JP2003188523A - 面的にはんだ付けする方法とそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子素子と基板を接続するはんだ中に残留す
るボイドを低減できるはんだ付け方法と装置を実現す
る。 【解決手段】 基板２上のはんだ付け位置に、電子素子
２０のはんだ付け面に対応して拡がるはんだ板４を載置
し、載置されたはんだ板４の一方側４ａから他方側４ｂ
に向けて経時的に溶融領域を移動させ、その後にはんだ
板４上に電子素子２０のはんだ付け面を当接させること
によって電子素子２０のはんだ付け面を全面的に基板２
にはんだ付けする。溶融領域が方向性を持って移動して
いくと、ボイドが未溶融領域に押しやられながら溶融す
るために、ボイドが閉じ込められず、はんだ中に残留す
るボイドを著減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、所定領域に拡がるは
んだ付け面を有する電子素子のはんだ付け面を基板には
んだ付けする方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 例えば直方体形状の外形形状を備え、
そのうちの一面が基板にはんだ付けされることを予定し
ている電子素子が存在する。この電子素子のように、所
定領域に拡がるはんだ付け面を有する電子素子が普及し
ている。電子素子の所定領域に拡がるはんだ付け面を基
板にはんだ付けする場合、通常は、図４に示す工程を経
てはんだ付けする。図４（Ａ）では、電子素子８０（図
４（Ｂ）に示される）をはんだ付けする基板７２上の位
置に電子素子８０のはんだ付け面に対応して拡がるはん
だ板７４を載置する。その後に基板７２をヒータ７８に
載置してハンダ板７４が溶融するまで加熱する。ヒータ
７８は基板７２をほぼ均一に加熱する。はんだ板７４は
基本的に均一に加熱されて全面がほぼ同時に溶融する。
その後に、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、溶融したは
んだ板７４上に電子素子８０が載置される。その後に冷
却されることによって、電子素子８０は面的に拡がるは
んだ面に亘ってはんだ板７４によって基板７２にはんだ
付けされる。なお、本明細書でいうはんだ付けとは、溶
融性の導電性材料を溶融してから冷却することによって
電気導電性を確保しながら電子素子を基板に固定するこ
とをいい、その材料が古典的なはんだ合金に限られるも
のでない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 基板７２上にはんだ
板７４を載置したときに、誇張して図５に示すように、
基板７２とはんだ板７４との間に間隙が生じることがあ
る。この状態で基板７２を均一に加熱すると、はんだ板
７４は基板７２と接触する位置８６で溶解し始め、その
後に溶融領域が周囲に広がっていく。そして複数点から
周囲に広がる溶融領域が重なり合うことによって、はん
だ板７４が全面的に溶融する。この場合、図７に模式的
に示すように、全面的に溶融したはんだ層７４のなかに
気泡（以下、ボイドと称する）７６が残存しやすい。あ
るいは、図６に示すように、溶融したはんだ層７４に穴
が形成されてしまうことがある。この穴は、はんだ板７
４を基板７２に載置したときの接触点８６間の中間領域
８８にできやすい。溶融したはんだ層７４に穴があいて
いると、その上に電子素子８０を載置したときに、はん
だ層７４中にボイド７６が残留してしまう。ボイド７６
が残存した状態ではんだ付けられると、はんだ付けの信
頼性が低下する。

【０００４】溶融したはんだ層７４に残存するボイド７
６を溶融はんだ層７４から除去するために、図４（Ｃ）
の矢印８２，８４に示すように、溶融はんだ層７４上に
電子素子８０を載置してから、電子素子８０を基板７２
と平行な面内で振動（スクラブ動作）させる方法が開発
されている。しかしながら、スクラブ動作は主としては
んだ付け面に溶融はんだを行き渡らせるためのものであ
って、多くの場合にボイド７６が残ってしまう。電子素
子８０のはんだ付け面を基板７２の表面から傾斜させて
スクラブ動作すると、ボイド７６の除去効率が上昇する
が、溶融はんだ層７４の厚みが薄いことから、ボイド７
６の除去に効果的なほど傾斜させられないことが多い。
この場合にもボイド７６が残ってしまう。

【０００５】上記したように、現在の技術では、所定領
域に拡がるはんだ付け面にはんだ付けする場合に、はん
だ中にボイドが混入することを防止するための有効な技
術が存在しない。本発明は、上記問題点に鑑みなされた
もので、面的に拡がるはんだに残留するボイドを低減
し、もってはんだ付けの信頼性を向上させることができ
るはんだ付け方法とそのための装置を実現することを目
的にする。

