(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板のランドと電子部品のリードとを接合材料により接合する電子部品において、電子部品の隣接するリード間に絶縁性及び耐熱性を有し、開口部におけるフィルムの断面寸法が、下面部寸法が上面寸法より大きい所望のパターンの開口部が形成され、該開口部に沿って溶融した接合材料がランド部に導入される電子部品実装用フィルムが配置されていることを特徴とする電子部品。
【請求項２】
回路基板のランドと電子部品のリードとを接合材料により接合する電子部品の実装において、開口部におけるフィルムの断面寸法が、下面部寸法が上面部寸法より大きい所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムを電子部品の隣接するリード間に装着する工程と、電子部品を回路基板上の所望の位置に装着する工程と、電子部品実装用フィルムの開口部上に接合材料を供給する工程と、加熱手段により接合材料を溶融し、回路基板上に電子部品を接合する工程からなる電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回路基板上のランドに半田等の接合材料により接合を行う電子部品及びランドと電子部品の電極とを接合材料により接合する電子部品の実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子回路基板の製造において、回路基板上にＱＦＰ部品やチップ部品等の電子部品を半田接合により実装する工程は、クリーム半田印刷工程、電子部品装着工程、およびリフロー工程によって行われてきた。これを図に基づいて説明する。
【０００３】
図９は従来のクリーム半田印刷工程を示し、１は所望のパターン開口部２が形成された金属製マスク、３はマスク１上を印刷方向に沿って直線移動する印刷用スキージ、４は回路基板、５はクリーム半田６を印刷するランドである。
この工程は図９（Ａ）に示されるように、回路基板４をマスク１に位置決めして重ね合わし、スキージ３をマスク１上に適正な印圧で接触させた状態で印刷方向に沿って直線移動させ、クリーム半田６をマスク１の開口部２に充填させた後、図９（Ｂ）に示されるように回路基板４をマスク１から版離れさせることにより、マスク１を介して回路基板４上にクリーム半田６を所望のパターンに印刷、塗布するものである。
【０００４】
次に、電子部品装着工程は図１０に示すように電子部品装着用ノズル７により電子部品８を吸着して位置決めした後、回路基板４上に装着を行うものである。この際、電子部品８の電極９は前工程でランド５に印刷されたクリーム半田６上に載せられ、このクリーム半田６の粘着力により電子部品８は保持されて次の工程に送られる。
【０００５】
最後のリフロー工程は図１１に示すように熱風や赤外線ヒータ等の熱源により加熱して、前工程で印刷を行ったクリーム半田６を溶融し、回路基板４上に電子部品８を半田接合するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の実装方法においては、各工程において下記に示す不良要因が発生することにより、回路基板の半田接合の品質が低下するという問題があった。
近年、リード（ＱＦＰ部品等の電極を示す）の狭ピッチ化が進んでいるＱＦＰ部品の実装方法を例に挙げて説明すると、先ずクリーム半田印刷工程では図９（Ｂ）に示すように、スキージ３によりマスク１の開口部２にクリーム半田６を充填した後の版離れの際、開口部２に充填された全てのクリーム半田６が回路基板４上に印刷、塗布されずに開口部２に残留半田粒子６ａが付着するため印刷量の減少、ばらつき等の版抜け不良が生じリフロー工程後に半田未接合等の半田接合不良が発生する。また、マスク１の裏面にも半田粒子が回り込んで残留半田粒子６ｂが付着するため、連続印刷を行うと印刷にじみやブリッジ等の印刷不良が生じ、リフロー工程後にショート等の半田接合不良が発生する。
【０００７】
また、次の電子部品装着工程では回路基板４上に電子部品８を装着する際、電子部品装着用ノズル７により電子部品８をクリーム半田６に押し込んで装着するため、図１０（Ｂ）に示すように印刷したクリーム半田６の形状が変形してランドの幅方向に広がる。
この時、前述のように印刷にじみやブリッジ等の印刷不良が生じ、また印刷量が過剰であればリフロー工程後にショート等の半田接合の不良が発生し易くなる。
【０００８】
最後のリフロー工程では図１１（Ａ）に示すように熱風や赤外線ヒータ等の熱源により基板を加熱するため、クリーム半田６中のフラックスが熱により軟化してランド５間に流れ出し、さらにクリーム半田６の形状が崩れて、いわゆるクリーム半田のだれが生じる。このため、図１０（Ｂ）に示すようにリフロー工程後においてショート等の半田接合不良が発生し易くなる。
【０００９】
