JP2008027954A

JP2008027954A - 電子部品実装基板の製造方法

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Publication number: JP2008027954A
Application number: JP2006195340A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Abe; 一晶阿部; Tomoji Kawai; 智司川合; Yoshiaki Torigoe; 嘉明鳥越
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-02-07

Abstract

【課題】電子部品を金属基板に対して半田付けする作業が簡単且つ容易に行えるとともに、半田付け作業の能率アップ及び信頼性の向上を図ることができる電子部品実装基板の製造方法を提供する。
【解決手段】金属基板２を均熱板３上に配置し、金属基板２上の電子部品１が半田付けされる箇所に糸半田４を配置する。加熱板５を均熱板３下面に対して下方から押し当てるとともに、均熱板３を介して金属基板２及び糸半田４を間接的に加熱し、金属基板２上に配置した糸半田４を溶融させる。電子部品１に設けた電極部１ａと、金属基板２の配線パターン２ａ上に配置した糸半田４を対向させて、糸半田４上に電子部品１を一旦載せた後、電子部品１を上下に微動させて、電子部品１の電極部１ａを、金属基板２の配線パターン２ａに半田付けする。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば電子部品を、金属基板上に半田付けすることにより前記電子部品を前記金属基板上に実装する製造方法に関する。

従来、電子部品を半田付けする方法としては、例えば図７に示すように、金属基板１２上の電子部品１１が半田付けされる箇所の配線パターン１２ａ，１２ａにペースト半田１４，１４をそれぞれ塗布し、その金属基板１２を、ヒーター付き金属板或いはホットプレート等の加熱板１５上に載せて、加熱板１５により金属基板１２及びペースト半田１４，１４を加熱する。そして、そのペースト半田１４，１４上に電子部品１１を載せて、金属基板１２上の配線パターン１２ａ，１２ａに、電子部品１１の対向する２辺に設けた電極部１１ａ，１１ａ裏面を半田付けする第１従来例の半田付け方法がある。

また、金属基板１２上の電子部品１１が半田付けされる箇所の配線パターン１２ａ，１２ａにペースト半田１４，１４をそれぞれ塗布し、その金属基板１２をリフロー炉中を通過させる第２従来例の半田付け方法がある。

また、他の半田付け方法として、図８に示すように、例えば電子部品１１を金属基板１２上に半田付けする位置の上方で、図示しない固定装置により電子部品１１と金属基板１２の間に一定の隙間が有る状態に一旦固定し、電子部品１１の対向する２辺に設けた電極部１１ａ，１１ａと、金属基板１２上の配線パターン１２ａ，１２ａを、半田ごて１６により溶融した糸半田１７を用いて半田付けする第３従来例の半田付け方法（特許文献１に開示の図５に近い方法）がある。
特開平１０−１９０１６１号公報

しかし、第１従来例の半田付け方法は、ペースト半田１４を保管するためには冷却装置が必要であり、使用開始又は開封直後からの消費期限が２４時間と短く、高価である。保管中において、ペースト半田１４に混入した分散溶剤が揮発したり、半田粒子の分散性が低下することがあるので、ペースト半田１４の品質管理が大変面倒である。管理が悪いと、半田付け温度によっては半田むらが生じることがある。また、加熱板１５上で金属基板１２及びペースト半田１４を直接加熱するため、温度コントロールがシビアで、難しい。

第２従来例の半田付け方法は、リフロー炉のような大がかりな設備が必要となる。

第３従来例の半田付け方法は、電子部品１１の電極部１１ａ，１１ａ裏面にまで溶融した糸半田１７が入り込んだかどうかを確認することが難しく、高い信頼性が得られない。また、半田ごて１６を用いて、糸半田１７を電子部品１１の２辺全長に半田付けするので、半田付け作業に手間及び時間が掛かる。

この発明は前記問題に鑑み、電子部品を金属基板に対して半田付けする作業が簡単且つ容易に行えるとともに、半田付け作業の能率アップ及び信頼性の向上を図ることができる電子部品実装基板の製造方法の提供を目的とする。

請求項１に記載した発明の電子部品実装基板の製造方法は、底面及び側面の少なくとも一部に半田付けが許容される電極を備えた電子部品を、金属基板上に半田付けすることにより前記電子部品を前記金属基板上に実装する方法であって、前記金属基板を均熱板上に配置し、前記金属基板上の電子部品が半田付けされる箇所に糸半田を配置し、前記均熱板に対して加熱板を押し当てて、前記均熱板を介して金属基板及び糸半田を加熱し、前記糸半田の上に電子部品を載せて、前記電子部品と金属基板を溶融した糸半田により半田付けすることを特徴とする。

この発明によると、金属基板を均熱板上に配置し、金属基板上の電子部品が半田付けされる箇所に糸半田を配置する。加熱板を均熱板に対して押し当てるとともに、均熱板を介して金属基板及び糸半田を間接的に加熱し、金属基板上に配置した糸半田を均一に加熱して溶融させる。その糸半田上に電子部品を載せて、電子部品と金属基板を溶融した糸半田により半田付けする。

