| 【発明の名称】 |
電子部品の半田付け方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】清水 富夫
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| 【要約】 |
【課題】自重の軽いＢＧＡやＣＳＰであっても、確実に浮きの発生を防ぐことができる電子部品の半田付け方法を提供する。
【解決手段】基板３と基板３の表面６に載置した電子部品１Ａ，１Ｂとを加熱して、電子部品１Ａ，１Ｂの底面４Ａ，４Ｂに設けた多数の半田ボール２Ａ，２Ｂを溶融させる加熱工程と、この加熱工程の後に又は加熱工程と同時に、電子部品１Ａ，１Ｂを基板３の表面６方向に加圧する加圧工程と、この加圧工程の後に、加圧を解除して、半田ボール２Ａ，２Ｂを冷却させる加圧解除工程とによって、電子部品１Ａ，１Ｂの半田付けを行う。また、加熱工程では、基板３の裏面７側からも加熱する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 表面実装用の電子部品を基板に実装する際の電子部品の半田付け方法であって、前記基板と前記基板の表面に載置した前記電子部品とを加熱して、前記電子部品の底面或いは前記基板の表面の複数箇所に設けた半田を溶融させる加熱工程と、この加熱工程の後に又は加熱工程と同時に、前記電子部品を前記基板の表面方向に加圧する加圧工程と、この加圧工程の後に、加圧を解除して、前記半田を冷却させる加圧解除工程とを有することを特徴とする電子部品の半田付け方法。
【請求項２】 請求項１に記載する電子部品の半田付け方法において、前記加熱工程では、前記基板の裏面側からも加熱することを特徴とする電子部品の半田付け方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子部品の半田付け方法に関し、特に、ＢＧＡ(ball grip array) やＣＳＰ(chip size package) のような底面に半田ボールが付いている電子部品を基板に表面実装する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】基板上に半田付けで電子部品を搭載する、所謂、高密度実装技術分野等においては、従来、表面実装用の電子部品を基板に半田付けする場合、次のような方法が採られていた。
【０００３】■ クリーム半田（フラックスを含む）又はフラックスのみを基板表面のランド（銅箔）に塗布し、ここに電子部品を位置決めして載置する。
■ 続いて、基板と基板に載置した電子部品とを温風又は赤外線等で加熱して、基板表面の半田或いは電子部品底面の半田（半田ボール）を溶融する。
■ その後、溶融した半田を冷却させて固化させる。
【０００４】図２には上記方法で基板に表面実装される電子部品の一例（ＢＧＡ又はＣＳＰ）を示す。なお、図２（ａ）はＢＧＡ又はＣＳＰの側面図、図２（ｂ）はＢＧＡ又はＣＳＰの底面図である。図２に示すように、ＢＧＡ又はＣＳＰ１は底面４に図示しない多数の端子（電極部）があり、これらの端子に多数の半田ボール２がそれぞれ設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の半田付け方法では、単に加熱して半田を溶融するだけであるため、多数の端子を有する電子部品では、一部の半田が付着せずに、所謂、浮きが発生してしまうことがあった。なお、浮きとは、例えば底面に多数の半田ボールを設けた電子部品の場合、溶融した半田ボールを冷却させて固化したときに、いくつかの半田ボールが基板の表面側に付着していない状態のことである。
【０００６】このような浮きは、電子部品の底面に設けた半田ボールの大きさにばらつきが有る場合、即ち、他の半田ボールに比べて径の小さな半田ボールや潰れた半田ボールなどがある場合や、基板の表面に設けた半田の量（厚さ）にばらつきがある場合や、基板が反っている場合などに発生する。
【０００７】特に、最近多用され始めてきたＢＧＡやＣＳＰには自重の軽いものがあり、このようなＢＧＡ又はＣＳＰを半田付けする場合には、半田ボールを単に加熱溶融させただけでは自重が軽いためにＢＧＡ又はＣＳＰがあまり沈み込まずに（半田ボールがあまり潰れずに）浮きが発生し易い。
【０００８】つまり、図３（ａ）に示すように、半田ボール２の大きさにばらつきがない通常品の場合には、単に半田ボール２を加熱溶融させるだけでも（自重が軽くて半田ボール２があまり潰れなくても）、全ての半田ボール２が基板３の表面６側（ランド５）に付着するが、図３（ｂ）に示すように、径の小さい半田ボール２ａや潰れた半田ボール２ｂがあって半田ボール２の大きさにばらつきがある場合には、単に半田ボール２を加熱溶融させるだけでは、自重が軽くて半田ボール２があまり潰れないために、半田ボール２ａや半田ボール２ｂが基板３の表面６側（ランド５）に付着せずに浮きが発生してしまうことがあった。このような浮きの発生は、適正加熱、即ち、予熱温度やピーク加熱温度や加熱時間等の加熱条件を適正に設定しても、どうしても回避することのできないものであった。
