JP4483514B2 - 金属ケース付き電子部品の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
本願発明は、基板にはんだ付けされた金属ケース付き電子部品により、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する、例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ）や周波数負帰還回路（ＰＬＬ）モジュールなどの金属ケース付き電子部品の製造方法および製造装置に関する。
電子部品の中には、電圧制御発振器（ＶＣＯ）や周波数負帰還回路（ＰＬＬ）モジュールなどのように、基板上に搭載された実装部品（電子部品）を電磁シールド用の金属ケース（シールドケース）内に収容した構造を有するシールドケース付き電子部品がある。なお、このような金属ケース付き電子部品において、金属ケース（シールドケース）は、誤動作の原因となる外部電界や外部磁界（いわゆる電気的なノイズ）から電子部品を保護する機能や、あるいは逆に基板上に搭載された実装部品の動作により発生する電界や磁界が外部に漏れないようにする機能を果たす。
そして、このような金属ケース付き電子部品を製造する場合において、従来は、いわゆるリフロー方式で電子部品全体を加熱して金属ケースを基板にはんだ付けする方法により金属ケースを基板に取り付ける方法が一般的に用いられている。
しかし、上記従来の方法には、基板上に実装される実装部品が熱に弱いものである場合に、機械的に破壊したり、構成材料に起因して電気特性が劣化したりするという問題点がある。
しかし、上記従来の方法には、基板上に実装される実装部品が熱に弱いものである場合に、機械的に破壊したり、構成材料に起因して電気特性が劣化したりするという問題点がある。
そこで、このような問題点を解消するために、図１０に示すような金属ケース付き電子部品の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
この方法は、共振子Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2 が実装され、ボンディングワイヤ５０ａ，５０ｂの接続などの所要の結線加工がなされた基板５１にはんだ５２を介して金属ケース（シールドケース）５３が取り付けられた構造を有する金属ケース付き電子部品を製造するにあたって、装着溝（凹部）６１を備えた熱盤６２を用い、その装着溝（凹部）６１に金属ケース５３を開口部が上向きになるようにはめ込み、基板５１の共振子Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2などの実装部品が搭載された実装面を下向きにして、基板の下面と、金属ケース５３の鍔５３ａが対向するように基板５１を載置し、真空雰囲気中で熱盤６２を加熱して、はんだ５２を溶融させ、基板５１に設けられたランド（図示せず）上に金属ケース５３をはんだ付けするようにしている。
この方法は、共振子Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2 が実装され、ボンディングワイヤ５０ａ，５０ｂの接続などの所要の結線加工がなされた基板５１にはんだ５２を介して金属ケース（シールドケース）５３が取り付けられた構造を有する金属ケース付き電子部品を製造するにあたって、装着溝（凹部）６１を備えた熱盤６２を用い、その装着溝（凹部）６１に金属ケース５３を開口部が上向きになるようにはめ込み、基板５１の共振子Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2などの実装部品が搭載された実装面を下向きにして、基板の下面と、金属ケース５３の鍔５３ａが対向するように基板５１を載置し、真空雰囲気中で熱盤６２を加熱して、はんだ５２を溶融させ、基板５１に設けられたランド（図示せず）上に金属ケース５３をはんだ付けするようにしている。
そして、この方法によれば、はんだ付けの際の加熱温度をそれまでの方法に比べて低下させることが可能になり、基板に実装した共振子Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2 などの実装部品の特性を損なうことなく、金属ケース付き電子部品を製造することが可能になるとされている。
しかしながら、上記従来の方法の場合、熱盤６２に金属ケース５３の形状に応じた装着溝（凹部）６１を形成するための加工が必要となるため、汎用性に欠け、コストの増大を招くという問題点がある。
また、はんだ５２が固化する前に金属ケース５３を引き上げると接合が不十分になったり、金属ケース５３が外れてしまったりして、取り付け信頼性が低下するという問題点がある。また、熱盤６２が十分に冷えてから取り出すようにした場合、金属ケース５３が熱盤６２の装着溝（凹部）６１内に嵌め込まれているため、冷却に時間がかかり、生産性が低下するという問題点がある。
また、はんだ５２が固化する前に金属ケース５３を引き上げると接合が不十分になったり、金属ケース５３が外れてしまったりして、取り付け信頼性が低下するという問題点がある。また、熱盤６２が十分に冷えてから取り出すようにした場合、金属ケース５３が熱盤６２の装着溝（凹部）６１内に嵌め込まれているため、冷却に時間がかかり、生産性が低下するという問題点がある。
さらに、上記従来例では、比較的低い温度で、はんだ付けの際の加熱温度をそれまでの方法に比べて低下させることが可能になり、基板に実装した共振子Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｐ1 ，Ｐ2 などの特性を損なうおそれがないとされているが、加熱・冷却のサイクルに時間をかけると、基板に実装した共振子などの実装部品が熱影響を受けることになり、特性の劣化を招く場合があると考えられる。
