JPH05258986A

JPH05258986A - はんだチップ付加電子部品、及び部品リードはんだチップ付加装置、及び電子部品はんだ付加方法

Info

Publication number: JPH05258986A
Application number: JP4055565A
Authority: JP
Inventors: Takeo Mogi; 武男茂木; Masatoshi Magara; 雅利真柄; Kazuo Usami; 和男宇佐美; Satoshi Chiba; 聡千葉; Tatsuyuki Konagaya; 龍之小長谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1992-03-13
Publication date: 1993-10-08
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JP2840995B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プリント回路板の表面実装において、高密実
装化によるはんだ付部の極少化に対応する為、予め電子
部品のはんだ付部に必要なはんだチップを付加し、はん
だペースト印刷工程を廃止した高密度はんだ付プロセス
の確立。【構成】電子部品のＩＣリードフレーム、チップ部品
電極部等、部品本体２Ａの状態で部品リード４にはんだ
チップ２７を付加し、リフローにより、このはんだチッ
プ２７を溶融させ、プリント回路板上のランド部へ、電
子部品をはんだ付接続するものである。【効果】従来は、はんだペーストを印刷し、このはん
だペーストを高温（リフロー）で再溶融させていたた
め、部品毎に必要なはんだ量(高さ)が制御できなかった
が、本発明では部品個々にはんだ付部に必要な量のはん
だチップの大きさを設定でき、又印刷精度に左右されな
いため、はんだペーストの印刷位置ずれに伴うはんだ付
漏れや、はんだボール発生防止等の効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明ははんだチップ付加電子部
品、及び部品リードはんだチップ付加装置、及び電子部
品はんだ付加方法に係り、特に表面実装プリント回路板
への電子部品の搭載に於けるはんだ付けに好適なはんだ
チップ付加電子部品、及び部品リードはんだチップ付加
装置、及び電子部品はんだ付加方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の技術は、電子技術雑誌等
に採りあげられているように、表面実装プリント回路板
への電子部品の表面実装は図１８に示す形状が一般的に
用いられている。図１８及び図１９に示すように、プリ
ント回路板１とＩＣ部品等の部品本体２との関係は、プ
リント回路板１上のランド３に部品リード４をはんだ５
で接着し、このランド３を介してプリント回路板１に部
品本体２が設置される。ランド３の間隔が部品リードピ
ッチ６である。図１９はプリント回路板１のランド３と
部品リード４、及びはんだ５との関係を示す拡大図であ
る。

【０００３】基本的には図２０のように、部品リード４
とランド３との間に、はんだペースト７を置き、このは
んだペースト７を溶融させてはんだ５として接続するも
のである。この従来技術のプロセスの基本ははんだペー
スト７の印刷であり、その内容は図２１に示されるよう
に、プリント回路板１の上に配置した、メタルマスク８
の表面を移動するスキージ９により、印刷前はんだペー
スト７Ａはメタルマスク８の開口部１０を通り、はんだ
ペースト７の状態でランド３に印刷される。

【０００４】このはんだペースト７の印刷を含めた、表
面実装プリント回路板１への電子部品２の部品搭載ライ
ンを図２２に、また、プリント回路板１へのはんだ付の
拡大断面によるプロセスを図２３に示す。

【０００５】図２２の部品搭載ラインは一般的に用いら
れている基本設備配置を示したものである。プリント回
路板供給部にあたるローダ３８、とプリント板ラック３
９、次いではんだペースト７Ａを図２１の方法で印刷す
る印刷機４０、このはんだペースト７の上に電子部品２
を搭載する部品搭載機４１、はんだペースト７を溶融さ
せるはんだリフロー機４２、搭載終了プリント回路板１
の回収用アンローダ４３により構成される。部品搭載機
４１への電子部品の供給方法のひとつとして、はんだチ
ップなしパレット２８等のパレットにより供給される。

