(57)【要約】【課題】  表面実装方式の実装基板の、回路面積の縮小化と表面実装部品の確実な固定とを図り、良好なフィレットの実現を容易にする。【解決手段】  はんだ付け用のランド３２ａ・３２ｂが形成された実装基板３１に、はんだペースト３３ａ・３３ｂを印刷するはんだペースト印刷工程と、表面実装部品３４をはんだペースト３３ａ上に接着し、小型表面実装部品３８をはんだペースト３３ｂ上に接着する表面実装部品接着工程と、はんだチップ３５をフラックス容器に移送して浸し、フラックスを塗布し、表面実装部品３４の端子電極に、フラックスを塗布したはんだチップ３５を接着するはんだチップ接着工程と、リフロー炉ではんだペースト３３ａ・３３ｂ及びはんだチップ３５を溶融させて、実装基板３１をはんだ付けするリフロー工程と、を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装部品の端子電極を、実装基板のはんだ付け用のランドに、はんだペーストを介して接着する表面実装部品接着工程と、
前記端子電極の前記はんだペーストに接する面に対向する面又は近接する面に、フラックスではんだチップを接着するはんだチップ接着工程と、
リフロー炉で前記はんだペースト及び前記はんだチップを溶融させて、前記実装基板の前記ランドに前記端子電極をはんだ付けするリフロー工程と、
を順に処理することを特徴とする表面実装部品の実装方法。
【請求項２】
前記はんだチップ接着工程は、前記はんだチップをフラックス容器に移送して浸し、前記フラックスを塗布する工程と、前記はんだチップを前記表面実装部品上に移送して接着する工程とからなる請求項１に記載の表面実装部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、はんだチップとはんだペーストを用いて、実装基板に表面実装部品を実装する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、実装基板に対して表面実装部品を実装する方法として、リフローはんだ法が用いられている。リフローはんだ法では、まず、実装基板のはんだ付け用のランドに、一様な厚さのはんだペーストの層を塗布する。そのために、はんだ付け用のランド部分に穴の開いたメタルマスクを用いてはんだペーストを印刷する。そして、表面実装部品の端子電極がはんだペーストと接するように、実装基板上に表面実装部品を載置する。そして、リフロー炉ではんだペーストを溶融させることで表面実装部品を実装する。
【０００３】
この表面実装部品としては、チップコンデンサやチップ抵抗のようにサイズの小さいものから、水晶振動子やコネクタのようにサイズの大きいものまで、様々なサイズのものが用いられている。この様々なサイズの表面実装部品を１つの実装基板上に設ける場合、表面実装部品のサイズにより、それぞれの実装に必要なはんだの量は異なり、大きなサイズの表面実装部品では、実装に必要な量のはんだペーストを、単一のメタルマスクを用いた印刷では供給することができない場合があった。
【０００４】
そこで従来、小型部品に合わせて薄いメタルマスクではんだペーストを薄く印刷しておき、はんだ量が不足する部分にはんだチップを載置することではんだ量を補い、実装に必要な量のはんだを供給することも行われている。このようにはんだチップを用いることで、サイズの異なる表面実装部品を、一枚の実装基板上に実装することを簡易な工程で実現している。
【０００５】
またこのような構成では、はんだチップや表面実装部品などを載置する際には、はんだチップと表面実装部品とを実装基板上に固定するようにして、それらの位置がずれて所望の部分以外がはんだ付けされることを防ぐ必要があった。
【０００６】
特許文献１では、図１（ａ）のように、実装基板１１上に予め形成されたはんだ付け用のランド１２の面積を、表面実装部品１４の端子電極が接する面積よりも充分大きく形成し、そのはんだ付け用のランド１２上に同様なパターンではんだペースト１３を印刷するとともに、そのはんだペースト１３上に表面実装部品１４とはんだチップ１５とを並べる。このように、はんだペースト上に載置することではんだペースト１３の接着力により表面実装部品１４とはんだチップ１５を実装基板上に接着して固定する。このようにして、リフロー炉での加熱前の接着構造（以下、これを接着構造体という。）１９を形成している。
【０００７】
また、特許文献２では、図１（ｂ）のように、実装基板２１上に予め形成されたはんだ付け用のランド２２に、はんだペースト２３を印刷しておき、はんだペースト２３上に図１（ｃ）に示すような穴の開いたはんだチップ２５を載置している。そして、はんだチップ２５の穴からはんだペースト２３をはみ出させて、そのはみ出したはんだペースト２３上に表面実装部品２４を載置している。このようにして、このはみ出したはんだペースト２３の接着力により表面実装部品２４を実装基板上に固定して接着構造体２９を構成する。
