JPH0143477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回路基板両面に高密度で旦量産に適
した方法で部品を接続する部品実装方法に関す
る。第１図は従来の部品実装方法による部品接続
状態を示すものであり第２図は第１図の主な製造
工程を示すものである。第１図及び第２図を用い
て従来の方法と欠点について以下に説明する。

第１図で１は回路基板、２，３は各々両面の導
電体、４はリード４０を有する電解コンデンサな
どの個別部品、３０は直方体形状や円筒形状をし
た抵抗、コンデンサ等のリードレスチツプ部品、
６は部品３０の固定用非導電接着剤７はハンダで
ある。ここに基板１としてはガラスエポキシ或い
はセラミツク等が用いられ導電体２，３としては
前者の基板の場合Cu箔が、後者の基板の場合Pd
―Ag等が用いられる。又２０はスルーホールを
示している。

次に第２図でこれらの部品実装工程を説明す
る。Ａは非導電接着剤６の塗布工程で、基板１の
両面導体の内導体３側にのみ印刷、或いはデイス
ペンサで塗布される。次に工程Ｐの部品仮固定工
程でチツプ部品３０が接着剤の上から押えつけら
れるように配置されその後硬化され位置固定され
る。このあと工程Ｄでリード付部品４が自動挿入
材で挿入され図で示したようなリード形状で固定
される。次いで工程Ｆのフローソルダにかけられ
導電体３側の部品接続が行なわれ組立が完了す
る。

次にこれらの従来の方法の欠点は、フローソル
ダによる場合、噴流を基板裏面（即ち導電体３
側）で押えつける形でハンダ接続される為片面し
か接続出来ないことである。更にリード付部品４
が導電体２側から挿入されているのは、チツプ部
品３０と同時に接続することの他部品４の耐熱性
が低い為でもある。即ち基板１全体を溶融ハンダ
槽中に浸漬するデイツプハンダ法は導体２及び３
の両面にハンダ膜が得られるが部品４全体も浸漬
される必要があることは云う迄もない。ここに例
えばリード付部品４として電解コンデンサを用い
る場合が極めて多いが通常85℃が最大許溶温度で
ありハンダ溶融温度230℃〜250℃では内部電解液
の急連な気化膨張によりほぼ瞬時にパンクに至る
ことは明きらかである。又タンタルコンデンサや
コイル、トランス、ボリユーム、リレー等摺動
部、可動部を有するもの、素子自体にハンダを用
いているもの、或いはプラスチツク等低耐熱材料
を用いているものなど素子本体を直接溶融ハンダ
槽中に浸漬出来ないものがリード付部品４には極
めて多い。

又これら低耐熱性の部品４をチツプ部品３０を
ハンダ接続後挿入して組立てる場合これらの影響
は無視出来るが部品４のリード挿入用スルーホー
ル２０はすでにデイプハンダで穴がふさがれてし
まつていることになり組立不可能である。

これらの理由により部品４とチツプ部品３０は
いずれも基板１のいずれか一方の側の同一導体表
面上で行なわれている。従つて従来方法では多く
の部品を実装する必要がある場合、基板面積は大
型化し、大型化することや片側だけハンダコート
される為基板の反りが大きくなり部品取付後の信
頼性に問題を生じた。特にチツプ抵抗やチツプコ
ンデンサなどのチツプ部品３０はリードが設けら
れていない為、これらの基板表裏面でアンバラン
スな熱的、機械的ストレスはリード付部品４のよ
うに柔軟なリードで吸収されるようなことがない
為直接的に薄いチツプ電極メタライズ層に加わり
接合不良に至ることが多い。更に基板の片側のみ
で接続される為に部品接続を必要とする導体線は
すべてこの面にスルーホールを経由して導いて来
る必要がある。この為スルーホールや、バイアホ
ールが多くなり、これらを設ける為に又基板面積
を大きくする必要があつた。又これらのホール数
やホール密度の増加は生産性や信頼性の低下につ
ながることはすでに周知の通りである。

更に小型化実装の要求が近年高まつて来ている
がこれらに適した高集積化ICとして４辺から多
数リードが出たフラツトパツクICやワイヤレス
ボンデイングタイプのフリツプチツプICを実装
する際これら従来の方法ではいずれも実現し得え
ないものであつた。これらはいずれも微細なリー
ドピツチ（たとえば100〜200μ）や電極寸法（た
とえば100〜200μφ）の為正確に導電体上に位置
合せして配置する必要が特に接着剤で固定してし
まう場合生ずる。しかしこれらが達成されたとし
ても４辺からリードが出た多ピン（たとえば64ピ
ン）のフラツトパツクICはハンダ量がコントロ
ールされ得ない為ブリツヂしたり、オープンにな
つたりし易すく、フリツプチツプICの場合はこ
れらのフローでハンダバンプすら逆に取り去られ
てしまい良好な接続出来なかつた。

この発明は上記の欠点を除去する為になされた
もので基板の表裏両表面の導電体上に種々の部品
を高信頼性で旦量産性に適し、しかも高密度で実
装を可能とした部品実装方法を提供せんとするも
のである。

