電子部品のはんだ付け方法及び電子部品
【課題】ボイドの残留量を抑制しつつはんだの濡れ性が向上した電子部品のはんだ付け方法及び電子部品を提供することを課題とする。
【解決手段】電子部品のはんだ付け方法は、プリント基板30の基板電極上36a〜36cに半田56a〜56cを供給し、基板電極36a〜36cと基板電極36a〜36cに実装される電子部品10の部品電極16a〜16cとの間に、電子部品10が、熱による溶融性を有するはんだチップ70によって一辺側が支持され、該一辺側との対向片側が、プリント基板30に直接支持された状態で電子部品10をプリント基板30に搭載し、半田56a〜56cと半田チップ70を加熱する。
【解決手段】電子部品のはんだ付け方法は、プリント基板30の基板電極上36a〜36cに半田56a〜56cを供給し、基板電極36a〜36cと基板電極36a〜36cに実装される電子部品10の部品電極16a〜16cとの間に、電子部品10が、熱による溶融性を有するはんだチップ70によって一辺側が支持され、該一辺側との対向片側が、プリント基板30に直接支持された状態で電子部品10をプリント基板30に搭載し、半田56a〜56cと半田チップ70を加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品のはんだ付け方法及び電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
半田を用いて電子部品をプリント基板に実装する方法が知られている。特許文献1、2には、半田にボイドが残留することを抑制する技術が開示されている。特に、特許文献1には、融点の高い半田チップを融点の低いはんだ箔より厚くして電子部品の両側を支えた状態で、はんだ付けする技術が記載されている。一方、特許文献2には、基板に半田ペースト上に融点が互いに異なる半田チップにて電子部品の両側を支えた状態で、リフロー加熱を行う技術が記載されている。このように、特許文献1、2によると、基板電極に供給された半田と電子部品とが接触するまでの間に、基板電極に供給された半田からボイドが排出され、供給半田にボイドが残留することが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平8−293670号公報
【特許文献2】特開2000−68637号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1に記載の実装方法により半田を加熱すると、はんだチップが溶解して基板電極に供給された半田と電子部品とが接触するまでの間に、プリント基板の基板電極上に供給された半田に含まれるフラックスが蒸発する恐れがある。フラックスが蒸発すると、半田の濡れ性が低下して接合不良を起こす恐れがある。
また、特許文献2に記載の実装方法では、電子部品の両側を支える半田チップの融点が互いに異なり、リフロー加熱により電子部品は一時的に傾いた状態となる。しかし、半田チップの融点が互いにことなるため、両半田チップ融解の間には必ずタイムラグが発生し、その間にフラックスが蒸発し、半田の濡れ性が低下して接合不良を起こす恐れがある。
【0005】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ボイドの残留量を抑制しつつ半田の濡れ性が向上した電子部品のはんだ付け方法及び電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書に開示の電子部品のはんだ付け方法は、プリント基板の基板電極上に半田を供給し、前記基板電極と前記基板電極に実装される電子部品の部品電極との間に、前記電子部品が、熱による溶融性を有する部品保持材によって一辺側を支持され、該一辺側との対向辺側が、前記プリント基板に直接支持された状態で電子部品を前記プリント基板に搭載し、前記半田と前記部品保持部材を加熱する。
【0007】
加熱によって半田は溶解し、溶解前の状態よりも表面積が増大する。半田の表面積が大きくなることにより、半田の一部に部品電極が接触する。これにより、半田に含まれるフラックスが部品電極に広がる。これにより、半田の濡れ性が向上する。
【0008】
本明細書に開示の電子部品は、プリント基板に実装される電子部品であって、電子部品本体と、前記電子部品本体に設けられた部品電極と、前記電子部品電極上に設けられ、熱による溶融性を有し、前記プリント基板に対して前記電子部品の一辺を支持するための部品保持部材と、を備えている。
【発明の効果】
【0009】
ボイドの残留量を抑制しつつ半田の濡れ性が向上した電子部品のはんだ付け方法及び電子部品を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図2】電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図3】電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図4】比較例に係る電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図5】変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。
【図6】変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。
【図7】変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。
【図8】実験条件の説明図である。
【図9】電子部品ユニットのX線写真である。
【図10】電子部品ユニットのX線写真である。
【図11】電子部品ユニットのX線写真である。
