JP5071386B2 - プリント配線板に部品を実装するはんだ付け方法及び装置 - Google Patents
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Description
【0001】
本発明はプリント配線板に部品を実装するはんだ付け方法及び装置に関し、より詳細には、第1の表面にはんだ付けされた部品が裏面についた状態で2回目のリフロ時に裏面の部品の落下を防止するプリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
図1は従来のプリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け方法及び装置を説明するためのプリント配線板の断面図である。図1において、101は両面の必要箇所に予めはんだが塗布されるプリント配線板(PCB)、102〜107はリフロはんだ付けによりリード線を含めたはんだ接合部に接続された部品、108はBGA(Ball Grid Array)、109ははんだの塊であるバンプ、111〜122はリード線を含めたはんだ接合部、123〜126は接着剤、1011はPCB101の第一の面、1012はPCB101の第二の面である。部品としては、大型ICまたはモジュール等の重量部品がある。
【0003】
従来のリフロソルダリングプロセスでは一般的に、(1)PCBへのはんだペースト印刷、(2)PCBへの接着剤塗布、(3)PCBへの部品搭載、(4)リフロソルダリング、(5)自動外観検査の工程が行われる。1回目のリフロではPCBの第一の面1011への部品装着が行われ、上記工程中の(1)、(2)、(3)、(4)の工程が行われる。2回目のリフロでは、PCBの第二の面1012への部品装着が、第一の面1011への部品装着に続いて行われ、(1)、(3)、(4)の工程が行われる。そして、PCB上に部品が装着された後に両面をまとめて(5)の工程が行われる。プリント回路板の完成体としては図1に示すようになる。
【0004】
上記(4)のリフロソルダリングの工程は、リフロ加熱装置により、120℃〜160℃の予備加熱ゾーンと205℃〜235℃の本加熱ゾーンにおける、二段階の加熱が行われる。その場合、プリント基板の導体部および部品の電極部分への良好なはんだ濡れ広がり(フィレット形成)を確保することが接合の信頼性を保つために必要である。また、良好なフィレット形成のためと、自動外観検査の検出精度を保つために、窒素ガス等を用いた不活性ガス雰囲気(酸素濃度2000PPM以下)により、はんだ接合する必要がある。
【0005】
両面搭載のプリント配線板(PCB)においては、部品は基板の片面毎にリフロによりはんだ付けされる。即ち、最初にPCB101の第一の面1011を上に向けて、部品に接続されたはんだ接合部111、112、113、114をPCB101の第一の面1011にリフロによりはんだ付けする。その後に第一の面1011を図示のように下に向け、PCB101の第二の面1012を上に向けて、部品104〜107のはんだ接合部115〜122をPCB101の第二の面1012に2回目のリフロによりはんだ付けする。この2回目リフロ時の再加熱によって一回目のリフロにより取り付けられた部品を固着しているはんだ接合部のはんだが溶融する。1回目のリフロによりはんだ接合部111〜114をPCB101の第一の面1011にはんだ付けした部品102、103の重量が、はんだ接合部111〜114における溶融したはんだの表面張力を超えると、2回目のリフロ中に部品102、103が落下するという問題がある。同様に、BGA108とプリント配線板101との間のはんだの塊であるバンプ109も、2回目のリフロ中に溶融し、部品108の重量がバンプ109における溶融したはんだの表面張力を超えると、2回目のリフロ中に部品108が落下するという問題がある。
【0006】
従来は、2回目のリフロ時のこれら部品の落下防止のために、1回目のリフロによってPCB101に取り付けられた部品102、103、108の下(図示では部品102、103、108とPCB101との間)に対応するPCB101の位置に接着剤123〜126を塗布するプロセスを増設し、接着剤123〜126によって部品102、103、108をPCB101上に固定していた。
【0007】
特許文献1には、リフロはんだ付けの本加熱中に大気雰囲気ではんだ付けを行うことによりはんだ付け部の表面に酸化膜を形成して、2回目のリフロはんだ付け時に部品の落下を防止することが記載されている。