以下この発明の一実施例を第３図及び第４図で
説明する。なお図中第１図及び第２図と同一又は
相当する部分は同一符号を付す。又第４図は第３
図の主な製造工程を示すものである。第３図に於
て回路基板１の裏面導電体３にはチツプコンデン
サ等のリードレスチツプ部品３０が非導電接着剤
６で保持されている。又４は電解コンデンサなど
の低耐熱性リード付部品でスルーホール２０にリ
ード４０が差し込まれ導体３側で部品３０と同様
ハンダ７で接合されている。一方導電体２側のチ
ツプ部品２００はハンダペースト７０で表面導電
体２に接合されている。

次に第４図でこれらの部品実装工程を説明す
る。Ａは非導電接着剤６の塗布工程で、導電体３
側に吐出或いは印刷され部品配置仮固定工程P₁
で例えばチツプ部品３０が配置硬化される。この
後ハンダペースト印刷工程Ｓで基板１の表面導電
体２上の部品取付部などの必要箇所に対してハン
ダペーストが印刷される。工程P₂は部品配置工
程で例えばチツプ部品２００がハンダペースト上
に配置される。工程Ｋは加熱乾燥工程でハンダペ
ースト上に配置されたチツプ部品２００の仮止め
を行う。次に工程Ｄでリード付部品４がスルーホ
ール２０を利用して自動挿入され、溶融ハンダ接
合工程、たとえばフローソルダ工程Ｆで両面が同
時に接合される。即ち、導電体３側は直接フロー
ソルダにより又、導電体２側は３側からの熱伝導
によりハンダペーストのハンダが溶融して基板の
両面部品実装が完了する。即ち導電体２側へのハ
ンダペースト印刷は任意のパターンで可能である
為、部品４のリード４０挿入用スルーホール２０
の穴はハンダでふさがることなしに自動挿入機に
かけられる。又両面共同時にハンダ溶融するため
基板１の反りが少くなく又、部品２００側のスト
レスも軽減せしめる効果を有す。又外部より強制
的に加えられる機械的ストレスに対しても両面の
ハンダコート７，７０とそれらによつて接続され
た部品３０，２００とによつて等価的に補強され
基板の厚みを増したのと同様の効果が得られ強固
なものとなる。

なお、この発明の一実施例によれば１枚の回路
基板の両表面に部品を実装することが可能となる
為所要基板寸法は約1/2の面積に減少出来、小型、
高密度実装が達成される。この面積の小型化と両
面部品実装は回路基板強度を等価的に大きくし信
頼性が向上する。また回路パターン設計に於ても
両面実装が可能である為従来穴をあける場所が無
いと云つたバイアホールネツクの問題が解消する
と同時にスルーホールの数をも大巾に減少し得る
ことは云う迄もなく、設計自由度が向上すると共
に信頼性の向上にこれ又寄与し得る。更に実装し
得る部品としては特に制限が無く任意の電気部
品、機構部品をも実装可能である。即ち円筒形や
直方体形状のチツプ状コンデンサや抵抗、更には
ミニモールドトランジスタやフラツトパツクIC
等のリード付耐熱性部品は表裏いずれの面でも実
装が可能である。又最近特に高密度化され、４方
向に数10pinが出ているフラツトパツクICやワイ
ヤレスボンデイングタイプのフリツプチツプIC
を用いる場合はハンダペースト側に実装すること
によつて正確なハンダ供給量をもつてブリツヂす
ることなしに表面張力で容易に位置修正され確実
に実装され得る。又１回のフロー工程で短時間に
表裏両表面の接続が出来る為汎用性が高いことは
云う迄もない。又、非導電接着剤やハンダペース
トの供給、更には種々のチツプ部品の配置、又個
別部品の挿入等はいずれも自動化し易すい工程で
ある為汎用性のある量産性に優れた両面実装が達
成される。回路基板としてはプリント基板、セラ
ミツク基板などが始めポーセレン基板等のメタル
コア基板等両面に導体が形成出来、ハンダ耐熱性
がある材質のものは、すべて使用出来る。