【図12】変形例に係るプリント基板の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1〜3は、電子部品のはんだ付け方法の説明図である。図1Aに示すように、電子部品ユニットは、プリント基板30と後述する電子部品10とを含む。プリント基板30は、基板本体32、基板本体32の上面に設けられた基板電極36a〜36cを含む。基板本体32は、硬質のプリント配線板であり、所定のパターニングが施されている。基板電極36a〜36cは、基板本体32に設けられたパターンと電気的に接続されている。基板本体32の中央部に基板電極36aが設けられており、基板電極36b、36cは、中央部よりも基板本体32の縁側に設けられている。基板電極36aの表面の面積は、基板電極36b又は基板電極36cの表面の面積よりも大きい。
【0012】
第1半田を供給する工程について説明する。図1Bに示すように、基板電極36a〜36cの上面に半田56a〜56cを塗布する。半田56a〜56cは例えばペースト状である。半田56a内には、ボイドBが混入している。半田56a〜56cの塗布方法は、スクリーン印刷、又はノズル等を用いてもよい。半田56a〜56cは、粉末半田とフラックスとを混合したものである。フラックス中には、活性剤、増粘剤、チクソ剤、溶剤などの成分が含まれる。半田56a〜56cは、鉛フリー半田である。
【0013】
第2半田を供給する工程について説明する。図1Cに示すように、基板電極36cの上面に、半田チップ70を配置する。尚、半田チップ70の融点は、半田56a〜56cの融点よりも高い。半田チップ70の高さは、半田56a〜56cの高さよりも大きい。尚、半田チップ70は、半田56a上においてもよい。その際には、基板本体32の中央部よりも縁側に配置する。なお、半田チップ70には、フラックスが含まれていなくても良い。
【0014】
次に、プリント基板30上に電子部品10を配置する工程について説明する。図2Aに示すように、プリント基板30上に電子部品10を配置する。電子部品10は、樹脂12、半導体チップ14、基板15、部品電極16a〜16cを含む。樹脂12、半導体チップ14及び基板15は、部品本体に相当する。電子部品10は、略矩形状に形成されている。基板15の上面に半導体チップ14が実装されている。半導体チップ14周囲は樹脂12により封止されている。基板15の下面に、部品電極16a〜16cが設けられている。部品電極16a〜16cは、基板15に設けられた配線パターンと電気的に接続されている。基板15の中央部に部品電極16aが設けられており、部品電極16b、16cは、中央部よりも基板15の縁側に設けられている。部品電極16aの表面の面積は、部品電極16b又は部品電極16cの表面の面積よりも大きい。
【0015】
半田チップ70の上に部品電極16cが配置されるようにして、プリント基板30上に電子部品10を配置する。半田56b上には部品電極16bが配置される。このように半田チップ70を用いて、電子部品10をプリント基板30に対して傾いた状態で配置する。半田チップ70を、プリント基板30の中央部よりも縁側であり、電子部品10の中央部よりも縁側に配置することにより、プリント基板30上に電子部品10を傾いた状態で配置することができる。半田チップ70は、電子部品10の一辺側を支える部品保持部材に相当する。半田チップ70は、熱による溶融性を有している。また、半田チップ70により支持される男子部品10の一辺側との対向片側は、プリント基板30に支持される。
【0016】
この状態では、ペースト状の半田56b内に部品電極16bが若干沈んだ状態となる。また、部品電極16aの一部が加熱前から半田56aに接触している。
【0017】
次に、半田56a〜56c、半田チップ70を加熱する工程について説明する。電子部品10がプリント基板30に対して傾いて配置された状態のまま、電子部品10、プリント基板30をリフロー炉内へ搬送して加熱する。これにより、半田56a〜56c、半田チップ70は加熱される。
【0018】
リフロー炉により加熱が開始されると、半田チップ70よりも先に半田56a〜56cが溶解し始める。半田56a〜56cの融点は、半田チップ70の融点よりも低いからである。半田56a、56bが溶解すると、図2Bに示すように、半田56a、56bのフラックスFが部品電極16a、16bに付着する。
【0019】
更に継続して加熱すると、図2Cに示すように、フラックスFが部品電極16aの面全体に広がっていく。フラックスFが部品電極16aの全体に広がっていくことにより、半田56aの濡れ性が向上する。
【0020】
更に継続して加熱すると、図3Aに示すように、溶解した半田56aの表面張力によって、半田56aが部品電極16aの面全体に付着する。この際に、複数のボイドBは、半田56a内で合流し、大きなボイドBとなる。このボイドBは、自身の浮力によって部品電極16aの面に沿うようにして浮上しつつ、部品電極16aの縁側へとゆっくりと移動する。
【0021】
更に継続して加熱すると、半田チップ70の大部分が溶解して半田56cと混ざり合う。これにより、図3Cに示すように、電子部品10の自重によって部品電極16aが基板電極36aに更に接近する。半田56a内のボイドBは、部品電極16aと基板電極36aとの間でゆっくりと押しつぶされるようにして半田56aの外部へと排出される。また、電子部品10の自重と半田56a〜56cの表面張力とにより、電子部品10はプリント基板30に対して略平行な状態となる。この状態で電子部品10、プリント基板30をリフロー炉から排出すると、半田56a〜56cが硬化して、プリント基板30に対する電子部品10の実装が完了する。このようにして電子部品ユニットが製造される。
【0022】
以上のように、上記はんだ付け方法によって、加熱前から部品電極16aの一部が半田56aに接触しているため、フラックスの完全に蒸発する前にフラックスが接触箇所から濡れ広がっていく。言い換えれば、温度が上がっていくとフラックスは粘度が低下して電子部品を濡れ伝わっていくこととなるため、半田56aの濡れ性が向上する。その結果、半田56a内にボイドが残留することが抑制され、良好な半田付け状態を実現できる。