なお、上記問題点は、電磁シールド用の金属ケース（シールドケース）を備えた金属ケース付き電子部品に限らず、基板上に搭載された実装部品を、電磁シールドの目的ではなく、単に封止することを目的として金属ケースを基板に取り付けた金属ケース付き電子部品の場合にも当てはまるものである。
本願発明は、上記課題を解決するものであり、金属ケースを基板にはんだ付けする際に、基板上に搭載された実装部品にダメージを与えることなく、信頼性の高い金属ケース付き電子部品を効率よく製造することが可能な金属ケース付き電子部品の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本願発明（請求項１）の金属ケース付き電子部品の製造方法は、
基板にはんだ付けされた金属ケースにより、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する金属ケース付き電子部品の製造方法であって、
基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与する工程と、
金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する工程と、
金属ケースの上面のみに、発熱部と、前記金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を前記金属ケースに伝える伝熱部とを備え、かつ、前記発熱部と前記伝熱部とが分離可能に構成された加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱してランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させて、金属ケースとランドとを接合する工程と
を具備することを特徴としている。
基板にはんだ付けされた金属ケースにより、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する金属ケース付き電子部品の製造方法であって、
基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与する工程と、
金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する工程と、
金属ケースの上面のみに、発熱部と、前記金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を前記金属ケースに伝える伝熱部とを備え、かつ、前記発熱部と前記伝熱部とが分離可能に構成された加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱してランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させて、金属ケースとランドとを接合する工程と
を具備することを特徴としている。
また、請求項２の金属ケース付き電子部品の製造方法は、請求項１記載の発明の構成において、前記ランドにはんだのプリコートを行っておくことを特徴としている。
また、請求項３の金属ケース付き電子部品の製造方法は、請求項１または２記載の発明の構成において、
(ａ)前記加熱手段として、金属ケースを保持することが可能な金属ケース保持手段を備えた加熱手段を用いること、および、
(ｂ)基板上に形成されたランドにはんだ付けされた金属ケースの上面のみに、加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱することにより、金属ケースとランドを接合しているはんだを溶融させる工程と、前記はんだが溶融している状態で、加熱手段が備える金属ケース保持手段により金属ケースを保持して、基板と金属ケースを分離する工程とをさらに備えていること
を特徴としている。
(ａ)前記加熱手段として、金属ケースを保持することが可能な金属ケース保持手段を備えた加熱手段を用いること、および、
(ｂ)基板上に形成されたランドにはんだ付けされた金属ケースの上面のみに、加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱することにより、金属ケースとランドを接合しているはんだを溶融させる工程と、前記はんだが溶融している状態で、加熱手段が備える金属ケース保持手段により金属ケースを保持して、基板と金属ケースを分離する工程とをさらに備えていること
を特徴としている。
また、請求項４の金属ケース付き電子部品の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成において、加熱手段を金属ケースの上面のみに接触させて金属ケースをはんだの融点以上に加熱する際に、不活性ガスをはんだ付け箇所に供給し、不活性ガス雰囲気中で加熱することを特徴としている。
また、請求項５の金属ケース付き電子部品の製造装置は、
基板にはんだ付けされた金属ケースにより、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する金属ケース付き電子部品の製造装置であって、
基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与するための付与手段と、
金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する載置手段と、
金属ケースの上面のみと接触して、金属ケースをはんだの融点以上に加熱して、前記ランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させることにより、金属ケースとランドとを接合させる、発熱部と、前記金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を前記金属ケースに伝える伝熱部とを備え、かつ、発熱部と伝熱部とが分離可能に構成された加熱手段と
