JPH10296435A

JPH10296435A - 半田付け方法

Info

Publication number: JPH10296435A
Application number: JP9114025A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Miyano; 一郎宮野; Yasuo Amano; 泰雄天野; Isamu Yoshida; 勇吉田; Ryuzo Fukao; 隆三深尾
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Maxell Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間内に、周囲に熱衝撃を与えることなく、
３次元的に配列された複数の母材間に、より信頼性の高
い半田接合部を一括形成する。【解決手段】加熱ツール８の加熱面８ａに形成されてい
る溝８ｂの内部に、スキージ１２を利用して、ディスペ
ンサ１１から吐出させた半田ペーストを充填させる。そ
の後、加熱ツール８を前進させて、治具２Ａ上に積層さ
せたパッケージ１の各リード列の先端を、それぞれ、溝
８ｂの内部に僅かに挿入させる。その後、加熱ツール８
を加熱して、半田ペーストを加熱溶融させる。半田ペー
ストの本加熱終了後、加熱ツール８の加熱を停止して、
治具２Ａ上に積層させたパッケージ１のリード列の先端
を溝８ｂの内部に挿入したまま放置する。そして、溶融
半田が完全に凝固したら、加熱ツール８を後退させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ソルダリング技術
に係り、特に、３次元的に配列された複数の電子部品相
互間を接続する半田接合部の一括形成に適した半田付け
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子工業における必要不可欠の接合技術
とされている半田付けの手法は、電子機器の実装方式の
変遷に応じて逐次改良されてきた。基板上への電子部品
の実装方式が挿入法から表面実装法へと変遷した現在に
おいては、既に、それに対応した新たな半田付け方法が
開発されている。以下に説明する半田印刷法とプリコー
ト法は、その代表的な例である。

【０００３】さて、一方の半田印刷法は、一方の母材
(例えば、基板上の部品搭載パターン)上に半田ペースト
をスクリーン印刷し、その上に他方の母材(例えば、電
子部品のパッド)を載置してから、この半田ペーストを
適当な加熱方式(後述)で加熱溶融させることによって２
つ母材間に半田接合部を形成する半田付け方法である。
ここでいう半田ペーストとは、活性フラックスと微細な
半田粉末(Ｓｎ-Ｐｂ合金系半田、Ｓｎ-Ａｇ合金系半田)
とを混練させたクリーム状の半田材料のことである。

【０００４】他方のプリコート法は、予め半田鍍金で被
覆しておいた一方の母材上に半田バンプを形成し、フラ
ックスを供給してから、その上に他方の母材を載置し
て、この半田バンプを適当な加熱方式(後述)で加熱溶融
させることによって２つの母材間に半田接合部を形成す
る半田付け方法である。尚、このプリコート法は、半田
付け欠陥の１つであるブリッジの発生防止に有効とされ
ていることから、基板上における電子部品の搭載密度が
高い場合等に多く採用されている。

【０００５】さて、これら２つの半田付け方法は、通
常、以下に説明する２種類の加熱方式の内の何れか一方
の加熱方式と共に使用されている。一方の加熱方式は、
リフロー炉の内部等で電子部品等を全体的に加熱する一
括リフロー方式であり、他方の加熱方式は、加熱ツール
との接触によって母材近傍だけを局部的に加熱する局部
加熱方式である。一括リフロー方式には、量産性に優
れ、半田付け箇所が制約されないという利点がある一方
で、熱による悪影響が電子部品その他の部品に及ぶ可能
性が高いという欠点があり、局部加熱方式には、量産性
に劣り、加熱ツールと電子部品等の干渉によって半田付
け箇所が制約されるという欠点がある一方で、熱による
悪影響が電子部品その他の部品に及ぶ可能性が少ないと
いう利点がある。従って、電子部品その他の部品の耐熱
性、基板上の電子部品のレイアウトその他の条件を考慮
した上で、これら２つの加熱方式の欠点と利点が与える
影響の大きさを比較検討し、何れか一方の加熱方式が選
択されるのが通常である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子機器の
小形化及び高密度化に相俟って、基板上部の空間を有効
に活用することができる新たな実装方式、具体的には、
基板上に複数の電子部品を積層させる３次元的な実装方
式が提案されている。従って、こうした新たな実装方式
に対応する新たな半田付け方法を開発する必要が生じて
いる。表面実装方式に対応して開発された上記２つの半
田付け方法は、何れも、鉛直方向に並んだ母材間の半田
付けには不向きであるため、これらを、そのまま３次元
的に配置された複数の電子部品相互間を半田付けする方
法として採用しても、トラブルの発生が避けられないか
らである。例えば、半田印刷法を採用すると、大概の場
合、半田付けに際して複数の電子部品を保持させておく
治具等とスクリーンとの干渉が原因で、全ての電子部品
のリード上に均等に半田ペーストをスクリーン印刷する
ことができない。また、仮に全ての電子部品のリード上
に均等に半田ペーストをスクリーン印刷することができ
たとしても、加熱中に、フラックスの粘度が低下した半
田ペーストがリード上から脱落するようなこともある。
一方、プリコート法を採用すると、リード１本当たりの
半田供給量に工業的な限界があるため、大概の場合、各
リードの間に所期の信頼性を確保できる程度の肉厚(通
常、５０μｍ以上)の半田接合部を形成することができ
ない。また、ときとして、ウイッキング現象、その他の
半田付け不良が発生するようなこともある。

