JPS6152000A - フラットパッケージ形半導体素子のはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 この発明はフラットパッケージ形半導体素子を印刷回路
基板にハンダ付は自動実装する方法に関する。

〔背景技術とその問題点〕

フラットパッケージｆｉＬｓＩはそのフラットパッケー
ジの２辺又は４辺からそれぞれ複数のリードピンを突設
してなシ、これらのリードピンは通常印刷回路基板の被
接続部にはんだ付けするものである。ところで、従来、
このはんだ付は方式にははんだごてを用いて手作業で行
なうものと、四角な枠状の加熱板で上記２辺又は４辺方
向のり一ドビンを同時に押圧してはんだ付けするものと
がある。しかしいずれもフラットパッケージＬＳＩの回
路基板上への位置決め供給は手作業でらシ、はんだ付は
作業も又手作業で心った。

しかし、前者の手作業によるはんだ付けではその位Ｕ合
せの作業に著しく長い時間がかか夛、作業性が悪Ａ、ま
だ、リードピンのはんだ上への浮きが生じた）、ブリッ
ジや強度不良が発生したりする場合があった。

また、後者の加熱板を利用するものでも、フラットパッ
ケージの供給位置決めは、手作業であ沃またその加熱板
が常時加熱されているため、その加熱板へのフラックス
の焼付きが生じ、度々そのフシックス落しを行なう上で
非能率的である。また、加熱板が四角な枠状であること
からあらかじめパッケージを確実に保持する手段がと）
にくく、その加熱板をリードピンに押し付けたとき、被
接続部からずれやすい欠点があった。さらに、一体形成
した枠状の加熱板で同時にすべてのり−ドピンを押え付
けるだめ、どうしても全体的に均一に押え付けることが
できず、その押付は力の片寄シ現象の結果、リードピン
のはんだ上への浮きやブリッジが生じたり、接続強度が
弱い６１分が生じたシして信頼性に劣るものであった。

〔発明の目的〕

本発明に上記事４ｆｔに着目してなされたもので、フラ
ットパッケージ形半導体素子のリードピンのはんだ付け
を能率よく、しかも、確実に接続でき、信頼性を高め得
るフラットパッケージ形半導体素子の自動実装方法を提
供するものでちる。

〔発明の概要〕

刷回路基板を一枚づつ搬送する工程と、該工程により搬
送された前記印刷回路基板の予め上記リードパターン上
に積層されているハンダ層上に７・ンダ用フラックスを
付着する工程と、該工程によりフ２ツクスの取着された
リードビ／のバター／上にフラットパッケージ形半導体
素子のリードピンが載置されるように７ラツトパツケ一
ジ形半導体素子を設置する工程と、該工程により設置さ
れた上記フラットパッケージ形半導体素子の少なくとも
一辺のリードピン列をヒータチツプにより同時に押圧状
態で加熱することにより上記ハンダ層を溶融しハンダ付
けする手段と、該手１段によりハンダ付は後ヒータチッ
プを離反しフラットパッケージの実装された印刷回路基
板を搬送する工程とを設けたフラットパッケージ形半導
体素子の自ｇＪｈ実装方法を得るものである。

〔発明の実施例〕

次に本発明方法をフラットパッケージ形ＩＣの印刷回路
基板への実装に適用した実施例を説明する。絶縁基板例
えばガラスエポキシ基板の両面上にはフラットパッケー
ジ形ＩＣのリードパターンを含む印刷回路が配線された
大きさ例えば長チ２０ｔ−ｒｎ幅１０のの印刷回路基板
（１）が多数枚マガジン（図示せず）内に載置されて収
納され、一枚づつ回路基板排出ローダ（２）により搬送
されるように構成される。

この回路基板（１）はＸ−Ｙ方向に移動可能なテーブル
（３）上に搬送される。他方フラットパッケージ形ＩＣ
（４）を収納するトレー（５ンから一個づつＩＣ’（４
）を取シ出し、ＩＣ位置決め部（６）に載置する。この
位置決め部（６）でＩＣ（４）の中心位２決めを行った
後、このＩＣ（４）をコレットなどの吸着手段により吸
着して搬送手段（７）により持ち挙げ、上記回路基！　
（１）の予め定められたＩ’　Ｃ（４）の取着位置に移
送する。

