JPH09216088A - 半田付けシートおよびこれを用いた半田付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田付け後の外観検査あるいは修復をする前
に、半田付け部分を洗浄る必要のない半田付けシートお
よびこれを用いた半田付け方法を提供することにある。 【解決手段】 半田付けシート１は、所定の間隔で並列
に配置した半田部材１ａをゲル状半田保持部１ｂで保持
した構造になっている。ゲル状半田保持部１ｂは例えば
寒天、ゼラチン等の常温でゲル状、半田付け温度でゾル
化する物質から構成されている。この半田付けシート１
を電子部品とプリント配線基板との間に配置し、該半田
付けシートを加熱して溶融させて、電子部品をプリント
配線基板に半田付けすると、リフロー時に、半田付けシ
ートのゲル状半田保持部は殆ど蒸発して残留していない
か、または残留していたとしても透明な形で残留するた
め、そのままの状態で、洗浄せずに、外観検査を行うこ
とが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半田付けシートお
よびこれを用いた半田付け方法に関し、特にプリント配
線板にチップ抵抗やリード付きＩＣ等の表面実装部品を
実装する際に使用する半田付けシートおよびこれを用い
た半田付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント配線板上に表面実装部品
を実装する際に使用する接続材料を該プリント配線板上
に供給する方法として、スクリーン印刷法が用いられて
いた。このスクリーン印刷法では、図６に示されている
ように、まず、プリント配線板５１のパッドとそれに対
応して開けられたメタルマスク５２の開口部の位置が合
うように、プリント配線板５１上にメタルマスク５２を
密着して重ね合わせる。次に、スキージ５３に圧力を加
えながら一定速度で掃引してクリーム半田を混練させな
がらメタルマスク５２の開口部へ押込む。最後に、プリ
ント配線板５１とメタルマスク５２とを上下に引離すこ
とにより、クリーム半田５４がプリント配線板５１に転
写されて印刷が完了する。

【０００３】ところで、近年、プリント配線板の高密度
化が進み、またチップ部品の微小化やＩＣ部品リードの
多ピン化、狭ピッチ化が進んできており、最近では、１
００５と呼ばれる１ｍｍ×０．５ｍｍサイズの極小チッ
プ部品や、リードピッチ０．３ｍｍ、ピン数３００ピン
以上というようなＩＣ部品の使用も検討され、一部採用
され始めている。これら表面実装部品の電極サイズやリ
ードピッチが小さくなるに従って、メタルマスクの開口
部のサイズと間隔が小さくなり、その微細な箇所へ所望
の形状および量の半田をスクリーン印刷にて供給するこ
とが非常に困難になってきている。

【０００４】このような背景から、スクリーン印刷に代
わる方法として、例えば特開平３−１５１１６２号公
報、特開平１−１３０８９７号公報、または特開平１−
２４１３９４号公報に示されているような半田付けシー
トによる半田供給方法が提案されている。

【０００５】前記特開平３−１５１１６２号公報に記さ
れている半田供給方法は、図７(a)に示されているよう
な半田付けシート５７を採用している。この半田付けシ
ート５７は、絶縁性シート５７ａ内の所定の位置に、所
定の大きさの半田部５７ｂが配置されたものであり、該
半田付けシート５７は同図(b) に示されているような方
法で使用される。すなわち、図示されているように、プ
リント配線板５１上のパッドの位置と重なるように、半
田付けシート５７を位置決めして仮固定し、表面実装部
品５８をさらにその上から位置決めして治具や接着剤で
仮固定する。次にリフロー（再加熱溶融）するために熱
が加えられる。これによって、半田部５７ｂが溶解し、
表面実装部品５８のリード５９とプリント配線板５１と
の半田付けが行われる。この半田供給方法によれば、予
め決まっている量の半田がプリント配線板１上に供給さ
れるため、スクリーン印刷法のような半田供給量のばら
つきが生ずるといった不具合は生じない。

【０００６】また、前記特開平１−１３０８９７号公報
に記されている半田供給方法は、特定の溶剤に溶ける樹
脂フィルムを用いている。また、前記特開平１−２４１
３９４号公報では、フラックスと熱可塑性樹脂の混合物
で成型したシート中に、所定のピッチで半田線を内包配
置したフラックスシートを用いる半田付け方法が提案さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平３−１５１１６２号公報の半田供給方法には次のよ
うな問題があった。

【０００８】(1) 半田付け終了後も半田付けシートの絶
縁部が残るため、美観を損ね、また半田付けフィレット
の回りを該半田付けシートの絶縁部が囲っているため、
半田付け部とパッドとの接点を見ることができない。こ
のため、半田付けが正常に行われたか否かを判断する外
観検査をすることができないという問題がある。また、
外観検査ができないため、検査時間と解析時間が増大
し、生産能力の低下と製造コストの増大を招くという問
題がある。

