はんだ付け方法
【課題】プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する場合に、はんだボールの発生を防止し、高品質なはんだ付け実装を実現する。
【解決手段】プリント配線板１のパッド１ａ上にはんだ３を塗布するはんだ塗布ステップと、はんだ３を塗布したプリント配線板１を加熱し、当該はんだ３を溶融硬化させるはんだ溶融硬化ステップと、はんだ３を溶融硬化させたプリント配線板１を洗浄し、パッド１ａからはみ出した不要物を除去する洗浄ステップと、不要物を除去したプリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８を塗布するフラックス塗布ステップと、フラックス８を塗布したプリント配線板１に部品２を搭載し、当該プリント配線板１を加熱して部品実装を行う部品実装ステップとを有する。
【解決手段】プリント配線板１のパッド１ａ上にはんだ３を塗布するはんだ塗布ステップと、はんだ３を塗布したプリント配線板１を加熱し、当該はんだ３を溶融硬化させるはんだ溶融硬化ステップと、はんだ３を溶融硬化させたプリント配線板１を洗浄し、パッド１ａからはみ出した不要物を除去する洗浄ステップと、不要物を除去したプリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８を塗布するフラックス塗布ステップと、フラックス８を塗布したプリント配線板１に部品２を搭載し、当該プリント配線板１を加熱して部品実装を行う部品実装ステップとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する際のはんだ付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する際には、まず、プリント配線板の全面にクリームはんだをドクターブレード等により塗布し、窒素雰囲気中で加熱して部品実装ランドごとに硬化させて、はんだプリコートを形成する。次いで、はんだプリコート上からフラックスをプリント配線板全面に塗布した後、電子部品を搭載して加熱リフローを行っている（例えば特許文献１参照）。この際、プリント配線板上の全ての部品について、各々特有のランド形状、寸法を与え、部品ごとに要求されるはんだ高さ、体積となるようにはんだを供給することで、基板製作段階でのはんだ付け不良を防止している。また、フラックスを微細ランドに対しては一括開口で、通常ランドに対しては個別開口で供給して塗布することで、供給フラックス量を減らすことができ、微細ランドへの供給を容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される従来の方法では、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する際、クリームはんだを塗布後に部品を搭載し、リフロー工程を経て部品のはんだ付けを行っている。この場合、クリームはんだを潰して電子部品を搭載することになるため、周囲にはんだの粒子がはみ出てしまう。そして、はみ出したはんだの粒子は、リフローによる加熱時の溶融でも凝集されずに残存し、プリント配線板上や電子部品の下面部にはんだボールとして残ってしまうという課題があった。はんだボールは、その粒径によって許容される場合もあるが、信頼性の要求される製品では、電子部品の下にあるはんだボールであっても許容されず、電子部品を取り外して修正作業を実施する必要がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する場合に、はんだボールの発生を防止することができ、高品質なはんだ付け実装を実現することができるはんだ付け方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るはんだ付け方法は、プリント配線板のパッド上にはんだを塗布するはんだ塗布ステップと、はんだ塗布ステップにおいてはんだを塗布したプリント配線板を加熱し、当該はんだを溶融硬化させるはんだ溶融硬化ステップと、はんだ溶融硬化ステップにおいてはんだを溶融硬化させたプリント配線板を洗浄し、パッドからはみ出した不要物を除去する洗浄ステップと、洗浄ステップにおいて不要物を除去したプリント配線板の溶融硬化はんだコート上にフラックスを塗布するフラックス塗布ステップと、フラックス塗布ステップにおいてフラックスを塗布したプリント配線板に部品を搭載し、当該プリント配線板を加熱して部品実装を行う部品実装ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する場合に、はんだボールの発生を防止することができ、高品質なはんだ付け実装を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るはんだ付け方法による電子部品のプリント配線板へのはんだ付け実装の工程を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るはんだ付け方法による電子部品のプリント配線板へのはんだ付け実装の工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るはんだ付け方法による電子部品（チップ部品）２のプリント配線板１へのはんだ付け実装の工程を示す図であり、図２はそのフローチャートである。