(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品表面実装に用いられる金属球を含む半田シートについて、金属球を埋め込む際に転写シートに設けられた粘着層の一部が半田シートに埋め込まれて異物となって生じる欠陥が起因となる品質の劣化をなくすると共に、粘着シートをマスク及び半田シートに着脱するハンドリングを簡略化した製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】磁性を有する金属球を含む半田シートの製造装置であって、半田シートＳの一面に金属球Ｂを配置する配置手段１１と、半田シートＳの一面に配置された金属球Ｂを当該半田シートＳを介し磁力で固定する磁力発生手段１４と、半田シートＳの一面に配置された金属球Ｂを直接的又は間接的に押圧する押圧手段１ｂとを有する半田シート製造装置である。【選択図】図１
2010221234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する金属球を含む半田シートの製造装置であって、前記半田シートの一面に前記金属球を配置する配置手段と、前記半田シートの一面に配置された金属球を当該半田シートを介し磁力で固定する磁力発生手段と、前記半田シートの一面に配置された金属球を直接的又は間接的に押圧する押圧手段とを有する半田シートの製造装置。
【請求項２】
前記配置手段は、前記金属球が挿通可能な貫通孔が形成され、前記半田シートの一面に対向して配置されるマスクを有する請求項１に記載の半田シート製造装置。
【請求項３】
前記磁力発生手段は、前記半田シートの一面に配置された金属球に対応して設けられた磁石部と前記磁石部の周囲に設けられた非磁石部とを有する請求項１又は２のいずれかに記載の半田シート製造装置。
【請求項４】
前記マスクは非磁性体で構成されている請求項２又は３のいずれかに記載の半田シート製造装置。
【請求項５】
磁性を有する金属球を含む半田シートの製造方法であって、金属球を半田シートの一面に配置する配置工程と、半田シートの一面に配置された金属球を磁力で固定する固定工程と、半田シートの一面に配置された金属球を直接的又は間接的に押圧して半田シートに埋め込む埋込工程とを含む半田シート製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半田シート製造装置及び半田シート製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、パワーデバイスであるＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）が組み込まれた半導体モジュール（いわゆるパワーモジュール）が近年ハイブリッドカーや電車などの大電流制御用電子部品として注目されている。パワーモジュールの一例の概略構成図を図７（ａ）に示す。パワーモジュール９０は、例えば窒化珪素や窒化アルミニウムなどからなる絶縁基板９２の一方面に設けられた回路用金属基板９３と、他方面に設けられた放熱用金属基板９４と、第1の半田層９５を介して回路用金属基板９３と接合された半導体素子９１と、第２の半田層９６を介して放熱用金属基板９４と接合された銅などからなるベース基板９７とから構成されている。なお、以下本発明について、パワーモジュールを例にして背景技術及びその課題を説明するが、本発明の適用対象はこれに限定されることはなく、例えばパワーモジュール以外の電子部品を表面実装によって回路基板に接続する場合やセラミックス基板同士を接合する場合に利用される半田シートも本発明の対象に含まれる。
【０００３】
ここで、特に大電流制御に使用されるパワーモジュール９０では、絶縁基板９２とベース基板９７との素材の違いに起因する熱膨脹係数の相違及び半導体素子の起動・停止により生じる熱サイクルにより第２の半田層９６には熱応力が作用し、その結果第２の半田層９６に熱疲労クラックが生じる場合がある。この熱疲労クラックは、ベース基板９７に固定されたヒートシンク等を通じて半導体素子９１で生じた熱を放熱する際に、熱伝達を阻害する要因となるため、熱疲労クラックの発生を緩和する必要がある。そして、この要請に対応するため、放熱用金属基板９４とベース基板９７との間隔、即ちスタンドオフ高さを接続部分全体において一定に保つことが重要な課題として挙げられており、その対策が検討されている。
