(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック基板の多数ある電極に対して一度の作業で全ての電極とカラムとのはんだ付けが行え、しかも電極に対してカラムを直立させることができるカラム搭載治具および搭載方法。【解決手段】本発明のカラム搭載治具は、耐熱性を有するチタンのような板に、セラミック基板２の電極３と同一位置に多数の穴４が穿設されており、該板の四辺にはセラミック基板に載置したときに移動しないための位置決め部７と板の裏面からの距離を一定に保つスペーサー部８が形成されている。また本発明の搭載方法は電極にソルダペーストが塗布されたセラミック基板上に搭載治具を載置してから搭載治具の穴にカラムを挿入する。そして該セラミック基板をリフロー炉のような加熱装置で加熱して電極上に塗布したソルダペーストを溶融して電極とカラムをはんだ付けする。その後、セラミック基板上からカラム搭載治具を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性の板にはセラミック・カラム・グリッドアレイのセラミック基板に設置された電極と同一位置に穴が穿設されており、しかも該板をセラミック基板に載置したときにセラミック基板の電極に対して穴の位置を一致させる位置決め部が形成されているとともに、板の裏面とセラミック基板との間に所定の隙間を設けることができるスペーサー部が形成されていることを特徴とするカラム搭載治具。
【請求項２】
前記位置決め部とスペーサー部は、一体形成されていることを特徴とする請求項１記載のカラム搭載治具。
【請求項３】
前記耐熱性の板は、チタン、チタン合金、ステンレス、炭素、炭化物、窒化物、セラミックス、エンジニアリングプラスチックスのいずれかであることを特徴とする請求項１記載のカラム搭載治具。
【請求項４】
セラミック・カラム・グリッドアレイのセラミック基板に設置された電極にソルダペーストを塗布する工程；
セラミック基板の電極と同一位置に穴が穿設されたカラム搭載治具をセラミック基板の電極とカラム搭載治具の穴とが一致し、しかもセラミック基板との間に隙間がある状態でセラミック基板に載置する工程；
カラム搭載治具の全ての穴にカラムを挿入して、セラミック基板の電極に塗布したソルダペースト上にカラムを直立した状態で搭載する工程；
穴にカラムが挿入されたカラム搭載治具とカラムが直立状態で搭載されたセラミック基板を加熱装置で加熱してソルダペーストを溶融し、溶融したはんだを冷却固化してカラムと電極をはんだ付けする工程；
電極にカラムがはんだ付けされた後、セラミック基板からカラム搭載治具を除去する工程；
からなることを特徴とするカラムの搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品であるセラミック・カラム・グリッド・アレイのセラミック基板にカラムを搭載する治具およびカラムの搭載方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の通信速度の高速化、電子部品の集積化から電子部品は多機能化され、リード数を多くする傾向となってきている。電子部品でリード数を多くしたものとして、従来はＱＦＰ、ＳＯＩＣ等があるが、近時さらなる電子部品の多機能化が要求されるようになってきており、従来の多機能電子部品ではリード数が足りなくなってきている。そこでリード数を多くした電子部品としてＢＧＡ（ＰＢＧＡ、ＣＢＧＡ、ＴＢＧＡ）が使用されるようになってきた。しかしながらＢＧＡは電子機器使用時に発生する熱によりＢＧＡ基板が歪むことがあった。このようにＢＧＡ基板が歪むことから、接続端子をはんだボールからカラムに変えることにより、基板間の熱応力吸収能力をさらに高めたタイプが出現してきた。これがＣＣＧＡ（セラミック・カラム・グリッド・アレイ、以下ＣＧＡという）である。このＣＧＡはセラミック基板に多数のカラムが設置され、プリント基板間の電気的接続を該カラムで行っている。
【０００３】
ＣＧＡに使用するカラムは、鉛主成分の高温はんだ線、金属線、はんだメッキした金属線等が用いられている。カラムとしては、ＣＧＡの大きさやリード数によって各種のものがあるが、一般に多く使用されるカラムは直径が０．５１ｍｍ、長さが２．５４ｍｍであり、カラムとセラミックの電極とをはんだで接合する。
【０００４】