【０００６】

【課題を解決するための手段と作用】 請求項１のはん
だ付け方法は、面的に拡がるはんだに残留するボイドを
低減することができる一つのはんだ付け方法であり、電
子素子をはんだ付けする基板上の位置に、電子素子のは
んだ付け面に対応して拡がるはんだ板を載置し、載置さ
れたはんだ板の溶融領域を一方方向に向かって経時的に
移動させながら溶融し、その後にはんだ板上に電子素子
のはんだ付け面を当接させることによって電子素子のは
んだ付け面を基板にはんだ付けすることを特徴とする。
この方法によると、基板上に載置されたはんだ板は、溶
融領域が一方方向に向かって順序良く移動しながら溶融
していく。溶融領域が一方方向に順序良く移動していく
と、溶融領域同士が拡大して重なりあってボイドが閉じ
込められる現象は生じず、気泡が未溶融領域側に押しや
られるようにして溶融することから、溶融はんだにボイ
ドが残留する可能性は著減する。ここでいう一方方向と
は、溶融領域同士が異方向に拡大して重なりあうことが
ないように順序良く移動していくことをいい、例えば矩
形のはんだ板である場合には、溶融領域が辺に沿って一
方側の辺から他方側の辺に向かって移動してもよく、対
角線に沿って移動してもよく、あるいはその中間方向に
移動してもよい。あるいは、中心部から周辺部に溶融領
域が移動していってもよい。また、はんだ板の最後に溶
融する領域が溶融した時に、最初に溶融した領域が依然
として溶融していてもあるいはすでに凝固していてもよ
い。前者の場合には溶融領域が移動するにつれて溶融領
域は拡大する。

【０００７】上記のはんだ付け方法によって基板とはん
だ間にボイドが残留する確率は著減する。電子素子とは
んだ間にボイドが残留しやすい場合には、請求項２の方
法が適する。この方法では、電子素子をはんだ付けする
基板上の位置に、電子素子のはんだ付け面に対応して拡
がるはんだ板を載置し、そのはんだ板上に電子素子のは
んだ付け面を当接させて電子素子を載置し、その後には
んだ板の溶融領域を一方方向に向かって経時的に移動さ
せながら溶融することによって電子素子のはんだ付け面
を基板にはんだ付けする。この場合、はんだ板が基板に
載置されてから電子素子が載置されるまでの間にはんだ
板が一旦溶融されていてもいなくてもよい。後者の場合
には、はんだ板の一方方向に向かって溶融領域を経時的
に移動させることによって、はんだ板は基板と電子素子
の双方に密着して凝固する。この方法によると、基板と
電子素子との間に介在するはんだ板は、溶融領域が一方
方向に向かって順序良く移動しながら溶融していく。溶
融領域が一方方向に順序良く移動していくと、溶融領域
同士が拡大して重なりあってボイドが閉じ込められる現
象は生じず、気泡が未溶融領域側に押しやられるように
して溶融することから、溶融はんだにボイドが残留する
可能性は著減する。この方法でも、最後に溶融する領域
が溶融する時に最初に溶融した領域が溶融していても凝
固していてもよい。

【０００８】基板とはんだ間にもボイドが残留しやす
く、電子素子とはんだ間にもボイドが残留しやすい場合
には、請求項３の方法が適する。この方法では、電子素
子をはんだ付けする基板上の位置に、電子素子のはんだ
付け面に対応して拡がるはんだ板を載置し、載置された
はんだ板の溶融領域を一方方向に向かって経時的に移動
させながら溶融し、一旦溶融したはんだ板の上に電子素
子のはんだ付け面を当接させて電子素子を載置し、その
後に再度はんだ板の溶融領域を一方方向に向かって経時
的に移動させながら溶融することによって電子素子のは
んだ付け面を基板にはんだ付けする。この方法による
と、基板とはんだ間のみならず、電子素子とはんだ間で
もボイドが残留しずらく、ボイドの少ないはんだ付けが
実現される。

【０００９】この発明は、実際に電子素子を基板にはん
だ付けするのに先立って、基板上のはんだ付け位置には
んだ付け面に対応して拡がるはんだ板をはんだ付けする
段階に適用することができる。この場合には、基板上の
はんだ付け位置にはんだ付け面に対応して拡がるはんだ
板を載置し、載置されたはんだ板の溶融領域を一方方向
に向かって経時的に移動させながら溶融することによっ
てはんだ板を面的に基板にはんだ付けする。この方法に
よると、溶融はんだにボイドが残留したり穴が形成され
たりする可能性は著減する。このために、ボイドのない
はんだ層を基板にはんだ付けすることができる。基板に
ボイドのないはんだ層がはんだ付けされると、その上に
電子素子を載置して例えばリフロー炉に投入してリフロ
ーはんだすることによってボイドのないはんだ付けを得
ることができ、はんだ付けの信頼性が向上する。