【０００４】
その対策の一例として図７（ｂ）・（ｃ）に示すように内部に半田よりも融点の高い金属球Ｂが分散した半田シートＳを用いて放熱用金属基板９４とベース基板９７とを接合することで、これらの間に金属球Ｂを介在させて第２の半田層９６の厚みを確保し、スタンドオフ高さを一定とする技術が提案されている。そして、そのような半田シートＳの製造技術に関して本願出願人の出願に係わる一例が、特許文献１に開示されている。すなわち、特許文献１には、金属球がはんだシート中に配置されている金属球含有はんだシートの製造方法であって、前記金属球とはんだシートを用いて、粘着層を有する転写シートを準備する工程と、前記転写シートに予め所望の金属球配列と実質的に同じ配列で貫通穴を形成した金属球振り込み用のマスクを接着し、マスク付き転写シートを形成する工程と、前記マスク付き転写シートの前記マスクの貫通穴に金属球を振り込み、該金属球を転写シートの粘着層に接着する工程と、前記マスクを金属球付きの転写シートから除去する工程と、前記金属球付きの転写シートとはんだシートとを重ね合わせ金属球をはんだシート内部に埋め込む工程の後、転写シートを除去する工程を含む金属球含有はんだシートの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる特許文献１の半田シート製造方法によれば、マスクを用いることにより転写シートに一定に配列された金属球は転写シートの粘着層で接着され、その位置が固定されたまま半田シートに埋め込まれるため、半田シートにおける金属球の配列精度を極めて高くすることができるという利点がある。しかしながら、かかる製造方法についてその後検討した結果、以下の問題があることを知見した。すなわち、第１には、金属球が接着され固定された転写シートを半田シートに重ね合わせ金属球を埋め込む際に転写シートに設けられた粘着層の一部も半田シートに埋め込まれこれが異物となり、その異物が欠陥の起因となり品質の劣化が生じる可能性があるという問題がある。また、第２には、特許文献１の半田シート製造方法は、粘着シートをマスク及び半田シートに一々着脱するハンドリングの手間が必要であり、その結果生産システムが複雑化し、半田シートが高コストになるという問題である。
【０００７】
本発明は、上記従来技術における問題を考慮してなされたもので、上記第１の問題及び第２の問題を併せて解決できる金属球を含む半田シートの製造装置及び製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係わる半田シート製造装置の態様は、磁性を有する金属球を含む半田シートの製造装置であって、半田シートの一面に金属球を配置する配置手段と、半田シートの一面に配置された金属球を当該半田シートを介し磁力で固定する磁力発生手段と、半田シートの一面に配置された金属球を直接的又は間接的に押圧する押圧手段とを有する半田シート製造装置である。
【０００９】
かかる半田シート製造装置は以下のように作用する。すなわち、金属球は、配置手段により所望の配列で半田シートの一面に配置される。配置された磁性を有する金属球は、配置された状態で磁力発生手段の発生する磁力により半田シートの側に引き付けられ、その一面に固定される。配置された位置が磁力により保持された状態の金属球は押圧手段により押圧され半田シートに埋め込まれ、所望の配列で金属球が埋め込まれた半田シートが形成される。ここで、上記磁力発生手段によれば、金属球は半田シートを介して磁力で固定されるので、特許文献１における転写シートのように異物の原因となる部材に半田シートを直接接触させる必要がない。しかして、例えば半田シートが配置される部材の接触面を清浄化しておくことで欠陥の起因となる異物の押圧時における埋め込みが回避され、よって半田シートの品質劣化という第１の問題を解消することが可能となる。また、磁力発生手段は金属球を半田シートに磁力で固定するという単純な構成であるので、金属球を配置する工程から半田シートに埋め込む工程に至る間で半田シート等を複雑にハンドリングする必要が無く、よって生産システムの複雑化による高コスト化という第２の問題を解消することができる。
【００１０】
