(57)【要約】【課題】安価に製造可能な、突起の配列のピッチが０．４ｍｍ以下のスタンプ転写方式のフラックス転写ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】フラックスを回路基板に転写する突起２は、転写プレート３を切削加工することによって形成される。突起形成面Ａに平行な方向１１ａに沿って切削刃物１０を移動させ、溝を形成する。熱を加えるとゲル状に軟化し、冷却すると固化する性質を有する熱可塑性接着剤を方向１１ａに沿った溝に充填し、凝固させる。その後、突起形成面Ａに平行かつ方向１１ａに垂直な方向１１ｂに沿って切削刃物１０を移動させ、溝を形成する。したがって、転写プレート３から突出するように突起２が形成される。微細な突起２を形成するにおいても、熱可塑性接着剤が凝固されているため、突起２の折損やばりの発生を抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだボール形成のためのフラックスが転写される回路基板の該フラックスの配列にあわせて突起が配列されている転写プレートを備えたフラックス転写ヘッドの製造方法であって、
前記転写プレートの面に一方向に沿って平行な溝を形成する工程と、
熱を加えるとゲル状に軟化し、冷却すると固化する性質を有する熱可塑性接着剤を、前記溝のそれぞれに充填及び凝固させる工程と、
前記溝内に前記熱可塑性接着剤が凝固された前記転写プレートの面に前記一方向と交差する方向に沿って平行な溝を形成する工程と、
前記溝に充填及び凝固した前記熱可塑性接着剤を除去することで前記突起を形成する工程と、を有するフラックス転写ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記突起を形成する工程は、前記一方向と交差する第１の方向に沿って平行な溝を形成した後、前記一方向及び前記第１の方向の両方と交差する第２の方向に沿って平行な溝を形成することにより、前記突起を６角形状にすることを含む、請求項１に記載のフラックス転写ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記突起を形成する工程は、前記一方向と交差する第１の方向に沿って平行な溝を形成し、前記一方向及び前記第１の方向の両方と交差する第２の方向に沿って平行な溝を形成した後、前記一方向、前記第１の方向及び前記第２の方向のすべてと交差する第３の方向に沿って平行な溝を形成することにより、前記突起を８角形状にすることを含む、請求項１に記載のフラックス転写ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記溝を形成するとき、先端にいくほど先端の径が細くなるように先端面がＲ形状に形成されている切削刃物を用いることを含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のフラックス転写ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記溝を形成するとき、基部にいくほど基部の径が広がるように基部の側面にＲ形状が施されている切削刃物を用いることを含む、請求項１から請求項３に記載のフラックス転写ヘッドの製造方法。
【請求項６】
凝固した前記熱可塑性接着剤を除去するとき、前記熱可塑性接着剤に熱を加えゲル状又は液体状に軟化させて洗浄することを含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載のフラックス転写ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板にはんだボール形成のためのフラックスを転写するフラックス転写ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板の配線部分に、はんだボール形成のためのフラックスを作製する方式としては、スクリーン印刷方式、ピン転写方式、スタンプ転写方式等が一般的に知られている。
【０００３】
図８はスクリーン印刷方式を説明する断面図である。図８で示すように、スクリーン印刷方式は、はんだフラックスが付与される物（以下、「基板１」と称す）の上に、該フラックスを付与する箇所に対応する孔１５が設けられているスクリーン印刷版１４を固定する。スクリーン印刷版１４の上からスキージ１６を用いて高粘度液状のフラックス７を均一に塗りこむことによって、孔１５へ高粘度液状のフラックス７が入り込む。スクリーン印刷版１４を基板１から取り外すと、孔１５へ入り込んだ高粘度液状のフラックス７が基板１に残り、固まることによって基板１上にフラックスが配される方式である。
