JPS641233B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハンダの溶融温度よりも低い耐熱温
度の構成部材を有する配線基板に半導体素子をハ
ンダ接合し得るように改良したハンダ付方法に関
するものである。

配線基板に半導体素子を直接的にハンダ溶融接
合する代表的な方法に特許第519088号による微小
素子接続方法がある。これは、半導体素子のパタ
ーン面に配置された端子部にあらかじめ接合用の
ハンダを付着させておき、接合すべき相手部材で
ある配線基板の接合端子にフラツクスを塗布した
後、前記半導体素子の端子と配線基板の端子とを
位置合わせして対向させ、接続部のハンダを加熱
溶融させて接合する方法である。

従来、この方法でハンダ接合する場合、一般に
半導体を仮固定した配線基板をベルト搬送式の加
熱炉内に送入しているが、このようにしてハンダ
接合をすると配線基板全部がハンダ溶融温度以上
に加熱されるので、該配線基板の構成部材の中に
ハンダ溶融温度よりも耐熱温度の低いものが含ま
れていると熱損傷を受けるという不具合がある。

本発明は上記の事情に鑑みて為され、配線基板
に搭載された耐熱性の低い構成部材に熱損傷を与
える虞れ無く高能率で半導体素子をハンダ溶融接
合し得るハンダ付方法を提供することを目的とす
る。

上記の目的を達成するため、本発明の配線基板
のハンダ方法は、不活性ガス雰囲気炉内の (イ) 該不活性ガス雰囲気炉内に仕切壁を設けて、
少なくとも２種類の温度の不活性ガスを流通せ
しめ、 (ロ) ハンダ接合部付近をハンダの融点近くまで予
熱するとともに、 (ハ) ハンダ接合部付近以外の個所は、当該個所の
耐熱性が許容する範囲内で、不活性ガス流によ
つて加熱し、 (ニ) 赤外線ランプでハンダ付部を加熱してハンダ
を溶かした後、赤外線ランプを消し、(ホ)前記(ロ)
項の予熱温度まで、前回予熱に用いた不活性ガ
ス流によつて通風冷却する。

本発明の基本的原理は次の如くである。不活性
ガス雰囲気中でハンダの溶融を行なうとフラツク
スが酸化する虞れがなく、またハンダ溶融接合部
分を局部的に加熱すると、この接合部から離間し
た部材はハンダ溶融温度まで昇温しないので熱損
傷を受ける虞れが無く、その上、局部的加熱を行
なうと少ない熱エネルギー消費で迅速にハンダを
溶融することができて作業能率が向上する。

特に、ハンダ付部以外も不活性ガス流によつて
耐熱性の許す範囲内で昇温せしめるので、ハンダ
付部との間の温度勾配が緩和され、熱応力が軽減
される。

更に、不活性ガス流によつてハンダ溶融温度未
満の温度に予熱するので、この予熱通風手段をそ
のまま用いて、ハンダ溶融後に、該予熱温度まで
冷却通風してハンダを擬固せしめることも容易に
行い得る。

次に本発明の一実施例について、第１図乃至第
４図を参照しつつ説明する。第１図は本発明方法
を適用してハンダ溶融接合する配線基板としての
液晶モジユールの一例の完成品を示し、下部ガラ
ス基板２と上部ガラス基板４との間に液晶６が封
入され、下部ガラス基板２の上に液晶を駆動する
ための半導体素子１０が複数個接続されている。
第２図は上記の液晶モジユールの側面図であり、
下部基板２と半導体素子１０とはハンダ１２によ
つて接合してある。

第３図は本発明方法を用いてハンダ溶融接合を
行なうように構成したハンダ付装置の一例の断面
正面図、第４図は同側面断面図である。

予熱盤１４の上に炉１６を設け、炉１６の上方
に赤外線加熱ランプ１８を設けてある。炉１６の
上方開口部をカバー２２で覆い、このカバー２２
が炉の天上壁を構成している。本実施例において
は上記のカバー２２を赤外線透過ガラスで構成す
るとともにその下面に仕切板２３を一体的に固着
して、炉内空間をＡ，Ｂ、２室に区画してある。

炉１６の一端にはＡ室に連通する不活性ガス送
入口２４Ａと、Ｂ室に連通する不活性ガス送入口
２４Ｂとを設けてあり、同炉１６の他端には不活
性ガス排出口１６を設けてある。

