説明

電子部品の爆ぜ検査方法

【課題】電子部品の実装時に爆ぜ不良が発生する確率を、少ないサンプリング数で高い精度で検出し、製造効率を高めることができる電子部品の爆ぜ検査方法を提供すること。
【解決手段】電極40と外装樹脂30とを有するコイルチップ部品2をハンダリフローにより実装する際に発生するおそれがある爆ぜ現象を検査する方法である。電極40と外装樹脂30とを有するコイルチップ部品2のうちのいくつかをサンプリングして取り出す。サンプリングして取り出されたコイルチップ部品2を、60°C以上の液体71中に20分以上浸漬する。液体71から取り出されて乾燥されたコイルチップ部品2における電極40に、ハンダリフロー処理を行い、爆ぜ現象が生じるか否かを検出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品の爆ぜ検査方法に係り、さらに詳しくは、電子部品の実装時に爆ぜ不良が発生する確率を、少ないサンプリング数で高い精度で検出することができる電子部品の爆ぜ検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえばチップ型電子部品を回路基板に実装する際に、ハンダのリフロー処理により行われることが多い。このハンダのリフロー処理において、チップ型電子部品によっては、ハンダ爆ぜ現象が生じることがあることが知られている。
【0003】
ハンダ爆ぜ現象は、溶融したハンダ中に何らかの経路から水分が侵入して水蒸気爆発を起こし、溶融したハンダを、約20μm程度の粒状に吹き飛ばす現象である。この爆ぜ現象が生じると、粒状に飛ばされたハンダが、本来接続すべきでない電極間を接続させて短絡現象を生じさせるおそれがある。また、粒状に飛ばされたハンダが、連結して接続され、ブリッジを形成することもある。
【0004】
ハンダ爆ぜ現象が生じる原因としては、チップ型電子部品の電極内部に残留している水分が、リフロー処理時の加熱により気化して溶融ハンダ中に侵入するためではないかと考えられている。
【0005】
そこで、チップ型電子部品の電極内部に含まれる水分を検出することにより、ハンダ爆ぜ現象が生じるおそれがある電子部品を検出する方法が特許文献1により提案されている。特許文献1に示す方法では、検査対象となる電子部品を、疎水性有機溶剤中に浸漬させて加熱し、電子部品中の残留水分を気化させて生じる気泡を視覚的に検出している。
【0006】
しかしながら、この特許文献1に示す方法では、外装樹脂を有する電子部品に関しては、ハンダ爆ぜ現象が生じるおそれがある電子部品を有効に検出することができないという課題を有していることが本発明者等により見出された。すなわち、特許文献1に示す方法により、外装樹脂を有する電子部品を、疎水性有機溶剤中に浸漬させて加熱した場合には、爆ぜ現象が生じるおそれがない良品である電子部品であっても、外装樹脂から気泡が発生し、爆ぜの原因となる水分による気泡との区別ができない。
【0007】
そこで、従来では、製造ロット毎に、ロットサイズの10%程度にも達する多数の電子部品をサンプリングして、実際にハンダリフロー処理を行い、爆ぜ現象が実際に生じるか否かで、その製造ロットの良または不良を判断する必要があった。そのため、多数の部品を試験する必要があり、電子部品の製造効率を悪化させていた。
【特許文献1】特開2003−344329号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、電子部品の実装時に爆ぜ不良が発生する確率を、少ないサンプリング数で高い精度で検出し、製造効率を高めることができる電子部品の爆ぜ検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明に係る電子部品の爆ぜ検査方法は、
電極と外装樹脂とを有する電子部品をハンダリフローにより実装する際に発生するおそれがある爆ぜ現象を検査する方法であって、
電極と外装樹脂とを有する前記電子部品のうちのいくつかをサンプリングして取り出す工程と、
サンプリングして取り出された前記電子部品を、60°C以上の液体中に20分以上浸漬する工程と、