【０００４】
スクリーン印刷方式では、基板１にフラックスを付与するたびにスクリーン印刷版１４を清掃する必要が生じるため、保守に負荷がかかる。またフラックスが付与される面に、配線やチップが有ることで凹凸が形成されていると、その凹凸に対応できないという課題がある。
【０００５】
保守性の向上や、フラックス付与面の凹凸に対応する方式として、ピン転写方式やスタンプ転写方式が挙げられる。
【０００６】
図９はピン転写方式を説明する断面図である。ピン転写方式は、フラックスの配置のパターン、数に合わせて穴加工を施したブロック１７に、穴の数と同数の転写ピン１８を挿入した転写ヘッド５を使用する。高粘度液状のフラックス７が均一な厚みに均されたテーブル９の上面で、転写ピン１８の先端にフラックス７を付着させた後、フラックスが付与される基板と転写ピン１８の先端を接触させることによって、フラックス７を転写する方法である。この方式を用いれば、個々の転写ピン１８が上下動自在な独立懸加方式となっているため、基板のフラックス付与面に凹凸がある場合でも、フラックスの塗布量のばらつきの少ない転写が可能である（特許文献１）。
【０００７】
しかしながら、近年では、回路の主体を構成する半導体チップは小型化が進み、該半導体を接続する１つの回路基板の接続端子の間隔は微細化傾向にあり、また１つの回路基板に設けられる半導体装置の数は増加傾向にある。したがって、回路基板におけるフラックス転写部分は数千から数万箇所に及んでいる。前述のピン転写方式を用いて、一括でフラックスを転写する場合、転写ヘッド５は数千から数万個の微細な穴加工が施されたブロック１７を必要とし、コストがかさむかもしれない。また、転写ヘッド５は製品の種類に応じてその都度準備する必要があり、近年の基板の多様化に対応するにはさらにコストアップとなる虞がある。
【０００８】
図１０はスタンプ転写方式を説明する図である。スタンプ転写方式は、転写ヘッド５にフラックスの配置のパターンにあわせて配列された転写用の突起２を形成するもので、アタッチメントコストが小さく、メンテナンスも容易ではある。しかし、平坦なブロック４に転写用の突起２を接着させて転写ヘッド５を作製した場合、ブロック４と突起２との接着力が小さく、突起２が脱落するなどの問題がある。また、前述のスクリーン印刷方式と同様、基板１上の配線部等の凹凸に対応できないという課題もあった。
【０００９】
そこで、特許文献２では、突起２がブロック４から脱落するのを抑制するため、突起２とブロック４とを接着させるのではなく、１枚のプレートから切削加工して形成された突起２を持つ転写ヘッド５を用いる方法が開示されている。また、特許文献３では、光硬化性樹脂を使って網状のシートに突起２を形成することにより、平坦なブロックに突起を接着させる場合よりも接着力を高める方法が開示されている。さらに、特許文献３では、網状のシートをベースとしていることから、基板の凹凸にも対応することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２６６９８０号公報
【特許文献２】特開平７−２９７２３８号公報
【特許文献３】特開２０００−１０１２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２で開示されている転写ヘッドの製造方法は、単純な切削方式であるため、例えば突起の配列のピッチが０．４ｍｍ以下での場合は、切削加工中に突起が折損し、転写ヘッドの作製が困難である。そこで、特許文献２では、微細な回路基板に対応するために、突起の配列を複数の転写ヘッドに分割して、１つの転写ヘッド内の突起の間隔を広げて作製する方法を開示している。しかし、転写ヘッドを増やすことは、部品数の増加と転写工程数の増加となり、コストアップする虞がある。
【００１２】
特許文献３における転写ヘッドの方式および製造方法では、光硬化性樹脂でなければ製造できず、材料に制限があり、耐フラックス性の観点から困難な場合がある（特許文献３では、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を挙げている）。また、光硬化では、光を照射して樹脂を硬化させるため、突起は台形形状になる。したがって、突起のピッチが狭い微細な回路に対応することに限界がある。
【００１３】
