(57)【要約】【課題】電子部品の生産性の低下を抑制しつつ、接続端子におけるウィスカーの発生を抑制することができる接続端子の加工方法を提供する。【解決手段】はんだ１５によって接合される基板１３に沿って先端部１２ａが延びる接続端子１２を有する電子部品１０の製造過程に使用される接続端子の加工方法において、刃先２１ｂが丸みを帯びたパンチ２１を準備した後に、接続端子１２の裏面がダイ２２に当接する状態で、パンチ２１を移動させて接続端子１２を切断する、又は、接続端子１２の裏面に凹部１８を形成した後に、凹部１８が接続端子１２の長さ方向においてパンチ２１の刃面２１ａとダイ２２の刃面２２ａとの間に位置し、且つ、接続端子１２の裏面がダイ２２に当接する状態で、パンチ２１を移動させて接続端子１２を切断する、ことによって接続端子１２の切断面の表側に突起２５を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだによって接合される基板に沿って先端部が延びる接続端子を有する電子部品の製造過程に使用される接続端子の加工方法であって、
刃先が丸みを帯びたパンチを準備した後に、前記接続端子のうち前記基板側となる裏面がダイに当接する状態で、前記パンチを移動させて前記接続端子を切断する、又は、
前記接続端子のうち前記基板側となる裏面に凹部を形成した後に、前記接続端子の長さ方向において前記凹部がパンチの刃面とダイの刃面との間に位置し、且つ、前記接続端子の裏面が前記ダイに当接する状態で、前記パンチを移動させて前記接続端子を切断する、ことによって前記接続端子の切断面の表側に突起を形成することを特徴とする接続端子の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の製造過程で使用される接続端子の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置などの電子部品の接続端子を回路基板に接合する場合、鉛を含むはんだが用いられている。しかし、環境負荷を軽減するために鉛フリー化が求められるようになり、鉛フリーはんだ（例えば錫系合金のはんだ）が用いられることが多くなってきている。
【０００３】
ところが、鉛フリーはんだを用いる場合、ウィスカーの発生が問題となる。ウィスカーは、メッキ皮膜の表面に発生する髭状の金属結晶である。電子機器では、接続端子の接合に用いたはんだの表面からウィスカーが発生する場合がある。ウィスカーが折れて基板上に落ちると、ウィスカーによって配線が短絡して電子機器が正常に動作しなくなる場合がある。
【０００４】
特許文献１には、ウィスカーの発生抑制技術として、タンニン酸を含む表面処理剤が記載されている。この技術では、導体表面にＳｎまたはＳｎ合金メッキが施された接続端子が、表面処理剤によってコーティングされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５３３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のウィスカーの発生抑制技術は、表面処理剤を接続端子にコーティングするために、表面処理剤を塗布する工程、及び表面処理剤を乾燥させる工程など複数の工程が必要である。従って、電子部品の生産性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、電子部品の生産性の低下を抑制しつつ、接続端子の接合に用いたはんだからウィスカーが発生することを抑制することができる接続端子の加工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】
【０００８】
本発明に係る第１の局面は、はんだによって接合される基板に沿って先端部が延びる接続端子を有する電子部品の製造過程に使用される接続端子の加工方法であって、刃先が丸みを帯びたパンチを準備した後に、接続端子のうち基板側となる裏面がダイに当接する状態で、パンチを移動させて接続端子を切断する、又は、接続端子のうち基板側となる裏面に凹部を形成した後に、接続端子の長さ方向において凹部がパンチの刃面とダイの刃面との間に位置し、且つ、接続端子の裏面がダイに当接する状態で、パンチを移動させて接続端子を切断する、ことによって接続端子の切断面の表側に突起を形成する接続端子の加工方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、接続端子の裏面がダイに当接する状態でパンチを移動させて接続端子を切断することで、接続端子の切断面の表側に、ダレの形成に伴って突起が形成されるようにしている。