(57)【要約】【課題】プリント配線板に実装した電子部品の付け替えのためのスペースが不要で、高密度で高信頼性のはんだ付け方法並びに当該はんだ付け方法により形成された信頼性の高い電子部品実装プリント配線板を提供する。【解決手段】プリント配線板１１に形成されたランド１２の表面にはんだ保持用フラックス１３を塗布し、上記はんだ保持用フラックス１３の上にランド１２と同形状に成型したはんだ１４をフラックス１３に粘着させることで装着し、さらに、電子部品保持用フラックス１５をその上に塗布し、ＢＧＡ型半導体装置を装着し、はんだの融点以上に加熱し、その後冷却することによりはんだ付けする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品をプリント配線板に実装するためのはんだ付け方法において、プリント配線板に形成したランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだをプリント配線板の前記ランドに供給することを特徴とする電子部品のプリント配線板へのはんだ付け方法。
【請求項２】
電子部品をプリント配線板に実装するためのはんだ付け方法において、プリント配線板のランド部に粘着性を有する物質を塗布する工程と、ランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだをプリント配線板のランド部に供給する工程と、前記はんだ上に更に粘着性を有する物質を塗布する工程を含むことを特徴とする電子部品のプリント配線板へのはんだ付け方法。
【請求項３】
はんだが、少なくともはんだ表裏面に粘着性を有する物質が形成されているはんだである請求項１記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
はんだが、ランドの形状に応じた必要量の大きさに予め成形されたハンダである請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
はんだ付けが、プリント配線板上に実装された不良電子部品を取り外し、正常な電子部品をプリント配線板上に実装する際のはんだ付けである請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
【請求項６】
粘着性を有する物質が、フラックスである請求項２〜３のいずれかに記載のはんだ付け方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のはんだ付け方法により電子部品がはんだ付けされたことを特徴とするプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板に電子部品を実装する際のはんだ付け方法並びに当該はんだ付け方法により形成された電子部品実装プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化に伴い、プリント配線板への電子部品の実装形態も挿入タイプから表面実装タイプに変わり高密度実装化が進んでいる。
【０００３】
プリント配線板への電子部品のはんだ付けは、はんだペースト（はんだ合金粉末とフラックスを混錬したペースト状のはんだ）をメタルマスクを用いてプリント配線板上のランドに印刷供給し、電子部品を装着し、はんだペーストの融点以上に加熱、冷却し行っている。そして、電子部品を実装したプリント配線板は、電子部品が所定の位置にはんだ付けされているか、はんだ量が最適か、ショートしている箇所がないか等の外観検査と所定の性能を有しているかどうかの動作確認検査を行い、問題なければ商品として組み込まれる。しかし、はんだ付け不良や電子部品等の不良により、外観検査や動作確認検査で不良が生じたときは、はんだ付け不良箇所をはんだごて等で修正し、動作不良の部品の取り替えをしている。
【０００４】
不良電子部品の取り替えは、例えば、プリント配線板の裏面から加熱し電子部品を取り外し、小型のスクリーン印刷版を用いてはんだペーストを印刷供給し、さらに電子部品をマウントし、プリント配線板を加熱し、その後冷却することにより行っていた（下記特許文献１参照）。尚、このように、プリント配線板状に実装された不良電子部品を取り外し、正常な電子部品をプリント配線板上に実装する方法は、通常、リペアーと称されている。
【特許文献１】特開平１１−１２１９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のスクリーン印刷版を用いてはんだペーストを供給して部品を取り替える方法では、はんだペーストを印刷供給するときに、プリント配線板には取り替える電子部品以外の電子部品が実装されているために、プリント配線板上のランドとスクリーン印刷版の開口部との位置あわせが困難である。また、スクリーン印刷版を固定するために取り替える電子部品の周りのプリント配線板上にスペースが必要であり、電子部品をプリント配線板に高密度に実装することが困難という問題があった。
