JPH09148347A - マウンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に電子部品本体をマウントする半田内に
ボイドが残留すると、電子部品本体で発生した熱がボイ
ドによって遮断され、基板への伝達が損なわれる 【解決手段】 下端に電子部品本体３を吸着する吸着口
１２ａを開口し基板１上で溶融した半田１１上に電子部
品本体３を供給する吸着コレット１２ａと、下端が基板
１上の溶融半田１１を含む領域に当接して囲繞する筒部
１３ａを有するカバー１３と、カバー１３内に連通しカ
バー１３及び基板１で囲まれた空間内を減圧状態とする
減圧手段１４とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板上に半田を介し
て電子部品本体をマウントするマウンタに関する技術分
野に属する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品は、電子部品本体を基板にマウ
ントして、電子部品本体上の電極と外部電極とを電気的
に接続して、電子部品本体を含む主要部分を外装し製造
される。 電子部品として半導体装置の一例を図４から説明する。 図において、１は放熱板（基板）、２は３本一組のリー
ドで、中央のリード２ａは放熱板１の一端に固定され、
他のリード２ｂ、２ｃはリード２ａの両側に平行配置さ
れている。３は放熱板１に接着材４を介してマウントさ
れた半導体ペレット、５は半導体ペレット３上の電極
（図示せず）とリード２ｂ、２ｃとをそれぞの電気的に
接続したワイヤ、６は半導体ペレット３を含む主要部分
を被覆し保護する外装部を示す。 この種半導体装置は、半導体ペレット３で発生した熱を
効率よく放熱板１に伝達する必要があるため、接着材４
として半田が一般的に用いられている。 この半田４は、テープ状あるいはワイヤ状、タブレット
状の半田が用いられ、加熱された放熱板１上に、定寸繰
り出したり、予め定寸に切断したものを供給することに
より溶融量が制御される。 発熱量の大きな電力用半導体装置を繰り返しオンオフ動
作させると発熱源である半導体ペレット３と半田４、放
熱板１のそれぞれの熱膨張の差により半田４はストレス
を受け接着界面に亀裂を生じ熱伝導性を低下させるが、
半田４に亀裂を生じるとその半導体装置は内部の熱を外
部に放出できず短時間で不良となる。 ここで半田４が薄いと、熱伝導性は良好にできるが半田
４は半導体ペレット３、放熱板１の熱膨張の差を吸収で
きず亀裂を生じやすい。また、半田４が厚いと熱伝導性
が低下し半導体ペレット３にて発生した熱を十分放熱板
１に伝達できないため、発熱温度が上昇し熱膨張量も大
きくなるため半田４に亀裂を生じやすくなる。そのた
め、半田４の組成にもよるが繰り返しオンオフ動作を考
慮した半田の厚みは通常５０μｍ乃至２００μｍが最適
とされている。このようにして、放熱板１上に半田４を
供給した後、溶融半田４上に吸着コレット（図示せず）
によって保持された半導体ペレット３を供給し半導体ペ
レット３をマウントしている。 ここで、半導体ペレット３の熱を効率よく放熱板１に伝
達するため、放熱板１上で溶融した半田４を耐熱性を有
する撹拌棒を用いて撹拌し、放熱板１表面に形成された
酸化膜（図示せず）を破砕し放熱板１素地と半田４とを
馴染ませ、半導体ペレット３を溶融半田４上でスクラブ
して溶融半田４と半導体ペレット３の下面とを馴染ま
せ、各界面間に熱伝導性の劣る空気を巻き込まないよう
に配慮している。 しかしながら、半田４を撹拌すると、放熱板１と半田４
の馴染みはよくなるものの、溶融半田４の表面には撹拌
棒が半田４を押し分けることにより形成された凹凸が残
留し、半導体ペレット３が凹部を覆って空気を閉じこめ
ると、スクラブしても閉じこめられた空気（ボイド）を
追い出すことが出来ず、熱伝導性が低下し、高出力動作
出来ず、寿命も短縮するという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのため、放熱板上に
供給した半田片上に半導体ペレットの周縁部を配置して
傾斜した状態で載置し、溶融した半田を半導体ペレット
と放熱板の間の空間に吸い込ませて空気を追い出しつつ
固定することが、例えば特開昭５１−８１４９号公報、
特開昭４９−４９５７７号公報に開示されているが、半
導体ペレットの裏面全面を放熱板に半田を介して接続で
きるとは限らない上、傾斜した半導体ペレットが放熱板
と平行になるとは限らず、空気が残留しボイドが形成さ
れると、熱伝導性を改善するという問題を解決できない
し、半田付け後、半導体ペレットが傾斜していると、熱
伝導性の問題は解決し得たとしても電極とリードの接続
がうまくいかないという新たな問題を生じる虞があっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、下端に電子部品本体を
吸着する吸着口を開口し基板上で溶融した半田上に電子
部品本体を供給する吸着コレットと、下端が基板上の溶
融半田を含む領域に当接して囲繞する筒部を有するカバ
ーと、カバー内に連通しカバー及び基板で囲まれた空間
内を減圧状態とする減圧手段とを備えたことを特徴とす
るマウンタを提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
及び図２から説明する。図において、７は、放熱板（基
板）１とリード２とを多数組連結片（図示せず）により
連結一体化したリードフレーム８をガイドするガイドレ
ールで、図示省略するが、リードフレーム８を所定のピ
ッチで間歇送りする送り機構と、リードフレーム８を加
熱する加熱手段とが備えられている。 リードフレーム８には例えばイミダゾール系化合物など
