JP5991337B2 - 端子板付き電子部品の製造方法及び端子板付き電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、チップ型電子部品への端子板の接合方法に関し、特に電子部品の端子電極に端子板をはんだ付けする方法の改良に関するものである。

例えば、セラミックコンデンサのようなチップ型電子部品を配線基板に実装する場合、電子部品の端子電極を配線基板のランド上に直接はんだ付けする表面実装方式が一般的である。 しかしながら、配線基板と電子部品との熱膨張係数差によって生じる応力や、配線基板の撓みによって生じる応力などにより、電子部品にクラックが発生したり、端子電極が電子部品本体から剥離するといった問題が発生する可能性があった。

このような問題を解決するため、電子部品の端子電極に弾性を有する金属板からなる端子板を両側から対向させた状態で接合し、端子板を配線基板上に実装することによって、電子部品への応力を緩和するという方法が採用されている。

上述した端子板を端子電極に接合する方法として、端子板を端子電極にはんだ付けする方法（例えば特許文献１）や、多数の端子板を連結形成したリードフレームを準備し、その端子板間に電子部品を保持した状態でリフロー炉の中を通してはんだ付けする方法（特許文献２）、端子電極と端子板とを接触させた状態で加熱、通電を用いて端子電極と端子板とを直接拡散接合させる方法（特許文献３）などが提案されている。

特開２００２−２８０２７４号公報 特開２００８−２０５４５５号公報 特開２０１０−０１６３２６号公報

特許文献１は、一対の押さえ部材によって端子板を電子部品の端子電極に向かって押さえながら、はんだを溶融させてはんだ付けするものである。この場合には、端子板と端子電極とが押圧された状態ではんだ付けされるので、良好な接合強度が得られる。しかし、多数個の電子部品に端子板を接合しようとすれば、個々の電子部品に対して一対の押さえ部材によって端子板を押圧した状態で加熱炉内に挿入しなければならない。そのため、加熱炉内で電子部品と端子板とを押圧保持しておく設備が必要になり、コスト上昇を招くと共に、生産性が悪い。また、押さえ部材を含む熱容量が大きくなり、熱損失が大きくなるという問題もある。

特許文献２は、多数の端子板をリードフレームに連結状態で形成し、各端子板の間に電子部品をはんだを介して保持し、それを加熱炉に挿入することにより端子板と電子部品とをはんだ付けし、しかる後に端子板からリードフレームを切除するものである。この場合には、個々の電子部品を押さえ部材によって押圧する必要がないので、特許文献１に比べて設備コストは低減できる。しかし、リードフレームのばね弾性のみで電子部品が保持された状態ではんだ付けされるので、端子板と端子電極とが強く圧着せず、信頼性の高いはんだ付け状態が得られない可能性がある。さらに、多数の端子板を形成したリードフレームを準備しなければならず、加工コストがかかると共に、はんだ付け後のリードフレームは切除されて再利用できないので、無駄が多い。

特許文献３は、はんだを使用せずに端子電極と端子板とを拡散接合する方法であり、はんだ付けに付随する問題点を解消できる。しかしながら、所望の固着強度をもつ拡散接合を得るために、通電時間が３００〜１０００ｍｓｅｃ、加圧力が３０〜５０Ｎ、接合部の最高温度が７００〜９００℃程度必要になるとされている（段落００４７）。このような高温、高圧で圧着すると、電子部品に対するダメージが大きく、セラミック電子部品の場合、クラック等の発生率が増大するという問題がある。また、電子部品へのダメージを抑制しながら、端子板中の金属を端子電極中に十分に拡散させようとすれば、１ｓｅｃ以上の比較的長い接合時間を必要とし、生産性が低下する可能性がある。

そこで、本発明の目的は、上述のような種々の接合方法における問題点を解決できる端子板付き電子部品の製造方法及び端子板付き電子部品を提供することにある。

本発明は、従来の接合方法における問題点を解消するため、発熱体を用いた熱圧着による仮固定と、加熱炉を用いたはんだ溶融による本接合との２段階の接合ステップを用いることにより、生産性及び接合信頼性の向上と、電子部品へのダメージ軽減とを達成できることを見いだしたものである。

すなわち、端子板付き電子部品の製造方法であって、相対する両端面に端子電極が形成されたチップ型電子部品を準備する第１の工程と、金属板からなる一対の端子板を準備する第２の工程と、前記端子電極の外側面又は前記端子板の内側面にクリームはんだを塗布する第３の工程と、前記端子板の間に前記チップ型電子部品を挿入し、前記端子板を前記端子電極に向かって一対の発熱体によって押圧することにより前記端子板を前記端子電極に熱圧着させ、前記端子板を仮固定した電子部品を得る第４の工程と、前記端子板を仮固定した電子部品を加熱炉の中で加熱することにより、前記クリームはんだを溶融させて本接合し、端子板付き電子部品を得る第５の工程と、を含む。

