(57)【要約】  本発明は、プリント回路(４)基板(３)と、少なくとも１つの第１タイプのコンポーネント(５)と、第２タイプのコンポーネント(６)とを含む電子モジュール(２)の製造方法に関し、半田を基板上に置く段階と、第１タイプのコンポーネントを位置付けする段階と、第１タイプのコンポーネントを半田付けするために、半田を溶解させる段階と、第２タイプのコンポーネントが第１タイプのコンポーネントの上まで達するように位置付けし、かつ、半田によって基板上に支持される複数のパッド(７)を有するように、第２タイプのコンポーネントを位置付けする段階と、第２タイプのコンポーネントを半田付けするために、半田を溶解する段階とを有する。
2009527115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路(４)を有する基板(３)と、少なくとも１つの第１タイプのコンポーネント(５)と、第２タイプのコンポーネント(６)とを含む電子モジュールの製造方法であって、
−半田(８)を前記基板上に置く段階と、
−前記第１タイプのコンポーネントを所定の位置に置く段階と、
−前記第１タイプのコンポーネントを半田付けするために、前記半田を溶解させる段階と、
−前記第２タイプのコンポーネントが、前記第１タイプのコンポーネントの上まで達するように、かつ、前記半田によって前記基板上に支持されるパッド(７)を有するように、前記第２タイプのコンポーネントを位置付けする段階と、
−前記第２タイプのコンポーネントを半田付けするように、前記半田を溶解させる段階
とを有することを特徴とする電子モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記第１タイプのコンポーネント(５)は、加熱装置(３０)内を走行させることによって、前記基板に半田付けされる、請求項１に記載の電子モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記第２タイプのコンポーネント(６)は、２つの電極(５１)を前記コンポーネント各接続パッド(７)に適用することによって半田付けされ、かつ前記両電極間に電流を走行させることによって、前記コンポーネントの各パッドを加熱する、請求項１に記載の電子モジュールの製造方法。
【請求項４】
半田付けを、前記第２のタイプのコンポーネントに適合させるために、
−半田付けの輪郭、
−前記電極(５１)の電流強度曲線、
−前記第２タイプコンポーネント(６)の前記パッド(７)上に前記電極の機械的圧力、
−前記電極の幾何学的配列、
−前記コンポーネントの前記パッド上の電極の間隔および位置付け
の１つまたはそれ以上を修正することによって実施する、請求項３に記載の電子モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記第２タイプコンポーネント(６)を半田付けするために用いられる半田（８）を、同時に前記第１タイプのコンポーネント(５)を半田付けするために用いられる半田として、前記基板(２)の回路(４)上に配置する、請求項１に記載の電子モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記半田(８)は、半田ペーストである、請求項５に記載の電子モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記第２タイプのコンポーネントを位置付けする前に、前記半田(８)を、前記第２タイプのコンポーネント(６)のパッド(７)上に置く請求項１に記載の電子モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記第２タイプのコンポーネント(６)は、前記第１タイプのコンポーネント(５)の上まで伸長している、請求項１に記載の電子モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車分野において使用しうる電子モジュールの生産方法とその生産ラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子モジュールは、通常、その上にコンポーネントが半田付けされているプリント回路基板を備えている。
【０００３】
現在の生産方法は、複数の段階、すなわち、通常はペースト状の半田を、基板上に置く段階と、コンポーネントを基板上で位置付けする段階と、基板をリフローオーブンへ通過させることによって、半田を溶解する段階とを有している。この半田を溶解させる段階は、普通、コンポーネントの半田付け段階と呼ばれている。
【０００４】
基板上に大寸のコンポーネントが存在する場合、または、基板のある区域にコンポーネントが集中していると、基板内の温度勾配が生じ、基板の各種の領域が、同時にリフローオーブンの設定点温度に達しなくなる。この温度傾斜は、高熱に耐えてきた基板、およびコンポーネントの両者に、熱応力を引き起こす。この熱応力は、コンポーネントの性能を低下させ、かつ老化を早める原因となる。この温度勾配を防止するか、または抑制するためには、各タイプのモジュールに応じて、リフローオーブンの熱を制御する必要があるが、この制御は容易ではない。
【０００５】
また、大きなコンポーネントが、小さなコンポーネントやその部品を遮蔽するため、半田が好適に溶解するのを妨げることとなる。
【０００６】
その上、大きなコンポーネントは他のコンポーネントを遮蔽するため、遮蔽されたコンポーネントの目視での点検はできなくなる。
【０００７】
さらに、リフローオーブンを使用する公知の方法によると、リフローオーブン内で走行するコンポーネントの最大高さが制限される。
