(57)【要約】【課題】  本発明は、糸はんだを用いてはんだ付けをする際に糸引き現象の発生によってはんだ接合の信頼性が低下することを防止し、適正量のはんだを確度高く供給できる方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】  はんだ材料としてはんだボール１１を使用し、これを筒状部材１２内部に整列させて充填し、筒状部材内部ではんだボールの移動を制御する部材１３，１４を用いて一定量を捕捉して、これを筒状部材外部に放出する。放出されたはんだボールをはんだごてなどによって加熱溶融してはんだ付けに利用する。  はんだボールを放出する際にフラックスを同時にはんだボールに添加放出することができ、これによれば、フラックスのはんだに対する腐食作用を低減化することができる。【選択図】  図３
2005103561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容する筒状部材と、前記筒状部材の一端部に設けられ、前記はんだボールの移動を阻止する係止部材と、前記はんだボールを前記係止部材に圧接するように付勢する付勢部材とを有するはんだ供給装置を用い、前記係止部材を移動させて前記はんだボールの係止を解除することにより前記はんだボールを前記筒状部材より放出することを特徴とするはんだ供給方法。
【請求項２】
実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容し配列する整列機構と、前記整列機構に収容されている一定量のはんだボールを前記整列機構から外部に放出する放出機構と、前記整列機構中の前記はんだボールに圧力を印加するための付勢機構と、はんだボールを前記整列機構に供給する供給機構とを少なくとも備えたことを特徴とするはんだボール供給装置。
【請求項３】
実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容する筒状部材と、前記筒状部材の一端部に設けられ、前記はんだボールの移動を阻止する係止部材と、前記はんだボールを前記係止部材に圧接するように付勢する付勢部材と、前記筒状部材の一端部から排出されるはんだボールを加熱する加熱手段とを有するはんだ付け装置を用い、前記係止部材による前記はんだボールの係止を解除して所定の量の前記はんだボールを前記筒状部材より放出し、前記加熱手段によって前記はんだボールを加熱溶融し、被はんだ接合部材表面に溶融はんだを供給することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項４】
実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容し配列する整列機構と、前記整列機構に収容されている一定量のはんだボールを前記整列機構から外部に放出する放出機構と、前記整列機構中の前記はんだボールに圧力を印加するための付勢機構と、はんだボールを前記整列機構に供給する供給機構と、前記整列機構から排出されたはんだボール加熱手段を少なくとも備えたことを特徴とするはんだ付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだボールを用いたはんだ付けに適したはんだ供給方法、はんだ供給装置、はんだ付け方法、およびはんだ付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在行われているはんだ付け方法は大きく３つに区分される。一つ目に、溶融し噴流させたはんだに電子部品を仮止めした基板を接触させ、はんだ接合を形成するフローはんだ付け、またはウェーブソルダリングと呼ばれる方法、二つ目に、はんだの微粉末とはんだ付け補助剤である有機物質のフラックスとを予め混合して得られたソルダーペーストを、基板と電子部品との間に選択的に印刷し、高温炉の中ではんだを再溶融させはんだ接合を形成するリフローはんだ付け方法、三つ目に、はんだを丸線のワイヤー状に加工し、ワイヤー中にフラックスを含浸させた糸はんだと、糸はんだを加熱するためのはんだごてを使用し、人の手または自動化したロボットによってはんだ接合を形成する糸はんだ付け方法がある。
【０００３】
近年、電子電気機器の高機能化に伴いはんだ付け領域は微細化され、また大量生産の要求から人の手を介さない自動化されたはんだ付け方法が求められ、フローはんだ付け方法およびリフローはんだ付け方法は技術的に著しく進歩した。しかしながら、はんだ付け工程が完全に自動化されたわけではなく、はんだ付け装置の不具合や、製造工程での管理不備等の理由で、一度はんだ付けした電子部品を交換し再度はんだ付けする場合や、長期的な接合信頼性を向上させるために、はんだ接合部に更にはんだを追加する場合がある。前者をリペア、後者を盛りはんだ、または追いはんだと呼ぶが、いずれもはんだ付けされたはんだ接合部を、糸はんだを用い人の手で修正するものであり、依然として高度に自動化され始めたはんだ付け工程から糸はんだのニーズが衰えることはない。
【０００４】
糸はんだの製造方法は、棒状のはんだ合金を押し出しながら所定の間隔を設けたローラー間で圧延し、線引きする方法が一般的である。この際、様々な方法で固形状のフラックスを糸はんだ中に含浸させる。