【００１０】この発明は、またボイドが残留しずらいは
んだ付けを実現するはんだ付け装置を創作した。このは
んだ付け装置は、請求項５に記載されているように、電
子素子がはんだ付けされる基板上のはんだ付け位置に載
置された面的に拡がるはんだ板を加熱して溶融させるヒ
ータを有しており、そのヒータがはんだ溶融領域をはん
だ板の一方方向に向かって経時的に移動させることを特
徴とする。この場合のヒータは、電子素子を載置する以
前にはんだを溶融させるヒータであることもあるし、電
子素子を載置してからはんだを溶融させるヒータである
こともある。どちらのヒータに本発明を適用してもボイ
ドの残留を著減することができる。電子素子を載置する
以前にはんだを溶融させるヒータがはんだ溶融領域を一
方方向に向かって経時的に移動させるものであれば、基
板とはんだ間に残留するボイドが著減する。電子素子を
載置してからはんだを溶融させるヒータがはんだ溶融領
域を一方方向に向かって経時的に移動させるものであれ
ば、基板とはんだ間に残留するボイドと電子素子とはん
だ間に残留するボイドが著減する。

【００１１】種々のヒータによって、はんだ溶融領域を
はんだ板の一方方向に向かって経時的に移動させること
ができる。例えば、請求項６に記載したように、ライン
に沿って加熱するラインヒータを用い、そのラインヒー
タに交差する方向に、ラインヒータと基板を相対的に移
動させることによって、はんだ溶融領域をはんだ板の一
方方向に向かって経時的に移動させることができる。こ
の構造によると、はんだ溶融領域を確実に一方方向に向
かって経時的に移動させることができ、はんだ付けの信
頼性が向上する。

【００１２】あるいは、請求項７に記載したように、面
的に加熱するエリアヒータを用い、そのエリアヒータと
はんだ板との間に、はんだ板の一方側で熱容量が小さ
く、はんだ板の他方側で熱容量が大きく、その間では熱
容量が徐変する熱伝達部材を介在させることによって、
はんだ溶融領域をはんだ板の一方方向に向かって経時的
に移動しながら拡大させることができる。この場合、熱
伝達部材の熱容量の小さな側では短時間にはんだ板を加
熱させ始めるのに対し、熱容量の大きな側では遅れて加
熱させ始めるために、はんだ溶融領域ははんだ板の一方
方向に向かって経時的に移動する。請求項１０に記載し
たように、はんだ板の中心部で熱容量が小さく、はんだ
板の周辺部で熱容量が大きく、その間では熱容量が徐変
する熱伝達部材を用いることもでき、この場合には、は
んだ板は中心部から周辺部に向かって順序良く溶融する
ために、溶融はんだにボイドが閉じこまれにくい。

【００１３】あるいは、請求項８に記載したように、面
的に加熱するエリアヒータを用い、そのエリアヒータと
はんだ板との間に、はんだ板の一方側で熱伝導率が高
く、はんだ板の他方側で熱伝導率が低く、その間では熱
伝導率が徐変する熱伝達部材を介在させることによっ
て、はんだ溶融領域をはんだ板の一方方向に向かって経
時的に移動させることができる。この場合、熱伝導率が
高い側では短時間にはんだ板を加熱させ始めるのに対
し、熱伝導率が低い側では遅れて加熱させ始めるため
に、はんだ溶融領域ははんだ板の一方方向に向かって経
時的に移動しながら拡大する。請求項１１に記載したよ
うに、はんだ板の中心部で熱伝導率が高く、はんだ板の
周辺部で熱伝導率が低く、その間では熱伝導率が徐変す
る熱伝達部材を用いることもでき、この場合には、はん
だ板は中心部から周辺部に向かって順序良く溶融するた
めに、溶融はんだにボイドが閉じこまれにくい。

