JPH03184694A - 半田シート並びにその貼着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばフラットパッケージ型の電子部品をプ
リント基板に表面実装するのに好適な半田シート並びに
その貼着方法に関するものである。

従来の技術 一般に、電子部品をプリント基板に装着する半田材料を
形態上から区分するとバルク状半田。

プリフォーム半田、ペースト半田があり、このうちで最
も良く用いられるものとしてはペースト半田を挙げるこ
とができる。

そのペースト半田はロジン、溶剤、必要に応じて添加す
る活性剤を成分とするブラックス成分に４０〜５０μ程
度の球形な半田粉を混合したものであり、次のような性
能が求められている。

リフロー前には、 ａ、スクリーン印刷、デイスペンサなどで塗布するのに
適当な粘度を持つこと。

ｂ、プリント基板に塗布した後、だれて拡がったり或い
は形が崩れないよう保形性が良好であること。

Ｃ，ペースト半田の粘着性で部品を仮止めする必要から
部品の電極或いはリードに対する粘着性が良好で、順次
に部品をマウントする間に粘着性が損なわれないよう粘
着性の経時的変化が少ないこと。

リフロー中或いはりフロー後には、 ａ１部品の電極またはリードに対するぬれ性が良好で半
田付は性がよいこと。

ｂ、リフローに伴って溶融する半田粉の表面張力でパタ
ーン間の半田切れが正確に生じしかも半田ボールの残存
が少ないこと。

Ｃ，フラックスの残漬が残らないよう洗浄性がよいこと
。

等を挙げることができる。

発明が解決しようとする課題 然し、既存するペースト半田では半田粉とフラックスと
の密度差が大きくてフラックス溶液中で半田粉が沈降分
離し易いところから管理に極めて手間が掛る。また、ス
クリーン印刷で塗布するときにはプリント基板に直接印
刷するから微細なピッチの端子に対して相対的に厚膜状
にしか印刷形成できない、そのため、半田が完全に切れ
ないでブリッジの原因となり或いは半田付はランドの近
傍に半田ボールが残り易い等の欠点がある。また、プリ
ント基板に塗布後はフラックスの溶剤が液相であるから
蒸発することにより経時的に変化し易く、部品の保持力
を低下する虞れがあるから放置時間を短縮しなければな
らない等の制約もある。

ｎにおいて、本発明は取扱いが簡単で性能が損なわれる
のを抑え得るよう固相化した半田シート並びにその貼着
方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明に係る半田シートにおいては、ロジン並びにその
ロジンと相溶性のある固形溶剤を主成分とするフラック
スに半田粉を分散させると共に、このフラックスを半田
粉の溶融温度以下で溶解ししかもフラックス成分と相溶
する高分子材料で粘着性のある可撓性のシート状に固相
化することにより形成されている。この半田シートにお
いては、半田粉として半田粉の溶解温度以下で溶解する
樹脂皮膜で表面被覆したものを混合することによりフラ
ックスをシート状に固相化するとよい。

また、そのフラックスを樹脂フィルムの離型処理された
フィルム面に薄膜なシート状に印刷し、更にほこのシー
ト状のフラックスに重ねて半田粉の溶融温度以下で溶解
する高分子材料を混合したフラックスで被膜を形成する
ことにより樹脂フィルムで担持することができる。この
半田シートでは離型処理されたキャリアテープに付着形
成させてキャリアテープの繰出しと共に送り出し可能に
半田シートの貼着機（備え付け、その半田シートの貼着
機に装備する弾性変形可能な押圧パッドの上下動に伴っ
て円弧形な押圧面でキャリアテープを介して半田シート
をプリント基板の板面に圧接させれば、この押圧パッド
の弾性変形乃至は復元で粘着性を有する可撓性の半田シ
ートをキャリアテープから剥離させてプリント基板の板
面に転写するようにできる。

作　　用 この半田シートではフラックスを高分子材料でシート状
に固相化するから半田粉を長時間に伴つて均一に分散保
持でき、しかもフラッフ成分中の溶剤を固型化させて含
有するために組成の経時的変化も抑えることができる。