まず最初に、チップ型電子部品と一対の端子板とを準備する。次に、クリームはんだ（又ははんだペースト）を端子電極の外側面又は端子板の内側面の一方又は両方に塗布する。塗布作業には、周知のようにディスペンサを使用してもよいし、他の方法を用いても良い。クリームはんだの大部分は仮固定の際に熱圧着部の周囲へ押し出されるので、はんだ塗布量は通常のはんだ付けに比べて少量でよい。次に、一対の端子板の間に電子部品を挿入する。このとき、端子電極の外側面又は端子板の内側面に塗布されたクリームはんだがかき取られないように、端子電極と端子板との間には所定の隙間をあけておくのがよい。次に、端子板を端子電極に向かって一対の発熱体によって押圧することにより、端子板を端子電極に熱圧着させる。

本発明でいう熱圧着とは、端子板を構成する金属（例えば金属母材とその表面に形成されためっき膜とを含む）が端子電極を構成する金属（例えば焼結金属とその表面に形成されためっき膜とを含む）中に拡散することにより、二つの金属表面を金属学的に接合することを言う。なお、熱圧着は、端子板と端子電極との対向面全面である必要はなく、一部のみでもよい。熱圧着によって電子部品と端子板との間に介在するクリームはんだが外側へ押しのけられ、電子部品と端子板とが仮固定される。このとき、クリームはんだの一部が溶融する可能性はあるが、熱圧着は短時間で完了するので、全体が溶融することはない。

本発明における仮固定は、端子板を端子電極に向かって一対の発熱体によって押圧することにより、端子板を端子電極に熱圧着させるものであるから、発熱体の熱と圧力とが端子板を介して端子電極に直接的に伝わり、しかも熱圧着は端子板と端子電極との対向面の一部のみでよいので、短時間で終了する。はんだ全体が溶融する時間及び熱量が必要ではなく、かつ特許文献３の拡散接合のように、端子板と端子電極とが十分に固着するまでの時間も必要でない。電子部品の大きさや端子板の厚み、接合面積にもよるが、通常は３００ｍｓｅｃ以下でよい。さらに、熱圧着の加圧力も特許文献３のように高い圧力は必要でない。なぜなら、熱圧着による接合強度は、本接合までの搬送中や本接合時での電子部品と端子板とのずれを防止できる強度があればよいからである。その結果、仮固定時の電子部品に対するダメージが小さく、クラックの発生率を減らすことができる。

仮固定された電子部品と端子板は加熱炉の中で熱処理され、クリームはんだが溶融する。溶融したはんだの毛細管現象と金属表面のはんだ濡れ性とにより、はんだが端子電極と端子板との隙間を満たし、端子電極と端子板とが本接合される。電子部品と端子板とが仮固定されているので、仮固定から本接合までの搬送中及び本接合中、電子部品と端子板とを治具等で保持しておく必要がない。つまり、はんだの溶融時（本接合時）に電子部品を保持することなく加熱できるので、整列作業が不要となり、大量の電子部品を一度に熱処理することができるので、生産効率が格段に向上する。端子板の形状がシンプルであり、リードフレームのような複雑な加工を必要としないので、大幅なコスト低減が可能である。個々の電子部品を押圧保持したり、整列させるための治具やリードフレームが不要になるので、設備が簡易になると共に、低コストになる。電子部品が小型化すればするほど、その効果が顕著になる。本接合に当たって、電子部品を保持する治具が不要であるから、加熱炉を小型化できると共に、熱容量を小さくでき、加熱時間も短縮できる。なお、本発明の加熱炉とは、密閉した空間を持つ炉である必要はなく、仮固定された電子部品に対してはんだが完全に溶融できる時間と温度とを保持できればよい。

このように、本発明方法により接合された電子部品と端子板は、第１段階で熱圧着により仮固定され、第２段階ではんだの溶融による本接合がされているので、はんだ付けのみによって接合された電子部品と端子板との接合構造に比べて固着強度が高く、接合信頼性が高い。さらに、熱圧着によって電子部品の端子電極又は端子板に残留応力が発生しても、その残留応力をはんだ溶融時の熱で緩和することが可能であるため、最終的な製品の残留応力を軽減できるという効果もある。

第５の工程は、端子板を仮固定した電子部品を複数個同時に熱処理するのがよい。本発明では、端子板と電子部品とが仮固定されているので、本接合にあたって電子部品を整列したり、一定位置に保持したりする必要もない。複数個同時に熱処理することで、電子部品１個当りの熱処理時間を短くでき、生産性が向上する。電子部品の整列用治具が不要になるので、熱容量が小さくなり、熱処理時間を短縮できる。なお、加熱炉はバッチ炉でもよいし、連続炉でもよい。

第４工程における熱圧着時の最高温度は、第５の工程における加熱時（例えばリフロー時）の最高温度より高いことが好ましい。熱圧着時の最高温度とは、例えば発熱体の温度であってもよいし、端子板と端子電極との熱圧着部分の最高温度であってもよい。熱圧着時の最高温度をリフロー時の最高温度より高くすることにより、短時間で熱圧着を完了できる。熱圧着時間を短くできるので、第４工程でクリームはんだ全体が溶融するのを回避できる。また、熱圧着時の最高温度をリフロー時の最高温度より高くすることにより、リフロー時に熱圧着部が外れるのを抑制できる。