【0023】
尚、半田チップ70と対向する基板電極36cは、半田56cおよび半田チップ70の合計量に相応する面積を有している。これにより、半田56c及び半田チップ70が加熱されて溶解しても、基板電極36cから流れ落ちることが防止される。
【0024】
次に、半田56aと部品電極16aとが接触しない状態でプリント基板30に対して斜めに電子部品10を配置した場合について説明する。このように配置した状態で半田56aが加熱すると、半田56aが溶解して液体化し、表面積が増大する。半田56aの表面積が増大すると、半田56aと部品電極16aとが最も接近した部分で液状化した半田56aの一部と部品電極16aの一部とが接触する。これにより、半田56aのフラックスFが部品電極16a全体に広がる。したがって、半田56aと部品電極16aとが接触していない状態でプリント基板30上に電子部品10を配置した場合であっても、半田56aの濡れ性が向上する。また、加熱により半田56b、56cが溶解することにより、電子部品10の自重によって部品電極16bは半田56b内に更に沈み、半田チップ70は半田56c内に沈む。これにより、加熱前の状態で部品電極16aと半田56aとが接触していない場合であっても、加熱開始から短時間で部品電極16aの一部と半田56aの一部とが接触することになる。
【0025】
次に、比較例の電子部品のはんだ付け方法について説明する。図4Aに示すように、半田チップ70を、それぞれ半田56a、56c上に配置し、電子部品10をプリント基板30に対して平行な状態で配置する。この状態において、半田56aと部品電極16aとは接触していない。次に、この状態で、電子部品10、プリント基板30をリフロー炉により加熱する。加熱されると、半田56aからフラックス成分が蒸発し始める。この蒸発は、半田56aが部品電極16aに接触するまで続く。
【0026】
継続して加熱すると、図4Cに示すように、2つの半田チップ70が溶解して、半田56aが部品電極16aに接触する。この状態で電子部品10、プリント基板30をリフロー炉から排出すると、半田56a〜56cが硬化して、電子部品10がプリント基板30に実装される。
【0027】
このように、半田56aが加熱されてから、2つの半田チップ70が溶解して半田56aと部品電極16aとが接触するまでの間で、半田56aのフラックスFが蒸発する。このため、上記のはんだ付け方法では半田56aの濡れ性は悪化し、半田56aによる接合強度が低下する恐れがある。
【0028】
次に、電子部品の変形例について説明する。図5〜7は、変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。図5Aは、電子部品10の上面、図5Bは、電子部品10の下面を示している。電子部品10の下面には、部品電極16a〜16eが設けられている。部品電極16b〜16eは、それぞれ基板15の隅に設けられている。尚、図5A、図5Bに示した電子部品10は、図2等に示した電子部品10と同一のものである。部品電極16b〜16eは、略同じ大きさである。このような電子部品10に部品電極16c、16e上に、半田チップ70を設ける場合について説明する。
【0029】
図6Aに示すように、電子部品10の下面にマスク60を配置する。マスク60は、部品電極16c、16eと対応した位置に、孔66が形成されている。図6Bに示すように、電子部品10の下面にマスク60を配置した状態で、スキージ90によりマスク60上にペースト状の半田51を塗布する。図6Cに示すように、電子部品10の下面からマスク60を剥がすと、部品電極16c、16e上にのみ半田51が塗布されている。
【0030】
次に、図7Aに示すように、マウンタ80により半田チップ70を部品電極16c、16eに搭載する。図7Bに示すように、電子部品10をリフロー炉内に搬送して半田チップ70を溶解させる。半田チップ70が溶解すると半田51と混ざり合う。次に、電子部品10をリフロー炉から排出する。図7Cに示すように、溶解した半田チップ70と半田51とが硬化して、部品電極16c、16e上に突出半田71が形成される。これにより、突出半田71を有した電子部品10aが形成される。
【0031】
突出半田71が形成されているので、部品電極16a〜16cを下側にして電子部品10aを平面に配置すると、電子部品10aは平面に対して傾く。このような電子部品10aを用いて、プリント基板30上に配置することによって、電子部品10aをプリント基板30に対して傾いた状態で配置することができる。尚、この場合、プリント基板30上に別途半田チップを配置する必要はない。突出半田71が形成された電子部品10aをプリント基板30に配置して、電子部品10aとプリント基板30とをリフロー炉に搬送加熱することにより、電子部品ユニットが製造される。
【0032】
次に、ボイドの残留について説明する。ボイドの残留について確認するため、発明者は実験を行った。図8は、実験条件の説明図である。電子部品10は、短辺が9mm、長辺が9.5mmである。高さHが、0.3mm、0.5mm、0.8mmの半田チップ70をそれぞれ用いて実験した。尚、高さHが、0.3mmの場合には、基板15と基板電極36a〜36cの表面とのなす角度θは、1.91度である。また、高さHが、0.5mmの場合には、角度θは、3.18度であり、高さH0.8mmの場合には、角度θは、5.10度であった。
【0033】
図9〜11は、電子部品ユニットのX線写真である。図9Aは、半田チップ70を設けない場合、即ち、基板電極36a等の上に塗布したペースト状の半田のみを用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。図9Aに示すように、中央部には複数の大きなボイドBが残留している。
【0034】