【０００７】こうした理由から、３次元的な実装方式に
対応した新たな半田付け方法の開発が要望されている
が、製造コストの削減に対する要求が高まりつつある現
状にあっては、こうした新たな半田付け方法の開発に際
して、半田付け工程の効率と歩留の双方の向上が要求さ
れていることは言うまでもない。

【０００８】そこで、本発明は、周囲の他の部品に熱衝
撃を与えることなく、３次元的に配列された複数の母材
間に、短時間の内に、より信頼性の高い半田接合部を一
括形成することができる半田付け方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、３次元的に配列された複数の母材の内の
互いに接合させるべき母材の間に溶融溶加材を流入させ
て、前記複数の母材の間を選択的に接合する接合方法で
あって、前記溶加材の融点未満の温度に保たれた加熱ツ
ールの加熱面上に、前記複数の母材の内の互いに接合さ
せるべき母材にのみ接触する形状の溶加材を付着させる
第一ステップと、前記加熱ツールの加熱面上の溶加材に
前記複数の母材が接触するように、前記加熱ツールと前
記複数の母材とを接近させる第二ステップと、前記加熱
ツールの加熱面上の溶加材が溶融するように前記加熱ツ
ールの加熱を開始する第三ステップと、予め定めた加熱
時間が経過した後、前記加熱ツールの加熱面上の表面温
度が前記溶加材の融点以下となるように前記加熱ツール
の冷却を開始する第四ステップと、予め定めた冷却時間
が経過した後、当該冷却時間中に凝固した溶加材を前記
加熱ツールの加熱面から剥離させるように、前記加熱ツ
ールと前記複数の母材とを遠ざける第五ステップとを含
むことを特徴とする接合方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明の実施の一形態について説明する。尚、ここ
では、携帯型情報端末等に多く用いられるようになった
レジンモールドパッケージの積層搭載プロセスを一例と
して挙げることとする。

【００１１】まず、最初に、本実施の形態において半田
付け対象とするレジンモールドパッケージについて説明
しておく。

【００１２】このレジンモールドパッケージ(以下、パ
ッケージと呼ぶ)は、電子機器に対する小型化、薄型
化、軽量化の要求に合わせて開発された薄形フラットパ
ック型のパッケージである。このパッケージ本体の両側
面には、これを搭載すべき基板上の搭載パターンのレイ
アウトに応じて、適当なリード幅(通常、０.１５ｍｍ〜
０.３ｍｍ程度)のリードが適当なピッチ(通常、０.４ｍ
ｍ〜０.６５ｍｍ程度)で設けられている。そして、この
パッケージのリードは、全て、先端を下方に向けて所定
の角度で曲げられている(図４(ｂ)参照)。従って、リー
ドには、通常、Ｃｕ、４２Ｆｅ-Ｎｉその他の成形性に
優れた導電材料の板材、特に、板厚３５〜１２５μｍ程
度の板材が使用されている。但し、このパッケージが積
み重ねられた状態で、上層のパッケージのリードと下層
のパッケージのリードとの間を確実に半田付けするため
には、各パッケージのリードの先端の上下方向への位置
ズレは、少なくとも、約５０μｍ以下に抑制されている
ことが望ましい。また、同様な理由から、リードのピッ
チ誤差も、少なくとも、リード幅の１／４以下に抑制さ
れていることが望ましい。

