an inexpensive heat absorption device having good characteristics can be formed.
[0023]
In another aspect of the endothermic device of the present invention, the second member is a PET sheet.
[0024]
According to this aspect, by using the PET sheet on the surface on which the mounting apparatus acts, it is possible to accurately adsorb, move, and release the components.
[0025]
In another aspect of the endothermic device of the present invention, the strength with which the endothermic device is attached to the surface of the surface-mounted component does not peel off due to the weight of the surface-mounted component, but can peel when an external force is applied. It is a range.
[0026]
According to this aspect, when the heat-absorbing device of the present invention is attracted and lifted by the mounting apparatus, the mounting component does not fall off the heat-absorbing device due to the weight of the mounting component, and against the force to be peeled off. Makes it possible to easily peel off the heat absorbing device from the mounted component.
[0027]
In order to solve the above problems, a surface mounting apparatus of the present invention applies means for adhering the heat absorbing device according to any one of claims 1 to 10 to the surface of a surface mounting component, and applies solder to the mounting substrate. Means, a surface mounting component having the heat absorbing device attached thereto, a means for disposing the surface mounting component on the mounting substrate to which the solder is applied, and the surface mounting by heating the mounting substrate on which the surface mounting component is disposed to melt the solder. Means for welding a component to the mounting substrate, and means for peeling off the endothermic device adhered to the surface-mounted component.
[0028]
According to the surface mounting apparatus of the present invention, when the mounting component is soldered to the mounting substrate by the reflow soldering method, the heat absorbing device of the present invention is attached to the mounting component to be prevented from being exposed to high temperature and soldered. It introduces in the process of. As a result, even when it is necessary to increase the soldering temperature, it is possible to perform soldering while protecting the mounted components from high temperatures. The affixed endothermic device is peeled off after being soldered and then cooled.
[0029]
In one aspect of the surface mounting apparatus of the present invention, the solder is lead-free solder.
[0030]
According to this aspect, lead-free solder containing no lead component can be used for soldering. Lead-free solder has a higher melting temperature than solder containing lead as a main component. However, by using the surface mounting apparatus of the present invention, it is possible to prevent mounting components from being exposed to high temperatures and perform soldering.
[0031]
In order to solve the above problems, a surface mounting method of the present invention includes a step of attaching the heat absorbing device according to any one of claims 1 to 10 to the surface of a surface mounting component, and applying solder to the mounting substrate. A step of placing a surface-mounted component having the heat-absorbing device attached on the mounting substrate on which the solder is applied; heating the mounting substrate on which the surface-mounted component is placed; and melting the solder to form the surface mounting A step of welding a component to the mounting substrate, and a step of peeling off the endothermic device attached to the surface-mounted component.
[0032]
According to the surface mounting method of the present invention, when the mounting component is soldered to the mounting substrate by the reflow soldering method, the heat absorbing device of the present invention is attached to the mounting component to be prevented from being exposed to high temperature and soldered. By doing so, it is possible to protect the mounted components from high temperatures. Lead-free solder that does not contain lead components is being introduced for environmental measures, but its melting temperature is higher than that of lead-based solder, and if mounted as it is, there is a risk of performance degradation of mounted components. . This can be prevented by using the surface mounting method of the present invention.
[0033]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment of endothermic device)
An embodiment of an endothermic device will be described with reference to FIGS. 1 to 7. Here, FIGS. 1 to 3 show various structures of the heat absorbing device of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a state in which the heat absorbing device is mounted on a mounting component and an effect when the heat absorbing device is arranged on a substrate by a mounting device. 5A and 5B are diagrams for measuring the endothermic effect of the endothermic device. FIG. 5A shows a case where the endothermic device is mounted on a mounting component, and FIG. 5B shows a case where the endothermic device is not attached. FIG. 6 is a diagram showing the effect of the heat absorbing device of the present invention on the temperature rise of the mounted component, and FIG. 7 is a diagram showing an example of a test result of a material for use as the heat absorbing device.
[0035]
As shown in FIG. 1, the structure of the heat absorbing device 1 is a silicon sheet 11 made of a silicon member, one surface of which is roughened to form a rough surface 12, and the other surface forms an adhesive surface 13. is doing. The rough surface 12 is not sticky and does not adhere to other devices. In addition, the adhesive surface 13 has adhesiveness and is affixed to the mounting component on this surface to prevent the mounting component from exceeding the standard temperature during reflow soldering, and is peeled off and discarded after soldering. It is what is done.