前記液体から取り出されて乾燥された前記電子部品における前記電極に、ハンダリフロー処理を行い、爆ぜ現象が生じるか否かを検出する工程と、
を有する。
【0010】
本発明では、電子部品を、60°C以上の液体中に20分以上浸漬することで、電子部品の電極に形成された空隙などの爆ぜ原因部分に水が入り込む。その後に、乾燥処理後の電子部品に対してハンダリフロー処理することで、電子部品の実装時に爆ぜ不良が発生する確率を、少ないサンプリング数で高い精度で検出することができる。
【0011】
たとえば従来の方法では、電子部品の製造ロットから、ロットサイズの10%程度の個数でサンプリングして検査しないと、爆ぜ現象が生じるおそれがある電子部品を含む製造ロットを検出することができなかった。これに対して、本発明の方法によれば、電子部品の製造ロットから、ロットサイズの5%以下、さらには3%以下、特に1%以下の個数でサンプリングして検査しても、爆ぜ現象が生じるおそれがある電子部品を含む製造ロットを検出することが可能になる。その結果、本発明の方法を用いれば、検査用にサンプリングする電子部品の数を少なくすることが可能になり、製造効率が向上すると共に、検査に要する工数の削減も図ることが可能である。
【0012】
液体から取り出した後の電子部品の乾燥は自然乾燥が好ましい。積極的に熱を加えると、その後の工程において、爆ぜ現象を検出する精度が低下するおそれがある。
【0013】
好ましくは、前記液体の主成分が水である。主成分が水であるとは、特に限定されないが、たとえば、水以外の成分としては、全体として5重量%以下程度しか含まれないことを意味する。
【0014】
好ましくは、前記液体には、アルコールおよび/または界面活性剤が含まれる。これらの成分は、表面張力を低下させることから好ましい。
【0015】
好ましくは、前記電子部品の製造ロットからサンプリングして検査した電子部品のうち、一つでも爆ぜ現象が生じたら、製造ロットに不良品が混入していると判断する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品としてのコイルチップ部品の縦断面図、
図2は図1に示すコイルチップ部品の製造工程の一例を示すコイルチップ部品および金型の要部断面図、
図3は本発明の一実施形態に係るコイルチップ部品の検査方法で用いる液体加熱装置の要部断面図、
図4(A)および図4(B)はハンダリフロー処理における爆ぜ現象を説明する要部断面図、
図5は本発明の実施例に係る検査方法と従来の検査方法との比較を示すグラフ、
図6は浸漬温度と不良品発生率との関係を示すグラフ、
図7は浸漬時間と不良品発生率との関係を示すグラフである。
コイルチップ部品
【0017】
まず、本発明の一実施形態に係る検査方法の対象となる表面実装型電子部品について説明する。図1に示すように、本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品としてのコイルチップ部品2は、コア部(芯材)としてのドラムコア4を有する。ドラムコア4は、フェライト材料で構成してある。ドラムコア4は、コイル部10を構成するワイヤ10aが、コア4の軸方向に沿って巻回してある巻芯部4aを有する。
【0018】
巻芯部4aの軸方向の両端である第1端部および第2端部には、それぞれ第1フランジ4bおよび第2フランジ4cが一体に形成してある。第1フランジ4bおよび第2フランジ4cの外形寸法は、巻芯部4aの外径寸法よりも大きくなっている。
【0019】
巻芯部4aの横断面は、特に限定されず、長方形断面、円形断面、あるいは、その他の断面形状であっても良い。第1フランジ4bおよび第2フランジ4cの横断面形状は、長方形断面などの角形形状である。第1フランジ4bおよび第2フランジ4cは、同じサイズであり、たとえば縦が0.82mm、横が0.30mm程度である。また、巻芯部4aの外径は、0.42mm程度である。ドラムコア4の軸方向全長(部品2の全長と略同じ)L0は、1.637mm程度である。
【0020】
図1に示すように、コイル部10を構成するワイヤ10aの両端に形成してある継線部10bおよび10cは、各フランジ4bおよび4cの外周位置において、下地電極層20と接続される。ワイヤ10aの継線部10bおよび10cは、下地電極層20が形成された後に、各フランジ4bおよび4cの外周に熱圧着などの手段で固定され、これらの継線接続が確保される。