【００１３】次に、図１により、本実施の形態において
使用する抵抗加熱式の加熱ツールについて説明する。

【００１４】本加熱ツール８の先端面８ａ(以下、加熱
面と呼ぶ)には、パッケージのリードと同じピッチで、
半田ペーストを充填させるために溝８ｂが形成してあ
る。これらの溝８ｂの長さｔは、基板上に積層搭載させ
るパッケージの枚数に応じて決定されている。また、こ
れらの溝８ｂの幅ｄは、互いに接合されるリード群の位
置決め精度を考慮して、パッケージのリードの幅Ｄより
も僅かに広めに設定してある。また、これらの溝８ｂの
深さｓは、目標肉厚の半田接合部を形成するために必要
とされる半田ペーストの容積に応じて設定されている。
例えば、半田接合部の目標肉厚が厚くなる程、より多く
の半田ペーストが必要となるため、その分、各溝８ｂを
深くしておく必要がある。その反対に、半田接合部の目
標肉厚が薄くなる程、その分、各溝８ｂを浅くしておく
必要がある。

【００１５】そして、この加熱ツール８は、溶融半田に
濡れにくく、且つ、半田ペーストに含有されているフラ
ックスによって腐食されにくい導体材料(タングステ
ン、コバール、モリブデン綱等)で形成されている。そ
して、この加熱ツール８には、パルス電流Ａを供給する
外部電極(不図示)を取り付けるための２つの給電用脚部
８ｃが形成されている。

【００１６】尚、２つの供電用脚部８ｃに開けてある穴
８ｄは、半田付け装置側に本加熱ツール８を固定するボ
ルトを通す穴である。

【００１７】次に、この加熱ツールを使用した半田付け
方法について説明する。

【００１８】まず、パッケージ１を半田付け可能な状態
にセッティングしておく必要がある。具体的には、図３
(ａ)に示すように、治具２Ａ上に立てられた２本の位置
決め用ピン４に、順次、パッケージ１側の位置決め用ピ
ン穴１ａを差し込んでゆき、所定数のパッケージ１を治
具２Ａ上に積み重ねたら、その上から更に押え用治具２
Ｂを装着して、図４(ａ)に示すように、押え用治具２Ｂ
と治具２Ａとの間にパッケージ１を挟み込めばよい。こ
れにより、上層のパッケージ１のリード３は、何れも、
図４(ｂ)に示すように、最下層のパッケージ１のリード
３に対して適当な位置決め精度で位置決めされる。具体
的には、最下層のパッケージ１のリード３に対する上層
のパッケージ１のリード３のＸ方向への位置ズレを、せ
いぜい、±(１／４)・Ｄ (Ｄ:リード幅)程度に抑制する
ことができる。このような状態にセッティングされたパ
ッケージ群を、以下、パッケージ積層体と呼ぶ。

【００１９】ところで、位置決め用ピン４付きの治具２
Ａを使用する場合には、パッケージ１側にも位置決め用
ピン穴１ａを設けておく必要があるが、位置決め用ピン
４付きの治具２Ａを使用せずに、図３(ｂ)に示したよう
な位置決め用装置を利用する場合には、パッケージ１側
に位置決め用ピン穴１ａを設けておく必要はない。この
位置決め用装置は、治具２Ａを両側から押え付ける４つ
の移動台５００ａを備えている。これら４つの移動台５
００ａで治具２Ａを押え付けると、これら４つの移動台
５００ａ上に立ててある位置決め用部材５００ｃが、治
具２Ａ上に積み重ねられてゆくパッケージ１の側面と最
外リードの双方に接触するような位置に配置されるよう
になっている。従って、まず、これら４つの移動台５０
０ａで治具２Ａを押え付けておき、４本の位置決め用部
材５００ｃの全てに最外リードを沿わせながらパッケー
ジ１を治具２Ａ上に落下させれば、位置決め用ピン４付
きの治具２Ａを使用した場合と同様に、上層のパッケー
ジ１のリード３を最下層のパッケージ１のリード３に対
して適当な位置決め精度で位置決めすることができる。
そして、更に、その上から押え用治具２Ｂを装着してか
ら、これらを一体として位置決め装置から取り外せばよ
い。尚、ここで使用する押え用治具２Ｂの合わせ面に
は、治具２Ａの穴Ａ₁に嵌め込むための軸が取り付けて
ある。

【００２０】以上のセッティングが終了したら、図２に
示した処理手順に従って、パッケージ積層体のリード列
を半田付けする。まず、Ｓ２００において、図５(ａ)に
示すように、予め冷却しておいたフィン付きブロック材
１４を、加熱ツール８の加熱面８ａ以外の面に押し当て
る。ここで使用しているフィン付きブロック材１４は、
加熱ツール８よりも熱伝導率の高い材料(例えば、アル
ミニウム等)を成形したものである。そして、このまま
の状態を維持しながら適当な時間だけ放置しておき、加
熱ツール８の加熱面８ａの温度が半田の融点以下になる
まで、加熱ツール８全体を冷却する。

