米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 表面実装形ICのはんだ接続方法と装置およびそれにより作製した電子機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−132647
公開日 平成6年(1994)5月13日
出願番号 特願平4−281581
出願日 平成4年(1992)10月20日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中村 純之助
発明者 小関 護 / 曽田 均 / 武藤 良児 / 西山 信蔵 / 堀井 智晴
要約 目的
リードピッチが0.3未満の狭ピッチの表面実装形ICまたはTCP形ICのはんだ接続における搭載位置ずれをなくし、狭ピッチICのはんだ接続部の短絡不良を低減して、小形で実装密度の高い高品質の電子回路基板を提供する。

構成
IC搭載用電極部2に予め供給されたはんだ3上に、はんだが付着しない材料でできた平坦な板4を押し当てながら、はんだ3を加熱・溶融し、そのまま冷却固化させて、はんだ3の表面を平坦としたのち、IC8を搭載し、はんだ3を再溶融させることにより、IC8のはんだ接続を行う。
特許請求の範囲
【請求項1】電子回路基板に設けられたリードピッチが狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部に、適正量のはんだを供給して付着する工程と、上記はんだを付着した電極部の表面に、はんだが付着しない材料からなる平坦な板を押し当てながら加熱して電極部のはんだを溶融させた後、冷却して上記電極部のはんだ表面を平坦化する工程と、上記平坦化した電極部のはんだ表面に、表面実装形ICもしくはTCP形ICを搭載してはんだ付けを行い電気的に接続する工程を少なくとも含むことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項2】電子回路基板に設けられたリードピッチが狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部に、適正量のはんだを供給して付着する工程と、上記はんだを付着した電極部の表面に、はんだが付着しない材料からなる平坦な板を押し当て、かつ上記はんだを付着させた電極間の隙間部に不活性気体を吹き込みながら加熱して、上記電極部のはんだを溶融させた後、冷却して上記電極部のはんだ表面を平坦化する工程と、上記平坦化した電極部のはんだ表面に、表面実装形ICもしくはTCP形ICを搭載してはんだ付けを行い電気的に接続する工程を少なくとも含むことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項3】請求項1または請求項2において、電子回路基板に設けられたリードピッチが0.3mm未満の狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部にはんだ付けを行う方法であって、平坦な板として透明なガラス板を使用し加熱源として光ビームを用いて、上記透明なガラス板を通して光ビームのエネルギーにより、電極部のはんだを加熱溶融した後、冷却して電極部のはんだ表面を平坦化する工程を含むことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項4】請求項3において、加熱源としてレーザービームを用いることを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項5】請求項1または請求項2において、電子回路基板に設けられたリードピッチが0.3mm未満の狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部にはんだ付けを行う方法であって、平坦な板に発熱電線を埋め込み、通電することにより上記平坦な板自体を加熱源として電極部のはんだを加熱溶融した後、冷却して電極部のはんだ表面を平坦化する工程を含むことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項6】請求項1または請求項2において、電子回路基板に設けられたリードピッチが0.3mm未満の狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部にはんだ付けを行う方法であって、平坦な板に流体を循環させる管を埋め込み、該管中に高温の流体を循環させることにより