JP4574560B2 - チップ部品の製造方法 - Google Patents

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本発明は、リードフレーム上にチップ部材及び接続子を設けられてなるダイオードコネクタ等のチップ部品の製造方法に関し、詳しくはチップ部材のはんだ接続に鉛フリーはんだを使用し、高い環境性能とチップ部材の接続信頼性とを両立させるためのチップ部品の製造方法に関する。
従来からダイオードチップ等のチップ部材の接続構造は知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。図５は、特許文献１で開示されているダイオードチップの接続構造を示す分解斜視図である。
図５に示されるように、ダイオード内蔵コネクタ１００は、端子金具１０１，１０２間に接続用導体片１０４を介してダイオードチップ１０３を接続してなる。ダイオード内蔵コネクタ１００において、接続用導体片１０４は、ダイオードチップ１０３を半田付けされる接合部１０４ａに複数の貫通孔１０５を穿設されており、各貫通孔１０５はそれぞれ、ダイオードチップ１０３及び接続用導体片１０４の半田付けに伴う余剰の半田を吸収し、半田のはみ出しを防止している。
図６は、特許文献２で開示されているダイオードの半田付け構造を示す分解斜視図であり、図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図６のダイオードの半田付け構造の金属板の半田付け面に形成される細溝の形状例を示す平面図である。
図６及び図７に示されるように、ダイオードの半田付け構造において、金属板１１０には、ダイオードチップ１１１を半田付けされる半田付け面１１０ａが設けられており、半田付け面１１０ａには、多数の細溝１１２が、格子状（図７（ａ））又は放射状（図７（ｂ））に形成されている。細溝１１２は、半田付け面１１０ａの余剰半田を毛細管現象により吸収する。
上述したようなダイオードチップの接続構造又はダイオードの半田付け構造では、図８に示すように、予備はんだ１２０ｂ（高温はんだ）が施された（焼成１回目）ダイオードチップ１２０が、はんだペースト１２１を印刷されたリードフレーム１２２上に搭載され、はんだ焼成（焼成２回目）される。その後、ダイオードチップ１２０は、上面にフラックス１２３を印刷され、フラックス１２３上に接続子１２４を搭載された状態で、更にはんだ焼成（３回目）される。
特開平９―１０６８６０号公報（第２頁、第１図） 特開平９―２７６７５号公報（第２〜３頁、第１図）
上述した従来のダイオードチップ１２０の接続構造では、はんだ焼成が、予備はんだの焼成を含めて３回行われるが、鉛リッチのはんだを使用して、ダイオードチップ１２０をはんだ接続する限り、ダイオードチップ１２０におけるシリコン層１２０ｃの上下面に施されたＮｉメッキ層１２０ａ（図９参照）の浸食は少なく、性能劣化が生じない。
しかし、高い環境性能を備えた鉛フリーはんだを使用して、ダイオードチップ１２０をはんだ接続する場合には、鉛フリーはんだによるダイオードチップ１２０のＮｉメッキ層１２０ａの浸食が進んで性能劣化を生じてしまい、ダイオードチップ１２０の接続信頼性を低下させるという問題があった。
また、鉛フリーはんだの融点は低いため、従来の構成（接続子１２４の大きさ）では、過電流印加でのダイオードの自己発熱により鉛フリーはんだが溶融してしまう。したがって、例えば図１０に示すように、大型化した接続子１２５により熱容量を増大させる必要がある。しかし、接続子１２５の大型化により、接続子１２５組付の際の傾きやズレを生じてしまい、生産性低下を招くとともに、接続子１２５の傾きやズレにより、接続不良やはんだが押し出されるため、はんだ垂れ等が起こり、性能低下、製造不具合を生じるという問題があった。
更に、ダイオードチップ１２０は、はんだペースト１２１ａを印刷されたリードフレーム１２２上に搭載され、はんだ焼成（焼成２回目）されるが、はんだペースト１２１ｂにおいて焼成されたはんだは、表面張力により丸みを帯びた形状となって接続子１２４，１２５を搭載した際の安定感に欠ける。このため、焼成されたはんだ１２０ｂ，１２１ｂの上面に印刷されるフラックス１２３の粘度では、フラックス１２３上に搭載される接続子１２４（図８）又は接続子１２５（図１０）を位置決めすることが困難であった。