[0036]
The rough surface 12 is roughened by a chemical method such as a hairline or chemically by a chemical. The mounting apparatus sucks and releases the rough surface 12 to mount the mounting component on the mounting board. Adsorption and release can be reliably performed by the effect that the rough surface 12 is not sticky or has low stickiness.
[0037]
Further, the adhesive surface 13 is a surface to be attached to the mounting component, and prevents the heat absorption device 1 from being peeled off from the mounting component, and the mounting component falls off due to its own weight when the mounting apparatus adsorbs and moves the mounting component. To prevent that. Moreover, it is necessary to peel off the heat-absorbing device 1 after mounting, and it has such adhesiveness that it can be easily peeled off when a peeling force is applied. As described above, the adhesive force is designed in such a range that the mounted component is peeled off and does not fall off due to its own weight, but is easily peeled off against the peeling force.
[0038]
As shown in FIG. 2, the endothermic device 2 is composed of a silicon sheet 21 made of a silicon member and a PET (Polyethylene Terephthalate) sheet 22 affixed thereon, and the PET sheet 22 of the silicon sheet 21 is affixed thereto. The surface opposite to the attached surface forms an adhesive surface 13. The heat absorbing device 2 is affixed to a mounting component with an adhesive surface 13 to prevent the mounting component from reaching a temperature exceeding the standard during reflow soldering, and is peeled off after soldering.
[0039]
The PET sheet 22 is not sticky, and the mounting device is attracted to the upper surface to mount it on the mounting substrate, and is released after mounting. Since it is not sticky, it can be reliably adsorbed and released.
[0040]
The adhesive surface 23 is a surface to be attached to the mounting component, and prevents the heat absorbing device 2 from being peeled off from the mounting component, and the mounting component falls off by its own weight when the mounting apparatus adsorbs and moves the mounting component. To prevent it. Moreover, it is necessary to peel off the heat-absorbing device 2 after mounting, and the adhesive has such a degree that it can be easily peeled off when a peeling force is applied. As described above, the adhesive force is designed in such a range that the mounted component is peeled off and does not fall off due to its own weight, but is easily peeled off against the peeling force.
[0041]
Moreover, as shown in FIG. 3, the structure of the endothermic device 3 includes a silicon sheet 31 made of a silicon member, a PET sheet 32 attached thereon, and a surface of the silicon sheet 31 on which the PET sheet 32 is attached. Has a three-layer structure in which an adhesive member 33 is attached to the opposite surface. The heat absorbing device 3 is affixed to a mounting component with an adhesive member 33, prevents the mounting component from reaching a temperature exceeding the standard during reflow soldering, and is peeled off after soldering.
[0042]
The PET sheet 32 is not sticky, and the mounting device is attached to the upper surface of the PET sheet 32 to mount it on the mounting substrate, and is released after mounting. Since it is not sticky, it can be reliably adsorbed and released.
[0043]
The adhesive member 33 is a surface to be attached to the mounting component, and prevents the heat absorbing device 3 from being peeled off from the mounting component, and the mounting component is dropped by its own weight when the mounting apparatus adsorbs and moves the mounting component. To prevent it. Moreover, it is necessary to peel off the heat-absorbing device 2 after mounting, and the adhesive has such a degree that it can be easily peeled off when a peeling force is applied. As described above, the adhesive force is designed in such a range that the mounted component is peeled off and does not fall off due to its own weight, but is easily peeled off against the peeling force.
[0044]
Although the surface of the silicon sheet 31 has adhesiveness, the heat absorbing device 3 having optimal adhesiveness can be formed by introducing the adhesive member 33.
[0045]
Next, a form in which the heat absorbing device is used when soldering the mounted component will be described. As shown in FIG. 4A, the heat absorbing device 1 (or 2, 3) is attached on the surface of the mounting component 41 opposite to the mounting substrate. The adsorptive power of the heat absorbing device 1 and the heat absorbing device 2 to the mounting component 41 depends on the adhesiveness of the silicon sheet, and in the heat absorbing device 3, it depends on the adhesive force of the adhesive member 33.
