特許 7535722 半田プリコート基板の製造方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-08

(45)【発行日】2024-08-19

(54)【発明の名称】半田プリコート基板の製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20240809BHJP

   B23K 1/00 20060101ALI20240809BHJP

   B23K 3/06 20060101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 505A

H05K3/34 505B

B23K1/00 330E

B23K3/06 W

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020153435

(22)【出願日】2020-09-14

(65)【公開番号】P2022047577

(43)【公開日】2022-03-25

【審査請求日】2023-07-18

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002745

【氏名又は名称】弁理士法人河崎特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 憲

(72)【発明者】

【氏名】萬谷 正幸

(72)【発明者】

【氏名】境 忠彦

【審査官】小林 大介

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－０９８２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００６０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／０９６３６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１３０５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－０８４４７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０８３８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３０２９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－０９９２８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｂ２３Ｋ １／００

Ｂ２３Ｋ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の表面に設けられた複数のランドに半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する方法であって、
複数の前記ランドに半田ペーストを供給する供給工程と、
複数の前記ランドの温度が、該ランドの周りの前記基板の表面温度よりも早く、前記半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達するように前記基板を加熱する加熱工程と、
溶融した前記半田粒子を冷却して固化することで前記半田プリコートを形成する冷却工程と、
を備え、
前記加熱工程では、前記基板の表面の温度が４℃／秒以上の上昇率で上昇するように前記基板を加熱する、半田プリコート基板の製造方法。

【請求項2】

前記加熱工程では、前記基板の表面側からよりも、前記基板の裏面側から強く前記基板を加熱する、請求項１に記載の半田プリコート基板の製造方法。

【請求項3】

前記加熱工程では、前記基板の裏面側からのみ前記基板を加熱する、請求項２に記載の半田プリコート基板の製造方法。

【請求項4】

前記加熱工程では、前記基板の裏面に接触する加熱プレートを用いて前記基板を加熱する、請求項１～３のいずれか１項に記載の半田プリコート基板の製造方法。

【請求項5】

前記加熱工程では、前記基板と前記加熱プレートとの間にシートを挟んだ状態で前記基板を加熱する、請求項４に記載の半田プリコート基板の製造方法。

【請求項6】

前記加熱工程では、前記基板を複数箇所で押さえながら前記基板を加熱する、請求項１～５のいずれか１項に記載の半田プリコート基板の製造方法。

【請求項7】

前記冷却工程では、前記基板を複数箇所で押さえながら前記基板を冷却する、請求項１～６のいずれか１項に記載の半田プリコート基板の製造方法。

【請求項8】

基板の表面に設けられた複数のランドに半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する装置であって、
複数の前記ランドに半田ペーストを供給する供給部と、
複数の前記ランドの温度が、該ランドの周りの前記基板の表面温度よりも早く、前記半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達するように前記基板を加熱する加熱部と、
溶融した前記半田粒子を冷却して固化することで前記半田プリコートを形成する冷却部と、
を備え、
前記加熱部は、前記基板の表面の温度が４℃／秒以上の上昇率で上昇するように前記基板を加熱する、半田プリコート基板の製造装置。

【請求項9】

前記加熱部は、前記基板の表面側からよりも、前記基板の裏面側から強く前記基板を加熱する、請求項８に記載の半田プリコート基板の製造装置。

【請求項10】

前記加熱部は、前記基板の裏面側からのみ前記基板を加熱する、請求項９に記載の半田プリコート基板の製造装置。

【請求項11】

前記加熱部は、前記基板の裏面に接触して前記基板を加熱する加熱プレートを有する、請求項８～１０のいずれか１項に記載の半田プリコート基板の製造装置。

【請求項12】

前記基板の加熱時に前記基板と前記加熱プレートとの間に挟まれるシートをさらに備える、請求項１１に記載の半田プリコート基板の製造装置。

【請求項13】

前記基板の加熱時に前記基板を複数箇所で押さえる加熱時押え部をさらに備える、請求項８～１２のいずれか１項に記載の半田プリコート基板の製造装置。

【請求項14】

前記基板の冷却時に前記基板を複数箇所で押さえる冷却時押え部をさらに備える、請求項８～１３のいずれか１項に記載の半田プリコート基板の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半田プリコート基板の製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、基板のランドに半田プリコートを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。同文献の方法では、マスクの開口部をランドに合わせて基板を覆った後、当該開口部に半田ペーストを供給することでランド上に半田ペーストを転写する。転写された半田ペーストを溶融することにより、半田プリコートが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－３０２９７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、基板に実装される電子部品の微細化に伴い、隣り合うランド間の距離も短くなる傾向にある。そのようにランド間の距離が短い場合、非常に小さな粒子径の半田粒子を含む半田ペーストを用いて半田プリコートを形成することで、隣り合う半田プリコート同士が繋がること（以下、ブリッジ現象）を未然に防止できる。