【0021】
下地電極層20は、1層目が1.0〜2.0μmの無電解Niメッキ、2層目が1.0〜2.0μmの電解Niメッキである。
【0022】
下地電極層20と継線部10bおよび10cが接続された後、コイル部10が形成してある巻芯部4aの外周凹部に、樹脂をモールド成形して外装樹脂部30が形成される。外装樹脂部30を構成する樹脂としては、特に限定されず、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂などが例示される。
【0023】
外装樹脂部30は、たとえば図2に示す金型80および82を用いて成型される。図2に示すように、金型80および82が閉じることにより形成される複数のキャビティ84の内部に、コイル部10が形成してある継線済のドラムコア4を、隣接するドラムコア4の第1フランジ4bの端面が、隣のドラムコア4の第2フランジの端面に接触するように、軸方向に並んで配置する。
【0024】
金型80および82には、隣接して配置されたドラムコア4の第1フランジ4bと第2フランジ4cとの接触部外周を保持する保持用凸部86が形成してあり、その両側に、図1に示す樹脂製フランジ被覆部30aを形成するための周方向隙間88が形成してある。周方向隙間88は、キャビティ84に連通してあり、キャビティ84に樹脂を射出して成形し、金型80,82を開くことで、図1に示すフランジ被覆部30aを有する外装樹脂部30が一体化された複数の素子本体5が得られる。外装樹脂部30の4側面は、それぞれ平坦面である。
【0025】
各素子本体5の外装樹脂部30の外径寸法は、第1フランジ4bおよび第2フランジ4cの外形寸法(コア部の最大外形寸法)よりも大きくなり、第1フランジ4bおよび第2フランジ4cの外周には、所定厚みのフランジ被覆部30aが形成される。フランジ被覆部30aは、外装樹脂部30と一体に成型され、フランジ部4b,4cの外周を、内側から外側に向けて軸方向途中位置まで覆うように形成してある。
【0026】
このフランジ被覆部30aの厚みは、後述する段差状凹部50の深さH1に対応する。また、このフランジ被覆部30aの軸方向の長さは、後述する段差状凹部50の軸方向幅(W1)を適切に調整するように決定される。
【0027】
外装樹脂部30が形成された後に、素子本体5の軸方向両端部に、一対の端部電極40を形成することで、コイルチップ部品2が得られる。端部電極40は、外装樹脂部30を形成した後に形成される。
【0028】
この実施形態では、各端部電極40は、1層目が1.0〜2.0μmの無電解Niメッキ、2層目が1.0〜2.0μmの電解Niメッキ、3層目が3.0〜4.0μmの電解Snメッキである。端部電極40の厚みは、8μm以下である。
【0029】
各端部電極40は、各フランジ4b,4cの端面から当該フランジ4b,4cの外周面を直接に覆うと共に、外装樹脂部30のフランジ被覆部30aを覆うように、段差状に形成してある。各端部電極40は、各フランジ4b,4cの端面と、当該フランジ4b,4cの外周面の一部で、下地電極層20および継線部10bおよび10cに対して直接に接続してある。しかも、各端部電極40は、外装樹脂部30のフランジ被覆部30aを覆うように形成してあることから、各端部40の外周面には、周方向に連続する段差状凹部50が形成される。
【0030】
図1に示すように、段差状凹部50は、素子本体5の軸方向端面から所定幅(W1)で形成してあり、各端部電極の全幅(W0)に対しての比率(W1/W0)が、好ましくは0.1〜0.8、さらに好ましくは0.3〜0.6である。比率(W1/W0)を上記範囲にすることで、端部電極40とコイルの継線部10b,10cとの接続が十分に確保され、端部電極40と外装樹脂部30との接合強度も高い。また、この範囲にすることで、ツームストーン現象を抑制させる効果が大きい。
【0031】
なお、ツームストーン現象とは、表面実装型電子部品を基板へ実装する時に、電子部品の両端部に形成してある端部電極のハンダペースト面で発生するモーメントのアンバランスにより、電子部品が立ち上がってしまい、接合不良となる現象である。