【0008】
【特許文献1】
特開2003−37357
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
近年、ボディ裏面全面に電極が有るBGA(Ball Grid Array)形状部品が増加してきている。更に、部品が搭載される基板が高密度化し、部品間のスペースが狭ピッチとなってきているため、接着剤塗布スペースの確保が困難になりつつある。
【0010】
また、接着剤塗布のために1工程が増えるため、プリント回路板の製造コストがアップする。さらに、部品の不都合などの理由により、一度基板上に搭載された部品の交換をするいわゆるリワーク時には、はんだを溶融する必要があるが、接着剤を再溶融させることが出来ないために、リワークを行うことが困難となり、接着剤を削り取る以外に部品交換を行う方法がない。このため、高価なプリント回路板を廃棄せざるを得ない場合があるという課題があった。
【0011】
また、特許文献1に記載のように、本加熱時に大気雰囲気中ではんだ付けを行うことにより酸化膜を形成する手法では、はんだ接合部と部品との電気的接続部が酸化するので、はんだの濡れ性が悪くなる。更に、はんだの濡れ性が悪くなることによって、例えはんだ接合部と部品との電気的接続が確立していても、外観検査時にリード線浮き障害と誤判定してしまう割合が多くなる。この点を図2により詳述する。
【0012】
図2は、リード線とこのリード線に塗布されるはんだ濡れ広がり部(フィレット形成部)を含むはんだ接合部を示す図である。図2において、21はリード線、22〜24はフィレット形成部、25〜27はカラーライト方式によるフィレットの3次元構造を検査する自動外観検査によるフィレット形成部の傾斜の度合いを示す図である。カラーライト方式では、傾斜の大きい部分は例えば青色で示され、傾斜の少ない平坦部は例えば赤色で示される。
【0013】
図2(A)のフィレット22の3次元構造25において、251はフィレット22の平坦部を示す赤色部分、252はフィレット22のやや傾斜した部分を示す黄色部分、253はフィレット22のさらに傾斜の度合いが大きくなった緑色部分、254はフィレット22の最も傾斜の大きい部分を示す青色部分である。
【0014】
図2(B)のフィレット23の3次元構造26において、261はフィレット23の平坦部を示す赤色部分、262はフィレット23のやや傾斜した部分を示す黄色部分、263はフィレット23のさらに傾斜の度合いが大きくなった緑色部分、264はフィレット23の最も傾斜の大きい部分を示す青色部分である。
【0015】
図2(C)のフィレット24の3次元構造27において、271はフィレット24の平坦部を示す赤色部分、272はフィレット24のやや傾斜した部分を示す黄色部分、273はフィレット24のさらに傾斜の度合いが大きくなった緑色部分、274はフィレット24の最も傾斜の大きい部分を示す青色部分である。
【0016】
リード線21は例えば図1におけるL型のはんだ接合部111のプリント配線板101に接する部分である。フィレット22〜24はこのリード線21とプリント配線板上の配線部分とを接続するはんだである。
【0017】
図2(A)はリード線21にはんだのフィレット22が良好に接続されている様子を示す図である。この場合、自動外観検査では図2(A)の右側に示すように、はんだのフィレット22の図示右側部分のリード線21に接触する点線の円で示した部分の傾斜が大きく示され、良好なはんだ付けがなされていることが分かる。
【0018】
これに対し、はんだ付けを大気雰囲気中で行った場合には、図2(B)に示されるように、はんだの濡れ拡がり性が悪くなるなど、はんだ付けの信頼性に影響を与える可能性が出てくる。また、図2(B)の26に示されたフィレット23とリード線21とが接触する部分の傾斜が小さく且つ平坦であると判断されてしまうため、仮にフィレット23とリード線21との間の接続が確立されていたとしても、リード線浮き障害などの接続不良と誤判定してしまう可能性が高くなる。
【0019】
一方、図2(C)の例では、フィレット24とリード線21とは互いに接続されていない。ここで、自動外観検査によってフィレット形状を判別しようとすると、図2(C)の27のような検査結果が得られるが、図2(B)の検査結果である26と、図2(C)の検査結果である27とは互いに区別が付けにくい。そのため、図2(C)の状態を確実に接続不良と判別するためには、図2(B)の状態も接続不良と誤判定せざるを得なくなる。
【0020】
