JPH04275489A - はんだ付け方法 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のリードを有する
電子部品をベース部材上にはんだ接合するはんだ付け方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フラットパッケージＩＣやＴＡＢ（Ｔａ
ｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）部品など
の複数のリードを有する電子部品（以下、電子部品と称
する）の個別のはんだ接合は、プリント板などのベース
部材のはんだパッド上に、電気めっき法やはんだペース
トの印刷・再溶融法などで予め供給された予備はんだを
利用して接合する方法が一般的に採用されている。この
方法は、予備はんだがプリント板のはんだパッド上に予
め塗布供給された予備はんだに、フラックスを塗布して
所定の予備はんだ上に電子部品のリードが位置するよう
に位置決め載置し、その状態で予備はんだとリードが接
触しているはんだ付け部を、リードの上方側から加圧加
熱手段により直接加圧加熱させて予備はんだを溶融させ
た後、加熱を中止して予備はんだを冷却凝固させ、加圧
加熱手段の加圧力を解除して上昇させることにより、は
んだ接合を行うという方法である。

【０００３】上述した従来技術を図１（ａ），図１（ｃ
），及び図４を参照しながら説明する。直接はんだ付け
部を加圧加熱する方法では、ヒータチップやホットラム
等の加圧加熱手段を利用することが多い。図４は、ヒー
タチップを用いた従来のはんだ付け方法の概要を示した
図である。図１（ａ）は、従来技術（図４）におけるヒ
ータチップ４４の上下方向の動きを示し、図１（ｃ）は
、そのときのリード４５にかかるヒータチップ４４の加
圧力の変化を示した図である。電子部品４３は、プリン
ト板４１上の所定位置に位置決めされて載置されており
、リード４５は、所定の予備はんだ４２上に押圧されて
いる。通電加熱され下降してきたヒータチップ４４は、
リード４５を接触した状態で所定の予備はんだ４２上に
一定の圧力で押圧する（Ｔ１）。このような加圧・通電
加熱方法は一般にパルスヒート方式と呼ばれている。こ
の時ヒータチップ４４に駆動力を与える加圧ユニット（
図示しない）とヒータチップ４４の間に配置された圧縮
コイルばね（図示しない）は縮んだ状態になっており、
弾性力によってヒータチップ４４はリード４５をはんだ
パッド４６に押圧している。リード４５は、予備はんだ
４２が溶融するまで一定の圧力で押圧され、溶融が開始
する（Ｔ３）と同時にヒータチップ４４によって押し下
げられる。この時の加圧ユニットは静止した状態である
ため、ヒータチップ４４は圧縮コイルばねの弾性力によ
って下降する。ヒータチップ４４が下降すると下降距離
分だけ圧縮コイルばねの弾性力は若干弱くなるので、リ
ード４５をはんだパッド４６に押圧する圧力は、予備は
んだ４２の頂部に押圧していた時の圧力より若干低下す
る。リード４５がはんだパッド４６に接触する下降終了
位置（Ｈ２）に達した時点でヒータチップ４４の下降は
停止する。下降が停止したヒータチップ４４は、予備は
んだ４２を冷却凝固させるために通電を中止（Ｔ４）さ
れて自然冷却される。ヒータチップ４４は、予備はんだ
４２がはんだ凝固温度以下になるまでリード４５をこの
状態で保持する。予備はんだ４２がはんだ凝固温度以下
になると（Ｔ５）、ヒータチップ４４は加圧力を解除し
て下降開始位置（Ｈ１）まで上昇し、はんだ接合を終了
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の方
法では、以下に示すような問題が発生してくる。