【０００６】図２３に従来技術のプロセスを断面図を用
いて示す。工程は表面実装プリント回路板１の断面状
態を、工程は印刷機40の機能を示したもので、工程
はプリント回路板１とその上にメタルマスク８が配置
された状態を示す。工程はんだペーストの印刷工程を
示す、印刷前はんだペースト７Ａはスキージ９によりメ
タルマスク８を通りランド３に転写され、工程では、
はんだペースト７の状態となる。工程は部品搭載機４
１の機能を示すもので、はんだペースト７の上に部品本
体２の部品リード４が搭載され、次いで工程にて、リ
フロー機４２により高温下ではんだペースト７がリフロ
ーされて、はんだ５となり、部品本体２とプリント回路
板１とが接続される。

【０００７】しかしながら、部品リード４の変形量２６
は調査によると、図２４に示されるような分布となって
おり、最高１７０μｍとなっている。また部品リード４
の浮き寸法１１は図２５に示されるように６０μｍの値
が見られる。

【０００８】さらに、プリント回路板１のランド３と、
はんだペースト７及び部品リード４との位置関係を図２
６に示す、通常のはんだペースト７との位置ずれ寸法１
２は最高０.１２mm、部品リード４との位置ずれ寸法１
３は０.１mm程度見られる。図２６中の（ａ）は正常な
場合、（ｂ）ははんだペースト７がずれている場合、
（ｃ）は部品リード４が横方向ずれ部品リード４６とな
っている場合、（ｄ）は部品リード４が浮き部品リード
４７となっている場合を示している。

【０００９】図２７は図２３のプロセスを矢印方向視図
したものでその拡大図である。図２７中の（ａ）はラン
ド３とはんだペースト７、及び部品リード４との位置関
係が正常の時のプロセスを示す、はんだペースト７はは
んだ球１２とペースト１５により構成されている。また
（ｂ）は（ａ）に対しはんだペースト７が印刷時にずれ
た状態を、（ｃ）は更に部品リード４がはんだペースト
７と反対にずれた状態でのプロセスを示している。

【００１０】さらに（Ｉ）の工程は部品搭載前を、（I
I）の工程は部品搭載を、（III）の工程はリフロー開始
時、（IV）の工程はリフロー完了時を示す。（II）の工
程ではんだペースト７は部品搭載時に圧力で変形され
る。ついで（III）の工程のリフロー開始時の熱によ
り、ペースト１５が軟化し一部がプリント回路板１へ流
失するが、はんだ球１４は留まり溶融し、（IV）の工程
で硬化しはんだ５となる。しかし、（ｂ）及び（ｃ）の
時はペースト１５が軟化しプリント回路板１へ流失する
とき、はんだ球１４も流れだし、リフロー時のはんだ球
１４同志の凝縮により、はんだボール１６となる。さら
にランド３とランド３とをはんだボール１６でつなぎは
んだ５によるブリッチとなることがある。（ｃ）の場合
では、更に部品リード４がずれるため、はんだペースト
７と部品リード４とが接触しないために部品リード４と
ランド３ははんだ付けされない。

【００１１】このように従来は、はんだペースト７の印
刷技術がプリント回路板１のはんだ付けの信頼性に大き
な比重を占めていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では図２
７に示したように、部品リード４の横方向変形量２６が
大きく変形したとき、または大きくリード浮き１１した
とき、部品リード４ははんだペースト７に接触しない。
このためリフロー時はんだペースト７は溶融しても、は
んだ５が部品リード４とランド３とを接続できずにラン
ド３の表面全体に拡がり、またははんだボール１６とな
ってしまう点について配慮がされておらず、はんだ付け
ができないという問題があった。

【００１３】本発明の目的は、従来技術におけるはんだ
ペースト７の量(高)、又は部品リード４の横方向変形量
２６、リードの浮き１１により、図２７に示すようなは
んだ付けの不具合に鑑みなされたもので、プリント回路
板の表面実装において、高密実装化による、はんだ付部
の極少化に対応するため、あらかじめ電子部品のはんだ
付部に必要なはんだチップを付加することにより、はん
だペースト印刷工程を廃止した、高密度はんだ付プロセ
スを確立することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、表面実装プ
リント回路板に実装される電子部品の本体又は本体部品
側に、あらかじめ所定量のはんだチップが付加されてい
ることを特徴とするはんだチップ付加電子部品によって
達成される。