図9Bは、高さHが0.3mmの半田チップ70を用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。図9Bに示すように、中央部にはいまだ複数の大きなボイドBが残留している。尚、図9B〜10Bでは、電子部品10の4つの隅のうち、右上と右下の2つの隅のそれぞれに半田チップ70を配置した。
【0035】
図10Aは、高さHが0.5mmの半田チップ70を用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。半田チップ70を用いない場合、高さHが0.3mmの半田チップ70を用いた場合と比較し、ボイドBの残留量が大幅に低減されているのがわかる。
【0036】
図10Bは、高さHが0.8mmの半田チップ70を用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。図9Dに示すように、ボイドBの残留量は更に低減されている。
【0037】
図11A、11Bは、電子部品10の4つの隅のうち、右上の1つの隅にのみ半田チップ70を配置した場合でのX線写真である。図11Aは、高さHが0.3mmの半田チップ70を用いて電子部品10をプリント基板30に実装した場合を示している。多くのボイドBが混入していることが見てとれる。図11Bは、高さHが0.8mmの半田チップ70を用いて電子部品10をプリント基板30に実装した場合を示している。図11Bに示すように、若干のボイドBが混入しているものの、図11Aと比較し、ボイドBの残留量は大幅に低減されている。
【0038】
以上のように、半田チップ70を一つだけ用いてもボイドの残留量の低減効果はあった。また、実験結果より、角度θが約3度以上でボイドの残留量の低減効果があった。尚、半田チップ70を2つ用いた場合において、半田チップ70を一つだけ用いた場合とくらべて電子部品10を安定して支持することができる。
【0039】
次に、変形例に係るプリント基板について説明する。図12は、変形例に係るプリント基板30aの説明図である。図12に示すように、半田チップ70と対向する基板電極36caは、電子部品10の外形よりもさらに外側に引き伸ばして形成されている。これは、以下の理由による。半田チップ70の大きさなどによっては、電子部品10の実装高さが高くなる恐れがある。しかしながら、半田チップ70と対向する基板電極36caの大きさを実装される電子部品10の外形よりも外側に引き伸ばすことにより、溶解した半田チップ70を電子部品10の外側に逃すことができる。これにより、電子部品10の実装高さが大きくなることを防止できる。
【0040】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0041】
本実施形態では、半田チップの融点が、半田の融点よりも高い場合について説明したが、半田チップの融点と半田の融点と同じ場合でもよい。半田チップ下の半田に含まれるフラックスが、半田チップに濡れあがるにはある程度の時間が必要だからである。
【0042】
本実施形態では、半導体チップが樹脂封止された電子部品を例に説明したが、これに限定されない。例えば、半導体チップが樹脂封止されておらず金属のふたで覆われている電子部品であってもよい。
【0043】
本実施形態では、半田チップを用いたが、それ以外の、熱による溶融性を有した部材により、電子部品の一辺を支えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0044】
10 電子部品
16a〜16e 部品電極
30 プリント基板
36a〜36c 基板電極
56a〜56c 半田
70 半田チップ
71 突出半田
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品のはんだ付け方法及び電子部品に関する。
【背景技術】
【0002】
半田を用いて電子部品をプリント基板に実装する方法が知られている。特許文献1、2には、半田にボイドが残留することを抑制する技術が開示されている。特に、特許文献1には、融点の高い半田チップを融点の低いはんだ箔より厚くして電子部品の両側を支えた状態で、はんだ付けする技術が記載されている。一方、特許文献2には、基板に半田ペースト上に融点が互いに異なる半田チップにて電子部品の両側を支えた状態で、リフロー加熱を行う技術が記載されている。このように、特許文献1、2によると、基板電極に供給された半田と電子部品とが接触するまでの間に、基板電極に供給された半田からボイドが排出され、供給半田にボイドが残留することが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平8−293670号公報
【特許文献2】特開2000−68637号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1に記載の実装方法により半田を加熱すると、はんだチップが溶解して基板電極に供給された半田と電子部品とが接触するまでの間に、プリント基板の基板電極上に供給された半田に含まれるフラックスが蒸発する恐れがある。フラックスが蒸発すると、半田の濡れ性が低下して接合不良を起こす恐れがある。
また、特許文献2に記載の実装方法では、電子部品の両側を支える半田チップの融点が互いに異なり、リフロー加熱により電子部品は一時的に傾いた状態となる。しかし、半田チップの融点が互いにことなるため、両半田チップ融解の間には必ずタイムラグが発生し、その間にフラックスが蒸発し、半田の濡れ性が低下して接合不良を起こす恐れがある。
【0005】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ボイドの残留量を抑制しつつ半田の濡れ性が向上した電子部品のはんだ付け方法及び電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本明細書に開示の電子部品のはんだ付け方法は、プリント基板の基板電極上に半田を供給し、前記基板電極と前記基板電極に実装される電子部品の部品電極との間に、前記電子部品が、熱による溶融性を有する部品保持材によって一辺側を支持され、該一辺側との対向辺側が、前記プリント基板に直接支持された状態で電子部品を前記プリント基板に搭載し、前記半田と前記部品保持部材を加熱する。
