JPH0518676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば、パワートランジスタある
いはパワーIC等（モールド樹脂で外装を施され
たパツケージ部品、または実装密度を上げるため
に外装を施していないベア・チツプ部品を含む）
の電力用発熱電子部品（以下本明細書において、
単に発熱電子部品という）を放熱板に取り付ける
際に、熱伝導率が良く、耐久性のある溝付きシー
ト状はんだおよびその製造方法に関するものであ
る。

なお、本明細書において、「未硬化状態」とは、
自然乾燥または熱風乾燥により、溶剤が飛ばされ
ずに残されている状態、すなわち、完全にフラツ
クスが硬化していない状態をいう。

〔従来の技術〕

第７図および第８図を参照しつつ、発熱電子部
品を放熱板に取り付けた従来例を説明する。第７
図イないしハは従来例における発熱電子部品取り
付け説明図である。

第７図イ図示のごとく、発熱電子部品４１は、
放熱板４２上に印刷されているクリームはんだ４
３の上に載置され、その後リフロー炉を通すと、
第７図ロ図示のごとく、クリームはんだ４３は、
溶融した後に固化（第７図ロ４３′参照）し、発
熱電子部品４１と放熱板４２とを機械的および熱
的に接合する。なお、クリームはんだ４３の中に
は、重量％にして10％程度、体積％にして50％程
度のフラツクス、たとえば、松ヤニ、活性剤、溶
剤等、が混入されている。

また、第８図イおよびロは他の従来例における
発熱電子部品取り付け説明図である。

第８図イ図示のごとく、予めフラツクス４７を
塗布した所定の大きさのはんだペレツト４６を発
熱電子部品４１と放熱板４２との間に挟み込み、
リフロー処理を行い、上記両者を機械的および熱
的に接合する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第７図図示のようなクリームはんだ４
３を用いた場合には、前述のごとくクリームはん
だ４３内に多くのフラツクスを含むため、リフロ
ー加熱時に、第７図ハ図示のごとく、はんだ層の
中に空気およびフラツクスが巻込まれ、固化した
後のクリームはんだ４３′の中に、空孔４４およ
び松ヤニ等フラツクスの残留物４５が入る。

したがつて、前記空孔４４およびフラツクスの
残留物４５は、発熱電子部品４１から発生した熱
が放熱板４２に伝達するのを妨げる。

また、クリームはんだ４３内に、前記空孔４４
およびフラツクスの残留物４５が入つていると、
発熱電子部品のヒートサイクルで起こる膨張収縮
の繰り返しにより、はんだが劣化して取り付け不
良を起こす原因となる。

さらに、クリームはんだ４３の塗布をスクリー
ン印刷により行う関係上、第９図イ図示のごと
く、クリームはんだの表面に凹凸が生じる。した
がつて、クリームはんだ４３の厚さを薄く管理す
ることは困難であるため、クリームはんだ４３を
厚目に塗布しなければならないので、前述の欠点
である空孔４４およびフラツクスの残留物４５が
はんだ内に多く浸入する。

第８図図示のごとく、はんだペレツト４６を用
いる場合には、はんだを薄くしてあるため熱伝導
が良いという利点はある。しかし、取り付けの前
に予めフラツクスをはんだペレツト４６の表面に
塗布しなければならない。したがつて、フラツク
スを塗布する手間がかかるだけでなく、フラツク
スの塗布を均一にしないと、はんだの濡れ性が悪
くなるという問題を有する。

以上のような問題を解決するために、本発明
は、熱伝導と耐久性の良いガス排出用溝を有する
溝付きシート状はんだおよびその製造方法を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

以上のような問題を解決するために、本発明の
溝付きシート状はんだは、シート状に圧延されて
いるはんだ合金層の少なくとも一面において、当
該はんだ合金層の一端面から他端面に達する複数
の連続したガス排出用溝と、当該ガス排出用溝３
２に隣接した突出部と、当該突出部表面に形成さ
れた未硬化状態のフラツクス層とから構成され
る。

