(57)【要約】【課題】部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる半田付け方法および半田付け装置を提供する。【解決手段】カラー４０とロッド４５とプランジャ３４を用いて電子部品１１の上面１１ａに配した溶融前の板半田６０が基板１０の下面１０ｂに接触した状態から、下動を規制した基板１０に対し溶融前の板半田６０および電子部品１１を規定量だけ下動させることにより基板１０の下面１０ｂと溶融前の板半田６０とを規定量だけ離間させる。そして、板半田６０を溶融させることにより半田の凝集にて半田を基板１０の下面１０ｂに接触させ溶融させた半田の表面張力によって電子部品１１を基板１０の下面１０ｂ側に持ち上げて基板１０の下面１０ｂに電子部品１１を半田付けする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の下面に部品を半田付けする半田付け方法であって、
前記部品の上面に配した溶融前の半田が前記基材の下面に接触した状態から、下動を規制した前記基材に対し前記溶融前の半田および前記部品を規定量だけ下動させることにより前記基材の下面と前記溶融前の半田とを規定量だけ離間させる第１工程と、
前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面に接触させ溶融させた半田の表面張力によって前記部品を前記基材の下面側に持ち上げる第２工程と、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項２】
基材の下面に部品を複数積層して半田付けする半田付け方法であって、
部品の上に溶融前の半田が位置するようにして複数の部品を積層して配置するとともに全ての溶融前の半田が当該溶融前の半田の上に位置する部品および前記基材の下面に接触した状態から、下動を規制した前記基材に対し溶融前の半田および部品を規定量だけ下動させることにより前記基材の下面と最上層の溶融前の半田、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田の少なくとも一方を規定量だけ離間させる第１工程と、
前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触させ溶融させた半田の表面張力によって部品を持ち上げる第２工程と、
を有することを特徴とする半田付け方法。
【請求項３】
前記基材の下面および上面に部品を同時に半田付けすることを特徴とする請求項１または２に記載の半田付け方法。
【請求項４】
基材の下面に部品を半田付けする半田付け装置であって、
前記基材が搭載される上面に、前記部品が配置される凹部が形成されるとともに、前記凹部の底面に上下に延びる貫通孔が形成された台座と、
前記台座の貫通孔を摺動する筒材と、
前記筒材内を摺動し、上端が前記筒材の上端から規定量だけ突出した状態で前記凹部に配した前記部品およびその上の溶融前の半田を押し上げて当該溶融前の半田を前記基材の下面に接触させるためのロッドと、
前記ロッドの上端を前記筒材の上端から突出させた状態で前記筒材を前記台座に固定するとともに前記ロッドの上端を前記筒材の上端から引っ込めることによって前記筒材の上端に前記部品の下面を接触させて前記半田と前記基材との距離を規定量とする筒材固定手段と、
前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面に接触させ溶融させた半田の表面張力によって前記部品を前記基材の下面側に持ち上げるための加熱手段と、
を備えたことを特徴とする半田付け装置。
【請求項５】
基材の下面に部品を複数積層して半田付けする半田付け装置であって、
前記基材が搭載される上面に、部品が配置される第１の凹部が形成されるとともに、前記第１の凹部の底面に、部品が配置される第２の凹部が形成され、第２の凹部の底面に上下に延びる貫通孔が形成された台座と、
前記台座の貫通孔を摺動する筒材と、
前記筒材内を摺動し、上端が前記筒材の上端から規定量だけ突出した状態で、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして積層した複数の部品を押し上げて全ての溶融前の半田を当該溶融前の半田の上にある部品および前記基材の下面に接触させるためのロッドと、
前記ロッドの上端を前記筒材の上端から突出させた状態で前記筒材を前記台座に固定するとともに前記ロッドの上端を前記筒材の上端から引っ込めることによって前記筒材の上端に最下層の部品の下面を接触させて前記基材の下面と最上層の溶融前の半田との距離、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田との距離の少なくとも一方を規定量とするための筒材固定手段と、
前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触させ溶融させた半田の表面張力によって部品を持ち上げるための加熱手段と、
を備えたことを特徴とする半田付け装置。
【請求項６】
前記筒材固定手段は止めネジであることを特徴とする請求項４または５に記載の半田付け装置。
【請求項７】