【０００５】
近年、地球環境問題への関心が高まり、電子電気機器に鉛を含まないはんだが採用されて始めているが、先行して実用化された錫銀系はんだや、最近注目され始めている錫亜鉛系はんだ、錫銅系はんだ、錫ビスマス系はんだにおいても、はんだ付け方法は現行の錫鉛はんだと同様であるため、修正用のはんだ付けも同様な方法が求められている。
【０００６】
ところで、鉛を使用しないはんだは、現行の錫鉛はんだと比較すると、様々な点で作業性に劣る。先行して実用化された錫銀系はんだと錫銅系はんだは、現行の錫鉛はんだよりも融点が４０℃程度高いため、はんだ付け温度を上昇しなければならない。一方で錫亜鉛系はんだと錫ビスマス系はんだは、融点が比較的低温であるが容易に酸化されてしまう欠点がある。電子部品や基板の耐熱性を考慮すると、より短時間で効率的な加熱と、はんだのぬれ性や切れ性等の優れた作業性が求められている。
しかしながら、現状の糸はんだ付け工程では、はんだごて先をはんだ接合部に接触させると同時に糸はんだを加熱しなければならず、電子部品に対する熱量の供給は過剰となる。またはんだが酸化し、こて先を離す際にはんだ接合部が糸を引くように角が生じる現象や、こて先に余剰なはんだが残る現象が起き易い。
【０００７】
また鉛を使用しないはんだは、現行の錫鉛はんだよりも酸化しやすくぬれ性が劣るため、これまでよりも活性度の高いフラックスが求められており、糸はんだの構造上フラックスとはんだ合金との接触界面から腐食劣化が進行し、性能保証時間が短くなることが危惧されている。
【０００８】
また、糸はんだを送り装置によって供給し、はんだ付けを行う方法が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この方法によれば、供給されるはんだの量にばらつきが生じ、その結果、不十分な接合のはんだ接合を生じる可能性がある。また、この供給量のばらつきを改善するためには、はんだセンサを採用することが知られているが、このような装置は複雑な機構となり、不経済であるばかりでなく、前述の糸はんだを採用した場合のはんだ接合部の糸引き現象を阻止することはできない。
【特許文献１】特開平７−４００３９号公報  特に、図５ないし図７参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、糸はんだを用いてはんだ付けを行う際に生じる上記問題点を解決するためになされたもので、信頼性の高いはんだ付けを行うことができるはんだ供給方法、はんだ供給装置、はんだ付け方法およびはんだ付け装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、はんだ付けに際して、はんだ材料として球形のはんだボールを用いることにより、適正量のはんだを正確に供給することができ、かつはんだ付け後のはんだ接合部に糸引き等の異形状となることが防止できることに着目して本発明を完成するに到ったものである。
【００１１】
第１の本発明は、実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容する筒状部材と、前記筒状部材の一端部に設けられ、前記はんだボールの移動を阻止する係止部材と、前記はんだボールを前記係止部材に圧接するように付勢する付勢部材とを有するはんだ供給装置を用い、前記係止部材を移動させて前記はんだボールの係止を解除することにより前記はんだボールを前記筒状部材より放出することを特徴とするはんだ供給方法である。
【００１２】
第２の本発明は、実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容し配列する整列機構と、前記整列機構に収容されている一定量のはんだボールを前記整列機構から外部に放出する放出機構と、前記整列機構中の前記はんだボールに圧力を印加するための付勢機構と、はんだボールを前記整列機構に供給する供給機構とを少なくとも備えたことを特徴とするはんだボール供給装置である。
【００１３】
第３の本発明は、実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容する筒状部材と、前記筒状部材の一端部に設けられ、前記はんだボールの移動を阻止する係止部材と、前記はんだボールを前記係止部材に圧接するように付勢する付勢部材と、前記筒状部材の一端部から排出されるはんだボールを加熱する加熱手段とを有するはんだ付け装置を用い、前記係止部材による前記はんだボールの係止を解除して所定の量の前記はんだボールを前記筒状部材より放出し、前記加熱手段によって前記はんだボールを加熱溶融し、被はんだ接合部材表面に溶融はんだを供給することを特徴とするはんだ付け方法である。
【００１４】