【０００６】
また、スクリーン印刷版を使用せず、ディスペンサーではんだペーストを塗布する方法も提案されているが、はんだペーストの塗布量が不安定であり、はんだ付け後に、はんだ量が少ない接合部は接合強度が低く、はんだ量が多い接合部では、隣の電極とはんだでつながり動作不良になるなど、信頼性にばらつきが生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の電子部品のプリント配線板へのはんだ付け方法の問題点を改良し、電子部品をプリント配線板に高密度に実装する場合のはんだ付けも可能であり、ディスペンサーではんだペーストを塗布する方法に比べて、はんだの供給量が所望の供給量から変動しにくく一定して安定であり、はんだ付け後の接合強度が所定の範囲でばらつきが少なく信頼性の高い電子部品のプリント配線板へのはんだ付け方法、並びに、当該はんだ付け方法により形成された信頼性の高い電子部品実装プリント配線板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】
【０００８】
前記課題を解決するため本発明のはんだ付け方法は、（１）電子部品をプリント配線板に実装するためのはんだ付け方法において、プリント配線板に形成したランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだをプリント配線板の前記ランドに供給することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のはんだ付け方法は、（２）電子部品をプリント配線板に実装するためのはんだ付け方法において、プリント配線板のランド部に粘着性を有する物質を塗布する工程と、ランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだをプリント配線板のランド部に供給する工程と、前記はんだ上に更に粘着性を有する物質を塗布する工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
（３）また、前記（１）項に記載のはんだ付け方法においては、はんだが、少なくともはんだ表裏面に粘着性を有する物質が形成されているはんだであることが好ましい。
【００１１】
（４）また、前記（１）〜（３）項のいずれかに記載のはんだ付け方法においては、はんだが、ランドの形状に応じた必要量の大きさに予め成形されたハンダであることが好ましい。
【００１２】
（５）また、前記（１）〜（４）項のいずれかに記載のはんだ付け方法においては、はんだ付けが、プリント配線板上に実装された不良電子部品を取り外し、正常な電子部品をプリント配線板上に実装する際のはんだ付けであることが好ましい。
【００１３】
（６）また、前記（２）〜（３）項のいずれかに記載のはんだ付け方法においては、粘着性を有する物質が、フラックスであることが好ましい。
【００１４】
（７）また、本発明のプリント配線板は、前記（１）〜（６）項のいずれかに記載のはんだ付け方法により電子部品がはんだ付けされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
（Ａ）本発明のはんだ付け方法によれば、プリント配線板に形成したランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだを前記ランドに供給してはんだ付けをおこなうので、電子部品の付け替えが容易で、電子部品の周りに修正のためのスペースが不要で、高密度実装が可能である。また、はんだ供給量が一定であり、はんだ付け後の接合強度が所定の範囲でばらつきが少なく、はんだ付けによるショートなどの不良が発生しにくいはんだ付け方法を提供でき、その結果接続信頼性が良好で品質の安定した長期信頼性が高いプリント配線板を提供することができる。
【００１６】
（Ｂ）また、本発明のはんだ付け方法において、プリント配線板のランド部に粘着性を有する物質を塗布する工程と、ランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだをプリント配線板のランド部に供給する工程と、前記はんだ上に更に粘着性を有する物質を塗布する工程を含む本発明の好ましい態様とすることにより、上記（Ａ）で述べた効果のほかに、はんだ付けの際に、プリント配線板のランドからはんだおよび電子部品がずれることなく高信頼性のはんだ付けが可能となり好ましい。
【００１７】