【０００９】従って本発明は上記従来技術に鑑み、自重の軽いＢＧＡやＣＳＰであっても、確実に浮きの発生を防ぐことができる電子部品の半田付け方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１発明の電子部品の半田付け方法は、表面実装用の電子部品を基板に実装する際の前記電子部品の半 田付け方法であって、前記基板と前記基板の表面に載置した前記電子部品とを加熱して、前記電子部品の底面或いは前記基板の表面の複数箇所に設けた半田を溶融させる加熱工程と、この加熱工程の後に又は加熱工程と同時に、前記電子部品を前記基板の表面方向に加圧する加圧工程と、この加圧工程の後に、加圧を解除して、前記半田を冷却させる加圧解除工程とを有することを特徴とする。
【００１１】従って、この第１発明の電子部品の半田付け方法によれば、加熱工程の後に又は加熱工程と同時に、電子部品を基板の表面方向に加圧するため（加圧工程）、電子部品の底面或いは基板の表面に設けた半田の大きさ（半田量）にばらつきがあり、しかも電子部品が自重の軽いＢＧＡやＣＳＰであっても、電子部品の底面に設けた全半田（半田ボール）が基板の表面側に付着し、或いは基板の表面に設けた全半田が電子部品の底面側に付着する。また、加圧を解除して半田を冷却させるため（加圧解除工程）、電子部品はセルフアライメント効果によって適正位置におさまる。
【００１２】また、第２発明の電子部品の半田付け方法は、請求項１に記載する電子部品の半田付け方法において、前記加熱工程では、前記基板の裏面側からも加熱することを特徴とする。
【００１３】従って、この第２発明の電子部品の半田付け方法によれば、基板の裏面側からも加熱するため、基板及び電子部品の反りが軽減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明の実施の形態に係る電子部品の半田付け方法の説明図である。なお、図１には底面に多数の半田ボールを有するＢＧＡ又はＣＳＰの半田付け工程を図中の上から下へ順に示している。なお、以下では、このＢＧＡ又はＣＳＰを単に電子部品という。
【００１６】図１（ａ）に示す電子部品１Ａは、底面４Ａに設けられている多数の半田ボール２Ａの大きさにばらつきのない通常品である。一方、図１（ｅ）に示す電子部品１Ｂは、底面４Ｂに設けられている多数の半田ボール２Ｂの大きさにばらつきのあるものである。即ち、半田ボール２Ｂ中には径の小さな半田ボール２Ｂ−１や潰れた半田ボール２Ｂ−２が含まれている。
【００１７】（加熱工程）図１（ｂ）、（ｆ）には加熱工程を示す。同図に示すように、電子部品１Ａ，１Ｂは、図示しないマウンター等によって、基板３の表面６に設けられたランド５上に半田ボール２Ａ，２Ｂが位置するように位置決めして載置される。なお、ランド５にはクリーム半田（フラックスを含む）又はフラックスのみが塗布されている。半田ボール２Ａ，２Ｂにフラックスを塗布する場合もある。また、電子部品１Ａ，１Ｂの搭載は、加圧棒１１にバキューム機能も備え、この加圧棒１１で電子部品１Ａ，１Ｂを吸着して位置決め・載置した後、吸着を解除するようにしてもよい。
【００１８】そして、この基板３に載置した電子部品１Ａ，１Ｂの周囲を囲むようにノズル１０を下げた後、基板３と電子部品１Ａ，１Ｂとを図示しない熱源からノズル１０に導いた温風で上方から加熱し、電子部品１Ａ，１Ｂの底面４Ａ，４Ｂに設けた半田ボール２Ａ，２Ｂを溶融させる。勿論、ランド５にも半田が設けられていれば、この半田も溶融させる。また、基板３の裏面７の下方にはヒータ１２が配設されており、このヒータ１２によって基板３の裏面７側からも加熱する。
【００１９】なお、この基板３や電子部品１Ａ，１Ｂの加熱は、勿論、赤外線等の他の加熱手段によって行ってもよい。
【００２０】（加圧工程）図１（ｃ）、（ｇ）には加圧工程を示す。同図に示すように、加圧棒１１を下方に移動させて電子部品１Ａ，１Ｂの上から適正な荷重Ｆをかけることにより、電子部品１Ａ，１Ｂ（即ち半田ボール２Ａ，２Ｂ）を基板３の表面６方向に加圧する。この加圧は、上記加熱工程の後でもよく、加熱工程と同時でもよい。
【００２１】なお適正な荷重Ｆとは、大きさの異なる半田ボールも含めて全半田ボールが基板の表面側に付着し、且つ、半田ボールを潰し過ぎてブリッジ（隣接する半田ボール同士がくっついてしまう現象）が発生しない程度の荷重である。例えば、通常の大きさの半田ボールの直径の１／４まで電子部品が沈み込んだときに（即ち半田ボールが１／４だけ潰れたときに）全半田ボールが基板の表面側に付着し、前記直径の３／４まで電子部品が沈み込んだときに（即ち半田ボールが３／４だけ潰れたときに）ブリッジの発生寸前である場合には、半田ボールが１／４〜３／４潰れる程度の荷重とする。