【0007】
加熱によって半田は溶解し、溶解前の状態よりも表面積が増大する。半田の表面積が大きくなることにより、半田の一部に部品電極が接触する。これにより、半田に含まれるフラックスが部品電極に広がる。これにより、半田の濡れ性が向上する。
【0008】
本明細書に開示の電子部品は、プリント基板に実装される電子部品であって、電子部品本体と、前記電子部品本体に設けられた部品電極と、前記電子部品電極上に設けられ、熱による溶融性を有し、前記プリント基板に対して前記電子部品の一辺を支持するための部品保持部材と、を備えている。
【発明の効果】
【0009】
ボイドの残留量を抑制しつつ半田の濡れ性が向上した電子部品のはんだ付け方法及び電子部品を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図2】電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図3】電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図4】比較例に係る電子部品のはんだ付け方法の説明図である。
【図5】変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。
【図6】変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。
【図7】変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。
【図8】実験条件の説明図である。
【図9】電子部品ユニットのX線写真である。
【図10】電子部品ユニットのX線写真である。
【図11】電子部品ユニットのX線写真である。
【図12】変形例に係るプリント基板の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1〜3は、電子部品のはんだ付け方法の説明図である。図1Aに示すように、電子部品ユニットは、プリント基板30と後述する電子部品10とを含む。プリント基板30は、基板本体32、基板本体32の上面に設けられた基板電極36a〜36cを含む。基板本体32は、硬質のプリント配線板であり、所定のパターニングが施されている。基板電極36a〜36cは、基板本体32に設けられたパターンと電気的に接続されている。基板本体32の中央部に基板電極36aが設けられており、基板電極36b、36cは、中央部よりも基板本体32の縁側に設けられている。基板電極36aの表面の面積は、基板電極36b又は基板電極36cの表面の面積よりも大きい。
【0012】
第1半田を供給する工程について説明する。図1Bに示すように、基板電極36a〜36cの上面に半田56a〜56cを塗布する。半田56a〜56cは例えばペースト状である。半田56a内には、ボイドBが混入している。半田56a〜56cの塗布方法は、スクリーン印刷、又はノズル等を用いてもよい。半田56a〜56cは、粉末半田とフラックスとを混合したものである。フラックス中には、活性剤、増粘剤、チクソ剤、溶剤などの成分が含まれる。半田56a〜56cは、鉛フリー半田である。
【0013】
第2半田を供給する工程について説明する。図1Cに示すように、基板電極36cの上面に、半田チップ70を配置する。尚、半田チップ70の融点は、半田56a〜56cの融点よりも高い。半田チップ70の高さは、半田56a〜56cの高さよりも大きい。尚、半田チップ70は、半田56a上においてもよい。その際には、基板本体32の中央部よりも縁側に配置する。なお、半田チップ70には、フラックスが含まれていなくても良い。
【0014】
次に、プリント基板30上に電子部品10を配置する工程について説明する。図2Aに示すように、プリント基板30上に電子部品10を配置する。電子部品10は、樹脂12、半導体チップ14、基板15、部品電極16a〜16cを含む。樹脂12、半導体チップ14及び基板15は、部品本体に相当する。電子部品10は、略矩形状に形成されている。基板15の上面に半導体チップ14が実装されている。半導体チップ14周囲は樹脂12により封止されている。基板15の下面に、部品電極16a〜16cが設けられている。部品電極16a〜16cは、基板15に設けられた配線パターンと電気的に接続されている。基板15の中央部に部品電極16aが設けられており、部品電極16b、16cは、中央部よりも基板15の縁側に設けられている。部品電極16aの表面の面積は、部品電極16b又は部品電極16cの表面の面積よりも大きい。
【0015】
半田チップ70の上に部品電極16cが配置されるようにして、プリント基板30上に電子部品10を配置する。半田56b上には部品電極16bが配置される。このように半田チップ70を用いて、電子部品10をプリント基板30に対して傾いた状態で配置する。半田チップ70を、プリント基板30の中央部よりも縁側であり、電子部品10の中央部よりも縁側に配置することにより、プリント基板30上に電子部品10を傾いた状態で配置することができる。半田チップ70は、電子部品10の一辺側を支える部品保持部材に相当する。半田チップ70は、熱による溶融性を有している。また、半田チップ70により支持される男子部品10の一辺側との対向片側は、プリント基板30に支持される。
【0016】
この状態では、ペースト状の半田56b内に部品電極16bが若干沈んだ状態となる。また、部品電極16aの一部が加熱前から半田56aに接触している。
【0017】
次に、半田56a〜56c、半田チップ70を加熱する工程について説明する。電子部品10がプリント基板30に対して傾いて配置された状態のまま、電子部品10、プリント基板30をリフロー炉内へ搬送して加熱する。これにより、半田56a〜56c、半田チップ70は加熱される。
