JPS63143894A - 電子素子の引き出し導体に対するはんだ塊付着方法及び装置 - Google Patents

電子素子の引き出し導体に対するはんだ塊付着方法及び装置

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JPS63143894A
JPS63143894A JP62232758A JP23275887A JPS63143894A JP S63143894 A JPS63143894 A JP S63143894A JP 62232758 A JP62232758 A JP 62232758A JP 23275887 A JP23275887 A JP 23275887A JP S63143894 A JPS63143894 A JP S63143894A
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lead
conductor
electronic device
small
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アジエイ・ジヨヘリー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、電子素子を基板に装着する表面装着処理に先
立って、電子素子の引き出し導体（１ｅａｄ）にはんだ
塊を付着する方法及び装置に関する。
Ｂ、従来の技術及びその問題点 素子の寸法が小さいこと、基板を占領する面積が少ない
こと、コストが安いこと、信号路が短いことなどの利点
のために、表面装着技術（Ｓｕｒｆａｃｅｍｏｕｎｔ　
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）は、素子を基板に装着する場合
に広く利用されるようになった０代表的な表面装着の製
造処理工程において、はんだペーストがスクリーン印刷
、即ち型紙なせん（ｓｔｅｎｅｉ　１ｐｒｉｎｔｉｎｇ
）によって、回路基板のような基板の導電性パッド、即
ち導体領域に付着される。電子素子が、その引き出し導
体をはんだに接触させた状態で基板上に置かれる。はん
だを熔融して、各引き出し導体とそれらに対応する導体
領域との間ではんだ接続体を作るために、ソルダ・リフ
ロー（ｓｏｌｄｅｒ　ｒｅｆｌｏｗ）作業が行われる。
回路素子の引き出し導体の間隔が密になるにつれて、表
面装着技術によって均一で、信頼性ある製品を生産する
ことが益々難しくなってきた。現在、引き出し導体間の
間隔が０．１２７ミリメードル（５０ミル）は通常用い
られている値で、例えば、約０．０６４ミリメートル（
２５ミル）のようなより狭い間隔が期待されている。こ
のように導体間の間隔が狭くなると、隣接するはんだ接
続部間でのはんだの橋絡及びその結果生じる短絡、はん
だ接続部に於けるはんだ不足に基因する開回路及び接続
不良、及び温度変動に耐えるようにするため彼装着素子
の能力の発揮を妨げるはんだ接続部のはんだ過剰などの
問題が・従来の方法では生じ易くなる。
そのような問題は、電子素子を組み込んだ後に、手直し
作業が必要なときに、最悪の状態になる。
元のはんだ接続部に欠陥があったり、または素子自身に
欠陥がある場合、素子の手直し、即ち素子の除去とか素
子の置換が必要である。スクリーン印刷即ち型紙なせん
のような最初に用いた製造技法は手直し作業には不向き
である。その結果、入念な手作業を必要とし、しかも満
足すべき結果は達成し難い。
例えば、従来の手直し作業においては、はんだ付け部を
熔融して素子が除去される０次に、基板の導体領域に残
った余分なはんだを除去することによって、基板、即ち
回路板の装着領域を清掃し、清浄にする。次に、例えば
、注射器によりはんだペーストが付着される。次に、は
んだ付けされるべき素子を載置して、ソルダ・リフロー