【００２１】尚、本実施の形態では、加熱ツール８を冷
却するためにフィン付きブロック材１４だけを使用して
いるが、加熱ツール８の冷却効率が向上するように送風
用ファンを併用しても構わない。また、フィン付きブロ
ック材１４に代えて、例えば、水冷式ジャケットその他
の冷却装置を使用しても構わない。

【００２２】次に、Ｓ２０１において、図５(ｂ)に示す
ように、ディスペンサ１１から適量の半田ペーストを連
続吐出させながら、加熱ツール８の加熱面８ａに沿って
ディスペンサ１１をＸ方向に移動させる。ここで使用し
ている半田ペーストは、リードの材質等に適したタイプ
のフラックスが含有されているものである。例えば、４
２Ｆｅ−Ｎｉその他の濡れ性の良くない材料でリードが
形成されている場合、Ｓｎ鍍金、Ａｇ鍍金その他の半田
鍍金がリードに被覆されていない場合等には、高活性フ
ラックスを含有している半田ペーストを使用する必要が
あるが、Ｃｕその他の濡れ性の良い材料でリードが形成
されている場合、Ｓｎ鍍金、Ａｇ鍍金その他の半田鍍金
がリードに被覆してある場合等には、洗浄が不要な樹脂
系フラックス、弱活性フラックスを含有している半田ペ
ーストを使用することができる。

【００２３】このようにして、加熱ツール８の加熱面８
ａ上に、最初の溝から最後の溝に渡る線状の半田ペース
トを付着させた後、更に、図５(ｃ)に示すように、加熱
ツール８の加熱面８ａ上でへら状のスキージ１２を走行
させることによって、加熱ツール８の加熱面８ａに形成
されている溝８ｂの内部に半田ペーストを充填させる共
に、ブリッジその他の半田付け不良の原因となるダレが
生じないように、溝８ｂ以外の領域に付着している余分
な半田ペーストを全て除去しておく。

【００２４】その後、Ｓ２０２において、図５(ｄ)に示
すように、加熱ツール８の加熱面８ａの前方にパッケー
ジ積層体を配置する。このとき、加熱ツール８の加熱面
８ａに形成されている溝に対して、パッケージ積層体の
リード列を精度良く位置合わせしておく必要がある。そ
して、フィン付きブロック材１４を後退させてから、所
定の位置まで加熱ツール８を前進させることにより、図
６(ｂ)に示すように、加熱ツール８の加熱面８ａに形成
されている溝８ｂの内部に、パッケージ積層体のリード
列の先端を僅かに挿入する。ここでいう「僅かに挿入す
る」とは、「パッケージ積層体のリード列の先端が、溝８
ｂの内部に充填されている半田ペースト７に接触する程
度に挿入する」ということである。これにより、図６
(ａ)に示すように、互いに接合されるべきリード列、即
ち、縦方向に並んだリード３の先端が、１本の溝の内部
に収容される。

【００２５】その後、図７に示した半田付けスケジュー
ルに従って、半田ペーストの加熱処理を開始する。具体
的には、Ｓ２０３において、まず、外部電極(不図示)か
ら加熱ツール８にパルス電流Ａを供給して、加熱ツール
８の加熱面８ａの溝８ｂの内部に充填されている半田ペ
ースト７を予備加熱する。このときの予備加熱温度Ｔ₁
としては、加熱ツール８の加熱面８ａの表面温度が約１
５０℃になる程度が望ましいとされている。この予備加
熱の主な目的は、半田ペースト７に含有されているフラ
ックス中の活性剤(塩素等)の活性化、フラックス中の溶
剤の乾燥等である。

【００２６】このまま予備加熱温度Ｔ₁を維持して所定
の予備加熱時間ｔ₁が経過したら、続くＳ２０４におい
て、加熱ツール８の加熱面８ａの溝８ｂの内部に充填さ
れている半田ペーストを半田溶融温度Ｔ₀以上に本加熱
する。このときの本加熱温度Ｔ₂としては、Ｓｎ６３Ｐ
ｂ(融点１８３℃)を含有する半田ペーストを使用してい
る場合には、加熱ツール８の加熱面８ａの表面温度が約
２４０℃になる程度、Ｓｎ９５Ａｇその他の高融点半田
(融点２４５℃以上)を含有する半田ペーストを使用して
いる場合には、加熱ツール８の加熱面８ａの表面温度が
約３２０℃になる程度が望ましいとされている。本実施
の形態では、半田ペーストの加熱効率が高く周囲への熱
影響も少ない局部加熱を採用しているため、何れの半田
ペーストを使用した場合であっても、パッケージ１側に
は殆ど熱衝撃を与えることなく、短時間の内に半田ペー
スト７を充分に加熱溶融させることができる。そして、
互いに接合されるべきリード列、即ち、縦方向に並んだ
リード３群に溶融半田が濡れ広がるように、このまま本
加熱温度Ｔ₂を維持して放置しておく。

