JPH0647531A - 集積回路の外部リード接合方法および装置 - Google Patents

集積回路の外部リード接合方法および装置

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JPH0647531A
JPH0647531A JP5046164A JP4616493A JPH0647531A JP H0647531 A JPH0647531 A JP H0647531A JP 5046164 A JP5046164 A JP 5046164A JP 4616493 A JP4616493 A JP 4616493A JP H0647531 A JPH0647531 A JP H0647531A
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hot bar
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Sy-Hwa Chen
チェン シ−ワー
Johnston W Peeples
ダブリュー．ピープルス ジョンストン
Terry Craps
クラップス テリー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホットバー等のろう付け面の傷や摩耗による
弊害を防止し、使用に伴うろう付け面の伝熱特性変化を
抑制し、熱伝達率が高くかつ電気伝達率が低いろう付け
面を有する集積回路の外部リード接合用ろう付け方法お
よび装置を提供する。 【構成】 ダイヤモンドまたはダイヤモンド類似（略ダ
イヤモンド結晶格子であってグラファイト不純物を含む
材料）の表面層を有し、この表面層が電子部品２０の外
部リード２２に接触してろう付けに必要な熱を伝達す
る。 【効果】 この表面層は耐摩耗性に優れ、かつ電気的絶
縁材として、ホットバーの加熱用電流により発生したス
プリアス電圧および電流から電子部品を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の外部リード
接合方法および装置に関し、特に集積回路あるいはこれ
に類似する装置に対し電気的および物理的（機械的）に
接続するための外部リードの接合方法および装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電気あるいは電子部品を電気回
路に対し電気的および物理的に接合する手段として半田
等のろう付け手段が用いられている。この半田接合にお
いては、錫−鉛合金等の溶融金属が接合すべき部品と回
路との間の接合部につけられる。この接合部の溶融金属
が冷却されて固化すると、部品は回路と融合して接合さ
れる。
【０００３】ろう材（例えば半田）を溶かして部品につ
ける方法は各種ある。１つの方法として、溶融半田を容
器内に収容し、接合すべきリードをこの容器内の溶融半
田に浸漬させて接合を行なうディップ半田方法が用いら
れている。この方法の１態様として、プリント回路基板
のスルーホール部分に適用されるウェーブ半田と呼ばれ
る方法がある。この方法は優れた方法であるが、リード
とリード間が大きく分離した比較的大きな部品の接合に
限定される。しかしながら、近年の高密度部品、例えば
リードピッチが０．０２インチ（０．０５ｃｍ）の部品
等においては、ディップ半田を用いると、部品のリード
が所望の導体部に接合されるだけでなく隣接するリード
や隣接する導体部に連なって接合されてしまう。
【０００４】別の方法として、半田ごてを用いて部品リ
ードや接合導体部の固体半田部分に熱を加え、これによ
り半田を溶かして所望の半田接合を行う方法がある。こ
のような半田ごての一例が米国特許第２，５０１，６１
６号（名称；半田ごて、Ｐ．
【０００５】ロビンソンに発行）に記載されている。こ
の特許文献記載の説明においては、従来の半田ごての問
題点として、使用に伴いその半田付け表面が劣化し特性
が変化して接合力が低下し不安定な半田接合となる点が
挙げられている。
【０００６】最新技術に係る半田ごてはホットバーと呼
ばれる。ホットバーは、ＩＣ形状に対応して各種形状を
有し、少なくとも１側面のすべてのリードを一度に半田
付けできる。ＩＣの全てのリードを１回の操作で半田付
けするホットバー装置も実現されている。このホットバ
ーは、集積回路のリード上方で正確に位置合せされた後
下降して全リードに対し接触状態となる。ホットバーの