【０００８】
このようにはんだチップによりはんだの量を調整し、また、はんだチップと表面実装部品とをはんだペーストの接着力により実装基板上に固定することで、サイズが異なる表面実装部品を一枚の実装基板に載置し、リフロー炉で過熱し、表面実装部品が実装されていた。
【特許文献１】特開平１１−１９７９２号公報
【特許文献２】特開２００１−２３７５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１のように、はんだチップ１５をはんだペースト１３上に表面実装部品１４と並べて載置する場合、はんだペースト１３及びはんだ付け用のランド１２の面積を、表面実装部品１４だけでなくはんだチップ１５の配置に充分な大きさとする必要があり、実装基板の実装密度が高くできないという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２のように、特殊形状のはんだチップ２５を用いて、はんだチップ２５と表面実装部品２４とを固定する場合、はんだチップ２５の成型にコストを要し、また、はみ出した少量のはんだペースト２３のみを用いて表面実装部品２４を接着するため、表面実装部品２４が、弱くしか接着できないという問題があった。また、逆にはんだペースト２３のはみ出しを増やすために穴を大きくすると、はんだチップ２５のサイズも大きくなり高密度実装の妨げになるという問題があった。さらに、はんだチップ２５をはんだペースト２３上に載置する工程の後で、表面実装部品２４を載置する工程を行う必要があり、工程設計に制限が生じていた。
【００１１】
そしてリフロー炉での加熱条件などによっては、表面実装部品の端子電極の下面の部分にしかはんだが回りこまず、良好なフィレットを形成することが困難であった。
【００１２】
このように従来の手法では様々な問題があり、特に、高い実装密度と確実な固定を両立できないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上述の問題を解決し、表面実装方式での回路面積の縮小化を図ることができるとともに、単純な形状のはんだチップを用いても、確実な固定を実現でき、また、はんだチップに関する設計とはんだの仕上げ調整の自由度を高くしながら容易に良好なフィレットが実現できる表面実装部品の実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで本発明では、まず、表面実装部品接着工程で、表面実装部品の端子電極を、実装基板のはんだ付け用のランドに、はんだペーストを介して接着する。次に、はんだチップ接着工程で、端子電極のはんだペーストが接する面に対向する面又は近接する面に、フラックスではんだチップを接着する。そしてこれらの工程の後に、リフロー工程により、リフロー炉ではんだペースト及びはんだチップを溶融させて、実装基板のはんだ付け用のランドと端子電極面とをはんだ付けする。
【００１５】
このような工程により、本発明でははんだ付け用のランドに、はんだペースト、表面実装部品、はんだチップを搭載する。すると、はんだチップにより端子電極に適量のはんだを供給することができ、さらに、はんだチップのためにランドの面積を大きく確保する必要がなくなり、基板の実装密度を高めることができる。
【００１６】
さらに、フラックスを用いてはんだチップを接着するため、接着力の強いフラックスを用いることで、形状によらずにはんだチップを接着することができ、容易にはんだチップを接着した構成を実現できる。また、フラックスによりこのはんだチップの濡れ性も改善できる。
【００１７】
また、端子電極の上面にはんだチップを載置する場合には、はんだチップの形状を自由に形成してよく、形状の調整によりフィレット形状や不良率を改善することもできる。それとともに、はんだチップがはんだペーストよりも上に位置するため、リフロー工程によりはんだチップが溶融すると、その濡れ性と表面張力と重力とによりはんだが垂れることで、大きな面積で端子電極がカバーされる。そのために良好なフィレットを形成できる。
【００１８】
さらに本発明では、はんだチップ接着工程で、まず、はんだチップをフラックス容器に移送して浸してフラックスを塗布し、次に、はんだチップを表面実装部品上に移送して接着させることを望ましい態様としている。
【００１９】