【０００５】プリント板へ予め塗布供給される予備はん
だの量は、信頼性の高い接続が得られるように高さにし
て２０〜５０μ　　程度要求されるため、電気めっき法
、はんだペーストの印刷・再溶融法などで供給される方
法がとられており、塗布供給された予備はんだは、はん
だパッド上で凸状（かまぼこ状）に形成される。また、
フラットパッケージＩＣやＴＡＢ部品などの複数のリー
ドを有する電子部品は多ピン・狭ピッチの傾向にあり、
リードは細く薄くなってきている。例えば、リードピッ
チ５００μｍのフラットパッケージＩＣのリードは幅２
００μｍ，厚さ１５０μｍであり、リードピッチ３００
μｍのＴＡＢ部品のリードは幅１２０μｍ，厚さ３５μ
ｍである。従来はこのようなリードを、凸状をした予備
はんだの頂部に加圧加熱手段で押圧しながら、予備はん
だを加熱溶融させることによりはんだ接合を行う方法で
あった。しかし、このときの加圧加熱手段の下降速度は
何の制御もされてはおらず、圧縮コイルばねの弾性力に
よってリードを加圧加熱手段で押圧しながら予備はんだ
を溶融させたときの下降する速度のままであった。この
方法であると、予備はんだはリードと接触している部分
から溶融し始めるため、加圧加熱手段は所定の硬度まで
溶融していない予備はんだにリードを押圧し続けながら
下降することになる。すると、リードは溶融していない
予備はんだの表面形状に沿って横方向へ位置ずれを起こ
してしまうことがあった。そして、その状態のままでは
んだ接合されてしまうので、この位置ずれが要因となっ
てはんだ接合強度の低下や、ブリッジなどのはんだ付け
不良を発生させてしまうという問題点があった。 ［発明の構成］

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記したような技術的課
題を解決するために、本発明は、予備はんだの施された
ベース部材上に複数のリードを有する電子部品のリード
を位置決め載置し、加圧加熱手段により前記リードを介
して前記予備はんだを加熱溶融して前記複数のリードを
有した電子部品を前記ベース部材に装着するはんだ付け
方法において、前記加圧加熱手段が前記リードに接触し
前記予備はんだが溶融を開始してから、前記予備はんだ
が全て溶融して前記リードが前記ベース部材に接触する
までの間、前記リードが前記予備はんだの未溶融領域に
接触しないように前記加圧加熱手段の下降速度を制御す
ることを特徴とするはんだ付け方法を提供するものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成により、多ピン・狭ピッチの
複数のリードを有する電子部品のリードをプリント板や
印刷配線板，セラミック基板などの各種ベース部材には
んだ接合する際、少なくとも加圧加熱手段がリードに接
触し予備はんだが溶融を開始してから、全ての予備はん
だが溶融してリードがベース部材に接触するまでの加圧
加熱手段の下降速度を、リードが予備はんだの未溶融領
域部分に接触しないように制御することにより、複数の
リードを有する電子部品のリードが所定のはんだパッド
から位置ずれを起こした状態で接合されることを防止し
、またリードをはんだパッドに押圧した状態で予備はん
だを凝固させるため、はんだパッドからリードが浮くこ
とも防止するので、はんだパッド上の所定の位置に正確
にしかも十分な接合強度ではんだ接合をすることが可能
となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１（ｂ），図１
（ｄ），図２（ａ）乃至（ｃ），及び図３の図面を参照
しながら説明する。

【０００９】図２（ｃ）は、はんだ付け部のリードにヒ
ータチップが接触している状態と共に、装置の主要部を
概略的に示した一部要部断面図である。１は、加熱した
ヒータチップ２を有効に冷却するための冷却フィンであ
る。ヒータチップ２は、冷却フィン１の一端のはんだ付
け部に対応する位置に取り付けられ、予備はんだ７を溶
融する時に通電加熱され、予備はんだ７を溶融させなが
ら複数のリードを有する電子部品５（以下、電子部品と
称する）のリード６をはんだパッド８に押圧するもので
ある。ヒータチップ２の加圧・通電加熱方法はパルスヒ
ート方式を採用している。４は、供給された電子部品５
を負圧により吸着支持し、リード６がプリント板９の所
定のはんだパッド８に塗布供給された予備はんだ７の上
方に位置するように位置決めし、下降によりプリント板
９の所定位置に載置するための吸着ノズルである。１３
は、エアシリンダ式の加圧ユニット１２によって押し下
げられ、これによってばね受け１０を下降させる加圧部
材である。加圧部材１３によって押し下げられたばね受
け１０は、圧縮コイルばね１１（弾性体）を介してヒー
タチップ２を下降させる。次に、上記構成の装置の動作
の概要を説明する。

