JPH07122846A

JPH07122846A - 微小表面実装部品のハンダ付け方法

Info

Publication number: JPH07122846A
Application number: JP5285671A
Authority: JP
Inventors: Tomotada Sayama; 奉正佐山
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】近年、表面実装部品も更に形状の極小化や電
極の狭ピッチ化が進み、長さ１．０mm、電極面積０．３
mm角の微小表面実装部品が生産され始めた。しかるにス
クリーン印刷技術によるハンダ付けでは、これに最適な
ハンダ量０．０６mgを印刷できない。現状の限界では
０．１６mgが限界であるが、この量では微小表面実装部
品は位置ずれしてハンダ付けされてしまう。本発明はこ
の量でも位置ずれしないでハンダ付けできる方法を提供
するものである。【構成】マウント・パッドと、これに隣接した溶融ハ
ンダをプールするパッドと、両パッドとの間に設けたく
びれ構造と、これらにつながるパターンにレジストを施
すことにより、ソルダ・プールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】スクリーン印刷方法を用いてハン
ダ・ペーストを印刷しハンダ付けをする技術において、
印刷限界以下の微小ハンダ量を得て微小表面実装部品を
ハンダ付けする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型、軽量化に伴い表面実装
部品いわゆるＳＭＤ（Surface MountDevices 、以下Ｓ
ＭＤと略す）が普及している。ＳＭＤの形状を図３
（Ａ）に示す。このＳＭＤ４１の大きさは１例として長
さ１．６mm、電極面積０．２５mm²（以下０．５mm角と
称す）のものがある。このＳＭＤをハンダ付けする技術
の１方法として、ハンダ・ペースト（粘性のあるハンダ
材）を印刷しその上にＳＭＤを搭載し、ハンダを溶融さ
せて固着させる方法がある。この方法は、プリント基板
に部品をハンダ付けする時に、一般的に用いられる技法
である。

【０００３】先ず、この方法の概略を図８を用いて説明
する。薄い金属板にハンダ付けをする部分、或いはハン
ダ・メッキしたい部分と同形の穴明けしたメタル・スク
リーン５４を作製する。このメタル・スクリーン５４
を、プリント基板上に重ね位置合わせをして固定する。
この上から粘着性のあるハンダ・ペースト３１を印刷す
る。ここで印刷とは、メタル・スクリーン５４の穴部分
にハンダ・ペースト３１を押し込み埋めることを意味す
る。穴すべてを埋めてメタル・スクリーン５４を取り去
る。するとプリント基板上のハンダを盛りたい部分（マ
ウント・パッド１１など）にのみ、ハンダ・ペースト３
１が均一な厚さで塗り残される。この状態は、図４
（Ｂ）に示す状態である。

【０００４】この様にして、プリント基板のマウント・
パッド１１（ＳＭＤ部品とハンダ付けされる部分）上に
ハンダ・ペースト３１を印刷した後、ＳＭＤ４１などを
マウント・パッド１１上に配置する。この時、部品はハ
ンダ・ペースト３１の持つ粘着性により、軽く固定され
る。必要部品が搭載された後、同プリント基板５１は、
周囲全体或いはハンダ・ペースト３１を塗られた局所を
加熱される。これによりハンダ・ペースト３１は溶融
し、電気部品の電極部の金属と合金を形成する事により
接合される。

【０００５】このとき、接合部分は電極部と一様になじ
み、図８の３６に見る様に裾を引いた形状になることが
好ましい。これは溶融温度、加熱時間、ハンダ量などの
条件が関係する。今この中のハンダ量において、０．５
mm角の電極を持つＳＭＤの適量は０．５mm角の面積内に
高さ０．１５mm、重量にして０．１６mgである。この量
を印刷されたとき０．５mm角のＳＭＤ４１との接合は、
ハンダ量として過不足無く好ましい状態で行われる。ま
た、０．１６mgという量は、現在のスクリーン印刷技術
では最小限界の技術である。

【０００６】ところが近年更にＳＭＤの微小化や電極の
狭ピッチ化が進み、図３（Ｂ）に示すように、長さ１．
０mm、電極４４面積０．３mm角の微小ＳＭＤ４２が生産
され始め、これをハンダ付けする必要が生じてきた。こ
の微小ＳＭＤ４２は長さが短いばかりでなく、その電極
部４４が０．３mm角とより小さいものである。更に図３
（Ａ）と異なるのは、電極部４４が部品の底面部にしか
付いていないことである。