そのフラックスは固相状態で粘着性を有し、また、フラ
ックス成分と可塑剤を添加すれば印刷時と装着時の組成
を変えて粘着力もコントロールできるから部品の保持力
も十分に付与するようにできる。

高分子材料は半田粉の溶融温度以下で溶解ししかもフラ
ックス成分と相溶するため、フラックスの流れを損なわ
ずに過剰流動を抑えることができる。これに加えて、半
田粉を均一に分散させて保持できるから、半田ブリッジ
や半田ボールの発生を抑え得るようになる。その半田粉
としては半田粉の溶解温度以下で溶解する樹脂皮膜で表
面被覆したものを混合するときには半田粉の見掛は密度
を下げることがでるから、フラックス溶液中で沈降分離
するのを抑え得てフラックス溶液中に均一に分散させた
状態でシート状に固相化できしかもリフロー前に半田粉
が酸化するのを確実に防止できるようになる。この半田
粉を混合したフラックス溶液を樹脂フィルムの離型処理
されたフィルム面に印刷すれば、部品形状に応じて所望
通りの薄膜状に形成できて保形性も良好に形成できる。

その半田粉を含有するシート状のフラックスに重ねて、
半田粉を含まない別のフラックス溶液で被膜を形成すれ
ばブラックス厚みで粘着性を向上できるから部品保持力
を高め得ると共に半田粉の酸化防止も更に向上できるよ
うになる。この半田シートは離型処理されたキャリアテ
ープに付着形成させてキャリアテープで送出し可能Ｃ半
田シートの貼着機に備え付け、その半田シートの貼着機
に装備する弾性変形可能な押圧パッドの上下動でキャリ
アテープを繰り出すと共に、この押圧パッドの円弧形な
押圧面でキャリアテープを介して半田シートをプリント
基板の板面に圧接させ、その押圧パッドの弾性変形乃至
は復元で粘着性を有する可撓性の半田シートをキャリア
テープから剥離させてプリント基板の板面心転写するよ
うにできるから空気等を孕ませないで扁平状に確実に貼
着できる。

実施例 以下、添付図面を参照して説明すれば、次の通りである
。

この半田シートは、ロジン、固型溶剤並びに必要に応じ
て添加する活性剤を含むブラック成分社高分そ材料を混
合し、それに４０〜５０μ程度の粒径を有する球形の半
田粉を分散させてフラックスをシート状に固相化するこ
とにより形成されている。

在で、高分子材料としてはアクリル樹脂を用いるのが好
適であり、これ以外にメタクリル樹脂。

酢酸ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂を用いることがで
きる。その各高分子材料は半田粉の溶融温度、即ち１８
３℃以下の１００℃程度で溶解ししかも後述するフラッ
クス成分と相溶性を有する。

この高分子材料を混合するフラックスの固型溶剤として
はロジンと相溶性を有するアルコール系のもので、トリ
メチロールプロパン、安息香酸、リン酸トリフェニル等
を挙げることがで餘る。可塑剤にはフタル酸ジブチル（
ＤＢＰ）、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジ
エチル（ＤＥＰ）等があり、また、活性剤としてはジメ
チルアミン塩酸塩、ジエチルア主ン塩酸塩、臭素酸塩等
を用いることができる。

半田粉としては主にＳ　ｎ　／　Ｐ　ｂを用いるように
でき、或いはＳｎ／Ｐｂ／Ａｇ、ｓｎ／Ａｇ等を用いて
もよい、この半田粉には、フラックス溶液のアルコール
系溶剤に対して非相溶性のロジン系、ダンマル、クマロ
ン系、テルペン系、ビニル系のいずれか一つまたはその
混合物による樹脂皮膜でコーティングしたものを用いる
とよい、その樹脂皮膜は半田粉の溶融温度以下で溶解し
且つフラックス成分を相溶するものであり、また、この
樹脂皮膜のコーティングで半田粉の８．５〜８．９ｇ／
ｃｍ’程度の密度を見掛密度で６．３ｇ／ｃｍ’程度に
下げ得ることによりフラックス溶液との混合径長時間に
亘って均一に分散保持できるところから好ましい、その
樹脂皮膜は半田粒に対して４０容積％以下で形成し、好
ましくは３０容積％程度がよい。