端子電極と端子板との対向面の少なくとも一方の表面には、種類の異なる複数の金属の多層構造からなるめっき膜が形成され、熱圧着により、はんだを介さずに複数のめっき膜が合金化することで仮固定してもよい。下層めっき膜はバリアメタル層として機能する層、上層めっき膜ははんだ濡れ性に優れた層がよい。この合金化は、特許文献３のように端子板の金属母材の金属を端子電極中に拡散させる場合に比べて、短時間ですむため、仮固定を短時間で終了できると共に、所定の固着強度を確保できる。

端子電極と端子板との表面の最上層には、同一種類の金属からなるめっき膜がそれぞれ形成され、熱圧着により、最上層のめっき膜同士が金属接合されると共に、下層のめっき膜と合金化されるようにしてもよい。同一種類のめっき膜同士が先に接合するため、短時間で熱圧着でき、かつ合金化も促進される。

端子電極の表面と端子板の表面には、下層のＮｉめっき膜と、上層のＳｎめっき膜とがそれぞれ形成され、熱圧着により、端子電極の表面のＳｎめっき膜と端子板の表面のＳｎめっき膜とが接合してＳｎ−Ｎｉ合金を形成するのがよい。Ｎｉめっき膜はバリアメタル層としても機能する。Ｓｎははんだ濡れ性に優れ、比較的低融点の金属であるから、短時間の熱圧着で接合し、合金化できる。

熱圧着は、端子板のめっき膜と端子電極のめっき膜とが短時間に合金化できる温度で、かつ１０〜３０Ｎで加圧するのが望ましい。仮固定のための熱圧着は、その温度が低い場合や加圧力が低い場合には、短時間で端子板と端子電極とが熱圧着せず、本接合までの搬送中や本接合時に外れる可能性がある。端子板のめっき膜と端子電極のめっき膜とが合金化できる温度で、かつ１０〜３０Ｎで加圧すると、端子板と端子電極とが短時間で熱圧着し、本接合までの搬送中や本接合時での電子部品と端子板との位置ずれを抑制でき、しかも、はんだ溶融接合後の強度が高い。過大な加圧力が電子部品に作用しないので、電子部品のダメージを軽減できる。特許文献３のように、端子板の金属母材の金属が端子電極の金属中へ拡散する必要がないので、例えば３００ｍｓｅｃ以下の短時間で仮固定を完了できる。

端子板と対向する端子電極の表面は凸曲面状に形成されており、凸曲面状の表面の頂部において熱圧着が行われるのがよい。一般にチップ部品の端子電極はチップ部品の端面に電極ペーストを塗布し、焼き付けすることにより形成される。その際、電極ペーストが表面張力により端子電極の中央部に集まりやすく、中央部が凸曲面状になりやすい。本発明による熱圧着を行う際、端子板の内側表面が端子電極の凸曲面状の中央部に最初に接触するので、この凸曲面状の中央部において熱圧着が行われる。熱エネルギー及び加圧力が中央部に集中するので、短時間で熱圧着が終了する。端子電極が凸曲面状であるから、熱圧着時に端子板と端子電極との間に介在するクリームはんだは速やかに外周側へ押し退けられ、端子板と端子電極との隙間に形成されるポケット部に留まる。そのため、クリームはんだが端子板外へはみ出ることがない。

第３の工程は、端子電極の外側面にクリームはんだを塗布する工程であり、第３の工程と第４の工程との間に、電子部品及びクリームはんだを予熱する工程を設けてもよい。はんだを予熱することで、はんだの濡れ性が向上すると共に、電子部品を予熱することで、熱圧着時における電子部品への熱衝撃を緩和できる。予熱温度としては、熱圧着時の接合部の最高温度より低ければよい。

第４の工程を、非酸化性雰囲気中で実施してもよい。この場合は、熱圧着時におけるはんだの酸化やめっき膜（もし形成されておれば）の酸化が予防されるので、はんだの濡れ性が向上すると共に、熱圧着時のめっき膜の接合が良好になり、仮固定時間のさらなる短縮が可能である。非酸化性雰囲気とは、還元性ガス雰囲気や不活性ガス雰囲気などであり、例えばＮ₂雰囲気でもよい。

以上のように、本発明によれば、チップ型電子部品の端子電極に端子板を接合する際に、発熱体を用いた熱圧着による仮固定と、加熱炉を用いたはんだ溶融による本接合との２段階の接合ステップを用いることにより、生産性及び接合信頼性の向上と電子部品のダメージ改善との両立を達成できる。

本発明に係る端子板付き電子部品の一例の斜視図である。 図１に示す端子板付き電子部品の正面図である。 第１の端子電極と第１の端子板との接合状態の一例を表す模式的断面図である。 本発明に係る端子板接合方法を実施するための装置の一例の正面図である。 図４に示す装置の各工程における動作を説明するための図である。 端子板供給用インデックスを周方向からみた正面図（ａ）及びVI−VI線断面図（ｂ）である。 本発明に係る端子板付き電子部品を製造する工程を示す図である。