[0046]
FIG. 4B shows a state where the mounting component 41 to which the heat absorbing device 1 (or 2, 3) is attached is sucked by the mounting device 42, moved to a predetermined position on the mounting board, and released at that position. Yes. Although only the adsorption mechanism portion of the mount device 42 is illustrated, the abutting portion is the rough surface 12 of the silicon sheet 11 in the heat absorbing device 1 and the upper surfaces of the PET sheets 22 and 32 in the heat absorbing devices 2 and 3. . This surface is not sticky and can be accurately operated for adsorption and release.
[0047]
Here, the mounting component 41 may be, for example, a semiconductor component encapsulated with plastic in addition to a resistor and a capacitor. Exposing the plastic to an excessively high temperature leads to deterioration of its performance, but the temperature rise during reflow soldering can be reduced by attaching a heat absorbing device. In particular, lead-free solder containing no lead component has a higher melting temperature than solder containing lead as a main component.
[0048]
Therefore, at the present time when lead-free solder is recommended due to environmental problems, there are more cases where plastics are exposed to high temperatures. However, there are many plastics whose temperature characteristics are still standardized with respect to conventional solder mainly composed of lead. As a countermeasure against this, the heat absorbing device of the present invention is attached to plastic to reduce temperature rise and prevent its deterioration.
[0049]
Next, the endothermic effect of the endothermic device of the present invention will be described. FIG. 5A shows a measurement system for measuring the temperature of the mounting component 41 when the heat absorbing device is attached to the mounting component 41, and FIG. 5B shows the temperature of the mounting component 41 when there is no heat absorbing device. It is a measurement system to do.
[0050]
The mounting component 41 is placed on a mounting substrate 51 coated with solder 52 and placed in an electric furnace 53. A thermocouple 54 is attached to a predetermined part of the mounting component 41 and connected to a thermometer 55 outside the electric furnace 53 to measure the temperature. The electric furnace 53 is controlled so that its temperature rises and falls along the temperature profile when reflow soldering is performed. The temperature profile A when the endothermic device is affixed and the temperature profile B when the endothermic device is not used are determined by measuring the temperature during the soldering process.
[0051]
FIG. 6 shows a temperature profile when performing reflow soldering. It is divided into a preheating zone in the process of gradually raising the temperature, a reflow zone in which solder is melted and executed, and a cooling zone after soldering, but the solder actually melts near the peak temperature in the reflow zone, Join.
[0052]
In the case where the solder is lead-free solder, the peak needs to be higher than that of conventional solder mainly composed of lead. The temperature profile B corresponds to a temperature profile necessary for lead-free solder, and the temperature profile A is a temperature profile in which the temperature peak is lowered by ΔT due to the effect of the heat absorbing device.
[0053]
If the amount of decrease ΔT in peak temperature can be set so that it can be lowered to a temperature that does not adversely affect the mounted parts, the standard of the mounted parts remains the same as before, for example, when reflow soldering is performed using lead-free solder Thus, mounting at a relatively high temperature is possible, and the heat absorbing device of the present invention realizes this.
[0054]
Next, the material used as the endothermic device will be described. FIG. 7 shows the characteristics of the test materials No1 to No5. Regarding the stretchability in the figure, the stretchability should be good in order to eliminate as much as possible the workability when attaching or removing the heat absorbing device to the mounted component and the external force applied to the mounted component during the work. That is, it is preferable to have both the property of extending and the property of contracting.
[0055]
No. 1 has a thickness of 1 mm and is slightly stretchable. The material is silicon rubber and has a release agent on the back surface. Adhesiveness is good and peeling is difficult. The temperature drop measured by the measurement system in FIG. 5 is 0.2 ° C.
[0056]
No. 2 has a thickness of 2 to 3 mm and good stretchability, and the material is soft with silicon mixed in the ferrule. Although it is not sticky, it does not peel off from the mounted parts by using an adhesive. The temperature drop measured by the measurement system in FIG. 5 is 10.5 ° C.
[0057]
No. 3 has a thickness of 0.7 mm and good stretchability. The material is butyl rubber and has a release agent on the back. Adhesiveness is good and peeling is difficult. The temperature drop measured by the measurement system in FIG.