、上記平坦な板自体を加熱源として電極部のはんだを加熱溶融した後、冷却して電極部のはんだ表面を平坦化する工程を含むことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項7】請求項1または請求項2において、電子回路基板に設けられたリードピッチが0.3mm未満の狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部にはんだ付けを行う方法であって、平坦な板の上記電極部に対向する位置に、はんだを付着した電極部を囲って隣合う電極間に溶融はんだの流入を阻止する溝形状のパターンを形成した平坦な板を用い、電極部のはんだを加熱溶融した後、冷却して電極部のはんだ表面を平坦化する工程を含むることを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続方法。
【請求項8】電子回路基板に設けられたリードピッチが狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部に、適正量のはんだを供給して付着する手段と、上記はんだを付着した電極部の表面に、はんだが付着しない材料からなる平坦な板を押し当てながら加熱して電極部のはんだを溶融させた後、冷却して上記電極部のはんだ表面を平坦化する手段、もしくは上記はんだを付着した電極部の表面に、はんだが付着しない材料からなる平坦な板を押し当て、かつ上記はんだを付着させた電極間の隙間部に不活性気体を吹き込みながら加熱して電極部のはんだを溶融させた後、冷却して上記電極部のはんだ表面を平坦化する手段と、上記平坦化した電極部のはんだ表面に、表面実装形ICもしくはTCP形ICを搭載してはんだ付けを行う手段を少なくとも備えたことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続装置。
【請求項9】請求項8において、平坦な板は透明なガラス板からなり、光ビームのエネルギーもしくはレーザービームのエネルギーにより加熱制御する手段を設けたことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続装置。
【請求項10】請求項8において、平坦な板は電熱線を内蔵し通電加熱制御する手段を設けたことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続装置。
【請求項11】請求項8において、平坦な板は伝熱管を内蔵し、加熱用媒体もしくは冷却用媒体を循環して、平坦な板を加熱もしくは冷却制御する手段を設けたことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続装置。
【請求項12】請求項8ないし請求項11において、平坦な板は、はんだを付着した電極部に対向する位置に、上記電極部を囲って隣合う電極間に溶融はんだの流入を阻止する溝形状のパターンを設けたことを特徴とする表面実装形ICのはんだ接続装置。
【請求項13】請求項1ないし請求項7記載のはんだ接続方法により、リードピッチが0.3mm未満の狭ピッチの表面実装形ICまたはTCP形ICを実装した電子回路基板を用いて構成したこと特徴とする電子機器。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面実装形IC(集積回路)またはTCP(Tape Carrier Package)形ICのはんだ接続技術に係り、特にリードピッチが0.3mm未満の狭ピッチICのはんだ接続方法およびそれを実施する装置ならびに上記はんだ接続法によりICまたはTCP形ICを実装してなる電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】リードピッチが0.3mm以上の表面実装形ICのはんだ接続方法は、一般に電子回路基板上の表面実装形IC搭載用の電極部に、ペースト状のクリームはんだを印刷法あるいはディスペンサ法により供給し、上記電極部に合わせて表面実装形ICを搭載した後、リフロー炉等により一括加熱して上記のクリームはんだを溶融させて、電気的接続を行う方法が一般的に採用されている。ところが、リードピッチが0.1〜0.2mmないしは0.3mm未満の狭ピッチICのはんだ接続方法として、上記従来のはんだ接続法を適用した場合には、クリームはんだの供給時に隣合う電極部のクリームはんだが接触し、ICを搭載しはんだを溶融、冷却した後においてもはんだが分離せず、その結果ICリード間の短絡不良となってしまう。