JPH0729662Y2 - 面実装型電子部品を使用した基板装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、リフローハンダ付け装置等に適用して好適
な面実装型電子部品を使用した基板装置に関する。

［従来の技術］ ハイブリット型IC等では、その実装密度を高めるため、
IC基板に実装される電子部品はチップ型コンデンサ等の
ように、軽薄短小化された面実装部品が使用される傾向
にある。

また、面実装部品の大きさは種々あり、同一の電子部品
であってもその大きさは、種々雑多である。

このような面実装部品を実装するには、通常リフローハ
ンダ付け装置が使用されることが多い。

これは、第３図に示すように所定のプリント基板５上に
形成された導電層6,7間にハンダペースト8,9等によっ
て、面実装部品１が仮止めされ、仮止めされた状態で、
プリント基板５がリフロー炉（図示せず）内に搬送され
る。

リフロー炉内の高温雰囲気中をプリント基板５が通過す
ることによって、ハンダペースト8,9が溶融し、その後
の搬送によってプリント基板５が冷却される。これで、
溶融されたハンダが固化して面実装部品１がプリント基
板５上に固着されることになる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、上述したようにリフローハンダ付け装置を使
用して、面実装部品１をプリント基板５上に実装する場
合、リフローハンダ付け装置内の高温雰囲気中を通過す
るすべての面実装部品１が常に一様な温度分布を示すと
は限らない。

それは、実装される電子部品の形状、大きさ等は様々で
あって、大きな面実装部品に隣接した小さな面実装部品
等にあっては、この大きな面実装部品による影響を受
け、近接する左右の電極部3,4間であっても、温度差が
生ずることもあるからである。

このように温度の高低差があると、ハンダペースト8,9
の溶融状態も当然相違し、このことは、温度の高い側の
ハンダペーストが完全に溶融しても、他方のハンダペー
ストは完全には溶融しないという現象が一時的に生ず
る。

このように、一方例えば、左側ハンダペースト８が完全
溶融し、右側ハンダペースト９が不完全溶融状態である
と、完全溶融したハンダペースト８側の方が、他方より
ハンダペースト８自体の表面張力が大きくなる。

この表面張力差は、第３図矢印で示すように両電極部3,
4での高さ方向におけるモーメント（回転モーメントの
垂直分力）の差異となって現れ、完全溶融側の電極部３
に加わるモーメントの方が、不完全溶融電極部４側に加
わるモーメントよりも、遥かに大きくなる。

これに起因して、面実装部品１が第４図に示すように立
ち上がってしまういわゆるマンハッタン現象が起きる。

マンハッタン現象は、部品が小さくなればなるほど相対
的に部品の自重に対するハンダの表面張力が大きくなる
ので、より発生しやすい状態となる。

今日の電子部品においては、実装密度の向上を目差して
いるために、部品自体を小さくする傾向にあり、従っ
て、マンハッタン現象が生じ易い条件下にある。

また、近年発達してきた気相ハンダ付（VPS法）におい
ては、特にマンハッタン現象が起き易く、大きな問題と
なっている。

マンハッタン現象による接合不良は、リフローハンダ付
けの歩留り及び信頼性を著しく低下させる要因である。

マンハッタン現象を防止し、ハンダ付不良をなくすに
は、第５図に示すように接着剤14を使用して面実装部品
１の起き上がりを防止することが考えられる。

しかし、この接着剤14を使用すると、第６図に示すよう
に面実装部品１の載置がずれたようなときには、ずれた
状態でハンダ付されてしまう。

これによって、他の電子部品との接触事故等を惹起する
虞れがあり、あまり得策な解決手段とは言い難い。

接着剤を使用しなければ、仮に部品がずれて載置されて
いても面実装部品１には、第７図Ａに示すように溶融ハ
ンダによる水平方向のモーメント（矢印）が作用するた
め、この面実装部品１に対して、方向修正力（セルフア
ライメント）が働く。これによって、同図Ｂに示すよう
に正規の位置に固定されることになる。

接着剤14を使用すると、この溶融ハンダによるセルフア
ライメント作用が活用できない。

そこで、この考案においては、このような面実装部品の
立ち上がり現象が生じないような面実装型電子部品を使
用した基板装置を提案するものである。

［問題点を解決するための技術的手段］ 上述の問題点を解決するため、この考案においては、ハ
ンダペーストに該ハンダペーストより融点が高い金属粉
末を所定量混入してなり、少なくとも前記ハンダペース
トの溶融時に表面張力を分散させることによって接合不
良を抑制する金属粉末混入ハンダペーストによって、 面実装型電子部品がプリント基板上に実装されるように
なされたことを特徴とするものである。

