説明

はんだダム形成方法

【課題】はんだダム形成方法に関し、はんだダムの形成精度を向上させ、あるいは緻密なはんだダムを形成する
【解決手段】電子部品に接続される複数のリードのうち、対象リード1の所定位置に凹状の嵌合部材5を嵌合させ、対象リードの周囲を囲む環状のはんだダム4を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本件は、電子部品のリードにはんだダムを形成する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プリント基板に電子部品を実装する方式の一つとして、リフロー方式が知られている。リフロー方式とは、ペースト状のはんだがあらかじめ塗布又は印刷された基板上に電子部品を載置した後、リフロー炉と呼ばれる加熱装置で基板全体を加熱してはんだを溶融させ、電子部品のリードを基板上の所定位置にはんだ接合する方式である。リフロー炉は、例えば遠赤外線ヒータや温風ヒータ等を内蔵しており、炉内の温度を正確に制御することによって基板上のはんだを均一に溶融する。
【0003】
ところで、溶融したはんだのぬれ性(はんだの流動性や広がりやすさ)は、はんだが付着する部位の温度によって変化する。一方、リフロー炉内の温度が均一であったとしても、基板とリードとの熱容量の相違により、リードが接合される基板上のランドの温度よりもリード自体の温度が高温になることがある。この場合、基板上で溶融したはんだがリードの表面を伝って電子部品の樹脂封止部側へと吸い上げられるいわゆる吸い上がり現象が生じ、リードとプリント基板のランドとの間に接合不良が発生しやすくなる。
【0004】
このような課題に対し、リード表面にソルダーレジスト層を形成してはんだの吸い上がり現象を防止する技術が知られている。この技術では、リードを液状のソルダーレジストに浸漬してリード表面に膜状のレジスト層を形成し、その後、剥離液を用いてリードの先端部分のレジスト層を剥離してはんだ接合部を形成する。つまり、リードの先端以外の部位をレジスト層で覆うことで、はんだの吸い上がり現象を防止する。
【0005】
また、リードの周面にフッ素やシリコーンを塗布してはんだ上がりを防止する技術も知られている。すなわち、はんだが付着しないはんだ上がり設定(すなわち、はんだダムに対応する部位)をリード上に設け、リードの先端側から基端側へのはんだの濡れ上がりを防止するものである(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2000−261134号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、前者の技術では、はんだダムが不要である部位にも一旦レジスト層が形成されるため、剥離される分のソルダーレジストが無駄になり製造コストが増大する。また、剥離されずに残ったレジスト層がはんだダムとなるため、ソルダーレジストの粘度,剥離液の濃度,剥離液の塗布精度といったさまざまな要因がはんだダムの寸法精度に影響を及ぼすことになる。したがって、緻密なはんだダムの形成が難しく、ピッチの狭い微細リードに適用することが困難であるという課題がある。
【0008】
また、後者の技術では、はんだダムの形成精度がフッ素やシリコーンの塗布精度に依存するため、緻密なはんだダムを形成することが難しいという課題がある。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、はんだダムの形成精度を向上させ、あるいは緻密なはんだダムを形成することである。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このため、開示のはんだダム形成方法は、電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成方法であって、前記電子部品に接続される複数の前記リードのうち、前記はんだダムの形成対象である対象リードの所定位置に凹状の嵌合部材を嵌合させることで、前記対象リードの周囲を囲む環状の前記はんだダムを形成する。
【発明の効果】
【0010】
開示の技術によれば、ダムの形成位置の精度を向上させることができ、緻密なはんだダムを形成することができることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に係るはんだダム形成方法で製造される半導体パッケージの例示であり、(a)はその全体斜視図、(b)はその要部拡大斜視図である。
【図2】第一実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置の全体構成を示す斜視図である。
【図3】第一実施形態に係るはんだダム形成方法で用いられるリング材料を示す斜視図である。
【図4】図2のはんだダム形成装置の要部を拡大して示す斜視図である。