【００１４】あるいは、請求項９に記載したように、面
的に加熱するエリアヒータであり、そのエリアヒータの
発熱量が非均一に分布しており、はんだ板の一方側で発
熱量が大きく、はんだ板の他方側で発熱量が小さいエリ
アヒータを用いることもできる。この場合、発熱量の大
きい側では短時間ではんだ板が溶融するのに対し、発熱
量が小さい側では溶融するまでに時間を要することか
ら、はんだ溶融領域ははんだ板の一方方向に向かって経
時的に移動する。請求項１２に記載したように、はんだ
板の中心部で発熱量が大きく、はんだ板の周辺部で発熱
量が小さく、その間では発熱量が徐変するエリアヒータ
を用いることもでき、この場合には、はんだ板は中心部
から周辺部に向かって順序良く溶融するために、溶融は
んだにボイドが閉じこまれにくい。

【００１５】

【発明の実施の形態】 最初に、次に説明する実施例の
主要な特徴を列記する。 （形態１）基板に載置されたはんだ板を、赤外線を放射
するランプに曝して加熱する。 （形態２）形態１において用いる赤外線ランプは、ライ
ンに沿って赤外線を放射するものであり、基板と赤外線
ランプはラインに直交する方向に相対移動する。 （形態３）形態１において用いる赤外線ランプは、基板
の表裏両面に配置されている。 （形態４）形態３で用いる表裏一対の赤外線ランプの放
射ラインが重複する位置関係で配置されている。 （形態５）請求項７又は１０の熱容量が徐変する熱伝達
部材は、厚みが徐変する１枚の板で構成されている。 （形態６）請求項８又は１１の熱伝導率が徐変する熱伝
達部材は、厚みが徐変する１枚の板で構成されている。 （形態７）請求項７又は１０の熱容量が徐変する熱伝達
部材は、材質を異にする複数の材が組合されて構成され
ている。 （形態８）請求項８又は１１の熱伝導率が徐変する熱伝
達部材は、材質を異にする複数の材が組合されて構成さ
れている。 （形態９）基板に載置されたはんだ板を、遠赤外線を放
射するランプに曝して加熱する。このとき、ガラス越し
に遠赤外線を照射する。 （形態１０）形態９のガラスがはんだ部位を還元雰囲気
に保つ容器を形成しており、はんだを加熱する遠赤外線
ランプが容器外に配置されている。 （形態１１）電子素子は面実装タイプのチップである。 （形態１２）基板はセラミック基板である。 （形態１３）電子素子は電子回路が実装された基板であ
る。 （形態１４）基板は放熱のための金属板又はセラミック
板である。

【００１６】

【実施例】 以下に、本発明の実施例に係るはんだ付け
装置とはんだ付け方法を添付図面を参照しながら、詳細
に説明する。 （第１実施例）図１（Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施例のは
んだ付け方法を模式的に示している。この場合図１
（Ｃ）に示される直方体形状の電子素子（具体的にはチ
ップ）２０の底面（これがはんだ付け面であり、金メッ
キされている）を基板２にはんだ付けする。基板２は表
面にニッケルメッキが施された窒化アルミナ基板であ
る。図１（Ａ）では、電子素子２０をはんだ付けする基
板２上の位置に、電子素子２０のはんだ付け面に対応し
て拡がるはんだ板４を載置する。図１（Ｂ）では、はん
だ板４が載置された基板２をヒータ（具体的には近赤外
線を放射するハロゲンランプ）８，１８の間を通過させ
てはんだ板４を溶融する。ランプ８，１８は集光用反射
鏡を内蔵しており、矢印１０と１６に示すように集光す
る。近赤外線の集光領域は、１２、１４に示すようにラ
イン上に伸びている。ランプ８の集光ライン１２と、ラ
ンプ１８の集光ライン１４は重なり合う。はんだ板４が
載置された基板２は、集光ライン１２、１４に直交する
方向に一定速度度で送られる（矢印６）。基板２が矢印
６方向に送られると、集光ライン１２，１４は最初には
んだ板４の一方側の辺４ａに対応して位置し、次いで他
方側の辺４ｂに向かって移動し、最後に他方側の辺４ｂ
に対応することになる。ランプ８，１８の加熱量と、基
板２の移動速度は、集光ライン１２、１４に対応位置し
たはんだ板４を集光ライン１２，１４に沿って局所的に
溶融する関係に調整されている。この結果、基板２が矢
印６に沿って一対のランプ８、１８間を通過する間に、
はんだ板４は、一方側の辺４ａから他方側の辺４ｂに向
かって経時的に溶融していく。

【００１７】はんだ板４の溶融領域が経時的に一方方向
（この場合矢印５の方向）に移動するように溶融させる
と、気泡は未溶融領域側に押しやられるようにして溶融
していくことから、溶融はんだに気泡が取り残された
り、溶融はんだに穴があくことはない。最後に溶融され
る辺４ｂが溶融されるときに、最初に溶融した辺４ａで
はすでに凝固していてもよいし、あるいは、まだ溶融し
ていてもよい。溶融状態に維持しておきたい場合には、
図（１Ｂ）のランプ８，１８よりも右側に、別のランプ
を追加してもよい。