第４の本発明は、実質的に球状でほぼ等しい直径を有する複数のはんだボールを内部に収容し配列する整列機構と、前記整列機構に収容されている一定量のはんだボールを前記整列機構から外部に放出する放出機構と、前記整列機構中の前記はんだボールに圧力を印加するための付勢機構と、はんだボールを前記整列機構に供給する供給機構と、前記整列機構から排出されたはんだボール加熱手段を少なくとも備えたことを特徴とするはんだ付け装置である。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明におけるはんだ供給装置およびはんだ供給装置を内蔵するはんだごてのようなはんだ付け装置を使用することにより、はんだ接合部に供給するはんだを短時間で効率的に加熱することが可能となり、不十分なぬれ性やはんだの酸化が抑制され、こて先をはんだ接合部から離す際に溶融はんだが糸を引くように角が生じる現象や、こて先に余剰なはんだが残る現象が回避可能である。また、これまでよりも活性度の高いフラックスを使用しても、はんだボールとフラックスの接触時間が短いため、フラックスによる腐食劣化や、フラックス材料の経時変化による特性の劣化を危惧する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のはんだ供給方法、はんだ供給装置、はんだ付け方法およびはんだ付け装置においては、はんだボールを用いることを特徴としている。以下、はんだボールおよびはんだボールとともに用いられるフラックスについて説明する。
【００１７】
［はんだボール］
本発明において使用されるはんだボールは、一般的に電子部品のＢＧＡやＣＳＰに用いられているはんだボールを使用することが可能であり、直径は１００μｍ〜１ｍｍ程度のものが好ましい。このはんだボールの製造方法としては、溶融はんだ液滴を回転盤に落下させ冷却過程で球状化する方法（ディスク法）、溶融はんだ液滴に高圧ガスを吹き付け冷却過程で球状化する方法（ガスアトマイズ法）、ワイヤー状に加工したはんだ線を裁断し再溶融させ冷却過程で球状化する方法、はんだの薄板を打ち抜き再溶融させ冷却過程で球状化する方法、溶融はんだ液滴を滴下し冷却過程で球状化する方法（均一液滴噴霧法）等がある。一次造粒後のはんだボールは篩選別等の分級工程を経て、寸法公差±５μｍ、真球度０．９５以上の最終仕様の製品が使用されているが、本発明におけるはんだボールは、はんだボール供給装置内にはんだボールが停滞しない程度であれば、ＢＧＡやＣＳＰの要求仕様を満足する必要はない。これらの製造方法は既に公知の方法であり、市場において容易に入手可能である。また、このはんだボールは、はんだボールを製造する過程において、予めはんだボール中にフラックスを含浸させたり、はんだボール周囲にフラックスを塗布していても構わない。
【００１８】
本発明において使用されるはんだは、錫、銀、亜鉛、銅、金、ビスマス、インジウム、アルミニウム、イットリウム、ケイ素、ゲルマニウム、ガリウム、マグネシウム、コバルト、ニッケル、アンチモン、鉛から選ばれる２種以上の元素から構成される合金が好ましく、鉛を含有しないはんだが特に好ましい。
【００１９】
［フラックス］
（ソルダーペースト用フラックス）
一般的には、フラックスを構成する主成分は、はんだ粉末及びはんだ付けする部材の表面を被覆する樹脂で、一般に、アビエチン酸などを主成分とするロジン系樹脂（松脂）が用いられ、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トールロジン及びこれらから得られる変性ロジン、重合ロジン、ロジンエステル等がある。ロジン系樹脂はフラックスの化学的な作用も担う。ポリエステル樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性合成樹脂も用いられる。このような樹脂成分に、樹脂の清浄力等の化学的作用を補いはんだの接合性を向上させるための活性剤、活性剤の作用を補助する補助活性剤、ペーストとしての印刷性などを保持するためのチクソ剤、これらを溶解、混合させるための溶剤等を必要に応じて調製される。はんだに光沢を付与するには有機酸が添加され、ｐＨを調整してダレを防止するためやはんだボールを形成するためにはアミン化合物等が添加される。一般的によく用いられるものとして、例えば、モノエタノールアミン、ステアリルアミン、ジフェニルアミン等のアミン化合物、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、アニリン等のようなアミン化合物のハロゲン化水素酸塩、クエン酸、乳酸、アジピン酸、ステアリン酸等の有機酸などがある。
【００２０】
（フローはんだ付け用フラックス）
フラックスに用いる溶媒は、ロジン、活性剤等を溶解するものであれば限定されるものではなく、例えば２−プロピルアルコール、テルピネオール、リモネン、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、エチルセルソルブ等が使用可能である。
【００２１】
ロジンは、ガムロジン、ウッドロジン、トールロジン、これらの変性ロジン、重合ロジン等のロジン系の天然樹脂を使用することができる。
【００２２】
また、フラックスの粘度はより低い粘性で、５Ｐａ・ｓ以下であることが望ましい。亜鉛は酸化し易いために、溶融状態の錫亜鉛系はんだは粘度が高い。溶融はんだばかりではなくフラックスも粘度が高い場合には、はんだ付けした際にはんだの切れが悪くなり、パッド間でブリッジが多く発生する。よってフラックスは１Ｐａ・ｓ以下の低粘度であることが好ましいが、その成分について限定されるものではない。