【０００８】
さらに、半田の組成に関する新基準に伴い、半田の溶解温度が上昇する危険がある。この温度上昇により、コンポーネントの熱応力が増大し、コンポーネントが損傷される危険性がある。損傷を受けることなく、この温度に耐えるためには、コンポーネントを技術的に高度のプラスチックで形成することが必要である。また、過大の熱によって性能が影響されるおそれのあるコンポーネントについても、改良が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の主目的は、電子モジュールの製造中に、熱応力が過大となるのを防止する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明によれば、プリント基板と、少なくとも１つの第１タイプのコンポーネントと、１つの第２タイプのコンポーネントとを有する電子モジュールを生産するための方法が提案される。
【００１１】
本発明の方法は、
−半田を基板上に置く段階と、
−第１タイプのコンポーネントを配置する段階と、
−前記第１タイプのコンポーネントを半田付けするために、半田を溶解する段階と、
−第２タイプのコンポーネントが、前記第１タイプのコンポーネントの上に位置し、かつ、半田によって基板上に支持されるパッドを有するように、第２タイプのコンポーネントを位置付けする段階と、
−前記第２タイプのコンポーネントを半田付けするように、半田を溶解する段階とを含んでいる。
【００１２】
従って、第２タイプのコンポーネントを所定の位置へ配置する前に、第１タイプのコンポーネントは半田付けされる。そのため、第２タイプのコンポーネントが、第１タイプのコンポーネントの半田付けや、その品質管理を妨げることはない。従って、例えば、大寸のコンポーネントは、第１の半田付けの後に配置される。第２タイプのコンポーネントが蔽いを形成して、第１タイプのコンポーネントを保護する。このことは、第２タイプのコンポーネントが、第１タイプのコンポーネントよりも大きなスペースを必要とする時に、特に重要である。密集しているコンポーネントの半田付けを、２回の半田付け作業により行うことによって、コンポーネントの集中は防止される。
【００１３】
２つの電極を、コンポーネントの各パッドに設けることによって、第２タイプのコンポーネントは半田付けされ、かつ、両電極間に電流を流すことによって、コンポーネントの各パッドを加熱する。
【００１４】
このようにして半田付けを行うことにより、コンポーネントのパッドのみが加熱され、コンポーネント自体、およびその周りのコンポーネントが、温度上昇の被害を受けることがない。従って、比較的に平均的な温度抵抗特性を有するコンポーネントを使用することができる。
【００１５】
本発明のさらなる課題は、この方法を実施する生産ラインを得ることである。この生産ラインは、第１タイプのコンポーネントを所定の場所へ配置する装置と、第１タイプのコンポーネントと回路との間に置かれた半田を溶解するための第１加熱装置と、第２タイプのコンポーネントを所定の場所に配置する装置と、第２タイプのコンポーネントと回路の間に配置している半田を溶解するための第２加熱装置とを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、本発明の１つの非制限的実施態様に関する以下の説明を読めば、明白になると思う。
【００１７】
図示のように、本発明の生産方法は、生産ライン１において、電子モジュール２を生産するものである。
【００１８】
電子モジュール２は、公知の態様で、上面に電気伝導性回路４が形成されているプリント回路基板３を備えている。基板３は、ＩＭＳ(絶縁金属基板)タイプである。プリント回路４は、基板３上に、伝導性インクをスクリーン印刷して形成されている。回路も、基板３に付着させた金属軌道からなっている。
【００１９】
モジュール２は、接続パッド７を備える第１タイプのコンポーネント５と、第２タイプのコンポーネント６を備えている。図２および図３には、その中の１つのみが示されている。制御用等のコンポーネント５は、例えば、パワーコンポーネントであるコンポーネント６より小さい。コンポーネント６は、コンポーネント５の中の１つの上まで伸びている。コンポーネント５および６の接続パッド、さらに一般的には接続部材は、溶解された半田によって、回路４に取り付けられている。この場合、半田８は、錫および鉛の混合物からなる半田ペーストである。
【００２０】
生産ライン１は、基板３の回路４上の半田８を堆積させるための堆積装置１０と、コンポーネント５を配置するための配置装置２０と、リフローオーブンからなる加熱装置３０と、コンポーネント６を配置するための配置装置４０と、コンポーネント６を半田付けするための半田付け装置５０とを備えている。各装置１０、２０、３０、および４０は、それら自身公知のものである。
【００２１】
半田付け装置５０は、電源５２に接続されている複数対の電極５１を有し、この場合、３０００アンペア、最少振動数１０００ヘルツ台の電流が放出される。電極は、銅とタングステン(２５％銅および７５％タングステン)からできている。
【００２２】
各装置は、基板３を運ぶコンベヤ６０により、公知の態様で、互いに連結されている。
【００２３】
基板が生産ライン１に達する時には、基板３上には、既に回路４が印刷されている。
【００２４】
堆積装置１０により、半田８は、スクリーン印刷によって、コンポーネント５、６上に堆積され、回路４が形成される。
【００２５】
ついでコンポーネント５は、配置装置２０により回路４上へ配置され、コンポーネント５における接続部材は、基板３上の半田８に当接する。