を具備することを特徴としている。
基板にはんだ付けされた金属ケースにより、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する金属ケース付き電子部品の製造装置であって、
基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与するための付与手段と、
金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する載置手段と、
金属ケースの上面のみと接触して、金属ケースをはんだの融点以上に加熱して、前記ランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させることにより、金属ケースとランドとを接合させる、発熱部と、前記金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を前記金属ケースに伝える伝熱部とを備え、かつ、発熱部と伝熱部とが分離可能に構成された加熱手段と
を具備することを特徴としている。
また、請求項６の金属ケース付き電子部品の製造装置は、請求項５記載の発明の構成において、前記加熱手段が、金属ケースを保持するための金属ケース保持手段を備えていることを特徴としている。
また、請求項７の金属ケース付き電子部品の製造装置は、請求項６記載の発明の構成において、金属ケースと基板の金属ケース取付用のランドとを接合するためのはんだが溶融している状態で、前記加熱手段が備える前記金属ケース保持手段により金属ケースを保持することにより、基板から金属ケースを分離することができるように構成されていることを特徴としている。
また、請求項８の金属ケース付き電子部品の製造装置は、請求項５〜７のいずれかに記載の発明の構成において、加熱手段を金属ケースの上面のみに接触させて金属ケースをはんだの融点以上に加熱する際に、不活性ガス雰囲気中で加熱することができるように、はんだ付け箇所に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えていることを特徴としている。
本願発明（請求項１）の金属ケース付き電子部品の製造方法は、金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置し、金属ケースの上面のみに加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱してランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させて、金属ケースとランドとをはんだ付けするようにしているので、金属ケースを加熱して、基板上に搭載された実装部品の特性を損なったりすることなく、金属ケースを確実に基板にはんだ付けすることが可能になる。
また、本願発明の金属ケース付き電子部品の製造方法によれば、金属ケースを加熱することができることから、例えば、一方の面に金属ケースがはんだ付けされているような半完成部品の他方の面に、同種のはんだを用いてさらに金属ケースをはんだ付けの方法により取り付けることが可能になる。なお、リフローはんだ付けの場合には、同種のはんだを用いて基板の両面に金属ケースをはんだ付けすると、先に基板の一方の面にはんだ付けしておいた金属ケースが、はんだの再溶融により外れてしまうため、複数の段階で順次金属ケースをはんだ付けする方法を採用することは困難である。
また、本願発明においては、従来のように、熱盤に装着溝（凹部）を形成して金属ケースを嵌め込むことが不要で、はんだ付け後の冷却を効率よく行うことが可能になり、加熱冷却サイクルを短縮して、生産性を向上させることが可能になる。
本願発明は、具体的には、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、周波数負帰還回路（ＰＬＬ）モジュールなどの高周波複合部品を製造する際に、ノイズ防止用の金属ケースをはんだ付けする際などに好適に用いることが可能であり、さらに、弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）、圧電薄膜共振子を用いた圧電フィルタ（ＢＡＷフィルタ）などの封止用の金属ケースをはんだ付けする際にも好適に用いることが可能である。
なお、本願発明における金属ケース付き電子部品の製造方法において用いられる金属ケースの材質に関しては、はんだ付けすることが可能な材料であれば特に制約はないが、電磁シールド用の金属ケースとしては、洋白（Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金）が用いられることが多い。
また、本願発明の金属ケース付き電子部品の製造方法においては、金属ケースの基板のランド上へのはんだ付けは、通常、金属ケースの全周ではなく、金属ケースの周囲の一部を除いた部分に行われる。これは、基板上に形成された配線との接触を避けるためであり、そのような問題がない場合には金属ケースの全周をランドにはんだ付けするように構成することも可能である。なお、本願発明は金属ケースの周囲の一部を除いた部分をランドにはんだ付けする場合、および、金属ケースの全周をランドにはんだ付けする場合のいずれの場合にも適用することが可能である。
なお、本願発明において、加熱手段と金属ケースを当接させる場合、加熱手段と金属ケースのいずれか一方を移動させることによって行うことが可能であり、また、加熱手段と金属ケースの両方を移動させることによって行うことも可能である。