【図5】第一実施形態に係るはんだダム形成方法を説明する図であり、(a)はリードに取り付けられる前のリング材料及び保持ハンドを示す上面図、(b)はその保持ハンドによるリング材料の取り付け状態を示す斜視図、(c)はそのリング材料が蝋付けされたリードを示す斜視図である。
【図6】第一実施形態に係るはんだダム形成方法を説明するためのプロセスチャートである。
【図7】第一実施形態に係るはんだダム形成方法で製造された半導体パッケージの実装例を示す図であり、(a)は表面実装の場合、(b)はスルーホール実装の場合を示す。
【図8】第二実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置の構成を示す図であり、(a)はその全体斜視図、(b)はカシメ固定に係る第二カシメ部の横断面図である。
【図9】第二実施形態に係るはんだダム形成方法を説明する斜視図であり、(a)はカシメ材料がカシメ固定されたリード、(b)はそのカシメ材料に加熱加工が施されたリードを示す。
【図10】第二実施形態に係るはんだダム形成方法を説明するためのプロセスチャートである。
【図11】第三実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置の構成を示す斜視図である。
【図12】第三実施形態に係るはんだダム形成方法を説明するための横断面図である。
【図13】第三実施形態に係るはんだダム形成方法を説明するためのプロセスチャートである。
【図14】変形例に係るはんだダム形成方法で使用されるリードフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して本はんだダム形成方法に係る実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形(各実施形態及び各変形例を組み合わせる等)して実施することができる。
【0013】
[1.第一実施形態]
[1−1.はんだダムの概要]
第一実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置は、電子部品のリードにはんだダムを形成するものである。はんだダムは、はんだが付着しにくい物質によって形成された部位であり、溶融したはんだの流れを堰き止める機能を有する。
【0014】
例えば図1(a),(b)に示すように、半導体パッケージ3(電子部品)の樹脂封止部2から外部へ延びるリード1の中途において、リード1をその先端1a側と基端1b側とに分断するように、リード1の外周を囲って環状にはんだダム4が形成される。はんだダム4は、はんだの物理的な移動(リード1の先端1a側から基端1b側への吸い上がり)を抑制する面であるといえる。
【0015】
図1(b)に示すように、リード1は金属板を精密金型で打ち抜いて成形(スタンピング成形)された板状の部材である。以下、リード1における面状の部位を表面1cと呼び、板厚方向に形成された切断面(小口部分)を側端面1dと呼ぶ。はんだダム4は、表面1c及び側端面1dの双方にわたって形成される。
なお、図1(b)の例では、一対のはんだダム4がリード1の先端1aから基端1bへ向かう方向に並んで二重に形成されている。
【0016】
[1−2.構成]
図2は、はんだダム形成装置10の構成の一例を示す図である。このはんだダム形成装置10は、半導体パッケージ3から延出する複数のリード群のうち、任意のリード1(対象リード)の所定位置に凹状に形成されたリング材料5(嵌合部材)を嵌合させてはんだダム4を形成する装置である。
【0017】
リング材料5とは金属材からなる部材であり、図3に示すように、貫通穴部5a,側面部5b及び切り込み部5cを有する。
貫通穴部5aは角柱状の空洞であり、リード1の外形に対応する大きさに形成される。つまり、貫通穴部5aはリード1に対して密嵌しうる形状である。側面部5bは円筒面をなす部位である。なお、貫通穴部5aの柱軸は側面部5bがなす円筒形状の筒軸と平行である。切り込み部5cは、貫通穴部5aと側面部5bとの間を切断してなる部位である。切り込み部5cの表面は、貫通穴部5aの表面と側面部5bの表面とを接続する。リング材料5を貫通穴部5aの柱軸方向に見ると、その形状はいわゆるC字型である。
【0018】
リング材料5の組成としては、ニッケル(Ni),アルミニウム(Al),ベリリウム(Be),クロム(Cr),モリブデン(Mo),ニオブ(Nb),チタン(Ti),タングステン(W),ジルコニウム(Zr),ステンレス(SUS)のうちの何れか一つであり、あるいはこれらの組み合わせを含む合金を用いて好適である。これらの金属材はそのまま(あるいは空気中で酸化被膜を形成して)はんだの付着を防止する。リング材料5の厚みD1(すなわち、貫通穴部5aの柱軸方向の高さ)は、形成したいはんだダム4のダム幅に応じて任意に設定される。好ましくは0.1〜1.0mmの範囲とする。
【0019】
はんだダム形成装置10は、保持ハンド6,溶接棒7,拡大顕微鏡8,マニピュレータ9,作業台20及び固定装置21を備える。