【0005】

しかしながら、小さな粒子径の半田粒子を含む半田ペーストは高価であり、その使用は半田プリコートが形成された基板（以下、半田プリコート基板）の製造コストの増大につながる。このような状況において、本開示は、製造コストを抑えることができる半田プリコート基板の製造方法を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面は、基板の表面に設けられた複数のランドに半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する方法に関する。当該半田プリコート基板の製造方法は、複数の前記ランドに半田ペーストを供給する供給工程と、複数の前記ランドの温度が、該ランドの周りの前記基板の表面温度よりも早く、前記半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達するように前記基板を加熱する加熱工程と、を備える。

【0007】

本開示の別の局面は、基板の表面に設けられた複数のランドに半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する装置に関する。当該半田プリコート基板の製造装置は、複数の前記ランドに半田ペーストを供給する供給部と、複数の前記ランドの温度が、該ランドの周りの前記基板の表面温度よりも早く、前記半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達するように前記基板を加熱する加熱部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、製造コストを抑えることができる半田プリコート基板の製造方法および製造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１の半田プリコート基板の製造装置の一例を示す正面図である。

【図2】実施形態１の半田プリコート基板の製造装置の一部を示す側面図である。

【図3】実施形態１の半田プリコート基板の製造装置の一部を示す側面図である。

【図4】実施形態１の加熱部および加熱工程について説明するための概略図である。

【図5】実施形態１の変形例の加熱部および加熱工程について説明するための概略図である。

【図6】実施形態２の半田プリコート基板の製造装置の一部を示す斜視図である。

【図7】実施形態２の加熱部および加熱工程について説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示に係る半田プリコート基板の製造方法および製造装置の実施形態について例を挙げて以下に説明する。しかしながら、本開示は以下に説明する例に限定されない。

【0011】

本開示に係る半田プリコート基板の製造方法は、基板の表面に設けられた複数のランドに半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する方法であって、複数の前記ランドに半田ペーストを供給する供給工程と、複数の前記ランドの温度が、該ランドの周りの前記基板の表面温度よりも早く、前記半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達するように前記基板を加熱する加熱工程と、を備える。

【0012】

供給工程では、基板の表面に設けられた複数のランドに半田ペーストが供給される。この供給方法としては、任意のものを使用することができる。例えば、スクリーン印刷法によって半田ペーストを供給することが考えられるが、これに限られるものではない。

【0013】

加熱工程では、基板が加熱されることで、複数のランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く、半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達する。これにより、ランドの表面において半田粒子が溶けて集まる。そのように半田粒子が溶けて集まったものを、本開示では半田溶融核という。半田溶融核は、基板の加熱が進むにつれて、半田ペーストに含まれる周囲の半田粒子を引き寄せて成長する。そのようにして、半田ペーストに含まれる半田粒子がランド上に集まり、その後に形成される半田プリコートもランド上に留まる。その結果、粒子径の大きい半田粒子を含む半田ペーストを用いる場合でも、ブリッジ現象の発生を抑止することができる。

【0014】

ここで、加熱工程では、任意の加熱方法を使用することができる。例えば、リフロー炉、加熱プレート、または誘導加熱装置を用いて基板を加熱してもよいが、これらに限られるものではない。

【0015】

前記加熱工程では、前記基板の表面側からよりも、前記基板の裏面側から強く前記基板を加熱してもよい。これにより、複数のランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く上昇する。なぜなら、金属で構成されるランドは、その周囲の基板よりも熱伝導率が高く、基板の裏面側からの強い熱が相対的に伝わりやすいためである。

【0016】

前記加熱工程では、前記基板の裏面側からのみ前記基板を加熱してもよい。これにより、複数のランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く上昇する。なぜなら、金属で構成されるランドは、その周囲の基板よりも熱伝導率が高く、基板の裏面側からの熱が相対的に伝わりやすいためである。