【0018】
リフロー炉により加熱が開始されると、半田チップ70よりも先に半田56a〜56cが溶解し始める。半田56a〜56cの融点は、半田チップ70の融点よりも低いからである。半田56a、56bが溶解すると、図2Bに示すように、半田56a、56bのフラックスFが部品電極16a、16bに付着する。
【0019】
更に継続して加熱すると、図2Cに示すように、フラックスFが部品電極16aの面全体に広がっていく。フラックスFが部品電極16aの全体に広がっていくことにより、半田56aの濡れ性が向上する。
【0020】
更に継続して加熱すると、図3Aに示すように、溶解した半田56aの表面張力によって、半田56aが部品電極16aの面全体に付着する。この際に、複数のボイドBは、半田56a内で合流し、大きなボイドBとなる。このボイドBは、自身の浮力によって部品電極16aの面に沿うようにして浮上しつつ、部品電極16aの縁側へとゆっくりと移動する。
【0021】
更に継続して加熱すると、半田チップ70の大部分が溶解して半田56cと混ざり合う。これにより、図3Cに示すように、電子部品10の自重によって部品電極16aが基板電極36aに更に接近する。半田56a内のボイドBは、部品電極16aと基板電極36aとの間でゆっくりと押しつぶされるようにして半田56aの外部へと排出される。また、電子部品10の自重と半田56a〜56cの表面張力とにより、電子部品10はプリント基板30に対して略平行な状態となる。この状態で電子部品10、プリント基板30をリフロー炉から排出すると、半田56a〜56cが硬化して、プリント基板30に対する電子部品10の実装が完了する。このようにして電子部品ユニットが製造される。
【0022】
以上のように、上記はんだ付け方法によって、加熱前から部品電極16aの一部が半田56aに接触しているため、フラックスの完全に蒸発する前にフラックスが接触箇所から濡れ広がっていく。言い換えれば、温度が上がっていくとフラックスは粘度が低下して電子部品を濡れ伝わっていくこととなるため、半田56aの濡れ性が向上する。その結果、半田56a内にボイドが残留することが抑制され、良好な半田付け状態を実現できる。
【0023】
尚、半田チップ70と対向する基板電極36cは、半田56cおよび半田チップ70の合計量に相応する面積を有している。これにより、半田56c及び半田チップ70が加熱されて溶解しても、基板電極36cから流れ落ちることが防止される。
【0024】
次に、半田56aと部品電極16aとが接触しない状態でプリント基板30に対して斜めに電子部品10を配置した場合について説明する。このように配置した状態で半田56aが加熱すると、半田56aが溶解して液体化し、表面積が増大する。半田56aの表面積が増大すると、半田56aと部品電極16aとが最も接近した部分で液状化した半田56aの一部と部品電極16aの一部とが接触する。これにより、半田56aのフラックスFが部品電極16a全体に広がる。したがって、半田56aと部品電極16aとが接触していない状態でプリント基板30上に電子部品10を配置した場合であっても、半田56aの濡れ性が向上する。また、加熱により半田56b、56cが溶解することにより、電子部品10の自重によって部品電極16bは半田56b内に更に沈み、半田チップ70は半田56c内に沈む。これにより、加熱前の状態で部品電極16aと半田56aとが接触していない場合であっても、加熱開始から短時間で部品電極16aの一部と半田56aの一部とが接触することになる。
【0025】
次に、比較例の電子部品のはんだ付け方法について説明する。図4Aに示すように、半田チップ70を、それぞれ半田56a、56c上に配置し、電子部品10をプリント基板30に対して平行な状態で配置する。この状態において、半田56aと部品電極16aとは接触していない。次に、この状態で、電子部品10、プリント基板30をリフロー炉により加熱する。加熱されると、半田56aからフラックス成分が蒸発し始める。この蒸発は、半田56aが部品電極16aに接触するまで続く。
【0026】
継続して加熱すると、図4Cに示すように、2つの半田チップ70が溶解して、半田56aが部品電極16aに接触する。この状態で電子部品10、プリント基板30をリフロー炉から排出すると、半田56a〜56cが硬化して、電子部品10がプリント基板30に実装される。
【0027】
このように、半田56aが加熱されてから、2つの半田チップ70が溶解して半田56aと部品電極16aとが接触するまでの間で、半田56aのフラックスFが蒸発する。このため、上記のはんだ付け方法では半田56aの濡れ性は悪化し、半田56aによる接合強度が低下する恐れがある。
【0028】
次に、電子部品の変形例について説明する。図5〜7は、変形例に係る電子部品の製造方法の説明図である。図5Aは、電子部品10の上面、図5Bは、電子部品10の下面を示している。電子部品10の下面には、部品電極16a〜16eが設けられている。部品電極16b〜16eは、それぞれ基板15の隅に設けられている。尚、図5A、図5Bに示した電子部品10は、図2等に示した電子部品10と同一のものである。部品電極16b〜16eは、略同じ大きさである。このような電子部品10に部品電極16c、16e上に、半田チップ70を設ける場合について説明する。
【0029】
図6Aに示すように、電子部品10の下面にマスク60を配置する。マスク60は、部品電極16c、16eと対応した位置に、孔66が形成されている。図6Bに示すように、電子部品10の下面にマスク60を配置した状態で、スキージ90によりマスク60上にペースト状の半田51を塗布する。図6Cに示すように、電子部品10の下面からマスク60を剥がすと、部品電極16c、16e上にのみ半田51が塗布されている。
【0030】