保持ハンド6は、作業台20に対して基端部を支持されたマニュアル操作型の多関節ロボットアームであり、マニピュレータ9への操作入力に応じて動作する。保持ハンド6の先端部には、図4に示すように、一対の可動部6a,腕部6b,支持軸6c,把持面6d及び爪部6eが設けられる。
【0020】
一対の可動部6aは半円弧状に形成され、それぞれ一端を腕部6bに対して支持軸6cを介して回動可能に支持される。可動部6aの他端には把持面6dが形成される。一対の可動部6aは、互いに把持面6dを対向させて配置される。保持ハンド6は、一対の可動部6aを回動させることにより、把持対象物を一対の把持面6dの間に把持する。また、把持面6dにおける支持軸6c側の一側には、リング材料5の切り込み部5cを押し開くための爪部6eが突設される。
【0021】
例えば、図5(a)に示すように、リング材料5の切り込み部5cを爪部6eで係止し、一対の可動部6aをそれぞれ矢印A,A′方向へ回動させると、リング材料5が塑性変形して切り込み部5cが拡開する。これにより、リング材料5がリード1に対して取り付けやすい形状となる。
続いて、図5(b)に示すように、リング材料5を把持面6dで把持した状態でリード1の所定位置に被せるように取り付ける。リード1が貫通穴部5aの内部に位置する状態で一対の可動部6aをそれぞれ矢印B,B′方向へ回動させると、リング材料5が塑性変形して切り込み部5c間の隙間が狭められる。これにより、リング材料5は継ぎ目のある状態でリード1に固定される。
【0022】
溶接棒7は、リード1に固定されたリング材料5の継ぎ目を塞ぐべく切り込み部5cを溶接する装置であり、マニピュレータ9への操作入力に応じて動作する。ここでいう溶接とは、母材であるリード1を溶融させることなくリング材料5のみを溶融させてリード1の表面に定着させる蝋付けを意味する。溶接棒7の先端はリング材料5の融点よりも高温に制御可能である。
【0023】
例えば、図5(c)に示すように、高温の溶接棒7の先端をリング材料5の切り込み部5cに接触させると、切り込み部5cの周りの金属材が溶融して継ぎ目が塞がれ、蝋付け部5dが形成される。これにより、リード1に対してリング材料5が溶着され、リード1の周囲(すなわち、全ての表面1c及び側端面1d)を囲む環状のはんだダム4が形成される。
【0024】
拡大顕微鏡8は、マニピュレータ9を操作する作業者がはんだダム4の形成部位を目視確認するための装置である。作業者は、拡大顕微鏡8を覗きつつマニピュレータ9で保持ハンド6及び溶接棒7を操作して、リード1にリング材料5を取り付ける。
半導体パッケージ3は作業台20上に設けられた固定装置21に固定される。固定装置21には、図5(b)に示すように、冷却装置22が内蔵される。半導体パッケージ3は、リード1を鉛直方向に伸ばした姿勢で固定装置21に挟持され、作業台20に固定される。また、冷却装置22は、溶接棒7による蝋付け作業時にリード1を冷却する装置である。例えば、リード1を挟持する部分が任意の冷却構造により冷却され、熱伝導によりリード1の全体が冷却される。
【0025】
[1−3.プロセスチャート]
図6は、はんだダム形成方法の一例を説明するプロセスチャート(製造工程図)である。ここでは、はんだダム4を形成する制御における一サイクルの制御内容が時系列に従って列挙されている。
ステップA1では、半導体パッケージ3が固定装置21に固定される。ここでリード1が作業台20に対して固定される。
【0026】
続いてマニピュレータ9が作業者により操作され、リング材料5が保持ハンド6にセットされる(ステップA2)。ここでは、保持ハンド6の爪部6eでリング材料5の切り込み部5cが押し広げられた後、そのリング材料5が把持面6dで把持される。なお、セットとは上記のようなリング材料5のリード1への取り付けのための準備を整えることを意味する。続くステップA3では、リード1にリング材料5が取り付けられる。このステップでリング材料5はリード1に対して仮固定されるが、一対の切り込み部5c間には隙間が残存する。また、必要に応じてリング材料5の固定位置の微調整がこのステップで行われる。
【0027】
一方、ステップA4ではマニピュレータ9が作業者により操作され、溶接棒7の先端の位置決めがなされる。このステップでは溶接棒7の先端がリング材料5の切り込み部5cと当接する位置に操作される。
続くステップA5では冷却装置22が作動し、リード1の冷却が開始される。続くステップA6では溶接棒7の先端が高温に熱せられてリング材料5の継ぎ目が蝋付けされ、環状のはんだダム4が形成される。このステップでリング材料5がリード1に対して固定される。
【0028】
なお、溶接棒7の熱に起因するリード1の反り返りや歪みを防止すべく、冷却装置22によるリード1の冷却はこのステップの間も実施される。その後、続くステップA7においても冷却装置22が作動し、溶接加工されたリング材料5の継ぎ目が冷却するまでの間はリード1の冷却がなされる。このような工程を経て、リード1にはんだダム4が形成された半導体パッケージ3が完成する。