【００１５】また、上記目的を達成するために本発明
は、表面実装プリント回路板に実装される電子部品のリ
ードをはんだ付けするはんだチップ付加電子部品におい
て、前記電子部品のリードピッチが０．５ｍｍ以下、ま
た縦横寸法がそれぞれ、１．２５ｍｍ、２．０ｍｍ以下
のチップ部品に対し、あらかじめ所定量のはんだチップ
が付加されていることを特徴とするものである。

【００１６】また、表面実装プリント回路板に実装され
る電子部品のリードをはんだ付けする部品リードはんだ
チップ付加装置において、前記電子部品のリードに付加
するはんだペーストを充填する溝の形成されたチップ付
パレットと、該チップ付パレット上に電子部品のリード
を搭載して加熱押圧する手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１７】また、表面実装プリント回路板に実装され
る電子部品をはんだ付けする電子部品はんだ付加方法に
おいて、前記電子部品の本体又は本体部品側にあらかじ
め所定量のはんだチップを付加し、該はんだチップと該
はんだチップにより接続する側の部品との間に、高粘性
フラックスを介在させてはんだ付けすることを特徴とす
るものである。

【００１８】

【作用】上記構成によれば、例えば電子部品の部品リー
ドに付加されたはんだチップは、リフロー時溶融し、重
力により相手側部品である例えばランド上に接触するの
で、はんだ接続部どうしが離れていても確実に接続する
ことができる。このとき、このはんだチップは個々の部
品リードの形状、重量、リード変形量に対応した形状を
用いることができるため、電子部品に個別に対応したチ
ップ付パレット等を用いてはんだ量を設定することがで
きる。また、高粘性フラックスを介在させることによ
り、部品リードを仮固定することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を、図面を
参照して説明する。尚、従来技術の説明における同一構
造部分は同一符号を付してその説明を省略する。

【００２０】図１は本発明の１実施例の電子部品を示
し、図１８に示されるＳＯＰ型部品の部品リード４のは
んだ付側に予めはんだチップ２７を付加してチップ付部
品本体２Ａとしたものである。図２はそのはんだ付部を
拡大した図で、プリント回路板上のランド３に接続する
ために、ＩＣ部品等の部品リード４のはんだ付け側にあ
らかじめはんだチップ２７を付加してある。

【００２１】図３による電子部品本体２のリード４への
はんだチップ付加装置３６の構成を示したものである。
また図５はチップ付パレットキャリヤ３７へのはんだペ
ースト７Ａの塗布方法を示したものである。

【００２２】次に本発明におけるはんだ付プロセスの一
実施例を説明する。図３は本発明の一実施例である部品
リードはんだチップ付加装置の機能を示す説明図、図４
は図３の部品搭載エリア部３１の部品とチップ付パレッ
トとの位置関係図、図５は図３のはんだペースト塗布エ
リア４５におけるチップ付パレットヘのはんだペースト
塗布工程を示す図、図６は図５のＡーＡ断面を示し、部
品リードはんだチップ付装置における部品リードのはん
だ付けの工程図である。

【００２３】図３による動作手順ははんだチップ２７の
ない、初期状態の電子部品本体２が収納されているはん
だチップなしパレット２８がセットされ、これに対し、
はんだペースト塗布エリア４５にて、図６の（ａ）の断
面状態のチップ付パレット３７の溝へ、図５に示すよう
にはんだペースト７Ａが塗り付けられ、図６の（ｂ）の
断面状態とした上で次いで部品搭載エリア３１へ送られ
る。このエリア３１にて、はんだチップなしパレット２
８より、電子部品本体２を部品移動ピッカ３４により取
出し、送られて、図６の（ｃ）の断面図状態の位置関係
に電子部品本体２が搭載される。またその電子部品本体
２とチップ付パレット３７との概要を図４に示す。