なお図１において、（ａ），（ｅ）はプリント配線板１に対するクリームはんだ塗布工程、フラックス塗布工程を示す斜視図であり、（ｂ）〜（ｄ），（ｆ）〜（ｈ）は、はんだ付け実装の各工程でのプリント配線板１の状態を示す横断面図である。
図１に示すように、プリント配線板１上の所定箇所には、チップ部品２を搭載するためのパッド１ａが形成されている。
【００１０】
このプリント配線板１にチップ部品２をはんだ付け実装する際には、図２に示すように、まず、プリント配線板１の一方の面のパッド１ａ上にクリームはんだ３を塗布する（ステップＳＴ２１，はんだ塗布ステップ）。すなわち、図１（ａ）に示すように、メタルマスク４を用いて、プリント配線板１のパッド１ａ上にクリームはんだ３をスキージ（ウレタンスキージやメタルスキージ等）５により塗布する。これにより、図１（ｂ）に示すように、プリント配線板１のパッド１ａ上にクリームはんだ３が塗布される。
なお、クリームはんだ３の粒子径は２０〜３８μｍであり、メタルマスク４は、厚みが１２０〜１５０μｍのものを選択あるいは段付タイプのものを使用して、適正なはんだ量が確保できるようにする。また、各パッド１ａに対向したメタルマスク４の開口部４ａの面積は、各パッド１ａ上に実装するチップ部品２に応じて、はんだ溶融後に適正なフィレット形状を確保できるはんだ量となるように設計されている。
【００１１】
次いで、プリント配線板１を加熱することによって、パッド１ａ上のクリームはんだ３を溶融硬化させる（ステップＳＴ２２，はんだ溶融硬化ステップ）。すなわち、クリームはんだ３を塗布したプリント配線板１を、リフロー炉等で一括加熱することによって、プリント配線板１上の全てのパッド１ａ上のクリームはんだ３を溶融硬化させる。これにより、図１（ｃ）に示すように、全パッド１ａ上に溶融硬化はんだコート６が形成される。
なお、リフロー加熱の条件は、チップ部品２が搭載されておらず、かつプリント配線板１の熱履歴によるダメージを最小限に抑えるために、クリームはんだ３が溶融する最低の条件でよい。またこの際、共晶はんだを使用する場合は１８３℃以上、鉛フリーはんだを使用する場合は２２０℃以上に加熱する。
また、加熱溶融した段階では、図１（ｃ）に示すように、パッド１ａからはみ出したはんだ粒子が溶融硬化してはんだボール７を形成する場合がある。またフラックスの残渣も見られる。なお、このはんだボール７の径は数十〜１５０μｍ程度である。
【００１２】
次いで、プリント配線板１を洗浄し、パッド１ａからはみ出した不要物（はんだボール７やフラックス）を除去する（ステップＳＴ２３，洗浄ステップ）。すなわち、プリント配線板１をイソプロピルアルコールやテルペン等の洗浄剤で洗浄して、パッド１ａからはみ出した不要物を除去する。これにより、図１（ｄ）に示すように、パッド１ａ周辺に発生したはんだボール７やフラックスを除去することができる。
【００１３】
次いで、プリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８を塗布する（ステップＳＴ２４，フラックス塗布ステップ）。すなわち、図１（ｅ）に示すように、メタルマスク４を用いて、不要物を除去したプリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８をスキージ５によって塗布する。これにより、図１（ｆ）に示すように、プリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８が塗布される。なお、フラックス８は、実装する電子部品２の保持（リフロー加熱時での電子部品２の位置ずれ防止）およびはんだ付けを行う際の活性剤として機能させるため、固形分含有量が５０％以上の高粘着性のフラックスを使用する。
【００１４】
次いで、プリント配線板１にチップ部品２を搭載し、このプリント配線板１を加熱してチップ部品２を実装する（ステップＳＴ２５，部品実装ステップ）。すなわち、フラックス８を塗布したプリント配線板１に対して、図１（ｇ）に示すように、チップ部品２を所定の位置に搭載し、リフロー炉等で一括加熱することによって、このチップ部品２を実装する。これにより、図１（ｈ）に示すように、適正なフィレット９が形成され、全パッド１ａ上に電子部品２が実装される。
