JPH06134570A - はんだ付け時の可動式部品組付補助具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 はんだ付け時にはんだ付け面とはんだ表面と
を還元雰囲気にさらされ易くして良好なはんだ接合状態
にする。 【構成】 はんだ付け時の部品組付補助具１は、各部品
３，４，５間にはんだ１２，１９を介在させてこの各部
品を互いに接合する場合に利用するものであって、この
各部品を保持する可動式の各治具６，７，８と加圧治具
９とを備えている。各治具６，７，８，９は相対移動可
能である。各治具６，７，８，９間には昇華剤１７が介
在されている。昇華剤１７の昇華前の状態では、両治具
６，７上の部品３，４間においてはんだ付け面４ａとは
んだ１２の表面とが互いに離間する。従って、互いに離
間しているはんだ付け面４ａとはんだ１２の表面とが還
元雰囲気にさらされ易くなり、不純物や酸化物が十分に
除去される。昇華剤１７の昇華後の状態では、各治具
６，７，８，９が相対移動し、各治具６，７，８上の部
品３，４，５間がはんだ１２，１９により接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は各部品間にはんだを介
在させて各部品を互いに接合する場合に各部品を保持す
る可動式の各治具を備えた部品組付補助具に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】電子部品として、例えば、半導体シリコ
ンウェハ等の各部品をヒートシンクを介して絶縁基板上
に載せたものがある。それらをはんだ付けにより接合す
る場合には、その準備段階として、絶縁基板と各ヒート
シンクと半導体シリコンウェハ等の各部品とをそれぞれ
部品組付補助具の各治具に位置決めする。その場合、絶
縁基板上と各ヒートシンク上にそれぞれ板状はんだ（還
元剤であるフラックスを含まないもの）を載せる。この
ように部品組付補助具に位置決めされた絶縁基板と各ヒ
ートシンクと半導体シリコンウェハ等の各部品と各板状
はんだは、互いに重合されてはんだ溶融前の製品形状に
まで予め組付けされ、しかも適正なはんだ膜厚を確保す
るために加圧される。

【０００３】このようにして部品組付補助具により製品
形状にまで組付けられた電子部品は、その組付状態のま
までリフロー炉へ供給され、その組付状態を維持したま
ま炉内を通過してはんだ付けされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、そのリフロ
ーはんだ付けの際、絶縁基板と各ヒートシンクと半導体
シリコンウェハ等の各部品と各板状はんだとは、互いに
接触した状態で重合され、しかも加圧されているため、
はんだ付け面とはんだ表面に余分な圧力がかかり、それ
らの面が還元雰囲気にさらされにくくなる。この場合、
各部品間に介在させたはんだにはフラックスが含まれて
おり、その結果、はんだ付け面とはんだ表面に付着して
いる不純物や酸化物が十分に除去されず、ぬれ現象不足
を生じて接合不良となり易い。

【０００５】本発明ははんだ付け時にはんだ付け面とは
んだ表面が還元雰囲気にさらされ易くなって良好なはん
だ接合状態にし得る部品組付補助具を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るはんだ付け
時の部品組付補助具は、各部品間にはんだを介在させて
各部品を互いに接合する場合に利用するものであって、
各部品を保持する可動式の各治具を備えている。

【０００７】互いに隣接する両治具は相対移動可能にな
っている。この両治具間には変位体が介在されている。
この変位体が変位する前の状態では、互いに隣接する両
治具上の部品間においてはんだ付け面とはんだ表面とが
互いに離間するようになっている。また、この変位体が
変位した後の状態では、この両治具が相対移動し、両治
具上の部品間においてはんだ付け面とはんだ表面とが互
いに接合されるようになっている。

【０００８】

【作用】前記変位体の変位前状態にある部品組付補助具
を例えば還元リフロー炉に供給すると、互いに離間して
いるはんだ付け面とはんだ表面とが還元雰囲気にさらさ
れ易くなり、不純物や酸化物が十分に除去される。その
後、変位体が変位すると、各治具が相対移動し、各部品
間がはんだにより接合される。

【０００９】

【第１実施例】まず、本発明の第１実施例にかかる可動
式部品組付補助具を図１〜図３を参照して説明する。

【００１０】図１に示す部品組付補助具１は図３に示す
還元リフロー炉２への供給前の状態を示し、絶縁基板３
の他に一つのヒートシンク４と一つの半導体シリコンウ
ェハ等のチップ５とが表示されているが、通常このヒー
トシンク４やチップ５は絶縁基板３上に複数個取付けら
れるものであり、本実施例では説明上簡略的に表示され
ている。この部品組付補助具１は固定治具６と、その上
に載せられた上下両位置決め治具８，７及び加圧治具９
とを備えている。