前記止めネジは、一端が開口し外表面に螺旋状の溝を切った円筒材を有し、当該円筒材の内部に押さえ部材が圧縮コイルバネにより円筒材の開口部側に付勢されていることを特徴とする請求項６に記載の半田付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田付け方法および半田付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１において、平板状部材を実装用基材上に接着するための平板状部材の実装方法が開示されている。詳しくは、図１６に示すように、平板状部材１０３の実装用治具（載置台）１００は、平板状部材１０３及び実装用基材１０５を載置する２つの凹部１０１，１０２を備えている。第一凹部１０１は、実装用基材１０５をフェイスダウン姿勢で載置する開口を有している。第一凹部１０１の底部に開口する第二凹部１０２は、フェイスダウン姿勢の平板状部材１０３と平板状部材１０３上に載置した接着部材１０４とを、実装用基材１０５の接着位置に位置決めして載置する開口と平板状部材１０３の厚さより実装時の接着部材１０４の厚さ分だけ深い深さを有する。そして、第二凹部１０２にフェイスダウン姿勢で平板状部材１０３を載置し、平板状部材１０３上に接着部材１０４を載置し、第一凹部１０１に実装用基材１０５を載置する。次に、実装用基材１０５及び平板状部材１０３を載置した実装用治具１００を加熱することにより、接着部材１０４を溶融させ、平板状部材１０３を実装用基材１０５に接着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、平板状部材１０３の厚さ寸法のばらつきに対応できなかった。また、対応するためには第二凹部１０２について深さが異なる実装用治具（載置台）１００を多数用意する必要がある。
【０００５】
一方、図１７に示す手法を用いることが考えられる。図１７（ａ）において、治具１１０の上面に形成した凹部１１１に電子部品１１２と半田１１３を載せるとともに治具１１０の上面に基板１１４を、半田１１３との間に空隙ＡＧができる状態で配置する。そして、加熱により半田１１３が溶融したときに、図１７（ｂ）に示すように、半田１１３ａの凝集により基板１１４に半田１１３ａが接触し、半田１１３ａの表面張力によって図１７（ｃ）に示すように電子部品１１２が持ち上げられて基板１１４の下面１１４ａに電子部品１１２を半田付けする。
【０００６】
ところが、電子部品１１２の位置決め用の治具１１０の寸法が決まっているため電子部品１１２の寸法公差が大きいと、うまく接合できない場合がある。これは、半田１１３と基板１１４との間の隙間の寸法Ｌ１０（図１７（ａ）参照）が変動するため、半田１１３と基板１１４との間の隙間の寸法Ｌ１０が溶融した半田１１３ａの高さＨ（図１７（ｂ）参照）よりも大きいときには持ち上げ力が働かずに半田付けされない場合や、隙間の寸法Ｌ１０がゼロ未満となり、押し付け状態になって半田１１３ａがはみ出す場合がある。
【０００７】
特に、半導体素子に比べてその他の電子部品は寸法公差が大きく、隙間の寸法Ｌ１０よりも電子部品１１２の厚さの寸法の公差が大きい。そのため、基板１１４の下面１１４ａでの半田付けが困難となる。
【０００８】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる半田付け方法および半田付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、基材の下面に部品を半田付けする半田付け方法であって、
前記部品の上面に配した溶融前の半田が前記基材の下面に接触した状態から、下動を規制した前記基材に対し前記溶融前の半田および前記部品を規定量だけ下動させることにより前記基材の下面と前記溶融前の半田とを規定量だけ離間させる第１工程と、前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面に接触させ溶融させた半田の表面張力によって前記部品を前記基材の下面側に持ち上げる第２工程と、を有することを要旨とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、第１工程において、部品の上面に配した溶融前の半田が基材の下面に接触した状態から、下動を規制した基材に対し溶融前の半田および部品が規定量だけ下動されることにより基材の下面と溶融前の半田とが規定量だけ離間される。第２工程において、半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田が基材の下面に接触され溶融させた半田の表面張力によって部品が基材の下面側に持ち上げられる。
【００１１】
これにより、部品の厚さがばらついても溶融前の半田は基材の下面と規定量だけ離間しており、半田の溶融により半田を基材の下面に接触させることができるので、部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、基材の下面に部品を複数積層して半田付けする半田付け方法であって、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして複数の部品を積層して配置するとともに全ての溶融前の半田が当該溶融前の半田の上に位置する部品および前記基材の下面に接触した状態から、下動を規制した前記基材に対し溶融前の半田および部品を規定量だけ下動させることにより前記基材の下面と最上層の溶融前の半田、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田の少なくとも一方を規定量だけ離間させる第１工程と、前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触させ溶融させた半田の表面張力によって部品を持ち上げる第２工程と、を有することを要旨とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、第１工程において、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして複数の部品が積層して配置されるとともに全ての溶融前の半田が当該溶融前の半田の上に位置する部品および基材の下面に接触した状態から、下動を規制した基材に対し溶融前の半田および部品が規定量だけ下動されることにより基材の下面と最上層の溶融前の半田、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田の少なくとも一方が規定量だけ離間される。