更に、上記配置手段は、金属球が挿通可能な貫通孔が形成され、半田シートの一面に対向して配置されるマスクを有することが望ましい。このマスクを半田シートの一面に対向して配置し、その貫通孔に金属球を振り込み、貫通孔を通じて半田シートに金属球を配置することができる。したがって、例えば複数個の金属球を配置する場合に、一回の振込動作で複数個の金属球を配置することができ、より効率的に半田シートを製造することができる。なお、貫通孔は、金属球の配置パターンに応じて形成されていることが望ましい。
【００１１】
更に、上記磁力発生手段は、半田シートの一面に配置された金属球に対応して設けられた磁石部とその磁石部の周囲に設けられた非磁石部とを有することが望ましい。その理由は以下のとおりである。例えば半田シートの搬送やハンドリングの過程で外力が作用して上記のように配置された金属球に位置ずれが生じる可能性がある。ここで、全ての金属球を包含する一つの磁石で金属球の位置を固定した場合には、位置ずれした金属球はその位置で固定されてしまう。一方で、上記好ましい態様では、磁石部は半田シートの一面に配置された個々の金属球に対応して設けられているので、その磁石部の磁力により位置ずれした金属球は元の配置された位置に引き戻される。したがって、所望の金属球の配置パターンを維持することができる。さらに、金属球を固定するのに足る磁力のみを発生させるため、例えばマスクとして磁性体を用いた場合にも、その着脱が容易となるという利点がある。
【００１２】
更に、マスクの着脱の容易性の観点から、マスクは非磁性体で構成されていることが望ましい。すなわち、非磁性体で構成されたマスクは磁力発生手段に引き寄せられない。したがって、半田シートからマスクを離版させる時に大きな引き剥がし力を必要とせず、離版時のマスクのダンピングによる金属球の位置ずれの発生を抑制することができる。
【００１３】
上記目的を達成する本発明に係わる半田シート製造方法の態様は、上記半田シート製造装置により好適に実施される半田シート製造方法である。すなわち、磁性を有する金属球を含む半田シートの製造方法であって、金属球を半田シートの一面に配置する配置工程と、半田シートの一面に配置された金属球を磁力で固定する固定工程と、半田シートの一面に配置された金属球を直接的又は間接的に押圧して半田シートに埋め込む埋込工程とを含む半田シート製造方法である。
【００１４】
かかる態様の半田シート製造方法によれば、配置工程において半田シートの一面に配置された金属球は、固定工程において磁力で半田シートの一面に固定され、その後埋込工程において半田シートに埋め込まれる。なお、磁力による金属球の固定を開始する時期は必要に応じ選択される。例えば金属球が配置された後に磁力を発生させ保持するよう構成してもよく、前もって磁力を発生させ、その磁力で金属球を半田シート側へ吸引し半田シートに配置せしめるとともに保持するよう構成してもよい。また、磁力による金属球の固定を終了する時期も必要に応じ選択される。例えば押圧工程で金属球が位置ずれする可能性が低いのであれば押圧工程の前に終了させる構成としてもよく、押圧工程でも固定を維持しておきその後終了させるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
上記説明のように本発明によれば、上記第１の問題及び第２の問題を併せて解決できる金属球を含む半田シートの製造装置及び製造方法を提供するという本発明の課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第1態様の半田シート製造装置の概略構成図である。
【図２】図１の配列手段及び磁力発生手段の概略構成を示す正面図である。
【図３】図２の磁石部周囲の拡大断面図及び図１の押圧手段の変形例である。
【図４】図１の半田シート製造装置の動作を説明する図である。
【図５】図１の配列手段の変形例である。
【図６】第２態様の半田シート製造装置の構成を示す図である。
【図７】半導体モジュール及び金属球を含む半田シートの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔第１態様〕