【００１１】前記固定治具は台枠１０と押え枠１１とか
らなる。前記絶縁基板３はこの台枠１０上に位置決めさ
れ、台枠１０上に固定された押え枠１１により上方から
押さえられて保持されている。板状はんだ１２はこの押
さえ枠１１内に嵌め込まれて絶縁基板３上に載せられて
いる。

【００１２】この固定治具６上の前記位下側置決め治具
７は固定治具６上に載せられた案内枠１３と、この案内
枠１３の四辺内側に嵌め込まれた各可動載置板１４とか
らなる。この各可動載置板１４は固定治具６の押え枠１
１上に載せられ、それらの斜面１５，１６で互いに摺接
している。この各可動載置板１４と案内枠１３との間に
はドライアイス等の昇華剤１７（変位体）が介在されて
いる。各可動載置板１４の内縁にある載置部１８は押え
枠１１の内縁よりも内方へ突出し、絶縁基板３上の板状
はんだ１２の上方で案内枠１３の内側に嵌め込まれたヒ
ートシンク４がこの各載置部１８上に載せられている。
従って、板状はんだ１２とヒートシンク４との間に隙間
Ｓが生じる。

【００１３】前記上側位置決め治具８は下側位置決め治
具７の案内枠１３上で上下方向へ移動可能に支持され、
ヒートシンク４上に載せられている。上側位置決め治具
８の内側でヒートシンク４上に板状はんだ１９が載せら
れ、さらにこの板状はんだ１９上に前記チップ５が載せ
られている。

【００１４】この上側位置決め治具８の外周上に溝２０
が形成され、その上方から前記加圧治具９の外周縁が溝
２０に挿入されてそれらの間に昇華剤１７が介在されて
いる。従って、加圧治具９はチップ５上から離れ、チッ
プ５は加圧治具９の荷重を受けない。

【００１５】この部品組付補助具１はリフロー炉２に供
給され、そのベルトコンベア２１によってヒータ部２２
を通る。このヒータ部２２の前半部では昇華剤１７が完
全に昇華しないため、部品組付補助具は図１の状態にあ
り、絶縁基板３上の板状はんだ１２とヒートシンク４と
の間に隙間Ｓが生じているとともに、チップ５上に加圧
治具９の荷重がかからない。従って、この隙間Ｓでヒー
トシンク４のはんだ付け面４ａと板状はんだ１２の表面
とが還元雰囲気にさらされ易くなり、不純物や酸化物が
十分に除去されて良好なはんだぬれ現象を生じる。な
お、ヒートシンク４とチップ５とそれらの間の板状はん
だ１９とは互いに重ね合わされているだけで加圧治具９
の荷重がかかっていないため、それらの間に若干の隙間
が生じて還元雰囲気にさらされ易くなる。ただし、前述
したように十分な隙間Ｓを持たせた場合と比較して効果
は薄くなる。

【００１６】部品組付補助具１がヒータ部２２の前半部
から後半部に至るに従い、前述したように還元雰囲気に
よる精製が行われ、ヒータ部２２の後半部でその精製が
十分に行われた頃、ヒータ部２２の熱により昇華剤１７
が完全に昇華する。その昇華が完了すると、図２に示す
ように、下側位置決め治具７の各可動載置板１４が固定
治具６の押え枠１１上をそれらの斜面１５，１６に沿っ
て外側へ滑り、各可動載置板１４の載置部１８が絶縁基
板３上の板状はんだ１２上から案内枠１３内に没入す
る。そのため、この各載置部１８上に支えられていたヒ
ートシンク４が下動してこの板状はんだ１２上に載せら
れる。ヒートシンク４の下動に伴い、上側位置決め治具
８並びにヒートシンク４上の板状はんだ１９及ぶチップ
５も下動する。これらの下動とともに、上側位置決め治
具８上の昇華剤１７も完全に昇華すため、加圧治具９も
下動してチップ５上に当接する。従って、絶縁基板３と
ヒートシンク４とチップ５とそれらの間の板状はんだ１
２，１９とに荷重がかかり、それらが互いに重ね合わさ
れた製品形状で、高いぬれ性を持って接合される。な
お、昇華剤１７の昇華の際に発生したガスは案内枠１３
のガス抜き穴１３ａや上側位置決め治具８の溝２０の上
方空間から逃げる。