また、加熱手段を、発熱部と、金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を金属ケースに伝える伝熱部とを備えた構成とし、発熱部と伝熱部とを分離可能としているので、伝熱部を、金属ケースの上面のみと接触させてはんだを溶融させた後、発熱部と伝熱部とを分離することにより、伝熱部の温度を速やかに低下させることが可能になり、はんだが凝固するまでの時間、すなわち、加熱・冷却のサイクル時間を短くして生産性を向上させることが可能になる。
なお、金属ケースをはんだ付けした後、伝熱部を金属ケースに押し付けたまま冷却することが可能になるため、金属ケースの浮きをなくして、金属ケースの基板への取り付け信頼性を向上させることが可能になる。
なお、金属ケースをはんだ付けした後、伝熱部を金属ケースに押し付けたまま冷却することが可能になるため、金属ケースの浮きをなくして、金属ケースの基板への取り付け信頼性を向上させることが可能になる。
また、請求項２の金属ケース付き電子部品の製造方法のように、基板上のランドにはんだのプリコートを行うようにした場合、ランドで溶融したはんだが、プリコートされたはんだと良くなじみ、基板側よりも温度の高い金属ケース側にぬれ上がりすぎることを抑制して、接合箇所にはんだを十分に確保することが可能になり、さらに信頼性の高いはんだ付けを行うことが可能になる。
なお、基板上のランドにはんだのプリコートを行うことは、接合面積が少なく、接合不良により接地が十分に確保できないおそれがあるような場合に特に有意義である。
なお、基板上のランドにはんだのプリコートを行うことは、接合面積が少なく、接合不良により接地が十分に確保できないおそれがあるような場合に特に有意義である。
また、請求項３の金属ケース付き電子部品の製造方法のように、加熱手段として、金属ケースを保持することが可能な金属ケース保持手段を備えた加熱手段を用い、かつ、基板上に形成されたランドにはんだ付けされた金属ケースの上面のみに加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱することにより、金属ケースとランドを接合しているはんだを溶融させる工程と、はんだが溶融している状態で、加熱手段が備える金属ケース保持手段により金属ケースを保持して、基板と金属ケースを分離する工程とを備えた構成とした場合、製品（金属ケース付き電子部品）の特性検査を行い、不良と判定された場合に、基板上に搭載された実装部品を交換するために金属ケースを取り外す際などに適用することにより、金属ケースを取り外して実装部品を交換する工程を確実にしかも効率よく実施することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
金属ケースを加熱して実装部品（取り換える必要のない実装部品）に熱影響を与えることを抑制しつつ、金属ケースを取り外すことができるようになることから、特に、繰り返し高温にさらされると、機械的に破壊したり、あるいは材料的に電気特性に変化を生じたりしやすい実装部品が実装されている場合に有意義である。具体的には、例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ）、周波数負帰還回路（ＰＬＬ）モジュールなどの高周波複合部品のノイズ防止用の金属ケースをはんだ付け／取り外しする際などに好適に用いることが可能であり、さらに、弾性表面波フィルタ（ＳＡＷフィルタ）、圧電薄膜共振子を用いた圧電フィルタ（ＢＡＷフィルタ）などの封止用の金属ケースのはんだ付けによる取り付け／取り外しにも好適に用いることが可能である。
また、請求項４の金属ケース付き電子部品の製造方法のように、加熱手段を金属ケースの上面のみに接触させてはんだの融点以上に加熱する際に、不活性ガスをはんだ付け箇所に供給し、不活性ガス雰囲気中で加熱することにより、金属ケースの酸化や変色を防止したり、はんだ付け箇所の近傍における電極や配線の酸化を防止したりすることが可能になる。
また、不活性ガスを、例えば、はんだの融点未満の温度に予熱しておくことにより、はんだ組成物をさらに速やかに溶融させることが可能になり、はんだ付けに要する工程時間をさらに短縮することが可能になる。
なお、本願発明において、不活性ガスとしては、Ｎ2ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど種々のガスを用いることが可能であるが、経済性の見地からはＮ2ガスを用いることが望ましい。
また、不活性ガスを、例えば、はんだの融点未満の温度に予熱しておくことにより、はんだ組成物をさらに速やかに溶融させることが可能になり、はんだ付けに要する工程時間をさらに短縮することが可能になる。
なお、本願発明において、不活性ガスとしては、Ｎ2ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスなど種々のガスを用いることが可能であるが、経済性の見地からはＮ2ガスを用いることが望ましい。
また、本願発明（請求項５）の金属ケース付き電子部品の製造装置は、基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与するための付与手段と、金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する載置手段と、金属ケースの上面のみと接触して、金属ケースをはんだの融点以上に加熱してランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させることにより、金属ケースとランドとを接合させる加熱手段とを備えているので、本願請求項１記載の金属ケース付き電子部品の製造方法を確実に実施して、信頼性の高い金属ケース付き電子部品を効率よく製造することが可能になる。
また、加熱手段を、発熱部と、金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を金属ケースに伝える伝熱部とを備えた構成とし、発熱部と伝熱部とを分離可能としているので、伝熱部を、金属ケースの上面のみと接触させてはんだを溶融させた後、発熱部と伝熱部とを分離することにより、伝熱部の温度を速やかに低下させることが可能になり、はんだが凝固するまでの時間、すなわち、加熱・冷却のサイクル時間を短くして生産性を向上させることが可能になる。