以下、本発明に係わる半田シート製造装置及び半田シート製造方法の第１の態様について、図１から４を参照しつつ説明する。なお、本実施態様で製造される半田シートは、図７（ｂ）・（ｃ）を参照して説明したものと同一であり、縦横の長さが３０ｍｍ程度で７５〜１００μｍの厚みを有するＳｎ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｌ等を含む半田を主体とし、例えばＮｉなど半田シートよりも高融点かつ磁性を有する直径１５０μｍの金属球Ｂとで構成されている。なお、スタンドオフを一定に保つという観点から、金属球Ｂの直径は半田シートＳの厚みとほぼ同程度のものを用いることが望ましい。また、図７（ｃ）のように金属球Ｂが一枚のシートの中に埋め込まれた半田シートＳのみならず、図７（ｄ）に示すように第１シートＳ１と第２シートＳ２との間に挟み込まれた状態で金属球Ｂが埋め込まれた半田シートＳも本発明の対象となる。
【００１８】
まず、図１を参照して第１態様の半田シート製造装置の概略構成を説明する。図１に示す半田シート製造装置１０において、符号１２はベースである。ベース１２の上面には、その左側に金属球Ｂの配置工程を行う配置手段１１、右側に金属球Ｂの埋込工程を行う押圧手段１６、半田シートＳを載置して配置手段１１と押圧手段１６との間を移動する載置手段１３、及び金属球Ｂの固定工程を行う磁力発生手段１４が載置手段１３の上部に設置されている。以下各要素について詳細に説明する。
【００１９】
（載置手段）
図２に示すように、載置手段１３は、水平移動部１３２とその上に配置されたテーブル１３１とからなる。水平移動部１３２は、紙面において水平方向（以下Ｘ軸方向という。）にμｍ単位で精度よく位置決めしつつ自在に移動可能に構成されており、金属球Ｂの配置工程を行う際には配置手段１１の位置に位置決めされ（図１の実線参照）、その後埋込工程を行う際には配置手段１１から水平移動して押圧手段１６の位置に位置決めされる（図１の２点差線参照）。また、テーブル１３１の上面には、金属球Ｂが配置される面（以下配置面という。）を上方に向け水平な姿勢で半田シートＳが載置されるが、半田シートＳが載置後に移動しないよう例えば真空吸着機構等のシート固定手段をテーブル１３１に設けておくことが望ましい。また、テーブル１３１の半田シートＳと接触する表面には、埋込工程後の半田シートＳの離型性を向上するための処理がなされていることが好ましい。
【００２０】
（磁力発生手段）
図２及び図３（ａ）に示す磁力発生手段１４において、符号１４１は、半田シートＳに配置されるべき金属球Ｂの配列パターンに対応し設けられた磁石部である。本態様の磁石部１４１は、円柱状の磁芯に配線１４３が巻線された電磁石である。符号１４４は、上記配線１４３の端に繋がる磁力制御部であり、磁石部１４１の入切のタイミングや配線１４３に流す電流の制御を行う。なお、磁石部１４１は永久磁石を用いて構成しても構わない。
【００２１】
本態様の磁石部１４１は、その磁芯の直径が金属球Ｂの直径以下であり、磁芯の一方の端面が上記テーブル１３１の上面と一致する状態で当該テーブル１３１の中に配線１４３とともにに埋め込まれて配置されている。したがって、本態様の磁力発生手段１４においては、テーブル１３１において磁石部１４１が配置された以外の部分が非磁石部１４２となっている。この非磁石部１４２、すなわちテーブル１３１は、非磁性材である樹脂、セラミックス又は非磁性金属（銅、アルミ、ＳＵＳ３０４，３１６他）等で形成するが、金属球Ｂを半田シートに埋め込む際の押圧力に対する変形能の相違から生じる半田シートSの変形を防止する点から、磁石部１４１と非磁石１４２とは近似した剛性の材料で形成することが望ましい。その観点からは、テーブル１３１の内部に完全に磁石部１４１を組み込んだり、又はテーブル１３１の下方に離隔して磁石部１４１を配置し、磁石部１４１を半田シートＳに直接接触させないようにしてもよい。
【００２２】
（配置手段）
図２に示す配置手段１１において符号１５は金属球配置部である。金属球配置部１５において符号１５７は平板状のマスクであり、マスク１５７には、上記磁力発生手段１４の磁石部１４１と同様に、半田シートＳに配置されるべき金属球Ｂの配列パターンに対応して設けられ金属球Ｂが挿通可能な複数の貫通孔１５８が形成されている。マスク１５７は、テーブル１３１に載置された半田シートＳの配置面にその下面が密着可能なよう半田シートＳの上方に配置されており、配置工程において位置決めされた載置手段１３の外周四隅に立設された支柱１５１に内蔵された不図示の昇降部に接続されている。その昇降部は、図２に示す半田シートＳとマスク１５７が離間した初期状態から各々が密着した密着状態とするため、紙面鉛直方向（以下Ｚ軸方向という。）にストロークｓｔ１で昇降可能に構成されている。これにより、図２に示す初期状態のマスク１５７は、ストロークｓｔ１の距離だけ下降し、図３（ａ）に示すように、半田シートＳの配置面にその下面が密着する。そして、この密着した状態のとき磁力発生手段１４の磁石部１４１とマスク１５７の貫通孔１５８とは半田シートＳを介して相対し、平面視において一致する状態となっている。半田シートＳと密着されたマスク１５７の貫通孔１５８には金属球Ｂが振り込まれ、半田シートＳに所定の配列パターンで配置される。