このようにしてはんだチップを表面実装部品上に接着することで、容易にはんだチップ接着工程を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明によれば、簡易な構成で回路面積の縮小化と、表面実装部品の確実な固定を図ることができる。さらに、はんだチップに関する設計とはんだの仕上げ調整の自由度を高くできる。さらに、良好なフィレットを容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の第１の実施形態を示す。図２は本実施形態により設けられるリフロー炉での加熱前の実装基板の構成を示す概念図である。また、図３は本実施形態による工程例を示すフローである。
【００２２】
本実施形態では図３に示すはんだペースト印刷工程（Ａ）、表面実装部品接着工程（Ｂ）、はんだチップ接着工程（Ｃ）により、図２に示す接着構造体３９を形成する。そして、接着構造体３９をリフロー工程（Ｄ）により加熱する。このようにしてリフローはんだ法により表面実装を行う。
【００２３】
接着構造体３９で用いている実装基板３１は、表面実装部品３４の電極形状と類似したパターンで、はんだ付け用のランド３２ａが予め形成され、小型表面実装部品３８の電極形状と類似したパターンで、はんだ付け用のランド３２ｂが予め形成されたものである。そして、この接着構造体３９に用いた実装基板３１には、はんだ付け用のランド３２ａ・３２ｂに類似したパターンのはんだペースト３３ａ・３３ｂを印刷している。そして、はんだペースト３３ａに表面実装部品３４の端子電極を接着している。また、はんだペースト３３ｂに小型表面実装部品３８を接着している。そして、表面実装部品３４にフラックスを外面に塗布した球状のはんだチップ３５を接着している。
【００２４】
このようにして構成した接着構造体３９において、表面実装部品３４にははんだチップ３５を載置しているが、小型表面実装部品３８にははんだチップを載置していない。これは、小型表面実装部品３８は表面実装部品３４よりもサイズが小さく、実装に必要なはんだ量も少ないためであり、はんだペースト３３ｂのみで実装に充分な量のはんだ量を供給しているためである。
【００２５】
このように、サイズの異なる表面実装部品３４と小型表面実装部品３８とを１枚の実装基板３１に同時に載置しても、はんだチップ３５により表面実装部品３４のはんだ量を調整することで、表面実装部品３４と小型表面実装部品３８とをそれぞれ最適なはんだ量で実装できる。
【００２６】
この接着構造体３９をリフロー工程により加熱することではんだペースト３３ａ・３３ｂは溶融し、はんだ付け用のランド３２ａと表面実装部品３４の端子電極とが接している面とをはんだ付けし、さらにはんだ付け用のランド３２ｂと小型表面実装部品３８の端子電極とが接している面とをはんだ付けする。また、はんだチップ３５も、表面実装部品３４の端子電極の上面で溶融し、濡れ性と表面張力の影響で図における表面実装部品３４の上側の端子電極面に広がるとともに端子電極の端辺から端子電極下部に回りこみはんだペースト３３ａによるはんだとともに、はんだ付け用のランド３２ａと表面実装部品３４の端子電極とをはんだ付けする。
【００２７】
このようにサイズの異なる表面実装部品を１枚の実装基板に載置する場合であても、はんだペースト３３ａ・３３ｂおよびはんだチップ３５を使用することで、最適な量のはんだを供給する。また、リフロー炉での加熱では、実装基板３１と表面実装部品３４・小型表面実装部品３８との隙間に、溶融したはんだが毛管現象により浸透するため、はんだペースト３３ａ・３３ｂの印刷やはんだチップ３５の接着が所定位置から多少ずれていても、リフロー後のはんだの位置は自己修正される。
【００２８】
なお、実装基板３１に設けられているはんだ付け用のランド３２ａ・３２ｂのサイズは、用いる表面実装部品３４の端子電極の大きさと、小型表面実装部品３８の端子電極の大きさに従って予め設計されたものである。本実施形態のように接着構造体３９を構成すると、はんだ付け用のランド３２ａのサイズは、はんだチップ３５のサイズ分の面積を設ける必要が無いために、比較的小さな面積として設計することができる。
【００２９】
また、はんだペースト３３ａ・３３ｂの層の印刷に用いるメタルマスクは、実装基板３１に実装される他の表面実装部品との兼ね合いで厚さが定められ、その開口面の面積ははんだ付け用のランド３２ａ・３２ｂと略同じ大きさに設計される。そのため、はんだペースト３３ａ・３３ｂのサイズはこのメタルマスクにより定まる。このはんだペースト３３ａ・３３ｂを、本実施形態のように端子電極と全面で接するように載置すると、はんだペーストの接着力により、表面実装部品３４と小型表面実装部品３８とは実装基板３１に対して固定され、そのため以後の接着構造体３９の移送による位置ずれを防止できる。
【００３０】