第２工程において、半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田が基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触され溶融させた半田の表面張力によって部品が持ち上げられる。
【００１４】
これにより、部品の厚さがばらついても溶融前の半田は基材の下面と最上層の溶融前の半田との間、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田との間の少なくとも一方が規定量だけ離間しており、半田の溶融により半田を基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触させることができるので、部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の半田付け方法において、前記基材の下面および上面に部品を同時に半田付けするとよい。
請求項４に記載の発明では、基材の下面に部品を半田付けする半田付け装置であって、前記基材が搭載される上面に、前記部品が配置される凹部が形成されるとともに、前記凹部の底面に上下に延びる貫通孔が形成された台座と、前記台座の貫通孔を摺動する筒材と、前記筒材内を摺動し、上端が前記筒材の上端から規定量だけ突出した状態で前記凹部に配した前記部品およびその上の溶融前の半田を押し上げて当該溶融前の半田を前記基材の下面に接触させるためのロッドと、前記ロッドの上端を前記筒材の上端から突出させた状態で前記筒材を前記台座に固定するとともに前記ロッドの上端を前記筒材の上端から引っ込めることによって前記筒材の上端に前記部品の下面を接触させて前記半田と前記基材との距離を規定量とする筒材固定手段と、前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面に接触させ溶融させた半田の表面張力によって前記部品を前記基材の下面側に持ち上げるための加熱手段と、を備えたことを要旨とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、筒材が台座の貫通孔を摺動でき、ロッドが筒材内を摺動でき、ロッドの上端が筒材の上端から規定量だけ突出した状態で台座の凹部に配した部品およびその上の溶融前の半田が押し上げられて溶融前の半田が基材の下面に接触する。筒材固定手段により、ロッドの上端を筒材の上端から突出させた状態で筒材が台座に固定されるとともに前記ロッドの上端を前記筒材の上端から引っ込めることによって筒材の上端に部品の下面が接触して半田と基材との距離が規定量とされる。加熱手段により、半田が溶融され、半田の凝集にて半田が基材の下面に接触して溶融させた半田の表面張力によって部品が基材の下面側に持ち上げられる。
【００１７】
これにより、部品の厚さが異なる場合においても半田と基材との距離をロッド突出量とすることができる。よって、部品の厚さがばらついても溶融前の半田は基材の下面と規定量だけ離間しており、半田の溶融により半田を基材の下面に接触させることができるので、部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、基材の下面に部品を複数積層して半田付けする半田付け装置であって、前記基材が搭載される上面に、部品が配置される第１の凹部が形成されるとともに、前記第１の凹部の底面に、部品が配置される第２の凹部が形成され、第２の凹部の底面に上下に延びる貫通孔が形成された台座と、前記台座の貫通孔を摺動する筒材と、前記筒材内を摺動し、上端が前記筒材の上端から規定量だけ突出した状態で、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして積層した複数の部品を押し上げて全ての溶融前の半田を当該溶融前の半田の上にある部品および前記基材の下面に接触させるためのロッドと、前記ロッドの上端を前記筒材の上端から突出させた状態で前記筒材を前記台座に固定するとともに前記ロッドの上端を前記筒材の上端から引っ込めることによって前記筒材の上端に最下層の部品の下面を接触させて前記基材の下面と最上層の溶融前の半田との距離、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田との距離の少なくとも一方を規定量とするための筒材固定手段と、前記半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を前記基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触させ溶融させた半田の表面張力によって部品を持ち上げるための加熱手段と、を備えたことを要旨とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、筒材が台座の貫通孔を摺動でき、ロッドが筒材内を摺動でき、ロッドの上端が筒材の上端から規定量だけ突出した状態で、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして積層した複数の部品が押し上げられて全ての溶融前の半田が当該溶融前の半田の上にある部品および基材の下面に接触する。