【0017】

前記加熱工程では、前記基板の表面の温度が４℃／秒以上の上昇率で上昇するように前記基板を加熱してもよい。このような上昇率で基板の表面温度を上昇させることで、ブリッジ現象の発生をより一層抑止できる。

【0018】

前記加熱工程では、前記基板の裏面に接触する加熱プレートを用いて前記基板を加熱してもよい。加熱プレートの熱は、熱伝導率の高いランドに伝わりやすい。したがって、ランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く上昇する。

【0019】

前記加熱工程では、前記基板と前記加熱プレートとの間にシートを挟んだ状態で前記基板を加熱してもよい。シートを挟むことにより、加熱プレートとの接触によって基板が傷ついたり汚れたりするのを抑止することができる。

【0020】

前記シートは、前記基板および前記加熱プレートよりも軟らかい素材（例えば、シリコン）で構成されてもよい。軟らかいシートが基板や加熱プレートの表面形状にしたがって変形することで、加熱プレートから基板への伝熱性が向上され得る。

【0021】

前記加熱工程では、前記基板を複数箇所で押さえながら前記基板を加熱してもよい。これにより、加熱によって基板が反るのを抑止することができる。

【0022】

半田プリコート基板の製造方法は、前記加熱工程の後に、前記基板を複数箇所で押さえながら前記基板を冷却する冷却工程をさらに備えてもよい。これにより、冷却によって基板が反るのを抑止することができる。

【0023】

本開示に係る半田プリコート基板の製造装置は、基板の表面に設けられた複数のランドに半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する装置であって、複数の前記ランドに半田ペーストを供給する供給部と、複数の前記ランドの温度が、該ランドの周りの前記基板の表面温度よりも早く、前記半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達するように前記基板を加熱する加熱部と、を備える。

【0024】

供給部では、基板の表面に設けられた複数のランドに半田ペーストを供給する。この供給部としては、任意のものを使用することができる。例えば、スクリーン印刷を行うためのスキージを使用することが考えられるが、これに限られるものではない。

【0025】

加熱部は、基板を加熱することで、複数のランドの温度を、その周りの基板の表面温度よりも早く、半田ペーストに含まれる半田粒子の融点に達させる。これにより、ランドの表面において半田粒子が溶けて集まって半田溶融核が形成される。半田溶融核は、基板の加熱が進むにつれて、半田ペーストに含まれる周囲の半田粒子を引き寄せて成長する。そのようにして、半田ペーストに含まれる半田粒子がランド上に集まり、その後に形成される半田プリコートもランド上に留まる。その結果、粒子径の大きい半田粒子を含む半田ペーストを用いる場合でも、ブリッジ現象の発生を抑止することができる。

【0026】

ここで、加熱部としては、任意のもの使用することができる。例えば、リフロー炉、加熱プレート、または誘導加熱装置を使用することが考えられるが、これらに限られるものではない。

【0027】

前記加熱部は、前記基板の表面側からよりも、前記基板の裏面側から強く前記基板を加熱してもよい。これにより、複数のランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く上昇する。なぜなら、金属で構成されるランドは、その周囲の基板よりも熱伝導率が高く、基板の裏面側からの強い熱が相対的に伝わりやすいためである。

【0028】

前記加熱部は、前記基板の裏面側からのみ前記基板を加熱してもよい。これにより、複数のランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く上昇する。なぜなら、金属で構成されるランドは、その周囲の基板よりも熱伝導率が高く、基板の裏面側からの熱が相対的に伝わりやすいためである。

【0029】

前記加熱部は、前記基板の表面の温度が４℃／秒以上の上昇率で上昇するように前記基板を加熱してもよい。このような上昇率で基板の表面温度を上昇させることで、ブリッジ現象の発生をより一層抑止できる。

【0030】

前記加熱部は、前記基板の裏面に接触して前記基板を加熱する加熱プレートを有してもよい。加熱プレートの熱は、熱伝導率の高いランドに伝わりやすい。したがって、ランドの温度が、その周りの基板の表面温度よりも早く上昇する。

【0031】

半田プリコート基板の製造装置は、前記基板の加熱時に前記基板と前記加熱プレートとの間に挟まれるシートをさらに備えてもよい。シートを挟むことにより、加熱プレートとの接触によって基板が傷ついたり汚れたりするのを抑止することができる。

【0032】

半田プリコート基板の製造装置は、前記基板の加熱時に前記基板を複数箇所で押さえる加熱時押え部をさらに備えてもよい。そのような加熱時押え部により、加熱によって基板が反るのを抑止することができる。