上記の不活性ガス送入口２４Ａ，２４Ｂにはそ
れぞれN₂ガスを送入し得るようになつており、
かつ、上記の送入ガスの加熱手段及び流量調節手
段（共に図示せず）を設けてある。

前記の仕切板２３は、炉１６内に液晶モジユー
ル８を装入したとき半導体素子１０がＡ室内に位
置し、上部ガラス基板４に覆われた液晶がＢ室内
に位置するように設定してある。前記の赤外線ラ
ンプ１８は任意の１個の半導体素子１０に赤外線
を照射し得るように往復矢印Ｘ−Ｘ方向および同
Ｙ−Ｙ方向に移動せしめうる構造である。

本発明の方法によつて下部ガラス基板２に半導
体素子１０をハンダ付するには、図示のごとく炉
１６の中に液晶モジユール（未接合品）８を装入
する。このとき、あらかじめ半導体素子１０の端
子に接合用のハンダを付着させ、下部ガラス基板
２の端子にハンダ付用フラツクスを塗布し、両端
子が対向するように半導体素子１０を位置ぎめす
る。本実施例においては粘度の大きいフラツクス
を用い、このフラツクスが半導体素子１０を下部
ガラス基板１０に仮接合するための接着剤の役目
を兼ねる。

以上のように準備して、予熱盤１４を昇温させ
て液晶モジユール８の全体を予熱する。

本実施例の液晶モジユール８の液晶の耐熱温度
は、10分間規格で120℃である。従つて、上記の
予熱は耐熱規格温度120℃よりも低く設定するも
のとし、本実施例においては100℃に予熱する。

上記の予熱と併行して、不活性ガス送入口２４
ＢからＢ室内へ約100℃に加熱したN₂ガスを送入
すると共に、不活性ガス送入口２４ＡからＡ室内
へ約200℃に加熱したN₂ガスを送入する。送入さ
れたN₂ガスはそれぞれＡ室又はＢ室内を流通し
て不活性ガス排出口２６から大気中に放散する。

本実施例の場合、上記のように操作してその状
態を30秒間保持すると、炉１６内が不活性雰囲気
となり、液晶モジユール８の内でＢ室内にある部
分は約100℃となり、Ａ室内にある部分は200℃に
近い温度まで昇温する。この状態で赤外線ランプ
１８をいずれか一個の半導体素子１０に対向さ
せ、赤外線ランプ１８に通電して半導体素子１０
が所定温度になるまで赤外線照射により加熱した
後、電流を断つ。

本実施例においては溶融温度310〜315℃のハン
ダを用いているので、上記の所定の温度は315℃
よりも若干高く設定する。これによりハンダが溶
融して接合が行なわれる。そして、炉内が不活性
ガスであるN₂によつて満たされているのでハン
ダ付用のフラツクスやハンダが酸化せず、従つて
信頼性の高いハンダ付が行なわれる。

上述のようにして半導体素子１０に対して赤外
線照射による局部的加熱を行なうので、半導体素
子１０から離間している液晶は約100℃に保たれ、
熱損傷を受ける虞れが無い。また、Ａ室内に約
200℃のN₂ガスを流通させてハンダ溶融接合部を
予熱し、その上、同部を局部的に加熱するのでハ
ンダ溶融を迅速に行なうことができ、作業能率が
高い。

しかも、液晶モジユール８全体を約100℃に予
熱してあるので、前記の局部的加熱によつて過大
な温度勾配を生じる虞れが無く、従つてガラス基
板の熱割れを生じる虞れが無い。

本実施例においては、１個の赤外線ランプ１８
を設け、これを順次に移動させて６個の半導体素
子１０のハンダ付を行なうが、赤外線ランプ１８
を２個、３個、若しくは６個設けて、２個、３
個、若しくは６個の半導体素子１０を同時にハン
ダ溶融接合することもできる。このように、ハン
ダ接合部の局部的加熱手段を半導体素子の個数に
対応させて複数個用いると、作業能率を更に高め
ることができる。

本実施例のように、ハンダ溶融接合部を局部的
に加熱する手段として赤外線ランプを用いると、
半導体素子に対して非接触的に所望区域の局部加
熱を行い得るので便利である。

なお赤外線照射の開始及び終了は、赤外線ラン
プの通電を制御して行つてもよく、又は赤外線ラ
ンプを連続点灯させておいて該赤外線ランプと半
導体素子との間に赤外線フイルタを挿入、抜去し
て行なつてもよい。