【００１８】ランプ８，１８間を通過してはんだ板４が
溶融した基板２は、次に、基板２をほぼ均一に加熱する
ヒータ１９上に載置される。ヒータ１９上に載置された
基板２上のはんだ板４が溶融状態であれば、ヒータ１９
の熱が溶融状態を維持し、ランプ８，１８間を通過して
から冷却されてはんだ板４が凝固している基板２がヒー
タ１９上に載置されれば、ヒータ１９の熱がはんだ板４
を再溶融させる。この場合、図１（Ｂ）の終了時点で、
はんだ板４と基板２の間から気泡が除去されていること
から、再度溶融させても気泡ははいらない。基板２をほ
ぼ均一に加熱するエリアヒータ１９を用いることができ
る。

【００１９】エリアヒータ１９で溶融状態が保持されて
いるはんだ板４の上に、図１（Ｃ）に示すように、加熱
された電子素子２０が載置される。これによって電子素
子２０のはんだ付け面に溶融はんだが密着する。この状
態ではんだ板４が冷却されると、はんだ板４が凝固し、
電子素子２０ははんだ付け面の全体が基板２にはんだ付
けられる。エリアヒータ１９で溶融状態が保持されてい
るはんだ板４にはボイドが残留しておらず、また穴もあ
いていないことから、はんだ付け完了後のはんだ層には
ボイドが混入せず、はんだ付けの信頼性が高い。

【００２０】図１の（Ａ）〜（Ｃ）までによって、基板
２上のはんだ付け位置に、電子素子２０のはんだ付け面
に対応して拡がるはんだ板４を載置し、載置されたはん
だ板４の一方側４ａから他方側４ｂに向けて経時的に溶
融領域を移動させ、その後にはんだ板４上に電子素子２
０のはんだ付け面を当接させることによって電子素子２
０のはんだ付け面が基板２にはんだ付けされる。

【００２１】通常は、基板とはんだ板を密着させるとき
に気泡が混入しやすく、溶融はんだ４と電子素子２０を
密着させるときに気泡が混入することは少ない。このた
めに、多くの場合には、全面的に溶融したはんだ板４に
電子素子２０のはんだ付け面を当接させることによって
良好なはんだ付けをすることができる。必要に応じてス
クラブ動作を加えてもよい。

【００２２】ただし、溶融はんだ４と電子素子２０を密
着させるときに気泡が混入しやすい場合もある。この場
合には、図１（Ｃ）の終了後にはんだ板４が冷却されて
凝固するのを待って、再度ラインヒータ間を通過させ
る。この場合のラインヒータ２４，３４は、前記したラ
インヒータ８，１８と同じものであればよい。この場
合、溶融はんだ４と電子素子２０を密着させるときに混
入した気泡は、溶融領域が４ａ側から４ｂ側に移動する
ときに４ｂ側に押出され、最終的にははんだ板４から排
除される。以上にようにしてはんだ付けられた製品３６
は、電子素子２０のはんだ付け面が基板２に全面的には
んだ付けられており、ボイドが少なく、はんだ付けの信
頼性が高い。

【００２３】図１の（Ａ）〜（Ｄ）までによって、基板
２上のはんだ付け位置に、電子素子２０のはんだ付け面
に対応して拡がるはんだ板４を載置し、載置されたはん
だ板４の一方側４ａから他方側４ｂに向けて経時的に溶
融領域を移動させ、そのはんだ板４の上に電子素子２０
のはんだ付け面を当接させて電子素子２０を載置し、そ
の後にはんだ板４の一方側４ａから他方側４ｂに向けて
経時的に溶融領域を移動させることによって電子素子の
はんだ付け面が基板に全面的にはんだ付けされる。

【００２４】上記の実施例では、電子素子２０を載置す
る前にはんだ板４を一旦溶融させる工程を経ているが、
基板２にはんだ板４を載置した後にそのはんだ板４を溶
融させる前に電子素子２０を載置し、その後に、基板２
を移動させながらラインヒータで加熱することによって
はんだ付けすることもできる。この場合、外観上は図１
（Ｄ）と同じ操作を行う。基板２と電子素子２０の間に
挟まれたはんだ４板は、一対のラインヒータ２４，３４
間を通過するときに一方側から他方側に溶融され、この
ときに気泡が未溶融側に押出されていくために、はんだ
付け後のはんだにはボイドが残りにくい。この実施例に
よると、基板２上のはんだ付け位置に、電子素子２０の
はんだ付け面に対応して拡がるはんだ板４を載置し、そ
のはんだ板４の上に電子素子２０のはんだ付け面を当接
させて電子素子２０を載置し、その後にはんだ板４の一
方方向に向かって経時的に溶融領域を移動させることに
よって電子素子２０のはんだ付け面が全面的に基板２に
はんだ付けされる。