【0029】
[1−4.作用]
上記のプロセスを経て形成されたはんだダム4を有する半導体パッケージ3の実装例を図7(a),(b)に例示する。
表面実装の場合には、図7(a)に示すように、ほぼ水平に折り曲げられたリード1の先端1a側がプリント基板17のランド18上に載置され、先端1a及びランド18間がはんだ付けされる。このとき、温度条件等によりランド18上で溶融したはんだがリード1の表面1cや側端面1dを伝って樹脂封止部2側へと吸い上げられたとしても、その途上に形成されたはんだダム4にははんだが付着しにくいため、吸い上がり現象が抑制される。
【0030】
これにより、はんだダム4の最下端部4aよりも下方にはんだが押し留められ、図7(a)中に破線で示すように、良好な形状のはんだフィレット19が形成される。
また、スルーホール実装の場合には、図7(b)に示すように、リード1がプリント基板17の板厚方向に貫通するスルーホール17aに差し込まれ、リード1の先端1aとプリント基板17上のランド18とがはんだ付けされる。このとき、温度条件等によりはんだがスルーホール17aを通り抜けてリード1の表面1cや側端面1dを伝わり、樹脂封止部2側へと吸い上げられたとしても、その途上に形成されたはんだダム4によって吸い上がりが抑制される。
したがって、はんだダム4の最下端部4aよりも下方にはんだが押し留められ、図7(b)中に破線で示すように、良好な形状のはんだフィレット19が形成される。
【0031】
[1−5.効果]
上記の第一実施形態により得られる効果の一例について説明する。
リード1の所定位置にはんだが付着しない凹状のリング材料5を嵌合させることにより、はんだダム4の形成位置及び形成幅の精度を向上させることができる。すなわち、はんだダム4の形成位置は、リング材料5が蝋付けされていない状態(例えば、ステップA4)で微調整が可能であり、配置精度を向上させることが容易である。また、はんだダム4の形成幅はリング材料5の厚みD1に依存するため、リング材料5の製造精度を高めるほどはんだダム4の形成精度を格段に向上させることが可能である。
【0032】
また、マニピュレータ9を用いてリング材料5が蝋付けされる対象となるリード1を選択することにより、半導体パッケージ3から延出する複数のリード1のうち、特定のリード1のみに対してはんだダム4を形成することができる。例えば、半導体パッケージ3のプリント基板17への実装時にはんだの吸い上がり現象が生じやすいグラウンドリード線のみにはんだダムを形成することが可能である。
【0033】
なお、リング材料5の厚みD1を大きくするほど幅の広いはんだダム4が形成され、リング材料5の厚みD1を小さくするほど幅の細いはんだダム4が形成される。したがって、要求されるはんだダム4の幅に応じてリング材料5の厚みD1を任意に設定することができる。より好ましくは、リング材料5の厚みD1を0.1〜1.0mmの範囲内で設定する。この場合、リング材料5に要求される強度や耐久性能,加工性を確保しつつ、緻密なはんだダム4を形成することができる。
【0034】
[2.第二実施形態]
[2−1.構成]
図8(a),(b)を用いて第二実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置30を説明する。第一実施形態では溶接(蝋付け)によりリング材料5をリード1に固定するものを例示したのに対し、第二実施形態ではカシメ材料13をカシメ固定(機械的固定)することによりリード1に固定するものを例示する。
【0035】
カシメ材料13(嵌合部材)とは金属材からなる部材である。図8(a)に示すように、カシメ材料13は、矩形の三辺からなる凹形状に形成され、その一辺をなす当接部13aと当接部13aの両端から互いに平行に延設された一対の屈曲部13bとを備える。当接部13aは、リード1の一方の表面1cに接触する部位であり、屈曲部13bは側端面1d及び他方の表面1cに接触する部位である。屈曲部13bにおける基端と先端との中間部には、切り欠き部13cが切削形成され、それぞれの屈曲部13bに形成された切り欠き部13cが互いに向かい合うように配置される。屈曲部13bは、切り欠き部13cを屈曲点として内側へ屈曲しやすい形状である。
【0036】
カシメ材料13としては、リング材料5と同様に種々の金属材又は合金を用いることが考えられる。カシメ材料13の厚みD2(すなわち、当接部13aからの屈曲部13bの延設方向に対する垂直方向であり、かつ当接部13aの延在方向に対する垂直方向の寸法)は、形成したいはんだダム4のダム幅に応じて任意に設定される。好ましくは0.1〜1.0mmの範囲とする。
【0037】
はんだダム形成装置30は、第一カシメ部11及び第二カシメ部12を備える。カシメ材料13は、リード1とともにこれらの第一カシメ部11及び第二カシメ部12間に挟み込まれて押圧され、カシメ固定される。第一カシメ部11及び第二カシメ部12のそれぞれの押圧方向を図8(a)中に矢印C,C′で示す。なお、第一カシメ部11及び第二カシメ部12は予め位置を固定された所定のレール上を移動し、それらの移動軌跡は同一の直線(または曲線)を描く。また、半導体パッケージ3は、第一実施形態と同様に、作業台20上に設けられた固定装置21に固定される。