【0033】

半田プリコート基板の製造装置は、前記加熱された前記基板を冷却する冷却部と、前記基板の冷却時に前記基板を複数箇所で押さえる冷却時押え部と、をさらに備えてもよい。そのような冷却時押え部により、冷却によって基板が反るのを抑止することができる。

【0034】

以下では、本開示に係る半田プリコート基板の製造方法および製造装置の例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する半田プリコート基板の製造方法の工程および製造装置の構成要素には、上述した工程および構成要素を適用できる。以下で説明する半田プリコート基板の製造方法の工程および製造装置の構成要素は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。以下で説明する半田プリコート基板の製造方法の工程および製造装置の構成要素のうち、本開示に係る半田プリコート基板の製造方法および製造装置に必須ではない工程および構成要素は省略してもよい。

【0035】

〈実施形態１〉
本開示の実施形態１について説明する。まず、半田プリコート基板の製造装置１０（以下、単に「製造装置１０」ともいう。）の構成について説明し、その後、半田プリコート基板の製造方法（以下、単に「製造方法」ともいう。）について説明する。

【0036】

－半田プリコート基板の製造装置－
図１～図３に示す製造装置１０は、基板１の表面に設けられた複数のランド３（図４を参照）に半田プリコートを形成することで半田プリコート基板を製造する装置である。なお、本明細書では、基板１が搬送される方向をＸ方向とし、鉛直方向をＺ方向とし、Ｘ方向とＺ方向に垂直な方向をＹ方向とする。また、それぞれの方向に沿った軸をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸とする。

【0037】

図１に示すように、製造装置１０は、供給部１００と、加熱部２１０と、冷却部２２０と、制御部２０とを備える。供給部１００、加熱部２１０、および冷却部２２０は、基台１０１上にＸ方向に一列に並んで配置されている。なお、理解を容易にするために、図１では、供給部１００、加熱部２１０、および冷却部２２０のそれぞれに基板１が配置されている一例を示す。

【0038】

（供給部）
供給部１００は、スクリーン印刷によって、基板１の複数のランド３に半田ペーストＰを供給する。なお、供給部１００は、スクリーン印刷以外の方法によって半田ペーストＰをランド３に供給してもよい。

【0039】

供給部１００は、移動テーブル１０２と、昇降機構１０３と、印刷ステージ１０４と、印刷ヘッド１１３と、マスクプレート１１６と、印刷ステージコンベア２３１と、基板搬入コンベア２３４と、基板中継コンベア２３２とを有する。

【0040】

移動テーブル１０２は、基台１０１上において、Ｘ方向に間隔をあけて立設された一対の支持フレーム１１の間に配置されている。移動テーブル１０２には、印刷ステージ１０４を昇降させる昇降機構１０３が配置されている。

【0041】

印刷ステージ１０４は、昇降機構１０３に結合された基部１０４ａを有する。基部１０４ａの上面には、支柱１０４ｂが設けられている。支柱１０４ｂの上端部には、Ｘ軸に沿って延びる基板ガイド１０４ｃが結合されている。基板ガイド１０４ｃの内側には、基板１を搬送するためのベルトを含む印刷ステージコンベア２３１が配置されている。

【0042】

移動テーブル１０２は、昇降機構１０３を水平移動、すなわち、Ｘ軸やＹ軸に沿って移動させることによって、印刷ステージ１０４を水平移動させる。移動テーブル１０２は、昇降機構１０３をＺ軸回りに回転させることによって、印刷ステージ１０４をＺ軸回りに回転させる。昇降機構１０３は、印刷ステージ１０４をＺ軸に沿って移動、すなわち昇降させる。

【0043】

印刷ステージコンベア２３１は、一方の支持フレーム１１の開口部を貫通して配設された基板搬入コンベア２３４と、他方の支持フレーム１１の開口部を貫通して配設された基板中継コンベア２３２との間で基板１を受け渡すように構成される。基板搬入コンベア２３４によって搬入された基板１は、印刷ステージコンベア２３１に受け渡されて半田ペースト供給領域ＰＡに搬送され、印刷ステージ１０４によって保持される。印刷ステージ１０４で半田ペーストＰが供給された基板１は、印刷ステージコンベア２３１の半田ペースト供給領域ＰＡから搬出され、基板中継コンベア２３２に受け渡される。