第５図はこの発明の他の一実施例を示すもので
ある。尚、図中第１図及び第３図と同一又は相当
する部分は同一符号を付す。第５図に於いて回路
基板１０は表層導電体２，３の他内層導電体８，
９を有する多層回路基板が用いられている。２０
はスルーホール、２１はバイアホールを示してお
り共に内層導電体８，９と適宜回路接続される。
又部品２０１はフラツトパツクIC、２０２はフ
リツプチツプICである。これら第５図の接合工
程は第３図及び４図のものと全く同様にして両面
実装され、同様の効果を生じるものである。な
お、導電体２側の部品接合はハンダペーストを用
いる為（非導電接着剤で固定してしまわない為）
ハンダ溶融時の表面張力によつて自己位置修正が
自動的に成し得る。この為極めて、高密度で微細
な電極を有するフリツプチツプIC２０２やフラ
ツトパツクIC２０１の実装はハンダペースト側
に実装すれば確実な接続が行なえ、容易に他部品
との両面実装が達成され得る。又第３図、第５図
で非導電接着剤を塗布した例を説明したが、この
他裏面側の部品保持にはフロー工程F₂中で落下
しなければこの他の方法でも同様に達成され得
る。即ち第３図〜５図に於て非導電接着剤６の代
りに、ハンダ耐熱性を有する導電接着剤で裏面部
品３０の電極部を保持固定したのち、或いはこの
電極部と導電体３を一時的に溶接で仮固定したの
ち、フロー工程F₂で同様にハンダ付けしても良
い。或いはこの他高融点ハンダや部品保持用のソ
ケツトを用いたりして一時的に固定する方法も可
能であるが、いずれにしても基板裏面側の部品が
フロー工程F₂で落下しない様なすべての対策は
この発明に含まれる。第４図の実施例に於てハン
ダペースト印刷工程Ｓ、部品配置工程P₂はあら
かじめチツプ部品側にハンダペーストを塗布した
ものを配置しても同様に構成され得る。尚ハンダ
ペーストは印刷の方法で説明したがデイスペンサ
による吐出方法やハケヌリ等でも同様に達成され
ることは云う迄もない。又第３図の実施例では、
導電体３側は直接フローソルダにより、導電体２
側は導電体３側からの熱伝導により両面同時期に
接合しているが、導電体２側のハンダを溶融する
熱は、導電体２側上方より赤外線を照射して加え
て良い。要は、導電体３側をフローソルダで加熱
し接合する時期に、導電体２側のハンダを加熱溶
融して接合するようにすれば、回路基板又は部品
に生じる反りを著しく軽減できる。

さらに第３図の実施例において、工程Ｋの加熱
乾燥工程で、ハンダペースト上に配置されたチツ
プ部品２００の仮止めを行つている。このとき、
加熱乾燥の度合によつては、チツプ部品２００が
導電体２に充分接合され、基板１又はチツプ部品
２００に反りやストレスが一時的に加わることが
あつても、以後の工程で基板両面が同時期に加熱
溶融され、接合されるので、基板１又はチツプ部
品２００に一時的に加わつた反りやストレスは軽
減される。

以上述べたように、この発明によれば、両面に
導電体が設けられた回路基板の一面の導電体上に
ハンダペーストを設け、そのハンダペースト上に
部品を配置する工程と上記基板の他面に部品を仮
固定する工程とを少なくとも有するものにおい
て、部品を配置したハンダペーストを部品が仮止
めされるように加熱乾燥させると共に、上記他面
の部品を溶融ハンダで導電体に接合するときに上
記一面のハンダを溶融して上記一面の部分を導電
体に接合するようにして両面同時期に接合するよ
うにしたので、回路基板の加熱、冷却によつて生
じる反りを著しく軽減し、各部品にかかる応力を
軽減できるので、回路基板の信頼性を著しく向上
できる効果がある。さらに基板両面の接合前に部
品が仮止めされるようにハンダペーストを加熱乾
燥させるので、基板両面の接合時間のずれが少な
くなく、接合応力が少なくなる。なお、複数面に
部品が載置される結果、高密度実装も可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法による回路基板の断面図、第
２図は第１図の主な製造工程を示す工程図、第３
図はこの発明の一実施例による回路基板の断面
図、第４図は第３図の主な製造工程を示す工程
図、第５図はこの発明の他の実施例による回路基
板の断面図を示す。図において、１は回路基板、
２および３は導電体、４はハンダ浸漬できない低
耐熱性の個別部品、７はハンダ、３０は部品、７
０はハンダペースト、２００は部品、P₁は部品
３０の仮固定の工程、P₂は部品２００の配置の
工程、Ｆは溶融ハンダ接合工程を示す。なお、図
中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両面に導電体が設けられた回路基板の一面の
   導電体上にハンダペーストを設け、そのハンダペ
   ースト上に部品を配置する工程と上記基板の他面
   に部品を仮固定する工程とを少なくとも有し、部
   品を配置したハンダペーストを部品が仮止めされ
   るように加熱乾燥させた後に、上記他面の部品を
   溶融ハンダで導電体に接合するときに上記一面の
   ハンダペーストを溶融して上記一面の部品を導電
   体に接合する回路基板への部品実装方法。 ２ 他面の部品を溶融ハンダで導電体に接合する
   熱で同時にハンダペーストを溶融して一面の部品
   を導電体に接合する特許請求の範囲第１項記載の
   回路基板への部品実装方法。 ３ 他面の部品を溶融ハンダで導電体に接合する
   ときに、一面の部品上方からの照射熱でハンダペ
   ーストを溶融して一面の部品を導電体に接合する
   特許請求の範囲第１項記載の回路基板への部品実
   装方法。 ４ 回路基板のハンダペーストが用いられる側に
   は、ケミカルコンデンサ、ボリユーム、リレー等
   のハンダ浸漬できない部品の本体部分が突設され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項あるい
   は第３項に記載の回路基板への部品の実装方法。