そこで、本発明は、フラックス転写用の突起の配列ピッチを従来技術よりも微小化させられるスタンプ転写方式のフラックス転写ヘッドを安価に製造可能な製造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】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明の態様の１つは、はんだボール形成のためのフラックスが転写される回路基板の該フラックスの配列にあわせて突起が配列されている転写プレートを備えたフラックス転写ヘッドの製造方法であって、転写プレートの面に一方向に沿って平行な溝を形成する工程と、熱を加えるとゲル状に軟化し、冷却すると固化する性質を有する熱可塑性接着剤を、その溝のそれぞれに充填及び凝固させる工程と、その溝内に熱可塑性接着剤が凝固された転写プレートの面に一方向と交差する方向に沿って平行な溝を形成する工程と、溝に充填及び凝固した熱可塑性接着剤を除去することで突起を形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フラックス転写用の突起の配列ピッチを従来技術よりも微小化させられる。また、このようなスタンプ転写方式のフラックス転写ヘッドを安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例における転写ヘッドと基板の正面断面図である。
【図２】転写ヘッドとテーブルの正面断面図である。
【図３】転写プレートの斜視図である。
【図４】切り欠きを含む転写プレートの正面図及び側面図である。
【図５】本発明の第２の実施例における転写プレートの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例における転写プレートの正面図及び側面図である。
【図７】本発明の第４の実施例における転写プレートの正面図及び側面図である。
【図８】スクリーン印刷方式を説明する断面図である。
【図９】ピン転写方式を説明する断面図である。
【図１０】従来のスタンプ転写方式を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施例における転写ヘッド５と基板１との関係を示す正面断面図である。図１に示すように、高粘度液状のフラックス７を基板１に転写する突起２が、基板１上におけるフラックス７の配置と同一のパターンに合わせて転写プレート３から突出するように一体形成されている。転写プレート３は、突起２を下にして転写ヘッド５のベースとなるブロック４に固定されており、転写プレート３及びブロック４によって転写ヘッド５が構成されている。転写プレート３とブロック４との間には、転写時の平行度を吸収するため、特許文献３などにあるような弾性体を挟む構造であってもよい。
【００１９】
転写ヘッド５は、転写プレート３の突起が形成された面（以下、突起形成面という）Ａと基板１の上面とが平行となるように設置されている。また、転写ヘッド５は、突起２の先端に付着している高粘度液状のフラックス７を基板１に転写するために、基板１の上方から降下できる不図示の鉛直方向への移動手段に接続されている。
【００２０】
図２は、転写ヘッド５と、突起２の先端にフラックス７を付着させるためのテーブル９との関係を示す正面断面図である。図１と同様に、転写ヘッド５は、突起２を下にした状態で、転写プレート３の突起形成面Ａとテーブル９の上面とが平行に配置され、テーブル９の上面に高粘度液状のフラックス７が供給されている。さらに、高粘度液状のフラックス７をテーブル９の上面で均一に均すためにスキージ８が備えられている。転写ヘッド５は、突起２の先端に高粘度液状のフラックス７を付着させるために、テーブル９の上方から降下できる不図示の鉛直方向への移動手段に接続されている。
【００２１】
また、転写ヘッド５は、図１に示す基板１の上方と、図２に示すテーブル９の上方とを移動できるよう、不図示の水平方向への移動手段に接続されている。
【００２２】
次に、転写プレート３の製造方法について説明する。
（実施例１）
図３は転写プレート３の斜視図である。図４（ａ）は転写プレート３の正面図であり、図４（ｂ）は転写プレートの側面図である。
【００２３】
まず、図３に示すように、転写プレート３の突起２を形成する突起形成面Ａと平行な一方向１１ａに沿って切削刃物１０を移動させることによって転写プレート３を削る。その後、ある所定のピッチＰだけ、方向１１ａに垂直な方向に切削刃物１０を移動させ、方向１１ａと同じ方向に転写プレート３の切削加工を行う。
【００２４】
突起２の方向１１ａの配列分だけ複数の切削加工が完了したところで、切削刃物１０によって切削された溝内に、熱を加えるとゲル状に軟化し、冷却すると固化する性質を有する熱可塑性接着剤を流し込む。さらに、平坦な板等を使用して突起２の先端から突起形成面Ａに向かって加圧することによって、熱可塑性接着剤は切削刃物１０によって切削された溝内に充填される。その後、冷却することによって熱可塑性接着剤が凝固する。