筒材固定手段により、ロッドの上端を筒材の上端から突出させた状態で筒材が台座に固定されるとともに前記ロッドの上端を前記筒材の上端から引っ込めることによって筒材の上端に最下層の部品の下面が接触して基材の下面と最上層の溶融前の半田との距離、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田との距離の少なくとも一方が規定量とされる。加熱手段により、半田が溶融され、半田の凝集にて半田が基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触して溶融させた半田の表面張力によって部品が持ち上げられる。
【００２０】
これにより、部品の厚さが異なる場合においても基材の下面と最上層の溶融前の半田との距離、および、部品の下面とその直ぐ下の溶融前の半田との距離の少なくとも一方を規定量とすることができる。よって、部品の厚さがばらついても溶融前の半田は基材の下面、および、部品の下面の少なくとも一方と規定量だけ離間しており、半田の溶融により半田を基材の下面および部品の下面の少なくとも一方に接触させることができるので、部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる。
【００２１】
請求項６に記載のように、請求項４または５に記載の半田付け装置において、前記筒材固定手段は止めネジであると、ネジの螺入により容易に筒材を固定することができる。
請求項７に記載のように、請求項６に記載の半田付け装置において、前記止めネジは、一端が開口し外表面に螺旋状の溝を切った円筒材を有し、当該円筒材の内部に押さえ部材が圧縮コイルバネにより円筒材の開口部側に付勢されていると、熱により貫通孔の径が変わりやすい場合にも安定して筒材を固定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、部品の厚さの影響を受けることなく基材の下面に部品を確実に半田付けすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態における半田付け装置の分解図。
【図２】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図３】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図４】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図５】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図６】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図７】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図８】第１の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図９】第２の実施形態における半田付け装置の分解図。
【図１０】第２の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図１１】第２の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図１２】第２の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図１３】第２の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図１４】第２の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図１５】第２の実施形態における半田付け方法を説明するための断面図。
【図１６】背景技術における平板状部材の実装方法を説明するための断面図。
【図１７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は半田付け方法を説明するための断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施形態における半田付け装置２０の分解図を示す。図２〜図５は本実施形態における半田付け方法を説明するための断面図である。半田付け装置２０を用いて、図６に示すように基材としての基板１０の下面１０ｂに電子部品１１を半田付けすることができる。つまり、基板１０における上面１０ａの表面に対し裏面となる下面１０ｂに電子部品１１が半田付けされる。
【００２５】
図１に示すように、半田付け装置２０は、電子部品半田付け用治具としての台座（ブロック）３０と、筒材としてのカラー４０と、ロッド４５と、筒材固定手段としてのプランジャ３４と、加熱手段としてのヒートプレート５０を備えている。台座３０は上面３０ａに基板１０が搭載される。台座３０の上面３０ａには凹部３２が形成されている。凹部３２の内部には電子部品１１を配置することができるとともに凹部３２の内部において電子部品１１が上下に移動できるようになっている。台座３０の凹部３２の底面３２ａには貫通孔３３が形成され、貫通孔３３は上下に延設されている。