その後、プリント配線板１の他方の面に対しても、上記ステップＳＴ２１〜２５と同様の方法で、チップ部品２のはんだ付け実装を行う。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１によれば、プリント配線板１に電子部品２をはんだ付け実装する場合に、予めパッド１ａ上にクリームはんだ３を必要量塗布し、加熱することによってクリームはんだ３を溶融硬化させるように構成したので、電子部品２を搭載する際にクリームはんだ３のつぶれによるはみ出しはなく、パッド１ａ周辺や電子部品２下面部とプリント配線板１との間の約１００μｍ程度の隙間にはんだボール７が発生することを防止することができ、不具合を防止することができる。また、クリームはんだ３を溶融硬化させる際に発生したはんだボール７やフラックスについては、プリント配線板１の洗浄により除去しているため、電子部品２実装後にははんだボール７は発生しない。よって、高品質なはんだ付け実装を実現することができる。
【００１６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００１７】
１ プリント配線板、１ａ パッド、２ 電子部品（チップ部品）、３ クリームはんだ、４ メタルマスク、４ａ 開口部、５ スキージ、６ 溶融硬化はんだコート、７ はんだボール、８ フラックス、９ フィレット。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する際のはんだ付け方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する際には、まず、プリント配線板の全面にクリームはんだをドクターブレード等により塗布し、窒素雰囲気中で加熱して部品実装ランドごとに硬化させて、はんだプリコートを形成する。次いで、はんだプリコート上からフラックスをプリント配線板全面に塗布した後、電子部品を搭載して加熱リフローを行っている（例えば特許文献１参照）。この際、プリント配線板上の全ての部品について、各々特有のランド形状、寸法を与え、部品ごとに要求されるはんだ高さ、体積となるようにはんだを供給することで、基板製作段階でのはんだ付け不良を防止している。また、フラックスを微細ランドに対しては一括開口で、通常ランドに対しては個別開口で供給して塗布することで、供給フラックス量を減らすことができ、微細ランドへの供給を容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４６３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される従来の方法では、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する際、クリームはんだを塗布後に部品を搭載し、リフロー工程を経て部品のはんだ付けを行っている。この場合、クリームはんだを潰して電子部品を搭載することになるため、周囲にはんだの粒子がはみ出てしまう。そして、はみ出したはんだの粒子は、リフローによる加熱時の溶融でも凝集されずに残存し、プリント配線板上や電子部品の下面部にはんだボールとして残ってしまうという課題があった。はんだボールは、その粒径によって許容される場合もあるが、信頼性の要求される製品では、電子部品の下にあるはんだボールであっても許容されず、電子部品を取り外して修正作業を実施する必要がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する場合に、はんだボールの発生を防止することができ、高品質なはんだ付け実装を実現することができるはんだ付け方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るはんだ付け方法は、プリント配線板のパッド上にはんだを塗布するはんだ塗布ステップと、はんだ塗布ステップにおいてはんだを塗布したプリント配線板を加熱し、当該はんだを溶融硬化させるはんだ溶融硬化ステップと、はんだ溶融硬化ステップにおいてはんだを溶融硬化させたプリント配線板を洗浄し、パッドからはみ出した不要物を除去する洗浄ステップと、洗浄ステップにおいて不要物を除去したプリント配線板の溶融硬化はんだコート上にフラックスを塗布するフラックス塗布ステップと、フラックス塗布ステップにおいてフラックスを塗布したプリント配線板に部品を搭載し、当該プリント配線板を加熱して部品実装を行う部品実装ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、プリント配線板に電子部品をはんだ付け実装する場合に、はんだボールの発生を防止することができ、高品質なはんだ付け実装を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るはんだ付け方法による電子部品のプリント配線板へのはんだ付け実装の工程を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るはんだ付け方法による電子部品のプリント配線板へのはんだ付け実装の工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るはんだ付け方法による電子部品（チップ部品）２のプリント配線板１へのはんだ付け実装の工程を示す図であり、図２はそのフローチャートである。なお図１において、（ａ），（ｅ）はプリント配線板１に対するクリームはんだ塗布工程、フラックス塗布工程を示す斜視図であり、（ｂ）〜（ｄ），（ｆ）〜（ｈ）は、はんだ付け実装の各工程でのプリント配線板１の状態を示す横断面図である。
図１に示すように、プリント配線板１上の所定箇所には、チップ部品２を搭載するためのパッド１ａが形成されている。
【００１０】
このプリント配線板１にチップ部品２をはんだ付け実装する際には、図２に示すように、まず、プリント配線板１の一方の面のパッド１ａ上にクリームはんだ３を塗布する（ステップＳＴ２１，はんだ塗布ステップ）。すなわち、図１（ａ）に示すように、メタルマスク４を用いて、プリント配線板１のパッド１ａ上にクリームはんだ３をスキージ（ウレタンスキージやメタルスキージ等）５により塗布する。これにより、図１（ｂ）に示すように、プリント配線板１のパッド１ａ上にクリームはんだ３が塗布される。
なお、クリームはんだ３の粒子径は２０〜３８μｍであり、メタルマスク４は、厚みが１２０〜１５０μｍのものを選択あるいは段付タイプのものを使用して、適正なはんだ量が確保できるようにする。また、各パッド１ａに対向したメタルマスク４の開口部４ａの面積は、各パッド１ａ上に実装するチップ部品２に応じて、はんだ溶融後に適正なフィレット形状を確保できるはんだ量となるように設計されている。
【００１１】
次いで、プリント配線板１を加熱することによって、パッド１ａ上のクリームはんだ３を溶融硬化させる（ステップＳＴ２２，はんだ溶融硬化ステップ）。すなわち、クリームはんだ３を塗布したプリント配線板１を、リフロー炉等で一括加熱することによって、プリント配線板１上の全てのパッド１ａ上のクリームはんだ３を溶融硬化させる。これにより、図１（ｃ）に示すように、全パッド１ａ上に溶融硬化はんだコート６が形成される。
なお、リフロー加熱の条件は、チップ部品２が搭載されておらず、かつプリント配線板１の熱履歴によるダメージを最小限に抑えるために、クリームはんだ３が溶融する最低の条件でよい。またこの際、共晶はんだを使用する場合は１８３℃以上、鉛フリーはんだを使用する場合は２２０℃以上に加熱する。
また、加熱溶融した段階では、図１（ｃ）に示すように、パッド１ａからはみ出したはんだ粒子が溶融硬化してはんだボール７を形成する場合がある。またフラックスの残渣も見られる。なお、このはんだボール７の径は数十〜１５０μｍ程度である。
【００１２】
次いで、プリント配線板１を洗浄し、パッド１ａからはみ出した不要物（はんだボール７やフラックス）を除去する（ステップＳＴ２３，洗浄ステップ）。すなわち、プリント配線板１をイソプロピルアルコールやテルペン等の洗浄剤で洗浄して、パッド１ａからはみ出した不要物を除去する。これにより、図１（ｄ）に示すように、パッド１ａ周辺に発生したはんだボール７やフラックスを除去することができる。
【００１３】
次いで、プリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８を塗布する（ステップＳＴ２４，フラックス塗布ステップ）。すなわち、図１（ｅ）に示すように、メタルマスク４を用いて、不要物を除去したプリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８をスキージ５によって塗布する。これにより、図１（ｆ）に示すように、プリント配線板１の溶融硬化はんだコート６上にフラックス８が塗布される。なお、フラックス８は、実装する電子部品２の保持（リフロー加熱時での電子部品２の位置ずれ防止）およびはんだ付けを行う際の活性剤として機能させるため、固形分含有量が５０％以上の高粘着性のフラックスを使用する。
【００１４】