【００２７】そして、所定の本加熱時間ｔ₂が経過した
ら、Ｓ２０５において、外部電極からのパルス電流の供
給を停止し、加熱ツール８の加熱を終了させる。そし
て、続くＳ２０６においては、加熱ツール８を後退させ
ることなく、このままの状態で所定の冷却時間ｔ₃だけ
放置しておく。これにより、加熱ツール８の加熱面８ａ
の表面温度が半田溶融温度Ｔ₀を下回り、互いに接合さ
れるべきリード列の上下のリードの間に充填された溶融
半田が徐々に凝固し始める。そして、互いに接合される
べきリード列の上下のリードの間に充填された溶融半田
が完全に凝固する迄の間、加熱ツール８を後退させない
ことにしているため、加熱ツール８の加熱面８ａと溶融
半田との間に作用する界面張力によって、互いに接合さ
れるべきリード列の上下のリードの間に充填されている
溶融半田の脱落を阻止することができる。従って、最終
的には、パッケージ積層体の各リード列を完全に接合す
ることができる。尚、Ｓ２０３において予備加熱を開始
してからの所要時間(ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃)としては、従来技
術の欄で説明した一括リフロー方式の加熱時間の約１／
６程度の時間(せいぜい１０数秒程度)を見込んでおけば
充分である。

【００２８】そして、Ｓ２０８において、加熱ツール８
を後退させて、加熱ツール８の加熱面８ａから半田接合
部を引き剥がし、完成品であるパッケージ積層体から治
具２Ａと押さえ用治具２Ｂの双方を取り外す。

【００２９】そして、続けて新たなパッケージ積層体の
リード群を半田付けする場合には、無駄な待ち時間が短
縮されるようにに、続くＳ２０９において、即座に、加
熱ツール８の加熱面８ａ以外の面に、予め冷却しておい
たフィン付きブロック材１４を押し当てる。尚、加熱ツ
ール８の加熱面８ａ上にフラックス残渣が残存している
場合には、フィン付きブロック材１４で加熱ツール８を
冷却する前に、フラックス残渣の極性に適した洗浄液に
加熱ツール８の加熱面８ａを浸漬させながら、加熱ツー
ル８を５０〜８０℃程度に加熱することによって、加熱
ツール８の加熱面８ａ上に残存しているフラックス残渣
を除去してから、更に大気中で加熱乾燥させておく必要
がある。

【００３０】このように、本実施の形態に係る半田付け
方法によれば、周囲に熱衝撃を与えることなく、短時間
の内に、パッケージ積層体のリード列を接合する複数の
半田接合部を一括形成することができる。また、加熱ツ
ールの加熱面に形成されている溝の内部に半田ペースト
を充填させたことによって、予備加熱中等の半田ペース
トのダレが防止されるという効果が得られるため、ブリ
ッジその他の半田付け不良の発生率を大幅に低減させる
ことができる。また、互いに接合されるべき上下のリー
ドの間に溶融半田を充分に充填させることができる上
に、その状態を維持したまま溶融半田を完全に凝固させ
ることができるため、所期の目標肉厚の半田接合部を確
実に形成することができる。また、加熱ツールの加熱面
に形成された溝の内壁によってリードの熱変形が阻止さ
れるため、横方向に並んだリードが極度に近接するよう
な事態の発生、即ち、本来接合されるべきでないリード
間が接合されるというような事態の発生を未然に防止す
ることができる。

【００３１】ところで、このような溝付きの加熱ツール
以外の加熱ツール、例えば、半田ペーストを充填させる
ための溝が形成されていない加熱ツールを使用していて
も、その加熱面上に半田ペーストを分離供給することさ
えできれば、これと同様な効果を得ることは可能であ
る。

【００３２】例えば、溝付きの加熱ツールの代わりに、
図９(ａ)に示すような形状の加熱ツール９０４を使用し
ても、これと同様な効果を得ることが出来る。この加熱
ツール９０４は、パッケージのリードと同じピッチで配
列された複数の加熱面９０４ａを有している。例えば、
このような加熱ツール９０４は、対向させた２枚のタン
グステン板材等の間に、各加熱面９０４ａとなるべきタ
ングステン部材等を固定させれば容易に作成することが
できる。或るいは、このような加熱ツールは、タングス
テン板材の中央付近の帯状領域に、横一列に配列された
複数の縦穴を形成しておいてから、その両側の領域を折
り曲げるようにしても作成することができる。