【００２４】電子部品本体２が載った状態でチップ付パ
レット３７は加熱溶融エリア３２に移動し、加熱フード
３３により約２１０℃に加熱され、また部品移動兼加熱
用ピッカ３５により、加熱時に電子部品本体２の本体を
押すことにより、チップ付パレット３７のはんだペース
ト７の中へ部品リード４がくい込み、変形した部品リー
ド４６、４７を矯正させ冷却し、図６の（ｄ）の状態と
する。

【００２５】通常はんだペースト７Ａは再溶融すること
により、はんだ金属となり、その体積ははんだペースト
７時の約５０％となること、及び部品リード４の変形矯
正からもチップ付パレット３７のはんだペースト塗込め
溝４９は、図６に示すようにＶ字形とした。

【００２６】冷却後の電子部品本体２Ａは、はんだチッ
プ付後パレット２９へ移載される。またチップ付パレッ
ト２８はチップ付パレット用キャリヤ３０により次の位
置へ送られ、はんだペースト塗布エリア４５への待機に
入る。

【００２７】以上により、電子部品本体２へはんだチッ
プが付加された電子部品本体２Ａは、本発明による面付
実装ラインへ供給される。図７は、図２２に示した従来
の部品搭載ラインに対し、本発明による相違を示す部品
搭載ラインである。本実施例の部品搭載ラインでは高粘
性フラックス塗布機４４の追加がある。この高粘性フラ
ックス塗布機４４は本発明のはんだチップ付電子部品本
体２Ａの仮固定用に設けたものである。具体的には、こ
の搭載時の仮固定のため、高精度フラックス塗布機４４
により、プリント回路板１の高密実装部品の部分へ、高
粘性フラックス１９を前もって塗布される。

【００２８】次いで、はんだチップ付加装置３６によ
り、電子部品本体２へはんだクリーム７Ａ（印刷前はん
だペースト７Ａ）を塗布し、溶融させ、部品リード４へ
はんだ付し、はんだチップ付電子部品としたうえで、は
んだチップ付後パレット２９とし、部品搭載機４１から
プリント回路板１へ搭載される。

【００２９】次に本発明によるはんだ付プロセスを図８
〜図１０により説明する。図８は面付け実装プリント回
路板の断面図を用いて示した本発明によるはんだ付プロ
セスである。図９はプリント板と部品リードとの関係
図、図１０は図８のＡ矢指図を用いた本発明の特徴を示
すプロセス拡大図である。

【００３０】図８中の工程は表面実装プリント回路板
１の断面状態を、工程はプリント回路板１とその上に
高粘性フラックス１９が塗布された状態を示す。工程
は部品本体２Ａの搭載前の位置関係を示す。工程では
この上に部品本体２Ａが搭載され、高粘性フラックス１
９により仮固定される。次いで工程にて、高温下では
んだチップはリフローされ、高粘性フラックス１９の活
性力により、流動性を増しランド３に拡がり、はんだ５
となり、部品本体２Ａとプリント回路板１とが接続され
る。

【００３１】この状態、特に図８の工程の状態でＡ矢
印方向から見た図を図９に示した。部品リード４の横方
向ズレ部品リード４６、及び浮き部品リード４７のラン
ド３との位置関係は図９に示されるように、このはんだ
量と部品リード変形４６、４７の関係により、ランド３
とのはんだ付が可能といえる。

【００３２】本発明のはんだ付プロセスの特徴を図１０
により説明する。本図は図８のプロセスの矢印方向視図
で、且つその拡大図である。図１０中の（ａ）はランド
３と部品リード４との位置関係が正常の時のプロセスを
示す。また（ｂ）は（ａ）に対し部品リード４がランド
３とずれた状態を、（ｃ）は部品リード４が規定寸法よ
り浮いている状態の例を示す。さらに図１０中の（Ｉ）
の工程は部品搭載前を、（II）の工程は部品搭載後を、
（III）の工程はリフロー開始時、（IV）の工程はリフ
ロー完了時を示す。（ｂ）の場合は部品リード４の横方
向変形量２６が発生しても、はんだ強度、電気的空間よ
り求めたはんだチップ２７の量以内であればはんだ付が
可能であることを示している。またはんだボール１６も
はんだペースト７がないため発生が少ない。（ｃ）は部
品リード４が部品リード浮き１１を発生しても、（ｂ）
と同様にはんだチップ２７の量を求めればはんだ付が可
能であることを示している。