を施す、この母金さを要する手作業に加えて、他の困難
な問題は、付着されたはんだペーストの量を正確に制御
することが出来ず、従って、はんだ付け部のばらつきが
、上述したような問題を生ずることである。
表面装着ソルダ・リフロ一工程の前に、はんだ材料を基
板ではなく、素子の引き出し導体に付着する他の方法が
提案されている。そのような方法は、１９８１年のハイ
ブリッド微小電子部品の国際語（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＨｙｂｒｉｄＭｉｃｒ
ｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）　Ｖｏｌ、４．Ｎｏ、２の
１４頁乃至１８頁の「新しいアップリケ素子の引き出し
導体を被着するための新しいはんだ転着付着技術Ｊ　（
Ａ　ＮＥＷＳＯＬＤＥＲＴＲＡＮＳＦＥＲＡＰＰＬＩＣ
ＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ（ＳＴＡＴ）ＦＯＲＣ
０ＡＴＩＮＧ　ＬＥＡＤＳ　ＯＦ　ＡＰＰＬＩＱＵＥ　
ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ）と題する文献、及び米国特許第
４３９６１４０号に記載されている。このプロセスにお
いて、はんだは、素子の引き出し導体に対応した独立し
たパッド上のはんだ付着部材の平坦面、即ち「基台」の
平坦面上に被着されている。このはんだパッド上に引き
出し導体を置き、引き出し導体を固定するため、はんだ
を熔融する。このプロセスは付着部材上のはんだパッド
の正確な測定及び正確な位置付けを必要とする。スクリ
ーン印刷により、はんだが付着される場合、このプロセ
スを遂行するたびに、型紙の正確な整列が要求される。
型紙印刷法においては、はんだパッドに与えられねばな
らないはんだの量は必然的に制限される。特に、引き出
し導体の間隔が狭い場合とか、はんだの量が多い場合、
ソルダ・リフロ一工程中に、はんだパッド間で短絡が生
ずる恐れがある。
本発明の目的は、電子素子の引き出し導体相互間隔が狭
い場合、若しくははんだの量が比較的多い場合であって
も、はんだ接続体の間で橋絡とか短絡とかの問題を生じ
ないように、表面装着されるべき素子の引き出し導体に
、正確に調整された量のはんだを付着させる方法と、は
んだ付着部材とを提供することと、電子素子を基板に最
初に装着するときとか、表面装着された素子の手直し作
業の際に生じる困難な問題を克服し、且つ型紙なせんの
型紙の正確な整列の必要性をなくした方法及びはんだ付
着部材を提供することと、母金な手作業や、または複雑
で高価な装置を必要とすることなく、迅速且つ容易には
んだを付着させる方法と、はんだ付着部材を提供するこ
とと、多量のはんだを正確に制御することの出来るはん
だ付着方法とはんだ付着部材とを提供することと、はん
だ付け作業の自動化に好適なはんだ付着方法とはんだ付
着部材とを提供することと、従来の方法によって生じて
いた問題を解決したはんだ付着方法とはんだ付着部材と
を提供することとにある。
Ｃ０問題点を解決するための手段 簡単に言うと、本発明の上述の目的に従って、素子を基
板に表面装着する後続する工程のために、素子の引き出
し導体に個々に独立して正確に計量された大きさのはん
だ塊を付着する方法及びはんだ付着部材が与えられる０
本発明の方法は、素子の引き出し導体の列のパターンに
対応させて、はんだ材料の独立した塊の列を、はんだ付
着部材に対して与えることを含んでいる。素子をはんだ
付着部材上に置き、素子の引き出し導体をはんだ付け材
料と接触させ、そして、個々のはんだ付け材料を熔融す
ることによって、各引き出し導体に所定の量のはんだ塊
を付着する６本発明の方法は、素子の引き出し導体の列
と整合する小空洞の列を設けたはんだ付着部材を準備し
