(57)【要約】【課題】基板を構成するランドとジレジスト双方の高さの公差を許容しながら、電極となるランド上にはんだを精緻に提供して印刷することができ、電極間ショートやにじみの生じ得ないはんだ粉末提供装置と印刷装置、およびはんだ粉末提供方法と印刷方法を提供する。【解決手段】基板ＫのランドＬ上にはんだ粉末Ｐ’を提供するはんだ粉末提供装置１０は、はんだ粉末Ｐを収容するとともに該はんだ粉末Ｐを噴霧するはんだ粉末収容噴霧器１と、噴霧されるはんだ粉末Ｐの表面を負電荷雰囲気とする負電荷雰囲気形成空間２と、ランドＬを正電荷に帯電させる帯電器５と、を少なくとも備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のランド上にはんだ粉末を提供するはんだ粉末提供装置であって、
はんだ粉末を収容するとともに該はんだ粉末を噴霧するはんだ粉末収容噴霧器と、
噴霧されるはんだ粉末の表面を負電荷雰囲気とする負電荷雰囲気形成空間と、
前記ランドを正電荷に帯電させる帯電器と、を少なくとも備えているはんだ粉末提供装置。
【請求項２】
前記負電荷雰囲気形成空間が負電荷粒子を噴霧する噴霧器によって形成される、請求項１に記載のはんだ粉末提供装置。
【請求項３】
前記負電荷雰囲気形成空間は負電荷粒子が浮遊する容器の内部空間からなり、該内部空間を挟む位置の一方に前記はんだ粉末収容噴霧器が配され、他方に前記基板が配されている、請求項１または２に記載のはんだ粉末提供装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ粉末提供装置と、ランドに対応する位置に開口を有するマスクと、フラックス噴霧器とからなり、ランド上に付着したはんだ粉末に対して、前記開口を介してフラックス噴霧器からフラックスが噴霧されてはんだ粉末が印刷されるはんだ粉末印刷装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ粉末提供装置と、ランドに実装される部品が浸漬されるフラックスを収容する収容容器とからなり、フラックスが付着した部品がランド上のはんだ粉末上に配されてはんだ粉末が印刷されるはんだ粉末印刷装置。
【請求項６】
基板のランド上にはんだ粉末を提供するはんだ粉末提供方法であって、
前記ランドを正電荷に帯電させ、
前記はんだ粉末の表面に負電荷粒子を付着させて該ランドに噴霧し、ランド上にはんだ粉末を提供するはんだ粉末提供方法。
【請求項７】
基板のランド上にはんだ粉末を印刷するはんだ粉末印刷方法であって、
前記ランドを正電荷に帯電させ、
前記はんだ粉末の表面に負電荷粒子を付着させて該ランドに噴霧することでランド上にはんだ粉末を吸引させ、
ランドに対応する位置に開口を有するマスクを配し、該開口を介してランド上に吸引されたはんだ粉末にフラックスを噴霧してはんだ粉末を印刷するはんだ粉末印刷方法。
【請求項８】
基板のランド上にはんだ粉末を印刷するはんだ粉末印刷方法であって、
前記ランドを正電荷に帯電させ、
前記はんだ粉末の表面に負電荷粒子を付着させて該ランドに噴霧することでランド上にはんだ粉末を吸引させ、
部品をフラックス内に浸漬させた後にはんだ粉末上に配してはんだ粉末を印刷するはんだ粉末印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板のランド上にはんだ粉末を提供するはんだ粉末提供装置とその方法、および、提供されたはんだ粉末を印刷するはんだ粉末印刷装置とその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上の電極部位を構成するランドにはんだを印刷し、このはんだを介して各種部品を基板上に実装するに際し、従来は、はんだ粉末とフラックスとの混成材であるクリームはんだをランド上に塗布し、部品を装着した後にこれをリフロー炉等に搬送して熱処理する方法が一般に用いられている。
【０００３】
上記する従来のはんだ印刷法においては、特許文献１に開示の部品実装基板の製作方法で示すように、ランドに対応する開口を具備するマスクを利用し、スキージを用いてクリームはんだをマスクの開口に埋め込むことで自動的にランド上にクリームはんだを塗布する方法が適用されている。
【０００４】