温度やリードへの伝達熱量は、半田条件に応じて制御さ
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ホ
ットバーを用いた場合、所望の温度を得るための加熱手
段であるサーモード（thermode）を通過する電流が局部
的に大きな電界レベルに達して集積回路を損傷させる場
合がある。
【０００８】また、ホットバーの表面は、前記半田ごて
と同様に、使用に伴い劣化し特性が変化する。このホッ
トバーの半田付け面は使用しているうちに傷ついたり変
形したりあるいは摩耗する。半田付け面が変形したり摩
耗したりすると、均一で安定した機械的接触ができなく
なるため半田接合の信頼性が低下する。さらに、残留フ
ラックスや異物がホットバーの傷部分に付着して堆積
し、これが不均一な加熱の原因となるばかりでなく、半
田に接触して集積回路のリード間にブリッジを形成した
りあるいは冷却中に半田がリードとホットバーの両方に
付着して半田を引き剥がす原因となる。
【０００９】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、ホットバー等の半田付け面の傷や摩耗
による弊害を防止し、使用に伴う半田付け面の伝熱特性
変化を抑制し、熱伝達率が高くかつ電気伝達率が低い半
田付け面を有する集積回路の外部リード接合用半田付け
方法および装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る集積回路の外部リード接合装置は、立
方結晶構造のカーボン元素からなるろう付け面を有して
いる。
【００１１】また、本発明に係る集積回路の外部リード
接合方法は、電気部品の外部リードを導体に対し物理的
に接触させるステップと；該電気部品の外部リードに対
しダイヤモンドで覆われた表面を物理的に接触させるス
テップと；所定量のろう材を介在させた状態で前記ダイ
ヤモンドで覆われた表面を通して熱を伝達し、該ろう材
を溶解してこれを前記電気部品の外部リードおよび導体
上に流し込むステップと；前記ダイヤモンド表面を通し
た伝達熱量を減少させて前記ろう材を固化し、前記外部
リードと導体との間に接合部を形成するステップとから
なることを特徴としている。
【００１２】さらに、本発明に係る接合装置の製造方法
は、実質上立方結晶構造を有するカーボン元素の層で棒
材を覆うステップと；前記立方結晶構造のカーボン元素
層がろう付け装置のろう付け面を構成するように前記棒
材をろう付け装置本体に取付けるステップとからなるこ
とを特徴としている。
【００１３】
【作用】本発明に係る半田付け装置を構成する例えばホ
ットバーは、半田付け面が、例えばダイヤモンドやこれ
に類似した立方結晶形状のカーボン元素により構成さ
れ、ダイヤモンド類似物質を用いた場合には、この物質
は結晶格子内にグラファイトの不純物を含んでいる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の実施例に係る接合装置１０を
示す。この接合装置１０は、別の大きな装置、例えばユ
ニバーサルインスツルメンツ社製のホットバーボンダー
あるいは同様の装置に接続される。このような装置は、
この接合装置１０が装着されるキャリヤ（図示しない）
を有している。接合装置１０は一対の対向するサーモド
１２，１４を具備している。２つのサーモードを有する
構成は説明の都合上の例示であり、本発明は２つのサー
モードの構成に限定されない。４辺に外部リードを有す
る集積回路に対し適用する場合には、４つのサーモード
を備えた構成としてもよい。
【００１５】これらのサーモード１２，１４およびキャ
リヤの位置は、例えばロボットコントロールにより、ま
ず電子モジュール１８の上方の水平面内で接合すべき集
積回路２０の外部リード２２の上方に位置するように制
御される。外部リード２２はモジュール１８上に形成さ
れた導体パターン２４上に配置されている。サーモード
１２，１４が集積回路２０およびこの集積回路が接続さ
れるモジュール１８上の導体パターン２４上に位置合せ
されると、次にこれらのサーモード１２，１４は下降し
て集積回路２０の外部リード２２に接触する。
【００１６】錫／鉛合金の半田からなる接合材料（ろう
材）２６が、集積回路２０の外部リード２２あるいは導
体パターン２４またはその両方に予め塗布される。接合
作用は、下降して外部リード２２上に着座したサーモー