【００２５】
続いて、突起形成面Ａに平行且つ方向１１ａと垂直に交わる第１の方向１１ｂに沿って切削刃物１０を移動させ、転写プレート３を削る。このとき、前述の方向１１ａに沿った切削によって出来た溝には、熱可塑性接着剤が凝固しているため、第１の方向１１ｂに沿った切削での、突起２の折損や突起２の削り面での大きなばりは抑制される。したがって、突起２の欠け等のない精度の高い転写プレート３が生産性よく製造される。
【００２６】
突起２の高さＨは、転写プレート３の突起形成面Ａに垂直な方向への切削刃物１０の入り込み量で決定される。突起２の間隔Ｉは、切削刃物１０の幅によって決定される。したがって、幅の狭い切削刃物１０を使用することによって、間隔Iの狭い転写プレート３が製造される。
【００２７】
また、突起２の先端面積Ｓは、切削刃物１０を方向１１ａ又は第１の方向１１ｂに垂直な方向に移動させる量により決定される。したがって、切削刃物１０の移動量を小さくすることで、突起２の先端面積Ｓの小さいものが製造可能となる。また、突起２のピッチＰは、間隔Ｉと先端面積Ｓによって決定され、間隔Ｉと先端面積Ｓを小さくすることによってピッチＰの狭いものが製造可能となる。
【００２８】
切削刃物１０で第１の方向１１ｂに切削した後は、熱可塑性接着剤を転写プレート３へ充填する時よりも高温状態にすることによって低粘度の液体状にし、アルコールなどの溶剤を使って熱可塑性接着剤を転写プレート３から洗い流す。
【００２９】
以上のように、２方向への転写プレート３の切削と、熱可塑性接着剤の充填、熱可塑性接着剤の除去によって、突起２を有した転写プレート３が完成する。
【００３０】
本実施例における転写プレート３は、突起２のピッチＰが０．４ｍｍ、先端が０．１５ｍｍの正方形、高さＨが０．５ｍｍであり、はんだボールの大きさφ０．２ｍｍの回路基板に対応したものである。必要とされる突起２の先端面積Ｓはフラックスの転写量に影響し、次工程で搭載されるはんだボール径や基板１のはんだボール形成箇所である接続端子部の大きさで決定される。本発明の実施例における転写プレート３の製造方法であれば、切削刃物１０の幅の狭いものを使用して、突起２のピッチＰが０．２ｍｍの製造も可能である。
【００３１】
以上のように、本発明の実施の形態を用いることにより、フラックス転写用の突起の配列ピッチを従来技術よりも微小化でき、スタンプ転写方式のフラックス転写ヘッドを安価に製造することができる。
【００３２】
また、図１に示すように、基板１上にチップ６などの凸状部品がある場合には、転写プレート３のチップ６に相当する箇所は、前述の切削を行いチップ６が逃げる空間を形成し、チップ６と突起２とが干渉しない構造とする。チップ６の厚みが突起２の高さＨ以上にあり、突起２を基板１に接触させる際に転写プレート３とチップ６とが干渉してしまう場合には、図４に示すように、前述の切削加工の前に、機械加工、レーザー加工などであらかじめ転写プレート３に切り欠き１２を設ける。切り欠き１２により、転写プレート３とチップ６との干渉を回避することができる。
【００３３】
本発明の実施例に使用される転写プレート３の材料は、耐フラックス性と、前述の切削が可能な切削性とを持つものが望ましく、例えばステンレスなどが挙げられる。切削後に突起２の先端及び側面の表面粗さを向上させるため、若しくは突起２の先端のエッジを丸くするために電解研磨等の化学処理を行うのが望ましい。
【００３４】
次に、図１、２を参照して第１の実施例の動作を説明する。
【００３５】
図２に示すように、テーブル９上に高粘度液状のフラックス７が供給された後、スキージ８をテーブル９の上面と平行な方向に移動させることによって、あらかじめ設定されたスキージ８の下面とテーブル９との溝に相当する厚みにフラックス７は均一に均される。その後、転写ヘッド５を鉛直方向の下方に移動させ、突起２の先端に高粘度液状のフラックス７を付着させる。フラックス７が突起２の先端に付着した後、転写ヘッド５は再度テーブル９の鉛直方向上方に移動し、その後、転写ヘッド５は図１で示すような基板１の上方へ水平移動する。
【００３６】
このとき、基板１はフラックス転写位置が転写プレート３の突起２の位置と一致するようにあらかじめ位置調整されてセットされる。転写ヘッド５は基板１の上方から鉛直方向に降下し、突起２の先端が基板１のフラックス転写面に接触する。これによって、基板１のフラックス付与面に突起２の先端に付着していたフラックス７が転写される。
（実施例２）