ところで、上記するように開口を有するマスクを利用してクリームはんだをランド上に塗布するに当たり、ランドとマスクを精緻に密着させた状態でクリームはんだが塗布される必要がある。このことを図４、５を参照して説明する。
【０００５】
図４は、ランドとレジストに高さ公差のない場合を示したものであるが、各種部品が実装される基板Ｋの表面には、電極となる複数のランドＬと、ランドＬ，Ｌ間に介層されたレジストＲが設けてあり、マスクＭの上面に提供されたクリームはんだＨをスキージＳにて押し延ばすことにより（Ｘ１方向）、マスクＭの各開口を介して各ランドＬにクリームはんだＨが塗布される。同図で示すように、ランドＬとレジストＲの間で高さ公差が存在しない場合には、各ランドＬ上にのみクリームはんだが提供されることとなる。
【０００６】
しかし、実際には、製造された基板の製品誤差により、ランドＬやレジストＲには段差、すなわち高さの公差が存在することが往々にしてあり、図５で示すようにランドＬとレジストＲの間で高さ公差が存在する場合には、マスクＭをレジストＲに密着させることはできてもランドＬに密着させることが困難となる。
【０００７】
そのため、マスクＭの開口を介してランドＬ側に進入してきたクリームはんだＨは、ランドＬとレジストＲの高さ公差から生じる隙間Ｇを介してはみ出してしまい、隣接するレジストＲにまで及んでにじみや電極間ショートの原因となってしまう。たとえば、上記するランドＬの隙間Ｇからはみ出した（Ｘ２方向）クリームはんだＨがレジストＲ上に入り込み、堆積してボールはんだを形成したり、印刷された際にレジストＲ上で堆積したボールはんだが隣接するランドＬにまで及んで（Ｘ３方向）電極間ショートの原因となり得る。
【０００８】
特に、昨今の半導体装置等の小型化や高密度実装に伴い、電極ランドと絶縁レジストとの距離が極狭ピッチで配されるようになっていることに鑑みれば、従来のはんだ印刷方法における上記課題が一層顕在化するのは必至である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３９７２８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、基板を構成するランドとジレジスト双方の高さの公差を許容しながら、電極となるランド上にはんだを精緻に提供して印刷することができ、電極間ショートやにじみの生じ得ないはんだ粉末提供装置と印刷装置、およびはんだ粉末提供方法と印刷方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明によるはんだ粉末提供装置は、基板のランド上にはんだ粉末を提供するはんだ粉末提供装置であって、はんだ粉末を収容するとともに該はんだ粉末を噴霧するはんだ粉末収容噴霧器と、噴霧されるはんだ粉末の表面を負電荷雰囲気とする負電荷雰囲気形成空間と、前記ランドを正電荷に帯電させる帯電器と、を少なくとも備えているものである。
【００１２】
本発明のはんだ粉末提供装置は、文字通り、基板のランドにクリームはんだを提供する代わりに、フラックスを具備しないはんだ粉末を提供するための装置である。そして、ランドとレジストの間に高さ公差が存在して隙間を有する場合でも、この隙間からはみ出すことなく、はんだ粉末をランド上に精緻に提供するための構成として、はんだ粉末の表面を負電荷雰囲気とする負電荷雰囲気形成空間と、ランドを正電荷に帯電させる帯電器を有することをその特徴構成としたものである。
【００１３】
導電性のランドは一般に銅やその合金などから形成されることから、帯電器にて正電荷が帯電され易い。
【００１４】
はんだ粉末は、たとえば、錫粉末、錫と銀からなる合金粉末、錫と銅からなる合金粉末、錫と銀と銅からなる合金粉末、などの錫系粉末をはじめ、その素材は特に限定されるものではないが、昨今の環境影響負荷低減の動向を勘案すれば、鉛フリー素材の金属粉末を使用するのが好ましい。
【００１５】
正電荷に帯電された電極ランドにはんだ粉末を電気的に吸引させるべく、本発明のはんだ粉末提供装置は、はんだ粉末を収容するとともにこれを噴霧するはんだ粉末収容噴霧器と基板の間に、噴霧されるはんだ粉末の表面を負電荷雰囲気とする負電荷雰囲気形成空間を具備するものであり、はんだ粉末収容噴霧器から噴霧されたはんだ粉末は、この負電荷雰囲気形成空間を通過する過程でその表面に負電荷を帯び、負電荷を帯びたはんだ粉末が正電荷に帯電された電極ランドに向かって飛翔し、これに吸着することとなる。