【００３３】さて、この加熱ツール９０４を使用する場
合には、図２に示したフローチャートのＳ２０１におい
て、図９(ｂ)に示すように、加熱ツール９０４の加熱面
９０４ａを、容器１１に蓄えられている半田ペースト７
に浸漬させ、続くＳ２０２において、図９(ｂ)に示すよ
うに、容器１１１から引き上げた加熱ツール９０４を所
定の位置に載置し、加熱ツール９０４の加熱面９０４ａ
の前方にパッケージ積層体を配置してから、所定の位置
まで加熱ツール９０４を前進させて、加熱ツール９０４
の各加熱面９０４ａを、パッケージ積層体のリード列の
先端にそれぞれ接触させるようにすればよい。その後
は、前述の溝付き加熱ツール(図１参照)を使用した場合
と同様な手順に従って、半田ペーストの加熱処理を開始
すればよい。但し、この加熱ツール９０４を使用する場
合には、本加熱前迄に加熱面９０４ａ間の温度差を縮め
ておくために、加熱面９０４ａの加熱具合に応じて予備
加熱時間を調整する等の工夫が必要とされる。

【００３４】また、半田付け後の加熱ツールの加熱面の
洗浄効果の向上を狙っている場合等には、特に、図１０
に示したような２種類の加熱ツールセットの内の何れか
一方を使用することを推奨する。これら２種類の加熱ツ
ールセットの加熱ツール９００の加熱面９００ａには、
いずれも、フラックス残渣が残存しやすい凹凸部分は全
く形成されていない。その代わりとして、加熱ツール９
００の加熱面９００ａに半田ペーストを分離供給するた
めの補助部材が必要となる。例えば、それは、パッケー
ジのリードと同じピッチで加熱ツール９００の加熱面９
００ａ上の空間を仕切るための型枠９０１、パッケージ
のリードと同じピッチで線状パターンが形成されたスク
リーン型９０３等である。尚、これら補助部材９０１,
９０３の型厚ｓ'は、何れも、目標肉厚の半田接合部を
形成するために必要とされる半田ペーストの容積に応じ
て設定されており、型幅ｄ'は、何れも、互いに接合さ
れるべきリード列の上下のリードの位置決め精度を考慮
して、パッケージのリードの幅Ｄよりも僅かに広めに設
定してある。

【００３５】さて、これら２種類の加熱ツールセットの
内、図１０(ａ)の加熱ツールセットを使用する場合に
は、予め、図１１(ａ)に示すように、加熱ツール９００
の加熱面９００ａに型枠９０１を密着させることによっ
て、パッケージのリードと同じピッチで加熱ツール９０
０の加熱面９００ａ上の空間を仕切っておく。このよう
な状態にしておけば、後は、前述の溝付きの加熱ツール
(図１参照)と全く同様な手順で取り扱うことができる。
即ち、図２に示したフローチャートのＳ２０１におい
て、図１１(ｂ)に示したように、加熱ツール８の加熱面
８ａ上に、ディスペンサ１１から吐出された半田ペース
ト７を供給してから、図１１(ｃ)に示すように、へら状
のスキージ１２を走行させることにより、型枠９０１に
よって仕切られた空隙に半田ペーストを充填させる共
に、型枠９０１に付着している余分な半田ペーストを全
て除去すればよい。そして、続くＳ２０２において、図
１１(ｄ)に示すように、加熱ツール９００の加熱面９０
０ａの前方にパッケージ積層体を配置して、所定の位置
まで加熱ツール９００を型９０１と共に前進させること
により、型枠９０１によって仕切られた間隙の内部へ
と、パッケージ積層体のリード列の先端を僅かに挿入さ
せるようにすればよい。そして、この場合には、半田付
けが終了したら、図１１(ｅ)に示すように、加熱ツール
９００の加熱面９００ａから型枠９０１を取り外すよう
にする。