このように、特許文献1に記載の大気雰囲気ではんだ付けを行う手法では、はんだ接合の信頼性が悪く且つ検査精度も悪くなる。ここで、自動外観検査で図2(B)の状態を良品と判断するようにしてしまうと、はんだ接合部の短期断線または検査見逃しによる重大事故等につながるおそれがある。このため、図2(B)の状態を不良品と判定しているが、実際にはフィレット22とリード線21との電気的接続がなされている良品であるにもかかわらず不良品(嘘報率が高くなる)とされ、真の不良検査のため人間の目にて実施する最終確認工数が増加する。通信機器等の高い信頼性が要求される機器においては、はんだ濡れ広がり性と、はんだ接合の不具合部を検出する精度の確保は必須であるが、特許文献1に記載の手法ではこれらを確保できないという課題がある。
【0021】
本発明の目的は、上記従来技術における課題に鑑み、部品のはんだ付け後にはんだ接合部上に酸化膜を形成することにより、重量部品の落下および部品位置ずれや浮きを無くし、且つ、高品質で高検査精度を可能にした、プリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0022】
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様により、プリント配線板に部品をはんだ付けするはんだ付け方法において、部品をプリント配線板にはんだ付けする工程と、部品がはんだ付けされたプリント基板を、高濃度酸素雰囲気中で加熱し、部品とプリント配線板とのはんだ接合部表面に酸化膜を形成する工程と、を有することを特徴とする、はんだ付け方法が提供される。
上記第1の態様において、はんだ付け工程は、低濃度酸素雰囲気中で部品が搭載されたプリント配線板を加熱することが好ましい。
【0023】
さらに、低濃度酸素雰囲気は、窒素ガス雰囲気であることが好ましい。
【0024】
本発明の第2の態様により、プリント配線板上に部品をはんだ付けするはんだ付け装置において、部品が設置されたプリント配線板を不活性雰囲気下で加熱して、部品のはんだ付けを行う第一の加熱部と、はんだ付けされたプリント基板を、高濃度酸素雰囲気中で加熱する第二の加熱部と、を備えたことを特徴とする、はんだ付け装置が提供される。
上記第2の態様において、第一の加熱部と、第二の加熱部との間に、不活性雰囲気と高濃度酸素雰囲気との混合を防ぐガス仕切りゾーンが更に設けられていることが好ましい。
【0025】
さらに、ガス仕切りゾーンでガスが排気されることが好ましい。
【0026】
本発明の第3の態様により、部品が搭載されたプリント配線板の製造方法において、不活性雰囲気あるいは低濃度酸素雰囲気中で、プリント配線板に部品をはんだ付けする工程と、部品がはんだ付けされた後のプリント基板を、高濃度酸素雰囲気中で加熱し、はんだ接合部の表面に酸化膜を形成する工程と、を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法が提供される。
【0027】
上記第3の態様において、低濃度酸素雰囲気は、酸素濃度が2000PPM以下であることが好ましい。
【0028】
上記第3の態様において、高濃度酸素雰囲気は、酸素濃度が20%以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【0029】
本発明により、はんだ接合部表面に高酸素濃度雰囲気中で酸化膜を形成したことにより、酸化膜による溶融ペーストの表面張力増加効果と流動性低下作用により、溶融ペーストによる部品固着力を増加させることが出来るため、重量部品の落下および部品位置ずれやはんだ接合部のプリント配線板からの浮きを、接着剤を用いることなく安価で効率よく防止できる。
【0030】
また、本発明によれば、部品のはんだ付けを、酸化膜の形成に先立ち、低酸素雰囲気で行うことにより、はんだ付けの信頼性と、自動外観検査による検査の精度を維持できるプリント配線板に部品を実装するはんだ付け方法及び装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下に本発明の実施例を図面により詳述する。