以下に、本発明にかかる一実施形態を図面を参照しながら具体的に説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施例である端子板付き電子部品１は、チップ型電子部品２と、一対の端子板１６，１７とを備えている。電子部品２は、略直方体状のセラミック素体１０を備えている。セラミック素体１０は、例えば積層された複数のセラミック層と、そのセラミック層の間に配置された複数の内部電極１０ａ、１０ｂとを備えたものであり、セラミック層や内部電極の構造及び材料は公知であるため、説明を省略する。なお、チップ型電子部品２としては、両端面に端子電極が形成されたチップ部品であればよく、例えば積層型セラミックコンデンサ、チップインダクタ、チップサーミスタなど、種類は問わない。

図３に示すように、内部電極１０ａ、１０ｂは実装面と平行に形成されている。一方の内部電極１０ａは、セラミック素体１０の一方の端面に引き出され、その端面に形成された第１の端子電極１４と電気的に接続されている。なお、第１の端子電極１４は、一方の端面だけでなく、その端面に隣接するセラミック素体１０の４つの側面の一部まで覆うように形成されている。同様に、他方の内部電極１０ｂは、セラミック素体１０の他方の端面に引き出され、その端面に形成された第２の端子電極１５と電気的に接続されている。第２の端子電極１５も、他方の端面だけでなく、その端面に隣接する４つの側面の一部まで覆うように形成されている。

本実施形態の第１及び第２の端子電極１４，１５のそれぞれは、図３（第１の端子電極１４側のみ示す）に示すように、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ等の金属からなる焼結金属１４ａ（ガラスを含んでも良い）と、焼結金属１４ａ上に形成されたＮｉなどのバリアメタル層としての下層めっき膜１４ｂと、下層めっき膜１４ｂ上に形成されたＳｎなどのはんだ濡れ性の良好な上層めっき膜１４ｃとを含む。なお、焼結金属１４ａ、下層めっき膜１４ｂ、上層めっき膜１４ｃは、それぞれ単一の金属に限るものではなく、その金属を主成分として含む合金であってもよい。端子電極１４の表面は、中央部が凸曲面状に突出するように形成されている。焼結金属１４ａが凸曲面状であるため、その上にほぼ均等な厚みで形成された下層めっき膜１４ｂ及び上層めっき膜１４ｃの表面も凸曲面状となる。なお、図３には図示していないが、端子電極１５の構造も端子電極１４と同様である。

図１及び図２に示すように、第１の端子電極１４には第１の端子板１６が接合され、第２の端子電極１５には第２の端子板１７が接合されている。第１及び第２の端子板１６、１７は、それぞれＬ字状に形成されている。第１及び第２の端子板１６、１７は、端子電極１４、１５に接合される接合部１６１、１７１と、図示しない配線基板などに実装される実装部１６２、１７２とを備えている。この例では、実装部１６２、１７２は内側に直角に折り曲げられている。図１において、電子部品１の長さＬ、端子板の高さＴ、端子板の幅Ｗ、実装部から電子部品の下面までの高さＨとすると、例えばＬ＝２．２ｍｍ、Ｔ＝１．７５ｍｍ、Ｗ＝１．２５ｍｍ、Ｈ＝０．５ｍｍとされている。

第１及び第２の端子板１６，１７のそれぞれは、図３に示すように金属母材１６ａの表面に下層めっき膜１６ｂと上層めっき膜１６ｃとを形成したものである。なお、めっき膜１６ｂ、１６ｃは、後述する熱圧着及びはんだ接合のために少なくとも端子電極１４、１５と対向する内側面に形成されておればよいが、端子板１６、１７を配線基板等に実装する場合を考慮して実装部１６２，１７２を含む全面にめっき膜が形成されていてもよい。金属母材１６ａは端子板としての機械的強度や弾性、耐熱性などを考慮して選択され、例えば、板厚０．０５〜０．５ｍｍのＦｅ−１８Ｃｒ、Ｆｅ−４２Ｎｉなどの金属板が使用されてもよい。下層めっき膜１６ｂはバリアメタル層として機能する膜であり、例えばＮｉ又はＮｉを主成分として含む合金で形成するのが望ましく、その厚みは０．５〜２μｍとしてもよい。上層めっき膜１６ｃは、後述する熱圧着性及びはんだ濡れ性の良好な、例えばＳｎ又はＳｎを主成分として含む合金で形成するのが望ましく、その厚みは２〜４μｍとしてもよい。下層及び上層めっき膜は、それぞれ複数のめっき膜により構成されていてもよい。

図３に示すように、端子電極１４と端子板１６とは、端子電極１４の凸曲面状の中央部で熱圧着により固着され、その周囲がはんだ１８によって固着されている。端子電極１４と端子板１６とが熱圧着している熱圧着部１９では、端子電極１４と端子板１６との上層めっき膜１４ｃ、１６ｃ同士が、少なくとも一部においてはんだ１８を介さずに接合し、しかも下層めっき膜１４ｂ、１６ｂと合金化している。具体的には、端子板１６と端子電極１４の上層めっき膜１４ｃ、１６ｃ（例えばＳｎ）同士が接合一体化し、同時に下層めっき膜１４ｂ、１６ｂの金属（例えばＮｉ）が上層めっき膜１４ｃ、１６ｃ中に拡散することにより、合金化している。なお、図３には図示していないが、端子電極１５と端子板１７との接合構造も端子電極１４と端子板１６との接合構造と同様である。