本発明の第２の実施例について図５を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図５は本発明の第２の実施例における転写プレート３の正面断面図である。図５に示すように、切削刃物１３には、先端にいくほど先端の径が細くなるように先端面にＲ形状が形成されており、基部にいくほど基部の径が広がるように基部の側面にＲ形状が施されている。したがって、Ｒ形状が施された切削刃物１３を使用して、転写プレート３を実施例１と同様に切削することで、切削刃物１３の切削によって形成される突起２も、先端が細くなり、基部が太くなるように加工される。
【００３８】
基部をＲ形状とすることで突起２の強度を高めることができ、先端をＲ形状とすることで突起２が基板１へ接触する際に起こる突起２及び基板１の破損等を抑制することができる。この転写プレート３を実施例１と同様にブロック４に固定し、実施例１と同様の動作でフラックス７の転写が可能である。
（実施例３）
次に本発明の第３の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】
図６は本発明の第３の実施例における転写プレート３の正面図及び側面図である。図６に示すように、突起形成面Ａに平行な一方向１１ａと、突起形成面Ａに平行で且つ方向１１ａと６０度で交差する第１の方向１１ｃ及び第２の方向１１ｄに沿って、各々の方向であらかじめ決められた間隔Ｄで切削する。
【００４０】
実施例１と同様に、方向１１ａの切削後に熱可塑性接着剤を充填して固めた後に、第１の方向１１ｃの切削を行うことによって、方向１１ａへの切削によって形成された溝への倒れや破損、ばりの発生を防ぐことができる。第１の方向１１ｃへの切削後は、方向１１ａへの切削後に充填した熱可塑性接着剤は洗い流し、方向１１ａ及び第１の方向１１ｃの両方への切削によって形成された溝に熱可塑性接着剤を実施例１と同じ方法で充填する。その後、第２の方向１１ｄに沿って切削を行い、切削が完了したところで熱可塑性接着剤の洗浄を行う。
【００４１】
実施例３で形成される突起２は、合計３方向からの切削によって、図６に示すような、６角形状で突起２の配置が千鳥配列となる転写プレート３が製造可能となる。突起２の高さＨ、間隔Ｉ、先端面積Ｓ及びピッチＰは、実施例１と同様に切削刃物の入り込み量、切削刃物の幅、切削刃物の切削方向に垂直な方向への移動距離で決定される。
（実施例４）
図７は本発明の第４の実施例として転写プレート３の正面図及び側面図である。図７に示すように、突起形成面Ａに平行な方向１１ａ、突起形成面Ａに平行で且つ方向１１ａと４５°で交差する方向１１ｅ及び方向１１ｆ、同じく突起形成面Ａに平行で且つ方向１１ａと垂直に交わる方向１１ｂの４方向からの切削を行う。
【００４２】
第１の実施例と同様に、方向１１ａの切削後に熱可塑性接着剤を充填、凝固した後に、第１の方向１１ｅへの切削を行うことで、破損、ばりの発生を抑制することができる。第２の方向１１ｆ、第３の方向１１ｂへの切削加工毎も同様に行うことで、突起２は８角形状に形成される。突起２の高さＨ、間隔Ｉ、先端面積Ｓ及びピッチＰは、第１の実施例と同様に切削刃物の入り込み量、切削刃物の幅、切削刃物の切削方向に垂直な方向への移動距離で決定される。図７で示す８角形状の突起２を有する転写プレート３を使用して、第１の実施例と同様にブロック４に固定し、フラックスの転写が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１      基板
２      突起
３      転写プレート
４      ブロック
５      転写ヘッド
６      チップ
７      フラックス
８      スキージ
９      テーブル
１０    切削刃物
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ    方向
１２    切り欠き
１３    切削刃物
１４    スクリーン印刷版
１５    孔
１６    スキージ
１７    ブロック
１８    転写ピン
Ａ      突起形成面
Ｄ      間隔
Ｈ      高さ
Ｉ      間隔
Ｐ      ピッチ
Ｓ      先端面積
【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】
2011009530.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011009530.tif 000011
【図１０】
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