また、金属ケースをはんだ付けした後、伝熱部を金属ケースに押し付けたまま冷却することが可能になるため、金属ケースの浮きをなくして、金属ケースの基板への取り付け信頼性を向上させることが可能になる。
また、金属ケースをはんだ付けした後、伝熱部を金属ケースに押し付けたまま冷却することが可能になるため、金属ケースの浮きをなくして、金属ケースの基板への取り付け信頼性を向上させることが可能になる。
また、請求項６の金属ケース付き電子部品の製造装置のように、加熱手段が、金属ケースを保持するための金属ケース保持手段を備えた構成とすることにより、必要が生じた場合に、加熱手段により金属ケースを保持することが可能になり、製造工程の自由度を向上させることが可能になる。
また、請求項７の金属ケース付き電子部品の製造装置のように、金属ケースと基板の金属ケース取付用のランドとを接合するためのはんだが溶融している状態で、加熱手段が備える金属ケース保持手段により金属ケースを保持することにより、基板から金属ケースを容易かつ確実に取り外すことが可能になり、本願請求項２記載の金属ケース付き電子部品の製造方法を確実に実施して、金属ケースを取り外す工程が必要となるような金属ケース付き電子部品を効率よく製造することが可能になる。
また、請求項８の金属ケース付き電子部品の製造装置のように、不活性ガス供給手段を備えた構成とすることにより、加熱手段を接触させて金属ケースをはんだの融点以上に加熱する際に、不活性ガス雰囲気中で加熱することが可能になり、金属ケースの酸化や変色を防止したり、はんだ付け箇所の近傍における電極や配線の酸化を防止したりすることが可能になる。
また、不活性ガスを、例えば、はんだの融点未満の温度に予熱しておくことにより、はんだ組成物をさらに速やかに溶融させることが可能になり、はんだ付けに要する工程時間をさらに短縮することが可能になる。
また、不活性ガスを、例えば、はんだの融点未満の温度に予熱しておくことにより、はんだ組成物をさらに速やかに溶融させることが可能になり、はんだ付けに要する工程時間をさらに短縮することが可能になる。
以下に本願発明の実施例を示して、本願発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図１は本願発明の金属ケース付き電子部品の製造方法を実施するのに用いた金属ケース付き電子部品の製造装置の概略構成を示す図、図２はその要部を拡大して示す図、図３は本願発明の金属ケース付き電子部品の製造方法により製造される金属ケース付き電子部品の構成を示す断面図である。
図３に示す金属ケース付き電子部品Ａは、基板３上に共振器などの実装部品１を実装し、かつ、各実装部品１を電磁シールド用の金属ケース５により被覆して電磁シールドを施した、例えば電圧制御発振器（ＶＣＯ）などの金属ケース付き電子部品である。
なお、この金属ケース付き電子部品Ａ（図３）は、基板３のランド６上に付与されたはんだペースト４ａ（図２）を介して金属ケース５の下端部５ａをランド６上に載置し、金属ケース５を加熱してはんだペースト４ａ中のはんだを溶融させることにより、金属ケース５の下端部５ａをはんだ４を介して基板３上のランド６に接続、固定することにより製造されている。
そして、この金属ケース付き電子部品Ａを製造するために用いられる図１の製造装置は、基板３上に形成されたランド６（図２，図３）上にはんだペースト（はんだ組成物）４ａ（図２）を介して金属ケース５の下端部５ａ（図２）が載置された状態のはんだ付け対象物（以下、「ワーク」ともいう）１０を支持するステージ１１と、ステージ１１を上下方向に移動させる上下駆動手段１２と、発熱部（ヒータ）１３の下面と接するように配設され、金属ケース５の上面と接触して、金属ケース５をはんだの融点以上に加熱してランド６上に付与されたはんだペースト４ａ（図２）中のはんだを溶融させることにより、金属ケース５とランド６とを接合させる伝熱部（加熱板）１４と、制御手段２０とを備えている。また、上記各部材はケース１６内に収容されており、ケース１６には換気手段１７が配設されている。
さらに、この金属ケース付き電子部品の製造装置は、特に図示していないが、 基板３上に形成された金属ケース取付用のランド６上にはんだペースト４ａを付与するための付与手段と、金属ケース取付用のランド６上に付与されたはんだペースト４ａに金属ケース５を載置する載置手段とを備えている。
さらに、この金属ケース付き電子部品の製造装置は、特に図示していないが、 基板３上に形成された金属ケース取付用のランド６上にはんだペースト４ａを付与するための付与手段と、金属ケース取付用のランド６上に付与されたはんだペースト４ａに金属ケース５を載置する載置手段とを備えている。
また、上記発熱部（ヒータ）１３は、伝熱部（加熱板）１４に対して、上下動可能に構成されており、発熱部（ヒータ）１３が伝熱部（加熱板）１４と接触することにより、伝熱部（加熱板）１４を速やかに昇温させることができるとともに、発熱部（ヒータ）１３を伝熱部（加熱板）１４から引き離す（分離する）ことにより、伝熱部（加熱板）１４の温度を速やかに低下させることができる（すなわち、加熱・冷却のサイクルを短くすることができる）ように構成されている。そして、この実施例１では、この発熱部（ヒータ）１３と伝熱部（加熱板）１４が、本願発明の加熱手段２５を構成している。なお、加熱手段２５は、発熱部（ヒータ）１３により伝熱部（加熱板）１４を約５５０度まで昇温させることができるように構成されている。