【００１７】板状はんだ１２，１９が溶融してその表面
の酸化物が還元されたときに生ずるガスは、冷えたとき
ボイドとして残り、製品の有する信頼性を大きく左右す
る問題がある。しかし、板状はんだ１２，１９が融点に
達したとき昇華剤１７は完全に昇華されていないため、
その時点で絶縁基板３上の板状はんだ１２とヒートシン
ク４との間の隙間Ｓが残り、その隙間Ｓから前記ガスが
逃げ易くなって前記ボイドの発生を防止する。

【００１８】

【第２実施例】次に、本発明の第２実施例を前記第１実
施例との相違点を中心に図４〜図６を参照して説明す
る。

【００１９】図４に示すこの第２実施例の部品組付補助
具１は、図１に示す前記第１実施例の部品組付補助具１
と比較して、ヒートシンク４上の板状はんだ１９の表面
とチップ５のはんだ付け面５ａとの間にも隙間Ｓができ
るようになっている点で異なる。そのため、下記のよう
に構成している。

【００２０】下側位置決め治具７は案内枠２４とその内
側に嵌め込まれた各可動載置板２５とからなる。固定治
具６の台枠１０上の外周部に溝２６が形成され、この溝
２６に案内枠２４の外周縁が挿入されてこの外周縁と溝
２６との間に昇華剤１７が介在されている。この溝２６
にはガス抜き穴１０ａが連通している。

【００２１】図５（ａ）に示すように、案内枠２４の内
側に形成された各溝２７において各可動載置板２５は案
内枠２４に対しそれらの斜面２８，２９で摺接し、この
可動載置板２５と案内枠２４との間で昇華剤１７が介在
されている。この各可動載置板２５の載置部３０が案内
枠２４の内方へ突出し、案内枠２４の内側で各載置部３
０上にヒートシンク４が載せられている。従って、ヒー
トシンク４のはんだ付け面４ａと絶縁基板３上の板状は
んだ１２の表面との間に隙間Ｓができるようになってい
る。この溝２７にはガス抜き穴２４ａが連通している。

【００２２】上側位置決め治具８は案内枠３１とその内
側に嵌め込まれた各可動載置板３２とからなる。下側位
置決め治具７の案内枠２４上の外周部に溝３３が形成さ
れ、この溝３３に案内枠３１の外周縁が挿入されてこの
外周縁と溝３３との間に昇華剤１７が介在されている。

【００２３】図５（ｂ）に示すように、案内枠３１の内
側に形成された溝３４において各可動載置板３２は案内
枠３１に対しそれらの斜面３５，３６で摺接し、この各
可動載置板３２と案内枠３１との間に昇華剤１７が介在
されている。この各可動載置板３２の載置部３７は案内
枠３１の内方へ突出し、案内枠３１の内側で各載置部３
７上にチップ５が載せられている。従って、ヒートシン
ク４上の板状はんだ１９の表面とチップ５のはんだ付け
面５ａとの間にも隙間Ｓができるようになっている。こ
の溝３４にはガス抜き穴３１ａが連通している。

【００２４】案内枠３１上の外周部に溝３８が形成さ
れ、この溝３８に加圧治具９の外周縁が挿入されてこの
外周縁と溝３８との間に昇華剤１７が介在されている。
従って、この加圧治具９はチップ５上から離れている。
この溝３８にはガス抜き穴３１ａが連通している。

【００２５】この部品組付補助具１においても、前述し
たようにリフロー炉２内で昇華剤１７が完全に昇華する
と、図６に示すように、下側位置決め治具７の案内枠２
４及び各可動載置板２５、ヒートシンク４、上側位置決
め治具８の案内枠３１及び各可動載置板３２、チップ５
並びに加圧治具９が順次下動し、絶縁基板３とヒートシ
ンク４とチップ５とそれらの間の板状はんだ１２，１９
とが互いに接合される。

【００２６】特にこの第２実施例では、絶縁基板３上の
板状はんだ１２の表面とヒートシンク４のはんだ付け面
４ａとの間ばかりではなく、ヒートシンク４上の板状は
んだ１９の表面とチップ５のはんだ付け面５ａとの間に
も隙間Ｓが生じるので、より一層還元雰囲気にさらされ
易くなって、ぬれ性を高めるとともにボイドの発生も防
止することができる。