【００２３】
またフラックスに添加される活性剤も、通常のフラックスにおいて使用される系統のものと同様に、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、ジフェニルグアニジン、アニリン等の脂肪族又は芳香族アミン類のハロゲン化水素酸塩、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、ブロモジクロロプロパン、クロロフルオロエタン、ブロモヨードエタン、ブロモベンゼン、ベンジルブロマイド等の脂肪族又は芳香族ハロゲン化合物が使用可能である。
【００２４】
フローはんだ付け用フラックスにおいては、ハロゲン量が過剰な場合、フラックス残渣が基板上に残ると最終プロセスで洗浄及び乾燥工程が必要になるため、工業上好ましくない。また、ソルダーペースト中においてフラックスが錫亜鉛系はんだ粒と混合している場合には、ハロゲン含有量が多い程はんだ中から亜鉛が溶出し易いので、ハロゲンの添加量は極力抑えるべきである。従って、フラックス中の総ハロゲン量が塩素換算にして０．０９％以下にハロゲン量を規定することによって、錫亜鉛系はんだを用いフローはんだ付けをした場合には、基板上に残ったフラックスを洗浄しなくても腐食や絶縁不良は起きず、また錫亜鉛系はんだ粒と混合しソルダーペーストを調整した際には、問題とされていた保存性も改善される。
【００２５】
またクエン酸、乳酸、アジピン酸、ステアリン酸等の脂肪族又は芳香族カルボン酸、モノエタノールアミン、ステアリルアミン、ジフェニルアミン等の脂肪族又は芳香族アミン類を同時に使用することができ、これらの添加成分について何等限定されるものではない。
【００２６】
また、ソルダーペーストを作成する際にチクソ性を調整するチクソ剤についても限定されるものではなく、通常の硬化ヒマシ油等の使用が可能である。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
［第１の実施の形態：はんだ供給装置およびはんだ供給方法］
図１に本実施の形態のはんだ供給装置の概念図を示す。本実施の形態のはんだ供給装置１は、はんだボール整列機構２、はんだボール放出機構３、はんだボール押し出し機構４、およびはんだボール供給機構５から構成される。また、はんだフラックスを必要とするはんだを用いる場合、フラックス供給機構６を付設することもできる。
以下各機構について順次説明する。
【００２９】
本発明におけるはんだボール整列機構２は、はんだボール１１を放出する前に一時的に貯留する機能を有し、制御可能な供給を実現するためにはんだボールが一列に配列し、停滞することなく連続的にはんだボールが移動可能な空間を有することが望ましいが、はんだ供給量が制御可能であれば一列に配列する必要はなく、複数列であっても構わない。
【００３０】
はんだボール放出機構３は、はんだボール整列機構２に内蔵、または連結し、はんだボール整列機構２内に一時的に貯留されたはんだボール１１を１個ずつ放出する機能を有し、作業者の意志によりその放出は制御可能である。はんだボール放出は電気的に制御されても構わないが、より単純に機械的に制御可能な構造であることが望ましい。また、はんだボールの放出は必ずしも１個ずつである必要はなく、複数個同時に放出されてもよく、また放出するはんだボールの数量を可変的に制御できる構造であっても良い。
【００３１】
はんだボール付勢機構４は、はんだボール整列機構に連結し、はんだボールを供給する際にはんだボールが隙間なく整列し、またはんだボール放出機構からはんだボールが放出される際に移動のための付勢力を提供する機能を有する。付勢力源は圧縮空気、圧縮窒素ガス、圧縮アルゴンガス等のガス類であることが望ましいが、例えばはんだボール供給機構をはんだボール整列機構の上部に設け、はんだボールの自重により自動的に押し出される機能を有する構造であっても構わない。さらに、付勢力源は、はんだボールを弾発力で付勢するバネであってもよい。
【００３２】
はんだボール供給機構５は、はんだボール整列機構２に連結し、供給するはんだボール１１を貯留し供給する機能を有する。はんだボール供給機構５は、はんだボール整列機構と同じように予め１列にまたは複数列に配列されていても、所定の空間内に無作為に貯留されていても構わないが、作業者の作業回数が少なく作業が容易であることが望ましい。
【００３３】
フラックス供給機構６は、糸はんだにおいて既に含浸されている脂に相当するフラックスを提供する機能を有するが、本発明のはんだボール供給装置には内蔵せず、本発明に既述する以外の異なるフラックス供給方法を用いる場合、必ずしもはんだボール供給装置内に内蔵する必要はない。フラックス供給装置は、フラックス押し出し機構とフラックス供給機構から構成され、フラックス押し出し機構は供給するフラックス量を制御可能な機能を有する。フラックス供給装置は、はんだボール整列機構に連結し、配列するはんだボール間の隙間に適当量のフラックスを提供する機能を有する。フラックスとはんだボールの接触は、はんだボールの放出直前に行われるため、フラックスの活性作用によりはんだが腐食することがなく、すなわち通常の糸はんだで懸念しなければならなかった経時変化による特性劣化を考慮する必要がない。