上述のように、加熱手段２５を、互いに離接する発熱部（ヒータ）１３と、伝熱部（加熱板）１４とから構成するようにした場合、伝熱部（加熱板）１４の熱容量を小さくすることが可能になり、はんだ付け後の冷却工程において、伝熱部（加熱板）１４からヒータ１３を引き離すことにより、伝熱部（加熱板）１４で金属ケース５を押さえて固定しながら、金属ケース５および溶融したはんだ４（図３）を速やかに冷却してはんだ４を凝固させることが可能になる。
また、この実施例１の金属ケース付き電子部品の製造装置において、伝熱部（加熱板）１４は、真空吸引による保持力により金属ケース５を保持することができるように構成された金属ケース保持手段１８を備えている。
また、この実施例１の金属ケース付き電子部品の製造装置において、伝熱部（加熱板）１４は、真空吸引による保持力により金属ケース５を保持することができるように構成された金属ケース保持手段１８を備えている。
また、この金属ケース付き電子部品の製造装置は、金属ケース５と基板３の金属ケース取付用のランド６とを接合するためのはんだが溶融している状態で、伝熱部（加熱板）１４と一体に構成された金属ケース保持手段１８により金属ケース５を保持した状態で、ステージ１１を下降させることにより、基板３から金属ケース５を分離することができるように構成されている。なお、ボイスコイルモータなどを用いて、伝熱部（加熱板）１４と金属ケース５との接触検知を行うことにより、伝熱部（加熱板）１４と金属ケース５との接触荷重を最適な値とするように構成することも可能である。すなわち、ボイスコイルモータなどを用いることにより、伝熱部（加熱板）１４と金属ケース５との接触によって発生する逆起電力から、その起電力が所望の値となるように制御することにより、伝熱部（加熱板）１４と金属ケース５の接触荷重を最適な値とすることができる。
次に、この金属ケース付き電子部品の製造装置を用いて、金属ケース５を基板３のランド６にはんだ付けする方法について、図４(ａ)〜(ｄ)、図５を参照しつつ説明する。
(１−１)基板上の金属ケース取付用のランド６（図２，図３）にはんだペーストを塗布してリフローすることにより金属ケース取付用のランド６にはんだをプリコートする。
(１−２)はんだがプリコートされた金属ケース取付用のランド６（図２，図３）上に、はんだペースト４ａを塗布し、該はんだペースト４ａを介して、基板３のランド６上に金属ケース５を載置した状態のワーク１０をステージ１１上に載置する（図４(ａ)）（図５のステップＳ１−１）。
(１−３)それから、ワーク１０が載置されたステージ１１を移動させた後（図５のステップＳ１−２）、図４(ｂ)に示すように、ステージ１１を上昇させる（図５のステップＳ１−３）。
(１−４)そして、図４(ｂ)に示すように、金属ケース５の上面に、発熱部（ヒータ）１３と接触した状態にある伝熱部（加熱板）１４を接触させ（図５のステップＳ１−４）、金属ケース５をはんだの融点以上の温度に加熱してランド６（図２）上に付与されたはんだペースト４ａ中のはんだを溶融させ、金属ケース５とランド６とを接合する。
なお、この実施例１では、ランド６にはんだのプリコートを施すようにしているので、加熱手段２５から金属ケース５の側壁を伝わる熱により溶融したはんだが、プリコートされたはんだと良くなじみ、基板３側よりも温度の高い金属ケース５側にぬれ上がりすぎることを抑制して、接合箇所にはんだを十分に確保することが可能になり、信頼性の高いはんだ付けを行うことが可能になる。
なお、この実施例１では、ランド６にはんだのプリコートを施すようにしているので、加熱手段２５から金属ケース５の側壁を伝わる熱により溶融したはんだが、プリコートされたはんだと良くなじみ、基板３側よりも温度の高い金属ケース５側にぬれ上がりすぎることを抑制して、接合箇所にはんだを十分に確保することが可能になり、信頼性の高いはんだ付けを行うことが可能になる。
(１−５)それから、図４(ｃ)に示すように、伝熱部（加熱板）１４を金属ケース５の上面に当接させたまま、発熱部（ヒータ）１３を上昇させて、伝熱部（加熱板）１４から分離する（図５ステップＳ１−５）。これにより、伝熱部（加熱板）１４および金属ケース５が速やかに冷却され、はんだ４（図３）が速やかに凝固して、はんだ付け工程が完了する。
なお、金属ケース５をはんだ付けした後、伝熱部（加熱板）１４を金属ケース５に押し付けたまま冷却することにより、金属ケース５の浮きをなくして、金属ケース５の基板３への取り付け信頼性を向上させることができる。
なお、金属ケース５をはんだ付けした後、伝熱部（加熱板）１４を金属ケース５に押し付けたまま冷却することにより、金属ケース５の浮きをなくして、金属ケース５の基板３への取り付け信頼性を向上させることができる。
(１−６)その後、図４(ｄ)に示すように、ステージ１１を下降させ（図５のステップＳ１−６）、伝熱部（加熱板）１４と金属ケース５とを非接触の状態とし、はんだ付け工程が終了した金属ケース付き電子部品Ａを十分に冷却する（図５のステップＳ１−７）。
(１−７)それから、ステージ１１を移動させ（図５のステップＳ１−８）、ワーク１０を取り出す（図５のステップＳ１−９）。その後、伝熱部（加熱板）１４を所定の位置に移動させて、次のはんだ付け工程に備える。
また、上述のようにして製造された金属ケース付き電子部品Ａの特性を測定する。そして、不良が検出された場合には、金属ケース５を取り外して、実装部品１の取り換えなどの処理を行う。
以下、金属ケース５を取り外す場合の手順について図６(ａ)〜(ｅ)、図７を参照しつつ説明する。
以下、金属ケース５を取り外す場合の手順について図６(ａ)〜(ｅ)、図７を参照しつつ説明する。
(２−１)図６(ａ)に示すように、金属ケース５が基板３にはんだ付けされた金属ケース付き電子部品Ａをステージ１１上に載置する（図７のステップＳ２−１）。
(２−２)それから、図６(ｂ)に示すように、発熱部（ヒータ）１３を伝熱部（加熱板）１４に接触させた状態とする。
(２−３)次に、金属ケース付き電子部品Ａが載置されたステージ１１を所定の位置に移動させた後（図７のステップＳ２−２）、図６(ｂ)に示すように、ステージ１１を上昇させる（図７のステップＳ２−３）。