また、はんだチップ３５のサイズは、表面実装部品３４を所定の強度ではんだ付けするために必要な、充分な量となるように、予め設計されたものである。それ以外のはんだチップ３５の形状などはある程度自由に設計でき、本実施形態のようにはんだチップ３５を球状に形成した場合には、はんだチップ３５自体の形成が容易であるとともに、溶融したはんだチップ３５が表面実装部品３４の端子電極を回りこみやすくなり良好なはんだフィレットを得ることができる。また、はんだチップ３５を、外面にフラックスを塗布してから載置するため、フラックスの粘性により表面実装部品３４に接着され、以後の接着構造体３９の移送による位置ずれを防止することができる。
【００３１】
また、良好なはんだのフィレットを得るためには、通常、はんだペースト３３ａ・３３ｂとはんだチップ３５の組成、はんだペースト３３ａ・３３ｂの印刷の諸条件、はんだチップ３５へのフラックスの塗布の諸条件、はんだチップ３５の形状、リフロー炉での加熱の諸条件など多くの項目の適切な設定を要する。しかし本実施形態のようにはんだチップ３５を表面実装部品３４の上面に載置する場合には、特にはんだチップ３５の形状が自由に設計でき、また、通常よりも図における上側の位置までフィレットが形成されやすく、そのため、端子電極の広い面積をはんだでカバーすることができ、良好なフィレットを得やすい。
【００３２】
次に、リフローはんだ法の各工程について説明する。本実施形態のリフローはんだ法では、まずはんだペースト３３ａ・３３ｂの層を印刷するためにはんだペースト印刷工程（Ａ）を行う。そして、表面実装部品３４と小型表面実装部品３８とをはんだペースト３３ａ・３３ｂ上に接着するため表面実装部品接着工程（Ｂ）を行う。そして、表面実装部品３４にははんだチップ３５を接着するためにはんだチップ接着工程（Ｃ）を行う。そして、最後にこれらの工程により得られた接着構造体３９をリフロー炉で加熱して、はんだを溶融させるリフロー工程（Ｄ）を行う。
【００３３】
はんだペースト印刷工程（Ａ）では、はんだ付け用のランド３２ａ・３２ｂと略同じパターンの開口部を設けたメタルマスクを実装基板３１に載置する（Ａ１）。次に、スキージなどによりはんだペーストをメタルマスク上で伸ばして塗布する（Ａ２）。次に、メタルマスクを除去する（Ａ３）。このようにして、メタルマスクの開口部の跡に、はんだペースト３３ａ・３３ｂのパターンを印刷する。
【００３４】
次に、表面実装部品接着工程（Ｂ）では、パレットに用意されていた表面実装部品３４や小型表面実装部品３８を、マウント装置によりはんだペースト３３ａ・３３ｂの上までそれぞれ移送し（Ｂ１）、それぞれを接着する（Ｂ２）。このようにして、はんだペースト３３ａ・３３ｂの接着力により、表面実装部品３４と小型表面実装部品３８とを実装基板３１に対して固定する。
【００３５】
次に、本実施形態の特徴でもあるはんだチップ接着工程（Ｃ）を行う。はんだチップ接着工程（Ｃ）では、パレットなどに用意されたはんだチップ３５をマウント装置により懸架し、フラックス容器まで移送する（Ｃ１）。そして、はんだチップ３５をフラックス容器内においてフラックスを外面に塗布する（Ｃ２）。次に、再びマウント装置により懸架し、表面実装部品３４上まで移送する（Ｃ３）。そして、表面実装部品３４上に接着する（Ｃ４）。
【００３６】
最後にリフロー工程（Ｄ）では、リフロー炉に接着構造体３９を移送し（Ｄ１）、リフロー炉での加熱によりはんだペースト３３ａ・３３ｂとはんだチップ３５とを溶融させる（Ｄ２）。このようにしてこの本実施形態における実装方法を実現し、実装基板３１上に表面実装部品３４と小型表面実装部品３８とをはんだ付けさせる。
【００３７】
このような工程により本実施形態を実現することで、簡易な装置と手続きで、回路面積の縮小化と、表面実装部品の接着力の強化を図ることができる。また、はんだチップに関する設計とはんだの仕上げ調整の自由度を高くできる。また、良好なフィレットを容易に形成することができる。
【００３８】
以上に例示した各工程は、必ずしも同じ内容でなくとも良く、内容を問わない。
本発明の特徴でもあるハンダチップ接着工程（Ｃ）においても、特に例示と同じ内容で無くともよく、結果として、はんだチップと表面実装部品とをフラックスで接着できれば本発明を実施することができる。そのため例えば、実装基盤上に載置した表面実装部品の、はんだチップを載置する端子電極の部分に予めフラックスを塗布する工程と、ハンダチップをそのフラックスを塗布した部分に載置する工程と、により接着構造体を形成しても構わない。
【００３９】
また、はんだペースト印刷工程（Ａ）においても、必ずしも例示と同じ内容で無くともよく、結果として実装基板上のはんだ付け用のランドにはんだペーストを印刷できれば本発明を実施することができる。
【００４０】
また、表面実装部品接着工程（Ｂ）においても、必ずしも例示と同じ内容で無くともよく、結果としてはんだペーストの上に表面実装部品を載置できれば本発明を実施することができる。