、はんだ付着部材の上表面の小空洞中に個々に独立した
量のはんだ付け材料を充填することに特徴付けられる。
素子の引き出し導体は小空洞の列と合わせて整置され、
そして各引き出し導体ははんだ付け材料と少なくとも接
触するように小空洞内に挿入される。
本発明に従ったはんだ付着部材は、はんだの溶融点以上
の温度で実質的に固形を保つ材料の板である。この板の
表面は、はんだにより濡らされない材料で形成される。
はんだ付着部材の表面には複数個の小空洞が設定されて
おり、素子の引き出し導体のパターンと同じパターンの
列で配置されている。これらの小空洞から固化したはん
だを容易に抜き出せるように、小空洞は固形はんだを拘
束しない。
Ｃ０実施例 第２図を参照すると、本体１２を有する電子素子１０が
示されており、本体１２から延びて、相互に離隔した多
数の引き出し導体、即ち金属パッド１４が設けられてい
る０本発明は、第８図に示されているはんだ塊１６のよ
うなはんだ塊を各引き出し導体１４に付着することを利
用する。従って、素子１０は、既知の表面装着技術の蒸
着処理、赤外線若しくは他のソルダ・リフロー処理によ
って基板の導体領域に装着することが出来る。
図示の実施例の電子素子１０は、全体として四角形のア
レー、即ち平坦面内に置かれた引き出し導体の列を有す
る２０個の引き出し導体付きプラスチックチップ・キャ
リヤ（ｐｌａｓｔｉｃ　Ｉｅａｄｅｄｃｈｉｐ　ｃａｒ
ｒｉｅｒ−ＰＬＣＣ）である、引き出し導体１４は本体
１２の四隅に設けられた突起部、即ち脚部１７を超えて
延びている０表面装着技術は、多種多様な素子、即ちデ
バイスを回路基板のような基板に固着するのに用いられ
ている０本発明の原理はそのようなデバイスのすべてに
適用可能であるが、本発明は背が高く相互間隔の狭い引
き出し導体を有するデバイスに対して特に有利である０
図示された素子１０は基体１２の縁、即ちエツジの下に
形成された３字形の引き出し導体を含んでいるけれども
、本発明は外側に張り出した翼形の引き出し導体や、下
方へ延びた１字形引き出し導体、又は他の種々の形の引
き出し金属導体に適用することが出来る。
第３図は本発明の原理に従って形成されたはんだ付着部
材１８を示しており、これは本発明の方法を実施する際
に用いられる０図示されたはんだ付着部材１８は平坦面
２０に小空洞の列、即ち小空洞のパターンが形成されて
いるプレートである。
小空洞２２は素子１０の引き出し導体１４のパターンと
同じパターンに配列されている。単１の素子１０のため
に、単１の小空洞の列が図示されているが、このような
小空洞は他の素子の型式の異なる引き出し導体構成のた
めに他の異なったパターンに配列することが出来、また
、本発明の方法が２個以上の電子素子に同時に遂行する
ことが出来るように、複数組の小空洞の列を設けること
も出来る。
はんだ付着部材１８はソルダ・リフロ一温度に充分耐え
つる材料で作られる。加えて、はんだ塊１６が素子１０
の引き出し導体１４に付着された後に、はんだ塊１６が
部材１８に接着せず、素子がはんだ付着部材１８から容
易に離脱することが出来るように、少なくとも表面２０
及び小空洞２２の壁面ははんだで濡らされない材料で作
られる。
そのような材料はチタニウムが良好な材料であり、本発
明の図示の実施例では、はんだ付着部材１８は、小空洞
２２が放電加工（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｉｓｃｈａｒｇｅ
ｍａｃｈｉｎｉｎｇ−ＥＨ１１）の如き加工法によって
形成されたチタニウムのブロック、即ちチタニウム板ｔ
ある。
はんだ付着部材１８を用いて本発明の方法を実施する際
に、はんだ付け材料（例えば糊状はんだ。
以下はんだペーストと呼ぶ、）２４が（第５図）次のよ
うにして小空洞２２内に充填される。はんだペースト２