このように、従来の実装方法ではショートや半田未接合等の半田接合不良の発生により、回路基板の半田接合品質を維持することが困難であった。
また、電子回路基板の小型・高密度化に伴ってリードピッチ０．５ｍｍのＱＦＰ部品や１．０×０．５ｍｍのチップ部品等、リードの狭ピッチ及び小型化が進み、最近ではリードピッチ０．３ｍｍのＱＦＰ部品が出現している。リードピッチ０．５ｍｍＱＦＰ部品や１．０×０．５ｍｍチップ部品等の小型部品では回路基板上へのクリーム半田供給方法として、均一厚（通常、約０．１５ｍｍ前後）の金属製マスクによるクリーム半田印刷方式を用いており、従来部品でも小型部品でも全ての電子部品に対し印刷厚は一定であり、その厚みもマスクの厚みで決まり、印刷量（半田量）は開口部の寸法でコントロールする様になっている。しかし、リードピッチ０．３ｍｍのＱＦＰ部品では必要半田量が従来部品に比べて非常に少ないのでマスク開口部の寸法を小さくするのは限界があり（マスクの製版限界はマスク厚：開口寸法＝１：１程度）、マスクの厚みを薄くする必要があるが、逆に従来部品の半田量が少なくなって実装後の半田接合強度が弱くなり接合信頼性が低下する結果となる。この様に、電子部品のリードの狭ピッチ化により従来部品と狭ピッチ部品の必要半田量の差が大きくなり、均一厚の金属製マスクによるクリーム半田印刷方式では従来及び狭ピッチの両者の部品に対し、適正な量のクリーム半田を供給することはできなかった。そこで、図９に示したようなマスク１の厚みを部分的に変えて狭ピッチ部品部分のマスク厚みを薄くしたハーフ処理マスクの使用も考えられたが、従来の均一厚の金属製マスクの場合と同様に印刷量のばらつきや印刷にじみ、ブリッジ等の印刷不良が生じ、リフロー工程後にショートや半田未接合等の半田接合不良が発生した。
【００１０】
この発明は上記の問題点を解決するもので、リフロー工程後のショートや半田未接合等の半田接合不良の発生を防止し、回路基板の半田接合品質を向上させ、また、個別に任意に半田量をコントロールして、従来及び狭ピッチの両部品に対し、容易に適正な半田量のクリーム半田を供給して従来部品及び狭ピッチ部品を回路基板上に混載して実装することができる電子部品及びその実装方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は電子部品の隣接する電極間に絶縁性及び耐熱性を有し、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムが配置されていることを特徴とするものである。
また、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムの開口部におけるフィルムの断面寸法が、上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムを有した電子部品を回路基板上の所望の位置に装着する工程と、電子部品実装用フィルムの開口部上、あるいは電子部品の電極上に任意の量の接合材料を供給する工程と、加熱等によりランドと電極とを接合する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】
上記手段により、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムを隣接する電極間に配置した電子部品を回路基板上の所望の位置に装着した後、電子部品実装用フィルムの開口部上、あるいは電子部品の電極上に任意の量の接合材料を供給することにより、従来の印刷における版抜け不良やにじみ、ブリッジ等の印刷不良の発生が防止でき、かつ接合材料の供給を容易に行うことができる。また、必要部分のみに個別に接合材料の供給量をコントロールして供給することができるので従来部品及び狭ピッチ部品の各々に対して適正量の接合材料の供給が行われ、半田接合不良が生ずることなく、従来部品及び狭ピッチ部品を回路基板上に混載して実装することが可能となる。
【００１４】
また、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムが絶縁性及び耐熱性を有し、開口部の断面におけるフィルムの断面寸法が、上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂである電子部品実装用フィルムが隣接する電極間に配置されていることにより、電子部品実装用フィルムの開口部に連続して接合材料を供給した場合や電子部品装着時の接合材料の変形により隣接する電極間で接合材料が連結した場合でも、リフロー時の加熱による接合材料のだれ及びその後の溶融時に電子部品実装用フィルムの断面の傾斜により各開口部毎に個別に接合材料が分離することによりショート等の半田接合不良の発生を防止して回路基板の接合品質を向上させることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。従来の実装方法を示す図８、図９、図１０、図１１において記載されたものと同じ構成のものについては同符号を付し、その説明は省略する。