このフラックス供給装置は必ずしも具備しなくともよい。
【００３４】
以下、本実施の形態のはんだ供給装置について、その具体例である図３を用いて詳細に説明する。
【００３５】
図３において、１１が、はんだボールであり、このはんだボール１１は、はんだ整列機構である筒状部材１２内部に整列され収容されている。この筒状部材１２のはんだボール排出側端部１２ａに近接して、はんだボール１１を係止し、所要に応じて解放してはんだボールを放出する機能を有する係止部材１３が配置されている。この係止部材１３は、筒状部材１２に形成された開口から内部に進入退出自在に設定されている。また、前記係止部材１３に隣接する位置に押出部材１４が筒状部材１２内に同様に進入退出自在に配置されており、前記係止部材１３と協働して所定量のはんだボール１１を捕捉し筒状部材１２から放出するはんだボール放出機構として作用する。
【００３６】
前記筒状部材１２の一方の端部すなわち筒状部材はんだボール供給側端部１２ｂには、はんだボール供給路１５とともにはんだボール供給機構を構成するはんだボール貯留槽１６が、はんだボール供給路１５を介して接続されており、このはんだボール貯留槽１６内に貯留されたはんだボール１１ははんだボール供給路１５を経由してはんだ整列機構である筒状部材１２に供給されるようになっている。一方、はんだボール供給路１５は、途中で分岐しており、はんだボール付勢手段である加圧ガス供給装置１７が接続されている。この加圧ガス供給装置１７は、ポンプのような気体圧送装置、あるいは高圧ガスボンベなどで構成することができ、この加圧気体による付勢は、加圧ガス制御弁１８によって制御することができる。これらの加圧ガス供給装置１７及び加圧ガス制御弁１８などによって前記はんだボール付勢機構を構成している。
【００３７】
このように、はんだボール付勢手段として、加圧ガス供給装置を用いる場合には、このはんだボール貯留槽１６は、付勢手段である加圧ガス供給装置１７から供給されるガスが漏出しないように気密に保持されていることが好ましい。
【００３８】
本実施の形態のはんだ供給装置は、筒状部材１２、はんだボール供給路１５、はんだボール貯留槽１６、及び付勢手段１７を同一の筐体内に収容し一体の装置として構成することもできるし、筒状部材１２と、はんだボール貯留槽１６及び付勢手段１７とを別筐体に組み込み、これらをフレキシブルチューブで構成したはんだボール供給路１５で連結することもできる。
【００３９】
以上に説明したはんだ供給装置を用いて、所定の場所にはんだを供給するには、はんだボール１１をはんだボール貯留槽１６に収容し、はんだボール１１をはんだボール供給路１５から筒状部材１２に移動させる。その際に、加圧ガス供給装置のような付勢手段１７を動作させて、はんだボール１１の移動を円滑にする。十分量のはんだボール１１が、筒状部材１２に充填されるたら、付勢手段１７の動作を継続しながら、押出部材１４を押下して、所定の量のはんだボールをはんだボール排出側端部１２ａからはんだボールを放出する。
【００４０】
上記はんだ供給装置の動作について、はんだボール供給装置の要部を示した動作概略図である図２を用いて説明する。図２（ａ）は、はんだボール１１がはんだボール整列機構を構成している筒状部材１２に収容されている状態を示す図であり、係止部材１３は、はんだボールの移動を阻止するように、筒状部材１２内部に進入している。そして、筒状部材１２内部において、はんだボール１１は、図示しないはんだボール付勢手段による加圧力により、係止部材１３に圧接され整列している。
次いで、筒状部材１２に進入退出自在に配置されている押出部材１４が、筒状部材１２内部に進入すると同時に、係止部材１３が筒状部材１２から退出し、はんだボール１１の係止が解除されて、筒状部材１２の筒状部材はんだボール放出側端部１２ａから放出される。次いで、必要量のはんだボールが放出され、押出部材３３が、筒状部材１２外に退出すると同時に、係止部材３４が、筒状部材１２内部に進入してはんだボール３１の進行を阻止する。このようにして、所定量のはんだボールがはんだボール整列手段である筒状部材から放出される。
【００４１】
上記機構において、押出部材１４は、くさび形状の部材とすることが好ましい。これにより、押出部材１４の進入と同時に、はんだボール１１を係止部材１３方向に押圧することが可能となり、はんだボール１１の放出を確実にすることができる。また、係止部材１３もくさび形状とし、バネのような付勢手段で、筒状部材１２内部方向に付勢することが好ましい。これによって、押出部材１４の進入によって押圧されたはんだボール１１は、特に係止部材１３を操作して移動させ、はんだボールの係止を解除することなく、自動的にはんだボール１１の通路を解放する方向に移動することが可能となる。
このようにして、放出されるはんだボールの量は、係止部材１３と押出部材１４とで囲まれる空間の体積によって規定され、常に一定の量となる。
【００４２】
以上に説明したように、この実施の形態のはんだボール供給装置によれば、押出部材１４を、筒状部材１２内部に進入するように押下するのみで、所定量のはんだボール１１がはんだボール放出側端部１２ａから放出される。
【００４３】