前記電子部品は、例えば集積回路、半導体、コンデンサ等の部品で構成することができる。また、電極は、端子を含むものであり、例えば電子部品の底面及び側面を跨ぐように設けるか、底面又は側面のいずれか一方に設ける等してもよい。また、均熱板は、例えば温度分布を均一にする機能を備えたアルミニウム製、銅製の板で構成することができる。また、糸半田は、例えば糸状や線状の半田で構成することができる。

請求項２に記載した発明の電子部品実装基板の製造方法は、前記請求項１に記載の構成と併せて、前記加熱板により加熱された糸半田上に電子部品を一旦載せた後、前記電子部品を上下に微動させて半田付けすることを特徴とする。

この発明によると、加熱板により加熱された糸半田の上に電子部品を一旦載せた後、電子部品を上下に微動させて、溶融した糸半田を電子部品の裏面に対して濡れ広がらせるので、第３従来例のように電子部品の裏面にまで溶融した半田が入り込んだかどうかを確認する必要がなく、電子部品を金属基板に対して確実に半田付けされるため、半田付けの信頼性が向上する。

請求項３に記載した発明の電子部品実装基板の製造方法は、前記請求項１又は２に記載の構成と併せて、前記糸半田が鉛フリー半田であることを特徴とする。

この発明によると、鉛フリー半田には鉛が含まれず、環境及び人体に悪影響を及ぼすことがない。また、鉛入りの半田に比べて、例えば濡れ性、接合強度等の点で優れており、電子部品を金属基板に対して確実に半田付けすることができる。なお、濡れ性とは、電子部品や金属基板等の対象物に対する半田の付けやすさを示す指標であり、濡れ性が悪いと、良好な状態に半田付けすることができない。

前記鉛フリー半田は、例えば錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）−銅（Ｃｕ）−ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）−亜鉛（Ｚｎ）−銅（Ｃｕ）を主成分とするもの、或いは、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ビスマス（Ｂｉ）、やインジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）を加えた半田等の様々な種類の半田で構成することができる。

この発明によれば、加熱板により均熱板を介して金属基板上に配置した糸半田を均一に加熱して、その糸半田上に配置した電子部品を金属基板に対して半田付けするので、電子部品を金属基板に半田付けする作業が簡単且つ容易に行え、半田付け作業の能率アップ及び信頼性の向上を図ることができる。また、リフロー炉のような大がかりな設備を必要としない。

この発明は、電子部品を金属基板に対して半田付けする作業が簡単且つ容易に行えるとともに、半田付け作業の能率アップ及び信頼性の向上を図ることができるという目的を、加熱板により均熱板を介して金属基板上の糸半田を均一に加熱して、電子部品を金属基板に対して半田付けすることで達成した。

この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は、電子部品を金属基板上に半田付けすることにより前記電子部品を前記金属基板上に実装する方法を示している。

図１〜図５に示す電子部品実装基板の製造方法は、底面及び側面を跨ぐように電極部１ａが設けられた電子部品１を、金属基板２上に半田付けするものである。

前記電子部品実装基板の製造方法により、平面視長方形の電子部品１を金属基板２上に半田付けする場合、図１、図２に示すように、金属基板２を、温度分布を均一にする機能を備えたアルミニウム製の均熱板３上に配置し、均熱板３上に載せた金属基板２上の電子部品１に設けた４辺全周の電極部１ａが半田付けされる箇所、つまり、金属基板２の配線パターン２ａ上に、鉛フリー半田からなる糸半田４をループ状に配置する。

糸半田４が溶融する温度に均熱板３を加熱するヒーター付き加熱板５を、図示しない昇降装置により上昇させて、均熱板３下面に対して下方から押し当てる。その押し当て時において、加熱板５は、均熱板３を介して金属基板２及び糸半田４を間接的に加熱し、金属基板２の配線パターン２ａ上に配置した糸半田４を均一に加熱して溶融する。このとき、均熱板３に対する加熱板５の押し当て時間を短くするか長くする等して、半田付け温度を調整及び管理する。

図３に示すように、電子部品１に設けた電極部１ａと、金属基板２の配線パターン２ａ上に配置したループ状の糸半田４を対向させて、糸半田４上に電子部品１を一旦載せた後、電子部品１を、図示しない昇降装置により１ｍｍ以下の距離で上方へ１回だけ微動（図３の仮想線参照）させる。

上方へ微動した後、電子部品１を昇降装置から離脱して自重降下させるか、電子部品１を昇降装置により降下させる等して半田付けする。なお、昇降装置により電子部品１を上下に微動させる動作を複数回行ってもよい。

つまり、糸半田４上に載置された電子部品１を、まず、上方向に微動させることにより、電子部品１の下部が減圧状態となり溶融した糸半田４が引き伸ばされ、次に電子部品１を下方向に微動させることにより、溶融した糸半田４が電子部品１の外側方向へ引き伸ばされ、電子部品１の電極部１ａ裏面に対して溶融した糸半田４が十分に濡れ広がるため、図４、図５に示すように、電子部品１に設けた電極部１ａを、金属基板２の配線パターン２ａに対して確実に半田付けすることができる。なお、溶融した糸半田４の流動性が低く、濡れ広がりにくい場合には、電子部品１を上下に微動させる動作を複数回行うと、電極部１ａを金属基板２の配線パターン２ａに対して確実に半田付けすることができる。

