JPH04247686A - チップ部品の実装方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基板に対してチップ
部品を接着剤により仮止めした後に半田付けを行うチッ
プ部品の実装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の技術として、例えば実開
昭６２−２３４７４号公報に開示されている。即ち、図
１２に示すようにチップ部品２１の実装に際して、その
チップ部品２１を接着剤２２により回路基板２３に仮止
めして脱落を防止した後、そのチップ部品２１を配線２
４に半田付けしている。又、一般に回路基板２３、チッ
プ部品２１、接着剤２２及び半田２５等の間には熱膨張
係数に差があることが知られ、その中でも接着剤２２の
熱膨張係数が相対的に大きいことが知られている。その
ため、熱衝撃による半田付け部分の疲労の観点から、熱
膨張係数の大きい接着剤２２は不利であり、仮止めのた
めの接着剤２２の塗布量は、それにより発生する熱応力
を最小限に抑えるために、できる限り少なくしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術のように接着剤２２の塗布量をできる限り少なく
しても、回路基板２３とチップ部品２１の間で熱膨張係
数に避けられない違いがある。そのため、半田付けの際
の温度変化に起因して回路基板２３とチップ部品２１の
間で熱収縮差が発生すると、その熱応力によって半田付
け部分に疲労が生じ、クラック発生のおそれがあった。 つまり、半田付け部分の熱応力に対する信頼性の点で改
善の余地があった。

【０００４】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、仮止めのために使用される
接着剤を積極的に利用して、半田付け部分の熱応力に対
する信頼性をより向上させることが可能なチップ部品の
実装方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、基板に対してチップ部品を
接着剤により仮止めした後に半田付けを行うチップ部品
の実装方法において、接着剤により半田付け部分に作用
する垂直方向の応力の、基板とチップ部品の熱収縮差に
よって半田付け部分に作用する水平方向の応力に対する
比が、およそ０．５〜１．５となるように接着剤の塗布
量を決定している。

【０００６】

【作用】上記の構成によれば、半田付けに先立ってチッ
プ部品の仮止めのために使用される接着剤の塗布量を、
接着剤により半田付け部分に作用する垂直方向の応力の
、基板とチップ部品の熱収縮差によって半田付け部分に
作用する水平方向の応力に対する比が、およそ０．５〜
１．５となるように決定している。

【０００７】そのため、基板とチップ部品の熱収縮差に
よる応力は、接着剤による応力との合成応力となって半
田付け部分で斜め上方へ分散される。よって、半田付け
部分における応力集中が回避される。

【０００８】

【実施例】以下、この発明のチップ部品の実装方法を具
体化した一実施例を図１〜図１１に基づいて詳細に説明
する。図１はこの実施例における角型のチップ部品１の
実装状態を示す正面図である。この実施例では実装方法
としてリフロー半田付け方法が採用されている。

【０００９】即ち、図２に示すように表面に配線用のラ
ンド２を設けてなる回路基板３において、図３に示すよ
うに、先ずそれら各ランド２にペースト状の半田４を塗
布（印刷も含む）する。次に、図４に示すように、後工
程でチップ部品１を実装すべき位置の一対のランド２の
間に、仮止め用の接着剤５を塗布する。

【００１０】そして、図５に示すように、チップ部品１
の両電極６を実装位置に対応するペースト状の半田４の
上に載置すると共に、チップ部品１の底面を接着剤５に
接着して仮止めする。その後、上記のようにチップ部品
１を搭載した状態の回路基板３をワークとして、そのワ
ークに対して予備加熱（プリヒート）、半田溶融（リフ
ロー）及び冷却等を施す。これにより、図６，７に示す
ように、ペースト状の半田４が溶融した後に冷却固化さ
れ、チップ部品１の両電極６が各ランド２に半田付けさ
れる。このようなリフロー半田付け方法によって、チッ
プ部品１の実装が行われる。

【００１１】そして、この実施例では、チップ部品１の
仮止めのために使用される接着剤５を積極的に利用して
、半田４の熱応力に対する疲労寿命を向上させる観点か
ら、接着剤５の塗布量に工夫がなされている。即ち、図
１に示すように、接着剤５により半田付け部分に作用す
る垂直方向の剪断応力σｖの、回路基板３とチップ部品
１の熱収縮差によって半田付け部分に作用する水平方向
の剪断応力σｈに対する応力比σｖ／σｈが、およそ０
．５〜１．５となるように接着剤５の塗布量が決定され
ている。