【００１０】図１（ｂ）は、本発明におけるヒータチッ
プ２の上下方向の動きを示した図であり、図１（ｄ）は
、そのときのリード６にかかるヒータチップ２の加圧力
の変化を示した図である。図２（ａ）乃至（ｃ）は、ヒ
ータチップ２の要部断面図と、このヒータチップ２を用
いたはんだ接合のプロセスを示した図である。また、図
３は、予備はんだの溶融領域と未溶融領域との境界面の
下降状況を調査する方法の概略を示した図である。まず
、吸着ノズル４に吸着支持された電子部品５は、図２（
ａ）に示すようにリード６がプリント板９上の所定のは
んだパッド８に予め塗布供給された予備はんだ７の上方
に位置するように搬送され位置決めされる。搬送され位
置決めされた電子部品５は、図２（ｂ）にあるように吸
着ノズル４の下降により予備はんだ７上にリード６が位
置するように位置決め載置される。次に、図２（ｃ）に
示すようにヒータチップ２は、通電加熱された状態で加
圧ユニット１２により下降してくる。通電された状態で
下降してきたヒータチップ２は、予備はんだ７とリード
６が接触しているはんだ付け部にリード６の上方側から
接触（Ｔ１）する。ヒータチップ２がリード６に接触し
て予備はんだ７が溶融を開始してから、予備はんだ７が
全て溶融した後リード６がプリント板９に接触するまで
の間のヒータチップ２の下降速度は、予備はんだ７の溶
融領域と未溶融領域との境界面の下降に追い付かず、リ
ードが未溶融領域部分に接触しないように制御され、全
ての予備はんだ７が溶融した後にリード６がプリント板
９の所定のはんだパッド８に接触するようになっている
。予備はんだ７を溶融している時のヒータチップ２の下
降速度は、塗布供給された予備はんだの種類によって多
少異なってくる。これは、使用する予備はんだの溶融領
域と未溶融領域との境界面の下降が、使用する予備はん
だの種類によって多少異なるからである。そこで、使用
する予備はんだの溶融領域と未溶融領域との境界面の下
降の状況を各々について調べなくてはならない。調査方
法は、例えば実際にはんだ接合する場合と同様の状況を
設定し、電気マイクロメータとオシロスコープを利用し
て計測する方法がある。まず図３に示したように、通電
され加熱されて下降してきたヒータチップ３１がリード
３４に接触すると同時に、ヒータチップ３１の一部に接
触するように電気マイクロメータ３２を配置する。電気
マイクロメータ３２はオシロスコープ３３に接続されて
おり、ヒータチップ３１がはんだ付け部のリード３４に
接触した時点から、リード３４がはんだパッド３６に接
触する時点までのヒータチップ３１の動きを受け、その
動きをオシロスコープ３３上に表示するようになってい
る。一方図示しないが、同様に加圧部材に対してもオシ
ロスコープに接続された電気マイクロメータを配置する
。計測を行うときの加圧部材の下降速度はかなり早い下
降速度を設定し、その後徐々に速度を遅くしていき、リ
ード３４に接触後のヒータチップ３１の下降速度が加圧
部材の下降速度と同じ速度になったときのオシロスコー
プ上に表示されたものは、予備はんだの溶融領域と未溶
融領域との境界面の下降状況と考えることができる。