【００２６】
かくして、基板３には、コンポーネント５が取り付けられ、その後、半田８を溶解する加熱装置３０内へ移して半田８を溶解させ、コンポーネント５を半田付けする。
【００２７】
加熱装置３０の出口で、コンポーネント５の半田付けを、目視検査することができる。コンポーネント５が加熱装置３０内を走行している際には、コンポーネント６は基板上にはないので、この走行中に加熱されるべき重量は、比較的小さく、そのため、小さな能力のオーブンを使用することができ、またより多くの基板を、同時に加熱装置３０内を走行させることができる。
【００２８】
その後、基板３は、配置装置４０内へ移動し、コンポーネント６は回路４上へ位置させられ、コンポーネント６のパッド７は、基板３上に堆積されている半田８上へ位置させられる。
【００２９】
ついでコンポーネント６は、コンポーネント６の各パッド７へ、１対の電極５１を作用させて、パッド７を加熱し、半田８を溶解させることによって、コンポーネント６を半田付けする。
【００３０】
半田付けされる部品に対する電極の圧力により、半田付けされる部品は、回路に適正に押圧される。一例として、電極は、１２daＮの力を、半田付けされる部品に及ぼすようになっている。
【００３１】
電極を使用して半田を溶解することは、時間が極端に短かくて済む(1秒よりもっと短かい)という利点があるが、一方、リフローオーブン内の通過にはおよそ１分かかる。
【００３２】
半田付けの品質が影響を及ぼすことは可能であり、また、半田付けの形状(および、特に時間に対する電流強度曲線、成分パッド上の電極の機械的圧力)と、電極の幾何学的配列(特にカロリーのよりよく分散させるように)、部品に加える力(電極と部品との接触を維持するために、かつ、スパークの発生を防止するために)と、パッド上の電極の間隔および位置付け(特に、パッド内の電流によって取られる路線を修正するために)とを修正することによって、半田付けを、半田付けされる材料またはコンポーネントに適合させることができる。
【００３３】
すべての部品に対して、同一の半田付け条件を保持し、電極におけるカロリーの放散を容易にさせるための適切な幾何学的配列等を採用しているため、電極の温度は、事実上一定に、かつ、比較的に低く、４０℃台に維持されている。
【００３４】
当然ながら、本発明は、説明した実施態様に限定されるものではなく、請求項によって規定されるような発明の思想から逸脱することなく、変形した実施態様を採用することが可能である。
【００３５】
特に、コンポーネント５を半田付けした後、コンポーネント６の半田付けのために用いられる半田を、スクリーン印刷操作によって堆積させることができる。コンポーネントを回路の所定位置に配置する前に、半田をコンポーネントのパッドの上に直接堆積させてもよい。
【００３６】
コンポーネントのペーストを、異なる態様で、例えば半田付け用鏝を、コンポーネント５または６の各パッドに対して使用することによって加熱することは可能である。加熱装置５０は、リフローオーブンであってもよい。
【００３７】
電極は、異なる金属、例えば、銅、タングステン、モリブデン等からなるものであってもよい。従って、実施態様におけるように、電極は、銅-タングステン(銅２５％およびタングステン７５％)、または銅からなり、半田付けされる部品との接触点として有効なタングステンチップを含む物であってもよい。
【００３８】
半田付けされる部品は、銅、真鍮、合金、または錫めっきされているか、そうではない金属等でできている物であってもよい。基板は、IMSタイプ系であってもよく、また、例えばFR４タイプのような、ガラス織物/エポキシ樹脂回路を含む別のタイプの物であってよい。
【００３９】
錫または銀をベースとする、無鉛の半田を使用することも可能である。また半田を、コンポーネントの連結のために、回路上または部材上のどちらかで、金属ストリップ状に堆積させてもよい。
【００４０】
上記したモジュールは、本発明を単に説明するためのもので、決して限定的趣旨を有するものではない。コンポーネント６は、基板がリフローオーブン３０を通過した後に配置されているが、コンポーネント６は、大きくて、オーブン内に行き渡っている熱によって損傷を受けるかも知れない物である。
【００４１】
コンポーネント６は、コンポーネント５と全く同じようなものであり、第１の半田付け中に、コンポーネントが過度に集中するのを防止するために、引き続いて半田付けされる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の電子モジュールの生産ラインの略図である。
【図２】コンポーネントの半田付け中における電子モジュールの分解斜視図である。
【図３】コンポーネントの半田付け後の電子モジュールの図２の図と同様の図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      生産ライン
２      電子モジュール
３      基板
４      回路
５      第１タイプのコンポーネント
６      第２タイプのコンポーネント
７      パッド
８      半田
１０    堆積装置
２０    配置装置
３０    加熱装置
４０    配置装置
５０    半田付け装置
５１    電極
５２    電源
６０    コンベヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2009527115.tif 000007
2009527115.tif 000008
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