本発明は、はんだ焼成回数を１回とすることができ、これにより鉛フリーはんだを使用して高い環境性能を確保しつつ、チップ部品の接続信頼性を確保することができるとともに、製造工程短縮及び生産性向上によるコスト低減を図ることができるチップ部品の製造方法を提供することを目的としている。
１）本発明のチップ部品の製造方法は、一対のリードフレームと、一方のリードフレーム上に設けたチップ部材と、該チップ部材を他方のリードフレームに接続する接続子とを備えたチップ部品の製造方法であって、前記リードフレーム対の複数をリードフレーム用治具にセットするとともに、前記接続子の複数を接続子用治具に裏返し状態でセットし、前記リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具上に並列にセットして、前記リードフレーム及び接続子上に、はんだペースト印刷を同時に施すはんだペースト印刷工程と、前記リードフレーム上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、前記接続子用治具を前記リードフレーム用治具上に被せるように反転させて、前記チップ部材を前記リードフレームと前記接続子との間の所定位置に挟み込むチップ挟み込み工程と、前記チップ部材を挟み込んだ状態の前記リードフレーム及び接続子を前記リードフレーム用治具及び接続子用治具から取り外して焼成し、前記チップ部材をはんだ付けする焼成工程と、を備えることを特徴とする。
前記チップ部品の製造方法では、チップ部材は、はんだペーストを印刷されたリードフレーム及び接続子間の所定の位置に挟み込まれた状態で、１回の焼成によりはんだ付けされる。したがって、鉛フリーはんだを使用する鉛フリー製品として、高い環境性能を確保することができるものでありながら、チップ部材をはんだ接続する際、鉛フリーはんだによるチップ部材のＮｉメッキ層の浸食等が抑制され、性能劣化が防止される。また、柔らかく、粘性のあるはんだペーストを介してリードフレーム、チップ、接続子が重ねられた状態で焼成されるので、接続子のズレ、傾きが防止できる。これにより、チップ部材の接続信頼性を確保することができるとともに、製造工程の大幅な短縮によるコスト低減を図ることができる。また、複数の接続子を一括してリードフレーム上の所定位置に重ねることができ、リードフレームと接続子を正確に位置決めできる。
２）本発明のチップ部品の製造方法は、一対のリードフレームと、一方のリードフレーム上に設けたチップ部材と、該チップ部材を他方のリードフレームに接続する接続子とを備えたチップ部品の製造方法であって、前記リードフレーム対の複数をリードフレーム用治具にセットするとともに、前記接続子の複数を接続子用治具に裏返し状態でセットし、前記リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具上に並列にセットして、前記リードフレーム及び接続子上に、はんだペースト印刷を同時に施すはんだペースト印刷工程と、前記リードフレーム上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、前記リードフレーム用治具を前記接続子用治具上に被せるように反転させて、前記チップ部材を前記リードフレームと前記接続子との間の所定位置に挟み込むチップ挟み込み工程と、前記チップ部材を挟み込んだ状態の前記リードフレーム及び接続子を前記リードフレーム用治具及び接続子用治具から取り外して焼成し、前記チップ部材をはんだ付けする焼成工程と、を備えることを特徴とする。
前記チップ部品の製造方法では、チップ挟み込み工程において、リードフレーム用治具を接続子用治具上に被せるように反転させている点で前記１）に記載のチップ部品の製造方法と相違している。この製造方法では、複数のリードフレームを一括して接続子上の所定位置に重ねることができ、リードフレームと接続子を正確に位置決めできるとともに、リードフレームを反転させることにより接続子のエア吸引等が不要となるチップ部品の製造方法が得られる。
３）本発明のチップ部品の製造方法は、一対のリードフレームと、一方のリードフレーム上に設けたチップ部材と、該チップ部材を他方のリードフレームに接続する接続子とを備えたチップ部品の製造方法であって、前記リードフレーム対の複数をリードフレーム用治具にセットするとともに、前記接続子の複数を接続子用治具に裏返し状態でセットし、前記リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具上に並列にセットして、前記リードフレーム及び接続子上に、はんだペースト印刷を同時に施すはんだペースト印刷工程と、前記接続子上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、前記リードフレーム用治具を前記接続子用治具上に被せるように反転させて、前記チップ部材を前記リードフレームと前記接続子との間の所定位置に挟み込むチップ挟み込み工程と、前記チップ部材を挟み込んだ状態の前記リードフレーム及び接続子を前記リードフレーム用治具及び接続子用治具から取り外して焼成し、前記チップ部材をはんだ付けする焼成工程と、を備えることを特徴とする。