【0038】
第一カシメ部11はカシメ材料13を保持する部位である。第一カシメ部11とカシメ材料13との間には、押圧方向C,C′に垂直な方向へのカシメ材料13の位置を設定するためのスペーサ11aが介装される。また、第二カシメ部12は第一カシメ部11に保持されたカシメ材料13の屈曲部13bを屈曲させてリード1に固定する部位である。
第二カシメ部12における屈曲部13bの先端と当接する部位には、屈曲部13bの屈曲方向をカシメ材料13の内側方向へと誘導する凹設部12aが設けられる。凹設部12aは、図8(b)に示すように、傾きの異なる二つの面を有する。これらの二つの面はそれぞれ、一対の屈曲部13bのそれぞれの先端に当接して屈曲部13bを折り曲げる押圧力を付与する面であり、それぞれの面の法線12bが第一カシメ部11側で交わるようにそれぞれの面の勾配が設定される。すなわち、一方の屈曲部13bとの当接部における法線12bの方向は、他方の屈曲部13側へと傾斜している。
【0039】
これにより、例えば図9(a)に示すように、カシメ材料13がリード1に嵌合し、リード1の周囲(すなわち、全ての表面1c及び側端面1d)を囲むようにカシメ固定されて環状のはんだダム4が形成される。なお、固定されたカシメ材料13における一対の屈曲部13bの先端同士は固定されていないため、継ぎ目のある状態でリード1に固定される場合がある。そこで、例えば図9(b)に示すように、第一実施形態における溶接棒7を用いて継ぎ目の近傍を溶融させて蝋付け部13dを形成してもよい。
【0040】
[2−2.プロセスチャート]
図10は、はんだダム形成方法の一例を説明するプロセスチャート(製造工程図)である。ここでは、はんだダム4を形成する制御における一サイクルの制御内容が時系列に従って列挙されている。
ステップB1では、半導体パッケージ3が固定装置21に固定される。ここでリード1が作業台20に対して固定される。続くステップB2では、第一カシメ部11にカシメ材料13がセットされる。カシメ材料13は、スペーサ11aを介して第一カシメ部11に支持される。このステップでは、スペーサ11aの位置が調整されてリード1に対するカシメ材料13の相対位置が微調整される。なお、ここでいうセットとはカシメ材料13のリード1への取り付けのための準備を整えることを意味する。
【0041】
続くステップB3では、第一カシメ部11及び第二カシメ部12のそれぞれが図8(a)中の矢印C,C′方向へ移動する。このステップでカシメ材料13の当接部13aがリード1の表面1cに当接し、また屈曲部13bの先端が第二カシメ部12の凹設部12aに接触する。さらに、第二カシメ部12側から押圧された屈曲部13bは切り欠き部13cからカシメ材料13の内側方向へと屈曲し、リード1の周囲を囲むように環状にカシメ固定される。このような工程を経て、リード1にはんだダム4が形成された半導体パッケージ3が完成する。
【0042】
なお、カシメ固定後のカシメ材料13について、一対の屈曲部13bの先端間に継ぎ目がある場合には、ステップB4へ進んでもよい。例えばステップB4では、マニピュレータ9を用いた手動操作により溶接棒7の先端の位置決めがなされ、溶接棒7の先端がカシメ材料13の継ぎ目に近接する位置に操作される。
続くステップB5では冷却装置22が作動し、リード1の冷却が開始される。続くステップB6では溶接棒7の先端が高温に熱せられてカシメ材料13の継ぎ目が蝋付けされ、環状のはんだダム4が形成される。
【0043】
なお、溶接棒7の熱に起因するリード1の反り返りや歪みを防止すべく、冷却装置22によるリード1の冷却はこのステップの間も実施される。その後、続くステップB7においても冷却装置22が作動し、溶接加工されたカシメ材料13の継ぎ目が冷却するまでの間はリード1の冷却がなされる。このような工程を経て、継ぎ目のないはんだダム4が形成された半導体パッケージ3が完成する。
【0044】
[2−3.効果]
リード1の所定位置にはんだが付着しない凹状のカシメ材料13をカシメ固定することにより、はんだダム4の形成位置及び形成幅の精度を向上させることができる。すなわち、はんだダム4の形成位置は、スペーサ11aにより微調整が可能であり、配置精度を向上させることが容易である。また、はんだダム4の形成幅はカシメ材料13の厚みD2に依存するため、カシメ材料13の製造精度を高めるほどはんだダム4の形成精度を格段に向上させることが可能である。
【0045】
また、第一カシメ部11及び第二カシメ部12は所定のレール上を移動するため、カシメ固定時に屈曲部13bの先端を凹設部12aに正確に当接させることができ、カシメ形状を均一にすることができる。これにより、はんだダム4の形状の精度をより高めることができる。