【００２３】
金属球配置部１５において符号１５３は、金属球供給部である。金属球供給部１５３は、多数の金属球Ｂを収納する収納容器１５４と、収納容器１５４に収納された金属球Ｂをマスク１５７の上面に供給する供給ノズル１５５と、貫通孔１５８に振り込まれず残存した余剰の金属球Ｂをマスク１５７から除去する吸引ノズル１５６とを有している。そして、供給ノズル１５５及び吸引ノズル１５６が下部に形成された収納容器１５４は、Ｘ軸方向に自在に移動可能な不図示の移動部が組み込まれたＸ軸方向に伸びる支持軸１５２の該移動部に接続されており、かかる支持軸１５２の端部は上記支柱１５１に組み込まれた昇降部に接続されている。したがって、金属球供給部１５３はマスク１５７のＺ軸方向における位置関係を保持して同期して昇降することとなる。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、金属球供給部１５３は、その供給ノズル１５５及びや吸引ノズル１５６の先端とマスク１５７の上面との間に、金属球Ｂの直径を越えるギャップが形成されるよう支持軸１５２に固定されており、金属球供給部１５３がＸ軸方向に移動しながら金属球Ｂを供給する際に供給マスク１５７との間に金属球Ｂが噛み込まないよう構成されている。
【００２５】
（押圧手段）
図１を用いて、埋込工程を行う押圧手段１６について説明する。図１の押圧手段１６において符号１６３は、ベース１２に立設した支持部材１６４の上部に固定された圧入部である。圧入部１６３は、不図示の油圧発生部により作動する油圧シリンダであり、油圧によりＺ軸方向に昇降する圧入軸１６２を有している。そして、圧入軸１６２の下部には、テーブル１３１に載置された半田シートＳを包含する大きさの矩形平板状の金型１６１が設けられている。そして圧入軸１６２は、図１に示す金型１６１と半田シートＳが離間した初期状態から各々が密着した密着状態とするため、Ｚ軸方向に一定のストロークｓｔ２だけ昇降可能なよう構成されている。これにより、金型１６１は、配置手段１１で半田シートＳの配置面に配置された金属球Ｂの頂部にその下面が接触し、半田シートＳへ金属球Ｂを埋め込むことができる。なお、金型１６１の半田シートＳと接触する表面には、埋込工程後の半田シートＳの離型性を向上するための処理がなされていることが好ましい。
【００２６】
（制御手段）
図１に示す制御手段１７は、電気通信回線を介して半田シート製造装置１０の上記各構成要素と接続され、各構成要素の動作を制御する。具体的には、制御手段１７はコンピュータで構成されており、その記憶部（メモリー）に格納されたプログラム及び各種のデータを演算部（ＣＰＵ）が読み出し適宜演算することにより、磁力制御部１４４の動作、水平移動部１３２並びに支柱１５１及び支持軸１５２に内蔵された昇降部・移動部の移動速度や位置を制御するよう構成されている。
【００２７】
上記半田シート製造装置１０を使用した半田シートの製造方法について、以下図４を参照して説明する。まず、準備工程である。配置面が上方に向いた水平な姿勢で準備した半田シートＳをテーブル１３１に位置決めして載置するとともに、マスク１５７の貫通穴１５８の個数を超える金属球Ｂを収納容器１５４に収納した後、半田シート製造装置１０を起動する。
【００２８】
（配置工程）
次いで、金属球Ｂを半田シートＳの配置面に配置する配置工程である。図４（ａ）に示すように、半田シート製造装置１０は、水平移動部１３２をＸ軸方向に水平移動させて、図４（ａ）に示すように半田シートＳを配置手段１１に位置決めする。なお、テーブル１３１を配置手段１１に位置決めしてから半田シートＳをテーブル１３１に載置してもよい。
【００２９】