この半田粉をフラックスと混合するにはフラックス成分
の固型溶剤と活性剤とを溶融溶解し、それとは別途にロ
ジン、高分子材料、溶剤を溶融溶解させて相互に混合し
た後可塑剤を添加することによりフラックス溶液を得、
これに半田粉を混入させて半田ペーストとして得る。こ
の半田ペーストは、メタルスクリーン法やグラビア印刷
法等で樹脂フィルムのフィルム面に印刷した後乾燥すれ
ばスラリー溶液中の溶剤を飛散させることによりシート
状に固相化できる。その樹脂フィルムとしてはシリコン
で離型処理したポリプロピレンシートを用いることがで
き、また、第１図で示すようなピッチ送り孔１を所定間
隔毎に設けたキャリアテープ２として用いるよう（でき
る、このキャリアテープ２を用いてはピッチ送りする毎
に、半田ペーストを長手方向に沿って複数個所に印刷す
ることにより半田シートを形成することができる。

その半田シートを形成するときには上述した半田ペース
トの組成から半田粉を除いたフラックス溶液で第２図で
示すようなフラックスシート３を印刷した後、これに重
ねて′！Ｊ３図に示す半田ペーストによるシート４を印
刷形成することができる。

その場合には半田シート４よりもフラックスシート３を
多少広面積に形成すれば、後述する如く半田シート４を
プリント基板に転写した際に半田シート４を覆う被膜と
して作用できしかも半田粉の酸化防止を向上できるとこ
ろから好ましい、また、そのフラックスシート３並びに
半田シート４は塗布後にフラックス溶液から溶剤成分が
飛散することに伴う収縮率に鑑みて塗布時には１００〜
１５０μ厚程度に印刷すると、シート状に固相化する時
には５０〜１００μ程度の厚みに形成することができる
。このフラックスシート３並びに半田シート４はＩＣや
ＬＳＩ等の電子部品の形状に合わせて必要形状に形成で
き、また、同様に厚みの適宜厚に変更することができる
。その印刷形成後に上述した如く乾燥処理を施すとフラ
ックス溶液中の溶剤成分が飛散するから、フラックスシ
ート３並びに半田シート４は粘着性のある可撓性のシー
ト状に固相化されるようになる。なお、この半田シート
は固相状態で高分子材料＝１０〜６０％、ロジン：４０
〜７０％、固型溶剤二〇〜２０％、可塑剤：０〜２０％
、活性剤：必要に応じて少量の範囲で適宜変えて組成す
ることができ、例えば高分子材料としてアクリルを２８
ｗｔ％、ロジンを５６ｗｔ％、固型溶剤を１２ｗｔ％、
可塑剤を４ｗｔ％、活性剤を１．Ｏｗｔ％程度に組成す
るとよい、また、半田粉とフラックス成分との組成比は
半田粉で６０〜７０容積％程度に設定するのが好ましい
。

このように形成する半田シートは、第４図で示すように
非通気性の粘着フィルム１０で封緘された密閉状の収納
カセット１１に備え付ければ経時的変化を来たさないよ
う保存することができる。

その収納カセット１１には半田シートを外面側に位置さ
せてキャリアテープ２を巻取りリール１２に巻装し、こ
の始端側を空テープ巻取りリール１３に連結することに
より半田シートが備え付けられている。また、そのカセ
ット１１は第５図で示すような半田シートの貼着機１４
に装備することができる。この半田シートの貼着機１４
は駆動シリンダ等で上下動する押圧パッド１５を備え、
その上下動位置の下方でｘｙテーブル等に載置するプリ
ント基板Ｐに半田シートを転写するようにできる。押圧
パッド１５は弾性変形可能な樹脂発泡体で形成し、押圧
面は第６図で示すように半田シート４を含むフラックス
シート３よりも若干広幅な円弧形に形成するとよい、こ
の抑圧パッド１３には、半田シート４を外側に位置させ
て半田シート巻取りリール１２と空テープ巻取りリール
１３とに亘るキャリアテープ２を押圧面に掛は渡すよう
装備すればよい、また、その押圧パッド１５が下降動す
るのに伴って所定長さのキャリアテープ２を巻取りリー
ル１２から繰り出させ、この押圧パッド１５が上昇動す
るのに伴って空のキャリアテープ２を一回の繰出し長さ
分だけ巻取るよう構成することができる。