【0044】

基部１０４ａの上面には、バックアップ昇降機構１０４ｅが配置されている。バックアップ昇降機構１０４ｅは、基板１を下から支持するバックアップ部１０４ｆを昇降させる。バックアップ部１０４ｆは、印刷ステージコンベア２３１の半田ペースト供給領域ＰＡに基板１が搬入された状態で、上昇されることによって基板１の下面を支持する。

【0045】

一対の基板ガイド１０４ｃのそれぞれの上面には、Ｘ軸に沿って延びるサイドクランパ１０４ｄが設けられている。サイドクランパ１０４ｄは、駆動機構（図示せず）によって開閉される。バックアップ部１０４ｆは、基板１の下面を支持しながら、基板１の上面とサイドクランパ１０４ｄの上面とが実質的に面一になる高さまで基板１を上昇させる。基板１とサイドクランパ１０４ｄの高さがそろった状態でサイドクランパ１０４ｄが閉じることにより、基板１の両側面がサイドクランパ１０４ｄで挟まれ、基板１が固定される。このようにして、印刷ステージ１０４は基板１を保持する。

【0046】

一対の支持フレーム１１の上端には、印刷ヘッド１１３を支持する支持ビーム１１３ａが、直動ガイド機構１１ａを介してＹ軸に沿って移動可能に配置されている。支持ビーム１１３ａの一端部は、送りねじとこれを回転させるモータなどで構成された周知の印刷ヘッド移動機構１１ｂに結合されている。印刷ヘッド移動機構１１ｂが駆動することで、印刷ヘッド１１３は、Ｙ軸に沿って往復移動（スキージング動作）する。

【0047】

図２に示すように、印刷ヘッド１１３は、支持ビーム１１３ａから下方に延出して設けられた後スキージ１１３ｂおよび前スキージ１１３ｃを有する。支持ビーム１１３ａの上面に設けられたスキージ駆動部１１３ｄが駆動することで、スキージング動作の方向に応じて後スキージ１１３ｂと前スキージ１１３ｃのいずれかが下降する。

【0048】

印刷ヘッド１１３の下方には、マスクプレート１１６が水平な状態で配置されている。マスクプレート１１６には、厚さ方向に貫通したパターン孔（図示せず）が形成されている。パターン孔は、基板１の複数のランド３の配置や形状に対応して形成されている。供給部１００は、マスクプレート１１６の上面に供給された半田ペーストＰ（図３を参照）を後スキージ１１３ｂまたは前スキージ１１３ｃで移動させることで、半田ペーストＰを所定の印刷パターンで基板１上に供給するスクリーン印刷を実行する。

【0049】

（加熱部）
加熱部２１０は、ランド３に供給された半田ペーストＰを加熱して、半田ペーストＰに含まれる半田粒子ＰＬを溶融する。加熱部２１０は、供給部１００から延びる基板中継コンベア２３２の下流側を覆う筐体２１３と、筐体２１３の内部に配置された第１ヒータ２１１および第２ヒータ２１２とを有する。筐体２１３には、加熱によって発生する半田ペーストＰからの揮発成分を排気するための通気孔２１５が形成されている。

【0050】

第１ヒータ２１１は、基板中継コンベア２３２の下方に配置されている。第１ヒータ２１１は、下方から見て、加熱領域ＨＡに位置する基板１の全体を覆う。第１ヒータ２１１は、加熱領域ＨＡに位置する基板１の全体を下方から（すなわち、基板１の裏面側から）加熱する。

【0051】

本実施形態の基板中継コンベア２３２は、基板１の搬送方向に沿って延びる金属チェーンによって構成されているが（図４を参照）、これに限られるものではない。

【0052】

第２ヒータ２１２は、基板中継コンベア２３２の上方に配置されている。第２ヒータ２１２は、上方から見て、加熱領域ＨＡに位置する基板１の全体を覆う。第２ヒータ２１２は、加熱領域ＨＡに位置する基板１の全体を上方から（すなわち、基板１の表面側から）加熱する。あるいは、第２ヒータ２１２は、加熱領域ＨＡに位置する基板１を加熱しなくてもよい（すなわち、オフ状態にされてもよい）。

【0053】

第１ヒータ２１１および第２ヒータ２１２は、基板１の表面の温度が４℃／秒以上の上昇率で上昇するように基板１を加熱することが好ましい。このような上昇率で基板１を加熱することにより、ブリッジ現象の発生をより一層抑止することができる。なお、上昇率としては、基板１の表面温度が１００℃から２００℃に上昇するのに要する時間をΔｔ（単位：秒）として、（２００－１００）／Δｔ（単位：℃／秒）の値を用いることが考えられるが、これに限られるものではない。