そこで、特開平1−61989号公報、特開平1−96994号公報、特開平3−34391号公報等に提案されているように、IC搭載用の電極部に、あらかじめはんだをディップ法、めっき法、エアーナイフ法等により、隣合う電極部にはんだが接触しないようにコーティングしておき、このはんだコーティング部にフラックスを塗布して、上記の狭ピッチIC等を搭載した後、はんだを再溶融させてはんだ付けを行っていた。また、特公平4−50759号公報において、プリント板のパターン上に、はんだ付けして搭載した部品を除去した後の上記パターン上のはんだ面を平面に修復する装置として、平面を持つ通電加熱形の金属製の整形チップを上記パターン上のはんだ面に押し当て、はんだを再溶融させてはんだ面を平面に修復する方式が提案されているが、この方式では、特に0.3mm未満の狭ピッチのパターン上のはんだ面を修復させる場合には、狭ピッチの電極間に溶融はんだが流入しやすく、そのため短絡が起き易いという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術において、ディップ法およびエアーナイフ法では、はんだが溶融し冷却する際に、はんだの表面張力によってはんだの表面が凸状になることが避けられない。その結果、狭ピッチICを搭載する時に、ICのリードがはんだ表面の凸形状に沿ってすべりを起こし、搭載位置ずれが生じるという問題があった。また、めっき法では、はんだめっきの膜厚を所定以上に厚くすることが製法上困難であり、したがって必要とするはんだ量を供給することが難しいという問題があった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術における問題点を解消し、電子回路基板に設けられたリードピッチが狭ピッチ(例えば0.1〜0.2mmないしは0.3mm未満)の表面実装形ICもしくはTCP形ICの搭載用電極部に、適正はんだ量をばらつきなく供給した後、はんだの表面を平坦化し、ICの搭載位置ずれの生じないはんだ接続方法およびそれを実施する装置ならびに上記はんだ接続方法により作製した狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICを実装してなる小形で信頼性の高い電子機器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成するために、本発明のはんだ接続方法においては、狭ピッチIC搭載用の電極部に、はんだ印刷・リフロー法あるいはディップ法、エアーナイフ法等のはんだレベラー法によって、あらかじめ適正量のはんだを供給して付着しておき、上記はんだを付着した電極部のはんだの表面上に、はんだが付着しない材料からなる平坦な板を押し当てながら、はんだを加熱・溶融後、冷却するか、もしくは平坦な板を押し当て、かつ上記はんだを付着した隣合う電極間の隙間部に不活性気体を吹き込みながら、上記はんだを加熱・溶融した後、冷却することにより、表面が平坦なはんだを電極部に形成させた後、狭ピッチの表面実装形ICもしくはTCP形ICを搭載し、はんだ付けを行い電気的に接続するものである。あらかじめICの搭載用電極部に供給したはんだの加熱・溶融のための加熱源としては、光ビーム、レーザー、発熱電線、加熱流体(伝熱媒体)を用いることができ、上記の加熱源を平坦な板の外部もしくは内部に種々の形態で組み合わせて構成するものである。平坦な板としては、ガラス板、ステンレス板、銅板あるいは鉄板にテフロン樹脂等をコーティングした熱伝導度が高く、かつはんだが付着しない材質のものを用いる。また、上述したごとく、はんだを付着した電極間の隙間部に不活性気体を吹き込んだり、あるいは平坦な板のはんだを付着した電極部に対向する位置に、上記電極部を囲って隣合う電極間に溶融はんだの流入を阻止する形状の溝状パターンを設けることにより、隣合うはんだを付着した電極間のはんだによる短絡をいっそう防止することができる。
【0006】