【０００９】(2) プリント配線板５１上に半田で固定し
た部品に部品不良や取付け不良があったような場合に、
半田付けシートの絶縁部が邪魔になり、修復がしずらい
という問題がある。

【００１０】(3) 半田量の設計が難しいという問題があ
る。すなわち、スクリーン印刷法では、半田量のバラン
スをメタルマスク開口部の大きさとメタルマスクの厚さ
とで供給量を制御し、半田が広がる範囲を制御すること
により、半田量が多過ぎる時にはリードの前方や後方へ
余分な半田が流れ、少ない時には必要のない所から半田
がリードへ吸い寄せられるといった形で製造条件や部
品、材料、印刷量のばらつきに対して余裕を持たせてい
た。しかしながら、前記半田付けシートによる半田付け
では、リフロー中にも半田付けシートの絶縁部が存在す
るために、半田の広がる範囲が半田供給量の制御因子で
ある半田付けシートの半田部の大きさによって同時に規
制されてしまうことになるため、前記のような余裕を持
たせることができない。したがって、製造条件や部品、
材料のばらつきによっては、思うように半田が吸い上げ
られずに絶縁シート上に溢れて隣のパッドと繋がってし
まったり、逆に予想以上にリードに半田が吸い上げられ
て未半田となる等の不具合が発生する虞れが大きくなる
という問題があった。

【００１１】(4) 半田付けシートへの実装部品の搭載が
少しでもずれてリードが絶縁部に乗ってしまった場合
に、リフロー中にも半田付けシートの絶縁部が存在する
ために、リードが半田部へ沈まずに浮いたままとなり、
未半田となる等の不具合が発生するという問題があっ
た。

【００１２】(5) プリント配線板への半田付けシートの
搭載がずれた場合、リフロー中にも半田付けシートの絶
縁部が介在するために、位置補正作用（セルフアライメ
ント作用）が有効に働かずにずれたままフィレットが形
成されてしまう虞れが大きい。また、該フィレットがず
れたままいびつな形で形成された場合には、接続強度が
劣化し製品の信頼性を大きく損ねるという問題があっ
た。

【００１３】前記特開平１−１３０８９７号公報に記さ
れている半田供給方法は、前記の先行技術に比べて、前
記(1) および(2) の問題を解決することはできるが、こ
れらの問題を解消するためには、絶縁シートを特定の溶
剤で溶かし、かつ洗浄をしなければならず、工数が増大
するという問題がある。また、前記(3) 〜(5) の問題が
ある。

【００１４】また、前記特開平１−２４１３９４号公報
のものでは、前記(1) の問題を解消するためには、前記
と同様に外観検査あるいは修復をする前に、半田付け部
分を洗浄しなければならず、工数が増大するという問題
があった。また、基板上に大量に残ったフラックスと樹
脂を洗浄するのは困難であると共に、大量の産業廃棄物
が排出されるという問題もあった。なお、この発明によ
れば、前記(2) 〜(5)の問題は解消されるものと思われ
る。

【００１５】この発明の目的は、前記した従来技術の問
題点を除去し、前記(1) 〜(5) の問題を一挙に解消する
ことのできる半田付けシートおよびこれを用いた半田付
け方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、常温ではゲル状であるが、リフ
ロー中の熱によりゾル化しかつ溶剤分が蒸発する物質を
成型した半田保持部と、該半田保持部によって保持され
た、所定のピッチでかつ所定の幅と厚みとを有する半田
線とを具備した点に特徴がある。また、請求項２の発明
は、該半田保持部を、寒天またはゼラチンから構成した
点に特徴がある。さらに、請求項３の発明は、請求項１
または２の半田付けシートを電子部品とプリント配線基
板との間に配置し、該半田付けシートを加熱して溶融さ
せることにより、前記電子部品をプリント配線基板に半
田付けするようにした点に特徴がある。

【００１７】この発明によれば、リフローにより半田の
広がりを規制する枠がゾル化してなくなり、プリント配
線板上にチップ抵抗やリード付きＩＣ等の表面実装部品
を実装する際に、位置補正作用（セルフアライメント作
用）と、プリント配線板のパッド全体で半田量を調整す
る半田量調整作用とが有効に働き、半田量の過不足や部
品ずれがなく、信頼度の高い半田付けをすることができ
る。また、半田付け後に、半田保持部は殆ど蒸発して残
留しないか、残留していたとしても透明な物質であるた
め、そのままの状態で、洗浄せずに外観検査を行うこと
が可能になる。また、半田保持部は寒天やゼラチンとい
った食品としても用いられる人体に安全な物質からでき
ているため、環境に悪影響を与えないという利点もあ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の半田付けシートの
一実施形態の斜視図を示す。図示されているように、半
田付けシート１は、所定の間隔で並列に配置した半田部
材１ａをゲル状半田保持部１ｂで保持した構造になって
いる。