【0054】

（冷却部）
冷却部２２０は、溶融した半田粒子ＰＬ（以下、「溶融半田」ともいう。）を冷却して固化する。冷却部２２０は、基板搬出コンベア２３３を覆う筐体２２４と、筐体２２４の内部に配置された冷却ファン２２１とを有する。筐体２２４には、冷却用の空気を導入および排出するための通気孔２２０ａ，２２０ｂが形成されている。冷却ファン２２１は、基板搬出コンベア２３３上の基板１を冷却する。これにより、溶融半田が冷却および固化される。

【0055】

（制御部）
制御部２０は、供給部１００、加熱部２１０、冷却部２２０、および各コンベア２３１～２３４を制御して基板１に半田プリコートを形成する作業を製造装置１０に実行させる。制御部２０は、基台１０１の内部に設けられている。制御部２０は、演算処理装置（ＣＰＵ）と、演算処理装置が実行可能なプログラムを格納した記憶装置（メモリ）などによって構成される。

【0056】

－基板の構成－
次に、基板１の構成について説明する。図４に示すように、本実施形態の基板１は、基板本体２と、基板本体２の表面（上面）に設けられた複数のランド３と、各ランド３に接続されかつ基板本体２の裏面（下面）に露出する複数の配線パターン４とを有する。基板本体２は絶縁体で構成される一方、複数のランド３および配線パターン４は導体で構成される。

【0057】

このように、本実施形態の基板１は、両面プリント基板であるが、基板１の種類はこれに限らない。例えば、基板１は、片面プリント基板であってもよいし、多層プリント基板であってもよい。いずれの種類の基板１であっても、本開示の製造装置および製造方法を適用できる。

【0058】

－半田プリコート基板の製造方法－
次に、本実施形態の製造方法について説明する。製造方法は、供給工程と、加熱工程と、冷却工程とを備える。

【0059】

（供給工程）
供給工程では、基板１の表面に設けられた複数のランド３に半田ペーストＰを供給する。具体的に、制御部２０は、基板搬入コンベア２３４と印刷ステージコンベア２３１を作動させて、半田プリコートが形成されていない基板１を半田ペースト供給領域ＰＡへ搬送する。続けて、制御部２０は、バックアップ昇降機構１０４ｅを作動させてバックアップ部１０４ｆに基板１を支持させ、サイドクランパ１０４ｄによって基板１をクランプさせる。これにより、印刷ステージ１０４は基板１を保持する。

【0060】

次に、制御部２０は、マスクプレート１１６に対する基板１の水平方向の位置を位置合わせした上で、昇降機構１０３を駆動することによって、基板１を上昇させてマスクプレート１１６の下面に当接させる。そして、制御部２０は、印刷ヘッド１１３を作動させて半田ペーストＰを基板１上にスクリーン印刷する。

【0061】

次に、制御部２０は、昇降機構１０３を駆動することによって、基板１をマスクプレート１１６から引き離す（版離れ）。続けて、制御部２０は、サイドクランパ１０４ｄとバックアップ昇降機構１０４ｅを作動させて、サイドクランパ１０４ｄによる基板１の固定を解除すると共に、バックアップ部１０４ｆを下降させて基板１を印刷ステージコンベア２３１上に載置する。そして、制御部２０は、印刷ステージコンベア２３１および基板中継コンベア２３２を作動させて、基板１を加熱部２１０内の加熱領域ＨＡに搬送する。

【0062】

（加熱工程）
加熱工程では、第１ヒータ２１１および第２ヒータ２１２により、または第１ヒータ２１１のみにより、ランド３上に半田ペーストＰが供給された基板１を加熱する。具体的に、図４に示すように、制御部２０は、第１ヒータ２１１を高温で作動させて基板１を裏面側（下面側）から加熱する。制御部２０は、第２ヒータ２１２を低温で作動させて基板１を表面側（上面側）から加熱するか、または第２ヒータ２１２を作動させない。

【0063】

このように第１ヒータ２１１および第２ヒータ２１２を制御すると、相対的に出力の高い第１ヒータ２１１が主な熱源となり、基板１は、加熱領域ＨＡにおいて、表面側からよりも裏面側から強く加熱される。主な熱源としての第１ヒータ２１１の熱は、配線パターン４を経由してランド３に伝わる。これにより、各ランド３の温度は、当該ランド３の周りの基板１の表面温度よりも早く、半田ペーストＰに含まれる半田粒子ＰＬの融点に達する。