ド１２，１４を加熱し、接合材料２６を融解して外部リ
ード２２と導体パターン２４の間およびその周囲に流し
込むことにより行われる。接合材料２６が溶けて流れ出
すと、次にこの溶解した接合材料は固化するまで冷やさ
れる。これにより、物理的に強固で導電性を有する接合
構造が形成される。
【００１７】図２を参照して本発明に係る接合装置１０
についてさらに説明する。この接合装置１０は２つのサ
ーモード１２，１４を有し、これらのサーモードは実質
上相互に同一であるためサーモード１２についてのみ説
明する。当業者にとって、サーモード１２の説明から本
発明を理解することは容易である。
【００１８】サーモード１２は２つの搭載用ブラケット
３２，３３を有し、これらのブラケット３２，３３はシ
ョート防止のため相互に絶縁されている。支柱３０がブ
ラケット３２に接続されここから突出している。同様に
支柱３１がブラケット３３に接続されここから突出して
いる。各ブラケット３２，３３は、電気接続点３４，３
５を有する。これらの接続点は、加熱用の電流を通電す
るための導体ケーブル（図示しない）に接続させるため
のものである。支柱３０，３１およびブラケット３２，
３３は、例えば銅合金のように、導電性が良くかつ繰り
返し使用に耐えて変形しない強固な材料により構成す
る。
【００１９】支柱３０，３１の下端部は、同様に導電材
料からなるホットバー３８に接続される。このホットバ
ー３８は通電されると加熱され温度上昇する。ホットバ
ー３８は、集積回路の導体パターン２４と物理的に接触
するサーモード１２の一部を構成するため、このホット
バー３８が使用中にその形状を保持することが重要であ
る。このため、ホットバー３８はチタン等の耐久性の大
きい材料で構成することが望ましい。
【００２０】支柱３０，３１、接続点３４，３５および
ホットバー３８を通して電流を流すことによりホットバ
ーが発熱する。熱電対４０がホットバー３８の中間部に
取付けられる。熱電対４０はホットバー３８の温度に応
じた電気信号を出力する。この電気信号に基づいてホッ
トバー３８の温度を検出し、各半田付け工程において所
望の温度が得られるようにホットバー３８への通電量を
制御する。この温度と時間の関数は温度プロフィルとも
呼ばれる。
【００２１】図２および図３を参照して本発明の実施例
について説明する。図３は、ダイヤモンドまたはダイヤ
モンド類似のコーティング４２を施したホットバー３８
を示す。このダイヤモンドまたはダイヤモンド類似のコ
ーティングは、蒸着あるいはその他の単一の低圧デポジ
ッション（沈着）プロセス等により形成される。このコ
ーティングは、単結晶コーティングとして成長させても
よいしあるいは多結晶コーティングとして成長させても
よい。
【００２２】コーティング４２に開口部が形成されるよ
うにこのコーティングをホットバー３８上に沈着成長さ
せ、この開口部を介してホットバー３８を支柱３０，３
１に対しろう付けするように構成してもよい。あるい
は、先にホットバー３８をろう付けその他の接合プロセ
スにより支柱３０，３１に対し固定し、その後ホットバ
ーにコーティングを施してもよい。いずれの場合でも、
デポジッションプロセスの間、ホットバー３８の温度を
上げて熱膨張によりホットバー３８にプレストレスを付
与することができる。このプレストレスにより、ホット
バー３８に通電してこのホットバーを加熱したときに熱
膨張によるコーティングの破断を防止することができ
る。
【００２３】図２および図４を参照して本発明の第２の
実施例について説明する。図４は、図３のホットバー３
８と同程度の大きさで同様な材料からなるホットバー３
８Ａを示す。このホットバー３８Ａは、その１側面にダ
イヤモンドまたはダイヤモンド類似の材料からなる層４
４が設けられる。この層４４は、自然生成したダイヤモ
ンドの平板であってもよいし、あるいは高温高圧の製造
プロセスによるダイヤモンドまたはダイヤモンド類似の
結晶からなる平板であってもよい。この層４４は単結晶
であってもよいし多結晶であってもよい。
【００２４】この層４４は、ホットバー３８Ａに対し、
ろう付けあるいは同様の単一プロセスにより固着され
る。このホットバー３８Ａは、ろう付けあるいは同様の
単一の接合方法により、支柱３０，３１に対し、層４４
をホットバー３８Ａに固着する前あるいは固着した後
に、固定される。このろう付けや同様のプロセスはホッ
トバー３８Ａや層４４を加熱するため、この実施例にお