そして、半田シート製造装置１０は、支柱１５１に内蔵された昇降部を図示Ｚ１方向に下降させ、図４（ｂ）に示すように、マスク１５７の下面が半田シートＳの配置面に接する状態にする。このとき、金属球供給部１５３は、Ｚ軸方向におけるマスク１５７との位置関係を保持しつつマスク１５７と同期して下降する。次に、半田シート製造装置１０は、支持軸１５２に内蔵された移動部で右端に位置する金属球供給部１５３を左端に向かいＸ１方向に移動させつつ供給ノズル１５５からマスク１５７の上面に金属球Ｂを供給する。マスク１５７に供給された金属球Ｂは貫通孔１５８に振り込まれ貫通孔１５８を通じて半田シートＳに配置されるが、振り込まれなかった余剰の金属球が残存する。半田シート製造装置１０は、供給ノズル１５５の後方から移動する吸引ノズル１５６によってこの余剰金属球Ｂを吸引し除去する。
【００３０】
（固定工程）
次に、上記配置工程で半田シートＳに配置された金属球Ｂを固定する固定工程である。半田シート製造装置１０は、配置工程が完了した後に磁力制御部１４４で制御された電流を配線１４３に流し、磁石部１４１を磁化させる。そして、半田シート製造装置１０は、図４（ｃ）に示すように、マスク１５７をＺ３方向に上昇させる。するとマスク１５７の下面から半田シートＳの配置面は離版するが、磁石部１４１によって金属球Ｂは固定され、所望の配列パターンが維持される。その金属球Ｂを固定した状態を維持したまま、水平移動部１３２を図４（ｃ）のようにＸ２方向に移動させ、配置手段１１から押圧手段１６へ半田シートＳを位置決めする。
【００３１】
（埋込工程）
次に、上記固定工程で配列状態が固定された金属球Ｂを半田シートＳに埋め込む埋込工程である。半田シート製造装置１０は不図示の油圧発生部を作動させ、図４（ｄ）に示すように、圧入軸１６２をＺ２方向に下降させ、金型１６１を金属球Ｂに当接させる。すると、金属球Ｂは所定の荷重で押圧され図４（ｄ）に示す下降端に達したとき半田シートＳに埋め込まれる。なお、半田シートＳと金属球Ｂとの間に空孔が残ってしまうのを防ぐため、押圧工程は減圧雰囲気の中で行われることが望ましい。その後、半田シート製造装置１０は、磁石部１４１の電流を切って磁力を停止するとともに金型１６１を上昇させる。以上の工程により、図７（ｃ）に示す金属球入り半田シートＳを得ることができる。
【００３２】
上記配置手段１１の変形例について図５を参照して説明する。図５に示す配置手段３１は、金属球Ｂの配置するに当たりマスクを利用しない点で上記配置手段１１と異なる。なお、図５において、上記配置手段１１と同一の構成要素については同一符号を付し、詳細な説明を省略する（以下説明する押圧手段２６及び第２態様の半田シート製造装置４０についても同様である。）。
【００３３】
変形例に係わる配置手段３１の金属球供給部３５３は、金属球Ｂを一個ずつ供給する供給ノズル３５５を有している。そして金属球供給部３５３は支持軸１５２の中央に固定され、その支持軸１５２の両端は支柱１５１に内蔵された昇降部に接続されている。したがって、金属球供給部３５３は昇降し、テーブル１３１に載置された半田シートSに対しZ軸方向に位置決めされる。さらに、変形例に係わる水平移動部３３２は、Ｘ軸方向と、水平面内においてＸ軸に直行するＹ軸方向（紙面に対し垂直な方向）にも移動可能なよう構成されている。かかる配置手段３１によれば、半田シート製造装置は、配置工程において、個々の磁石部１４１の真上に供給ノズル３５５が位置するように水平移動部３３２を位置決めし、位置決めが行われる度に供給ノズル３５５から金属球Ｂを１個ずつ半田シートSに供給し、所定の配列パターンで金属球Bを配置する。なお、この態様の配置手段３１を使用する場合の固定工程は、金属球Bを半田シートSに配置する前に磁力を発生させておき金属球Bの供給とともに固定してもよいし、全ての金属球Bを配置した後に固定してもよい。
【００３４】
上記押圧手段１６の変形例について図３（ｂ）を参照して説明する。図３（ｂ）に示す押圧手段２６は、特に図７（ｄ）に示す第１シートＳ１、第２シートＳ２及び金属球Ｂからなる半田シートＳを製造するのに好適な構成であり、その金型２６１が第１シートＳ１を吸着できる点で上記押圧手段１６と異なっている。
【００３５】