その半田シートの貼着機ではプリント基板Ｐの所定な板
面位置がｘｙテーブル等で押圧バツド１５の上下動下方
に位置決めされると、押圧パッドがプリント基板Ｐの板
面に接触する一つの半田シート４を押圧面内に位置させ
てプリント基板Ｐの板面に圧接するようにできる。この
ときに、第７図で示す如く押圧パッド１５の押圧面が円
弧形に形成されているから可撓性を有する半田シート４
の中央位置よりプリント基板Ｐの板面に接触させ、更に
押圧パッド１５が下降動するのに伴って押圧面がプリン
ト基板Ｐの板面に沿うよう扁平に弾性変形することによ
り半田シート４の全面をプリント基板Ｐの板面に圧接す
る。そのため、半田シート４とプリント基板Ｐの板面と
の間に空気を孕むのを避は得て半田シート４をフラック
スシート３の粘着性でプリント基板Ｐの所定位置に貼着
できるようになる。また、この後に押圧パッド１５が上
昇動するときは第８図で示すように押圧面が弾性復元す
るのに伴って側端部よりプリント基板Ｐの板面から押圧
パッド１５が離反すると共に中央部で最後まで半田シー
ト４を押圧するため、半田シート４を正確に位置決めで
きしかも離型処理されたキャリアテープ１から剥離させ
てプリント基板Ｐの板面に転写するようにできる。その
転写工程では各電子部品の形態に応じた数種の半田シー
ト並びに貼着機を備えれば必要な異種の電子部品と対応
する半田シート４をプリント基板Ｐの板面に貼着した後
、このプリント基板を電子部品の搭載工程に送込んで半
田シート４のフラックス成分が有する粘着性で或いは必
要に応じて塗布する仮止め剤で電子部品をプリント基板
Ｐの板面に仮止め固定するようにできる。その後、第９
図で示すように電子部品Ｅが仮止めされたプリント基板
Ｐをリフロー工程に送込むが、この間にある程度の時間
が必要であっても半田シート４が固相化されて経時的に
変化するのを抑えられているため、半田粉がフラックス
シート３による被覆及び樹脂皮膜で被覆されていること
もあって酸化するのを確実に防ぐことができる。

また、そのフラックス成分乃至はフラックスシート３は
粘着性を有するから電子部品Ｅをプリント基板Ｐの板面
に正確に位置決めさせて仮止め保持することができる。

この半田シート４をリフロー工程で加熱処理すると高分
子材料が半田粉の溶融温度以下で溶解し、また、半田粉
を被覆する樹脂皮膜も溶解することにより同様に溶解す
るフラックス成分と相溶し、更には半田粉も溶融してフ
ラックス流れと共にプリント基板の導電パターンとリー
ドとの接触部に吸収される。その際に、半田粉がフラッ
クス成分で薄膜状に均一に分散されているから導電パタ
ーン間で半田切れが正確に生じしかも高分子材料でフラ
ックス成分が過剰に流動するのを抑え得て半田ブリッジ
やボールを発生させず、半田粉が確実に溶融固着するこ
とにより電子部品Ｅをプリント基板Ｐのランド面に装着
固定できるようになる。その半田溶着後、フレオンや１
，１．１）−リクロエタン等の溶剤で洗浄すれば高分子
材料が相溶したフラックス成分は残漬が残らないよう除
去することができる。

その半田シートの性能を部品装着時の部品保持力の因子
となる粘着性、繰出し及び転写の因子となる可撓性、転
写の一次因子となる離型性、転写の二次因子となる転写
性から総合的に判断するべく、次の表１に示すフラック
スの基本組成で表２で示すように各成分を変動すること
により、各性能を判断したところ表３で示す通りであっ
た。