[0058]
No. 4 has a thickness of 1.2 mm and is inferior in elasticity. The material is silicon rubber and has a release agent on the back. Adhesiveness is good and peelability is good. The temperature decrease measured with the measurement system of FIG.
[0059]
No. 5 has a thickness of 1 mm and is inferior in elasticity. The material is special polyethylene, a PET material with a thickness of 188 μm is pasted on the surface, and a release agent is on the back surface. There is no adhesiveness, and the temperature drop measured with the measurement system of FIG.
[0060]
As described above, as a result of examining five kinds of materials, the No. 2 material having a large endothermic effect was most suitable as the material used in the present invention.
[0061]
The heat absorbing device of the present invention has been described in detail above. However, the heat absorbing device is not limited to being used for component mounting, but is used for reducing heat by a predetermined temperature in a high temperature environment, for example, for heat absorption from a component that generates heat from an electronic device. Is also suitable.
[0062]
(Embodiment of surface mount device)
Next, an embodiment of the surface mounting apparatus will be described with reference to FIGS. 8 is a view for explaining a surface mounting apparatus using the heat absorbing device of the present invention, and FIG. 9 is a view showing a mounting process of mounting components corresponding to FIG.
[0063]
The configuration of the surface mounting device using the heat absorbing device is as follows: a heat absorbing device supply device 81, a mounting component supply device 82, a mounting substrate supply device 83, a heat absorbing device sticking device 84, a solder paste printing device 85, a mounting component mounting device 86, and solder. The apparatus includes an attaching device 87, a cooling device 88, and an endothermic device removing device 89.
[0064]
The endothermic device supply apparatus 81 is an apparatus for supplying the endothermic device according to the present invention described above, and is stocked according to the size of the mounted component. In accordance with the supply of mounted components to be mounted, a heat absorption device of a matching size is supplied.
[0065]
As the mounting component supply device 82, a device that requires a heat absorbing device as a component to be mounted, for example, a semiconductor device that is a plastic flat package is stocked. The mounting component supply device 82 also stocks other electronic components to be loaded on the mounting board.
[0066]
The mounting board supply device 83 stores a mounting board that forms a circuit of an electronic device, and is sequentially supplied to mount electronic components. Some boards are mounted on both sides as well as on one side, and this type of board is mounted on one side, and then the board is turned over and mounted on the other side again.
[0067]
The endothermic device sticking device 84 sticks the endothermic device supplied from the endothermic device supply device 81 with the same size to the upper part of the mounting component supplied by the mounting component supply device 82. In addition to the automatic operation, the manual operation is included here. The mounting component to which the heat absorbing device is attached is sent next, and the unnecessary mounting component of the heat absorbing device is sent next.
[0068]
The solder paste printing device 85 applies cream solder on a circuit pattern for mounting a mounting component on a mounting board by a printing method. As the solder material, lead-free solder containing no lead component is used because of environmental requirements. However, it is also possible to use solder whose main component is lead.
[0069]
The mounting component mounting device 86 is supplied with a mounting component and other electronic components to which the heat absorbing device supplied from the heat absorbing device attaching device 84 is attached, and a mounting substrate to which cream solder is applied. The mounting component is mounted on top. The mounting component is bonded to the cream solder and the position is maintained. Even if the heat absorption device is lifted by the mounting device, it does not leave the mounting component due to its adhesive force, and it is adsorbed by the mounting device, moved, and released at a predetermined position on the mounting board. It is performed accurately without sticking to the mounting device due to the effect of the treatment or the non-sticky or low part of the PET sheet.
[0070]
The soldering device 87 melts the solder of the mounting component mounted on the mounting substrate, and fixes the electrode terminal or electrode lead of the mounting component to the substrate circuit. Soldering is a reflow soldering method, and any heating method such as heating with an electric furnace, heating with infrared rays, or heating with laser light may be used.
[0071]
The heating temperature profile follows that described with reference to FIG. When lead-free solder is used, the melting temperature is high, and therefore the temperature profile B in FIG. 6 is followed. In the conventional plastic package, if no countermeasure is taken, a high temperature indicated by the peak of the temperature profile B is applied as it is, which causes deterioration of the plastic package.