【0032】
また、段差状凹部50は、各端部電極40の最大外周面寸法からの深さ(H1)が10〜40μmとなるように形成してある。深さH1をこの範囲にすることで、端部電極40とコイルの継線部10b,10cとの接続が十分に確保され、端部電極40と外装樹脂部30との接合強度も高い。また、この範囲にすることで、ツームストーン現象を抑制させる効果が大きい。また、この深さH1が深すぎると、限られたチップサイズでは、相対的に、ドラムコア4におけるフランジ部4b,4cの最大外形寸法が小さくなり、電気的な性能が低下してしまう傾向にある。
【0033】
各端部電極40の最大外周面の全高さ(H0)に対して段差状凹部50の深さ(H1)の比率(H1/H0)は、0.011〜0.045の範囲にある。この比率の範囲に設定することで、端部電極40とコイルの継線部10b,10cとの接続が十分に確保され、端部電極40と外装樹脂部30との接合強度も高い。また、この範囲にすることで、ツームストーン現象を抑制させる効果が大きい。
【0034】
本実施形態では、特に、チップの最大高さH0が、0.9mm以下の小型で、5mg以下の軽量なコイルチップ部品2であっても、実装に際してのハンダのリフロー時に、端部電極40の底面に形成してある段差状凹部50と基板60との隙間にハンダが入り込む。その段差状凹部50は、端部電極40の周方向に連続して形成してあるために、ハンダの回り込み量も十分に確保することができる。その結果、いわゆるツームストーン現象を効果的に防止することができ、実装不良を防止することができる。
【0035】
たとえば従来のコイルチップ部品(段差状凹部50がない)では、10万個に10個程度の割合で、ツームストーン現象が生じていたのに対して、本発明の実施例(段差状凹部50がある)では、ツームストーン現象が生じたものは0個であった。
【0036】
また、本実施形態では、段差状凹部50にハンダが回り込むことで、ハンダにより形成されるフィレットの大きさを小さくしても十分な接合強度が得られ、高密度な実装が可能になる。
【0037】
また、本実施形態では、フランジ4b,4cの最大外形寸法よりも大きな外形寸法を有する外装樹脂部30の両端部外周を覆うように、端部電極40を形成することで、段差状凹部50を形成してある。このために、フランジ自体に加工する必要はなく、フランジの体積が減少することはなく、コイルチップとしての性能には全く影響しない。しかも、樹脂成形により段差状凹部50を形成することができるので、製造工程が煩雑になることもない。
【0038】
さらに本実施形態では、図1に示す各端部電極40の軸方向幅W0を、好ましくは0.41mmとすることで、端部電極40の縁部間に位置する外装樹脂部30の平坦面30bの軸方向幅L1を0.817mm程度にすることができる。この平坦面30bの軸方向幅L1は、部品2の全長L0に対して、30〜70%の長さである。
【0039】
このような軸方向長さL1を有する外装樹脂部30の上側平坦部30bは、吸着ノズルにより良好に吸着保持が可能である。しかも、端部電極40の厚みが8μm以下と薄いので、吸着ノズルの端が端部電極40の上に位置したとしても、吸着ノズルにより吸着作用はそれほど低下せず、十分な吸着力で部品を保持することができる。
コイルチップ部品の検査方法
【0040】
上述した外装樹脂30を持つコイルチップ部品2などの電子部品を回路基板などに実装する際に発生するおそれがあるハンダ爆ぜ現象を検査するために、本実施形態では、以下に示す方法により、電子部品を検査している。
【0041】
すなわち、上述した方法により製造されたコイルチップ部品2のうち、製造ロット毎に、たとえばロットサイズ50000個に対して、500個のサンプリング数(ロットサイズに対して1%)で、コイルチップ部品2を取り出す。これらのサンプリングされたコイルチップ部品2は、まず、図3に示すように、ホットプレート75などの加熱装置により加熱された容器73内の液体71内で、所定時間加熱される。
【0042】