表１ 表２ 表３ 発明の効果 以上の如く、本発明に係る半田シートに依れば、半田粉
がフラックス成分でシート状に担持されているから手軽
に取扱えるばかりでなく、フラックス成分が固相化され
ていることにより組成が経時的に変化するのを抑えるこ
とができる。また、そのフラッフ成分が固相化されても
粘着性を有ししかも可塑剤を添加することで部品装着時
の組成を変えることができるため、電子部品の保持力を
十分に発揮させることができる。そのフラックス成分は
半田粉を均−社分散させて薄膜状に形成されているから
半田粉が酸化するのを防ぎ、また、高分子材料でフラッ
クス成分の過剰な流動を抑え得ることと相俟って半田ブ
リッジや半田ボールを発生させずに電子部品を半田粉で
プリント基板に確実に装着固定できるようになる。その
半田シートは離型処理されたキャリアテープに印刷形成
し、弾性変形可能な押圧パッドの円弧状に形成された押
圧面でプリント基板に圧接することによりキャリアテー
プから’１１１１１１させるため、プリント基板の板面
に簡単に転写できてフラックス成分の粘着性で扁平状に
確実に貼着できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半田シートを印刷形成するキャリ
アテープの部分平面図、′！Ｊ２．３図は同半田シート
の印刷形成工程を示す説明図、第４図は同半田シートを
収容する収納カセットの説明図、第５図は同収納カセッ
トを装備する半田シート貼着機の説明図、第６図は同貼
着機に装備する押圧パッドの形状説明図、第７，８図は
同押圧パッドの作用説明図、第９図は本発明に係る半田
シートのプリント基板に対する転写並びに電子部品の搭
載状態を示す説明図である。 ２：離型処理された樹脂フィルム（キャリアテープ）、
３：フラックスの被ｌ１ｌ（フラックスシート）、４：
半田粉を含むシート状のフラックス（半田シート）、１
４：半田シートの貼着機、１５：押圧パッド。 ２：雛１及謂賢球市輔Ｖ１７＋＋屯 第 図 第２図 第 図 第 図 第 図 第 １ → 第 図 Ｐ □二二二二士 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロジン並びにそのロジンと相溶性のある固形溶剤
   を主成分とするフラックスに半田粉を分散させると共に
   、このフラックスを半田粉の溶融温度以下で溶解ししか
   もフラックス成分と相溶する高分子材料で粘着性のある
   可撓性のシート状に固相化したことを特徴とする半田シ
   ート。
2. （２）上記半田粉として半田粉の溶解温度以下で溶解す
   る樹脂皮膜で表面被覆したものを混合したことを特徴と
   する請求項１記載の半田シート。
3. （３）上記フラックス（４）を樹脂フィルムの離型処理
   されたフィルム面（２）に薄膜なシート状に印刷したこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の半田シート。
4. （４）上記シート状のフラックス（４）に重ねて半田粉
   の溶融温度以下で溶解する高分子材料を混合したフラッ
   クスで被膜（３）を形成したことを特徴とする請求項３
   記載の半田シート。
5. （５）半田シート（４）を離型処理されたキャリアテー
   プ（２）に付着形成させてキャリアテープ（２）で送り
   出し可能に半田シートの貼着機（１４）に備え付け、そ
   の半田シートの貼着機（１４）に装備する弾性変形可能
   な押圧パッド（１５）の上下動でキャリアテープ（２）
   を繰り出すと共に、この押圧パッド（１５）の円弧形な
   押圧面でキャリアテープ（２）を介して半田シート（４
   ）をプリント基板（Ｐ）の板面に圧接させ、その押圧パ
   ッド（１５）の弾性変形乃至は復元で粘着性を有する可
   撓性の半田シート（１）をキャリアテープ（２）から剥
   離させてプリント基板（Ｐ）の板面に転写するようにし
   たことを特徴とする半田シートの貼着方法。