JPH098439A - 実装工法 - Google Patents

実装工法

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JPH098439A
JPH098439A JP7153063A JP15306395A JPH098439A JP H098439 A JPH098439 A JP H098439A JP 7153063 A JP7153063 A JP 7153063A JP 15306395 A JP15306395 A JP 15306395A JP H098439 A JPH098439 A JP H098439A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 狭ピッチ電子部品のはんだ付け時に発生する
リード間のブリッジ不良をなくすことが可能な、クリー
ムはんだを使用しない実装工法を提供する。 【構成】 クリームはんだを使用せず、電子部品のリー
ドフレームとプリント基板上のランド界面に低融点金属
材料を接合媒体として挿入し、電子部品の装着及び接合
部の酸化膜除去のため、ボンドフラックスを塗布し、ヒ
ートツールにより加熱、加圧することにより熱圧着を行
い、界面で拡散を生じさせ電子部品のリードとプリント
基板上のランドのそれぞれの母材界面に接合部を形成す
ることによりリード間のブリッジ不良のない電子部品の
実装ができる。また、はんだを使用しないので鉛の毒性
に関する問題も解消される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は狭リードピッチ電子部品
の実装工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の電気電子産業において、製品の小
型化にともない電子部品の小型化、回路基板への高密度
実装化が急速に進んでいる。チップ部品においては1m
m×0.5mmのサイズのもの(1005チップ部品)
も使用されている。また、図4に示すクワッドフラット
パッケージ(以下、QFPという)においては、リード
ピッチが0.5mmから0.4mm、0.3mmへと狭
ピッチ化が進んできている。また、液晶に代表されるT
CP実装においても、ディスプレイの小型化、狭額縁化
により狭パターンピッチ化、狭リードピッチ化が急速に
進んでいる。
【0003】以下、従来の電子部品の表面実装における
はんだ付け部の構成を図5により説明する。まずプリン
ト基板2上のランド3に印刷によりクリームはんだ4を
80μmから150μmの厚さで供給し、次に電子部品
をクリームはんだの粘着力を利用して、プリント基板上
にQFPを装着し、引き続き加熱炉中で昇温させること
により、はんだを溶融させはんだ付けを行っていた。
【0004】また、鉛の毒性が深刻な社会問題となりつ
つあるが、現在一般に使用されているはんだ中には、そ
の組成のうち約40重量%もの鉛が含まれている。
【0005】
【本発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上
記のようなクリームはんだの印刷技術を用いたはんだ付
け方法においては、リードの狭ピッチ化が進むと、その
印刷に限界が生じる。すなわち、リードの狭ピッチ化に
ともない、リード間のはんだブリッジが急激に増加する
という問題点を有していた。現在では、クリームはんだ
の印刷はリードピッチが0.3mmが限界であると考え
られている。
【0006】本発明は上記の問題点に鑑み、クリームは
んだを使用することなしに、リードとランドを熱圧着に
よりそれぞれの母材を直接接合し、リード間にブリッジ
を発生させることなく、しかも鉛を含まない接合部を形
成することを可能にするものである。
【0007】
【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るため、本発明の実装工法は、クリームはんだを使用せ
ず、リードとランド界面に低融点金属層(以下、インサ
ートメタルという)を設け、加熱ツールにより加熱及び
加圧を同時に行い、リードとランドの密着性を向上さ
せ、拡散を生じさせることにより、リード間にブリッジ
を発生させることなく、リードとランドの母材間に鉛を
含まない接合部を形成することを可能にするものであ
る。
【0008】さらに、電子部品のリードまたはプリント
基板上のランドにあらかじめ低融点金属材料を直接被覆
して接合媒体の形成を行うことを特徴とし、接合媒体と
しての低融点金属材料の被覆厚さが合計10μm以下と
なることを特徴とするものである。さらに熱源としてレ
ーザを用い、加圧ツールとして使用レーザ波長域におい
て透過率に優れる光学結晶あるいはガラスを用いること
により、レーザ照射部に接合部を形成することを特徴と
するものである。
【0009】
【作用】本発明は上記した実装工法によって、リードと
ランド界面のインサートメタルが加熱と加圧により溶融
し、リードとランドの密着性を向上させ、リードとラン
ド母材に拡散接合をすることにより、クリームはんだ使
用時のようなブリッジの発生およびはんだ中の鉛の含有