【００１９】次に、該半田付けシート１の製造方法を図
２を参照して説明する。同図(a) に示されている容器１
０はステンレス等の材料からなり、その内底部に所定の
間隔で多数の平行な溝が形成されている。この溝に、所
定の幅と厚みを有する半田線１１が配置される。この半
田線１１は前記容器１０の奥行きに合わせて切断された
ものである。次に、同図(b) に示されているように、容
器１０内に溶融されたゾル状の物質１２が流し込まれ、
これによって、半田線１１の隙間が全て満たされるよう
にされる。具体的には、ゾル状の物質１２はその深さが
半田線１１の厚さと同等になるまで流し込まれる。

【００２０】このゾル状の物質１２は、常温ではゲル状
態であるが、３０°Ｃ〜半田の融点以下の温度で加熱す
ることにより、ゾル化する物質で透明なものが必要であ
る。その一例として、寒天やゼラチンを挙げることがで
きる。本発明では、ゾル化温度が高い点から、寒天の方
が好適である。例えば、寒天を用いる場合には、１〜２
％程度の寒天を溶かした熱水溶液（８０〜９０°Ｃ以
上）を用いる。この時の寒天のゾル化温度や強度は、濃
度や共存する塩類の種類とその濃度、溶液のｐＨ等によ
り、調整が可能である。なお、この寒天溶液の中に水溶
性の活性剤、例えばトリエタノールアミン等を含ませて
おくことにより、半田付けの際のぬれ性を向上させるこ
とができる。

【００２１】その後、前記容器１０に注ぎ込まれた溶融
されたゾル状物質をシート状に固化するために、図示さ
れていない装置を用いて冷却処理が行われる。この時、
常温に放置しておいても固化は可能であるが、前記装置
により常温以下に冷却することにより、固化のための処
理時間を短縮することができる。この冷却処理が行われ
ると、前記ゾル状の物質１２はゲル化し、半田線１１と
ほぼ同じ厚さになり、容器１０の内周壁と同形状のシー
トができあがる。

【００２２】次いで、該シートを容器１０から取り出
し、同図(c) に、点線で示されているような必要な幅
に、カッタ等を用いて切断する。１３はゲル化した物質
である。次に、該切断されたシートの表面の乾燥を防ぐ
ために、同図(d) に示されているように、シートの全面
に剥離紙１４を被せて保存する。この時、半田付けシー
ト１５をその長さ方向に長くすることにより、図示され
ていないリール状に巻回して収納できるようにすると、
半田付けシート１５を量産して保存しておくことが容易
になる。また、リール状に巻回しておくと、自動機にて
必要な長さに切断しながら使用することも容易になる。

【００２３】次に、本発明の第２の実施形態を図３を参
照して説明する。まず、同図(a) に示されているよう
に、ＩＣのリード位置に合う孔が設けられた２枚の固定
枠２０、２１を用意する。次いで、半田線２２を該２枚
の固定枠２０、２１に開けられた孔に挿入し、半田線２
２を該固定枠２０、２１で固定する形でそのまま容器２
３に入れる。続いて、同図(b) に示されているように、
該容器２３の中へ、溶融された前記寒天等のゾル状物質
２４を流し込む。次に、該ゾル状物質２４を冷却する等
することによりゲル化し、固化させる。次いで、これを
容器から取り出し、同図(c) に示されている点線ｂでカ
ッタ等により切断する。これにより、同図(d) に示され
ているような、４方向にリードを有するＩＣのリード位
置に合った半田付けシート４０を作ることができる。こ
の半田付けシート４０は、ＱＦＰ(Quad Flat Package)
やＰＬＣＣ(Plastic Leaded Chip Carrier) といった部
品へも、一括して半田を供給することができる。この半
田付けシートも、第１の実施形態と同様に、その表面が
乾燥しないように、剥離紙を被せて保存する。

【００２４】次に、前記半田付けシートを用いて、電子
部品、例えばＱＦＰをプリント配線板上へ半田付けする
方法を図４、図５を用いて説明する。まず、図４に示さ
れているように、例えば図２(d) で作成した半田付けシ
ート３１をＱＦＰ３０の一辺の長さに合わせて切り出
し、半田付けシート３１中の半田部３２とリード３３と
が一致するように、プリント配線板の対応するパッド上
に仮固定する。または、図５に示されているように、図
３(d) で作成した半田付けシート４０を、プリント配線
板４１の対応するパッド上に仮固定する。この時、該半
田付けシートに被せられていた剥離紙は、半田付けシー
トを切出す直前かあるいは切出した直後で仮固定直前に
剥がすことにより、半田付けシート表面の粘着力が保た
れ、仮固定される。