【００１６】
ここで、負電荷雰囲気形成空間は、負電荷粒子を噴霧する噴霧器を使用して、はんだ粉末収容噴霧器と基板の間に形成することができる。
【００１７】
たとえば、水酸化物イオンや塩素イオン等の負電荷粒子を、帯電器を介して生成し、これを噴霧器から噴霧して負電荷雰囲気を形成することができる。
【００１８】
また、本発明のはんだ粉末提供装置は、容器の上方にはんだ粉末収容噴霧器を搭載し、ここから下方に向かってはんだ粉末を噴霧できるように構成しておき、容器の下方に基板が載置され、容器内におけるこれらの間の空間、もしくは容器内の全空間を負電荷雰囲気形成空間とする形態などであってもよい。
【００１９】
本発明のはんだ粉末提供装置は、はんだ粉末とフラックスの混成剤であるクリームはんだを提供する従来の装置やその被提供対象とは装置構成も被提供対象も全く異にするものであり、はんだ粉末のみを被提供対象とし、これを電極ランドに精緻に提供するという新規な技術思想に基づくものである。そして、基板を形成するランドとレジストの間に高さ公差が存在する場合であっても、たとえば相対的に高さの低いランドにのみはんだ粉末を提供することを可能とするものである。
【００２０】
また、本発明によるはんだ粉末印刷装置は、前記はんだ粉末提供装置と、ランドに対応する位置に開口を有するマスクと、フラックス噴霧器とからなり、ランド上に付着したはんだ粉末に対して、前記開口を介してフラックス噴霧器からフラックスが噴霧されてはんだ粉末が印刷されるものである。
【００２１】
本発明のはんだ粉末印刷装置は、既述する本発明のはんだ粉末提供装置を具備するものであり、これに加えて、開口を有するマスクや、はんだの濡れ性を向上させるフラックス（溶剤）を噴霧するフラックス噴霧器を具備するものである。
【００２２】
予めランド上に提供されて、このランドと電気的に吸引しているはんだ粉末に対してマスクの開口を介してフラックス噴霧器から噴霧されたフラックスが提供され、ランドに実装される部品を配した後にリフロー炉等ではんだ粉末が加熱されて溶融し、はんだ印刷が実行される。したがって、本発明のはんだ粉末印刷装置は、上記する各種必須構成に対して、最終的に部品実装をおこなうリフロー炉を含めた広範な装置構成をも包含している。
【００２３】
本発明のはんだ粉末印刷装置によれば、はんだ粉末がランド表面にのみ提供され、これにフラックスが提供されることから、クリームはんだをスキージで押出してマスク開口から提供する従来製法のように、レジストとランドの高さ公差による隙間に押出されたクリームはんだがはみ出し、レジストとマスクの間に入り込むといった課題は生じ難い。なお、このはんだ粉末印刷装置が加熱器を備えていてもよく、この加熱器により、はんだ粉末とフラックスを化学的に馴染ませるようにしてもよい。
【００２４】
また、本発明によるはんだ粉末印刷装置の他の実施の形態は、前記はんだ粉末提供装置と、ランドに実装される部品が浸漬されるフラックスを収容する収容容器とからなり、フラックスが付着した部品がランド上のはんだ粉末上に配されてはんだ粉末が印刷されるものである。
【００２５】
この実施の形態は、マスク開口を介してフラックスをランド上のはんだ粉末に噴射する代わりに、電極ランドにはんだ印刷される部品や部品から延びるリード等を収容容器内に収容されたフラックスに浸漬し、これを取り出してフラックスの付着した部品部分をランド上のはんだ粉末上に位置決めし、リフロー炉等ではんだ粉末を加熱して溶融させることで部品と電極ランドをはんだ印刷するものである。
【００２６】
なお、上記する本発明のはんだ粉末印刷装置は、ランドとレジストの間のピッチが比較的広いエリアと極狭なエリアを具備する基板に対しては、全エリアにこの装置を適用してもよいし、極狭なエリアにのみこの装置を適用し、ピッチの広いエリアに対しては従来のスキージにてはんだフラックスを押し広げる方法を適用してもよい。
【００２７】
また、本発明ははんだ粉末提供方法にも及ぶものであり、基板のランド上にはんだ粉末を提供するはんだ粉末提供方法であって、前記ランドを正電荷に帯電させ、前記はんだ粉末の表面に負電荷粒子を付着させて該ランドに噴霧し、ランド上にはんだ粉末を提供するものである。