図3は本発明の実施の形態によるプリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け方法及び装置を説明するためのプリント基板の断面図である。図3において、図1と同一部分には同一の参照番号を付してあり、ここでは説明を省略する。図3において図1と異なる部分は、図1に示した接着剤123、124、125及び126が存在しないこと、及びリード線を含めたはんだ接合部111、112、113、114、とはんだの塊であるバンプ109の上からPCB101の表面にかけて酸化膜31、32、33、34、35、36、37、39が覆っていることである。これらの酸化膜ではんだ接合部やバンプを覆ったことにより、2回目のリフロー時でも、部品102、103、109の落下や、位置ずれや、リード線の基板からの浮き状態を防止できる。
【実施例1】
【0032】
図4は本発明の実施例1による、プリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け装置(リフロソルダリング装置)の構成を示すブロック図である。図4において、40はリフロソルダリング装置、41は120〜150°Cで予備加熱をする予備加熱部、42は205〜235°Cではんだを加熱して基板への部品のはんだ付けをする本加熱部、43はガス仕切りゾーン、44は酸化膜形成ゾーン、45はプリント配線板、46はプリント配線板45を運搬するベルトコンベアーである。
【0033】
図5は、図4に示したリフロソルダリング装置40によるリフロソルダリングプロセスを説明するフローチャートである。図5において、ステップ51にて予備加熱部41でプリント配線板45を窒素ガス雰囲気中ではんだ溶融前の温度である120〜150°Cに1回目の予備加熱する。次いでステップ52にて、本加熱部42でベルトコンベアー46により搬送されたプリント配線板45を窒素ガス雰囲気中ではんだ溶融温度である205〜235°Cで1回目の本加熱をし、部品のはんだ接合部をプリント配線板の配線部にはんだ付けする。次いでステップ53にてガス仕切りソーン43にて窒素ガスを排気する。次いでステップ54にて酸化膜形成ゾーン44で、酸素濃度約60〜80%、温度150°C以上の雰囲気下で、時間30〜210秒の間プリント配線板を維持し、プリント配線板の第1面上に搭載されている部品のリード線とフィレット部分を含むはんだ接合部の上に酸化膜を形成する。
【0034】
予備加熱部41および本過熱部42における窒素ガスとしては、例えば、窒素充填による不活性雰囲気を用いることが出来る。この場合の酸素濃度は、100〜2000PPM程度であることが好ましい。予備加熱および本加熱で用いるガスは、窒素に替えて他の不活性ガスであってもよく、酸素濃度は大気の酸素濃度より低ければよい。
【0035】
予備加熱部41のプリント配線板45の入り口、本加熱部42とガス仕切りゾーン43との境のプリント配線板45の出口、酸化膜形成ゾーン44のプリント配線板45の入り口及び出口には、ガスの流出を極力避けるために、のれん状の柔らかい素材がそれぞれ設けられており、ラビリンス効果を与えている。
【0036】
酸化膜形成ゾーン44では高濃度酸素ガスを、液体酸素またはポリイミド中空糸膜などから生成して充填するか、または20〜100%の液体酸素を導入しこれをコントロールして酸素濃度約60〜80%にすることにより得られる。
【0037】
本加熱部42と酸化膜形成ゾーン44との間にガス仕切りゾーン43を設けている。ガス仕切りゾーン33は排気されているので、本加熱部42に充填される窒素と、酸化膜形成ゾーン44に充填される酸素とが混じることが防止される。このようなガス仕切りゾーン43を設けることにより、予備加熱部41および本加熱部42に高濃度酸素が混入することを防止しているので、はんだ付けの濡れ性が良くなり、自動外観検査における嘘報(良品であるにもかかわらず、不良品と判定してしまうこと)の確率が少なくなる。
【0038】
ステップ54の処理の終了後は、ステップ55にてプリント配線板PCBを反転して2回目のリフロはんだ付けに備える。次いでステップ56にて2回目の予備加熱を行い、ステップ57にて2回目の本加熱を行い、ステップ58にて2回目の排気を行い、ステップ59にて第二の面に酸化膜を形成する。ステップ56〜59はステップ51〜54と同じ工程をプリント配線板の第二の面1012に対して行うので、ここでは詳細が説明を省略する。第二の面1012に対しては、ステップ59で行われる酸化膜の形成は省略してもよい。
【実施例2】
【0039】