はんだ１８としては、例えばＳｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系はんだなど、配線基板への実装に用いるはんだより高融点のはんだであれば、任意に選択できる。熱圧着部１９は、端子電極１４と端子板１６との対向面のほぼ中心に位置しており、はんだ１８は、熱圧着部１９の周囲であって、端子電極１４と端子板１６との隙間に形成されたポケット部２０に溜められ、熱圧着部１９を除く端子電極１４と端子板１６との対向面のほぼ全域に濡れ拡がっている。なお、図３では、はんだ１８と上層めっき膜１４ｃ、１６ｃとが別の層として描かれているが、実際には一体の合金層を構成している。

次に、本発明にかかる端子板接合方法の一例について、図４、図５を参照しながら説明する。図４は接合装置１００の正面図を示し、図５は接合装置１００の各部の動作を示す。図４、図５はあくまで動作原理を理解するための概略図であり、実際の装置を必ずしも示すものではない。

接合装置１００の上部には電子部品２を供給するための円盤状インデックス１２０が配置され、下部には端子板１６、１７を供給するための円盤状インデックス１４０が配置されている。インデックス１２０、１４０は共に、水平な回転軸１２１、１４１を備え、これらの回転軸を中心として互いに逆方向に一定ピッチずつ同期回転する。

電子部品供給用インデックス１２０の外周部には、周方向に一定角度おきに複数個（図４では８個）の凹部１２２が形成されており、各凹部１２２の底面にはそれぞれ吸引孔１２３が形成されている。凹部１２２の奥行き寸法（インデックス１２０の外周部の厚み）は、凹部１２２から電子部品２の両端部が突出する寸法に設定されている。

端子板供給用インデックス１４０の外周部には、周方向に一定角度おきに複数個（図４では８個）の保持溝１４２が形成され、各保持溝１４２の平坦な底面１４２ａにそれぞれ吸引孔１４３が形成されている。この実施例の保持溝１４２は、図６に示すように、回転方向後側に後壁面１４２ｂを持つＬ形断面形状を有しており、軸方向両側に側壁面１４２ｃを有している。吸引孔１４３は図６に示すように左右一対設けられ、各吸引孔１４３にそれぞれ端子板１６、１７の底面（実装部の底面）が吸引保持される。端子板１６、１７の背面が保持溝１４２の軸方向両側壁面１４２ｃに当接することで、端子板１６、１７が対向方向に位置決めされ、端子板１６、１７の一方の側縁が保持溝１４２の後壁面１４２ｂに当接することで、端子板１６、１７が周方向に位置決めされる。なお、保持溝１４２の形状は実施例のようなＬ型断面形状に限らず、端子板１６、１７の実装部底面を安定に吸着保持できるものであれば、任意である。

この実施例の吸引孔１４３は、図６に示すように、端子板１６、１７の底面よりも内側に拡張されており、端子板１６、１７の実装部に対して吸引孔１４３が少し開いた状態にある。そのため、端子板に対する吸着力が強過ぎず、後述する熱圧着工程において発熱体１５２の押圧中心ｃ１が端子板１６，１７の重心位置より上方位置にあっても、端子板１６、１７の傾きを抑制できる。但し、吸引孔１４３が端子板１６、１７の底面によって完全に閉じられる形状であってもよい。

電子部品供給用インデックス１２０の最上部には、電子部品２の供給部Ｓ１が設けられ、ここで凹部１２２に対して電子部品２が供給され、各凹部１２２の中心部に１個ずつ電子部品２が保持される。この状態が図５の（ａ）である。電子部品２の凹部１２２への供給方向は、図４のように周方向から供給してもよいし、図４の紙面と垂直方向から供給してもよい。

電子部品２を保持したインデックス１２０は図４の矢印方向に回転し、供給位置Ｓ１から例えば約９０°回転した位置Ｓ２で、クリームはんだ１８ａが電子部品１の両端面に供給される。すなわち、図５の（ｂ）のように、電子部品２の両側から一対のディスペンスノズル１５０が接近し、その先端からクリームはんだ１８ａを吐出して電子部品２の端子電極１４、１５のほぼ中央部に所定量だけ塗布する。はんだ塗布量は、端子電極１４、１６と端子板１６、１７との隙間に形成されるポケット部２０を満たせる程度でよいため、従来のはんだ付け方法（例えば特許文献１、２参照）における塗布量に比べて少量でよい。

なお、クリームはんだ１８ａを塗布した電子部品２が最下位置（熱圧着工程）Ｓ３に到達する前に、電子部品２の両端に塗布されたクリームはんだ１８ａの塗布状態を検査する検査装置（図示せず）を設けてもよい。