図３（ｂ）に示す押圧手段２６は、上記押圧手段１６の構成要素に加え、水平な姿勢で第１シートＳ１を吸着する金型２６１を有している。この金型２６１には水平な姿勢で第１シートＳ１を吸着するため、例えば不図示の静電気力発生部が組み込まれており、その静電気力発生部の生じる静電気力で第１シートＳ１を吸着する。なお、第１シートＳ１の吸着手段としては、例えば真空ポンプに接続された小径の吸着孔を金型２６１の下面に開口するよう多数形成しておき、その吸着孔により第１シートＳ１を真空吸着するよう構成してもよい。かかる押圧手段２６によれば、半田シート製造装置は、圧入軸１６２を下降し、金型２６１で金属球Ｂが間に挟まれた第１シートＳ１と第２シートＳ２を圧下する。すると、金型２６１が下降端に達したとき各シートＳ１・Ｓ２は所定の荷重で圧着され、各シートＳ１・Ｓ２の間に挟まれた金属球Ｂは金型１６２の圧下により各シートＳ１・Ｓ２に埋め込まれる。
【００３６】
〔第２態様〕
本発明に係わる半田シート製造装置及び半田シート製造方法の第２の態様について、図６を参照し説明する。なお、第２態様の半田シート製造装置及び半田シート製造方法は、配置手段・固定手段・埋込手段をライン状に配置し複数の半田シートを含む帯状のシートを連続的に製造する点で、個々の半田シートをバッチ式で半田シートを製造する上記第１態様の半田シート製造装置及び半田シート製造方法と相違している。
【００３７】
（シート送出部、シート巻取部）
まず、第２態様の半田シート製造装置の構成について説明する。図６に示す半田シート製造装置４０において、符号４８は帯状の半田シートSが予め巻回された送出プーリ４８１を有するシート送出部であり、ラインの上流である左端に配置されている。符号４９は、不図示のモータにより図示するように反時計回りに回転する巻取プーリ４９１を有するシート巻取部であり、ラインの下流である右端に配置されている。なお、符号４８２と４９２は、配置手段４１から押圧手段４６に至る間において半田シートSを平坦な状態とするため、半田シートＳを挟むように配置された各々一対のガイドローラである。ここで、送出プーリ４８１に巻回された半田シートSは、その先端が巻取プーリ４９１に巻き付けられており、巻取プーリ４９１を所定の回転数で回転させることにより、ガイドロール４８２と４９２との間で平坦な状態で保持された半田シートSは図示X３の方向に一定の速度で走行する。
【００３８】
（配置手段）
図６に示すように、配置手段４１は、このラインの中流である送出プーリ４８１と巻取プーリ４９１との間に設けられている。配置手段４１において符号４５は金属球配置部であり、符号４５７は４個の支持ローラ４５９で四隅が支持された略円環ベルト状のマスクである。この略円環状のマスク４５７は、一定の張力をマスク４５７に付加する状態でその内面に接する下方２対の支持ローラ４５９で支持されて平坦な下面が形成されており、その下面は、走行する半田シートＳの平坦な部分と所定の間隙を介して平行に対向している。マスク４５７には、上記マスク１５７と同様に配置すべき金属球Ｂの配列パターンに応じて貫通孔１５８が全周に渡り形成されている。そして、マスク４５７は、不図示のモータで反時計回りに回転する一個の支持ローラにより、半田シートＳと同じ速度で図示Ｘ３方向へ走行するよう構成されている。
【００３９】
金属球配置部４５において符号４５７はマスク４５７へ金属球Ｂを供給する供給部４５５であり、符号４５６は余剰の金属球Ｂを吸引し除去する吸引部である。この供給部４５５と吸引部４５６は共に、図示するように略円環状のマスク４５７の内側に、供給部４５５が上流側、吸引部４５６が下流側に位置するよう配置されており、それぞれの先端とマスク４５７との間には金属球Ｂの直径を超える間隙が形成されている。
【００４０】
（磁力発生手段）
図６に示すように半田シートＳを介して配置手段４１と相対して配置された磁力発生手段４４において符号４４５は、上流側に配置された駆動ロール４４５と下流側に配置された従動ロール４４７とで張設された略円環ベルト状の磁気ベルトである。かかる磁気ベルト４４５には、配置すべき金属球Ｂの配列パターンに応じて永久磁石からなる磁石部１４１と各磁石部１４１の間に非磁石部１４２とが形成されており、その上面は半田シートＳの平坦な部分と所定の間隙を介して平行に対向している。さらに、磁気ベルト４４５は、不図示のモータで駆動ロール４４６を回転させることにより半田シートＳと同じ速度で図示Ｘ３方向に走行するよう構成されている。しかして、配置手段４１から押圧手段４６に至る間において、マスク４５７と磁気ベルト４４５はそれぞれ所定の間隙を介し半田シートＳを挟んだ状態で半田シートＳと同じ速度でＸ３方向へ同期して走行するので、貫通孔１５８と磁石部１４１は半田シートＳを介して常に相対する状態となる。もって、配置手段４１で貫通孔１５８に振り込まれた金属球Ｂを磁石部１４１の磁力で上面に固定した状態で半田シートＳは走行することとなる。