【００２６】
筒材としてのカラー４０は円筒状をなし、台座３０の貫通孔３３を摺動する。カラー４０の内周面には、ロッド４５における円柱状の本体部４６が摺動可能となっている。ロッド４５の本体部４６の下端には鍔４７が設けられ、鍔４７がカラー４０の下面に接触すると、それ以上ロッド４５が上動することができないようになっている。鍔４７がカラー４０の下面に接触した状態においては、カラー４０の上端４０ａからロッド４５の上端４５ａが規定の量Ｄ０だけ突出する。
【００２７】
台座３０における貫通孔３３の側壁には、止めネジとしてのプランジャ３４が配設されている。プランジャ３４は円筒材３４ａを有する。円筒材３４ａは一端が開口し、外表面に螺旋状の溝が切られている。円筒材３４ａが、台座３０に形成したネジ孔３１に螺入されている。円筒材３４ａの内部の開口部側（図１の左端側）には押さえ部材３４ｂが摺動可能に配置されている。円筒材３４ａの内部には圧縮コイルバネ３４ｃが配置され、圧縮コイルバネ３４ｃにより押さえ部材３４ｂが開口部側（図１の左側）に付勢されている。円筒材３４ａの基端（図１の右端）は閉塞され、端面には六角穴３４ｄが形成されている。
【００２８】
また、ヒートプレート５０は通電により発熱する板状発熱体であり、ヒートプレート５０により台座３０、基板１０等を加熱して板半田６０を溶融することができるようになっている。
【００２９】
次に、半田付け方法について説明する。
図２に示すように、台座３０の凹部３２に電子部品１１を配置するとともに電子部品１１の上面１１ａに溶融前の板半田６０を配置する。さらに、台座３０の上面３０ａに基板１０を凹部３２を塞ぐように配置する。そして、上端４０ａからロッド４５が規定量Ｄ０だけ突出したカラー４０を台座３０の貫通孔３３に挿入してロッド４５の上端４５ａで電子部品１１を押し上げて板半田６０を基板１０の下面１０ｂに接触（当接）させる。即ち、規定のロッド突出量（Ｄ０）が設けられたカラー４０とロッド４５を同時に押し付けて板半田６０を基板１０の下面１０ｂに接触させる。
【００３０】
さらに、図３に示すように、プランジャ３４を台座３０のネジ孔３１に螺入してカラー４０をネジ止めする。そして、ロッド４５を下方に摺動してロッド４５をカラー４０から抜き取り、カラー４０の上端４０ａからロッド４５を突出させない状態にする。これによって、カラー４０の上端４０ａに電子部品１１の下面１１ｂが接触（当接）した状態でカラー４０が台座３０に固定され、板半田６０と基板１０の下面１０ｂとの距離Ｄ１がロッド突出量（Ｄ０）となる。
【００３１】
このようにして、第１工程として、電子部品１１の上面１１ａに配した溶融前の板半田６０が基板１０の下面１０ｂに接触した状態から、下動を規制した基板１０に対し溶融前の板半田６０および電子部品１１を規定量だけ下動させることにより基板１０の下面１０ｂと溶融前の板半田６０とを規定量だけ離間させる。
【００３２】
そして、ヒートプレート５０の作動（通電）によりヒートプレート５０を発熱させ、板半田６０を加熱によって溶融させて、図４に示すように溶融した半田６０ａの凝集により溶融半田６０ａを基板１０の下面１０ｂに接触させる。さらに、溶融半田６０ａの表面張力により図５に示すように電子部品１１を持ち上げる（上動させる）。
【００３３】
このようにして、第２工程として、板半田６０を溶融させることにより半田の凝集にて半田を基板１０の下面１０ｂに接触させ溶融させた半田の表面張力によって電子部品１１を基板１０の下面１０ｂ側に持ち上げる。
【００３４】
板半田６０を溶融させるために台座３０が加熱されるが、筒材固定手段は止めネジであり、止めネジは、押さえ部材３４ｂが圧縮コイルバネ３４ｃにより付勢されたプランジャ３４であるので、安定してカラー４０を台座３０に固定することができる。つまり、熱により台座３０に形成した貫通孔３３の内径が拡がったとしても圧縮コイルバネ３４ｃおよび押さえ部材３４ｂでカラー４０が付勢されているので、カラー４０を確実に固定することができる。
【００３５】
その後、冷却すると、図６に示すように、基板１０の下面１０ｂに半田６０ｂにより電子部品１１が接合される（半田付けされる）。
図７，８を用いて電子部品１１の厚さにばらつきがあった場合を説明する。
【００３６】
図２に比べて図７に示すように電子部品１１の厚さがΔｔだけ薄くなった場合において、図２に比べて図７ではカラー４０がΔｔだけ上方に位置し、この状態でプランジャ３４によりカラー４０が台座３０に固定される。そして、ロッド４５をカラー４０から抜くと、図８に示すようになる。この図８において、板半田６０と基板１０との距離Ｄ１がロッド突出量（Ｄ０）となる。
【００３７】
このようにして、図２，３と図７，８を比較すれば、いずれの場合も、板半田６０と基板１０との距離Ｄ１がロッド突出量（Ｄ０）となる。即ち、電子部品１１の厚さにばらつきがあっても半田溶融前の状態において板半田６０と基板１０との距離Ｄ１を一定値（ロッド突出量（Ｄ０））にすることができる。
【００３８】
つまり、カラー４０とロッド４５で構成される２部品で常に作られる隙間寸法（ロッド突出量（Ｄ０））は、カラー４０とロッド４５を同時に押し付けて、その後に、カラー４０のみを固定し、ロッド４５を引き抜くことで、半田と基板間の隙間寸法（Ｄ１）になる。Ｄ０＝Ｄ１より、電子部品１１や台座（治具）３０の厚さ方向の寸法によらず、常に一定の隙間寸法を与えることができ、加熱により半田付けを行う際に、半田の表面張力により持ち上げる力が電子部品１１の重さよりも大きくでき、電子部品１１を表面張力により持ち上げて基板１０の下面１０ｂに半田付けすることができる。