【００１２】ここで、図８に示すように、接着剤５の厚
さｈａはランド２の厚さ及びランド２に塗布されるペー
スト状の半田４の膜厚に応じて変わることになるので、
接着剤５の塗布量はその塗布面積Ｓａによって決まるこ
とになる。図９は接着剤５の塗布量に対するその塗布面
積Ｓａの関係を示すグラフである。このグラフから明ら
かように、塗布量が多くなるに連れて塗布面積Ｓａも比
例的に増える。従って、前述したように剪断応力σｖの
剪断応力σｈに対する応力比σｖ／σｈがおよそ「０．
５〜１．５」となるように塗布面積Ｓａを決定すれば、
接着剤５の塗布量も決まることになる。

【００１３】ここで、応力比σｖ／σｈをおよそ「０．
５〜１．５」に特定するに至った試験及びその結果を以
下に説明する。この試験では、図１０に示すように、横
長さＬｃを「４．５ｍｍ」、幅Ｗｃを「３．２ｍｍ」と
する比較的大きい「タイプ４５３２」の角型のチップ部
品１が使用された。又、回路基板３としては、板厚を「
１．６ｍｍ」としたコンポジット基板が使用された。 接着剤５としてはポリエステル系が使用された。更に、
半田４としては共晶が使用された。

【００１４】そして、上記のような試験材料を使用して
、接着剤５の塗布量を変えながら応力比σｖ／σｈを算
出すると共に、各応力比σｖ／σｈに対応する寿命比を
比較した。この寿命比は、仮止め用の接着剤を使用しな
い場合のチップ部品の半田付け部分における疲労寿命に
対する比である。又、応力比σｖ／σｈを求めるために
、剪断応力σｖ及び剪断応力σｈが以下に示す各式（１
），（２）によって求められた。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここで、Ｅａは接着剤５のヤング率、αａ
は接着剤５の熱膨張係数、αｓは半田４の熱膨張係数、
ΔＴは温度変化、Ｓａは接着剤５の塗布面積、Ｓｃはチ
ップ部品１の側面積である。

【００１７】

【数２】

【００１８】ここで、Ｅｂは回路基板３のヤング率、α
ｂは回路基板３の熱膨張係数、αｃはチップ部品１の熱
膨張係数、ｔｃは回路基板３の厚さ、Ｗｃはチップ部品
１の幅、Ｓｌはランド２の面積である。上記の試験結果
を図１１のグラフに示す。このグラフからも明らかなよ
うに、接着剤５の塗布量を増やすと応力比σｖ／σｈは
増大する。そして、この場合の半田付け部分の要求寿命
比を諸条件から「２．５」とすると、その要求寿命比を
充分に満足させる応力比σｖ／σｈは「０．５」と「１
．５」となる。従って、応力比σｖ／σｈが「０．５」
から「１．５」の間で要求寿命比を充分に満足させ得る
ものとなり、接着剤５の塗布量に適合すべき応力比σｖ
／σｈは「０．５〜１．５」となる。このようにして、
応力比σｖ／σｈの「０．５〜１．５」の範囲が特定さ
れたのである。

【００１９】従って、接着剤５の塗布量は、応力比σｖ
／σｈがおよそ「０．５〜１．５」となるように決定さ
れているので、図１に示すように、回路基板３とチップ
部品１の熱収縮差による水平方向の剪断応力σｈは、接
着剤５による垂直方向の剪断応力σｖとの合成応力σｓ
となって半田付け部分の斜め上方へ分散される。よって
、半田付け部分における応力集中が回避される。

【００２０】その結果、半田付け部分においては、熱応
力による歪みを小さくすることができ、これによって半
田付け部分の疲労の進展を抑制することができ、疲労寿
命を向上させることができる。つまり、単に仮止めの目
的のみで最小限の接着剤２２を使用しただけの従来例と
は異なり、本実施例では、接着剤５によって半田付け部
分の熱応力に対する信頼性をより向上させることができ
る。

【００２１】又、上記ように、回路基板３とチップ部品
１の熱収縮差による剪断応力σｈを合成応力σｓによっ
て分散することができるので、回路基板３としては、原
価の高いガラエポ基板に代わって原価の安いコンポジッ
ト基板を使用することが可能となる。しかも、回路基板
３における縦方向の熱膨張係数としてはコンポジット基
板の方が小さいので、回路基板３にリード部品を併せて
実装した場合には、そのリード部品における半田付け部
分の耐熱衝撃性を向上させることもできる。