【００２７】

【第３実施例】本発明の第３実施例を前記第１実施例と
の相違点を中心に図７及び図８を参照して説明する。

【００２８】前記第１実施例にかかる部品組付補助具１
においては昇華剤１７を利用しているが、この第３実施
例にかかる部品組付補助具１においてはその昇華剤１７
に代えてコイル状の形状記憶合金３９（変位体）を利用
している。この形状記憶合金３９は板状はんだ１２，１
９の融点＋α℃で図７の伸長状態から図８の収縮状態に
変位するようになっている。

【００２９】固定治具６の台枠１０の内側に各可動載置
板４０が移動可能に支持され、この各可動載置板４０と
台枠１０との間にコイル状形状記憶合金３９が連結され
ている。この形状記憶合金３９が伸長状態にある時、各
可動載置板４０が台枠１０の内方へ突出し、各可動載置
板４０の斜面４１上にヒートシンク４が載せられてい
る。従って、絶縁基板３上の板状はんだ１２の表面とヒ
ートシンク４のはんだ付け面４ａとの間に隙間Ｓが生じ
る。この台枠１０上には位置決め治具８が上下方向へ移
動可能に支持され、この位置決め治具８の内側でヒート
シンク４上に板状はんだ１９が載せられているととも
に、さらにこの板状はんだ１９上にチップ５が載せられ
ている。位置決め治具８の外周部には溝４２が形成さ
れ、この溝４２と加圧治具９の外周縁との間にコイル状
形状記憶合金３９が連結されている。この形状記憶合金
３９が伸長状態にあるときチップ５上からこの加圧治具
９は離れている。

【００３０】リフロー炉２内でこの部品組付補助具１に
おける温度が板状はんだ１２，１９の融点＋α℃まで高
められると、図８に示すように、形状記憶合金３９が収
縮状態となり、各可動載置板４０が外方へ移動し、その
斜面４１からヒートシンク４が離れて下動する。その下
動に伴い、位置決め治具７並びにヒートシンク４上の板
状はんだ１９及びチップ５も下動し、それらが互いに重
合されて製品形状となる。加圧治具９も形状記憶合金３
９の収縮とともに下動するため、チップ５が加圧治具９
の荷重を受ける。

【００３１】この第３実施例においても、前記第１実施
例と同様にぬれ性を高めるとともにボイドの発生を防止
することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明にかかるはんだ付け時の可動式部
品組付補助具によれば、部品のはんだ付け面とはんだ表
面との間に隙間ができるので、還元雰囲気にさらされ易
くなり、ぬれ性が高められて、良好なはんだ接合状態に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかるはんだ付け時の可動式部品
組付補助具において部品接合前の状態を示す概略断面図
である。

【図２】同じく部品接合後の状態を示す概略断面図であ
る。

【図３】この部品組付補助具をリフロー炉に供給して各
部品を接合する過程を示す作用説明図である。

【図４】第２実施例にかかるはんだ付け時の可動式部品
組付補助において部品接合前の状態を示す概略断面図で
ある。

【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ図５の部分拡大断
面図である。

【図６】第２実施例にかかるはんだ付け時の可動式部品
組付補助具において部品接合後の状態を示す概略断面図
である。

【図７】第３実施例にかかるはんだ付け時の可動式部品
組付補助具において部品接合前の状態を示す概略断面図
である。

【図８】同じく部品接合後の状態を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 部品組付補助具、２ 還元リフロー炉、３ 部品と
しての絶縁基板、４部品としてのヒートシンク、４ａ
はんだ付け面、５ 部品としてのチップ、５ａ はんだ
付け面、６ 固定治具、７、下側位置決め治具 ８、上
側位置決め治具、９ 加圧治具、１２ 板状はんだ、１
７ 変位体としての昇華剤、１９ 板状はんだ、３９
変位体としての形状記憶合金、Ｓ 隙間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各部品間にはんだを介在させて各部品を
   互いに接合する場合に、各部品を保持する可動式の各治
   具を備えた部品組付補助具おいて、 各治具間には変位体を介在させ、 互いに隣接する両治具上の部品間において、この変位体
   の変位前の状態ではんだ付け面とはんだ表面とを互いに
   離間させる状態と、この変位体の変位後の状態ではんだ
   付け面とはんだ表面とを互いに接合させる状態とを取り
   得るように、前記両治具を相対移動可能にしたことを特
   徴とするはんだ付け時の可動式部品組付補助具。