さらに、刃先が丸みを帯びたパンチによって接続端子を切断する、又は、接続端子の裏面に凹部を形成した後に接続端子を切断することにより、接続端子の切断面の突起の突出長が大きくなるようにしている。そのため、はんだによって接続端子を接合する際に、はんだが接続端子の先端面（切断面）を乗り越えにくく、接続端子の先端面に沿って、はんだの薄い部位（後述するように、ウィスカーが発生しやすい部位）が形成されにくい。また、刃先が丸みを帯びたパンチによって接続端子を切断する場合は、工程数が増えない。接続端子の裏面に凹部を形成した後に接続端子を切断する場合は、表面処理剤のコーティングに比べて、簡単な工程により凹部を形成できる。従って、電子部品の生産性の低下を抑制しつつ、ウィスカーの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る接続端子の加工方法が製造過程で用いられた電子部品のはんだ付け箇所を側方から見た概略図
【図２】実施の形態１に係る接続端子の加工方法の切断工程を側方から見た概略図
【図３】接続端子の先端面に突起がない電子部品のはんだ付け箇所を側方から見た概略図
【図４】実施の形態２に係る接続端子の加工方法の切断工程を側方から見た概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
以下、図１−図３を参照しながら、実施の形態１について詳細に説明する。
【００１２】
本実施の形態は、電子部品１０の製造過程に使用される接続端子１２（端子電極）の加工方法である。接続端子１２の加工方法は、電子部品１０の組立方法の一部であり、接続端子１２の切断面に形成される突起２５の突出長を大きくするための準備工程と、接続端子１２を切断する切断工程を備える。突起２５は、接続端子１２の切断時にダレの形成に伴って形成される突起であり、切断面のうちせん断面が突起２５の先端面になっている。
【００１３】
まず、電子部品１０について説明する。電子部品１０は、半導体装置などの表面実装部品（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。電子部品１０は、図１に示すように、半導体チップ（図示省略）を封入するパッケージ１１（モールド樹脂）と、パッケージ１１の側面から外側へ延びる接続端子１２とを備える。電子部品１０には、複数の接続端子１２が設けられている。各接続端子１２は、パッケージ１１内において、半導体チップの各電極にワイヤで接続されている。各接続端子１２は、少なくとも先端部１２ａがパッケージ１１外に露出している。各接続端子１２の先端部１２ａは、パッケージ１１の主面１１ａ（表側の面）に対して略平行に延びている。
【００１４】
電子部品１０は、はんだ１５によって各接続端子１２の先端部１２ａを回路基板１３の各銅箔領域１３ａ（接合領域）に接合することで、回路基板１３に実装される。電子部品１０が回路基板１３に実装された実装状態では、各接続端子１２の先端部１２ａが、回路基板１３の表面及び銅箔領域１３ａの表面に対して略平行に延びている。各銅箔領域１３ａでは、濡れ上がり後に固まったはんだ１５が、各接続端子１２の先端面の突起２５を上側に乗り越えることなく、突起２５よりも下側に収まっている。また、各銅箔領域１３ａでは、はんだ１５が各接続端子１２の先端側から基端側まで広がっている。なお、以下では、パッケージ１１及び接続端子１２について、実装状態で回路基板１３側を向く面を裏面という。
【００１５】
上述の切断工程に用いる切断装置２０は、図２に示すように、刃部としてのパンチ２１及びダイ２２と、パンチ２１を昇降させる昇降機構２３（例えば油圧式ピストン機構）とを備えるプレス加工装置である。本実施の形態では、何も切断していない未使用状態（新品の状態）で、刃先２１ｂが丸みを帯びたパンチ２１が用いられる。パンチ２１の断面形状は例えば略矩形である。パンチ２１の断面視において、ダイ２２側の側面である刃面２１ａの下部が、刃先２１ｂになっている。パンチ２１の刃先２１ｂの半径Ｒは０．１−０．３ｍｍの範囲の値（例えば０．２ｍｍ）とすることができる。また、ダイ２２の断面形状は例えば矩形である。ダイ２２の断面視において、パンチ２１側の側面である刃面２２ａの上部に位置する刃面２２ａは、丸みを帯びておらず尖っている。切断装置２０では、パンチ２１の昇降方向（接続端子１２の切断方向）と直交する方向におけるパンチ２１の刃面２１ａとダイ２２の刃面２２ａとの距離として、所定のクリアランスＣが設定されている。
【００１６】
接続端子１２の加工方法について説明する。接続端子１２の加工方法では、未使用状態で刃先２１ｂが丸み（所定寸法の丸み）を帯びたパンチ２１を準備して、パンチ２１を昇降機構２３に装着する準備工程が行われる。そして、準備工程後に、未切断の接続端子１２を有する製造途中の電子部品１０を切断装置２０に順次配置して接続端子１２を切断する切断工程が繰り返し行われる。