また、前記ガス排出用溝の内面に未硬化状態の
フラツクス層を形成するように構成される。

本発明の溝付きシート状はんだの製造方法は、
はんだのインゴツトを圧延してシート状のはんだ
合金層を形成する第１工程と、フラツクス媒体、
溶剤および活性剤を混合して所定の特性のフラツ
クスを生成する第２工程と、前記第１工程により
形成されたシート状はんだに前記第２工程で生成
されたフラツクスを塗布する第３工程と、前記第
３工程で塗布されたフラツクスを未硬化状態に乾
燥する第４工程と、第４工程で得られた未硬化状
態のフラツクス層を有するシート状はんだの少な
くとも一面に、シート状はんだの一端面から他端
面に達する複数の連続したガス排出用溝を形成す
る第５工程と、第５工程で得られた未硬化状態の
前記フラツクス層が形成されているガス排出用溝
付きシート状はんだをリールに巻回する第６工程
とから構成される。

また、本発明の他の溝付きシート状はんだの製
造方法は、はんだのインゴツトを圧延してシート
状のはんだ合金層を形成する第１工程と、第１工
程で得られたシート状はんだの少なくとも一面
に、シート状はんだの一端面から他端面に達する
複数の連続したガス排出用溝を形成する第２工程
と、フラツクス媒体、溶剤および活性剤を混合し
て所定の特性のフラツクスを生成する第３工程
と、前記第２工程によりガス排出用溝が形成され
たシート状はんだに前記第３工程で生成されたフ
ラツクスを吹き付ける第４工程と、前記第４工程
で吹き付けられたフラツクスを未硬化状態に乾燥
する第５工程と、第５工程で得られた未硬化状態
の前記フラツクス層が形成されているガス排出用
溝付きシート状はんだをリールに巻回する第６工
程とから構成される。

〔作用〕

溝付きシート状はんだに成形された突出部また
は凹部に予め未硬化状態のフラツクス層が形成さ
れている。そして、上記溝付きシート状はんだ
は、放熱板と発熱電子部品との間に挟むように取
り付けられる。

その後、リフロー処理を行うと、放熱板と発熱
電子部品とは接合される。上記リフロー処理時に
おいて、はんだが溶融する直前に、フラツクスか
ら排出するガスおよびフラツクスは、ガス排出用
溝からシート状はんだの端面に向かつて排出され
るため、溶融しているはんだの中には空孔および
フラツクスの残留物が入らない。

また、はんだの中に空孔およびフラツクスの残
留物が入つていないので、熱抵抗は少なく放熱性
が良い。

さらに、発熱電子部品の発生した熱によるヒー
トサイクルによつて空孔内の空気が膨張収縮を繰
り返さないので、経年変化によるはんだの取り付
け不良が発生しない。

〔実施例〕 本発明の実施例を第１図ないし第５図を参照し
つつ説明する。

第１図は本発明におけるシート状はんだ製造工
程説明図、第３図は本発明における溝付きシート
状はんだ説明図である。

第１図および第３図において、第１工程では、
はんだのインゴツト１を圧延２して、シート状の
はんだ合金層３１が形成される。シート状に形成
されたはんだ合金層３１の厚さは、はんだの種類
または、はんだの使用条件等により決定される。

たとえば、本実施例では、厚さ0.2mmに圧延さ
れる。

第２工程では、たとえば、ロジンおよびその誘
導体、あるいはイミダゾール誘導体を主体とする
フラツクス媒体３と、接合面への塗布性および作
業性を良くする、たとえば、水、石油系ペース
ト、ポリエチレングリコール、有機溶剤あるいは
アルコール系、溶剤４、およびフラツクス媒体３
の効果を向上させる活性剤５とを混合して所定の
特性のフラツクス６が生成される。

第３工程では、前記第１工程により圧延２され
たシート状のはんだ合金層３１の両面に第２工程
で得られたフラツクス６を塗布してフラツクス層
３３，３４を形成する。フラツクス６の塗布は、
必要により複数回繰り返して所望の厚さを得る。

また、複数回の塗布は、フラツクス６中のピン
ホールをなくすことができるだけでなく、特性の
異なるフラツクス６を交互に塗布して、フラツク
ス層の特性を調整することができる。

第４工程では、前記第３工程で塗布したフラツ
クス６を自然乾燥あるいは熱風乾燥させ、溶剤が
残されている未硬化状態にする。フラツクス６を
乾燥させる際に、N₂等の不活性雰囲気中で行う
と、乾燥時間が短縮される。