の酸化防止膜が形成され、ガイドレール７に供給される
までの雰囲気中での酸化が防止され、加熱により酸化防
止膜を分解気化させることによりリードフレーム素地を
露呈させるようにしている。 ９はガイドレール７を覆うレールカバーで、上面の所定
位置には、透孔９ａ、９ｂ、９ｃが開口し、レールカバ
ー９内には、加熱されたリードフレーム８の酸化防止を
目的として不活性あるいは還元性の非酸化性雰囲気に設
定されている。 １０は透孔９ａよりレールカバー９内に挿入され、加熱
されたリードフレーム８の放熱板１上に半田１１を供給
する半田供給手段、１２は下端に真空吸着口を開口した
吸着コレットで、半導体ペレット（電子部品本体）３を
吸着保持して下端部が透孔９ｂよりレールカバー９内に
挿入され、半導体ペレット３の下面を放熱板１とほぼ平
行に保ち、その下面を溶融半田１１に接触させて放熱板
１に接着する。１３は本発明の特徴部分をなすカバー
で、有底筒体の筒部１３ａの開口部を下方に向け、ガイ
ドレール９の透孔９ｃより挿入されて、下端が放熱板１
上の溶融半田１１を含む領域に当接して囲繞する。底部
１３ｂはガイドレール７の側方からガイドレール７上に
延び上下動するアーム（図示せず）に接続されている。
１４は一端がカバー１３内に連通し、他端が負圧源（図
示せず）に接続され、カバー１３内を減圧状態にする減
圧手段（吸引パイプ）を示す。以下にこの装置の動作を
説明する。 先ず、ガイドレール７上にリードフレーム８を供給し所
定のピッチで間歇送りすると、リードフレーム８は進行
とともに図示しない加熱手段により加熱され昇温する。
この加熱されたリードフレーム８の所定部分がレールカ
バー９の透孔９ａ位置に来ると、半田供給手段１０を作
動させて、定量の半田１１を放熱板１上に供給する。 次に、供給された半田１１が溶融した状態で放熱板１が
透孔９ｂ位置に達すると、半導体ペレット３を保持した
吸着コレット１２がレールカバー９内に挿入され、溶融
半田１１上に半導体ペレット３が供給される。 このとき、溶融半田１１は表面張力により表面が湾曲し
ているが、半田１１の供給位置、溶融開始位置などのば
らつきにより、半田１１の表面は一様ではなく、凹凸が
形成される。この状態は、溶融半田１１を耐熱性を有す
る撹拌棒（図示せず）により撹拌すれば若干は緩和され
るが、図１装置のように撹拌なしの場合には凹凸は顕著
であり、大きな気泡（ボイド）を巻き込む可能性があ
る。 半導体ペレット３の供給が完了したリードフレーム８は
さらに前進して、透孔９ｃ位置に達すると、この部分で
カバー１３がレールカバー９内に挿入され、その筒部１
３ａの下端が放熱板１に当接し溶融半田１１を含む領域
を囲繞する。そしてカバー１３と放熱板１によって半導
体ペレット３周縁を閉塞した状態で減圧手段１４を作動
させると、溶融半田１１の凹凸を半導体ペレット３が塞
ぐことにより閉じこめられた空気が膨張し半導体ペレッ
ト３の裏面から放出されボイドが解消する。 また、このようにしてボイドを解消した後に半導体ペレ
ット３下の半田１１内に空気が残留しても、溶融半田１
１を取り巻く雰囲気が減圧された状態であるため、残留
ボイドは低圧となっており、減圧手段１４の動作を停止
させ、カバー１３内の雰囲気を常圧に戻すと、残留ボイ
ドは外圧により圧縮され、ボイド径は縮小する。 このようにして減圧処理が完了したリードフレーム８か
らカバー１３が除かれ、リードフレーム８はガイドレー
ル７上を進行して温度が低下する。 この温度低下により残留ボイドはさらに体積収縮し半田
１１が凝固する段階では残留ボイドは最小となり、半導
体ペレット３と半田１１の接着面積が拡大する。このよ
うに、溶融半田１１上に半導体ペレット３を供給した直
後に、溶融半田１１と半導体ペレット３との間に残留ボ
イドが存在したとしても、カバー１３と減圧手段１４に
より残留ボイドを解消ないし減少でき半導体ペレット３
で発生した熱の伝達を阻害するボイドを最小に出来る。 尚、カバー１３の筒部１３ａ下端を鋭角に形成し、この
下端を放熱板１に食い込ませて密接させることにより漏
洩を完全に防止でき一層顕著な効果を得ることが出来
る。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図３から説明する。
図において、図１及び図２と同一物には同一符号を付し
重複する説明を省略する。 この実施例が図１装置と相違するのは、図示しないがレ
ールカバー９の透孔９ｃを廃止し、吸着コレット１２と
カバー１３とを一体化したことのみである。即ち、カバ
ー１３の底部（閉塞部材）１３ｂに吸着コレット１２を
挿入しガイドするガイド部材１５を筒部１３ａの軸と同
軸に設け、カバー１３内で吸着コレット１２が上下動自
在としている。カバー１３はアーム（図示せず）に固定
されて水平動並びに上下動し、吸着コレット１２は図示
しない上下駆動機構に接続されている。 この装置は、半導体ペレット３の供給と溶融半田１１部
分での減圧とが同一ポジションででき、設備が小型化す
る。また、減圧時に、吸着コレット１２によって半導体
ペレット３を保持しておくことが出来るため、膨張した
ボイドを解消する際に、半導体ペレット３が位置ずれす
るのを防止できる。 尚、カバー１３の筒部１３ａの軸方向中間乃至下端を縮
径させることにより、カバー１３の容量を小さくでき、
減圧効果を高めることが出来る。 また本発明は半導体装置について説明したが、放熱板と
リードとを一体化したリードフレームを用いた電子部品
だけでなく、絶縁基板に導電パターンを形成し、この導
電パターン上に半田を介して電子部品本体をマウントし
た構造の電子部品にも適用でき、電子部品本体も、半導
体ペレットだけでなく、コンデンサ素子、抵抗素子、イ
ンダクタンス素子など電子部品一般に適用できる。