ＢＧＡでは、はんだボールをＢＧＡ基板に搭載する場合、先ずＢＧＡ基板の電極上に粘着性フラックスを塗布しておく。そしてはんだボールをボール吸着治具で吸着し、フラックスが塗布されたＢＧＡ基板上に移動してからボール吸着治具からはんだボールをリリースして電極に塗布した粘着性フラックスで粘着させる。つまりＢＧＡでは、はんだボールが球状であるため、ボール吸着装置で吸着したはんだボールを直接ＢＧＡ基板に搭載できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでカラムは、はんだボールのように吸着治具で吸着したカラムをそのままセラミック基板上に搭載できない。なぜならばカラムは円柱状であり、セラミック基板に対して直立して搭載しなければならず、カラムを直立状態でセラミック基板に搭載させるのが難しいからである。本発明は、ＣＧＡのセラミック基板に対してカラムを直立して搭載するカラムの搭載治具および搭載方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、或る程度深さのある垂直な穴の中に円柱状物体を挿入すると、円柱状物体は完全に直立することに着目して本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、耐熱性の板にはセラミック・カラム・グリッドアレイのセラミック基板に設置された電極と同一位置に穴が穿設されており、しかも該板をセラミック基板に載置したときにセラミック基板の電極に対して穴の位置を一致させる位置決め部と、さらに板の裏面とセラミック基板との間に所定の隙間を設けることができるスペーサー部が形成されていることを特徴とするカラム搭載治具である。
【０００８】
また本発明は、セラミック・カラム・グリッドアレイのセラミック基板に設置された電極にソルダペーストを塗布する工程；セラミック基板の電極と同一位置に穴が穿設されたカラム搭載治具をセラミック基板の電極とカラム搭載治具の穴とが一致し、しかもセラミック基板との間に隙間がある状態でセラミック基板に載置する工程；カラム搭載治具の全ての穴にカラムを挿入して、セラミック基板の電極に塗布したソルダペースト上にカラムを直立した状態で搭載する工程；
穴にカラムが挿入されたカラム搭載治具とカラムが直立状態で搭載されたセラミック基板を加熱装置で加熱してソルダペーストを溶融し、溶融したはんだを冷却固化してカラムと電極をはんだ付けする工程；電極にカラムがはんだ付けされた後、セラミック基板からカラム搭載治具を除去する工程；からなることを特徴とするカラムの搭載方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のカラム搭載治具は、ＣＧＡのセラミック基板の上に載置したときに、セラミック基板の電極とカラム搭載治具の穴とが一致して移動しないようにしなければならない。そのためにカラム搭載治具に位置決め部を形成しておく。該位置決め部としては、四角いセラミック基板の上にカラム搭載治具を載置したときに、カラム搭載治具が前後左右に移動しないようにできるものであれば如何なるものでもよい。位置決め部の例としては、セラミック基板の四辺と一致したところに突出した片を形成したり、セラミック基板の対角する隅部と一致したところに直角の突出した片を形成したりしてもよい。
【００１０】
また本発明のカラム搭載治具は、セラミック基板の上に載置したときにセラミック基板との間に隙間を設けるようにしなければならない。この隙間は、ソルダペーストを塗布したセラミック基板の上にカラム搭載治具を載置したときに、カラム搭載治具の裏面がソルダペーストに接しないようにするためである。カラム搭載治具がソルダペーストに接すると、加熱時にソルダペーストが広がって隣接した電極のソルダペーストと合流してしまい、或るカラム接合部でははんだが大量に付着し、また或るカラム接合部でははんだが少量しか付着しないという不正常な接合部になってしまう。セラミック基板との間に隙間を設けるには、カラム搭載治具の裏面で電極以外の部分に所定の隙間が得られ、しかもカラム搭載治具が傾斜しないようなスペーサー部を形成する。
【００１１】
位置決め部とスペーサー部をそれぞれ別々に形成してもよいが、それらを一体に形成することもできる。この場合、カラム搭載治具の四辺に突出片を形成し、該突出片に段部を設けるようにする。この段部がスペーサー部となるものであり、セラミック基板の端部に乗る位置にある。該段部はカラム搭載治具の裏面から段部までの長さが所定の隙間と同じになっている。
【００１２】
また本発明のカラム搭載治具は、穴の中にカラムを挿入したときに、カラムがセラミック基板に対して直立しなければならない。そのために穴は或る程度の深さ、少なくとも０．５ｍｍ以上が必要であり、即ち穴を穿設する板の厚さは０．５ｍｍ以上にする。
【００１３】
カラム搭載治具は、ソルダペーストを塗布したセラミック基板に載置してカラム搭載治具の穴にカラムを挿入後、該セラミック基板とともにリフロー炉のような加熱装置で加熱するため耐熱性を有しているとともに、例えソルダペーストが付着してもはんだが金属的に付着しないような材質のものを使用する。本発明に使用する材料としてはチタン、ステンレス、セラミック等であるが、特に好適にはチタンである。チタンは軽いため取り扱いが容易であり、しかも耐熱性、耐食性、耐久性が大で熱膨張係数が小さいという優れた特長を有している。