【００２８】
また、本発明ははんだ粉末印刷方法にも及ぶものであり、基板のランド上にはんだ粉末を印刷するはんだ粉末印刷方法であって、前記ランドを正電荷に帯電させ、前記はんだ粉末の表面に負電荷粒子を付着させて該ランドに噴霧することでランド上にはんだ粉末を吸引させ、ランドに対応する位置に開口を有するマスクを配し、該開口を介してランド上に吸引されたはんだ粉末にフラックスを噴霧してはんだ粉末を印刷するものである。
【００２９】
さらに、本発明によるはんだ粉末印刷方法の他の実施の形態として、前記ランドを正電荷に帯電させ、前記はんだ粉末の表面に負電荷粒子を付着させて該ランドに噴霧することでランド上にはんだ粉末を吸引させ、部品をフラックス内に浸漬させた後にはんだ粉末上に配してはんだ粉末を印刷する方法であってもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上の説明から理解できるように、本発明のはんだ粉末提供装置と印刷装置、およびはんだ粉末提供方法と印刷方法によれば、正電荷に帯電された電極ランドとその表面に負電荷粒子が付着されたはんだ粉末を形成して双方を電気的に吸引させるようにしたことで、ランドとレジストの間に高さ公差がある場合であっても、ランド上に精緻にはんだ粉末を提供することができ、にじみや電極間ショートを生じさせることなく、はんだ印刷を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のはんだ粉末提供装置を説明した模式図である。
【図２】本発明のはんだ粉末印刷装置の一実施の形態を説明した模式図である。
【図３】本発明のはんだ粉末印刷装置の他の実施の形態を説明した模式図である。
【図４】従来のはんだ印刷方法を説明した模式図であって、ランドとレジストに高さ公差のない場合を示した図である。
【図５】従来のはんだ印刷方法を説明した模式図であって、ランドとレジストに高さ公差が存在する場合を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例のはんだ粉末提供装置は、基板やはんだ粉末収容噴霧器、負電荷雰囲気形成空間が外部に開放された形態を示しているが、これらが一つの容器内に収容された形態であってもよいことは勿論のことである。また、本発明のはんだ粉末提供装置、はんだ粉末印刷装置の奏する効果を明りょうとするべく、図示例の基板のランドとレジストは相互に高さ公差を具備するものとしている。また、リフロー炉の図示は省略している。
【００３３】
図１は、本発明のはんだ粉末提供装置を説明した模式図である。図示するはんだ粉末提供装置１０は、高圧電源に連通する帯電器５と、はんだ粉末Ｐを収容してこれを基板Ｋへ噴霧するはんだ粉末収容噴霧器１と、噴霧されたはんだ粉末Ｐの表面を負電荷雰囲気とする負電荷雰囲気形成空間２と、から大略構成されている。
【００３４】
負電荷雰囲気形成空間２は、高圧電源４および帯電器５と、これに電気的に連通して負電荷粒子（もしくはマイナスイオン）を生成し、はんだ粉末収容噴霧器１と基板Ｋの間にこの負電荷粒子を噴霧する負電荷粒子噴霧器３から形成される。
【００３５】
ここで、使用されるはんだ粉末としては、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの鉛フリーな金属粉末が好ましく、噴霧される負電荷粒子としては、水酸化物イオン、塩素イオン等を挙げることができる。
【００３６】
基板Ｋには、電極となるランドＬと隣接するランド間の絶縁を図るレジストＲが交互に配設されており、ランドＬに通じる導電性のパターンＬ１に帯電器５からの正極および負極が繋がれ、通電することにより、パターンＬ１を介して各ランドＬに正電荷を帯電させることができる。
【００３７】
はんだ粉末収容噴霧器１から噴霧されたはんだ粉末Ｐは（Ｙ１方向）、負電荷雰囲気形成空間２を通過する過程（Ｙ１方向）でその表面に負電荷粒子が付着され、表面に負電荷を帯びたはんだ粉末Ｐ’は、正電荷に帯電されたランドＬに電気的に吸引されてこの表面に付着する（Ｙ２方向）。この操作を所定時間、もしくは間欠的に複数回実施することにより、所望厚に積層されたはんだ粉末Ｐ’をランドＬ表面に形成することができる。