４が小空洞２２の列を含む領域の周囲のはんだ付着部材
１８の表面２０上に載置される。小空洞２２ははんだペ
ースト２４で充満され、そして１、はんだペーストは表
面２０から取り除かれる。これは、払拭刃２６で表面２
０を払拭する月並な方法とによって簡単に迅速に行うこ
とが出来、これにより、表面２０から過剰なはんだペー
スト２４Ａを除去すると同時に、はんだペースト２４を
小空１ｉ１２２の中に圧入することが出来る。
デュロメータ（Ｄｕｒｏｍｅｔｅｒ）で硬度７０のゴム
製の払拭刃２６がこの目的に良好に適合することが分つ
ている。第５図に示された角度を有する払拭刃２６が表
面２０上を移動すると、払拭刃は部材１８から過剰なは
んだペースト２４Ａを除去しながら、はんだペースト２
４を各小空洞２２に充填する。小空洞は比較的に深いか
ら、小空洞２２中にはんだペーストの完全な充填を容易
にするために、閉じ込められた空気を逃がすための第５
図の破線で示されたような空気抜きの細孔２８が各小空
洞の底部に設けられる。また、はんだペーストを完全に
充填するため、払拭刃２６を複数回動作させることが必
要である。はんだペースト２４及び払拭刃２６を使用す
ることははんだ材料を小空洞２２の中に均一に充填する
ための信頼性があり且つ迅速な方法を与える。然しなが
ら、必要に応じて、他の異なった方法を用いて、はんだ
ペースト（糊状はんだ）又は他の型のはんだ付け材料を
小空洞２２の中に充填することが出来る。
はんだペースト２４が小空洞２２の中に充填された後、
各引き出し導体１４が小空洞中のはんだペースト２４と
接触するように、素子１０が表面２０上に置かれる１図
示の実施例では、本体１２の下側にある脚部１７は小空
洞２２の中への引き出し導体１４の挿入を正確に制御す
るために、はんだ転送部材１８の平−坦面２０上に置か
れる。引き出し導体１４は小空洞２２と整置した状態に
一時的に置かれ、引き出し導体１４の最下部ははんだペ
ースト２４と接触を保って小空洞２２の中に受は入れら
れる。素子１０が適正な位置にあって、小空洞２２の中
に引き出し導体が入ることは確かな感触を与えて、はん
だ付着部材１８に対する素子１０の不整列は容易に回避
されるので、高度の技量は必要がない。
はんだ塊１６を引き出し導体１４に付着させることは小
空洞２２の中のはんだペースト２４をリフロー、即ち熔
融することによって行なわれる。
はんだペースト２４を収容したはんだ付着部材１８及び
その上に載置した素子１０は、例えば任意の公知の蒸着
処理又は他のソルダ・リフロー処理が施される。
各小空洞２２の中のはんだペースト２４のリフローはは
んだペーストのはんだ成分を熔融させ、そして、対応す
る引き出し導体１４に接触し且つ付着する、熔融はんだ
の玉状に凝集した小塊を形成する。これを冷却すると、
はんだの小塊は固化して、第１図に示されたように、対
応する引き出し導体１４に付着したはんだ塊１６になる
。
本発明の重要な特徴は、各引き出し導体１４に付着され
たはんだ塊１６の体積が、後続する表面装着工程で形成
されるはんだ接続体を最適化するように、正確に決める
ことが出来るということである。各はんだ塩１６中に含
まれるはんだの量は各小空洞２２の容積によって決めら
れる０本発明を実施するのに用いられた典型例としての
はんだペーストは、体積で約６０％の粒状のはんだと、
約４０％のフラックス、溶媒などの他の成分とを含んで
いる。従って、本発明の良好な実施例においては、引き
出し導体１４に付着されたはんだ塊１６は、小空洞２２
の容積の約６０％に等しい体積を持っている。他の異な
ったはんだペーストとか、他の異種のはんだ材料に対し
ては、正確な比率は上述のものとは異なるけれども、然
し、何れの場合でも、はんだ塊の体積は、小空洞２２に
受は入れられたはんだペーストの量と、そのはんだ付け
材料中に含まれたはんだ量の百分率とに従って正確に決