図6は本発明の実施例2による、プリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け装置(リフロソルダリング装置)の構成を示すブロック図である。図6において、図4と同一部分には同一の参照番号を付してある。本実施例2は、従来から存在する既存設備を用いて簡単に酸化膜をフィレットに形成できる例である。図6において、60はリフロソルダリング装置、41は120〜150°Cで予備加熱をする予備加熱部、42は205〜235℃ではんだ付けをする本加熱部、45はプリント配線板、46はプリント配線板45を運搬するベルトコンベアー、61は高濃度酸素をはんだ付けがなされたプリント配線板に吹き付けるためのパイプである。
【0040】
図7は図6に示したリフロソルダリング装置60およびパイプ61によるリフロソルダリングプロセスを説明するフローチャートである。図7において、ステップ71にて予備加熱部41でプリント配線板45を窒素ガス雰囲気中ではんだ溶融前の温度である120〜150℃に予備加熱する。次いでステップ72にて、本加熱部42で、プリント配線板45を窒素ガス雰囲気中ではんだ溶融温度である205〜235℃で本加熱し、部品のリード線とフィレット部を含むはんだ接合部をプリント配線板の配線部にはんだ付けする。
【0041】
次いでステップ73にて、リフロソルダリング装置60から出てきたプリント配線板45に、パイプ51から高濃度酸素を直接吹き付け、プリント配線板に形成されたフィレット部分の上に酸化膜を形成する。ここで、リフロソルダリング装置60の出口の温度が150〜170℃なので、フィレット部分上への酸化膜形成には、その余熱を利用する。その場合、プリント配線板に吹き付ける酸素ガスの温度が高すぎると、はんだが溶融して酸素ガスによって部品がプリント配線板から吹き飛ばされる可能性がある。このような部品のプリント配線板からの部品吹き飛びを防止するため、パイプ61から吹き出される酸素ガスの温度ははんだの融点以下である170℃程度とする。また、酸素ガスの酸素濃度は85%以上で実施する。
【0042】
本実施例2においても、予備加熱部41および本過熱部42における窒素ガスとしては、例えば、窒素充填による酸素濃度100〜2000PPMの雰囲気がある。予備加熱および本加熱では、窒素に替えて他の不活性ガスであってもよく、酸素濃度は大気の酸素濃度より低ければよい。
【0043】
ステップ73の処理の終了後は、ステップ74にてプリント配線板PCBを反転して2回目のリフロはんだ付けに備える。次いでステップ75にて2回目の予備加熱を行い、ステップ76にて2回目の本加熱を行い、ステップ77にて第二の面に酸素を吹き付けて酸化膜を形成する。ステップ75〜77はステップ71〜73と同じ工程をプリント配線板の第二の面に対して行うので、ここでは詳細が説明を省略する。本実施例2においても、第2の面に対しては、ステップ77で行われる酸化膜の形成は省略してもよい。
【0044】
図8は、本発明の実施例1または2におけるフィレット部分に酸化膜が形成された様子を示す図である。図8において、81は部品のリード線、82はプリント配線板上に形成された配線用の銅パターン、83はリフロにより形成されたフィレット部分、84はプリント配線板の下部を構成するガラスエポキシ基板である。本発明の実施例1または2により、フィレット部分83を覆うように酸化膜85が形成される。この酸化膜による溶融ペーストの表面張力の増加効果と流動性低下効果により、2回目のリフロー時に1回目のリフローによりプリント配線板にはんだ付けされた部品が落下したり基板から離れたり位置ずれしたりすることが防止される。
【0045】
図9は、プリント配線板の加熱温度と酸素濃度と、形成される酸化膜厚との関係を示すグラフ図である。酸化膜の膜厚管理は、プリント配線板に搭載する部品の重量に応じて行う。即ち、酸化膜の膜厚と、酸化膜が落下を防止できる部品重量との間には相互関係があるため、リフローの対象となるプリント配線板に搭載される部品の最大重量から、形成されるべき酸化膜の必要膜厚を予め定めておく。図9からわかるように、同一酸素濃度の場合には、加熱温度が高いほど生成される酸化膜の膜厚は厚くなる。また、同一膜圧の酸化膜を得る場合には、酸素濃度が高いほど加熱温度は低くて済む。図9に示される酸化膜厚−加熱温度/酸素濃度の関係を予め求めておき、求められた関係から必要とされる参加膜圧を得るための条件を導き出す。
【0046】
上記のように、本発明の実施例1または2により酸化膜をフィレット上に形成すると、外観検査時に酸化膜の表面の艶が無くなり白色化するが、フィレットの物理的3次元形状は従来の低酸素雰囲気中で形勢されたフィレットの形状とさほど変わらないので、外観検査装置のパラメータ設定を変更することで、外観検査が可能である。
【0047】