【００３３】図１１、図１２は、それぞれはんだ付け部
に於けるＡ方向断面図、Ｂ方向断面図である。なお、Ａ
方向、Ｂ方向は従来例で説明した図１９による。図１１
及び図１２において、必要なはんだ量Ｖは下記の数式
（１）にて求められる。Ｖ＝（ｌ₁×ｌ₂×ｇ）＋（Ｌ₁−ｌ₁）×ｈ×ｌ₂＋（Ｌ₂−ｌ₁）×ｈ×ｌ₁‥‥（１）即ち、横方向ランドはんだ付寸法Ｌ₁、縦方向ランドは
んだ付寸法Ｌ₂、横方向部品リードはんだ付寸法ｌ₁、縦
方向部品リードはんだ付寸法ｌ₂、ランド３と部品リー
ド４とのあき寸法、はんだフィレット高さｈ、との関係
で更に寸法誤差（横方向変形量２６、部品リード浮き１
１）を含めた量で求められる。

【００３４】また、本発明の応用例を以下に示す。図１
３にＩＣリードフレーム２０のリードはんだ付部に本発
明のはんだチップ１７の付加した例で、図１４はその断
面を示す。図１５は一般的に使用されているチップ形部
品の外観図であるが、図１６はそのチップ部品２３の電
極部２４のはんだ付部へ、本発明を応用したはんだチッ
プ３４の付加した例、図１７はチップ部品２３の電極部
２４の全周囲にはんだチップ２５を付加した例である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術がはんだ供給
をはんだペーストにより依存していたのに対し、はんだ
チップにより部品毎に必要なはんだ量を安定して供給で
きるので、位置合せ精度、量或いは高さ精度の管理が困
難なはんだペーストの印刷工程が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示すＳＯＰ型表面実
装部品の外観図。