次いで、プリント配線板１にチップ部品２を搭載し、このプリント配線板１を加熱してチップ部品２を実装する（ステップＳＴ２５，部品実装ステップ）。すなわち、フラックス８を塗布したプリント配線板１に対して、図１（ｇ）に示すように、チップ部品２を所定の位置に搭載し、リフロー炉等で一括加熱することによって、このチップ部品２を実装する。これにより、図１（ｈ）に示すように、適正なフィレット９が形成され、全パッド１ａ上に電子部品２が実装される。
その後、プリント配線板１の他方の面に対しても、上記ステップＳＴ２１〜２５と同様の方法で、チップ部品２のはんだ付け実装を行う。
【００１５】
以上のように、この実施の形態１によれば、プリント配線板１に電子部品２をはんだ付け実装する場合に、予めパッド１ａ上にクリームはんだ３を必要量塗布し、加熱することによってクリームはんだ３を溶融硬化させるように構成したので、電子部品２を搭載する際にクリームはんだ３のつぶれによるはみ出しはなく、パッド１ａ周辺や電子部品２下面部とプリント配線板１との間の約１００μｍ程度の隙間にはんだボール７が発生することを防止することができ、不具合を防止することができる。また、クリームはんだ３を溶融硬化させる際に発生したはんだボール７やフラックスについては、プリント配線板１の洗浄により除去しているため、電子部品２実装後にははんだボール７は発生しない。よって、高品質なはんだ付け実装を実現することができる。
【００１６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００１７】
１ プリント配線板、１ａ パッド、２ 電子部品（チップ部品）、３ クリームはんだ、４ メタルマスク、４ａ 開口部、５ スキージ、６ 溶融硬化はんだコート、７ はんだボール、８ フラックス、９ フィレット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板のパッド上にはんだを塗布するはんだ塗布ステップと、
前記はんだ塗布ステップにおいてはんだを塗布したプリント配線板を加熱し、当該はんだを溶融硬化させるはんだ溶融硬化ステップと、
前記はんだ溶融硬化ステップにおいてはんだを溶融硬化させたプリント配線板を洗浄し、前記パッドからはみ出した不要物を除去する洗浄ステップと、
前記洗浄ステップにおいて不要物を除去したプリント配線板の溶融硬化はんだコート上にフラックスを塗布するフラックス塗布ステップと、
前記フラックス塗布ステップにおいてフラックスを塗布したプリント配線板に部品を搭載し、当該プリント配線板を加熱して部品実装を行う部品実装ステップと
を有するはんだ付け方法。
【請求項２】
前記はんだ塗布ステップにおいて、メタルマスクを用いて、実装する部品毎に必要なはんだ量を供給する
ことを特徴とする請求項１記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記フラックス塗布ステップにおいて、メタルマスクを用いて、高粘着性のフラックスを供給する
ことを特徴とする請求項１記載のはんだ付け方法。
【請求項１】
プリント配線板のパッド上にはんだを塗布するはんだ塗布ステップと、
前記はんだ塗布ステップにおいてはんだを塗布したプリント配線板を加熱し、当該はんだを溶融硬化させるはんだ溶融硬化ステップと、
前記はんだ溶融硬化ステップにおいてはんだを溶融硬化させたプリント配線板を洗浄し、前記パッドからはみ出した不要物を除去する洗浄ステップと、
前記洗浄ステップにおいて不要物を除去したプリント配線板の溶融硬化はんだコート上にフラックスを塗布するフラックス塗布ステップと、
前記フラックス塗布ステップにおいてフラックスを塗布したプリント配線板に部品を搭載し、当該プリント配線板を加熱して部品実装を行う部品実装ステップと
を有するはんだ付け方法。
【請求項２】
前記はんだ塗布ステップにおいて、メタルマスクを用いて、実装する部品毎に必要なはんだ量を供給する
ことを特徴とする請求項１記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記フラックス塗布ステップにおいて、メタルマスクを用いて、高粘着性のフラックスを供給する
ことを特徴とする請求項１記載のはんだ付け方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１６４８０３（Ｐ２０１２−１６４８０３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８９０（Ｐ２０１１−２３８９０）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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