また、本発明の実施例1または2では、部品とプリント配線板との間に接着剤が介在しないため、部品交換をするためのリワークは、はんだ溶融時に酸化膜が簡単に破壊されるので接着剤が無い場合と同様に簡単にリワークができる。
【0048】
さらに、1回目のリフロ時の基板表面の酸化による2回目リフロへの影響は、現在主流の有機皮膜(耐熱プリラックス)による表面処理、または無機皮膜(はんだリベラ基板)であれば影響は無い。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明により、プリント配線板に部品を実装するはんだ付け方法及び装置において、プリント配線板への部品の装着後に部品の表面に酸化膜を形成する構成としたことにより、重量部品の落下および部品位置ずれやはんだ接合部の浮きを接着剤無しに安価で効率よく防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0050】
【図1】従来のプリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け方法及び装置を説明するためのプリント基板の断面図である。
【図2】リード線とこのリード線に塗布されるはんだ濡れ広がり部(フィレット形成部)とを示す図である。
【図3】本発明の実施の形態によるプリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け方法及び装置を説明するためのプリント基板の断面図である。
【図4】本発明の実施例1による、プリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け装置(リフロソルダリング装置)の構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示したリフロソルダリング装置40によるリフロソルダリングプロセスを説明するフローチャートである。
【図6】本発明の実施例2による、プリント配線板の両面に部品を実装するはんだ付け装置(リフロソルダリング装置)の構成を示すブロック図である。
【図7】図6に示したリフロソルダリング装置60およびパイプ61によるリフロソルダリングプロセスを説明するフローチャートである。
【図8】本発明の実施例1または2におけるフィレット部分に酸化膜が形成された様子を示す図である。
【図9】プリント配線板の加熱温度と酸素濃度と、形成される酸化膜厚との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【0051】
31〜39 酸化膜
40 リフロソルダリング装置
41 予備加熱部
42 本加熱部
43 ガス仕切りゾーン
44 酸化膜形成部
45 プリント配線板
60 リフロソルダリング装置
61 パイプ
Claims (7)
- プリント配線板に部品をはんだ付けするはんだ付け方法において、
前記部品を低酸素濃度雰囲気下で予備加熱しさらに、低酸素濃度雰囲気下で本加熱して前記プリント配線板にはんだ付けする工程と、
前記本加熱を経て前記部品がはんだ付けされたプリント基板を、60〜80%の高濃度酸素雰囲気中で加熱し、前記部品と前記プリント配線板とのはんだ接合部表面に酸化膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする、はんだ付け方法。 - 前記はんだ付け方法において、
前記低濃度酸素雰囲気は、窒素ガス雰囲気であることを特徴とする、請求項1に記載のはんだ付け方法。 - プリント配線板上に部品をはんだ付けするはんだ付け装置において、
部品が設置されたプリント配線板を不活性雰囲気下で予備加熱し、さらに不活性雰囲気下で本加熱して、前記部品のはんだ付けを行う第一の加熱部と、
前記本加熱を経て部品がはんだ付けされたプリント基板を、60〜80%の高濃度酸素雰囲気中で加熱して
前記部品と前記プリント配線板とのはんだ接合部表面に酸化膜を形成する第二の加熱部と、を備えたことを特徴とする、はんだ付け装置。 - 前記はんだ付け装置において、
前記第一の加熱部と、前記第二の加熱部との間に、前記不活性雰囲気と前記高濃度酸素雰囲気との混合を防ぐガス仕切りゾーンが更に設けられたことを特徴とする、請求項3に記載のはんだ付け装置。 - 前記はんだ付け装置において、
前記ガス仕切りゾーンでガスが排気されることを特徴とする、請求項4に記載のはんだ付け装置。 - 不活性雰囲気あるいは低濃度酸素雰囲気中で予備加熱し、さらに不活性雰囲気あるいは低濃度酸素雰囲気中で本加熱して、前記プリント配線板に部品をはんだ付けする工程と、
