(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭ピッチの端子電極を有する実装部品と、前記端子電極と接続する金属箔を有するプリント配線板とをハンダリフロー工法によって電気的に接続する実装ハンダ付け方法であって、
前記金属箔にクリームハンダを塗布する工程と、
前記金属箔上のクリームハンダと前記端子電極とを接触させて前記実装部品を前記プリント配線板上に仮接続する工程と、
前記実装部品が下方に位置するように前記プリント配線板を裏向けにする工程と、
前記プリント配線板の上方に設けた加熱手段であり、前記実装部品の投影面積とほぼ等しい開口面積を有するリフローノズルを下方まで移動し、
前記実装部品を仮接続されている前記プリント配線板の面とは反対面より前記実装部品の投影面積部分を前記リフローノズルからでる熱風によって局部的に加熱することにより前記クリームハンダを溶融させる工程と
を含み、
前記溶融したクリームハンダに加わる下方の重力によって、前記プリント配線板に形成されている前記金属箔の周囲に溶融したクリームハンダが広がることを抑止し、前記金属箔間のショートを防止することを特徴とする実装ハンダ付け方法。
【請求項２】
前記実装部品、または前記プリント配線板がリペア部品であることを特徴とする請求項１に記載の実装ハンダ付け方法。
【請求項３】
前記実装部品が、ＢＧＡパッケージ、またはＣＳＰパッケージ、またはフェイスダウンコンタクトコネクタであることを特徴とする請求項１に記載の実装ハンダ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実装部品の実装ハンダ付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリント配線板の高密度実装化、半導体実装部品の高集積化は目覚しいものがあり、実装部品のハンダ付け部分の多ピン化、狭ピッチ化が進んでいる。
【０００３】
図４は従来の実装ハンダ付け方法を説明する要部拡大正面図である。図において、１０５はクリームハンダ、１０７は金属箔、１０３はプリント配線板、１０４はＢＧＡパッケージ、ＣＳＰパッケージのように狭ピッチの端子電極を有する実装部品、１０８は実装部品１０４の端子電極、１０１はリフローノズル、１０６は基板受けである。はじめに図４（ａ）において、プリント配線板１０３の金属箔１０７の上にクリームハンダ１０５を塗布する。次に、図４（ｂ）で塗布したクリームハンダ１０５の上に端子電極１０８を載せ、実装部品１０４をプリント配線板１０３の上に仮接続する。次に、プリント配線基板１０３を基板受け１０６に載せ、リフローノズル１０１の下に置く。図４（ｃ）で実装部品１０４の上からリフローノズル１０１にて熱風１０２を実装部品１０４に直接当てクリームハンダ１０５を溶融、冷却すると、端子電極１０８と金属箔１０７とが電気的に接続する。図４には示していないが、実装部品１０４の周辺には面実装する他の電子部品が配置されており、実装部品１０４の塗布工程、仮接続工程、加熱工程時に同様の操作がなされ、実装部品１０４と共に一括処理されてプリント配線板１０３が完成する。
【０００４】
しかしながら、上記従来のハンダ付け方法ではクリームハンダ１０５の上に実装部品１０４が載せてあるため、実装部品１０４の自重がプリント配線板１０３と端子電極１０８との隙間を小さくする方向に働く。その結果図５の概念図に示すように、溶融ハンダ１０５が端子電極１０８の周辺部に押し出され、隣接する電極間の距離が狭くなり、ハンダ付け品質が悪い課題があった。また、リフローノズル１０１からの熱風１０２が直接ハンダ付け部分を吹き付けるので、この風圧によって溶融ハンダ１０５がさらに広がる課題もあった。上記課題は、実装部品１０４以外の他の電子部品においても同様に発生するが、配線ピッチの広い部品では余り問題とされていなかった。
【０００５】
従来のハンダ付け方法は隣接端子電極間の距離が狭くなり易いため、実装部品１０４のショート不良が発生し易い。ショート不良品は端子電極１０８周辺のハンダを再溶融して実装部品１０４を取り外し、端子電極１０８、金属箔１０７の周辺の余分なハンダを取り除いた後、再度金属箔１０７にクリームハンダ１０５を塗布し、図４（ａ）から図４（ｃ）の工程を繰り返してリペアしていた。ところがリペア品の端子電極１０８、金属箔１０７の周辺には取り切れずに残ったハンダ残渣成分が付着しているため、さらにハンダ付けが難しくなる課題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題を解決するもので、狭ピッチの端子電極を有する実装部品とプリント配線板上の金属箔とを安定して電気的に接続するリフローハンダ付け方法を提供するものであり、特に従来方法では困難であったリペア部品のハンダ付けを高信頼性、高品質で行うことのできる方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実装ハンダ付け方法はリフロー加熱工程において、実装部品をプリント配線板の下面に位置させ、プリント配線板の上面より加熱することによりクリームハンダを溶融させ、溶融時には実装部品がプリント配線板にハンダの表面張力によって吊るされて保持されるように構成したものである。この構成により、セルフアライメント効果が最大に発揮され、また溶融ハンダが端子電極、配線電極からにじみ出ることがないので、信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、