印刷回路が形成されているが、この印刷回路の表面に絶
縁被膜が形成されておシ、ＩＣ（４）のリードパターン
（８）のみが露出した構成になっている。

即ちこのリードパターン（８）は第２図（Ｂ）　Ｋ示め
すように第２図（Ａ）のフラットパッケージ形ＩＣ（４
）のリードピン列（９）α０（１１）αのに一致させて
リードパターンαＪαゆαυＱｆｌＧが印刷されている
。このリードパターンα、３αＩＱ→α０にはハンダ層
が移層された構造になっている。寸だ上記ＩＣ（２）の
各リードピン（９）　（１０（１１）０２上にもハンダ
層が移層されている。この／Ｓンダ層はリードパターン
、リードピンの何れか一方にのみ形成してもよい。

この状態で）ノードヒ゛ン列（９ンα０（ｎ）υおよび
リードバター１０３α／Ｂ（１（ｉｅに相対的にフラッ
クスを付着する。

例えば第２図（Ｂ）のリードパターンα→αａ　ａｒａ
　ＩＩＧ上にスタンプ法でハンダ用フラックスをスタン
ピングする。

勿論フラックスは塗布してもよいし、フシックス液を噴
き付けてもよい。このようにしてフラックスを付着した
基板（１）上に位置決め部（６）で位置決めされたＩＣ
（４）を搬送手段（７）で移送して、ＩＣ（４）の！Ｊ
　　）”　’ｅ：　ｙ　列（９）　（１０（Ｌｌ）　ｕ
　ヲ！Ｊ　−）”　／＜　ｐ　−ｙα３　（Ｍｌ　（ｉ
ｓ　（ＩＣ上に一致して載置する。この載置状態でＩＣ
（４）のＸ方向リードピン列（９）（２）上に第１の加
熱ヘッドαつｔ下降させ、このヘッドαつの先端に設け
られている１対のヒータチップ（田により押圧例えば荷
重１〜４　ＫＦで押圧し、この押圧状態で加熱例えば電
流を流して時間例えば１〜３秒間加熱し、ハンダを溶融
してハンダ付は工程を実行する。この時、ヒータチップ
αｅには熱伝対がとりつけられておシ、設定温度例えば
３００〜３５０℃となるように制御する。

このＸ方向の・・ンダ付は後備１の加熱ヘッドａηをｈ
イ 上昇して元の位置戻した後、第２の加熱ヘッドα９を回
路基板（１）のＩＣ（４１上べ移動させ、Ｙ方向のリー
ドピン列αＯ■上に下降させてヘッドα９の先端に設け
られている１対のヒータチップ（７）により押圧し、こ
の押圧状態で−・ンダを加熱溶融してＹ方向リードピッ
列αＯ饅のＩ・ンダ付は工程を終了する。

これらハンダ付は工程はＩＣ（４１が複数個ある場合に
はＸＹ夫々の加熱ヘッドα′７）四を夫々複数台設置し
て同時にハンダ付けしてもよいし、加熱へノドαＴ）四
を移動させてＸ方向を先にハンダ付けしたのち、Ｙ方向
の・・ンダ付けを行うよりにしてもよい。

のＩＣ（４）について順次ハンダ付けしてもよい。勿論
１個のＩＣ（４）でもＸ方向Ｙ方向のハンダ付けを回路
基板（１）を第１及び第２の加熱ヘッドαη四下方に移
送してハンダ付けを実行してもよい。

このようにしてハンダ付けを終了した回路基板（１）は
搬送して基板アンローダ（ハ）によりマガジン（図示せ
ず）内に搬入する。これら一連のプログラムをマイコン
によりコントロールすることにより全自動化が達成され
る。上記ハンダ付は終了と供に次の回路基板（１）をテ
ーブル（３）上に搬入するようにコントロールすること
Ｋよシ量産工程が確立でれる。