（Ｃ）また、前記（１）項に記載のはんだ付け方法において、はんだが、少なくともはんだ表裏面に粘着性を有する物質が形成されているはんだである本発明の好ましい態様とすることにより、上記（Ａ）ならびに（Ｂ）で述べた効果のほかに、前記（２）項の態様に比べ、粘着性を有する物質をはんだ付けの際に塗布する工程が簡略化でき、作業効率が向上でき好ましい。
【００１８】
（Ｄ）また、前記（１）〜（３）項のいずれかに記載のはんだ付け方法において、はんだが、ランドの形状に応じた必要量の大きさに予め成形されたハンダである本発明の好ましい態様とすることにより、はんだ供給量が確実に一定となり、はんだ付け後の接合強度が所定の範囲でばらつきがより一層少なく、はんだ付けによるショートなどの不良が一層発生しにくいはんだ付け方法を提供でき、その結果、より一層接続信頼性が良好で品質の安定した長期信頼性が高いプリント配線板を提供することができ好ましい。
【００１９】
（Ｅ）また、前記（１）〜（４）項のいずれかに記載のはんだ付け方法において、はんだ付けが、プリント配線板上に実装された不良電子部品を取り外し、正常な電子部品をプリント配線板上に実装する際のはんだ付けである本発明の好ましい態様とすることにより、当該電子部品の周りにスクリーン印刷法ではんだを供給する場合に比べ、修正（リペアー）のためのスペースが不要で、高密度実装のプリント配線板にも適用が可能であり好ましい。
【００２０】
（Ｆ）また、前記（２）〜（３）項のいずれかに記載のはんだ付け方法において、粘着性を有する物質が、フラックスである本発明の好ましい態様とすることにより、別途、特別の粘着材などを使用したり、その場合、粘着材のほかにフラックスを使用するなどの必要がなく、はんだ付けの際に、プリント配線板のランドからはんだおよび電子部品がずれることなく高信頼性のはんだ付けが可能となり好ましい。
【００２１】
（Ｇ）また、本発明のプリント配線板は、前記（１）〜（６）項のいずれかに記載の本発明方法により電子部品がはんだ付けされるので、はんだ付け後の接合強度が所定の範囲でばらつきが少なく、はんだ付けによるショートなどの不良が発生しにくく、接続信頼性が良好で品質の安定した長期信頼性が高いプリント配線板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の前記（１）項に記載したはんだ付け方法においては、プリント配線板に形成したランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだを用いることが必要であるが、「ランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだ」とは、1個のはんだが当該ランド1個に対応して供給できるように、用いるはんだの平面形状が当該ランドの平面形状とほぼ同一の形状に成形されていればよい。特に限定するものではないが、平面形状が当該ランドの平面形状とほぼ同一の形状で板状ないし柱状に成形されたものが簡便である。
【００２３】
そして、プリント配線板に形成したランドの形状に応じて予め成形した形状のはんだを当該ランドに供給する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、電子部品を実装する装置、例えばマウンタなどで装着することができる。
【００２４】
また、前述した本発明の好ましい態様において、「はんだが、ランドの形状に応じた必要量の大きさに予め成形されたハンダである」の「必要量」とは、ランドの形状や大きさ、ランドの金属の種類、用いるはんだの種類、などに応じて必要なはんだの量が異なるので、数値でその範囲を規定できないが、当該ランドにおいて電子部品がはんだ付けされる場合に、はんだの量が少なすぎて、はんだ付け後の接合強度が必要な所定の範囲に満たないと言うほど少なくなく、一方、はんだの量が多すぎて、接続すべきでない隣接する電極まではんだがはみ出しショートなどの不良が発生するほど多い量ではない範囲の量であり、はんだ付け後の必要な接合強度を保持でき、且つ、はんだがはみ出しショートなどの不良が発生しない量であり、それぞれ、簡単な実験により、どの範囲の量が適切かは予め容易に決めることができる。そして、その適切な量に小分けして成形されたはんだを用いればよい。この場合に、はんだ1個の平面形状が、はんだ付けする当該ランド1個の平面形状とほぼ同一の形状に成形されていればより無駄なく且つランド表面にむらなくはんだをつけることができ一層好ましいのである。
【００２５】
尚、特に限定するものではないが、前記「必要量」の目安としては、前述したようにランドの形状や大きさ、ランドの金属の種類、用いるはんだの種類、などに応じて変わるので、数値で一概に規定しがたいが、当該ランドの平面の面積をＳ（面積の単位μｍ2）とすると、はんだの使用量は、Ｓ×Ｈ（Ｈは、はんだの厚みでＨ＝５０〜１５０μｍ）で示される体積（μｍ3）のはんだを使用することが挙げられる。