狭ピッチの端子電極を有する実装部品と、前記端子電極と接続する金属箔を有するプリント配線板とをハンダリフロー工法によって電気的に接続する実装ハンダ付け方法であって、
前記金属箔にクリームハンダを塗布する工程と、
前記金属箔上のクリームハンダと前記端子電極とを接触させて前記実装部品を前記プリント配線板上に仮接続する工程と、
前記実装部品が下方に位置するように前記プリント配線板を裏向けにする工程と、
前記プリント配線板の上方に設けた加熱手段であり、前記実装部品の投影面積とほぼ等しい開口面積を有するリフローノズルを下方まで移動し、
前記実装部品を仮接続されている前記プリント配線板の面とは反対面より前記実装部品の投影面積部分を前記リフローノズルからでる熱風によって局部的に加熱することにより前記クリームハンダを溶融させる工程と
を含み、
前記溶融したクリームハンダに加わる下方の重力によって、前記プリント配線板に形成されている前記金属箔の周囲に溶融したクリームハンダが広がることを抑止し、前記金属箔間のショートを防止することを特徴とする実装ハンダ付け方法であり、クリームハンダの溶融時には実装部品がプリント配線板にハンダの表面張力によって吊るされて保持されるように構成したものである。この構成により、セルフアライメント効果が最大に発揮され、また溶融ハンダが実装部品の自重によって配線電極の周辺部に押し出されることがないので、信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。また、プリント配線板を介して熱伝導するので、実装部品に対する熱ストレスを少なくすることができる。特にリペア工程のように部分的なハンダ付けが必要な場合には、周辺の他の実装部品に再度の熱ストレスを加えることがないので最適な方法である。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、
前記実装部品、または前記プリント配線板がリペア部品であることを特徴とする請求項１に記載の実装ハンダ付け方法であり、端子電極、または金属箔周辺部に正規工程時に塗布したクリームハンダの残渣成分が付着していても信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。また、プリント配線板を介して熱伝導するので、実装部品に対する熱ストレスを少なくすることができ、リペアの実装部品に対する熱ストレスを最少にすることができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、
前記実装部品が、ＢＧＡパッケージ、またはＣＳＰパッケージ、またはフェイスダウンコンタクトコネクタであることを特徴とする請求項１に記載の実装ハンダ付け方法であり、端子電極の総面積がハンダの表面張力によって実装部品を吊り下げるのに十分な広さを有するので、ハンダ溶融時に実装部品が落下してしまうことがない。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図１から図３を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態に係る、実装ハンダ付け方法の加熱工程の構成を示す図、図２（ａ）はクリームハンダの塗布工程、（ｂ）はクリームハンダの上に端子電極を仮接続する工程、（ｃ）は仮接続した配線板を裏返した図である。
【００１３】
図２において、実装部品４はＢＧＡチップであり、実装部品４の裏面にはΦ０．８の高温ハンダからなる球状端子電極８が格子状に配列されている。プリント配線板３の上には球状端子電極８に対応する金属箔７が設けられている。
【００１４】
本発明の実装ハンダ付け方法におけるクリームハンダの塗布工程、仮接続工程は、従来の方法と同一である。即ち、金属箔７の上に共晶クリームハンダ５をスクリーン印刷によって約１５μｍ厚に均一に塗布し、次にクリームハンダ５と球状端子電極８との位置決めをしてクリームハンダ５の上に球状端子電極８を重ねて仮接続する。
【００１５】
仮接続の接着力はクリームハンダ５の粘着力であるが、仮接続点が多数存在するので図２（ｃ）のようにプリント配線板３を１８０°回転させても実装部品４は落下することはない。
【００１６】
次に、裏返したプリント配線板３を基板受け６の上に載せてリフローノズル１の下まで移動し、リフローノズル１と実装部品４とが重なるように位置合わせする。リフローノズルの開口面積は、実装部品４の投影面積とほぼ等しく設計されている。プリント配線板３とリフローノズル１との隙間は、約３ｍｍである。リフローノズル１は図には示していない加熱装置から送風された約２３０℃に温度制御された熱風２を吹き出し、実装部品４が仮接続しているプリント配線板４の裏面を加熱する。
【００１７】
加熱開始後約３分後にクリームハンダ５は、溶融温度（１８３℃）以上になり溶融状態となる。クリームハンダ５の溶融状態においては、クリークハンダ５は金属箔７上に表面張力によって水滴状に保持され、この水滴状溶融ハンダの中にさらに球状端子電極８が吊るされた状態となる。実装部品４は溶融クリームハンダ５の表面張力によって支配されているので、理想的なセルフアライメント効果が発揮され、最も安定した位置での接続が可能となる。また、溶融クリームハンダ５には重力による下方向の力が支配的に作用するため、溶融クリームハンダ５は横方向に移動することはない。したがって、従来のように金属箔７の周囲に溶融クリームハンダが広がることはない。約１９０℃の温度に１分間置いた後、熱風２の送風を停止し、ハンダが固化した後プリント配線板３を取り出してハンダ付けが終了する。