【００２５】次に、図４、図５に示されているように、
仮固定された半田付けシート３１、４０上に、実装部品
３０のリード３３と半田部３２、４２とが一致するよう
に搭載する。続いて、前記半田付けシート３１、４０中
の半田部３２、４２を溶融して半田付けをするために、
加熱する。加熱は、接触式と非接触式とがある。接触式
としては抵抗加熱方式を用い、非接触式としては、ＶＰ
Ｓ(Vapour Phase Soldering)、遠赤外線、熱風、レーザ
等を熱源としたリフロー装置を用いるとよい。

【００２６】この加熱を行うと、まず半田付けシート３
１、４０中のゲル状半田保持部がゾル化して流動が可能
となり、さらに溶剤分が蒸発してその体積が小さくなる
ことにより、半田の広がる範囲が規制されなくなる。こ
の時、半田付けシート中に活性剤が混入されていた場合
には、この活性剤もゲル状半田保持部と共に広がり、半
田付けパッド上にも供給されることになり、半田の濡れ
が良くなる。次に、半田付けシート３１、４０中の半田
部３２、４２が溶融して、実装部品３０のリード３３が
プリント配線板４１上の対応するパッドと接続される。
この時、パッド間には、半田の広がりを規制する枠が存
在していないため、溶融した半田が自由に動く。このた
め、位置補正作用（セルフアライメント）が有効に働
き、半田量の調整もパッド全体で有効に働く上、半田付
け部の形状は自然な形となり、十分な接続強度が得られ
る。

【００２７】また、半田付け後も、半田付けシート３
１、４０のゲル状半田保持部は殆ど蒸発して残留しない
が、残っていたとしても透明な物質であるため、そのま
まの状態で、洗浄せずに外観検査をすることが可能であ
る。また、半田付け後の修復も、パッド間に障壁がない
ため、作業が容易である。さらに、前記ゲル状半田保持
部が寒天やゼラチンという人体に安全なものである上、
再利用が容易であるので、環境に悪影響が出ないという
利点がある。

【００２８】

【発明の効果】請求項１または２の半田付けシートは、
常温ではゲル状であるが、リフロー中の熱によりゾル化
しかつ溶剤分が蒸発する物質、例えば寒天やゼラチンを
成型した半田保持部と、該半田保持部によって保持され
た、所定のピッチでかつ所定の幅と厚みとを有する半田
線とから構成されているので、人体に安全であり、環境
に悪影響を与えないという効果がある。また、請求項３
の発明によれば、半田溶融中にその広がりを規制する枠
がないため、自己位置補正効果（セルフアライメント効
果）と、プリント配線板のパッド全体で半田量を調整す
るハンダ量調整効果とが有効に働き、半田量の過不足や
部品ずれがなくなるという効果、また、十分な強度をも
った自然な形の半田付け部の形状を形成することができ
るという効果を奏することができる。また、半田付け後
には、半田付けシートのゲル状半田保持部は殆ど蒸発し
て残留していないか、または残留していたとしても透明
な形で残留するため、そのままの状態で、洗浄せずに、
外観検査を行うことが可能になる。また、半田付け後の
修復も、プリント配線板のパッド間に障壁が存在しない
ため、作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の半田付けシートの斜視
図である。

【図２】 該半田付けシートの製造方法を説明するため
の工程図である。

【図３】 半田付けシートの他の製造方法を説明するた
めの工程図である。

【図４】 第１の半田付け方法を説明するための斜視図
である。

【図５】 第２の半田付け方法を説明するための正面図
である。

【図６】 従来のクリーム半田塗布方法を説明するため
の図である。

【図７】 従来の半田付けシートの説明図とこれを用い
た半田付け方法の説明図である。

【符号の説明】

１…半田付けシート、１ａ…半田部材、１ｂ…ゲル状半
田保持部、１０…容器、１１…半田線、１２…ゾル状の
物質、１３…ゲル化した物質、１４…剥離紙。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温ではゲル状であるが、リフロー中の
   熱によりゾル化し、かつ溶剤分が蒸発する物質を成型し
   た半田保持部と、 該半田保持部によって保持された、所定のピッチでかつ
   所定の幅と厚みとを有する半田線とを具備したことを特
   徴とする半田付けシート。
2. 【請求項２】 請求項１の半田付けシートにおいて、 前記半田保持部は、寒天またはゼラチンであることを特
   徴とする半田付けシート。
3. 【請求項３】 前記請求項１または２の半田付けシート
   を電子部品とプリント配線基板との間に配置し、該半田
   付けシートを加熱して溶融させることにより、前記電子
   部品をプリント配線基板に半田付けするようにしたこと
   を特徴とする半田付け方法。