【００１７】
切断工程は、電子部品１０の製造過程において、パッケージ１１が形成された後に行われる。各接続端子１２は、パッケージ１１の側面から側方に突出している。図２に示すように、パッケージ１１は、表側の主面１１ａが上方を向く状態で、切断装置２０の所定の位置に配置される。この状態では、パンチ２１が各接続端子１２の上方に位置し、各接続端子１２の裏面がダイ２２の上面及び刃先２２ｂに当接している。また、接続端子１２の切断予定箇所は、接続端子１２の長さ方向においてパンチ２１の刃面２１ａとダイ２２の刃面２２ａとの間（クリアランスＣの区間）に位置している。また、接続端子１２の幅方向は、刃面２１ａ及び刃面２２ａの幅方向（図２が記載された紙面の厚み方向）に一致している。
【００１８】
この状態で、昇降機構２３によってパンチ２１を降下させることによって、接続端子１２を切断する。接続端子１２の切断面の上部には、ダレの形成に伴って突起２５が形成される。突起２５は、接続端子１２の切断面（先端面）から、接続端子１２の長さ方向に突出する。図２では、突起２５を破線で記載している。
【００１９】
なお、切断工程前に、接続端子１２の表面にはんだメッキ（例えばＳｎメッキ）を施す工程が行われるが、この工程を切断工程後に行ってもよい。また、電子部品１０の製造過程において切断工程後は、突起２５の突出量を低減させる工程（例えば接続端子１２の切断面を研磨する工程）を行わない。
【００２０】
ところで、本願の発明者らは、固化したはんだ１５において厚みが極めて薄い部位（厚みが数μｍの部分）でウィスカー３０が発生しやすいことを発見した。特開２０１３−９３２３２号公報には、ウィスカー発生の推定メカニズムが記載されている。Ｓｎ系の鉛フリーはんだを用いる場合、はんだ１５の内部で腐食により酸化錫が生成され、酸化錫の体積膨張に伴って、はんだ１５の内部に圧縮応力が生じる。はんだ１５の薄い部位は、圧縮応力の逃げ場所がない。そのため、圧縮応力がはんだの表面へ向かって作用することにより、ウィスカー３０が発生して成長する。
【００２１】
図３に示すように接続端子１２の先端面に突起２５がない場合、はんだ１５が濡れ上がって接続端子１２の先端面を乗り越えて、接続端子１２の表側にはんだ１５の薄い部位（図３のＡ部）が形成される。従って、はんだ１５の薄い部位でウィスカー３０が発生しやすくなる。特に、幅が広い接続端子１２や、高さが大きい接続端子１２の場合は、はんだ１５の薄い部位の面積が大きくなり、ウィスカー３０が発生しやすくなる。
【００２２】
ここで、はんだ材料におけるウィスカー対策として、ハロゲンフリーフラックスのはんだを用いることで、ウィスカーを抑制できることが報告されている。しかし、ハロゲンフリーフラックスのはんだを用いる場合、生産性が悪いという課題があり、十分な品質が得ることができない。特に、車両に搭載する場合に要求されるような高い品質を得ることができない。従って、実用的な材料にはなっていない。
【００２３】
このような状況において、本願の発明者らは、接続端子１２の先端面の突起２５を意図的に残すことによって、ウィスカー３０の発生を抑制できることを見出した。接続端子１２の先端面に突起２５が存在する場合、突起２５が、はんだ１５を堰き止めてはんだ１５の濡れ上がりを阻止しようとする。そのため、はんだ１５が接続端子１２の先端面を乗り越えにくい。はんだ１５が接続端子１２の先端面を乗り越えない場合、接続端子１２の先端面に沿って、はんだ１５の薄い部位が形成されない。この場合、図１に示すように、はんだ１５は、接続端子１２の先端面の突起２５の下側に厚く堆積する。従って、はんだ１５の内部で生じた圧縮応力が分散されるため、ウィスカー３０が発生しにくい。
【００２４】
本実施の形態では、接続端子１２の裏面がダイ２２に当接する状態でパンチ２１を移動させて接続端子１２を切断することで、接続端子１２の切断面の上部に突起２５が形成されるようにしている。さらに、刃先２１ｂが丸みを帯びたパンチ２１によって接続端子１２を切断することにより、刃先２１ｂが丸みを帯びていないパンチ２１によって接続端子１２を切断する場合に比べて、接続端子１２の切断面の上部の突起２５の突出量が大きくなるようにしている。そのため、はんだ１５が接続端子１２の先端面をさらに乗り越えにくくなり、はんだ１５の薄い部位が形成されることを抑制できる。また、従来に比べてパンチ２１を変えるだけであるため、工程数が増ない。従って、電子部品１０の生産性を低下させることなく、ウィスカー３０の発生を抑制することができる。
【００２５】