また、カシメ材料13をカシメ固定したときに継ぎ目が生じた場合であっても、加熱処理を施すことによって継ぎ目を蝋付けすることができ、環状のはんだダム4を形成することができる。
【0046】
なお、要求されるはんだダム4の幅に応じてカシメ材料13の厚みD2を任意に設定することができる。より好ましくは、カシメ材料13の厚みD2を0.1〜1.0mmの範囲内で設定する。この場合、カシメ材料13に要求される強度や耐久性能を確保しつつ、緻密なはんだダム4を形成することができる。
【0047】
[3.第三実施形態]
[3−1.構成]
図11を用いて第三実施形態に係るはんだダム形成方法が適用されるはんだダム形成装置40を説明する。第二実施形態ではカシメ固定によりカシメ材料13をリード1に固定するものを例示したのに対し、第三実施形態ではインク材をリード1に転写することにより定着させるものを例示する。
【0048】
インク材は、その乾燥後にはんだの付着を防止する成分を含有し、すなわち、はんだのぬれ性を低下させる物質を含有する。さらに、このインク材ははんだの溶融温度に耐える耐熱性を有する物質を含有する。例えば、シリコーン樹脂,エポキシ樹脂,ポリイミド樹脂等の高分子合成樹脂を主成分とする顔料,油性インク,水性インク等がインク材として用いられる。
【0049】
はんだダム形成装置40は、インク材の転写に係る第一押圧部14及び第二押圧部15(ともに嵌合部材)を備える。第一押圧部14及び第二押圧部15は、スポンジ,ウレタンゴムといった樹脂や、アルミニウム合金,真鍮,ステンレスといった金属や、樹脂加工が施された硬質フェルトを材料としたインク材の転写用スタンプである。
これらの双方にインク材を塗布してリード1に嵌合させると、インク材はリード1とともにこれらの第一押圧部14及び第二押圧部15間に挟み込まれて押圧され、リード1の表面1c及び側端面1dに定着する。第一押圧部14及び第二押圧部15のそれぞれの押圧方向を図11中に矢印D,D′で示す。
【0050】
なお、第一押圧部14及び第二押圧部15は予め位置を固定された所定のレール上を移動し、それらの移動軌跡は同一の直線(または曲線)を描く。また、半導体パッケージ3は、第一実施形態と同様に、作業台20上に設けられた固定装置21に固定される。なお、第三実施形態では固定装置21に内蔵される冷却装置22が不要であるが、必ずしも無用とはいえない。例えば、インク材の温度が高い場合には冷却装置22を作動させてリード1を冷却してもよい。
【0051】
第一押圧部14には、リード1の一方の表面1cに面接触する第一嵌合面14aと、リード1の側端面1dのうちの表面1cに近接する一部に対して面接触する一対の第二嵌合面14bとが形成される。第二嵌合面14bは、矩形に形成された第一嵌合面14aの一側及び他側から、第一嵌合面14aに対する垂直方向に延設される。
インク材は、第一嵌合面14a及び第二嵌合面14bの双方に所定の厚みで塗布される。図11に示すように、第一嵌合面14a及び第二嵌合面14bの高さD3(すなわち、第一嵌合面14aにおける第二嵌合面14bが延設されていない二辺の並設方向の寸法)は、形成したいはんだダム4のダム幅に応じて任意に設定される。好ましくは0.1〜1.0mmの範囲とする。
【0052】
第二押圧部15の形状は第一押圧部14と同一であり、リード1の表面1cに面接触する第一嵌合面15a及び側端面1dに面接触する一対の第二嵌合面15bとを備える。第一押圧部14と第二押圧部15とをともにリード1に押し付けると、リード1が第一押圧部14及び第二押圧部15のそれぞれに嵌合し、第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bの全てに面接触する。図12に示すように、リード1の表面1cの幅をW1とし、側端面1dの幅をW2とおくと、第一嵌合面14a,15aの幅寸法はW1であり、第二嵌合面14b,15bの第一嵌合面14a,15aからの突出寸法はW2/2(W2の半分)である。
【0053】
[3−2.プロセスチャート]
図13は、はんだダム形成方法の一例を説明するプロセスチャート(製造工程図)である。ここでは、はんだダム4を形成する制御における一サイクルの制御内容が時系列に従って列挙されている。
ステップC1では、半導体パッケージ3が固定装置21に固定される。ここでリード1が作業台20に対して固定される。続くステップC2では、第一押圧部14及び第二押圧部15にインク材が塗布される。ここでは、第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bの全てにインク材が均一に塗布される。
【0054】
続くステップC3では、第一押圧部14及び第二押圧部15のそれぞれが図11中の矢印D,D′方向へと移動する。このステップで第一押圧部14の第一嵌合面14aがリード1の一方の表面1cに面接触し、第二押圧部15の第一嵌合面15aがリード1の他方の表面1cに面接触する。また同時に、リード1の側端面1dが第二嵌合面14b,15bに面接触し、リード1の全周が第一押圧部14及び第二押圧部15によって環状に囲まれた状態となる。