上記実施例において位置決め部の具体例は第３図の通り
である。

３０１−１：基体である。この基体（３０）の中央には
電子部品としてのパッケージ化された第２図（Ａ）に示
すＩＣを載皿するテーブル６つが設けられている。

またテーブル０にはその載置面となる上面に、図示しな
い吸引装設につながる吸引口（３２ａ）が設けに支持す
ることができるようになっている。一方（３３ａ）、　
　（３３ｂ）は２７１ｉｆｊノ部品調Ｍ　機構−ｃある
。これらはいずれも同じ構造で、その１つについて説明
すれば、これはつぎのようになっている。

すなわち、（３φ、［有］は所要の間隔をおいて並列に
並んだ中途部に固定ピン（３４ａ）を備えるアームであ
る。そして、これらアーム図、０４１間の中途部はヒン
ジ■を介して回動自在に枢支されていて、各アーム■、
砦やはヒンジＣうを回動部に、各固定ピン（３４ａ）、
　（３４ａ）を支点として開閉することができるように
なっている。また各アームＧ金、Ωカの先端側にはそれ
ぞれ内側に向って部品移動体としての爪体（ト）、（至
）が突設されている。そして、各アーム［有］。

Ｇ！ｌの基端側聞には、コイルスプリング（資）が圧縮
状態で介装されアーム■、■の先端側をコイルスプリン
グ（ト）の弾性力にて閉じる方向へ付勢している。

しかるに爪部（至）、Ｑ９は、開いた状態を基準にアー
ムＧＬｌ＋３１に与える外力に応じ接離方向に対して対
称的、すなわち同期的に移動することができるようにな
っている。そして、このように構成された部品調整機構
（３３ｂ）は、テーブル［有］上に配されるＩＣをＸ方
向からはさむよう爪部（力、（イ）をテーブル（→の両
側方へ配し、また部品調整機構（３３ａ）は上記Ｘ方向
と直角＆ｘＸ方向らＩＣをはさむよう爪部３＋’／、Ｇ
＃をテーブルＱの両側方へ配して、それぞれ基体（至）
上に各固定ピン（３４ａ）、　（３４ａ）を回動自在に
軸支して取付けられている。しかるに、２組の爪部Ｕｅ
、ｔ、（６および爪部に）、ｅｅがそれぞれＩＣを直角
な２方向からはさみ付けることができるよう配量される
。

他方、ＣｙＪは駆動機描としての油圧シリンダーでらる
。そして、この油圧シリンダー（至）のピストン（３８
ａ）　ノ先端部には各部品調整ｍ桁（３３ａ）、　（３
３ｂ）のＷｇｂ合うアーム（ハ）、（至）の基端側へ、
共に外力を加えるための作動部（イ）が設けられていて
、ピストン（３８ａ）の進退にもとづきアーム■・・・
を介し各２組の爪部６ｅ・・・を接離方向に駆動して、
テーブルに）上のＩＣを４方向から同時に位置決めする
ことができるようになっている。

つぎにこのように構成された位置決め装置の作用につい
て説明する。

まず、各アーム（ロ）・・・が開いている状態で、テー
ブルＱ上に８３２図（４）に示すフラットパッケージ化
されたＩＣを載置する。ついで、図示しない吸引装置を
作動してＩＣをテーブルＱ上に吸着させる。

これにより、ＩＣはテーブル６のと水平に位置決め固定
される。なお、ＩＣは水平方向へ移動可能な状態でらる
ことはもちろんである。こののち、油圧シリンダー０！
３をピストン（３８ａ）が後退する方向へ制御すれば、
各固定ピン（３４ａ）・・・を支点として各２ｍの爪部
Ｇ卜・・が同期的に閉じる方向へしだいに移動する。そ
して、各２組の爪部Ｏｅ・・・がＩＣの４方向に配され
た各ピン・・・と接触するところで、先にＸ方向、Ｘ方
向に位置ずれしてセットされたＩＣ，さらには周方向に
位置ずれしてセットされたＩＣを爪部Ｃト・・の押圧に
伴なう微小な水平方向の移動で補正する。そして、この
２組の爪部Ｃ８・・・による位置調整が終シ、２組の爪
部Ω０・・・でＩＣｆ。