【０００７】この微小ＳＭＤ４２を上記技術にて、ハン
ダ付けした場合を以下に説明する。図４（Ａ）に示す
０．５mm角のマウント・パッドに０．１６mgのハンダ・
ペーストを印刷（図４−Ｂ）する。０．１６mg量とした
のは、先に説明したように、これが限界技術であるから
である。この上に微小ＳＭＤ４２を搭載してハンダを溶
融すると、微小ＳＭＤ４２は、図４（Ｃ）の様に位置ず
れして（傾いて）ハンダ付けされる。

【０００８】この原因の１つは電極部４４が底面にしか
ないために、底面は溶融ハンダ３２とはなじむが、側面
部までハンダが濡れ昇っていくことができず、そのため
ＳＭＤ４２全体が溶融ハンダ３２の中に沈みこむことが
できないで、溶融ハンダ３２上に浮いた状態になるから
である。２つ目はハンダ量が多いために、溶融ハンダ３
２の山型も大きくなり、その表面張力も大きく作用す
る。その状態の中で浮いているので、微小ＳＭＤ４２は
張力を受け不安定状態になり、位置ずれした（傾いた）
所４２ａで安定してハンダ付けされてしまうことにな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように微小ＳＭ
Ｄ４２を、スクリーン印刷法の現状技術でハンダづけし
ようとすると、微小ＳＭＤ４２は位置ずれして（傾い
て）、ハンダ付けされる。このことはハンダ付け不十分
となり、場合によっては接触抵抗を持ったり、やがては
断線といった事故に発展する恐れがある。ここで微小Ｓ
ＭＤのハンダ付けをする適量は、約０．０６mgと推測さ
れる。しかし、現在のスクリーン印刷技術では０．１５
mgが限界で、０．０６mg量を印刷できないという問題を
有する。本発明は０．１５mg量のハンダ・ペースト３１
を印刷して、微小ＳＭＤ４２のハンダ付けを確実に行う
ことのできる方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】マウント・パッド１１に
隣接してソルダ・プール・パッド１２を設ける。マウン
ト・パッド１１とソルダ・プール・パッド１２との間に
は、くびれ１４構造を持たせる。マウント・パッド１
１、ソルダ・プール・パッド１２及びくびれ１４部分以
外の、これらに接続されるパターン５２、バイア・ホー
ル５３などからは、レジスト１３で遮断する。

【００１１】

【作用】マウント・パッド１１上に印刷された０．１５
mgのハンダ・ペースト３１は、加熱されて溶融したと
き、くびれ１４部分を通過してソルダ・プール・パッド
１２にも流入する。レジスト１３はマウント・パッド１
１、ソルダ・プール・パッド１２及びくびれ１４部分以
外に、溶融ハンダ３２が流れ出るのを阻止する働きをす
る。この状態にあるとき溶融ハンダ３２は、マウント・
パッド１１とソルダ・プール・パッド１２との面積比に
ほぼ比例して貯えられる。くびれ１４構造は、マウント
・パッド１１とソルダ・プール・パッド１２それぞれに
ほぼ独立した山型の溶融ハンダ塊を形成する働きをす
る。以上３つの相互作用として、マウント・パッド１１
には約０．０６mg量の溶融ハンダ３２を得ることができ
る。

【００１２】

【実施例】図１に実施例を示す。０．５mm角のマウント
・パッド１１に隣接して、ソルダ・プール・パッド１２
を設ける。両パッドの面積比は約１：２にする。マウン
ト・パッド１１とソルダ・プール・パッド１２との間に
は、くびれ１４構造を設ける。マウント・パッド１１、
ソルダ・プール・パッド１２及びくびれ１４構造以外
で、これらに接続されるパターン５２などには、その接
続部にレジスト１３を設ける。プリント基板５１のパタ
ーンを上記のように作製する。