定することが出来る。
本発明の他の重要な特徴は、各引き出し導体に対して、
相対的に大量のはんだが付着されるということにある。
この大量のはんだは、次の表面装着工程に於てしつかり
した信頼性の高いはんだ接続を与えることを保証する。
しかも引き出し導体１４に対するはんだ付け処理の間、
はんだペースト２４は小空洞２２の中に閉じ込めておけ
るから、引き出し導体１４相互の間のはんだによる短絡
は確実に阻止される。
本発明の他の利点は、各引き出し導体１４に接着される
はんだ量を均一にすることが出来ることと、はんだ付着
部材１８にはんだ材料を添加するための作業に従来必要
とした入念さと、長時間とを要さずして、この均一性が
得られるということとにある。スクリーン印刷の型紙の
不整列に基づく問題も回避することが出来る。小空洞２
２が正確に形成され位置付けられたはんだ付着部材１８
が−たび作られた後は、均一なはんだの量を正確に位置
付けるのに要求されることといえば、小空洞２２にはん
だ材料を充填する簡単な工程を遂行するだけのことであ
る。
図示の実施例の小空Ｗ４２２は部材１８の平坦な上表面
２０と合致した矩形の開口を有する立方体の形をしてい
る。小空洞２２は引き出し導体１４と、小空洞の端面、
側面及び底面との間に空隙が存在するように形成される
。小空洞は必要に応じて、他の形状にすることも出来る
。はんだ塊１６が付着された引き出し導体１４を小空洞
２２から取り出し易くするために、小空洞は、はんだ塊
が拘束されず且つ狭口の壷形でないような形状にされる
べきである。このようにすると、はんだ塊１６が小空洞
２２の中に閉じ込められたり、部材１８から素子１０を
分離するのを妨害することはない。
引き出し導体１４の特性、または、小空洞２２の大きさ
、または他のファクタによって、ソルダ・リフロー処理
が行われている間で、引き出し導体１４に沿って熔融は
んだの這い上り（ｗｉｃｋｉｎｇ）を制限又は阻止する
ことが必要である０本発明の特徴に従って、引き出し導
体１４の表面の成る選択された制限領域にはんだ塊１６
の付着を制限するための選択マスク技術が用いられる。
引き出し導体にはんだ付け防止用マスク被覆を付着する
ことによって、導体１４を選択的にマスクした後、はん
だ付けを行う必要のある領域からマスク被覆を除去する
０本発明に従った良好な選択的マスク処理工程は、テキ
サス州のアマリロ（Ａｍａｒ　ｉ　１１ｏ）所在のチク
・スプレー社（Ｔｅｃｈ　５ｐｒａｙｓＩｎｃ、）で市
販している溶解性はんだ付け防止用マスク材料、「ワン
ダー・マスクＷ　Ｊ　（Ｗｏｎｄｅｒ　Ｍａｓｋ　Ｗ）
のような材料の付着を含んでいる。この材料は液　′試
で付着され、乾燥された後、金属製引き出し導体１４の
全露出面に接着した均一なマスク被覆３０を形成する。
マスク３０が被着された後、被覆は各引き出し導体１４
の選択された領域から除去される。第６図に示されてい
るように、マスク被覆３０を溶解することの出来る水又
は他の適当な溶剤の表面３２に素子１０を単純に位置付
けることによって簡単に除去される０例えば、表面３２
は、水又は他の溶剤を含ませた布又は他の吸収体を含む
。
表面３２に接触する引き出し導体１４の部分は水又は他
の溶剤にさらされる。この部分はマスク被覆３０が溶解
されて、引き出し導体の被覆下の面が露出する０次に、
引き出し導体１４にはんだ塊１６が付着されたとき、は
んだは選択されたマスクで被覆されていない領域だけに
接着するので、後続する表面装着工程で利用されるはん
だの量は引き出し導体１４に沿って這い上るはんだによ
って減少されることがない、はんだが引き出し導体１４
に付着された後、マスク被覆３０は、例えば水、又は他
の溶剤に素子１０ｔｔ浸漬することによって除去される
ので、はんだ塊１６を持つ素子１０は基板に対してソル
ダ・リフローする準備が整えられる。