【００２２】次に、上記のような応力比σｖ／σｈの要
件を満たした接着剤５の塗布量の試算について、以下に
説明する。ここで、上記の各式（１），（２）において
、接着剤５のヤング率Ｅａを「０．８×１０６　ｇ／ｍ
ｍ２　」、接着剤５の熱膨張係数αａを「３８×１０−
６／℃」、半田４の熱膨張係数αｓを「２３×１０−６
／℃」、温度変化ΔＴを「１６５℃」、チップ部品１の
側面面積Ｓｃを「２．４ｍｍ２　」、回路基板３のヤン
グ率Ｅｂを「１．０×１０６　ｇ／ｍｍ２」、回路基板
３の熱膨張係数αｂを「１８×１０−６／℃」、チップ
部品１の熱膨張係数αｃを「９×１０−６／℃」、回路
基板３の厚さｔｃを「１．６ｍｍ」、チップ部品１の幅
Ｗｃを「４．０ｍｍ」、ランド２の面積Ｓｌを「６．８
ｍｍ」とする。

【００２３】よって、式（１）により、σｖ＝４１２×
Ｓ３ となる。又、式（２）により、 σｈ＝１３９７ｇ／ｍｍ２　 となる。

【００２４】そして、応力比σｖ／σｈの条件が０．５
≦σｖ／σｈ≦１．５ であることから、接着剤５の塗布面積Ｓａは１．６９≦
Ｓａ≦３．３９ｍｍ２　 となる。

【００２５】よって、図９のグラフを参照して、接着剤
５の塗布量は ０．５１〜１．０５ｍｇ となる。従って、接着剤５の塗布量を「０．５１〜１．
０５ｍｇ」とすることにより、半田付け部分で熱応力に
よる歪みを小さくして疲労寿命を向上させることができ
、図１１に示すように要求寿命比に見合った寿命比を得
ることができる。

【００２６】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成
の一部を適宜に変更して実施することもできる。例えば
、前記実施例では、チップ部品１の実装方法としてリフ
ロー半田付け方法を作用したが、これに限定されるもの
ではなく、例えばチップ部品を接着剤により回路基板に
仮止めした後に半田噴液槽を通過させて半田付けを行う
実装方法を採用することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
、接着剤により半田付け部分に作用する垂直方向の応力
の、基板とチップ部品の熱収縮差によって半田付け部分
に作用する水平方向の応力に対する比が、およそ０．５
〜１．５となるように接着剤の塗布量を決定しているの
で、仮止めのために使用される接着剤を積極的に利用し
て、半田付け部分の熱応力による歪みを小さくして疲労
寿命を向上させることができ、半田付け部分の熱応力に
対する信頼性をより向上させることができるという優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例におけるチップ
部品の実装状態を示す正面図である。

【図２】 一実施例において一連の実装工程に入る前の回路基板を
示す正面図である。

【図３】一実施例において回路基板のランドにペースト
状の半田を塗布した状態を示す正面図である。

【図４】一実施例において回路基板のランドの間に接着
剤を塗布した状態を示す正面図である。

【図５】一実施例において接着剤によりチップ部品を回
路基板に仮止めした状態を示す正面図である。

【図６】一実施例においてチップ部品を回路基板に半田
付けした状態を示す正面図である。

【図７】一実施例においてチップ部品を回路基板に半田
付けした状態を示す平面図である。

【図８】一実施例において塗布された接着剤を示す斜視
図である。

【図９】一実施例において接着剤の塗布量に対するその
塗布面積の関係を示すグラフである。

【図１０】一実施例においてチップ部品の実装状態を示
す斜視図である。

【図１１】一実施例において接着剤の塗布量及び応力比
と半田付け部分の寿命比との関係についての試験結果を
示すグラフである。

【図１２】従来例におけるチップ部品の実装状態を示す
断面図である。

【符号の説明】 １…チップ部品 ３…回路基板 ４…半田 ５…接着剤 σｖ…垂直方向の剪断応力 σｈ…水平方向の剪断応力 σｓ…合成応力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板に対してチップ部品を接着剤によ
   り仮止めした後に半田付けを行うチップ部品の実装方法
   において、前記接着剤により半田付け部分に作用する垂
   直方向の応力の、前記基板と前記チップ部品の熱収縮差
   によって前記半田付け部分に作用する水平方向の応力に
   対する比が、およそ０．５〜１．５となるように前記接
   着剤の塗布量を決定したことを特徴とするチップ部品の
   実装方法。