［第２の実施の形態：はんだ供給装置およびはんだ供給方法の変形例］
以下、図４を用いて、上記はんだ供給装置およびはんだ供給方法の変形例について説明する。この変形例は、はんだボールを供給する際に、はんだフラックスも同時に供給するものである。図４において、図３と同一の部材については、同一の符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
図４に示すように、この変形例のはんだ供給装置は、筒状部材１２の側壁部にフラックス供給装置４２を配置している。このフラックス供給装置４２は、加圧手段を備えた容器中にフラックス４３を充填し、フラックス供給量制御弁４４を経由してフラックスを筒状部材１２内部に供給できるようになっている。
このような装置において、フラックス供給装置４２には、常時加圧力が印加されていることが好ましい。これによって、はんだボール１１が移動する際に、複数のはんだボール１１相互間に形成される空間にフラックスが自動的に充填されるため、好都合である。
このような装置によれば、はんだボールに予めフラックスを充填しておくことなく、はんだ供給時にはんだとフラックスが接触することになるため、腐食性の高いフラックスを用いても、はんだを腐食するおそれが無くなり、好都合である。
【００４４】
［第３の実施の形態：はんだ付け装置およびはんだ付け方法］
本実施の形態のはんだ付け装置は、前記第１の実施の形態において説明したはんだ供給装置を、加熱手段を備えたはんだごてに付加した構造をしており、その概略図を図５に示す。図５において、図３と同等の部材については同一の符号を付与しその詳細な説明は省略する。
【００４５】
図５に示すように、このはんだ付け装置５１は、先端部に加熱手段５３を備えたはんだごてのようなはんだ付け装置５１の内部に前述の第１の実施の形態において説明したはんだ供給装置の筒状部材５２を組み込んだものである。はんだごて５１内部に筒状部材５２を装備する際には、はんだごて先の加熱部分５３に隣接して、はんだボール１１が供給される必要があり、例えば上述のはんだボール整列機構である筒状部材５２をはんだごて５１内中央部に設置し、こて先５３に設けた供給口からはんだボール１１を放出することが可能であるが、この際にははんだボール整列機構５２は、はんだごて加熱部５３の影響を回避するために断熱構造を有しなければならない。すなわち、筒状部材５２は、多孔質セラミックスなどの熱伝導性の低い材料を用いて形成することが好ましい。また、このはんだごて先５３は、一般的に採用されている円錐形状である必要はなく、加熱のための機能が妨げられない程度で、はんだボール１１の供給制御が可能であれば、こて先５３の形状が限定されるものではない。またはんだごて先５３の材質は、銅、銅合金、ステンレス、ステンレス合金、銅ステンレス合金、銅鉄合金、セラミックス等、加熱のための機能が妨げられなければ限定されるものではないが、こて先５３にはんだが残ることを防ぐために、はんだとのぬれ性に劣る材質であることが好ましい。また、こて先５３にめっき等の表面処理を施しても構わない。
【００４６】
［第４の実施の形態：はんだ付け装置およびはんだ付け方法の変形例］
以下、図６を用いて、上記はんだ供給装置およびはんだ供給方法の変形例について説明する。この変形例は、上記第２の実施の形態において説明したはんだ供給装置の変形例をはんだ付け装置に組み込んだものであり、はんだボールを供給する際に、はんだフラックスも同時に供給することができるようにしたものである。図６において、図４および図５と同一の部材については、同一の符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
図６に示すように、この変形例のはんだ付け装置は、筒状部材５２の側壁部にフラックス供給装置６２を配置している。このフラックス供給装置６２は、加圧手段を備えた容器中にフラックス６３を充填し、フラックス供給量制御弁６４を経由してフラックスを筒状部材５２内部に供給できるようになっている。
【００４８】
このようなはんだ付け装置によれば、はんだごて先へのはんだボール供給時に、同時にフラックスを供給することができるため、はんだボールに予めフラックスを含浸しておく必要が無く、腐食性の高いフラックスを用いても、はんだを腐食されることが無く、信頼性の高いはんだ接合が可能となる。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
実施例１においては、図４に示すはんだ供給装置を用いて、所定量のはんだボールをはんだごてに供給し、溶融はんだを基板上に形成した銅パッドに適用してはんだ付けを行った。
まず、係止部材１３を、はんだボールの移動経路を遮断するよう位置させて、はんだボール貯留槽１６に収容したはんだボール１１を、はんだボール供給路１５を経由して筒状部材１２内部に導入し、その後も引き続き連続してはんだボール１１が供給されるようにした。はんだボール供給路１５には、加圧ガス発生装置１７から、加圧ガス制御弁１８を操作して、窒素ガスを供給した。また、重合ロジン（松脂）６４．５重量部、溶剤としてヘキシルジグリコール３０重量部、硬化ヒマシ油（チクソ剤）１．０重量部、クエン酸４．４重量部、エチルアミン塩酸塩０．１重量部を混合しながら加熱した後に冷却して均質のフラックスを調製し、これをフラックス供給装置４２の内部に充填し、一定圧力で加圧してフラックス４３が連続的に供給されるようにした。