【００２５】上記のはんだ方法は、基板２上に載置され
た面的に拡がるはんだ板４を加熱して溶融させるヒータ
８、１８（電子素子を載置してから溶融する場合には２
４、３４）を有し、そのヒータがはんだ溶融領域をはん
だ板４の一方方向に向かって経時的に移動させることを
特徴とするはんだ付け装置によって簡単に実行すること
ができる。ライン１２，１４に沿って加熱するラインヒ
ータ８、１８（電子素子を載置してから溶融する場合に
は２４、３４）と、そのラインヒータに交差する方向に
ラインヒータと基板２を相対的に移動させる手段を備え
ているはんだ付け装置によると、移動速度を調整するこ
とによって最適はんだ付け条件に調整しやすく、各種の
ワークに柔軟に対応することができる。

【００２６】上記した例では、図１に示す（Ｂ）から
（Ｄ）の工程を、還元雰囲気の容器内で実行する。近赤
外線を放射するランプ８，１８，２４，３４は容器内に
収容して用いる。これに対して、遠赤外線ランプを用い
ると、遠赤外線はガラスに吸収されにくいために、還元
雰囲気を維持する容器を画定するガラス板越しに遠赤外
線を放射してはんだ板を加熱することができる。ガラス
越しに照射する場合には、ガラスにスリットを形成して
照射範囲をライン上に絞ることができる。また、遠赤外
線ランプを還元雰囲気に維持する容器外に配置すること
ができる。こうすることによって容器の小型化が可能と
なり、還元雰囲気に維持するガス（例えば水素）の消費
量を節約することができ、ランプのメインテナンス作業
を容易に実行できるようになる。

【００２７】本実施例の装置と方法は、電子チップをセ
ラミック基板にはんだ付けする場合のみならず、例え
ば、電子チップを放熱板にはんだ付けする場合、電子基
板を放熱板にはんだ付けする場合等にも有効である。こ
こでいう、電子素子には、電子チップ、電子回路基板等
が含まれ、基板には狭義の基板のみならず放熱板等の各
種の支持基板が含まれる。

【００２８】（第２実施例）図２（Ａ）〜（Ｄ）は、第
２実施例のはんだ付け方法を模式的に示している。この
場合も、図２（Ｄ）に示される直方体形状の電子素子
（具体的にはチップ）５４の底面（これがはんだ付け面
であり、金メッキされている）を基板４２にはんだ付け
する。基板４２は表面にニッケルメッキが施された窒化
アルミナ基板である。図２（Ａ）では、電子素子５４を
はんだ付けする基板４２上の位置に、電子素子５４のは
んだ付け面に対応して拡がるはんだ板４４を載置する。
図２（Ｂ）では、基板４２を熱伝達ジグ４６上に載置す
る。熱伝達ジグ４６は、図３（Ａ）の断面図に示される
ように、一方側４６ａで薄くて熱容量が小さく、他方側
４６ｂで厚くて熱容量が大きい。熱伝達ジグ４６は、一
方側４６ａから他方側４６ｂに向けて矢印４８に示すよ
うに、徐々に熱容量が大きくなっている。

【００２９】図２（Ｃ）では、はんだ板４４と基板４２
と熱伝達ジグ４６をエリアヒータ５０に載置する。エリ
アヒータ５０は熱伝達ジグ４６を均一に加熱する。この
とき熱伝達ジグ４６が、一方側４６ａで薄くて熱容量が
小さいために短時間で昇温するのに対し、他方側４６ｂ
で厚くて熱容量が大きいために昇温するのに長時間を要
する。このために、はんだ板４４は最初に一方側４４ａ
で溶融し、次いで溶融領域が矢印５２に示すように拡大
し、最終的には他方側端部４４ｂまで溶融して全面的に
溶融する。この間において気泡が未溶融側に押出されな
がら溶融領域が拡大していくために、溶融はんだ層には
ボイドが残りにくい。