本実施例のごとく、不活性ガスとしてN₂を用
いると消耗資材としての不活性ガスの使用経費が
安く、使用済みガスを大気中に放散せしめても別
段の不具合を生じないので好都合である。

また、本実施例のごとく炉内に仕切壁を設けて
複数個のガス流路を形成し、複数種類の温度の不
活性ガスを炉内に流通せしめると、被加工物であ
る配線基板（本例における液晶モジユール８）の
複数個の区域を選択的に加熱することができ、ま
た選択的に冷却を行うこともできるので作業管理
が容易である。

また、前述の如く、局部的加熱装置として赤外
線ランプを用いる場合、炉壁の一部に赤外線を通
すガラスを用い、このガラスを通して炉外から赤
外線照射を行なうと、炉の気密を保持し易く、そ
の上、赤外線ランプの操作や保守管理が容易であ
る。

本実施例において炉１６のＡ室内へ200℃のN₂
ガスを流通せしめることにより、一つには前述の
ごとく赤外線ランプ１８による半導体素子１０の
加熱の予熱効果を生じてハンダ溶融温度（310〜
315℃）への到達を速やかならしめる。また、も
う一つの効果として、ハンダが溶融した後に赤外
線ランプ１８による加熱を停止すると半導体素子
１０は200℃までN₂ガス流によつて比較的速やか
に冷却されるので、ハンダの擬固が迅速に行なわ
れて作業能率を高める。その上、半導体素子１０
及びこれに近接する部材の高温保持時間が短かい
のでこれらの部材の熱による劣化を防止すること
ができる。

以上説明したように、本発明に係る配線基板の
ハンダ付方法を適用すると、配線基板に搭載され
た耐熱性の低い構成部材に熱損傷を与える虞れ無
く高能率で半導体素子をハンダ溶融接合すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配線基板のハンダ付方法を適
用してハンダ溶融接合を行なう配線基板の一例と
しての液晶モジユールの斜視図、第２図は同側面
図である。第３図は本発明方法を実施するために
構成した配線基板のハンダ付装置の一例を示す正
面図、第４図は同じく側面図である。 ２……下部ガラス基板、４……上部ガラス基
板、６……液晶、８……液晶モジユール、１０…
…半導体素子、１２……ハンダ、１４……予熱
盤、１６……炉、１８……赤外線ランプ、２２…
…カバー、２３……仕切板、２４Ａ，２４Ｂ……
不活性ガス送入口、２６……不活性ガス排出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハンダの溶融温度よりも耐熱性の低い構成部
   材を含む配線基板の上に、半導体素子をハンダ溶
   融接合するハンダ付方法であつて、不活性ガス雰
   囲気中で赤外線ランプによる加熱および高温ガス
   による加熱を併用して行う配線基板のハンダ付方
   法において、 (a) 不活性ガス雰囲気炉内に仕切壁を設けて、複
   数のガス流路を形成し、 (b) 上記複数のガス流路のそれぞれに、少なくと
   も２種類の温度の不活性ガスを流通せしめ、 (c) 前記半導体素子の位置している不活性ガス流
   路には、前記少なくとも２種類の温度の不活性
   ガスの内、最も高温の不活性ガスを流通せし
   め、 (d) 上記最も高温の不活性ガスの温度はハンダの
   溶融温度よりも低温とし、 (e) 上記最も高温の不活性ガス流の中で、前記半
   導体素子及びハンダ、並びに、前記の基板の内
   で半導体素子に対向している部分を予熱し、 (f) 赤外線ランプによつてハンダ接合部を局部的
   に加熱して、ハンダを溶融せしめた後、 (g) 赤外線ランプによる加熱を停止して、不活性
   ガス流により、該不活性ガス温度まで急速に通
   風冷却することを特徴とする配線基板のハンダ
   付方法。 ２ 前記の不活性ガスはN₂ガスであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の配線基板
   のハンダ付方法。 ３ 前記の不活性ガス雰囲気炉内の炉壁の少なく
   とも一部に赤外線を透過するガラスを用い、この
   ガラスを通して炉外からハンダ接合部に赤外線光
   を照射して該ハンダ接合部を局部的に加熱するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の配
   線基板のハンダ付方法。 ４ 前記のハンダ接合部に対する局部的加熱は、
   ハンダ接合すべき半導体素子の個数に対応した数
   の赤外線ランプを用いて行なうことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の配線基板のハンダ
   付方法。