による毒性の問題を解消することができる。
【0010】また、レーザを加熱源とし、レーザ波長域
で透過率に優れる加圧ツールを用いて熱圧着することに
より、電子部品の熱によるダメージを少なくし、リード
間ブリッジのない接合が可能となる。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の一実施例の実装工法につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第1の
実施例における実装工法の接合部断面を示すものであ
る。図1において、1aは図4で示したQFP1のリー
ド、2はプリント基板、3はランド、5は低融点金属層
であるインサートメタル、6は加熱ツールである。
【0012】以上のように構成された実装工法につい
て、以下図1及び図2を用いて説明する。図1は電子部
品のリード1aとプリント基板上のランド3界面に低融
点金属層であるインサートメタル5を接合媒体として挿
入し、加熱ツール6により加熱、加圧する第1の実施例
の断面図である。
【0013】この実施例においては、電子部品のリード
1aとプリント基板上のランド3界面にインサートメタ
ル5を挿入した後に、電子部品の装着及び接合部の酸化
膜除去のため、ボンドフラックスを塗布し、加熱ツール
6により加熱、加圧することにより熱圧着を行い、接合
部界面には不要なボンドフラックスを界面から排出さ
せ、リード1aおよびランド3のそれぞれの母材に相互
に界面拡散を生じさせ、電子部品のリード1aとプリン
ト基板上のランド3界面にはんだを介さず直接接合部を
形成する。
【0014】インサートメタルの厚さは適宜選択可能で
あるが、10μm以下が好ましい。インサートメタルの
厚さが10μmを超えると熱圧着の際、リードおよびラ
ンドの母材同士の拡散がインサート金属により妨げら
れ、接合強度が不足する。インサートメタルの厚さが1
0μm以下のとき、リードおよびランドの母材間に良好
な接合界面を形成することが可能になる。
【0015】次に、図2(a)(b)はインサートメタ
ル5の被覆部分を示すものであって、リード1a表面と
ランド3表面にインサートメタル5が直接被覆されてい
る。このインサートメタル5を被覆したランド3に、イ
ンサートメタル5を被覆したQFP1のリード1aを装
着する前に、ボンドフラックスを塗布することによりラ
ンドに粘着力をもたせQFP1の固定を容易にし、リー
ド1a及びランド3表面に形成された酸化膜を除去し、
接合界面に清浄な金属面を露出させることができる。次
に、図1の実施例と同様に加熱ツール6で加熱及び加圧
をすることにより、接合部界面には不要なボンドフラッ
クスを界面から排出させ、リードとランド界面に拡散を
生じさせ、それぞれの母材間に良好な接合部の形成を可
能にした。
【0016】以上のように本実施例によれば、電子部品
の実装時に、クリームはんだを使用せず、電子部品のリ
ードとランドをその界面にインサートメタルを介して熱
圧着することによりリード間にブリッジ不良を発生させ
ることなくリードとランドのそれぞれの母材間に良好な
接合部を形成させることができた。 (実施例2)以下本発明の第2の実施例について図面を
参照しながら説明する。
【0017】図3は本発明の第2の実施例を示す実装工
法の接合部断面図を示すものである。同図において、1
aは図4で示したQFP1のリード、2はプリント基
板、3はランド、5は低融点金属層であるインサートメ
タルで、図1の構成と同様なものである。一方、図1で
は加熱ツール6により加熱及び加圧を行っていたのに対
し、図3においては加熱ツールを、加圧ツール7とレー
ザによる加熱源8に分けて設けている。
【0018】以上のように構成された実装工法につい
て、以下図3を用いてその接合プロセスを説明する。イ
ンサートメタル5を被覆したランド3に、インサートメ
タル5を被覆したQFP1のリード1aを装着する前
に、ボンドフラックスを塗布し、ランドに粘着力をもた
せ、QFP1の固定を容易にするとともに、リード1a
及びランド3表面に形成された酸化膜を除去し、接合界
面に清浄な金属面を露出させる。以上の工程は第1の実
施例と同様である。一方、第1の実施例と異なるのは、
レーザを加熱源8として用い、レーザ照射部を急激に温
度上昇をさせることにより、接合時間を短くし、電子部
品への熱によるダメージを少なくすることである。この
場合、レーザ波長域での透過率に優れる加圧ツール7を
用いることにより、レーザのエネルギー損失を最小限に
抑え、効率の良い熱エネルギー供給を可能にした。この
ように加熱及び加圧を同時に行うことにより、接合部界
面での不要なボンドフラックスを接合界面から排出さ
せ、リード1aとランド3のそれぞれの母材界面に拡散
を生じさせ密着性に優れた良好な接合部の形成を可能に
した。また、レーザを加熱源8とし、レーザ波長域で透
過率に優れた材料であるガラスまたは光学結晶を加圧ツ
ール7として用いることにより短時間で接合が可能にな
り、加圧ツール7へのインサートメタルの付着も低減す
ることができた。
【0019】以上のように、本実施例においてレーザを
加熱源にし、レーザ波長域において透過率に優れる加圧