前記チップ部品の製造方法では、チップ挟み込み工程において、接続子上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、リードフレーム用治具を接続子用治具上に被せるように反転させている点で前記１）に記載のチップ部品の製造方法と相違している。この製造方法では、複数のリードフレームを一括して接続子上の所定位置に重ねることができ、リードフレームと接続子を正確に位置決めできるとともに、リードフレームを反転させることにより接続子のエア吸引等が不要となるチップ部品の製造方法が得られる。
４）本発明のチップ部品の製造方法は、前記１）に記載のチップ部品の製造方法において、接続子がセットされた接続子用治具を、リードフレームがセットされたリードフレーム用治具に被せるように反転させる際、接続子用治具に設けられたエア吸引孔を介して、吸引エアを接続子に作用させることを特徴とする。
前記チップ部品の製造方法では、反転中の接続子用治具からの接続子の脱落を確実に防止することができるチップ部品の製造方法が得られる。
本発明のチップ部品の製造方法によれば、はんだ焼成回数を１回とすることができ、これにより鉛フリーはんだを使用して高い環境性能を確保しつつ、鉛フリーはんだによるチップ部材のＮｉメッキ層の浸食等を抑制することができ、チップ部材の接続信頼性を確保することができるとともに、製造工程短縮及び生産性向上によるコスト低減を図ることができる。
以下、図示実施形態により、本発明を説明する。
図１〜図４はそれぞれ、本発明の一実施形態であるチップ部品の製造方法を示す斜視図であり、図１は、リードフレーム及び接続子をリードフレーム用治具及び接続子用治具にセットする前の状態を、図２は、図１に示す状態から、リードフレーム及び接続子をリードフレーム用治具及び接続子用治具にそれぞれセットした状態を、図３は、図２に示す状態から、接続子用治具をリードフレーム用治具に対して反転させた状態を、図４は、図３に示す状態から、リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具にセットした状態をそれぞれ示す。
図１〜図４を参照すると、ダイオードコネクタ等のチップ部品の製造方法は、リードフレーム１０及び接続子１１を位置決めする位置決め工程（図１）と、リードフレーム１０及び接続子１１上にはんだペースト（図示しない）を印刷するはんだペースト印刷工程（図２）と、リードフレーム１０上にチップ部材であるダイオードチップ（図示しない）を搭載するチップ搭載工程（図２）と、リードフレーム１０及び接続子１１間にダイオードチップを挟み込むチップ挟み込み工程（図３、図４）と、はんだ焼成する焼成工程とを備える。これらの各工程により、ダイオードチップを、はんだペーストを印刷されたリードフレーム１０及び接続子１１間の所定の位置に挟み込んだ状態で、１回の焼成によりはんだ付けする。
すなわち、図１を参照すると、位置決め工程では、リードフレーム１０をリードフレーム用治具Ｌ上にセットするとともに、接続子１１を接続子用治具Ｂ上に裏返し状態（天地逆の状態、図１及び図２に示す状態）でセットし、更にリードフレーム用治具Ｌ及び接続子用治具Ｂを、第１の位置決め用治具Ｍ１上に並列にセットして位置決めする。この際、第１の位置決め用治具Ｍ１上により、図２中に符号１２で示す３箇所がマスキングされる。
図２を参照すると、はんだペースト印刷工程では、位置決め工程で位置決めされたリードフレーム１０及び接続子１１上に、はんだペースト印刷を同時に施す。
チップ搭載工程では、はんだペースト印刷工程でリードフレーム１０上に印刷されたはんだペースト上に、予備はんだ無しのダイオードチップを搭載し、リードフレーム１０上のはんだペーストを、ダイオードチップ下面の接続はんだとする。ダイオードチップの表面には、Ｎｉメッキ層上に酸化防止のためのＡｕメッキ層が施されており、予備はんだは施されない。