前記本加熱を経て部品がはんだ付けされた後のプリント基板を、60〜80%の高濃度酸素雰囲気中
で加熱し、はんだ接合部の表面に酸化膜を形成する工程と、を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 前記プリント配線板の製造方法において、
低濃度酸素雰囲気は、酸素濃度が2000PPM以下であることを特徴とする、請求項6に記載のプリント配線板の製造方法。
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH04262860A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-09-18 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置 |
JPH08115947A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Hitachi Ltd | 半導体装置の接合構造 |
JPH09199847A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Hitachi Ltd | 部品の取外し方法及びはんだ付け方法 |
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---|---|---|---|---|
DE3309648A1 (de) * | 1983-03-15 | 1984-09-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum loeten plattenfoermiger schaltungstraeger innerhalb einer schutzgasloeteinrichtung |
US5071058A (en) * | 1988-09-30 | 1991-12-10 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Process for joining/coating using an atmosphere having a controlled oxidation capability |
JPH07142491A (ja) * | 1993-11-19 | 1995-06-02 | Hitachi Ltd | 半田バンプ形成方法及びそれによって形成されたバンプを有する半導体装置 |
JPH10303352A (ja) * | 1997-04-22 | 1998-11-13 | Toshiba Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
US6095403A (en) * | 1999-01-22 | 2000-08-01 | International Business Machines Corporation | Circuit board component retention |
JP3781697B2 (ja) * | 2002-04-03 | 2006-05-31 | 株式会社大成化研 | 電子部品のはんだ付け方法及びその装置 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04262860A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-09-18 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 不活性ガス雰囲気リフローはんだ付け装置 |
JPH08115947A (ja) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Hitachi Ltd | 半導体装置の接合構造 |
JPH09199847A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Hitachi Ltd | 部品の取外し方法及びはんだ付け方法 |
JP2003037357A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | はんだ付け方法及び加熱装置 |
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