【００３６】一方、図１０(ｂ)の加熱ツールセットを使
用する場合には、図２に示したフローチャートのＳ２０
１において、図１２(ａ)に示すように、まず、加熱ツー
ル９００の加熱面９００ａにスクリーン型９０３を密着
させ、その上に適量の半田ペースト７を付着させてか
ら、図１２(ｂ)に示したように、スクリーン型９０３上
でへら状のスキージ１２を走行させることによって、加
熱ツール８の加熱面８ａ上に、スクリーン型９０３に形
成されている線状パターンを転写させるようにすればよ
い。そして、続くＳ２０２において、図１２(ｃ)に示す
ように、加熱ツール９００の加熱面９００ａからスクリ
ーン型９０３を取り外してから、その前方にパッケージ
積層体を配置する。そして、加熱ツール９００を所定の
位置まで前進させることにより、パッケージ積層体のリ
ード列の先端を、図１３に示すように、加熱ツール９０
０に転写されている１本の半田パターン７に僅かに接触
させるようにすればよい。尚、ここでいう「僅かに接触
させる」とは、「半田パターン７を押し潰さない程度に、
パッケージ積層体のリード列の先端を接触させる」とい
うことである。これは、隣接する半田パターン７の接触
を阻止するための配慮である。

【００３７】また、本実施の形態では、抵抗加熱式の加
熱ツールを使用しているが、必ずしも、このような加熱
ツールを使用する必要もない。例えば、これの代わり
に、図８(ａ)に示したようなカートリッジヒータ着脱式
の加熱ツール８０を使用しても構わない。この加熱ツー
ル８１を使用する場合には、図２に示したフローチャー
トのＳ２０２において、図８(ｂ)に示すように、所定の
位置Ａまで加熱ツール８１を前進させることによって、
加熱ツール８１の加熱面の溝の内部にパッケージ積層体
のリード列の先端を挿入させてから、続くＳ２０３にお
いて、図８(ｃ)に示すように、加熱ツール８１のテーパ
穴８０ａの内部にテーパ付きカートリッジヒータ８１を
挿入するようにすればよい。テーパ付きカートリッジヒ
ータ８１と加熱ツール８１のテーパ穴８０ａの内面との
接触によって、加熱ツール８１の予備加熱が開始される
からである。そして、本加熱終了後のＳ２０５におい
て、図８(ｄ)に示すように、加熱ツール８１のテーパ穴
８０ａからテーパ付きカートリッジヒータ８１を引き出
すようにすればよい。加熱ツール８１のテーパ穴８０ａ
からのテーパ付きカートリッジヒータ８１の引き出しに
よって、加熱ツール８１の本加熱が終了するからであ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係る半田付け方法によれば、短
時間内に、周囲に熱衝撃を与えることなく、３次元的に
配列された複数の母材間に、より信頼性の高い半田接合
部を一括形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)は、本発明の実施の一形態に係る抵抗加熱
式加熱ツールの正面図であり、(ｂ)は、その底面図であ
る。

【図２】本発明の実施の一形態に係る半田付け方法の処
理の手順を示したフローチャートである。

【図３】(ａ)は、位置決め用ピン付き治具の使用方法を
説明するための図であり、(ｂ)は、位置決め装置の使用
方法を説明するための図である。

【図４】（ａ）は、複数のパッケージを積み重ねたパッ
ケージ積層体の斜視図であり、(ｂ)は、そのリード部分
の側面図である。

【図５】図１の加熱ツールの加熱面への半田ペーストの
供給手順を示した図である。

【図６】(ａ)は、加熱ツールの加熱面にパッケージ積層
体のリード列を挿入させた状態を示した上面図であり、
(ｂ)は、そのＡ−Ａ断面図である。

【図７】本発明の実施の一形態に係る半田付けスケジュ
ールを示した図である。

【図８】本発明の実施の一形態に係るカートリッジヒー
タ着脱式加熱ツールの使用方法を説明するための図であ
る。

【図９】本発明の実施の一形態に係る抵抗加熱式加熱ツ
ールの使用方法を説明するための図である。

【図１０】２種類の加熱ツールセットの外観図である。

【図１１】一方の加熱ツールセットの使用方法を説明す
るための図である。

【図１２】他方の加熱ツールセットの使用方法を説明す
るための図である。

【図１３】(ａ)は、加熱ツールの加熱面上に印刷された
各半田パターンにパッケージ積層体の各リード列を接触
させた状態を示した上面図であり、(ｂ)は、そのＡ−Ａ
断面図である。