第５工程では、未硬化状態のフラツクス３３，
３４が形成されているシート状はんだの一端面３
５から他端面（図示されていない）に達する複数
の連続したガス排出用溝３２を形成する。ガス排
出用溝３２は、たとえば、溝の深さ0.1mm、溝の
幅0.3mmである。また、ガス排出用溝３２の加工
手段は、たとえば、ローレツト加工、カツターに
よる切削、プレスによる型押し加工等がある。そ
して、シート状はんだの板厚、形成する溝の形状
寸法、フラツクス層の性質等により加工方法が適
宜選択できる。

第６工程では、第５工程で得られたガス排出用
溝３２と未硬化のフラツクス層３３，３４とを有
する溝付きシート状はんだ３０をリールに巻回す
る。前記フラツクス層３３，３４の粘着性が強け
れば、第６工程において溝付きシート状はんだ３
０をリールに巻回する際に、溝付きシート状はん
だ３０の間に、図示されていないフイルムを巻き
込むことができる。

また、本発明の他の実施例を第２図ないし第４
図を参照しつつ説明する。第２図は本発明におけ
る他のシート状はんだ製造工程説明図、第４図は
溝付きシート状はんだ断面図である。

第２図および第４図において、前記実施例と実
質的に異なる所は、工程の順序が違う点にある。

すなわち、第１工程では、シート状のはんだ合
金層３１だ形成される。第２工程では、シート状
のはんだ合金層３１の少なくとも一面に前記実施
例と同様なガス排出用溝３２が形成される。第３
工程では同様にフラツクス６が生成される。第４
工程では、前記溝付きシート状はんだ３０の両面
に前記フラツクス６を吹き付けて、ガス排出用溝
３２の内部を含むフラツクス層３４，３６が形成
される。第５工程では、前記フラツクス層３４，
３６は乾燥されて溶剤が残された未硬化状態にな
る。第６工程では、未硬化状態のフラツクス層３
４，３６が形成されている溝付きシート状はんだ
３０が図示されていないリールに巻回される。フ
ラツクス層３４，３６の粘性によつては、溝付き
シート状はんだ３０の間にフイルムを巻き込むこ
とができる。

次に、第５図図示の発熱電子部品取り付け説明
図を参照しつつ、放熱板３７に発熱電子部品３８
を取り付ける場合について説明する。

先ず、溝付きシート状はんだ３０を放熱板３７
と発熱電子部品３８との間に挟むようにして取り
付ける。この状態で図示されていないリフロー炉
に入れる。溝付きシート状はんだ３０に未硬化状
態で形成されているフラツクス層３３，３４，３
６は、ガス状になり、フラツクス作用の働きを行
うと共に、不要になつてガス排出用溝３２から排
出される。これと同時に溝付きシート状はんだ３
０は、溶融されて、放熱板３７と発熱電子部品３
８とが接合される。その後、放熱板３７と発熱電
子部品３８との周辺に飛び散つたフラツクスは、
洗浄される。

ガス排出用溝付きシート状はんだ３０とガス排
出用溝のないペレツト状はんだとを同じ条件によ
つて実験した結果、ガス排出用溝付きシート状は
んだ３０の中には、空孔４４およびフラツクスの
残留物４５の数が少なく、かつ分布のバラツキも
小さかつた。

また、ガス排出用溝３２によるガス排出効果を
確認するために、第５図図示のものをリフロー時
に水平状態から垂直状態に変化させた。この結
果、ガス排出用溝付きシート状はんだ３０のガス
排出用溝３２が上に向くような垂直状態に向ける
にしたがつて、はんだ内の空孔４４およびフラツ
クスの残留物４５は減少した。

第６図イないしトは本発明におけるガス排出用
溝の他の実施例を示す。

第６図イはガス排出用溝３２をはんだ合金層３
１の表面５１および裏面５２に設けた例である。

また、第６図ロはガス排出用溝３２を交叉する
ように設けた例、第６図ハはガス排出用溝３２を
傾斜するように設けた例、第６図ニはガス排出用
溝３２を蛇行するように設けた例、第６図ホはガ
ス排出用溝３２をジグザグ状に設けた例である。
さらに、前記各溝の断面は矩形のものを示したが
第６図ヘ図示のごとき三角溝、あるいは第６図ト
図示のごとき半円溝との変形は任意に可能であ
る。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明
は、前記実施例に限定されるものではない。そし
て、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱す
ることがなければ、種々の設計変更を行うことが
可能である。

たとえば、ガス排出用溝の形状、幅および深さ
は、被はんだつけ部の面積、所望の取り付け強度
を得るためのはんだの厚さ等によつて異なるた
め、任意に変更でき、また、異なつた形状のガス
排出用溝を組み合わすことも可能である。