【００３９】
このように、一定隙間寸法を与えることができる２部品（ロッド４５とカラー４０）を用いることにより、電子部品１１や台座（治具）３０の寸法によらず、常に一定の隙間寸法を与えることができるため、基板１０の下面１０ｂでの半田付けを採用できる範囲が広がる。
【００４０】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半田付け方法として、図２，３に示すように、カラー４０とロッド４５とプランジャ３４を用いて基板１０の下面１０ｂに対し溶融前の板半田６０および電子部品１１を規定量だけ下動させることにより基板１０の下面１０ｂと溶融前の板半田６０とを規定量Ｄ０だけ離間させる。そして、図４，５に示すように板半田６０を溶融させることにより半田の表面張力によって電子部品１１を基板１０の下面１０ｂ側に持ち上げる。
【００４１】
よって、電子部品１１の厚さがばらついても溶融前の板半田６０は基板１０の下面１０ｂと規定量だけ離間しており、板半田６０の溶融により半田を基板１０の下面１０ｂに接触させることができるので、電子部品１１の厚さの影響を受けることなく基材としての基板１０の下面１０ｂに電子部品１１を確実に半田付けすることができる。即ち、電子部品１１の寸法公差の影響が無くなり、電子部品１１の寸法公差（寸法ばらつき）に対応できる。
【００４２】
（２）半田付け装置２０の構成として、ロッド４５により、カラー４０内を摺動し、上端４５ａがカラー４０の上端４０ａから規定量だけ突出した状態で凹部３２に配した電子部品１１およびその上の溶融前の板半田６０を押し上げて板半田６０を基板１０の下面１０ｂに接触させることができる。筒材固定手段としてのプランジャ３４により、ロッド４５の上端４５ａをカラー４０の上端４０ａから突出させた状態でカラー４０を台座３０に固定するとともにロッド４５の上端４５ａをカラー４０の上端４０ａから引っ込めることによってカラー４０の上端４０ａに電子部品１１の下面１１ｂを接触させて板半田６０と基板１０との距離を規定量とすることができる。加熱手段としてのヒートプレート５０により、半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を基板１０の下面１０ｂに接触させ溶融させた半田の表面張力によって電子部品１１を基板１０の下面１０ｂ側に持ち上げることができる。これにより、部品の厚さが異なる場合においても半田と基板１０との距離をロッド突出量とすることができる。
【００４３】
この装置を用いて上記（１）の半田付け方法を行なうことができる。
（３）筒材固定手段（３４）は止めネジであるので、ネジの螺入により容易にカラー４０を固定することができる。
【００４４】
（４）止めネジは、一端が開口し外表面に螺旋状の溝を切った円筒材３４ａを有し、円筒材３４ａの内部に押さえ部材３４ｂが圧縮コイルバネ３４ｃにより円筒材３４ａの開口部側に付勢されているので、熱により貫通孔３３の径が変わりやすい場合にも安定してカラー４０を固定することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
図９には、本実施形態における半田付け装置２１の分解図を示す。図１０〜図１３は本実施形態における半田付け方法を説明するための断面図である。半田付け装置２１を用いて、図１４に示すように基材としての絶縁基板７０の下面７０ｂにパワーモジュールＭｐの構成部品（半導体素子７４とヒートマス７５）を半田付けすることができる。即ち、基材としての絶縁基板７０の下面７０ｂに部品を複数積層して半田付けすることができる（複数段の裏面半田付けを行うことができる）。
【００４６】
図１４において、パワーモジュールＭｐは、車両に搭載されて使用される。特に、ハイブリッド車における走行モータ駆動用のインバータを構成するパワーモジュールに適用している。このインバータは半導体スイッチング素子を具備し、この半導体スイッチング素子でアームを構成している。具体的には、半導体スイッチング素子として縦型素子であるＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴが用いられる。
【００４７】
図１４に示すように、パワーモジュールＭｐは、基材としての絶縁基板７０にインバータのアームを構成するパワーデバイスである半導体素子７４が搭載されている。
絶縁基板７０は、絶縁性の基板であるセラミック基板７１の両面に金属層７２，７３を形成してなる。詳しくは、セラミック基板７１の一方の面（上面）に第１の金属層７２が形成されているとともに、セラミック基板７１の他方の面（下面）に第２の金属層７３が形成されている。セラミック基板７１は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等により形成されている。また、金属層７２，７３はアルミニウムよりなる。
【００４８】
絶縁基板７０の上面７０ａを表面とし、下面７０ｂが裏面であり、絶縁基板７０の下面７０ｂに半導体素子（チップ）７４が半田付けされている。