いては、ホットバー３８Ａや層４４の熱膨張によるプレ
ストレス付与作用が上記ろう付け等のプロセスにおいて
も行われることになる。
【００２５】以上説明したように、本発明ではダイヤモ
ンドでコーティングされた半田付け面を有するサーモー
ドにより新規な接合装置を構成している。本発明はあら
ゆる半田付け（ろう付け）工程に対し適用できるが、特
に基板等の表面に実装する部品の外部リードの接合工程
に適用すれば効果的である。本発明は前述の実施例に限
定されず、形状や個々の構成および適用対象を各種変更
可能である。例えば、２辺に外部リードを有する部品に
限らず１辺または３辺あるいは４辺にリードを有する部
品の半田付けを行うヘッドに対し本発明を適用してもよ
い。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る集積
回路の外部リード接合手段によれば、ダイヤモンドある
いはこれに類似した材料により接合作用面をコーティン
グしているため、表面の傷付きや摩耗が防止され、接合
作用の信頼性が高まり安定して確実なろう付けが達成さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により小型集積回路の外部リードを導
体パターンに接合するための２つのサーモードを有する
ホットバー装置の正面図である。
【図２】 本発明に係るホットバー装置および図１に示
した小型集積回路の側面を示す説明図である。
【図３】 本発明に係る、サーモードに取付けられる前
の、ダイヤモンドまたはこれに類似した材料からなるコ
ーティングを備えたホットバーの斜視図である。
【図４】 本発明に係る、サーモードに取付けられる前
の、ダイヤモンドまたはこれに類似した材料からなる層
を備えたホットバーの斜視図である。
【符号の説明】
１０；接合装置、１２；サーモード、１４；サーモー
ド、１８；モジュール、２０；集積回路、２２；外部リ
ード、２４；導体パターン、２６；接合材料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョンストン ダブリュー．ピープルス アメリカ合衆国 29212 サウス カロラ イナ、コロンビア、レガッタ ロード 614 (72)発明者 テリー クラップス アメリカ合衆国 29072 サウス カロラ イナ、レキシントン、ルート ６、ボック ス 107

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 立方結晶構造のカーボン元素からなるろ
    う付け面を有することを特徴とする接合装置。
  2. 【請求項２】 電気部品の外部リードを導体に対し物理
    的に接触させるステップと；該電気部品の外部リードに
    対しダイヤモンドで覆われた表面を物理的に接触させる
    ステップと；所定量のろう材を介在させた状態で前記ダ
    イヤモンドで覆われた表面を通して熱を伝達し、該ろう
    材を溶解してこれを前記電気部品の外部リードおよび導
    体上に流し込むステップと；前記ダイヤモンド表面を通
    した伝達熱量を減少させて前記ろう材を固化し、前記外
    部リードと導体との間に接合部を形成するステップとか
    らなることを特徴とする電気部品の外部リードと導体と
    の接合方法。
  3. 【請求項３】 実質上立方結晶構造を有するカーボン元
    素の層で棒材を覆うステップと；前記立方結晶構造のカ
    ーボン元素層がろう付け装置のろう付け面を構成するよ
    うに前記棒材をろう付け装置本体に取付けるステップと
    からなることを特徴とするろう付け装置の製造方法。
JP5046164A 1992-02-18 1993-02-12 集積回路の外部リード接合方法および装置 Pending JPH0647531A (ja)

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US07/838,637 US5359170A (en) 1992-02-18 1992-02-18 Apparatus for bonding external leads of an integrated circuit
US838637 1997-04-11

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