【００２６】
具体的一例を示せば、例えば、１ｍｍピッチでランドが設けられているＢＧＡ(Ball Grid Arrey)型半導体装置（半導体外装体の裏面に電極を格子状に設けた半導体装置）をはんだ付けする場合の例をとると、ランドの平面形状が直径が５００μｍの円形のランド（当該ランドの平面の面積Ｓ＝５００πμｍ2）の場合、特に厚みが５０〜７０μｍ程度が好適である。すなわちはんだの平面形状もランドの平面形状とほぼ同じになるように直径が５００μｍの円形にし、厚みが５０〜７０μｍ程度の円板状の場合が好ましい必要量の一例である。
【００２７】
また、前記（２）項や（３）項で述べた、粘着性を有する物質としては、例えば、感圧接着剤などとして知られている各種の粘着材、例えばアクリル系感圧接着剤、ゴム系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤などを用いることもできるが、はんだ用のフラックスを用いることが好ましい。
【００２８】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を用いて説明する。
【００２９】
本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法について図面を用いて説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法で電子部品を実装するプリント配線板の一例の斜視図である。図１に示すように、プリント配線板１に回路(図示せず)をエッチング等で形成し、電子部品である半導体装置４や電解コンデンサ５やコネクタ６をはんだ付けしプリント配線板を形成している。そして、半導体装置の形状も電極数に応じてリードタイプの半導体装置４や半導体外装体の裏面に電極を格子状に設けたＢＧＡ(Ball Grid Arrey)型半導体装置２を実装するためのランド３をプリント配線板１に形成している。
【００３１】
このようにプリント配線板１には、電子部品形状の高さが高いコネクタ６や電解コンデンサ５、反対に高さが低い半導体装置４や表面実装型抵抗器等、多数の電子部品が実装されている。また、はんだ接合状態が外観観察可能なコネクタ６等の電子部品と外観から接合状態の観察が不可能なＢＧＡ型半導体装置２等が実装されている。
【００３２】
さて、このようなプリント配線板は、電子部品を実装したのち、接合部の外観検査や電気導通試験で接続の良否判定を行う。そして、不良が発生したプリント配線板は、どの電子部品が原因か調査し修理を行い、欠陥のない電子部品を実装した良品のプリント配線板にする。このとき、外観から接合部が観察できる電子部品、例えば、半導体装置４やコネクタ６は、はんだごて等で加熱し部品を取り外し、糸状のはんだとはんだごてを用いて部品を取付けている。一方、外観から電極を観察することができないＢＧＡ型半導体装置２は、加熱により電子部品を取り外し、ランド３と平面形状が同形状に成型されたはんだをプリント配線板の当該ランド３に供給して装着し、実装する。
【００３３】
図２は、本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法ではんだを装着したプリント配線板の断面図である。プリント配線板１１に形成されたランド１２の表面にはんだ保持用フラックス１３を塗布する。そして、上記はんだ保持用フラックス１３の上にランド１２と平面形状が同形状(この場合ランド１２の平面形状が円形なので、はんだの平面形状も同じ直径の円形とした。従ってはんだ全体の形状は、例えば円板状)に成型したはんだ１４を電子部品を実装する装置、例えばマウンタで装着する。さらに、電子部品保持用フラックス１５を塗布する。はんだ保持用フラックス１３は、はんだが溶融し固化するまでに、はんだ１４が移動することを防止し、電子部品保持用フラックス１５はＢＧＡ型電子部品が移動することを防止する。フラックスの塗布はディスペンサ等で行う。このようにしてプリント配線板のランドにはんだを供給した後、ＢＧＡ型半導体装置（図示せず）を装着し、はんだの融点以上に加熱し、その後冷却することにより接合（はんだ付け）が完成する。
【００３４】