【００１３】次に図２を用いて実装について説明する。
マウント・パッド１１上に、ハンダ・ペースト３１を印
刷する（図２−Ａ）。印刷されたハンダ・ペースト３１
上に、微小ＳＭＤ４２を載せる（図２−Ｂ）。同プリン
ト基板５１を加熱し、ハンダ・ペースト３１を溶融させ
る。溶融ハンダは、くびれ１４部分を通過しソルダ・プ
ール・パッド１２に流れ込み、面積比に応じた量に分か
れて貯えられる。マウント・パッド１１上に形成される
溶融ハンダ量はほぼ適量を得られ、その山型の高さは従
来の約１／３程度となり、表面張力も従来より小さくで
きる。従って、微小ＳＭＤ４２も安定し、位置ずれしな
い（傾かない）でハンダ付けをする事ができた。

【００１４】次にくびれ１４構造の効果について図５、
図６を用いて説明する。図５はくびれ１４構造を持ち、
図６はくびれ１４構造を持たない状態であり、（Ａ）は
いずれもマウント・パッド１１上に０．１５mgのハンダ
・ペースト３１を印刷したところを現している。（Ｂ）
はこれを加熱しハンダ・ペースト３１を溶融させたとき
の断面を現している。図５（Ｂ）では、マウント・パッ
ド１１で１つの山型の溶融ハンダ塊３３を、ソルダ・プ
ール・パッド１２でもう１つの山型の溶融ハンダ塊３４
を形成し、くびれ１４部分で２つの山は分離している。
これはくびれ１４部分では溶融ハンダ量が充分に貯まる
ことができず、更には両パッド上にできた溶融ハンダ塊
の表面張力がくびれ上の溶融ハンダを引き込み合い、そ
の結果分離する方向に働いたためである。

【００１５】ところが図６（Ｂ）では山型の溶融ハンダ
塊３５は１つしか形成されない。これはくびれ１４構造
が無いために、溶融ハンダ塊３５は両パッド上に一様に
拡散し、形状こそ瓢箪型ではあるが１つの溶融ハンダ塊
３５しか形成されないためである。（Ｃ）はこの状態を
等高線を用いて現した図である。図５（Ｃ）では、高さ
の異なる山が２つ存在するのに対し、図６（Ｃ）では両
パッド上には高さが同じで頭部は平坦になっている山が
１つしか存在しない。

【００１６】尚、実施例ではソルダ・プール・パッド１
２は角型で現しているが、マウント・パッド１１との面
積比が適正であれば形状は、どんな形であってもよい。
更にくびれ１４構造はくびれ１４が１mm程度あれば、充
分その役割を果たすことができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明は以上述べたように構成されるの
で、以下に記載するような効果を奏する。０．３mmピッ
チ対応のＦＰＴ（Fine Pitch Technology ）を開発する
必要はない。例えばハンダ・ペーストで使用しているハ
ンダ粒径現在５０μm のものから、更に小さい３０μm
といったものを開発しなくてよい。即ち、高い開発費と
多大な工数を掛ける事無く、ソルダ・プール・パッドと
いうハンダ貯まりを設けるだけで、微小ＳＭＤのハンダ
付けは従来技術で充分に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す平面図である。

【図２】実施例１を示す断面図である。

【図３】ＳＭＤと微小ＳＭＤを示す斜視図である。

【図４】従来技術とその問題点を示す断面図である。

【図５】くびれ構造のある場合の溶融ハンダ塊のでき方
を示す図である。

【図６】くびれ構造の無いときの溶融ハンダ塊のでき方
を示す図である。

【図７】スクリーン印刷方法を示す概念図である。

【図８】従来技術を示す断面図である。

【符号の説明】

１１マウント・パッド１２ソルダ・プール・パッド１３レジスト１４くびれ１５マウント・パッド１６ソルダ・プール・パッド３１ハンダ・ペースト３２溶融ハンダ３３溶融ハンダ塊３４溶融ハンダ塊３５溶融ハンダ塊３６ハンダ付け完了した箇所４１ＳＭＤ４２，４２ａ微小ＳＭＤ４３電極４４電極５１プリント基板５２パターン５３バイア・ホール５４メタル・スクリーン５５スキージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリーン印刷でマウント・パッド（１
１）にハンダ・ペースト（３１）を印刷し、微小表面実
装部品をハンダ付けする方法において、マウント・パッド（１１）とこれに隣接し溶融ハンダを
プールするソルダ・プール・パッド（１２）と、両パッド間の接続部に持つくびれ（１４）構造と、両パッドにつながるパターンとの接続部にレジスト（１
３）を施すことにより、ハンダ貯まりを形成することを
特徴とするハンダ付け方法。