【0055】
さらに続くステップC4では、第一押圧部14及び第二押圧部15のそれぞれがリード1から離れる方向へと移動する。このステップでインク材のリード1への転写が完了する。そして続くステップC5においてリード1の表面1c及び側端面1dに転写されたインク材は自然乾燥する。なお、乾燥機を用いてリード1に転写されたインク材を強制的に乾燥させてもよい。
乾燥して定着したインク材は、はんだダム4として機能する部位となる。このような工程を経て、リード1にはんだダム4が形成された半導体パッケージ3が完成する。
【0056】
[3−3.作用,効果]
リード1に嵌合する第一押圧部14及び第二押圧部15を用いてインク材をリード1に塗布することにより、はんだダム4の形成位置及び形成幅の精度を向上させることができる。すなわち、はんだダム4の形成位置は、第一押圧部14及び第二押圧部15とリード1との相対位置から一意に定まるため、はんだダム4の配置精度を向上させることが容易である。また、はんだダム4の形成幅は第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bの高さD3に依存するため、第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bの製造精度を高めるほどはんだダム4の形成精度を格段に向上させることが可能である。
【0057】
なお、要求されるはんだダム4の幅に応じて第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bの高さD3を任意に設定することができる。より好ましくは、第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bの高さD3を0.1〜1.0mmの範囲内で設定する。この場合、第一嵌合面14a,15a及び第二嵌合面14b,15bに要求される強度や耐久性能を確保しつつ、緻密なはんだダム4を形成することができる。
【0058】
[4.変形例]
上述した実施形態の一例に関わらず、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の第一実施形態では、作業員がマニピュレータ9を操作してリード1にはんだダム4を形成するものを示したが、例えば図6に示すプロセスを自動化することも考えられる。この場合、はんだダム4が形成されるリード1の位置(作業台20上に対する相対位置及び配向)を予め特定しておくことで、はんだダム4の形成位置を正確に制御することができる。
【0059】
また、上述の第一実施形態では、リング材料5をリード1に対して蝋付けする手法を用いたが、蝋付けの代わりに溶融溶接してもよい。例えば、はんだダム4の厚みに対してリード1が十分な厚みを有する場合には、リード1とともにリング材料5を溶融させて結合させてもよい。
また、上述の第一実施形態では半円弧状に形成された保持ハンド6を例示したが、保持ハンド6の代わりに、一対の棒材からなるピンセット状の把持装置を用いてもよい。また、保持ハンド6によるリング材料5の保持性を高めるべく、把持面5dに合成樹脂やゴムからなる滑り止め部材を貼付してもよい。あるいは、把持面5dを溝状に切削形成するとともに溝内にリング部材5を係止して脱落を防止することも一案である。すなわち、多関節ロボットアームの具体的な形状は任意である。
【0060】
また、上述の実施形態では、半導体パッケージ3のリード1にはんだダム4を形成するはんだダム形成装置10,30,40を例示したが、はんだダム4の形成対象はこれに限定されない。例えば、図14に示すように、金属板から打ち抜かれる前の複数のリード1を有する帯状のリードフレーム16をはんだダム4の形成対象とすることが考えられる。この場合、リードフレーム16の一端を固定装置21に固定すれば、上述の実施形態と同様の作用効果を奏するものとなる。
【0061】
なお、上述した各実施形態及び変形例に関わらず、これらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、上述した開示により本実施形態を当業者によって実施・製造することが可能である。
以上の実施形態および変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。
【0062】
(付記1)
電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成方法であって、
前記電子部品に接続される複数の前記リードのうち、前記はんだダムの形成対象である対象リードの所定位置に凹状の嵌合部材を嵌合させることで、前記対象リードの周囲を囲む環状の前記はんだダムを形成する
ことを特徴とする、はんだダム形成方法。
【0063】
(付記2)
はんだが付着しない金属材を前記嵌合材として用いる
ことを特徴とする、付記1記載のはんだダム形成方法。