【0064】

ランド３の温度が半田粒子ＰＬの融点に達すると、図４の中段に示すように、ランド３の表面において半田溶融核Ｃが発生する。その後、半田溶融核Ｃは、周囲の半田粒子ＰＬを引き寄せながら成長する。このとき、図４の右側の半田溶融核Ｃは、隣り合うランド３の間の半田粒子ＰＬも引き寄せる。最終的に、図４の下段に示すように、ランド３の周りにあった半田粒子ＰＬも含め、実質的に全ての半田粒子ＰＬが溶けてランド３上に集まった状態になる。そして、制御部２０は、基板中継コンベア２３２と基板搬出コンベア２３３を作動させて、基板１を冷却部２２０へ搬送する。

【0065】

（冷却工程）
冷却工程では、冷却ファン２２１により、ランド３上に溶融半田が存在する基板１を冷却する。具体的に、制御部２０は、冷却ファン２２１を作動させることで、通気孔２２０ａ，２２０ｂを経由する空気流れにより基板１を冷却し、それにより溶融半田を固化させる。このようにして、基板１のランド３に半田プリコートが形成され、半田プリコート基板が完成する。そして、制御部２０は、基板搬出コンベア２３３を作動させて、冷却された基板１（半田プリコート基板）を冷却部２２０から搬出する。

【0066】

〈実施形態１の変形例〉
本開示の実施形態１の変形例について説明する。本変形例は、上記実施形態１と加熱部２１０の構成が異なる。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。

【0067】

図５に示すように、本変形例の加熱部２１０は、第２ヒータ２１２を備えない。したがって、本変形例の加熱工程では、第１ヒータ２１１のみによって基板１が加熱される。換言すると、本変形例の加熱工程では、基板１の裏面側（下面側）からのみ基板１が加熱される。なお、本変形例においても、基板１の表面の温度が４℃／秒以上の上昇率で上昇するように基板１を加熱することが好ましい。

【0068】

このように、第２ヒータ２１２を備えないことで、換言すると熱源として第１ヒータ２１１のみを備えることで、製造装置１０のコストの低減や構造の簡素化を図ることができる。

【0069】

〈実施形態２〉
本開示の実施形態２について説明する。本実施形態は、上記実施形態１と加熱部２１０および冷却部２２０の構成が異なる。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。

【0070】

（加熱部）
図６および図７に示すように、本実施形態の加熱部２１０は、加熱プレート２１４と、シート２１６と、加熱時押え部２１７とを備える。

【0071】

加熱プレート２１４は、加熱領域ＨＡに位置する基板１の裏面（下面）に接触して当該基板１を加熱する。より具体的に、加熱プレート２１４は、基板１の配線パターン４に接触しながら発熱することで、当該基板１を裏面側からのみ加熱する。これにより、図７に示すように、上記実施形態１と同様、加熱により基板１のランド３上で半田溶融核が成長し、最終的に、ランド３上に溶融半田が集まった状態が実現される。

【0072】

シート２１６は、加熱プレート２１４による基板１の加熱時に、基板１と加熱プレート２１４との間に挟まれる。シート２１６は、基板１および加熱プレート２１４よりも軟らかい素材（例えば、シリコン）で構成される。シート２１６は、シート２１６を送り出す供給ローラ２１６ａと、シート２１６を巻き取る回収ローラ２１６ｂとによって、基板１が所定枚数（例えば、１枚）入れ替わるごとに交換されることが好ましい。本実施形態の加熱工程では、基板１と加熱プレート２１４との間にシート２１６が挟まれた状態で、加熱プレート２１４により基板１が加熱される。

【0073】

加熱時押え部２１７は、加熱プレート２１４による基板１の加熱時に、基板１を複数箇所（この例では、基板１の４つの角部）で押さえる。加熱時押え部２１７は、それぞれが基板１を押さえる複数の脚２１７ａと、複数の脚２１７ａを連結する枠体２１７ｂとを有する。複数の脚２１７ａおよび枠体２１７ｂは、高断熱性材料で構成される。本実施形態の加熱工程では、加熱時押え部２１７により基板１が複数箇所で押さえられた状態で、加熱プレート２１４により基板１が加熱される。