半導体素子７４の下面７４ａにはヒートマス７５が半田付けされている。ヒートマス７５は、熱的に結合した半導体素子７４の温度がヒートマス７５の温度より上昇したときに半導体素子７４の熱を受けるべく所定の熱容量を有する。ヒートマス７５は、半導体素子７４で発生した熱を一時的に吸収して、その後、放出する。ヒートマス７５の熱容量は、過負荷等によって半導体素子７４から定常発熱状態より大きな熱が発生して、ヒートシンクよる冷却機能が足りなくなった際、半導体素子７４で発生した熱の一部を一時的に吸収して半導体素子７４が過熱状態になることを抑制するのに必要な値に設定されている。例えば、ハイブリッド車の走行用モータの制御に使用されるインバータの場合、定常運転状態から急な加速あるいは急停止の場合、１秒未満の短時間で半導体素子７４からの発熱で定格の３〜５倍もの損失熱量が発生する。この実施形態においては、その際に、半導体素子７４の温度が動作温度の上限を超えないように設定される。なお、急停止の場合に過大な損失熱量が発生するのは、回生動作が行われるために大きな電流が流れるからである。
【００４９】
図９に示すように、台座（ブロック）９０は、絶縁基板７０が搭載される上面９０ａに、部品が配置される第１の凹部９２が形成されるとともに、第１の凹部９２の底面９２ａに、部品が配置される第２の凹部９３が形成され、第２の凹部９３の底面９３ａに上下に延びる貫通孔９４が形成されている。筒材としてのカラー４０は台座９０の貫通孔９４を摺動する。
【００５０】
台座９０における貫通孔９４の側壁には止めネジとしてのプランジャ３４が配設されている。円筒状のカラー４０の内孔にロッド４５が摺動可能となっており、ロッド４５の鍔４７がカラー４０の下面に接触した状態で規定の量Ｄ０だけ突出する。
【００５１】
次に、半田付け方法について説明する。
図１０に示すように、台座９０の第２の凹部９３にヒートマス７５を配置するとともにヒートマス７５の上に板半田８１を配置する。また、台座９０の第１の凹部９２に半導体素子７４を配置するとともに半導体素子７４の上に板半田８０を配置する。さらに、固定用天井面８２に絶縁基板７０を挟んで台座９０を押し付ける。そして、上端４０ａからロッド４５が規定の量Ｄ０だけ突出したカラー４０を台座９０の貫通孔９４に挿入してロッド４５の上端４５ａでヒートマス７５、板半田８１、半導体素子７４および板半田８０を押し上げて板半田８０を絶縁基板７０の下面７０ｂに接触（当接）させる。つまり、ロッド４５の上端４５ａがカラー４０の上端４０ａから規定量Ｄ０だけ突出した状態で、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして積層した複数の部品（７４，７５）を押し上げて板半田８１を半導体素子７４に接触させるとともに板半田８０を絶縁基板７０の下面７０ｂに接触させる。即ち、ロッド４５の上端４５ａがカラー４０の上端４０ａから規定量Ｄ０だけ突出した状態で、部品の上に溶融前の半田が位置するようにして積層した複数の部品（７４，７５）を押し上げて全ての溶融前の半田（８０，８１）を当該溶融前の半田（８０，８１）の上にある部品（７４）および絶縁基板７０の下面７０ｂに接触させる。
【００５２】
そして、図１１に示すように、プランジャ３４を台座９０のネジ孔９１に螺入してプランジャ３４でカラー４０をネジ止めする。そして、ロッド４５を下方に摺動してカラー４０から抜き取り、カラー４０の上端４０ａからロッド４５を突出させない状態とする。このとき、ヒートマス７５の下面７５ａはカラー４０の上端４０ａと接触している。また、台座９０の第１の凹部９２の底面９２ａに半導体素子７４が載置され、半導体素子７４の下面７４ａと板半田８１とは離間している。
【００５３】
図１１の状態において、板半田８０と絶縁基板７０の下面７０ｂとの距離がＤ１０となっている。また、半導体素子７４の下面７４ａと板半田８１との距離がＤ１１となっている。距離Ｄ１０と距離Ｄ１１との和（＝Ｄ１０＋Ｄ１１）がロッド突出量（Ｄ０）となる。
【００５４】
そして、ヒートプレート５０による加熱によって板半田８０，８１を溶融させて、図１２に示すように半田の凝集により半田８０ａを絶縁基板７０の下面７０ｂに接触させるとともに半田８１ａを半導体素子７４の下面７４ａに接触させて半田の表面張力により図１３に示すように半導体素子７４およびヒートマス７５を持ち上げる（上動させる）。
【００５５】
ここで、図１１に代わり、図１５に示すように、半導体素子７４の下面７４ａと第１の凹部９２の底面９２ａとは非接触状態となっていてもよい。つまり、板半田８０と絶縁基板７０の下面７０ｂとの距離がＤ２０となり、また、半導体素子７４の下面７４ａと板半田８１とは接触しており、距離Ｄ２０がロッド突出量（Ｄ０）となっている。あるいは、図１１において板半田８０と絶縁基板７０の下面７０ｂとは接触していてもよい（Ｄ１０＝０、Ｄ１１＝Ｄ０）。
【００５６】
その後、冷却すると、図１４に示すように、絶縁基板７０の下面７０ｂに半田８０ｂにより半導体素子７４が接合されるとともに半導体素子７４の下面７４ａに半田８１ｂによりヒートマス７５が接合される。つまり、半田を溶融させることにより半導体素子７４を絶縁基板７０に半田付けすることができ、また同時に、ヒートマス７５を半導体素子７４に半田付けすることができる。
【００５７】
以上のように本実施形態の半田付け方法では、第１工程として、部品（半導体素子７４、ヒートマス７５）の上に溶融前の半田（８０，８１）が位置するようにして複数の部品（半導体素子７４、ヒートマス７５）を積層して配置して、半田８１が半導体素子７４に接触するとともに半田８０が絶縁基板７０の下面７０ｂに接触した状態から、即ち、全ての溶融前の半田が当該溶融前の半田の上に位置する部品および絶縁基板７０の下面７０ｂに接触した状態から、下動を規制した絶縁基板７０に対し溶融前の半田（８０，８１）および部品（半導体素子７４、ヒートマス７５）を規定量だけ下動させることにより絶縁基板７０の下面７０ｂと最上層の溶融前の半田８０、および、部品の下面（半導体素子７４の下面７４ａ）とその直ぐ下の溶融前の半田（８１）の少なくとも一方を規定量だけ離間させる。そして、第２工程として、半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を絶縁基板７０の下面７０ｂおよび部品の下面（半導体素子７４の下面７４ａ）の少なくとも一方に接触させ溶融させた半田の表面張力によって部品（半導体素子７４、ヒートマス７５）を持ち上げる。