実施例では、予め加熱した加熱板５を均熱板３に押し当てるが、加熱板５を均熱板３に押し当ててから加熱してもよい。或いは、電子部品１を金属基板２上に配置した糸半田４の上に載せた後、予め加熱した加熱板５を均熱板３に押し当てるか、加熱板５を均熱板３に押し当ててから加熱する等してもよい。

さらに、加熱板５は均熱板３の下方から押し当てる方法に限定されず、例えば均熱板３の周囲方向から押し当ててもよい。

以上のように、加熱板５により均熱板３を介して金属基板１上に配置した糸半田４を均一に加熱し、その糸半田４上に配置した電子部品１を金属基板２に対して半田付けするので、電子部品１を金属基板２に半田付けする作業が簡単且つ容易に行える。また、糸半田４は、ペースト半田１４に比べて品質管理が容易であり、保管時において特殊な環境を保つ必要がなく、使用開始又は開封直後からの消費期限が略１年と長く、価格が安いため、半田付け費の低減を図ることができる。また、リフロー炉のような大がかりな設備を必要としない。

また、均熱板３に対する加熱板５の押し当て時間を短くすると、均熱板３の温度が下がり、加熱板５の押し当て時間を長くすると、均熱板３の温度が上がるので、このように加熱板５の押し当て時間を調整することによって、金属基板１及び糸半田４を加熱板５により直接加熱するよりも、半田付け温度の調整及び管理が容易に行える。

また、糸半田４上に載置された電子部品１を上方へ微動させた際に、電子部品１の電極部１ａ裏面にまで溶融した糸半田４が十分に濡れ広がるため、電子部品１の裏面にまで溶融した糸半田４が入り込んだかどうかを確認する必要がなく、電子部品１が金属基板２に対して確実に半田付けされるため、半田付けの信頼性が向上する。また、半田ごて１６を使用する煩雑な作業が不要となるため、半田付けに要する時間が短くなり、半田付け作業の能率アップを図ることができる。

また、鉛フリー半田からなる糸半田４には鉛が含まれず、環境及び人体に悪影響を及ぼすことがない。鉛入りの半田に比べて、例えば濡れ性、接合強度等の点で優れており、電子部品１を金属基板２に対して確実に半田付けすることができる。

図６は、電子部品実装基板の製造方法の他の例を示し、金属基板２上の電子部品１が半田付けられる箇所に設けた２本の配線パターン２ａ，２ａに糸半田４，４をそれぞれ配置し、加熱板５を均熱板３下面に押し当てて、均熱板３を介して金属基板２及び糸半田４を間接的に加熱し、電子部品１の対向する２辺に設けた電極部１ａ，１ａと、金属基板２の配線パターン２ａ，２ａ上に配置した糸半田４，４を対向させて、糸半田４，４上に電子部品１を一旦載せた後、電子部品１を上下に微動させて、電子部品１の２辺に設けた電極部１ａ，１ａと、金属基板２上に設けた配線パターン２ａ，２ａを半田付けするので、前記実施例と略同等の作用及び効果を奏することができる。

なお、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。

本発明の電子部品実装基板の製造方法は、例えば平面アンテナを金属基板に対して半田付けする際にも適用することができる。

電子部品を金属基板上に実装する製造方法を示す斜視図。糸半田を金属基板の配線パターン上に載置した状態を示す断面図。電子部品を上下に微動する動作を示す断面図。電子部品を金属基板上に半田付けした状態を示す斜視図。電子部品と金属基板の半田付け状態を示す拡大断面図。電子部品を金属基板上に実装する製造方法の他の例を示す斜視図。第１従来例の半田付け方法を示す斜視図。第３従来例の半田付け方法を示す斜視図。

符号の説明

１…電子部品
１ａ…電極部
２…金属基板
２ａ…配線パターン
３…均熱板
４…糸半田
５…加熱板

Claims

底面及び側面の少なくとも一部に半田付けが許容される電極を備えた電子部品を、金属基板上に半田付けすることにより前記電子部品を前記金属基板上に実装する方法であって、
前記金属基板を均熱板上に配置し、前記金属基板上の電子部品が半田付けされる箇所に糸半田を配置し、
前記均熱板に対して加熱板を押し当てて、前記均熱板を介して金属基板及び糸半田を加熱し、
前記糸半田の上に電子部品を載せて、前記電子部品と金属基板を溶融した糸半田により半田付けすることを特徴とする
電子部品実装基板の製造方法。
前記加熱板により加熱された糸半田上に電子部品を一旦載せた後、前記電子部品を上下に微動させて半田付けすることを特徴とする
請求項１に記載の電子部品実装基板の製造方法。
前記糸半田が鉛フリー半田であることを特徴とする
請求項１又は２に記載の電子部品実装基板の製造方法。