このように、はんだをマウンタによりプリント配線板に装着することにより、はんだを供給するためのスクリーン版が不要でプリント配線板との位置あわせも不要となり、ＢＧＡ型半導体装置の周りにはんだを供給するために必要なスペースが不要となる。また、予め所定の形状に成型したはんだを装着することにより、印刷によるはんだ塗布やディスペンサによるはんだ塗布に比べて供給するはんだ量が常に一定であり、はんだ接合が安定し、信頼性の高い接続が可能となる。さらに、はんだを装着する工程と粘着材（この場合はフラックス）を塗布する工程によりはんだ付けを行うことにより、はんだの形状をランドの形状に応じその平面形状がほぼ一致するように自由な形状に予め成型しておくことが可能である。それにより、必要なはんだ量に応じてはんだを成型することもでき、長期信頼性の高いはんだ付けが可能である。また、予めフラックスを設けたはんだを成型すると、成型時にフラックスがしみだし、金型に付着し、成型はんだの連続生産が不可能である。予め成型して固化したはんだにフラックスを塗布することにより、成型時のフラックスのしみだしなどがなく、所定の形状に問題なくはんだの成型ができ、しかも、小さな一個一個のはんだを所定のランドの上にはんだ付けが完了するまで粘着させて仮止めでき、位置ズレなどによるはんだ付け不良のない長期信頼性の高いはんだ付けが可能である。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法ではんだ成型後に粘着材としてフラックスを形成したはんだの断面図である。図３に示すように、ＢＧＡ型半導体装置では、円柱状に金型等で平板状のはんだから成型したはんだ２１のプリント配線板のランドに接する面及びその反対面にフラックス２２を転写等で設けている。このようなフラックス付成型はんだによりはんだ付けを行うことにより、小さな一個一個のはんだを所定のランドの上にはんだ付けが完了するまで粘着させて仮止めでき、はんだ付け工程を簡略化することが可能であり、コストの安い、不良発生要因の少ないはんだ付けが可能である。つまり、はんだをランドの形状に応じた所定の形状ないし所定量に成型した後、当該成型されたはんだの少なくとも表裏面（側面にもフラックスが付着してもかまわない）にフラックスを形成することにより、プリント配線板へのフラックスの塗布とはんだへのフラックスの塗布を行う工程を省くことが可能である。また、はんだを予め成型した後に、フラックスをスタンプ方式などで転写することにより、はんだ成型時のフラックスのしみだしなどがなく、所定の形状に問題なくはんだの成型を行うことが可能である。フラックスの塗布方法として、容器に入れたフラックスに成型したはんだを押し付けて形成することも可能である。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、成型したはんだを用いてはんだ付けを行うことにより、電子部品の取り替えのために電子部品の周りにスペースが不要であり、一定のはんだを供給することにより品質の安定したはんだ付けが可能である。
【００３７】
なお、本実施の形態では、ＢＧＡ型半導体装置を例としているが、他の電子部品でも、ランドに応じた形状のはんだに成型し、部品を装着してはんだ付けを行うことにより、同様に、品質の安定したはんだ付けか可能である。
【００３８】
なお、本実施の形態では、ＢＧＡ型半導体装置の成型はんだの形状として、円柱を用いたが、球や、多角形の角柱でも同様の効果を有している。
【００３９】
なお、本実施の形態で示した構造はあくまで一例であり、本発明はこれらの具体例にのみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のはんだ付け方法により実装されたプリント配線板は、接合信頼性が高く、高密度実装が可能である。したがって、すべての電子機器で有用であるが、特に、デジタルカメラやムービーといった小型化が望まれるモバイル製品等に用いることができる。従って、これらのプリント配線板へのはんだ付け方法としても有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法で電子部品を実装するプリント配線板の一例の斜視図
【図２】本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法ではんだを装着したプリント配線板断面図
【図３】本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法で用いるはんだ成型後にフラックスを形成したはんだ断面図
【符号の説明】
【００４２】
１  プリント配線板
２  ＢＧＡ型半導体装置
３  ランド
４  半導体装置
５  電解コンデンサ
６  コネクタ
１１  プリント配線板
１２  ランド
１３  はんだ保持用フラックス
１４  はんだ
１５  電子部品保持用フラックス
２１  はんだ
２２  フラックス
【図１】
2006332120.tif 000003
【図２】
2006332120.tif 000004
【図３】
2006332120.tif 000005