一方、端子板供給用インデックス１４０の最下部には、端子板１６、１７の供給部Ｆ１が設けられている。インデックス１４０に対して下方から端子板１６、１７をプッシャ１５１により押し上げ、端子板１６、１７の実装部１６２，１７２をインデックス１４０の保持溝１４２の底面に押し当てた後、プッシャ１５１が後退することで、端子板１６、１７はインデックス１４０に乗り移る。この段階では、図５の（ｃ）に示すように、端子板１６、１７の背面は保持溝１４２の側壁面１４２ｃに当接した位置で吸着保持される。そのため、両端子板１６、１７の接合部１６１，１７１の間隔は、後述するクリームはんだ１８ａを塗布した電子部品１の全長よりも広く設定されている。端子板１６、１７を保持したインデックス１４０はインデックス１２０とは逆方向に回転し、上方へ搬送される。

電子部品１の両端面にクリームはんだ１８ａが供給された後、電子部品供給用インデックス１２０はさらに例えば約９０°回転して、電子部品２が最下位置Ｓ３に到達すると同時に、端子板供給用インデックス１４０に保持された端子板１６、１７も最上位置Ｆ２に到達する。この両インデックス１２０、１４０が最も接近した位置に、熱圧着工程Ｓ３（Ｆ２）が設けられている。この段階で、図５の（ｄ）のように、電子部品２は端子板１６、１７の中心位置に正確に挿入される。端子板１６、１７は、端子電極１４、１５に塗布されたクリームはんだ１８ａと接触しない間隔をあけて対峙している。端子板１６、１７の外側には、熱圧着用の一対の発熱体１５２が待機している。発熱体１５２の先端の押圧面１５２ａの形状は四角形、円形、楕円形など任意であるが、少なくとも端子電極１４、１５の凸曲面状の頂部を含む領域を押圧できる面積を有するのがよい。発熱体１５２は、その押圧面１５２ａが熱圧着に適した温度になるよう加熱されている。加熱方法は、抵抗加熱、誘導加熱など任意である。押圧面１５２ａの温度は、上層めっき膜が短時間で接合・合金化できる温度が望ましく、上層めっき膜の材料にもよるが、例えば３００〜４５０℃程度がよい。熱圧着時の最高温度は、後述するリフロー時の最高温度よりも高いことが好ましい。

熱圧着工程Ｓ３（Ｆ２）において、電子部品２が端子板１６、１７の間に挿入された直後に、左右の発熱体１５２が同時に対向方向に作動され、端子板１６、１７を電子部品２に向かって加圧する（図５の（ｅ）参照）。このとき、端子板１６、１７はインデックス１４０の保持溝１４２の底面にそって対向方向に平行移動し、端子板１６、１７の平坦な内側面が電子部品２の両端面（端子電極）に圧接する。上述のように端子電極１４、１５は凸曲面状に湾曲しているので、凸曲面状の頂部が端子板１６、１７に強く圧接し、上層めっき膜同士が接合すると共に、下層めっき膜と合金化して熱圧着１９される。熱圧着時間は３００ｍｓｅｃ以下の短時間でよい。発熱体１５２の加圧により、端子電極１４、１５と端子板１６、１７との間に挟まれたクリームはんだ１８ａは、熱圧着部１９の周囲へ押し退けられ、端子電極１４、１５と端子板１６、１７との隙間に形成されるポケット部２０に留まる。なお、この段階では、一部のクリームはんだ１８ａが溶融する可能性はあるが、全部が溶融することはない。両方の発熱体１５２の加圧力は同じでもよいが、一方の発熱体１５２の加圧力を大きく設定しておき、それを基準にして他方の発熱体１５２の加圧力を調整してもよい。

図５の（ｅ）に示すように、発熱体１５２の押圧中心ｃ１は、電子部品２の中心軸ｃ２よりも実装部側（下方）へオフセットしている方がよい。その理由は、端子板１６、１７はインデックス１４０によってその底面が吸着保持されているので、発熱体１５２の中心ｃ１が電子部品２の中心軸ｃ２と同じ位置を押圧すると、端子板１６、１７が傾いた状態で端子電極１４、１５と熱圧着される可能性があるからである。上述のようにオフセットを設けることで、端子板１６、１７の傾きを抑制できる。なお、発熱体１５２の押圧面１５２ａが端子電極１４、１５の凸曲面状の頂部を含む領域を常に押圧できるように、オフセットを設定しておくのがよい。押圧中心ｃ１は、端子板１６、１７の重心位置より上方でもよいが、同じ位置でもよい。

熱圧着工程直前において、電子部品２及びクリームはんだ１８ａを予熱する予熱工程を設けてもよい。予熱温度は、はんだ濡れ性を向上させ、かつ熱圧着時の電子部品２への熱衝撃を緩和できる温度とするのがよい。さらに、インデックス１２０、１４０を不活性雰囲気ガス（Ｎ₂など）を封入した部屋の中に配置してもよい。この場合には、クリームはんだ１８ａ、電子部品２の端子電極表面及び端子板表面のめっき膜の酸化を抑制できる。