図３及び図４を参照すると、チップ挟み込み工程では、接続子１１（図２）がセットされた接続子用治具Ｂを、リードフレーム１０がセットされたリードフレーム用治具Ｌに被せるように反転させて（図３に示す状態）、接続子１１の天地を正常に戻すとともに、リードフレーム用治具Ｌ及び接続子用治具Ｂを上下に重ねた状態で、第２の位置決め用治具Ｍ２にセットする（図４に示す状態）。これにより、接続子用治具Ｂをリードフレーム用治具Ｌに対して位置決めし、ダイオードチップをリードフレーム１０及び接続子１１間の所定の位置に挟み込んだ状態とする。
この際、接続子１１上に印刷されたはんだペーストは、ダイオードチップ上面の接続はんだとされる。はんだペーストは、焼成前で柔らかく、潰れを生じ易く、多少の粘着力もあるため、接続子１１を安定して組み付けられる。また、接続子用治具Ｂを反転させて接続子１１の天地を正常に戻す際には、接続子用治具Ｂに設けられたエア吸引孔１３を介して、吸引エアが接続子１１に作用される。これにより、反転中の接続子用治具Ｂからの接続子１１の脱落が防止される。
図示しない焼成工程では、ダイオードチップを挟み込んだ状態のリードフレーム１０及び接続子１１から、接続子用治具Ｂ、リードフレーム用治具Ｌ、及び第２の位置決め用治具Ｍ２をそれぞれ取り外す。その後、ダイオードチップを挟み込んだ状態のリードフレーム１０及び接続子１１を、焼成炉で焼成する。これにより、１回の焼成でダイオードチップのはんだ付けが可能となる。そして、最後にリードフレーム１０の連結部分をカットすることでチップ部品の製造が完了する。
以上のように上記実施形態によれば、チップ部材であるダイオードチップは、はんだペーストを印刷されたリードフレーム１０及び接続子１１間の所定の位置に挟み込まれた状態で、１回の焼成によりはんだ付けされる。
したがって、鉛フリーはんだを使用する鉛フリー製品として、高い環境性能を確保することができるものでありながら、鉛フリーはんだを使用してダイオードチップをはんだ接続する際、鉛フリーはんだによるダイオードチップのＮｉメッキ層の浸食を抑制することができる。これにより、性能劣化を防止することができ、ダイオードチップの接続信頼性を確保することができる。また、製造工程を大幅に短縮させることができ、コスト低減を図ることができる。
加えて、ダイオードチップをリードフレーム１０及び接続子１１間にはんだペーストで挟み込む構造により、組付に伴う接続子１１のズレや傾きを抑制することができ、接続子１１の姿勢を安定させることができるとともに、はんだ垂れ等の発生を抑制させることができる。これにより、良好な生産性を確保することができる。
なお、本発明のチップ部品の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、リードフレーム用治具Ｌを接続子用治具Ｂ上に被せるように反転させて、チップ部材をリードフレーム１０及び接続子１１間の所定の位置に挟み込むようにしても良い。この方法でも複数の接続子１１を一括してリードフレーム１０上の所定位置に重ねることができ、リードフレーム１０と接続子１１を正確に位置決めできる。
また、接続子１１上に印刷されたはんだペースト上に、チップ部材を搭載し、リードフレーム１０を接続子１１上に被せるように反転させて、チップ部材をリードフレーム１０及び接続子１１間の所定の位置に挟み込むようにしても良い。この方法によれば、リードフレーム１０を一括して複数の接続子１１上の所定位置に重ねることができ、接続子１１とリードフレーム１０を正確に位置決めできるとともに、リードフレーム１０を反転させることにより接続子１１のエア吸引等が不要となる。
本発明により得られるチップ部品の製造方法は、鉛フリーはんだを使用する高い環境性能と、ダイオードチップの接続信頼性の確保の両立を要求される場合に好適に用いられる。
本発明の一実施形態であるチップ部品の製造方法を示す斜視図であり、リードフレーム及び接続子をリードフレーム用治具及び接続子用治具にセットする前の状態を示す。 本発明の一実施形態であるチップ部品の製造方法を示す斜視図であり、リードフレーム及び接続子をリードフレーム用治具及び接続子用治具にそれぞれセットした状態を示す。 本発明の一実施形態であるチップ部品の製造方法を示す斜視図であり、接続子用治具をリードフレーム用治具に対して反転させた状態を示す。 本発明の一実施形態であるチップ部品の製造方法を示す斜視図であり、リードフレーム用治具及び接続子用治具を第２の位置決め用治具にセットした状態を示す。 特許文献１で開示されているダイオードチップの接続構造を示す分解斜視図である。 特許文献２で開示されているダイオードの半田付け構造を示す分解斜視図である。 図６のダイオードの半田付け構造の金属板の半田付け面に形成される細溝の形状例を示す平面図である。 従来のダイオードチップの接続構造を示す分解斜視図である。 図８のダイオードチップの接続構造のダイオードチップの構成を示す断面図である。 従来のダイオードチップの接続構造の接続子を大きくした例を示す分解斜視図である。