【００３８】
このランドＬ表面へのはんだ粉末Ｐ’の提供に際し、レジストＲは非導電性であることから正電荷を帯びておらず、したがって、噴霧されたはんだ粉末Ｐ’のほぼ全てがランドＬの表面に吸引されて堆積することとなる。
【００３９】
図２，３は、図１で示すはんだ粉末提供装置１０を備えてなるはんだ粉末印刷装置の２つの実施の形態を模擬したものである。
【００４０】
図２で示すはんだ粉末印刷装置２０は、ランドＬに対応する位置に開口６１を具備するマスク６と、案内レール７１に沿って移動自在な（Ｚ１方向）フラックス噴霧器７２と、基板Ｋ全体を包囲してランド上に提供されたはんだ粉末Ｐ’とフラックスの化学的な反応を促進させるための加熱器８と、から大略構成されている。なお、フラックス噴霧器７２がレールに吊り持された姿勢で自走することなく、マスク開口を介して作業員やロボットハンド等のアクチュエータがフラックス噴霧器７２を操作してフラックスの噴霧を実行する形態であってもよい。
【００４１】
フラックス噴霧器７２が任意のランド上で停止し、マスク開口６１を介してフラックス噴霧器７２からはんだ粉末Ｐ’にフラックスＦが所望量提供され（Ｙ３方向）、フラックス噴霧器７２が次のランド上まで移動して停止し、同様にフラックスＦを所望量提供する。これを全てのランドＬに対して実施し、不図示の部品のリード等を各ランドＬ上のはんだ粉末Ｐ’およびフラックスＦに配し、加熱器８を稼動させてはんだ粉末Ｐ’とフラックスを馴染ませることにより（熱流れ：Ｙ４）、部品実装準備が完了する。ここで、加熱器８による加熱温度は１００℃以下の温度に調整されるのがよい。
【００４２】
部品実装準備が完了したら、ランドＬ上で化学的に反応が促進されたはんだ粉末Ｐ’とフラックスＦの表面に被実装部品を載置し、不図示のリフロー炉で加熱することで部品実装がおこなわれる。
【００４３】
一方、図３で示すはんだ粉末印刷装置２０Ａは、図２で示すはんだ粉末印刷装置２０における案内レール７１とこれに沿って自走するフラックス噴霧器７２に代わり、フラックスＦを収容する収容容器９を備えた装置である。
【００４４】
収容容器９に部品Ｂのリード等を作業員やロボットハンド等のアクチュエータが浸漬させ、たとえばリードにフラックスＦが付着した部品Ｂを取り出して（Ｚ２方向）ランドＬ上のはんだ粉末Ｐ’に配し、加熱器８を稼動させてはんだ粉末Ｐ’とフラックスを馴染ませることにより、部品実装準備が完了する。そして、ランドＬ上に被実装部品が載置された基板Ｋを、不図示のリフロー炉に収容し、加熱することで部品実装がおこなわれる。
【００４５】
図示するはんだ粉末印刷装置２０，２０Ａによれば、その構成要素であるはんだ粉末提供装置によってランドＬの表面にのみ所望量（所望厚）のはんだ粉末Ｐ’が提供されていることから、図示するようにランドＬとレジストＲの間に高さ公差が存在する場合であっても、レジストＲ表面まではんだが漏れてはんだボールを形成したり、これによってにじみができたり、あるいは隣接する電極ランド間をショートさせるといった課題は効果的に解消される。
【００４６】
また、ランド表面にのみ精緻にはんだ粉末Ｐ’を提供できることから、小型化と、高密度実装が要求される半導体装置における電極と部品とのはんだ印刷に対して本発明のはんだ粉末印刷装置は好適である。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１…はんだ粉末収容噴霧器、２…負電荷雰囲気形成空間、３…負電荷粒子噴霧器、４，５…帯電器、６…マスク、７２…フラックス噴霧器、８…加熱器、９…フラックスを収容する収容容器、１０…はんだ粉末提供装置、２０，２０Ａ…はんだ粉末印刷装置、Ｋ…基板、Ｌ…ランド（電極ランド）、Ｌ１…パターン、Ｒ…レジスト、Ｂ…部品（およびリード）、Ｆ…フラックス（溶剤）
【図１】
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【図２】
2011222753.tif 000004
【図３】
2011222753.tif 000005
【図４】
2011222753.tif 000006
【図５】
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