熱圧着が終了した後、電子部品２に仮固定された端子板１６、１７はインデックス１２０に乗り移る。その際、端子板１６、１７の底面はインデックス１４０の吸引孔１４３から外れているので（図５の（ｅ）参照）、端子板１６、１７がインデックス１４０に残留することがない。熱圧着工程からインデックス１２０が例えば約９０°回転した排出位置Ｓ４で、吸引孔１２３の真空吸引が圧空吐出に切り換わることで、端子板１６、１７を仮固定した電子部品２はインデックス１２０から排出される（図５の（ｆ）参照）。なお、吸引孔１２３とは別のエアー吐出孔をインデックス１２０に設けたり、又はインデックス１２０に対して直交方向からエアーブローを行う吹き出し装置を設けることで、凹部１２２に保持された電子部品２を取り出すようにしてもよい。また、熱圧着位置Ｓ３から排出位置Ｓ４までの間に良否判定部を設けると共に、排出部を良品排出部と不良品排出部の２箇所に分けて設け、良否判定部の判定結果に基づいて良品だけを良品排出部から排出してもよい。

電子部品供給用インデックス１２０の排出位置Ｓ４の近傍には、加熱炉１５３が設けられている。インデックス１２０から排出された（端子板を仮固定した）電子部品２は加熱炉１５３へ投入され、そこでクリームはんだ１８ａが溶融する温度でリフローされる。なお、排出位置Ｓ４と加熱炉１５３との間にシュータやベルトコンベアなどの搬送手段を設けてもよい。加熱炉１５３はリフロー炉でも、オーブンでもよい。加熱炉１５３までの移動途中、又は加熱炉１５３内でのリフロー途中において、電子部品２及び端子板１６、１７に多少の力が作用しても、両者は熱圧着によって仮固定されているので、端子板１６、１７が電子部品２から外れることがない。したがって、加熱炉１５３における熱処理の間、電子部品２及び端子板１６、１７を整列保持しておく必要がなく、かつ（端子板を仮固定した）電子部品２を多数個まとめてはんだ付けすることができる。そのため、熱処理が簡易化され、従来に比べて生産性が大幅に向上する。

リフロー後の電子部品１を図５の（ｇ）に示す。リフローにより溶融したはんだ１８は、毛細管現象と金属表面のはんだ濡れ性とにより、端子電極１４、１６と端子板１６、１７との間のポケット部２０を隙間なく満たし、両者を強固に固定できる。

図７は、本発明に係る端子板付き電子部品を製造する工程の一例を示す。まず最初に電子部品２をインデックス１２０に供給し（ステップＳ１）、この電子部品２の端子電極にクリームはんだ１８ａを塗布する（ステップＳ２）。なお、クリームはんだ１８ａを塗布した後、その塗布状態を検査したり（ステップＳ２ａ）、クリームはんだを予熱してもよい（ステップＳ２ｂ）。一方、電子部品２とは別に、端子板１６、１７をインデックス１４０に供給する（ステップＦ１）。そして、電子部品２と端子板１６、１７とを熱圧着工程へ搬送し、熱圧着させる（ステップＳ３（Ｆ２））。熱圧着後に、仮接合状態の良否を判定してもよい（ステップＳ３ａ）。次に、端子板仮固定済み電子部品をインデックス１２０から排出し（ステップＳ４）、この仮固定済み電子部品を加熱炉に通し（ステップＳ５）、クリームはんだを加熱溶融させて本接合することにより、端子板付き電子部品を完成する（ステップＳ６）。

表１は、従来方法（リードフレームを使用）と本発明方法(熱圧着あり)とを用いて接合した、端子板付き電子部品の接合強度を比較したものである。接合強度は、図２の矢印Ｆで示すように、端子板付き電子部品の上に重り（荷重）を載せてピーク温度２７０℃でリフロー炉の中を流した際の、電子部品と端子板とのズレ(回転)で比較した。使用した電子部品は、２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×１．２５ｍｍのセラミックコンデンサである。

本発明方法(熱圧着あり)により接合した製品は、荷重が３３ｍｇから２６５ｍｇに増加しても端子がズレ(回転)することはないが、従来方法によりはんだのみで接合した「加圧なし」品の場合は、荷重２６５ｍｇをかけたときに約２０％の製品でズレが発生した。このことから、本発明の仮固定＋本接合工法の接合強度は従来方法に比べて高いと言える。

前記実施例の説明は、本発明の１つの態様を示したに過ぎず、他の変形例も可能であることは言うまでもない。例えば、前記実施例では電子部品の端子電極の表面が凸曲面状に湾曲しており、その頂部において端子板と熱圧着される例を示したが、端子電極の表面がほぼ平坦である場合には、端子板を予め内側に向かって湾曲形成しておくか、又は発熱体の押圧面を凸湾曲状とすることで、熱圧着時の熱と圧力とが一箇所に集中するようにしてもよい。この場合も、熱圧着部の周囲にポケット部を形成できる。

