不思議な半田づけ

質問

メモリーカードのプリント基板に、足を内側に曲げたLSIが所狭しと半田付けされています。

半田付けされている足は、本体と基板の間にありますが、どうやって半田付けされて作られていくのでしょうか。

回答No.4

nika · ベストアンサー

お答えします。
内側に曲がったＩＣは、最初平たい状態から３段階に分けて曲げていき、最後に切断して単体のＩＣとなります。

実装は次のようにして行います。
まず、実装基板にクリーム半田を印刷します。
次に、ＩＣマウンタという機械でＩＣを半田印刷した
基板の上に並べていきます。このときの精度は、数十ミクロン単位の精度で並べます。
次に、リフローと呼ばれるコンベアに流し、半田を溶融
します。一般的な半田の溶融温度が１８３度ぐらいですから、リフロー温度は少し高めに設定します。
溶融したらセルフアライメント効果でずれた部品もいくらか修正されます。したがって、接着材は使わないのが主流です。

細かい０．３ｍｍサイズの部品も同様に実装します。
マンハッタン現象という部品が直立してしまう現象が
たまに発生します。これは、半田の表面張力と溶融温度
のタイミングのずれがある場合に発生します。

半導体実装は、これからもますます高密度化がすすみ
新しい実装方法が必要になってくること間違いなしです。

半導体も光の時代に突入していきますから。

お礼

たいへん、よく分かりました。

セルフアライメント効果というのは、どういうものでしょうか。

回答No.5

nika

セルフアライメント効果とは、この場合、半田の表面張力で左右の半田量が同じになろうとする力が、部品を一緒に動かし、丁度中心付近に部品が自動的に補正される現象のことをいいます。

魚釣りのウキが、まっすぐたちますよね。あれも一種のセルフアライメント効果です。

お礼

なるほど！
ありがとうございました。

回答No.3

taka113

>瞬間接着剤で固定すると半田が乗らないのでは
接着する前に半田は基板に乗っています。接着剤は半田がリフローで液化したときに表面張力でチップが移動してしまわない様に仮止めするために、チップの中央にほんのわずかだけ付けます。チップをピンセットで固定しながら機械が半田ごてを使って半田付けをしたり、レーザー加熱機を使って直接半田付けをする場合もあります。

＞その熱でパーツが劣化することはないのでしょうか
ありえます。実際に旧来の技術ではそう言ったことも有り、信頼性にかける作業でした。現在の装置ではでは、遠赤外線加熱によって加熱時間を短くしたり、予備加熱や除冷段階を設け、チップのひずみを極力小さくしています。さらに、チップの供給段階でも含有湿度の管理や加熱耐性の強い樹脂を使うことにより不良品の発生は急減しました。また、加熱時間が非常に短いのでチップ内部の半導体基板その物にはほとんどストレスを与えません。

＞下側のパーツの半田が溶けて落下したりズレたりしないのでしょうか
遠赤外線ヒーターを使うことにより、基板の表面だけを集中的に加熱しますので、裏側には熱はほとんど伝わりません。

＞クリーム半田とはどういうものでしょうか
ご想像のとおり粉末の半田にフラックスを混ぜた物です。

お礼

詳しい説明をありがとうございました。

回答No.2

taka113

スクリーン印刷機というプリントゴッコと同じような装置を使ってまずクリーム状のフラックス入り半田を、半田付けをする部分にだけ塗布します。

次に吸引機のついた真空ピンセットに目的のチップを吸い付けて、半田付けをする所にチップを載せ、瞬間接着剤で固定します。この作業はロボットのような専用の機械が目にも止まらぬ速さで行い、部品の種類によっては違う装置を複数用意して分担することもありますます。

そしてリフロー装置と呼ばれるベルトコンベアの付いた電気オーブンのような機械で加熱してクリーム半田を溶かし、完全に半田付けされた状態にします。

この三つの作業は完全にコンピュータ制御の工作機械によって流れ作業化されていて、メモリーカード以外の基板についても製法はほぼ同じです。部品の種類によってはさらに同じ工程が続く場合もあります。最終的に清掃や目視チェックが行われて製品になります。

補足

瞬間接着剤で固定すると半田が乗らないのでは？　見たところ、足以外は基板と接触していません。

オーブンで加熱して半田を溶かすとありますが、その熱でパーツが劣化することはないのでしょうか。また、基板の両面に載っている場合、かなり広い面積の半田を溶かすくらいの熱量でしょうから、下側のパーツの半田が溶けて落下したりズレたりしないのでしょうか。

回答No.1

noname#83557

多分、SOJと呼ばれるICパッケージでしょう。
基板の表面にどれだけ多くの部品やパターンを詰め込めるかを競った技術です。
半田付けは人手では行いません。
クリーム半田や半田リフローで行います。
技術的には10年以上前からあるのですが、いろんなコストや実用性の面からあまり使ってないと思いますが各社ともICのパッケージとして標準的に製品化しています。
参考URLにそれが出来る自動化ライン（SMD実装ライン）が紹介してあります。

参考URL：

http://www1.biz.biglobe.ne.jp/~lead/SMD.html

補足

クリーム半田とはどういうものでしょうか。半田の粉末をペーストで練ってある物とかですか？。