【００５８】
これにより、部品としてのヒートマス７５の厚さがばらついても溶融前の半田は絶縁基板７０の下面７０ｂと最上層の溶融前の半田８０、および、半導体素子７４の下面７４ａとその直ぐ下の溶融前の半田８１の少なくとも一方が規定量だけ離間しており、半田の溶融により半田を絶縁基板７０の下面７０ｂおよび半導体素子７４の下面７４ａの少なくとも一方に接触させることができるので、部品の厚さの影響を受けることなく絶縁基板７０の下面７０ｂに部品を確実に半田付けすることができる。
【００５９】
また、本実施形態の半田付け装置２１の構成として、筒材固定手段としてのプランジャ３４により、ロッド４５の上端４５ａをカラー４０の上端４０ａから突出させた状態でカラー４０を台座９０に固定するとともにロッド４５の上端４５ａをカラー４０の上端４０ａから引っ込めることによってカラー４０の上端４０ａに最下層の部品の下面（ヒートマスの下面７５ａ）を接触させて絶縁基板７０の下面７０ｂと最上層の溶融前の半田８０との距離、および、部品の下面（半導体素子の下面７４ａ）とその直ぐ下の溶融前の半田（８１）との距離の少なくとも一方を規定量とする。加熱手段としてのヒートプレート５０により、半田を溶融させることにより半田の凝集にて半田を絶縁基板７０の下面７０ｂおよび部品の下面（半導体素子の下面７４ａ）の少なくとも一方に接触させ溶融させた半田の表面張力によって部品を持ち上げる。これにより、部品の厚さが異なる場合においても絶縁基板７０の下面７０ｂと最上層の溶融前の半田８０との距離、および、部品の下面（半導体素子の下面７４ａ）とその直ぐ下の溶融前の半田（８１）との距離の少なくとも一方を規定量とすることができる。よって、部品の厚さがばらついても溶融前の半田は絶縁基板７０の下面７０ｂ、および、部品の下面（半導体素子の下面７４ａ）の少なくとも一方と規定量だけ離間しており、半田の溶融により半田を絶縁基板７０の下面７０ｂおよび部品の下面（半導体素子の下面７４ａ）の少なくとも一方に接触させることができるので、部品の厚さの影響を受けることなく絶縁基板７０の下面７０ｂに部品を確実に半田付けすることができる。
【００６０】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○加熱手段としてのヒートプレート５０（通電により発熱する板状発熱体）を用いたが、これに限るものではなく、他にも例えば高周波誘導加熱装置や、ランプで光や赤外線を加熱すべき箇所に照射して加熱を行う加熱機器や、加熱炉の内部全体を加熱する装置であってもよい。
【００６１】
○図１において仮想線で示すごとく基板１０の上面１０ａに板半田６５を介して電子部品１５を載せて加熱により基板１０の下面１０ｂと同時に上面１０ａの半田付けを行なう場合に適用してもよい。即ち、基板１０の下面１０ｂおよび上面１０ａに部品（１１，１５）を同時に半田付けするようにしてもよい。同様に、第２の実施形態においても、基材としての絶縁基板７０の下面７０ｂおよび上面７０ａに部品を同時に半田付けするようにしてもよい。
【００６２】
○基材は基板１０や絶縁基板７０であったが、これに限るものでなく、例えばヒートシンク等の放熱部材（放熱板）を基材として、この放熱部材に部品を半田付けする場合に適用してもよい。
【００６３】
○筒材固定手段として押さえ部材３４ｂと圧縮コイルバネ３４ｃを有するものを用いたが、押さえ部材３４ｂおよび圧縮コイルバネ３４ｃのない構造の止めネジを用いてもよい。
【００６４】
○筒材固定手段としてネジ（止めネジ）を用いたが、これに限ることなく他の手段を用いてもよい。
○ロッド４５はカラー４０から抜き取ったが、抜き取ることなくロッド４５の上端４５ａをカラー４０の上端４０ａから突出させない状態にしてもよい。
【００６５】
○第２の実施形態においては絶縁基板７０の下面７０ｂに部品を２つ積層して半田付けする場合について説明したが、絶縁基板７０の下面７０ｂに部品を３つ以上積層して半田付けする場合に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０…基板、１０ａ…上面、１０ｂ…下面、１１…電子部品、１１ａ…上面、１１ｂ…下面、１５…電子部品、２０…半田付け装置、２１…半田付け装置、３０…台座、３０ａ…上面、３２…凹部、３２ａ…底面、３３…貫通孔、３４…プランジャ、３４ａ…円筒材、３４ｂ…押さえ部材、３４ｃ…圧縮コイルバネ、４０…カラー、４０ａ…上端、４５…ロッド、４５ａ…上端、５０…ヒートプレート、６０…板半田、６５…板半田、７０…絶縁基板、７０ａ…上面、７０ｂ…下面、７４…半導体素子、７４ａ…下面、７５…ヒートマス、７５ａ…下面、８０…板半田、８１…板半田、９０…台座、９０ａ…上面、９２…第１の凹部、９２ａ…底面、９３…第２の凹部、９３ａ…底面、９４…貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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