次に、図7Aに示すように、マウンタ80により半田チップ70を部品電極16c、16eに搭載する。図7Bに示すように、電子部品10をリフロー炉内に搬送して半田チップ70を溶解させる。半田チップ70が溶解すると半田51と混ざり合う。次に、電子部品10をリフロー炉から排出する。図7Cに示すように、溶解した半田チップ70と半田51とが硬化して、部品電極16c、16e上に突出半田71が形成される。これにより、突出半田71を有した電子部品10aが形成される。
【0031】
突出半田71が形成されているので、部品電極16a〜16cを下側にして電子部品10aを平面に配置すると、電子部品10aは平面に対して傾く。このような電子部品10aを用いて、プリント基板30上に配置することによって、電子部品10aをプリント基板30に対して傾いた状態で配置することができる。尚、この場合、プリント基板30上に別途半田チップを配置する必要はない。突出半田71が形成された電子部品10aをプリント基板30に配置して、電子部品10aとプリント基板30とをリフロー炉に搬送加熱することにより、電子部品ユニットが製造される。
【0032】
次に、ボイドの残留について説明する。ボイドの残留について確認するため、発明者は実験を行った。図8は、実験条件の説明図である。電子部品10は、短辺が9mm、長辺が9.5mmである。高さHが、0.3mm、0.5mm、0.8mmの半田チップ70をそれぞれ用いて実験した。尚、高さHが、0.3mmの場合には、基板15と基板電極36a〜36cの表面とのなす角度θは、1.91度である。また、高さHが、0.5mmの場合には、角度θは、3.18度であり、高さH0.8mmの場合には、角度θは、5.10度であった。
【0033】
図9〜11は、電子部品ユニットのX線写真である。図9Aは、半田チップ70を設けない場合、即ち、基板電極36a等の上に塗布したペースト状の半田のみを用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。図9Aに示すように、中央部には複数の大きなボイドBが残留している。
【0034】
図9Bは、高さHが0.3mmの半田チップ70を用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。図9Bに示すように、中央部にはいまだ複数の大きなボイドBが残留している。尚、図9B〜10Bでは、電子部品10の4つの隅のうち、右上と右下の2つの隅のそれぞれに半田チップ70を配置した。
【0035】
図10Aは、高さHが0.5mmの半田チップ70を用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。半田チップ70を用いない場合、高さHが0.3mmの半田チップ70を用いた場合と比較し、ボイドBの残留量が大幅に低減されているのがわかる。
【0036】
図10Bは、高さHが0.8mmの半田チップ70を用いて電子部品10を実装した場合でのX線写真である。図9Dに示すように、ボイドBの残留量は更に低減されている。
【0037】
図11A、11Bは、電子部品10の4つの隅のうち、右上の1つの隅にのみ半田チップ70を配置した場合でのX線写真である。図11Aは、高さHが0.3mmの半田チップ70を用いて電子部品10をプリント基板30に実装した場合を示している。多くのボイドBが混入していることが見てとれる。図11Bは、高さHが0.8mmの半田チップ70を用いて電子部品10をプリント基板30に実装した場合を示している。図11Bに示すように、若干のボイドBが混入しているものの、図11Aと比較し、ボイドBの残留量は大幅に低減されている。
【0038】
以上のように、半田チップ70を一つだけ用いてもボイドの残留量の低減効果はあった。また、実験結果より、角度θが約3度以上でボイドの残留量の低減効果があった。尚、半田チップ70を2つ用いた場合において、半田チップ70を一つだけ用いた場合とくらべて電子部品10を安定して支持することができる。
【0039】
次に、変形例に係るプリント基板について説明する。図12は、変形例に係るプリント基板30aの説明図である。図12に示すように、半田チップ70と対向する基板電極36caは、電子部品10の外形よりもさらに外側に引き伸ばして形成されている。これは、以下の理由による。半田チップ70の大きさなどによっては、電子部品10の実装高さが高くなる恐れがある。しかしながら、半田チップ70と対向する基板電極36caの大きさを実装される電子部品10の外形よりも外側に引き伸ばすことにより、溶解した半田チップ70を電子部品10の外側に逃すことができる。これにより、電子部品10の実装高さが大きくなることを防止できる。
【0040】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【0041】
本実施形態では、半田チップの融点が、半田の融点よりも高い場合について説明したが、半田チップの融点と半田の融点と同じ場合でもよい。半田チップ下の半田に含まれるフラックスが、半田チップに濡れあがるにはある程度の時間が必要だからである。
【0042】
本実施形態では、半導体チップが樹脂封止された電子部品を例に説明したが、これに限定されない。例えば、半導体チップが樹脂封止されておらず金属のふたで覆われている電子部品であってもよい。
【0043】
本実施形態では、半田チップを用いたが、それ以外の、熱による溶融性を有した部材により、電子部品の一辺を支えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【0044】
10 電子部品
16a〜16e 部品電極
30 プリント基板
36a〜36c 基板電極
56a〜56c 半田
70 半田チップ
71 突出半田
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリント基板の基板電極上に半田を供給し、