なお、電子部品１０の完成後、はんだ付け装置（図示省略）を用いて、はんだ１５によって電子部品１０の各接続端子１２の先端部１２ａを回路基板１３の各銅箔領域１３ａに接合する接合工程が行われる。はんだ１５には、例えばＳｎを主成分とする鉛フリーはんだ（ＳｎＡｇＣｕ系、ＳｎＺｎＢｉ系のはんだなど）が用いられる。はんだ付け装置は、メタルマスクを用いてはんだ付けを行う。はんだ付け装置では、はんだ１５が接続端子１２の先端面を乗り越えないように、各接続端子１２の接合に使用するはんだ量が調節されている。はんだ量は、例えば、メタルマスクを薄くしたり、メタルマスクの開口（ランド位置に対応する開口）の面積を小さくしたりすることによって調節することができる。接合工程を経て完成した電子部品実装基板では、はんだ１５が、全ての接続端子１２において先端面の突起２５を乗り越えておらず、はんだ１５全体が突起２５よりも下側に収まっている。電子部品実装基板は、例えば自動車などの車両に搭載される。
【００２６】
なお、本実施の形態において、クリアランスＣを一般的な値よりも大きくして、突起２５の突出長を大きくしてもよい。この場合、クリアランスＣの大きさは、接続端子１２の材質、厚さ、及び形状などに応じて決定すればよい。
【００２７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、切断工程前に、接続端子１２の裏面に接続端子１２の幅方向に平行な凹部１８を形成する工程が行われる。凹部１８は、例えばプレス加工によって形成した切れ込みである。凹部１８は、切断予定位置のパッケージ１１側に形成される。本実施の形態では、凹部１８は、断面形状がＶ字状の溝である。凹部１８は、接続端子１２の幅方向に亘って形成される。
【００２８】
切断工程では、図４に示すように、パッケージ１１は、表側の主面１１ａが上方を向く状態で、切断装置２０の所定の位置に配置される。この状態では、パンチ２１が各接続端子１２の上方に位置し、各接続端子１２の裏面がダイ２２の上面及び刃先２２ｂに当接している。また、接続端子１２の切断予定箇所は、接続端子１２の長さ方向においてパンチ２１の刃面２１ａとダイ２２の刃面２２ａとの間に位置している。また、接続端子１２の幅方向及び凹部１８の延伸方向は、刃面２１ａ及び刃面２２ａの幅方向（図４が記載された紙面の厚み方向）に一致している。
【００２９】
また、各接続端子１２は、接続端子１２の長さ方向において凹部１８がパンチ２１の刃面２１ａとダイ２２の刃面２２ａとの間に位置するように配置される。ダイ２２の刃先２２ｂは、凹部１８のパッケージ１１側の縁１８ａの直下に位置している。なお、ダイ２２の刃先２２ｂは、例えば、凹部１８のパッケージ１１側の縁１８ａと凹部１８の底との間に位置していてもよい。
【００３０】
この状態で、昇降機構２３によってパンチ２１を降下させることによって、接続端子１２を切断する。接続端子１２の切断面の上部には、ダレの形成に伴って突起２５が形成される。図４では、突起２５を破線で記載している。
【００３１】
本実施の形態では、接続端子１２の裏面がダイ２２に当接する状態でパンチ２１を移動させて接続端子１２を切断することで、接続端子１２の切断面の上部に突起２５が形成されるようにしている。さらに、接続端子１２の裏面に凹部１８を形成した後に接続端子１２を切断することにより、接続端子１２の切断面の突起２５の突出長（凹部１８の側面も含めた突起２５の突出長）が大きくなるようにしている。本実施の形態では、突起２５だけでなく、切断後に残る凹部１８のパッケージ１１側の側面も、はんだ１５の濡れ上がりを阻止しようとする。また、表面処理剤のコーティングに比べて、簡単な工程により凹部１８を形成できる。従って、電子部品１０の生産性の低下を抑制しつつ、ウィスカー３０の発生を抑制することができる。なお、本実施の形態においても、未使用状態で刃先２１ｂが丸みを帯びたパンチ２１を準備して、切断工程においてそのパンチ２１によって接続端子１２を切断してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、電子部品の製造過程で使用される接続端子の加工方法等に適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    電子部品
１２    接続端子
１３    回路基板
１５    はんだ
１８    凹部
２１    パンチ
２１ａ  刃面
２１ｂ  刃先
２２    ダイ
２２ａ  刃面
２２ｂ  刃先
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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