また、前記実施例では、端子電極の外側面にクリームはんだをディスペンサにより塗布する例を示したが、端子板の内側面に塗布してもよい。その場合、端子板をインデックス１４０に供給する前にクリームはんだを端子板に塗布しておいてもよい。塗布方法は、ディスペンサに限らない。

前記実施例では、端子板及び端子電極の表面に同じ組成の上層めっき膜（Ｓｎ）を形成したが、両者のめっき膜が相違していてもよいし、端子板および端子電極の一方の表面にはめっき膜が形成されていなくてもよい。前者の場合には、相違しためっき膜同士が合金化することで熱圧着される。後者の場合には、一方のめっき膜が他方の金属母材と合金化することで熱圧着される。

端子板付き電子部品の構造は、図１、図２に示すものに限らず、例えば一対の端子板の間に複数個の電子部品を並列に固定したものでもよい。その場合も、１回の熱圧着で複数の電子部品を端子板に同時に仮固定できる。

１ 端子板付き電子部品
２ 電子部品
１４、１５ 端子電極
１４ｂ 下層めっき膜
１４ｃ 上層めっき膜
１６、１７ 端子板
１６ｂ 下層めっき膜
１６ｃ 上層めっき膜
１８ はんだ
１８ａ クリームはんだ
１９ 熱圧着部
２０ ポケット部
１００ 接合装置
１２０ 電子部品供給用インデックス
１４０ 端子板供給用インデックス
１５０ ディスペンスノズル
１５２ 発熱体
１５３ 加熱炉

Claims (11)

1. 端子板付き電子部品の製造方法であって、
   相対する両端面に端子電極が形成されたチップ型電子部品を準備する第１の工程と、
   金属板からなる一対の端子板を準備する第２の工程と、
   前記端子電極の外側面又は前記端子板の内側面にクリームはんだを塗布する第３の工程と、
   前記端子板の間に前記チップ型電子部品を挿入し、前記端子板を前記端子電極に向かって一対の発熱体によって押圧することにより前記端子板を前記端子電極に熱圧着させ、前記端子板を仮固定した電子部品を得る第４の工程と、
   前記端子板を仮固定した電子部品を加熱炉の中で加熱することにより、前記クリームはんだを溶融させて本接合し、端子板付き電子部品を得る第５の工程と、
   を含む端子板付き電子部品の製造方法。
2. 前記第５の工程は、前記端子板を仮固定した電子部品を複数個同時に熱処理することを特徴とする、請求項１に記載の端子板付き電子部品の製造方法。
3. 前記第４工程における熱圧着時の最高温度は、前記第５の工程における加熱時の最高温度より高いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の端子板付き電子部品の製造方法。
4. 前記端子電極と前記端子板との対向面の少なくとも一方の表面には、種類の異なる複数の金属の多層構造からなるめっき膜が形成され、
   前記熱圧着により、前記端子電極と前記端子板との対向面の少なくとも一部において前記複数のめっき膜が合金化することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の端子板付き電子部品の製造方法。
5. 前記端子電極と前記端子板との表面の最上層には、同一種類の金属からなるめっき膜がそれぞれ形成され、
   前記熱圧着により、前記最上層のめっき膜同士が互いに金属接合されると共に、下層のめっき膜と合金化されることを特徴とする、請求項４に記載の端子板付き電子部品の製造方法。
6. 前記端子電極の表面と前記端子板の表面には、下層のＮｉめっき膜と、上層のＳｎめっき膜とがそれぞれ形成され、
   前記熱圧着により、前記端子電極の表面のＳｎめっき膜と前記端子板の表面のＳｎめっき膜とが接合してＳｎ−Ｎｉ合金を形成することを特徴とする、請求項４又は５に記載の端子板付き電子部品の製造方法。
7. 前記端子板と対向する前記端子電極の表面は凸曲面状に形成されており、
   前記凸曲面状の表面の頂部において前記熱圧着が行われることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の端子板付き電子部品の製造方法。
8. 前記第３の工程は、前記端子電極の外側面にクリームはんだを塗布する工程であり、
   前記第３の工程と第４の工程との間に、前記電子部品及びクリームはんだを予熱する工程を有する、請求項１ないし７のいずれかに記載の端子板付き電子部品の製造方法。
9. 前記第４の工程を非酸化性雰囲気中で実施することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の端子板付き電子部品の製造方法。
10. チップ型電子部品の相対する両端面に形成された端子電極に、金属板からなる一対の端子板をはんだにより接合してなる端子板付き電子部品であって、
    前記端子電極の中央部において、前記端子電極の外側面と前記端子板の内側面とが熱圧着されており、
    前記熱圧着部の周囲において、前記端子電極の外側面と前記端子板の内側面とが前記はんだを介して接合されている、端子板付き電子部品。
11. 前記端子板と対向する前記端子電極の表面は凸曲面状に形成されており、
    前記凸曲面状の表面の頂部において前記端子板と前記端子電極とが熱圧着されており、
    前記熱圧着部の周囲であって、前記端子板と前記端子電極との隙間にポケット部が形成され、
    このポケット部にはんだが満たされていることを特徴とする、請求項１０に記載の端子板付き電子部品。

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