前記基板電極と前記基板電極に実装される電子部品の部品電極との間に、前記電子部品が、熱による溶融性を有する部品保持材によって一辺側を支持され、該一辺側との対向辺側が、前記プリント基板に直接支持された状態で電子部品を前記プリント基板に搭載し、
前記半田と前記部品保持部材を加熱する、電子部品のはんだ付け方法。
【請求項2】
加熱前から前記半田と前記部品電極の一部が接触するとともに、前記部品保持部材により前記プリント基板に対して傾いた状態で搭載される、請求項1の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項3】
前記部品保持部材の高さは、前記半田の高さよりも大きい、請求項1または2の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項4】
前記部品保持部材の融点は、前記半田の融点以上である、請求項1ないし3のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項5】
前記半田及び前記部品保持部材のうち少なくとも一方は、鉛フリー半田からなる、請求項1ないし4のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項6】
前記部品保持部材は、前記プリント基板の基板電極上に設けられる、請求項1ないし5のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項7】
前記部品保持部材は、前記電子部品の部品電極上に設けられる、請求項1ないし5のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項8】
前記部品保持部材と対向する前記基板電極は、前記電子部品の外形よりもさらに外側に引き伸ばして形成される、請求項1ないし7のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項9】
前記部品保持部材と対向する前記基板電極は、前記半田および前記部品保持部材の合計量に相応する面積を有する、請求項1ないし8のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項10】
プリント基板に実装される電子部品であって、
電子部品本体と、
前記電子部品本体に設けられた部品電極と、
前記電子部品電極上に設けられ、熱による溶融性を有し、前記プリント基板に対して前記電子部品の一辺側を支持するための部品保持部材と、を備えた電子部品。
【請求項1】
プリント基板の基板電極上に半田を供給し、
前記基板電極と前記基板電極に実装される電子部品の部品電極との間に、前記電子部品が、熱による溶融性を有する部品保持材によって一辺側を支持され、該一辺側との対向辺側が、前記プリント基板に直接支持された状態で電子部品を前記プリント基板に搭載し、
前記半田と前記部品保持部材を加熱する、電子部品のはんだ付け方法。
【請求項2】
加熱前から前記半田と前記部品電極の一部が接触するとともに、前記部品保持部材により前記プリント基板に対して傾いた状態で搭載される、請求項1の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項3】
前記部品保持部材の高さは、前記半田の高さよりも大きい、請求項1または2の電子部品のはんだ付け方法。
【請求項4】
前記部品保持部材の融点は、前記半田の融点以上である、請求項1ないし3のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項5】
前記半田及び前記部品保持部材のうち少なくとも一方は、鉛フリー半田からなる、請求項1ないし4のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項6】
前記部品保持部材は、前記プリント基板の基板電極上に設けられる、請求項1ないし5のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項7】
前記部品保持部材は、前記電子部品の部品電極上に設けられる、請求項1ないし5のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項8】
前記部品保持部材と対向する前記基板電極は、前記電子部品の外形よりもさらに外側に引き伸ばして形成される、請求項1ないし7のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項9】
前記部品保持部材と対向する前記基板電極は、前記半田および前記部品保持部材の合計量に相応する面積を有する、請求項1ないし8のいずれかの電子部品のはんだ付け方法。
【請求項10】
プリント基板に実装される電子部品であって、
電子部品本体と、
前記電子部品本体に設けられた部品電極と、
前記電子部品電極上に設けられ、熱による溶融性を有し、前記プリント基板に対して前記電子部品の一辺側を支持するための部品保持部材と、を備えた電子部品。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2010−219241(P2010−219241A)
【公開日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−63352(P2009−63352)
【出願日】平成21年3月16日(2009.3.16)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年9月30日(2010.9.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年3月16日(2009.3.16)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
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