液体71は、水を主成分としているが、アルコールや界面活性剤が添加してあっても良い。アルコールや界面活性剤の添加量は、特に限定されないが、好ましくは5重量%以下程度である。これらの添加量が多すぎると、水分の相対的減少による検出精度の低下となる傾向にある。アルコールや界面活性剤を、水に添加することで、液体71の表面張力が低下し、後述する爆ぜの原因部分に水が入り込みやすくなる。
【0043】
液体71の加熱温度は、好ましくは60°C以上、さらに好ましくは70〜80°Cであり、コイルチップ部品2の液体71中への浸漬時間は、好ましくは20分以上、さらに好ましくは25〜35分である。このような加熱温度および浸漬時間で、コイルチップ部品2を液体中に浸漬することにより、不良品となる予定のコイルチップ部品2の端部電極40に形成された空隙などの爆ぜ原因部分に水が入り込む。
【0044】
その後に、コイルチップ部品2を液体71から取り出し、自然乾燥し、つぎに、図4(A)に示すように、コイルチップ部品2を、回路基板70のランド72の上に設置してあるハンダ74上に各端部電極40の底面が位置するように設置する。その後に、図4(B)に示すように、ハンダのリフロー処理を行えば、ハンダ74が溶融しながら、各端部電極40の端面を表面張力により上っていく。
【0045】
その際に、端部電極40に爆ぜ原因部分が存在する場合には、溶融ハンダ74が端部電極40の端面を表面張力により上っていく過程において、ハンダ爆ぜ現象が生じ、ハンダ粒74aを、端部電極40の外側に向けて吹き出すことになる。本実施形態の検査方法では、乾燥処理後のコイルチップ部品2に対してハンダリフロー処理することで、コイルチップ部品2の実装時に爆ぜ不良が発生する確率を、少ないサンプリング数で高い精度で検出することができる。
【0046】
たとえば従来の検査方法では、コイルチップ部品2を加熱液体中に浸漬しないで、爆ぜ検査を行っていたために、たとえばロットサイズ50000個に対して、5000個(10%)のサンプリングを行い、実装評価を行っていた。このために、実際にハンダ爆ぜ現象が目視により確認できた電子部品の数(不良品発生率)は、5個(0.1%)であった。
【0047】
これに対して、本発明の実施例では、図3に示す液体71として純水を用い、コイルチップ部品2の加熱温度を75°Cとし、30分間、コイルチップ部品2を浸漬した後自然乾燥し、その後に、実装評価を行った。
【0048】
本実施例では、同じ製造ロットのコイルチップ部品2において、ロットサイズ50000個に対して、5000個(10%)のサンプリングを行うと、ハンダ爆ぜ現象が目視により確認できた電子部品の数(不良品発生率)は、65個(1.3%)であった。これらの結果を図5に示す。すなわち、本発明の実施例の検査方法では、従来の検査方法に比較して、感度が13倍(65/5)となる。
【0049】
本発明の実施例の方法では、検査の感度が13倍となることから、爆ぜ検査に要するサンプリング数を、従来の5000個に対して、1/13の約400個程度にすることができる。この場合のサンプリング数400個は、ロットサイズ全体が50000個なので、ロットサイズに対して、0.8%となり、1%以下となる。
【0050】
すなわち、本発明の実施例では、ロットサイズの5%以下、好ましくは3%以下、さらに好ましくは1%以下の個数でサンプリングして検査した場合に、そのうちの一つでも爆ぜ現象が生じたら、製造ロットに不良品が混入していると判断することができる。したがって、本実施例では、コイルチップ部品2の実装時に爆ぜ不良が発生する確率を、少ないサンプリング数で高い精度で検出することができる。
【0051】
なお、本発明の別の実施例では、図3に示す液体71として純水を用い、図6に示すように、浸漬時間を20分に固定し、浸漬温度と、不良品発生率との関係を求めた。図6に示すように、浸漬温度が、60°C以上になる場合に、不良品を発見する確率(不良品発生率)が高くなり、80度以上では、ほとんど変わらないことが確認された。このため、浸漬温度は、好ましくは60°C以上、さらに好ましくは70〜80°Cであることが確認できた。
【0052】