［作用］ ハンダペースト中にハンダ付可能な、金属粉末10を混入
することにより、混入した金属粉末10によって、ハンダ
ペースト溶融時のハンダ自体の表面張力が分散される。

表面張力が分散すれば、面実装部品１の電極部3,4に加
わる表面張力を相対的に低下させることができる。

これによって、面実装部品１の片側電極部の溶融不良の
際においても、部品を立ち上げるには至らず、マンハッ
タン現象を防止することができる。

［実施例］ 続いて、この考案に係る面実装型電子部品を使用した基
板装置の一例を第１図以下を参照して詳細に説明する。

この考案においては、第１図に示すように金属粉末10を
所定量混入したハンダペースト8,9が面実装部品１に対
する固着剤として使用される。

ハンダペースト中に混入する金属粉末10は、使用するハ
ンダペーストより融点が高く、ハンダ付け性のあるもの
であればよい。しかし、混入する金属によっては、金属
間化合物の生成等によるハンダ付け強度の低下が発生す
る虞れもある。

そこで、ここではSn−Pb系のハンダペーストを用い、こ
れに対して金属間化合物生成の虞れのない純スズ粉末を
金属粉末10として混入した例を示す。

ハンダペースト中に混入された純スズ粉末は、直径が20
μｍから30μｍ程度のものであり、融点は、232℃であ
る。

ハンダペーストとして、Sn−Pb系共晶ハンダを使用する
と、ハンダペーストの融点は183℃であり、スズ粉末は
充分にその融点が高いものとなる。

このようなハンダペーストを使用して、スズ粉末の融点
未満の温度でリフローハンダ付けが行なわれる（VPS法
では一般に215℃の温度雰囲気下）。

すると、ハンダペーストが溶融して、面実装部品１の電
極部3,4と、導電層（通常銅パターン）6,7とが接合さ
れ、これと同時にスズ粉末10も接合される。

このとき、溶融ハンダの表面張力は、面実装部品１の電
極部3,4を互に引き寄せる方向に働くが、この力は同時
にスズ粉末との間にも働き（第２図細線矢印参照）、こ
れに基づき表面張力が分散される。

これをハンダペーストだけでリフローハンダ付けした場
合（第３図）と比較すると、スズ粉末を混入したハンダ
ペースト8,9が面実装部品１を引き寄せる力は、ハンダ
ペーストのみの場合よりも、相対的に小さくなってい
る。

この分散作用を利用することによって、第４図に示した
ような面実装部品１の立上り（マンハッタン現象）を防
ぐことができる。

実験によると、Sn−Pb系共晶ハンダペースト２重量部に
対して、スズ粉末１重量部の割合で混合したハンダペー
ストを使用して、1.6×0.8mm角のセラミックコンデンサ
を、気相ハンダ付け装置を用いて215℃の雰囲気中でリ
フローハンダ付けけしたところ、マンハッタン現象の発
生率は、0.28％となった。

因に、共晶ハンダペーストのみでは、発生率が4.8％で
あったので、金属粉末混入ハンダペーストによるマンハ
ッタン現象抑制効果が確認された。

なお、上述ではハンダペーストとしてSn−Pb系共晶ハン
ダペーストを、金属粉末として金属間化合物を生成する
虞れのない純スズ粉末（異種金属粉末）を例示したが、
これは一例に過ぎない。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案においては、金属粉末を
混入したハンダペーストを使用することによって、ハン
ダペーストの溶融時の表面張力を分散させることができ
るので、マンハッタン現象を効果的に抑制することがで
きる。

従って、リフローハンダ付け用のハンダペーストとし
て、金属粉末が混入したハンダペーストを使用する場合
には、ハンダの接合不良を激減させ、ハンダ付けの信頼
性を格段に向上させることができる等の特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る面実装型電子部品を使用した基
板装置の一例を示す要部の断面図、第２図はその一部の
拡大断面図、第３図はプリント基板への実装状態を示す
図、第４図はハンダペーストによるマンハッタン現象の
発生を示す図、第５図は従来の他の実装状態を示す図、
第６図はそのときの平面図、第７図はセルフアライメン
ト効果の説明図である。 １……面実装部品 3,4……電極部 8,9……ハンダペースト 10……金属粉末

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンダペーストに該ハンダペーストより融
   点が高い金属粉末を所定量混入してなり、少なくとも前
   記ハンダペーストの溶融時に表面張力を分散させること
   によって接合不良を抑制する金属粉末混入ハンダペース
   トによって、 面実装型電子部品がプリント基板上に実装されるように
   なされたことを特徴とする面実装型電子部品を使用した
   基板装置。