また、本実施例では放熱板に発熱電子部品を取
り付ける際に、シート状はんだを使用した場合を
説明したが、本発明のシート状はんだが、他の電
子部品または機構部品のはんだ付けに適用できる
ことはいうまでもない。

〔発明の効果〕 本発明によれば、溝付きシート状はんだに成形
された溝の突出部または凹部に予めフラツクスが
未硬化状態で形成されているので、はんだが溶融
する直前にフラツクスは、シート状はんだのガス
排出用溝から溶剤および不要なフラツクスをガス
状態にして外部に排出できる。したがつて、はん
だの中には空気およびフラツクスの残留物が残ら
ないので、空孔およびフラツクスの残留物による
熱抵抗を減して放熱性を良くする。また、空孔が
少ないので、発熱電子部品の発熱による膨張収縮
の繰り返しによるストレスがなくなり、経年変化
によつても、はんだは劣化しない。

また、本発明によれば、シート状はんだに塗布
されたフラツクスは、未硬化状態で適度の粘性を
有するため、組立時に放熱板または発熱電子部品
の取り付け位置がずれない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるシート状はんだ製造工
程説明図、第２図は本発明における他のシート状
はんだ製造工程説明図、第３図は本発明における
溝付きシート状はんだ説明図、第４図は溝付きシ
ート状はんだ断面図、第５図は発熱電子部品取り
付け説明図、第６図イないしトは本発明における
ガス排出用溝の他の実施例、第７図イないしハは
従来例における発熱電子部品取り付け説明図、第
８図イおよびロは他の従来例における発熱電子部
品取り付け説明図、第９図イおよびロはクリーム
はんだとはんだペレツトとの比較説明図である。 ３０……溝付きシート状はんだ、３１……はん
だ合金層、３２……ガス排出用溝、３３……フラ
ツクス層、３４……フラツクス層、３５……端
面、３６……フラツクス層、３７……放熱板、３
８……発熱電子部品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シート状に圧延されているはんだ合金層３１
   の少なくとも一面において、 当該はんだ合金層３１の一端面３５から他端面
   に達する複数の連続したガス排出用溝３２と、 当該ガス排出用溝３２に隣接した突出部と、 当該突出部表面に形成された未硬化状態のフラ
   ツクス層３３，３４と、 から構成されることを特徴とする溝付きシート状
   はんだ。 ２ 前記ガス排出用溝３２の内面に形成された未
   硬化状態のフラツクス層３６を備えたことを特徴
   とする請求項１記載の溝付きシート状はんだ。 ３ はんだのインゴツトを圧延してはんだ合金層
   ３１をシート状に形成する第１工程と、 フラツクス媒体３、溶剤４および活性剤５を混
   合して所定の特性のフラツクスを生成する第２工
   程と、 前記第１工程により形成されたシート状はんだ
   に前記第２工程で生成されたフラツクスを塗布す
   る第３工程と、 前記第３工程で塗布されたフラツクスを未硬化
   状態に乾燥する第４工程と、 第４工程で得られた未硬化状態のフラツクス層
   を有するシート状はんだの少なくとも一面に、シ
   ート状はんだの一端面から他端面に達する複数の
   連続したガス排出用溝を形成する第５工程と、 第５工程で得られた未硬化状態の前記フラツク
   ス層が形成されているガス排出用溝付きシート状
   はんだをリールに巻回する第６工程と、 からなることを特徴とする溝付きシート状はんだ
   製造方法。 ４ はんだのインゴツトを圧延してシート状に形
   成する第１工程と、 第１工程で得られたシート状はんだの少なくと
   も一面に、シート状はんだの一端面から他端面に
   達する複数の連続したガス排出用溝を形成する第
   ２工程と、 フラツクス媒体３、溶剤４および活性剤５を混
   合して所定の特性のフラツクスを生成する第３工
   程と、 前記第２工程によりガス排出用溝が形成された
   シート状はんだに前記第３工程で生成されたフラ
   ツクスを吹き付ける第４工程と、 前記第４工程で吹き付けられたフラツクスを未
   硬化状態に乾燥する第５工程と、 第５工程で得られた未硬化状態の前記フラツク
   ス層が形成されているガス排出用溝付きシート状
   はんだをリールに巻回する第６工程と、 からなることを特徴とする溝付きシート状はんだ
   製造方法。