【0074】

（冷却部）
図６に示すように、本実施形態の冷却部２２０は、冷却時押え部２２２を有する。冷却時押え部２２２は、冷却ファン２２１による基板１の冷却時に、基板１を複数箇所（この例では、基板１の対向辺に沿った６箇所）で押さえる。冷却時押え部２２２は、基板１の裏面に当接する複数の下ローラ２２２ａと、複数の下ローラ２２２ａと共に基板１を挟み込む複数の上ローラ２２２ｂとを有する。各下ローラ２２２ａおよび各上ローラ２２２ｂは、高断熱性材料で構成される。本実施形態の冷却工程では、冷却時押え部２２２により基板１が複数箇所で押さえられた状態で、冷却ファン２２１により基板１が冷却される。

【実施例】

【0075】

以下、実施例および比較例に基づいて実施の形態をより具体的に説明する。実施例によって、本開示の範囲は限定して解釈されない。

【0076】

以下のような構成の加熱部２１０、基板１、および半田ペーストＰを用いて、各測定条件（比較例１，２および実施例１～３）につき、チップ２００個に対してブリッジが発生する確率（以下、「ブリッジ発生率」という。）を測定した。この場合、ブリッジ発生率は、（ブリッジ発生数／２００）×１００（単位：％）で表される値である。

【0077】

具体的に、加熱部２１０として、アントム社製のリフロー炉ＵＮＩ－６１１６を用いた。加熱工程では、第１ヒータ２１１のみを作動させ、第２ヒータ２１２をオフ状態とした。第１ヒータ２１１の設定温度は、２３０℃（比較例１）、２６０℃（比較例２）、３００℃（実施例１）、３３０℃（実施例２）、および３６０℃（実施例３）とした。

【0078】

また、基板１として、１５０ｍｍ×１００ｍｍの矩形状で、厚みが０．８ｍｍのものを用いた。基板１上のランド３の配置は、０２０１チップ部品を部品間距離７０μｍで実装する場合を想定したものとした。

【0079】

さらに、半田ペーストＰとして、千住金属製のソルダペーストｔｙｐｅ５（粒子径：１５～２５μｍ）を用いた。

【0080】

比較例１，２および実施例１～３の測定結果を表１に示す。ここで、上昇率は、基板１の表面温度が１００℃から２００℃まで上昇するのに要した時間をΔｔ（単位：秒）として、（２００－１００）／Δｔ（単位：℃／秒）で表される値である。

【表1】

【0081】

表１からわかるように、上昇率が４．００℃／秒以上となる条件で、ブリッジ発生率が０％であった。一方、上昇率が４．００℃／秒未満となる条件では、ブリッジ発生率が０％ではなく、ブリッジ現象の発生が確認された。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本開示は、半田プリコート基板の製造方法および製造装置に利用できる。

【符号の説明】

【0083】

１：基板
２：基板本体
３：ランド
４：配線パターン
１０：半田プリコート基板の製造装置
１１：支持フレーム
１１ａ：直動ガイド機構
１１ｂ：印刷ヘッド移動機構
２０：制御部
１００：供給部
１０１：基台
１０２：移動テーブル
１０３：昇降機構
１０４：印刷ステージ
１０４ａ：基部
１０４ｂ：支柱
１０４ｃ：基板ガイド
１０４ｄ：サイドクランパ
１０４ｅ：バックアップ昇降機構
１０４ｆ：バックアップ部
１１３：印刷ヘッド
１１３ａ：支持ビーム
１１３ｂ：後スキージ
１１３ｃ：前スキージ
１１３ｄ：スキージ駆動部
１１６：マスクプレート
２１０：加熱部
２１１：第１ヒータ
２１２：第２ヒータ
２１３：筐体
２１４：加熱プレート
２１５：通気孔
２１６：シート
２１６ａ：供給ローラ
２１６ｂ：回収ローラ
２１７：加熱時押え部
２１７ａ：脚
２１７ｂ：枠体
２２０：冷却部
２２０ａ：通気孔
２２０ｂ：通気孔
２２１：冷却ファン
２２２：冷却時押え部
２２２ａ：下ローラ
２２２ｂ：上ローラ
２２４：筐体
２３１：印刷ステージコンベア
２３２：基板中継コンベア
２３３：基板搬出コンベア
２３４：基板搬入コンベア
Ｃ：半田溶融核
ＨＡ：加熱領域
Ｐ：半田ペースト
ＰＡ：半田ペースト供給領域
ＰＬ：半田粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】