【０００７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基板と
電子部品本体とを接続する半田内にボイドが残留するの
を防止でき、電子部品本体が発生した熱を速やかに基板
に伝達でき、長寿命の電子部品を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す側断面図

【図２】 図１装置のＡ−Ａ断面図

【図３】 本発明の実施例を示す要部断面図

【図４】 電子部品の一例を示す一部断面斜視図

【符号の説明】

１ 基板（放熱板） ３ 電子部品本体（半導体ペレット） １２ 吸着コレット １３ カバー １３ａ 筒部 １３ｂ 底部（閉塞部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下端に電子部品本体を吸着する吸着口を開
   口し基板上で溶融した半田上に電子部品本体を供給する
   吸着コレットと、下端が基板上の溶融半田を含む領域に
   当接して囲繞する筒部を有するカバーと、カバー内に連
   通しカバー及び基板で囲まれた空間内を減圧状態とする
   減圧手段とを備えたことを特徴とするマウンタ。
2. 【請求項２】カバーの筒部下端が鋭角に形成され、この
   下端が基板に食い込んで当接することを特徴とする請求
   項１に記載のマウンタ。
3. 【請求項３】カバーの筒部上端を、吸着コレットを上下
   動自在に嵌合する閉塞部材にて閉塞したことを特徴とす
   る請求項１に記載のマウンタ。
4. 【請求項４】カバーの筒部の軸方向中間乃至下端を縮径
   させたことを特徴とする請求項３に記載のマウンタ。