４方向から拘束する最終の状態に達するところでＩＣは
基板（図示しない）へ実装するに必要な所期の状態に高
い精度でもって位置決めされることになる。

かぐして、困難されるＩＣを簡易、かつ高精度に位置決
めすることができるのである。

なお、上述した一実施例では電子部品に４方向にピンを
備えるＩＣを用いたが、２方向にピンを備えるＩＣでも
同様のことがいえる。

またＩＣに限らず他の半導体装置といった電子部品にも
適用することができることはいうまでもない。

さらに第１及び第２の加熱ヘッドαＴ）ａａの具体的実
施例を第４図、第５図を参照して説明する。

図中６１）、１◇は２個のヒータテップ→、（功をそれ
ぞれ個別的に取）付けたチップ台でｓｂ、このチップ台
Ｇ１１）、　８１）はホルダ装置（１３に組み込まれて
いる。

上記各チップ台（６）、＠℃はそれぞれ左右一対のヒー
トシンク６→、四からなシ、電気絶縁材全介在してねじ
ｋよシ締結されている。

上記各ヒートシンクａψ、（ト）は導電体としての金属
材料によって形成てれている。さらに各ヒートシンク（
ト）、（１つの下端にはそれぞれ導電性の支持アーム４
１Ｅ）、＠９が突設されておシ、この支持アーム切。

０９間には板状のヒータチップに）が架設されている。

このヒータチップ（１つはタンダステン（Ｗ）　、モリ
ブデン（Ｍｏ　）ｔたはステンレススチール（ＳＵＳ）
から形成されてな少、後述する通電回路により通電する
ことにより発熱するようになっている。まだ、各ヒータ
テップ（６）、ゆは互いにその板面を向い合わせる平行
な状態に支持されている。さらに各テップ台６ｐ、（６
）はホルダ装＆１３のレール台６ａに支持され、それぞ
れ水平な同一方向へ案内移動される。

つまシ、レール台６つ側に設けた送シ用ねじＱによりミ
過操作され、また、止めねじ６・９によりその調節位置
に固定されるようＫなっている。このようにしてチップ
台＠υ、けりを移動調節することにより対向するヒータ
チップ６つ、（６）の間隙および位置を選べる。

また、上記各レール台Ｑ、６３にはそれぞれ支持アーム
曽、（至）が突設され、この各支持アーム■。

（至）はホルダ装置（ト）のフレーム（イ）を貝渡して
上方へ欠き出している。そして、各支持アーム６Ｇ、５
５はそのフレーム缶内に形成した軸受（図示しない）に
より回転することなく上下方向へのみ系内されるように
なっている。フレームに）には支ｎ　杆Ｇ’θ。

Ｇ？）が取付は固定され、この支持杆６゛θ、６７）の
上端部にはシーソー板（至）が軸支されている。シーソ
ー板（至）の両端部にはそれぞれ保合溝働、Ｇ９が形成
てれていて、これらの係合海（４１６ＬＪには上記支持
アーム（至）、ＣｆＩの各先端に設けたこる６］）、（
３υをそれぞれ嵌め込んで係合しである。しかして、シ
ーン−板（至）を介して支持アーム（至）、Ｑは逆向き
に交互に昇降するようになっている。なお、第５図中６
す・・・は支持アーム（至）、６９の振止め用グレート
である。

このように構成された移動操作用ホルダ装置（転）はそ
の７１／−ム（１０から突設された連結杆を介して図示
しない昇降小ル“ｂ装置により昇降駆動されるようにな
っている。

一方、上記各ヒータチップ（６）、働には第４図で示す
電源■、（へ）から給電される。つま）、対応する各レ
ール台６ａ、ａａにそれぞれ設けられた給電端子６Ｌ曽
から各ヒートシンク６→、６りおよび支持アームｕ！８
．　ｆ１９を通じてヒータテップに）、（６）に通電で
きるようになっている。また、この通電動作は制御部（
７）によってヒータチップ（６）、（６）がフラットパ
ッケージＷＩＣ（４）のリードピン（９）　（１１）　
、α０（６）を押し付けるとき行なわれる。