【００４１】
（押圧手段）
図６に示すように配置手段４１の下流に配置された押圧手段４６において符号４６１と４６２は圧入ロールである。上側の圧入ロール４６１は、走行する半田シートＳの上面にその外周底部が接触するよう配置されており、この上側の圧入ロール４６１の下方には上記磁力発生手段４４の従動ロール４４７が兼務する下側の圧入ロール４６２が配置されている。そして、上側の圧入ロール４６１は不図示のモータで半田シートＳの走行速度と同期した回転数で反時計回りに回転し、下側の圧入ロール４６２は上記のとおり駆動ロール４４６の回転により半田シートＳの走行速度と同期した回転数で時計回りに回転するので、配置手段４１で半田シートＳの上面に配置された金属球Ｂは半田シートＳの中に埋め込まれる。なお、圧入ロール４６１と４６２との隙間は、金属球Ｂを含む半田シートＳの形成すべき厚みと同一となるよう設定されている。
【００４２】
上記半田シート製造装置４０を使用した半田シートの製造方法について説明する。まず、準備工程である。準備工程では、所定長さの帯状の半田シートＳを送出プーリ４８１巻回し、巻回された半田シートＳの先端を送出プーリ４８１から引き出して、ガイドロール４８２の間、マスク４４７と磁気ベルト４４５との間、圧入ロール４６１と４６２との間及びガイドロール４９２の間を通して巻取プーリ４９１に固定する。
【００４３】
次いで、半田シート製造装置４０を作動させると、半田シート製造装置４０は、巻取プーリ４９１を回転させるとともに、駆動ロール４４６及び支持ローラ４５９を回転させる。すると、送出プーリ４８１から送り出された半田シートＳはガイドロール４８２及び４９２で案内され、配置手段４１から押圧手段４６に至る間は平坦な状態でＸ３方向に向けて走行する。また、磁気ベルト４４５とマスク４５７も半田シートＳと同じ速度で同期してＸ３方向に向け走行する。なお、上記説明のとおり磁力発生手段４４の磁石部１４１は永久磁石で構成されているので、磁力は常に金属球Ｂへ作用可能な状態となっている。
【００４４】
（配置工程、固定工程）
次いで配置工程と固定工程である。なお、本態様の半田シート製造装置４０では配置工程と固定工程は同時に行われる。半田シート製造装置４０は、供給部４５５から走行するマスク４５７に金属球Ｂを供給する。供給された金属球Ｂは、マスク４５７の貫通孔１５８に振り込まれ、マスク４５７と同期して走行している半田シートＳの配置面に貫通孔１５８を通じ所望の配列パターンで配置される。そして、配置された金属球Ｂは、マスク４５７と同期して同じ速度で走行している磁気ベルト４４５の磁石部１４１によって配置されると同時に半田シートＳの配置面に固定される。半田シート製造装置４０は、金属球Ｂを磁石部１４１で固定した状態を保持したまま半田シートＳをＸ３方向に走行させ、押圧手段４６に搬送する。
【００４５】
（埋込工程）
次に、埋込工程である。半田シート製造装置４０は、押圧手段４６に送られ圧入ロール４６１と４６２との間隙に導入された半田シートＳを圧入ロール４６１及び４６２で押圧し、金属球Ｂを半田シートＳに埋め込む。金属球Ｂが埋め込まれた半田シートＳは、その後一対のガイドロール４９２で案内され、巻取プーリ４９１に巻き取られる。
【符号の説明】
【００４６】
１０（３０、４０）  半田シート製造装置
１１（３１、４１）  配置手段
１２                ベース
１３                載置手段
１４（４４）        磁力発生手段
１５（３５、４５）  金属球配置部
１６（２６、４６）  押圧手段
１７                制御手段
４８                シート送出部
４９                シート巻取部
９０                半導体モジュール
Ｓ  半田シート
Ｂ  金属球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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