【００１４】
本発明のカラム搭載方法においてソルダペーストを塗布する手段としては、マスクを用いた印刷法やディスペンサーを用いた吐出法があるが、多数ある微小電極への塗布には印刷法が適している。
【００１５】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明を説明する。図１は本発明カラム搭載治具をセラミック基板に載置する説明図、図２は本発明のカラム搭載方法の工程を説明する図である。
【００１６】
本発明のカラム搭載治具１は、チタンのような耐熱性のある板状であり、ＣＧＡのセラミック基板２と略同一の大きさとなっている。カラム搭載治具１には、セラミック基板２の電極３・・・と一致したところに穴４・・・が穿設されている。
【００１７】
カラム搭載治具１の四辺には突出片５・・・が下方に向けて形成されている。突出片５には内側に段部６が形成されており、該突出片は位置決め部７とスペーサー部８が一体となったものである。
【００１８】
突出片５における位置決め部７は、段部６から立ち上がった壁面であり、カラム搭載治具１を図１の矢印Ａのように降ろして段部６が点線のようにセラミック基板２に載置されたときに位置決め部７がセラミック基板２の側面に接するようになっている。このように四箇所の位置決め部７がセラミック基板２の側面に接するようになるとカラム搭載治具１は前後左右へ移動しなくなる。このときカラム搭載治具１の穴４がセラミック基板２の電極３の真上に位置するようになる。
【００１９】
スペーサー部８は段部６であり、図２の▲２▼に示すようにカラム搭載治具１をセラミック基板２上に載置したときに段部６がセラミック基板に乗り、該段部からカラム搭載治具１の裏面までの長さが隙間Ｓとなる。
【００２０】
次に本発明のカラム搭載方法を図２で説明する。
【００２１】
▲１▼セラミック基板２の電極３の上にソルダペースト９を印刷法で塗布する。
▲２▼電極３上にソルダペース９が塗布されたセラミック基板２上にカラム搭載治具１を載置する。このときカラム搭載治具１にはスペーサー部８が形成されているため、セラミック基板２とカラム搭載治具１の裏面間には隙間Ｓができ、電極３に塗布したソルダペースト９はカラム搭載治具１の裏面に付着しない。
▲３▼セラミック基板２上に載置したカラム搭載治具１の穴４からカラム１０を挿入する。カラム１０の挿入は図示しない吸着治具でセラミック基板の電極の一列分のカラムを吸着し、カラム搭載治具の一列の穴毎にカラムを挿入して全てのカラム搭載治具の穴４・・・にカラムを挿入する。
▲４▼電極３・・・上にカラム１０・・・が搭載されたセラミック基板２をカラム搭載治具１とともにリフロー炉１１で加熱する。リフロー炉１１ではセラミック基板２をコンベア１２で搬送し、コンベア１２の上下部に設置されたヒーター１３でセラミック基板２とカラム搭載治具１を加熱して電極３上に塗布されたソルダペースト９を溶融させる。電極３上のソルダペースト９が溶融すると電極３とカラム１０が溶融したはんだで濡れる。ヒーター１３でソルダペーストが溶融されたセラミック基板２はコンベア１２でさらに搬送されて冷却機１４で冷却され、はんだが固化してはんだ付けがなされる。
▲５▼リフロー炉でカラム１０と電極３がはんだ１５ではんだ付けされたセラミック基板２はリフロー炉から取り出され、その後、カラム搭載治具１を除去する。
【００２２】
９６１個の電極が設置され電極上にソルダペーストが印刷塗布されたセラミック基板（４２ｍｍ×４２ｍｍ）の上に本発明のカラム搭載治具（板厚２ｍｍ）を載置し、カラム搭載治具の穴（直径０．６ｍｍ）に直径が０．５１ｍｍ、長さが２．５４ｍｍのカラム（Ｐｂ−１０Ｓｎ））を搭載してから、該セラミック基板とカラム搭載治具をリフロー炉で加熱したところ、セラミック基板の全ての電極にはカラムが直立した状態ではんだ付けされていた。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カラムを搭載治具で直立させた状態でセラミック基板の電極にはんだ付け作業ができるため、カラムが位置ずれしたり傾斜したりすることなく正確にはんだ付けができるという信頼性に優れたＣＧＡが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラム搭載治具をセラミック基板に載置する説明図
【図２】本発明のカラム搭載方法を説明する工程図
【符号の説明】
１  カラム搭載治具
２  セラミック基板
３  電極
４  穴
７  位置決め部
８  スペーサー部
【図１】
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【図２】
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