さらに、上記ヒータチップ＠ａ、（６）の温度は温度検
出センサとしての熱電対（ロ）、６７１によりそれぞれ
検出きれ、この信号を制御部（イ）に送シ、各ヒータチ
ップ（１の、θのに送る電流の強さをコントロールする
ようになっている。

ところで、はんだ付けの対象となる電気部品としてのフ
ラットパッケージ型ＩＣ（４）は第４図で示すようべそ
の四角形のパッケージ（４）の４辺にそれぞれ多数のリ
ードピン（９）αＯαυＧつを突設してなり、この各リ
ードピンは回路基板（１）の被接続部としての電極バッ
ト（凹示しない。）にはんだ付けされるようになってい
る。

即ち、送り囲ねじＣ）によってヒートシンク０→。

の対向する辺におけるリードピンにそれぞれ対応できる
ようにする。そこで、昇降駆動装置を作動させてホルダ
装置（転）を降下し、あらかじめ回路基板（１）上へ設
置したフラットパッケージ型Ｉ　８毬リードピンに各ヒ
ータチップに）、に）を押し轟てる。

このとき片寄シが生じても前述したように各ヒータチッ
プθａ、ａａはシーソー板（至）の作用により独立懸栗
式に支持されているため、それぞれ均一な荷重でリード
ピンに押し当てたとえば２〜５　Ｋｑで加圧する。また
、これと同時にヒータチップ（６）、（６）に通電して
加熱し、その温度を熱電対６７）によって温度検出を行
ない、これを制御部（イ）にフィードバックし、必要な
電流を電源（へ）から供給し、所定の温度で加熱する。

また、この各温度制御はそれぞれのヒータチップＩＩ、
３．ＧＩ２ごとに行なわれる。

このように押圧加熱しながらはんだ付けを行なう。

〔発すＪの効果〕

以上説明したように、この発明によればフシットパッケ
ージ形半導体素子の７・ンダ付は実装をｉ定に、薙実に
自動により述成できる効果がらる。

上記実施例ではＩＣについて説明したがトランジスタで
も適用して同椋な効果が得られる。

さらに上記実施例では、ＩＣの位置決めを行った後回路
基板の所定の位置に搬送した例について説明したが、搬
送手段（７）に祝電認識用ＴＶ左カメラ設けて、視覚認
識により位置認識を行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を説明するための４１号成
因、第２図は第１図を説明するための図で囚図はフラッ
トパッケージ形ＩＣ平面図、■）図は印刷回路基板を説
明するだめの正面図、第３図は第１図の位置決め部の具
体例を説明するだめの図、第４図および第５図は第１図
の加熱ヘッドの具体例を説明するだめの図で第４図は厨
視図、第５図は側面図である。 図において １・・・回路基板　３・・・テーブル　６・・・位置決
め部７・・・搬送手段　１７．１９・・・加熱ヘッド代
理人　弁理士　則　近　意　佑 （ほか１名） 第２図 （Ｂ） 第３図 隼４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子のリードパターンおよび印刷回路が形
   成されこの回路表面に絶縁被膜の設けられた印刷回路基
   板を一枚づつ搬送する工程と、該工程により搬送された
   前記印刷回路基板の予め上記リードパターン上に積層さ
   れているハンダ層上にハンダ用フラックスを付着する工
   程と、該工程によりフラックスの取着されたリードパタ
   ーン上にフラットパッケージ形半導体素子のリードピン
   が載置されるようにフラットパッケージ形半導体素子を
   設置する工程と、該工程により設置された上記フラット
   パッケージ形半導体素子の少なくとも一辺のリードピン
   列をヒータチップにより同時に押圧状態で加熱すること
   により上記ハンダ層を溶融しハンダ付けする手段と、該
   手段によりハンダ付け後ヒータチップを離反し、フラッ
   トパッケージの実装された印刷回路基板を搬送する工程
   とを具備してなることを特徴とするフラットパッケージ
   形半導体素子の自動実装方法。
2. （２）上記フラットパッケージ形半導体素子は少なくと
   も２辺にリードピン列を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のフラットパッケージ形半導体素子
   の自動実装方法。