【図２】図２は本発明の一実施例を示すＳＯＰ型表面実
装部品のリード部とプリント回路板のランド部の拡大
図。

【図３】図３は本発明による部品リードはんだチップ付
装置の機能図。

【図４】図４は部品搭載エリア部の部品とチップ付パレ
ットとの位置関係図。

【図５】図５はチップ付パレットヘのはんだペースト塗
布工程図。

【図６】図６は断面を用いた部品リードはんだチップ付
機の工程図。

【図７】図７は本発明によるの面付実装プリント回路板
部品搭載ライン図。

【図８】図８は面付け実装プリント回路板の断面図を用
い示した本発明によるはんだ付プロセス図。

【図９】図９は本発明によるプリント板と部品リードと
の関係図。

【図１０】図１０は図８のＡ矢指図を用いて本発明の特
徴を示すプロセス拡大図。

【図１１】図１１は図１９のＡ方向断面とはんだの寸法
を示す図。

【図１２】図１２は図１９のＢ方向断面とはんだの寸法
を示す図。

【図１３】図１３は本発明を用いたときのＩＣリードフ
レームの外観図。

【図１４】図１４は図１３のＡーＡ方向断面図。

【図１５】図１５は従来のチップ型部品の外観図。

【図１６】図１６は図１５のものに本発明を適用したチ
ップ型部品の外観図。

【図１７】図１７は本発明を応用したチップ型部品の外
観説明図。

【図１８】図１８は一般の面付実装プリント回路板の部
品が実装された一部分図。

【図１９】図１９は一般のＳＯＰ型ＩＣリードとプリン
ト回路板のはんだ付部の拡大図。

【図２０】図２０は一般のはんだペースト印刷工法のと
きの部品リードとはんだペースト及びランドとの上下関
係を示す拡大図。

【図２１】図２１ははんだペーストを印刷する状態のモ
デル図。

【図２２】図２２は一般の面付実装プリント回路板部品
搭載ライン図。

【図２３】図２３は一般の面付実装プリント回路板の断
面図による、従来のはんだペースト印刷工法を用いたは
んだ付プロセス図。

【図２４】図２４は一般のＳＯＰ型表面実装部品の横方
向リード変形量とその分布図。

【図２５】図２５は一般のＳＯＰ形表面実装部品のリー
ド浮き寸法分布図。

【図２６】図２６はプリント回路板とはんだペースト印
刷位置誤差と部品の位置決め誤差との関係を示す断面
図。

【図２７】図２７は従来のはんだペースト印刷工法を用
いたはんだ付プロセス時の拡大図。

【符号の説明】

１プリント回路板２部品本体２Ａチップ付部品本体３ランド４部品リード５はんだ６部品リードピッチ７はんだペースト７Ａ印刷前はんだペースト８メタルマスク９スキージ１０メタルマスク開口部１１部品リード浮き寸法１２プリント回路板とはんだペーストとの位置ずれ寸
法１３プリント回路板と部品リードとの位置ずれ寸法１４はんだ球１５ペースト１６はんだボール１７ＩＣフレームはんだチップ１９高粘性フラックス２０成形前ＩＣリードフレーム２１ＩＣチップ２２ワイヤ２３チップ部品本体２４チップ部品電極２５チップ部品電極に付加したはんだチップ２６横方向部品リード変形量２７はんだチップ２８はんだチップなしパレット２９はんだチップ付後パレット３０チップ付パレット用キャリア３１部品搭載エリア３２加熱再溶融エリア３３加熱フード３４部品移動ピッカ３５部品移動兼加熱用ピッカ３６部品リードはんだチップ付加装置３７チップ付パレット３８ローダ３９プリント板ラック４０印刷機４１部品搭載機４２はんだリフロー機４３アンローダ４４高粘性フラックス塗布機４５はんだペースト塗布エリア４６横方向ズレ部品リード４７浮き部品リード４８横方向浮き有部品リード４９はんだペースト塗込め溝Ｌ₁、Ｌ₂、ｌ₁、ｌ₂ 幅方向部品リードはんだ付寸法ｇランドと部品リードとのあき寸法ｈはんだフィレット高さ寸法

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千葉聡茨城県日立市大みか町５丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者小長谷龍之茨城県日立市大みか町５丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面実装プリント回路板に実装される電
子部品の本体又は本体部品側に、あらかじめ所定量のは
んだチップが付加されていることを特徴とするはんだチ
ップ付加電子部品。
【請求項２】表面実装プリント回路板に実装される電
子部品のリードをはんだ付けするはんだチップ付加電子
部品において、前記電子部品のリードピッチが０．５ｍ
ｍ以下、また縦横寸法がそれぞれ、１．２５ｍｍ、２．
０ｍｍ以下のチップ部品に対し、あらかじめ所定量のは
んだチップが付加されていることを特徴とするはんだチ
ップ付加電子部品。
【請求項３】前記電子部品は、はんだメッキ又ははん
だ浸漬部の上に、更にはんだチップを付加したものであ
る請求項１又は２記載のはんだチップ付加電子部品。
【請求項４】前記電子部品は、集積回路リードフレー
ム又はチップ部品電極である請求項１又は２記載のはん
だチップ付加電子部品。
【請求項５】表面実装プリント回路板に実装される電
子部品のリードをはんだ付けする部品リードはんだチッ
プ付加装置において、前記電子部品のリードに付加する
はんだペーストを充填する溝の形成されたチップ付パレ
ットと、該チップ付パレット上に電子部品のリードを搭
載して加熱押圧する手段とを備えたことを特徴とする部
品リードはんだチップ付加装置。
【請求項６】表面実装プリント回路板に実装される電
子部品をはんだ付けする電子部品はんだ付加方法におい
て、前記電子部品の本体又は本体部品側にあらかじめ所
定量のはんだチップを付加し、該はんだチップと該はん
だチップにより接続する側の部品との間に、高粘性フラ
ックスを介在させてはんだ付けすることを特徴とする電
子部品はんだ付加方法。