【００３０】はんだ板４４が全面的に溶融した状態で、
図２（Ｄ）に示すように、加熱された電子素子５４が載
置される。これによって電子素子５４のはんだ付け面に
溶融はんだが密着する。この状態ではんだ板４４が冷却
されると、はんだ板４４が凝固し、電子素子５４ははん
だ付け面の全体で基板４２にはんだ付けられる。エリア
ヒータ５０で溶融状態が保持されているはんだ板４４に
はボイドが残留しておらず、また穴もあいていないこと
から、はんだ付け完了後のはんだ層にはボイドが混入せ
ず、はんだ付けの信頼性が高い。通常は、基板とはんだ
板を密着させるときに気泡が混入しやすいので、図２
（Ｃ）に示すように、基板４２とはんだ板４４を密着さ
せる際に溶融領域が一方方向に拡大するように溶融させ
るだけで効果的であり、電子素子５４とはんだ板４４と
の間では面的に均一に現象が進行してもボイドの除去効
果は高い。

【００３１】図２（Ｄ）で電子素子５４を載置した後に
熱伝達ジグ４６がヒータ５０から持ち上げられる。この
場合、厚みが薄くて熱容量が小さい一方側４６ａでは短
時間で冷却され、厚くて熱容量が大きい他方側ではゆっ
くりと冷却されるために、溶融はんだは一方側４４ａか
ら他方側４４ｂに向かって凝固する。凝固現象が一方方
向に進行すると、溶融はんだに残留している気泡が未凝
固側に押しやられながら凝固するために、はんだ付け完
了時のはんだに残留するボイドは一層効果的に排除され
る。

【００３２】図３の（Ｂ）は、複数の板材を組み合わせ
て構成する熱伝達ジグ５６の別例を示し、小さな比熱の
板５８と、中間比熱の板６０と、大きな比熱の板６２
を、共通板６４で組み付けることによって、熱容量の小
さな側（５８）から大きな側（６２）にかけて熱容量が
空間的に変化する熱伝達ジグ５６が形成される。

【００３３】第２実施例で用いられるはんだ付け装置
は、面的に加熱するエリアヒータ５０を利用し、そのヒ
ータ５０とはんだ板４４との間に、はんだ板の一方側４
４ａで熱容量が小さく、はんだ板の他方側４４ｂで熱容
量が大きく、その間では熱容量が徐変する熱伝達部材４
６を介在させている。

【００３４】熱伝達ジグははんだの溶融領域を一方方向
に向かって拡大させるためのものあり、当業者であれば
明らかに理解されるように、はんだ板の一方側で熱伝導
率が高く、はんだ板の他方側で熱伝導率が低く、その間
では熱伝導率が徐変する熱伝達部材に置き換えることが
できる。あるいは、面的に加熱するエリアヒータであっ
て、はんだ板の一方側で発熱量が大きく、はんだ板の他
方側で発熱量が小さく、その間では発熱量が徐変してい
るエリアヒータを利用することによっても溶融領域を一
方方向に拡大させることができる。はんだ板の中心領域
から周辺領域に向かって溶融領域が拡大する場合にも残
留ボイドを少なくすることができる。この場合には、中
心で熱容量が小さい熱伝達部材、中心で熱伝達率が高い
熱伝達部材、中心で発熱量の高いヒータを用いる。

【００３５】以上、本発明の具体例を詳細に説明した
が、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定する
ものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上
に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれ
る。たとえば、第一の実施例では、ラインヒータを基板
の上下に設ける場合について説明したが、ラインヒータ
を基板の上側又は下側のみに配置することも可能であ
る。また、糸状もしくはペースト状のはんだ材が面的に
塗布されてはんだ板を構成する場合にも適用することが
できる。また、本明細書または図面に説明した技術要素
は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有
用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み
合わせに限定されるものではない。また、本明細書また
は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するもの
であり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技
術的有用性を持つものである。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本願発明のはんだ付け方
法とはんだ付け装置によると、電子素子と基板との間の
はんだの中に残留するボイドを著減することができるの
で、はんだ付けの信頼性を大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のはんだ付け方法とはんだ付け装置
を模式的に示す図。

【図２】第２実施例のはんだ付け方法とはんだ付け装置
を模式的に示す図。

【図３】放熱板の断面図を例示する図。

【図４】従来のはんだ付け方法とはんだ付け装置を模式
的に示す図。

【図５】基板と、基板に載置されたはんだ板の断面を拡
大して示す図。

【図６】従来技術によるときのはんだ板の溶融状態を示
す断面図。

【図７】従来技術によるときのはんだ板の他の溶融状態
を示す断面図。

【符号の説明】

２、４２ 基板 ４、４４ はんだ板 ２０、５４ 電子素子 ８，１８、２４、３４ ラインヒータ ４ａ、４４ａ 最初に溶融する一方側 ４ｂ、４４ｂ 最後に溶融する他方側