図１は本実施例における所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムを示す概略図であり、図２は電子部品実装用フィルムの開口部の断面拡大図である。図３は本実施例における電子部品の概略図であり、これに用いる電子部品実装用フィルムの形状やサイズは電子部品本体やリードの形状、サイズに合わせて任意に選択する。図１はその形状やサイズの一例を示している。
【００１６】
電子部品３８は以下に記すようにして構成する。先ず、図２に示されているようにポリイミド等の絶縁性及び耐熱性を有するフィルムに開口部におけるフィルムの断面寸法が、上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂとなるようにエッチングやレーザ加工等により所望のパターンの開口部３２を設けた電子部品実装用フィルム１０を形成する。次に、従来形態の電子部品本体の裏面側に電子部品実装用フィルム１０を配置するが、この際、電極３９が開口部３２に挿通され隣接する電極間に開口部間のフィルムが配置されるように開口部３２と電極３９の位置決めを行う。電子部品実装用フィルム１０が配置された電子部品３８は図３に示されている。また、電子部品本体と電子部品実装用フィルム１０間に接着剤や粘着剤を付与して固定するようにしても良い。
【００１７】
電子部品実装用フィルム１０の厚みは電子部品のリード寸法、ピッチや供給する接合材料の量等により任意に選定する。
なお、開口部３２の形成手段としてエッチングやレーザ加工を示したが、金型による打ち抜きや成形等の方法を用いてもよい。
次に、電子部品実装方法の一実施例のクリーム半田を用いた狭ピッチ部品と従来部品の混載の実装方法について説明する。
【００１８】
図４〜７は本実施例における電子部品実装方法の各工程を示す概略図である。まず、図４（Ａ）に示すように従来部品２８用のランド２５に対してはクリーム半田印刷方法を用い、回路基板４をマスク２１に位置決めして重ね合わし、スキージ３をマスク２１上に適正な印圧で接触させた状態で印刷方向に沿って直線移動させ、クリーム半田６をマスク２１の開口部２に充填させた後、図４（Ｂ）に示すように回路基板４をマスク２１から版離れさせることにより、マスク２１を介してクリーム半田６を印刷する。この際使用するマスク２１には狭ピッチ部品３８用の開口部は形成せず、この工程においては従来部品２８用のランド２５へのクリーム半田の供給だけを行う。
【００１９】
次に、図５に示すように電子部品装着用ノズル７により従来部品２８，および予め電極間に実装フィルムが配置された狭ピッチ部品３８を吸着して位置決めした後、回路基板４上に装着する。この際、従来部品２８の電極２９は前工程でランド２５に供給されたクリーム半田６上に載せられ、このクリーム半田６の粘着力により従来部品２８は保持される。狭ピッチ部品３８に対してはあらかじめ回路基板４上に接着剤等を塗布しておき、保持するようにしてもよい。
【００２０】
次に、狭ピッチ部品３８部分へのクリーム半田供給を行う。図６に示すように、狭ピッチ部品３８を回路基板４上に装着した後、クリーム半田吐出用ノズル１１により電子部品実装用フィルム１０の開口部３２上及び電極３９上に任意の量のクリーム半田６を供給する。クリーム半田６の供給量は適宜の手段によりクリーム半田吐出用ノズル１１より吐出する量を変化させることにより調整することができる。
【００２１】
なお、本実施例ではクリーム半田６を電子部品実装用フィルム１０の開口部３２上及び電極３９上に連続吐出して供給を行ったが、開口部３２あるいは電極３９に対して個別に吐出して供給を行ってもよい。
以上のようにして従来部品２８及び狭ピッチ部品３８の各々の部品に対し、適正量のクリーム半田６の供給及び装着を行う。
【００２２】
最後に、リフロー工程は図７（Ａ）に示すように、熱風や赤外線ヒータ等の熱源により回路基板４全体を加熱して、前工程で供給されたクリーム半田を溶融し、回路基板４上に電子部品２８、３８を半田接合する。この際、前工程において電子部品実装用フィルム１０の開口部３２上及び電極３９上にクリーム半田６を連続吐出して供給した場合でも、絶縁性及び耐熱性を有し、開口部におけるフィルムの断面寸法が、上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂである電子部品実装用フィルム１０が隣接する電極間に配置されているので、リフロー時の加熱によるクリーム半田６のだれ及びその後の溶融時において半田はフィルム断面の傾斜に沿って流れて各開口部毎に個別に分離するので図７（Ｂ）に示すごとくショート等の半田接合不良が発生することなく、電極３９とランド３５は半田接合される。電子部品実装用フィルム１０の断面におけるフィルムの断面寸法が、上面部寸法≧下面部寸法Ｂである場合にはフィルム上面部のフラット部分が大きくなり、またフィルム断面の傾斜が逆になることにより、リフロー時に半田が流れて各開口部毎に個別に分離し難くなるためにショート等の半田接合不良が発生し易くなる。したがって電子部品実装用フィルム１０の断面におけるフィルムの断面寸法は上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂであることが必要である。