【作用】本発明の狭ピッチICまたはTCP形ICのはんだ接続法によれば、はんだの付着しない平坦な板を、狭ピッチIC搭載用電極部のはんだ層に押し当てながら、上記はんだ層を溶融・冷却させるため、冷却固化後の上記はんだ表面は平坦となり、狭ピッチICを搭載する場合に、狭ピッチICのリードと電極部のはんだとの間で滑りなどによる位置ずれが生じることなく、狭ピッチICの搭載位置精度の向上をはかることができる。その結果、ICの搭載位置ずれによる狭ピッチICのはんだ接続部の短絡不良を著しく低減することができ、携帯電話器等の小形電子機器の低価格化と信頼性の向上がはかられる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いてさらに詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施例である表面実装型ICのはんだ接続方法の工程を示す説明図である。なお、図2は、第1の実施例で用いた電極部のはんだ表面を平坦化するための加熱方法を示す模式図である。図において、電子回路基板1上の電極2に、はんだ印刷・リフロー法あるいははんだレベラー法により、はんだ3を供給する。ここで、はんだ3の表面は、はんだの表面張力により凸状となっている〔図1(a)〕。次に、はんだ3の表面に、はんだの付着しない平坦な板4を押しつけながら加熱し、はんだ3を溶融させる。本実施例では、図2に示すごとく、ハロゲンあるいはキセノン等の光源5からの光を反射鏡6で集光し、ビーム状とした光ビーム7を加熱源とし、平坦な板4は、光ビーム7を透過させ、かつはんだの付着しないガラス板で構成して、はんだ3を溶融した〔図1(b)〕。この溶融状態で光ビーム7の照射を停止し、はんだ3を冷却することにより、表面が平坦なはんだ3を形成することができた〔図1(c)〕。続いて、リードピッチが0.1〜0.3mm未満の表面実装形IC(またはTCP形IC)8のICリード8aを、表面を平坦化したはんだ3の上に合わせて搭載し、一括リフロー法もしくは個別加熱法により、はんだ付けを行い電気的に接続した〔図1(d)〕。
【0008】図3、図4および図5は、それぞれ本発明の第2、第3および第4の実施例であって、はんだを付着した電極部のはんだ表面を平坦化するための加熱方法を示す模式図である。
【0009】図3は、YAGあるいは半導体レーザーを加熱源としたもので、レーザー発振源9からの発振光10を、ミラー11を介してはんだ3に照射し、加熱・溶融させる。ここで、平坦な板4は、発振光10を透過させ、かつはんだが付着しないガラス板により構成されている。図4は、電気ヒータを埋め込んだ平坦な板4を加熱源としたもので、平坦な板4に、電熱線であるニクロム線材12を埋め込み通電することにより、平坦な板4全体を加熱し、この熱をはんだ3に伝導させることにより、はんだ3を溶融させる。ここで、平坦な板4は、ガラス板、ステンレス板、銅板あるいは鉄板にテフロン樹脂等をコーティングした熱伝導度が高く、かつはんだが付着しない材料によって構成されている。図5は、加熱流体14を循環させる伝熱管を埋め込んだ平坦な板4を加熱源としたもので、平坦な板4に、管13を埋め込み、管13の中に加熱媒体14を流し、平坦な板4全体を加熱し、この熱をはんだ3に伝導させることにより、はんだ3を溶融させる。ここで、加熱媒体14は空気、窒素等の気体やフッ化炭素系溶剤等の液体を温調器15により、はんだ3を溶融させるに必要な温度にまで加熱する。さらに、温調器15により加熱媒体14の温度を下げることにより、平坦な板4全体を冷却し、溶融後のはんだ3の冷却を促進することもできる。また、平坦な板4は、上記第3の実施例で述べた熱伝導度が高く、かつはんだが付着しない材料を用いている。
【0010】図6、図7は、本発明による第5、第6の実施例を示すもので、はんだを付着した電極部のはんだ表面を平坦化するために、はんだを加熱した後、溶融はんだを電極部の隙間から分離除去する方法を示す模式図である。図6は、隣合う電極2a、2bの間に、不活性気体を流し込むことにより、電極2a、2b間に流れ込むはんだ3a、3bを分離させるもので、第1から第4の実施例で述べた方法によって、はんだ3を溶融した後、平坦な板4の中央部に設けた貫通孔16に、管17を介して窒素等の不活性気体18を流し込む。これにより、隣合う電極2a、2bの溶融はんだ3a、3bの間に不活性気体18が流れ込み、溶融はんだ3a、3bが接触しないように分離させることができる。図7は、平坦な板4の電極2、2a、2bに対向する部分に、溝4aを形成し、はんだ3を分離させるもので、あらかじめ、平坦な板4の電極2、2a、2bに対向する部分に、溝4aを形成する。そして、第1から第4の実施例で述べた方法により、溶融したはんだ3は、溝4aに倣った形状となり、かつ溝4aの側面に遮られて、隣合う電極2a、2bの溶融はんだ3a、3bが接触しないよう分離させることができる。ここで、溝4aのはんだ3の表面に接触する面は、平面となるよう加工しておくことにより、冷却後のはんだ3の表面を平坦とすることができることは言うまでもない。