Ｅ０発明の効果 本発明は半導体チップ等の素子の狭い間隔を有する引き
出し導体などを基板にはんだ付けする際に、特別の技量
を要しないで、引き出し導体に均一で正確な量のはんだ
を付着させることが出来、従って表面装着工程において
、はんだによる短絡とか、または断線とかの問題を解決
し、表面装着のオートメーションにも容易に利用するこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従って小空洞内で形成されたはんだ塊
を示す図、第２図は本発明に従ってはんだが付着される
引き出し導体を有する素子の斜視図、第３図は本発明の
はんだ塊付着装置の斜視図、第４図は第３図のはんだ付
着部材の小空洞を拡大して示す断面図、第５図ははんだ
付着部材の小空洞にはんだ付け材料（例えば糊試のはん
だペースト）を充填するのを説明するための小空洞の拡
大断面図、第６図は素子の引き出し導体にはんだ阻止用
マスクを選択的に施すことを説明するための拡大模式図
、第７図は第３図のはんだ付着部材上に第２図の素子を
載置した場合を説明するための拡大断面図、第８図は各
引き出し導体にはんだ塊が付着した収態を示す第２図と
同じ素子の斜視図である。 １０・・・・電子素子、１４・・・・引き出し導体、１
６・・・・はんだ塊、１８・・・・はんだ付着部材、２
２・・・・小空洞、２４・・・・はんだペースト、２６
・・・・払拭刃。 出　願　人　　インターナショナル・ビジネス・マシー
ンズ・コーポレーション 復代理人　　弁理士　　篠　　１）　文　　雄本発明ニ
従−ｖ＋Ｊ、を洞内で°形Ｆ＆’＝ｆｔ、ｒｚ　ｒｓン
ｒニー塊第１図 電′＋素手 第２図 、Ｊ、やわ　　　　　　笛４図 第５図 第６図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ソルダ・リフロー処理により基板に装着する準備
    のため、装着されるべき電子素子の複数個の引き出し導
    体に対して予定の大きさのはんだ塊を付着させる方法で
    あつて、 上面に、上記電子素子の引き出し導体のパターンに対応
    する列状に小空洞が穿たれたはんだ転着部材を用意し、 個々に独立した量のはんだ付け材料を上記小空洞内に充
    填し、 上記各小空洞に対して上記各引き出し導体を整置し且つ
    上記各小空洞内に夫々１つの引き出し導体の少なくとも
    １部分を挿入して各小空洞内のはんだ付け材料に各引き
    出し導体を接触させ、上記個々に独立した量のはんだ付
    け材料に対してソルダ・リフロー処理を施すことにより
    各引き出し導体にはんだ付け材料の塊を付着する工程、
    を含むことを特徴とする電子素子の引き出し導体に対す
    るはんだ塊付着方法。
  2. （２）電子素子に設けられた複数個の引き出し導体に対
    して予定の大きさのはんだ塊を夫々付着させるための装
    置であつて、 はんだ付け材料の融点を越える温度に於て剛性を維持す
    る材料で作られている板体であることと、全体的に見て
    平坦である上面には、上記電子素子に設けられた複数個
    の引き出し導体の配列パターンに対応するパターンで小
    空洞が穿たれていることと、 少なくとも上記の平坦である上面及び小空洞の内面は、
    はんだで濡れない材料で形成されていることと、 上記小空洞は、その中でソルダ・リフロー処理されては
    んだ塊が付着された上記引き出し導体を、拘束すること
    なく引き出しうる形状を有することと、 を特徴とするはんだ塊付着装置。
JP62232758A 1986-12-01 1987-09-18 電子素子の引き出し導体に対するはんだ塊付着方法及び装置 Pending JPS63143894A (ja)

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