【００５０】
筒状部材１２に充填されたはんだボール１１は、押出部材１４を押下することにより、はんだボール１１は押し出され、同時に係止部材１３が筒状部材１２から退出する方向に移動し、はんだボール１１の係止が解除され、はんだボール１１が放出された。はんだボール１１が放出された後、押出部材１４、および係止部材１３ははんだボール放出前の位置に復帰し、係止部材１３は次のはんだボール１１の放出を封鎖した。放出されたはんだボール１１は、筒状部材１２のはんだボール排出側端部１２ａに近接して配置されているはんだごて先に供給され、加熱され溶融された。
【００５１】
このはんだ供給装置及びはんだごてを用い、基板上に形成した銅パッドにはんだ付けを試みた。はんだボールはＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成からなる錫亜鉛系はんだで、直径０．７６ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適する市販のフラックスを使用した。はんだごてのこて先温度は３３０℃とし、窒素ガス供給流量は１０Ｐａに制御した。
【００５２】
銅パッドをはんだごてで加熱し、はんだボール供給装置よりはんだボールを１個放出し、はんだ付けを行った。その結果、はんだ接合部に角が生じることなく良好なはんだ接合部形状が形成された。その後、連続して５個のはんだボールを放出し、はんだ付けを試みた結果、同様に角が生じることなく、良好なはんだ接合部形状が形成された。
【００５３】
（比較例１）
実施例１に記載のはんだ供給装置と同程度のはんだ供給能力を有する糸はんだとはんだごてを用い、基板上に形成した銅パッドにはんだ付けを試みた。糸はんだはＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成の錫亜鉛系はんだで、直径０．８０ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適するフラックスを糸はんだ中に含浸している。はんだごてのこて先温度は３３０℃とした。
銅パッドをはんだごてで加熱した後、糸はんだ先端を接触させはんだ付けを行った。その結果、はんだ接合部から糸はんだを離す際に角が生じ、角を消失するために更に糸はんだを追加した結果、はんだ接合部形状は粗大化した。また、はんだ接合部からはんだごてを離す際にこて先にはんだが残り、次の修正までにこて先を清掃する時間を要した。１箇所のはんだ接合部を修正するのに、実施例１に比べて４秒余計に時間を費やした。
【００５４】
（実施例２）
実施例１に記載のはんだ供給装置とはんだごてを用い、はんだ接合部への盛りはんだを試みた。はんだ接合部はＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成からなる錫亜鉛系はんだで形成されており、はんだボールは同じくＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成で、直径０．７６ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適する市販のフラックスを使用した。はんだごてのこて先温度は３３０℃とし、窒素ガス供給流量は１０Ｐａに制御した。
【００５５】
はんだ接合部をはんだごてで加熱し、はんだボール供給装置よりはんだボールを１個放出し、盛りはんだを行った。その結果、はんだ接合部に角が生じることなく良好なはんだ接合部形状が形成された。その後、連続して５個のはんだボールを放出し、盛りはんだを試みた結果、同様に角が生じることなく、良好なはんだ接合部形状が形成された。
【００５６】
（比較例２）
実施例２に記載のはんだ供給装置と同程度のはんだ供給能力を有する糸はんだとはんだごてを用い、はんだ接合部への盛りはんだを試みた。はんだ接合部はＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成からなる錫亜鉛系はんだで形成されており、糸はんだは同じくＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成で、直径０．８０ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適するフラックスを糸はんだ中に含浸している。はんだごてのこて先温度は３３０℃とした。
【００５７】
はんだ接合部をはんだごてで加熱した後、糸はんだ先端を接触させ盛りはんだを行った。その結果、はんだ接合部から糸はんだを離す際に角が生じ、角を消失するために更に糸はんだを追加した結果、はんだ接合部形状は粗大化した。また、はんだ接合部からはんだごてを離す際にこて先にはんだが残り、次の修正までにこて先を清掃する時間を要した。１箇所のはんだ接合部を修正するのに、実施例２に比べて５秒余計に時間を費やした。
【００５８】
（実施例３）
図６に示すはんだ付け装置を用いてはんだ付け作業を行った。