【0011】図8は、以上述べたはんだ接続方法を用いたリードピッチが0.1〜0.3mm未満の表面実装形ICまたはTCP形IC用のIC搭載・はんだ付け装置の外観を示す。IC搭載・はんだ付け装置19は、光ビーム方式による加熱部20、平坦な板(ガラス板)着脱兼IC搭載ロボット21、加熱ステーション22、IC搭載ステーション23、IC供給部24により構成されている。はんだ印刷・リフロー法あるいははんだレベラー法により、表面実装形IC(またはTCP形IC)8用の電極2に、はんだ3が供給された電子回路基板1は、はじめにIC搭載ステーション23に搬送され、位置決めされた後、平坦な板(ガラス板)4が、表面実装形IC(またはTCP形IC)8搭載用のはんだ3上に、平坦な板(ガラス板)着脱兼IC搭載ロボット21により載置される。つぎに、そのまま電子回路基板1は加熱ステーション22に搬送され、位置決めされた後、光ビーム方式による加熱部20から照射される光ビームにより、表面実装形IC(またはTCP形IC)8の接続用はんだ3は加熱・溶融され、平坦な表面を有するはんだ3が形成される。その後、平坦な板(ガラス板)4を載置した電子回路基板1は、再びIC搭載ステーション23に搬送され、位置決めされた後、平坦な板(ガラス板)着脱兼IC搭載ロボット21により、平坦な板(ガラス板)4が電子回路基板1より外され、続いてIC供給部24にセットされている表面実装形IC(またはTCP形IC)8が電子回路基板1の所定の位置に搭載される。ここで、はんだ3の表面部は、以上に述べた方法により、表面が平坦化されているためIC搭載時の押圧力によるICリード8aと、はんだ3とのずれが発生せず、高精度のIC搭載が実現できる。続いて、表面実装形IC(またはTCP形IC)8が搭載された電子回路基板1は、再び加熱ステーション22に搬送され、位置決めされた後、光ビーム方式による加熱部20から照射される光ビームにより、表面実装形IC(またはTCP形IC)8の接続用はんだ3は加熱・溶融され、ICリード8aと電気的に接続される。特に、IC搭載・はんだ付け装置19は、電極部のはんだ表面平坦化のためのはんだ加熱方法と、ICのはんだ付け方法とを同一の光ビーム方式による加熱方法としたことによりコンパクトな構造とすることができる。
【0012】図9は、以上述べた実施例のはんだ接続方法により高密度のIC部品を搭載し、小形化をはかった電子回路基板1、音響部品25a、データ入力部品25b、表示部品25c、ハウジング26及びバッテリーパック27により構成される携帯電話器28を示す。携帯電話器28の主機能部を、リードピッチが0.1〜0.2mmの表面実装形IC(あるいはTCP形IC)8の高機能ICで集積し、本発明によるはんだ接続方法により、小形で実装密度の高い高品質の電子回路基板を作製することができる。そして、電子回路基板の小形化により、携帯電話器全体の小形化を実現することができると共に、バッテリーパック27への容積配分を増やすことにより、通話時間および待ち受け時間の向上をはかることができる。
【0013】
【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の狭ピッチの表面実装形ICまたはTCP形ICのはんだ接続方法によれば、IC搭載用電極部のはんだ表面が平坦であるため、リードピッチが0.1〜0.2mmないしは0.3mm未満の狭ピッチICを搭載する場合において、狭ピッチのICリードと、はんだを付着した電極部との間で、すべりによる搭載位置ずれがほとんどなく、その結果、狭ピッチICのはんだ接続部の短絡不良を著しく低減することができるので、小形で実装密度の高い高品質の電子回路基板を提供することが可能となる。また、本発明のIC搭載・はんだ付け装置によれば、電極部のはんだ表面平坦化のためのはんだ加熱方法と、ICのはんだ付け方法とを、同一の光ビーム方式による加熱方法としたことにより、装置の小型化およびコストの低減がはかられる。さらに、本発明の方法により作製した電子機器、例えば携帯電話器によれば、携帯電話器の主機能部を、リードピッチが0.1〜0.2mm程度の狭ピッチの表面実装形ICあるいはTCP形ICの高機能ICに集積し、本発明のはんだ接続方法により、小形で実装密度の高い高品質の電子回路基板を用いているため、携帯電話器全体の小形化が実現できると共に、バッテリーパックへの容積配分を増加することができるので、通話時間および待ち受け時間の向上化をはかることが可能となる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013