符号の説明
１０ リードフレーム
１１ 接続子
１３ エア吸引孔
Ｌ リードフレーム用治具
Ｂ 接続子用治具
Ｍ１ 第１の位置決め用治具
Ｍ２ 第２の位置決め用治具

Claims (4)

  1. 一対のリードフレームと、一方のリードフレーム上に設けたチップ部材と、該チップ部材を他方のリードフレームに接続する接続子とを備えたチップ部品の製造方法であって、
    前記リードフレーム対の複数をリードフレーム用治具にセットするとともに、前記接続子の複数を接続子用治具に裏返し状態でセットし、前記リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具上に並列にセットして、前記リードフレーム及び接続子上に、はんだペースト印刷を同時に施すはんだペースト印刷工程と、
    前記リードフレーム上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、前記接続子用治具を前記リードフレーム用治具上に被せるように反転させて、前記チップ部材を前記リードフレームと前記接続子との間の所定位置に挟み込むチップ挟み込み工程と、
    前記チップ部材を挟み込んだ状態の前記リードフレーム及び接続子を前記リードフレーム用治具及び接続子用治具から取り外して焼成し、前記チップ部材をはんだ付けする焼成工程と、
    を備えることを特徴とするチップ部品の製造方法。
  2. 一対のリードフレームと、一方のリードフレーム上に設けたチップ部材と、該チップ部材を他方のリードフレームに接続する接続子とを備えたチップ部品の製造方法であって、
    前記リードフレーム対の複数をリードフレーム用治具にセットするとともに、前記接続子の複数を接続子用治具に裏返し状態でセットし、前記リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具上に並列にセットして、前記リードフレーム及び接続子上に、はんだペースト印刷を同時に施すはんだペースト印刷工程と、
    前記リードフレーム上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、前記リードフレーム用治具を前記接続子用治具上に被せるように反転させて、前記チップ部材を前記リードフレームと前記接続子との間の所定位置に挟み込むチップ挟み込み工程と、
    前記チップ部材を挟み込んだ状態の前記リードフレーム及び接続子を前記リードフレーム用治具及び接続子用治具から取り外して焼成し、前記チップ部材をはんだ付けする焼成工程と、
    を備えることを特徴とするチップ部品の製造方法。
  3. 一対のリードフレームと、一方のリードフレーム上に設けたチップ部材と、該チップ部材を他方のリードフレームに接続する接続子とを備えたチップ部品の製造方法であって、
    前記リードフレーム対の複数をリードフレーム用治具にセットするとともに、前記接続子の複数を接続子用治具に裏返し状態でセットし、前記リードフレーム用治具及び接続子用治具を位置決め用治具上に並列にセットして、前記リードフレーム及び接続子上に、はんだペースト印刷を同時に施すはんだペースト印刷工程と、
    前記接続子上に印刷されたはんだペースト上にチップ部材を搭載し、前記リードフレーム用治具を前記接続子用治具上に被せるように反転させて、前記チップ部材を前記リードフレームと前記接続子との間の所定位置に挟み込むチップ挟み込み工程と、
    前記チップ部材を挟み込んだ状態の前記リードフレーム及び接続子を前記リードフレーム用治具及び接続子用治具から取り外して焼成し、前記チップ部材をはんだ付けする焼成工程と、
    を備えることを特徴とするチップ部品の製造方法。
  4. 前記接続子がセットされた前記接続子用治具を、前記リードフレームがセットされた前記リードフレーム用治具に被せるように反転させる際、前記接続子用治具に設けられたエア吸引孔を介して、吸引エアを前記接続子に作用させることを特徴とする請求項１記載のチップ部品の製造方法。
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