【００１８】
図３に実施の形態１で得られるハンダ接続部の概念図を示す。図５に示した従来の接続部と比較すると、本実施の形態の接続部はハンダのにじみが少なく、高品質の高密度実装ハンダ付けが実現できる。
【００１９】
本実施の形態のハンダ付け方法は、従来のハンダ付け方法と比較すると、上記説明した以外に下記の利点を持つ。
【００２０】
熱風２をクリームハンダ５が存在する面の裏面より吹き付けているので、熱風２の風圧が溶融クリームハンダ５を押し流すことがない。
【００２１】
実装部品４の球状端子電極側より加熱しているので、実装部品４の本体部の熱ストレスを最小にすることができる。実施の形態１における本体部の最高温度は１９０℃以下である。また、リフローノズルの開口面積と実装部品の投影面積をほぼ同じにしているので、実装部品の周辺に存在する他の電子部品を加熱するのを最少にすることができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態による実装ハンダ付け方法によれば、信頼性が高く、高品質なハンダ付けが可能となる。
【００２３】
なお、本実施の形態１では加熱手段として熱風を採用しているが、遠赤外線等他の熱源を使用することも可能である。
【００２４】
また、本実施の形態１では、プリント配線基板中の特定の実装部品のみを局部的な加熱によってハンダ付けする方法を説明したが、他の実装部品を同時にリフローするようにしてもよい。この場合、プリント配線板を裏返したときに落下するようなものがあれば、その部品には落下防止用の接着処理をする必要がある。
【００２５】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１のハンダ付け方法をリペア工程に採用したものである。
【００２６】
正規のハンダ付け工程は、従来例で説明した図３の方法によるものである。すでに説明したように、従来の工程ではクリームハンダが金属箔の周辺ににじみ易く、このために高密度に配列された端子電極を有する実装部品の電極間がショート不良になる場合がある。このような実装部品のショート不良品のリペア工程を説明する。
【００２７】
（１）ドライヤー等の局部加熱でハンダを溶融して、実装部品をプリント配線板より外す。
【００２８】
（２）ハンダ吸い取り線等で金属箔、球状端子電極に付着した余分なハンダを除去する。
【００２９】
（３）リペア部分の金属箔にクリームハンダを塗布、リペア実装部品を仮接続する。
【００３０】
（４）実施の形態１による局部的なハンダ付け方法によって、リペア部品の実装を行う。
【００３１】
リペア工程でハンダ付けを困難にしているのは、正規工程で付着したハンダ成分を完全に除去できない点にある。１ｍｍ以下の狭ピッチに配列した金属箔、球状端子電極から完全にハンダの残渣成分を除去することは困難である。ハンダ残渣成分は、溶融ハンダの濡れ性を不均一にしショート不良、オープン不良を発生させる。
【００３２】
実施の形態１の実装ハンダ付け方法によれば、リペア実装部品に対しても信頼性が高い高品質なハンダ付けが可能である。
【００３３】
また、リペア実装品は二度にわたり熱ストレスを受けることになるが、本発明では球状端子電極側より加熱しているので、実装部品本体部の熱ストレスを最少にすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、クリームハンダの溶融時において、実装部品の自重を利用することでプリント配線板と実装部品の隙間を最適なものにでき、部品信頼性が高くかつ、高品質なハンダ付けをすることができる。また、実装部品の端子電極側から加熱するので、実装部品本体に対する熱ストレスを最少にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における実装ハンダ付け方法の加熱工程を示す図
【図２】本発明の一実施の形態における実装ハンダ付け方法における
（ａ）塗布工程を示す図
（ｂ）仮接続工程を示す図
（ｃ）裏向けにしたプリント配線基板を示す図
【図３】本発明の一実施の形態における実装ハンダ付け方法によって得られるハンダ接続部を示す概念図
【図４】従来の実装ハンダ付け方法における
（ａ）塗布工程を示す図
（ｂ）仮接続工程を示す図
（ｃ）加熱工程を示す図
【図５】従来の実装ハンダ付け方法によって得られるハンダ接続部を示す概念図
【符号の説明】
１、１０１    リフローノズル
２、１０２    熱風
３、１０３    プリント配線板
４、１０４    実装部品
５、１０５    クリームハンダ
６、１０６    基板受け
７、１０７    金属箔
８、１０８    球状端子電極
【図１】
0003997614.tif 000002
【図２】
0003997614.tif 000003
【図３】
0003997614.tif 000004
【図４】
0003997614.tif 000005
【図５】
0003997614.tif 000006