[0072]
In the present invention, since the heat absorbing device is attached to the mounting component that has the possibility, the temperature applied to the plastic package is the temperature profile A, and the temperature is lowered to prevent damage to the plastic package due to heat.
[0073]
After the soldering is completed, the cooling device 88 is cooled to completely fix the solder and the electrode terminals or electrode leads of the mounted components to the substrate circuit. You may take out from the soldering apparatus 87 and let it cool naturally.
[0074]
The endothermic device removing device 89 removes the endothermic device that has protected the mounting component from the mounting component, and the adhesiveness of the endothermic device to the mounting component does not fall off with a weight that is absorbed and lifted by the mounting device 42, It is set so as to be peeled off when an external force is applied.
[0075]
As shown in FIG. 9, the actual endothermic device and the mounting component are associated with each other in the mounting process. First, the endothermic device 1 (or 2, 3) and the mounting component 41 are supplied [FIG. 9A]. (Or 2, 3) sticks to a predetermined part of the mounting component 41 [FIG. 9B]. Next, the solder 52 is applied to the supplied mounting substrate 51, and the mounting component 41 to which the heat absorbing device 1 (or 2, 3) is attached is pressed against the solder 52 on the mounting substrate 51 by the mounting device 42 and temporarily fixed. [FIG. 9 (c)]. Next, it is heated and the solder 52 is melted to enclose and draw the lead 43. Thereafter, it is cooled and fixed [FIG. 9 (d)]. Finally, the heat absorbing device 1 (or 2, 3) is peeled off from the mounting component 41 [FIG. 9 (e)], and the soldering is completed.
[0076]
Even with reflow soldering using lead-free solder, which requires high temperatures, using the surface mounting device described above, soldering is performed without damaging the conventional lead-based solder temperature standard plastic package. Is possible.
[0077]
(Embodiment of surface mounting method)
Next, an embodiment of the surface mounting method will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 10 is a figure which shows the process of the surface mounting method using the thermal absorption device of this invention.
[0078]
In the surface mounting method of the present invention, the endothermic device supplying step, the mounting component supplying step, the mounting substrate supplying step, the endothermic device attaching step, the solder paste printing step, the mounting component mounting step, the soldering step, and the cooling. The mounting component is soldered to the mounting substrate through the process and the endothermic device removing process.
[0079]
The endothermic device supply step S101 is a step of supplying an endothermic device, and the endothermic device stocked according to the size of the mounted component is selected and supplied according to the size of the mounted component to be supplied.
[0080]
The mounting component supply step S102 is a step of supplying a component to be mounted, in which a device that requires a heat absorbing device, for example, a semiconductor encapsulated in a plastic flat package and other electronic components to be loaded on a substrate are stored. Mounting parts are selected and supplied in accordance with automatic mounting.
[0081]
The mounting substrate supply step S103 is a step of supplying a substrate that forms a circuit of an electronic device, and is sequentially supplied to be used for mounting electronic components. In the case of a substrate mounted on both sides, after the mounting is completed on one surface, it is returned here again, and the substrate is inverted and mounted on the other one surface.
[0082]
The endothermic device sticking step S104 is a step of sticking the endothermic device that matches the size of the mounting component supplied in the endothermic device supplying step S101 to the mounting component supplied in the mounting component supplying step S103. This is performed on a mounting component that needs to be prevented from being exposed to high temperatures.
[0083]
The solder paste printing step S105 is a step of applying cream solder on a circuit pattern for mounting the mounting component on the mounting substrate by a printing method. As the solder material, lead-free solder that does not contain a lead component is used because of environmental requirements, but it is also possible to use solder containing lead as a main component.
[0084]
In the mounting component mounting step S106, the mounting component and other electronic components attached from the endothermic device supplied from the endothermic device attaching step S104 are supplied from the mounting substrate supply step S103, and the solder paste is printed in the solder paste printing step S105. It is a process of mounting on the applied mounting substrate. The mounting component is bonded to the cream solder and the position is maintained. Even if the heat absorbing device is lifted by the mounting device, it does not leave the mounted component due to its adhesive force. Further, the adsorption, movement, and release at a predetermined position on the mounting substrate are accurately performed by the effect of the surface treatment of the heat absorption device or the absence of adhesiveness of the PET sheet.