(２−４)図６(ｃ)に示すように、発熱部（ヒータ）１３が伝熱部（加熱板）１４に接触した状態で、伝熱部（加熱板）１４を金属ケース５の上面に接触させて加熱し（図７のステップ２−４）、金属ケース５と基板を接合しているはんだを再溶融させる。
(２−５)それから、図６(ｄ)に示すように、真空吸引して（図７のステップ２−５）、伝熱部（加熱板）１４の金属ケース保持手段１８により、金属ケース５を保持する。
(２−６)その後、図６(ｅ)に示すように、伝熱部（加熱板）１４の金属ケース保持手段１８により金属ケース５を保持した状態で、ステージ１１を下降させ（図７のステップ２−６）、金属ケース５を基板３から取り外す。
(２−７)冷却（図７のステップ２−７）を行った後、ステージ１１を移動させ（図７のステップ２−８）、基板３を取り出して（図７のステップ２−９）、実装部品１（図６(ｅ)）の取り換え（図７のステップＳ２−１０）などの処理を施した後、上述の(１−２)〜(１−７)の工程を実施して、金属ケース５を再び基板３のランド６にはんだ付けする。
上述の手順により、金属ケース５のはんだ付け、および、基板３にはんだ付けされた金属ケース５の取り外し（分離）を行うことが可能になり、実装部品に与える熱影響を抑制しつつ、効率よく金属ケースのはんだ付け、および、金属ケースの分離を行って、所望の特性を備え、かつ、信頼性の高い金属ケース付き電子部品を効率よく製造することが可能になる。
図８は本願発明の他の実施例（実施例２）にかかる金属ケース付き電子部品の製造方法（および製造装置）を示す図である。
なお、図８において、図２、図３、図４と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。
なお、図８において、図２、図３、図４と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示している。
この実施例２では、加熱手段２５として、発熱部（ヒータ）１３と、不活性ガス（この実施例２ではＮ2ガス）を通過させる不活性ガス通路１９を備えた不活性ガス供給手段（不活性ガス供給路配設部材）１４ａと、伝熱部（加熱板）１４からなる加熱手段２５が用いられている。なお、不活性ガス供給手段（不活性ガス供給路配設部材）１４ａは発熱部（ヒータ）１３からの熱を金属ケース５に伝える機能を果たすことから、不活性ガス供給手段１４ａと、伝熱部（加熱板）１４が伝熱部を構成していると考えることができる。
そして、この実施例２の金属ケース付き電子部品の製造装置においては、発熱部（ヒータ）１３と、不活性ガス供給手段（不活性ガス供給路配設部材）１４ａを含む伝熱部（加熱板）１４は分離可能とされている。なお、その他の構成は上記実施例１の場合と同様であることから、重複を避けるため、ここでは説明を省略する。
そして、この実施例２の金属ケース付き電子部品の製造装置においては、発熱部（ヒータ）１３と、不活性ガス供給手段（不活性ガス供給路配設部材）１４ａを含む伝熱部（加熱板）１４は分離可能とされている。なお、その他の構成は上記実施例１の場合と同様であることから、重複を避けるため、ここでは説明を省略する。
上述のように構成された装置を用い、不活性ガス（例えばＮ2ガス）をはんだ付け箇所の近傍に供給し、Ｎ2ガス雰囲気中で加熱してはんだ付けを行うことにより、金属ケースの酸化や変色を防止したり、電極や配線の酸化を防止したりすることが可能になる。
また、不活性ガス（例えばＮ2ガス）を、はんだの融点未満の温度に予熱しておくことにより、はんだペーストをさらに速やかに溶融させることが可能になり、はんだ付けに要する工程時間をさらに短縮することが可能になる。
なお、上記実施例では、金属ケースが電磁シールドを目的とするものである場合を例にとって説明したが、単に封止を目的として金属ケースを基板に取り付けた構造を有する電子部品を製造する場合にも本願発明を適用することが可能である。
また、上記実施例では、一つの金属ケースを備えた金属ケース付き電子部品Ａ（図３）を製造する場合を例にとって説明したが、本願発明は、例えば、図９に示すように、複数（図９では２個）の金属ケース１５ａ，１５ｂを備えた金属ケース付き電子部品Ａ１を製造する場合にも適用することが可能である。なお、図９に示すような構成とした場合、２個の金属ケース１５ａ，１５ｂを同時にはんだ付けすることが可能になる。ただし、この金属ケース１５ａ，１５ｂを別々にはんだ付けするように構成することも可能である。
また、上記実施例では、基板の一方の面に金属ケースが配設された金属ケース付き電子部品を例にとって説明したが、本願発明は、基板の両面に金属ケースが取り付けられた構造を有する金属ケース付き電子部品にも適用することが可能である。その場合、複数の金属ケースを同時に加熱したり、個々の金属ケースを個別に加熱したりすることができるので、製造方法の自由度を向上させることが可能になる。また、本願発明の方法によれば、個々の金属ケースを個別に加熱することができるため、基板の他方の面に既にはんだ付けされている金属ケースが、はんだの再溶融により脱落することを防止して、基板の裏面に金属ケースが配設された金属ケース付き電子部品を効率よく製造することができる。
本願発明はさらにその他の点においても上記実施例に限定されるものではなく、製造すべき金属ケース付き電子部品の具体的な構成（例えば、金属ケースの形状や配設数、実装部品の種類など）、基板の形状、基板に配設された金属ケース取付用のランドの形状や配設数、発熱部（ヒータ）や伝熱部（加熱板）の具体的な構成などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
上述のように、本願発明によれば、金属ケース付き電子部品の製造工程において、金属ケースを基板にはんだ付けする際に、基板上に搭載された部品にダメージを与えることなく、所望の特性を備えた信頼性の高い金属ケース付き電子部品を効率よく製造することが可能になる。