【符号の説明】

１…パッケージ２Ａ…治具２Ｂ…押え用治具３…パッケージのリード４…位置決め用ピン７…半田ペースト８…抵抗加熱式の加熱ツール８ａ…加熱ツールの加熱面８ｂ…半田ペースト充填用の溝１１…ディスペンサ１２…スキージ１４…フィン付きブロック材８０…カートリッジヒータ着脱式の加熱ツール８１…カートリッジヒータ５００…位置決め用装置５００ａ…移動台９００…抵抗加熱式の加熱ツール９０１…型枠９０３…スクリーン型９０４…抵抗加熱式の加熱ツール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田勇神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者深尾隆三大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号日立マクセル株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元的に配列された複数の母材の内の互
いに接合させるべき母材の間に溶融溶加材を流入させ
て、前記複数の母材の間を選択的に接合する接合方法で
あって、前記溶加材の融点未満の温度に保たれた加熱ツールの加
熱面上に、前記複数の母材の内の互いに接合させるべき
母材にのみ接触する形状の溶加材を付着させる第一ステ
ップと、前記加熱ツールの加熱面上の溶加材に前記複数の母材が
接触するように、前記加熱ツールと前記複数の母材とを
接近させる第二ステップと、前記加熱ツールの加熱面上の溶加材が溶融するように前
記加熱ツールの加熱を開始する第三ステップと、予め定めた加熱時間が経過した後、前記加熱ツールの加
熱面上の表面温度が前記溶加材の融点以下となるように
前記加熱ツールの冷却を開始する第四ステップと、予め定めた冷却時間が経過した後、当該冷却時間中に凝
固した溶加材を前記加熱ツールの加熱面から剥離させる
ように、前記加熱ツールと前記複数の母材とを遠ざける
第五ステップとを含むことを特徴とする接合方法。
【請求項２】請求項１記載の接合方法であって、前記加熱ツールとして、前記複数の母材の内の互いに接
合させるべき母材の間のみを結ぶ仮想的な経路に重なり
合う溝が複数形成された加熱面を有する加熱ツールを準
備しておくと共に、前記溶加材として、クリーム状の溶
加材を準備しておき、前記第一ステップにおいて、前記加熱ツールの加熱面の
溝の内部に前記溶加材を充填させて、前記加熱ツールの
加熱面に前記溶加材を付着させることを特徴とする接合
方法。
【請求項３】請求項１記載の接合方法であって、前記溶加材として、クリーム状の溶加材を準備しておく
と共に、前記複数の母材の内の互いに接合させるべき母
材の間のみを結ぶ仮想的な経路に重なる形状のスクリー
ンパターンが形成されたスクリーン型を準備しておき、前記第一ステップにおいて、前記溶加材によって前記スクリーン型のスクリーンパタ
ーンを前記加熱ツールの加熱面上に転写して、前記加熱
ツールの加熱面に前記溶加材を付着させるを特徴とする
接合方法。
【請求項４】請求項１記載の接合方法であって、前記加熱ツールとして、前記複数の母材の内の互いに接
合させるべき母材にのみ接触する分割領域に分割された
加熱面を有する加熱ツールを準備しておくと共に、前記
溶加材として、クリーム状の溶加材を準備しておき、前記第一ステップにおいて、前記加熱ツールの加熱面の分割領域に、それぞれ、前記
溶加材を付着させることを特徴とする接合方法。
【請求項５】請求項１、２、３及び４の何れか１項記載
の接合方法であって、前記溶加材の融点よりも低温の物質を前記加熱ツールに
接触させて、前記加熱ツールを冷却することを特徴とす
る接合方法。
【請求項６】複数の電子部品が積み重ねられ、且つ、当
該複数の電子部品の互いに接続すべきリードの間が接合
された電子機器を製造する電子機器の製造方法であっ
て、前記複数の電子部品を積み重ねるステップと、前記溶加材の融点未満の温度に保たれた加熱ツールの加
熱面上に、前記複数の電子部品を積層させた状態におい
て当該複数の電子部品のリードの内の互いに接合させる
べき母材にのみ接触する形状の溶加材を付着させるステ
ップと、前記加熱ツールの加熱面上の溶加材に前記複数の電子部
品のリードが接触するように、前記加熱ツールと前記複
数の電子部品とを接近させるステップと、前記加熱ツールの加熱面上の溶加材が溶融するように前
記加熱ツールの加熱を開始するステップと、予め定めた加熱時間が経過した後、前記加熱ツールの加
熱面上の表面温度が前記溶加材の融点以下となるように
前記加熱ツールの冷却を開始するステップと、予め定めた冷却時間が経過した後、予め定めた放熱時間
が経過した後、当該放熱時間中に凝固した溶加材が前記
加熱ツールの加熱面上から剥離するように前記加熱ツー
ルと前記複数の電子部品とを遠ざけるステップとを含む
こと特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項７】クリーム状の溶加材に当該溶加材を溶融さ
せる熱を供給する加熱面を有する半田付け用加熱ツール
であって、前記加熱面には、前記溶加材を充填させるための溝が形
成されていることを特徴とする特徴とする半田付け用加
熱ツール。