【００２３】
なお、本実施例では回路基板４全体を加熱してリフローを行ったが、レーザ等により各電子部品を個別にリフローしてもよい。
なお、この発明では電子部品実装用フィルムの断面における寸法を上記の通り、上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂとすればよいが、上面部寸法Ａを下面部寸法Ｂに比して極めて小さくすること、即ち、例えば断面形状を三角形に近づけることにより、上面部のフラット部分が極めて小さくなるのでリフロー時の接合材料の分離作用が増加し、ショート等の接合不良の発生を更に防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムを電極間に配した電子部品を回路基板上の所望の位置に装着した後、電子部品実装用フィルムの開口部上、あるいは電子部品の電極上に任意の量の接合材料を供給することにより、接合材料の供給を容易に行うことができる。また、必要部分のみに個別に接合材料の量をコントロールして供給することができるので従来部品及び狭ピッチ部品の各々に適正量の接合材料の供給が行え、従来部品及び狭ピッチ部品を回路基板上に混載して実装することができる効果がある。
【００２５】
また、所望のパターンの開口部が形成された電子部品実装用フィルムが絶縁性及び耐熱性を有し、電子部品実装用フィルムの断面におけるフィルムの断面寸法が、上面部寸法Ａ＜下面部寸法Ｂであることにより、リフロー時の加熱による接合材料のだれ及びその後の溶融時において各開口部毎に個別に接合材料が分離するので、ショート等の半田接合不良の発生を防止して回路基板の接合品質を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の電子部品に用いる電子部品実装用フィルムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施例の電子部品実装用フィルムを示す断面拡大図である。
【図３】本発明の電子部品を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例の従来部品用のランドへのクリーム半田供給工程を示す概略図である。（Ａ）はランドへのクリーム半田供給工程を示し、（Ｂ）は回路基板をマスクより版離れする工程を示す。
【図５】本発明の実施例の電子部品装着工程を示す概略図である。
【図６】本発明の実施例の狭ピッチ部品部へのクリーム半田供給工程を示す概略図である。
【図７】本発明の実施例のリフロー工程を示す概略図である。（Ａ）は加熱工程を示し、（Ｂ）はリフロー後の電極とランドとの半田接合状態を示す。
【図８】従来例の電子部品を示す概略図である。
【図９】従来例のクリーム半田印刷工程を示す概略図である。（Ａ）はクリーム半田印刷工程を示し、（Ｂ）は回路基板をマスクから版離れした状態を示す。
【図１０】従来例の電子部品装着工程を示す概略図である。
【図１１】従来例のリフロー工程を示す概略図である。（Ａ）は加熱工程を示し、（Ｂ）はリフロー後の電極とランドとの半田接合状態を示す。
【符号の説明】
１、２１  マスク
２、３２  開口部
３  スキージ
４  回路基板
５、２５、３５  ランド
６  クリーム半田
６ａ、６ｂ  残留半田
７  電子部品装着用ノズル
８  電子部品
９、２９、３９  電極
１０  電子部品実装用フィルム
１１  クリーム半田吐出用ノズル
２８  従来部品
３８  狭ピッチ部品（電子部品）
【図１】
0003891310.tif 000002
【図２】
0003891310.tif 000003
【図３】
0003891310.tif 000004
【図４】
0003891310.tif 000005
【図５】
0003891310.tif 000006
【図６】
0003891310.tif 000007
【図７】
0003891310.tif 000008
【図８】
0003891310.tif 000009
【図９】
0003891310.tif 000010
【図１０】
0003891310.tif 000011
【図１１】
0003891310.tif 000012