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/00 ３４５ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３４５ Ｆターム(参考） 3K058 AA45 AA55 AA88 BA15 EA13 GA06 5E319 AA03 AC01 BB01 CC33 CC44 CC58 GG03

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子素子のはんだ付け面を基板にはんだ
   付けする方法であり、基板上のはんだ付け位置にはんだ
   付け面に対応して拡がるはんだ板を載置し、載置された
   はんだ板の溶融領域を一方方向に向かって経時的に移動
   させながら溶融し、その後にはんだ板上に電子素子のは
   んだ付け面を当接させることによって電子素子のはんだ
   付け面を基板にはんだ付けする方法。
2. 【請求項２】 電子素子のはんだ付け面を基板にはんだ
   付けする方法であり、基板上のはんだ付け位置にはんだ
   付け面に対応して拡がるはんだ板を載置し、そのはんだ
   板上に電子素子のはんだ付け面を当接させて電子素子を
   載置し、その後にはんだ板の溶融領域を一方方向に向か
   って経時的に移動させながら溶融することによって電子
   素子のはんだ付け面を基板にはんだ付けする方法。
3. 【請求項３】 電子素子のはんだ付け面を基板にはんだ
   付けする方法であり、基板上のはんだ付け位置にはんだ
   付け面に対応して拡がるはんだ板を載置し、載置された
   はんだ板の溶融領域を一方方向に向かって経時的に移動
   させながら溶融し、そのはんだ板上に電子素子のはんだ
   付け面を当接させて電子素子を載置し、その後にはんだ
   板の溶融領域を一方方向に向かって経時的に移動させな
   がら溶融することによって電子素子のはんだ付け面を基
   板にはんだ付けする方法。
4. 【請求項４】 電子素子のはんだ付け面を基板にはんだ
   付けするに先立って、基板上のはんだ付け位置にはんだ
   付け面に対応して拡がるはんだ板をはんだ付けする方法
   であり、基板上のはんだ付け位置にはんだ付け面に対応
   して拡がるはんだ板を載置し、載置されたはんだ板の溶
   融領域を一方方向に向かって経時的に移動させながら溶
   融することによってはんだ板を面的に基板にはんだ付け
   する方法。
5. 【請求項５】 基板上のはんだ付け位置に載置された面
   的に拡がるはんだ板を加熱して溶融させるヒータを有
   し、そのヒータが、はんだ溶融領域をはんだ板の一方方
   向に向かって経時的に移動させることを特徴とするはん
   だ付け装置。
6. 【請求項６】 ラインに沿って加熱するラインヒータ
   と、そのラインヒータに交差する方向にラインヒータと
   基板を相対的に移動させる手段とを有するはんだ付け装
   置。
7. 【請求項７】 面的に加熱するエリアヒータとはんだ板
   との間に、はんだ板の一方側で熱容量が小さく、はんだ
   板の他方側で熱容量が大きく、その間では熱容量が徐変
   する熱伝達部材が介在することを特徴とするはんだ付け
   装置。
8. 【請求項８】 面的に加熱するエリアヒータとはんだ板
   との間に、はんだ板の一方側で熱伝導率が高く、はんだ
   板の他方側で熱伝導率が低く、その間では熱伝導率が徐
   変する熱伝達部材が介在することを特徴とするはんだ付
   け装置。
9. 【請求項９】 はんだ板の一方側で発熱量が大きく、は
   んだ板の他方側で発熱量が小さく、その間では発熱量が
   徐変しているエリアヒータを備えているはんだ付け装
   置。
10. 【請求項１０】 面的に加熱するエリアヒータとはんだ
    板との間に、はんだ板の中心部で熱容量が小さく、はん
    だ板の周辺部で熱容量が大きく、その間では熱容量が徐
    変する熱伝達部材が介在することを特徴とするはんだ付
    け装置。
11. 【請求項１１】 面的に加熱するエリアヒータとはんだ
    板との間に、はんだ板の中心部で熱伝導率が高く、はん
    だ板の周辺部で熱伝導率が低く、その間では熱伝導率が
    徐変する熱伝達部材が介在することを特徴とするはんだ
    付け装置。
12. 【請求項１２】 はんだ板の中心部で発熱量が大きく、
    はんだ板の周辺部で発熱量が小さく、その間では発熱量
    が徐変しているエリアヒータを備えているはんだ付け装
    置。