したがって、本願発明は、ＶＣＯやＰＬＬモジュールなど高周波複合部品のように、基板上に搭載された表面実装部品を電磁シールド用の金属ケース内に収容した構造を有する金属ケース付き電子部品や、実装部品を封止するための金属ケースを備えた金属ケース付き電子部品を製造する場合に広く適用することが可能である。
したがって、本願発明は、ＶＣＯやＰＬＬモジュールなど高周波複合部品のように、基板上に搭載された表面実装部品を電磁シールド用の金属ケース内に収容した構造を有する金属ケース付き電子部品や、実装部品を封止するための金属ケースを備えた金属ケース付き電子部品を製造する場合に広く適用することが可能である。
Ａ 金属ケース付き電子部品
Ａ１ 金属ケース付き電子部品
１ 実装部品
３ 基板
４ はんだ
４ａ はんだペースト
５ 金属ケース
５ａ 金属ケースの下端部
６ ランド
１０ はんだ付け対象物（ワーク）
１１ ステージ
１２ 上下駆動手段
１３ 発熱部（ヒータ）
１４ 伝熱部（加熱板）
１４ａ 不活性ガス供給手段（不活性ガス供給路配設部材）
１５ａ，１５ｂ 金属ケース
１６ ケース
１７ 換気手段
１８ 金属ケース保持手段
１９ 不活性ガス通路
２０ 制御手段
２５ 加熱手段
Ａ１ 金属ケース付き電子部品
１ 実装部品
３ 基板
４ はんだ
４ａ はんだペースト
５ 金属ケース
５ａ 金属ケースの下端部
６ ランド
１０ はんだ付け対象物（ワーク）
１１ ステージ
１２ 上下駆動手段
１３ 発熱部（ヒータ）
１４ 伝熱部（加熱板）
１４ａ 不活性ガス供給手段（不活性ガス供給路配設部材）
１５ａ，１５ｂ 金属ケース
１６ ケース
１７ 換気手段
１８ 金属ケース保持手段
１９ 不活性ガス通路
２０ 制御手段
２５ 加熱手段
Claims (8)
- 基板にはんだ付けされた金属ケースにより、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する金属ケース付き電子部品の製造方法であって、
基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与する工程と、
金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する工程と、
金属ケースの上面のみに、発熱部と、前記金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を前記金属ケースに伝える伝熱部とを備え、かつ、前記発熱部と前記伝熱部とが分離可能に構成された加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱してランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させて、金属ケースとランドとを接合する工程と
を具備することを特徴とする金属ケース付き電子部品の製造方法。 - 前記ランドにはんだのプリコートを行っておくことを特徴とする請求項１記載の金属ケース付き電子部品の製造方法。
- (ａ)前記加熱手段として、金属ケースを保持することが可能な金属ケース保持手段を備えた加熱手段を用いること、および、
(ｂ)基板上に形成されたランドにはんだ付けされた金属ケースの上面のみに、加熱手段を接触させ、金属ケースをはんだの融点以上に加熱することにより、金属ケースとランドを接合しているはんだを溶融させる工程と、前記はんだが溶融している状態で、加熱手段が備える金属ケース保持手段により金属ケースを保持して、基板と金属ケースを分離する工程とをさらに備えていること
を特徴とする請求項１または２記載の金属ケース付き電子部品の製造方法。 - 加熱手段を金属ケースの上面のみに接触させて金属ケースをはんだの融点以上に加熱する際に、不活性ガスをはんだ付け箇所に供給し、不活性ガス雰囲気中で加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属ケース付き電子部品の製造方法。
- 基板にはんだ付けされた金属ケースにより、基板上に搭載された部品が覆われた構造を有する金属ケース付き電子部品の製造装置であって、
基板上に形成された金属ケース取付用のランド上にはんだ組成物を付与するための付与手段と、
金属ケース取付用のランド上に付与されたはんだ組成物上に金属ケースを載置する載置手段と、
金属ケースの上面のみと接触して、金属ケースをはんだの融点以上に加熱して、前記ランド上に付与されたはんだ組成物中のはんだを溶融させることにより、金属ケースとランドとを接合させる、発熱部と、前記金属ケースの上面と接触して発熱部からの熱を前記金属ケースに伝える伝熱部とを備え、かつ、発熱部と伝熱部とが分離可能に構成された加熱手段と
を具備することを特徴とする金属ケース付き電子部品の製造装置。 - 前記加熱手段が、金属ケースを保持するための金属ケース保持手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の金属ケース付き電子部品の製造装置。
- 金属ケースと基板の金属ケース取付用のランドとを接合するためのはんだが溶融している状態で、前記加熱手段が備える前記金属ケース保持手段により金属ケースを保持することにより、基板から金属ケースを分離することができるように構成されていることを特徴とする請求項６記載の金属ケース付き電子部品の製造装置。
- 加熱手段を金属ケースの上面のみに接触させて金属ケースをはんだの融点以上に加熱する際に、不活性ガス雰囲気中で加熱することができるように、はんだ付け箇所に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の金属ケース付き電子部品の製造装置。
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