このはんだ付け装置において、はんだ付け装置内部のはんだボール供給路１５、及び筒状部材５２は、はんだごて加熱手段５３によりはんだボールが溶融するのを回避するため、断熱材を用いて形成した。はんだごて先加熱部５５は円錐状で、先端からはんだボールを放出するための放出路が設けられている。
【００５９】
このはんだ付け装置を用い、はんだ接合部への盛りはんだを試みた。はんだ接合部はＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成からなる錫亜鉛系はんだで形成されており、はんだボールは同じくＳｎ９１．９ｗｔ％−Ｚｎ８ｗｔ％−Ａｌ０．１ｗｔ％の組成で、直径０．７６ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適する市販のフラックスを使用した。はんだごてのこて先温度は３３０℃とし、窒素ガス供給流量は１０Ｐａに制御した。
【００６０】
はんだ接合部を加熱手段５３で加熱し、筒状部材５２よりはんだボールを１個放出し、盛りはんだを行った。その結果、はんだ接合部に角が生じることなく良好なはんだ接合部形状が形成された。その後、連続して５個のはんだボールを放出し、盛りはんだを試みた結果、同様に角が生じることなく、良好なはんだ接合部形状が形成された。
【００６１】
（実施例４）
図３に示すはんだボール供給装置と、はんだごてとフラックスを用い、はんだ接合部への盛りはんだを試みた。はんだ接合部はＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成からなる錫亜鉛系はんだで形成されており、はんだボールは同じくＳｎ９６．２５ｗｔ％−Ａｇ３ｗｔ％−Ｃｕ０．７５ｗｔ％の組成で、直径０．７６ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適する市販のフラックスを使用した。はんだごてのこて先温度は３３０℃とし、窒素ガス供給流量は１０Ｐａに制御した。
【００６２】
まず、はんだ接合部を覆う程度にフラックスを塗布し、その後はんだごてではんだ接合部を加熱し、はんだボール供給装置よりはんだボールを１個放出し、盛りはんだを行った。その結果、はんだ接合部に角が生じることなく良好なはんだ接合部形状が形成された。その後、連続してフラックス塗布とはんだボールの放出を５回繰り返し、盛りはんだを試みた結果、同様に角が生じることなく、良好なはんだ接合部形状が形成された。
【００６３】
（実施例５）
図５に示すフラックス供給装置を具備しないはんだ付け装置とフラックスを用い、はんだ接合部への盛りはんだを試みた。はんだ接合部はＳｎ９１．２ｗｔ％−Ｚｎ８．８ｗｔ％の組成からなる錫亜鉛系はんだで形成されており、はんだボールは同じくＳｎ９９．２５ｗｔ％−Ｃｕ０．７５ｗｔ％の組成で、直径０．７６ｍｍのものを使用した。フラックスは錫亜鉛系はんだに適する市販のフラックスを使用した。はんだごてのこて先温度は３３０℃とし、窒素ガス供給流量は１０Ｐａに制御した。
【００６４】
まず、はんだ接合部を覆う程度にフラックスを塗布し、その後加熱手段５３ではんだ接合部を加熱し、筒状部材５２よりはんだボールを１個放出し、盛りはんだを行った。その結果、はんだ接合部に角が生じることなく良好なはんだ接合部形状が形成された。その後、連続してフラックス塗布とはんだボールの放出を５回繰り返し、盛りはんだを試みた結果、同様に角が生じることなく、良好なはんだ接合部形状が形成された。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のはんだ供給装置の動作原理を示す概略断面図。
【図２】本発明のはんだ供給装置の動作を示す概略断面図。
【図３】本発明のはんだ供給装置の一実施例を示す概略断面図。
【図４】本発明のはんだ供給装置の他の実施例を示す概略断面図。
【図５】本発明のはんだ付け装置の一実施例を示す概略断面図。
【図６】本発明のはんだ付け装置の他の実施例を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・はんだ供給装置
２・・・はんだボール整列機構
３・・・はんだボール放出機構
４・・・はんだボール付勢機構
５・・・はんだボール供給機構
６・・・フラックス供給機構
１１・・・はんだボール
１２・・・筒状部材
１２ａ・・・筒状部材はんだボール放出側端部
１２ｂ・・・筒状部材はんだボール供給側端部
１３・・・係止部材
１４・・・押出部材
１５・・・はんだボール供給路
１６・・・はんだボール貯留槽
１７・・・加圧ガス供給装置
１８・・・加圧ガス制御弁
４１・・・フラックス
４２・・・フラックス供給装置
４３・・・フラックス
４４・・・フラックス供給量制御弁
５１・・・はんだボール供給装置内臓はんだごて
５２・・・断熱材付きはんだボール供給路
５３・・・はんだごて先加熱部
６１・・・フラックス
６２・・・フラックス供給装置
６３・・・フラックス
６４・・・フラックス供給量制御弁
【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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