【００４１】
また、リフロー工程（Ｄ）においても、必ずしも例示と同じ内容で無くともよく、はんだペーストやはんだチップを溶融できれば本発明を実施することができる。
【００４２】
次に本発明の第２の実施形態を示す。図４は、本実施形態の構造例を示す概念図である。本実施形態は、第１の実施形態と同様に表面実装部品と小型表面実装部品とを１枚の実装基板上に載置するものである。
【００４３】
本実施形態では第１の実施形態と同様な工程で接着構造体４９を形成するが、表面実装部品４４に載置するはんだチップ４５の形状が第１の実施形態と異なる。
【００４４】
実装基板４１は電極形状と類似したパターンのはんだ付け用のランド４２ａ・４２ｂが形成されたものである。このはんだ付け用のランド４２ａ・４２ｂにははんだペースト４３ａ・４３ｂを印刷し、はんだペースト４３ａ上に表面実装部品４４を接着し、はんだペースト４３ｂ上に小型表面実装部品４８を接着している。そして、表面実装部品４４の図における上側の端子電極面に、フラックスを外面に塗布した板状のはんだチップ４５を接着して構成している。
【００４５】
このように板状のはんだチップ４５を用いる場合でも本実施形態は、前述の第１の実施形態と同様な効果を奏する。また、更に、はんだチップ４５が板状であるために、はんだチップ４５と表面実装部品４４との接触面積が広く、接着性が増す効果を奏する。また、はんだチップ４５の形状が薄いためリフロー工程におけるはんだチップ４５の溶融を早める効果を奏する。
【００４６】
次に本発明の第３の実施形態を示す。図５は、本実施形態の構造例を示す概念図である。本実施形態は、第１の実施形態と同様に表面実装部品と小型表面実装部品とを１枚の実装基板上に載置するものである。
【００４７】
本実施形態では第１の実施形態と略同様な工程で接着構造体５９を形成するが、表面実装部品５４に載置するはんだチップ５５の形状と配置が第１の実施形態と異なる。
【００４８】
実装基板５１は電極形状と類似したパターンのはんだ付け用のランド５２ａ・５２ｂが形成されたものである。このはんだ付け用のランド５２ａ・５２ｂにははんだペースト５３ａ・５３ｂを印刷し、はんだペースト５３ａ上に表面実装部品５４を接着し、はんだペースト５３ｂ上に小型表面実装部品５８を接着している。そして、表面実装部品５４の図における側面の端子電極面に、フラックスを外面に塗布した板状のはんだチップ５５を接着して構成している。
【００４９】
このように板状のはんだチップ５５を図における側面に配置して接着構造体５９を構成するようにした場合でも本実施形態は、前述の第１の実施形態および第２の実施形態と同様な効果を奏する。また、図における側面にはんだチップ５５を接着したために、更にリフロー工程におけるはんだチップ５５の溶融において端子電極の回りこみを確実なものにすることができるという効果を奏する。
【００５０】
本実施形態で示したように、本発明ははんだチップの形状によらずに実施でき、はんだチップをフラックスの接着力により表面実装部品上に固定できれば実現できる。
【００５１】
上記の各実施形態は、
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来の表面実装方法により形成される接着構造体の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る表面実装方法の接着構造体の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る表面実装方法の工程を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る表面実装方法の接着構造体の構成を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る表面実装方法の接着構造体の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１、２１、３１、４１、５１−実装基板
１２、２２、３２、４２、５２−はんだ付け用のランド
１３、２３、３３、４３、５３−はんだペースト
１４、２４、３４、４４、５４−表面実装部品
１５、２５、３５、４５、５５−はんだチップ
３８、４８、５８−小型表面実装部品
１９、２９、３９、４９、５９−接着構造体
【図１】
2006261573.tif 000003
【図２】
2006261573.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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