ツールを用いて接合を行うことにより、電子部品の熱に
よるダメージを少なくし、リード間ブリッジのない接合
が可能となり、また加圧ツールへのインサートメタルの
付着を低減できるので、加圧ツールのクリーニング回数
を低減することが可能となり、能率良く電子部品の実装
を行うことができた。また、はんだを使用しない実装工
法であるので、はんだ中に含まれる鉛の毒性についての
問題も解消することができる。なお、第1の実施例、第
2の実施例において狭リードピッチ電子部品(特にQF
P)の接合プロセスとして説明しているが、テープキャ
リアパッケージ(TCP)における接合に関しても同様
な効果を得ることが可能である。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明は、電子部品のリー
ドフレームとプリント基板上のランド界面に低融点金属
層を接合媒体として挿入し、さらに電子部品の装着及び
接合部の酸化膜を除去するため、ボンドフラックスを塗
布し、ヒートツールによる加熱及び加圧を同時に行うこ
とにより、電子部品のリードとプリント基板上のランド
界面からボンドフラックスを排出させ、リード及びラン
ド母材の拡散による接合部を形成し密着性を向上させる
ことができ、狭リードピッチ電子部品のリード間のブリ
ッジ不良をなくすことができる。また、はんだを使用し
ないことから、鉛の毒性についての問題も解消される。
【0021】また、レーザを加熱源として用い、レーザ
波長域で透過率に優れる加圧ツールを用いて熱圧着する
ことにより電子部品の熱によるダメージを少なくし、リ
ード間ブリッジのない接合が可能となり、また加圧ツー
ルへのインサートメタルの付着を低減できるので、加圧
ツールのクリーニング回数を低減することが可能とな
り、能率良く電子部品の実装を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す断面図である。
【図2】(a)電子部品リードへインサートメタルを被
覆したときの断面図である。 (b)ランドへインサートメタルを被覆したときの断面
図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す断面図である。
【図4】(a)電子部品の一例としてのクワットフラッ
トパッケージ(QFP)の斜視図である。 (b)クワッドフラットパッケージ(QFP)の断面図
である。
【図5】従来の電子部品のはんだ付け部の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 電子部品 1a 電子部品のリード 2 プリント基板 3 ランド 4 クリームはんだ 5 インサートメタル 6 加熱ツール 7 加圧ツール 8 レーザ熱源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子部品の実装時に、電子部品のリード
    とプリント基板上のランド界面に低融点金属材料を接合
    媒体として挿入し、電子部品の装着及び接合部の酸化膜
    除去のため、ボンドフラックスを塗布し、加熱ツールに
    より加熱、加圧することにより熱圧着を行い、リードお
    よびランドのそれぞれの母材に相互に界面拡散を生じさ
    せ、電子部品のリードとプリント基板上のランド界面に
    はんだを介さず直接接合部を形成することを特徴とする
    実装工法。
  2. 【請求項2】 電子部品のリードまたはプリント基板上
    のランドにあらかじめ低融点金属材料を直接被覆して接
    合媒体の形成を行うことを特徴とする請求項1記載の実
    装工法。
  3. 【請求項3】 接合媒体としての低融点金属材料の被覆
    厚さが合計10μm以下となることを特徴とする請求項
    1記載の実装工法。
  4. 【請求項4】 加熱ツールとしてレーザを用い、加圧ツ
    ールとして加熱ツールのレーザ波長域において透過率に
    優れる光学結晶あるいはガラスを用い、レーザ照射部に
    接合部を形成することを特徴とする請求項1記載の実装
    工法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002093984A (ja) * 2000-09-14 2002-03-29 Miyachi Technos Corp 電子部品パッケージにおけるリードフレームろう付方法
US20150382480A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-31 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Thermocompression bonders, methods of operating thermocompression bonders, and interconnect methods for fine pitch flip chip assembly

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