【００２２】このように荷重Ｆを制御することによって、図１（ｇ）に例示するように、通常の大きさの半田ボール２Ｂは勿論、径の小さな半田ボール２Ｂ−１や潰れた半田ボール２Ｂ−２も基板３の表面６側（ランド５）に付着する。なお、図示例では、前記直径の約１／２まで電子部品１Ｂが沈み込むように（半田ボール２Ｂが約１／２だけ潰れるように）荷重Ｆを加えている。
【００２３】なお、適正荷重Ｆの具体的な値は、半田ボールの数、半田ボールのばらつきの程度（通常の大きさの半田ボールに通常よりも小さな半田ボールが混在している場合（図示例の場合）や通常よりも大きな半田ボールが混在している場合に、大きさの差がどの程度あるのか等）などの条件によって異なってくるため、これらの条件に応じて試験等により定める必要がある。
【００２４】（加圧解除工程）図１（ｄ）、（ｈ）には加圧解除工程を示す。加圧状態で一定時間（半田がぬれるまでの時間）保持した後、図１（ｄ）、（ｈ）に示すように、加圧棒１１を上方に移動させることにより加圧を解除して、半田ボール２Ａ，２Ｂを冷却させる。このとき、電子部品１Ａ，１Ｂは、加圧が解除されるため、セルフアライメント効果（自己修正効果）によって適正位置におさまる。
【００２５】なお、加圧を解除したときに半田量のばらつきによって電子部品１Ｂが若干浮き上がることが考えられるが、一旦全半田ボール２Ａ，２Ｂが基板３の表面６側に付着しているため、半田ボール２Ａ，２Ｂの中には少し上下に伸びて仕上がり時に左右方向の径が少し小さくなるものもあるが、半田ボール２Ｂ−１，２Ｂ−２も含めて何れの半田ボール２Ａ，２Ｂも基板３の表面６側から離れて浮きになる虞はない。
【００２６】以上のように、本実施の形態に係る電子部品の半田付け方法よれば、加熱工程の後に又は加熱工程と同時に、電子部品１Ｂを基板３の表面６方向に加圧するため（加圧工程）、電子部品１Ｂの底面４Ｂに設けた半田ボール２Ｂの大きさにばらつきがあり、しかも電子部品１Ｂが自重の軽いＢＧＡやＣＳＰであっても、全半田ボール２Ｂが基板３の表面６側に付着して、確実に浮きの発生を防ぐことができる。しかも、加圧を解除して、半田ボール２Ｂを冷却させるため（加圧解除工程）、セルフアライメント効果も併せて得ることができる。
【００２７】更には、ヒータ１２等によって基板３の裏面７側からも加熱するため、基板３及び電子部品１Ａ，１Ｂの反りを軽減して、半田付け不良の発生をより低減することができる。
【００２８】なお、上記では、底面４Ａ，４Ｂに半田ボール２Ａ，２Ｂを設けた電子部品１Ａ，１Ｂを例に挙げて説明したが、本発明は、必ずしもこれに限定するものではなく、電子部品の底面には半田ボールがなく、基板３の表面６側にのみ半田が設けられているような場合にも適用することができる。この場合には、基板の表面に設けた全半田が電子部品の底面側に付着し、且つ、前記半田を潰し過ぎてブリッジが発生しない程度の荷重で加圧することになる。
【００２９】また、上記では、加圧棒１１によって電子部品１Ａ，１Ｂの中央部を加圧しているが、勿論、これに限定するものではなく、加圧棒を複数本設けて電子部品１Ａ，１Ｂの複数箇所を同時に加圧したり、或いは加圧棒以外の加圧手段で加圧してもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１発明の電子部品の半田付け方法によれば、加熱工程の後に又は加熱工程と同時に、電子部品を基板の表面方向に加圧するため（加圧工程）、電子部品の底面或いは基板の表面に設けた半田の大きさ（半田量）にばらつきがあり、しかも電子部品が自重の軽いＢＧＡやＣＳＰであっても、電子部品の底面に設けた全半田（半田ボール）が基板の表面側に付着し、或いは基板の表面に設けた全半田が電子部品の底面側に付着して、確実に浮きの発生を防ぐことができる。しかも、加圧を解除して半田を冷却させるため（加圧解除工程）、セルフアライメント効果も併せて得ることができる。
【００３１】また、第２発明の電子部品の半田付け方法によれば、基板の裏面側からも加熱するため、基板及び電子部品の反りを軽減して、半田付け不良の発生をより低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５２０１
【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月２５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】光石 俊郎 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２４３２７６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４３０９３ |
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