【００１１】そこで、求めた予備はんだの溶融領域と未
溶融領域との境界面の下降状況を基に、本発明の加圧部
材とヒータチップの下降速度を、リードが予備はんだの
未溶融領域部分に接触しないように設定する。すると、
全ての予備はんだが溶融した後にリードがプリント板に
接触することとなる。上述したような方法でヒータチッ
プがリードに接触してから予備はんだが全て溶融した後
リードがプリント板に接触するまでの本発明のヒータチ
ップの下降速度を設定することで、予備はんだ溶融中の
リードは溶融領域中にあり、かつ未溶融領域部分には接
触しないように制御され、さらに全ての予備はんだが溶
融してからリードがはんだパッドに接触するため、リー
ドが位置ずれを起こすことなくはんだパッド上の所定の
位置へ正確に下降させることが可能となる。

【００１２】ヒータチップ２の下降は、停止位置である
下降終了位置（Ｈ２）まで下降した時点で停止する（Ｔ
２）。この時のリード６は、はんだパッド８に接触して
いる状態である。しかし加圧ユニット１２は、圧縮コイ
ルばね１１を圧縮させながらさらに加圧部材１３を下降
させる。この加圧部材１３の下降によって、リード６は
徐々に加圧力を増しながらはんだパッド８に押圧される
。加圧ユニット１２が加圧部材１３の下降を停止した時
点でヒータチップ２への通電を切って加熱を中止（Ｔ４
）する。そして冷却フィン１を利用してヒータチップ２
を自然冷却させることにより、予備はんだ７の冷却凝固
を始める。予備はんだ７がはんだ凝固温度以下になると
（Ｔ５）、ヒータチップ２は加圧力を解除させ、吸着支
持を解除した吸着ノズル４と共に下降開始位置（Ｈ１）
まで上昇し、はんだ接合を終了する。

【００１３】上述した実施例においては、パルスヒート
方式を採用したヒータチップを使用して、プリント板に
複数のリードを有する電子部品をはんだ接合するはんだ
付け方法の一例について説明したが、プリント板や印刷
配線板，セラミック基板などの各種ベース部材上に予備
はんだを施して、複数のリードを有する電子部品を加圧
加熱手段を用いてはんだ接合する方法であれば、本発明
のはんだ付け方法を適用することが可能である。また、
本実施例での予備はんだの溶融領域と未溶融領域との境
界面の下降状況の調査方法は、電気マイクロメータとオ
シロスコープを利用して計測しているが、この方法に限
ったものではなく、同様に予備はんだの溶融領域と未溶
融領域との境界面の下降状況を調査することが可能な方
法であれば、どのような方法でも利用することは可能で
ある。

【００１４】

【発明の効果】本発明のはんだ付け方法により、所定の
位置に正確にしかも十分な接合強度ではんだ付けするこ
とができるので、信頼性の高いはんだ接合を得ることが
可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明と従来技術におけるヒータチップの上下
方向の動きと、加圧力の変化を示した図。

【図２】ボンディングツールの要部断面図と、このボン
ディングツールを用いたはんだ接合のプロセスを示した
図。

【図３】予備はんだの溶融領域と未溶融領域との境界面
の下降状況を調査する方法の概略を示した図。

【図４】ボンディングツールを用いた従来のはんだ付け
方法の概要を示した図。

【符号の説明】

２　　ヒータチップ ５　　複数のリードを有する電子部品 ６　　リード ７　　予備はんだ ９　　プリント板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予備はんだの施されたベース部材に複数の
   リードを有する電子部品のリードを位置決め載置し、加
   圧加熱手段により前記リードを介して前記予備はんだを
   加熱溶融して前記複数のリードを有する電子部品を前記
   ベース部材に装着するはんだ付け方法において、前記加
   圧加熱手段が前記リードに接触し前記予備はんだが溶融
   を開始してから、前記予備はんだが全て溶融して前記リ
   ードが前記ベース部材に接触するまでの間、前記リード
   が前記予備はんだの未溶融領域に接触しないように前記
   加圧加熱手段の下降速度を制御することを特徴とするは
   んだ付け方法。