[0085]
The soldering step S107 is a step in which the mounting component mounted on the mounting substrate is melted and the applied solder is fixed to the circuit portion of the mounting substrate. Reflow soldering is used, and any heating method such as heating with an electric furnace, heating with infrared rays, heating with laser light, or the like may be used.
[0086]
In the cooling step S108, after the soldering is completed in the soldering step S107, the solder is cooled and the electrode terminals or electrode leads of the mounting components are completely fixed to the circuit portion of the mounting substrate. You may take out from the soldering apparatus 87 and let it cool naturally.
[0087]
The endothermic device removing step S109 is a step of removing the endothermic device that has protected the mounted component from the mounted component after cooling in the cooling step S108. The adhesiveness of the heat absorbing device to the mounted component does not fall off due to its own weight that is absorbed and lifted by the mounting device 42, but can be easily peeled off by applying an external force.
[0088]
Through the above-described steps, the mounting of the heat absorbing device and the mounting component is completed.
[0089]
By reflow soldering using lead-free solder that requires high temperature by the surface mounting method described above, soldering is performed without damaging components such as conventional lead-based solder temperature standard plastic packages. Can be performed.
[0090]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The mounting apparatus and the surface mounting method are also included in the technical idea of the present invention.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, by using the heat absorbing device, the surface mounting apparatus, and the surface mounting method of the present invention, for example, when a component is mounted on a substrate by a reflow soldering method using a lead-free solder having a high melting point, the component Damage to the electronic equipment, thus improving the reliability of the electronic equipment.
[0092]
Further, not only using the reflow soldering method but also in any environment where it is necessary to prevent temperature rise, the use of the heat absorbing device of the present invention is effective in preventing temperature rise of components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a structure of a first heat absorbing device of the present invention, in which (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.
2A and 2B show a structure of a second heat absorbing device of the present invention, wherein FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a cross-sectional view.
FIG. 3 shows a structure of a third heat absorbing device of the present invention, in which (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.
4A is a view showing a state where the heat absorbing device of the present invention is affixed to a mounting component, and FIG. 4B is a diagram showing a state where the mounting component with the heat absorbing device affixed by the mounting device is placed on a mounting substrate. It is a figure which shows a state.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for measuring the endothermic effect of the endothermic device of the present invention, in which FIG. 5A shows a case where the endothermic device is used as a mounting component, and FIG. 5B shows a case where no endothermic device is used.
FIG. 6 is a diagram showing the effect of the heat absorbing device of the present invention on the temperature rise of the mounted component.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a test result of a material for use as an endothermic device.
FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration of a surface mounting apparatus using the heat absorbing device of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a soldering process of a mounting component corresponding to FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram for explaining a process of a surface mounting method using the heat absorbing device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3 ... endothermic device
11, 21, 31 ... silicon sheet
12 ... Rough surface
13, 23 ... Adhesive surface
22, 32 ... PET sheet
33 ... Adhesive member
41 ... Mounted parts
42 ... Mounting device
43 ... Lead
51 ... Mounting board
52 ... Solder
53 ... Electric furnace
54 ... Thermocouple
55 ... Thermometer
81 ... Endothermic device supply device
82 ... Mounted component supply device
83 ... Mounting board supply device
84 ... Endothermic device attaching device
85 ... Solder paste printing device
86 ... Mounting component mounting device
87. Soldering device
88 ... Cooling device
89 ... Endothermic device removing device

Claims

The first member having endothermic properties, the second member having at least one surface not having adhesiveness, and the surface having no adhesiveness of the second member as the outside, and the first member and the first member Surface mounting a heat absorbing device having a three-layer structure in which two members are laminated and fixed, and a heat-resistant adhesive member is attached to the surface of the first member opposite to the surface to which the second member is fixed A process of attaching to the surface of the component;
A step of applying solder to the mounting substrate;
After adsorbing the surface-mounted component having the heat-absorbing device attached thereto and moving it to a predetermined position of the mounting substrate, placing the solder on the mounting substrate; and
Heating the mounting substrate on which the surface mounting components are arranged, melting the solder and welding the surface mounting components to the mounting substrate;
Peeling off the endothermic device attached to the surface mount component;
A surface mounting method comprising: a separation step of separating the heat absorbing device from the mounting substrate after the surface mounting component is welded to the mounting substrate.