また、本発明の他の実施例では、図3に示す液体71として純水を用い、図7に示すように、浸漬温度を60°Cに固定し、浸漬時間と、不良品発生率との関係を求めた。図7に示すように、浸漬時間が、20分以上になる場合に、不良品を発見する確率(不良品発生率)が高くなり、35分以上では、ほとんど変わらないことが確認された。このため、浸漬時間は、好ましくは20分以上、さらに好ましくは25〜35分であることが確認できた。
【0053】
なお、本発明は、上述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、本発明に係る検査方法の対象となる電子部品の具体的な断面構造は、図1に示す実施形態に限定されず、種々の態様があり得る。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】図1は本発明の一実施形態に係る表面実装型電子部品としてのコイルチップ部品の縦断面図である。
【図2】図2は図1に示すコイルチップ部品の製造工程の一例を示すコイルチップ部品および金型の要部断面図である。
【図3】図3は本発明の一実施形態に係るコイルチップ部品の検査方法で用いる液体加熱装置の要部断面図である。
【図4】図4(A)および図4(B)はハンダリフロー処理における爆ぜ現象を説明する要部断面図である。
【図5】図5は本発明の実施例に係る検査方法と従来の検査方法との比較を示すグラフである。
【図6】図6は浸漬温度と不良品発生率との関係を示すグラフである。
【図7】図7は浸漬時間と不良品発生率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【0055】
2… コイルチップ部品
4… ドラムコア
4a… 巻芯部
4b… 第1フランジ
4c… 第2フランジ
5… 素子本体
10… コイル部
10a… ワイヤ
10b,10c… 継線部
20… 下地電極層
30… 外装樹脂部
30a… フランジ被覆部
30b… 平坦面
40… 端部電極
50… 段差状凹部
60… 基板
70… 回路基板
71… 液体
72… ランド
73… 容器
74… ハンダ
74a… ハンダ粒
75… ホットプレート
80,82… 金型
84… キャビティ
86… 保持用凸部
88… 周方向隙間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極と外装樹脂とを有する電子部品をハンダリフローにより実装する際に発生するおそれがある爆ぜ現象を検査する方法であって、
電極と外装樹脂とを有する前記電子部品のうちのいくつかをサンプリングして取り出す工程と、
サンプリングして取り出された前記電子部品を、60°C以上の液体中に20分以上浸漬する工程と、
前記液体から取り出されて乾燥された前記電子部品における前記電極に、ハンダリフロー処理を行い、爆ぜ現象が生じるか否かを検出する工程と、
を有する電子部品の爆ぜ検査方法。
【請求項2】
前記液体の主成分が水である請求項1に記載の電子部品の爆ぜ検査方法。
【請求項3】
前記液体には、アルコールおよび/または界面活性剤が含まれる請求項1または2に記載の電子部品の爆ぜ検査方法。
【請求項4】
前記電子部品の製造ロットからサンプリングして検査した電子部品のうち、一つでも爆ぜ現象が生じたら、製造ロットに不良品が混入していると判断することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子部品の爆ぜ検査方法。
【請求項5】
前記電子部品の製造ロットから、ロットサイズの5%以下の個数でサンプリングして検査することを特徴とする請求項4に記載の電子部品の爆ぜ検査方法。

【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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【公開番号】特開2007−232535(P2007−232535A)
【公開日】平成19年9月13日(2007.9.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−53740(P2006−53740)
【出願日】平成18年2月28日(2006.2.28)
【出願人】(000003067)TDK株式会社 (7,238)
【Fターム(参考)】