(付記3)
前記金属材を前記対象リードに嵌合させた後に、溶接加工又は蝋付け加工を施す
ことを特徴とする、付記2記載のはんだダム形成方法。
【0064】
(付記4)
前記対象リードに対して前記嵌合部材を嵌合させた後に、カシメ固定する
ことを特徴とする、付記1又は2記載のはんだダム形成方法。
(付記5)
前記対象リードに嵌合した前記嵌合部材の全体に加熱処理を施す
ことを特徴とする、付記4記載のはんだダム形成方法。
【0065】
(付記6)
はんだの付着を防止するインク材を前記嵌合部材に付着させ、前記インク材を前記対象リードに転写する
ことを特徴とする、付記1記載のはんだダム形成方法。
(付記7)
前記対象リードに転写された前記インク材を乾燥定着させる
ことを特徴とする、付記6記載のはんだダム形成方法。
【0066】
(付記8)
電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成方法であって、
前記電子部品に接続される複数の前記リードのうち、前記はんだダムの形成対象である対象リードの所定位置に凹状の嵌合部材を嵌合させる工程と、
前記対象リードに嵌合した前記嵌合部材の継ぎ目に溶接加工又は蝋付け加工を施して、前記対象リードの周囲を囲む環状の前記はんだダムを形成する工程と、を備える
ことを特徴とする、はんだダム形成方法。
【0067】
(付記9)
電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成方法であって、
前記電子部品に接続される複数の前記リードのうち、前記はんだダムの形成対象である対象リードに対応する凹形状の嵌合部材にインク材を塗布する工程と、
前記インク材が塗布された前記嵌合部材を前記対象リードの所定位置に嵌合させて、前記インク材を前記対象リードに転写する工程と、
前記対象リードに転写された前記インク材を乾燥させて前記対象リードの周囲を囲む環状の前記はんだダムを形成する工程と、を備える
ことを特徴とする、はんだダム形成方法。
【符号の説明】
【0068】
1 リード(対象リード)
1a 先端
1b 基端
1c 表面
1d 側端面
2 樹脂封止部
3 半導体パッケージ(電子部品)
4 はんだダム
4a 最下端部
5 リング材料(嵌合部材)
5a 貫通穴部
5b 側面部
5c 切り込み部
5d 蝋付け部
6 保持ハンド
6a 可動部
6b 腕部
6c 支持軸
6d 把持面
6e 爪部
7 溶接棒
8 拡大顕微鏡
9 マニピュレータ
10,30,40 はんだダム形成装置
11 第一カシメ部
11a スペーサ
12 第二カシメ部
12a 凹設部
13 カシメ材料(嵌合部材)
13a 当接部
13b 屈曲部
13c 切り欠き部
13d 蝋付け部
14 第一押圧部(嵌合部材)
14a 第一嵌合面
14b 第二嵌合面
15 第二押圧部(嵌合部材)
15a 第一嵌合面
15b 第二嵌合面
16 リードフレーム
17 プリント基板
17a スルーホール
18 ランド
19 はんだフィレット
20 作業台
21 固定装置
22 冷却装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品のリードにはんだダムを形成するはんだダム形成方法であって、
前記電子部品に接続される複数の前記リードのうち、前記はんだダムの形成対象である対象リードの所定位置に凹状の嵌合部材を嵌合させることで、前記対象リードの周囲を囲む環状の前記はんだダムを形成する
ことを特徴とする、はんだダム形成方法。
【請求項2】
はんだが付着しない金属材を前記嵌合部材として用いる
ことを特徴とする、請求項1記載のはんだダム形成方法。
【請求項3】
前記金属材を前記対象リードに嵌合させた後に、溶接加工を施す
ことを特徴とする、請求項2記載のはんだダム形成方法。
【請求項4】
前記対象リードに対して前記嵌合部材を嵌合させた後に、カシメ固定する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のはんだダム形成方法。
【請求項5】
はんだの付着を防止するインク材を前記嵌合部材に付着させ、前記インク材を前記対象リードに転写する
ことを特徴とする、請求項1記載のはんだダム形成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2011−142135(P2011−142135A)
【公開日】平成23年7月21日(2011.7.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−697(P2010−697)
【出願日】平成22年1月5日(2010.1.5)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【出願人】(501398606)富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Fターム(参考)】